Kuchenstück

IPv4 Adressierung


Ideen: M. Metz, A. Grella, A. Grupp, Elektronikschule Tettnang und Cisco Networking Academy

IPv4 Adressierung wird in vielen Netzwerken verwendet, auch wenn wir in der Übergangsphase zu IPv6 stehen. Wie man einen Kuchen teilt, werden bei der IPv4 Adressierung bestimmte Netze in Subnetze unterteilt. Durch dieses sogenannte Subnetting wird der allgemeine Netzwerkverkehr reduziert und die Netzwerkleistung verbessert.

In diesem Artikel lernst Du den Aufbau einer IPv4 Adresse und die Subnetzmaske kennen. Netzwerkadressarten, privat und öffentlich, sowie die Netzwerksegmentierung und das Subnetting werden erklärt. Mit Hilfe von Beispielnetzwerken lernst Du die Anwendung der Inhalte und kannst eigene Netzwerke planen.

Aufbau der IPv4-Adresse IPv4 und Subnetzmaske



Netzwerk­anteil . Host­anteil
IPv4 Adresse
192 . 168 . 178 . 1
1100 0000 . 1010 1000 . 1011 0010 . 0000 0001
Subnetzmaske
255 . 255 . 255 . 0
1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000

Eine IPv4 Adresse ist 32 bit lang. Sie wird in dezimaler Schreibweise angegeben. Alle Hosts in einem Netzwerk haben den identischen Netzwerkanteil. Durch den Hostanteil werden die einzelnen Rechner unterschieden.

Je größer das Netzwerk, desto größer der Hostanteil. Die Subnetzmaske gibt die Größe des Netz- und Hostanteils vor.

Die Präfixlänge abgekürzte Schreibweise



Die Größe des Netzwerkanteils kann auch mit der Präfixlänge angegeben werden. Die Präfixlänge ist gleich der Anzahl der 1-Bits der Subnetzmaske. Dies erspart einem die Angabe der Subnetzmaske.

Anstelle der getrennten Angabe der IPv4-Adresse mit bspw. 192.168.178.4 und der Subnetzmaske mit 255.255.255.0, kann nun kurz geschrieben werden:
192.168.178.4 /24.

Subnetz­maske Präfix
255.0.0.0 11111111.00000000.­00000000.00000000 /8
255.255.0.0 11111111.11111111.­00000000.00000000 /16
255.255.255.0 11111111.11111111.­11111111.00000000 /24
255.255.255.128 11111111.11111111.­11111111.10000000 /25
255.255.255.192 11111111.11111111.­11111111.11000000 /26
255.255.255.224 11111111.11111111.­11111111.11100000 /27

Ermitteln der Netzwerkadresse Die logische UND-Verknüpfung



Lampe mit 2 Tastern

Die logische UND-Verknüpfung kann man gut mit 2 Tastern S1 und S2 erklären, welche in Reihe geschaltet sind und eine Lampe L1 ansteuern. Die Lampe wird nur dann leuchten, wenn beide Taster gedrückt sind.

Durch eine UND-Verknüpfung der IPv4 Adresse 192.168.178.4 und der Subnetztmaske 255.255.255.0 lässt sich die Netzwerkadresse 192.168.178.0 ermitteln.

1100 0000 . 1010 1000 . 1011 0010 . 0000 0100
1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000
1100 0000 . 1010 1000 . 1011 0010 . 0000 0000
192 . 168 . 178 . 0

Merke: Nur bei 1-Bits der Subnetzmaske, werden die Bits von der IPv4-Adresse für die Netzwerkadresse übernommen werden. Somit ist die erste Adresse aus dem Hostanteil immer die Netzwerkadresse.

Übung 1 Netzwerkadresse

Benutze die logische UND-Verknüpfung um die Netzwerkadresse herauszufinden. Gib die Netzwerkadresse und Subnetzmaske in dezimaler Schreibweise an.

  1. 192.168.172.250 /16

  2. 192.168.172.250 /24

  3. 192.168.172.250 /26

  4. 192.168.172.250 /30

  1. 172.20.1.232 /28

  2. 172.28.209.74 /16

  3. 172.31.186.124 /26

  4. 10.3.54.121 /25

  1. 192.168.0.0 255.255.0.0

  2. 192.168.172.0 255.255.255.0

  3. 192.168.172.192 255.255.255.192

  4. 192.168.172.248 255.255.255.252

  1. 172.20.0.0 255.255.240.0

  2. 172.28.0.0 255.255.0.0

  3. 172.31.186.64 255.255.255.192

  4. 10.3.54.0 255.255.255.128


Netzwerkadressarten privat und öffentlich



Man unterscheidet zwischen öffentlichen und privaten Netzwerken. Für die private Netzwerke stehen drei Adressbereiche zur Verfügung. Diese können je nach Hostanzahl beliebig gewählt werden. Zu Hause wird bspw. meistens der dritte Adressbereich gewählt.

Man beachte, dass diese privaten Bereiche wiederrum in einzelne Subnetze, je nach Bedarf, aufgeteilt werden. Dabei hat jedes Subnetz eine Netzwerkadresse, einen Bereich für die Hosts und eine Broadcastadresse.

Ist beispielsweise 192.168.0.0 die Netzwerkadresse, ist 192.168.0.1 die erste Hostadresse, 192.168.255.254 die letzte Hostadresse und 192.168.255.255 die Broadcastadresse des Netzwerks.

Netzwerk­adresse Adress­bereich
10.0.0.0 /8 10.0.0.0 - 10.255.255.255
172.16.0.0 /12 172.16.0.0 - 172.31.255.255
192.168.0.0 /16 192.168.0.0 - 192.168.255.255

Übung 2 Welche Aussage ist wahr

Wähle die korrekten Aussagen aus.

Welche Aussagen über private IPv4-Adressen sind wahr? Wähle zwei.

  1. Private IPv4-Adressen sind für das Intranet einer Firma.
  2. 168.192.1.1 ist eine private IPv4-Adresse.
  3. Jede Organisation kann die Adresse 172.16.0.0 /12 nutzen.


Welche Aussagen über öffentliche IPv4-Adressen sind wahr? Wähle eine.

  1. Öffentliche IPv4-Adressen können im Intranet verwendet werden.
  2. Nur Geräte mit öffentlicher IPv4-Adresse sind über das Internet erreichbar.
  3. 192.168.1.1 ist eine öffentliche IPv4-Adresse.

Subnetting Netzwerke mit Oktettgrenze planen



Subnetting wird der allgemeine Netzwerkverkehr reduziert und die Netzwerkleistung verbessert. Dazu werden private Netzwerkbereiche nochmals unterteilt. Diese Netzwerksegmentierung kann man nach Standorten (Raum, Flur, Gebäude), Funktionen (Studenten, Mitarbeiter, ...) oder nach Geräteart (Hosts, Drucker, Server) vornehmen.

Dabei ist jeweils auf eine ausreichende Anzahl an Hostadressen zu achten. Man kann die Einteilung an beliebiger Stelle vornehmen. Einfachheitshalber teilen wir das Netzwerk an einer Oktettgrenze. So haben wir insgesamt 255 Subnetze mit jeweils $2^{16}-2$ Hostadressen. Zwei Adressen entfallen jeweils auf die Netzwerk- und die Broadcastadresse. Mit $h$ Hostbits gilt für die Anzahl $N$ der Hostadressen:

$$N=2^h-2$$
Sub­netz Host­bereich Broad­cast
10.0.0.0 /16 10.0.0.1 - 10.0.255.254 10.0.255.255
10.1.0.0 /16 10.1.0.1 - 10.1.255.254 10.1.255.255
10.2.0.0 /16 10.2.0.1 - 10.2.255.254 10.2.255.255
10.3.0.0 /16 ... - ... ...

Subnetting Netzwerke mit beliebiger Grenze planen



Netz­werk­adresse kl. Host­adresse gr. Host­adresse Broad­cast­adresse
192.168.0.0 192.168.0.1 192.168.0.254 ...255
192.168.0.64 192.168.0.65 192.168.0.126 ...127
192.168.0.128 192.168.0.129 192.168.0.190 ...191
192.168.0.192 192.168.0.193 192.168.0.254 ...255

Ein Netzwerk soll im Bereich 192.168.0.0 /24 geplant werden. Dabei soll das Netzwerk in vier gleichgroße Subnetze aufgeteilt werden. Dabei benötigen wir für die vier Subnetze 2 Bits der 8 Hostbits. Somit hat jedes Subnetz $N=2^6-2=62$ Hostadressen.

Die Subnetzmaske (SNM) ändert sich von /24 auf /26: 255.255.255.192

Möchte man sechs Subnetze benötigt man 3 Bits der 8 Hostbits. Dann hat man aber mit $2^3=8$ noch 2 Subnetze Reserve. Jedes Subnetz hat dann $N=2^5-2=30$ Hostadressen.

Richtet man ein Netzwerk im Bereich 192.168.0.0 /23 mit 4 Subnetzen ein, ändert man durch das Subnetting auch das dritte Oktett, so dass sich die Adressen stärker ändern. Man beachte: Eine sorgfältige Planung der Netzwerke ist Vorraussetzung, um diese nachher sauber zu konfigurieren.

Übung 3 Planung von Netzwerken

  1. Erstelle für den Bereich 10.0.0.0 /16255 gleich große Subnetze. Gib die neue Subnetzmaske und die Anzahl an Hostadressen pro Netzwerk an. Gib von den ersten drei und vom letzten Subnetz jeweils die Netzwerkadresse, die kleinste und größte Hostadresse sowie die Broadcastadresse an.
  2. Erstelle für den Bereich 172.30.132.0 /226 gleich großen Subnetzen. Zwei weitere Subnetze dienen als Reserve. Gib die neue Subnetzmaske an und von jedem Subnetz die Netzwerkadresse, die kleinste und größte Hostadresse sowie die Broadcastadresse.
  3. Ein Netzwerk mit zwei Subnetzen soll geplant werden. Das eine Subnetz benötigt 50 Hosts, das andere 40 Hosts. Wähle einen kleinst möglichen IPv4-Adressbereich aus dem privaten Netzwerkadressbereich.
Cisco Packet Tracer Beispiel

Wortliste und Satzbausteine



die IPv4­adresse, -n eine 32 Bit lange Netz­werk­adresse
die Sub­netz­maske, -n gibt den Netz­werk­anteil und den Host­anteil der Netz­werk­adresse vor
die Präfix­länge, -n ist eine alter­native kürzere Schreib­weise für die Subnetz­maske
die lo­gische UND-Ver­knüpf­ung, -en ver­knüpft IPv4-Adresse lo­gisch mit der Subnetz­maske zum Er­mitteln der Netzwerk­adresse
die Netz­werk­adress­art, -en Man unter­scheidet zwi­schen öffent­lichen und pri­vaten Netz­werk­adressen.
Sub­netting, - Sub­netting dient der Unter­teilung eines pri­vaten Netz­werks in mehrere Seg­mente. Da­durch wird die Netz­werk­leis­tung ver­bessert.
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