Subnetting

Warum das Ganze?

• Subnetting wird dafür genutzt, um große aber auch kleinere physische Netzwerke in logische Teilnetze zu unterteilen.
• Von außen hin aber, wird das Netz nur als ein großes wahrgenommen.
• Durch die rasche Entwicklung des Internets, und dem somit verbundenen Mangel an IP-Adressen, wurde nach einer passenden Lösung gesucht.
• Diese Lösung offenbarte sich unter anderem als Subnetting.

Gründe für Subnetting

• Trennen von Netzwerken unterschiedlicher Topologie
• Trennen von Netzwerken nach Standorten, Gebäuden und Etagen
• Trennen von Netzwerken nach Abteilungen und Bereichen
• Trennen von sensitiven Bereichen vom Hauptnetz
• Trennen des Netzwerks in logische Arbeitsgruppen
• Trennen des Netzwerks zur Reduzierung des Verkehrsaufkommens

Vorteil von Subnetting

• Flexibilität bei der Adressierung für den Administrator.
• Broadcast-Unterteilung.
• Höhere Sicherheit des LANs.
• Ungenutzte IP-Adressen können vermietet oder verkauft werden.

Aufteilen von Netzwerken

Netze
172.17.0.0/16
172.17.0.0/17																172.17.128.0/17
172.17.0.0/18								172.17.64.0/18								172.17.128.0/18								172.17.192.0/18
172.17.0.0/19				172.17.32.0/19				172.17.64.0/19				172.17.96.0/19				172.17.128.0/19				172.17.160.0/19				172.17.192.0/19				172.17.224.0/19

Zusammenspiel

Oktett	Bit gesetzt	Netzgrösse	Netzanzahl
0	0	256	1
128	1	128	2
192	2	64	4
224	3	32	8
240	4	16	16
248	5	8	32
252	6	4	64
254	7	2	128

Berechnung des Netzes aus einer IPv4-Adresse mit CIDR-Notation

• Oft werden nur diese 2 Informationen bei Aufgaben gegeben
• z.B. soll für die IP 158.233.43.194/21 das passende Netz, die Maske und die Broadcast-Adresse gefunden werden

Indizierung

• Man zählt die Oktette bei $0$ beginnend

Interessantes Oktett

• Das interessante Oktett ist die einzige zu berechnende Zahl
• Alles davor bleibt wie es war
• Alles danach ist $0$
• Das interessante Oktett berechnet sich durch die Division der CIDR Zahl durch $8$:

$\text{CIDR}÷8=\text{int. Oktettt}R\text{Rest}$

• In diesem Beispiel wäre es:

$21÷8=\underset{\_}{2}R5$

• Also ist das interessante Oktett die $43$

Gruppengröße

• Der Rest aus der letzten Gleichung ist auch wichtig, da man dadurch die Intervalle zwischen den Netzen berechnen kann

$2^{8-\text{Rest}}=\text{Gruppengröße}$

• Hier also:

$2^{8-5}=2^3=\underset{\_}{8}$

Netzbeginn

• Um jetzt das Netz zu berechnen müssen wir nur noch die Ergebnisse in die folgende Gleichung einsetzen:

$\lfloor \text{Wert d. int. Oktetts}\text{ div }\text{Gruppengröße}\rfloor \times \text{Gruppengröße}=\text{Netzbeginn}$

In $\lfloor ...\rfloor$ stehende Zahlen werden ganzzahlig dividiert

• Eingesetzt:

$\lfloor 43÷8\rfloor \times 8=\lfloor 5\rfloor \times 8=5\times 8=\underset{\_}{40}$

• Wie schon erwähnt bleibt alles vor dem interessanten Oktett gleich…
• …und alles danach wird gleich $0$ gesetzt
• Daraus ergibt sich das folgende Netz: 158.233.40.0/21

Broadcast

• Die Broadcast-IP lässt sich auch wieder durch das interessante Oktett berechnen:

$\text{Netzbeginn}+\text{Gruppengröße}-1=\text{Broadcast}$

• Mit unseren Zahlen also:

$40+8-1=\underset{\_}{47}$

• Alles dahinter wird dann auf $255$ gesetzt
• Hier wäre die Broadcast-IP also: 158.233.47.255

Verfügbare IPs Berechnen

• Zunächst muss festgestellt werden wie viele Bits für den Hostanteil verwendet werden können

$32-\text{CIRDR}=\text{Verfügbare Bit Anzahl}$

• Mithilfe der Bits können nun die verfügbaren IPs errechnet werden. Mit Abzug des Netzbeginns und des Broadcasts.

$2^{\text{verfügbare Bit Anzahl}}-2=\text{verfügbare IPs}$

Netzmaske berechnen

• Man kann die Netzmaske auch aus dem interessanten Oktett und der Gruppengröße berechnen
• Dazu zieht man von 256 die Gruppengröße ab und setzt es anstelle des interessanten Oktetts ein:

$256-\text{Gruppengröße}=\text{Maske}$

• Hier also:

$256-8=\underset{\_}{248}$

• Somit ist die Netzmaske: 255.255.248.0

Zusammenfassung der Schritte

1. $\text{CIDR}÷8=\text{int. Oktettt}R\text{Rest}$
2. $2^{8-\text{Rest}}=\text{Gruppengröße}$
3. $\lfloor \text{Wert d. int. Oktetts}÷\text{Gruppengröße}\rfloor \times \text{Gruppengröße}=\text{Netzbeginn}$
4. $\text{Netzbeginn}+\text{Gruppengröße}-1=\text{Broadcast}$

IPv6

• Der Rechenweg für IPv6 Netze ändert sich ein wenig
• Man beginnt das Zählen wieder bei der 0. Stelle
• als Bespiel wird nun die IPv6 Adresse 2001:db8:5ad3::12d1/42 benutzt

interessante Stelle

• Bei IPv6 muss man lediglich eine interessante Stelle bestimmen
• Alles davor bleibt wie es war, alles danach ist $0$
• Dazu rechnet man:

$\lfloor \text{CIDR}÷4\rfloor =\text{int. Stelle}$

• In unserem Beispiel wäre es also:

$\lfloor 42÷4\rfloor =11$

• D.h. wir lassen alles vor der 10. Stelle (in unserem Fall d) wie es war und alles danach ist $0$: 2001:db8:5ad0::

Gruppengröße

• Die Gruppengröße kann nun entweder $2$, $4$, $8$ oder $16$ sein, da jede Stelle max. 16 Ziffern repräsentieren kann
• Dazu rechnet man:

$2^{4-(\text{CIDR}\text{mod}4)}=\text{Gruppengröße}$

• In unserem Beispiel wäre es also:

$2^{4-(42\text{mod}4)}=2^{4-2}=4$

Netzbeginn

• Die Berechnung hier ist genauso wie bei IPv4:

$\lfloor \text{Wert d. int. Stelle}÷\text{Gruppengröße}\rfloor \times \text{Gruppengröße}=\text{Netzbeginn}$

• jedoch muss die hexadezimale Ziffer vorher in die Dezimalschreibweise umgewandelt werden
• In unserem Beispiel wäre es also:

$\lfloor \text{d}÷4\rfloor \times 4=\lfloor \text{13}÷4\rfloor \times 4=\lfloor 3.25\rfloor \times 4=3\times 4=12=\underset{\_}{\text{c}}$

Nicht vergessen die Zahl wieder in hexadezimal zu schreiben!

• Daraus ergibt sich das Netz: 2001:0db8:5ac0::/42

Netzende

• Der Broadcast existiert nicht mehr bei IPv6
• Dennoch lässt sich das Ende eines Netzes immernoch auf diesselbe Art und Weise berechnen:

$\text{Netzbeginn}+\text{Gruppengröße}-1=\text{Netzende}$

• In unserem Beispiel wäre es also:

$\text{c}+4-1=12+4-1=15=\underset{\_}{\text{f}}$

• Jedoch füllt man die restlichen Stellen mit f auf
• Hier wäre die Broadcast-IP also: 2001:0db8:5aff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff

Zusammenfassung der Schritte

1. $\lfloor \text{CIDR}÷4\rfloor =\text{int. Stelle}$
2. $2^{4-\text{CIDR}\text{mod}4}=\text{Gruppengröße}$
3. $\lfloor \text{Wert d. int. Stelle}÷\text{Gruppengröße}\rfloor \times \text{Gruppengröße}=\text{Netzbeginn}$
4. $\text{Netzbeginn}+\text{Gruppengröße}-1=\text{Netzende}$