Subnetting und IP-Adressen berechnen für Informatiker/innen EFZ

IPv4-Adressen und Maske

Eine IPv4-Adresse hat 32 Bit, geschrieben als vier Zahlen von 0 bis 255, zum Beispiel 192.168.10.77. Die Subnetzmaske legt fest, welcher Teil das Netz und welcher den Host bezeichnet. Die Schreibweise /26 (CIDR) bedeutet: Die ersten 26 Bit gehören zum Netz.

Die Formeln

• Host-Bits = 32 minus Präfixlänge.
• Adressen im Subnetz = 2 hoch Host-Bits.
• Nutzbare Hosts = Adressen minus 2 (Netzadresse und Broadcast-Adresse).
• Blockgrösse im letzten relevanten Oktett = 256 minus Maskenwert dieses Oktetts.

Rechenbeispiel 1: Netz- und Broadcast-Adresse

Gegeben: Host 192.168.10.77/26. Gesucht: Netzadresse, Broadcast, Host-Bereich.

Schritt 1: /26 heisst Maske 255.255.255.192, Blockgrösse im vierten Oktett = 256 − 192 = 64. Schritt 2: Die Subnetze beginnen bei 0, 64, 128, 192. Schritt 3: 77 liegt zwischen 64 und 127, also Netzadresse 192.168.10.64, Broadcast 192.168.10.127. Der nutzbare Bereich ist 192.168.10.65 bis 192.168.10.126, also 62 Hosts.

Rechenbeispiel 2: Wie viele Hosts passen hinein?

Eine Abteilung hat 50 Geräte. Welches kleinste Präfix reicht? Du brauchst mindestens 52 Adressen (50 plus Netz und Broadcast). 2 hoch 6 = 64 reicht, 2 hoch 5 = 32 reicht nicht. Also 6 Host-Bits, Präfix 32 − 6 = /26. Plane zusätzlich Reserve für Wachstum ein.

Rechenbeispiel 3: Ein Netz aufteilen

Das Netz 192.168.20.0/24 soll in vier gleich grosse Subnetze geteilt werden. Für vier Subnetze brauchst du 2 zusätzliche Netz-Bits, also /26. Die Subnetze lauten dann 192.168.20.0/26, .64/26, .128/26 und .192/26. Jedes bietet 62 nutzbare Hosts.

Private Adressbereiche und Standardgateway

Private Adressen werden im Internet nicht geroutet. Sie sind in RFC 1918 definiert:

• 10.0.0.0/8
• 172.16.0.0/12 (172.16.0.0 bis 172.31.255.255)
• 192.168.0.0/16

IPv6 kurz erklärt

IPv6-Adressen haben 128 Bit und werden hexadezimal geschrieben, zum Beispiel 2001:db8::1. Aufeinanderfolgende Nullblöcke dürfen einmal mit :: abgekürzt werden. Ein typisches Endnetz hat das Präfix /64. Es gibt kein Broadcast, dafür Multicast.

Typische Fehler

• Netz- und Broadcast-Adresse als Hosts mitgezählt.
• Blockgrösse falsch bestimmt: 256 minus Maskenwert, nicht minus Präfix.
• Host in ein falsches Subnetz einsortiert, weil die Teilung nicht bei 0 begonnen wurde.
• Gateway ausserhalb des Subnetzes eingetragen.

Schnellmethode für den Alltag

Statt jedes Mal Binärzahlen zu schreiben, merkst du dir die Maskenwerte im Oktett: 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255. Die Blockgrösse ist 256 minus Maskenwert, also 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2. Das Subnetz einer Adresse findest du, indem du das grösste Vielfache der Blockgrösse suchst, das kleiner oder gleich dem Oktettwert ist.

Beispiel: 10.4.37.200/21. Die Maske ist 255.255.248.0, die Blockgrösse im dritten Oktett ist 8. 37 liegt zwischen 32 und 39, also Netzadresse 10.4.32.0, Broadcast 10.4.39.255. Der Bereich umfasst 2048 Adressen, nutzbar sind 2046.

Binärdarstellung und Umrechnung

Ein Oktett besteht aus 8 Bit mit den Werten 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1. Die Dezimalzahl ergibt sich durch Addieren der gesetzten Bits.

Zusammenspiel mit DHCP, DNS und Gateway

Ein Gerät braucht für die Kommunikation ausserhalb des eigenen Subnetzes vier Angaben: IP-Adresse, Subnetzmaske, Standardgateway und DNS-Server. DHCP verteilt diese automatisch aus einem Adresspool. Statische Adressen verwendest du für Server, Drucker und Netzwerkgeräte. Reserviere dafür einen Bereich ausserhalb des DHCP-Pools, damit es keine Adresskonflikte gibt.

Zwei Geräte im selben Subnetz sprechen direkt miteinander. Liegt das Ziel in einem anderen Subnetz, geht das Paket zum Standardgateway. Ist die Subnetzmaske falsch gesetzt, hält ein Gerät fremde Ziele für lokal und die Verbindung scheitert.

Fehlersuche in drei Schritten

• Eigene Konfiguration prüfen: Adresse, Maske und Gateway mit ipconfig oder ip a anzeigen.
• Gateway anpingen. Antwortet es nicht, liegt das Problem im lokalen Netz.
• Externe Adresse per IP anpingen und dann per Namen. Klappt die IP, aber nicht der Name, ist DNS die Ursache.

Wichtig zu wissen

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