IP-Adressen und Subnetze: Wie man IPv4-Subnetzmasken mit der Host-Formel berechnet

Netzwerk-Administratoren sollten wissen, wie man IPv4-Subnetzmasken richtig berechnet. Wir zeigen Ihnen mithilfe der Host-Formel, wie das geht.

In diesem Beitrag zu IPv4 finden Sie wichtige Informationen zu IP-Adressierung und Subnetzen. Weiterhin zeigen wir Ihnen, wie Sie diese wertvollen Informationen in realen Szenarien einsetzen können.

Rückblick

Bevor wir einen Schritt weitergehen, werfen wir nochmal einen Blick auf diverse Informationen, die wir im ersten Teil dieser Artikelreihe, IP-Adressen und Subnetze: Was Netzwerk-Administratoren wissen müssen, behandelt haben.

  • IP-Adressen müssen im Internet einzigartig sein, wenn Sie öffentliche Adressen verwenden. Das gilt auch für private Netzwerke, wenn Sie private IP-Adressen benutzen.
  • In der Regel nutzt man DHCP, um IP-Adressen auszugeben. Das hilft, um die Adressen einzigartig zu halten, stellt eine Liste mit zugewiesenen Adressen zur Verfügung und Administratoren müssen IP-Adressen nicht statisch zuteilen.
  • IPv4-Adressen sind 32-Bit lang und bestehen aus vier Blöcken zu acht Bit. IPv6-Adressen haben eine Länge von 128 Bit
  • Eine Subnetzmaske teilt dem Computer mit, welcher Teil der IPv4-Adresse das Netzwerk und welcher Teil für die Host-Computer in diesem Netzwerk ist.
  • Subnetting nennt man den Prozess, bei dem man große Netzwerke in kleinere unterteilt, indem man bei IPv4 der Subnetzmaske Einsen hinzufügt.
  • In der heutigen Zeit verwendet man fast ausschließlich so genannte classless IP-Adressen. Classful IP-Adressen tauchen lediglich in Tests für Zertifikationen oder im Zusammenhang mit alten Routing-Protokollen auf.
  • Ein Standard-Gateway braucht man, wenn ein Gerät Pakete zu einem anderen Gerät schicken möchte, das sich nicht im LAN (Local Area Network) befindet. Wie bereits erwähnt, weiß ein Gerät bei IPv4 mithilfe der Subnetzmaske, was sich im lokalen Netzwerk befindet und was nicht.
  • Die meisten Netzwerke verwenden heutzutage private IP-Adressen. Diese speziellen nicht-routbaren IP-Adressen werden in öffentliche IP-Adressen für das Internet übersetzt. Das ist dann der Fall, wenn die entsprechenden Geräte mit dem Internet kommunizieren.

Sehen wir uns nun weitere wichtige Faktoren zu IP-Adressen und Subnetzen an und wie man diese in der Realität brauchen kann.

Die Host-Formel verwenden

Eine häufig gestellte Frage in bei der Konfiguration des Netzwerks in der Praxis ist: „Welche Subnetzmaske brauche ich für mein Netzwerk?“. Um diese Frage beantworten zu können, sehen wir uns an, wie man die Host-Formel verwendet. 

Die Host-Formel wird aufklären, wie viele Hosts in einem Netzwerk vorhanden sein können, das eine bestimmte Subnetzmaske hat. Die Host-Formel lautet 2n-2. Das n in der Host-Formel repräsentiert die Anzahl der Nullen in der Subnetzmaske, wenn man diese in ein Binärformat umwandeln würde. Wir kommen später darauf zurück.

Sehen wir uns mithilfe eines einfachen Beispiels an, wie man die Host-Formel einsetzt. Sagen wir, dass Sie den IP-Adressraum 192.168.0.0 haben. Zusätzlich betreiben Sie im Moment ein kleines Netzwerk mit 20 Hosts. 

Dieses wächst möglicherweise bis auf 300 Hosts innerhalb des nächsten Jahres an. Vielleicht sind auch noch mehrere Standorte geplant und diese müssen alle über den eben genannten Adress-Raum kommunizieren. Mit nur 20 Hosts wäre die einfachste Lösung 255.255.255.0 als Subnetzmaske. Somit hätten Sie 192.168.0.x als Netzwerk und x.x.x.0-255 für die Hosts.

Bevor Sie sich entscheiden, diese Subnetzmaske zu verwenden, überprüfen Sie das mit der Host-Formel. Um die Host-Formel in diesem Fall zu verwenden, nehmen Sie die Subnetzmaske (255.255.255.0) und konvertieren diese in ein binäres Format. Somit würden Sie Nachfolgendes erhalten:

11111111 11111111 11111111 00000000

Die Host-Formel lautet 2n-2, wobei n der Anzahl der Nullen in der Subnetzmaske entspricht. Um das mit der Host-Formel zu berechnen, würden Sie nun 28-2 einsetzen. Das Ergebnis wäre 256 minus 2 gleich 254. Mit der spezifizierten Subnetzmaske können Sie also 254 Hosts versorgen. Für das Netzwerk mit 20 Anwendern reicht das. Das zukünftig geplante Netzwerk mit 300 Hosts lässt sich so allerdings nicht unterbringen.

Es ist natürlich sehr günstig, wenn Sie im Voraus planen und gleich zu Beginn eine angemessene Subnetzmaske festlegen. So müssen Sie später nicht die IP-Adressen in diesem Netzwerk ändern. 

Wie Sie sich vielleicht aus dem ersten Teil erinnern, bekommen Sie weniger Hosts pro Netzwerk, wenn Sie der Subnetzmaske Einsen hinzufügen. Dafür sind mehr Netzwerke möglich. Entzieht man der Subnetzmaske Einsen, kann man mehrere Hosts in einem Netzwerk adressieren, bekommt aber weniger Netzwerke. Genau das brauchen wir in unserem Fall.

Setzen wir den Plan also um und tauschen eine Eins durch eine Null:

11111111 11111111 11111110 00000000

Dezimal ausgedrückt ist das 255.255.254.0. Die Subnetzmaske besitzt nun also neun Nullen. Um die Host-Formel auf diese Subnetzmaske anzuwenden, berechnen wir  29 – 2. Das Ergebnis in diesem Fall ist 512 minus 2 gleich 510. Verwenden Sie diese Subnetzmaske, können Sie 510 Hosts bedienen. Damit wäre das Netzwerk mit 20 Hosts locker abgedeckt und auch das künftige mit 300 Hosts.

Mithilfe dieser Informationen wissen wir nun, dass die effizienteste Subnetzmaske für unser Netzwerk 255.255.254.0 ist. Unsere gültigen Hosts sind 192.168.0.1 bis 192.168.1.254. So kommen Sie auf eine Gesamtsumme von 510 nutzbaren Hosts.

Ein Verständnis für diese Materie ist wichtig, solange Sie noch ein IPv4-Netzwerk betreiben. Wollen Sie langfristig planen, müssen Sie solche Aufgaben ausrechnen können. Verifizieren Sie Ihre Berechnungen immer mit einem Subnetz-Rechner wie dem Solarwinds Subnet Calculator, dem Boson Subnet Calculator oder dem Trinler IP Subnet Rechner.

Sie können die Host-Formel verwenden, um Was-wäre-wenn-Szenarien zu berechnen. So finden Sie die beste Subnetzmaske für die Größe Ihres Netzwerks heraus.

Über den Autor:
David Davis ist der Autor des Bestsellers TrainSignal. Es handelt sich dabei um eine Video-Schulungs-Bibliothek zum Thema VMware vSphere. Er hat Hunderte an Virtualisierungs-Artikeln im Web veröffentlicht. Weiterhin hat Davis mehr als 18 Jahre Erfahrung in der IT und ist vExpert, VCP, VCAP-DCA, sowie CCIE #9369. Seine persönliche Website finden Sie unter VmwareVideos.com.

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