In diesem Artikel schauen wir uns an, was eine Subnetzmaske ist und warum wir sie brauchen. Beginnen wir mit der Struktur von IP-Adressen, denn das Verständnis des Zwecks der Subnetzmaske hängt auch vom Verständnis der IP-Struktur ab.
So ermitteln Sie die Netzwerkadresse anhand der IP-Adresse und der Subnetzmaske
Wenn Sie mit bitweisen Operationen nicht vertraut sind, ist es an der Zeit, diesen im Allgemeinen nicht den schwierigsten Teil der Programmierung zu beherrschen. Versuchen wir also beispielsweise herauszufinden, zu welchem Netzwerk die Adresse 192.168.1.2 mit der Maske gehört 255.255.254.0. Lassen Sie uns sie in binäre Form umwandeln und mit der Methode der bitweisen Addition (bitweises UND) hinzufügen. Hier müssen Sie sich eine einfache Regel merken: Eine Einheit am Ausgang wird nur dann erhalten, wenn es auch Einheiten in den gleichen Ziffern beider Zahlen gibt. Wenn mindestens eine der Zahlen an dieser Stelle Null ist, ist die Ausgabe immer Null. Und das haben wir bekommen:
11000000 10101000 00000001 00000010 11111111 11111111 11111110 00000000 _________________________________ 11000000 10101000 00000000 00000000
Wir reduzieren die resultierende Zahl auf die Dezimalform; die Aufgabe, Zahlen in verschiedene Zahlensysteme umzuwandeln, wird Ihnen durch ip adressen rechner erleichtert. Voila, hier ist die gewünschte Netzwerkadresse: 192.168.0.0. Wie Sie sehen, ist es nichts Kompliziertes: Sie müssen sich nur ein wenig an die binäre Form von Zahlen und Bitoperationen gewöhnen.
IP-Adressstruktur
IP kann als Zeiger bezeichnet werden, die Daten über den Standort von Geräten in Netzwerken enthalten, die mithilfe von TCP/IP-Protokollen organisiert sind, die von den meisten Hosts (mit dem Netzwerk verbundenen Geräten) verwendet werden. Diese Adressen stellen sicher, dass über das Internet oder Intranets gesendete Daten dort ankommen, wo sie benötigt werden.
Eine IP-Adresse im IPv4-Protokollformat besteht aus 4 durch Punkte getrennten Zahlen. In diesem Fall nehmen Netzwerkgeräte jede Zahl als Binärcode wahr. Beispielsweise 127.0.0.0 ist – 01111111.00000000.00000000.00000000und 192.168.0.1 – 11000000.10101000.00000000.00000001.
Interessante Tatsache: Die Leute kennen vielleicht nicht die IP des Computers, an dem sie arbeiten, aber wenn sie zu Hause einen Router haben, kennen sie die Adresse sehr gut 192.168.0.1. Dadurch sind die meisten Router im Netzwerk erreichbar.
Der minimal mögliche Wert für IP liegt bei 0.0.0.0, der Höchstwert liegt bei 255.255.255.255, da das IPv4-Protokoll nur 32-Bit-Zahlen bzw. 256 Werte für jeden der 4 Teile der IP-Adresse unterstützt. In diesem Fall sind bereits einige Bereiche reserviert: Der Bereich 127.0.0.0 wird beispielsweise 127.255.255.255 für Schnittstellen vom Typ localhost verwendet. Eine Adresse 192.168.0.1 ist auch ein Beispiel für eine reservierte IP.
Die ersten drei Zahlen sind oft die Netzwerknummer und die letzte Zahl ist die Hostnummer, das spezifische Gerät in diesem Netzwerk. Nun ist klar, dass das Netzwerk 192.168.0 für interne Nummern reserviert ist und mit der letzten Einheit das erste Gerät (Host) in einem solchen Netzwerk, also der Router, gemeint ist. Deshalb lautet die Router-Adresse so: 192.168.0.1. Warum nicht 192.168.0.0? Tatsache ist, dass 0 als Netzwerkadresse verwendet wird und daher keine bestimmten Hosts bezeichnen kann.
Was ist eine Subnetzmaske und warum wird sie benötigt?
Um eine Internetverbindung über TCP/IP einzurichten, müssen Sie neben der IP-Adresse auch eine Subnetzmaske angeben. Alle Netzwerke sind in mehrere Klassen unterteilt, die mit den Buchstaben A, B, C gekennzeichnet sind (es gibt auch D und E – das sind spezielle Netzwerke). Netzwerke der Klasse A (die größten) haben die Form „Netzwerk-Host-Host-Host“, B – „Netzwerk-Netzwerk-Host-Host“ und C – „Netzwerk-Netzwerk-Netzwerk-Host“.
Um jedoch jedem eine ausreichende Anzahl von Adressen zur Verfügung zu stellen, unterteilen Systemadministratoren Netzwerke der entsprechenden Klasse in kleinere Strukturen – Subnetze. Und für das Subnetz müssen Sie natürlich Grenzen setzen. Genau dafür wird eine Subnetzmaske verwendet.
Der übliche Subnetzmaskeneintrag in Klasse-C-Netzwerken lautet: 255.255.255.0. Wenn es in Dezimalform nicht ganz klar ist, konvertieren wir es in Binärform: 11111111.11111111.11111111.00000000. Die ersten drei Oktette (ein Oktett ist eine Gruppe von 8 Bits) sind Sätze von Einsen und die letzten sind Sätze von Nullen. In einer Subnetzmaske kennzeichnen Einsen den Netzwerkteil und Nullen die Hosts. Der Netzwerkteil bleibt unverändert, aber mit dem Oktett ganz rechts, das mit Nullen gefüllt ist, kann gearbeitet werden.
Es lässt sich leicht berechnen, dass wir hier 256 Geräte unterbringen können, wenn wir alle möglichen Kombinationen von Nullen und Einsen eingeben. In Wirklichkeit ist es jedoch nicht 256, sondern 254, der erste (0) und der letzte (255) Wert sind reserviert. Wir haben bereits über 0 gesprochen: 0 ist die Netzwerkadresse (in diesem Fall das Subnetz) und 255 wird als Broadcast-Adresse verwendet.
Somit können Sie mit der Subnetzmaske die Grenzen des Subnetzes festlegen, die Router sehen. Es ist klar, dass die Arten von Subnetzmasken von den Netzwerkklassen abhängen, für die sie verwendet werden. Beispielsweise ist die gebräuchlichste Subnetzmaskenoption für Netzwerke der Klasse B 255.255.0.0und für Netzwerke der Klasse A 255.0.0.0.
Welche Subnetzmaske ausgewählt werden soll
Standardmaskenoption für Klasse-C-Netzwerke: 255.255.255.0. Aber es ist absolut nicht nötig, es so zu belassen. Wenn Ihr Netzwerk beispielsweise über etwa hundert Computer verfügt und keine Erweiterungspläne bestehen, lässt sich leicht berechnen, dass Sie nur die Hälfte der verfügbaren IP-Adressen benötigen. Daher können Sie das Netzwerk in zwei Teile aufteilen, indem Sie einfach die Maske ändern, wie folgt: 255.255.255.128. Mal sehen, wie es im Binärformat aussehen würde: 11111111.11111111.11111111.10000000. Links im rechten Oktett ist eine Einheit aufgetaucht, das heißt, Sie können in diesem Netzwerk jetzt nur noch mit 128 bzw. 126 Werten arbeiten (denken Sie an die Netzwerkkennung und die Broadcast-Adresse).
Wenn wir das Netzwerk in 4 Subnetze aufteilen müssen, verwenden wir eine Maske 255.255.255.192 oder 11111111.11111111.11111111.11000000. Dadurch können Sie mit 64 Adressen arbeiten. Um Netzwerke in 8 Subnetze zu unterteilen, hat die Maske bereits die Form 255.255.255.224 oder 11111111.11111111.11111111.11100000. Wir glauben, dass Sie das Prinzip verstehen: Wir gehen von der Anzahl der Hosts in unserem Netzwerk aus und stellen die Maske entsprechend ein, um keine unnötigen IPs zu erstellen.
Subnetzmasken in IPv6
Es ist klar, dass das IPv4-Protokoll mit seinen 4 Milliarden Adressen (genaue Zahl: 4.294.967.296 eindeutige Adressen, aber denken Sie an erhebliche Bereiche reservierter Adressen) nicht mehr ausreicht. Daher begannen sie zur Adressierung, das IPv6-Protokoll zu verwenden, das bereits 128-Bit-Werte (8 Zahlen in hexadezimaler Schreibweise) unterstützt. Hier ist die Anzahl der möglichen Adressen unmessbar größer als die des IPv4-Protokolls (1028-fach), das auch in nicht allzu absehbarer Zukunft absolut alle Bedürfnisse der Menschheit abdecken wird. Da das Hexadezimalformat jedoch völlig anders ist, werden die Subnetzmasken hier nach anderen Regeln festgelegt.
Um Netzwerke innerhalb des IPv6-Protokolls aufzubauen, wird die klassenlose Adressierung (CIDR) verwendet. Durch den Einsatz von CIDR können Sie Subnetze wesentlich flexibler konfigurieren, da diese Methode die Verwendung von mehr Subnetzmasken ermöglicht. Im Hexadezimalformat kann jede Position Werte von 0 bis F annehmen (die Zahlen 0-9 und die Buchstaben AF ergeben gerade einmal eine Folge von 16 Zeichen). Daher verwenden wir zum Festlegen der Maske F für den Netzwerkteil.
Zum Beispiel: ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:0000. Mit dieser Maske können wir mit 65536 Adressen arbeiten. Und wenn wir die Anzahl der Adressen um die Hälfte reduzieren müssen, verwenden wir diese Option: ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:8000. Eine ungefähre Entsprechung einer Maske für ein Klasse-C-Netzwerk (das ist natürlich nicht ganz korrekt, da es in IPv6 keine Klassen gibt, aber Sie müssen es aus Gründen der Klarheit mit etwas vergleichen) wäre ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ff00. Mit diesem Eintrag können Sie 256 IP-Adressen im IPv6-Format zuweisen. Warum gerade dieser Eintrag? Ganz einfach: Zwei Ziffern auf der rechten Seite sind frei. In jeder Ziffer haben wir 16 mögliche Werte, also: 16 * 16 = 256.
Abschluss
So lernten wir die Struktur der IP-Adresse und Subnetzmasken in den Formaten IPv4 und IPv6 kennen und lernten, wie wir sie an die Anforderungen unseres Netzwerks anpassen können. Wir beherrschen auch die bitweise Addition, um die Netzwerkadresse anhand von IP und Maske zu ermitteln.
