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Tag 3: Netzwerke & IP-Adressierung

IHK-Vorbereitung · Fachinformatiker Systemintegration

Tag 3: IP-Adressierung & Subnetting

IPv4 Adresslänge

32 Bit

4 Oktette · ca. 4,3 Mrd. Adressen

IPv6 Adresslänge

128 Bit

8 Blöcke à 16 Bit · 3,4 × 10³⁸ Adressen

IPv4 – Aufbau

Darstellung und Aufbau einer IPv4-Adresse

Eine IPv4-Adresse besteht aus 4 Oktetten (je 8 Bit), getrennt durch Punkte, als Dezimalzahlen dargestellt (0–255).

192. 168. 10. 25 / 16
Netzanteil Hostanteil

Umrechnung: Dezimal ↔ Binär (Oktett)

Jedes Oktett ist ein Byte. Die Bitwerte von links nach rechts: 128 · 64 · 32 · 16 · 8 · 4 · 2 · 1

1
1
0
0
0
0
0
0
= 128 + 64 = 192
1
0
1
0
1
0
0
0
= 128 + 32 + 8 = 168
Merkhilfe: 128 – 64 – 32 – 16 – 8 – 4 – 2 – 1 → einfach addieren, welche Bits gesetzt sind.
IPv4 Adressklassen (historisch, Prüfung!)

Klasseneinteilung

Vor CIDR wurden IPv4-Adressen in Klassen eingeteilt. Noch prüfungsrelevant für das Verständnis privater Adressbereiche.

KlasseErstes Bit/ByteBereichStandard-SubnetzmaskeHosts pro Netz
A0xxx xxxx → 1–1271.0.0.0 – 127.255.255.255255.0.0.0 (/8)16.777.214
B10xx xxxx → 128–191128.0.0.0 – 191.255.255.255255.255.0.0 (/16)65.534
C110x xxxx → 192–223192.0.0.0 – 223.255.255.255255.255.255.0 (/24)254
Private IP-Bereiche (RFC 1918)

Private Adressbereiche – auswendig lernen!

Diese Bereiche werden im internen Netz verwendet und sind im Internet nicht geroutet (NAT erforderlich).

BereichCIDRKlasseAnzahl Adressen
10.0.0.0 – 10.255.255.255/8A16.777.216
172.16.0.0 – 172.31.255.255/12B1.048.576
192.168.0.0 – 192.168.255.255/16C65.536
IPv6 – Aufbau

IPv6-Adressdarstellung

IPv6-Adressen bestehen aus 8 Blöcken à 16 Bit (je 4 Hex-Ziffern), getrennt durch Doppelpunkte.

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Kürzungsregeln

  • Führende Nullen weglassen: 0db8 → db8
  • Aufeinanderfolgende Nullblöcke: einmalig durch :: ersetzen
  • Beispiel: 2001:db8::8a2e:370:7334
EigenschaftIPv4IPv6
Adresslänge32 Bit128 Bit
DarstellungDezimal, PunkteHexadezimal, Doppelpunkte
BroadcastJaNein (Multicast stattdessen)
Loopback127.0.0.1::1
Link-Local169.254.x.x (APIPA)fe80::/10
NAT benötigtJa (meist)Nein
HeaderVariabelVereinfacht, fix 40 Byte
Grundprinzip

Subnetzmaske: Netz- vs. Hostanteil

Eine Subnetzmaske trennt eine IP-Adresse in zwei Teile: den Netzanteil (Einsen in der Maske) und den Hostanteil (Nullen in der Maske). Beide haben exakt 32 Bit.

Beispiel: 192.168.1.42 / 255.255.255.0

IP-Adresse (binär):

1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0

Subnetzmaske (binär):

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
Ergebnis: 24 Bit Netzanteil (blau) · 8 Bit Hostanteil (grün) → Netzadresse: 192.168.1.0
Die vier wichtigen Adressen

Netzadresse, Broadcast, erster & letzter Host

Für jedes Subnetz gibt es vier Schlüsseladressen, die in der Prüfung immer wieder abgefragt werden:

🌐

Netzadresse (Network Address)

Hostanteil = alle 0. Kennzeichnet das Netz selbst. Nicht vergabefähig an Hosts.

192.168.1.0 → Hostanteil = 00000000
📢

Broadcast-Adresse

Hostanteil = alle 1. Pakete an diese Adresse werden von allen Hosts im Netz empfangen. Nicht vergabefähig an Hosts.

192.168.1.255 → Hostanteil = 11111111
💻

Erster nutzbarer Host

Netzadresse + 1. Der erste Host, der einer Netzwerkkarte zugewiesen werden kann (oft: Router/Gateway).

192.168.1.1
💻

Letzter nutzbarer Host

Broadcast – 1. Die höchste vergebbare Adresse im Netz.

192.168.1.254
Formel – nutzbare Hosts: 2Hostbits − 2 (Netzadresse & Broadcast abziehen)
Beispiel /24: 28 − 2 = 254 Hosts
Prüfungsaufgabe Typ 1

Welchem Netz gehört eine Adresse an?

Methode: IP-Adresse AND Subnetzmaske (bitweise UND-Verknüpfung) → ergibt die Netzadresse.

1

IP: 192.168.10.57 / 255.255.255.0

Oktett 4: 57 AND 0 = 0 → Netzadresse: 192.168.10.0

2

IP: 172.16.5.200 / 255.255.252.0 (/22)

252 = 11111100. Oktett 3: 5 = 00000101 AND 11111100 = 00000100 = 4 → Netzadresse: 172.16.4.0

CIDR – Classless Inter-Domain Routing

Was ist CIDR?

CIDR (RFC 1519, 1993) ersetzt das starre Klassensystem durch variable Präfixlängen. Die Präfixlänge (z.B. /24) gibt an, wie viele Bits der Netzanteil hat.

CIDRSubnetzmaskeNetzbitsHostbitsHosts (nutzbar)
/8255.0.0.082416.777.214
/16255.255.0.0161665.534
/24255.255.255.0248254
/25255.255.255.128257126
/26255.255.255.19226662
/27255.255.255.22427530
/28255.255.255.24028414
/29255.255.255.2482936
/30255.255.255.2523022
/31255.255.255.2543110 (Point-to-Point)
/32255.255.255.2553201 (einzelne Host-Route)
Umrechnung Präfix → Maske: /24 = 24 Einsen, dann Nullen → 11111111.11111111.11111111.00000000 = 255.255.255.0
Subnetting – Schritt für Schritt

Wie teile ich ein Netz in Subnetze auf?

Aufgabe (Prüfungsbeispiel): Das Netz 192.168.1.0 /24 soll in 4 gleich große Subnetze aufgeteilt werden. Wie lauten Subnetzmaske, Netzadressen, Broadcast und nutzbarer Hostbereich?
1

Benötigte Subnetzbits berechnen

4 Subnetze → 2n ≥ 4 → n = 2 Bit werden vom Hostanteil „geborgt".

Neue Präfixlänge: /24 + 2 = /26 → Subnetzmaske: 255.255.255.192

2

Blockgröße ermitteln

Hostbits = 32 − 26 = 6 → Blockgröße = 26 = 64 Adressen pro Subnetz

Nutzbare Hosts: 64 − 2 = 62 Hosts pro Subnetz

3

Subnetze auflisten

SubnetzNetzadresseErster HostLetzter HostBroadcast
1192.168.1.0192.168.1.1192.168.1.62192.168.1.63
2192.168.1.64192.168.1.65192.168.1.126192.168.1.127
3192.168.1.128192.168.1.129192.168.1.190192.168.1.191
4192.168.1.192192.168.1.193192.168.1.254192.168.1.255
Merkhilfen & Formeln

Schnellformeln für die Prüfung

  • Anzahl Subnetze: 2n (n = geborgte Bits)
  • Nutzbare Hosts pro Subnetz: 2h − 2 (h = verbleibende Hostbits)
  • Blockgröße: 2h (Abstand zwischen Netzadressen)
  • Broadcast: Netzadresse + Blockgröße − 1
  • Subnetzmaske aus /Prefix: letztes relevante Oktett = 256 − Blockgröße
Trick für das letzte Oktett der Maske: /26 → 6 Hostbits → 256 − 64 = 192 → Maske: 255.255.255.192
Interaktiver Subnetz-Rechner

IP-Adresse & Präfix eingeben

Gib eine IPv4-Adresse und eine Präfixlänge ein, um alle Netzinformationen zu berechnen.

/
Subnetting-Aufgabe lösen

Wie viele Subnetze brauche ich?

Gib an, wie viele Subnetze oder Hosts du benötigst, und berechne die passende Präfixlänge.

Fortschritt

0 / 10

1. Wie viele Bits hat eine IPv4-Adresse?

2. Welche Subnetzmaske entspricht der Präfixlänge /26?

3. Wie viele nutzbare Hosts gibt es in einem /27-Netz?

4. Was ist die Broadcast-Adresse von 172.16.0.0 /24?

5. Ein Netz soll in mindestens 6 Subnetze geteilt werden. Wie viele Bits müssen mindestens „geborgt" werden?

6. Welcher private IPv4-Bereich gehört zu Klasse A?

7. Welcher Wert steht im letzten Oktett der Subnetzmaske bei /28?

8. Was ist die Netzadresse von 10.5.17.200/20?

9. Wie viele Blöcke hat eine IPv6-Adresse und wie viele Bit hat jeder Block?

10. Das Netz 192.168.5.0/24 soll in Subnetze mit je mind. 50 Hosts geteilt werden. Welche Präfixlänge wird benötigt?