Beim Vernetzen werden zwei oder mehr Geräte miteinander verbunden, damit sie miteinander kommunizieren und Daten austauschen können. Das Internet ist zwar das größte und bekannteste Beispiel für ein Netzwerk, aber es besteht aus verschiedenen kleineren Gruppen und Abteilungen von Netzwerken, die Subnetze genannt werden.
In der Regel gehören Subnetze meist größeren Unternehmen. Subnetze können auch innerhalb von Unternehmen existieren, um Benutzer je nach den Netzwerkanforderungen der verschiedenen Abteilungen zu trennen. Es gibt sie auch in Privathaushalten, Hotels und anderen Einrichtungen, obwohl diese internen Subnetze möglicherweise nicht direkt mit dem Internet verbunden sind. Verbindungen können über verschiedene Übertragungsmedien hergestellt werden, z.B. über Netzwerkkabel oder andere drahtlose Technologien.
In diesem Artikel lernen Sie die Funktionsweise von Subnetzen kennen und erfahren, wie nützlich es ist, diese zu kennen und zu implementieren. Außerdem lernen Sie die Subnetzmaske und die CIDR-Schreibweise kennen und erhalten eine Einführung in gängige Subnetzgrößen, Netzwerkklassen und in die einfache Berechnung von Subnetzen für eine bestimmte Anzahl von Hosts in Ihrem Netzwerk.
Subnetze und ihr Zusammenhang mit IP und IP-Adressen
Ein Subnetz ist eine logische Unterteilung eines IP-Netzwerks. Es ermöglicht die Aufteilung eines größeren Netzwerks in kleinere, besser verwaltbare Teilnetze, die jeweils über einen eigenen IP Adressbereich verfügen. Das Internet Protocol (IP) ist eine Reihe von Regeln und Verfahren, die bestimmen, wie sich Geräte identifizieren und Daten mit anderen Geräten in einem Netzwerk austauschen. Eine der wichtigsten Komponenten des Internetprotokolls ist die IP -Adresse.
Eine IP -Adresse ist eine eindeutige Kennung, die jedem Gerät in einem Netzwerk zugewiesen wird und dazu dient, Daten zwischen den Geräten weiterzuleiten. Eine IP -Adresse besteht aus vier Abschnitten, die durch Punkte getrennt sind und jeweils eine Dezimalzahl zwischen 0 und 255 enthalten. Diese vier Abschnitte werden auch Oktette genannt, und wenn Sie sie alle kombinieren, erhalten Sie insgesamt 32 Bit. So könnte eine IP -Adresse zum Beispiel so aussehen: ‚192.168.100.10‘.
Es gibt zwei Versionen von IP, die derzeit verwendet werden: IPv4 und IPv6. Das vorherige Beispiel verwendet IPv4, die ältere und am weitesten verbreitete Version, während IPv6 die neuere ist und die Einschränkungen von IPv4 beheben soll. Mehr dazu erläutern wir im Verlauf des Artikels. Zunächst konzentrieren wir uns auf IPv4.
Wie funktioniert Subnetting?
In vielen mittelgroßen bis großen Netzwerkumgebungen ist es üblich, das Netzwerk aus verschiedenen Gründen in kleinere Teilnetze aufzuteilen. Dieser Prozess wird als Subnetting bezeichnet und dient u. a. dazu, die Netzwerkleistung zu verbessern, Ressourcen einfacher zu verwalten, Sicherheitsrichtlinien durchzusetzen und den Netzwerkverkehr zu überwachen.
Subnetting kann zwar ziemlich technisch und mathematisch sein, aber die folgende Analogie sollte Ihnen helfen, das grundlegende Konzept zu verstehen.
Stellen Sie sich vor, Sie haben ein großes Feld mit vielen Menschen, die verschiedene Sportarten wie Fußball, Basketball und Baseball spielen. Ohne jegliche Form der Organisation kann es für die Spieler chaotisch werden und es fällt ihnen schwer, sich auf ihr Spiel zu konzentrieren. Durch das Einrichten separater Bereiche auf dem Spielfeld für jede Sportart, wie z. B. ein Fußballfeld, ein Basketballfeld und ein Baseballfeld, können sich die Spieler auf ihr Spiel konzentrieren, ohne von anderen Sportarten gestört zu werden.
In ähnlicher Weise kann die Unterteilung des Feldes in kleinere Abschnitte mit jeweils eigenen Grenzen und Regeln als Subnetting bezeichnet werden. Die Unterteilung eines großen Netzwerks in kleinere Segmente mit jeweils einem eigenen IP -Adressbereich ermöglicht es einer bestimmten Anzahl von Geräten, in diesem Segment effizienter miteinander zu kommunizieren.
Genauso wie die Linien und Grenzen, die ein Feld markieren, physischen Raum abgrenzen, muss beim Subnetting ein Teil des Adressraums verwendet werden, um das Netzwerk abzugrenzen und zu organisieren. In jedem Subnetz sind die erste und die letzte IP -Adresse für die Netzwerkadresse und die Broadcast-Adresse reserviert, während alles dazwischen den Bereich der IP -Adressen darstellt, die den Geräten innerhalb dieses Teilnetzes zugewiesen werden können.
Vorteile von Subnetting
Die Verwendung von Subnetzen in Ihrem Netzwerk kann mehrere wichtige Vorteile verschaffen. Hier sind ein paar der wichtigsten:
- Verbesserte Netzwerkleistung: Subnetting kann dazu beitragen, die Netzwerküberlastung zu verringern und die Netzwerkleistung zu verbessern, indem die Anzahl der Geräte, die in einer einzigen Broadcast-Domain miteinander kommunizieren, eingeschränkt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass der Netzwerkverkehr ein Netzwerksegment überlastet, und es wird gewährleistet, dass Geräte effizienter kommunizieren.
- Verbesserte Netzwerksicherheit: Das Einschränken der Anzahl der Geräte, die in einer einzigen Broadcast-Domain miteinander kommunizieren können, verbessert auch die Netzwerksicherheit. Zugriffskontrolllisten und Sicherheitsrichtlinien, die mit Firewalls und anderen Sicherheitskontrollsystemen implementiert werden, können so angepasst werden, dass sie den Datenverkehr von Geräten innerhalb bestimmter Subnetze kontrollieren. Das sorgt auch für mehr Transparenz, was die Überwachung der Netzwerkaktivitäten und die Erkennung und Reaktion auf Sicherheitsbedrohungen erleichtert.
- Optimierte IP -Adressennutzung: Subnetting hilft bei der Optimierung der IP -Adressennutzung, indem ein großes Netzwerk in kleinere Segmente unterteilt wird, die jeweils über einen eigenen Bereich von IP -Adressen verfügen. Das trägt dazu bei, die öffentlichen IP -Adressen des Netzwerks Ihres Unternehmens aufrechtzuerhalten und reduziert die Notwendigkeit, zusätzliche IP -Adressen zu erwerben.
- Erleichterte Netzwerkverwaltung: Subnetting kann die Netzwerkverwaltung erleichtern, indem es Ihr großes Netzwerk in kleinere, besser verwaltbare Segmente unterteilt. Damit können Sie Netzwerkgeräte einfach konfigurieren und verwalten, Netzwerkressourcen zuweisen, Netzwerkaktivitäten überwachen und eventuell auftretende Netzwerkprobleme beheben.
Einführung in Subnetzmasken
Im Folgenden werden wir uns die Bestandteile von Subnetzen genauer ansehen. Eine IP -Adresse besteht aus zwei Teilen: dem Netzwerkteil und dem Host-Teil, die jeweils das Netzwerk (Netzwerkadresse) und das spezifische Gerät innerhalb dieses Netzwerks identifizieren.
Die Subnetzmaske ist eine Reihe von 32-Bit-Dezimalzahlen, die festlegen, wie viele Bits der IP -Adresse für das Netzwerk und wie viele Bits für den Host verwendet werden. In der Praxis wird eine Subnetzmaske in der Regel in punktierter Dezimalschreibweise ausgedrückt, wie eine IP -Adresse.
Um zu verstehen, wie Subnetzmasken funktionieren, ist es hilfreich, sich IP -Adressen und Subnetzmasken in binärer Notation vorzustellen. Eine IP -Adresse ist eine 32-Bit-Zahl, die als eine Folge von Nullen und Einsen dargestellt wird. Eine Subnetzmaske ist ebenfalls eine 32-Bit-Zahl, mit einer Folge von Einsen, gefolgt von einer Folge von Nullen.
Die Folge von Einsen in der Subnetzmaske zeigt an, welche Bits der IP -Adresse zum Netzwerkteil gehören, während die Folge von Nullen anzeigt, welche Bits zum Host-Teil gehören.
Wie im obigen Beispiel zu sehen, bedeutet eine Subnetzmaske von ‚255.255.255.0‘, dass die ersten drei Oktette mit jeweils acht Einsen(8Bit) und insgesamt 24Bit den Teil der IP-Adresse darstellen, der für das Netzwerk reserviert ist, und das letzte Oktett(8 Bit) ist für den Host-Teil reserviert. bits) each and a total of 24 bits represent the portion of the IP address that is reserved for the network, and the last octet (8 bits) is reserved for the host portion.
Notationen für Subnetze
Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Sie ein Subnetz schreiben oder definieren können, um die Netzwerk- und Hostsegmente einer IP -Adresse zu bestimmen: die Subnetzmasken-Notation und die CIDR-Notation (Classless Inter-Domain Routing).
Notation der Subnetzmaske
In dieser Notation wird die Subnetzmaske mit Dezimalzahlen in vier Teilen geschrieben, die durch Punkte getrennt sind, und wie bereits erwähnt, wird jeder Teil als Oktett bezeichnet. Eine Subnetzmaske von ‚255.255.255.0‘ bedeutet, dass die ersten 24 Bit der IP -Adresse für den Netzwerkteil und die restlichen 8 Bit für den Host-Teil reserviert sind.
Um ein Subnetz mit der Subnetzmasken-Notation auszudrücken, fügen Sie einfach die Subnetzmaske am Ende der IP -Adresse an, getrennt durch ein Leerzeichen. Zum Beispiel steht ‚192.168.100.10 255.255.255.0‘ für ein Subnetz mit einer IP -Adresse von ‚192.168.100.0‘ und einer Subnetzmaske von ‚255.255.255.0‘. Der Netzwerkteil der IP -Adresse lautet dann ‚192.168.100‘ und der Host-Teil ’10‘, genau wie in der vorherigen Abbildung.
CIDR-Notation
Die CIDR-Notation ist eine kompakte Methode zur Angabe eines Subnetzes, bei der eine einzige Zahl für die Subnetzmaske verwendet wird. In der CIDR-Notation wird ein Subnetz durch Hinzufügen eines Schrägstrichs (/) und einer Zahl am Ende der IP -Adresse angegeben.
Die Zahl nach dem Schrägstrich gibt die Anzahl der Bits an, die für den Netzwerkteil der Adresse reserviert sind. Zum Beispeil ‚192.168.100.0/24‘ bedeutet, dass die ersten 24 Bit der IP -Adresse für den Netzwerkteil und die restlichen 8 Bit für den Host-Teil reserviert sind. Dies entspricht ‚192.168.100.0‘ mit einer Subnetzmaske von ‚255.255.255.0‘.
Die CIDR-Notation ermöglicht eine übersichtlichere Darstellung von Subnetzen, insbesondere bei großen Netzwerken. Sie gibt auch explizit an, wie viele Bits der IP -Adresse für den Netzwerkteil des Subnetzes verwendet werden, was Ihnen die Mühe ersparen kann, dies selbst zu berechnen, wie Sie es bei der Notation der Subnetzmaske vielleicht tun müssen. Diese Vorteile haben dazu geführt, dass die CIDR-Notation immer beliebter wird.
Übliche Klassen und Größen von Subnetzen
In den Anfängen des Internets wurden IP -Adressen und Subnetze auf Grundlage ihrer Anfangsbits in Klassen eingeteilt, wobei jede Klasse eine feste Anzahl von Bits für den Netzwerkteil und den Host-Teil der Adresse reserviert hatte.
Dadurch war es einfacher, sich Subnetzmasken zu merken und sie anhand der führenden Zahlen der IP -Adresse zu identifizieren. Die drei am häufigsten verwendeten Klassen sind Klasse A, Klasse B und Klasse C, die den häufigsten Subnetzgrößen ‚/8‘, ‚/16‘ bzw. ‚/24‘ entsprechen.
Hier ist eine kurze Erklärung, wie sie sich unterscheiden:
- Klasse A: Netzwerke der Klasse A verwenden die ersten 8 Bit der IP -Adresse für den Netzwerkteil und die restlichen 24 Bit für den Host-Teil, wie in ‚255.0.0.0‘. Dies ermöglicht eine kleine Anzahl von Netzwerken mit jeweils einer großen Anzahl von Hosts. Der Adressbereich der Klasse A erstreckt sich von ‚0.0.0.0‘ bis ‚127.255.255.255‘.
- Klasse B: Netzwerke der Klasse B verwenden die ersten 16 Bit der IP -Adresse für den Netzwerkteil und die restlichen 16 Bit für den Host-Teil, wie in ‚255.255.0.0‘. Dies ermöglicht eine überschaubare Anzahl von Netzwerken, jedes mit einer überschaubaren Anzahl von Hosts. Der Adressbereich der Klasse B erstreckt sich von ‚128.0.0.0‘ bis ‚191.255.255.255‘.
- Klasse C: Netzwerke der Klasse C verwenden die ersten 24 Bit der IP -Adresse für den Netzwerkteil und die restlichen 8 Bit für den Host-Teil, wie in ‚255.255.255.0‘. Dies ermöglicht eine große Anzahl von Netzwerken mit jeweils einer kleinen Anzahl von Hosts. Der Adressbereich der Klasse C erstreckt sich von ‚192.0.0.0‘ bis ‚223.255.255.255‘.
Sie sollten bedenken, dass die Verwendung der klassenbasierten Adressierung wie bereits erwähnt weitgehend durch die klassenlose Adressierung ersetzt worden ist. Die drei am häufigsten verwendeten Klassen sind Klasse A, Klasse B und Klasse C, die den häufigsten Subnetzgrößen ‚/8‘, ‚/16‘ bzw. ‚/24‘ entsprechen.
Anzahl der Hosts in einem Subnetz ermitteln
Die Berechnung der Anzahl möglicher Hosts in einem Subnetz ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass das Netzwerk die erforderliche Anzahl von Geräten unterstützen kann, ohne dass es zu Leistungsproblemen kommt. Um die Anzahl der möglichen Hosts zu berechnen, müssen Sie die Subnetzmaske für das Netzwerk kennen und damit die Anzahl der Host-Bits in der IP -Adresse bestimmen.
Sie erhalten diesen Wert, indem Sie die Gesamtzahl der Netzwerkbits von 32 abziehen. Danach können Sie die Anzahl der Hosts anhand der folgenden Formel ermitteln:
Number of hosts = 2^(number of host bits)-2
In dieser Formel ist die Anzahl der Host-Bits gleich der Gesamtzahl der Bits im Host-Teil der Subnetzmaske. Die „-2“ am Ende kommt daher, dass die erste Adresse im Subnetz für die Netzwerkadresse und die letzte Adresse für die Broadcast-Adresse reserviert ist, wie weiter oben im Artikel erklärt.
Als Beispiel können Sie eine Subnetzmaske von ‚255.255.255.0‘ verwenden. Bei dieser Subnetzmaske werden die ersten 24 Bit für den Netzwerkteil der Adresse verwendet und die restlichen 8 Bit für den Host-Teil. Das bedeutet, dass Sie 2^8 (256) mögliche Werte im Host-Teil der Adresse haben können.
Wie Sie jedoch bereits gelernt haben, sind die erste und die letzte Adresse im Subnetz reserviert. In diesem Fall ist ‚192.168.1.0‘ die Netzwerkadresse und ‚192.168.1.255‘ die Broadcast-Adresse. Die tatsächliche Anzahl der Hosts oder Geräte, die diesem Subnetz zugewiesen werden können, beträgt also 256 − 2 = 254.
Das oben genannte Beispiel für die Berechnung von Subnetzmasken mag einfach erscheinen, aber es ist auch die grundlegendste Variante. In Wahrheit gibt es viel komplexere Subnetzmasken, die Sie möglicherweise berechnen müssen. Und eine manuelle Berechnung kann fehleranfällig sein. Es ist also wichtig, vorsichtig und präzise zu sein, um genaue Resultate zu erhalten.
Zum Glück gibt es für komplexere Berechnungen Online-Tools wie den IPv4-Subnetz-Rechner von Gcore, mit denen Sie diese Berechnungen präziser durchführen können und die jedes Mal genaue Ergebnisse garantieren.
Was ist IPv6, und wie unterscheidet es sich von IPv4?
IPv6 (Internet Protocol Version 6) ist die neueste Version des Internetprotokolls. Es wurde als Ersatz für IPv4 entwickelt, dem wichtigsten Protokoll der letzten Jahrzehnte.
IPv6 verwendet 128-Bit-Adressen, was im Vergleich zu den 32-Bit-Adressen von IPv4 zu einem viel größeren Adressraum führt. Dadurch kann eine unbegrenzte Anzahl von Geräten mit dem Internet verbunden werden.
IPv6-Adressen werden in hexadezimaler Notation ausgedrückt und normalerweise als acht Gruppen von vier hexadezimalen Ziffern geschrieben, die durch Doppelpunkte getrennt sind. Das ermöglicht eine effizientere Nutzung des Adressraums im Vergleich zur dezimalen Notation, die in IPv4 verwendet wird und sich erschöpft.
IPv6 enthält auch integrierte Sicherheitsfunktionen wie IPsec, verbesserte Unterstützung für Quality of Service (QoS) und einige neue Funktionen und Erweiterungen, die in IPv4 nicht vorhanden sind.
Trotz der Vorteile von IPv6 wurde es nur zögernd implementiert. Das liegt daran, dass IPv4 bereits weit verbreitet und tief in die Infrastruktur des Internets eingebettet ist. Viele Netzwerke und Geräte verwenden es nach wie vor. Außerdem ist IPv6 nicht abwärtskompatibel mit IPv4, und es gibt keine Mechanismen, mit denen Geräte zwischen den beiden Protokollversionen kommunizieren können. Dies ist ein großes Problem, das gelöst werden muss, bevor IPv6 zum vorherrschenden Protokoll werden kann.
Fazit
Subnetze und die Funktionsweise von Subnetzen sind recht komplizierte Themen, aber mithilfe dieses Artikels sollten Sie nun über ein fundiertes Grundwissen verfügen. Sie haben gelernt, was Subnetze sind, wie man Netzwerke und Hosts in einem Netzwerk anhand von IP -Adressen und Subnetzmasken identifiziert und wie man Subnetze ausdrückt und die Anzahl der Hosts in einem Subnetz berechnet. Außerdem wurden Sie mit IPv6 und seinen Vorteilen gegenüber IPv4 in Bezug auf die verfügbaren IPs für Geräte und Sicherheitsfunktionen vertraut gemacht.
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Geschrieben von Rexford A. Nyarko
