Subnetting (Subnetmask / Subnetzmaske)

Die Aufteilung eines zusammenhängenden Adressraums von IP-Adressen in mehrere kleinere Adressräume nennt man Subnetting.
Ein Subnet, Subnetz bzw. Teilnetz ist ein physikalisches Segment eines Netzwerks, in dem IP-Adressen mit der gleichen Netzwerkadresse benutzt werden. Diese Teilnetze können über Routern miteinander verbunden werden und bilden dann ein großes zusammenhängendes Netzwerk.

Warum Subnetting?

Wird die physikalische Netzstruktur bei der IP-Adressvergabe nicht berücksichtigt und die IP-Adressen wahllos vergeben, müssen alle Router in diesem Netzwerk wissen in welchem Teilnetz sich eine Adresse befindet. Oder sie leiten einfach alle Datenpakete weiter, in der Hoffnung, das Datenpaket kommt irgendwann am Ziel an. Dann müssen höhere Übertragungsprotokolle verloren geglaubte Datenpakete erneut anfordern bzw. senden. Das erhöht die Netzlast.
Kommt ein neuer Host hinzu, dauert es sehr lange bis alle Router davon mitbekommen. Einzelne Hosts an den Rändern eines Netzwerks laufen Gefahr nicht mehr erreichbar zu sein, weil am anderen Ende des Netzes ihre IP-Adresse nicht bekannt ist.
Um die Netzlast sinnvoll und geordnet zu verteilen, werden Netzwerke in Abhängigkeit der örtlichen Gegebenheiten und/oder nach organisatorischen Gesichtspunkten aufgeteilt. Dabei wird auch berücksichtigt, wie viele Hosts sich innerhalb eines Subnetz befinden.

Die Berücksichtigung der physikalischen Netzstruktur durch die gezielte Vergabe von IP-Adressen und damit eine logische Zusammenfassung mehrerer Hosts zu einem Subnetz reduziert die Routing-Informationen auf die Angabe der Netzwerk-Adresse. Die Netzwerk-Adresse gewährleistet den Standort einer IP-Adresse in einem bestimmten Subnetz. Ein Router benötigt dann nur noch die Routing-Information zu diesem Subnetz und nicht zu allen einzelnen Hosts in diesem Subnetz. Der letzte Router, der in das Ziel-Subnetz routet, ist dann für die Zustellung des IP-Datenpakets verantwortlich.

Wie funktioniert Subnetting?

Jede IP-Adresse teilt sich in Netz-Adresse und Host-Adresse. Die Subnetzmaske bestimmt, an welcher Stelle diese Trennung stattfindet. Die nachfolgende Tabelle enthält alle möglichen Subnetzmasken. Je nach verwendeter Netzwerk-Adresse und Subnetzmaske wird eine bestimmte Host-Anzahl in einem Subnetz adressierbar.

Hostanzahl Subnetzmaske 32-Bit-Wert Suffix
16.777.214 255.0.0.0 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 /8
8.388.606 255.128.0.0 1111 1111 1000 0000 0000 0000 0000 0000 /9
4.194.302 255.192.0.0 1111 1111 1100 0000 0000 0000 0000 0000 /10
2.097.150 255.224.0.0 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000 0000 /11
1.048.574 255.240.0.0 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 /12
524.286 255.248.0.0 1111 1111 1111 1000 0000 0000 0000 0000 /13
262.142 255.252.0.0 1111 1111 1111 1100 0000 0000 0000 0000 /14
131.070 255.254.0.0 1111 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000 /15
65.534 255.255.0.0 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 /16
32.766 255.255.128.0 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000 0000 /17
16.382 255.255.192.0 1111 1111 1111 1111 1100 0000 0000 0000 /18
8.190 255.255.224.0 1111 1111 1111 1111 1110 0000 0000 0000 /19
4.094 255.255.240.0 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 /20
2.046 255.255.248.0 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000 /21
1.022 255.255.252.0 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 0000 /22
510 255.255.254.0 1111 1111 1111 1111 1111 1110 0000 0000 /23
254 255.255.255.0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 /24
126 255.255.255.128 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 /25
62 255.255.255.192 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 /26
30 255.255.255.224 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 0000 /27
14 255.255.255.240 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 /28
6 255.255.255.248 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 /29
2 255.255.255.252 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 /30

Hinweis: Jeweils die erste und letzte IP-Adresse eines IP-Adressbereichs (z. B. 192.168.0.0 bis 192.168.0.255) kennzeichnen die Netzwerk-Adresse (192.168.0.0) und Broadcast-Adresse (192.168.0.255). Diese Adressen können an keinen Host vergeben werden. Deshalb muss die Anzahl der IP-Adressen um zwei reduziert werden, damit man auf die richtige Anzahl nutzbarer IP-Adressen kommt.

Die 4 Dezimalzahlen jeder IP-Adresse entspricht einem 32-Bit-Wert. Die Subnetzmaske ist mit 32 Bit genauso lang, wie jede IP-Adresse. Jedes Bit der Subnetzmaske ist einem Bit einer IP-Adresse zugeordnet. Die Subnetzmaske besteht aus einer zusammenhängenden Folge von 1 und 0. An der Stelle, wo die Subnetzmaske von 1 auf 0 umspringt trennt sich die IP-Adresse in Netz-Adresse und Host-Adresse.

  Dezimale Darstellung Binäre Darstellung (Bit)
IP-Adresse 192.168 .0 .1 1100 0000 1010 1000 0000 0000 0000 0001
Subnetzmaske 255.255 .255 .0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
Netz-Adresse 192.168 .0 .0 1100 0000 1010 1000 0000 0000 0000 0000
Host-Adresse 0 .0 .0 .1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
Broadcast-Adresse 192 .168 .0 .255 1100 0000 1010 1000 0000 0000 1111 1111

Die Subnetzmaske wird also wie eine Schablone auf die IP-Adresse gelegt um die Netz-Adresse und Host-Adresse herauszufinden. Die Informationen über die Netz-Adresse ist wichtig bei der Zustellung eines IP-Datenpakets. Ist die Netz-Adresse bei der Quell- und Ziel-Adresse gleich, wird das Datenpaket innerhalb des gleichen Subnetzes zugestellt. Sind die Netz-Adressen unterschiedlich muss das Datenpaket über das Standard-Gateway (Default-Gateway) in ein anderes Subnetz geroutet werden.

Schreibweise von IP-Adresse und Subnetzmaske

Es gibt zwei Formen der Schreibweise für die Subnetzmaske in Kombination mit der IP-Adresse.

IP-Adresse / Subnetzmaske 192.168.0.1 / 255.255.255.0
IP-Adresse / Suffix 192.168.0.1 / 24

Bei der ersten Schreibweise werden IP-Adresse und Subnetzmaske hintereinander geschrieben. Bei der zweiten Schreibweise wird statt der Subnetzmaske der Suffix verwendet. Der Suffix nach der IP-Adresse gibt an, wie viele 1er innerhalb der Subnetzmaske in der Bit-Schreibweise nacheinander folgen. 24 bedeutet demnach 255.255.255.0.

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