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 mit 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 eine neue Station hinzu, dauert es sehr lange bis alle Router davon mitbekommen. Einzelne Stationen an den Rändern eines Netzwerkes 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 Netzwerkstationen sich innerhalb eines Subnetz befinden.
Die Berücksichtigung der physikalischen Netzstruktur durch die gezielte Vergabe von IP-Adressen und damit eine logische Zusammenfassung mehrerer Stationen 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 Stationen 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 Stations-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 Anzahl an Netzwerkstationen (Hosts) in einem Subnetz adressierbar.

Hostanzahl	Subnetzmaske	32-Bit-Wert	Präfix
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 keiner Station 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 Stationsadresse.

	Dezimal				Binär (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
Netzwerk-Adresse	192	.168	.0	.0	1100 0000	1010 1000	0000 0000	0000 0000
Stationsadresse	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 Netzwerk-Adresse und Stationsadresse herauszufinden. Die Informationen über die Netzwerk-Adresse ist wichtig bei der Zustellung eines IP-Datenpakets. Ist die Netzwerk-Adresse bei der Quell- und Ziel-Adresse gleich, wird das Datenpaket innerhalb des gleichen Subnetzes zugestellt. Sind die Netzwerk-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 / Präfix	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 Präfix verwendet. Der Präfix 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. Weitere Präfixe sind in der Tabelle weiter oben nachzulesen.

Welche Subnetzmaske für welches Netz

Netzwerke werden in verschiedene Klassen eingeteilt. Je nach Klasse kann eine bestimmte Anzahl von Stationen adressiert werden.

Netz	Subnetzmaske in Bit-Schreibweise	Subnetzmaske
Klasse A	1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000	255.0.0.0
Klasse B	1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000	255.255.0.0
Klasse C	1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000	255.255.255.0

Übersicht: Internet Protocol

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