Netzwerk Allgemeines

Stellen Sie sich vor, was passiert, wenn in einem sehr großen Netzwerk viele Computer gleichzeitig Daten übertragen wollen, das wäre vergleichbar mit einem Raum, in dem sehr viele Menschen gleichzeitig sprechen... das führt unweigerlich zu Chaos und Missverständnissen, da jeder Computer alle Informationen ansehen müsste, um zu wissen welche ihn angehen.

Statt einem großen Netz, könnte man mehrere kleinere definieren.

Jeder in diesem "Sub-Netz" ist in der Lage direkt miteinander zu sprechen, jeder der mit einem Teilnehmer in einem anderen "Sub-Netz" sprechen will, muss über eine Vermittlungsstelle (Gateway) gehen.
Spezielle Computer (Gateways) verbinden die einzelnen Netze und leiten den Datenstrom gegebenenfalls weiter.

Wie sage ich meinem Computer, in welchem Netz er ist?

Die IP-Adresse beinhaltet 2 unterschiedliche Informationsanteile:
→ In welchem Netz Sie sich befinden.
→ Wie die Host-Adresse (die Adresse dieses Teilnehmers) lautet.

Nicht alle Sub-Netze müssen die selbe Größe haben.: Aufgrund unterschiedlicher Ansprüche kann das eine Netz z.B. 2 Hosts beinhalten, während das nächste 16.777.216 enthalten kann.

Beispiel:
Meine IP Adresse ist 123.123.123.5
→ Jeder innerhalb meines Netzes hat eine Adresse wie 123.123.123.X
→ Die Netzadresse lautet 123.123.123.0
→ Mein Host hat die Adresse .5

Wir müssen in der Lage sein, anzugeben, welcher Teil der IP die Host-Adresse ist und welcher das Netzwerk definiert. Dazu wird eine sogenannte "Netzmaske" (engl. subnet-mask) verwendet.


Subnet Masks

Eine Netzmaske bestimmt, welcher Anteil der IP-Adresse den Netzwerkteil repräsentiert, und welcher den Host spezifiziert.
Die Subnet Mask ist ein IP-Address-"Filter"

Kurzer Ausflug in die hohe Mathematik ...

Im Binärformat werden alle Zahlen durch 0-en und 1-en dargestellt:
 Dezimal Binär   Darstellung in 2-er Potenzen
 0  000  0 x 22 + 0 x 21 + 0 * 20
 1  001  0 x 22 + 0 x 21 + 1 * 20
 2  010  0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20
 3  011  0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20
 4  100  1 x 22 + 0 x 21 + 0 x 20
 5  101  1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20
Bit by Bit
Jede 0 oder 1 wird ein "bit" genannt. Mit 8 Bits, können die Dezimalzahlen von 0 - 255 dargestellt werden, das ergibt 256 Adressen! (0 mitgezählt)
Deshalb sehen IP-Adressen immer so aus: 0-255.0-255.0-255.0-255

Was hat das mit der Netzmaske zu tun?

Eine Netzmaske ist eine 32 Bit-Zahl, genau wie die IP-Adresse.
Gültige Netzmasken haben aufeinanderfolgende Einsen, gefolgt von Nullen.

→ Beispiel einer gültigen Netzmaske:
255.255.255.0
Binär dargestellt: 11111111.11111111.11111111.00000000

→ Beispiel einer ungültigen Netzmaske:
11111111.11111111.11111101.00000000

Die Netzmaske "maskiert" (filtert) die IP-Adresse, Die 1er und 0er der Netzmaske hängen mit dem Netzwerk- und Host-Teil der IP-Adresse zusammen.

Beispiel:
→ IP Adresse:
10.0.0.1 (00001010 00000000 0000000 00000001)
→ Netzmaske:
255.0.0.0 (11111111 00000000 0000000 00000000)

Daher ist die Netz-Adresse: 10
und die Host-Adresse:0.0.1


Übliche Netzmasken
 255.0.0.0   (Class A)
 255.255.0.0  (Class B)
 255.255.255.0  (Class C)

Noch ein Beispiel:
IP 139.131.1.147 / 255.255.255.0

In welchem Netzwerk ist der Host? → 139.131.1.0
Wie lautet die Host-ID? → 147


Was ist eine Netzwerk-Adresse?

In jedem IP-Adressbereich sind 2 Adressen für Sonderzwecke reserviert:

Die niedrigste Adresse im Bereich: Die Netzwerkadresse, sie identifiziert das Netzwerk.
→ Beispiel: 200.200.200.55 / 255.255.255.0 hat die Netzwerkadresse 200.200.200.0

Die höchste Adresse im Bereich: Die "Broadcast" Adresse, auf diese Adresse hört jeder im Sub-Netz.
→ Beispiel: 200.200.200.55 / 255.255.255.0 hat die Broadcast Adresse of 200.200.200.255

Noch ein Beispiel:
Adresse: 200.200.200.55 / 255.255.0.0
Also ist die Netzwerkadresse die 200.200.0.0 und die Broadcast-Adresse die 200.200.255.255


Jetzt wird's noch schlimmer!

Unglücklicherweise kann die Host-Adresse bei jedem der 32 Bits starten, nicht nur an den 8 Bit-Grenzen.
Beispiel einer komplexeren Netzmaske:
255.255.255.128   11111111.11111111.11111111.10000000

Jetzt ist die IP Adresse: 200.200.200.55 so zu schlüsseln:
Netzmaske: 255.255.255.128
Netzwerk Adresse: 200.200.200.0
Broadcast Adresse: 200.200.200.127
 
Also bedeutet eine Netzmaske 255.255.255.128 folgendes:
Unser 256 Adressen großes Netzwerk ist nun in 2 Sub-Netze zerteilt.
→ 200.200.200.0      -  200.200.200.127
→ 200.200.200.128  -  200.200.200.255
Beide haben die Netzmaske 255.255.255.128

Wie lauten gültige Netzmasken?*
 Netzmaske binär  Netzmaske  Anz. Netzwerke  Anz. Adressen
11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0 1 256
11111111.11111111.11111111.10000000 255.255.255.128 2 128
11111111.11111111.11111111.11000000 255.255.255.192 4 64
11111111.11111111.11111111.11100000 255.255.255.224 8 32
11111111.11111111.11111111.11110000 255.255.255.240 16 16
11111111.11111111.11111111.11111000 255.255.255.248 32 8
11111111.11111111.11111111.11111100 255.255.255.252 64 4
11111111.11111111.11111111.11111110 255.255.255.254 ??? ???
11111111.11111111.11111111.11111111 255.255.255.255   Ein einzelner Rechner!
*  Dies gilt nur für Class-C Netze!

Reservierte Adressen
In jedem Netzwerk kann weder die oberste, noch die unterste Adresse einer Workstation zugewiesen werden: Broadcast- und Netzwerk-Adressen.

Beispiel: 199.120.197.128 / 255.255.255.128

Nicht verwendet werden können:
199.120.197.128
199.120.197.255


Berechnen der Netzmaske

Ausgehend von einem Adressbereich (z.B. 199.120.197.0 - 199.120.197.127), kann die Netzmaske berechnet werden:
Ziehen Sie die niedrigste Nummer in der "range" von der höchsten ab:
199.120.197.127 - 199.120.197.0 = 0.0.0.127
→ Dies bedeutet, es gibt 128 Adressen in diesem Bereich. Nicht vergessen, die 0 zählt auch mit!).
Ziehen Sie das Ergebnis von 255.255.255.255 ab:
255.255.255.255 - 0.0.0.127 = 255.255.255.128

Berechnen des Adressbereichs

In einem gegebenen Netzwerk (255.255.255.128), können Sie den Adressbereich folgendermaßen berechnen:
→ Ziehen Sie die Netzmaske von 255.255.255.255 ab:
255.255.255.255 - 255.255.255.128 = 0.0.0.127
→ Addieren Sie 1 zu jedem Oktett, das > 0 ist: 127 + 1 = 128: 0.0.0.128
Jetzt sehen Sie, dass sich 128 Adressen in dieser Range befinden.
(Wenn die Antwort 0.0.128.256 gelautet hätte, wüssten Sie, dass 128*256 Adressen im Bereich liegen.)

Noch ein Beispiel
Die Netzwerkadresse lautet 199.120.197.144 Seine Netzmaske ist die 255.255.255.240

Wie viele IP-Adressen gibt es in diesem Netz?


255.255.255.255 - 255.255.255.240 = 0.0.0.15
→ Also haben Sie 16 Adressen: von 199.120.197.144 bis 199.120.197.159
Anmerkung:  Das sind 16, da 144 bereits mitzählt.

Wie viele COMPUTER können mit Adressen versehen werden?
Wir können keinem Computer die 199.120.197.144 geben, das ist die Netzwerk Adresse
Wir können keinem Computer die 199.120.197.159 geben, das ist die Broadcast Adresse
→ Es können 14 Hosts mit Adressen versehen werden.

Formel zum Berechnen der Netzwerkadresse
Verknüpfen Sie die IP-Adresse des Rechners AND mit der Sub-Netzmaske. NA=IP AND SM
Formel zum Berechnen der Broadcastadresse:
Verknüpfen Sie die invertierte Netzmaske OR mit der IP-Rechneradresse. BC=IP OR (SM)-1

  Dezimal   Binäre Darstellung    
Rechneradresse   141.082.025.056 1000 1101 0101 0010 0001 1001 0011 1000
Netzmaske   255.255.252.000 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 0000
           
Netzadresse   141.082.024.000 1000 1101 0101 0010 0001 1000 0000 0000
           
 inv. Netzmaske   0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 1111
 Broadcastadresse 141.082.027.255 1000 1101 0101 0010 0001 1011 1111 1111
 

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