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IPv4, IPv6 & Subnetting#

IPv4 und IPv6 sind die beiden Adressierungsschemata des Internets; Subnetting teilt ein Netz mittels CIDR-Präfix in kleinere Teilnetze auf, um Adressraum effizient zu nutzen.

IPv4 Grundlagen#

Eine IPv4-Adresse besteht aus 32 Bit, geschrieben als 4 Oktette in Dezimalschreibweise.

$$\underbrace{192}_{8\,Bit}.\underbrace{168}_{8\,Bit}.\underbrace{10}_{8\,Bit}.\underbrace{5}_{8\,Bit}$$

Adressklassen (historisch, heute CIDR):

KlasseBereichStandardmaskeHosts
A1.0.0.0 – 126.255.255.255/8 (255.0.0.0)~16 Mio.
B128.0.0.0 – 191.255.255.255/16 (255.255.0.0)~65.000
C192.0.0.0 – 223.255.255.255/24 (255.255.255.0)254

Private IP-Bereiche (nicht im Internet routbar):

BereichCIDRNutzung
10.0.0.0 – 10.255.255.25510.0.0.0/8Große Netze
172.16.0.0 – 172.31.255.255172.16.0.0/12Mittlere Netze
192.168.0.0 – 192.168.255.255192.168.0.0/16Heimnetze, KMU
127.0.0.1LoopbackLocalhost

Subnetting — CIDR Notation#

Die Subnetzmaske teilt eine IP-Adresse in Netzanteil und Hostanteil.

$$\text{IP: } \underbrace{192.168.1}_{\text{Netzanteil}}.\underbrace{42}_{\text{Hostanteil}} \quad /24$$

Die wichtigste Tabelle: Präfix → Maske → Hosts#

PräfixSubnetzmaskeHosts nutzbarAnzahl Subnetze (von /24)
/24255.255.255.02541
/25255.255.255.1281262
/26255.255.255.192624
/27255.255.255.224308
/28255.255.255.2401416
/29255.255.255.248632
/30255.255.255.252264
/32255.255.255.2550 (Host-Route)—

Formeln#

$$\text{Anzahl Hosts} = 2^{\text{Hostbits}} - 2$$

(−2 wegen Netzadresse und Broadcast)

$$\text{Hostbits} = 32 - \text{Präfix}$$$$\text{Anzahl Subnetze} = 2^{\text{geliehene Bits}}$$

Subnetting Schritt für Schritt#

flowchart LR
    A["Benötigte Subnetze<br/>bestimmen"] --> B["Bits: 2^x ≥ Subnetze"]
    B --> C["Neuer Präfix:<br/>/24 + x"]
    C --> D["Hosts/Subnetz:<br/>2^(32-Präfix) - 2"]
    D --> E["Subnetze auflisten<br/>(Schrittweite 2^Hostbits)"]

Aufgabe: Netz 192.168.5.0/24 soll in 4 gleich große Subnetze aufgeteilt werden.

Schritt 1 — Wie viele Bits brauche ich für 4 Subnetze?

$$2^x \geq 4 \quad \Rightarrow \quad x = 2 \text{ Bits}$$

Schritt 2 — Neuer Präfix:

$$/24 + 2 = /26$$

Schritt 3 — Hosts pro Subnetz:

$$2^{32-26} - 2 = 2^6 - 2 = 64 - 2 = 62 \text{ Hosts}$$

Schritt 4 — Subnetze auflisten:

SubnetzNetzadresseErste Host-IPLetzte Host-IPBroadcast
1192.168.5.0/26192.168.5.1192.168.5.62192.168.5.63
2192.168.5.64/26192.168.5.65192.168.5.126192.168.5.127
3192.168.5.128/26192.168.5.129192.168.5.190192.168.5.191
4192.168.5.192/26192.168.5.193192.168.5.254192.168.5.255

Trick: Schrittweite = $2^{\text{Hostbits}} = 2^6 = 64$

Subnetz bestimmen (IP zuordnen)#

Aufgabe: Welchem Subnetz gehört 192.168.5.100/26?

Schrittweite = 64 → Subnetze: .0, .64, .128, .192

$100 \div 64 = 1 \text{ Rest } 36$ → nächste Subnetzgrenze unter 100 ist 64

→ IP gehört zu 192.168.5.64/26 (Broadcast: 192.168.5.127)

Wildcard-Maske (für ACLs/Firewall)#

$$\text{Wildcard} = 255.255.255.255 - \text{Subnetzmaske}$$

Beispiel: /26 → Maske 255.255.255.192

$$\text{Wildcard} = 255.255.255.255 - 255.255.255.192 = 0.0.0.63$$

IPv6 Grundlagen#

IPv6 verwendet 128 Bit, geschrieben als 8 Gruppen à 4 Hex-Zeichen:

$$\texttt{2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334}$$

Vereinfachungsregeln:

  1. Führende Nullen in einer Gruppe weglassen: 0db8 → db8
  2. Eine zusammenhängende Gruppe von Nullen → :: (nur einmal!)
$$\texttt{2001:db8:85a3::8a2e:370:7334}$$

Wichtige IPv6-Adresstypen#

TypPräfixBedeutung
Global Unicast2000::/3Öffentliche Adressen (wie IPv4 public)
Link-Localfe80::/10Nur im lokalen Segment (automatisch)
Loopback::1/128Entspricht 127.0.0.1
Unique Localfc00::/7Private Adressen (wie RFC1918)
Multicastff00::/8Gruppenübertragung

IPv4 vs. IPv6#

IPv4IPv6
Adresslänge32 Bit128 Bit
Adressen~4,3 Mrd.$3,4 \times 10^{38}$
NAT nötig?Ja (Adressmangel)Nein
KonfigurationManuell / DHCPSLAAC (automatisch) oder DHCPv6
HeaderKomplex (Options)Vereinfacht, fix 40 Byte
BroadcastJaNein (nur Multicast)
IPsecOptionalIntegriert

Quiz#

❓ Wie viele nutzbare Hosts hat ein /27-Subnetz?
❓ Welche Adressbereiche sind laut RFC1918 private, nicht im Internet routbare IPv4-Adressen?
❓ Welche IPv6-Adresse entspricht der IPv4-Loopback-Adresse 127.0.0.1?
❓ Warum ist NAT bei IPv6 im Regelfall nicht mehr nötig?

Siehe auch#

Ressourcen#

Backward DNS, DHCP & ARP ISO/OSI-Modell Forward