Wie Subnetzmasken funktionieren: CIDR, Netzwerkbits und nutzbare Hosts

Netzwerkbits gegenüber Hostbits

Eine IPv4-Adresse hat 32 Bit, meist geschrieben als vier Zahlen von 0 bis 255, wie 192.168.1.10. Eine Subnetzmaske hat ebenfalls 32 Bit, ist aber eine Folge von Einsen gefolgt von einer Folge von Nullen. Die Einsen markieren den Netzwerkteil — den jedes Gerät im selben Subnetz teilt — und die Nullen markieren den Hostteil, der für jedes Gerät einzigartig ist.

Bei der Maske 255.255.255.0 sind die ersten drei Bytes alle Einsen (24 Einsen) und das letzte Byte alle Nullen. In 192.168.1.10 ist also der Teil 192.168.1 das Netzwerk und die 10 der Host. Jedes Gerät, dessen Adresse mit 192.168.1 beginnt, liegt im selben Subnetz und kann direkt kommunizieren; alles andere muss über einen Router.

Was /24 und die CIDR-Notation bedeuten

Masken als 255.255.255.0 zu schreiben ist umständlich, daher zählt die CIDR-Notation einfach die Netzwerkbits nach einem Schrägstrich. /24 bedeutet 24 Netzwerkbits, also genau 255.255.255.0. Ein /16 bedeutet 16 Netzwerkbits (255.255.0.0) und ein /8 bedeutet 8 (255.0.0.0). Je größer die Zahl nach dem Schrägstrich, desto mehr Bits sind ans Netzwerk gebunden und desto weniger bleiben für Hosts.

Diese Flexibilität ist der Sinn von CIDR: Du bist nicht an ganze Bytes gebunden. Ein /26 leiht sich zwei Host-Bits fürs Netzwerk und teilt ein /24 in vier kleinere Subnetze zu je 64 Adressen. Subnetze so zu bemessen erlaubt es, den Adressraum an die tatsächliche Gerätezahl eines Segments anzupassen, statt ein ganzes /24 für eine Handvoll Maschinen zu verschwenden.

Nutzbare Hosts zählen

Die Anzahl der Adressen in einem Subnetz ist 2 hoch der Anzahl der Host-Bits. Ein /24 hat 8 Host-Bits, also sind 2 hoch 8 gleich 256 Adressen. Aber die erste Adresse (alle Host-Bits 0) ist die Netzwerkkennung und die letzte (alle Host-Bits 1) die Broadcast-Adresse, und keine kann einem Gerät zugewiesen werden. Es bleiben 256 minus 2, also 254 nutzbare Hosts.

Dieselbe Formel gilt für jeden Präfix: Ein /26 hat 6 Host-Bits, also 64 Adressen und 62 nutzbare Hosts; ein /30 hat 2 Host-Bits, also 4 Adressen und nur 2 nutzbare Hosts — praktisch für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Ein Subnetzrechner erledigt das sofort und zeigt Netzwerkadresse, Broadcast-Adresse, Host-Bereich und die Gesamtzahl nutzbarer Hosts für jedes eingegebene CIDR.

Häufige Fragen

Warum sind immer zwei Adressen reserviert?

Die Adresse mit allen Host-Bits auf 0 benennt das Subnetz selbst und kann keiner einzelnen Maschine gehören, während die Adresse mit allen Host-Bits auf 1 die Broadcast-Adresse ist, um alle Hosts auf einmal zu erreichen. Da beide eine besondere Bedeutung haben, ist keine zuweisbar, weshalb nutzbare Hosts gleich Gesamtadressen minus 2 sind.

Woran erkenne ich, ob zwei IPs im selben Subnetz sind?

Wende dieselbe Maske auf beide Adressen an und vergleiche die Netzwerkteile. Sind die von der Maske abgedeckten Bits identisch, teilen sie ein Subnetz und können ohne Router kommunizieren. Bei 192.168.1.10 und 192.168.1.200 mit einem /24 beginnen beide mit 192.168.1, sie sind also im selben Subnetz.

Verwendet IPv6 auch Subnetzmasken?

IPv6 verwendet dieselbe CIDR-Präfix-Idee, aber Adressen haben 128 Bit statt 32, sodass ein typisches Subnetz ein /64 ist. Das Konzept von Netzwerk- und Host-Bits ist identisch; es gibt nur weit mehr Adressraum, sodass IPv6 sich selten Sorgen macht, innerhalb eines Subnetzes die nutzbaren Hosts zu erschöpfen.

Was ist der Unterschied zwischen einem /24 und einem /25?

Ein /25 leiht sich ein Bit mehr fürs Netzwerk als ein /24, hat also 7 Host-Bits statt 8. Das halbiert das Subnetz: 128 Adressen und 126 nutzbare Hosts statt 254. Ein /24 in zwei /25 zu teilen ergibt zwei getrennte Netzwerke, jedes vom anderen isoliert, sofern kein Router sie verbindet.