Subnetze

3.1 Einführung in Hosts und Subnetze

IP-Adressen werden zur Identifizierung von Geräten in einem Netzwerk verwendet. Um mit anderen Geräten über ein Netzwerk zu kommunizieren, muss jedem Netzwerkgerät (einschließlich Computer, Server, Router, Drucker) eine IP-Adresse zugewiesen werden. Solche Geräte im Netzwerk werden Hosts genannt .

Netzwerkgeräte haben auch eigene Nummern. Und alle Computer, die von bestimmten Netzwerkgeräten bedient werden, werden als Subnetz bezeichnet . Jedes Subnetz verfügt über ein Muster, nach dem Netzwerkgeräte seinen Subnetzen IP-Adressen zuweisen. Ein solches Muster wird als Subnetzmaske bezeichnet .

Mithilfe von Subnetzmasken können Sie ein Netzwerk in mehrere Subnetze unterteilen und außerdem die maximale Anzahl gesponserter Hosts festlegen.

Einführung in IP-Adressen

Eine IP-Adresse besteht aus vier Teilen, die als Dezimalzahlen mit Punktschreibweise geschrieben werden (z. B. 192.168.1.1). Jeder dieser vier Teile wird Oktett genannt . Ein Oktett besteht aus acht Binärziffern, z. B. 00001111.

Somit kann jedes Oktett den Binärwert von 00000000bis 11111111oder von 0in 255Dezimalzahl annehmen.

IP-Adressstruktur

Der erste Teil der IP-Adresse ist die Netzwerknummer, der andere Teil ist die Host-ID. Zusammen bilden sie eine eindeutige Host-IP-Adresse. Je kürzer die Netzwerknummer, desto mehr Hosts passen hinein. Wenn die Netzwerknummer belegt ist 3 bytes, bleibt nur ein Byte pro Hostnummer übrig (die maximale Anzahl 255an Hosts im Netzwerk).

Die Netzwerknummer wird von Routern (Router, Router) verwendet, um Pakete an die gewünschten Netzwerke weiterzuleiten, während die Host-ID das spezifische Gerät in diesem Netzwerk identifiziert, an das die Pakete zugestellt werden sollen.

Beispiel für Netzwerk und Hostnummer

Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel einer IP-Adresse, bei der die ersten drei Oktette ( 192.168.1) die Netzwerknummer und das vierte Oktett ( 16) die Host-ID sind.

Die Anzahl der Binärziffern in einer IP-Adresse pro Netzwerknummer und die Anzahl der Ziffern in einer Adresse pro Host-ID können je nach Subnetzmaske unterschiedlich sein.

3.2 Subnetzmasken

Private IPs

Jeder Host im Internet muss eine eindeutige Adresse haben. Eine Ausnahme bilden IP-Adressen innerhalb lokaler Netzwerke.

Wenn Sie in Ihrem Büro über ein eigenes lokales Netzwerk verfügen, verfügen die Computer über eigene, nicht eindeutige IP-Adressen. Wenn es sich jedoch um einen direkt mit dem Internet verbundenen Computer oder einen Server handelt, muss dieser über eine öffentlich eindeutige IP-Adresse verfügen.

Es gibt eine spezielle Organisation (IANA), die sich mit der Verteilung von IP-Adressen befasst. ISPs kaufen davon IP-Adressen in Blöcken (Subnetzen) und verkaufen sie dann an ihre Kunden. Wenn Sie also für eine weiße IP-Adresse bezahlen, ist alles in Ordnung (der Anbieter zahlt dafür auch Geld).

Außerdem hat die IANA mehrere Subnetze identifiziert, die häufig für nicht öffentliche lokale Netzwerke verwendet werden. Da diese Subnetze nicht öffentlich sind, können sie von jedem für jeden Zweck genutzt werden. Es gibt drei solcher Subnetze: groß, mittel und klein.

Für sie sind die folgenden drei IP-Adressblöcke reserviert:

• 10.0.0.0—10.255.255.255
• 172.16.0.0—172.31.255.255
• 192.168.0.0—192.168.255.255

Die IP-Adressen dieser privaten Subnetze werden manchmal als „graue“ Adressen bezeichnet.

Subnetzmasken

Um festzustellen, welche Bits einer IP-Adresse sich auf die Hostnummer und welche Bits auf die Subnetznummer beziehen, wird eine sogenannte Subnetzmaske verwendet .

Nehmen wir an, Sie haben eine binär geschriebene IP-Adresse:

11110101  01010101 11111111 00000001

Die für die Netzwerknummer zuständigen Bits sind rot markiert, die für die Hostnummer zuständigen Bits sind grün markiert. Ja, das ist auch möglich. Es gibt keine feste Bindung an Bytes.

Die Subnetzmaske wird als solche Zahl bezeichnet, wobei die Subnetzbits Einsen und die Hostbits Nullen entsprechen. Beispiel einer Subnetzmaske für die vorherige Adresse:

11111111  11111111 11110000 00000000

Alle Subnetzbits sind gleich 1, alle Hostbits sind gleich 0.

Ein Beispiel für das Extrahieren der Netzwerknummer und Host-ID in einer IP-Adresse:

Subnetzmasken bestehen immer aus einer Reihe aufeinanderfolgender Einsen, beginnend mit dem Bit ganz links in der Maske, gefolgt von einer Reihe aufeinanderfolgender Nullen für insgesamt Bits 32.

Die Subnetzmaske kann als die Anzahl der Bits in der Adresse definiert werden, die die Netzwerknummer darstellen (die Anzahl der Bits mit dem Wert „ “ 1). „ “ ist beispielsweise 8-bit maskeine Maske, in der 8die Bits Einsen und die restlichen 24Bits Nullen sind.

Subnetzmasken werden wie IP-Adressen in Punkt-Dezimal-Schreibweise geschrieben. Die folgenden Beispiele zeigen die Binär- und Dezimalschreibweise von 8-bit, und Subnetzmasken.16-bit24-bit29-bit

Subnetzmasken:

3.3 DHCP

Innerhalb des lokalen Netzwerks kann es sowohl statische als auch dynamische IP-Adressen geben. Systemadministratoren können Computern statische Adressen zuweisen. Dynamische werden den Computern automatisch mithilfe des DHCP- Dienstes zugewiesen .

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) ist ein Anwendungsprotokoll, das es Netzwerkgeräten ermöglicht, automatisch eine IP-Adresse und andere Parameter zu erhalten, die für den Betrieb in einem TCP/IP-Netzwerk erforderlich sind.

Nachdem der Computer hochgefahren ist, greift das Betriebssystem auf den DHCP-Server (normalerweise im Router integriert) zu und erhält von diesem eine IP-Adresse (und andere notwendige Parameter). Dadurch wird eine manuelle Konfiguration der Computer im Netzwerk vermieden. Dieser Ansatz wird in den meisten lokalen Netzwerken verwendet.

Verteilung der IP-Adresse

Das DHCP-Protokoll bietet drei Möglichkeiten zur Zuweisung von IP-Adressen:

Manuelle Verteilung . Bei dieser Methode ordnet der Netzwerkadministrator die Hardwareadresse (MAC-Adresse) jedes Computers einer bestimmten IP-Adresse zu. Tatsächlich unterscheidet sich diese Methode der Adresszuweisung von der manuellen Konfiguration jedes Computers nur dadurch, dass die Adressinformationen zentral (auf dem DHCP-Server) gespeichert werden und daher bei Bedarf einfacher geändert werden können.

Automatische Verteilung . Bei dieser Methode wird jedem Computer eine beliebige freie IP-Adresse aus dem vom Administrator definierten Bereich zur dauerhaften Nutzung zugewiesen.

dynamische Verteilung . Diese Methode ähnelt der automatischen Verteilung, mit dem Unterschied, dass die Adresse dem Computer nicht zur dauerhaften Nutzung, sondern für einen bestimmten Zeitraum übergeben wird. Dies wird als Adressmiete bezeichnet. Nach Ablauf der Mietdauer gilt die IP-Adresse wieder als frei und der Kunde ist verpflichtet, eine neue anzufordern (es kann sich jedoch herausstellen, dass sie dieselbe ist). Darüber hinaus kann der Kunde selbst die erhaltene Adresse ablehnen.

Erweiterte DHCP-Dienste sind in der Lage, DNS-Einträge für Client-Computer automatisch zu aktualisieren, wenn ihnen neue Adressen zugewiesen werden. Dies kann nützlich sein, wenn Sie über ein großes Unternehmensnetzwerk verfügen, das internes DNS für Server- und Computernamen verwendet.

DHCP-Optionen

Zusätzlich zur IP-Adresse kann DHCP dem Client auch zusätzliche Parameter bereitstellen, die für den normalen Netzwerkbetrieb erforderlich sind. Diese Optionen werden DHCP-Optionen genannt. Es gibt viele, aber Sie müssen nur einige davon kennen.

Einige der am häufigsten verwendeten Optionen sind:

• Standard-Router-IP-Adresse;
• Subnetzmaske;
• DNS-Serveradressen;
• DNS-Domänenname.

3.4 localhost und 127.0.0.1

Es ist hilfreich, mehrere IP-Adressen zu kennen. Zum Beispiel die IP-Adresse Ihres Routers. Eine weitere nützliche IP-Adresse ist: 127.0.0.1.Jetzt werden wir etwas ausführlicher darüber sprechen.

Was ist 127.0.0.1?

Die IP-Adresse 127.0.0.1wird als Loopback-Adresse bezeichnet, Sie können sie aber auch als localhost sehen . Wenn Sie Ihren Browser auf klicken 127.0.0.1, versucht er, eine Verbindung zu dem Computer herzustellen, den Sie gerade verwenden. Dies ist praktisch, wenn Sie eine Verbindung zu einem Server auf Ihrem Computer herstellen möchten.

127.0.0.1ist eine Besonderheit unter den IP-Adressen. In der Regel ist die IP-Adresse für jeden Computer sowohl im lokalen Netzwerk als auch im Internet eindeutig. Es zeigt jedoch 127.0.0.1immer auf den Computer, den Sie gerade verwenden, egal was passiert.

Sie richten beispielsweise einen Server auf Ihrem Arbeitscomputer ein und können durch Eingabe 127.0.0.1in Ihrem Browser am Arbeitsplatz eine Verbindung zu diesem herstellen. Wenn Sie jedoch nach Hause kommen und eingeben 127.0.0.1, stellen Sie stattdessen eine Verbindung zu Ihrem Heimcomputer her. Um eine Verbindung zu einem Arbeitscomputer herzustellen, benötigen Sie dessen öffentliche IP-Adresse.

Was ist Localhost?

localhost ist eigentlich ein Domänenname, da es keinen 127.0.0.1.besonderen Unterschied zwischen 127.0.0.1und localhost gibt. Sie können es so und so schreiben, wie Sie möchten.

Sie können sich localhost als den „Namen“ einer Adresse vorstellen 127.0.0.1, genauso wie „www.google.com“ der „Name“ einer Google-IP-Adresse ist. Wenn Sie jedoch www.google.com besuchen, muss es über einen DNS-Server erfolgen, damit Ihr Computer ermitteln kann, welche IP-Adresse mit dem Namen übereinstimmt.

Localhost benötigt keinen DNS-Server, da Ihr Computer bereits weiß, dass Sie eine Verbindung zu ihm herstellen möchten. Auf diese Weise können Sie localhost auch dann nutzen, wenn Sie keine Internetverbindung haben.