Sonntag, 13. August 2017

IPv4 Adressen rechnen

IPv4 rechnen mit der Matrixmethode


Vorwort

Jeder welcher mit IP Netzwerken zu tun hat kennt das. Irgendwann kommt der Zeitpunkt wo man mit Fragen konfrontiert wird. Welches ist die Netzadresse, wie lautet die Broadcast-Adresse. Wie viele Host sind in diesem netz möglich? Wie unterteile ich dieses Netz in kleinere Subnetze?
Solche Fragen stellen sich bei den klassischen Netzklassen natürlich nicht. Der Heim User kommt damit idR. also gar nicht in Berührung. Würde er sich dafür interessieren, könnte sein Blödelrouter damit dann oftmals gar nicht umgehen :)
Trotzdem kann es sein das man sich mal damit beschäftigen muss. Sei es wegen einer Prüfung oder weil man wirklich damit arbeiten muss.
Jetzt gibt es dazu verschiedenste Methoden. Klar heute kann ich Online einen der vielen Subnet Kalkulkatoren verwenden und die Geschichte ist erledigt.
An einer Prüfung sind solche Kalkulatoren wohl meist nicht erlaubt. Hier ist etwas Brain mit der Unterstützung eines Formelbuches und einem Taschenrechner gefragt.
Dazu gibt es schon viele Methoden wie der Subnet-Kuchen, irgendwelche logische UND Übungen oder das Abfüllen der Bits. Ich gratuliere jedem wer mit diesen Methoden schnell und gut arbeiten kann. Diese Personen müssen hier nicht weiterlesen. Dürfen es aber natürlich.
Ich selber bin mit diesen Methoden nie ganz glücklich geworden. Daher habe ich meine eigene Art entwickelt. Eine Matrix welche Platz auf einer Seite im Formelbuch hat und ich mich darin bewegen kann. Eventuell ist diese Methode auch was für dich.


IPv4 Basiswissen

In diesem Beitrag möchte ich das Basiswissen über den IPv4 Adress-Aufbau nicht erläutern. Dazu gibt es bereits gute Beiträge. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/2011211.htm

Ich gehe also davon aus das man weiss wie eine Subnetmaske aufgebaut ist, welchen Zusammenhang diese mit dem CIDR hat und wie sich diese auf die IP-Adresse auswirkt.
Ebenfalls muss bekannt sein das es eine Netzadresse und Broadcastadresse gibt und diese nicht für Host's genutzt werden können. Wenn ich von Anzahl an IP-Adressen spreche, so sind die Host und Broadcast Adressen immer inkludiert. Sprich, man muss selber darauf kommen diese noch abzuziehen. Zudem ist natürlich bekannt, dass die Netzadresse jeweils die niedrigste ist und die Broadcast Adresse die höchste IP Adresse ist.
Ebenfalls setzt diese Methode voraus, dass man Binär rechnen kann oder wie ich zumindest weiss, wo sich die Taste für das Pontenzen Rechnen mit Basis 2 befindet...

Die IPv4 Matrix


Hier die von mir entwickelte IPv4 Matrix. Am einfachsten erklärt sich die Nutzung dieser an Hand einiger Beispiele.

IPv4 Matrix by Tux0ne

Der Aufbau ist so:
  • In den oberen 4 Zeilen (X, A, B, C) befindet sich die CIDR Notation. Sprich der Teil welcher einer IP Adresse als Beispiel so angehängt wird. 192.168.1.0 /24
  • In der Zeile X.A.B.C befindet sich die Reihe der Subnetmaske. Hier gehe ich davon aus, dass man weiss wie man eine Subnetmaske abfüllt. Als Beispiel: 255.255.128.0
  • Dann folgt eine Zeile mit Subnetze. Diese gibt an wie viele Subnetze in dem jeweiligen Bereich erstellt werden können.
  • Die letzten 4 Zeilen geben an wie viele IP Adressen im jeweiligen Subnetz zur Verfügung stehen. Hier braucht der normale Bürger meist einen Taschenrechner...

Beispiele

Heimnetz Adresse

Fangen wir mit einem netz an welches wohl viele aus ihrem Heimrouter kennen.
Und zwar nehmen wir hier die IP Adresse 192.168.1.1 mit der Subnetmaske 255.255.255.0
Vielen wird diese Adresse als die Routeradresse bekannt sein.
Jetzt möchten wir an Hand der Matrix wissen welches die Netz-, welches die Broadcastadresse ist und wie viele Host's wir da zur Verfügung haben.

192.168.1.1 255.255.255.0  Wir suchen in der Matrix die entsprechende Spalte.
Ausschlaggebend in diesem Fall ist der letzte Teil der Subnetmaske welcher nicht 0 ist.
Ergo 255.255.255.0

Beispiel Heimnetz
Als Orientierung haben wir also die letzte Stelle der Subnetmaske genommen welche nicht 0 ist.
Damit befinden wir uns in der letzten Spalte.
Überträgt man die Subnetmaske 255.255.255.0 auf das Raster X.A.B.C, so stellt man fest, dass man sich in den Zeilen B befinden muss.
Damit ergibt sich als Schnittstelle die CIDR Notation /24 (also 192.168.1.1 /24) und wir haben 2 hoch 8 IP Adressen zur Verfügung, also 256 Stück. Davon kann man für Netz und Broadcast 2 abziehen, haben wir also nur noch 254.
Mit 256 Adressen reicht der IP Bereich von 192.168.1.0 - 192.168.1.255. Niedrigste IP ist die Netzadresse, höchste die Broadcast Adresse, alles dazwischen können wir für Host's verwenden.
Weiter wissen wir nun das mit CIDR /24 256 verschiedenen Subnetze möglich sind.
Also in diesem Fall 192.168.0.0 /24 - 192.168.255.0 /24
Stimmt es? Ja, denn diesen Bereich werden die meisten eh auswendig kennen.

IP Adresse vorgegeben

Nehmen wir eine X beliebige vorgegebene IPv4 Adresse und suchen daraus die Netz- sowie die Broadcast Adresse und die Anzahl der verfügbaren IP's.

80.66.130.37 /20 Ausschlaggebend ist hier die Subnetmaske in CIDR Notation, also die /20.


Wir befinden uns also in der Spalte mit CIDR 20.
Übertragen wir dies auf den Raster X.A.B.C, so sehen wir das die Stelle B der Subnetmaske zu 240 wird. Mit dem Basiswissen ergibt sich daraus die Subnetmaske 255.255.240.0
Weiter wissen wir, dass man hier pro Netz 2 hoch 12 also 4096 IP Adressen zur Verfügung hat (Damit 4094 für Host's).
Weiter sind in diesem IP Bereich 16 Subnetze möglich.
In welchem dieser Subnetze wir sind, finden wir heraus, wenn wir die IP Adresse im Bezug auf das Raster durch 16 teilen. Also 80.66.130.37 durch 16 = 8.125
Da wir bei IP nur ganze Zahlen haben, rechnen wir das wieder auf eine ganze Zahl hoch, also 8 x 16 = 128.
Damit wissen wir nun, dass die Netzadresse dieser IP 80.66.128.0 /20 ist. Das nächste Netz wäre mit +16 dann 80.66.144.0 /20. Daher ist unsere Broadcast Adresse mit der höchsten uns zur Verfügung stehenden IP 80.66.143.255 /20.
Alles zwischen 80.66.128.0 / 20 - 80.66.143.255 / 20 können wir also für unsere Host's verwenden.

Subnetting

Nehmen wir an man hat die Aufgabe bekommen einen Netzplan für 50 Abteilungen à 500 Host's zu erstellen. Für die Abteilungen soll man jeweils ein Subnet bereitstellen.
500 Host's bedeuten 502 IP Adressen, da wir Netz- und Broadcastadresse nicht nutzen können. Haben wir noch einen Router so entfällt nochmals eine IP. Rechnen wir zur Sicherheit mal einfach mit 510 IP Adressen pro Abteilung.
2 hoch 9 ergeben 512 IP Adressen. Damit sind unsere 510 abgedeckt.



Wenn wir uns entscheiden mit dem Minimum an IP Adressen zu fahren, befinden wir uns in der Spalte mit der 9 bei den IP Adressen. Diese befindet sich auf Zeile B. Daraus ist ersichtlich, dass man mit dieser Subnetmaske 128 verschiedenen Subnetze erstellen kann. Damit sind unsere 50 Abteilungen also auch gedeckt. Weiter ergibt sich auf den Raster übertragen damit eine Subnetmaske von 255.255.254.0 also CIDR /23

Übertragen wir dies auf eine IP Adresse aus einem Privaten Range.
Gemäss Raster X.A.B.C können wir X und A frei vergeben, B und C werden durch die Subnetmaske definiert.
Nehmen wir als Beispiel eine Private IP 10.88.x.x
Wir Teilen 256 durch die 128 Subnetze und erhalten einen Netzgrösse von 2.
Dies können wir nun in unsere IP übertragen.
Dazu starten wir mit dem kleinsten möglichen Netz, also bei 0.
10.88.0.0 /23 Das nächst grössere Netz erhöht sich um 2 und wird fortlaufend so hochgerechnet. Also
10.88.2.0 /23
10.88.4.0 /23
10.88.6.0 /23
... bis
10.88.254.0 /23

Damit ist auch jeweils gleich die Netzadresse sowie die Broadcast Adresse gegeben:

10.88.0.0 /23            10.88.1.255 /23
10.88.2.0 /23            10.88.3.255 /23
10.88.4.0 /23            10.88.5.255 /23
10.88.6.0 /23            10.88.7.255 /23
... bis
10.88.254.0 /23        10.88.255.255 /23

In diesen jeweiligen Netzen können wir dann jeweils die 510 IP Adressen für Host's gebrauchen.

Schlusswort

So alles klar ??? ;)
Falls nicht, so kann es auch sein dass ich maschinell gerne RPN rechne. Eventuell kannst du dich auch mit einer der vielen anderen Methoden anfreunden und findest diese hier doof oder kompliziert.
Wie auch immer. Falls du Fragen oder Anregungen hast, steht die Kommentarfunktion zur Verfügung.

Keine Kommentare: