3 IP-Adressierung
Werbung
IP-Adressierung 1/16 IP-Adressierung 1 1.1 Zwei grundlegende Zahlsystemideen Additives Zahlsystem Bsp.: Römische Zahlen I, II, III, IIII, V, VI, VII, VIII, VIIII, X usw. L, C, D, M II II IV IX Kennzeichen: Immer wenn die Darstellung von Zahlen mittels Zeichen kleinerer Zahlen zu unübersichtlich wird, werden neue Zeichen erfunden. Findet immer noch Anwendung im Geldwesen der heutigen Zeit! 1.2 Stellenwertsystem Bsp.: Heute gebräuchliches Zahlensystem (Dezimalsystem) Zunächst Grundsatzentscheidung, für welche Anfangszahlen eigene Zeichen gewählt werden: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; 0 Wenn letztes Zeichen „verbraucht“, geht’s wieder mit dem ersten los an nächster Stelle usw. Für leere Stellen musste „0“ erfunden werden. 235 = 200 + 30 + 5 = 2·100 + 3·10 + 5·1 = 2·102 + 3·101 + 5·100 Fazit: Im Dezimalsystem werden Zahlen als Potenzen der Basiszahl 10 dargestellt (Basiszahl 10 = Anzahl der verwendeten Zeichen) 2 Binärzahlen Zahlen des Stellenwertsystems, das mit minimalstem Zeichenvorrat auskommt, nämlich 0 und 1, bzw. Zahlsystem, in welchem die Zahlen als Potenzen der Basiszahl 2 dargestellt werden. 11101011 = 1·27 + 1·26 +1·25 +0·24 +1·23 +0·22 +1·21 +1·20 II II II II II II II II 128 2.1 64 32 16 8 4 Umrechnung: Binär Dezimal Musterbsp.: 11101011 = ... (Rechne im Kopf: 128 plus 64 plus 32 plus 8 plus 2 plus 1) ... = 235 Übungsbsp.: 10100111.11011000.10010010.00000101 = Lösung1 11000011.11001010.10011011.10101100 = Lösung2 © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 2 1 IP-Adressierung 2.2 2/16 Umrechnung: Dezimal Binär Musterbsp.: 235 = ... (Rechne im Kopf: Welche Zahlen der Reihe 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 ,1 passen in 235 hinein? Für die passenden schreibe 1, sonst 0!) ... = 11101011 Übungsbsp.: 213.165.65.100 (www.gmx.at) = Lösung3 129.42.18.99 (www.ibm.com) = Lösung4 62.26.209.180 (www.dokuwelt.de) = Lösung5 193.171.119.162 (www.peraugym.at) = Lösung6 3 IP-Adressierung Ist die Zuweisung einer IP-Adresse an ein Gerät zwecks eindeutiger Identifizierung desselben innerhalb eines Netzwerkes, welches das IP-Protokoll verwendet. 3.1 IP-Adressen IP-Adresse = Zahl, bestehend aus 4 x 8 Bits, durch Punkte getrennt, z. B.: 10000000.00011001.10000100.10101111 128 . 25 . 132 . 175 Verkompliziert wird die IP-Adressierung durch den Umstand, dass mehrere eigenständige Netzwerke miteinander verbunden werden, weswegen IP-Adressen außer der Identifizierung des Hostgerätes auch eine Netzwerkinformation enthalten müssen. Jede IP-Adresse setzt sich aus der sogenannten Netz-ID und der Host-ID zusammen, z. B. 128.25.132.175 Netz-ID Host-ID Die Netz-ID dient dazu, das Netzwerk zu finden, in dem der Zielrechner eines Datentransportes liegt, über die Host-ID wird der Zielrechner innerhalb des Netzwerkes identifiziert. Je weniger Bits für die Netz-ID verwendet werden, desto mehr Bits verbleiben für die Host-ID und damit Anzahl an Rechnern für das Netz. Beispielsweise kann ein Netzwerk mit einer 16-bittigen Netz-ID wie in obigem Beispiel 216 – 2 = 65.534 Rechner beherbergen. (128.25.0.0 steht für das Netzwerk und 128.25.255.255 ist die sogenannte Broadcast-Adresse) Um den unterschiedlichen Bedürfnissen der kleinen, mittleren und großen Unternehmen gerecht zu werden, wurden die folgenden Klassen von IP-Adressen geschaffen: © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 IP-Adressierung 3/16 Bit-Position Klasse A: 1 2-8 0 Bit-Position Klasse B: Bit-Position Klasse C: 9-32 Netz-ID Host-ID 1 2 3-16 17-32 1 0 1 2 3 Netz-ID 4-24 Host-ID 25-32 1 1 0 Netz-ID Host-ID In der Dezimalschreibweise erkennt man die Klasssen an der 1. Zahl wie folgt: Klasse A: 1-126.x.x.x Klasse B: 128-191.x.x.x Klasse C: 192-223.x.x.x [Klasse D: 224-239.x.x.x nicht öffentlich, für Multicasting Klasse E: 240-255.x.x.x nicht öffentlich, für Forschung] Ergänzend zum Klassenadressierungsschema ist noch zu bemerken, dass in jeder der drei Klassen A, B und C einige Netzwerkadressen im Internet nicht geroutet werden können, weil sie dem Einsatz in privaten LANs vorbehalten sind: 10.0.0.0 bis 10.255.255.255 (1 Netz) 172.16.0.0 bis 172.31.255.255 (16 Netze) 192.168.0.0 bis 192.168.255.255 (255 Netze) Die Netz-ID 127.x.x.x ist eine sogenannte Loopback-Adresse, die nur zu Testzwecken eingesetzt wird. (z. B. lässt sich mit ping 127.0.0.1 der eigene TCP/IP-Stack auf korrekte Funktionsweise prüfen.) Übung: Welcher Adressklasse gehören die folgenden IP-Adressen an? Wie lautet die Netz-ID? (Dezimal und binär!) 142.4.218.198 Lösung7 62.170.3.254 Lösung8 197.33.240.13 Lösung9 3.2 Subnetting Beim Subnetting wird ein Netzwerk der Klasse A, B oder C in mehrere Teilnetze zerlegt. Dies soll dem Bedürfnis eines Unternehmens entgegenkommen, innerhalb des ihm zugeteilten Netzwerkes der Klasse A, B oder C mehrere Teilnetze betreiben zu können. Der Schlüssel für das Erzeugen von Teilnetzen ist die sogenannte Subnetzmaske. Diese gibt an, wie viele bzw. welche Bits in einer IP-Adresse für die Netz-ID verwendet werden und ist standardmäßig für eine Klasse A-Adresse 255.0.0.0, für eine Klasse B-Adresse 255.255.0.0 und für eine Klasse C-Adresse 255.255.255.0. Auf der Ebene der Binärzahlen wird aus einer beliebigen IP-Adresse und vorgegebener, zugehöriger Subnetzmaske die zugrundeliegende Netzwerkadresse durch logische UND-Verknüpfung von IP-Adresse und Subnetzmaske gewonnen: IP-Adresse: 131.12.180.3 10000011.00001100.10110100.00000011 11111111.11111111.00000000.00000000 Subnetzmaske: 255.255.0.0 131.12.0.0 10000011.00001100.00000000.00000000 Netzwerkadresse: © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 IP-Adressierung 4/16 Beim Subnetting wird nun grundsätzlich die Anzahl der Bits, die für die Netz-ID verwendet werden, auf Kosten der Anzahl der Bits, die für die Host-ID gebraucht werden, erhöht. Beispielsweise verwendet eine Klasse B-Netzwerkadresse die ersten 16 Bits, die zweiten 16 Bits identifizieren die Rechner dieses Netzwerkes, nämlich 216 – 2 = 65.534. Eine Standard-Klasse B-Netzwerkadresse definiert also ein einziges Netzwerk mit 65.534 möglichen Geräten. Würde man nun im Zuge eines Subnettings der Netz-ID drei weitere Bits hinzufügen, so verblieben der Host-ID nur mehr 13 Bits und das Klasse B-Netzwerk bestünde aus 23 = 8 Teilnetzen mit 213 – 2 = 8190 möglichen Hosts in jedem Teilnetz. Die zugehörige Subnetzmaske müsste nun Einsen an den ersten 19 Stellen stehen haben, also in Dezimalschreibweise lauten: 255.255.224.0. Das Teilnetz, welchem eine vorgegebene IP-Adresse angehören muß, wird wie folgt berechnet: IP-Adresse: 131.12.180.3 10000011.00001100.10110100.00000011 Subnetzmaske: 255.255.224.0 11111111.11111111.11100000.00000000 Netzwerkadresse: 131.12.160.0 10000011.00001100.10100000.00000000 In der Praxis muß das Subnetting in einem Unternehmen gut überlegt sein, weil eine nachträgliche Änderung in der Regel einen enormen Verwaltungsaufwand für den Netzwerkadministrator bedeutet. Folgende Fragen sind vorab unbedingt zu beantworten: 1. Wieviele Subnetze benötigt das Unternehmen zur Zeit, wie viele sollen es in Zukunft werden? 2. Welche Anzahl an Hosts benötigt das größte Teilnetz zur Zeit, welche Zahl ist in Zukunft zu erwarten? Nehmen wir nun beispielsweise an, das Unternehmen FEM GmbH verfügt über ein Klasse C-Netzwerk mit der Adresse 210.14.12.0. Es benötigt zur Zeit 5 Teilnetze, schätzt aber, dass es künftig 8 brauchen wird. Derzeit und in Zukunft wird die größte Anzahl an Hosts in einem Teilnetz mit 30 eingestuft. Wie soll der Netzwerkadministrator das Klasse C-Netz teilen? Wegen 23 = 8 müssen der Host-ID 3 Bits weggenommen werden, wonach 25 – 2 = 30 Plätze pro Netz bleiben. Die Bedürfnisse von FEM GmbH sind also gerade noch zu erfüllen. Das Klasse C-Netz wird somit in folgende Teilnetze zerlegt: Subnetz 210.14.12.0 210.14.12.32 210.14.12.64 210.14.12.96 210.14.12.128 210.14.12.160 210.14.12.192 210.14.12.224 Niedrigste Host-ID 210.14.12.1 210.14.12.33 210.14.12.65 210.14.12.97 210.14.12.129 210.14.12.161 210.14.12.193 210.14.12.225 Höchste Host-ID 210.14.12.30 210.14.12.62 210.14.12.94 210.14.12.126 210.14.12.158 210.14.12.190 210.14.12.222 210.14.12.254 Broadcast 210.14.12.31 210.14.12.63 210.14.12.95 210.14.12.127 210.14.12.159 210.14.12.191 210.14.12.223 210.14.12.255 Kontrolle: Berechnung, welchem Teilnetz der Host 210.14.12.140 angehört: 11010010.00001110.00001100.10001100 IP-Adresse: 210.14.12.140 Subnetzmaske: 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111.11100000 11010010.00001110.00001100.10000000 Netzwerkadresse: 210.14.12.128 Noch komplizierter gestaltet sich das Subnetting, wenn man Subnetze unterschiedlicher Größe anlegen muß. Das folgende Beispiel diene zur Illustration. © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 IP-Adressierung 5/16 Angenommen, eine Firma benötigt 5 LANs und 3 Verbindungsnetze: V1 V2 V3 R1 R1 R1 R1 E2 E3 E4 E5 E1 Die Anzahl der PCs in den einzelnen LANs ist folgende: E1 ... 4, E2 ... 23, E3 ... 51, E4 ... 12, E5 ... 26. Die Firma hat die Klasse C-Adresse 210.14.203.0 zugeteilt bekommen. Welche Subnetze sollen gebildet werden? Ein Subnetting mit gleich großen Teilnetzen geht nicht, weil 8 x 64 = 512 > 256. (Die größte PC-Anzahl, also 51, hat die Notwendigkeit von 64er-Teilnetzen im Gefolge!) Also passen wir die Teilnetzgrößen ihren Bedürfnissen an: E1: 8er – Netz E2: 32 – Netz E3: 64er – Netz E4: 16er – Netz E5: 32er – Netz V1 bis V3: 4er – Netze Damit benötigen wir insgesamt 3 x 4 + 8 + 16 + 2 x 32 + 64 = 164 < 256 Adressen. Wir beginnen mit dem 64er – Netz. Es gibt für ein 64er – Netz im Adressraum 0 – 255 grundsätzlich 4 Möglichkeiten: 0 – 63, 64 – 127, 128 – 191, 192 – 255. Die erste und die letzte sollte vermieden werden, also bleibt zwischen der zweiten und dritten zu entscheiden: Ordnen wir das LAN E3 dem Bereich 64 – 127 zu. Dann gilt: Bezeichnung E3 Subnetz-ID 210.14.203.64 Bereich Broadcast Subnetzmaske 210.14.203.65–126 210.14.203.127 255.255.255.192 An 32er – Netzen benötigen wir zwei. Grundsätzlich gibt es folgende Möglichkeiten: 0 – 31, 32 – 63, 64 – 95, 96 – 127, 128 – 159, 160 – 191, 192 – 223, 224 – 255. Die erste und letzte Möglichkeit vermeiden wir, die dritte und vierte ist bereits vergeben, also bleit die Wahl zwischen 32 – 63, 128 – 159, 160 – 191, 192 – 223. Ordnen wir die LANs E2 und E3 den Bereichen 128 – 159 und 160 – 192 zu. Dann gilt: Bezeichnung Subnetz-ID Bereich Broadcast Subnetzmaske 210.14.203.128 210.14.203.129–158 210.14.203.159 255.255.255.224 E2 210.14.203.160 210.14.203.161-190 210.14.203.191 255.255.255.224 E5 Das 16er – Netz für das LAN E4 und das 8er – Netz für das LAN E1 wollen wir ebenfalls unmittelbar an die schon vergebenen Adressenbereiche anschließen: Bezeichnung Subnetz-ID Bereich Broadcast Subnetzmaske 210.14.203.192 210.14.203.193–206 210.14.203.207 255.255.255.240 E4 210.14.203.208 210.14.203.209-214 210.14.203.215 255.255.255.248 E1 © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 IP-Adressierung 6/16 Abschließend fehlt noch die Zuteilung der drei 4er – Netze für V1, V2 und V3, wofür noch folgende Möglichkeiten offenstehen: 0 – 3, 4 – 7, 8 – 11, 12 – 15, ..., 60 – 63, 216 – 219, 220 – 223, ..., 252 – 255. Entscheiden wir uns dafür, sie soweit wie möglich am Anfang zu adressieren: Bezeichnung V1 V2 V3 Subnetz-ID 210.14.203.4 210.14.203. 8 210.14.203.12 Bereich 210.14.203.5–6 210.14.203. 9-10 210.14.203.13-14 Broadcast 210.14.203.7 210.14.203.11 210.14.203.15 Subnetzmaske 255.255.255.252 255.255.255.252 255.255.255.252 Damit ist das Subnetting abgeschlossen. Welche Adressbereiche sind frei geblieben? Lösung10 © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 IP-Adressierung Lösung1: 167.216.146.5 (cisco.netacad.net) Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 7/16 IP-Adressierung Lösung2: 195.202.155.172 (www.edu.ecdl.at) Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 8/16 IP-Adressierung Lösung3: 11010101.10100101.01000001.01100100 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 9/16 IP-Adressierung Lösung4: 10000001.00101010.00010010.01100011 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 10/16 IP-Adressierung Lösung5: 00111110.00011010.11010001.10110100 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 11/16 IP-Adressierung Lösung6: 11000001.10101011.01110111.10100010 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 12/16 IP-Adressierung Lösung7: Klasse B 142.4.0.0 bzw. 10001110.00000100.00000000.00000000 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 13/16 IP-Adressierung Lösung8: Klasse A 62.0.0.0 bzw. 00111110.00000000.00000000.00000000 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 14/16 IP-Adressierung Lösung9: Klasse C 197.33.240.0 bzw. 11000101.00100001.11110000.00000000 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 15/16 IP-Adressierung Lösung10: 210.14.203.16-63 210.14.203.216-255 Zurück © by Wolf-Dietrich Enzi, März 2002 16/16
