Wie berechnet man den Adressbereich (IP- Routing) siehe Foto?

???????? - (Studium, programmieren, rechnen)

3 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet
Aufbau von IP-Adressen

IPv4-Adressen sind nach folgendem Schema aufgebaut:

xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

Die 4 Byte = 32 Bit werden in vier Oktetts (á 8 Bit) aufgeteilt.

Generell werden die vier Binärzahlen in Dezimalzahlen umgerechnet und die dotted-decimal notation wird so gebildet. Angelehnt an die Telefonvorwahl bestimmen die ersten Stellen das Netz. Dieser Teil wird als Netzadressteil bezeichnet. Die restlichen Bits geben das Endsystem an, welches auch als Host bezeichnet wird. Dies ist der Hostadressteil.

Es gibt zwei Möglichkeiten, um die Anzahl der Binärstellen, die das Netz kennzeichnen, anzugeben:

  1. Man nutzt eine Zahlengruppe, die wie eine Netzadresse aussieht. Sie besitzt im Netzadressteil nur Einsen, im Hostadressteil nur Nullen. Diese Zahlengruppe heißt Netzmaske. Beispiel: 255.255.0.0 für Klasse B.
  2. Die moderne Schreibweise: Man hängt die binäre Stellenzahl an die IP-Adresse an. Beispiel: xxx.xxx.xxx.xxx/16 für Klasse B.
Einteilung in Netzklassen und Berechnung des theoretischen Adressbereichs

In der Anfangszeit des Internets wurden fünf Netzklassen gebildet. Ein Präfix, die sogenannten Klassen-Bits dienten zur Kennzeichnung. Die Präfixe sind für die Klassen A - E 0, 10, 110, 1110 und 1111. Diese Präfixe sind einfach so festgelegt worden. Nun kann der theoretische Adressbereich bestimmt werden.

Klasse A:

Eine Adresse sieht so aus:

0xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

Alles mit einem x ist variabel, der Rest fest. Nun ist der niedrigste Wert logischerweise

00000000.00000000.00000000.00000000

Der höchste Wert ist

01111111.11111111.11111111.11111111

Dies ergibt, umgerechnet in Dezimalzahlen einen theoretischen Adressbereich von 0.0.0.0 bis 127.255.255.255.

Somit sind 128 Netze und 256 * 256 * 256 - 2 = 16 777 214 Hosts möglich. Zwei Hosts müssen aufgrund der Netzadresse und der Broadcastadresse abgezogen werden. Die Netzadresse ist die niedrigste Adresse (alle Bits im Hostadressteil sind 0), die Broadcastadresse ist die höchste Adresse (alle Bits im Hostadressteil sind 1) in einem Netz.

Klasse B:

Eine Adresse sieht so aus:

10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

Der niedrigste Wert ist

10000000.00000000.00000000.00000000

Der höchste Wert ist

10111111.11111111.11111111.11111111

Dies ergibt einen theoretischen Adressbereich von 128.0.0.0 bis 191.255.255.255.

Somit sind (191 - 128 + 1) * 256 = 16 384 Netze und 256 * 256 - 2 = 65 534 Hosts möglich.

Klasse C:

Eine Adresse sieht so aus:

110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

Der niedrigste Wert ist

11000000.00000000.00000000.00000000

Der höhste Wert ist

11011111.11111111.11111111.11111111

Dies ergibt eine theoretischen Adressbereich von 192.0.0.0 bis 223.255.255.255.

Somit sind (223 - 192 + 1) * 256 * 256 = 2 097 152 Netze und 256 - 2 = 254 Hosts möglich.

Klasse D:

Eine Adresse sieht so aus:

1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

Der niedrigste Wert ist

11100000.00000000.00000000.00000000

Der höchste Wert ist

11101111.11111111.11111111.11111111

Dies ergibt einen theoretischen Adressbereich von 224.0.0.0 bis 239.255.255.255.

Diese Adressen werden nicht wie bei den Klassen A bis C vergeben, sondern sie dienen dem Multicasting.

Klasse E:

Eine Adresse sieht so aus:

1111xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

Der niedrigste Wert ist

11110000.00000000.00000000.00000000

Der höchste Wert ist

11111111.11111111.11111111.11111111

Dies ergibt einen theoretischen Adressbereich von 240.0.0.0 bis 255.255.255.255. Dieser Bereich ist für experimentelle zukünftige Anwendungen reserviert.

Ausnahmeregelungen - reservierte Adressräume

Es handelt sich oben explizit um theoretische Adressräume. Allerdings sind einige Adressräume reserviert. Dies sind u. a.:

Aus diesem Grund sind die tatsächlich gültigen Oktettbereiche

  • für Klasse A: 0 - 126
  • für Klasse B: 128 - 191
  • für Klasse C: 192 - 223
  • für Klasse D: 224 - 239
  • für Klasse E: 240 - 255
Welchen Sinn hatten diese Netzklassen?

Die Welt war damals sehr vom Telefon geprägt. Man wollte bei den IP-Adressen alles genauso machen, wie du schon an meinem obigen Vergleich der Vorwahl mit dem Netzadressteil siehst. So dachte man sich, es gibt große Städte mit kurzen Vorwahlen und langen Teilnehmernummer. Deshalb wollte man wenige sehr große Netze, eine Mittelklasse und sehr viele ziemlich kleine Netze (Dörfer besitzen nämlich längere Vorwahlen) schaffen. Klingt sinnvoll, doch hat man zwei entscheidende Fehler gemacht:

  1. Verschwenderischer Umgang: Früher schien eine Adressgröße von 2³² für ziemlich viel und man hätte nie gedacht, dass das Internet je so stark benutzt wird. Die Netzadressbereiche sind einfach nach Anfrage zugeteilt worden, auch wenn so große Netze wie Class-A gar nicht erforderlich gewesen wären, und so belegten wenige Firmen und Organisationen schnell die Hälfte alle möglichen IP-Adressen.
  2. Inflexibilität: Heute ist eine Netzgröße von 254 Hosts meistens zu klein, 65 534 Hosts sind dagegen zu viele. Somit passen die Klassen gar nicht zum tatsächlichen Bedarf.
Lösung des Problems - CIDR und NAT gegen die IP-Adressraumverknappung

Zunächst wurde das Konzept 1985 durch Subnetting (Einteilung eines Netzes in Teilnetze) und 1992 durch Supernetting (Zusammenschluss von "unbrauchbar" kleinen Netzen) ergänzt. 1993 wurde schließlich das Classless Inter-Domain Routing (CIDR) eingeführt. CIDR hob die Längenbeschränkung der Netzmaske auf die festen Werte 8, 16 und 24 Bits und somit die Klassen A, B und C auf. Dadurch können heute die Netzgrößen besser den Anforderungen angepasst werden.

Heute werden Computer zudem nicht mehr direkt an das WAN angeschlossen wie zur Zeit, als man noch davon ausging, dass der IPv4-Adressraum für alle ausreichen würde. Aufgrund der zunehmenden IP-Adressraumverknappung und der zu langwierigen Entwicklung von Nachfolgern für IPv4 (z.B. IPv6) wurde 1994 erstmals NAT eingesetzt wurde.

Dabei lässt man pro Haushalt i.d.R. nur noch einen Internetzugang zu. Da wir aber mehr als nur einen PC nutzen, kommen an dieser Stelle die Internetrouter ins Spiel. Alle Computer werden mithilfe eines Switches, in modernen Routern bereits integriert, zu einem Heimnetzwerk, dem LAN, verbunden. Der Router ist sowohl an das LAN als auch an das WAN angeschlossen.

Sendet nun ein Computer einen Request an eine Website, so geht dieser eigentlich an den Router. Der Router übersetzt diesen Request durch Masquerading, u. a. anhand von Routing- und Forwardingtabellen, und sendet selbst den Request ab. Die Response wird schließlich wieder an den jeweiligen Rechner weitergeleitet. Durch diese Technik können mehrere Rechner mit unterschiedlichen internen IP-Adressen über eine einzige öffentliche IP-Adresse Internetzugriff erhalten, was die Anzahl der benötigten IP-Adressen nochmals deutlich reduziert und der IP-Adressraumverknappung entgegenwirkt.

Fragen?

Das dürfte fürs Erste alles Wichtige sein, was du zu diesem Thema wissen musst. Wenn du noch weitere Fragen haben solltest, kannst du dich gerne per Kommentar an mich wenden ;-)


Kiboman  27.03.2018, 18:46

Super, top antwort.

2
NackterGerd  05.12.2018, 12:57

👌👍👏👏👏

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Der 127-er Adressbereich ist für Loopback reserviert. 127.0.0.1 ist Deine lokale IP-Adresse. Daher werden die in dieser Tabelle vermutlich eben einfach rausgelassen.

Natürlich kann theoretisch jedes Oktett den Bereich 0 - 255 abdecken, weil es ja 8-bittig ist. In der Praxis ist dies jedoch nicht der Fall.

Siehe hier: http://www.vlsm-calc.net/ipclasses.php

Note: Class A addresses 127.0.0.0 to 127.255.255.255 cannot be used and is reserved for loopback and diagnostic functions.

Nichtsnutz12 
Fragesteller
 27.03.2018, 12:25

Mann ej wir müssen aber so rechnen müssen mit A B C Netzen wir schreiben bald Abi und ich verstehe davon leider nichts..... wenn da die Aufgabe kommt berechne den Adressbereich schreib ich 255 hin und nein es ist dann bestimmt falsch die richtige Antwort wäre 126 wie im Foto und darauf kann man einfach nicht kommen mit gesunden Menschen verstand...

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ohwehohach  27.03.2018, 12:31
@Nichtsnutz12

Nein. Man muss das eben lernen. Du kannst auch nicht mit gesundem Menschenverstand darauf kommen, dass die ersten 1024 der verfügbaren 65535 Portnummern für TCP-Dienste reserviert sind - Du musst das lernen.

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An der Tabelle gibt es nichts zu verstehen oder zu rechnen. Klassenbasierte IP-Adressierung gilt seit einem Vierteljahrhundert nicht mehr. Die Tabelle gibt wieder, wie die Adressierung vor classless organisiert war.

Der Router konnte am ersten Bit erkennen wenn es ein Class A adresse war, an den ersten zwei Bit eine B-Adresse, an den ersten drei Bit eine C-Adresse. Für Menschen die lieber Dezimalzahlen lesen stimmte das, was in deiner Tabelle steht.


Nichtsnutz12 
Fragesteller
 27.03.2018, 12:25

Mann ej wir müssen aber so rechnen müssen mit A B C Netzen wir schreiben bald Abi und ich verstehe davon leider nichts..... wenn da die Aufgabe kommt berechne den Adressbereich schreib ich 255 hin und nein es ist dann bestimmt falsch die richtige Antwort wäre 126 wie im Foto und darauf kann man einfach nicht kommen mit gesunden Menschen verstand...

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flaglich  27.03.2018, 12:29
@Nichtsnutz12

Da gibt es nichts zu rechnen, lerne die Tabelle auswendig. Und ich bin mit zu 99% sicher, dass dazu nichts im Abitur kommt, es sei denn du schreibts in Geschichte - und da gibt es wohl bessere Themen.

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flaglich  27.03.2018, 12:31
@flaglich

PS Wenn du weiterliest und zum Rechnen mit classless Adressen kommst helfen wir dir gerne weiter.

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Kiboman  27.03.2018, 12:36
@flaglich

Die Klassen sind eh veraltet und werden praktisch nicht mehr berücksichtigt

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flaglich  27.03.2018, 13:28
@Nichtsnutz12

Nach längeren Nachdenken bin ich - glaub ich - noch auf den Knoten gestoßen, den du im Kopf hast: Du addierst nicht einfach die Werte aller Bits in einem Byte (Oktett) sondern nur die der Bits die gesetzt sind. Und in einem Class A netz ist das höchstwertige Bit auf 0 gesetzt. Das ergibt dezimal die Werte von 0 bis 127.

127.0.0.0 ist - wie ohwehohach geschrieben hat - reserviert (genau wie 0.0.0.0) und fehlt deshalb in der Liste.

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