Ein IPv4-Subnetz planen und Client-Adressen prüfen
Du leitest aus einem Gerätebedarf ein passendes IPv4-Präfix ab, berechnest den Adressbereich und prüfst, ob Client und Gateway im selben Netz liegen.
Ein neues Funknetz braucht einen eigenen Adressbereich
Ein regionaler Ersatzteilhändler erweitert sein Lager um mobile Scanner. Die Geräte sollen in einem eigenen WLAN arbeiten, damit sich dieser Bereich getrennt verwalten lässt. Für das Scanner-Netz sind zunächst 46 Geräte vorgesehen. Dazu kommen ein Standardgateway, zwei Drucker und drei freie Adressen für absehbare Erweiterungen.
Dir steht der private IPv4-Bereich 10.34.18.0/24 zur Verfügung. Daraus sollst du ein passendes Teilnetz auswählen, den nutzbaren Adressbereich dokumentieren und anschließend die Konfiguration eines Scanners prüfen.
Nach dieser Lektion kannst du:
- den Netzanteil und den Hostanteil einer IPv4-Adresse einordnen,
- aus der benötigten Gerätezahl ein ausreichend großes Präfix ableiten,
- Netzadresse, Broadcastadresse und Hostbereich berechnen,
- entscheiden, ob Client und Standardgateway direkt miteinander kommunizieren können.
Für die Rechnung brauchst du nur Zweierpotenzen und eine einfache Subtraktion. Falls Binärzahlen noch neu für dich sind, reicht zunächst diese Folge: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256.
Präfix und Adresse wirken zusammen
Eine IPv4-Adresse besteht aus 32 Bit. Die Schreibweise mit vier Dezimalzahlen macht diese Bits besser lesbar. Jede der vier Zahlen beschreibt acht Bit und kann deshalb einen Wert von 0 bis 255 annehmen.
Die Adresse allein sagt noch nicht, welches Netz gemeint ist. Dafür braucht sie ein Präfix. Bei 10.34.18.141/26 bedeutet /26: Die ersten 26 Bit gehören zum Netzanteil. Die übrigen 6 Bit bilden den Hostanteil für Adressen innerhalb dieses Netzes.
Das Präfix kann auch als Netzmaske geschrieben werden:
Präfix: /26
Netzmaske: 255.255.255.192Die 255 steht jeweils für acht gesetzte Netzbits. Im letzten Oktett liefert 192 noch zwei gesetzte Netzbits:
192 dezimal = 11000000 binärDamit sind 8 + 8 + 8 + 2 = 26 Bit für den Netzanteil reserviert.
Zuordnungsaufgabe
Ordne die Angaben ihrer Aufgabe zu
Nutze die Beispielkonfiguration 10.34.18.141/26.
Richtig zugeordnet. Prüfe diese Zuordnung noch einmal.
Richtig zugeordnet. Prüfe diese Zuordnung noch einmal.
Richtig zugeordnet. Prüfe diese Zuordnung noch einmal.
Richtig zugeordnet. Prüfe diese Zuordnung noch einmal.
von 4 richtig
Adresse und Präfix bestimmen gemeinsam die Netzzugehörigkeit. Netz- und Broadcastadresse begrenzen den klassischen Hostbereich und werden dort nicht an normale Geräte vergeben.
Die benötigte Hostzahl bestimmt die Größe
Im Scanner-Netz brauchen 52 Teilnehmer eine Adresse:
46 Scanner + 1 Gateway + 2 Drucker + 3 Reserven = 52 AdressenBei einem üblichen IPv4-Subnetz stehen nicht alle Adressen für Geräte zur Verfügung. Die erste Adresse bezeichnet das Netz. Die letzte ist die Broadcastadresse. Für klassische Subnetze rechnest du deshalb:
nutzbare Hostadressen = 2^Hostbits - 2Du suchst die kleinste Anzahl an Hostbits, die mindestens 52 nutzbare Adressen liefert:
- 5 Hostbits: 32 Adressen insgesamt, davon 30 klassisch nutzbar. Das reicht nicht.
- 6 Hostbits: 64 Adressen insgesamt, davon 62 klassisch nutzbar. Das reicht.
- 7 Hostbits: 128 Adressen insgesamt, davon 126 klassisch nutzbar. Das wäre größer als nötig.
Sechs Hostbits reichen. Eine IPv4-Adresse hat insgesamt 32 Bit. Das Präfix lautet daher:
32 Bit - 6 Hostbits = 26 NetzbitsDas kleinste passende Subnetz ist ein /26 mit 62 klassisch nutzbaren Hostadressen.
Rechenaufgabe
Berechne die nutzbaren Adressen eines /27-Subnetzes
Ein /27 lässt 5 Hostbits frei. Wie viele Adressen kannst du in einem klassischen IPv4-Subnetz an normale Geräte vergeben?
Das Ergebnis liegt im richtigen Bereich.
Das Ergebnis passt noch nicht.
Mit 5 Hostbits entstehen 2^5 = 32 Adressen. Nach Abzug von Netz- und Broadcastadresse bleiben 30 nutzbare Hostadressen.
Eine kompakte Tabelle für typische Präfixe
Die Tabelle hilft bei einer ersten Auswahl. Sie ersetzt nicht die Prüfung, wie viele Adressen dein konkretes Szenario wirklich braucht.
/24: Netzmaske255.255.255.0, Blockgröße 256, 254 klassisch nutzbare Hosts/25: Netzmaske255.255.255.128, Blockgröße 128, 126 klassisch nutzbare Hosts/26: Netzmaske255.255.255.192, Blockgröße 64, 62 klassisch nutzbare Hosts/27: Netzmaske255.255.255.224, Blockgröße 32, 30 klassisch nutzbare Hosts/28: Netzmaske255.255.255.240, Blockgröße 16, 14 klassisch nutzbare Hosts/29: Netzmaske255.255.255.248, Blockgröße 8, 6 klassisch nutzbare Hosts/30: Netzmaske255.255.255.252, Blockgröße 4, 2 klassisch nutzbare Hosts
Die Formel mit dem Abzug von zwei beschreibt die klassische Hostadressierung von /30 bis /1. Für /31 und /32 gelten besondere Anwendungsfälle. Sie liegen außerhalb dieser Einführung. So bleibt die Regel hier nützlich, ohne sie als ausnahmslos darzustellen.
Mit der Blockgröße findest du die Netzgrenzen
Für das Scanner-Netz betrachten wir die Adresse 10.34.18.141/26. Die Netzmaske endet bei /26 mit 192. Daraus folgt die Blockgröße:
Blockgröße = 256 - 192 = 64Die Subnetze beginnen im letzten Oktett damit in Schritten von 64:
0, 64, 128, 192Die 141 liegt zwischen 128 und 191. Daraus ergeben sich die Grenzen:
- Netzadresse:
10.34.18.128, der erste Wert im Block - Erster nutzbarer Host:
10.34.18.129, direkt nach der Netzadresse - Letzter nutzbarer Host:
10.34.18.190, direkt vor der Broadcastadresse - Broadcastadresse:
10.34.18.191, der letzte Wert im Block - Nächstes Subnetz:
10.34.18.192/26, der nächste 64er-Schritt
Als Standardgateway legt die Dokumentation 10.34.18.129 fest. Das ist eine Konvention für dieses Netz, keine technische Pflicht. Auch eine andere freie Hostadresse im Subnetz könnte als Gateway dienen, wenn sie konsistent konfiguriert und dokumentiert ist.
Sortieraufgabe
Bringe den Rechenweg in eine verlässliche Reihenfolge
Sortiere die Schritte von der Anforderung bis zum dokumentierten Hostbereich.
Ziehe die Einträge an die richtige Position. Geht auch per Tastatur über den Griff.
Die Reihenfolge stimmt.
Die Reihenfolge passt noch nicht.
Der Gerätebedarf bestimmt zuerst die nötige Größe. Aus den Hostbits folgt das Präfix. Erst dann lassen sich die konkreten Grenzen und der nutzbare Bereich berechnen.
Binär erklärt, warum die Blockmethode funktioniert
Die Blockmethode ist schnell. Die Binärdarstellung zeigt, warum das Ergebnis stimmt. Im letzten Oktett der Netzmaske /26 sind zwei Netzbits und sechs Hostbits enthalten:
Netzmaske: 11000000 = 192
IP-Oktett: 10001101 = 141
^^------ Netzbits im letzten Oktett
^^^^^^ HostbitsFür die Netzadresse setzt du alle Hostbits auf 0:
10xxxxxx -> 10000000 = 128Für die Broadcastadresse setzt du alle Hostbits auf 1:
10xxxxxx -> 10111111 = 191Du musst nicht jede Aufgabe vollständig binär ausschreiben. Die Darstellung ist aber eine gute Kontrolle, wenn die Blockgrenze unklar ist oder das Präfix nicht an einer Oktettgrenze endet.
Schnellcheck
Prüfe die Netzgrenzen an konkreten Situationen
Entscheide dich bei jeder Frage. Du bekommst die Erklärung direkt nach deiner Antwort.
Geschafft
von 3
Situationen richtig eingeordnet.
Client und Gateway müssen lokal zueinander passen
Ein Scanner erhält diese statische Konfiguration:
IPv4-Adresse: 10.34.18.206
Präfix: /26
Standardgateway: 10.34.18.129Das Gateway liegt im geplanten Scanner-Netz 10.34.18.128/26. Die Client-Adresse 10.34.18.206/26 liegt dagegen im nächsten Block:
10.34.18.192 bis 10.34.18.255Der Scanner betrachtet das Gateway 10.34.18.129 deshalb nicht als lokales Ziel. Ohne eine besondere zusätzliche Konfiguration kann er es nicht direkt auf der lokalen Verbindung erreichen. Eine freie Adresse zwischen 10.34.18.130 und 10.34.18.190 passt zum geplanten Netz. Die 10.34.18.129 bleibt dabei für das Gateway reserviert.
Fehlersuche
Finde den Wert außerhalb des geplanten Netzes
Der Soll-Bereich lautet 10.34.18.128/26, das Gateway ist 10.34.18.129. Wähle die fehlerhafte Zeile.
Fehler gefunden.
Diese Stelle ist nicht die Ursache.
Mit /26 liegt 10.34.18.206 im Netz 10.34.18.192/26. Das dokumentierte Gateway 10.34.18.129 liegt im Netz 10.34.18.128/26. Der Scanner braucht eine freie Hostadresse aus 10.34.18.130 bis 10.34.18.190.
Plane ein zweites Subnetz selbst
Der Händler möchte zusätzlich 25 Handheld-Geräte für die Inventur in einem eigenen Subnetz betreiben. Gateway und Reserven sind in diesen 25 benötigten Adressen bereits enthalten. Verwende den freien Bereich ab 10.34.19.0 und wähle das kleinste klassische Subnetz, das ausreicht.
Transferaufgabe
Berechne und dokumentiere das Inventur-Netz
Bestimme Präfix, Netzadresse, Broadcastadresse und nutzbaren Hostbereich. Lege die erste nutzbare Adresse als Gateway fest und begründe die Subnetzgröße.
Musterlösung vergleichen
Musterlösung: Ein /27 ist das kleinste passende klassische Subnetz. Es lässt 5 Hostbits frei und bietet 2^5 - 2 = 30 nutzbare Hostadressen. Das Netz lautet 10.34.19.0/27. Die Netzadresse ist 10.34.19.0, der nutzbare Bereich reicht von 10.34.19.1 bis 10.34.19.30, und 10.34.19.31 ist die Broadcastadresse. Als Gateway wird vereinbarungsgemäß 10.34.19.1 verwendet.
Was du aus der Rechnung mitnehmen kannst
Du hast das Scanner-Netz nicht auswendig geraten, sondern aus einer beruflichen Anforderung entwickelt:
- Zähle alle Geräteadressen einschließlich Gateway und Reserve.
- Finde mit
2^h - 2die kleinste ausreichende Zahl an Hostbits. - Berechne mit
32 - hdas Präfix. - Bestimme die Blockgröße und damit Netz- und Broadcastadresse.
- Dokumentiere den nutzbaren Hostbereich und reservierte Adressen.
- Prüfe Client und Gateway mit demselben Präfix auf Netzzugehörigkeit.
Diese Lektion behandelt die klassische IPv4-Subnetzplanung. Variable Subnetzgrößen über mehrere Teilnetze, Routing zwischen Subnetzen, die Sonderfälle /31 und /32 sowie IPv6-Subnetting sind eigene Themen. Ein konkreter Prüfungstermin lässt sich aus den Quellen nicht vorhersagen. Der Prüfungskatalog und frühere Aufgaben zeigen nur, dass IP-Konfiguration und die Auswertung von Netzwerkangaben zum relevanten Kompetenzbereich gehören.
Quellenbasis und Abgrenzung
- Der KMK-Rahmenlehrplan ordnet das Einbinden und Prüfen von Clients dem Lernfeld 3 zu.
- Die Fachinformatikerausbildungsverordnung trägt den Bezug zum Konfigurieren und Testen eines IT-Arbeitsplatzes sowie zum Betreiben von IT-Systemen.
- Der AP1-Prüfungskatalog nennt IP-Konfiguration und das Testen sowie Beheben von Netzwerkproblemen. Frühere Aufgaben wurden nur genutzt, um typische Tätigkeiten wie das Auswerten vorgegebener Netzangaben zu erkennen. Szenario, Werte und Aufgaben dieser Lektion sind neu.
- RFC 4632 trägt die technische Einordnung von Präfixlänge und CIDR-Schreibweise. RFC 1918 ordnet den im Szenario verwendeten privaten Adressbereich ein.
- IPv4-Adresse, Präfix und besondere Adressen unterscheiden
- Ordnungsmittel: LF3, A8
- Quellen: Rahmenlehrplan, Ausbildungsordnung, RFC 4632
- Lernaktivität: Zuordnungsaufgabe und Binärbeispiel
- Subnetzgröße aus dem Bedarf ableiten
- Ordnungsmittel: LF3, A8, T1
- Quellen: Rahmenlehrplan, AP1-Prüfungskatalog, RFC 4632
- Lernaktivität: Größenvergleich und Zahlenaufgabe
- Netz-, Broadcast- und Hostbereich berechnen
- Ordnungsmittel: LF3, A8, T1
- Quellen: AP1-Prüfungskatalog, abstrahierte Beispielmuster, RFC 4632
- Lernaktivität: sortierter Rechenweg, Quiz und Transferaufgabe
- Client und Gateway auf Netzzugehörigkeit prüfen
- Ordnungsmittel: LF3, A1, A8, T1
- Quellen: Ausbildungsordnung, AP1-Prüfungskatalog
- Lernaktivität: Fehlersuche an einer neuen Client-Konfiguration
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