M129 - DAY 6

Folgende Handlungsziele wollen wir heute erreichen:

2.2 Kennt Gründe für die Aufteilung eines Netzwerks in IP-Subnetze.
2.3 Kennt die Algorithmen zur (binären) Berechnung von IP-Subnetzen.

Step A1: Einleitung

Heutiges Thema ist Subnetting. Wozu wir es brauchen, was es bezweckt und wie wir es umsetzen. Dabei brauchen wir wieder unsere bereits erlernten Kompetenzen im Binärrechnen, sowie in der Netzwerktechnik. Falls Sie da nochmals eine Repetition brauchen, konsultieren Sie bitte diese Links:

Step a2: Einführung Subnetting (Richtzeit: 30 min)

Lesen Sie zur Einleitung, weshalb man Subnetting benutzt und wie es prinzipiell funktioniert, bitte folgendes durch:

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907201.htm

Subnetting wird also hauptsächlich darum eingesetzt, da wir den Netzwerkverkehr in grossen Netzen vermindern wollen. Ohne Subnetting würde es im Main-Router riesige Routingtabellen geben und ineffiziente Routingverfahren wären die Folge. Deswegen werden Netzwerke nach lokalen Gegebenheiten oder organisatorischen Strukturen aufgeteilt. Es muss dabei beachtet werden, wie viele Hosts sich im jeweiligen Teilnetz befinden. Die Anzahl dieser Hosts berechnet sich mit dem Hostteil der Subnetzmaske. Ein solches Teilnetz wird immer folgendermassen deklariert:

  • 192.168.1.16 / 28 (die entsprechende Net-ID und dann die Subnetmaske)

Step a3: Wie Subnetting funktioniert (Richtzeit: 45 min)

In folgendem Video sehen Sie eine kurze Repetition zu Netzen und Subnetmasken. Ausserdem wird erklärt, wie das Subnetting genau funktioniert (12 min):

Übungsbeispiel
Versuchen Sie in diesem Beispiel die einzelnen Schritte selbstständig in einer Word-Datei oder in der Lerndoku zuerst selbst zu machen, bevor sie schauen, was gemacht werden muss. Wenn Sie nicht weiterkommen, schauen sie, wie es weitergeht und probieren Sie es dann gleich wieder selbst. Dieses Vorgehen ist enorm wichtig für das Verständnis dieses komplexen Themas.

Eine Firma hat das Netz 192.168.1.0 / 24 zur Verfügung und will folgendes Netzwerk (Link zur Packet-Tracer – Datei) in Subnetze einteilen:

Dabei gelten folgende Regeln:

  • Die Subnetze sollen so klein wie möglich und so gross wie nötig gewählt werden.
  • Es braucht keine Skalierbarkeit der Subnetze.
  • Es müssen auch die Verbindungssubnetze der Router definiert werden.
Sie müssen die Subnetze also nur so gross wählen, dass alle bereits vorhandenen Netzwerkgeräte darin Platz finden und keinen Platz mehr für zukünftige Geräte einrechnen.

Erstellen Sie die Subnetze und schreiben Sie entsprechend die Subnetze mit Net-ID und Subnetzmaske an.

Vorgehen Übungsbeispiel:

1. Im ersten Schritt definieren wir alle Subnetze, die sich ergeben und notieren gleich die Anzahl Hosts daneben. Dabei zählen wir einfach alle Geräte, welche eine IP-Adresse brauchen werden. Wichtig ist dabei, dass auch jeder Router-Anschluss eine IP-Adresse im entsprechenden Netz braucht. Die Switches sind in diesem Beispiel unmanaged und brauchen deswegen keine IP-Adresse.:

2. Nun müssen wir die Grössen der Netzwerke definieren. Wir haben gelernt, dass die Subnetzmaske nur binär von links nach rechts mit Einern gefüllt werden darf. Dabei stellen wir fest, dass wir jeweils Netzwerke mit der Grösse der entsprechenden 2er-Potenz erstellen können. Folgend nun also die Auflistung der Netzwerke (Anmerkung: In jedem Subnetz ist die tiefste Adresse die Net-ID und die höchste Adresse die Broadcast-ID, welche beide nicht verwendet, aber trotzdem einberechnet werden müssen – NID: Net-ID, BCID: Broadcast-ID):

Mit diesen Informationen können wir nun die entsprechenden Subnetzmasken definieren. Wir wissen nämlich jetzt wie viele Hosts wir pro Subnetz brauchen. Die Anzahl der Hosts in 2er-Potenzen sind also die 0er der Subnetzmaske, der Rest sind 1er:

3. Nun können wir anhand des uns zugewiesenen Netzes 192.168.1.0 / 24 die entsprechenden Teilnetze darin unterbringen. Wir starten dabei mit dem kleinsten Netz und werden dann immer grösser. Wichtig hierbei ist, dass wir auch die Anzahl Subnetze mit unterschiedlichen Subnetzmasken in 2er-Potenzen vergeben. Das heisst, wenn wir nur 3 4er-Subnetze mit Subnetzmaske /30 haben, müssen wir danach noch einen leer lassen, da es entweder 2 oder 4 oder 8 Subnetze mit der Subnetzmaske /30 braucht. Da wir aber nur 3 haben, müssen wir ein 4. Netz auslassen (weisser Bereich 192.168.1.12 – 192.168.1.15) und können erst dann wieder mit dem Subnetz mit der neuen Subnetzmaske weitermachen.
Dort folgt dann ein Subnetz mit der Subnetzmaske /29. Da wir hier ebenfalls nur 2, 4 oder 8 (usw.) vergeben dürfen, müssen wir wieder eins auslassen (weisser Bereich, 192.168.1.24 – 192.168.1.31), um die Subnetze mit der neuen Subnetzmaske zu definieren.
Von den Subnetzen mit der /28er – Subnetzmaske hat es 2, somit müssen wir keines mehr auslassen, hier kann man direkt wieder bei .64 starten.

In folgender Tabelle zeigen wir detailliert auf, welche IP-Adresse in welchem Netz ist und welches die entsprechenden Net-ID und Broadcast-ID sind.:

Nun haben wir die entsprechenden Netze erstellt und können diese entsprechend in unserer Grafik wieder angeben. Dabei sind die Net-ID’s sowie deren Subnetzmasken plus die IP-Adressen der Router sehr wichtig und müssen deswegen angegeben werden:

Step a4 Vertiefung Grundlagen Subnetting (Richtzeit: 60 min)

Versuchen Sie nun das AB6-3 selbstständig zu lösen. Schauen Sie erst in die Lösungen, wenn Sie gar nicht mehr weiterkommen oder wenn sie fertig sind.

Step a5 Vertiefung Subnetting Netzwerk (Richtzeit: 60 min)

Nun kommt mit AB6-1 die Meisteraufgabe. Wenn Sie diese verstehen, sind sie auf einem sehr guten Weg. Lösen Sie die Übung und schauen Sie sich das Beispiel oben nochmals genauer an, wenn sie nicht mehr weiterkommen. Schauen Sie erst in den Lösungen nach, wenn Sie die Aufgabe fertig gelöst haben. Wichtig: Schauen Sie immer zuerst im oberen Beispiel nach, wenn sie nicht mehr weiterkommen und wirklich als allerletze Konsequenz in den Lösungen.

Step a6 Freiwillige Vertiefung

Falls Sie Sich noch nicht sicher sind, ob Sie das Thema Subnetting verstanden haben, recherchieren Sie weiter im Netz zu dem Thema. Es gibt sehr viele Tutorials auf YouTube oder Berechnungen auf Webseiten. Sie können natürlich auch selbst ein Netzwerk aufzeichnen und sich eine Aufgabe mit Subnetting stellen. Schicken Sie mir die Aufgabe dann per Mail oder Teams zu, damit ich ihnen ein Feedback geben kann.

Step a7 Weiteres

Falls Sie 100% sattelfest zum Thema Subnetting sind, können Sie nochmals zur Woche 5 zurück und dort zuunterst die Tutorials für den Cisco Packet Tracer durchmachen. Danach können Sie das entsprechende Netz aufbauen und das Subnetting, welches hier als Beispiel durchgenommen worden ist, versuchen zu betreiben.