Netzmaske

Die Netzmaske, Netzwerkmaske oder Subnetzmaske legt in Rechnernetzen in Verbindung mit der IP-Adresse fest, welche IP-Adressen ein Gerät im eigenen Netz ohne die Zuhilfenahme eines Routers erreichen kann und für welche Zielnetze das Gerät Datenpakete an einen Router zwecks weiterer Vermittlung in andere Netze zustellen muss.

Erläuterung

Die Netzmaske ist eine Bitmaske, die im Netzprotokoll IPv4 bei der Beschreibung von IP-Netzen angibt, welche Bit-Position innerhalb der IP-Adresse für die Adressierung des Netz- bzw. Host-Anteils genutzt werden soll. Der Netzanteil erstreckt sich innerhalb der IP-Adresse lückenlos von links nach rechts; der Hostanteil von rechts nach links. Der für die Adressierung des Netzanteils innerhalb der IP-Adresse genutzte Bereich wird auch Präfix genannt. Anstelle einer Subnetzmaske kann dieser für IPv4 und IPv6 auch mit der Angabe einer Präfixlänge spezifiziert werden.

Der Netzteil muss bei allen Geräten des jeweiligen Netzes gleich sein und damit verwenden alle Kommunikationsteilnehmer dieses IP-Netzes in der Regel auch dieselbe Subnetzmaske (bzw. Präfixlänge). Der Geräteteil der IP-Adresse wird für jedes Gerät innerhalb des Netzes individuell vergeben.

Unabhängig von vergebenen IP-Adressen werden Netzmasken bzw. Präfixlängen bei der Darstellung von IP-Netzen in Routingtabellen und Filterdefinitionen sowohl in Routingprotokollen als auch in Paketfiltern benutzt. Einige Hersteller von Netzkomponenten verwenden hier jedoch die invertierte Form der Subnetzmaske. Der obige Geräteteil wird hierbei in allen binären Stellen mit Null angegeben oder weggelassen.

Analogie: Bei einer landesweit gültigen Telefonnummer, bestehend aus Ortsvorwahl und Anschlussnummer, wenn alle Ziffern hintereinander geschrieben werden, fehlt die Information, wo die Vorwahl endet und die Anschlussnummer beginnt. Darum werden die beiden Teile meist durch einen Separator (z. B. Leerzeichen) voneinander getrennt oder die Vorwahl wird in Klammern gefasst. Diese Art Information steckt bei der Angabe eines IP-Netzes in der Netzmaske bzw. Präfixlänge. Die Darstellung eines IP-Netzes entspricht in dieser Analogie der Angabe der bloßen Ortsvorwahl.

Darstellung

Bits

Eine IPv4-Netzmaske ist genau so lang wie eine IPv4-Adresse, also 32 Bit. Eine 1 in der Netzmaske kennzeichnet die Verwendung des Bits an derselben Position in der IP-Adresse für die Adressierung von Netzen. Eine 0 an derselben Position in der IP-Adresse kennzeichnet Adressinformationen für den Geräteanteil. Der Netzteil einer IPv4-Adresse ergibt sich damit aus ihrer bitweisen logischen UND-Verknüpfung mit der Netzmaske. Nach der bitweisen Negation der Netzmaske wird der Geräteteil ebenso abgetrennt.

Beispiel

	IPv4-Adresse	11000000 10101000 00000001 10000001	192.168.1.129
UND	Netzmaske	11111111 11111111 11111111 00000000	255.255.255.0
=	Netzwerkteil	11000000 10101000 00000001 00000000	192.168.1.0

	IPv4-Adresse	11000000 10101000 00000001 10000001	192.168.1.129
UND	NOT Netzmaske	00000000 00000000 00000000 11111111	0.0.0.255
=	Geräteteil	00000000 00000000 00000000 10000001	0.0.0.129

Bei einer solchen 32 Bit breiten Netzmaske mit 24 gesetzten Bits verbleiben 8 Bits und damit 2⁸ = 256 Adressen für Geräteteile. Man spricht von einem 24-Bit-Netz. Weil die kleinste Adresse (alle Bits im Geräteteil sind null) das Netz selbst beschreibt und die größte Adresse (alle Bits im Geräteteil sind eins) für den Broadcast reserviert ist, zählen sie nicht zu den Adressen, die durch Geräte als Host-Adresse genutzt werden. Mit einer 24-Bit-Maske stehen also 254 Adressen für die Adressierung von Geräten in diesem Netz zur Verfügung.

IPv4

Die Notation von Netzmasken wie IPv4-Adressen erfolgt in der Regel nicht im Dualsystem, sondern im Dezimalsystem. Dann lautet die IP-Adresse des obigen Beispiels 192.168.1.129 und die Netzmaske 255.255.255.0 oder kurz /24. Somit ist der Netzteil 192.168.1 und der Geräteteil 129. Das IP-Netz kann man auch als 192.168.1.0/24 beschreiben.

Während die CIDR-Notation /24 die Anzahl der in der Netzmaske gesetzten Bits angibt, wird die Netzmaske bei der dotted decimal notation in vier Oktette zerlegt, die durch Dezimalzahlen dargestellt werden. Die Dezimalzahl 255 hat den gleichen Wert wie die Dualzahl 11111111, die 8 gesetzten Bits entspricht. So ergeben sich im Beispiel 8+8+8+0=24 gesetzte Bits. Eine Übersicht über alle IPv4-Netzmasken größer als /8 in verschiedenen Notationen befindet sich im Artikel CIDR.

Beispiel 1: Untersucht werden soll die IP-Adresse 192.168.1.188/27, in anderer Schreibweise 192.168.1.188/255.255.255.224. Die Netzmaske ist eine 27-Bit-Maske. Zuerst soll die Frage geklärt werden, wie viele IP-Adressen zu einem 27-Bit-Netz gehören. Antwort: Eine IPv4-Adresse besteht aus 32 Bits. 32 minus 27 ist 5. Die 27-Bit-Maske lässt also $2^{5}$ Adressen zur freien Verfügung, d. h. 32. Zu einem 27-Bit-Netz gehören somit 32 Adressen. Nun soll die Frage geklärt werden, wie das Netz heißt, zu dem die Adresse gehört. Antwort: Die kleinste Adresse aus dem vorbestimmten Umfang gibt dem Netz seinen Namen. Das bedeutet, alle Bits im Geräteteil der betrachteten IP-Adresse werden zu null gewählt (und damit nur der verbleibende Netzwerkteil berücksichtigt). Betrachtet man 192.168.1.188/27, ergibt sich damit der Name 192.168.1.160/27 nach Anwendung der Netzmaske 255.255.255.224 auf die IP-Adresse 192.168.1.188. Zum Netz gehören die $2^{5}=32$ Adressen von 192.168.1.160 bis einschließlich 192.168.1.191. Die Adresse 192.168.1.160 bezeichnet das Netz selbst, 192.168.1.191 ist die Broadcast-Adresse. Für Geräte nutzbar bleiben die 30 IP-Adressen von 192.168.1.161 bis einschließlich 192.168.1.190.

Beispiel 2: 172.16.0.0/16 und 172.16.0.0/24 unterscheiden sich dadurch, dass das erste Netz die IP-Adressen 172.16.0.1 bis 172.16.255.254 umfasst, während das zweite nur den Bereich 172.16.0.1 bis 172.16.0.254 beinhaltet.

IPv6

IPv6 verwendet eine andere Netzmaske als IPv4. Die wesentlichen Unterschiede sind in RFC 5942 (IPv6 Subnet Model) zusammengefasst.
Bei der Präfixlänge für IPv6 wird schlicht wie im CIDR die Anzahl der Bits im Netzwerkteil getrennt durch „/“ hinter die IPv6-Adresse geschrieben, zum Beispiel 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7347/64. Die Präfixlänge ist in diesem Falle /64, das Netz 2001:0db8:85a3:08d3:0000:0000:0000:0000/64 und der Geräteteil oder Interface-Identifier ist 1319:8a2e:0370:7347. Diese Schreibweise setzt sich auch für IPv4 immer mehr durch.

Ein weniger eingängiges Beispiel ist 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7347/57, das zugehörige Netz ist 2001:0db8:85a3:0880:0000:0000:0000:0000/57 und enthält die Adressen 2001:0db8:85a3:0880:0000:0000:0000:0000 bis 2001:0db8:85a3:08ff:ffff:ffff:ffff:ffff, von denen auch einige für Sonderfunktionen bestimmt sind. Den Umgang mit wenig übersichtlichen IPv6-Netzen erleichtert das frei verfügbare Werkzeug sipcalc:

$ sipcalc 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7347/57
-[ipv6 : 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7347/57] - 0

[IPV6 INFO]
Expanded Address        - 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7347
Compressed address      - 2001:db8:85a3:8d3:1319:8a2e:370:7347
Subnet prefix (masked)  - 2001:db8:85a3:880:0:0:0:0/57
Address ID (masked)     - 0:0:0:53:1319:8a2e:370:7347/57
Prefix address          - ffff:ffff:ffff:ff80:0:0:0:0
Prefix length           - 57
Address type            - Aggregatable Global Unicast Addresses
Network range           - 2001:0db8:85a3:0880:0000:0000:0000:0000 -
                          2001:0db8:85a3:08ff:ffff:ffff:ffff:ffff

-

Präfixlängen als Netzgrößen

Die Netzmaske (IPv4) oder Präfixlänge (IPv6) kann man auch als Größenangabe eines IP-Netzes verstehen, wobei größere Präfixlängen kleinere Netze bedeuten, da nicht so viele Bits für Geräteteile zur Verfügung stehen.

Beispiele

Netzmaske		Anzahl nutzbarer IPv4-Adressen	Maske als Bit-Muster
/0	0.0.0.0	max. 4.294.967.294 (Nur ein großes Netz ohne Router)	0000’0000.0000’0000.0000’0000.0000’0000
/4	240.0.0.0	max. 268.435.454	1111’0000.0000’0000.0000’0000.0000’0000
/8	255.0.0.0	max. 16.777.214	1111’1111.0000’0000.0000’0000.0000’0000
/12	255.240.0.0	max. 1.048.574	1111’1111.1111’0000.0000’0000.0000’0000
/16	255.255.0.0	max. 65.534	1111’1111.1111’1111.0000’0000.0000’0000
/17	255.255.128.0	max. 32.766	1111’1111.1111’1111.1000’0000.0000’0000
/18	255.255.192.0	max. 16.382	1111’1111.1111’1111.1100’0000.0000’0000
/19	255.255.224.0	max. 8190	1111’1111.1111’1111.1110’0000.0000’0000
/20	255.255.240.0	max. 4094	1111’1111.1111’1111.1111’0000.0000’0000
/21	255.255.248.0	max. 2046	1111’1111.1111’1111.1111’1000.0000’0000
/22	255.255.252.0	max. 1022	1111’1111.1111’1111.1111’1100.0000’0000
/23	255.255.254.0	max. 510	1111’1111.1111’1111.1111’1110.0000’0000
/24	255.255.255.0	max. 254	1111’1111.1111’1111.1111’1111.0000’0000
/25	255.255.255.128	max. 126	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1000’0000
/26	255.255.255.192	max. 62	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1100’0000
/27	255.255.255.224	max. 30	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1110’0000
/28	255.255.255.240	max. 14	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1111’0000
/29	255.255.255.248	max. 6	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1111’1000
/30	255.255.255.252	max. 2	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1111’1100
/31	255.255.255.254	2 als Punkt-zu-Punkt-Verbindung	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1111’1110
/32	255.255.255.255	genau 1 (nicht nutzbar)	1111’1111.1111’1111.1111’1111.1111’1111

Mehr Beispiele: Sämtliche Werte.

Siehe auch

• Subnetz
• Variable Length Subnet Mask
• Telefonvorwahl
• Verkehrsausscheidungsziffer

Spezifikationen

• J. Mogul, J. Postel: RFC: 950 – Internet Standard Subnetting Procedure. August 1985 (englisch).
• RFC: 3021 – Using 31-Bit Prefixes on IPv4 Point-to-Point Links. Dezember 2000 (englisch).
• H. Singh, W. Beebee, E. Nordmark: RFC: 5942 – IPv6 Subnet Model: The Relationship between Links and Subnet Prefixes. Juli 2010 (aktualisiert durch RFC 4861, englisch).

Weblinks

• IP-Netzwerkrechner für IP-Adresse, Netzmaske, Broadcastadresse, Cisco Wildcard Maske, Hostbereich, Sub- und Supernetze