Jedes Gerät, das mit dem Internet verbunden ist, benötigt eine IP-Adresse. Ähnlich wie eine Hausadresse Ihr Haus von den anderen Häusern auf der Straße unterscheidet, ist eine IP-Adresse eine eindeutige Adresse, die Ihr Gerät von anderen mit Ihrem Netzwerk verbundenen Geräten unterscheidet.
Allerdings gehen bei IPv4, der aktuellen Version der IP-Adresse, die in den meisten Teilen der Welt verwendet wird, die eindeutigen IP-Adressen zur Neige. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu bekämpfen, war die Implementierung von CIDR oder Classless Inter-Domain Routing.
Um ein Netzwerk jedoch effizient zu verwalten, benötigen Netzwerkadministratoren eine Referenz, um die Anzahl der Hosts, die Subnetzmaske und den Bereich der für einen bestimmten CIDR-Block verfügbaren IP-Adressen anzuzeigen.
Aus diesem Grund füge ich in diesem Artikel ein CIDR-Spickzettel hinzu und beantworte die Frage „Was bedeutet CIDR?“, die Besonderheiten von IPv4 CIDR und IPv6 CIDR und was ein CIDR-Notationsbereich ist.
Was bedeutet CIDR?
CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ist ein 1993 entwickeltes IP-Adresszuweisungssystem, das die Ineffizienzen des Vorgängersystems behebt. Vor der Implementierung von CIDR stützte sich das Internet auf ein klassenbasiertes System der IP-Zuweisung.
Grundsätzlich gab es drei Klassen von IP-Adressen, die sich je nach Anzahl der für das Netzwerk verfügbaren IP-Adressen unterschieden. Die Unterrichtsblöcke waren wie folgt:
- Klasse A: Wird für sehr große Organisationen und Netzwerke mit maximal über 16 Millionen IP-Adressen pro Netzwerk verwendet.
- Klasse B: Wird für mittelgroße Netzwerke mit bis zu 65.534 verfügbaren eindeutigen IP-Adressen verwendet.
- Klasse C: Wird für kleine Netzwerke mit nur 254 eindeutigen IP-Adressen verwendet.
Obwohl dieses System damals funktionierte, war es äußerst ineffizient, da der Unterschied zwischen der Anzahl der für jedes Netzwerk verfügbaren IP-Adressen zu groß war. Dies führte in vielen Fällen dazu, dass beispielsweise eine Organisation oder ein Netzwerk, die 300 IP-Adressen benötigte, keinen Klasse-C-Block verwenden konnte, da sie nur 254 eindeutige IP-Adressen hatte, was die IP-Registrierung dazu zwang, einen Klasse-B-Block zuzuweisen.
Dies bedeutete, dass einer Organisation, die nur 300 IP-Adressen benötigte, 65.534 IP-Adressen zugewiesen wurden. Wie ich bereits erwähnt habe, funktionierte dies zunächst, da die Anzahl der verfügbaren eindeutigen IPv4-Adressen (rund 4,3 Milliarden) die Anzahl der IP-Adressen, die verwendet werden sollten, bei weitem überstieg. Beispielsweise betrug die Gesamtbevölkerung im Jahr 1993 nur etwa 5,6 Milliarden Menschen, und nur 15 Millionen Menschen waren an das Internet angeschlossen.
Als jedoch die Jahre vergingen und immer mehr Benutzer eine Verbindung zum Internet herstellten, wurden die IPv4-Adressen knapp, was zur Entwicklung von CIDR führte. CIDR entfernte die starre Klassenstruktur vollständig und führte Subnetzmaskierung mit variabler Länge oder VLSM ein.
Dieses System ermöglichte es Netzwerkadministratoren, beliebig viele IP-Adressen zuzuweisen, anstatt zwischen 254, über 65.000 oder über 16 Millionen zu wählen. Aber wie funktioniert CIDR? Wie unterscheidet sich IPv4 CIDR von IPv6 CIDR? Und wie können Sie mithilfe eines CIDR-Cheatsheets Ihr Netzwerk einfach konfigurieren?
CIDR-Notationsbereich
Die CIDR-Notation hilft Netzwerkadministratoren zu verstehen, wie viele Geräte sich mit einem Netzwerk verbinden können und wie die IP-Adressen organisiert sind. Aber bevor wir eine CIDR-Notation entschlüsseln, wollen wir darüber sprechen, was jede Zahl in einer IP-Adresse bedeutet.
Bei IPv4 enthält die Adresse 32 Bit. Das bedeutet, dass 32 Variablen 0 und 1 sein können, was zu 2^32 (rund 4,3 Milliarden) eindeutigen IP-Adressen führt. Nehmen wir also an, der CIDR-Notationsbereich für IPv4-CIDR lautet wie folgt: 192.168.1.0/24.
Das /24 am Ende dieser Adresse bedeutet, dass 24 Bits für das Netzwerk reserviert sind und die restlichen 8 Bits für Hosts verwendet werden. Diese ersten 24 Bit stellen Ihr Netzwerk dar, während die restlichen 8 Bit Variablen sind, die für Ihre Geräte verwendet werden können. Dies entspricht 2^8 Adressen oder insgesamt 256 IP-Adressen. Von diesen 256 sind zwei Adressen für Netzwerk und Broadcast reserviert, so dass 254 nutzbare IP-Adressen für Geräte zur Verbindung mit diesem Netzwerk übrig bleiben.
Mit anderen Worten: Die ersten 2^24 Bits stellen den Land-, Bundesland-, Stadt- und Straßenteil Ihrer Privatadresse dar. Die restlichen acht Bits entsprechen den Hausnummern der einzelnen Häuser in dieser Straße.
Der CIDR-Notationsbereich für IPv4 kann von /0 bis /32 reichen, wobei /0 CIDR typischerweise für Firewalls und Internet-Gateways und /32 für die Angabe einer einzelnen IP-Adresse und VPN-Konfigurationen verwendet wird. Alles zwischen diesen beiden Zahlen kann für verschiedene Zwecke und Netzwerke verwendet werden, von kleinen Anwendungen wie Heimnetzwerken bis hin zu groß angelegten Anwendungen wie Unternehmen und großen Organisationen.
Sie können sich das CIDR-Cheatsheet am Ende dieses Artikels ansehen, um einen detaillierten Überblick über die genaue Anzahl der verfügbaren Host- und Netzwerk-IPs in einem bestimmten IPv4-CIDR zu erhalten.
Bei IPv6 enthält die Adresse 128 Bit, das heißt, es sind 2^128 oder 340 Undecillion (34 mit 37 Nullen dahinter). Trotz der lächerlich großen Anzahl verfügbarer IP-Adressen wird CIDR immer noch für eine effiziente IP-Zuweisung verwendet.
Ein Beispiel für einen CIDR-Notationsbereich für IPv6 CIDR lautet wie folgt: 2001:db8::/64
Ähnlich wie bei IPv4 CIDR bedeutet /64, dass die ersten 64 Bits für das Netzwerk verwendet werden. In diesem Netzwerk sind die restlichen 64 Bit für Hostadressen vorgesehen. Das bedeutet, dass 2^64 oder etwa 18 Billionen (18 mit 18 Nullen dahinter) eindeutige IP-Adressen für Hosts (Geräte) verfügbar sind.
Im Gegensatz zu IPv4 verwendet IPv6 Multicast statt Broadcast. Daher wird in IPv6 anstelle der beiden, die bei IPv4 für die Gerätenutzung nicht verfügbar wären, nur eine für die Nicht-Host-Nutzung verwendet, nämlich die Netzwerkadresse.
Sie können sich das CIDR-Cheatsheet am Ende dieses Artikels ansehen, um einen detaillierten Überblick über die genaue Anzahl der verfügbaren Host- und Netzwerk-IPs in einem bestimmten IPv6-CIDR zu erhalten.
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Subnetzierung in CIDR
Einer der Hauptvorteile von IPv4 CIDR und IPv6 CIDR ist die Möglichkeit, CIDR-Blöcke in Subnetze zu unterteilen und aufzuteilen. Dadurch können Netzwerkadministratoren verschiedene Segmente eines CIDR-Blocks isolieren und verwalten.
Um mehr oder weniger Bits für Netzwerk- und Host-Anteile der Adresse zuzuweisen, müssen Sie lediglich die Präfixlänge anpassen. Hier ist ein Beispiel für die Subnetzbildung eines IPv4-CIDR:
Die Adresse 192.168.1.0/24 lässt sich in zwei kleinere Subnetze unterteilen:
- 192.168.1.0/25: Ein Subnetz mit 128 IP-Adressen.
- 192.168.1.128/25: Ein zweites Subnetz mit 128 Adressen.
Mit diesem Setup können Sie ein Netzwerk mit 256 Adressen in zwei Netzwerke mit 128 Adressen aufteilen und so die Sicherheit, Netzwerkleistung und Verwaltung verbessern. Dies geschieht, damit sensible Systeme, wie beispielsweise die Finanzabteilung, in einem separaten Subnetz platziert werden können, wodurch der Zugriff nur auf autorisierte Mitarbeiter oder Geräte beschränkt wird.
Durch die Isolierung des Datenverkehrs auf diese Weise verbessert sich die Leistung durch Reduzierung der Überlastung, da die Daten innerhalb jedes Subnetzes effizienter und ohne unnötige Interaktionen fließen. Darüber hinaus vereinfacht die Subnetzbildung die Netzwerkverwaltung, indem sie eine unabhängige Fehlerbehebung und Wartung in jedem Subnetz ermöglicht, ohne das gesamte Netzwerk zu unterbrechen.
Die Subnetzierung von IPv6-CIDR ist besonders wichtig, da in typischen /64-CIDR-Setups eine große Anzahl verfügbarer IP-Adressen vorhanden ist. Nehmen wir an, Sie haben ein typisches /64-IPv6-Netzwerk wie 2001:db8:abcd:1000::/64; Wenn wir beispielsweise 4 Bits aus dem Netzwerkteil ausleihen, können wir unser Netzwerk in 16 Subnetze aufteilen, was zu folgenden Änderungen führt:
- Ursprüngliches Subnetz: 2001:db8:abcd:1000::/64
- Neues Subnetz: /68
- Anzahl Subnetze: 2^(vom Netzwerk entlehnte Bits)= 2^4=16 Subnetze
- Erstes Subnetz: 2001:db8:abcd:1000:0000::/68
- Zweites Subnetz: 2001:db8:abcd:1000:1000::/68
- Drittes Subnetz: 2001:db8:abcd:1000:2000::/68
- … bis 2001:db8:abcd:1000:f000::/68
- 2001:db8:abcd:1000: Die ersten 64 Bits definieren das globale Routing-Präfix.
- 0000 – f000: Die nächsten 4 Bits werden für die Subnetzbildung verwendet.
- Host-Teil: Die restlichen 60 Bit werden für Hostadressen verwendet. (Das verbleibende „::“, das drei 16-Bit-Blöcke zeigt)
Jedes /68-Subnetz verfügt über 2^60 = 1,15 Billionen mögliche Hostadressen.
Wenn Sie sich noch nicht sicher sind, wie Sie Ihr Netzwerk aufteilen möchten, habe ich am Ende dieses Artikels einen CIDR-Subnetz-Spickzettel bereitgestellt.
CIDR-Spickzettel
Das Berechnen der Anzahl der verfügbaren IP-Adressen in einem bestimmten IPv4-CIDR und IPv6-CIDR kann recht schwierig und mühsam sein, wenn es manuell und ohne CIDR-Spickzettel durchgeführt wird, insbesondere bei IPv6, da es Milliarden, Trillionen und sogar noch mehr IP-Adressen gibt.
Wenn Sie daran interessiert sind, wie ein CIDR-Notationsbereich berechnet wird, finden Sie hier Folgendes zur CIDR-Notation für IPv4 CIDR und CIDR IPv6:
Für IPv4:
- Anzahl der Adressen = 2^(32-Präfix-Länge)
- Ein /24-CIDR-Block hat beispielsweise Folgendes: 2^(32-24)= 2^8= 256 IP-Adressen
Für IPv6:
- Anzahl der Adressen = 2^(128-Präfixlänge)
- Ein /64-CIDR-Block hat beispielsweise Folgendes: 2^(128-64)= 2^64= rund 18 Billionen (18 mit 18 Nullen dahinter) IP-Adressen
Wie Sie sehen, können die Zahlen ohne CIDR-Spickzettel ziemlich lächerlich werden. Um sich also den Aufwand des Berechnens zu ersparen, HIERist ein vollständiges CIDR-Spickzettel, das nicht nur CIDR abdeckt, sondern auch alles, was Sie über IPv4, IPv6 und Subnetze wissen müssen.
Letzte Gedanken
Ohne CIDR wären uns vor Jahrzehnten die IPv4-Adressen ausgegangen und wir hätten auch heute mit IPv6 viele Probleme bei der IP-Zuweisung. Hoffentlich kann Ihnen unser CIDR-Spickzettel dabei helfen, Ihr Netzwerk problemlos vollständig zu konfigurieren!
FAQs
Was bedeutet CIDR?
CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ist ein 1993 entwickeltes IP-Adresszuweisungssystem, das die Ineffizienzen des Vorgängersystems behebt. CIDR hat die starre Klassenstruktur vollständig aufgehoben und die Subnetzmaskierung variabler Länge oder VLSM eingeführt. Dieses System ermöglichte es Netzwerkadministratoren, beliebig viele IP-Adressen zuzuweisen, anstatt zwischen 254, über 65.000 oder über 16 Millionen zu wählen.
Was ist ein CIDR-Notationsbereich?
Die CIDR-Notation wird zur Darstellung von IP-Adressen und den zugehörigen Netzwerkpräfixen verwendet. Es sieht ungefähr so aus: 192.168.1.0/24. Auf die IP-Adresse (192.168.1.0) folgen ein Schrägstrich („/“) und eine Zahl (24), die angibt, wie viele Bits der IP-Adresse für das Netzwerkpräfix reserviert sind. Die restlichen Bits werden zur Identifizierung einzelner Geräte (Hosts) im Netzwerk verwendet.
Gibt es einen CIDR-Spickzettel für CIDR?
Ja! Die Berechnung der Anzahl der für IPv4 CIDR und insbesondere für IPv6 CIDR verfügbaren IP-Adressen ist eineinhalb Aufwand; Aus diesem Grund habe ich hier einen vollständigen CIDR-Spickzettel zusammengestellt, der alles von CIDR und Subnetzen bis hin zu IPv4- und IPv6-Befehlen abdeckt.
