MAC-Adressen, IPv4-Aufbau, Subnetzmasken und CIDR
Adressen strukturieren
Du verstehst MAC- und IPv4-Aufbau
Subnetting anwenden
Du kannst Netzwerke teilen und berechnen
CIDR-Notation nutzen
Du lernst /24, /25, /30 und mehr
Damit zwei Geräte miteinander kommunizieren können, muss jedes Gerät eindeutig identifizierbar sein – ähnlich wie eine Wohnung sowohl eine Hausnummer (im Gebäude) als auch eine vollständige Postadresse (in der Stadt) hat. In Netzwerken übernehmen MAC-Adresse und IP-Adresse genau diese zwei Rollen.
Fest im Gerät gespeichert. Wird nur innerhalb eines lokalen Netzwerksegments verwendet. Kann nicht frei vergeben werden.
Frei vergebbar, strukturierbar. Gilt über Netzwerkgrenzen hinweg. Grundlage für das Internet (TCP/IP-Protokoll).
Warum brauchen wir beides?
MAC-Adressen können nicht strukturiert werden – man kann sie nicht in Gruppen einteilen oder Hierarchien bilden. Deshalb werden IP-Adressen benötigt, um Netzwerke logisch zu gliedern und Datenpakete über viele Zwischenstationen (Router) korrekt ans Ziel zu bringen.
Stell dir die MAC-Adresse wie eine eingeschweißte Seriennummer vor: Sie wird vom Hersteller dauerhaft auf einem Chip gespeichert und ändert sich nicht – selbst wenn das Gerät den Besitzer wechselt. Tauscht man die Netzwerkkarte aus, ändert sich damit auch die MAC-Adresse.
Eine MAC-Adresse besteht aus 48 Bit, aufgeteilt in 6 Blöcke zu je 8 Bit. Jeder Block wird als zweistellige Hexadezimalzahl dargestellt, getrennt durch Doppelpunkte.
Organizationally Unique Identifier – wird von der IEEE jedem Hersteller einmalig zugeteilt. Anhand der ersten drei Bytes kann man erkennen, von welchem Hersteller ein Gerät stammt.
Vom Hersteller frei vergebener Anteil, der das einzelne Gerät innerhalb seiner Produktlinie eindeutig identifiziert.
Da eine MAC-Adresse 48 Bit lang ist, ergibt sich:
MAC-Adresse auslesen
ipconfig /all
ip link show
ifconfig en0
Während die MAC-Adresse fest verdrahtet ist, ist die IP-Adresse wie eine Wohnanschrift: Sie kann sich ändern, wenn man umzieht (das Gerät in ein anderes Netz wechselt). Und genau diese Flexibilität macht IP-Adressen so mächtig – sie lassen sich strukturieren und in Hierarchien einteilen.
Eine IPv4-Adresse besteht aus 4 Blöcken zu je 8 Bit (= 32 Bit gesamt), getrennt durch Punkte. Jeder Block kann dezimal einen Wert von 0 bis 255 annehmen.
Gesamtgröße: 4 × 8 Bit = 32 Bit → maximal 232 ≈ 4,3 Milliarden Adressen
Gilt nur innerhalb des privaten Heimnetzwerks oder Firmennetzes (LAN).
Wird vom Nutzer oder DHCP-Server vergeben. Beispiel: 192.168.1.5
Im öffentlichen Internet sichtbar. Wird vom Internetanbieter (Provider) vergeben. Ein Router hat deshalb zwei IP-Adressen: eine interne und eine externe.
Ein DHCP-Server (Dynamic Host Configuration Protocol) vergibt IP-Adressen automatisch. Schließt du ein Gerät ans Heimnetz an, fragt es per Broadcast (MAC-Ebene) nach einer IP – der Router antwortet und weist eine freie Adresse zu. Danach kommuniziert das Gerät über IP.
Eine IP-Adresse allein sagt noch nicht, welcher Teil davon das Netzwerk und welcher der Host (einzelnes Gerät) ist. Das übernimmt die Subnetzmaske – wie eine Schablone, die über die IP-Adresse gelegt wird.
In der Binärdarstellung gilt: Bits mit Wert 1 in der Subnetzmaske markieren den Netzwerkanteil, Bits mit Wert 0 markieren den Hostanteil. Die 1-Bits müssen immer lückenlos von links beginnen.
| Adresse | Oktet 1 | Oktet 2 | Oktet 3 | Oktet 4 |
|---|---|---|---|---|
| IPv4 | 192 | 168 | 10 | 33 |
| Binär | 11000000 | 10101000 | 00001010 | 00100001 |
| Subnetzmaske | 255 | 255 | 255 | 0 |
| Binär | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
192.168.10
Wo steht das Gerät? (Welches Netz?)
33
Welches Gerät im Netz?
Reservierte Adressen – dürfen keinem Gerät zugewiesen werden
192.168.10.0192.168.10.255
Für ein /24-Netz bleiben damit 254 nutzbare Hostadressen (2 bis 254).
Subnetting ist das Aufteilen eines größeren Netzwerks in kleinere logische Teilnetze. Stell dir ein großes Bürogebäude vor: Statt alle 500 Mitarbeiter in einen einzigen Raum zu setzen, richtet man Abteilungen ein – das macht die Kommunikation schneller, sicherer und übersichtlicher.
Erhöhte Sicherheit: Abteilungen können voneinander isoliert werden.
Weniger Broadcast-Traffic: Broadcasts fluten nur noch das eigene Subnetz.
Strukturierung: Logische Trennung ohne physische Hardware-Änderungen.
Effektivere Nutzung: Adressbereiche werden gezielt auf den Bedarf zugeschnitten.
Statt die ganze Subnetzmaske hinzuschreiben, gibt der CIDR-Präfix (Classless Inter-Domain Routing) einfach an, wie viele Bits (von links) zum Netzwerkanteil gehören. Das ist kürzer und heute der Standard.
Gegeben: 192.168.178.0 /24
192.168.178.0
Hostanteil = alles 0
192.168.178.1
Netz-ID + 1
192.168.178.254
Broadcast − 1
192.168.178.255
Hostanteil = alles 1
| Präfix | Subnetzmaske | Host-Bits | Nutzbare Hosts |
|---|---|---|---|
| /8 | 255.0.0.0 | 24 | 16.777.214 |
| /16 | 255.255.0.0 | 16 | 65.534 |
| /24 | 255.255.255.0 | 8 | 254 |
| /25 | 255.255.255.128 | 7 | 126 |
| /26 | 255.255.255.192 | 6 | 62 |
| /27 | 255.255.255.224 | 5 | 30 |
| /28 | 255.255.255.240 | 4 | 14 |
| /29 | 255.255.255.248 | 3 | 6 |
| /30 | 255.255.255.252 | 2 | 2 |
Formel: Nutzbare Hosts = 2Host-Bits − 2
Damit nicht jeder Haushalt und jede Firma eine eigene öffentliche IP-Adresse benötigt, hat die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) bestimmte Adressbereiche als privat reserviert. Diese Adressen sind im Internet nicht gültig und dürfen in beliebig vielen privaten Netzen gleichzeitig verwendet werden.
| Adressbereich | CIDR | Subnetzmaske | Max. Hosts | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|---|
| 10.0.0.0 – 10.255.255.255 | /8 | 255.0.0.0 | 16.777.214 | Große Unternehmen |
| 172.16.0.0 – 172.31.255.255 | /12 | 255.240.0.0 | 1.048.574 | Mittlere Unternehmen |
| 192.168.0.0 – 192.168.255.255 | /16 | 255.255.0.0 | 65.534 | Heimnetzwerke ← häufigst |
NAT – Private zu öffentliche IP
Damit Geräte mit privater IP trotzdem ins Internet kommen, übersetzt der Router die private IP in seine öffentliche IP – das nennt man NAT (Network Address Translation). Nach außen hin taucht nur die öffentliche Router-IP auf.
Obwohl alle Geräte physikalisch am selben Switch hängen, werden sie durch Subnetting in zwei logische Netzwerke getrennt. Geräte aus Netzwerk 1 können nicht direkt mit Netzwerk 2 kommunizieren – dafür wäre ein Router (Layer 3) nötig.
Logische Netzwerktrennung (physikalisch gleiche Infrastruktur):
Blau (150.x) und Grün (160.x) kommunizieren nur über den Router miteinander.