Wie funktionieren Netzwerkklassen?

Netzwerkklassen – Klasse-A-Netz, Klasse-B-Netz, Klasse-C-Netz. Dieser Artikel beschreibt die Netzklassen, Klasse A, Klasse B und Klasse C. Dabei wird auf die Bedeutung von Netzklassen und die Unterschiede eingegangen. Wie funktioniert Netzklasse?

Die IP-Adressen sind in mehrere Netzklassen aufgeteilt. Dieser Artikel möchte die Netzklassen erklären und verdeutlichen, wofür sie benötigt werden. Vorausgesetzt wird Basiswissen über IP-Adressen und deren Aufbau.

Aufbau von IP-Adressen

Wiederholen wir noch einmal kurz den Aufbau von IP-Adressen. Eine IP-Adresse besteht aus 32 Bit (also 32 mal 0 oder 1). Das sind 4 Byte (1 Byte = 8 Bit). Normalerweise werden die 32 Bit in Blöcken zu je 8 Bit dargestellt. Und wegen der Lesbarkeit wird dann nicht die binäre Darstellung, sondern die dezimale Schreibweise verwendet. Die einzelnen Byte werden dabei durch Punkte voneinander getrennt.

Beispiel einer IP-Adresse:

• Binäre Schreibweise: 10000110.1100000.1010000.11010000
• Dezimale Schreibweise: 134.96.80.208

Wozu benötigt man Netzklassen?

Eine IP-Adresse identifiziert im Internet die Netzwerkkarte eines Rechners eindeutig bzw. sie identifiziert den Rechner eindeutig, falls er nur eine einzige Netzwerkkarte besitzt. Das Internet ist jedoch nicht nur ein großes Netz, sondern es besteht aus vielen Teilnetzen, die sich wiederum aus Teilnetzen zusammensetzen können. Daher genügt es nicht, wenn die IP-Adresse nur die Adresse des Rechners enthält; sie muss auch die Adresse des Netzwerks enthalten. Rechner mit gleicher Rechneradresse müssen sich im Netzwerkanteil unterscheiden, während in einem Netz keine zwei Rechner dieselbe Geräteadresse haben dürfen.

Am einfachsten es es natürlich, die Trennung der Netzwerk- und Computeradresse zwischen den Bytes vorzunehmen. Deswegen gibt es drei Möglichkeiten:

• Zwischen dem ersten und dem zweiten Byte (erster Punkt)
• Zwischen dem zweiten und dem dritten Byte (zweiter Punkt)
• Zwischen dem dritten und dem vierten Byte (dritter Punkt)

Und genau tun sind die drei Netzklassen:

• Klasse A: Netzanteil ist das erste Byte, Rechneranteil sind die drei letzten Bytes
• Klasse B: Netzanteil sind die ersten zwei Bytes, Rechneranteil sind die beiden letzten Bytes
• Klasse C: Netzanteil sind die ersten drei Bytes, Rechneranteil ist das letzte Byte

Unterscheidung der Netzklassen

Nun wird ein Mechanismus benötigt, mit dessen Hilfe ein Router entscheiden kann, in welches Netz und an welchen Rechner er die Daten senden soll. Beide Informationen sind in der IP-Adresse enthalten. Nur wie kann er die drei Netzklassen voneinander unterscheiden? Dazu gibt es in jeder IP-Adresse ein Präfix, das je nach Netzklasse unterschiedlich ist. Ausschlaggebend sind die ersten drei Bit.

• Klasse A: IP-Adresse beginnt mit 0
• Klasse B: IP-Adresse beginnt mit 10
• Klasse C: IP-Adresse beginnt mit 110

Damit besitzt jede Klasse in den ersten Bit einen eindeutigen Schlüssel, wo die Trennung zwischen Netz- und Geräteanteil vorgenommen werden muss. Wenn man die IP-Adressen in dezimale Schreibweise umrechnet, kommt man auf den folgenden Zusammenhang. Mit Hilfe des ersten Byte in dezimaler Schreibweise kann man bereits bestimmen, zu welcher Klasse eine IP-Adresse gehört.

• Klasse A: Erstes Byte 1 – 126
• Klasse B: Erstes Byte 127 – 191
• Klasse C: Erstes Byte 192 – 223

Als Beispiel soll die IP-Adresse von oben dienen: 134.96.80.208. Das erste Byte ist 134. Nach der obigen Liste gehört die Adresse folglich zu einem Klasse-B-Netz. Schauen wir uns nun die binäre Schreibweise des ersten Byte an: 10000110. Die beiden ersten Stellen sind 10. Und auch damit gehört die Adresse zu einem Klasse-B-Netz. Im Folgenden wollen wir uns die drei Klassen noch etwas genauer ansehen.

Klasse A

Da das erste Bit für die Bestimmung der Netzklasse reserviert ist, besteht der Netzanteil nur aus 7 Bit. Für den Geräteanteil können die verbliebenen 24 Bit verwendet werden. Dadurch verbleiben 2^7 = 128 mögliche Adressen für Netzwerke. Von diesen 128 möglichen Adressen fallen zwei weg:

• Erstes Byte = 0: reserviert für Testzwecke
• Erstes Byte = 127: reserviert für Adressierung des lokalen Rechners

Somit verbleiben 128 – 2 = 126 mögliche Adressen für Klasse-A-Netze. Rechnerisch können 2^24 = 16.777.216 lokale Rechner pro Netz adressiert werden. Dabei fallen allerdings auch zwei Adressen noch einmal weg:

• Rechneranteil ist komplett 0: Netzwerkadresse
• Rechneranteil ist komplett 1: Broadcastadresse (ein Rechner sendet an alle im Netz)

Somit verbleiben 16.777.216 – 2 = 16.777.214 Adressen für lokale Rechner pro Klasse-A-Netz.

Klasse B

Bei Klasse-B-Netzen werden die IP-Adressen genau in der Mitte unterteilt. Somit haben Netz- wie auch Geräteanteil jeweils 16 Bit (2 Byte). Die ersten beiden Bit des Netzanteils werden für die Bestimmung der Netzklasse verwendet. 14 Bit bleiben übrig und so können maximal (2^14)-2 = 16.384 Netze adressiert werden. Zwei Adressen sind genauso wie bei Klasse-A-Netzen reserviert. Da der Geräteanteil 16 Bit hat, können (2^16) – 2 =65.534 Rechner adressiert werden. Auch hier fallen zwei Adressen weg wie oben beschrieben.

Klasse C

Die ersten drei Bytes (24 Bit) bilden den Netzanteil, das letzte Byte (8 Bit) bildet den Geräteanteil der IP-Adresse. Die ersten drei Bit des ersten Bytes fallen weg, weil sie die Netzklasse festlegen. Somit bleiben 21 Bit als Netzanteil übrig. Somit gibt es 2.097.152 mögliche Netze und je Netz 254 lokale Rechner.

Klasse D und Klasse E

Es gibt noch zwei Netzklassen, die bisher nicht gesprochen wurden. Beide sind für die Praxis jedoch irrelevant und sollen deswegen nur kurz vorgestellt werden. Klasse D hat das Präfix 1110 und Klasse E 1111. Klasse D wird für Multicastanwendungen verwendet und Klasse E ist reserviert für experimentelle Zwecke.

Nachteile der Netzwerkklassen

Inzwischen sind Netzwerkklassen aufgrund ihrer Nachteile veraltet und wurden durch das Subnetting abgelöst. Dennoch kann es ganz nützlich sein, die Netzklassen noch zu kennen. Der wichtigste Nachteil ist die Unflexibilität der Netzklassen, da die Trennung zwischen Netz- und Geräteaneil immer an einer festen Stelle erfolgt. Ein Netz kann somit nicht in kleinere Netze unterteilt werden, indem man den Netzanteil um einige Bit vergrößert.

Das Bild zeigt die Eigenschaften der Netzklassen noch einmal in einer tabellarischen Übersicht.