Subnet Mask (CIDR)

Klassisch: 255.255.255.0 (Heimnetz). 254 mögliche Geräte. Modern (CIDR Notation): 192.168.1.10/24. /24 heißt: Die ersten 24 Bits (3 Bytes) sind das Netz. Das ist genau 255.255.255.0. Firmen nutzen oft /8 (10.0.0.0, riesig) oder /16 (172.16.0.0).

1. Die Mathematik (AND Operation)

PC will an 192.168.1.50 senden. Er macht einen Bitweise UND Vergleich mit seiner eigenen Maske. Ziel-IP AND Maske == Meine-Netzwerk-ID?

• Ja -> Ziel ist lokal ("Link Local"). Sende ARP Request.
• Nein -> Ziel ist extern. Sende an das Standard-Gateway (Router).

2. VLSM (Variable Length Subnet Masking)

Früher gab es Klassen (A, B, C) mit festen Masken. Verschwendung! Mit VLSM/CIDR kann man Masken beliebig setzen. Ich brauche ein Netz für 2 Router? Ich nehme /30 (255.255.255.252). Das lässt genau 2 Host-Adressen übrig (plus Netz-ID und Broadcast). Perfekt für Point-to-Point Links.

3. Sonderadressen

Jedes Subnetz verliert 2 Adressen:

• Erste Adresse (Netz-ID): 192.168.1.0. Der Name des Netzes. Darf kein Gerät haben.
• Letzte Adresse (Broadcast): 192.168.1.255. "An Alle". Bei /24 bleiben also 256 - 2 = 254 nutzbare IPs.

Die Mathematik des Bitwise AND

Der Routing-Prozess in jedem TCP/IP Stack basiert auf trivialer boolescher Algebra, weit weg von menschenlesbaren Dezimalzahlen. Wenn ein Server (192.168.10.55/24) mit 192.168.10.99 sprechen will, führt die CPU eine pfeilschnelle, bitweise UND-Operation (AND) durch: Quell-IP (Binär) AND Maske (Binär) = Resultierende Netz-ID (192.168.10.0). Dann: Ziel-IP (Binär) AND Maske (Binär) = Ziel Netz-ID. Sind beide Netz-IDs identisch, weiß der ARP-Scheduler ausnahmslos: "Das Ziel ist in meinem Layer-2 Segment. Ich funke Broadcast auf den Switch." Sind die Identifier unterschiedlich, leitet der IP-Stack das Paket blind an die MAC-Adresse des Default-Gateways weiter. Masken "schneiden" (wie Schablonen) also genau den Host-Teil weg.

CIDR Supernetting (Route Aggregation)

Subnetting teilt Netze. Supernetting klebt sie zusammen. Das Backend des Internets (die extremen BGP-Router der ISPs) würde kollabieren, müsste es jede Haus-Route einzeln laden. Ein ISP bekommt von der IANA einen riesigen Block zugewiesen und vergibt /24-Klassen an seine Firmenkunden. Statt aber hunderte /24-Routen in die globalen Tabellen zu pushen, fasst er sie logisch durch Reduktion der Maske zusammen: Er announced einfach das große /16 oder /20 Präfix (z. B. 192.168.0.0/16) in das Internet. Je kürzer die Maske (desto kleiner das Präfix), desto gigantischer die Route-Zusammenfassung. Die BGP-Core-Tabelle bleibt durch dieses CIDR-Aggregation Prinzip flüssig laufbar (aktuell ca. 1 Million globale Präfixe).

Spezialmasken: /32 und /31 (Point-to-Point)

Standardmäßig wirft jedes Subnetz 2 IP-Adressen rücksichtslos in den Müll: Die Network-ID (alle Host-Bits = 0) und den Broadcast-Identifier (alle Host-Bits = 1). In massiven Backbone-Netzen, wo Router lediglich punkt-zu-punkt mit exakt einen Nachbar-Router verbunden sind, wäre ein extrem kleines /30-Netz (4 IPs $\rightarrow$ nur 2 Hosts) immer noch 50% IP-Waste. RFC 3021 löste das: Bei einer /31 Maske (z. B. 255.255.255.254) wird auf den Broadcast komplett verzichtet; es gibt strikt nur zwei IPs in der Pipe (Router A und B). Die extremste Maske ist /32 (255.255.255.255). Sie deklariert präzise einen einzigen isolierten Host. Dies wird in Firewall-Blacklists und vor allem bei virtuellen Loopback-Interfaces (lo/127.0.0.1) und Router-Identitäten (OSPF Router ID) exzessiv als Host-Route genutzt.