Wenn Sie jemals für die Zuweisung von IP-Adressen verantwortlich waren, sind Sie auf die Begriffe classful und classless addressing gestoßen. Wenn nicht, besteht der Hauptunterschied zwischen klassenmäßiger und klassenloser Adressierung in der Subnetzlänge: Die klassenmäßige Adressierung verwendet Subnetzmasken mit fester Länge, die klassenlose jedoch Subnetzmasken mit variabler Länge (VLSM).

Werfen wir einen genaueren Blick auf die klassenlose und klassenlose Adressierung, die Geschichte und den Zweck dahinter und die Gründe, warum die klassenlose Adressierung sich wirklich durchgesetzt hat.

Was ist classful Addressing?

Classful Addressing ist eine IPv4-Adressierungsarchitektur, die Adressen in fünf Gruppen unterteilt.

Vor der klassenmäßigen Adressierung definierten die ersten acht Bits einer IP-Adresse das Netzwerk, zu dem ein bestimmter Host gehörte. Dies hätte zur Folge gehabt, dass das Internet auf nur 254 Netzwerke beschränkt gewesen wäre. Jedes dieser Netzwerke enthielt 16.777.216 verschiedene IP-Adressen. Als das Internet wuchs, wurde die Ineffizienz der Zuweisung von IP-Adressen auf diese Weise zu einem Problem. Immerhin gibt es viel mehr als 254 Organisationen, die IP-Adressen benötigen, und viel weniger Netzwerke, die 16,7 Millionen IP-Adressen für sich benötigen.

Einfach ausgedrückt: wir brauchten eine Möglichkeit, Adressen effizienter zuzuweisen. 1981 kamen RFC791 und classful Addressing, um dieses Problem zu lösen. Mit Classful-Adressen gingen wir von nur 254 verfügbaren Netzwerken zu 2.113.664 verfügbaren Netzwerken über. Wie?

Funktionsweise der Klassenadressierung

Die Klassenadressierung unterteilt den IPv4-Adressraum (0.0.0.0-255.255.255.255) in 5 Klassen: A, B, C, D und E. Für Netzwerkhosts werden jedoch nur A, B und C verwendet. Klasse D, die den IP-Adressbereich 224.0.0.0-239.255.255.255 abdeckt, ist für Multicasting reserviert, und Klasse E (240.0.0.0-255.255.255.255) ist für „zukünftige Verwendung vorbehalten.“

In der folgenden Tabelle sind die Standardnetzwerkmaske (Subnetzmaske), die IP-Adressbereiche, die Anzahl der Netzwerke und die Anzahl der Adressen pro Netzwerk jeder Adressklasse aufgeführt.

Wie wir sehen können, verwendet Klasse A weiterhin die ersten 8 Bit einer Adresse und ist möglicherweise für sehr große Netzwerke geeignet. Klasse B ist für Netzwerke viel kleiner als Klasse A, aber immer noch groß für sich. Klasse-C-Adressen eignen sich für kleine Netzwerke.

Was sind die Einschränkungen der Classful IP-Adressierung?

Wie Sie wahrscheinlich erraten können, ist das Internet hungrig nach IP-Adressen. Während die klassische IP-Adressierung viel effizienter war als die ältere „erste 8-Bit“ -Methode zum Aufteilen des IPv4-Adressraums, reichte sie immer noch nicht aus, um mit dem Wachstum Schritt zu halten.

Als die Popularität des Internets nach 1981 weiter zunahm, wurde klar, dass die Zuweisung von Blöcken mit 16.777.216, 65.536 oder 256 Adressen einfach nicht nachhaltig war. Adressen wurden in zu großen Blöcken verschwendet, und es war klar, dass es einen Wendepunkt geben würde, an dem uns der IP-Adressraum insgesamt ausging.

Eine der besten Möglichkeiten, um zu verstehen, warum dies ein Problem war, besteht darin, eine Organisation in Betracht zu ziehen, die ein Netzwerk benötigt, das nur geringfügig größer ist als eine Klasse C. Angenommen, unsere Beispielorganisation benötigt 500 IP-Adressen. Wenn Sie zu einem Klasse-B-Netzwerk wechseln, werden 65.034 Adressen verschwendet (65.534 verwendbare Klasse-B-Hostadressen minus 500). Wenn nur 2 öffentliche IP–Adressen benötigt würden, würde eine Klasse C 252 (254 verwendbare Adressen – 2) verschwenden.

Wie auch immer Sie es betrachten, IP-Adressen unter dem IPv4-Protokoll gingen zur Neige, entweder durch Verschwendung oder die oberen Grenzen des Systems.

Wussten Sie schon? Es gibt ein berechnetes Limit von 4.294.967.296 IPv4-Adressen, die am 21.April 2017 erschöpft waren.

Was ist klassenlose Adressierung?

Die klassenlose Adressierung ist eine IPv4-Adressierungsarchitektur, die eine Subnetzmaskierung variabler Länge verwendet.

Die Lösung wurde 1993 als Classless Inter-Domain Routing (CIDR) eingeführt, das das Konzept der klassenlosen Adressierung einführte. Sie sehen, mit klassischer Adressierung ist die Größe von Netzwerken festgelegt. Jeder Adressbereich hat eine Standard-Subnetzmaske. Die klassenlose Adressierung entkoppelt jedoch IP-Adressbereiche von einer Standard-Subnetzmaske und ermöglicht eine Subnetzmaskierung variabler Länge (VLSM).

Mit classless Addressing und VLSM können Adressen wesentlich effizienter vergeben werden. Dies liegt daran, dass Netzwerkadministratoren Netzwerkmasken und damit Blöcke von IP-Adressen auswählen können, die für jeden Zweck die richtige Größe haben.

Wie funktioniert die klassenlose Adressierung?

Auf hoher Ebene funktioniert die klassenlose Adressierung, indem IP-Adressen beliebige Netzwerkmasken ohne Rücksicht auf die Klasse zugewiesen werden können.“ Das bedeutet /8 (255.0.0.0), /16 (255.255.0.0) und /24 (255.255.255.0) Netzwerkmasken können jeder Adresse zugewiesen werden, die traditionell im Bereich der Klasse A, B oder C lag. Darüber hinaus bedeutet dies, dass wir nicht mehr an / 8, / 16 und / 24 als unsere einzigen Optionen gebunden sind, und hier wird die klassenlose Adressierung sehr interessant.

Zurück zu unserer Beispielorganisation, wenn wir 500 IP-Adressen benötigen, verwenden Sie einen Subnetzrechner (wir haben einen gebaut!) sagt uns, dass ein / 23-Block viel effizienter ist als eine Klasse-B-Zuweisung. / 23 gibt uns 510 verwendbare Hostadressen. Das bedeutet, dass wir durch den Wechsel zur klassenlosen Adressierung die Verschwendung von über 65.000 Adressen vermieden haben. Wenn wir nur die beiden Hosts benötigen, speichert a / 30 250 Adressen.

Was ist „klassenloses Subnetz“ und wie unterscheidet es sich?

Sie werden oft hören, dass der Begriff „klassenloses Subnetz“ synonym mit „klassenloser Adressierung“ bezeichnet wird, da sich die Begriffe im Allgemeinen auf dasselbe beziehen. Classless Subnetting ist einfach die Verwendung von VLSM, um Ihre Netzwerke zu subnetzen.

Es gibt auch die Frage der Klasse und des Subnetzes. Der grundlegende Unterschied zwischen klassenlosem Subnetz und klassischem Subnetz besteht darin, dass Netzwerkmasken im klassenlosen Subnetz explizit definiert werden müssen, während Netzwerkmasken im klassenlosen Subnetz implizit sind. Was bedeutet das genau?

Betrachten Sie die IP-Adresse 192.168.11.11. Bei der Classful IP-Adressierung wissen Sie, dass es sich um eine Klasse-C-Adresse handelt. Das heißt, Sie wissen auch, dass die Netzwerkmaske 255.255.255.0 (/ 24) lautet. In einer Classful-Adresse impliziert das Format der IP-Adresse die Netzwerkmaske. Es gibt keine Option.

Bei der klassenlosen Adressierung bedeutet die Kenntnis der IP-Adresse allein jedoch nicht, dass Sie über die Netzwerkmaske verfügen. Sie müssen explizit gesagt werden, was es ist.

Was sind die Vorteile der klassenlosen Adressierung?

Kurz gesagt, die klassenlose Adressierung kann wie folgt zusammengefasst werden: effizient. Wie wir in RFC4632 sehen können, hat die klassenlose Adressierung zur Lösung von drei Hauptproblemen beigetragen und bietet diese Vorteile:

1. Weitere IP-Adresszuweisungen. Heute wissen wir, dass IPv6 unsere langfristige IP-Adresslösung für das Problem der Erschöpfung der IP-Adresse ist. IPv6 ist jedoch noch nicht weit verbreitet. In den frühen 1990er Jahren war klar, dass wir den IPv4-Adressraum schnell erschöpfen würden, wenn sich nichts ändern würde. Infolgedessen wurde die klassenlose Adressierung als mittelfristige Lösung verwendet, um die Lebensdauer von IPv4 zu verlängern.
2. Ausgewogenere Nutzung von IP-Adressbereichen. Die klassenlose Adressierung entkoppelte die Beziehung zwischen Netzwerkgröße und IP-Adresse und ermöglichte eine ausgewogene Verwendung in den Bereichen der Klassen A, B und C. Weit weniger verschwendete Adressen.
3. Effizienteres Routing. VLSM und Subnetting ermöglichen Routenaggregation und klassenlose Routingprotokolle. Mit der Routenaggregation (manchmal auch Routenzusammenfassung oder Supernetting genannt) können Routingtabellen kleiner sein, wodurch der Ressourcenverbrauch auf Routern reduziert und Bandbreite eingespart wird. Darüber hinaus können durch die Einbeziehung von Netzwerkmasken in Routing-Protokolle spezifischere Routen angekündigt werden. Zum Beispiel sagt uns 198.51.100.0 /29 mehr als 198.51.100.0 (mit einem impliziten / 24).

Natürlich gibt es, wie jeder, der für eine Netzwerkzertifizierung studiert hat, Ihnen sagen kann, eine signifikante Zunahme der Komplexität zwischen klassenmäßiger und klassenloser Adressierung. Mit classful addressing können Sie das Subnetz immer aus der IP-Adresse ableiten. Bei klassenloser Adressierung und VLSM müssen Netzwerkmasken explizit definiert werden. Ebenso gibt es Komplexitäten beim klassenlosen Routing, die beim klassenmäßigen Routing nicht vorhanden sind. Mit klassischem Routing kann eine Routingtabelle mehrere Übereinstimmungen für eine einzelne IP-Adresse aufweisen. Insgesamt ist es viel mehr zu lernen und gerade zu bleiben.

Die Vorteile der klassenlosen Adressierung überwiegen jedoch bei weitem den Komplexitätskompromiss. Infolgedessen ist die klassenlose Adressierung zu einem grundlegenden Bestandteil der Funktionsweise von Subnetzen — und sogar des Internets — geworden.

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