Aufgaben B: IP-Adresse & Subnetzmaske

1. Wie viele verschiedene IPv4-Adressen gibt es?
2. Reicht dies aus, um alle Geräte im Internet eindeutig zu adressieren?

Eine typische Subnetzmaske in einem Heimnetzwerk ist $255.255.255.0$. Wie viele verschiedene Geräte kann man maximal haben in diesem Subnetz?

1. Stelle sicher, dass dein Computer mit dem Eduroam-Netz der Schule verbunden ist. Bestimme dann die (lokale) IP deines Geräts in diesem Subnetz, sowie die Subnetzmaske (siehe unten).
2. Trage deine IP mit Name in Tabelle an Wandtafel.
3. Wie viele Geräte können sich mit diesem Subnetz verbinden? Reicht dies oder sollte man die Subnetzmaske anpassen?

Win:

• Terminal (Eingabeaufforderung): ipconfig

Mac:

• Terminal: ifconfig
• Systemeinstellung / Netzwerk / WLAN / Weitere Optionen / TCP/IP

1. Wie du gesehen hast, reicht der IPv4-Standard nicht aus, um alle Geräte im Internet zu adressieren. Aus wie vielen Bytes müsste eine IP-Adresse mindestens bestehen, damit dies aktuell möglich ist?
2. Tatsächlich wurde dieses Problem mit IPv6 bereits angegangen. Studiere den Eintrag zu IPv6 unten:

IPv6 Info

Subnetzmasken können auch durch CIDR-Suffix kürzer ausgedrückt werden. Dieser Wert gibt die Anzahl Bits an, die in der Subnetzmaske $1$ sind. Z.B. steht $/10$ für $255.192.0.0$.

a) Wandle um $4-$Byte-Notation $\rightarrow$ CIDR-Notation:

• i) $255.255.255.255$
• ii) $255.255.255.0$
• iii) $255.240.0.0$

b) Wandle um CIDR-Notation $\rightarrow$ $4-$Byte-Notation:

• i) $/7$
• ii) $/25$

1. Wie viele Hosts kann ein Netzwerk mit Subnetzmaske $255.255.255.192$ haben?
2. Wie viele Hosts kann ein Netzwerk mit CIDR /14 haben?
3. Welche Subnetzmaske (normal und CIDR) sollte der Informatiker einer Firma mit ca. $5000$ Geräten für das Netzwerk der Firma wählen?
   

Schreibe ein Python-Programm (z.B. eine Funktion), welches für einen gegebenen CIDR-Suffix die entsprechende Subnetzmaske im $4$-Byte-Format (z.B. $255.192.0.0$) bestimmt und umgekehrt.

Programmiere nun eine eigene Auswahl der folgenden Funktionen:

• Subnetzmaske in andere Formate umwandeln:
  • subnet_dec_to_bin(subnet)
  • subnet_bin_to_dec(subnet_bin)
  • subnet_bin_to_cidr(subnet_bin)
  • subnet_dec_to_cidr(subnet)
  • cidr_to_subnet_bin(cidr)
  • cidr_to_subnet_dec(cidr)
• Abzahl mögliche Hosts für Subnetzmaske (in versch. Formaten) bestimmen:
  • nr_hosts_from_subnet_bin(subnet_bin)
  • nr_hosts_from_subnet_dec(subnet_dec)
  • nr_hosts_from_cidr(cidr)

Erweitere deinen Code aus a) und b) und implementiere einen ultimativen Netzwerk-Rechner im Stile der folgenden Website: https://www.heise.de/netze/tools/netzwerkrechner/ Man soll seine IP-Adresse und CIDR-Suffix angeben können und zurück erhalten:

• Subnetzmaske (verwende Code von vorheriger Zusatzaufgabe)
• Anzahl Hosts

Die weiteren Angaben (IP-Range, Broadcast, …) können dann später hinzugefügt werden. Falls du bereits über Klassen/OOP Bescheid weisst, wäre diese Aufgabe ein gutes Anwendungsbeispiel.

Aufgabe B1

Aufgabe B2

Aufgabe B3

Aufgabe B4

Aufgabe B5

Aufgabe B6

### SUBNET MASK DEC TO BINARY
def subnet_dec_to_bin(subnet):
    subnet_bin = []
    for nr in subnet.split('.'):
        nr = int(nr)
        b = bin(nr)[2:]
        while len(b) < 8: b = b + '0'
        subnet_bin.append(b)
    return '.'.join(subnet_bin)
 
def subnet_bin_to_dec(subnet_bin):
    subnet = []
    for nr in subnet_bin.split('.'):
        subnet.append(str(int(nr,2)))
    return '.'.join(subnet)
 
### GET CIDR OF SUBNET MASK
def subnet_bin_to_cidr(subnet_bin):
    return subnet_bin.count('1')
 
def subnet_dec_to_cidr(subnet):
    return subnet_bin_to_cidr(subnet_dec_to_bin(subnet))
 
### GET SUBNET MASK FROM CIDR
def cidr_to_subnet_bin(cidr):
    b = '1' * cidr
    while len(b) < 32: b = b + '0'
    return b[0:8] + '.' + b[8:16]  + '.' + b[16:24]  + '.' + b[24:] 
 
def cidr_to_subnet_dec(cidr):
    subnet_bin = cidr_to_subnet_bin(cidr)
    return subnet_bin_to_dec(subnet_bin)
 
### GET NR HOSTS
def nr_hosts_from_subnet_bin(subnet_bin):
    zeros = subnet_bin.count('0')
    return 2**zeros - 2
 
def nr_hosts_from_subnet_dec(subnet_dec):
    subnet_bin = subnet_dec_to_bin(subnet_dec)
    return nr_hosts_from_subnet_bin(subnet_bin)
 
def nr_hosts_from_cidr(cidr):
    subnet_bin = cidr_to_subnet_bin(cidr)
    return nr_hosts_from_subnet_bin(subnet_bin)
 
###
print(subnet_dec_to_bin("255.255.255.0"))
print(subnet_dec_to_cidr("255.192.0.0"))
print(subnet_bin_to_cidr("11111111.11111111.11111111.00000000"))
print(subnet_bin_to_dec("11111111.11000000.00000000.00000000"))
print(cidr_to_subnet_dec(10))
print(cidr_to_subnet_bin(10))
 
print(nr_hosts_from_subnet_bin("11111111.11111111.11111110.00000000"))
 
print(nr_hosts_from_subnet_dec("255.255.255.192"))
print(nr_hosts_from_cidr(12))
print(nr_hosts_from_cidr(19))