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Für ein lokales Netzwerk gibt es normalerweise eine Netzwerknummer. In der Praxis werden aber oft mehrere lokale Netzwerke an einem Standort betrieben. Trotzdem sollen solche Unternehmen über eine einheitliche IP-Adresse erreichbar sein.
Ein anderer Grund für die Zusammenfassung von mehreren lokalen Netzen über eine gemeinsame IP-Netzwerknummer ist, um Platz in den Routing-Tabellen der Internet-Router zu sparen. Denn für jede IP-Netzwerknummer ist dort ein Eintrag gespeichert. Je weniger IP-Netzwerknummern vergeben sind, desto kleiner fallen die Routing-Tabellen aus und desto weniger Bandbreite wird für den Austausch von Routing-Tabellen benötigt.
Die gleichzeitige Nutzung einer IP-Netzwerknummer durch mehrere lokale Netze dient darüber hinaus der Konservierung des zur Verfügung stehenden Adreßraumes, denn wahrscheinlich wird der Vorrat an IPv4-Adressen kurz nach der Jahrtausendwende aufgebraucht sein.
1.2.1 Anschluß von Subnets an das Internet
Will man Subnets betreiben, so muß man das bestehende Schema der IP-Adressierung erweitert werden. Zusätzlich zu Netzwerknummer und Host-Nummer benötigt man nun eine zusätzliche Subnet-Nummer.
Da gab es anfänglich aber Probleme, denn man konnte die IP-Adresse nicht einfach um ein oder zwei Bytes erweitern, da es Konflikte mit der schon installierten TCP/IP-Software gegeben hätte.
Im Netzwerkteil einer IP-Adresse konnte man die Information nicht unterbringen, weil die Netzwerknummer für das Routing essentiell ist. Statt dessen verwendet man ein paar Bits der Host-Nummer einer IP-Adresse für die Subnet-Nummer, denn die Host-Nummer einer IP-Adresse wird erst relevant, wenn das Paket bereits in seinem Zielnetz ist.
1.2.2 Routing im Angesicht von Subnets
Der Router, der die verschiedenen lokalen Subnets miteinander verbindet, muß auf die Subnet-Nummer eingehen. Nur mit ihrer Hilfe wird deutlich, zu welchem Subnet ein angesprochener Host gehört und auf welches lokale Netz das eingetroffene IP-Paket gegeben werden muß. Dazu muß der Routing-Mechanismus abgeändert werden.
Normalerweise vergleicht ein Host die Netzwerknummer aus der IP-Adresse des Empfängers mit seiner eigenen. Stimmen die beiden überein, so befindet sich das Paket im richtigen Netz und kann direkt zugestellt werden. Nun muß man auch die Subnet-Nummer zur Unterscheidung heranziehen. Nur wenn auch sie mit der Subnet-Nummer des Empfängers übereinstimmt, kann das Paket direkt weitergeleitet werden, ansonsten muß das Paket an den nächsten Router weitergegeben werden.
1.2.3 Auswertung mit Hilfe der Subnet-Mask
Um möglichst flexibel auf die Bedürfnisse unterschiedlicher Szenarien reagieren zu können, wird der Aufbau und die Breite der Subnet-Nummer vom IP-Protokoll nicht vorgegeben. Der Administrator der Subnet-Nummer entscheidet selbst, wie viele Bits er für die Subnet-Nummer verwenden will. Definiert wird der Anteil der Subnet-Nummer an der IP-Adresse durch eine sogenannte Subnet-Mask.
Indem sie der Subnet-Nummer zugeschlagen werden, gehen natürlich einige Bits für die Host-Nummer verloren, so daß weniger Hosts innerhalb der einzelnen Subnets adressiert werden können.
Bei der Vergabe der Bits für die Subnet-Nummer muß folgendes beachtet werden:
. Setzt man alle Bits der Subnet-Nummer auf 0, ist das aktuelle Subnet gemeint.
. Setzt man alle Bits der Subnet-Nummer auf 1, meint dies einen Broadcast auf alle Subnetze der angegebenen Netzwerknummer.
1.2.4 Kodierung der Subnet-Mask
Die Subnet-Mask dient dazu, eine IP-Adresse in ihre verschiedenen Komponenten zu zerlegen. Wie der Name schon sagt, wird sie als binäre Bitmaske definiert. Überall wo ein Bit der IP-Adresse der Host-Nummer angehört, gibt man 0 an, wo ein Bit entweder der Subnet- oder Netzwerknummer angehört, gibt man 1 an.
Um die verschiedenen Komponenten zu erhalten, muß man Binäroperationen zwischen Subnet-Mask und der gegebenen IP-Adresse ausführen:
. Host-Nummer = IP-Adresse AND (NOT (Subnet-Mask))
. Netzwerknummer = IP-Adresse AND Subnet-Mask
. Wird auch die Subnet-Nummer explizit benötigt, muß man die Adreßklasse der Netzwerknummer untersuchen, denn sie bestimmt die Anzahl der Bits, die für die Kodierung der Netzwerknummer herangezogen wird. Alles, was dann noch folgt und in der Subnet-Mask mit 1 kodiert ist, gehört zur Subnet-Nummer.
Obwohl die Subnet-Mask binär definiert wird, erfolgt die Darstellung auf Benutzerebene in der Regel in der für IP-Adressen gewohnten Dezimalform mit Punkten, z. B. 255.255.255.0.
1.2.5 Wo kommt die Subnet-Mask her?
Die Subnet-Mask muß außerhalb der IP-Adresse gespeichert werden, daß Router und Hosts erkennen können, was noch zur Host-Nummer gehört und was schon zur Subnet-Nummer. Darum müssen alle Maschinen innerhalb eines lokalen Netzes ihre Subnet-Mask kennen. Bei Routern muß sie dazu über eine entsprechende Konfigurationsschnittstelle eingestellt werden. Sei es über eine Konfigurationsdatei oder eine Bildschirmmaske. Dies Möglichkeit besteht auch bei Hosts, doch existiert hier eine zweit Methode, die dem Anwender die Eingabe der Subnet-Mask erspart: Die automatische Ermittlung beim Starten des Systems über eine Anfrage beim lokalen Router.
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