hwr-notes/Netzwerke/klausur/ipv4-zusammenfassen.md

IPv4-Netzadressen zusammenfassen (Route Summarization)

Kommt sicher in der Klausur! Verschiedene IPv4-Netze in CIDR-Schreibweise → zusammenfassen + begründen.

---

Das Prinzip

Mehrere spezifische Routen werden zu einer einzigen summarischen Route zusammengefasst.
Das reduziert Routing-Tabellen und macht das Netz effizienter.

Bedingung: Alle zusammenzufassenden Netze müssen zum gleichen Next Hop / gleichen Interface führen – sonst ergibt die Zusammenfassung keinen Sinn (man würde Datenverkehr falsch weiterleiten).

---

Algorithmus (Schritt für Schritt)

1. Alle Netzadressen in Binär umschreiben (nur die relevanten Oktette)
2. Von links nach rechts die identischen Bits zählen → das wird die neue Präfixlänge
3. Die ersten n identischen Bits nehmen, Rest auf 0 setzen → neue Netzadresse
4. Prüfen: Deckt die Zusammenfassung nur die gewünschten Netze ab, oder fallen unerwünschte Netze mit rein?
5. Falls unerwünschte Netze dabei sind: Präfix vergrößern (mehr Bits = kleineres Netz) und Restnetze separat behandeln

---

Wann kann man NICHT zusammenfassen?

• Die Netze liegen nicht lückenlos beieinander im Adressraum → unerwünschte Netze würden mit eingeschlossen
• Die Netze führen zu unterschiedlichen Next Hops → falsche Weiterleitung
• Ein Netz liegt außerhalb der möglichen Zusammenfassung → dann zwei getrennte Zusammenfassungen

Argumentation in der Klausur:
„Netz X kann nicht mit Netz Y zusammengefasst werden, weil eine gemeinsame Zusammenfassung auch die Netze A, B, C einschließen würde, die einen anderen Next Hop haben / nicht existieren."

---

Hilfstabelle: Bit-Wertigkeiten

2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰
128	64	32	16	8	4	2	1

---

Beispiel 1 – Einfache Zusammenfassung (aus VL4)

Gegeben: 172.16.0.0/24, 172.16.1.0/24, 172.16.2.0/24, 172.16.3.0/24

Schritt 1 – Binär (3. Oktett entscheidend):

172.16.0.0  →  0000 00|00
172.16.1.0  →  0000 00|01
172.16.2.0  →  0000 00|10
172.16.3.0  →  0000 00|11
                      ↑
              22 Bits identisch

Schritt 2 – Neue Präfixlänge: /22 (22 identische Bits von links)

Schritt 3 – Neue Netzadresse: 172.16.0.0 (Bits ab Position 23 auf 0)

Ergebnis: 172.16.0.0/22

Prüfung: /22 deckt 172.16.0.0 bis 172.16.3.255 → genau die 4 Netze, keine unerwünschten ✓

---

Beispiel 2 – Nicht-triviale Zusammenfassung (aus VL4)

Gegeben: 192.168.0.0/24 bis 192.168.9.0/24

Problem: Eine einzige Zusammenfassung würde auch 192.168.10.0 bis 192.168.15.0 einschließen.

Binär (3. Oktett):

192.168.0.0:   0000 0|000   ─┐
192.168.1.0:   0000 0|001    │
192.168.2.0:   0000 0|010    ├─ 21 Bits identisch → /21
192.168.3.0:   0000 0|011    │   deckt .0 bis .7
192.168.4.0:   0000 0|100    │
192.168.5.0:   0000 0|101    │
192.168.6.0:   0000 0|110    │
192.168.7.0:   0000 0|111   ─┘

192.168.8.0:   0000 100|0   ─┐  23 Bits identisch → /23
192.168.9.0:   0000 100|1   ─┘   deckt .8 und .9

Ergebnis: Zwei Zusammenfassungen nötig:

• 192.168.0.0/21 (deckt .0 bis .7)
• 192.168.8.0/23 (deckt .8 und .9)

Argumentation: Eine einzige /21 ab .8 würde .8 bis .15 abdecken – aber .10 bis .15 existieren nicht / haben anderen Next Hop → nicht erlaubt.

---

Beispiel 3 – Aus VL4 Vorlesungsaufgabe

Gegeben:

• 192.168.160.0/24
• 192.168.161.0/24
• 192.168.162.0/23
• 192.168.164.0/22

Binär (3. Oktett):

192.168.160.0:  1010 0|000
192.168.161.0:  1010 0|001
192.168.162.0:  1010 0|010  (→ deckt .162 und .163 wegen /23)
192.168.164.0:  1010 0|100  (→ deckt .164 bis .167 wegen /22)
                       ↑
               21 Bits identisch

Ergebnis: 192.168.160.0/21
(deckt 160–167, alle 4 Netze liegen darin, keine unerwünschten Netze dabei ✓)

---

Beispiel 4 – Gruppenaufgabe VL4 (ein Netz passt nicht rein)

Gegeben:

• 172.30.31.0/24
• 172.30.32.0/24
• 172.30.33.0/24
• 172.30.34.0/23
• 172.30.36.0/23
• 172.30.38.0/24

Binär (3. Oktett):

172.30.31.0:  0001 1111  ← passt NICHT zu den anderen (andere Bitfolge)
172.30.32.0:  0010 00|00 ─┐
172.30.33.0:  0010 00|01  ├─ 22 Bits → /22 (deckt .32–.35)
172.30.34.0:  0010 00|10 ─┘
172.30.36.0:  0010 01|00 → /23 (deckt .36–.37)
172.30.38.0:  0010 01|10 → /24 (einzeln)

Warum .31 nicht zusammenfassen?
Würde man .31 mit .32–.38 zusammenfassen, bräuchte man /21, das würde .24–.31 UND .32–.39 abdecken. Damit kämen .24–.30 dazu – die existieren nicht / haben anderen Next Hop. → Nicht erlaubt.

Ergebnis: 4 Einträge:

• 172.30.31.0/24 (allein, passt nicht in Gruppe)
• 172.30.32.0/22 (deckt .32–.35)
• 172.30.36.0/23 (deckt .36–.37)
• 172.30.38.0/24 (allein)

---

Schnell-Lookup: Welche CIDR-Größen gibt es?

Präfix	Maske	Adressen	3. Oktett Schrittweite
/24	255.255.255.0	256	1
/23	255.255.254.0	512	2
/22	255.255.252.0	1024	4
/21	255.255.248.0	2048	8
/20	255.255.240.0	4096	16
/19	255.255.224.0	8192	32
/18	255.255.192.0	16384	64
/17	255.255.128.0	32768	128
/16	255.255.0.0	65536	— (ganzes 2. Oktett)

Schrittweite = wie weit auseinander die Netzadressen liegen dürfen (z.B. bei /22 immer Vielfache von 4 im 3. Oktett: .0, .4, .8, .12, ...)

---

Übungsaufgaben (selbst lösen)

Aufgabe 1

Gegeben (alle /24, gleicher Next Hop):

• 10.0.0.0/24
• 10.0.1.0/24
• 10.0.2.0/24
• 10.0.3.0/24

Lösung

3. Oktett: 0, 1, 2, 3 → binär: 0000 00|00 bis 0000 00|11 → 22 identische Bits
   Ergebnis: 10.0.0.0/22

---

Aufgabe 2

Gegeben (alle /24, gleicher Next Hop):

• 192.168.4.0/24
• 192.168.5.0/24
• 192.168.6.0/24
• 192.168.7.0/24

Lösung

3. Oktett: 4, 5, 6, 7 → binär: 0000 01|00 bis 0000 01|11 → 22 identische Bits
   Ergebnis: 192.168.4.0/22

---

Aufgabe 3

Gegeben (alle /24, gleicher Next Hop):

• 172.16.8.0/24
• 172.16.9.0/24
• 172.16.10.0/24
• 172.16.11.0/24
• 172.16.12.0/24
• 172.16.13.0/24

Lösung

3. Oktett binär:

• 8 = 0000 1000
• 9 = 0000 1001
• 10 = 0000 1010
• 11 = 0000 1011
• 12 = 0000 1100 ← hier weicht Bit 5 ab!
• 13 = 0000 1101

Eine einzige Zusammenfassung würde 8–15 umfassen (/21), aber .14 und .15 sind nicht dabei → prüfen ob das ok ist (fehlen die im Next Hop?).
Falls .14 und .15 nicht existieren / anderen Next Hop haben → zwei Zusammenfassungen:

• 172.16.8.0/22 (deckt .8–.11)
• 172.16.12.0/23 (deckt .12–.13)

Falls .14 und .15 denselben Next Hop haben → 172.16.8.0/21 (deckt .8–.15)

Argumentation zählt hier!

---

Aufgabe 4 – Mit unterschiedlichen Präfixen

Gegeben (gleicher Next Hop):

• 10.1.0.0/24
• 10.1.1.0/24
• 10.1.2.0/23

Lösung

10.1.2.0/23 deckt bereits .2 und .3.
Also sind insgesamt .0, .1, .2, .3 abgedeckt → 4 aufeinanderfolgende /24-Äquivalente.
3. Oktett: 0–3 → 22 identische Bits
Ergebnis: 10.1.0.0/22

---

Argumentation-Template für die Klausur

Wenn zusammenfassbar:

„Die Netze X, Y, Z können zu [Zusammenfassung]/[Präfix] zusammengefasst werden, da die ersten [n] Bits der Netzadressen identisch sind. Die Zusammenfassung deckt genau diese Netze ab und schließt keine unerwünschten Netze ein."

Wenn NICHT zusammenfassbar (als eine Zusammenfassung):

„Eine gemeinsame Zusammenfassung von X und Y würde das Netz [unerwünschtes Netz] einschließen, das einen anderen Next Hop hat / nicht existiert. Daher sind zwei separate Zusammenfassungen nötig: [A]/[n] und [B]/[m]."

Wenn ein Netz einzeln bleiben muss:

„Netz X kann nicht mit den übrigen Netzen zusammengefasst werden, da eine gemeinsame Zusammenfassung die Netze [A bis B] einschließen würde, die nicht zum selben Next Hop gehören."