Netzklasse

Karte des Internet-Prototyps von 1982, auf der nur 8-Bit-nummerierte Netze (Ovale) zu sehen sind, die durch Router (Rechtecke) miteinander verbunden sind. ⓘ

Ein klassifiziertes Netzwerk ist eine Netzwerkadressierungsarchitektur, die im Internet von 1981 bis zur Einführung des Classless Inter-Domain Routing im Jahr 1993 verwendet wurde. Die Methode unterteilt den IP-Adressraum für Internet Protocol Version 4 (IPv4) in fünf Adressklassen auf der Grundlage der führenden vier Adressbits. Die Klassen A, B und C bieten Unicast-Adressen für Netze in drei verschiedenen Größen. Klasse D ist für Multicast-Netze bestimmt und der Adressbereich der Klasse E ist für zukünftige oder experimentelle Zwecke reserviert. ⓘ

Seit der Abschaffung des Klassenkonzepts sind in der Praxis nur noch in begrenztem Umfang Reste des Klassenkonzepts in den Standardkonfigurationsparametern einiger Netzsoftware- und -hardwarekomponenten erhalten geblieben, vor allem in der Standardkonfiguration von Subnetzmasken. ⓘ

Hintergrund

In der ursprünglichen Adressendefinition waren die wichtigsten acht Bits der 32-Bit-IPv4-Adresse das Feld für die Netznummer, das angab, an welches Netz ein Host angeschlossen war. Die verbleibenden 24 Bits spezifizierten die lokale Adresse, auch Restfeld genannt (der Rest der Adresse), die einen mit diesem Netz verbundenen Host eindeutig identifizierte. Dieses Format war zu einer Zeit ausreichend, als es nur wenige große Netze gab, wie das ARPANET (Netz Nummer 10), und bevor sich lokale Netze (LANs) stark verbreiteten. Diese Architektur hatte zur Folge, dass der Adressraum nur eine geringe Anzahl (254) unabhängiger Netze unterstützte. ⓘ

Vor der Einführung von Adressklassen waren die einzigen verfügbaren Adressblöcke diese großen Blöcke, die später als Klasse-A-Netze bekannt wurden. Infolgedessen erhielten einige Organisationen, die an der frühen Entwicklung des Internets beteiligt waren, Adressraumzuweisungen, die weit größer waren, als sie jemals benötigen würden (jeweils 16.777.216 IP-Adressen!). Schon früh in der Entwicklung des Netzes wurde klar, dass dies eine entscheidende Einschränkung der Skalierbarkeit darstellen würde. ⓘ

Einführung von Adressklassen

Bei der Erweiterung des Netzes musste die Kompatibilität mit dem bestehenden Adressraum und der IPv4-Paketstruktur gewährleistet und die Umnummerierung der bestehenden Netze vermieden werden. Die Lösung bestand darin, die Definition des Feldes für die Netznummer um mehr Bits zu erweitern, so dass mehr Netze bezeichnet werden konnten, von denen jedes möglicherweise weniger Hosts hatte. Da alle damals existierenden Netznummern kleiner als 64 waren, wurden nur die 6 niederwertigsten Bits des Netznummernfeldes verwendet. So war es möglich, die höchstwertigen Bits einer Adresse zu verwenden, um eine Reihe von Adressklassen einzuführen, während die bestehenden Netzwerknummern in der ersten dieser Klassen beibehalten wurden. ⓘ

Die neue Adressierungsarchitektur wurde mit RFC 791 im Jahr 1981 als Teil der Spezifikation des Internet-Protokolls eingeführt. Sie teilte den Adressraum in erster Linie in drei Adressformate ein, die fortan als Adressklassen bezeichnet wurden, und ließ einen vierten Bereich reserviert, der später definiert werden sollte. ⓘ

Die erste Klasse, die als Klasse A bezeichnet wird, enthält alle Adressen, bei denen das höchstwertige Bit Null ist. Die Netzwerknummer für diese Klasse wird durch die nächsten 7 Bits angegeben, so dass insgesamt 128 Netzwerke möglich sind, einschließlich des Null-Netzwerks und der bereits zugewiesenen IP-Netzwerke. Ein Netz der Klasse B war ein Netz, bei dem alle Adressen die beiden höchstwertigen Bits auf 1 bzw. 0 gesetzt hatten. Für diese Netze wurde die Netzadresse durch die nächsten 14 Bits der Adresse angegeben, so dass 16 Bits für die Nummerierung der Hosts im Netz übrig blieben, was insgesamt 65536 Adressen pro Netz ergab. Die Klasse C wurde so definiert, dass die drei höherwertigen Bits auf 1, 1 und 0 gesetzt wurden und die nächsten 21 Bits zur Nummerierung der Netze dienten, so dass jedes Netz über 256 lokale Adressen verfügte. ⓘ

Die führende Bitfolge 111 bezeichnete einen damals noch nicht spezifizierten Adressierungsmodus ("Escape to extended addressing mode"), der später als Klasse D (1110) für die Multicast-Adressierung unterteilt wurde, während der als Klasse E bezeichnete Block 1111 für die künftige Verwendung reserviert blieb. ⓘ

Diese Änderung der Architektur erweiterte die Adressierungskapazität des Internets, konnte aber nicht verhindern, dass sich die IP-Adressen erschöpften. Das Problem bestand darin, dass viele Standorte größere Adressblöcke benötigten, als ein Klasse-C-Netz zur Verfügung stellte, und daher einen Klasse-B-Block erhielten, der in den meisten Fällen viel größer war als erforderlich. Aufgrund des raschen Wachstums des Internets war der Pool der nicht zugewiesenen Klasse-B-Adressen (2¹⁴ bzw. etwa 16.000) schnell erschöpft. Ab 1993 wurde das Classful Networking durch das Classless Inter-Domain Routing (CIDR) ersetzt, um dieses Problem zu lösen. ⓘ

Definition der klassenbasierten Adressierung

Bei der klassenweisen Netzwerkadressierung wurde der 32-Bit-IPv4-Adressraum in 5 Klassen (A-E) aufgeteilt, wie in den folgenden Tabellen dargestellt.

Klassen ⓘ

Klasse	Führende Bits	Größe des Bitfeldes für die Netzwerknummer	Größe des restlichen Bitfelds	Anzahl der Netze	Adressen pro Netzwerk	Gesamtadressen in der Klasse	Startadresse	Endadresse	Standard-Subnetzmaske in Punkt-Dezimal-Schreibweise	CIDR-Schreibweise ⓘ
Klasse A	0	8	24	128 (2⁷)	16,777,216 (2²⁴)	2,147,483,648 (2³¹)	0.0.0.0	127.255.255.255	255.0.0.0	/8
Klasse B	10	16	16	16,384 (2¹⁴)	65,536 (2¹⁶)	1,073,741,824 (2³⁰)	128.0.0.0	191.255.255.255	255.255.0.0	/16
Klasse C	110	24	8	2,097,152 (2²¹)	256 (2⁸)	536,870,912 (2²⁹)	192.0.0.0	223.255.255.255	255.255.255.0	/24
Klasse D (Multicast)	1110	nicht definiert	nicht definiert	nicht definiert	nicht definiert	268,435,456 (2²⁸)	224.0.0.0	239.255.255.255	nicht definiert	/4
Klasse E (reserviert)	1111	nicht definiert	nicht definiert	nicht definiert	nicht definiert	268,435,456 (2²⁸)	240.0.0.0	255.255.255.255	nicht definiert	nicht definiert

Bit-weise Darstellung

In der folgenden bitweisen Darstellung,

n steht für ein Bit, das für die Netzwerk-ID verwendet wird.
H steht für ein Bit, das für die Host-ID verwendet wird.
X steht für ein Bit ohne bestimmten Zweck.

Klasse A
  0.  0. 0. 0 = 00000000.00000000.00000000.00000000
127.255.255.255 = 01111111.11111111.11111111.11111111
                  0nnnnnnnn.HHHHHHHHHH.HHHHHHHHHH.HHHHHHH <span title="Aus: Englische Wikipedia, Abschnitt "Classful addressing definition"" class="plainlinks">[https://en.wikipedia.org/wiki/Classful_network#Classful_addressing_definition <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>

Klasse B
128.  0. 0. 0 = 10000000.00000000.00000000.00000000
191.255.255.255 = 10111111.11111111.11111111.11111111
                  10nnnnnnnnnnnnnn.HHHHHHHHHH.HHHHHHH <span title="Aus: Englische Wikipedia, Abschnitt "Classful addressing definition"" class="plainlinks">[https://en.wikipedia.org/wiki/Classful_network#Classful_addressing_definition <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>

Klasse C
192.  0. 0. 0 = 11000000.00000000.00000000.00000000
223.255.255.255 = 11011111.11111111.11111111.11111111
                  110nnnnnn.nnnnnnnnnnn.nnnnnnn.HHHHHHH <span title="Aus: Englische Wikipedia, Abschnitt "Classful addressing definition"" class="plainlinks">[https://en.wikipedia.org/wiki/Classful_network#Classful_addressing_definition <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>

Klasse D
224.  0. 0. 0 = 11100000.00000000.00000000.00000000
239.255.255.255 = 11101111.11111111.11111111.11111111
                  1110XXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX <span title="Aus: Englische Wikipedia, Abschnitt "Classful addressing definition"" class="plainlinks">[https://en.wikipedia.org/wiki/Classful_network#Classful_addressing_definition <span style="color:#dddddd">ⓘ</span>]</span>

Klasse E
240.  0. 0. 0 = 11110000.00000000.00000000.00000000
255.255.255.255 = 11111111.11111111.11111111.11111111
                  1111XXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX

ⓘ

Die Anzahl der Adressen, die für die Adressierung bestimmter Hosts in jedem Netzwerk verwendet werden können, beträgt immer 2N - 2, wobei N die Anzahl der Bits des Restfeldes ist und die Subtraktion von 2 die Verwendung des Host-Wertes mit allen Bits - Null - zur Darstellung der Netzwerkadresse und des Host-Wertes mit allen Bits - 1 - zur Verwendung als Broadcast-Adresse berücksichtigt. Für eine Klasse-C-Adresse mit 8 Bits im Host-Feld beträgt die maximale Anzahl der Hosts also 254. ⓘ

Heutzutage sind IP-Adressen mit einer Subnetzmaske verbunden. In einem klassifizierten Netz war dies nicht erforderlich, da die Maske durch die Adresse selbst impliziert wurde; jedes Netzwerkgerät würde die ersten Bits der IP-Adresse untersuchen, um die Klasse der Adresse und damit ihre Netzmaske zu bestimmen. ⓘ

Die numerischen Blöcke am Anfang und Ende der Klassen A, B und C waren ursprünglich für spezielle Adressierung oder zukünftige Funktionen reserviert, z. B., 0.0.0.0/8 und 127.0.0.0/8 sind in der früheren Klasse A reserviert; 128.0.0.0/16 und 191.255.0.0/16 waren in der früheren Klasse B reserviert, stehen aber jetzt für die Zuweisung zur Verfügung; 192.0.0.0/24 und 223.255.255.0/24 sind in der früheren Klasse C reserviert. Das 127.0.0.0/8-Netz ist zwar ein Klasse-A-Netz, aber es ist für Loopback vorgesehen und kann keinem Netz zugewiesen werden. ⓘ

Klasse D ist für Multicast reserviert und kann nicht für regulären Unicast-Verkehr verwendet werden. Klasse E ist reserviert und kann nicht für das öffentliche Internet verwendet werden. Viele ältere Router akzeptieren die Verwendung dieser Klasse in keinem Zusammenhang. ⓘ

Veraltete Lehre

Diese Lehre der Netzklassen führt oft jedoch nur zu Verwirrung, da sie mit der Einführung von CIDR überholt ist. Sie hat heute fast keine praxisrelevante Bedeutung mehr, da die Größe eines Netzes nicht mehr nur aus der IP-Adresse abzuleiten ist, sondern zwingend die Angabe einer Netzmaske erforderlich ist. Die Technik, die dahinter steckt, nennt man VLSM. ⓘ

Selbst heute noch folgen allerdings einige Implementierungen dem alten Netzklassenkonzept: Der Point-to-Point Protocol-Mechanismus unter Windows (CE, XP) leitet die Größe des Netzes bei einer Direktverbindung zweier PCs aus der IP-Adresse ab, die Eingabe einer Netzmaske ist nicht vorgesehen. Verbleibende praktische Bedeutung hat die Netzklasse auch noch beim Einsatz von historischen Routing-Protokollen wie z. B. RIPv1. Da diese älteren, aber in LANs immer noch gelegentlich benutzten Routing-Protokolle keine Netzmaske übertragen, wird notfalls automatisch die zur Netzklasse der IP-Adresse gehörende Netzmaske angenommen. Ebenso verhalten sich IP-Implementierungen in historischen Betriebssystemen, die seit der Standardisierung des Subnetting 1985 nicht mehr weiterentwickelt wurden. Die historischen Netzklassen sind auch der Hintergrund der reservierten Adressräume für Private IP-Adressen. ⓘ

Die verschwindende Bedeutung von Netzklassen spiegelt sich auch in der IP-Vergabepolitik der Regionalen Internet-Registries (RIR) wider. So finden sich im früheren Klasse-C-Bereich auch Zuteilungen, die weit über die Größe eines Netzes der alten Klasse C hinausgehen (der zugehörige Mechanismus ist Supernetting). Analog werden auf Grund einer Knappheit an IP-Adressen die früheren Klasse-A-Bereiche mittlerweile in kleineren Blöcken zugewiesen, wie zum Beispiel der dem früheren Klasse-A-Netz der Nummer 80 entnommene Bereich 80.128.0.0 bis 80.159.255.255 an die Deutsche Telekom AG. ⓘ

Eine Übersicht über aktuell und in der Vergangenheit vergebene Netzgrößen in der RIPE-Region findet sich im Dokument RIPE-345 auf den Seiten des RIPE NCC. ⓘ