Rechnernetze: Lernpaket

Formelsammlungen, die wichtigsten Lösungsschritte zu jedem Thema und 6 Übungsaufgaben, mit vollständigen Lösungen am Ende.

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1Formeln und Methoden

IPv4-Subnetting

Hosts pro Subnetz
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Blockgröße
256 − (mask octet)
Netzadresse
IP AND Maske
Broadcast-Adresse
IP OR (NOT Maske): alle Host-Bits auf 1
Subnetze aus n geliehenen Bits
2n

Zahlensysteme

Stellenwerte
binär 2k, oktal 8k, hex 16k
Ins Dezimalsystem
Σ dk·bk
Aus dem Dezimalsystem
durch die Basis teilen, die Reste von unten nach oben lesen
Hex ↔ binär
eine Hex-Ziffer = 4 Bits
Zweierkomplement
die Bits invertieren und 1 addieren

2Übungsaufgaben

1.IPv4-SubnettingMittel
/16 → /1911111111111111111110000000000000NetzbitsHostbits

Das Netz 172.26.0.0/16 wird in gleich große Subnetze mit dem Präfix /19 aufgeteilt. Wie viele Subnetze N gibt es?

172.26.0.0/16/19
N =
2.IPv4-SubnettingSchwer
letztes Oktett = 228112816413201608140201NetzHost

Ein Host hat die Adresse 10.20.172.228/27. Welches ist das vierte Oktett x der letzten nutzbaren Hostadresse in seinem Subnetz?

10.20.172.228/27
x =
3.RechnernetzeMittel

Was kennzeichnet einen Distributed-Denial-of-Service-Angriff (DDoS)?

  1. AViele kompromittierte Rechner überfluten ein Ziel mit Verkehr
  2. BEin Angreifer errät das Passwort eines Nutzers
  3. CEin Angreifer liest unverschlüsselten WLAN-Verkehr von einem in der Nähe geparkten Auto aus mit
  4. DEin Virus löscht Dateien auf einem einzelnen PC
4.RechnernetzeSchwer

Warum wurde die TCP-Option Window Scale eingeführt?

  1. AUDP brauchte eine Möglichkeit, seine Senderate auf überlasteten Pfaden zu steuern
  2. BOhne sie konnte TCP verlorene Segmente auf Fernstrecken nicht erkennen
  3. CDas 32-Bit-Fensterfeld war zu groß und verschwendete in jedem gesendeten TCP-Segment Header-Platz
  4. DDas 16-Bit-Fensterfeld begrenzt das Fenster auf 65,535 Byte, zu wenig für schnelle Fernstrecken
5.ZahlensystemeMittel
8-Bit-Zweierkomplement?−128?64?32?16?8?4?2?1

Schreibe −118 als 8-Bit-Muster im Zweierkomplement. Lies das Muster als vorzeichenlose Binärzahl: Welchen Wert U hat es im Dezimalsystem?

N = −1188 bit
U =
6.ZahlensystemeSchwer
Klicke auf die Bits, um sie zu setzen012806403201608040201

Setze die Bits auf das 8-Bit-Ergebnis von 1011 1010 >> 3. Welchen Wert R hat das Ergebnis dezimal?

1011 1010>> 3
R =

3Lösungen

1.IPv4-Subnetting

Antwort: N = 8

IPv4-Subnetting: Eine Adresse hat 32 Bits. Das Präfix /p gibt an, wie viele führende Bits das Netz bezeichnen; die übrigen 32 − p Bits nummerieren die Hosts. Ein Subnetz hat 2³²⁻ᵖ Adressen, aber die erste (Netzadresse) und die letzte (Broadcast-Adresse) können keinem Host gegeben werden, also passen 2³²⁻ᵖ − 2 Hosts hinein. Ausnahmen: Ein /31 (Punkt-zu-Punkt-Verbindung, RFC 3021) nutzt beide seiner 2 Adressen für Hosts, und ein /32 ist eine einzelne Adresse (ein einzelner Host oder ein Loopback).

Geliehene Bits

19 − 16 = 3

Anzahl der Subnetze

N = 23 = 8

Antwort

N = 8

Jedes /19-Subnetz hat 213 − 2 = 8190 nutzbare Hosts.

2.IPv4-Subnetting

Antwort: x = 254

IPv4-Subnetting: Eine Adresse hat 32 Bits. Das Präfix /p gibt an, wie viele führende Bits das Netz bezeichnen; die übrigen 32 − p Bits nummerieren die Hosts. Ein Subnetz hat 2³²⁻ᵖ Adressen, aber die erste (Netzadresse) und die letzte (Broadcast-Adresse) können keinem Host gegeben werden, also passen 2³²⁻ᵖ − 2 Hosts hinein. Ausnahmen: Ein /31 (Punkt-zu-Punkt-Verbindung, RFC 3021) nutzt beide seiner 2 Adressen für Hosts, und ein /32 ist eine einzelne Adresse (ein einzelner Host oder ein Loopback).

Blockgröße

25 = 32

Subnetz dieses Hosts

Netz: ⌊228/32⌋·32 = 224
Broadcast: 224 + 32 − 1 = 255
nutzbare Hosts: 225 … 254

Antwort

x = 254
3.Rechnernetze

Antwort: A · Viele kompromittierte Rechner überfluten ein Ziel mit Verkehr

Warum das die Antwort ist

Bei einem DDoS-Angriff überlasten viele Quellen einen Server oder eine Verbindung, sodass legitime Nutzer nicht bedient werden können. Die vielen Quellen erschweren ein einfaches Blockieren.

Antwort

A · Viele kompromittierte Rechner überfluten ein Ziel mit Verkehr
4.Rechnernetze

Antwort: D · Das 16-Bit-Fensterfeld begrenzt das Fenster auf 65,535 Byte, zu wenig für schnelle Fernstrecken

Warum das die Antwort ist

Der ursprüngliche Header erlaubt höchstens 65,535 Byte unbestätigter Daten. Window Scaling multipliziert dies mit einer Zweierpotenz, damit Pfade mit hohem Bandbreite-Verzögerungs-Produkt gefüllt werden können.

Antwort

D · Das 16-Bit-Fensterfeld begrenzt das Fenster auf 65,535 Byte, zu wenig für schnelle Fernstrecken
5.Zahlensysteme

Antwort: U = 138

Stellenwertsysteme: Jede Ziffer ist ihren Wert mal eine Potenz der Basis wert. Im Binärsystem sind die Stellen 1, 2, 4, 8, 16, … wert, im Hexadezimalsystem 1, 16, 256, …, wobei A–F für 10–15 stehen. Im 8-Bit-Zweierkomplement ist das linke Bit −128 statt +128 wert; so werden negative Zahlen gespeichert.

Invertieren und eins addieren

118 = 0111 0110
invertiert: 1000 1001
+1 → 1000 1010

Vorzeichenlos lesen

1000 1010₂ = 256 − 118 = 138

Antwort

U = 138
6.Zahlensysteme

Antwort: R = 23

Bits setzen: Jedes Bit hat den Wert einer Zweierpotenz (128, 64, …, 1). Eine Hexadezimalziffer entspricht genau vier Bits, und im 8-Bit-Zweierkomplement hat das linke Bit den Wert −128. Bitweise Operationen wirken auf jede Bitposition einzeln.

Bit für Bit

Das Rechtsschieben um 3 verschiebt jedes Bit um 3 Stellen nach rechts; Bits, die am rechten Ende herausfallen, gehen verloren, und links kommen Nullen nach.

1011 1010 >> 3
= 0001 0111

Wert des Ergebnisses

0001 0111₂ = 23

Antwort

R = 23

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