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 2^k, oktal 8^k, hex 16^k
Ins Dezimalsystem: Σ d_k·b^k
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

Das Netz 172.27.0.0/16 wird in gleich große Subnetze mit dem Präfix /18 aufgeteilt. Wie viele Subnetze N gibt es?

172.27.0.0/16/18

N =

2.IPv4-SubnettingSchwer

Ein Host hat die Adresse 10.20.64.41/25. Welche ist die letzte Zahl (viertes Oktett) x der Broadcast-Adresse seines Subnetzes?

10.20.64.41/25

x =

3.RechnernetzeMittel

Wie unterscheidet sich eine zustandsbehaftete (stateful) Firewall von einem einfachen Paketfilter?

ASie verschlüsselt jedes weitergeleitete Paket
BSie verfolgt Verbindungen und lässt Antworten zu, die zu bestehenden Sitzungen gehören
CSie blockiert ausnahmslos den gesamten eingehenden Verkehr, auch Antworten auf ausgehende Anfragen
DSie prüft nur die MAC-Adresse jedes Rahmens

4.RechnernetzeSchwer

Ein DNS-Cache-Poisoning-Angriff zielt darauf ab:

AEinen Server mit Verkehr zu überlasten, sodass er keine Anfragen mehr beantwortet
BDNS-Server zu löschen
CEinen Resolver dazu zu bringen, eine falsche IP-Adresse für eine Domain zu speichern
DWLAN-Passwörter zu stehlen

5.ZahlensystemeMittel

Setze die Bits so, dass sie −93 im 8-Bit-Zweierkomplement speichern. Welchen Wert U hat das Muster, wenn man es als vorzeichenlose Zahl liest?

N = −938 bit

U =

6.ZahlensystemeSchwer

Ein unkomprimiertes Bild hat 512 × 512 Pixel mit 16 Bits pro Pixel. Wie viel Speicher M braucht es in KiB (1 KiB = 1024 Bytes)?

512 × 512 px16 bit/px1 KiB = 1024 B

M = KiB

3Lösungen

1.IPv4-Subnetting

Antwort: N = 4

IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).

Geliehene Bits

18 − 16 = 2

Anzahl der Subnetze

N = 2² = 4

Antwort

N = 4

Jedes /18-Subnetz hat 2¹⁴ − 2 = 16382 nutzbare Hosts.

2.IPv4-Subnetting

Antwort: x = 127

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

2⁷ = 128

Subnetz dieses Hosts

Netz: ⌊41/128⌋·128 = 0

Broadcast: 0 + 128 − 1 = 127

nutzbare Hosts: 1 … 126

Antwort

x = 127

3.Rechnernetze

Antwort: B · Sie verfolgt Verbindungen und lässt Antworten zu, die zu bestehenden Sitzungen gehören

Warum das die Antwort ist

Eine Stateful Firewall führt eine Tabelle aktiver Verbindungen, sodass Rückverkehr automatisch zugelassen wird. Ein zustandsloser Filter beurteilt jedes Paket isoliert.

Antwort

B · Sie verfolgt Verbindungen und lässt Antworten zu, die zu bestehenden Sitzungen gehören

4.Rechnernetze

Antwort: C · Einen Resolver dazu zu bringen, eine falsche IP-Adresse für eine Domain zu speichern

Warum das die Antwort ist

Beim Poisoning werden gefälschte Einträge in den Cache eines Resolvers eingeschleust. DNSSEC fügt Signaturen hinzu, damit Resolver Einträge prüfen können.

Antwort

C · Einen Resolver dazu zu bringen, eine falsche IP-Adresse für eine Domain zu speichern

5.Zahlensysteme

Antwort: U = 163

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.

Invertieren und eins addieren

93 = 0101 1101

invertiert: 1010 0010

+1 → 1010 0011

Vorzeichenlos lesen

1010 0011₂ = 256 − 93 = 163

Antwort

U = 163

6.Zahlensysteme

Antwort: M = 512 KiB

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.

Bits und Bytes

512·512·16 = 4194304 bit = 524288 B

In KiB umrechnen

524288/1024 = 512 KiB

Antwort

M = 512 KiB

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