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
/24 → /2611111111111111111111111111000000NetzbitsHostbits

Das Netz 192.168.10.0/24 soll in mindestens 4 gleich große Subnetze aufgeteilt werden. Wenn du so wenige Bits wie möglich leihst, wie viele nutzbare Hosts H hat jedes Subnetz?

192.168.10.0/244 subnets
H =
2.IPv4-SubnettingSchwer
drittes Oktett 66 … 68012816403201608041201gemeinsamverschieden

Ein Router hat Routen zu diesen Netzen: 10.22.66.0/24, 10.22.67.0/24, 10.22.68.0/24. Wie groß ist die längste Präfixlänge p einer einzigen Summenroute, die alle abdeckt?

10.22.66.0/24 … 10.22.68.0/24
p =
3.RechnernetzeMittel

Was ist der Hauptunterschied zwischen den HTTP-Methoden GET und POST?

  1. AGET ist verschlüsselt, POST nicht
  2. BGET nutzt UDP, POST nutzt TCP
  3. CGET löscht eine Ressource, POST liest sie aus der Datenbank des Servers
  4. DGET ruft eine Ressource ab, POST übermittelt Daten im Request-Body
4.RechnernetzeSchwer

Head-of-Line-Blocking bei HTTP/2 über TCP tritt auf, weil:

  1. AHTTP/2 UDP verwendet
  2. BEin verlorenes TCP-Segment alle gemultiplexten Streams verzögert, bis es neu übertragen wurde
  3. CServer keine parallelen Anfragen verarbeiten können
  4. DJede Anfrage eine eigene neue TCP-Verbindung benötigt, sodass spätere Anfragen in einer Warteschlange warten
5.ZahlensystemeMittel
8-Bit-Zweierkomplement0−12806403201608040201

Setze die Bits so, dass sie −57 im 8-Bit-Zweierkomplement speichern. Welchen Wert U hat das Muster, wenn man es als vorzeichenlose Zahl liest?

N = −578 bit
U =
6.ZahlensystemeSchwer
4156 Codes, b = ? Bit?2ᵇ⁻¹…?4?2?1

Ein System muss jedem von 4156 Elementen einen eigenen Binärcode gleicher Länge geben. Wie viele Bits b braucht es mindestens?

4156
b = bit

3Lösungen

1.IPv4-Subnetting

Antwort: H = 62

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).

Zu leihende Bits

22 = 4 ≥ 4 → b = 2, /26

Hosts pro Subnetz

26 − 2 = 62

Antwort

H = 62
2.IPv4-Subnetting

Antwort: p = 21

Routenzusammenfassung: Eine Summenroute a.b.c.0/p deckt alle Netze ab, deren erste p Bits übereinstimmen. Schreibe das abweichende Oktett des ersten und letzten Netzes binär; die Anzahl der gemeinsamen führenden Bits plus die Bits der Oktette davor ist das längste Summenpräfix.

Die Bits vergleichen

66 = 01000010
68 = 01000100
gemeinsame führende Bits: 5

Präfixlänge

p = 16 + 5 = 21

Antwort

p = /21

Summenroute: 10.22.64.0/21 (sie deckt auch 5 Netz(e) ab, die nicht in der Liste stehen).

3.Rechnernetze

Antwort: D · GET ruft eine Ressource ab, POST übermittelt Daten im Request-Body

Warum das die Antwort ist

GET fordert eine Ressource an und sollte den Serverzustand nicht ändern. POST sendet Daten, etwa ein Formular, im Body zur Verarbeitung an den Server.

Antwort

D · GET ruft eine Ressource ab, POST übermittelt Daten im Request-Body
4.Rechnernetze

Antwort: B · Ein verlorenes TCP-Segment alle gemultiplexten Streams verzögert, bis es neu übertragen wurde

Warum das die Antwort ist

TCP liefert Bytes in Reihenfolge aus, daher blockiert ein einziger Verlust jeden Stream der Verbindung. QUIC (HTTP/3) behandelt Streams unabhängig voneinander über UDP.

Antwort

B · Ein verlorenes TCP-Segment alle gemultiplexten Streams verzögert, bis es neu übertragen wurde
5.Zahlensysteme

Antwort: U = 199

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

57 = 0011 1001
invertiert: 1100 0110
+1 → 1100 0111

Vorzeichenlos lesen

1100 0111₂ = 256 − 57 = 199

Antwort

U = 199
6.Zahlensysteme

Antwort: b = 13 bit

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.

Zweierpotenzen

212 = 4096 < 4156
213 = 8192 ≥ 4156

Antwort

b = 13

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