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

Ein Subnetz verwendet die Maske 255.255.254.0. Wie viele nutzbare Hostadressen H hat es?

255.255.254.0

H =

2.IPv4-SubnettingSchwer

Ein Host hat die Adresse 10.20.10.65/26. Welche ist die letzte Zahl (viertes Oktett) x der Broadcast-Adresse seines Subnetzes?

10.20.10.65/26

x =

3.RechnernetzeMittel

NAT (Network Address Translation) wird hauptsächlich verwendet, um:

ADie Geschwindigkeit eines Netzwerkkabels zu erhöhen
BDen Verkehr zwischen zwei Standorten zu verschlüsseln
CDomainnamen für Geräte in einem lokalen Netzwerk in IP-Adressen zu übersetzen
DVielen Geräten mit privaten Adressen die gemeinsame Nutzung einer öffentlichen IP-Adresse zu ermöglichen

4.RechnernetzeSchwer

Ein Angreifer in einem LAN sendet gefälschte ARP-Antworten, die die IP-Adresse des Gateways beanspruchen. Was ist die wahrscheinliche Folge?

AAlle DNS-Anfragen im gesamten Internet schlagen fehl
BOpfer senden den Verkehr für das Gateway an den Angreifer, was einen Man-in-the-Middle-Angriff ermöglicht
CDer Switch schaltet alle seine Ports ab
DDie IP-Adresse des Gateways wird auf jedem Router dauerhaft auf die Adresse des Angreifers geändert

5.ZahlensystemeMittel

Schreibe −96 als 8-Bit-Muster im Zweierkomplement. Lies das Muster als vorzeichenlose Binärzahl: Welchen Wert U hat es im Dezimalsystem?

N = −968 bit

U =

6.ZahlensystemeSchwer

Was ist die größte vorzeichenlose ganze Zahl N, die in 32 Bits passt?

32 bit

N =

3Lösungen

1.IPv4-Subnetting

Antwort: H = 510

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).

Präfixlänge

255.255.254.0 = /23

Nutzbare Hosts

2⁹ − 2 = 510

Antwort

H = 510

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

2⁶ = 64

Subnetz dieses Hosts

Netz: ⌊65/64⌋·64 = 64

Broadcast: 64 + 64 − 1 = 127

nutzbare Hosts: 65 … 126

Antwort

x = 127

3.Rechnernetze

Antwort: D · Vielen Geräten mit privaten Adressen die gemeinsame Nutzung einer öffentlichen IP-Adresse zu ermöglichen

Warum das die Antwort ist

NAT schreibt Adressen (und Ports) um, sodass private Netzwerke über eine kleinere Anzahl öffentlicher Adressen auf das Internet zugreifen können.

Antwort

D · Vielen Geräten mit privaten Adressen die gemeinsame Nutzung einer öffentlichen IP-Adresse zu ermöglichen

4.Rechnernetze

Antwort: B · Opfer senden den Verkehr für das Gateway an den Angreifer, was einen Man-in-the-Middle-Angriff ermöglicht

Warum das die Antwort ist

ARP-Spoofing vergiftet die ARP-Caches der Hosts mit der MAC des Angreifers für die Gateway-IP. Der Angreifer kann dann Verkehr mitlesen, verändern oder verwerfen; Dynamic ARP Inspection hilft dagegen.

Antwort

B · Opfer senden den Verkehr für das Gateway an den Angreifer, was einen Man-in-the-Middle-Angriff ermöglicht

5.Zahlensysteme

Antwort: U = 160

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

96 = 0110 0000

invertiert: 1001 1111

+1 → 1010 0000

Vorzeichenlos lesen

1010 0000₂ = 256 − 96 = 160

Antwort

U = 160

6.Zahlensysteme

Antwort: N = 4,295 × 10⁹

Größter Wert

2³² − 1 = 4294967295

Antwort

N = 4294967295

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