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
/?11111111111111111111100000000000NetzbitsHostbits

Eine Abteilung braucht 1722 Hostadressen in einem einzigen Subnetz. Welche ist die längste Präfixlänge p (kleinstes Subnetz), die groß genug ist?

1722 hosts
p =
2.IPv4-SubnettingSchwer
drittes Oktett = 11012806403201618041211NetzHost

Ein Host hat die Adresse 172.20.11.214/18. Wie lautet das dritte Oktett x der Broadcastadresse seines Subnetzes?

172.20.11.214/18
x =
3.RechnernetzeMittel

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

  1. ADen Verkehr zwischen zwei Standorten zu verschlüsseln
  2. BVielen Geräten mit privaten Adressen die gemeinsame Nutzung einer öffentlichen IP-Adresse zu ermöglichen
  3. CDomainnamen für Geräte in einem lokalen Netzwerk in IP-Adressen zu übersetzen
  4. DDie Geschwindigkeit eines Netzwerkkabels zu erhöhen
4.RechnernetzeSchwer

Welche Ressource versucht der Angreifer bei einem SYN-Flood-Angriff zu erschöpfen?

  1. ADen Festplattenspeicher des Servers
  2. BDen DNS-Cache des Clients
  3. CDie MAC-Adresstabelle des Switches
  4. DDie Tabelle halboffener Verbindungen des Servers
5.ZahlensystemeMittel
8-Bit-Zweierkomplement0−12806403201608040201

Setze die Bits so, dass sie −117 im 8-Bit-Zweierkomplement speichern. Welchen Wert U hat das Muster, wenn man es als vorzeichenlose Zahl liest?

N = −1178 bit
U =
6.ZahlensystemeSchwer
4031 Codes, b = ? Bit?2ᵇ⁻¹…?4?2?1

Ein System muss jedem von 4031 Elementen einen eigenen Binärcode gleicher Länge geben. Wie viele Bits b braucht es mindestens?

4031
b = bit

3Lösungen

1.IPv4-Subnetting

Antwort: p = 21

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).

Benötigte Hostbits

210 − 2 = 1022 < 1722
211 − 2 = 2046 ≥ 1722 → h = 11

Präfixlänge

p = 32 − 11 = 21

Antwort

p = /21
2.IPv4-Subnetting

Antwort: x = 63

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).

Blockgröße im dritten Oktett

26 = 64

Subnetz dieses Hosts

Netz: 172.20.0.0
Broadcast: 172.20.63.255

Antwort

x = 63
3.Rechnernetze

Antwort: B · 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

B · Vielen Geräten mit privaten Adressen die gemeinsame Nutzung einer öffentlichen IP-Adresse zu ermöglichen
4.Rechnernetze

Antwort: D · Die Tabelle halboffener Verbindungen des Servers

Warum das die Antwort ist

Jedes SYN veranlasst den Server, Zustand zu reservieren und auf ein ACK zu warten, das nie kommt. SYN-Cookies vermeiden es, Zustand zu speichern, bevor der Handshake abgeschlossen ist.

Antwort

D · Die Tabelle halboffener Verbindungen des Servers
5.Zahlensysteme

Antwort: U = 139

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

117 = 0111 0101
invertiert: 1000 1010
+1 → 1000 1011

Vorzeichenlos lesen

1000 1011₂ = 256 − 117 = 139

Antwort

U = 139
6.Zahlensysteme

Antwort: b = 12 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

211 = 2048 < 4031
212 = 4096 ≥ 4031

Antwort

b = 12

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