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 → /2711111111111111111111111111100000NetzbitsHostbits

Das Netz 192.168.189.0/24 wird in /27-Subnetze aufgeteilt, nummeriert mit 1, 2, 3, … ab der niedrigsten Adresse (Subnetz 1 beginnt bei .0). Wie lautet das vierte Oktett x der Netzadresse von Subnetz 6?

192.168.189.0/24/27Subnetz 6 (Subnetz 1 beginnt bei .0)
x =
2.IPv4-SubnettingSchwer
letztes Oktett = 197112816403201608140211NetzHost

Ein Host hat die Adresse 10.20.99.197/26. Welches ist das vierte Oktett x der letzten nutzbaren Hostadresse in seinem Subnetz?

10.20.99.197/26
x =
3.RechnernetzeMittel

Welcher CIDR-Notation entspricht die Subnetzmaske 255.255.255.0?

  1. A/24
  2. B/16
  3. C/8
  4. D/32
4.RechnernetzeSchwer

Was bewirkt TCP Fast Retransmit?

  1. AEs sendet sicherheitshalber jedes Segment zweimal
  2. BEs verdoppelt das Fenster nach jedem Verlust
  3. CEs überspringt beim erneuten Verbinden mit bekannten Hosts den Drei-Wege-Handshake, sodass Daten früher erneut gesendet werden
  4. DEs sendet ein Segment nach drei doppelten ACKs erneut, ohne auf den Timeout zu warten
5.ZahlensystemeMittel
8-Bit-Zweierkomplement0−12806403201608040201

Setze die Bits so, dass sie −40 im 8-Bit-Zweierkomplement speichern. Welchen Wert U hat das Muster, wenn man es als vorzeichenlose Zahl liest?

N = −408 bit
U =
6.ZahlensystemeSchwer
1550 Codes, b = ? Bit?2ᵇ⁻¹…?4?2?1

Ein System muss jedem von 1550 Elementen einen eigenen Binärcode gleicher Länge geben. Wie viele Bits b braucht es mindestens?

1550
b = bit

3Lösungen

1.IPv4-Subnetting

Antwort: x = 160

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

25 = 32

Subnetz Nummer 6

Netz: (6 − 1)·32 = 160
Broadcast: 160 + 32 − 1 = 191

Antwort

x = 160
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

26 = 64

Subnetz dieses Hosts

Netz: ⌊197/64⌋·64 = 192
Broadcast: 192 + 64 − 1 = 255
nutzbare Hosts: 193 … 254

Antwort

x = 254
3.Rechnernetze

Antwort: A · /24

Warum das die Antwort ist

Drei Oktette mit 255 ergeben 24 Einsen, also 255.255.255.0 = /24.

Antwort

A · /24
4.Rechnernetze

Antwort: D · Es sendet ein Segment nach drei doppelten ACKs erneut, ohne auf den Timeout zu warten

Warum das die Antwort ist

Drei doppelte ACKs deuten stark auf ein einzelnes verlorenes Segment hin, daher sendet TCP es sofort erneut. Das stellt den Fluss viel schneller wieder her als das Warten auf den Retransmission-Timer.

Antwort

D · Es sendet ein Segment nach drei doppelten ACKs erneut, ohne auf den Timeout zu warten
5.Zahlensysteme

Antwort: U = 216

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

40 = 0010 1000
invertiert: 1101 0111
+1 → 1101 1000

Vorzeichenlos lesen

1101 1000₂ = 256 − 40 = 216

Antwort

U = 216
6.Zahlensysteme

Antwort: b = 11 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

210 = 1024 < 1550
211 = 2048 ≥ 1550

Antwort

b = 11

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