20.4 Trainer – Schicht 3 / IPv4, Subnetze, Routing, Gateway und ICMP

OSI-Schicht 3 heißt:

Vermittlungsschicht

oder:

Netzwerkschicht

Englisch:

Network Layer

Aufgabe:

logische Adressierung
und Routing zwischen IP-Netzen.

Merksatz:

Schicht 3 = IP und Routing.

Richtig ist:

B: IP-Adresse

Begründung:

IP-Adressen gehören zur OSI-Schicht 3
und dienen der logischen Adressierung in Netzwerken.

Merksatz:

IP-Adresse = Schicht 3.

Eine IPv4-Adresse identifiziert einen Host logisch in einem IP-Netz.

Sie wird verwendet, damit Pakete zu einem bestimmten Zielsystem gesendet werden können.

Beispiel:

192.168.1.50

Merksatz:

IP-Adresse = logische Adresse eines Hosts.

Eine IPv4-Adresse hat:

32 Bit

Sie besteht aus:

4 Oktetten

Jedes Oktett hat:

8 Bit

Beispiel:

192.168.1.10

Merksatz:

IPv4 = 32 Bit = 4 Oktette.

Die Schreibweise /24 bedeutet:

24 Bit gehören zum Netzanteil.

Da IPv4 insgesamt 32 Bit hat:

32 - 24 = 8 Hostbits

Merksatz:

Präfix = Anzahl der Netzbits.

Zu /24 gehört:

255.255.255.0

Begründung:

Die ersten 24 Bit sind Netzbits.
Das entspricht drei vollständigen Oktetten mit 255.

Merksatz:

/24 = 255.255.255.0.

Zu /26 gehört:

255.255.255.192

Begründung:

/26 bedeutet:
26 Netzbits.

24 Bit sind:
255.255.255.0

zusätzlich 2 Netzbits im letzten Oktett:
11000000 = 192

Merksatz:

/26 = 255.255.255.192.

Berechnung:

Hostbits = 32 - 26 = 6

Gesamtadressen = 2 hoch 6 = 64

nutzbare Hosts = 64 - 2 = 62

Antwort:

62 nutzbare Hosts

Merksatz:

nutzbare Hosts = 2 hoch Hostbits minus 2.

Berechnung:

Hostbits = 32 - 27 = 5

Gesamtadressen = 2 hoch 5 = 32

nutzbare Hosts = 32 - 2 = 30

Antwort:

30 nutzbare Hosts

Merksatz:

/27 hat 30 nutzbare Hosts.

Richtig ist:

B: Je größer der Präfix,
desto kleiner das Netz.

Begründung:

Ein größerer Präfix bedeutet mehr Netzbits
und weniger Hostbits.

Merksatz:

Präfix größer:
Netz kleiner.

Merksatz:

Von /24 zu /25 halbiert sich die Adressanzahl.
Von /25 zu /26 halbiert sie sich wieder.

Die Netzadresse ist die erste Adresse eines Subnetzes.

Sie bezeichnet das Netz selbst und wird nicht als normale Hostadresse verwendet.

Beispiel:

192.168.1.0/24

Netzadresse:

192.168.1.0

Merksatz:

Netzadresse = erste Adresse im Subnetz.

Die Broadcastadresse ist die letzte Adresse eines IPv4-Subnetzes.

Sie dient dazu, alle Hosts in diesem Subnetz zu erreichen.

Beispiel:

192.168.1.0/24

Broadcastadresse:

192.168.1.255

Merksatz:

Broadcastadresse = letzte Adresse im Subnetz.

Nicht als normale Hostadressen nutzbar sind:

Netzadresse

Broadcastadresse

Begründung:

Die Netzadresse bezeichnet das Subnetz selbst.
Die Broadcastadresse adressiert alle Hosts im Subnetz.

Merksatz:

Erste und letzte Adresse sind nicht für Hosts.

Bei /26 gilt:

Blockgröße 64

Subnetzbereiche:

192.168.1.0 bis 192.168.1.63

192.168.1.64 bis 192.168.1.127

192.168.1.128 bis 192.168.1.191

192.168.1.192 bis 192.168.1.255

Die Adresse 192.168.1.70 liegt im Bereich:

192.168.1.64 bis 192.168.1.127

Merksatz:

IP liegt immer in genau einem Subnetzbereich.

Bei /27 gilt:

Blockgröße 32

Bereiche im letzten Oktett:

0 bis 31

32 bis 63

64 bis 95

96 bis 127

128 bis 159

160 bis 191

192 bis 223

224 bis 255

Die Adresse 200 liegt im Bereich:

192 bis 223

Merksatz:

/27 springt in 32er-Schritten.

Zu /28 gehört die Maske:

255.255.255.240

Blockgröße:

256 - 240 = 16

Antwort:

16

Merksatz:

/28 springt in 16er-Schritten.

Richtig ist:

B: /26

Begründung:

/27 hat 30 nutzbare Hosts.
Das reicht nicht.

/26 hat 62 nutzbare Hosts.
Das reicht.

Merksatz:

Immer das kleinste passende Subnetz wählen.

Prüfung:

/26 = 62 nutzbare Hosts

/25 = 126 nutzbare Hosts

/24 = 254 nutzbare Hosts

Ergebnis:

/25

Begründung:

/26 reicht nicht,
/25 reicht.

Merksatz:

Bedarf prüfen,
dann kleinstes passendes Netz wählen.

Ja.

Bei /24 ist das Netz:

192.168.10.0/24

Nutzbarer Bereich:

192.168.10.1 bis 192.168.10.254

Beide Adressen liegen im gleichen Netz.

Merksatz:

Gleiches /24:
gleiche ersten drei Oktette.

Nein.

Erste Adresse liegt im Netz:

192.168.10.0/24

Zweite Adresse liegt im Netz:

192.168.11.0/24

Merksatz:

Bei /24 entscheidet das dritte Oktett über das Netz.

Ja.

Bei /26 gilt Blockgröße 64.

Bereich:

192.168.1.64 bis 192.168.1.127

Beide Adressen liegen in diesem Bereich.

Merksatz:

/26-Bereiche:
0-63,
64-127,
128-191,
192-255.

Nein.

192.168.1.70 liegt im Bereich:

192.168.1.64 bis 192.168.1.127

192.168.1.130 liegt im Bereich:

192.168.1.128 bis 192.168.1.191

Merksatz:

Unterschiedliche Subnetzbereiche brauchen Routing.

Das Standardgateway ist der Router, über den ein Host Ziele außerhalb seines eigenen Subnetzes erreicht.

Ohne korrektes Gateway kann ein Client normalerweise nur lokal kommunizieren.

Merksatz:

Gateway = Ausgang in andere Netze.

Das Gateway muss lokal erreichbar sein, damit der Client sein Ethernet-Frame an die MAC-Adresse des Gateways senden kann.

Wenn das Gateway außerhalb des lokalen Subnetzes liegt, kann der Client es nicht direkt erreichen.

Merksatz:

Gateway muss für den Client lokal erreichbar sein.

Nein.

Client-Netz:

192.168.10.0/24

Gateway liegt im Netz:

192.168.20.0/24

Das Gateway liegt nicht im lokalen Subnetz des Clients.

Merksatz:

Gateway außerhalb des Subnetzes ist falsch.

Wahrscheinliche Ursachen:

Gateway fehlt

Gateway falsch

Routingproblem

NAT fehlt oder fehlerhaft

Firewall blockiert

DNS zusätzlich bei Zugriff über Namen

Erste Prüfung:

Standardgateway

Merksatz:

Lokal ja,
extern nein:
Gateway,
Routing,
NAT
oder Firewall prüfen.

Routing bedeutet:

Weiterleitung von IP-Paketen zwischen verschiedenen IP-Netzen.

Ein Router nutzt seine Routing-Tabelle, um den nächsten Hop oder das Ausgangsinterface zu bestimmen.

Merksatz:

Routing verbindet IP-Netze.

Eine Routing-Tabelle enthält typischerweise:

Zielnetz

Präfix oder Netzmaske

Next Hop

Interface

Metrik

Merksatz:

Routing-Tabelle bestimmt den nächsten Weg.

Eine Standardroute ist die Route für alle Ziele, für die keine spezifischere Route existiert.

IPv4-Schreibweise:

0.0.0.0/0

Typisch:

Weg zum Internetrouter

Merksatz:

Standardroute = Weg für unbekannte Ziele.

Wenn mehrere Routen zu einem Ziel passen, wird die Route mit dem längsten passenden Präfix verwendet.

Beispiel:

192.168.10.0/24

ist spezifischer als:

192.168.0.0/16

Merksatz:

Längster passender Präfix gewinnt.

ICMP steht für:

Internet Control Message Protocol

Aufgabe:

Kontroll-
Fehler-
und Diagnosemeldungen im IP-Netz

Typische Nutzung:

ping

traceroute

Merksatz:

ICMP hilft bei Diagnose auf Schicht 3.

ping prüft, ob ein Ziel per ICMP Echo Request und Echo Reply erreichbar ist.

Wichtig:

ping prüft nicht,
ob ein bestimmter Dienst wie HTTPS,
SSH
oder SMB funktioniert.

Merksatz:

ping prüft ICMP-Erreichbarkeit,
nicht den Dienst.

Wahrscheinlich:

DNS-Problem

Begründung:

Die IP-Kommunikation funktioniert,
aber der Name wird nicht korrekt aufgelöst.

Merksatz:

IP ja,
Name nein:
DNS.

Ping prüft nur ICMP.

Mögliche Ursachen:

TCP 443 blockiert

Webserver läuft nicht

Firewall blockiert

TLS-Problem

Reverse Proxy fehlerhaft

Anwendung defekt

Merksatz:

Ping erfolgreich heißt nicht,
dass HTTPS funktioniert.

traceroute oder tracert zeigt den Weg zum Ziel über Router.

Es zeigt typischerweise:

Hops

Antwortzeiten

mögliche Unterbrechungen

Wichtig:

Nicht jeder Router antwortet.
Sternchen bedeuten nicht automatisch,
dass der gesamte Weg defekt ist.

Merksatz:

traceroute zeigt den Weg,
muss aber interpretiert werden.

Das ist eine APIPA-Adresse.

Bedeutung:

Der Client hat wahrscheinlich keine gültige IP-Adresse per DHCP erhalten
und sich selbst eine automatische Adresse gegeben.

Merksatz:

169.254.x.x:
DHCP nicht erreicht.

Private IPv4-Bereiche:

Merksatz:

Private IPv4-Adressen werden im Internet nicht direkt geroutet.

B ist besser.

Begründung:

Die Antwort leitet die Ursache aus dem Fehlerbild ab.

Wichtig:

DNS kann zusätzlich betroffen sein,
wenn nur Namen nicht funktionieren.
Wenn aber externe IP-Ziele nicht erreichbar sind,
sind Gateway,
Routing,
NAT
oder Firewall wahrscheinlicher.

Merksatz:

Fehlerbild genau lesen.

B ist besser.

Begründung:

Die Antwort erklärt fachlich,
was ping prüft
und was ping nicht prüft.

Merksatz:

ping prüft Host-Erreichbarkeit,
nicht Dienstfunktion.