# 20.4 Trainer – Schicht 3 / IPv4, Subnetze, Routing, Gateway und ICMP **Trainer – IPv4, Subnetze, Routing, Gateway und ICMP** Diese Trainer-Seite wiederholt die OSI-Schicht 3, IPv4-Adressen, Subnetze, Routing, Gateway und ICMP. Ziel ist, typische Prüfungsfragen zu IP-Konfiguration, Subnetting, Gateway-Fehlern, Routing und Ping/Traceroute sicher zu lösen. Merksatz: Schicht 3 fragt: Findet das Paket den Weg ins richtige Zielnetz? --- **Lernziele** Nach dieser Seite solltest du sicher können: - OSI-Schicht 3 einordnen - IPv4-Adresse, Subnetzmaske Gateway und DNS unterscheiden - Netzadresse und Broadcastadresse bestimmen - nutzbare Hostadressen erkennen - Gateway-Fehler erkennen - Routing erklären - ICMP, ping und traceroute einordnen - typische Schicht-3-Fehlerbilder lösen --- **Kurzüberblick: OSI-Schicht 3** OSI-Schicht 3 heißt: Vermittlungsschicht oder: Netzwerkschicht Aufgabe: logische Adressierung Routing zwischen Netzen Weiterleitung von IP-Paketen Typische Begriffe: IPv4 IPv6 IP-Adresse Subnetzmaske Präfix Netzadresse Broadcastadresse Gateway Router Routing-Tabelle ICMP ping traceroute Merksatz: Schicht 3 arbeitet mit IP-Adressen und Routing. --- **Kurzüberblick: Schicht 2 und Schicht 3** | Thema | Schicht | Zweck | |---|---:|---| | MAC-Adresse | 2 | lokale Zustellung | | Ethernet-Frame | 2 | lokale Übertragung | | IP-Adresse | 3 | logische Adressierung | | Subnetzmaske | 3 | Netz- und Hostanteil trennen | | Gateway | 3 | Weg in andere Netze | | Router | 3 | Netze verbinden | | ICMP | 3 | Diagnose und Fehlermeldungen | Merksatz: MAC bringt lokal zum nächsten Hop. IP beschreibt das logische Ziel. --- **Aufgabe 1** Wie heißt OSI-Schicht 3?
Antwort anzeigen OSI-Schicht 3 heißt: Vermittlungsschicht oder: Netzwerkschicht Englisch: Network Layer Aufgabe: logische Adressierung und Routing zwischen IP-Netzen. Merksatz: Schicht 3 = IP und Routing.
--- **Aufgabe 2** Welche Adresse gehört zu OSI-Schicht 3? A: MAC-Adresse B: IP-Adresse C: Portnummer D: URL
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 3** Was ist die Aufgabe einer IPv4-Adresse?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 4** Wie viele Bit hat eine IPv4-Adresse?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 5** Was bedeutet die Schreibweise /24?
Antwort anzeigen Die Schreibweise /24 bedeutet: 24 Bit gehören zum Netzanteil. Da IPv4 insgesamt 32 Bit hat: 32 - 24 = 8 Hostbits Merksatz: Präfix = Anzahl der Netzbits.
--- **Aufgabe 6** Welche Subnetzmaske gehört zu /24?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 7** Welche Subnetzmaske gehört zu /26?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 8** Wie viele nutzbare Hosts hat ein /26-Netz?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 9** Wie viele nutzbare Hosts hat ein /27-Netz?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 10** Welche Aussage ist richtig? A: Je größer der Präfix, desto größer das Netz. B: Je größer der Präfix, desto kleiner das Netz. C: /27 ist größer als /24. D: /30 hat mehr Hosts als /24.
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 11** Bestimme Hostbits und nutzbare Hosts. | Präfix | Hostbits | nutzbare Hosts | |---|---:|---:| | /24 | ? | ? | | /25 | ? | ? | | /26 | ? | ? | | /27 | ? | ? |
Antwort anzeigen | Präfix | Hostbits | nutzbare Hosts | |---|---:|---:| | /24 | 8 | 254 | | /25 | 7 | 126 | | /26 | 6 | 62 | | /27 | 5 | 30 | Merksatz: Von /24 zu /25 halbiert sich die Adressanzahl. Von /25 zu /26 halbiert sie sich wieder.
--- **Aufgabe 12** Was ist die Netzadresse?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 13** Was ist die Broadcastadresse?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 14** Welche Adressen sind in einem normalen IPv4-Subnetz nicht als Hostadresse nutzbar?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 15** Bestimme die Daten für: 192.168.1.70/26 | Wert | Ergebnis | |---|---| | Netzadresse | ? | | erste nutzbare Adresse | ? | | letzte nutzbare Adresse | ? | | Broadcastadresse | ? | | nutzbare Hosts | ? |
Antwort anzeigen 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 | Wert | Ergebnis | |---|---| | Netzadresse | 192.168.1.64 | | erste nutzbare Adresse | 192.168.1.65 | | letzte nutzbare Adresse | 192.168.1.126 | | Broadcastadresse | 192.168.1.127 | | nutzbare Hosts | 62 | Merksatz: IP liegt immer in genau einem Subnetzbereich.
--- **Aufgabe 16** Bestimme die Daten für: 10.0.5.200/27 | Wert | Ergebnis | |---|---| | Netzadresse | ? | | erste nutzbare Adresse | ? | | letzte nutzbare Adresse | ? | | Broadcastadresse | ? |
Antwort anzeigen 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 | Wert | Ergebnis | |---|---| | Netzadresse | 10.0.5.192 | | erste nutzbare Adresse | 10.0.5.193 | | letzte nutzbare Adresse | 10.0.5.222 | | Broadcastadresse | 10.0.5.223 | Merksatz: /27 springt in 32er-Schritten.
--- **Aufgabe 17** Was ist die Blockgröße bei /28?
Antwort anzeigen Zu /28 gehört die Maske: 255.255.255.240 Blockgröße: 256 - 240 = 16 Antwort: 16 Merksatz: /28 springt in 16er-Schritten.
--- **Aufgabe 18** Welche kleinste Netzgröße reicht für mindestens 50 Hosts? A: /27 B: /26 C: /28 D: /30
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 19** Welche kleinste Netzgröße reicht für mindestens 100 Hosts?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 20** Liegen diese beiden IP-Adressen im gleichen /24-Netz? 192.168.10.20/24 192.168.10.200/24
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 21** Liegen diese beiden IP-Adressen im gleichen /24-Netz? 192.168.10.20/24 192.168.11.20/24
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 22** Liegen diese beiden IP-Adressen im gleichen /26-Netz? 192.168.1.70/26 192.168.1.100/26
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 23** Liegen diese beiden IP-Adressen im gleichen /26-Netz? 192.168.1.70/26 192.168.1.130/26
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 24** Was ist ein Standardgateway?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 25** Warum muss das Gateway im lokalen Subnetz des Clients liegen?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 26** Prüfe die Konfiguration: Client: 192.168.10.50/24 Gateway: 192.168.20.1 Ist das korrekt?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 27** Ein Client erreicht andere Geräte im gleichen Netz, aber nicht das Internet. Was ist wahrscheinlich?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 28** Was ist Routing?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 29** Was enthält eine Routing-Tabelle typischerweise?
Antwort anzeigen Eine Routing-Tabelle enthält typischerweise: Zielnetz Präfix oder Netzmaske Next Hop Interface Metrik Merksatz: Routing-Tabelle bestimmt den nächsten Weg.
--- **Aufgabe 30** Was ist eine Standardroute?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 31** Was bedeutet: „Die spezifischste Route gewinnt“?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 32** Was ist ICMP?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 33** Was prüft ping?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 34** Ping auf eine IP-Adresse funktioniert, aber ping auf den Namen nicht. Was ist wahrscheinlich?
Antwort anzeigen Wahrscheinlich: DNS-Problem Begründung: Die IP-Kommunikation funktioniert, aber der Name wird nicht korrekt aufgelöst. Merksatz: IP ja, Name nein: DNS.
--- **Aufgabe 35** Ping funktioniert, aber die Webseite über HTTPS funktioniert nicht. Was ist wahrscheinlich?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 36** Was zeigt traceroute oder tracert?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 37** Was bedeutet eine Adresse aus 169.254.0.0/16?
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 38** Welche privaten IPv4-Bereiche gibt es?
Antwort anzeigen Private IPv4-Bereiche: | Bereich | CIDR | |---|---| | 10.0.0.0 bis 10.255.255.255 | 10.0.0.0/8 | | 172.16.0.0 bis 172.31.255.255 | 172.16.0.0/12 | | 192.168.0.0 bis 192.168.255.255 | 192.168.0.0/16 | Merksatz: Private IPv4-Adressen werden im Internet nicht direkt geroutet.
--- **Aufgabe 39** Welche Antwort ist besser? Aufgabe: Ein Client erreicht lokale Geräte, aber keine externen Netze. Nennen Sie eine wahrscheinliche Ursache. Antwort A: DNS ist immer kaputt. Antwort B: Wahrscheinlich fehlt das Standardgateway oder es ist falsch konfiguriert, weil lokale Kommunikation funktioniert, externe Netze aber nicht erreichbar sind.
Antwort anzeigen 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.
--- **Aufgabe 40** Welche Antwort ist besser? Aufgabe: Warum ersetzt ping keinen vollständigen Diensttest? Antwort A: Weil ping alt ist. Antwort B: ping prüft nur ICMP-Erreichbarkeit. Ein Dienst wie HTTPS, SSH oder SMB kann trotzdem blockiert, gestoppt oder falsch konfiguriert sein.
Antwort anzeigen B ist besser. Begründung: Die Antwort erklärt fachlich, was ping prüft und was ping nicht prüft. Merksatz: ping prüft Host-Erreichbarkeit, nicht Dienstfunktion.
--- **Mini-Prüfung: schnelle Zuordnung** | Frage | Antwort | |---|---| | Welche OSI-Schicht ist IP? | Schicht 3 | | Welche OSI-Schicht ist Routing? | Schicht 3 | | Welche OSI-Schicht ist ICMP? | Schicht 3 | | Wie viele Bit hat IPv4? | 32 Bit | | Was bedeutet /24? | 24 Netzbits | | Welche Maske hat /24? | 255.255.255.0 | | Welche Maske hat /26? | 255.255.255.192 | | Wie viele nutzbare Hosts hat /26? | 62 | | Was ist die Netzadresse? | erste Adresse im Subnetz | | Was ist die Broadcastadresse? | letzte Adresse im Subnetz | | Was ist das Gateway? | Router in andere Netze | | Was ist 0.0.0.0/0? | Standardroute | --- **Mini-Prüfung: Fehlerbild erkennen** | Fehlerbild | Wahrscheinlichstes Thema | |---|---| | 169.254.x.x | DHCP nicht erreicht | | lokale Geräte erreichbar, Internet nicht | Gateway, Routing, NAT, Firewall | | IP erreichbar, Name nicht | DNS | | ping geht, HTTPS nicht | Port, Dienst, Firewall, TLS, Anwendung | | Gateway außerhalb des Subnetzes | falsche IP-Konfiguration | | anderes Subnetz nicht erreichbar | Routing oder Firewall | | traceroute endet früh | Routing, Firewall oder Provider | | Broadcastadresse als Host eingetragen | falsche IP-Konfiguration | | Netzadresse als Host eingetragen | falsche IP-Konfiguration | | Rückantwort kommt nicht an | Rückroute, Gateway oder Firewall | --- **IHK-sichere Kurzformulierung** Die OSI-Schicht 3 ist die Vermittlungs- oder Netzwerkschicht. Sie ist für logische Adressierung und Routing zwischen IP-Netzen zuständig. IPv4-Adressen haben 32 Bit und werden mit einer Subnetzmaske oder einem Präfix in Netz- und Hostanteil aufgeteilt. Die Netzadresse ist die erste Adresse eines Subnetzes, die Broadcastadresse die letzte Adresse. Beide werden in normalen IPv4-Subnetzen nicht als Hostadressen verwendet. Das Standardgateway ist der Router, über den ein Client andere Netze erreicht und muss im lokalen Subnetz erreichbar sein. ICMP dient Kontroll- und Diagnosemeldungen, zum Beispiel bei ping oder traceroute. ping prüft ICMP-Erreichbarkeit, ersetzt aber keinen Port- oder Diensttest. --- **Merksätze** Schicht 3 ist die Vermittlungsschicht. Schicht 3 arbeitet mit IP-Adressen. Routing verbindet IP-Netze. IPv4 hat 32 Bit. Präfix = Netzbits. Hostbits = 32 minus Präfix. Nutzbare Hosts = 2 hoch Hostbits minus 2. Netzadresse = erste Adresse im Subnetz. Broadcastadresse = letzte Adresse im Subnetz. Netzadresse nicht als Host verwenden. Broadcastadresse nicht als Host verwenden. Erste nutzbare Adresse = Netzadresse + 1. Letzte nutzbare Adresse = Broadcastadresse - 1. Präfix größer: Netz kleiner. Präfix kleiner: Netz größer. /24 hat 254 nutzbare Hosts. /25 hat 126 nutzbare Hosts. /26 hat 62 nutzbare Hosts. /27 hat 30 nutzbare Hosts. /28 hat 14 nutzbare Hosts. Gateway = Ausgang in andere Netze. Gateway muss im lokalen Subnetz liegen. Standardroute = 0.0.0.0/0. Spezifischste Route gewinnt. ICMP gehört zu Schicht 3. ping prüft ICMP. ping ist kein Diensttest. traceroute zeigt den Weg über Router. IP ja, Name nein: DNS. Lokal ja, extern nein: Gateway, Routing, NAT oder Firewall. 169.254.x.x: DHCP nicht erreicht. Rückroute nicht vergessen.