Netzwerke und verteilte Systeme: Schichten, Adressierung, Client-Server
Der Bereich Netzwerke und verteilte Systeme prüft, wie Daten zwischen Rechnern transportiert werden: Schichtenmodell, Adressierung und Subnetting, zentrale Protokolle sowie das Client-Server-Prinzip. Aufgaben verlangen häufig das Einordnen eines Protokolls in die richtige Schicht, das Berechnen von Netzen und das Nachvollziehen eines Anfrageablaufs vom DNS bis zur HTTP-Antwort.
Schichten und Protokolle
- TCP/IP als Vier-Schichten-Modell (Netzzugang, Internet, Transport, Anwendung), OSI als Sieben-Schichten-Referenzmodell.
- IP ist verbindungslos und unzuverlässig, TCP verbindungsorientiert mit Handshake, Sequenznummern und Wiederholung, UDP verbindungslos ohne Sicherung, geeignet für DNS oder Streaming.
- Anwendungsschicht: HTTP/HTTPS (Port 80/443), DNS (Port 53), SMTP, DHCP zur dynamischen Adressvergabe; ARP löst IP-Adressen im lokalen Netz in MAC-Adressen auf.
Adressierung und Subnetting
- IPv4: 32 Bit, vier Dezimaloktette; private Bereiche 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16.
- Die Präfixlänge gibt die Netzbits an; Hostbits = 32 minus Präfixlänge, Adressen im Netz = 2^Hostbits, nutzbare Hosts = 2^Hostbits − 2.
- Netzadresse (alle Hostbits 0) und Broadcast (alle Hostbits 1) sind nicht als Hostadresse verwendbar.
Client-Server
- Der Client stellt die Anfrage, der Server hält Ressourcen und Dienste bereit; zustandslose Protokolle wie HTTP brauchen Cookies oder Tokens für Sitzungen.
- Verschlüsselung im Hybridverfahren: asymmetrisch wird ein Sitzungsschlüssel vereinbart, die Nutzdaten laufen symmetrisch über AES; Zertifikate binden öffentliche Schlüssel an Namen.
Durchgerechnetes Beispiel
Ein Rechner hat 192.168.10.77/26. Der Hostanteil beträgt 32 − 26 = 6 Bit, also 2^6 = 64 Adressen pro Netz, damit 62 nutzbare Hosts. Die Netze beginnen bei 0, 64, 128, 192 im letzten Oktett. Da 77 zwischen 64 und 127 liegt, gehören Netzadresse 192.168.10.64 und Broadcast 192.168.10.127 dazu; der Hostbereich reicht von 192.168.10.65 bis 192.168.10.126.
Typische Punktverluste
- Netz- und Broadcastadresse als nutzbare Hosts gezählt.
- Protokoll in die falsche Schicht einsortiert (DNS gilt als Anwendungsprotokoll, obwohl es UDP nutzt).
- TCP und UDP verwechselt, etwa UDP als zuverlässig bezeichnet.
- Vergessen, dass ein Subnetz bei der Berechnung an einer Vielfachen der Blockgröße beginnt.