1. Einstieg
In fast jeder IT-Umgebung müssen Geräte miteinander kommunizieren. Arbeitsplatz-PCs greifen auf Server zu, Drucker werden im Netzwerk angesprochen, Webseiten werden über Dienste bereitgestellt und viele Anwendungen benötigen DNS, Gateway, Ports oder Firewallregeln.
Wer Netzwerkangaben nur auswendig lernt, kann Störungen schwer eingrenzen. Ziel ist, Angaben in einer Konfiguration zu lesen und daraus sinnvolle Schlüsse zu ziehen.
Begriffe verstehen
Client, Server, Dienst, Port, Gateway, DNS und DHCP werden fachlich eingeordnet.
Adressen lesen
Hostadresse, Netzwerkadresse, CIDR, Subnetzmaske, Range und Default Route werden unterschieden.
Diagnose vorbereiten
Befehle und Fehlerbilder werden so erklärt, dass sie später im Labor angewendet werden können.
2. Netzwerk, Client und Server
Netzwerk
Ein Netzwerk verbindet mehrere Geräte miteinander, damit sie Daten austauschen können. Das kann ein kleines lokales Netz in einem Raum, ein Firmennetz über mehrere Standorte oder ein weltweites Netzwerk wie das Internet sein.
Beispiel: Ein PC, ein Drucker und ein Server sind über einen Switch verbunden. Dadurch kann der PC eine Datei vom Server öffnen oder einen Druckauftrag an den Netzwerkdrucker senden.
Client
Ein Client ist ein Gerät oder Programm, das einen Dienst nutzt. Der Client stellt eine Anfrage und erwartet eine Antwort von einem anderen System.
Beispiel: Ein Browser ist ein Client, wenn er eine Webseite aufruft. Er fragt beim Webserver Inhalte an und zeigt die Antwort für den Benutzer an.
Server
Ein Server ist ein Gerät oder Programm, das einen Dienst bereitstellt. Ein Server wartet auf Anfragen von Clients und liefert passende Antworten oder Funktionen.
Beispiel: Ein Webserver stellt Webseiten bereit. Wenn ein Browser eine Seite anfordert, liefert der Webserver HTML, Bilder oder andere Inhalte zurück.
3. Dienst, Protokoll und Port
Dienst
Ein Dienst ist eine Netzwerkfunktion oder ein Programm, das auf Anfragen wartet und darauf reagiert. Dienste laufen häufig im Hintergrund und stellen bestimmte Funktionen bereit.
Beispiel: Ein DNS-Dienst nimmt Namen wie www.example.de entgegen und liefert die passende IP-Adresse zurück. Ein Webdienst liefert Webseiten an Browser aus.
Protokoll
Ein Protokoll beschreibt Regeln für die Kommunikation zwischen Geräten oder Programmen. Es legt fest, wie Anfragen aufgebaut sind, wie Antworten aussehen und wie Daten übertragen werden.
Beispiel: HTTP ist ein Protokoll für Webseiten. DNS ist ein Protokoll zur Namensauflösung, und DHCP ist ein Protokoll zur automatischen IP-Konfiguration.
Port
Ein Port ist eine logische Nummer, über die ein bestimmter Dienst auf einem Gerät angesprochen wird. Die IP-Adresse beschreibt, welches Gerät erreicht werden soll; der Port beschreibt, welcher Dienst auf diesem Gerät gemeint ist.
Beispiel: Ein Webserver kann unter 192.168.10.20 erreichbar sein. HTTPS nutzt typischerweise Port 443, während HTTP typischerweise Port 80 nutzt.
| Dienst | Port | Protokoll | Zweck |
|---|---|---|---|
| HTTP | 80 | TCP | unverschlüsselte Webseiten |
| HTTPS | 443 | TCP | verschlüsselte Webseiten |
| DNS | 53 | UDP/TCP | Namensauflösung |
| DHCP | 67/68 | UDP | automatische IP-Konfiguration |
| SSH | 22 | TCP | sichere Fernadministration |
| RDP | 3389 | TCP | Remote Desktop |
| SMTP | 25 | TCP | Mailversand zwischen Servern |
| IMAP | 143 / 993 | TCP | Mailabruf |
| SMB | 445 | TCP | Dateifreigaben in Windows-Netzen |
TCP
TCP ist ein verbindungsorientiertes Transportprotokoll. Es achtet darauf, dass Daten zuverlässig und geordnet übertragen werden.
Beispiel: HTTPS nutzt TCP, weil beim Laden einer Webseite vollständige und richtige Daten wichtig sind. Geht ein Paket verloren, kann TCP eine erneute Übertragung veranlassen.
UDP
UDP ist ein verbindungsloses Transportprotokoll. Es ist schlanker als TCP, bietet aber keine eingebaute Garantie, dass jedes Paket ankommt oder in der richtigen Reihenfolge verarbeitet wird.
Beispiel: DNS-Anfragen nutzen häufig UDP, weil kurze Anfragen und Antworten schnell übertragen werden sollen.
4. IP-Adresse und Notationen
IP-Adresse
Eine IP-Adresse ist eine logische Adresse eines Geräts in einem Netzwerk. Sie wird benötigt, damit Datenpakete ein Zielgerät erreichen können.
Beispiel: Ein Client hat die IP-Adresse 192.168.10.34. Andere Geräte können diese Adresse verwenden, um Daten an diesen Client zu senden.
IPv4-Adressen bestehen aus vier Zahlenblöcken. Jeder Zahlenblock heißt Oktett und kann Werte von 0 bis 255 enthalten.
| Schreibweise | Beispiel | Bedeutung |
|---|---|---|
| IP-Adresse ohne Maske | 192.168.10.34 | einzelne Adresse, Netzgröße nicht erkennbar |
| Hostadresse mit Subnetzmaske | 192.168.10.34 / 255.255.255.0 | Hostadresse mit klassischer Maske |
| Hostadresse mit CIDR | 192.168.10.34/24 | Hostadresse mit Präfixlänge |
| Netzwerkadresse mit CIDR | 192.168.10.0/24 | gesamtes Netzwerk |
| Netzwerkadresse mit Maske | 192.168.10.0 255.255.255.0 | häufig in Routing- oder Firewallkontexten |
| Adressbereich / Range | 192.168.10.100–192.168.10.150 | mehrere einzelne Hostadressen |
| Wildcard-Maske | 192.168.10.0 0.0.0.255 | häufig in Cisco-ACLs oder Routingkontexten |
| Default Route | 0.0.0.0/0 | alle IPv4-Ziele, wenn keine spezifischere Route passt |
| Loopback | 127.0.0.1 | eigener Rechner |
| IPv6-Netz mit Präfix | 2001:db8::/32 | IPv6-Netz mit Präfixlänge |
Hostadresse mit Netzangabe
192.168.10.34/24 beschreibt ein einzelnes Gerät und gibt zusätzlich die Netzgröße an. Aus dieser Angabe kann das zugehörige Netzwerk 192.168.10.0/24 berechnet werden.
Netzwerkadresse
192.168.10.0/24 beschreibt das ganze Netzwerk. Diese Adresse steht nicht für einen einzelnen Client.
5. Subnetzmaske, CIDR und Berechnungsgrundlagen
Subnetzmaske
Die Subnetzmaske legt fest, welcher Teil einer IP-Adresse zum Netzwerk gehört und welcher Teil für einzelne Geräte verwendet wird. Dadurch erkennt ein Gerät, ob ein Ziel im eigenen Netzwerk liegt oder über ein Gateway erreicht werden muss.
Beispiel: Bei 192.168.10.34 mit 255.255.255.0 gehört 192.168.10 zum Netzanteil.
CIDR
CIDR ist eine Kurzschreibweise für die Subnetzmaske. Statt 255.255.255.0 schreibt man zum Beispiel /24.
Beispiel: 192.168.10.34/24 bedeutet, dass die ersten 24 Bit zur Netzadresse gehören.
Präfixlänge
Die Präfixlänge gibt an, wie viele Bits einer IP-Adresse zum Netzanteil gehören. In /24 bilden die ersten 24 Bits den Netzwerkanteil.
Beispiel: Bei /24 bleiben 8 Bits für Hosts übrig, weil IPv4 insgesamt 32 Bits hat.
| Zweck | Formel |
|---|---|
| Hostbits berechnen | 32 - Präfixlänge |
| Anzahl aller Adressen | 2^Hostbits |
| nutzbare IPv4-Hosts | 2^Hostbits - 2 |
| Blockgröße im betroffenen Oktett | 256 - Maskenwert |
| erster Host | Netzadresse + 1 |
| letzter Host | Broadcast-Adresse - 1 |
| CIDR | Subnetzmaske | Hostbits | Adressen | nutzbare Hosts |
|---|---|---|---|---|
/24 | 255.255.255.0 | 8 | 256 | 254 |
/25 | 255.255.255.128 | 7 | 128 | 126 |
/26 | 255.255.255.192 | 6 | 64 | 62 |
/27 | 255.255.255.224 | 5 | 32 | 30 |
/28 | 255.255.255.240 | 4 | 16 | 14 |
/29 | 255.255.255.248 | 3 | 8 | 6 |
/30 | 255.255.255.252 | 2 | 4 | 2 |
Beispielrechnung: 192.168.10.34/27
Schritt 1: IPv4 hat 32 Bits. Bei /27 gehören 27 Bits zum Netzanteil: 32 - 27 = 5 Hostbits.
Schritt 2: Mit 5 Hostbits gibt es 2^5 = 32 Adressen. Davon sind zwei reserviert, also bleiben 30 nutzbare Hosts.
Schritt 3: /27 entspricht 255.255.255.224. Die Blockgröße ist 256 - 224 = 32.
Schritt 4: Die Subnetze laufen in 32er-Schritten: 0–31, 32–63, 64–95 usw. Die 34 liegt im Bereich 32–63.
| Netzadresse | 192.168.10.32 |
|---|---|
| Broadcast-Adresse | 192.168.10.63 |
| erster Host | 192.168.10.33 |
| letzter Host | 192.168.10.62 |
| nutzbare Hosts | 30 |
Netzadresse
Die Netzadresse beschreibt das gesamte Subnetz und ist nicht für ein einzelnes Gerät gedacht. Sie ist die erste Adresse im jeweiligen Adressbereich.
Beispiel: Bei 192.168.10.34/24 lautet die Netzadresse 192.168.10.0.
Broadcast-Adresse
Die Broadcast-Adresse ist die letzte Adresse in einem IPv4-Subnetz. Daten an diese Adresse werden an alle Geräte im jeweiligen Subnetz gesendet.
Beispiel: Bei 192.168.10.34/24 ist 192.168.10.255 die Broadcast-Adresse.
Hostbereich
Der Hostbereich enthält die nutzbaren IP-Adressen für Geräte innerhalb eines Subnetzes. Netzadresse und Broadcast-Adresse gehören nicht zum nutzbaren Hostbereich.
Beispiel: Im Netz 192.168.10.0/24 reicht der Hostbereich von 192.168.10.1 bis 192.168.10.254.
6. Gateway, DNS, DHCP und Netzwerkgeräte
Gateway
Ein Gateway ist der Übergang aus dem eigenen lokalen Netzwerk in andere Netzwerke. In vielen Netzen ist das Gateway der Router, über den Geräte das Internet oder andere Standorte erreichen.
Beispiel: Ein Client hat 192.168.10.25 und Gateway 192.168.10.1. Ist das Gateway falsch, kann der Client lokale Geräte erreichen, aber keine externen Ziele.
DNS
DNS übersetzt Namen in IP-Adressen. Menschen arbeiten leichter mit Namen wie www.example.de, während Geräte eine IP-Adresse benötigen.
Beispiel: Funktioniert DNS nicht, kann ping 8.8.8.8 funktionieren, während www.example.de nicht aufgelöst wird.
DHCP
DHCP vergibt IP-Konfigurationen automatisch an Clients. Dazu gehören typischerweise IP-Adresse, Subnetzmaske, Gateway und DNS-Server.
Beispiel: Ein Laptop erhält automatisch 192.168.10.57/24, Gateway 192.168.10.1 und DNS 192.168.10.10.
Switch
Ein Switch verbindet Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks. Er leitet Daten gezielt an den passenden Anschluss weiter und nutzt dafür MAC-Adressen.
Beispiel: PCs, Drucker und ein Access Point sind an einen Switch angeschlossen.
Router
Ein Router verbindet unterschiedliche Netzwerke miteinander. Er entscheidet anhand von IP-Adressen und Routen, wohin Datenpakete weitergeleitet werden.
Beispiel: Ein Router verbindet 192.168.10.0/24 mit dem Internet und ist oft das Gateway.
MAC-Adresse
Eine MAC-Adresse ist eine Hardwareadresse einer Netzwerkschnittstelle. Sie wird vor allem innerhalb eines lokalen Netzwerks benötigt.
Beispiel: Eine Netzwerkkarte kann A4-5E-60-12-AB-9F haben.
7. Firewall, Quelle, Ziel und Richtung
Firewall
Eine Firewall prüft Netzwerkverkehr anhand von Regeln. Sie kann Verbindungen erlauben oder blockieren, zum Beispiel nach Quelle, Ziel, Port, Protokoll und Richtung.
Beispiel: Eine Firewallregel erlaubt Clients im internen Netz den Webserver auf Port 443.
Quelle und Ziel
Quelle und Ziel beschreiben, von welchem Gerät eine Verbindung ausgeht und welches Gerät erreicht werden soll. In Firewallregeln ist diese Unterscheidung wichtig.
Beispiel: Quelle 192.168.10.50, Ziel 192.168.10.20, Port 443: Der Client möchte HTTPS auf dem Server erreichen.
Richtung
Die Richtung beschreibt, ob Verkehr eingehend oder ausgehend betrachtet wird. Eine ausgehende Regel hat eine andere Bedeutung als eine eingehende Regel.
Beispiel: Ein Client darf ausgehend Port 443 nutzen. Das erlaubt nicht automatisch eingehende Zugriffe auf diesen Client.
8. Diagnosewerkzeuge und Prüfreihenfolge
ipconfig
ipconfig zeigt unter Windows die IP-Konfiguration eines Clients an. Dazu gehören IP-Adresse, Subnetzmaske, Gateway und DNS-Server.
Beispiel: ipconfig /all zeigt, ob eine gültige IP-Adresse und ein Gateway eingetragen sind.
ping
ping ist ein Diagnosewerkzeug zur einfachen Erreichbarkeitsprüfung. Es zeigt, ob ein Ziel grundsätzlich antwortet, beweist aber nicht, dass ein bestimmter Dienst funktioniert.
Beispiel: Wenn ping 8.8.8.8 funktioniert, ist eine Verbindung zu einer externen IP möglich.
nslookup
nslookup ist ein Werkzeug zur DNS-Abfrage. Es zeigt, ob ein Name aufgelöst werden kann und welche IP-Adresse der DNS-Server zurückliefert.
Beispiel: nslookup www.example.de prüft die Namensauflösung.
tracert
tracert zeigt unter Windows den Weg, den Pakete durch verschiedene Netzwerke nehmen. So lässt sich erkennen, bis zu welchem Router ein Ziel erreichbar ist.
Beispiel: tracert kann zeigen, ob Pakete am Gateway oder erst später im Netz hängen bleiben.
- IP-Konfiguration prüfen:
ipconfig /all - IP-Adresse, Maske, Gateway und DNS prüfen
- Gateway anpingen
- externe IP-Adresse anpingen
- Namen auflösen:
nslookup - Dienst und Port prüfen
- Firewallregel prüfen
- Ergebnis dokumentieren
Wenn eine externe IP erreichbar ist, aber ein Name nicht aufgelöst wird, liegt der Verdacht auf DNS nahe.
9. Mini-Checks
Mini-Check 1: Notationen lesen
Mini-Check 2: Ports und Dienste
Mini-Check 3: Subnetting-Rechenweg
Beantworte zur Aufgabe 192.168.10.34/27 die Kernwerte.