Router und statisches Routing

IT 12.4 – Netzwerke · Einheit 11 von Teil B „TCP/IP“

Lernziele

Du kannst erklären, wie ein Router mit seiner Routing-Tabelle den Weg einer Nachricht wählt, und die Spalten Netzadresse, Subnetzmaske, nächstes Gateway und über Schnittstelle erklären.
Du kannst Routing-Tabellen lesen und dabei die genaueste passende Route und die Standardroute anwenden.
Du kannst für ein Netz mit mehreren Routern statische Routing-Tabellen erstellen und überprüfen, auch für den Rückweg.
Du kannst Routing-Fehler wie fehlende Routen und Schleifen erkennen und beheben.
Du kannst statisches und dynamisches Routing unterscheiden und erklären, wie NAT, Portweiterleitung und Firewall den Übergang ins Internet regeln.

Drei Gebäude, drei Netze

Eine Firma hat drei Gebäude. Jedes Gebäude hat ein eigenes Netz und einen eigenen Router. Die Router sind in einer Reihe miteinander verbunden: R1 mit R2, R2 mit R3. Der Internetanschluss liegt bei R1.

Aus Einheit 7 weißt du: Liegt das Ziel in einem anderen Netz, schickt der PC die Nachricht an sein Default-Gateway, also an den Router. Aber dann? Eine Nachricht von PC A an PC C muss über zwei Router.

Woher weiß ein Router, wohin er eine Nachricht weitergeben soll?

So liest du Netzplan und Routing-Tabelle

Bevor du selbst Einträge machst, hier die Bezeichnungen, die in Netzplänen und Routing-Tabellen verwendet werden. Das vereinfachte Beispiel zeigt zwei Router X und Y, die drei Netze verbinden:

Zwei Router verbinden drei Netze. Jeder Router hat in jedem angeschlossenen Netz eine eigene Adresse (Schnittstelle). Für den Weg von X ins Netz 10.3.0.0 ist Y das nächste Gateway.

Ein Router steht immer zwischen Netzen. An jedem Netz hat er eine Schnittstelle (einen Anschluss) mit einer eigenen IP-Adresse aus diesem Netz. Router X hat also zwei Adressen: 10.1.0.1 im linken und 10.2.0.1 im mittleren Netz.
Die Netze, an denen er Schnittstellen hat, kennt der Router von selbst (direkt verbundene Netze). Für alle anderen Netze braucht er Einträge in seiner Routing-Tabelle.

Jede Zeile der Routing-Tabelle hat diese Spalten:

Spalte	Bedeutung
Netzadresse	das Zielnetz, für das die Zeile gilt
Subnetzmaske	gehört zur Netzadresse und legt fest, wie groß das Zielnetz ist
nächstes Gateway (IP-Adresse)	Adresse des Nachbar-Routers, an den die Nachricht weitergegeben wird; bei direkt verbundenen Netzen leer
über Schnittstelle (IP-Adresse)	eigene Adresse des Routers, über die er sendet; sie liegt im selben Netz wie das nächste Gateway

So sieht die Routing-Tabelle von Router X aus:

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle
10.1.0.0	255.255.255.0	– (direkt)	10.1.0.1
10.2.0.0	255.255.255.0	– (direkt)	10.2.0.1
10.3.0.0	255.255.255.0	10.2.0.2	10.2.0.1

Die letzte Zeile liest man so: „Nachrichten an das Netz 10.3.0.0 mit der Subnetzmaske 255.255.255.0 gibt X an das nächste Gateway 10.2.0.2 (Router Y) weiter, und zwar über seine Schnittstelle 10.2.0.1.“

Anzahl Hops: Manche Tabellen haben zusätzlich eine Spalte Anzahl Hops. Ein Hop ist ein Schritt von einem Router zum nächsten. Die Spalte gibt an, wie weit das Zielnetz entfernt ist. Ob ein direkt verbundenes Netz mit 0 oder mit 1 gezählt wird, ist nicht überall gleich. Achte deshalb auf die Angabe in der Aufgabe.

Erkunden: Routen eintragen

Jetzt bist du dran: Probiert zu zweit in der Simulation aus, welche Einträge die drei Router brauchen. Die Erklärungen weiter unten helfen euch erst danach, eure Einträge zu überprüfen.

Erkundung: Von A nach C und zurück mittel

Routing-Tabelle R1

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle	Löschen

Routing-Tabelle R2

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle	Löschen

Routing-Tabelle R3

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle	Löschen

Vereinfachung: Antworten aus dem Internet kommen immer bei R1 an, weil R1 die privaten Absenderadressen ersetzt (NAT).

a) Sende eine Nachricht von PC A an PC C. Beschreibe, wo sie hängen bleibt, und erkläre, warum.

b) Trage Zeilen in die Routing-Tabellen ein, bis PC A eine Antwort von PC C bekommt. Notiere jeden Eintrag mit allen vier Spalten und begründe ihn.

c) Ergänze die Tabellen so, dass sich alle drei PCs gegenseitig erreichen. Ermittle, wie viele Einträge jeder Router braucht.

d) Alle PCs sollen auch den Server im Internet erreichen. Untersuche, ob du mit weniger Einträgen auskommst, wenn du als Netzadresse und Subnetzmaske jeweils 0.0.0.0 verwendest.

Tipp 1

Geh vor wie bei Router X im Beispiel oben: Welches Netz soll erreicht werden (Netzadresse, Subnetzmaske)? Welcher Nachbar-Router liegt in dieser Richtung (nächstes Gateway)? Und welche eigene Adresse hat der Router im Netz zu diesem Nachbarn (über Schnittstelle)? Die Adressen stehen im Netzplan an den Leitungen.

Tipp 2

Zu b): Achte im Protokoll auf den „Rückweg“. Auch die Antwort von PC C an PC A braucht einen Weg.

Lösung (mögliche Einträge)

Was ein Router weiß

Ein Router kennt nicht den ganzen Weg zum Ziel, sondern nur den nächsten Schritt, wie ein Wegweiser an einer Kreuzung: das nächste Gateway. Jeder Router auf dem Weg entscheidet neu. In der Erkundung brauchte deshalb für den Weg von A nach C jeder Router auf dem Weg einen eigenen Eintrag.

Das nächste Gateway muss in einem Netz liegen, an dem der Router selbst eine Schnittstelle hat. Sonst kann er es nicht erreichen. Deshalb gehören nächstes Gateway und Schnittstelle in jeder Zeile zum selben Netz.

Werden die Zeilen von Hand eingetragen, spricht man von statischem Routing (statischer Wegesteuerung).

Wie ein Router entscheidet

Für jede Nachricht geht der Router so vor:

Ziel im direkt verbundenen Netz? Dann stellt er die Nachricht direkt zu.
Sonst prüft er jede Zeile: Ergibt die Ziel-IP-Adresse UND die Subnetzmaske der Zeile die Netzadresse der Zeile? Dann passt die Zeile (wie in Einheit 7).
Passen mehrere Zeilen, nimmt er die genaueste, also die mit den meisten Einsen in der Subnetzmaske (längstes Präfix).
Passt keine Zeile, wird die Nachricht verworfen.

Beispiel: die vollständige Tabelle von R2 aus der Erkundung, Teil d):

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle
10.0.12.0	255.255.255.0	– (direkt)	10.0.12.2
192.168.2.0	255.255.255.0	– (direkt)	192.168.2.1
10.0.23.0	255.255.255.0	– (direkt)	10.0.23.2
192.168.3.0	255.255.255.0	10.0.23.3	10.0.23.2
0.0.0.0	0.0.0.0	10.0.12.1	10.0.12.2

Eine Nachricht an 192.168.3.10 passt zu 192.168.3.0 / 255.255.255.0 und zu 0.0.0.0 / 0.0.0.0. Die genauere Zeile ist die mit 255.255.255.0 (24 Einsen statt 0), also geht die Nachricht über die Schnittstelle 10.0.23.2 an das nächste Gateway 10.0.23.3 (R3).

Die Standardroute

Die Zeile mit Netzadresse 0.0.0.0 und Subnetzmaske 0.0.0.0 (kurz 0.0.0.0/0) vergleicht kein einziges Bit. Sie passt deshalb zu jeder Adresse. Weil ihre Maske keine Einsen hat, wird sie nur genommen, wenn keine genauere Zeile passt. Man nennt sie Standardroute (englisch default route).

Das kennst du schon: Das Default-Gateway eines PCs aus Einheit 7 ist nichts anderes als seine Standardroute. Alles, was nicht im eigenen Netz liegt, geht an den Router.

Standardrouten sparen viele Einträge. Ein Router am Rand eines Netzes, wie R3, braucht oft nur eine einzige Zeile.

Hin- und Rückweg

Jede Antwort ist eine neue Nachricht in die Gegenrichtung. Damit eine Verbindung funktioniert, brauchen die Router deshalb Routen für beide Richtungen. Fehlt der Rückweg, kommt die Nachricht zwar an, aber der Absender bekommt nie eine Antwort. Für ihn sieht es so aus, als käme gar nichts an.

Schleifen und TTL

Sind Routen falsch eingetragen, kann eine Nachricht im Kreis laufen: Router X schickt sie an Router Y, Router Y zurück an X, und so weiter.

Damit sie das Netz nicht ewig belastet, hat jede Nachricht im IP-Kopf einen Zähler, die TTL (Time to Live). Jeder Router verringert sie um 1. Ist sie bei 0, wird die Nachricht verworfen. Typische Startwerte sind 64 oder 128. Bei IPv6 heißt der Zähler Hop Limit.

Statisch oder dynamisch?

Statisches Routing: Die Routen werden von Hand eingetragen. Das ist übersichtlich und gut kontrollierbar, aber aufwendig bei vielen Netzen. Fällt eine Verbindung aus, ändert sich nichts von selbst.
Dynamisches Routing: Die Router tauschen untereinander Informationen über die Netze aus, die sie erreichen, und berechnen ihre Tabellen selbst. Dabei nutzen sie oft die Anzahl Hops, um bei mehreren Wegen den kürzeren zu wählen. Fällt eine Verbindung aus, suchen sie automatisch einen anderen Weg, wenn es einen gibt. Im Internet arbeiten alle großen Router so.

Am Übergang ins Internet

Private Adressen (Einheit 7) werden im Internet nicht weitergeleitet. Der Router am Internetanschluss ersetzt deshalb bei jeder Nachricht ins Internet die private Absenderadresse durch seine eigene öffentliche Adresse und merkt sich, zu welchem Gerät die Verbindung gehört. Kommt die Antwort, setzt er die private Adresse wieder ein. Das nennt man NAT (Network Address Translation, Adressumsetzung). In der Simulation erledigt R1 das.

Portweiterleitung: NAT funktioniert nur, wenn die Verbindung von innen beginnt. Kommt eine Anfrage von außen an der öffentlichen Adresse an, weiß der Router nicht, zu welchem Gerät im LAN sie gehört. Soll ein Server im LAN aus dem Internet erreichbar sein, trägt man deshalb eine Portweiterleitung ein. Zum Beispiel: „Alles, was an der öffentlichen Adresse 198.51.100.7 auf Port 443 ankommt, geht an 192.168.1.20, Port 443.“ Damit ist dieser eine Dienst von außen erreichbar, alle anderen Geräte im LAN bleiben verborgen.

Firewall: Was darf durch?

Eine Firewall (wörtlich „Brandmauer“) prüft jede Verbindung, die durch den Router will, anhand von Regeln. Eine Regel besteht meist aus:

Teil	Beispiel
Quelle (Absendernetz oder -adresse)	192.168.1.0/24
Ziel (Zielnetz oder -adresse)	beliebig
Dienst (Protokoll und Zielport, Einheit 6)	TCP 443
Aktion	erlauben oder verbieten

So arbeitet eine Firewall:

Sie prüft die Regeln von oben nach unten.
Die erste passende Regel entscheidet. Die Reihenfolge ist also wichtig.
Passt keine Regel, wird die Verbindung verworfen. Der Grundsatz lautet: Alles ist verboten, was nicht ausdrücklich erlaubt ist.

Beispiel: Eine Schule erlaubt aus dem Schulnetz 10.30.0.0/16 nur Webseiten (TCP 80 und 443) und DNS-Anfragen an den eigenen DNS-Server 10.30.1.53 (UDP 53, Einheit 10). Alles andere, zum Beispiel Online-Spiele auf anderen Ports, passt zu keiner Regel und wird deshalb verworfen.

Viele Router haben eine Firewall eingebaut. Auch Rechner haben oft eine eigene (Einheit 12).

Routing ist kein Schutz: Man könnte meinen, ein Netz sei abgeschottet, wenn ein Router keine Route dorthin kennt. Das stimmt nicht. Hat der Router eine Standardroute, schickt er Nachrichten an unbekannte Netze einfach an das nächste Gateway weiter. Kennt der nächste Router das Ziel, stellt er die Nachricht zu. Eine Routing-Tabelle sagt nur, wohin weitergeleitet wird, nicht, wer etwas darf. Den Absender prüft sie gar nicht. Soll ein Netz ein anderes nicht erreichen dürfen, braucht man Firewall-Regeln mit Quelle und Ziel.

Routing-Tabellen in Prüfungsaufgaben

In Prüfungsaufgaben sind Routing-Tabellen oft schon vorgegeben, und du ergänzt sie. Achte dabei auf die Hinweise in der Aufgabe:

Direkt verbundene Netze werden unterschiedlich behandelt. Oft steht in der Aufgabe: „Direkt angeschlossene Netze müssen nicht eingetragen werden.“ Dann lässt du sie weg. Manchmal sind sie schon eingetragen, und dann steht als nächstes Gateway die eigene Schnittstelle des Routers statt „– (direkt)“. Beides meint dasselbe: Das Netz ist direkt erreichbar.
Adresse der Router-Schnittstelle: Oft ist vorgegeben, dass die Router-Schnittstelle im Teilnetz die höchstmögliche Hostadresse bekommt. Das ist die Adresse direkt vor der Broadcastadresse. Im Netz 192.168.7.32/27 mit der Broadcastadresse 192.168.7.63 ist das also 192.168.7.62. Diese Adresse ist dann auch das Default-Gateway der PCs in diesem Netz.
Spaltennamen können anders heißen: „Ziel“ oder „Netzwerkziel“ statt „Netzadresse“, „Netzmaske“ statt „Subnetzmaske“, „Next Hop“ statt „nächstes Gateway“. Manchmal steht das Ziel in CIDR-Schreibweise, zum Beispiel 192.168.7.32/27.
Teilaufgaben bauen aufeinander auf: Oft berechnest du zuerst die Teilnetze und trägst sie dann in die Routing-Tabellen ein. Für den Fall, dass du die erste Teilaufgabe nicht lösen konntest, stehen meist Ersatz-Netze in einem Material.

Aufgaben

Aufgabe 1: Eine Tabelle lesen leicht

Ein Router hat diese Routing-Tabelle:

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle
172.16.1.0	255.255.255.0	– (direkt)	172.16.1.2
172.16.2.0	255.255.255.0	– (direkt)	172.16.2.1
172.16.5.0	255.255.255.0	172.16.2.254	172.16.2.1
0.0.0.0	0.0.0.0	172.16.1.1	172.16.1.2

Bestimme für jede Zieladresse das nächste Gateway und die Schnittstelle, über die der Router sendet:

a) 172.16.2.40
b) 172.16.5.9
c) 198.51.100.7
d) 172.16.7.3

Lösung

Aufgabe 2: Die genaueste Route mittel

Ein Router erreicht über seine Schnittstelle 192.168.0.10 vier Nachbar-Router. Er hat diese Einträge:

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle
10.0.0.0	255.0.0.0	192.168.0.2	192.168.0.10
10.20.0.0	255.255.0.0	192.168.0.3	192.168.0.10
10.20.30.0	255.255.255.0	192.168.0.4	192.168.0.10
0.0.0.0	0.0.0.0	192.168.0.1	192.168.0.10

a) Bestimme für jede Zieladresse alle passenden Zeilen und das nächste Gateway: 10.20.30.5, 10.20.99.1, 10.99.1.1, 172.16.0.1.

b) Begründe, warum ein Router immer die genaueste Zeile wählt.

Tipp 1

Bei 255.0.0.0 muss nur der erste Block passen, bei 255.255.0.0 die ersten zwei, bei 255.255.255.0 die ersten drei. Bei 0.0.0.0 gar keiner.

Lösung

Aufgabe 3: Tabellen für Filiale und Zentrale mittel

Eine Firma hat eine Zentrale und eine Filiale:

Router	Schnittstellen
Filiale RF	192.168.50.1 (Netz der Filiale 192.168.50.0/24), 10.1.1.2 (Leitung zur Zentrale, Netz 10.1.1.0/24)
Zentrale RZ	192.168.10.1 (Netz der Zentrale 192.168.10.0/24), 10.1.1.1 (Leitung zur Filiale), 203.0.113.6 (Internet, Netz 203.0.113.0/24, Router des Anbieters 203.0.113.1)

Alle Geräte sollen sich gegenseitig und das Internet erreichen.

a) Skizziere den Netzplan mit allen Schnittstellen.

b) Erstelle für RF und RZ die Zeilen, die zusätzlich zu den direkt verbundenen Netzen nötig sind (Netzadresse, Subnetzmaske, nächstes Gateway, über Schnittstelle). Verwende so wenige Zeilen wie möglich.

c) Begründe, warum die Filiale mit einer einzigen Zeile auskommt.

Tipp 1

Welche Netze kennt jeder Router nicht direkt, und über welchen Nachbarn sind sie erreichbar? Die Schnittstelle ist jeweils die eigene Adresse im Netz zu diesem Nachbarn.

Lösung

Aufgabe 4: Fehlersuche mittel

In diesem Netz hat jemand die Routen schon eingetragen. Leider funktioniert nicht alles.

Routing-Tabelle R1

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle	Löschen

Routing-Tabelle R2

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle	Löschen

Routing-Tabelle R3

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle	Löschen

Vereinfachung: Antworten aus dem Internet kommen immer bei R1 an, weil R1 die privaten Absenderadressen ersetzt (NAT).

a) Teste: PC A an PC C, PC B an den Server, PC A an den Server. Beschreibe jeweils das Ergebnis.

b) Ermittle den fehlerhaften Eintrag und erkläre, warum er zu einer Schleife führt.

c) Korrigiere den Eintrag in der Simulation und überprüfe, dass jetzt alle drei Tests funktionieren.

Tipp 1

Verfolge im Protokoll, zwischen welchen beiden Routern das Paket hin- und herläuft. Schau dir dann deren Standardrouten (0.0.0.0) an.

Lösung

Aufgabe 5: Routen zusammenfassen schwer

Ein Router hat vier Zeilen, die alle zum selben Nachbarn führen:

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway	über Schnittstelle
192.168.0.0	255.255.255.0	10.0.0.2	10.0.0.1
192.168.1.0	255.255.255.0	10.0.0.2	10.0.0.1
192.168.2.0	255.255.255.0	10.0.0.2	10.0.0.1
192.168.3.0	255.255.255.0	10.0.0.2	10.0.0.1

a) Fasse die vier Zeilen zu einer Zeile zusammen. Begründe mit der Dualschreibweise des dritten Blocks und gib die Subnetzmaske an.

b) Überprüfe, ob die neue Zeile auch Nachrichten an 192.168.4.1 über 10.0.0.2 schicken würde.

c) Später soll das Netz 192.168.2.0 über einen anderen Nachbarn 10.0.0.3 erreicht werden. Entwickle eine Lösung, die trotzdem die Zusammenfassung aus a) verwendet.

Tipp 1

Schreibe 0, 1, 2 und 3 als Dualzahlen mit 8 Stellen. Ab welcher Stelle unterscheiden sie sich?

Tipp 2

Zu c): Erinnere dich an die Regel „die genaueste Zeile gewinnt“.

Lösung

Aufgabe 6: Statisch oder dynamisch? schwer

Eine Handelskette hat eine Zentrale und 40 Filialen. Jede Filiale ist mit einer Leitung an die Zentrale angeschlossen. Die Zentrale hat den Internetanschluss. Bisher sind alle Routen statisch eingetragen.

a) Ermittle, wie viele statische Zeilen die Router der Filialen und der Router der Zentrale mindestens brauchen.

b) Die Firma möchte jede Filiale zusätzlich über eine zweite Leitung mit der nächstgelegenen anderen Filiale verbinden, damit bei einem Ausfall nicht die ganze Filiale abgeschnitten ist. Nimm Stellung, ob statisches Routing dann noch sinnvoll ist.

Tipp 1

Zu a): Denk an Aufgabe 3. Was braucht eine Filiale, was braucht die Zentrale für jede Filiale?

Lösung

Aufgabe 7: Routing im Prüfungsformat mittel

Ein Möbelhaus hat drei Abteilungen. Für die Teilnetze steht das Netz 192.168.50.0/24 zur Verfügung, aufgeteilt in gleich große /26-Netze:

Teilnetz	Netzadresse	Router
Verkauf	192.168.50.0/26	Router Verkauf (RV)
Lager	192.168.50.64/26	Router Lager (RL)
Büro	192.168.50.128/26	Router Zentrale (RZ)

Die drei Router sind über ein Transfernetz 10.0.0.0/29 miteinander verbunden: RZ hat dort 10.0.0.1, RV 10.0.0.2, RL 10.0.0.3. RZ ist außerdem mit dem Internet verbunden. Seine Adresse dort ist 203.0.113.2, der Router des Internetanbieters hat 203.0.113.1.

Vorgabe: In jedem Teilnetz bekommt die Router-Schnittstelle die höchstmögliche Hostadresse.

a) Bestimme die Adressen der Router-Schnittstellen in den drei Teilnetzen.

b) Ergänze die Routing-Tabellen von RZ und RV so, dass alle Teilnetze miteinander und mit dem Internet kommunizieren können. Direkt angeschlossene Netze müssen nicht eingetragen werden.

Netzadresse	Subnetzmaske	nächstes Gateway (IP-Adresse)	über Schnittstelle (IP-Adresse)
…	…	…	…

c) Gib für einen PC im Lager eine mögliche IP-Adresse, die Subnetzmaske und das Default-Gateway an.

Tipp 1

Zu a): Bestimme zuerst die Broadcastadresse jedes Teilnetzes. Die höchstmögliche Hostadresse liegt direkt davor.

Tipp 2

Zu b): Welche Teilnetze sind an RZ nicht direkt angeschlossen? Und wohin schickt RV alles, was nicht in sein eigenes Netz gehört?

Lösung

Aufgabe 8: Portweiterleitung und Firewall mittel

Das Möbelhaus aus Aufgabe 7 betreibt im Büro einen Webshop-Server mit der Adresse 192.168.50.140. Für Kundinnen und Kunden gibt es ein Gast-WLAN im eigenen Netz 192.168.60.0/24. Am Router RZ ist eingestellt:

Portweiterleitung: öffentliche Adresse 203.0.113.2, TCP-Port 443 → 192.168.50.140, Port 443

Firewall-Regeln (die erste passende Regel gilt; passt keine, wird verworfen):

Nr.	Aktion	Quelle	Ziel	Dienst
1	erlauben	Internet	192.168.50.140	TCP 443
2	verbieten	192.168.60.0/24	beliebig	TCP 25 und 587
3	erlauben	192.168.60.0/24	beliebig	beliebig
4	erlauben	192.168.50.0/24	beliebig	beliebig

a) Erläutere, wie eine Kundin zu Hause den Webshop erreicht, obwohl der Server eine private Adresse hat.

b) Überprüfe für jede Verbindung, ob sie durchgelassen wird. Gib die entscheidende Regel an.

Ein Gast-Laptop will eine Mail über einen Mailserver im Internet verschicken (TCP 587).
Ein Gast-Laptop ruft die Startseite eines Nachrichtenportals im Internet auf (TCP 443).
Ein Gast-Laptop greift auf einen Drucker im Büro zu (192.168.50.150, TCP 9100).
Jemand aus dem Internet versucht, sich per Fernwartung mit einem Büro-PC zu verbinden (192.168.50.135, TCP 3389).

c) Beurteile das Regelwerk. Entwickle eine Verbesserung und gib an, an welcher Stelle die neue Regel stehen muss.

Tipp 1

Zu b): Gehe die Regeln für jede Verbindung von oben nach unten durch und höre bei der ersten passenden auf.

Tipp 2

Zu c): Schau dir Verbindung 3 genau an. Sollen Gäste ins Firmennetz?

Lösung

Zusammenfassung

Ein Router verbindet Netze. An jedem Netz hat er eine Schnittstelle mit eigener IP-Adresse. Die direkt verbundenen Netze kennt er von selbst, für alle anderen braucht er eine Routing-Tabelle.
Eine Zeile besteht aus Netzadresse, Subnetzmaske, nächstem Gateway und über Schnittstelle. Nächstes Gateway und Schnittstelle liegen im selben Netz. Jeder Router kennt nur den nächsten Schritt.
Passen mehrere Zeilen, gewinnt die genaueste (meiste Einsen in der Subnetzmaske). Passt keine, wird die Nachricht verworfen.
Die Standardroute 0.0.0.0 / 0.0.0.0 passt zu allem und gilt, wenn nichts Genaueres passt. Das Default-Gateway ist die Standardroute eines PCs.
Routen werden für Hin- und Rückweg gebraucht. Gegen Schleifen schützt die TTL.
Statisch: von Hand eingetragen. Dynamisch: Router tauschen Informationen aus und reagieren auf Ausfälle.
NAT ersetzt private durch öffentliche Adressen. Eine Portweiterleitung macht einen Dienst im LAN von außen erreichbar. Eine Firewall prüft Regeln von oben nach unten; die erste passende gilt, sonst wird verworfen.
In Prüfungsaufgaben: Hinweise zu direkt angeschlossenen Netzen beachten; „höchstmögliche Hostadresse“ ist die Adresse vor der Broadcastadresse.

Selbstcheck

Geh die Fragen ehrlich durch. Wenn du bei einer unsicher bist, lies den verlinkten Abschnitt noch einmal oder bearbeite die passende Aufgabe.

Kannst du erklären, wie ein Router mit seiner Routing-Tabelle den Weg wählt, und die Spalten erklären? → So liest du Netzplan und Routing-Tabelle, Wie ein Router entscheidet, Erkundung
Kannst du Tabellen lesen, mit genauester Route und Standardroute? → Die Standardroute, Aufgabe 1, Aufgabe 2
Kannst du statische Tabellen erstellen, auch für den Rückweg? → Hin- und Rückweg, Routing-Tabellen in Prüfungsaufgaben, Aufgabe 3, Aufgabe 5, Aufgabe 7
Kannst du Routing-Fehler erkennen und beheben? → Schleifen und TTL, Aufgabe 4
Kannst du statisches und dynamisches Routing unterscheiden und NAT, Portweiterleitung und Firewall erklären? → Statisch oder dynamisch?, Am Übergang ins Internet, Firewall, Aufgabe 6, Aufgabe 8

Wortspeicher

Begriff	Bedeutung in einfachen Worten
Routing	Weg einer Nachricht durch mehrere Netze bestimmen (Wegesteuerung)
Routing-Tabelle	Liste im Router: welches Netz über welches Gateway
Route	eine Zeile in der Routing-Tabelle
Schnittstelle	Anschluss eines Routers an ein Netz, mit eigener IP-Adresse
direkt verbundenes Netz	Netz an einer Schnittstelle des Routers; kennt er von selbst
Netzadresse und Subnetzmaske	bestimmen das Zielnetz einer Zeile
nächstes Gateway	Adresse des Nachbar-Routers, an den die Nachricht weitergegeben wird
über Schnittstelle	eigene Adresse des Routers, über die er zum nächsten Gateway sendet
Anzahl Hops	wie viele Schritte von Router zu Router bis zum Zielnetz
genaueste Route	passende Zeile mit den meisten Einsen in der Subnetzmaske
Standardroute (0.0.0.0 / 0.0.0.0)	Zeile für alles, wofür es keine genauere gibt
Rückweg	Weg der Antwort; braucht eigene Routen
Schleife	Nachricht läuft zwischen Routern im Kreis
TTL	Zähler im IP-Kopf; jeder Router zieht 1 ab, bei 0 wird verworfen
statisches Routing	Routen werden von Hand eingetragen
dynamisches Routing	Router tauschen Informationen aus und berechnen ihre Tabellen selbst
NAT	Router ersetzt private Adressen durch seine öffentliche Adresse
Portweiterleitung	Router gibt Anfragen von außen an einen bestimmten Port an ein Gerät im LAN weiter
Firewall	prüft jede Verbindung anhand von Regeln und lässt nur Erlaubtes durch
Transfernetz	kleines Netz, das nur Router miteinander verbindet
höchstmögliche Hostadresse	letzte nutzbare Adresse eines Netzes, direkt vor der Broadcastadresse

Quellen

Hessisches Kultusministerium: Kerncurriculum Fachoberschule, Fachrichtung Technik, Schwerpunkt Informationstechnik, Themenfeld 12.4 Netzwerke (Stand November 2022).
Weiterleitung und Auswahl der genauesten Route nach RFC 1812, TTL nach RFC 791, Zusammenfassen von Netzen (CIDR) nach RFC 4632, NAT nach RFC 3022.
Beispieladressen für das Internet nach RFC 5737 (203.0.113.0/24, 198.51.100.0/24).
Texte, Beispiele, Aufgaben, Abbildung und Routing-Simulation sind selbst erstellt.