Fehlersuche im Netzwerk

IT 12.4 – Netzwerke · Einheit 12 von Teil D „Administration“

Lernziele

Du kannst bei einer Störung zuerst gezielt nachfragen und dann schrittweise von innen nach außen prüfen.
Du kannst die Werkzeuge ipconfig, ping, tracert und nslookup einsetzen und ihre Ausgaben deuten.
Du kannst aus den Ergebnissen auf die wahrscheinliche Ursache schließen und einen nächsten Schritt vorschlagen.
Du kannst eine Fehlersuche in einem Störungsprotokoll nachvollziehbar dokumentieren.

„Das Internet geht nicht!“

Ein Mitschüler ruft dich zu seinem Laptop: „Das Internet geht nicht!“ Mehr sagt er nicht.

Das kann an seinem Laptop liegen, am Kabel, am WLAN, an den Einstellungen, am Router, am Internetanschluss der Schule, am DNS-Server oder an der Webseite selbst. In den Einheiten 4 bis 11 und in den Laboren hast du all diese Teile kennengelernt.

Wo fängst du an?

Erkunden: Ein Plan für die Fehlersuche

Bevor du weiterliest: Entwickelt zu zweit einen Plan. Die Erklärungen weiter unten helfen euch erst danach, euren Plan zu überprüfen.

Erkundung: Wo fange ich an? mittel

a) Gib an, welche Fragen du dem Mitschüler stellst, bevor du irgendetwas prüfst. Begründe, was dir die Antworten verraten.

b) Sammelt mindestens sechs mögliche Ursachen für „Das Internet geht nicht“.

c) Ordnet die Ursachen danach, wo sie liegen: vom eigenen Laptop bis zum Ziel im Internet.

d) Entwickelt eine Reihenfolge von Prüfungen. Begründet, womit ihr anfangt und warum.

Tipp 1

Zu a): Ist nur er betroffen oder der ganze Raum? Geht gar nichts oder nur eine bestimmte Seite? Seit wann?

Tipp 2

Zu d): Denkt an Labor 3: Netz → Name → Dienst. Und an das, was man ohne Werkzeug sofort sehen kann.

Lösung (möglicher Plan)

Zuerst fragen und beobachten

Bevor du Befehle eintippst, sammle Informationen. Oft verraten sie schon die Hälfte:

Wer ist betroffen? Ein Gerät, ein Raum, die ganze Schule? Je mehr betroffen sind, desto weiter „außen“ liegt der Fehler meist.
Was geht noch, was nicht? Geht der Drucker im Raum? Gehen andere Webseiten?
Seit wann, was hat sich geändert? Viele Fehler entstehen durch eine Änderung kurz vorher.
Was sieht man? Leuchtet die Anzeige an der Netzwerkbuchse, ist das WLAN verbunden, welche Fehlermeldung erscheint?

Von innen nach außen

Danach prüfst du Schritt für Schritt, vom eigenen Gerät bis zum Ziel. Die erste Stufe, die scheitert, zeigt dir ungefähr, wo der Fehler liegt.

Fehlersuche von innen nach außen: Die erste Stufe, die scheitert, zeigt, wo der Fehler ungefähr liegt.

Stufe	Frage	Werkzeug
1 Verbindung	Ist das Gerät überhaupt mit dem Netz verbunden?	Blick auf Kabel und WLAN, `ipconfig`
2 Einstellungen	Sind IP-Adresse, Maske, Gateway und DNS-Server plausibel?	`ipconfig /all`
3 eigenes Netz	Erreiche ich mein Gateway (den Router)?	`ping` an das Gateway
4 fremde Netze	Erreiche ich ein Ziel im Internet über seine IP-Adresse? Wo endet der Weg?	`ping`, `tracert`
5 Name	Wird der Name in eine Adresse übersetzt?	`nslookup`
6 Dienst	Funktioniert der Dienst selbst, zum Beispiel die Webseite?	Browser, Programm

Mit ping 127.0.0.1 (localhost, Einheit 7) kannst du außerdem prüfen, ob die Netzwerkfunktionen des eigenen Rechners grundsätzlich arbeiten. Dafür wird das Netz gar nicht benutzt.

Die Werkzeuge

Alle Befehle tippst du unter Windows in die Eingabeaufforderung (Startmenü: „cmd“). Unter Linux und macOS gibt es dieselben Werkzeuge teils unter anderem Namen, zum Beispiel traceroute statt tracert.

ipconfig: Wie bin ich eingestellt?

ipconfig zeigt die wichtigsten Einstellungen jeder Netzwerkverbindung, ipconfig /all zusätzlich MAC-Adresse, DHCP-Server und DNS-Server:

Ethernet-Adapter Ethernet:
   IPv4-Adresse  . . . . . . . . . . : 172.16.4.33
   Subnetzmaske  . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
   Standardgateway . . . . . . . . . : 172.16.4.1

Darauf achtest du: Passt die Adresse zum Netz? Ist ein Gateway eingetragen, und liegt es im eigenen Netz (Einheit 7)? Steht „Medium getrennt“ dort, ist das Gerät gar nicht verbunden.

ping: Antwortet ein Gerät?

ping schickt vier kleine Testnachrichten (ICMP, Labor 1) und zeigt, ob und wie schnell Antworten kommen:

Ping wird ausgeführt für 172.16.4.1 mit 32 Bytes Daten:
Antwort von 172.16.4.1: Bytes=32 Zeit=1ms TTL=64
…
Ping-Statistik für 172.16.4.1:
    Pakete: Gesendet = 4, Empfangen = 4, Verloren = 0

Typische Meldungen und was sie bedeuten:

Meldung	Bedeutung
`Antwort von … Zeit=… TTL=…`	Das Ziel antwortet. Hin- und Rückweg funktionieren.
`Zeitüberschreitung der Anforderung.`	Die Anfrage wurde gesendet, aber keine Antwort kam zurück.
`Antwort von <eigene Adresse>: Zielhost nicht erreichbar.`	Der eigene Rechner hat das Ziel oder das Gateway im eigenen Netz nicht gefunden (keine Antwort auf ARP, Labor 1). Vorsicht: Windows zählt diese Meldungen in der Statistik als „Empfangen“, obwohl das Ziel nie geantwortet hat.
`Ping-Anforderung konnte Host „…“ nicht finden.`	Der Name konnte nicht in eine Adresse übersetzt werden.
`Allgemeiner Fehler.`	Der Rechner konnte gar nicht senden, zum Beispiel ohne Verbindung oder ohne passendes Gateway.

tracert: Wo endet der Weg?

tracert (trace route, Weg verfolgen) zeigt die Router auf dem Weg zum Ziel. Dazu nutzt es die TTL aus Einheit 11: Die erste Nachricht bekommt die TTL 1. Der erste Router setzt sie auf 0, verwirft die Nachricht und meldet das zurück. Damit kennt tracert den ersten Router. Dann folgt eine Nachricht mit TTL 2, die erst am zweiten Router endet, und so weiter, bis das Ziel antwortet.

Routenverfolgung zu 198.51.100.50 über maximal 30 Hops
  1     1 ms     1 ms     1 ms  172.16.4.1
  2     7 ms     8 ms     7 ms  203.0.113.20
  3    15 ms    14 ms    15 ms  198.51.100.50
Ablaufverfolgung beendet.

Ein * bedeutet: Von dieser Stufe kam innerhalb der Wartezeit keine Antwort.

nslookup: Wie heißt die Adresse?

nslookup fragt den eingetragenen DNS-Server nach einem Namen (Einheit 10):

Server:  dns.schule.example
Address:  172.16.4.1

Nicht autorisierende Antwort:
Name:    www.example.com
Address:  198.51.100.20

„Nicht autorisierende Antwort“ heißt: Der DNS-Server ist nicht selbst für den Namen zuständig, sondern hat die Antwort weitergereicht oder aus seinem Zwischenspeicher genommen. Das ist normal.

Fehler dokumentieren

Schreibe bei der Fehlersuche mit, was du getan hast. So kann jemand anderes, zum Beispiel die Netzwerkbetreuung, sofort weitermachen, ohne alles zu wiederholen. Ein Störungsprotokoll kann so aussehen:

Nr.	Test	Ergebnis	Schlussfolgerung
1	`ipconfig`	IP 172.16.4.33, Gateway 172.16.4.1	Einstellungen plausibel
2	`ping 172.16.4.1`	4 Antworten	eigenes Netz in Ordnung
…	…	…	…

Am Ende stehen die vermutete Ursache und der nächste Schritt (beheben oder weitergeben, an wen).

Üben: Fehlersuche-Simulator

Hier untersuchst du sieben Störungsfälle selbst. Lies die Meldung, tippe Befehle ein, wie du sie gelernt hast, und entscheide dich dann für eine Ursache. Der Rechner hat in allen Fällen normalerweise die Adresse 192.168.20.140, das Gateway 192.168.20.1 und einen Drucker 192.168.20.25 im selben Netz. Im Internet stehen www.example.org und www.example.com.

Selbstkontrolle – keine Bewertung. Es wird nichts gespeichert. Die Ausgaben sind vereinfacht.

Störungsfall:

Befehle: ipconfig, ipconfig /all, ping Adresse oder Name, tracert Adresse oder Name, nslookup Name, browser Name (nur in der Simulation), cls, hilfe

Deine Diagnose: Was ist die Ursache?

Aufgaben

Aufgabe 1: Welches Werkzeug? leicht

Ordne jeder Frage das passende Werkzeug zu (ipconfig /all, ping, tracert, nslookup, Browser) und gib an, auf welcher Schicht des TCP/IP-Modells die Prüfung hauptsächlich stattfindet (Einheit 6).

a) Welcher DNS-Server ist bei mir eingetragen?
b) Bis zu welchem Router kommt eine Nachricht nach 192.0.2.80?
c) Welche IP-Adresse gehört zu www.example.net?
d) Antwortet der Drucker 172.16.4.25?
e) Liefert der Webserver die Startseite aus?

Lösung

Aufgabe 2: Ausgaben deuten mittel

Ein Laptop hat die Adresse 10.20.5.77/24 und das Gateway 10.20.5.1. Erläutere jeweils, was die Ausgabe bedeutet, und gib einen sinnvollen nächsten Schritt an.

a) ping 10.20.5.1:

Zeitüberschreitung der Anforderung.
Zeitüberschreitung der Anforderung.
Zeitüberschreitung der Anforderung.
Zeitüberschreitung der Anforderung.

b) ping 192.0.2.80:

Antwort von 10.20.5.77: Zielhost nicht erreichbar.

c) ping www.example.net:

Ping-Anforderung konnte Host "www.example.net" nicht finden.

d) ipconfig auf einem anderen Laptop:

IPv4-Adresse  . . . . . . . . . . : 169.254.12.200
Subnetzmaske  . . . . . . . . . . : 255.255.0.0
Standardgateway . . . . . . . . . :

Tipp 1

Achte bei b) darauf, wer antwortet: das Ziel oder der eigene Rechner?

Lösung

Aufgabe 3: Einen Weg verfolgen mittel

tracert www.example.net liefert:

Routenverfolgung zu www.example.net [192.0.2.80] über maximal 30 Hops
  1     1 ms     1 ms     1 ms  10.20.5.1
  2     2 ms     2 ms     2 ms  10.20.0.1
  3     9 ms     9 ms    10 ms  203.0.113.9
  4     *        *        *     Zeitüberschreitung der Anforderung.
  5     *        *        *     Zeitüberschreitung der Anforderung.
  …
 30     *        *        *     Zeitüberschreitung der Anforderung.

a) Beschreibe den Weg der Nachricht.

b) Ermittle, wo der Weg endet, und beurteile, ob der Fehler im Schulnetz liegt.

c) Erkläre, wie tracert herausfindet, welche Router auf dem Weg liegen.

Tipp 1

Zu b): Welche Adressen sind privat (Einheit 7), welche nicht? Wo endet also das Schulnetz?

Lösung

Aufgabe 4: Kein ping, also aus? mittel

Ein Mitschüler testet den Webserver der Schulhomepage mit ping und bekommt nur „Zeitüberschreitung der Anforderung“. Er sagt: „Der Server ist aus.“ Seine Nachbarin öffnet die Schulhomepage im Browser, und sie lädt ganz normal.

a) Nimm Stellung zur Aussage des Mitschülers.

b) Erläutere den umgekehrten Fall: ping an einen Server bekommt Antworten, aber die Webseite lädt nicht. Ordne ihn einer Stufe aus „Von innen nach außen“ zu.

Tipp 1

Zu a): Muss ein Server auf ping antworten? Was könnte die ping-Nachrichten unterwegs oder am Server aufhalten, die Webseite aber nicht?

Lösung

Aufgabe 5: Ein Störungsprotokoll schwer

In Raum 108 haben alle 20 Rechner kein Internet. Im Nachbarraum 109 funktioniert alles. An einem Rechner in Raum 108 ergeben sich:

Test	Ergebnis
`ipconfig`	IPv4-Adresse 10.20.8.34, Subnetzmaske 255.255.255.0, Standardgateway 10.20.8.1
`ping 10.20.8.15` (Nachbarrechner im Raum)	4 Antworten
`ping 10.20.8.1`	4 × Zeitüberschreitung der Anforderung
`ping 192.0.2.80`	Zeitüberschreitung der Anforderung

a) Erstelle ein Störungsprotokoll mit den Spalten Nr., Test, Ergebnis, Schlussfolgerung.

b) Ermittle die wahrscheinliche Ursache. Begründe auch, warum der einzelne Rechner als Ursache unwahrscheinlich ist.

c) Gib den nächsten Schritt an und an wen du den Fall weitergibst.

Tipp 1

Was haben alle Rechner in Raum 108 gemeinsam, was Raum 109 nicht hat?

Tipp 2

Die Rechner im Raum erreichen sich gegenseitig. Bis wohin reicht das eigene Netz also, und wo bricht es ab?

Lösung

Aufgabe 6: Ein Server im anderen Netz schwer

Ein Rechner der Verwaltung (Netz 10.30.1.0/24) erreicht das Internet ohne Probleme, aber nicht den Dateiserver 10.30.2.10 im Netz der Lehrkräfte.

a) Nenne mindestens drei mögliche Ursachen. Denke an die Einheiten 7, 8 und 11.

b) Entwickle einen Prüfplan: Welche Tests machst du in welcher Reihenfolge, und welches Ergebnis würde welche Ursache bestätigen?

c) Beurteile, ob man jede gefundene Ursache „reparieren“ sollte.

Tipp 1

Das Internet funktioniert. Welche Stufen aus „Von innen nach außen“ sind damit schon erledigt?

Tipp 2

Zu c): Erinnere dich an Einheit 5, Aufgabe 5, und Einheit 7, Aufgabe 7: Warum trennt man Verwaltung und andere Bereiche überhaupt in eigene Netze?

Lösung

Zusammenfassung

Bei einer Störung zuerst nachfragen: Wer ist betroffen, was geht noch, seit wann, was hat sich geändert?
Dann von innen nach außen prüfen: Verbindung, Einstellungen, eigenes Netz, fremde Netze, Name, Dienst. Die erste Stufe, die scheitert, zeigt ungefähr, wo der Fehler liegt.
ipconfig zeigt die eigenen Einstellungen, ping prüft, ob ein Gerät antwortet, tracert zeigt den Weg, nslookup prüft die Namensauflösung.
Keine Antwort auf ping beweist nicht, dass ein Gerät aus ist.
Ein Störungsprotokoll hält Test, Ergebnis und Schlussfolgerung fest.

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 gezielt nachfragen und von innen nach außen prüfen? → Erkundung, Zuerst fragen und beobachten, Von innen nach außen
Kannst du ipconfig, ping, tracert und nslookup einsetzen und deuten? → Die Werkzeuge, Aufgabe 1, Aufgabe 2, Aufgabe 3
Kannst du auf die Ursache schließen und einen nächsten Schritt vorschlagen? → Simulator, Aufgabe 4, Aufgabe 6
Kannst du ein Störungsprotokoll schreiben? → Fehler dokumentieren, Aufgabe 5

Wortspeicher

Begriff	Bedeutung in einfachen Worten
Störungsanalyse	systematische Suche nach der Ursache einer Störung
von innen nach außen	Prüfreihenfolge vom eigenen Gerät bis zum Ziel
Eingabeaufforderung	Fenster für Befehle unter Windows („cmd“)
ipconfig	zeigt die eigenen Netzwerkeinstellungen
ping	prüft, ob ein Gerät antwortet
tracert	zeigt die Router auf dem Weg zum Ziel
nslookup	fragt den DNS-Server nach einem Namen
Zeitüberschreitung	es kam keine Antwort innerhalb der Wartezeit
Zielhost nicht erreichbar	der eigene Rechner konnte das Ziel oder Gateway nicht finden
Firewall	Regeln, die bestimmte Verbindungen absichtlich blockieren
Störungsprotokoll	Liste der Tests, Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Quellen

Hessisches Kultusministerium: Kerncurriculum Fachoberschule, Fachrichtung Technik, Schwerpunkt Informationstechnik, Themenfeld 12.4 Netzwerke (Stand November 2022).
ICMP und Echo-Anfragen nach RFC 792, TTL nach RFC 791. Befehle und Ausgaben nach der deutschen Windows-Eingabeaufforderung, gekürzt und vereinfacht.
Beispieladressen nach RFC 1918 und RFC 5737, Beispielnamen nach RFC 2606.
Texte, Beispiele, Aufgaben, Abbildung und Fehlersuche-Simulator sind selbst erstellt.