Filius-Labor 4: Routing mit drei Routern
IT 12.4 – Netzwerke · Teil C „Filius-Labor“ · Labor 4 · passt zu Einheit 11
Lernziele
Abschnitt betitelt „Lernziele“- Du kannst in Filius ein Netz mit mehreren Routern aufbauen und alle Schnittstellen einstellen.
- Du kannst Weiterleitungstabellen planen (Netzadresse, Subnetzmaske, nächstes Gateway, über Schnittstelle) und in Filius eintragen.
- Du kannst den Weg einer Nachricht durch geänderte Einträge gezielt umleiten und Hin- und Rückweg getrennt betrachten.
- Du kannst Routing-Fehler wie Leitungsausfall, Schleife und fehlenden Rückweg vorhersagen, finden und beheben.
Drei Router, viele Wege
Abschnitt betitelt „Drei Router, viele Wege“In Labor 2 und 3 hat ein einziger Router alle Netze verbunden. Er kannte jedes Netz direkt. In größeren Netzen gibt es viele Router, und zwischen zwei Netzen oft mehrere Wege. Jetzt braucht jeder Router eine Weiterleitungstabelle, wie in der Routing-Simulation aus Einheit 11, nur diesmal mit drei Routern im Dreieck.
Lege in Filius ein neues Projekt an.
Merkregel für die Adressen: Im Verbindungsnetz zwischen Router I und Router II (10.0.12.0) hat Router I die Adresse .1 und Router II die Adresse .2. Zwischen I und III (10.0.13.0) haben sie .1 und .3, zwischen II und III (10.0.23.0) .2 und .3. Die letzte Zahl ist also immer die Nummer des Routers. Alle Netze haben die Maske 255.255.255.0.
In Filius heißt die Tabelle eines Routers Weiterleitungstabelle. Ihre Spalten heißen ähnlich wie in Einheit 11. Trage die Werte aus deiner Planung in die passenden Felder ein.
Laboraufträge
Abschnitt betitelt „Laboraufträge“Laborauftrag 1: Das Dreieck aufbauen mittel
a) Baue das Netz aus dem Plan auf. Jeder Router braucht drei Schnittstellen. Stelle bei allen Routern alle Schnittstellen nach dem Plan ein.
b) Gib PC A, PC B und Server C ihre Adressen, die Maske 255.255.255.0 und das passende Gateway.
c) Falls dein Filius bei den Routern ein automatisches Routing anbietet: Schalte es aus. In diesem Labor trägst du die Wege selbst ein.
d) Teste im Aktionsmodus: ping von PC A an Router I (192.168.10.1), an Router II (10.0.12.2) und an PC B (192.168.20.10). Beschreibe die Ergebnisse und erkläre den Unterschied.
Tipp 1
Zu d): Welche Netze kennt Router I von selbst? Liegt 192.168.20.10 in einem davon?
Lösung
Laborauftrag 2: Weiterleitungstabellen planen und eintragen schwer
a) Plane zuerst auf Papier für jeden der drei Router die Einträge, die zusätzlich zu den direkt verbundenen Netzen nötig sind. Alle LANs sollen sich gegenseitig erreichen, jeweils auf dem direkten Weg (ohne Umweg über den dritten Router). Stelle deine Planung in einer Tabelle mit den Spalten Router, Netzadresse, Subnetzmaske, nächstes Gateway, über Schnittstelle dar.
b) Trage deine Planung in die Weiterleitungstabellen der drei Router ein.
c) Überprüfe mit ping alle Verbindungen: PC A ↔ PC B, PC A ↔ Server C, PC B ↔ Server C. Verbessere deine Einträge, bis alles funktioniert.
d) Begründe, warum jeder Router genau zwei zusätzliche Einträge braucht.
Tipp 1
Jeder Router muss die beiden LANs erreichen, an denen er nicht selbst hängt. Für jedes dieser LANs: Welcher Nachbar-Router hängt direkt daran?
Tipp 2
Das nächste Gateway ist die Adresse des Nachbarn im gemeinsamen Verbindungsnetz. Die Schnittstelle ist die eigene Adresse in genau diesem Verbindungsnetz.
Lösung
Laborauftrag 3: Der Umweg schwer
Nachrichten von LAN A nach LAN B sollen nicht mehr direkt, sondern über Router III laufen, zum Beispiel weil die Leitung zwischen I und II gewartet wird.
a) Ermittle, welche Zeile bei welchem Router du dafür ändern musst, und gib die neue Zeile an.
b) Ändere die Zeile und sende einen ping von PC A an PC B. Beobachte im Aktionsmodus, über welche Leitungen die Nachrichten laufen.
c) Untersuche, ob auch die Antwort von PC B über Router III läuft. Begründe.
d) Ändere die Einträge so, dass auch die Antwort den Umweg nimmt.
Tipp 1
Zu a): Welcher Router entscheidet, wohin die Nachricht von PC A nach LAN B als Erstes geht? Kennt Router III den Weg nach LAN B schon?
Tipp 2
Zu c): Die Antwort ist eine neue Nachricht von PC B an LAN A. Welcher Router entscheidet über ihren Weg?
Lösung
Was du beobachtet hast
Abschnitt betitelt „Was du beobachtet hast“- Jeder Router entscheidet nur über den nächsten Schritt. Für einen Weg über mehrere Router braucht deshalb jeder Router auf dem Weg einen passenden Eintrag.
- Nächstes Gateway und über Schnittstelle gehören immer zum selben Verbindungsnetz. Ändert man den Weg, ändern sich beide.
- Hin- und Rückweg sind voneinander unabhängig. Jeder wird von den Einträgen in Richtung seines Ziels bestimmt.
- Mit wenigen geänderten Zeilen kann man den Weg einer Nachricht gezielt umleiten.
Fehlersuche
Abschnitt betitelt „Fehlersuche“Stelle vor jeder Fehlersuche die Tabellen aus Laborauftrag 2 wieder her. Sage zuerst voraus, was passieren wird, und begründe. Teste erst dann in Filius.
Fehlersuche 1: Eine Leitung fällt aus mittel
Entferne im Entwurfsmodus das Kabel zwischen Router I und Router II.
a) Sage voraus, welche der Verbindungen PC A ↔ PC B, PC A ↔ Server C und PC B ↔ Server C noch funktionieren.
b) Überprüfe in Filius.
c) Entwickle statische Ersatzeinträge, mit denen PC A und PC B wieder Kontakt haben, und teste sie.
d) Ergänzend: Entferne deine Ersatzeinträge und schalte bei allen drei Routern das automatische Routing ein, falls dein Filius es anbietet. Beobachte, ob PC A und PC B nach einiger Zeit wieder Kontakt haben. Vergleiche mit Einheit 11, Abschnitt „Statisch oder dynamisch?“.
Tipp 1
Zu c): Welcher Weg zwischen LAN A und LAN B ist noch übrig? Denk an Laborauftrag 3 und an beide Richtungen.
Lösung
Fehlersuche 2: Im Kreis schwer
Ändere die Zeilen für LAN A bei Router II und Router III so:
| Router | Netzadresse | Subnetzmaske | nächstes Gateway | über Schnittstelle |
|---|---|---|---|---|
| II | 192.168.10.0 | 255.255.255.0 | 10.0.23.3 | 10.0.23.2 |
| III | 192.168.10.0 | 255.255.255.0 | 10.0.23.2 | 10.0.23.3 |
a) Sage für alle drei Paare voraus, ob der ping funktioniert: PC A ↔ PC B, PC A ↔ Server C, PC B ↔ Server C. Achte auf Hin- und Rückweg.
b) Überprüfe in Filius und erkläre, was mit den Nachrichten passiert, die nicht ankommen.
Tipp 1
Verfolge eine Nachricht von PC B an LAN A Schritt für Schritt: Wohin schickt Router II sie? Und wohin schickt Router III sie dann?
Lösung
Fehlersuche 3: Ein Eintrag fehlt mittel
Lösche bei Router III die Zeile für LAN A (192.168.10.0).
a) Sage voraus, welche pings funktionieren und welche nicht.
b) Überprüfe in Filius. Erläutere, an welchem Gerät man den Fehler im Datenaustausch am deutlichsten sieht.
Lösung
Zusammenfassung
Abschnitt betitelt „Zusammenfassung“- Bei mehreren Routern braucht jeder Router auf dem Weg einen Eintrag für das Zielnetz. Er kennt nur den nächsten Schritt.
- Eine Zeile der Weiterleitungstabelle: Netzadresse, Subnetzmaske, nächstes Gateway, über Schnittstelle. Gateway und Schnittstelle liegen im selben Verbindungsnetz.
- Hin- und Rückweg werden unabhängig voneinander bestimmt und können verschieden sein.
- Statische Einträge reagieren nicht auf Ausfälle. Automatisches (dynamisches) Routing sucht selbst einen neuen Weg.
- Typische Fehler: fehlender Eintrag (oft auf dem Rückweg), Schleife zwischen zwei Routern (TTL läuft ab), ausgefallene Leitung.
Selbstcheck
Abschnitt betitelt „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 ein Netz mit mehreren Routern aufbauen und alle Schnittstellen einstellen? → Laborauftrag 1
- Kannst du Weiterleitungstabellen planen und eintragen? → Laborauftrag 2
- Kannst du den Weg umleiten und Hin- und Rückweg getrennt betrachten? → Laborauftrag 3, Was du beobachtet hast
- Kannst du Routing-Fehler finden und beheben? → Fehlersuche 1, Fehlersuche 2, Fehlersuche 3
Wortspeicher
Abschnitt betitelt „Wortspeicher“| Begriff | Bedeutung in einfachen Worten |
|---|---|
| Weiterleitungstabelle | Name der Routing-Tabelle in Filius |
| Verbindungsnetz | kleines Netz nur zwischen zwei Routern |
| Umweg | Weg über einen zusätzlichen Router, z. B. bei Wartung oder Ausfall |
| unterschiedlicher Hin- und Rückweg | Anfrage und Antwort nehmen verschiedene Wege; ist erlaubt |
| Schleife | Nachricht kreist zwischen Routern, bis die TTL abläuft |
| automatisches Routing | Router tauschen Informationen aus und tragen Wege selbst ein (dynamisches Routing) |
Quellen
Abschnitt betitelt „Quellen“- Filius: Lernsoftware zum Thema Rechnernetze, ursprünglich entwickelt an der Universität Siegen, freie Software unter der GNU General Public License. Offizielle Seite: lernsoftware-filius.de.
- Die Grundidee (drei Router im Dreieck, manuelle Weiterleitungstabellen, Umweg über den dritten Router) folgt Aufgabe 22 im „Skriptum zur Unterrichtsreihe Netzwerke mit FILIUS“ von Daniel Garmann (2015), Begleitmaterial auf der Filius-Seite. Die öffentlichen Adressen des Skripts sind durch private ersetzt. Texte, Aufträge, Fehlersuche-Aufgaben und Netzplan sind neu erstellt.
- Hessisches Kultusministerium: Kerncurriculum Fachoberschule, Fachrichtung Technik, Schwerpunkt Informationstechnik, Themenfeld 12.4 Netzwerke (Stand November 2022).