PC/OS/Netz

Übungsaufgaben zur Netzwerkdiagnose: ping, tracert, nslookup und Paketmitschnitt

Sieben Übungsaufgaben zur Fehlersuche im Netzwerk: In der Basisstufe ordnest Du Beobachtungen an Desk-Sharing-Plätzen Ursachen zu und berechnest den Jitter eines ruckelnden Livestreams. In der Kernstufe findest Du heraus, warum ein Flurmonitor nie online war, und prüfst Vermutungen zu einem neuen Werkstatt-PC ohne Internet. In der Profilstufe klärst Du DNS-Probleme nach einem Serverumzug und HTTP-Statuscodes einer API, wertest einen TCP-Mitschnitt und eine mtr-Messung zu einem langsamen Check-in aus und untersuchst ausbleibende Fertigungsrückmeldungen zwischen zwei Standorten.

Netzwerkfehler analysieren: ping, tracert, nslookup und Paketmitschnitt

„Das Netz geht nicht“ ist keine Fehlerbeschreibung. Du lernst, Netzwerkfehler systematisch entlang des OSI-Modells einzugrenzen, LEDs, Portstatus und Kabeltests zu deuten, die Ausgaben von ipconfig, ping, tracert und nslookup zu lesen, typische Fehler bei Adressen, Gateway und Namensauflösung zu erkennen, einen Paketmitschnitt auszuwerten und Ursachen für langsame Verbindungen zu finden. Ein Vertiefungsteil zeigt, wie Du Störungen in vernetzten Anlagen entlang des Datenwegs eingrenzt, mit Logdaten belegst und als Störungseintrag dokumentierst.

Übungsaufgaben zu VoIP, Latenz und Quality of Service

Zwei Übungsaufgaben: Du betreust die IP-Telefonie im Werk eines Fahrrad-Onlineshops, ordnest Switch-Funktionen den QoS-Schritten zu, berechnest die Kapazität des SIP-Trunks, prüfst einen Telefon-Export auf Fehler und entscheidest über einen Wechsel in die Cloud. Danach arbeitest Du in einem Start-up drei Tickets ab: eine stockende Videokonferenz im Homeoffice, ein abbrechendes Fax (T.38) und ein langsames Werkzeug mit vielen API-Abrufen.

Echtzeitkommunikation: VoIP, Latenz und Quality of Service

Wie kommt ein Telefongespräch durch ein Datennetz, und warum stockt die Videokonferenz, sobald jemand ein großes Backup hochlädt? Der Artikel erklärt die Bausteine der IP-Telefonie (Telefone, Telefonanlage lokal oder in der Cloud, SIP-Trunk), SIP und RTP, Sprachcodecs sowie NAT-Probleme und STUN. Danach geht es um Latenz, Jitter und Paketverlust mit Ursachen und Richtwerten, die Bandbreite für Telefonie und Videokonferenzen, Quality of Service mit Klassifizierung, Markierung und Warteschlangen sowie typische Fehlerbilder bis hin zu abbrechenden Faxen.

Übungsaufgaben zum Internetanschluss und zur Standortanbindung

Fünf Übungsaufgaben zum Internetanschluss: Für den Showroom eines Fahrradhändlers deutest Du eine Messreihe, wertest einen Vertragsvergleich aus und rechnest das Datenvolumen einer 5G-Überbrückung durch. Für ein Berufskolleg ordnest Du VDSL ein und prüfst Aussagen zum Glasfaserausbau. Für eine Barcamp-Session wählst Du zwischen Mobilfunk-Bonding, 5G und Richtfunk, an Router-Statusseiten erkennst Du DS-Lite und Dual-Stack. Zum Schluss planst Du für ein Start-up Upload, Angebot und Ersatzanschluss.

Internetanschluss und Standortanbindung: DSL, Kabel, Glasfaser, Mobilfunk und Standleitung

Welcher Internetanschluss passt zu einem Büro, einer Filiale oder einem Homeoffice? Du lernst die Techniken der „letzten Meile“ kennen – DSL über Telefonkabel, Kabelinternet über Koaxialkabel, Glasfaser als FTTC, FTTB oder FTTH, Mobilfunk, Satellit und Standleitung – mit ihren Vor- und Nachteilen. Du erfährst, was ein Shared Medium ist, worin sich Geschäfts- und Privatkundenanschlüsse unterscheiden und wie Du an den Adressen erkennst, ob ein Anschluss Dual-Stack, DS-Lite oder Carrier-Grade NAT nutzt. Zum Schluss geht es um Bandbreitenbedarf, Ersatzanschlüsse und die Verbindung mehrerer Standorte.

Übungsaufgaben zu WLAN

Vier Übungsaufgaben zu WLAN: Du suchst Ursachen für Verbindungsprobleme im Schul-WLAN und ordnest Geräte den Frequenzbändern zu, planst das WLAN eines Barcamps mit Heatmap, Kanälen, Controller, PoE-Budget und Gast-WLAN mit Captive Portal, stellst ein Start-up von WPA2-Personal auf WPA3-Enterprise mit RADIUS und dynamischen VLANs um und versorgst eine Lagerhalle und einen Hof mit Mesh und prüfst die Sendeleistung einer Richtantenne.

WLAN planen und absichern

Ein WLAN muss geplant und abgesichert werden. Der Artikel erklärt Betriebsarten (Infrastruktur, Ad-hoc, Bridge, Repeater, Mesh), Frequenzbänder, Standards und Kanäle, Störungen der Funkausbreitung, die Planung von Anzahl und Standorten der Access Points, die Sendeleistung nach EIRP-Grenze und die Versorgung per PoE. Du lernst WLAN-Controller und Roaming kennen, unterscheidest WPA2 und WPA3 (Personal und Enterprise), erklärst 802.1X mit RADIUS und richtest ein getrenntes, datensparsames Gast-WLAN mit Captive Portal ein.

Übungsaufgaben zu Übertragungsdauer und Bandbreite

Fünf Rechenaufgaben zu Übertragungsdauer und Bandbreite: In der Basisstufe berechnest Du die Datenrate eines Livestreams und die Dauer von Uploads und prüfst, ob ein Testserver genug Upload für mehrere Abrufe hat. In der Kernstufe planst Du Internettelefonie mit Paketgrößen und Jitter-Puffer, rechnest mit Funksensoren, Prüfstandsdaten, Kameras und Firewall-Grenzen in Lager und Werkstatt eines Fahrradherstellers und bestimmst Uplinks, Nutzdatenrate einer Link-Aggregation und Sicherungsdauer für das Rechenzentrum einer Schul-IT.

Übertragungsdauer und Bandbreite berechnen

Wie lange dauert ein Backup in die Cloud, reicht der Internetanschluss für Telefonie und Videokonferenzen, und wie viele Uplinks braucht ein Switch? Der Artikel zeigt, wie Du Übertragungsdauer und benötigte Datenrate mit einer Formel und ihren Umstellungen berechnest, Protokoll-Overhead und Reserven richtig einrechnest, den Bandbreitenbedarf von Video, VoIP und Videokonferenzen ermittelst, Engpässe an Uplinks, Netzwerkkarten und Firewalls findest und Ergebnisse sinnvoll rundest.

Übungsaufgaben zu NAT, PAT und Portweiterleitung

Drei Übungsaufgaben zu NAT und Portweiterleitung: Für den Showroom eines Fahrradhändlers erläuterst Du NAT und PAT und richtest Portweiterleitungen für Kamera und Fernwartung ein. Im Gäste-WLAN eines Barcamps liest Du die NAT-Tabelle einer Firewall, entscheidest über Portkollisionen, dekodierst einen mitgeschnittenen Header, ermittelst das Gerät hinter einer Beschwerde und planst einen Weg durch Carrier-Grade NAT. Bei einem Start-up findest Du den Fehler in einer Portweiterleitung für SSH und klärst, warum der Testserver aus dem Büro nicht erreichbar ist.

NAT, PAT und Portweiterleitung: private Netze mit dem Internet verbinden

Fast jedes Firmen- und Heimnetz nutzt private IPv4-Adressen, die im Internet nicht geroutet werden. Der Router übersetzt sie deshalb per NAT und PAT in seine öffentliche Adresse und merkt sich in einer Übersetzungstabelle, welche Antwort zu welchem Gerät gehört. Du verfolgst ein Paket Abschnitt für Abschnitt mit Adressen, Ports, TTL und Prüfsumme, erfährst, warum das auch bei verschlüsselten Verbindungen funktioniert, und richtest Portweiterleitungen (Destination NAT) für Server ein. Zum Schluss geht es um Carrier-Grade NAT beim Provider, um NAT-Loopback und darum, warum IPv6 ohne Portweiterleitung auskommt.

Übungsaufgaben zu Netzwerkdiensten: DHCP, DNS, ARP, APIPA und NTP

Fünf Übungsaufgaben zu Netzwerkdiensten: Du vergleichst einen Werkstatt-PC mit APIPA-Adresse mit einem funktionierenden Gerät, korrigierst eine statische Konfiguration und wertest am Check-in eines Barcamps eine ARP-Tabelle aus. Danach wertest Du einen DHCP-Relay-Mitschnitt aus, klärst einen Adresskonflikt, ordnest die Schritte einer DNS-Auflösung, suchst einen Split-horizon-Fehler und planst für einen Showroom Router-Dienste, DNS-Einträge, SPF und die DNSSEC-Prüfkette.

Netzwerkdienste: DHCP, DNS, ARP, APIPA und NTP

Damit ein Gerät im Netz arbeiten kann, braucht es eine Adresskonfiguration, muss Namen in Adressen übersetzen, die MAC-Adresse seines Gegenübers kennen und die richtige Uhrzeit haben. Du lernst, wie DHCP Adressen verteilt (Discover, Offer, Request, Acknowledge), warum dabei Broadcasts nötig sind und wie ein DHCP-Relay sie über VLAN-Grenzen bringt, woran Du eine APIPA-Adresse erkennst und was sie verrät, wie ARP und Gratuitous ARP arbeiten, wie DNS Namen rekursiv und iterativ auflöst, wozu Cache, Forwarder, Split-horizon DNS und DNSSEC dienen und warum alle Geräte per NTP dieselbe Zeit brauchen.

Übungsaufgaben zum Routing

Fünf Übungsaufgaben zum Routing: Im Büro eines App-Start-ups entscheidest Du, ob ein PC direkt oder über das Gateway sendet, und liest eine Routingtabelle. Für einen Fahrradhändler vervollständigst Du Routingtabellen mit VPN-Tunnel und Layer-3-Switch und wendest den Longest Prefix Match an. Im Glasfasernetz eines Schulträgers findest Du Fehler, passt Routen bei einem Leitungsausfall an und vergleichst RIP und OSPF. Zum Schluss analysierst Du eine Störung an zwei Lager-Switches mit VRRP.

OSPF und Gateway-Redundanz in der Praxis

Vertiefung zum Routing: Wie bauen OSPF-Router Nachbarschaften auf, tauschen Link-State-Informationen aus und berechnen daraus ihre Routen? Der Artikel erklärt Router-ID, Hello- und Dead-Intervall, Areas, Designated Router, LSA-Typen, Kosten mit Referenzbandbreite und Lastverteilung – mit Konfigurationsbeispiel. Danach geht es um VRRP im Detail (Priorität, Preemption, Tracking), den Vergleich mit HSRP und GLBP und einen Ausblick auf BGP.

Routing: Routingtabellen, statisches und dynamisches Routing, Gateway-Redundanz

Router verbinden Netze und entscheiden anhand ihrer Routingtabelle, wohin ein Paket als Nächstes geht. Der Artikel zeigt, wann ein Endgerät direkt oder über das Standardgateway sendet, wie eine Routingtabelle aufgebaut ist und wie der Router das längste passende Präfix auswählt. Du lernst, Routingtabellen nach einem Netzwerkplan aufzustellen, Fehler zu finden, statisches und dynamisches Routing (RIP, OSPF) zu vergleichen und das Standardgateway mit VRRP redundant auszulegen.

Übungsaufgaben zu VLAN und Netzsegmentierung

Fünf Übungsaufgaben zu VLANs: VLANs gegen die Ausbreitung von Schadsoftware, statische und dynamische Zuordnung mit RADIUS, Fehlersuche im Gäste-WLAN, Fehlersuche in einer Portkonfiguration, der Weg eines getaggten Frames, ein 802.1Q-Tag aus einem Mitschnitt auswerten, Native-VLAN-Mismatch, Router-on-a-Stick unter Linux mit Fehlersuche und DHCP-Relay sowie Segmentierungsentscheidungen für Kameras, Gebäudetechnik und WLAN.

VLAN und Netzsegmentierung

Mit VLANs teilst Du ein physisches Netz in mehrere logische Netze auf – für mehr Sicherheit, kleinere Broadcast-Domänen und weniger Hardware. Der Artikel erklärt Netzsegmentierung physisch, logisch und auf Schicht 3, die Zuordnung von Geräten (portbasiert, MAC-basiert, per IEEE 802.1X), tagged und untagged Ports mit dem 802.1Q-Tag, Trunks und natives VLAN, Routing zwischen VLANs mit Router-on-a-Stick und Layer-3-Switch sowie typische VLANs für Telefonie, Kameras und Gäste.

Übungsaufgaben zu Switches

Zwei umfangreiche Übungsaufgaben: Switches für ein Werksgelände auswählen (MAC-Tabelle, Managed und Layer-3-Switch, Funktionen eines Managed Switches zuordnen, ACL-Fehlersuche, Datenblattvergleich mit PoE-Budget, Industrie-Switch, Link Aggregation, Auto-Negotiation und Duplex-Fehler) und ein Schulnetz redundant und sicher betreiben (Root Bridge, Spanning-Tree-Ausgabe auswerten, Verhalten bei Faserausfall, LACP-Bündel und Lastverteilung, QoS, Fehlersuche bei Port-Security, Absicherung des Management-Zugangs, Out-of-Band-Management, Port-Mirroring).

Switches: Funktionsweise, Auswahl, Redundanz und Absicherung

Switches verbinden die Geräte im LAN – aber wie entscheiden sie, wohin ein Frame geht? Der Artikel erklärt MAC-Tabelle und Auto-Negotiation, den Unterschied zwischen unmanaged, managed und Layer-3-Switches, die Auswahl nach Datenblatt (Ports, SFP, PoE-Budget, Industrie-Anforderungen), Redundanz mit Spanning Tree und Link Aggregation sowie die Absicherung mit Port-Security, IEEE 802.1X und einem geschützten Management.

Übungsaufgaben zu Power over Ethernet

Drei Übungsaufgaben zu Power over Ethernet: Du beurteilst für die Anzeige-Player einer Mitfahr-App Steckernetzteil und PoE und findest Fehler in einer geplanten Injektor-Verbindung, ordnest für eine Lagerhalle Geräten den passenden PoE-Standard zu, prüfst Ports, Erkennung und reservierte Leistung eines Switches bei einer Erweiterung und wählst die günstigste Switch-Kombination und entscheidest für ein Barcamp über die Versorgung einer Kamera und rechnest Leistungsbedarf, Leitungsverluste und Spannung am Gerät nach.

Power over Ethernet: Strom über das Netzwerkkabel planen

Access Points, Kameras, VoIP-Telefone und Anzeigen brauchen Daten und Strom – mit Power over Ethernet kommt beides über ein einziges Netzwerkkabel. Der Artikel erklärt die Standards IEEE 802.3af, 802.3at und 802.3bt mit Leistungen, Spannungen, Strömen und Klassen, wie ein PoE-Switch ein Gerät erkennt und die Leistung aushandelt, die Varianten PoE-Switch, Injektor, Splitter und Steckernetzteil mit ihren Vor- und Nachteilen, wie Du das PoE-Budget eines Switches berechnest und prüfst und welche Rolle Leitungslänge, Aderquerschnitt (AWG) und Erwärmung im Kabelbündel spielen.

Strukturierte Verkabelung und Kupferleitungen

Wie wird ein Gebäude so verkabelt, dass jedes Netz von heute und morgen darüber läuft? Der Artikel erklärt Primär-, Sekundär- und Tertiärbereich, den Weg vom Switch über Patchfeld und Verlegekabel bis zur Anschlussdose, Kategorien und Klassen, den Aufbau und die Aufdrucke von Twisted-Pair-Leitungen, das Auflegen und Beschriften sowie die Abnahmemessung mit Wire Map, Dämpfung und NEXT.

Übungsaufgaben zu IPv6-Adressierung, Subnetting und Autokonfiguration

Sieben Übungsaufgaben zu IPv6: Du wertest die Netzwerkkonfiguration eines Check-in-Terminals aus, kürzt Adressen, erklärst den Interface-Identifier und vergibst Adressen in einem Testnetz. Anschließend begründest Du eine IPv6-Umstellung, vergleichst die Header, erklärst einen DS-Lite-Anschluss, liest einen DHCPv6-Pool aus und teilst ein Provider-Präfix auf. Die Profilaufgaben vertiefen Subnetting außerhalb der Hex-Stellen, SLAAC, DHCPv6 und Neighbor Discovery, die Fehlersuche mit ICMPv6 und den Entwurf eines IPv6-Regelwerks.

IPv6-Adressierung, Subnetting und Autokonfiguration

Eine IPv6-Adresse besteht aus 128 Bit in acht hexadezimalen Blöcken. Du schreibst Adressen in Lang- und Kurzform, erkennst Präfix und Interface-Identifier, unterscheidest Link-Local, Global Unicast und Unique Local und begründest die Unterschiede zu IPv4. Danach teilst Du ein Provider-Präfix (/48 oder /56) in Subnetze auf und vergibst Adressen. Zum Schluss geht es um die automatische Adressvergabe mit SLAAC und DHCPv6, um Neighbor Discovery, den IPv6-Header und den Parallelbetrieb von IPv4 und IPv6.

Übungsaufgaben zu IPv4-Adressierung und Subnetting

Fünf Übungsaufgaben zur IPv4-Adressierung: Du richtest ein Netz für die Aussteller*innen eines Barcamps ein, wertest in einer Fahrradwerkstatt eine ipconfig-Ausgabe aus, unterscheidest private, öffentliche und besondere Adressen und teilst Netze auf. Anschließend ergänzt Du einen VLAN-Adressplan, teilst einen Bereich bedarfsgerecht auf (VLSM), ordnest mitgeschnittene Pakete Unicast, Broadcast und Multicast zu, planst Subnetze, Transfernetze und eine DMZ für mehrere Standorte und findest Konfigurationsfehler in einem Büronetz.

IPv4-Adressierung und Subnetting

Eine IPv4-Adresse besteht aus 32 Bit, die Subnetzmaske teilt sie in Netz- und Hostanteil. Du rechnest Präfix und Maske ineinander um, bestimmst Netzadresse, Broadcast-Adresse und Hostbereich und konfigurierst ein Gerät mit Adresse, Maske und Standardgateway. Danach geht es um private Adressen (RFC 1918) und Sonderbereiche, um Unicast, Broadcast und Multicast und um Subnetting: gleich große Subnetze, bedarfsgerechte Aufteilung (VLSM), Punkt-zu-Punkt-Netze und typische Konfigurationsfehler.

Übungsaufgaben zum OSI- und TCP/IP-Modell

Vier Übungsaufgaben zu Schichtenmodellen und Protokollen: Du ordnest Störungsursachen an einem Check-in-Terminal den Schichten zu, wählst eine Suchstrategie, richtest E-Mail und SSH ein, wählst zwischen TCP und UDP für Videobilder und Messwerte, ordnest ein Gateway-Datenblatt und den Zigbee-Protokollstapel in die Schichtenmodelle ein und analysierst an einem Flurmonitor ping-Ausgaben mit TTL, einen hängenden Verbindungsaufbau und die Kapselung.