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

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https://oer-informatik.de/dhcp-dns-arp-uebungsaufgaben

DHCP, DNS, ARP, APIPA, NTP, DHCP-Relay, DHCP-Reservierung, DNS-Forwarder, Split-horizon DNS, DNSSEC, Übungsaufgaben, Prüfungsvorbereitung

tl/dr; (Bearbeitungszeit insgesamt 129 min, mehrere Aufgaben): Fünf Übungsaufgaben zu Netzwerkdiensten: Du vergleichst die Konfiguration eines Werkstatt-PCs mit APIPA-Adresse mit einem funktionierenden Gerät, deutest MAC-Adressen und korrigierst eine falsch eingetragene statische Konfiguration, wertest am Check-in eines Barcamps eine ARP-Tabelle aus. In der Kernstufe wertest Du beim Umzug des DHCP-Dienstes einen Relay-Mitschnitt aus und klärst einen Adresskonflikt anhand von Firewall-Protokoll und Lease-Liste, ordnest die Schritte einer DNS-Auflösung, wägst Forwarder-Varianten ab und suchst einen Split-horizon-Fehler, planst für einen Showroom Router-Dienste, DNS-Einträge, SPF bei Weiterleitungen, eine manipulierte hosts-Datei und die DNSSEC-Prüfkette. Alle Beispiellösungen sind ausgeblendet und mit Punkteverteilung versehen [AI-Assisted]. (Zuletzt geändert am 28.10.2026)

Diese Übungsaufgaben gehören zum Artikel Netzwerkdienste: DHCP, DNS, ARP, APIPA und NTP.

Wortwolke mit Begriffen der Übungsaufgaben: DHCP, DNS, ARP, APIPA, NTP, DHCP-Relay, Namensauflösung, Forwarder, Split-horizon DNS, DNSSEC und weitere (mit KI erstellt)

Hinweise zur Bearbeitung: Bis zur Teil-1-Prüfung der IT-Berufe solltest Du die Basiskompetenz beherrschen, also Aufgabe 1.1 und Aufgabe 1.2. Als FISY, FIDV oder ISE musst Du zur Teil-2-Prüfung Aufgaben auf Kernkompetenz-Ebene lösen können, das sind Aufgabe 2.1, Aufgabe 2.2 und Aufgabe 2.3. Achte auf den Operator: „Nennen“, „benennen“ und „angeben“ verlangen Begriffe oder Werte, „beschreiben“ einen Ablauf oder Zusammenhang, „erläutern“ und „begründen“ ganze Sätze mit Bezug zur Situation. Schreib Deine Antwort zuerst vollständig auf, bevor Du die Beispiellösung aufklappst; andere sachlich richtige Antworten sind ebenfalls richtig.

Du möchtest eigene Aufgaben zum Üben von einem KI-Sprachmodell generieren lassen?

Kopiere den Text in ein KI-Sprachmodell Deiner Wahl und passe Kompetenzstufe, Anzahl, Bearbeitungszeit und Szenario bei Bedarf an. Wie die Aufgaben aufgebaut sind, beschreibt der Artikel Wie sind die Aufgaben aufgebaut?. Prüfe die Ergebnisse mit dem Lehrartikel: KI-Sprachmodelle machen Fehler.

Erstelle neue Übungsaufgaben zum Thema „Netzwerkdienste: DHCP, DNS, ARP,
APIPA und NTP“.

Bauplan: Halte Dich an Aufbau, Kompetenzstufen, Operatoren,
Anforderungsbereiche, Punkte und Zeitschätzung, die im Artikel
https://oer-informatik.de/aufgaben-aufbau beschrieben sind.

Fachliche Grundlage:
- https://oer-informatik.de/dhcp-dns-arp
- https://oer-informatik.de/routing
- Stilbeispiel: https://oer-informatik.de/dhcp-dns-arp-uebungsaufgaben

Die Aufgaben sollen Inhalte zu diesen Schlagwörtern abdecken:
- DHCP
- DNS
- ARP
- APIPA
- NTP
- DHCP-Relay
- DHCP-Reservierung
- DNS-Forwarder
- Split-horizon DNS
- DNSSEC

Kompetenzstufe: Kernkompetenz (alternativ: Basiskompetenz, Profilkompetenz, Expertise)
Anzahl: 1 Aufgabe mit Teilaufgaben
Bearbeitungszeit in Minuten ca.: <5 bis 30 min>
Szenario: eines der Szenarien aus dem Bauplan

Vorgehen:
1. Lies zuerst die verlinkten Artikel. Kannst Du keine Webseiten
   abrufen, sag mir das, statt zu raten.
2. Steht bei einer Angabe noch ein Platzhalter in <…>, frag mich
   zuerst danach. Richte Punkte und Zahl der Teilaufgaben nach der
   Bearbeitungszeit (ca. 0,9 min je Punkt).
3. Gib je Aufgabe Titel mit Kompetenzstufe, Ausgangssituation und
   Teilaufgaben mit Operator und Punktzahl aus, dazu die geschätzte
   Bearbeitungszeit.
4. Gib die Beispiellösungen mit Punkteverteilung erst aus, wenn ich
   danach frage.

Aufgabe 1.1: Ein Werkstatt-PC ohne Netz (Basiskompetenz)

(ca. 18 min Bearbeitungszeit)

Du bist Auszubildende*r bei der CSB-Rad GmbH in Bielefeld. In der Werkstatt in Sennestadt hat Werkstattleiter Bastian Ludwig einen zweiten PC für Ersatzteilbestellungen bekommen, der nicht ins Netz kommt. Cem Sarıkaya (Geschäftsführer Technik und IT) gibt Dir die Vorgaben für das Werkstattnetz:

Vorgabe Wert
Netz 192.168.40.0/25
Router (Gateway, DHCP-, DNS- und NTP-Server) 192.168.40.1
feste Adressen und Reservierungen 192.168.40.2 bis 192.168.40.80 (vergeben: .23 Werkstatt-Tablet, .80 Kamera der Prüfstation)
DHCP-Bereich 192.168.40.81 bis 192.168.40.126

a) Zum Vergleich lässt Du Dir die Netzwerkkonfiguration am Werkstatt-Tablet, das einwandfrei arbeitet, und am neuen PC anzeigen:

Werkstatt-Tablet:
   DHCP aktiviert. . . . . . . . . . : Ja
   IPv4-Adresse  . . . . . . . . . . : 192.168.40.23(Bevorzugt)
   Subnetzmaske  . . . . . . . . . . : 255.255.255.128
   Lease erhalten. . . . . . . . . . : Montag, 2. November 2026 07:41:12
   Lease läuft ab. . . . . . . . . . : Dienstag, 10. November 2026 07:41:12
   Standardgateway . . . . . . . . . : 192.168.40.1
   DHCP-Server . . . . . . . . . . . : 192.168.40.1
   DNS-Server  . . . . . . . . . . . : 192.168.40.1

Neuer PC:
   DHCP aktiviert. . . . . . . . . . : Ja
   Autokonfiguration aktiviert . . . : Ja
   Autokonfiguration IPv4-Adresse  . : 169.254.37.201(Bevorzugt)
   Subnetzmaske  . . . . . . . . . . : 255.255.0.0
   Standardgateway . . . . . . . . . :

Nenne drei Angaben, die das Tablet vom DHCP-Server erhalten hat und die dem PC fehlen oder bei ihm nicht zum Werkstattnetz passen. Erkläre außerdem, wie der PC zu seiner Adresse gekommen ist. (5 Punkte)

Angaben (je 1 Punkt, drei aus):

  • IPv4-Adresse aus dem Werkstattnetz (192.168.40.23 statt 169.254.37.201)

  • Subnetzmaske 255.255.255.128 (beim PC 255.255.0.0)

  • Standardgateway 192.168.40.1 (beim PC leer)

  • DNS-Server 192.168.40.1 (beim PC fehlt er)

  • Lease mit Beginn und Ablauf (beim PC keine)

Herkunft der Adresse (2 Punkte): Der PC steht auf automatischem Adressbezug, hat auf seine DHCP-Anfragen aber keine Antwort bekommen. Statt ohne Adresse zu bleiben, hat er sich selbst eine verbindungslokale Adresse aus 169.254.0.0/16 gegeben (APIPA, „Autokonfiguration“) und vorher per ARP geprüft, dass sie frei ist. Die Zeile „DHCP-Server“ fehlt, weil kein Server beteiligt war. Das Tablet bezieht seine Adresse übrigens auch per DHCP, sie ist dort als Reservierung hinterlegt.

b) Der Router verteilt an alle anderen Geräte einwandfrei Adressen. Nenne zwei mögliche Ursachen zwischen PC und Router und gib jeweils an, wie Du sie prüfst. (4 Punkte)

Je Ursache 1 Punkt, je passende Prüfung 1 Punkt, zwei aus:

Ursache Prüfung
Patchkabel defekt, nicht gesteckt oder an einer nicht beschalteten Dose Link-LED an Netzwerkkarte und Switchport, Kabel tauschen, Dose im Patchfeld nachverfolgen
Switchport einem anderen VLAN zugeordnet, in dem kein DHCP-Server antwortet Portkonfiguration des Switches ansehen (z. B. show vlan bzw. Weboberfläche)
Switchport per Portsicherheit gesperrt (unbekannte MAC-Adresse) Portstatus und Protokoll des Switches
Netzwerkkarte deaktiviert oder Treiber fehlerhaft Geräte-Manager, Status des Adapters
lokale Firewall-Software oder Sicherheitssoftware blockiert DHCP Firewall-Regeln am PC, Test mit anderem Gerät am selben Port

c) Es stellt sich heraus, dass der Switchport noch dem VLAN der Prüfstands-Kamera zugeordnet war. Cem korrigiert das. Du willst den PC nicht neu starten: Gib den Befehl an, mit dem Du sofort eine neue Konfiguration anforderst, und nenne den Server, den der PC dabei kontaktiert. (2 Punkte)

  • ipconfig /renew (1 Punkt; unter Linux z. B. nmcli connection up <name> oder dhclient)

  • den DHCP-Server, hier der Router 192.168.40.1 (1 Punkt)

d) Für die Portsicherheit will Cem nur noch bekannte Geräte zulassen. Gib einen Befehl an, mit dem Du am PC unter Windows die MAC-Adresse ermittelst. In der Geräteliste steht für die Kamera der Prüfstation die MAC-Adresse 00-40-8C-1D-72-E9. Erläutere, was die beiden Hälften dieser Adresse angeben und wie Du damit prüfst, ob ein unbekanntes Gerät an einem Switchport die Kamera sein kann. (3 Punkte)

  • Befehl (1 Punkt): ipconfig /all (Zeile „Physische Adresse“) oder getmac /v; unter Linux ip link.

  • Aufbau (1 Punkt): Die ersten drei Bytes 00-40-8C sind die Herstellerkennung (OUI, von der IEEE vergeben), die letzten drei Bytes 1D-72-E9 vergibt der Hersteller fortlaufend für jede Netzwerkkarte.

  • Prüfung (1 Punkt): In der MAC-Adresstabelle des Switches die Adresse am fraglichen Port ablesen. Stimmt sie vollständig mit der Kamera überein, ist es die Kamera; passt nur die OUI, ist es zumindest ein Gerät desselben Herstellers, eine andere OUI schließt die Kamera aus. (MAC-Adressen lassen sich fälschen, die Prüfung ersetzt also keine Anmeldung per 802.1X.)

e) Das neue Diagnosegerät des Prüfstands kann kein DHCP. Ein Kollege hat es so eingerichtet:

Feld eingetragener Wert
IP-Adresse 192.168.40.95
Subnetzmaske 255.255.255.0
Standardgateway 192.168.40.126
Bevorzugter DNS-Server (leer)

Das Gerät erreicht den Server in der Zentrale nicht. Finde mithilfe der Vorgaben von Cem die vier Fehler bzw. Lücken, begründe sie kurz und gib korrigierte Werte an. (4 Punkte)

Je Feld 1 Punkt (Fehler mit Begründung und Korrektur):

  • IP-Adresse: .95 liegt im DHCP-Bereich .81 bis .126; der Router könnte sie einem anderen Gerät zuteilen. Richtig ist eine freie Adresse von .2 bis .79, z. B. 192.168.40.30 (nicht .23 und nicht .80, die sind vergeben).

  • Subnetzmaske: Das Netz ist ein /25, also 255.255.255.128. Mit /24 hält das Gerät auch .128 bis .254 für eigene Nachbarn.

  • Standardgateway: .126 ist eine Adresse aus dem DHCP-Bereich, nicht der Router; richtig ist 192.168.40.1.

  • DNS-Server: Ohne Eintrag kann das Gerät keine Namen auflösen; einzutragen ist 192.168.40.1.

f) Welche zwei Aussagen treffen zu? (2 Punkte)

  1. Ein Gerät mit der Adresse 169.254.37.201 kann ins Internet, wenn der Router eingeschaltet ist.

  2. Eine Adresse aus dem DHCP-Bereich wird nur für eine begrenzte Zeit verliehen und muss verlängert werden.

  3. Ein Gerät mit fester Adresse muss seine Adresse vom DHCP-Server bestätigen lassen.

  4. Feste Adressen sollten außerhalb des DHCP-Bereichs liegen, damit sie nicht doppelt vergeben werden.

Richtig sind 2 und 4 (je 1 Punkt). Zu 1: Eine APIPA-Adresse hat kein Gateway und keinen DNS-Server, das Gerät erreicht nur Nachbarn mit APIPA-Adresse. Zu 3: Eine von Hand eingetragene Adresse braucht keinen DHCP-Server.

Aufgabe 1.2: Adressen am Check-in des Barcamps (Basiskompetenz)

(ca. 18 min Bearbeitungszeit)

Am Samstag, 13.03.2027, findet am Ratz und Rübe Berufskolleg (RRB) in Bielefeld das Barcamp „Lernen.Digital.Leben 2027“ statt. Du gehörst zum Technikteam um Emre Aksoy. Am Morgen druckt der Badge-Drucker am ersten Check-in-Terminal nicht. Du prüfst am Terminal CHK-01:

C:\> ipconfig /all
   Physische Adresse . . . . . . . . : 3C-22-FB-10-00-01
   IPv4-Adresse  . . . . . . . . . . : 10.110.0.21(Bevorzugt)
   Subnetzmaske  . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
   Standardgateway . . . . . . . . . : 10.110.0.1

C:\> arp -a
Schnittstelle: 10.110.0.21 --- 0x7
  Internetadresse       Physische Adresse     Typ
  10.110.0.1            00-1a-8c-0a-6e-01     dynamisch
  10.110.0.22           3c-22-fb-10-00-02     dynamisch
  10.110.0.31           00-80-92-5c-31-07     dynamisch
  10.110.0.255          ff-ff-ff-ff-ff-ff     statisch

a) Emre fragt, woher das Terminal den Eintrag für 10.110.0.31 kennt, obwohl ihn niemand eingetragen hat. Beschreibe, wie der Eintrag entstanden ist und wofür das Terminal ihn braucht. (3 Punkte)

  • Das Terminal wollte Daten an 10.110.0.31 senden und hat mit seiner Subnetzmaske festgestellt, dass das Ziel im eigenen Netz liegt. (1 Punkt)

  • Es hat per ARP-Request als Broadcast gefragt, wer 10.110.0.31 hat; das Gerät mit dieser Adresse hat per ARP-Reply seine MAC-Adresse 00-80-92-5c-31-07 genannt. Das Terminal hat das Paar als „dynamisch“ im ARP-Cache gespeichert. (1 Punkt)

  • Im LAN werden Frames an MAC-Adressen zugestellt; ohne die MAC-Adresse könnte das Terminal den Frame nicht adressieren. (1 Punkt)

b) In Emres Geräteliste für das VLAN 110 stehen nur Namen: CHK-01 (dieses Terminal), CHK-02 (zweites Terminal, gleiches Modell), DR-01 (Badge-Drucker) und die Firewall der Schul-IT als Gateway. Bestimme, welche Adressen aus der Ausgabe zu welchem Gerät gehören, und begründe jeweils, woran Du es erkennst. (4 Punkte)

Je Gerät 1 Punkt (IP- und MAC-Adresse mit Begründung):

  • CHK-01: 10.110.0.21 und 3C-22-FB-10-00-01. Die eigene IP-Adresse steht hinter „Schnittstelle“, die eigene MAC-Adresse nicht in der ARP-Tabelle, sondern in ipconfig /all unter „Physische Adresse“.

  • Firewall: 10.110.0.1 und 00-1a-8c-0a-6e-01, denn 10.110.0.1 ist laut ipconfig /all das Standardgateway.

  • CHK-02: 10.110.0.22 und 3c-22-fb-10-00-02. Die ersten drei Bytes stimmen mit CHK-01 überein (gleicher Hersteller, gleiches Modell).

  • DR-01: 10.110.0.31 und 00-80-92-5c-31-07, die einzige verbleibende Zeile mit einer anderen Herstellerkennung. Sicher bestätigen lässt es sich z. B. mit einer Statusseite, die der Drucker ausdruckt.

c) Der Drucker ist erreichbar; der Fehler lag am Papierfach. Das Terminal ruft die Anmeldesoftware unter https://anmeldung.barcamp.example auf. Beschreibe die Aufgabe des DNS bei diesem Aufruf. (2 Punkte)

Der Browser kennt nur den Namen anmeldung.barcamp.example. Das Terminal fragt den eingetragenen DNS-Server nach der zugehörigen IP-Adresse (1 Punkt) und baut erst mit dieser Adresse die Verbindung zum Webserver auf (1 Punkt).

d) Emre wundert sich: Das Terminal hat gerade Daten vom Info-Server 10.140.0.10 geladen, trotzdem steht dieser nicht in der ARP-Tabelle. Begründe, warum das so ist und welcher Eintrag stattdessen genutzt wurde. (3 Punkte)

  • Der Info-Server liegt nicht im eigenen Netz 10.110.0.0/24, sondern in 10.140.0.0/28; das erkennt das Terminal mit seiner Subnetzmaske. (1 Punkt)

  • Pakete in fremde Netze gehen an das Standardgateway. Das Terminal hat daher per ARP nur die MAC-Adresse der Firewall 10.110.0.1 ermittelt (00-1a-8c-0a-6e-01) und den Frame an sie geschickt. (1 Punkt)

  • ARP funktioniert nur im eigenen Netzabschnitt; die MAC-Adresse des Info-Servers kennt nur die Firewall in ihrem VLAN 140. (1 Punkt)

e) Ordne die Dienste DHCP, DNS, ARP, APIPA und NTP den Beschreibungen zu. (5 Punkte)

Beschreibung Dienst
liefert zu einem Namen wie anmeldung.barcamp.example die IP-Adresse
teilt einem Gerät beim Einschalten IP-Adresse, Maske, Gateway und DNS-Server zu
ermittelt zur IP-Adresse eines Nachbarn im LAN dessen MAC-Adresse
sorgt dafür, dass alle Geräte dieselbe Uhrzeit haben
Notadresse, wenn ein Gerät auf seine Adressanfrage keine Antwort erhält

Von oben nach unten: DNS, DHCP, ARP, NTP, APIPA (je 1 Punkt).

f) Beim Check-in speichert das Terminal die Uhrzeit jeder Ankunft, die Kamera in der Aula versieht ihre Aufnahmen mit einem Zeitstempel. Nenne das Protokoll, mit dem die Geräte ihre Uhren abgleichen, und begründe, warum die Uhren übereinstimmen müssen. (3 Punkte)

  • NTP (Network Time Protocol), bei einfachen Geräten auch SNTP (1 Punkt).

  • Begründung (2 Punkte, z. B.): Nur mit gleicher Zeit lassen sich Check-in-Zeiten, Aufnahmen und Protokolle verschiedener Geräte einander zuordnen, etwa um bei einer Störung nachzuvollziehen, was wann passiert ist. Außerdem setzen verschlüsselte Verbindungen (HTTPS) eine richtige Uhrzeit voraus, sonst gelten Zertifikate als ungültig.

Aufgabe 2.1: DHCP für die VLANs des Barcamps zentralisieren (Kernkompetenz)

(ca. 26 min Bearbeitungszeit)

Bisher verteilt die Firewall der Schul-IT OWL die Adressen in den Barcamp-VLANs. Svenja Krämer, Netzwerkadministratorin der Schul-IT, verlegt den DHCP-Dienst für die VLANs 110 ORGA, 120 IOT und 130 STREAM auf eine neue virtuelle Maschine dhcp-bc mit der Adresse 10.140.0.4 im VLAN 140 SERVER (10.140.0.0/28). Für jedes VLAN richtet sie einen Bereich ein; Gateway ist jeweils die Firewall mit der Adresse .1. Den alten DHCP-Dienst der Firewall schaltet sie für diese VLANs ab und richtet als ersten Schritt auf der Firewall-Schnittstelle des VLANs 110 ein DHCP-Relay mit dem Ziel 10.140.0.4 ein. Das Gäste-WLAN bleibt unverändert. Du unterstützt Emre Aksoy und Svenja beim Test.

a) Am nächsten Morgen haben die Geräte im VLAN 110 Adressen bekommen, alle Geräte in den VLANs 120 und 130 aber Adressen aus 169.254.0.0/16. Auf dhcp-bc zeichnest Du zehn Minuten lang auf (gekürzt):

dhcp-bc:~$ sudo tcpdump -n -v -i ens18 'udp port 67'
07:42:10.408 IP 10.110.0.1.67 > 10.140.0.4.67: BOOTP/DHCP, Request from f4:8e:38:a2:6c:15
      Gateway-IP 10.110.0.1, DHCP-Message Discover
07:42:10.411 IP 10.140.0.4.67 > 10.110.0.1.67: BOOTP/DHCP, Reply
      Your-IP 10.110.0.120, Gateway-IP 10.110.0.1, DHCP-Message Offer
07:42:10.430 IP 10.110.0.1.67 > 10.140.0.4.67: BOOTP/DHCP, Request from f4:8e:38:a2:6c:15
      Gateway-IP 10.110.0.1, DHCP-Message Request
07:42:10.433 IP 10.140.0.4.67 > 10.110.0.1.67: BOOTP/DHCP, Reply
      Your-IP 10.110.0.120, Gateway-IP 10.110.0.1, DHCP-Message ACK
(bis zum Ende der Aufzeichnung keine weiteren Pakete)

Werte den Mitschnitt aus: Erläutere, welche Rolle die Adresse 10.110.0.1 in den Paketen spielt und woran dhcp-bc erkennt, aus welchem Bereich er eine Adresse anbieten muss. Begründe, warum aus den VLANs 120 und 130 nichts ankommt, und gib an, was Svenja noch einrichten muss. (6 Punkte)

  • Rolle von 10.110.0.1 (2 Punkte): Das ist die Firewall-Schnittstelle im VLAN 110, auf der das Relay läuft. Sie ist Absender der Anfragen an dhcp-bc und trägt sich zusätzlich in das Feld Gateway-IP (giaddr) ein. Der Server sucht den Bereich, zu dem diese Adresse gehört (10.110.0.0/24), und bietet daraus 10.110.0.120 an. Die Antworten schickt er an das Relay zurück, nicht an den Client.

  • Warum aus VLAN 120 und 130 nichts ankommt (2 Punkte): Die Clients senden ihr DHCPDISCOVER als Broadcast. Broadcasts enden an der Firewall-Schnittstelle ihres VLANs; ohne Relay auf dieser Schnittstelle leitet niemand sie an 10.140.0.4 weiter. Die Clients erhalten keine Antwort und geben sich APIPA-Adressen.

  • Noch einzurichten (2 Punkte): auf den Firewall-Schnittstellen der VLANs 120 und 130 je ein DHCP-Relay mit Ziel 10.140.0.4; die Firewall-Regeln müssen DHCP (UDP 67) von diesen Schnittstellen zu dhcp-bc und zurück erlauben, und auf dhcp-bc müssen die Bereiche für 10.120.0.0/24 und 10.130.0.0/24 aktiv sein.

b) Ergänze für einen Client im VLAN 110, über welchen Abschnitt welche Nachricht wie zugestellt wird. (4 Punkte)

Schritt Nachricht im VLAN 110 (Client ↔︎ Firewall) zwischen Firewall und dhcp-bc
1 Client → alle, Broadcast
2 DHCPOFFER
3 Firewall → dhcp-bc, Unicast
4 DHCPACK
Schritt Nachricht im VLAN 110 (Client ↔︎ Firewall) zwischen Firewall und dhcp-bc
1 DHCPDISCOVER Client → alle, Broadcast Firewall → dhcp-bc, Unicast
2 DHCPOFFER Firewall → Client, Unicast oder Broadcast dhcp-bc → Firewall, Unicast
3 DHCPREQUEST Client → alle, Broadcast Firewall → dhcp-bc, Unicast
4 DHCPACK Firewall → Client, Unicast oder Broadcast dhcp-bc → Firewall, Unicast

Je Zeile 1 Punkt. Zwischen Relay und Server läuft alles als Unicast; nur im Netz des Clients wird gebroadcastet, weil der Client noch keine Adresse hat. Ob die Antworten an den Client als Unicast oder Broadcast gehen, hängt davon ab, ob der Client das Broadcast-Bit gesetzt hat.

c) Ein Kollege schlägt vor, den Clients die Adresse 10.140.0.4 einfach vorab mitzuteilen, damit sie den Server direkt ansprechen. Begründe, warum das beim ersten Schritt nicht funktioniert. (2 Punkte)

Der Client besitzt beim Start noch keine IP-Adresse (er sendet von 0.0.0.0) und kennt weder Maske noch Gateway (1 Punkt). Ein Paket an 10.140.0.4 in einem fremden Netz müsste er an das Gateway schicken, das er erst durch DHCP erfährt; außerdem könnte ihn eine Antwort ohne eigene Adresse nicht erreichen. Er kann daher nur alle Geräte im eigenen Netz per Broadcast (255.255.255.255, Ziel-MAC ff:ff:ff:ff:ff:ff) ansprechen (1 Punkt).

d) Die zwölf E-Ink-Türschilder im VLAN 120 sollen immer dieselbe Adresse haben, weil der MQTT-Broker nur bekannte Adressen zulässt. Emre schlägt vor, die Adressen an jedem Schild statisch einzutragen, Svenja möchte DHCP-Reservierungen. Beschreibe den Unterschied der beiden Lösungen und begründe, welche hier günstiger ist. (4 Punkte)

  • Statisch: Adresse, Maske, Gateway und DNS-Server werden an jedem Schild einzeln eingetragen; das Schild braucht keinen DHCP-Server. (1 Punkt)

  • Reservierung: Im DHCP-Server wird zur MAC-Adresse jedes Schilds eine feste IP-Adresse hinterlegt; das Schild bezieht weiter per DHCP und erhält immer dieselbe Adresse. (1 Punkt)

  • Begründung (2 Punkte): Bei zwölf Geräten sind Reservierungen günstiger: alle Zuordnungen stehen zentral an einer Stelle, Änderungen (z. B. neuer DNS-Server, Austausch eines Schilds gegen das Ersatzschild) erfolgen einmal im Server statt an jedem Akku-Gerät, Tippfehler und Doppelvergaben werden vermieden. Ein Argument für statische Adressen wäre, dass die Schilder auch ohne DHCP-Server arbeiten; bei einer Veranstaltung mit überwachtem Server wiegt das weniger.

e) Ein Türschild sendet direkt nach dem DHCPACK ARP-Requests nach seiner eigenen, gerade erhaltenen Adresse ins Netz („Gratuitous ARP“ bzw. „ARP Probe“). Erläutere den Sinn dieser ARP-Requests. (3 Punkte)

  • Das Schild prüft, ob die zugeteilte Adresse wirklich frei ist: Antwortet ein anderes Gerät, ist sie schon belegt (z. B. durch eine statisch eingetragene Adresse), und das Schild lehnt sie per DHCPDECLINE ab. (2 Punkte)

  • Ist sie frei, teilt es mit der Ankündigung allen Geräten im Netz seine Zuordnung von IP- und MAC-Adresse mit, sodass diese ihren ARP-Cache aktualisieren, etwa wenn die Adresse vorher einem anderen Gerät gehörte. (1 Punkt)

f) Seit der Umstellung ist der Infomonitor INFO-07 im Foyer zeitweise nicht erreichbar: Mal antwortet er auf Ping, mal nicht. Er läuft auf einem Raspberry Pi mit Linux, ist statisch auf 10.120.0.57/24 eingestellt und wird nachts ausgeschaltet. Svenja hat den Bereich für VLAN 120 von 10.120.0.20 bis 10.120.0.200 angelegt. Du findest:

Firewall, Systemprotokoll (Auszug)
09:12:44 kernel: arp: 10.120.0.57 moved from b8:27:eb:3a:10:07 to 24:6f:28:40:0a:12 on vlan120
09:13:02 kernel: arp: 10.120.0.57 moved from 24:6f:28:40:0a:12 to b8:27:eb:3a:10:07 on vlan120
09:14:37 kernel: arp: 10.120.0.57 moved from b8:27:eb:3a:10:07 to 24:6f:28:40:0a:12 on vlan120

dhcp-bc, aktive Leases VLAN 120 (Auszug)
IP-Adresse     MAC-Adresse         Hostname   Lease bis
10.120.0.56    24:6f:28:40:0a:11   ts-a104    13.03.2027 19:00
10.120.0.57    24:6f:28:40:0a:12   ts-b201    13.03.2027 19:00
10.120.0.58    24:6f:28:40:0a:13   ts-c110    13.03.2027 19:00

fa) Erläutere, was die Meldungen der Firewall bedeuten, welche Geräte beteiligt sind und warum INFO-07 deshalb nur zeitweise erreichbar ist. (3 Punkte)

  • Bedeutung (1 Punkt): Die Firewall lernt für 10.120.0.57 abwechselnd zwei verschiedene MAC-Adressen und überschreibt jedes Mal ihren ARP-Eintrag. Zwei Geräte nutzen also dieselbe IP-Adresse.

  • Beteiligte (1 Punkt): b8:27:eb:3a:10:07 ist INFO-07 (statisch, Herstellerteil eines Raspberry Pi), 24:6f:28:40:0a:12 laut Lease-Liste das Türschild ts-b201, das .57 vom DHCP-Server erhalten hat, weil die statische Adresse des Monitors mitten im Bereich .20 bis .200 liegt. Vermutlich hat das Schild die Adresse bekommen, als der Monitor ausgeschaltet war; seine Prüfung per ARP blieb deshalb unbeantwortet.

  • Folge (1 Punkt): Pakete an .57 gehen an das Gerät, dessen MAC-Adresse gerade im ARP-Cache der Firewall steht. Steht dort das Türschild, erreicht der Ping den Monitor nicht. Weil Linux eine statische Adresse ohne Konfliktprüfung weiter nutzt, wechselt der Zustand ständig.

fb) Entscheide begründet, welches Gerät die Adresse 10.120.0.57 behalten soll, und beschreibe, wie Du den Konflikt dauerhaft beseitigst. (3 Punkte)

  • Entscheidung (1 Punkt): INFO-07 behält .57. Die Adresse ist am Monitor fest eingetragen und vermutlich in Dokumentation, Firewall-Regeln oder der Software für die Inhalte hinterlegt; das Türschild holt seine Adresse ohnehin per DHCP und kann jede andere bekommen.

  • Dauerhafte Lösung (2 Punkte, sinngemäß):

    • Im DHCP-Server .57 aus dem Bereich ausschließen, besser den Bereich so verkleinern, dass alle statischen Adressen außerhalb liegen (z. B. statische Geräte von .2 bis .99, Bereich .100 bis .200), und die statischen Adressen in der Netzdokumentation pflegen.
    • Die Lease von ts-b201 löschen und das Schild neu verbinden lassen, damit es eine freie Adresse erhält.
    • Den ARP-Eintrag der Firewall für .57 löschen (oder ablaufen lassen) und die Erreichbarkeit von INFO-07 und ts-b201 per Ping prüfen.

g) Nenne drei weitere Ursachen dafür, dass ein DHCP-Server Clients keine oder falsche Adressen zuteilt. (3 Punkte)

Je 1 Punkt, drei aus:

  • Bereich erschöpft, alle Adressen sind verliehen.

  • DHCP-Dienst gestoppt oder Server (unter Windows im Active Directory) nicht autorisiert.

  • Firewall blockiert UDP 67/68 zwischen Relay und Server.

  • Bereich mit falschem Gateway oder falscher Maske angelegt.

  • Ein zweiter, nicht berechtigter DHCP-Server (z. B. mitgebrachter Router) antwortet schneller und verteilt fremde Adressen.

Aufgabe 2.2: Namensauflösung im Büro der Let’s Meet GmbH (Kernkompetenz)

(ca. 32 min Bearbeitungszeit)

Du bist Auszubildende*r bei der Let’s Meet GmbH am Jahnplatz in Bielefeld. Im Büronetz 172.18.4.0/23 arbeitet der Server dc01.letsmeet.example (172.18.4.10) als Domänencontroller und interner DNS-Server; er ist für die Zone letsmeet.example autoritativ. Im Servernetz der Entwicklung (172.18.6.0/29) stehen der Testserver test.letsmeet.example (172.18.6.3) und das NAS nas.dev.letsmeet.example (172.18.6.2). Der Büro-Router ist aus dem Internet unter 192.0.2.10 erreichbar. Yusuf Demir (Leiter Entwicklung) bittet Dich, einigen Meldungen nachzugehen.

Netzwerkplan des Büros der Let’s Meet GmbH: Router R-LM verbindet Provider, Büronetz 172.18.4.0/23 mit dc01 (172.18.4.10) und Notebooks sowie das Servernetz der Entwicklung 172.18.6.0/29 mit test (172.18.6.3) und nas.dev (172.18.6.2) (mit KI erstellt)

a) Jonas Weber meint: „DNS brauchen wir im Büro nur, damit wir ins Internet kommen.“ Widerlege die Aussage mit zwei Beispielen aus dem Büronetz. (2 Punkte)

Je Beispiel 1 Punkt, zwei aus:

  • Interne Server werden über Namen angesprochen, z. B. das NAS als nas.dev.letsmeet.example; Lesezeichen, Skripte und Netzlaufwerke müssen bei einem Adresswechsel nicht angepasst werden.

  • Die Windows-Clients finden den Domänencontroller für Anmeldung und Gruppenrichtlinien über DNS-Einträge der Zone letsmeet.example (SRV-Einträge); ohne DNS scheitert die Anmeldung an der Domäne.

  • Rückwärtsauflösung: Protokolle von Firewall und Servern zeigen Gerätenamen statt nur IP-Adressen.

  • Interne Dienste wie der Testserver test.letsmeet.example sind intern unter einer anderen Adresse erreichbar als von außen.

b) Erläutere den Aufbau und die Elemente des Namens nas.dev.letsmeet.example. (5 Punkte)

  • Aufbau (1 Punkt): hierarchisch, von rechts nach links gelesen, Teile durch Punkte getrennt; ganz rechts steht die (meist weggelassene) Root.

  • Je 1 Punkt: example Top-Level-Domain, letsmeet Domain (Second-Level-Domain), dev Subdomain, nas Hostname.

c) Jonas Weber meldet, dass er mit seinem Notebook zwar im Internet surfen, das NAS aber nicht über seinen Namen erreichen kann; über 172.18.6.2 klappt es. Bei Kolleg*innen funktioniert alles. ipconfig /all zeigt bei ihm „DNS-Server: 9.9.9.9“, von Hand eingetragen. Erläutere die Ursache, beschreibe die Lösung und nenne einen weiteren Grund, warum Clients im Büronetz keinen öffentlichen DNS-Server verwenden sollten. (4 Punkte)

  • Ursache (2 Punkte): Der öffentliche DNS-Server kennt die interne Zone letsmeet.example mit dem Eintrag für nas.dev.letsmeet.example nicht. Internetnamen löst er auf, interne Namen nicht; deshalb ist das NAS nur noch per IP-Adresse erreichbar.

  • Lösung (1 Punkt): DNS-Server automatisch beziehen lassen bzw. 172.18.4.10 eintragen, danach ipconfig /flushdns und erneut testen.

  • Weiterer Grund (1 Punkt, z. B.): Die Anmeldung an der Domäne scheitert, weil Clients den Domänencontroller per DNS finden; Filter und Protokollierung des internen DNS werden umgangen.

d) dc01 hat noch keine Weiterleitung eingetragen und löst externe Namen selbst auf. Jonas öffnet die Seite docs.python.org, die in keinem Cache steht. Dabei werden die folgenden Nachrichten ausgetauscht, hier in falscher Reihenfolge:

Karte Absender → Empfänger Inhalt
A dc01 → Nameserver von python.org „Welche Adresse hat docs.python.org?“
B Root-Server → dc01 „Weiß ich nicht. Frag einen der Server für org, hier ihre Namen und Adressen.“
C Notebook → dc01 „Welche Adresse hat docs.python.org? Bitte die fertige Antwort.“
D Server für org → dc01 „Weiß ich nicht. Zuständig für python.org sind diese Nameserver.“
E dc01 → Notebook „docs.python.org hat diese Adresse.“
F dc01 → Root-Server „Welche Adresse hat docs.python.org?“
G Nameserver von python.org → dc01 „docs.python.org hat diese Adresse.“ (autoritative Antwort)
H dc01 → Server für org „Welche Adresse hat docs.python.org?“

Bringe die Karten in die richtige Reihenfolge. Kennzeichne außerdem, welche Karten zur rekursiven Anfrage des Notebooks gehören und welche Antworten nur Verweise sind. (5 Punkte)

Beispiellösung als Sequenzdiagramm: rekursive Anfrage C und Antwort E zwischen Notebook und dc01, dazwischen die iterative Auflösung F, B, H, D, A, G über Root-Server, TLD-Server org und Nameserver von python.org (mit KI erstellt)
  • Reihenfolge (3 Punkte; je ein Punkt für C–F–B, H–D und A–G–E): C, F, B, H, D, A, G, E.

  • Rekursive Anfrage (1 Punkt): C und E. Das Notebook stellt eine einzige Frage und erwartet eine fertige Antwort; alle Zwischenschritte übernimmt dc01.

  • Verweise (1 Punkt): B und D. Root- und TLD-Server kennen die Antwort nicht, sondern nennen nur den nächsten zuständigen Server; dc01 folgt diesen Verweisen iterativ. G ist die eigentliche Antwort, die dc01 für die Dauer der TTL in seinen Cache übernimmt.

e) Yusuf überlegt, wie dc01 externe Namen künftig auflösen soll:

  1. wie bisher selbst ab den Root-Servern,

  2. per Weiterleitung (Forwarder) an den DNS-Server des Providers,

  3. per Weiterleitung an einen DNS-Filterdienst, der bekannte Schadsoftware- und Phishing-Domains sperrt.

Bewerte die drei Varianten nach Antwortzeit, Sicherheit sowie Abhängigkeit und Datenschutz, und gib eine begründete Empfehlung für das Büro. (6 Punkte)

Bewertung (4 Punkte, je sinnvoller vergleichender Aussage 1 Punkt), z. B.:

1 selbst auflösen 2 Provider 3 Filterdienst
Antwortzeit bei neuen Namen mehrere Anfragen nacheinander, danach eigener Cache großer, von vielen Kund*innen gefüllter Cache, meist schnell ebenfalls großer Cache, je nach Standort des Dienstes etwas längere Wege
Sicherheit Firewall muss DNS zu beliebigen Servern erlauben; keine Filterung Firewall nur zum Provider öffnen; in der Regel keine Filterung Firewall nur zum Dienst öffnen; gefährliche Domains werden blockiert
Abhängigkeit, Datenschutz unabhängig, niemand sieht die Anfragen gesammelt abhängig vom Provider-DNS; der Provider sieht alle angefragten Namen abhängig vom Dienst; der Betreiber sieht alle angefragten Namen, Vertrag und Standort (DSGVO) prüfen

Empfehlung (2 Punkte, begründet; andere begründete Empfehlungen sind ebenfalls richtig): Variante 3 mit einem Anbieter in der EU und einem zweiten Forwarder als Ersatz. Das kleine Büro gewinnt Schutz vor Schadsoftware-Domains, braucht nur eine Firewall-Regel und muss keinen eigenen Aufwand betreiben; die Abhängigkeit wird durch den zweiten Eintrag gemildert.

f) Nachdem Yusuf den Testserver auf eine neue Adresse umgezogen und den Eintrag in dc01 geändert hat, landet Anh Nguyen noch eine Weile beim alten Server. Erläutere den Zweck des DNS-Cache, warum Anh noch die alte Adresse erhält, und gib den Befehl an, mit dem sie den Cache ihres Rechners leert. (4 Punkte)

  • Zweck (2 Punkte): Der Cache speichert Antworten für die Dauer ihrer TTL. Bei erneuter Anfrage kommt die Antwort lokal aus dem Cache, ohne erneute Anfrage an den Nameserver; das ist schneller und entlastet die Server.

  • Alte Adresse (1 Punkt): Anhs Rechner (oder ein Resolver) hat den alten Eintrag noch im Cache, dessen TTL nicht abgelaufen ist.

  • Befehl (1 Punkt): ipconfig /flushdns.

g) Malik aus dem Support tippt den Namen des Testservers in die Konsole und erhält:

C:\> nslookup tset.letsmeet.example
Server:  dc01.letsmeet.example
Address:  172.18.4.10

*** tset.letsmeet.example wurde von dc01.letsmeet.example nicht gefunden: Non-existent domain

Erläutere die Fehlermeldung. (2 Punkte)

Der DNS-Server dc01 ist erreichbar und hat geantwortet (1 Punkt), kennt den Namen tset.letsmeet.example aber nicht, weil er falsch geschrieben ist (Tippfehler statt test); ohne Auflösung kann keine Verbindung aufgebaut werden (1 Punkt).

h) Der Testserver soll auch für Testnutzende von außen unter test.letsmeet.example erreichbar sein. Der Router 192.0.2.10 leitet HTTPS an 172.18.6.3 weiter, beherrscht aber kein NAT-Loopback: Pakete, die aus dem Büro an seine eigene öffentliche Adresse gehen, leitet er nicht zurück ins LAN. Yusuf hat die Zone zweimal angelegt:

; Zone letsmeet.example auf dc01 (nur aus dem Büronetz erreichbar)
test      3600  IN  A  172.18.6.3
nas.dev   3600  IN  A  172.18.6.2

; Zone letsmeet.example beim Provider (öffentlich)
test      3600  IN  A  192.0.2.10

ha) Erkläre anhand der beiden Auszüge, welche Antwort ein Client im Büro und ein Client im Internet auf die Frage nach test.letsmeet.example erhält und warum. Nenne einen Vorteil dieser Aufteilung. (3 Punkte)

  • Büro (1 Punkt): Clients fragen dc01, der die interne Fassung der Zone führt, und erhalten 172.18.6.3; sie erreichen den Server direkt im LAN.

  • Internet (1 Punkt): Externe Resolver landen über die öffentliche Delegation beim Provider und erhalten 192.0.2.10; die Portweiterleitung bringt die Verbindung zum Server. Dieselbe Zone liefert also je nach Herkunft der Anfrage unterschiedliche Antworten (Split-horizon DNS).

  • Vorteil (1 Punkt, einer aus): ein Name und dieselben Links für alle; interner Verkehr bleibt im LAN; interne Namen wie nas.dev und private Adressen erscheinen nicht in der öffentlichen Zone.

hb) Anh Nguyen arbeitet im Büro. nslookup test.letsmeet.example liefert ihr 172.18.6.3, der Browser meldet beim Aufruf von https://test.letsmeet.example aber eine Zeitüberschreitung. In den Browsereinstellungen ist „Sicheres DNS (DNS über HTTPS)“ mit einem öffentlichen Anbieter eingeschaltet. Erläutere die Ursache und nenne zwei Möglichkeiten, den Fehler zu beheben. (4 Punkte)

  • Ursache (2 Punkte): nslookup fragt den eingetragenen DNS-Server dc01 und bekommt die interne Antwort. Der Browser umgeht mit DNS über HTTPS den Resolver des Betriebssystems, fragt den öffentlichen Anbieter und erhält die öffentliche Antwort 192.0.2.10. Die Verbindung geht dann aus dem Büro an die öffentliche Adresse des eigenen Routers; ohne NAT-Loopback leitet er sie nicht weiter, es kommt keine Antwort.

  • Behebung (je 1 Punkt, zwei aus): DNS über HTTPS im Browser abschalten bzw. für Firmengeräte per Richtlinie deaktivieren oder auf den internen Server umstellen; dem Browser dc01 als DoH-Server anbieten; NAT-Loopback am Router einrichten (funktioniert, ist aber ein Umweg über den Router); test.letsmeet.example vorübergehend in die hosts-Datei eintragen (nur als Notlösung).

Aufgabe 2.3: Netzwerkdienste für den Showroom der CSB-Rad GmbH (Kernkompetenz)

(ca. 35 min Bearbeitungszeit)

Die CSB-Rad GmbH eröffnet 2027 einen Showroom in der Bielefelder Innenstadt. Dort gibt es ein Kassensystem, zwei Beratungs-Tablets, eine Kamera am Eingang und ein Gäste-WLAN. Der Showroom wird per VPN mit der Zentrale in Sennestadt verbunden. Cem Sarıkaya hat einen Router ausgewählt. Laut Datenblatt bietet er:

  • DHCP-Server

  • DNS-Server (DNS-Proxy mit Cache)

  • NTP-Server

  • DynDNS-Client

  • WLAN-Accesspoint mit Gastzugang

  • VPN-Gateway (IPsec, WireGuard)

Netzwerkplan des Showrooms der CSB-Rad GmbH: Router R-SHOW mit Internetanschluss, LAN Showroom 172.20.96.0/19 mit Kasse, zwei Tablets und Kamera, Gäste-WLAN mit Smartphones und VPN-Tunnel zu R-INT und nas-sen im LAN der Zentrale (mit KI erstellt)

a) Cem hat Anforderungen an das Netz im Showroom gesammelt. Ordne jeder Anforderung die Funktion des Routers zu, die sie erfüllt, und begründe kurz. Eine Funktion bleibt übrig. (5 Punkte)

  1. Kund*innen sollen mit eigenen Smartphones ins Internet, ohne Kasse und Tablets zu erreichen.

  2. Die Kasse soll ihre Buchungen an das Warenwirtschaftssystem in der Zentrale übertragen, ohne dass die Daten ungeschützt durch das Internet laufen.

  3. Ein neues Beratungs-Tablet soll nach dem Einschalten ohne Handarbeit im Netz arbeiten.

  4. Die Tablets sollen Namen wie nas-sen.csb-rad.example aus der Zentrale auflösen und häufig aufgerufene Seiten schnell finden.

  5. Datum und Uhrzeit der Kasse sollen sich nicht von Hand einstellen lassen müssen und auch nach einem Stromausfall stimmen.

Je Anforderung 1 Punkt (Funktion mit kurzer Begründung):

  1. WLAN-Accesspoint mit Gastzugang: Die Gäste erhalten ein eigenes, vom Firmennetz getrenntes Netz mit reinem Internetzugang.

  2. VPN-Gateway: Ein verschlüsselter Tunnel zur Zentrale verbindet beide Standorte; die Buchungen laufen geschützt durch das Internet.

  3. DHCP-Server: Er teilt dem Tablet Adresse, Maske, Gateway und DNS-Server automatisch zu.

  4. DNS-Server (DNS-Proxy mit Cache): Er beantwortet Anfragen aus dem Cache und leitet Namen der Zentrale über das VPN an den internen DNS-Server, andere an den Provider weiter.

  5. NTP-Server: Der Router holt die genaue Zeit aus dem Internet; die Kasse gleicht ihre Uhr regelmäßig mit ihm ab.

Übrig bleibt der DynDNS-Client (siehe Teilaufgabe b).

b) Der Internetanschluss des Showrooms erhält vom Provider eine wechselnde öffentliche IPv4-Adresse. Erläutere, welche Aufgabe der DynDNS-Client hier für die VPN-Verbindung übernimmt. (3 Punkte)

Weil sich die öffentliche Adresse ändert, kann die Zentrale den Showroom nicht dauerhaft unter einer festen Adresse ansprechen (1 Punkt). Der DynDNS-Client meldet nach jeder Änderung die neue Adresse an einen DynDNS-Dienst, der den DNS-Eintrag (z. B. showroom.dyndns-anbieter.example) mit kurzer TTL aktualisiert (1 Punkt). Das VPN-Gateway der Zentrale baut die Verbindung zu diesem Namen auf und erreicht so immer die aktuelle Adresse (1 Punkt).

c) Die Kamera am Eingang und das Kassensystem sollen ihre Uhr mit dem Router abgleichen.

ca) Benenne das Protokoll zur Zeitsynchronisation mit Transportprotokoll und Port und beschreibe kurz, wie die Zeitquellen hierarchisch aufgebaut sind. (3 Punkte)

  • NTP (Network Time Protocol) bzw. SNTP (1 Punkt), UDP Port 123 (1 Punkt).

  • Hierarchie in Strata (1 Punkt): Stratum 0 sind Referenzuhren (Atomuhr, GPS, DCF77), Stratum-1-Server sind direkt daran angeschlossen, Stratum-2-Server holen die Zeit von Stratum 1 usw.; der Router holt sie z. B. aus dem NTP-Pool und gibt sie weiter.

cb) Erläutere zwei Gründe, warum Kamera, Kasse und Router dieselbe Uhrzeit haben müssen. (4 Punkte)

Je 2 Punkte, zwei aus:

  • Nur mit synchroner Zeit lassen sich Kamerabilder eindeutig den Kassenvorgängen oder Ereignissen (z. B. einem Diebstahl) zuordnen.

  • Log-Einträge von Router, VPN und Kasse lassen sich bei einer Störung oder einem Sicherheitsvorfall nur mit gleicher Zeit nachvollziehen.

  • Zertifikate (VPN, HTTPS zum Kassen-Backend) werden anhand der Uhrzeit geprüft; bei falscher Zeit gelten sie als ungültig, Verbindungen scheitern.

  • Kassenbelege und Buchungen müssen mit korrektem Datum und Uhrzeit erfasst werden.

d) Für die Domain csb-rad.example sollen beim Provider Einträge angelegt werden. Gib zu jeder Anforderung den passenden Eintragstyp an und formuliere den Eintrag (Name, Typ, Wert). (6 Punkte)

  1. Der Onlineshop auf der Cloud-VM 203.0.113.140 soll unter shop.csb-rad.example erreichbar sein.

  2. Derselbe Shop soll auch über IPv6 unter 2001:db8:40::140 erreichbar sein.

  3. www.csb-rad.example soll immer dorthin zeigen, wohin shop zeigt, auch wenn der Shop später umzieht.

  4. Mails an Adressen @csb-rad.example sollen beim Server mail.csb-rad.example ankommen.

  5. In den Protokollen anderer Server soll zur Adresse 203.0.113.140 der Name shop.csb-rad.example erscheinen.

  6. Ein Zertifikatsdienst verlangt als Nachweis, dass die Domain der CSB-Rad GmbH gehört, den Text pruefcode=7f3a91c2 unter dem Namen der Domain.

Je Anforderung 1 Punkt (Typ und sinnvoller Eintrag):

  1. A: shop.csb-rad.example. A 203.0.113.140

  2. AAAA: shop.csb-rad.example. AAAA 2001:db8:40::140

  3. CNAME: www.csb-rad.example. CNAME shop.csb-rad.example. (der Alias folgt jeder Änderung von shop)

  4. MX: csb-rad.example. MX 10 mail.csb-rad.example. (dazu braucht mail.csb-rad.example einen A- bzw. AAAA-Eintrag)

  5. PTR: 140.113.0.203.in-addr.arpa. PTR shop.csb-rad.example. Diese Rückwärtszone verwaltet der Inhaber des Adressblocks, hier der Cloud-Anbieter; der Eintrag wird dort beantragt.

  6. TXT: csb-rad.example. TXT "pruefcode=7f3a91c2"

e) Natalia Wróbel aus der Buchhaltung schickt eine Rechnung von rechnung@csb-rad.example an einkauf@radhaus-bielefeld-sued.example. Beschreibe, wie der Mailserver der CSB-Rad GmbH dabei DNS nutzt, bis die Mail beim Empfänger ankommt. (3 Punkte)

  1. Der Mailserver fragt per DNS den MX-Eintrag der Domain radhaus-bielefeld-sued.example ab und erhält den Namen des zuständigen Mailservers (bei mehreren den mit der kleinsten Prioritätszahl). (1 Punkt)

  2. Er löst diesen Namen per A- bzw. AAAA-Eintrag in eine IP-Adresse auf. (1 Punkt)

  3. Er liefert die Mail per SMTP an diese Adresse aus; der Empfänger kann über den SPF-Eintrag (TXT) von csb-rad.example prüfen, ob der Absender-Server berechtigt ist. (1 Punkt)

Beispiellösung als Sequenzdiagramm: Der Mailserver fragt per DNS den MX-Eintrag und dann den A- bzw. AAAA-Eintrag ab, liefert die Mail per SMTP ein, und der Empfänger prüft den SPF-Eintrag von csb-rad.example (mit KI erstellt)

f) Für die Domain gilt der SPF-Eintrag csb-rad.example. TXT "v=spf1 mx -all". Natalias Rechnungen an einkauf@radhaus-bielefeld-sued.example kamen bisher an. Seit der Händler dieses Postfach automatisch an den Mailserver seiner Muttergesellschaft post.zweirad-gruppe.example weiterleitet, werden die Rechnungen dort abgewiesen.

fa) Erläutere, warum die Weiterleitung die SPF-Prüfung scheitern lässt. (2 Punkte)

SPF prüft, ob der Server, der eine Mail einliefert, für die Absenderdomain senden darf; die erlaubten Server stehen im TXT-Eintrag der Absenderdomain, hier nur die Mailserver aus dem MX-Eintrag von csb-rad.example (1 Punkt). Bei der Weiterleitung liefert aber der Server des Händlers die Mail an post.zweirad-gruppe.example ein, und zwar weiterhin mit dem Absender @csb-rad.example. Seine Adresse steht nicht im SPF-Eintrag; wegen -all lehnt der Empfänger die Mail ab (1 Punkt).

fb) Cem überlegt, -all durch ~all zu ersetzen. Bewerte den Vorschlag und nenne ein Verfahren, das das Problem besser löst. (3 Punkte)

  • Bewertung (2 Punkte): Mit ~all (softfail) werden Mails nicht berechtigter Server nicht mehr abgewiesen, sondern nur als verdächtig markiert. Die Rechnungen kämen dann eher an, landen aber womöglich im Spam. Gleichzeitig schwächt die Änderung den Schutz gegen gefälschte Absender @csb-rad.example bei allen Empfängern. Als Lösung für eine einzelne Weiterleitung ist das daher ungeeignet.

  • Besseres Verfahren (1 Punkt, eines aus): DKIM: Der Mailserver der CSB-Rad GmbH signiert jede Mail, der öffentliche Schlüssel steht als TXT-Eintrag im DNS; die Signatur bleibt bei einer unveränderten Weiterleitung gültig (zusammen mit einer DMARC-Richtlinie, die DKIM als Nachweis genügen lässt). Alternativ schreibt der weiterleitende Server den Absender um (SRS, Sender Rewriting Scheme); das muss allerdings der Händler einrichten.

g) Am Beratungs-Tablet 172.20.97.42 öffnet https://shop.csb-rad.example eine täuschend echte Seite mit einem Zahlungsformular. Am zweiten Tablet und an der Kasse erscheint der echte Shop. Du prüfst am betroffenen Tablet:

C:\> nslookup shop.csb-rad.example
Server:  r-show.showroom.csb-rad.example
Address:  172.20.127.254

Nicht autorisierende Antwort:
Name:    shop.csb-rad.example
Address:  203.0.113.140

C:\> ping -n 1 shop.csb-rad.example
Ping wird ausgeführt für shop.csb-rad.example [198.51.100.66] mit 32 Bytes Daten:
Antwort von 198.51.100.66: Bytes=32 Zeit=21ms TTL=51

Erläutere, warum nslookup und ping unterschiedliche Adressen zeigen, nenne die wahrscheinliche Ursache und beschreibe zwei Maßnahmen. (4 Punkte)

  • Unterschied (1 Punkt): nslookup fragt direkt den DNS-Server (172.20.127.254) und bekommt die richtige Adresse. ping und der Browser nutzen den Namensdienst von Windows, der vor jeder DNS-Anfrage die lokale hosts-Datei (C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts) liest.

  • Ursache (1 Punkt): In der hosts-Datei dieses Tablets steht ein Eintrag 198.51.100.66 shop.csb-rad.example, vermutlich von Schadsoftware eingetragen. Weil nur dieses Gerät betroffen ist und der DNS-Server richtig antwortet, liegt der Fehler nicht im DNS.

  • Maßnahmen (2 Punkte, zwei aus): Tablet vom Netz nehmen und auf Schadsoftware prüfen bzw. neu aufsetzen; Eintrag entfernen und ipconfig /flushdns ausführen; prüfen, ob am Tablet Zahlungs- oder Zugangsdaten eingegeben wurden, und diese sperren bzw. ändern; Benutzerkonten ohne Administratorrechte verwenden, damit die hosts-Datei nicht verändert werden kann; die gefälschte Seite dem Provider bzw. dem Shop-Betreiber melden.

h) Die Zone csb-rad.example wird mit DNSSEC signiert. Ein validierender Resolver erhält für den Shop unter anderem (gekürzt):

shop.csb-rad.example.  300   IN  A       203.0.113.140
shop.csb-rad.example.  300   IN  RRSIG   A 13 3 300 20270401000000 20270301000000 41022 csb-rad.example. (Signatur)
csb-rad.example.       3600  IN  DNSKEY  256 3 13 (öffentlicher Schlüssel, Kennung 41022)
csb-rad.example.       3600  IN  DNSKEY  257 3 13 (öffentlicher Schlüssel, Kennung 30907)
csb-rad.example.       86400 IN  DS      30907 13 2 (Hashwert)   ; aus der Zone example.

ha) Beschreibe in Schritten, wie der Resolver mit diesen Einträgen prüft, ob die Adresse 203.0.113.140 unverändert ist und wirklich vom Verwalter der Zone stammt. (3 Punkte)

  1. Der Resolver prüft die RRSIG-Signatur über den A-Eintrag mit dem öffentlichen Schlüssel mit der Kennung 41022 (DNSKEY 256). Passt sie nicht, wurde der Eintrag verändert, und der Resolver verwirft die Antwort. Dabei achtet er auch auf den Gültigkeitszeitraum der Signatur (hier 01.03. bis 01.04.2027). (1 Punkt)

  2. Er prüft, ob die DNSKEY-Einträge selbst echt sind: Der Schlüssel 30907 (DNSKEY 257) signiert die Schlüsselliste der Zone, und sein Hashwert muss mit dem DS-Eintrag übereinstimmen, den die übergeordnete Zone example. veröffentlicht. (1 Punkt)

  3. Den DS-Eintrag prüft er auf dieselbe Weise mit den Schlüsseln von example., deren DS wiederum in der Root-Zone steht. Den Schlüssel der Root kennt der Resolver fest (Trust Anchor). Ist die ganze Kette lückenlos, stammt die Antwort nachweislich aus der Zone csb-rad.example. (1 Punkt)

Beispiellösung: DNSSEC-Prüfkette vom Schlüssel der Root über DS und DNSKEY der Zone example. bis zu DNSKEY 30907 und 41022, RRSIG und A-Eintrag von shop.csb-rad.example (mit KI erstellt)

hb) Begründe, ob DNSSEC den Vorfall aus Teilaufgabe g verhindert hätte. (2 Punkte)

Nein (1 Punkt). Die falsche Adresse stammt aus der hosts-Datei des Tablets und nicht aus einer DNS-Antwort. Windows befragt den DNS-Server für diesen Namen gar nicht, eine Signaturprüfung findet deshalb nicht statt. Außerdem validiert in der Regel der Resolver (hier der Router oder der Provider), nicht das Tablet selbst; gegen Manipulationen auf dem Endgerät hilft DNSSEC nicht (1 Punkt).


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Dieser Artikel und seine Texte, Bilder, Grafiken, Code und sonstiger Inhalt sind - sofern nicht anders angegeben - lizenziert unter CC BY 4.0. Nennung gemäß TULLU-Regel bitte wie folgt: “Übungsaufgaben zu Netzwerkdiensten: DHCP, DNS, ARP, APIPA und NTP” von oer-informatik.de (H. Stein), Lizenz: CC BY 4.0. Der Artikel wurde unter https://oer-informatik.de/dhcp-dns-arp-uebungsaufgaben veröffentlicht, die Quelltexte sind in weiterverarbeitbarer Form verfügbar im Repository unter https://gitlab.com/oer-informatik/netzwerk/adressierung-protokolle. Erstellt mit KI-Assistenz; von mir umfassend redaktionell überarbeitet, geprüft und freigegeben. Stand: 28.10.2026.

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