Das Gesamtbild
Der Weg eines Webseitenaufrufs
Du öffnest https://example.org. Dahinter laufen mehrere klar getrennte Schritte ab:
Der Client fragt nach der IP-Adresse, die zum Hostnamen gehört.
Liegt das Ziel nicht im eigenen Subnetz, sendet der Client an sein Default Gateway.
Für den nächsten Hop braucht der Client im Ethernet die MAC-Adresse des Gateways.
TCP sorgt für eine zuverlässige Übertragung; TLS schützt Vertraulichkeit und Integrität.
Der Browser fordert die Seite an, der Webserver liefert Status, Header und Inhalt.
Denkmodell
Das OSI-Modell
Das OSI-Modell beschreibt Kommunikation in sieben Schichten. Jede Schicht nutzt die darunterliegende und bietet der darüberliegenden einen Dienst an. In echten TCP/IP-Netzen sind die Grenzen nicht immer scharf – für Analyse und Prüfung ist das Modell trotzdem sehr nützlich.
| Schicht | Aufgabe | Beispiele | Adressierung |
|---|---|---|---|
| 7 Anwendung | Dienste für Programme | HTTP, DNS, SMTP, SSH | Name, URL |
| 6 Darstellung | Format, Kodierung, Verschlüsselung | TLS, UTF-8, JPEG | – |
| 5 Sitzung | Sitzungen steuern | Dialogsteuerung, Checkpoints | – |
| 4 Transport | Ende-zu-Ende-Transport | TCP, UDP | Port |
| 3 Vermittlung | Netze verbinden, Wege wählen | IPv4, IPv6, ICMP, Router | IP-Adresse |
| 2 Sicherung | Frames im lokalen Netz | Ethernet, WLAN, Switch, VLAN | MAC-Adresse |
| 1 Bitübertragung | Bits als Signal übertragen | Kupfer, Glasfaser, Funk | – |
Transportschicht
TCP oder UDP?
TCP: zuverlässig
Verbindungsorientiert, bestätigt Daten, sortiert Segmente und überträgt verlorene Daten erneut. Typisch für HTTPS, SSH und E-Mail.
UDP: schnell und schlank
Verbindungslos, ohne Zustellgarantie oder Sortierung. Typisch für DNS-Anfragen, Echtzeit-Audio und DHCP.
Vermittlung
IPv4-Adresse und Subnetzmaske
Eine IPv4-Adresse besteht aus 32 Bit. Die Subnetzmaske trennt den Netzanteil vom Hostanteil. Bei 192.168.10.34/24 gehören die ersten 24 Bit zum Netz. Das Netz heißt 192.168.10.0.
- Netzadresse: alle Hostbits 0 – bezeichnet das Netz selbst.
- Broadcast: alle Hostbits 1 – erreicht alle IPv4-Hosts im Subnetz.
- Default Gateway: Routeradresse für Ziele außerhalb des eigenen Netzes.
- Private Bereiche: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 und 192.168.0.0/16.
Infrastruktur
Switching, Routing, DNS und DHCP
Leitet Ethernet-Frames anhand seiner MAC-Adresstabelle innerhalb eines Layer-2-Netzes weiter.
Verbindet IP-Netze und wählt anhand seiner Routingtabelle den nächsten Hop.
Ordnet Namen Ressourcen zu. Häufige Records sind A, AAAA, CNAME, MX, NS und TXT.
Vergibt automatisch IP-Konfiguration. Der Grundablauf heißt DORA: Discover, Offer, Request, Acknowledge.
Physische Infrastruktur
Strukturierte Verkabelung
Eine strukturierte Verkabelung plant Anschlüsse hierarchisch und anwendungsneutral. In Gebäuden unterscheidet man Primärbereich zwischen Gebäuden, Sekundärbereich zwischen Etagen und Tertiärbereich bis zu den Anschlussdosen.
- Standortverteiler: verbindet Gebäude beziehungsweise den Campus.
- Gebäudeverteiler: sammelt Verbindungen innerhalb eines Gebäudes.
- Etagenverteiler: verbindet Patchpanel und Switch mit den Datendosen der Etage.
- Dokumentation: Jede Dose, jeder Port, jedes Patchpanel und jedes Gerät erhält eine eindeutige, nachvollziehbare Kennzeichnung.
Segmentierung
VLANs trennen Broadcast-Domänen
Ein VLAN bildet auf Switches ein eigenes logisches Layer-2-Netz. Geräte verschiedener VLANs benötigen einen Router oder Layer-3-Switch, um miteinander zu kommunizieren.
- Access-Port: gehört normalerweise ungetaggt zu genau einem VLAN.
- Trunk-Port: transportiert mehrere VLANs, meist mit IEEE 802.1Q-Tags.
- Nutzen: Struktur, kleinere Broadcast-Domänen und eine Basis für Sicherheitsregeln.
Selbstcheck
Kannst du es erklären?
Warum braucht ein Client im lokalen Ethernet sowohl IP- als auch MAC-Adressen?
Die IP-Adresse kennzeichnet Quelle und Ziel über Netzgrenzen hinweg. Die MAC-Adresse bringt den jeweiligen Frame nur im aktuellen Layer-2-Segment bis zum nächsten Hop.
Wann sendet ein Client an das Default Gateway?
Wenn die Ziel-IP laut eigener IP-Adresse und Subnetzmaske nicht im lokalen Subnetz liegt. Das Gateway übernimmt dann die Weiterleitung.
Warum kommunizieren zwei VLANs nicht direkt miteinander?
Jedes VLAN ist eine eigene Broadcast-Domäne und üblicherweise ein eigenes IP-Netz. Kommunikation dazwischen erfordert Routing und kann dort gefiltert werden.