Netz von Null · 1/42 · 55 Min. angesetzt – Langform, jedes Wort zählt

Bit, Paket, Adresse

Dieses Kapitel setzt nichts voraus. Kein Vorwissen über Router, keine Ahnung von DHCP, kein Zertifikat. Am Ende sollst du einem Prüfer oder einem Kollegen erklären können, was auf dem Kabel eigentlich passiert, bevor irgendwer „das Netz ist tot“ sagt. Wenn ein Satz hier ein Wort benutzt, das du nicht erklären kannst, ist der Satz für dich noch wertlos – dann liest du den Kasten zu diesem Wort noch einmal.

Ein Rechner ist keine magische Kiste, die „ins Internet geht“. Er ist eine Maschine, die Zustände unterscheidet: Spannung da oder nicht, Lichtpuls da oder nicht, Funksymbol da oder nicht. Alles, was später Website, Mail, Anmeldung oder Prüfung heißt, ist nur eine Vereinbarung darüber, wie lange Ketten solcher Zustände gelesen werden. Wer das überspringt, kann Konfigurationsmenüs bedienen und bricht zusammen, sobald das Menü lügt.

Bit und Byte

Bit

Kleinste Unterscheidung: 0 oder 1. Nicht „eine kleine Datei“, nicht „ein Buchstabe“. Ein Bit ist eine Entscheidung zwischen zwei Zuständen. Acht Bit fasst man als Byte zusammen, weil acht Stellen genau 256 Kombinationen erlauben – praktischer Baustein für Zeichen und kleine Zahlen.

Eine IPv4-Adresse ist 32 Bit lang. Geschrieben siehst du 192.168.1.1 – vier Dezimalzahlen. Intern ist das eine einzige 32-stellige Folge aus Nullen und Einsen. Die Punkte sind nur eine Schreibweise für Menschen. Wenn du Subnetze rechnest, rechnest du an diesen 32 Stellen, nicht an den Punkten.

Eine IPv6-Adresse ist 128 Bit. Deshalb sieht sie länger und fremder aus. Dieselbe Idee: eine Nummer, die ein Interface in einem Netz bezeichnet. Wer IPv6 „abschalten, dann ist Ruhe“ sagt, schiebt das Problem hinter den Schrank. Immer mehr Netze und Betriebssysteme sprechen beides.

Protokoll heißt Vereinbarung

Protokoll

Feste Abmachung, wie Bits gelesen werden. Ohne Protokoll ist ein Bitmuster Rauschen. Ethernet sagt, wie ein Rahmen auf dem Kabel aussieht. IP sagt, wie ein Paket zwischen Netzen wandert. TCP und UDP sagen, wie Anwendungen Stück für Stück bedient werden. DHCP und DNS sind Protokolle über dieser Lage: sie benutzen UDP, IP und oft Broadcast, um Konfiguration und Namen zu tragen.

Ein Protokoll ist kein Gerät. Du kannst DHCP auf Windows, Linux oder einer Firewall sprechen – die Vereinbarung bleibt erkennbar. Genau deshalb kann die IHK denselben Ablauf (Discover, Offer, Request, Ack) fragen, egal welche Marke im Betrieb hängt.

Rahmen und Paket

Rahmen (Frame)

Die Hülle auf dem lokalen Segment. Beim Ethernet stehen vorn Ziel-MAC und Quell-MAC, dazu ein Typfeld und dann die Nutzlast. Der Switch entscheidet anhand der MAC, auf welche Buchse der Rahmen soll. Der Switch liest in der Regel nicht, ob darin eine Website steckt.

Paket

Stück mit logischer Absender- und Zieladresse (meist IP). Ein großes Dokument wird zerlegt, am Ziel wieder zusammengesetzt. Router schauen auf das Paket, nicht auf die Ethernet-Hülle der vorigen Station – die Hülle wird an jedem Hop neu gebaut.

Merksatz, den du aufsagen kannst: Kabel oder Funk tragen den Rahmen. Der Rahmen trägt oft ein IP-Paket. Das Paket trägt TCP oder UDP. Darin sitzt die Anwendung. Diagnose steigt diese Leiter hinauf. Wer oben bei „Chrome geht nicht“ beginnt, ohne unten Link, MAC und IP geprüft zu haben, würfelt.

MAC ist nicht IP

MAC-Adresse

Typisch 48 Bit, an der Netzwerkkarte. Gilt im lokalen Segment. Der Switch lernt: diese MAC habe ich an Port 7 gesehen. Die MAC ist keine Adresse im Internet. Ein Router gibt ein Paket nicht „an die MAC in einem anderen Land“ weiter, sondern an die IP des nächsten Hops und packt dort einen neuen Rahmen.

IP-Adresse

Logische Nummer im Netz. Sie sagt zwei Dinge zugleich: in welchem Netz der Host sitzt (Präfix) und welcher Host er dort ist (Hostanteil). Ohne IP kennt dich kein Router außerhalb deines Segments. Mit einer IP allein weißt du noch nicht, welcher Dienst auf dem Rechner gemeint ist – das ist der Port.

Subnetz / Präfix / CIDR

Schreibweise wie 10.20.30.0/24. Die Zahl nach dem Schrägstrich ist, wie viele Bits von links das Netz meinen. /24 heißt: 24 Bits Netz, 8 Bits Host. Alle Geräte mit gleichem Netzanteil dürfen sich ohne Router erreichen, sofern der Link und das VLAN das hergeben. /16 ist ein viel größeres Netz, /26 ein viel kleineres.

Beispiel, das du rechnen übst: 192.168.10.0/24 hat 256 Adressen. Die erste ist die Netzadresse, die letzte der Broadcast, dazwischen 254 nutzbare in der klassischen Zählung. 192.168.10.0/26 hat 64 Adressen, 62 nutzbare. Das Gateway muss im selben Subnetz sitzen wie der Host. Eine 192.168.10.1 als Gateway hilft einem Host 192.168.20.50 nicht, wenn dazwischen kein Router arbeitet.

Gateway / Router

Gerät oder Funktion mit mindestens zwei Netzen. Es nimmt Pakete entgegen, deren Ziel nicht im eigenen Netz liegt, und setzt sie in ein anderes Netz. Default-Gateway am Client ist die Adresse, an die er alles schickt, was nicht lokal ist. Falsches Gateway: der Client wirkt „online konfiguriert“ und erreicht nichts hinter der Tür.

Port, TCP, UDP

Port (Transport)

Zahl von 0 bis 65535 an TCP oder UDP. Sie sagt, welcher Dienst auf dem Rechner das Paket bekommt. 53 oft DNS, 67 und 68 DHCP, 80 HTTP, 443 HTTPS, 22 SSH. Dieselbe Zahl kann auf verschiedenen Rechnern verschiedene Dienste meinen – die Zahl ist eine lokale Tür, keine Weltordnung.

TCP

Transport mit Verbindungsaufbau, Nummerierung, Neuübertragung. Web und viele Datenbanken sitzen darauf, weil fehlende Stücke auffallen und nachgefordert werden. Der Start kostet Handshake.

UDP

Datagramm ohne Verbindung. Die Anwendung merkt selbst, ob etwas fehlt. DHCP und viele DNS-Fragen nutzen UDP, weil die Nachricht klein ist und bei Verlust einfach neu gesendet wird. „UDP ist unsicher“ ist zu grob: UDP ist ungesichert im Sinne von Zuverlässigkeit, nicht automatisch „abhörbar“ oder „böse“.

Was du nach diesem Kapitel können musst

Ein Bit von einem Buchstaben und von einer Datei unterscheiden.
Sagen, warum ein Switch MAC liest und ein Router IP.
Ein /24 und ein /26 in Hostzahlen übersetzen.
Erklären, warum das Default-Gateway im selben Subnetz stehen muss.
TCP und UDP in einem Satz unterscheiden, ohne „sicher/unsicher“ zu missbrauchen.

Wenn das sitzt, ist das nächste Kapitel (Broadcast, ARP, DHCP-Schrei) keine Magie mehr. Wenn das nicht sitzt, ist jedes DHCP-Menü Theater.

Prüfung