Aufgaben D: Vom Subnetz zum Internet

Typischerweise verbindet man sich mit einem Subnetz, welches mit dem Internet verbunden ist. Der Computer hat dann zwei unterschiedliche IP-Adressen: eine lokale und eine globale.

1. Erkläre den Unterschied zwischen der lokalen und einer globalen IP-Adresse.
2. Wie ermittelst man die lokale und die globale IP-Adresse? Beachte: Zwei ziemlich unterschiedliche Vorgehen.
3. Ermittle die aktuelle lokale und globale IP-Adresse deines Computers.

Löse diese Aufgabe mithilfe von Python/TigerJython (siehe Tipps unten).

In einem Subnetz mit Maske 255.255.255.192 hat ein Laptop die IP-Adresse 192.168.1.102. Aufgrund der Maske ist festgelegt, welche anderen IP-Adressen im gleichen Subnetz vergeben werden dürfen. Bestimme, welche der folgenden IP-Adressen in diesem Subnetz vergeben werden können und welche nicht:

• 192.168.1.33
• 192.168.1.87
• 192.168.1.130

Begründe deine Antworten. Tipp 1: Es muss gerechnet werden, verwende dafür Python/TigerJython. Für mehr Tipps, siehe unten.

Optional: (aber sehr empfohlen): Schreibe einen Code, mit dem du einfach IP-Adressen und Subnetzmasken von der dezimalen 4-Byte-Notation in die Binär-Notation umwandeln kannst und umgekehrt. Schreibe z.B. folgende Funktionen:

print(ip_dec_to_bin([133,162,149,238]))
print(ip_bin_to_dec("10000101.10100010.10010101.11101110"))

Tipps Python/TigerJython

print(int("1101",2)) # Binärstring in Dezimalzahl umwandeln
print(bin(13)) # Dezimalzahl in Binärstring umwandeln

print(2*3*5*7*11)
print(2**15) # Potenzen, Hoch-Rechnen

Tipps 2

Du wurdest beauftragt, ein Heimnetzwerk einzurichten, an welches folgende Geräte angeschlossen werden sollen:

• 5 Smartphones, 3 Laptops, 1 Desktop-Computer, 1 Drucker, 2 Fernsehboxen, 1 PlayStation, 1 Kühlschrank.
• Platz für weitere 5 Geräte.

Auftrag:

1. Welche Subnetzmaske wählst du? Wähle diese so restriktiv wie möglich, so dass sie aber genügend Platz für die geforderte Anzahl Geräte bietet. Gib die Subnetzmaske in den folgenden drei Formaten an: 4-Byte, binär, CIDR
2. Mache eine Skizze des Netzwerks, an dessen Zentrum ein Switch steht. Weise jedem Gerät eine passende lokale IP-Adresse zu. Beachte: Diese muss mit der Subnetzmaske kompatibel sein.
3. Wähle eine passende globale IP-Adresse für das Netzwerk.

Solche Aufgabentypen hast du bereits gelöst.

1. Wandle die Maske von der 4-Byte-Notation 255.254.0.0 in die CIDR-Notation um
2. Wie viele IP-Adressen können im Subnetz aus 1. vergeben werden?
3. Im Netzwerk einer Firma benutzen allerhöchstens $1000$ Geräte das Netzwerk. Welche Maske (in 4-Byte-Notation) sollte gewählt werden?
4. In einem Netzwerk mit Maske /20 existiert ein Gerät mit IP 29.185.149.170. Ist es möglich, dass im gleichen Netzwerk auch die IP 29.185.144.42 vergeben wird?

Wir haben bereits gesehen, dass man beim Berechnen der Anzahl IP-Adressen, die innerhalb eines Subnetzes vergeben werden können, zwei abziehen muss. Dies kommt daher, dass zwei IP-Adressen fix vergeben sind:

• Die kleinste mögliche erlaubte IP-Adresse ist die sogenannte Netzwerk Adresse. Diese kann man als die Adresse des gesamten Netzwerks betrachten.
• Die grösste mögliche erlaubte IP-Adresse heisst Broadcast Adresse. Über diese kann man direkt alle Geräte des Subnetzes Adressieren.

In dieser Aufgabe geht es darum, für ein vorgegebenes Netzwerk diese beiden Spezialadressen zu ermitteln. Klicke auf „Tipps“, um solche zu erhalten, falls du sie benötigen solltest.

Tipps

Ermittle die Netzwerk Adresse und die Broadcast Adresse für ein Netzwerk mit Maske …, in dem die IP-Adresse … vorkommt:

1. Maske /24, IP-Adresse: 192.168.1.127
2. Maske /20, IP-Adresse: 29.185.149.17
3. In den beiden Netzwerken von 1. und 2.: Welches sind die kleinste und grösste IP-Adressen, die an normale Geräte vergeben werden können?

Aufgabe D1

Aufgabe D2

Aufgabe D3

Aufgabe D4

Aufgabe D5

def ip_dec_as_string(ip):
    st = ""
    for nr in ip:
        st += str(nr) + "."
    return st[0:len(st)-1]
 
def ip_dec_list_to_bin(ip):
    # [133,162,149,238] -> "10000101.10100010.10010101.11101110"
    bin_ip = ''
    for nr in ip:
        b = bin(nr)[2:]
        while len(b) < 8:
            b = '0' + b
        bin_ip += b + "."
    return bin_ip[0:len(bin_ip)-1]
 
def ip_dec_to_bin(ip):
    # "133.162.149.238" -> "10000101.10100010.10010101.11101110"
    ip = [int(x) for x in ip.split('.')]
    return ip_dec_list_to_bin(ip)
 
def ip_bin_to_dec_list(ip_bin):
    # "10000101.10100010.10010101.11101110" -> [133,162,149,238]
    ip = []
    ip_bin = ip_bin.split('.')
    for nr in ip_bin:
        ip.append(int(nr,2))
    return ip
 
def ip_bin_to_dec(ip_bin):
    # "10000101.10100010.10010101.11101110" -> "133.162.149.238"
    ip = ip_bin_to_dec_list(ip_bin)
    ip = [str(x) for x in ip]
    return '.'.join(ip)
 
def mask_bin_to_cidr(mask_bin):
    count = 0
    for x in mask_bin:
        if x == '1': count += 1
    return count
 
print(ip_dec_list_to_bin([133,162,149,238]))
print(ip_dec_to_bin("133.162.149.238"))
print(ip_bin_to_dec_list("10000101.10100010.10010101.11101110"))
print(ip_bin_to_dec("10000101.10100010.10010101.11101110"))
 
def ip_dec_same_network_all_dec(mask,ip_1,ip_2):
    cidr = mask_bin_to_cidr(ip_dec_to_bin(mask))
    ip_1 = ''.join(ip_dec_to_bin(ip_1).split('.'))
    ip_2 = ''.join(ip_dec_to_bin(ip_2).split('.'))
    for i in range(cidr):
        if ip_1[i] != ip_2[i]:
            return False
    return True
 
print(ip_dec_same_network_all_dec("255.255.255.192","192.168.1.102","192.168.1.33"))
print(ip_dec_same_network_all_dec("255.255.255.192","192.168.1.102","192.168.1.87"))
print(ip_dec_same_network_all_dec("255.255.255.192","192.168.1.102","192.168.1.130"))