Die Website des Sportvereins
AFB I–IIDer TSV Lilienthal hat sich den Namen tsv-lilienthal.de registrieren lassen. Die Vorsitzende legt anschließend drei Unterbereiche an: www.tsv-lilienthal.de für die Startseite, anmeldung.tsv-lilienthal.de für die Online-Anmeldung zu Kursen und fotos.tsv-lilienthal.de für Bilder von Turnieren.
Ein neues Mitglied tippt zum ersten Mal anmeldung.tsv-lilienthal.de in den Browser. Sein Rechner hat diesen Namen noch nie aufgelöst.
- Geben Sie für anmeldung.tsv-lilienthal.de die Top-Level-Domain, die Second-Level-Domain und die Subdomain an, und geben Sie jeweils an, wer diesen Teil festlegt.
- Stellen Sie dar, auf welchem Weg der Rechner des neuen Mitglieds die IP-Adresse zu diesem Namen erhält.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Top-Level-Domain: .de — die Endung ist vorgegeben; der Verein wählt nur aus den bestehenden Endungen aus.
Second-Level-Domain: tsv-lilienthal — der eigentliche Name, den der Verein registriert hat.
Subdomain: anmeldung — vom Verein als Besitzer der Domain selbst angelegt.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
- Der Rechner schaut in seinem Zwischenspeicher nach; dort steht der Name noch nicht.
- Er fragt den DNS-Server seines Providers bzw. seines Netzes.
- Dieser fragt einen Root-Server. Der kennt die Adresse nicht, verweist aber auf den für .de zuständigen Server.
- Der .de-Server verweist auf den Nameserver, der für tsv-lilienthal.de zuständig ist.
- Dieser Nameserver kennt die IP-Adresse von anmeldung.tsv-lilienthal.de und gibt sie zurück.
- Der DNS-Server des Providers reicht die Adresse an den Rechner weiter; beide speichern sie für spätere Anfragen zwischen. Erst jetzt kann der Browser die Seite anfordern.
Entscheidend ist, dass jeder Server nur seinen Ausschnitt kennt und ansonsten weiterverweist.
Eine Adresse für 600 Geräte
AFB II–IIIEin Gymnasium hat rund 600 Geräte im Netz: Laptops, Tablets, Drucker und Präsentationsrechner. Vom Provider bekommt die Schule genau eine öffentliche IPv4-Adresse, 203.0.113.25. Im Schulnetz verteilt der Router per DHCP private Adressen aus dem Bereich 10.x.x.x (siehe Abbildung).
Im Informatikunterricht behauptet Malik: „Das ganze Getrickse mit privaten Adressen ist nur nötig, weil so verschwenderisch mit Adressen umgegangen wird. Hätte jeder Mensch auf der Erde nur ein einziges Gerät, würden die IPv4-Adressen locker reichen.“
Der IT-Beauftragte überlegt unterdessen, das Schulnetz vollständig auf IPv6 umzustellen, sodass jedes der 600 Geräte eine eigene öffentliche Adresse erhält.
- Erklären Sie, wie das Tablet mit der Adresse 10.0.8.102 eine Webseite abrufen kann, obwohl seine Adresse im Internet nicht gültig ist.
- Überprüfen Sie Maliks Behauptung rechnerisch.
- Diskutieren Sie die geplante Umstellung auf IPv6.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Das Tablet schickt seine Anfrage mit der privaten Absenderadresse 10.0.8.102 an den Schulrouter. Der Router ersetzt beim Hinausgehen die private Absenderadresse durch die öffentliche Adresse 203.0.113.25 und merkt sich in einer Tabelle, dass diese Anfrage vom Tablet stammt. Dieses Übersetzen heißt NAT.
Der Webserver antwortet an 203.0.113.25. Beim Hineingehen schaut der Router in seiner Tabelle nach, zu welchem Gerät die Antwort gehört, setzt wieder die private Zieladresse 10.0.8.102 ein und stellt das Paket im Schulnetz zu. So teilen sich alle 600 Geräte eine einzige öffentliche Adresse.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
IPv4 bietet \(2^{32} = 4\,294\,967\,296 \approx 4{,}3\) Milliarden Adressen.
Schon bei einem Gerät pro Person bräuchte man über 8 Milliarden Adressen, also fast doppelt so viele. Dazu kommen Adressen für Server und Router sowie Bereiche, die für private Netze reserviert sind und deshalb im Internet gar nicht vergeben werden.
Maliks Behauptung ist also falsch: Der Adressmangel liegt nicht an Verschwendung, sondern an den 32 Bit von IPv4.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Für IPv6: Mit 128 Bit gibt es praktisch unbegrenzt viele Adressen; jedes Gerät kann eine eigene öffentliche Adresse erhalten, und das Übersetzen per NAT entfällt. Da IPv4 aufgebraucht ist, gehört IPv6 die Zukunft.
Gegen eine vollständige Umstellung: Mit öffentlichen Adressen sind die Geräte grundsätzlich aus dem Internet ansprechbar; bisher sorgten die privaten Adressen nebenbei dafür, dass Fremde die Geräte im Schulnetz nicht direkt erreichen konnten, dieser Schutz muss neu geschaffen werden. Außerdem ist die Umstellung aufwendig, ältere Geräte wie Drucker beherrschen IPv6 womöglich nicht, und viele Dienste sind weiterhin nur über IPv4 erreichbar.
Mögliches Ergebnis: IPv6 schrittweise einführen und IPv4 mit NAT parallel weiterbetreiben, so wie es heute weltweit üblich ist. Ein anderes Ergebnis ist zulässig, wenn es begründet ist. Vollständig ist die Antwort, wenn mindestens je zwei Argumente beider Seiten sachlich richtig abgewogen werden und ein begründetes Ergebnis folgt.