Logische Netzsegmentierung nach IEEE 802.1Q: VLAN-ID, Access- und Trunk-Ports (Tagged/Untagged) sowie Inter-VLAN-Routing (Router-on-a-Stick, L3-Switch).
📖 Fachtheorie & KMK-Prüfungswissen
1. Warum VLANs (Virtual Local Area Networks)?
Standardmäßig bilden alle Ports eines Switches eine einzige gemeinsame Broadcast-Domäne. Zu viele Broadcasts belasten das Netz und bergen Sicherheitsrisiken:
- Sicherheit: Trennung sensibler Netze (z. B. Buchhaltung, Gäste-WLAN, Management, Produktion).
- Performance: Broadcast-Stürme bleiben auf das jeweilige VLAN beschränkt.
- Flexibilität: Teilnehmer können unabhängig von ihrem physischen Standort logisch einer Gruppe zugeordnet werden.
2. IEEE 802.1Q Tagging
Um Frames mehrerer VLANs über ein einziges Kabel zwischen zwei Switches zu transportieren, fügt der Switch ein 4 Byte langes 802.1Q-Tag in den Ethernet-Frame ein:
- VLAN-ID (12 Bit): Unterstützt bis zu 4.094 VLANs (IDs 1–4094).
- Access-Port (Untagged): Verbindet ein normales Endgerät (PC, Drucker). Der Port gehört zu genau einem VLAN. Der Frame hat KEIN Tag.
- Trunk-Port / Tagged Port: Verbindet Switche oder Router. Überträgt Frames mehrerer VLANs mit angehängtem 802.1Q-Tag.
✍️ Authentische IHK-Prüfungsaufgaben mit Erwartungshorizont
VLAN-Konzept & Router-on-a-Stick
8 Punkte
In einer Schule existieren zwei getrennte VLANs:
- VLAN 10 (Lehrer): 192.168.10.0/24
- VLAN 20 (Schüler): 192.168.20.0/24
Beide Netze sind auf einem Layer-2-Switch eingerichtet. Ein Router ist mit einem einzigen Gigabit-Ethernet-Kabel (Interface g0/0) an den Switch angeschlossen.
1. Erläutern Sie die Konfiguration des Switch-Ports, der zum Router führt (Access- oder Trunk-Port, Tagged/Untagged).
2. Beschreiben Sie das Prinzip 'Router-on-a-Stick' mit Subinterfaces zur Ermöglichung des Routings zwischen beiden VLANs.
💡 Didaktischer Erwartungshorizont & Punkteverteilung (nach KMK-Kriterien)
1. Switch-Port zum Router:
Der Port muss als Trunk-Port (Tagged Port nach IEEE 802.1Q) konfiguriert werden, damit Frames aus beiden VLANs (10 und 20) über die physikalische Leitung zum Router übertragen und anhand des VLAN-Tags unterschieden werden können. (4 Pkt.)
2. Router-on-a-Stick Prinzip:
- Das physische Router-Interface (g0/0) wird in zwei logische Subinterfaces unterteilt (z. B. g0/0.10 und g0/0.20).
- Jedem Subinterface wird das entsprechende 802.1Q-Tagging zugewiesen (z. B. 'encapsulation dot1Q 10' bzw. 'encapsulation dot1Q 20') und eine IP-Adresse vergeben, die als Standard-Gateway für das jeweilige VLAN fungiert (192.168.10.1 bzw. 192.168.20.1).
- Der Router empfängt die getaggten Pakete, entkapselt sie, routet sie auf Vermittlungsschicht (Layer 3) und sendet sie getaggt in das Ziel-VLAN zurück. (4 Pkt.)