Inhaltsverzeichnis

• Binäre Logik – worum geht es?
• Die drei Grundfunktionen: NICHT, UND, ODER
• Schaltzeichen im Überblick (IEC vs. US-Norm)
• Die zusammengesetzten Gatter: NAND, NOR, XOR, XNOR
• Zeitablaufdiagramm (Impulsdiagramm)
• Wichtige Rechenregeln & die Sätze von De Morgan
• Normalformen: DNF und KNF
• NAND & NOR – die universellen Gatter
• Bonus: Wahrheitstabelle per PowerShell
• Fazit

Binäre Logik – worum geht es?

Digitaltechnik kennt nur zwei Zustände: 0 und 1 (auch LOW/HIGH, falsch/wahr, aus/ein). Eine logische Funktion bildet einen oder mehrere Eingänge auf genau einen Ausgang ab. Beschreiben kannst du sie auf drei gleichwertige Arten:

• Wahrheitstabelle – listet für jede Eingangskombination den Ausgang auf.
• Boolescher Ausdruck – die Funktion als Formel, z. B. Y = A ∧ B.
• Schaltzeichen / Logikplan – die grafische Darstellung als Gatter.

Bei n Eingängen gibt es immer 2ⁿ mögliche Eingangskombinationen – bei 2 Eingängen also 4 Zeilen, bei 3 Eingängen 8 Zeilen. Das ist später für DNF/KNF wichtig.

Notation: Es gibt mehrere übliche Schreibweisen. Ich nutze hier ∧ (UND), ∨ (ODER), ¬ (NICHT) und ⊕ (XOR). Gleichwertig sind: UND = · oder Zusammenschreiben (A·B bzw. AB), ODER = +, NICHT = Überstrich (Ā).

Die drei Grundfunktionen: NICHT, UND, ODER

Aus diesen drei lässt sich jede beliebige logische Funktion zusammensetzen – sie sind das Fundament.

NICHT (NOT / Negation / Inverter)

Dreht den Eingang um. Ein Eingang, ein Ausgang.

Y = ¬A

UND (AND / Konjunktion)

Der Ausgang ist nur dann 1, wenn alle Eingänge 1 sind. Merksatz: „UND ist geizig“.

Y = A ∧ B

ODER (OR / Disjunktion)

Der Ausgang ist 1, sobald mindestens ein Eingang 1 ist. Merksatz: „ODER ist großzügig“.

Y = A ∨ B

Schaltzeichen im Überblick (IEC vs. US-Norm)

In der Praxis triffst du auf zwei Symbol-Welten:

• IEC 60617 / DIN – rechteckige Symbole mit einem Kennzeichen im Block (& für UND, ≥1 für ODER, 1 für NICHT, =1 für XOR). In deutschen Prüfungen und Normplänen üblich.
• ANSI / US-Norm – die „distinktiven“ geschwungenen Formen, die du aus vielen Datenblättern und internationaler Literatur kennst.

Eine Negation wird in beiden Welten durch einen kleinen Kreis (Bubble) am Ausgang dargestellt – so werden aus UND/ODER die Funktionen NAND/NOR.

Die zusammengesetzten Gatter: NAND, NOR, XOR, XNOR

NAND (NOT-AND)

Negiertes UND – Ausgang ist 0 nur dann, wenn alle Eingänge 1 sind.

Y = ¬(A ∧ B)

NOR (NOT-OR)

Negiertes ODER – Ausgang ist 1 nur dann, wenn alle Eingänge 0 sind.

Y = ¬(A ∨ B)

XOR (Exklusiv-ODER / Antivalenz)

Ausgang ist 1, wenn die Eingänge unterschiedlich sind. Bei mehr als zwei Eingängen gilt: 1, wenn die Anzahl der Einsen ungerade ist (Paritätsfunktion).

Y = A ⊕ B

XNOR (Äquivalenz)

Negiertes XOR – Ausgang ist 1, wenn die Eingänge gleich sind. Praktisch als „Vergleicher“.

Y = ¬(A ⊕ B)

Zeitablaufdiagramm (Impulsdiagramm)

Das Zeitablaufdiagramm (auch Impuls- oder Signal-Zeit-Diagramm) zeigt, wie sich die Ausgänge über die Zeit verhalten, während sich die Eingänge ändern. Hier durchlaufen die Eingänge A und B nacheinander alle vier Kombinationen 00 → 01 → 10 → 11. So siehst du auf einen Blick, wie jedes Gatter reagiert (in idealer Betrachtung ohne Gatterlaufzeit/Schaltverzögerung).

Lies es spaltenweise: In jeder Zeitspalte gilt eine feste Kombination von A und B, und du kannst Zeile für Zeile mit den Wahrheitstabellen oben gegenprüfen.

Wichtige Rechenregeln & die Sätze von De Morgan

Für Vereinfachungen brauchst du die Grundgesetze der Booleschen Algebra:

Besonders prüfungsrelevant sind die Sätze von De Morgan – sie verbinden UND/ODER über die Negation und sind die Grundlage dafür, dass NAND und NOR universell sind:

¬(A ∧ B) = ¬A ∨ ¬B
¬(A ∨ B) = ¬A ∧ ¬B

Merksatz: „Negation rein – aus UND wird ODER (und umgekehrt).“

Normalformen: DNF und KNF

Eine Normalform ist eine standardisierte Schreibweise, in der sich jede logische Funktion direkt aus ihrer Wahrheitstabelle ablesen lässt – ohne Raten.

• DNF – Disjunktive Normalform: eine ODER-Verknüpfung von UND-Termen (sog. Mintermen). Du baust sie aus allen Zeilen, in denen der Ausgang 1 ist.
• KNF – Konjunktive Normalform: eine UND-Verknüpfung von ODER-Termen (sog. Maxtermen). Du baust sie aus allen Zeilen, in denen der Ausgang 0 ist.

So liest du die Terme ab

Minterm (für DNF, Zeile mit Ausgang 1): Alle Eingangsvariablen werden mit UND verknüpft. Eine Variable steht negiert, wenn sie in dieser Zeile 0 ist, und nicht negiert, wenn sie 1 ist.

Maxterm (für KNF, Zeile mit Ausgang 0): Alle Eingangsvariablen werden mit ODER verknüpft. Hier ist es genau umgekehrt: Eine Variable steht negiert, wenn sie in dieser Zeile 1 ist, und nicht negiert, wenn sie 0 ist.

Beispiel: Mehrheitsfunktion (2-aus-3)

Nehmen wir eine typische Funktion mit drei Eingängen: Der Ausgang f ist 1, wenn mindestens zwei der drei Eingänge 1 sind (z. B. eine „2-aus-3″-Mehrheitsentscheidung).

DNF – ODER über alle Minterme (die vier 1-Zeilen):

f = (¬A ∧ B ∧ C) ∨ (A ∧ ¬B ∧ C) ∨ (A ∧ B ∧ ¬C) ∨ (A ∧ B ∧ C)

KNF – UND über alle Maxterme (die vier 0-Zeilen):

f = (A ∨ B ∨ C) ∧ (A ∨ B ∨ ¬C) ∧ (A ∨ ¬B ∨ C) ∧ (¬A ∨ B ∨ C)

Beide Formeln beschreiben dieselbe Funktion – einmal über die 1-Stellen, einmal über die 0-Stellen. Welche Form kürzer ist, hängt davon ab, ob die Funktion mehr Einsen oder mehr Nullen hat: Hat die Funktion wenige Einsen, ist die DNF kürzer; hat sie wenige Nullen, ist die KNF kürzer.

Wichtig: Normalform ≠ minimale Form

DNF und KNF sind vollständig, aber meist nicht minimal. Die Mehrheitsfunktion lässt sich z. B. zu

f = (A ∧ B) ∨ (A ∧ C) ∨ (B ∧ C)

vereinfachen. Solche Minimierungen macht man per Boolescher Algebra (De Morgan, Distributivgesetz) oder grafisch mit dem KV-Diagramm (Karnaugh-Veitch) – das ist aber ein eigenes Thema.

NAND & NOR – die universellen Gatter

Eine Eigenschaft, die in Prüfungen gern abgefragt wird: NAND und NOR sind jeweils funktional vollständig. Das heißt, du kannst mit ausschließlich NAND-Gattern (oder ausschließlich NOR-Gattern) jede beliebige Logik nachbauen. Beispiele mit NAND:

Das ist auch ökonomisch relevant: In der Fertigung ist es günstiger, einen Chip mit nur einem Gattertyp zu bestücken, als mehrere Typen zu mischen.

Bonus: Wahrheitstabelle per PowerShell

Da du vermutlich eh schon eine PowerShell offen hast – damit kannst du dir die Wahrheitstabelle der Grundfunktionen schnell selbst ausgeben lassen. Praktisch zum Gegenprüfen:

<#
.SYNOPSIS
    Gibt die Wahrheitstabelle der logischen Grundfunktionen fuer zwei Eingaenge aus.
.DESCRIPTION
    Durchlaeuft alle vier Kombinationen von A und B und berechnet
    UND, ODER, XOR, NAND, NOR und XNOR ueber die bitweisen Operatoren.
.NOTES
    Name: PS_Wahrheitstabelle_Grundfunktionen
    Author: Andreas Bowitz
    Version: 0.1
    LastUpdated: 2026-Jun-03
#>

$ergebnis = foreach ($A in 0..1) {
    foreach ($B in 0..1) {
        [PSCustomObject]@{
            A    = $A
            B    = $B
            UND  = $A -band $B            # AND
            ODER = $A -bor  $B            # OR
            XOR  = $A -bxor $B            # XOR
            NAND = [int](-not ($A -band $B))
            NOR  = [int](-not ($A -bor  $B))
            XNOR = [int](-not ($A -bxor $B))
        }
    }
}

$ergebnis | Format-Table -AutoSize

Ausgabe:

A B UND ODER XOR NAND NOR XNOR
- - --- ---- --- ---- --- ----
0 0   0    0   0    1   1    1
0 1   0    1   1    1   0    0
1 0   0    1   1    1   0    0
1 1   1    1   0    0   0    1

Vergleiche das Ergebnis ruhig mit den Tabellen weiter oben – es passt Zeile für Zeile.

Fazit: Mit NICHT, UND, ODER hast du das komplette Fundament der Digitaltechnik in der Hand. NAND, NOR, XOR sind nur clevere Kombinationen davon, und über DNF/KNF bekommst du aus jeder Wahrheitstabelle systematisch eine Formel – ganz ohne Raten. Wer das sicher beherrscht, hat in der FISI-Prüfung bei Themen wie Schaltnetzen, KV-Diagrammen und Logikplänen einen klaren Vorteil. Im nächsten Schritt lohnt sich der Blick auf das KV-Diagramm zur Minimierung.

1. Womit man rechnet: Größen und Einheiten

Eine physikalische Größe ist eine messbare Eigenschaft – z. B. Länge, Temperatur oder Spannung. Sie besteht immer aus einem Zahlenwert und einer Einheit: 230 V, 3,4 m, 36 °C.

In der Technik rechnet man ausschließlich mit SI-Einheiten (oder davon abgeleiteten Einheiten). Die sieben Basisgrößen:

Sehr große oder kleine Werte kürzt man mit Einheitenvorsätzen ab – das spart Nullen und Nerven:

Als ITler kennst du das längst – nur dass k in der Datenwelt manchmal 1024 statt 1000 meint. In der Elektrotechnik ist k immer sauber 1000.

2. Der Sprung aus der Mechanik: Arbeit, Energie, Leistung

Bevor es elektrisch wird, drei mechanische Begriffe, die später 1:1 wiederkommen.

• Gewichtskraft: F_G = m · g mit g = 9,81 m/s². Eine 15-kg-Kiste zieht mit 15 · 9,81 = 147 N nach unten.
• Arbeit: W = F · s – Kraft mal Weg, Einheit Newtonmeter (Nm) bzw. Joule (J).
• Energie ist das Vermögen, Arbeit zu leisten. Sie wird nicht verbraucht, nur umgewandelt (Energieerhaltungssatz). Eine angehobene Last speichert potenzielle Energie, beim Absenken wird daraus kinetische Energie.
• Leistung: P = W / t – verrichtete Arbeit pro Zeit, Einheit Watt (W).

Merke dir das Verhältnis von Arbeit und Leistung – das ist exakt der Unterschied zwischen „wie viel Energie insgesamt“ (kWh auf deiner Stromrechnung) und „wie schnell“ (Watt auf dem Netzteil).

3. Der Stromkreis

Damit Strom fließt, braucht es einen geschlossenen Weg: einen Erzeuger (Spannungsquelle), einen Verbraucher und Hin- und Rückleiter dazwischen. Unterbricht ein Schalter den Weg, ist Schluss.

Zwei Richtungen, die man nicht verwechseln darf:

• Technische Stromrichtung (rot): außerhalb des Erzeugers von Plus nach Minus. Reine Konvention – historisch festgelegt, bevor man das Elektron kannte.
• Elektronenbewegung (blau): die freien Elektronen wandern tatsächlich vom Minuspol weg (Elektronenüberschuss) zum Pluspol – also entgegen der technischen Stromrichtung.

Praxis-Wahrheit: Die Elektronen selbst kriechen nur mit ca. 0,1 – 10 mm/s durch den Leiter (Driftgeschwindigkeit). Trotzdem leuchtet die Lampe sofort, weil sich der elektrische Impuls fast mit Lichtgeschwindigkeit (≈ 300 000 km/s) durch den Leiter fortpflanzt – wie ein voll gefülltes Rohr, bei dem vorne sofort Wasser rauskommt, wenn du hinten drückst.

Leiter, Nichtleiter, Halbleiter

Die Halbleiter sind der Grund, warum du diesen Artikel überhaupt liest: Jeder Transistor, jede CPU, jeder SSD-Flashspeicher basiert auf gezielt „verunreinigtem“ Silizium.

4. Elektrische Ladung Q – die Wurzel von allem

Reibt man einen Kunststoffstab an Wolle, zieht er Papierschnipsel an. Ursache ist die elektrische Ladung Q. Es gibt zwei Sorten:

• Gleichartige Ladungen stoßen sich ab.
• Ungleichartige Ladungen ziehen sich an.

Woher die Ladung kommt, zeigt der Atomaufbau (bohrsches Modell): Ein Atom hat einen Kern (Protonen +, Neutronen neutral) und eine Hülle aus Elektronen −. Werden Elektronen verschoben, entsteht ein Ladungsunterschied.

Die kleinste mögliche Ladung ist die Elementarladung:

e = 1,602 · 10⁻¹⁹ C        (Einheit: Coulomb, C)

Jede Ladung ist ein Vielfaches davon:

Q = n · e

Eine Ladung von 1 Coulomb entspricht also rund 6,242 · 10¹⁸ Elektronen – das ist die Zahl 1 / e. Sechs Trillionen Elektronen für eine einzige Sekunde 1-A-Strom. Elektronen sind verdammt klein.

5. Elektrische Spannung U

In einer Spannungsquelle werden Ladungen getrennt: ein Pol bekommt Elektronenüberschuss (Minus), der andere Elektronenmangel (Plus). Diese Trennung kostet Arbeit – und die steckt als Energie in den getrennten Ladungen.

U = W / Q        (Einheit: Volt, V)

Spannung ist also Arbeit pro Ladung. Anschaulich wie ein gespanntes Gummiband: Je weiter (= mehr Arbeit) du die Ladungen auseinanderziehst, desto höher die Spannung.

Spannung ist immer eine Differenz zwischen zwei Punkten (Potenzialen). Liegt Punkt A auf φ_A = 9 V und Punkt B auf φ_B = 6 V, beträgt die Spannung dazwischen U = 9 V − 6 V = 3 V.

Sicherheit: Das Berühren von Spannungen über 50 V (AC) kann lebensgefährlich sein. Das ist kein „kann mal pieksen“ – respektiere das, auch im Serverraum hinter der USV.

Wie Spannung erzeugt wird

6. Elektrischer Strom I

Fließen die getrennten Ladungen über einen Verbraucher wieder zusammen, ist das der elektrische Strom: die gerichtete Bewegung freier Elektronen.

I = Q / t        (Einheit: Ampere, A)

Stromstärke ist also Ladung pro Zeit. 1 A bedeutet: pro Sekunde wandert 1 C (also ~6,242 · 10¹⁸ Elektronen) durch den Leiterquerschnitt.

Was Strom alles anrichtet (die fünf Wirkungen)

Die drei Stromarten

• Gleichstrom (DC): fließt nur in eine Richtung, gleichbleibende Stärke → gerade Linie. (Batterie, Netzteil-Ausgang, USB)
• Wechselstrom (AC): Richtung und Stärke wechseln ständig → Sinuskurve. (Steckdose mit 230 V / 50 Hz)
• Mischstrom (UC): Gleichstrom mit überlagertem Wechselanteil → pulsierender Gleichstrom. (z. B. hinter einem Gleichrichter vor der Glättung)

7. Stromdichte J – warum dünne Kabel heiß werden

Durch jeden Querschnitt fließen pro Sekunde gleich viele Elektronen – egal ob dick oder dünn. Im dünnen Leiter müssen sie sich aber schneller durchquetschen → mehr Reibung → mehr Wärme.

J = I / A        (Einheit: A/mm²)

Deshalb gibt es höchstzulässige Stromstärken je Querschnitt (DIN VDE 0298-4). Ein paar Werte für fest verlegte, PVC-isolierte Kupferleitungen (Verlegeart B2, 30 °C):

Genau deshalb riecht ein überlastetes, unterdimensioniertes Verlängerungskabel im Serverschrank irgendwann verschmort. Stromdichte ist kein Theorie-Kram.

8. Alles auf einen Blick

9. Bonus: kleiner Elektro-Rechner in PowerShell

Weil’s hier um IT geht – und weil man Grundlagen am besten behält, wenn man damit spielt: eine kleine Funktion, die dir die wichtigsten Grundgrößen ausrechnet. Kein Programmier-Hexenwerk, reines PowerShell.

<#
.SYNOPSIS
    Berechnet elektrische Grundgroessen (Ladung, Strom, Leistung, Arbeit,
    Anzahl Elektronen) aus den jeweils bekannten Werten.

.DESCRIPTION
    Lernhilfe zu den Grundbegriffen der Elektrotechnik. Es werden nur die
    Parameter angegeben, die bekannt sind - die Funktion leitet daraus die
    abhaengigen Groessen ab.

.PARAMETER Spannung   Spannung U in Volt (V)
.PARAMETER Strom      Stromstaerke I in Ampere (A)
.PARAMETER Zeit       Zeit t in Sekunden (s)
.PARAMETER Ladung     Ladung Q in Coulomb (C)

.EXAMPLE
    Get-ElektroGrundgroessen -Spannung 230 -Strom 2 -Zeit 3600

.NOTES
    Name:        Get-ElektroGrundgroessen
    Author:      Andreas Bowitz
    Version:     0.1
    LastUpdated: 2026-Jun-03
#>
function Get-ElektroGrundgroessen {
    [CmdletBinding()]
    param(
        [double]$Spannung,   # U in Volt
        [double]$Strom,      # I in Ampere
        [double]$Zeit,       # t in Sekunden
        [double]$Ladung      # Q in Coulomb
    )

    # Elementarladung (Coulomb)
    $e = 1.602176634e-19

    $result = [ordered]@{}

    # Ladung aus Strom * Zeit  (Q = I * t)
    if ($Strom -and $Zeit -and -not $Ladung) {
        $Ladung = $Strom * $Zeit
    }
    # Strom aus Ladung / Zeit  (I = Q / t)
    elseif ($Ladung -and $Zeit -and -not $Strom) {
        $Strom = $Ladung / $Zeit
    }

    if ($Ladung)  { $result['Ladung Q (C)']          = [math]::Round($Ladung, 4) }
    if ($Strom)   { $result['Strom I (A)']           = [math]::Round($Strom, 4) }
    if ($Ladung)  { $result['Anzahl Elektronen n']   = "{0:E3}" -f ($Ladung / $e) }

    # Leistung  (P = U * I)
    if ($Spannung -and $Strom) {
        $leistung = $Spannung * $Strom
        $result['Leistung P (W)'] = [math]::Round($leistung, 3)

        # Arbeit  (W = P * t)
        if ($Zeit) {
            $arbeit = $leistung * $Zeit
            $result['Arbeit W (Ws)']  = [math]::Round($arbeit, 1)
            $result['Arbeit W (kWh)'] = [math]::Round($arbeit / 3.6e6, 4)
        }
    }

    [pscustomobject]$result
}

# Beispielaufruf: 230 V, 2 A, eine Stunde
Get-ElektroGrundgroessen -Spannung 230 -Strom 2 -Zeit 3600

Erwartete Ausgabe:

Ladung Q (C)         : 7200
Strom I (A)          : 2
Anzahl Elektronen n  : 4.494E+022
Leistung P (W)       : 460
Arbeit W (Ws)        : 1656000
Arbeit W (kWh)       : 0,46

460 W über eine Stunde sind also 0,46 kWh – das passt sauber zur Logik deiner Stromrechnung.

10. Faktencheck (IT-Agent-Review)

Damit hier nichts Halbgares stehen bleibt, zwei Punkte, die in vielen älteren Lehrunterlagen schlampig sind:

1. Definition des Ampere. Ältere Quellen definieren 1 A über die Kraft zwischen zwei parallelen Leitern: bei 1 m Abstand und 1 A wirkt je Meter eine Kraft von 2 · 10⁻⁷ N/m (nicht 2 · 10⁷ – das ist ein verbreiteter Tipp-/OCR-Fehler um 14 Zehnerpotenzen daneben). Seit der SI-Reform 2019 ist diese Krafdefinition überholt: Das Ampere wird heute über die fest definierte Elementarladung e = 1,602176634 · 10⁻¹⁹ C festgelegt. Fürs Grundverständnis bleibt I = Q / t aber völlig richtig.
2. Rechenwerte geprüft: F_G = 15 kg · 9,81 m/s² = 147 N · 1 C ≙ 6,242 · 10¹⁸ Elektronen · P = 230 V · 2 A = 460 W · 460 W · 1 h = 0,46 kWh .

Wer war von Neumann – und warum reden wir 80 Jahre später noch darüber?

John von Neumann beschrieb 1945 im „First Draft of a Report on the EDVAC“ ein Rechnermodell, bei dem Programm und Daten im selben Speicher liegen. Das klingt heute selbstverständlich, war damals aber der Durchbruch: Vorher musste man Rechner für jede neue Aufgabe quasi neu verdrahten. Seitdem gilt: gleiche Hardware, beliebige Programme – einfach in den Speicher laden, fertig.

Die 5 Funktionseinheiten

Das Herzstück der Architektur sind fünf logische Einheiten, die über ein gemeinsames Bus-System miteinander reden:

1. Steuerwerk (CU – Control Unit): der Dirigent. Es holt die Befehle in der richtigen Reihenfolge und versorgt alle anderen Einheiten mit Steuersignalen.
2. Rechenwerk (ALU – Arithmetic Logic Unit): führt die eigentliche Arbeit aus – arithmetisch (Addition, Subtraktion …) und logisch (UND, ODER, NICHT, Vergleiche).
3. Speicher: bewahrt Programm, Eingaben und Zwischenergebnisse auf.
4. Eingabeeinheit: bringt Daten in den Rechner (Tastatur, Netzwerkkarte …).
5. Ausgabeeinheit: gibt Daten wieder aus (Bildschirm, Drucker …).

Merke: Steuerwerk + Rechenwerk = Prozessor (CPU). Ein-/Ausgabe wird oft als eine I/O-Einheit zusammengefasst – deshalb sprechen manche von vier Einheiten. Beide Zählweisen sind korrekt, je nachdem ob man E und A trennt.

Das Bus-System: drei Leitungen, eine Aufgabe

Die Einheiten sind über den Systembus verbunden – physikalisch nichts anderes als ein Bündel elektrischer Leitungen. Er besteht aus drei Teilen:

Die Breite des Datenbusses (z. B. 64 Bit) bestimmt mit, wie viele Bit gleichzeitig übertragen werden können – ein direkter Hebel für die Performance.

Wie der Speicher organisiert ist

Der Speicher besteht aus vielen gleich großen, fortlaufend nummerierten Speicherzellen. Jede Zelle hat eine eindeutige Adresse – stell es dir wie Hausnummern in einer Straße vor.

• Bit = binary digit, die kleinste Informationseinheit (0 oder 1).
• Ein einzelnes Bit anzusteuern wäre viel zu aufwendig. Deshalb fasst man mehrere Speicherelemente zu einer Zelle zusammen – die kleinste adressierbare Einheit ist meist 1 Byte = 8 Bit.
• Alle Daten – Programm, Eingaben, Zwischenergebnisse – landen im selben Speicher und werden binär codiert.

Der Befehlszyklus: Befehlsregister & Befehlszählregister

Damit die CPU weiß, was als Nächstes dran ist, hat das Steuerwerk zwei wichtige Register:

• Befehlsregister: enthält den aktuell bearbeiteten Befehl. Ein Befehl besteht aus einem Operationsteil (was tun?) und einem Adressteil (mit welchen Daten?).
• Befehlszählregister (Program Counter): enthält die Adresse des nächsten Befehls. Nach jedem Befehl wird der Inhalt um 1 erhöht.

Bei Sprungbefehlen wird der Zähler stattdessen auf einen anderen Wert gesetzt (GoTo). Besonders mächtig sind die bedingten Sprünge: Hier entscheidet die ALU per logischem Vergleich, ob gesprungen wird oder nicht – das ist die Grundlage für jedes if und jede Schleife in jedem Programm.

Die Prinzipien der Von-Neumann-Architektur (Prüfungsklassiker)

1. Es gibt fünf Funktionseinheiten.
2. Die Rechnerstruktur ist unabhängig vom Problem – mit derselben Hardware löst man beliebige Aufgaben, indem man das passende Programm lädt.
3. Programm, Daten und Zwischenergebnisse liegen im gleichen Speicher.
4. Der Speicher ist in gleich große, fortlaufend nummerierte Zellen unterteilt.
5. Befehle werden der Reihe nach abgearbeitet (Sprungbefehle erlauben Abweichungen).
6. Der Befehlsvorrat umfasst mindestens: arithmetische Befehle, logische Befehle, Transportbefehle und bedingte Sprünge.
7. Alle Daten werden binär codiert.

Der Haken: der Von-Neumann-Flaschenhals

Genau das Prinzip, das die Architektur so flexibel macht – ein gemeinsamer Speicher und ein gemeinsamer Bus für Befehle und Daten – ist auch ihre größte Schwäche. Der Prozessor kann in einem Takt entweder einen Befehl oder ein Datum über den Bus holen, nicht beides gleichzeitig. Dieser Engpass heißt Von-Neumann-Flaschenhals (geprägt von John Backus, 1977).

Die ganze moderne Hardware-Trickkiste ist im Grunde eine Antwort darauf:

• Caches (schneller SRAM-Zwischenspeicher direkt an der CPU), um den langsamen Hauptspeicher seltener zu bemühen.
• Harvard-Architektur in Caches, die Befehle und Daten doch wieder physisch trennt.
• Pipelining, Prefetching und breitere Busse.

Wenn du also wissen willst, warum es überhaupt L1/L2/L3-Cache, Dual-Channel-RAM und immer schnellere Speicheranbindung gibt: Die Antwort steckt in diesem 80 Jahre alten Bauplan.

Fazit

Die Von-Neumann-Architektur ist simpel genug, um sie sich in fünf Minuten zu merken, und gleichzeitig fundamental genug, um den Aufbau jedes heutigen Rechners zu erklären. Fünf Einheiten, drei Busse, ein gemeinsamer Speicher – und ein Flaschenhals, gegen den die gesamte Computertechnik seit Jahrzehnten anrennt.

Im nächsten Teil dieser Reihe gehe ich tiefer in den Speicher: SRAM vs. DRAM, SDRAM, die DDR-Generationen und wie man aus „PC3-12800“ die echte Taktrate ausrechnet.

Diese Reihe: Teil 1 – Darstellen & Umrechnen · Teil 2 – Wertebereiche & Rechnen wie ein Computer (dieser Beitrag)

Wertebereiche: Was passt in n Bit?

Mit n Bits lassen sich immer genau 2ⁿ verschiedene Zahlen darstellen. Wie viele das sind, ändert sich also nicht – nur welche Zahlen, je nach Interpretation:

Bei 3 Bit sind es in beiden Fällen 8 darstellbare Zahlen – einmal 0…7, einmal −4…3. Beim Zweierkomplement „kostet“ das VZ-Bit die Hälfte des positiven Bereichs, dafür gibt’s negative Zahlen. Der negative Bereich reicht eine Zahl weiter als der positive (−4 vs. +3), weil die 0 keinen eigenen Vorzeichen-Slot braucht.

Merksatz: Normal [0 ; 2ⁿ−1], Zweierkomplement [−2ⁿ⁻¹ ; 2ⁿ⁻¹−1].

Rechnen wie ein Computer: Subtraktion = Addition

Hier wird’s spannend: Eine CPU kann eigentlich gar nicht subtrahieren. Sie kann nur addieren. Der Trick: Statt a − b rechnet sie a + (−b), wobei −b im Zweierkomplement vorliegt. Ein eventueller Übertrag aus dem höchsten Bit wird einfach verworfen – und das Ergebnis stimmt automatisch.

Genau deshalb ist 2K im Computer so beliebt: Addition und Subtraktion laufen über dieselbe Hardware-Schaltung.

Beispiel a) 7 + (−5) = 2 (4 Bit)

Beispiel b) 13 − 8 = 5 (5 Bit) → gerechnet als 13 + (−8)

Beispiel c) 23 − 16 = 7 (6 Bit) → 23 + (−16)

Beispiel d) −3 + (−5) = −8 (4 Bit) – zwei negative Zahlen

In allen Fällen: addieren, den Übertrag links wegwerfen, fertig. Kein Sonderfall fürs Minus.

Überlauf (Overflow) – wenn das Ergebnis nicht mehr passt

Was passiert, wenn das Ergebnis den Wertebereich sprengt? Beispiel in 3 Bit (WB [−4 ; 3]):

−4 + (−4) = −8 — aber −8 liegt außerhalb von [−4 ; 3].

Operand	Bits
−4	100₂ₖ
−4	100₂ₖ
Summe	(1)000 → 000 = 0 (erwartet: −8)

Das Ergebnis 0 ist schlicht falsch – ein klassischer Integer Overflow. Die Faustregel zur Erkennung:

Haben beide Summanden dasselbe Vorzeichen, das Ergebnis aber ein anderes, ist ein Überlauf passiert.

Hier: beide Operanden negativ (MSB 1), Ergebnis positiv (MSB 0) → Overflow. Genau solche Fehler stecken hinter realen Bugs (vom „Gangnam-Style-Zähler“ bei YouTube bis zu sicherheitskritischen int-Overflows). Wer den Wertebereich im Kopf hat, sieht sie kommen.

Zum Selbst-Ausprobieren: PowerShell-Demo

Dieses Skript berechnet Wertebereiche und addiert zwei Zahlen wie eine CPU – inklusive automatischer Overflow-Erkennung:

<#
.SYNOPSIS
    Demonstriert Wertebereiche und Addition im Zweierkomplement (wie eine CPU).
.DESCRIPTION
    Funktionen:
      ConvertTo-TwosComplement   -> Dezimalzahl in 2K-Bitstring (feste Bitbreite)
      Get-TwosComplementRange    -> Wertebereich fuer n Bit
      Add-TwosComplement         -> Addition zweier Zahlen mit Overflow-Erkennung
.NOTES
    Name: PS_Zweierkomplement_Arithmetik
    Author: Andreas Bowitz
    Version: 0.1
    LastUpdated: 2026-Jun-02
#>

function ConvertTo-TwosComplement {
    param(
        [Parameter(Mandatory)][int]$Value,
        [int]$Bits = 8
    )
    $mask = [int]([math]::Pow(2, $Bits) - 1)
    $tc   = $Value -band $mask
    return [Convert]::ToString($tc, 2).PadLeft($Bits, '0')
}

function Get-TwosComplementRange {
    param([int]$Bits = 8)
    [PSCustomObject]@{
        Bits  = $Bits
        Min   = -[int][math]::Pow(2, $Bits - 1)
        Max   =  [int][math]::Pow(2, $Bits - 1) - 1
        Count = [int][math]::Pow(2, $Bits)
    }
}

function Add-TwosComplement {
    param(
        [Parameter(Mandatory)][int]$A,
        [Parameter(Mandatory)][int]$B,
        [int]$Bits = 4
    )
    $range = Get-TwosComplementRange -Bits $Bits
    $sum   = $A + $B
    # Overflow: Ergebnis liegt ausserhalb des Wertebereichs
    $overflow = ($sum -lt $range.Min) -or ($sum -gt $range.Max)
    [PSCustomObject]@{
        Rechnung = "$A + ($B)"
        Bits     = "$(ConvertTo-TwosComplement $A $Bits) + $(ConvertTo-TwosComplement $B $Bits)"
        Ergebnis = $sum
        Overflow = $overflow
    }
}

# --- Test anhand der Beispiele aus dem Artikel ---
Get-TwosComplementRange -Bits 3                     # Min -4, Max 3, Count 8
Get-TwosComplementRange -Bits 8                     # Min -128, Max 127, Count 256

Add-TwosComplement -A 7  -B -5 -Bits 4              # 2,  Overflow = False
Add-TwosComplement -A -3 -B -5 -Bits 4              # -8, Overflow = False
Add-TwosComplement -A -4 -B -4 -Bits 3              # -8, Overflow = True  (!)

Zusammenfassung

• Mit n Bits sind immer 2ⁿ Zahlen darstellbar.
• Wertebereich: normal [0 ; 2ⁿ−1], Zweierkomplement [−2ⁿ⁻¹ ; 2ⁿ⁻¹−1].
• Ein Computer subtrahiert durch Addition des Zweierkomplements – der Übertrag links wird verworfen.
• Überlauf droht, sobald das Ergebnis den Wertebereich verlässt (gleiches Vorzeichen rein, anderes raus).

Zurück zu Teil 1: negative Zahlen darstellen & umrechnen, falls du die Grundlagen der 2K-Darstellung auffrischen willst.

Diese Reihe: Teil 1 – Darstellen & Umrechnen (dieser Beitrag) · Teil 2 – Wertebereiche & Rechnen wie ein Computer

Das VZ-Bit – der Trick mit dem Vorzeichen

Der Kern der 2K-Darstellung: Das Bit ganz links ist reserviert und signalisiert das Vorzeichen einer ganzen Zahl (VZ-Bit).

Bei einer positiven Zahl ist nichts Besonderes zu tun – sie wird gelesen wie normales Binär:

0101₂ₖ = 0101₂ = 5₁₀

Bei einer negativen Zahl (MSB = 1) reicht das normale Ablesen nicht. Hier muss ein Algorithmus angewendet werden:

101₂ₖ = ? → Algorithmus anwenden

Algorithmus 1: negative 2K-Zahl → negative Dezimalzahl

Gegeben: 101₂ₖ. Das MSB ist 1, also ist die Zahl negativ.

Ergebnis: 101₂ₖ = -3₁₀

Algorithmus 2: negative Dezimalzahl → 2K-Darstellung

Gegeben: -14₁₀. Wir arbeiten mit dem Betrag: |-14| = 14.

Ergebnis: -14₁₀ = 10010₂ₖ

Wichtig: Keine Stellen „verschlucken“! 10010₂ₖ ≠ 10₂ₖ. Die führenden Nullen gehören zur Zahl dazu.

Beispiel 3: positive Zahl in fester Bitbreite (8 Bit)

Damit beide Vorzeichen abgedeckt sind, noch ein positives Beispiel – diesmal mit fest vorgegebener Bitbreite von 8 Bit (ein Byte), wie es in der Praxis üblich ist.

Gegeben: +42₁₀.

Ergebnis: +42₁₀ = 00101010₂ₖ

Bei positiven Zahlen ist also kein Invertieren nötig – wichtig ist nur, dass durch das führende 0-Bit das Vorzeichen stimmt. Würde man 42 ohne die führende Null in 6 Bit schreiben (101010), wäre das MSB eine 1 und der Rechner läse die Zahl fälschlich als negativ. Auch hier gilt: Bitbreite entscheidet.

IT-Hinweis: Warum Schritt 4 nötig ist (Bitbreite)

Der vierte Schritt in Algo 2 wirkt auf den ersten Blick wie ein „Notfix“ – tatsächlich steckt dahinter das wichtigste Prinzip von 2K: Zweierkomplement ist nur eindeutig, wenn die Bitbreite feststeht.

Bei 0010 wäre das MSB 0, der Rechner würde die Zahl als +2 interpretieren – nicht als -14. Erst durch das gesetzte führende 1-Bit wird das Vorzeichen korrekt signalisiert. Anders gesagt: Du musst von Anfang an genug Stellen einplanen, damit

• der Betrag hineinpasst und
• noch eine 0 als „Platz“ fürs Vorzeichen frei bleibt.

Genau deshalb landen wir bei -14 auf 5 Bit (10010). In einem klassischen 8-Bit-Byte wäre dieselbe Zahl 11110010₂ₖ. Beide sind korrekt – sie unterscheiden sich nur in der Bitbreite. In der Prüfung also immer prüfen: Wie viele Bits sind vorgegeben?

Zum Selbst-Ausprobieren: PowerShell-Demo

Da man Theorie am besten am Rechner festigt, hier ein kleines Skript, das beide Richtungen umsetzt:

<#
.SYNOPSIS
    Demonstriert die Umrechnung Dezimal <-> Zweierkomplement.
.DESCRIPTION
    Zwei Funktionen:
      ConvertTo-TwosComplement   -> Dezimalzahl in 2K-Bitstring (feste Bitbreite)
      ConvertFrom-TwosComplement -> 2K-Bitstring zurueck in Dezimalzahl
.NOTES
    Name: PS_Zweierkomplement_Umrechnung
    Author: Andreas Bowitz
    Version: 0.1
    LastUpdated: 2026-Jun-02
#>

function ConvertTo-TwosComplement {
    param(
        [Parameter(Mandatory)][int]$Value,
        [int]$Bits = 8
    )
    # Bitmaske auf die gewuenschte Breite begrenzen
    $mask = [int]([math]::Pow(2, $Bits) - 1)
    $tc   = $Value -band $mask
    return [Convert]::ToString($tc, 2).PadLeft($Bits, '0')
}

function ConvertFrom-TwosComplement {
    param(
        [Parameter(Mandatory)][string]$Bitstring
    )
    $width = $Bitstring.Length
    $value = [Convert]::ToInt32($Bitstring, 2)
    # MSB gesetzt -> negative Zahl
    if ($Bitstring[0] -eq '1') {
        $value = $value - [int][math]::Pow(2, $width)
    }
    return $value
}

# --- Test anhand der Beispiele aus dem Artikel ---
ConvertFrom-TwosComplement -Bitstring '101'        # -> -3
ConvertTo-TwosComplement   -Value -14 -Bits 5      # -> 10010
ConvertTo-TwosComplement   -Value -14 -Bits 8      # -> 11110010
ConvertTo-TwosComplement   -Value  42 -Bits 8      # -> 00101010

Zusammenfassung

• Das MSB entscheidet das Vorzeichen: 0 = positiv, 1 = negativ.
• Positive Zahlen liest man wie normales Binär ab.
• Negative Zahlen werden über die immer gleichen Schritte umgerechnet: invertieren → +1 → ablesen (und je nach Richtung Vorzeichen setzen bzw. Bitbreite beachten).
• 2K ist nur mit fester Bitbreite eindeutig – das ist der Schlüssel, um Prüfungsaufgaben sauber zu lösen.

Weiter geht’s in Teil 2: Wertebereiche & Rechnen wie ein Computer – dort sehen wir, wie viele Zahlen in n Bit passen und wie eine CPU damit rechnet (inkl. Überlauf).

„Warum wird dein Kupferkabel bei Last langsamer und deine CPU-Temperatur eigentlich gemessen? Hier kommt die Physik dahinter — PTC, NTC und der Temperaturkoeffizient erklärt.“

Warum sollte dich das als Fachinformatiker interessieren? {#warum}

Auf den ersten Blick wirkt „Temperaturabhängigkeit von Widerständen“ wie ein Thema für E-Techniker. Ist es aber nicht nur. Jedes Mal, wenn dir ein Tool die CPU-Temperatur ausliest, steckt dahinter ein temperaturabhängiger Widerstand. Jedes Mal, wenn ein langes PoE-Kabel im Sommer im Dachboden ein bisschen mehr Spannung verliert, ist das genau dieser Effekt. Und die kleine rückstellbare Sicherung am USB-Port funktioniert ebenfalls nur, weil sich ihr Widerstand mit der Temperatur ändert.

Kurz: Das ist Grundlagenwissen, das in der schriftlichen Prüfung drankommt — und das dir in der Praxis hilft zu verstehen, warum Hardware sich so verhält, wie sie sich verhält.

Was passiert im Leiter, wenn es warm wird? {#leiter}

In einem Metall (z. B. Kupfer in deinem Netzwerkkabel) bewegen sich Elektronen durch ein Gitter aus Atomen. Wird das Metall wärmer, schwingen die Atome stärker. Die Elektronen stoßen häufiger an — sie kommen schwerer durch. Das heißt:

Bei Metallen steigt der Widerstand mit der Temperatur.

Bei manchen Materialien (z. B. bestimmten Halbleiter-Keramiken) ist es genau andersherum: Mehr Wärme bedeutet mehr freie Ladungsträger, der Widerstand sinkt. Genau auf diesem Unterschied beruht die Einteilung in lineare und nichtlineare Widerstände, zu der wir gleich kommen.

Celsius oder Kelvin — was nehme ich? {#skalen}

Eine der häufigsten Fehlerquellen bei den Aufgaben. Merke dir die Faustregel:

• Absolute Temperaturen rechnest du sauber in Kelvin (T), wenn es um Physik geht. 0 °C = 273,15 K.
• Für die Widerstandsformeln brauchst du aber nur die Differenz ΔT — und die ist in °C und in Kelvin gleich groß. Ein Sprung von 20 °C auf 80 °C ist ΔT = 60 K. Punkt.

Deshalb taucht in den Formeln ΔT in Kelvin auf, obwohl die Aufgabe dir Temperaturen in °C nennt. Du musst nichts umständlich umrechnen — du bildest einfach die Differenz.

Lineare Widerstände und der Temperaturkoeffizient {#linear}

Lineare (ohmsche) Widerstände sind z. B. Drahtwiderstände, Metallschicht- und Kohleschichtwiderstände. „Linear“ heißt: Die Widerstandsänderung verläuft im normalen Betriebsbereich proportional zur Temperaturänderung.

Die entscheidende Materialgröße ist der Temperaturkoeffizient α (oft α_R oder α₂₀ geschrieben), Einheit 1/K. Er sagt dir, um welchen Anteil sich der Widerstand pro Kelvin ändert. Die Werte gelten als Bezugspunkt bei 20 °C — daher das ₂₀.

Ein paar Werte, die du im Kopf haben solltest:

Ein positives α bedeutet: Widerstand steigt mit der Temperatur (alle Metalle oben). Ein negatives α (z. B. bei Kohleschicht oder NTC-Material) bedeutet: Widerstand sinkt.

Rechnen Schritt für Schritt {#rechnen}

Die ganze Rechnung läuft immer über dieselben drei Schritte:

1. Temperaturdifferenz:

ΔT = ϑ₂ − ϑ₁        (in Kelvin)

2. Widerstandsänderung:

ΔR = α · R₂₀ · ΔT

3. Neuer Widerstand bei der Zieltemperatur:

Rϑ = R₂₀ + ΔR   =   R₂₀ · (1 + α · ΔT)

Beispiel (durchgerechnet)

Bei 40 °C hat eine Kupferleitung 23 Ω. Wie groß ist der Widerstand bei 20 °C und bei 80 °C?

a) Rückrechnung auf 20 °C (von 40 °C, also ΔT = 20 K):

R₂₀ = R₄₀ / (1 + α · ΔT)
R₂₀ = 23 Ω / (1 + 0,0039 · 20)
R₂₀ = 23 Ω / 1,078  ≈  21,34 Ω

b) Hochrechnen auf 80 °C (von 20 °C, also ΔT = 60 K):

R₈₀ = R₂₀ · (1 + α · ΔT)
R₈₀ = 21,34 Ω · (1 + 0,0039 · 60)
R₈₀ = 21,34 Ω · 1,234  ≈  26,33 Ω

Du siehst: ein Drahtwiderstand „wandert“ mit der Temperatur. Bei Präzisionsanwendungen ist das relevant — bei deinem Patchkabel im Normalfall vernachlässigbar, aber messbar.

Übungsaufgaben mit Lösung {#aufgaben}

Versuch’s erst selbst, dann aufklappen im Kopf. Lösungen stehen direkt darunter.

Aufgabe 1: Eine Spule aus Kupferdraht hat bei 20 °C einen Widerstand von 60 Ω. Wie groß ist er bei 76 °C?

ΔT = 76 °C − 20 °C = 56 K
R₇₆ = 60 Ω · (1 + 0,0039 · 56) = 60 Ω · 1,2184 ≈ 73,1 Ω

Aufgabe 2: Bei 20 °C beträgt der Widerstand einer Kupferwicklung 300 Ω. Nach längerer Betriebszeit misst du 360 Ω. Wie warm ist die Wicklung geworden?

ΔR = 360 Ω − 300 Ω = 60 Ω
ΔT = ΔR / (α · R₂₀) = 60 / (0,0039 · 300) ≈ 51,28 K
ϑ₂ = 20 °C + 51,28 K ≈ 71,3 °C

Das ist übrigens ein klassischer Trick aus der Praxis: Über die Widerstandsänderung einer Wicklung kannst du indirekt ihre Temperatur bestimmen — ganz ohne Sensor im Inneren.

Aufgabe 9 (PTC): Ein PTC-Widerstand hat bei 20 °C 1,5 kΩ. Bei 100 °C steigt er auf 2 kΩ. Wie groß ist der Temperaturkoeffizient?

ΔT = 80 K,  ΔR = 0,5 kΩ
α = ΔR / (R₂₀ · ΔT) = 500 / (1500 · 80) ≈ 0,00417 1/K

Nichtlineare Widerstände: PTC und NTC {#ptcntc}

Hier wird’s für die IT richtig interessant, weil genau diese Bauteile in deiner Hardware stecken.

PTC / Kaltleiter (Positive Temperature Coefficient):

• Positiver Koeffizient: ϑ ↑ ⇒ R ↑
• Heißt „Kaltleiter“, weil er im kalten Zustand gut leitet (niedriger Widerstand).
• Wird er heiß, sperrt er praktisch ab.

NTC / Heißleiter (Negative Temperature Coefficient):

• Negativer Koeffizient: ϑ ↑ ⇒ R ↓
• Heißt „Heißleiter“, weil er im heißen Zustand gut leitet.
• Der Widerstand fällt stark (nicht linear, eher exponentiell) mit steigender Temperatur.

Eselsbrücke fürs Gedächtnis: Kaltleiter leitet kalt gut. Heißleiter leitet heiß gut.

Wo begegnet dir das in der IT? {#it-praxis}

Damit das kein reines Formel-Thema bleibt — hier die konkreten Berührungspunkte:

• NTC als Temperatursensor: Auf Mainboards, in Netzteilen, in Akkupacks und an CPUs/GPUs sitzen NTC-Thermistoren. Das Tool, das dir „CPU 62 °C“ anzeigt, misst in Wahrheit einen Widerstand und rechnet ihn über die NTC-Kennlinie in eine Temperatur um.
• NTC als Einschaltstrombegrenzer: In Schaltnetzteilen begrenzt ein NTC im kalten Zustand (hoher Widerstand) den Einschaltstrom-Stoß. Nach dem Aufheizen wird er niederohmig und stört den Betrieb kaum.
• PTC als rückstellbare Sicherung (Polyfuse): An USB-Ports und auf Boards. Fließt zu viel Strom, wird der PTC heiß, hochohmig und drosselt — kühlt er ab, leitet er wieder. Keine Sicherung tauschen.
• Kupfer-Leitungswiderstand: Lange Kupferstrecken (PoE, Stromversorgung im Rack) haben bei höherer Umgebungstemperatur einen messbar höheren Widerstand → mehr Spannungsabfall, mehr Verlustleistung. Warme Serverräume sind also nicht nur ein Kühlungsthema.
• Einschaltstrom (Inrush): Eine Glühlampe oder ein Heizleiter ist kalt extrem niederohmig und zieht im Einschaltmoment ein Vielfaches des Betriebsstroms — derselbe Effekt, der bei Wolfram (α = 0,0046) so ausgeprägt ist.

Spickzettel {#spickzettel}

• ΔT = ϑ₂ − ϑ₁ — in Kelvin, aber Differenz = identisch in °C und K.
• ΔR = α · R₂₀ · ΔT
• Rϑ = R₂₀ · (1 + α · ΔT)
• Rückwärts auf 20 °C: R₂₀ = Rϑ / (1 + α · ΔT)
• Temperatur aus Widerstand: ΔT = ΔR / (α · R₂₀)
• Kupfer α = 0,0039 1/K, Bezug immer 20 °C.
• Metall / PTC: wärmer → hochohmiger. NTC: wärmer → niederohmiger.

In diesem Blogbeitrag werden wir uns näher mit Microsoft PowerShell befassen und seine wichtigsten Funktionen, Vorteile und Anwendungen untersuchen. Wir werden auch einen Einblick in die Skripterstellung und -ausführung mit PowerShell geben und einige Beispiele für die Verwendung von PowerShell in verschiedenen Szenarien diskutieren.

Grundsätzlich ist die Powershell für administrative Arbeiten immer als Administrator zu starten.

Microsoft PowerShell: Die Funktionen, die Systemadministratoren lieben werden

1. Automatisierung von Aufgaben

Eines der wichtigsten Merkmale von PowerShell ist die Fähigkeit, Aufgaben zu automatisieren. Mit PowerShell können Systemadministratoren Prozesse automatisch durchführen lassen, wie z.B. das Erstellen von Benutzerkonten, das Verwalten von Netzwerkeinstellungen oder das Installieren von Software auf mehreren Systemen gleichzeitig. Hier ist ein Beispiel dafür, wie PowerShell bei der Erstellung von Benutzerkonten helfen kann:

# Benutzerkonto erstellen
New-LocalUser -Name "MaxMustermann" -Description "Standardbenutzer" -Password (ConvertTo-SecureString "password123" -AsPlainText -Force)

# Benutzer zu einer Gruppe hinzufügen
Add-LocalGroupMember -Group "Administratoren" -Member "MaxMustermann"

In diesem Beispiel wird ein neues lokales Benutzerkonto namens „MaxMustermann“ erstellt und dem Administratoren-Gruppe hinzugefügt. Dieser Prozess kann automatisiert werden, um Zeit zu sparen und Fehler zu reduzieren.

2. Verwaltung von Systemkonfigurationen

Du kannst PowerShell auch viele Funktionen zur Verwaltung von Systemkonfigurationen nutzen. Mit PowerShell ist es möglich, Informationen über Systemkonfigurationen abzurufen, diese zu ändern oder zu überwachen. Ein Beispiel dafür, wie PowerShell bei der Überwachung von Systemereignissen helfen kann, ist:

# Ereignisprotokolle abrufen
Get-EventLog -LogName Application -EntryType Error

# Ereignisse filtern
Get-EventLog -LogName Application -InstanceId 1000

# Ereignisse in Echtzeit überwachen
Get-EventLog -LogName System -Newest 10 -Wait

In diesem Beispiel rufst du das Anwendungsereignisprotokoll ab und filterst nach Fehlern (EntryType Error). Du kannst auch nach bestimmten Ereignis-IDs suchen oder Ereignisse in Echtzeit überwachen, um Probleme auf deinem System schnell zu erkennen.

3. Verwaltung von Netzwerkeinstellungen

Du kannst PowerShell auch bei der Verwaltung von Netzwerkeinstellungen nutzen. Mit PowerShell ist es möglich, Netzwerkadapter, IP-Adressen, DNS-Server und vieles mehr zu konfigurieren und zu überwachen. Hier ist ein Beispiel dafür, wie PowerShell bei der Konfiguration von Netzwerkadaptern helfen kann:

# Netzwerkadapter abrufen
Get-NetAdapter

# Netzwerkkonfiguration abrufen
Get-NetIPConfiguration

# IP-Adresse konfigurieren
New-NetIPAddress -IPAddress 192.168.1.100 -PrefixLength 24 -DefaultGateway 192.168.1.1

# DNS-Serveradresse hinzufügen
Set-DnsClientServerAddress -InterfaceIndex 12 -ServerAddresses ("192.168.1.10","192.168.1.11")

In diesem Beispiel wird eine neue IP-Adresse für das System konfiguriert und DNS-Serveradressen hinzugefügt.

PowerShell kann auch verwendet werden, um Netzwerkverbindungen zu überwachen und Netzwerkdiagnosen durchzuführen. Hier ist ein Beispiel dafür, wie PowerShell bei der Überwachung von Netzwerkverbindungen helfen kann:

# Netzwerkverbindungen anzeigen
Get-NetTCPConnection

# Netzwerkdiagnose durchführen
Test-NetConnection -ComputerName google.com -Port 80

In diesem Beispiel werden alle aktiven TCP-Verbindungen auf dem System angezeigt und eine Netzwerkdiagnose für die Verbindung zu Google.com auf Port 80 durchgeführt.

Die Verwaltung von Netzwerkeinstellungen ist eine wichtige Aufgabe für Systemadministratoren, da sie die Netzwerkverbindung und den Zugriff auf Ressourcen auf dem System beeinflussen. PowerShell bietet eine leistungsstarke Möglichkeit, diese Einstellungen zu konfigurieren, zu überwachen und zu diagnostizieren.

4. Verwaltung von Dateien und Ordnern

PowerShell bietet auch viele Funktionen zur Verwaltung von Dateien und Ordnern. Du kannst PowerShell verwenden, um Dateien und Ordner zu erstellen, zu kopieren, zu löschen, umzubenennen und vieles mehr. Hier ist ein Beispiel dafür, wie PowerShell beim Kopieren von Dateien helfen kann:

# Datei von einem Ort zum anderen kopieren
Copy-Item -Path C:\Users\MaxMustermann\Documents\example.txt -Destination C:\Users\MaxMustermann\Desktop

# Mehrere Dateien kopieren
Copy-Item -Path C:\Users\MaxMustermann\Documents\*.txt -Destination C:\Users\MaxMustermann\Desktop

In diesem Beispiel wird eine Datei von einem Ort zum anderen kopiert. Du kannst auch mehrere Dateien auf einmal kopieren, um Zeit zu sparen und Fehler zu reduzieren.

WICHTIG: Sollten im Pfad Leerzeichen vorhanden sein, muss der Pfad in „“ gesetzt werden.

5. Integration mit anderen Tools

PowerShell kann auch nahtlos mit anderen Tools und Systemen integriert werden. Du kannst PowerShell-Skripte in andere Programme einbinden oder PowerShell verwenden, um Informationen von anderen Tools zu erhalten. Hier ist ein Beispiel dafür, wie PowerShell mit Active Directory integriert werden kann (Module evtl. notwendig):

# Benutzer aus Active Directory abrufen
Get-ADUser -Filter * -Properties *

# Neue Benutzergruppe erstellen
New-ADGroup -Name "IT-Abteilung" -GroupScope Global -Path "CN=Users,DC=example,DC=com"

In diesem Beispiel wird Active Directory verwendet, um Benutzer und Benutzergruppen zu verwalten. PowerShell kann auch mit anderen Tools wie SQL Server, Exchange Server und SharePoint integriert werden.

6. Neue Module installieren/importieren

Um neue Cmdlets in PowerShell zu importieren, musst du zuerst das entsprechende PowerShell-Modul installieren, das diese Cmdlets enthält. Ein PowerShell-Modul ist eine Sammlung von Cmdlets, Funktionen, Variablen und anderen Ressourcen, die in PowerShell wiederverwendet werden können.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, PowerShell-Module zu installieren. Eine Möglichkeit besteht darin, das Modul manuell von einer Website oder einem Netzwerkfreigabe herunterzuladen und zu installieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Modul direkt aus dem PowerShell Gallery-Repository zu installieren, das eine Sammlung von PowerShell-Modulen und Skripten bereitstellt.

Hier sind einige Beispiele, wie Sie PowerShell-Module installieren und importieren können:

1. PowerShell Gallery-Modul installieren und importieren:

• Öffnen PowerShell als Administrator.
• Gebe den Befehl „Install-Module <Modulname>“ ein, um das Modul aus der PowerShell Gallery zu installieren. Zum Beispiel: „Install-Module ActiveDirectory“.
• Gebe den Befehl „Import-Module <Modulname>“ ein, um das Modul zu importieren und die darin enthaltenen Cmdlets und Funktionen zu aktivieren. Zum Beispiel: „Import-Module ActiveDirectory“.

2. Lokales PowerShell-Modul installieren und importieren:

• Lade das Modul von der Website oder der Netzwerkfreigabe herunter und speichere es in einem Verzeichnis auf deinem Computer.
• Öffnen PowerShell als Administrator.
• Gebe den Befehl „Import-Module <Pfad zum Modulverzeichnis>“ ein, um das Modul zu importieren und die darin enthaltenen Cmdlets und Funktionen zu aktivieren. Zum Beispiel: „Import-Module C:\Modules\MyModule“.

3. PowerShell-Modul in einer PowerShell-Sitzung installieren und importieren:

• Gebe den Befehl „Install-Module <Modulname>“ ein, um das Modul aus der PowerShell Gallery zu installieren. Zum Beispiel: „Install-Module ActiveDirectory“.
• Gebe den Befehl „Import-Module <Modulname> -Force“ ein, um das Modul zu importieren und die darin enthaltenen Cmdlets und Funktionen zu aktivieren. Der Parameter „-Force“ sorgt dafür, dass das Modul sofort importiert wird. Zum Beispiel: „Import-Module ActiveDirectory -Force“.

Sobald du das PowerShell-Modul erfolgreich installiert und importiert hast, kannst du die darin enthaltenen Cmdlets und Funktionen verwenden, um Verwaltungsaufgaben auszuführen. Zum Beispiel kannst du das „ActiveDirectory“-Modul verwenden, um Benutzer- und Gruppenkonten im Active Directory zu verwalten. Ein Beispiel für die Verwendung des „Get-ADUser“-Cmdlets aus dem „ActiveDirectory“-Modul wäre:

# Benutzerkonto im Active Directory abfragen
Get-ADUser -Identity john.doe -Properties DisplayName, EmailAddress

Dieser Befehl ruft Informationen über das Benutzerkonto „john.doe“ ab, einschließlich des Anzeigenamens und der E-Mail-Adresse, die im Active Directory gespeichert sind.

Vorteile von Microsoft PowerShell:

Microsoft PowerShell bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber anderen Befehlszeilen-Schnittstellen. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile:

1. Automatisierung und Effizienz: PowerShell ermöglicht es, wiederkehrende Verwaltungsaufgaben zu automatisieren und dadurch Zeit und Aufwand zu sparen. Durch die Verwendung von Cmdlets kannst du komplexe Aufgaben in kurzer Zeit erledigen, da mehrere Schritte in einem Befehl ausgeführt werden können.
2. Umfangreiche Skriptsprache: PowerShell verfügt über eine umfangreiche Skriptsprache, die es ermöglicht, komplexe Aufgaben zu automatisieren. Mit PowerShell kannst du Funktionen, Schleifen, Bedingungen und andere Kontrollstrukturen erstellen, um Skripts zu schreiben, die mehrere Aufgaben ausführen können.
3. Remote-Verwaltung: PowerShell ermöglicht die Verwaltung von entfernten Systemen über eine einzige Schnittstelle. Du kannst PowerShell-Cmdlets verwenden, um Remote-Verbindungen zu öffnen, Dateien und Ordner zu kopieren, Dienste zu starten und zu stoppen und vieles mehr.
4. Einfache Handhabung von Objekten: PowerShell behandelt alles als Objekte, einschließlich Dateien, Ordner, Dienste, Benutzer und Gruppen. Dies erleichtert die Handhabung von Objekten und die Automatisierung von Aufgaben, da du einfach auf die Eigenschaften und Methoden dieser Objekte zugreifen kannst.
5. Unterstützung für Module: PowerShell unterstützt Module, die eine Sammlung von Cmdlets, Funktionen und Variablen sind. Module können einfach installiert und importiert werden, um zusätzliche Funktionen und Möglichkeiten hinzuzufügen.

Zusammenfassend bietet Microsoft PowerShell eine leistungsstarke Befehlszeilen-Schnittstelle mit umfangreichen Funktionen, die es Benutzern ermöglicht, Aufgaben effizienter und schneller zu erledigen. Mit PowerShell können Verwaltungsaufgaben automatisiert und eine Vielzahl von Aufgaben durchgeführt werden, einschließlich der Verwaltung von lokalen und entfernten Systemen, Dateien und Ordnern, Benutzern und Gruppen und vielem mehr.

Skripterstellung und -ausführung mit Microsoft PowerShell:

Microsoft PowerShell ist nicht nur eine leistungsstarke Befehlszeilen-Schnittstelle, sondern auch eine mächtige Skripting-Sprache. Hier sind einige wichtige Informationen zur Skripterstellung und -ausführung mit PowerShell:

1. PowerShell ISE: PowerShell ISE ist eine integrierte Skripting-Umgebung, die das Erstellen und Debuggen von PowerShell-Skripten erleichtert. PowerShell ISE bietet Syntaxhervorhebung, Intellisense und Debugging-Tools, um die Skriptentwicklung zu vereinfachen. Um PowerShell ISE zu öffnen, gibst du einfach „powershell_ise“ in die PowerShell-Eingabeaufforderung ein.
2. Erstellen von Skripten: PowerShell-Skripte können mit jedem Texteditor erstellt werden. Speichere das Skript als .ps1-Datei, um es später auszuführen. PowerShell-Skripte können auch in PowerShell ISE erstellt und gespeichert werden.
3. Ausführung von Skripten: PowerShell-Skripte können auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Wenn du das Skript in PowerShell ISE erstellt hast, kannst du es einfach ausführen, indem du auf die Schaltfläche „Ausführen“ klickst oder die F5-Taste drückst. Wenn das Skript in einem Texteditor erstellt wurde, kannst du es in PowerShell mit dem Befehl „.\skriptname.ps1“ ausführen. Beachte jedoch, dass PowerShell standardmäßig keine nicht signierten Skripte ausführt. Um ein nicht signiertes Skript ausführen zu können, musst du zunächst die Execution Policy ändern.
4. Syntax: PowerShell-Skripte verwenden eine einfache, leicht verständliche Syntax. Cmdlets und Parameter werden durch Leerzeichen getrennt. Beispiel: „Get-ChildItem -Path C:\Temp“ gibt eine Liste der Dateien und Ordner im Ordner „C:\Temp“ zurück.
5. Beispiele:

Beispiel 1: Dieses Skript gibt die Größe aller Dateien im Ordner „C:\Temp“ aus:

Get-ChildItem -Path C:\Temp | ForEach-Object { $_.Name + ": " + $_.Length } 

Beispiel 2: Dieses Skript führt eine Suche nach Dateien mit der Endung „.log“ im Ordner „C:\Logs“ durch und gibt das Ergebnis aus:

Get-ChildItem -Path C:\Logs -Filter *.log 

Beispiel 3: Dieses Skript erstellt einen neuen Ordner „Test“ im Ordner „C:\Temp“:

New-Item -ItemType Directory -Path C:\Temp\Test

Zusammenfassend bietet PowerShell eine einfache Syntax und eine Vielzahl von Tools zur Skripterstellung und -ausführung. PowerShell ISE erleichtert die Skriptentwicklung und -debugging, während PowerShell-Skripte auf einfache Weise in Texteditoren erstellt und ausgeführt werden können.

Execution Policy ändern

Um die aktuelle Execution Policy in PowerShell zu speichern, kannst du die folgenden Schritte ausführen:

1. Öffne die PowerShell-Eingabeaufforderung.
2. Gebe den Befehl „Get-ExecutionPolicy“ ein, um die aktuelle Execution Policy anzuzeigen.
3. Speichere die Ausgabe des Befehls, in eine Variable $policy = Get-ExecutionPolicy
4. Um die Execution Policy zu ändern, gebe den Befehl „Set-ExecutionPolicy“ ein und wähle eine der verfügbaren Optionen:
   • „Restricted“ (keine Skripts erlaubt)
   • „AllSigned“ (nur signierte Skripts erlaubt)
   • „RemoteSigned“ (signierte Skripts von lokalen Computer erlaubt)
   • „Unrestricted“ (alle Skripts erlaubt)
   Beispiel: „Set-ExecutionPolicy RemoteSigned“
5. Wenn die Execution Policy wiederhergestellt werden soll, setze die Policy einfach auf den Wert, der zuvor gespeichert wurde: Set-ExecutionPolicy $policy

Weitere Option: „Bypass": Die Execution Policy wird für das aktuelle PowerShell-Skript deaktiviert.

Beachte, dass hier Administratorrechte benötigt werden, um die Execution Policy zu ändern. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Execution Policy auf Systemebene festgelegt ist und für alle Benutzer und Skripts gilt. Natürlich kann die Policy auch auf Benutzerebene umgestellt werden.

Die verfügbaren Werte für den Scope-Parameter sind:

• Process: Die Änderung der Execution Policy wird nur für die aktuelle PowerShell-Sitzung angewendet.
• CurrentUser: Die Änderung der Execution Policy wird für den aktuellen Benutzer auf dem aktuellen Computer angewendet.
• LocalMachine: Die Änderung der Execution Policy wird für alle Benutzer auf dem aktuellen Computer angewendet.

Der Scope-Parameter kann wie folgt in PowerShell verwendet werden:

Set-ExecutionPolicy <Parameter> -Scope <Scope-Parameter>

Beispiel:

Set-ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser

Dies setzt die Execution Policy nur für den aktuellen Benutzer auf dem aktuellen Computer.

Signieren von Skripten

Um ein PowerShell-Skript mit einem selbstausgestellten Zertifikat zu signieren, kannst du die folgenden Schritte ausführen:

Generiere ein selbstsigniertes Zertifikat auf deinem Computer. Dazu kannst du das PowerShell-Modul „New-SelfSignedCertificate“ verwenden. Gebe dazu den folgenden Befehl ein:

$cert = New-SelfSignedCertificate -CertStoreLocation Cert:\CurrentUser\My -DnsName "MyCertName" 

Dieser Befehl erstellt ein neues Zertifikat mit dem Namen „MyCertName“ im aktuellen Benutzerzertifikatspeicher.

Exportiere das Zertifikat als PFX-Datei. Gebe dazu den folgenden Befehl ein:

$pwd = ConvertTo-SecureString -String "MyPassword" -Force -AsPlainText Export-PfxCertificate -Cert $cert -FilePath "C:\MyCert.pfx" -Password $pwd

Ersetze „MyPassword“ durch ein sicheres Kennwort, das zum Schutz der PFX-Datei verwendet werden soll.

Importiere das Zertifikat in den Trusted Publishers Store. Gebe dazu den folgenden Befehl ein:

Import-PfxCertificate -FilePath "C:\MyCert.pfx" -CertStoreLocation Cert:\CurrentUser\TrustedPublisher -Password $pwd

Signiere das PowerShell-Skript mit dem Zertifikat. Gebe dazu den folgenden Befehl ein:

Set-AuthenticodeSignature -FilePath "C:\MyScript.ps1" -Certificate $cert -TimestampServer http://timestamp.digicert.com 

Ersetze „C:\MyScript.ps1“ durch den Pfad zu deinem Skript und „http://timestamp.digicert.com“ durch den Zeitserver deiner Wahl.

Das Skript ist jetzt signiert und kann sicher ausgeführt werden. Beachte, dass Benutzer, die das Skript ausführen, das selbstsignierte Zertifikat manuell in ihren Trusted Publishers Store importieren müssen, um das Vertrauen in das Zertifikat zu bestätigen.

In einer großen Umgebung kann das Zertifikat natürlich auch via GPO ausgerollt werden, hier bietet es sich auch an ein Zertifikat aus der eigenen PKI zu verwenden.

Um ein Zertifikat von der eigenen PKI zu verwenden, musst du sicherstellen, dass das Zertifikat den Zweck „Code Signing“ unterstützt. Dies ist in der Regel durch ein spezielles Template in deiner PKI festgelegt, das für die Ausstellung von Code Signing-Zertifikaten konfiguriert ist.

Das Template sollte die folgenden Einstellungen enthalten:

• Zweck: Code Signing
• Verwendung: Digital Signature
• Private Key: Key Exchange
• Exportable: Ja

Wenn das Template nicht vorhanden ist, musst du es möglicherweise erstellen oder die erforderlichen Einstellungen in einem vorhandenen Template ändern.

Nachdem ein Zertifikat mit den richtigen Einstellungen erstellt wurde, kann das Zertifikat in PowerShell importiert werden und dann das Skript signiert werden, indem der folgende Befehl ausgeführt wird:

Set-AuthenticodeSignature -FilePath "C:\MyScript.ps1" -Certificate $cert -TimestampServer http://timestamp.digicert.com

Ersetze „C:\MyScript.ps1“ durch den Pfad zu deinem Skript und „$cert“ durch das Zertifikat, das du importiert hast.

Beachte, dass der TimestampServer optional ist, aber empfohlen wird, um sicherzustellen, dass das signierte Skript auch nach Ablauf des Zertifikats vertrauenswürdig bleibt. Verwende die URL des Timestamp-Servers, den deine PKI oder dein Vertrauensprovider empfiehlt.

Ein paar Exchange Skript Beispiele:

1. Skript zum Überprüfen von Postfachberechtigungen:

Dieses Skript überprüft die Postfachberechtigungen für ein bestimmtes Postfach und gibt eine Liste der Benutzer und Gruppen aus, die Zugriff auf das Postfach haben.

Get-MailboxPermission -Identity "Postfachname" | where {$_.user.tostring() -ne "NT-AUTORITÄT\SELBST" -and $_.IsInherited -eq $false} | Select Identity,User,AccessRights

2. Skript zum Exportieren von Postfachdaten:

Dieses Skript exportiert die Postfachdaten eines bestimmten Benutzers in eine PST-Datei.

New-MailboxExportRequest -Mailbox "Benutzername" -FilePath "\\Servername\Export\Benutzername.pst"

3. Skript zum Erstellen von Regeln:

Dieses Skript erstellt eine Regel, die Nachrichten von einer bestimmten E-Mail-Adresse direkt in einen bestimmten Ordner verschiebt.

New-InboxRule -Name "Regelname" -MailFrom "E-Mail-Adresse" -MoveToFolder "Ordnername"

4. Skript zum löschen eines Postfaches:

Dieses Skript löscht ein bestimmtes Postfach und alle dazugehörigen Datenbankobjekte.

Remove-Mailbox -Identity "Benutzername" -Database "Datenbankname" -Confirm:$false

Abschließend noch eine generelle Empfehlung, nutzt immer vorab zum Test den -WhatIf Parameter am Ende des Codes oder testet eure Skripte in einer Demo-Umgebung.

Major Upgrade -> Exchange Versionssprung von z.B. 2013 auf 2016

Minor Upgrade -> CU-Update z.B: von 2019 CU 11 auf 12

Hotfix/Security Update -> z.B: von CU12 auf CU12 AUG22SU

Ich hoffe ich kann dem ein oder anderen damit eine kleine Hilfestellung leisten.
Du hast Ergänzungen? Nur her damit!

Das IP (Internet Protocol) arbeitet auf der OSI-Schicht 3 (Vermittlungs-/Paketschicht) und dient zur Adressierung von Paketen.
Es gibt die Unterscheidung von öffentlichen und privaten Klassen, hierbei werden die privaten nicht ins Internet geroutet.

Jede IPv4 Adresse ist 32 Bit lang und in vier Oktette eingeteilt. Theoretisch gibt es also maximal 4.294.967.296 (2³²) eindeutige IPv4-Adressen.

Aufbau einer IPV4-Adresse:

Eine IP-Adresse enthält immer einen Netzanteil und einen Hostanteil. Der Netzanteil dient der Wegfindung, der Hostanteil der Zustellung zu einem bestimmten Computer im Zielnetz. Die Trennung von Netz- und Hostanteil erfolgt mit Hilfe der Subnetzmaske.

Bestimmung von Netz- und Hostanteil:

Jedes Oktett besteht aus 8 Bit = 2⁸ = 256, also einen Bereich von 0 – 255.

Wobei die erste IP in einem Netz immer die Netzadresse ist und die letzte immer die Broadcastadresse.
Frei zu vergeben sind in einem Netzwerk/Subnetz also maximal die 1 – 254.

Hier ein Schaubild für bestehende IPv4-Adressklassen.

Wer ist für die Zuordnung von öffentlichen IP-Adressen zuständig? – Die IANA (Internet Assigned Numbers Authority).

Was ist ein RFC? – Request for Comments (Spezifikationen, Vorschläge, Ideen und Richtlinien, die das Internet betreffen)

Funfact RFC 1149 = Internet Protocol over Avian Carriers, mit Hilfe der Pakete mittels Brieftauben an den Empfänger gebracht wurden (war ein Aprilscherz).

Zu dem Thema Subnetting mit IPv4 werde ich einen extra Beitrag schreiben und hier verlinken.
Ebenfalls werde ich IPv6 separat behandeln.

Weitere interessante IP-Adressen

0.0.0.0/8

Die Adresse 0.0.0.0/32 bezeichnet den Host selbst. Diese Adresse darf nur als Quell-Adresse benutzt werden, zum Beispiel während der DHCP bevor der Host eine Adresse erhalten hat. Definiert in RFC 5735, Seite 3.

100.64.0.0/10

Adressbereich für Carrier Grade NAT (CGN, RFC 6264): Falls Internet Providern die IPv4-Adressen ausgehen, werden diese verteilt. (RFC 6598)

127.0.0.0/8

Loopback-Adressen: Jedes an eine dieser Adressen geschickte Paket soll den Host nicht verlassen. Definiert in RFC 1700, Seite 4.

169.254.0.0/16

Adressen für die automatische Konfiguration (APIPA, Zeroconf). Definiert in RFC 3927.

192.0.0.0/24

Reserviert, wird bei Bedarf in das Vergabeverfahren übernommen. Definiert in RFC 5736.

192.0.2.0/24, 198.51.100.0/24 , 203.0.113.0/24

Reserviert als Beispieladressen in Dokumentationen (wie die Domain-Namen example.com und example.net aus RFC 2606). RFC 5737.

192.88.99.0/24

Adressen für die Verbindung von IPv6-Netzwerken über IPv4 („6to4 anycast address“), definiert in RFC 3068 reserviert.

198.18.0.0/15

Adressen für Tests von Netzwerkkomponenten. Definiert in RFC 2544.

224.0.0.0/4

Multicast zur Verteilung der Daten von einem Sender an mehrere, ausgewählte Empfänger. Die Nutzung der einzelnen Multicast-Adressen legt die IANA fest. Definiert in RFC 3171.

240.0.0.0/4

Reserviert für die spätere Verwendung. Definiert im RFC 1112.

255.255.255.255/32

Adresse für den „Limited Broadcast“. Sie darf nur als Zieladresse benutzt werden und Pakete mit dieser Adresse sollen nicht aus dem Netzwerk geroutet werden, aus dem sie stammen. Definiert in RFC 1700, Seite 4.

Ich führe euch hier allerdings nur eine kleine Auswahl der Well-Known Ports auf, die ich in meiner Ausbildung damals für wichtig hielt.

Insgesamt gibt es allerdings fortlaufend durchnummerierte Ports von 0-65536

Ein kleiner Auszug für euch bzgl. TCP und UDP:

TCP (Transmission Control Protocol) ist eine Verbindungsorientierte Art der Verbindung.

• Verbindungsorientiertes Protokoll
• Empfänger kontaktiert Sender
• Sender und Empfänger synchronisieren sich (Three-Way-Handshaking)
• Nach dem Empfang von Daten sendet der Empfänger immer eine Bestätigung (Acknowledgement)
• wenn keine Bestätigung kommt wird das Datenpaket erneut gesendet
• „garantierte“ Übertragung der Daten
• voll Duplex Kommunikation

UDP (User Datagram Protocol) ist eine einfache Art der Verbindung

• Keine Flow-Control
• Kein Three-Way-Handshake
• Keine Fehlerbehandlung
• Keine Erkennung von Duplikaten
• Keine geordnete Sendung von Daten
• Header 8 Byte (TCP  i.d.R. 20 Byte)
• Schneller als TCP
• Nur Simplex Kommunikation möglich

Sollte ein tieferer Einblick gewünscht sein, wie die Header aussehen, der Handshake genau funktioniert etc. bitte einfach in den Kommentaren anfragen ODER als Thema vorschlagen unter:

Mit welchem Thema soll ich mich auseinandersetzen? *

Habt ihr ein generelles Thema das mal beleuchtet werden soll? Ihr braucht ein Powershell-Skript? Meldet euch und bei Zeit schaue ich mir das vielleicht an und schreibe einen Betrag dazu.

Hier wäre Platz für mehr Details:

Absenden

Wer noch mehr dazu erfahren möchte: https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_standardisierten_Ports