Nibble Drill
FISI · AP1 / AP2 · Zahlensysteme & Adressierung

Nibble Drill

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Alles, was in der Prüfung an Zahlensystem-, Adress- und Datenmengen-Rechnerei drankommt, auf drei Methoden runtergebrochen. Oben die Theorie in kompakt, unten ein Trainer mit Zufallsaufgaben und Lösungsweg.

Minimum Viable Effort

Der Plan

1 · Auswendig lernen

Drei kleine Tabellen. Alles andere wird daraus abgeleitet.

  • Nibble-Tabelle 0–F ↔ 4 Bit
  • Zweierpotenzen 2⁰ … 2¹⁰
  • Masken-Oktette 128 192 224 240 248 252 254 255

2 · Drei Methoden

Binär ist die Drehscheibe. Fast jede Umrechnung läuft darüber.

  • Stellenwerttabelle für Dez ↔ Bin
  • Blöcke (4 bzw. 3 Bit) für Bin ↔ Hex/Okt
  • Teilen mit Rest als Universal-Fallback

3 · Täglich 15 Minuten

Umrechnen ist Muskelgedächtnis, kein Verständnisproblem.

  • 10 Min Trainer im Mix-Modus
  • Rechenweg immer auf Papier
  • Taschenrechner nur zur Kontrolle
Welcher Weg für welche Richtung

Methoden-Router

Dez → Bin

Stellenwerttabelle: 128, 64, 32 … hinschreiben, von links: passt der Wert rein? Dann 1 und abziehen, sonst 0. Bis 255 im Kopf in Sekunden. Für größere Zahlen einfach links weitere Stellen (256, 512 …) dranhängen.

Bin → Dez

Stellenwerte über die Bits schreiben, nur die Gewichte unter einer 1 addieren.

Bin → Hex

Von rechts in 4er-Blöcke teilen, links mit Nullen auffüllen. Jeder Block (8 4 2 1) ist genau eine Hex-Ziffer.

Bin → Okt

Gleiches Prinzip, aber 3er-Blöcke mit den Gewichten 4 2 1.

Hex/Okt → Bin

Rückwärts: jede Hex-Ziffer wird zu 4 Bit, jede Okt-Ziffer zu 3 Bit. Führende Nullen pro Block nicht weglassen.

Hex ↔ Okt

Nie direkt. Erst nach Binär, dann neu gruppieren (von rechts) und zurück.

Dez → Hex/Okt

Bis ~4095: über Binär (Tabelle, dann Blöcke). Sonst Teilen mit Rest durch die Zielbasis (÷16 bzw. ÷8), Reste von unten nach oben lesen. Das ist dieselbe Methode wie dein ÷2, nur mit anderer Basis.

Hex/Okt → Dez

Ziffer × BasisStelle, Stellen von rechts ab 0 zählen: AB₁₆ = 10·16 + 11·1 = 171.

Interaktiv · 0 bis 65535

Umrechner mit Lösungsweg

Zahl eingeben, Basis wählen. Du siehst jeden Weg, den du in der Prüfung aufschreiben würdest.

Wo es bei dir gehakt hat

Blockrechnen, einmal richtig

Warum das überhaupt funktioniert

16 = 2⁴ und 8 = 2³. Deshalb passt in eine Hex-Ziffer exakt ein 4-Bit-Block (0000 bis 1111 = 0 bis 15) und in eine Okt-Ziffer exakt ein 3-Bit-Block (000 bis 111 = 0 bis 7). Die Blöcke sind voneinander unabhängig, du rechnest also nie mit großen Zahlen.

Das Muster 8 4 2 1, das du zweimal aufgeschrieben hast, war richtig: einmal pro Block.

Dein Fehler bei 11010101 → D5

Du hast 8+4+2+1 aufaddiert. Gezählt werden aber nur die Gewichte, unter denen eine 1 steht, und zwar pro Block getrennt:

Block links: 8+4+1 = 13 = D. Block rechts: 4+1 = 5. Zusammen D5.

Deine Hex → Okt-Rechnung

AB45₁₆ → 1010 1011 0100 0101 → von rechts neu in 3er: 1 010 101 101 000 101 → 125505₈. Das war komplett richtig. Probe: beides ist 43845₁₀.

Die zwei Stolperfallen

  • Immer von rechts gruppieren. Der linke Rest-Block wird mit Nullen aufgefüllt, nicht der rechte.
  • Führende Nullen im Block behalten. Hex 4 ist 0100, nicht 100. Sonst verrutscht beim Neu-Gruppieren alles.
Das Einzige zum Auswendiglernen

Spickzettel

Nibble-Tabelle

HexBinDezOkt

Zweierpotenzen

2ⁿWertmerken als

Präfixe im letzten Oktett

CIDROktettBlockHosts

Gleiches Muster für /16–/24 im dritten Oktett, /8–/16 im zweiten. Nur die Hostzahl wächst.

32 Bit · 4 Oktette

IPv4 & Subnetting

Die vier Formeln

  • Netzadresse = IP AND Maske (alle Hostbits auf 0)
  • Broadcast = alle Hostbits auf 1
  • Hosts = 2Hostbits − 2 (Netz und Broadcast fallen weg)
  • Subnetze: n Subnetze brauchen ⌈log₂ n⌉ geliehene Bits. 5 Subnetze → 3 Bit (2³ = 8 ≥ 5)

Abkürzung: Blockgröße

Im „interessanten“ Oktett (das erste, das nicht 255 ist): Blockgröße = 256 − Maskenoktett. Netze starten bei Vielfachen davon.

192.168.10.77/26: Maske .192 → Block 64 → Netze bei 0, 64, 128, 192. 77 liegt im Netz .64, Broadcast ist .127 (nächstes Netz − 1).

Merken

BereichBedeutung
10.0.0.0/8privat
172.16.0.0/12privat (172.16 bis 172.31)
192.168.0.0/16privat
127.0.0.0/8Loopback
169.254.0.0/16APIPA / Link-Local (kein DHCP bekommen)
128 Bit · 8 Blöcke à 16 Bit

IPv6

Kürzen in zwei Regeln

  • Führende Nullen pro Block weg: 0db8 → db8, 0000 → 0. Nullen am Ende bleiben: 2a00 bleibt 2a00.
  • Eine Folge von Null-Blöcken durch :: ersetzen, nur einmal pro Adresse. Nimm die längste, bei Gleichstand die erste. Ein einzelner Null-Block wird nicht zu ::.

Die Feinheiten (längste, erste, nicht bei einem Block, Kleinbuchstaben) stammen aus RFC 5952.

Präfixe & Typen

::1Loopback
fe80::/10Link-Local
fc00::/7Unique Local (in der Praxis fd…)
2000::/3Global Unicast
ff00::/8Multicast (kein Broadcast in v6)
/64Standard-Subnetz, hintere 64 Bit = Interface-ID

Subnetze aus einem /48 in /64: 264−48 = 65 536. Jede Hex-Ziffer sind 4 Bit, also verschiebt /52, /56, /60 die Grenze um je eine Ziffer.

48 Bit · 6 Bytes hex

MAC-Adressen

Aufbau

  • Vordere 3 Bytes = OUI (Hersteller), hintere 3 = Gerätenummer.
  • Im ersten Byte stecken zwei Flag-Bits: ganz rechts das I/G-Bit (0 = Unicast, 1 = Multicast), daneben das U/L-Bit (0 = global vergeben, 1 = lokal verwaltet).
  • Broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF. Schreibweisen :, - oder Cisco-Stil 0011.2233.4455 meinen dasselbe.

EUI-64 (MAC → IPv6-Interface-ID)

  • MAC in der Mitte teilen, FFFE einsetzen.
  • Im ersten Byte das 7. Bit von links (U/L) kippen. Praktisch: zweite Hex-Ziffer XOR 2, also 00 → 02, 02 → 00, a4 → a6.
Die Mathe außenrum

Einheiten & Datenmengen

Dezimal vs. binär

SI (×1000)IEC (×1024)
kB = 10³ BKiB = 2¹⁰ B
MB = 10⁶ BMiB = 2²⁰ B
GB = 10⁹ BGiB = 2³⁰ B
TB = 10¹² BTiB = 2⁴⁰ B

Übertragungsraten sind immer dezimal und in Bit: 100 Mbit/s = 100 · 10⁶ bit/s. 1 Byte = 8 Bit.

Die Standardformeln

  • Übertragungsdauer t = Datenmenge in Bit ÷ Rate in bit/s
  • Bild = Breite × Höhe × Farbtiefe (Bit) ÷ 8 → Byte
  • Audio = Abtastrate × Bittiefe × Kanäle × Sekunden ÷ 8
  • Video (unkomprimiert) = Bildgröße × fps × Sekunden

Rechne zuerst alles in Bit bzw. Byte um, dann erst teilen. Fast alle Punktabzüge kommen von Bit/Byte- oder 1000/1024-Verwechslung.

Rahmenbedingungen

Prüfung & Taschenrechner

Wo das geprüft wird

  • AP1 „Einrichten eines IT-gestützten Arbeitsplatzes“: 90 Min, schriftlich, 20 % der Endnote, im 4. Ausbildungshalbjahr.
  • AP2 „Analyse und Entwicklung von Netzwerken“: 90 Min, 10 %. Hier landet Subnetting und IPv6 in der Tiefe.
  • Außer WiSo sind alle Aufgaben offen. Der Ausschuss bewertet, was du hinschreibst.

Deshalb: Rechenweg hinschreiben (Tabelle, Blöcke). Ein nacktes Ergebnis aus dem Taschenrechner ist bei einem Tippfehler 0 Punkte, ein Rechenweg rettet Teilpunkte.

Taschenrechner

Zugelassen ist ein nicht programmierbarer Taschenrechner. Einige Casio-Modelle haben einen BASE-N-Modus (DEC / HEX / BIN / OCT umschalten), z. B. fx-87DE PLUS sowie fx-87DE CW / fx-991DE CW. Bei anderen Modellen im Handbuch nach „BASE-N“ suchen.

  • Keine Nachkommastellen im BASE-N-Modus.
  • Binär-Anzeige ist begrenzt (beim fx-87DE PLUS 16 Bit). Für Oktette reicht das.
  • Nutzen: Ergebnis prüfen, nicht Rechenweg ersetzen.

Vor dem Kauf beim Lehrer oder deiner IHK checken, ob dein Modell in der Prüfung durchgeht.

Zufallsaufgaben · Lösungsweg nach jeder Abgabe

Trainer

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Aufgabentypen
Belege

Quellen