Beispiel TCP-/IP-Datenübertragung

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1 TCP/IP

2 Beispiel TCP-/IP-Datenübertragung Einfach mal Sniffen (im Raum LAN/Filius) --> Installieren Sie das Programm WireShark Lauschen Sie Ihre Netzwerkkarte aus! (10 Sek) Vorsicht! Datenschutz (Passwörter etc.) 202a StGB(Ausspähen von Daten) oder 202b StGB (Abfangen von Daten), 202c StGB (Hackerparagraph), Betrachten Sie das Protokoll und versuchen Sie Ihre IP Adresse, IP Version, TCP Port (Empfang und Sendung) sowie die Sequenz Nummer ausfindig zu machen! Sehen Sie sonst noch interessante Dinge? (TCP/IP/HTML) Kurze Vorstellung!

3 TCP/ IP TCP IP - Transmission Control Protokoll - Internet Protokoll TCP: (Übertragungssteuerungsprotokoll) ist eine Vereinbarung (Protokoll) darüber, auf welche Art und Weise Daten zwischen Computern ausgetauscht werden sollen.

4 TCP/IP Alle Betriebssysteme moderner Computer beherrschen TCP und nutzen es für den Datenaustausch mit anderen Rechnern. Das Protokoll ist ein zuverlässiges, verbindungsorientiertes, paketvermittelndes Transportprotokoll in Computernetzwerken. Es ist Teil der Internetprotokollfamilie, der Grundlage des Internets.

5 Einordung - OSI

6 TCP Three Way Handshake Beschreiben Sie kurz wozu der Three way Handshake dient! Halten Sie fest was sind und wozu dienen das SYN und ACK Signal!

7 TCP Three Way Handshake

8 TCP Header

9 Bestimmen Sie die Bedeutung von: (+ Größe in Byte) Source Port Destination Port Sequence Number Acknowledgement Number Data Offset Reserved Control-Flags URG ACK PSH RST SYN FIN Receive Window Checksum Urgent Pointer Options Nutzdaten

10 Bestandteile des Headers Source Port (Quellport) (2 Byte) Gibt die Portnummer auf der Senderseite an. Destination Port (Zielport) (2 Byte) Gibt die Portnummer auf der Empfängerseite an. Sequence Number (4 Byte) Sequenznummer des ersten Daten-Oktetts (Byte) dieses TCP-Paketes oder die Initialisierungs-Sequenznummer falls das SYN-Flag gesetzt ist. Nach der Datenübertragung dient sie zur Sortierung der TCP-Segmente, da diese in unterschiedlicher Reihenfolge beim Empfänger ankommen können. Acknowledgement Number (Quittierungsnummer) (4 Byte) Sie gibt die Sequenznummer an, die der Empfänger dieses TCP-Segmentes als nächstes erwartet. Sie ist nur gültig, falls das ACK-Flag gesetzt ist. Data Offset (4 Bit) Länge des TCP-Headers in 32-Bit-Blöcken ohne die Nutzdaten (Payload). Hiermit wird die Startadresse der Nutzdaten angezeigt. Reserved (6 Bit) Das Reserved-Feld wird nicht verwendet und muss Null sein.

11 Bestandteile des Headers Control-Flags (6 Bit) Sind zweiwertige Variablen mit den möglichen Zuständen gesetzt und nicht gesetzt, die zur Kennzeichnung bestimmter für die Kommunikation und Weiterverarbeitung der Daten wichtiger Zustände benötigt werden URG Ist das Urgent-Flag (urgent = dringend) gesetzt, so werden die Daten nach dem Header sofort von der Anwendung bearbeitet.. ACK Das Acknowledgment-Flag hat in Verbindung mit der Acknowledgment-Nummer die Aufgabe, den Empfang von TCP-Segmenten beim Datentransfer zu bestätigen. Die Acknowledgment-Nummer ist nur gültig, wenn das Flag gesetzt ist. PSH Beim Versenden von Daten über das TCP werden zwei Pufferverwendet. Senderseitig übermittelt die Applikation die zu sendenden Daten an das TCP und dieses puffert die Daten um mehrere kleine Übertragungen effizienter als eine große zu senden. Nachdem die Daten dann an den Empfänger übermittelt wurden, landen sie im empfängerseitigen Puffer. Dieser verfolgt RST Das Reset-Flag wird verwendet, wenn eine Verbindung abgebrochen werden soll. Dies geschieht zum Beispiel bei technischen Problemen oder zur Abweisung unerwünschter Verbindungen. SYN Pakete mit gesetztem SYN-Flag initiieren eine Verbindung. Der Server antwortet normalerweise entweder mit SYN+ACK, wenn er bereit ist, die Verbindung anzunehmen, andernfalls mit RST. Dient der Synchronisation von Sequenznummern beim Verbindungsaufbau (daher die Bezeichnung SYN). FIN Dieses Schlussflag (finish) dient zur Freigabe der Verbindung und zeigt an, dass keine Daten mehr vom Sender kommen. Die FIN- und SYN-Flags haben Sequenznummern, damit diese in der richtigen Reihenfolge abgearbeitet werden.

12 Bestandteile des Headers (Receive) Window (2 Byte) Ist die Anzahl der Daten-Oktetts (Bytes), beginnend bei dem durch das Acknowledgmentfeld indizierten Daten-Oktett, die der Sender dieses TCP-Paketes bereit ist zu empfangen. Checksum (2 Byte) Die Prüfsummedient zur Erkennung von Übertragungsfehlern und wird über den TCP-Header, die Daten und einen Pseudo-Header berechnet. Dieser Header besteht aus der Ziel-IP, der Quell-IP, der TCP-Protokollkennung (0x0006) und der Länge des TCP-Headers inkl. Nutzdaten (in Bytes). Urgent Pointer (2 Byte) Zusammen mit der Sequenz-Nummer gibt dieser Wert die genaue Position des letzten Bytes der Urgent-Daten im Datenstrom an. Die Urgent-Daten beginnen sofort nach dem Header. Der Wert ist nur gültig, wenn das URG-Flag gesetzt ist. Options (0 40 Byte) Das Options-Feld ist unterschiedlich groß und enthält Zusatzinformationen. Die Optionen müssen ein Vielfaches von 32 Bit lang sein. Sind sie das nicht, muss mit Null-Bits aufgefüllt werden (Padding). Dieses Feld ermöglicht, Verbindungsdaten auszuhandeln, die nicht im TCP-Header enthalten sind, wie zum Beispiel die Maximalgröße des Nutzdatenfeldes. Nutzdaten i.d.r.1460 Bytes (= 1500 Bytes [Nutzdaten] 20 Bytes 20 Bytes)

13 TCP vs. UDP

14 IP Implementierung der Verbindungsschicht (für TCP/IP Modell) Übertragungsmedium unabhängig (siehe IP Adresse (Subnetzmaske) IPv4 Ermöglicht Adressierung und Verbindungsaufbau zwischen Teilnehmern

15 IPv4 1. Halten Sie fest, wie viele Adressen Sie mit IPv4 theoretisch adressieren können und Warum! Wie viele (in etwa) Praktisch? 2. Finden Sie heraus wie viele IPv4 Adressen grob Jährlich vergeben werden! 3. Bestimmen Sie, wann uns die Adressen ausgehen, wenn wir 2007 etwa 2,4 Milliarden im Gebrauch haben! 4. Halten Sie fest, zu welchem Zweck wird ein NAT eingesetzt wird und wie kann es uns Helfen (bzgl. Adressenknappheit)! 5. Geben sie die Adressbereiche aus IPv4 an, die für Private Zwecke reserviert sind!

16 IPv4 Adressengröße von 32 Bits => 2 32 Werte = Effektive ca. 3.7 Milliarden Adressen 2007 ca. 2,4 Milliarden im gebrauch. (1,3 übrig) Jährlich ca. 170 Millionen neue Adressen Private Adressen: NAT: fasst hinter einer IP viele IP s zusammen (!vereinfacht!) Geräte dahinter erhalten private Adressen aus dem Raum , , oder RFC 1918 Adresse als 4 * 8 Bit Aufteilung

17 IPv4 Adressbereiche - ALT Netzklasse Präfix Adressbereich Netz-maske Netzlänge (mit Präfix) Netz-länge (ohne Präfix) Hostlänge Netze Hosts pro Netz Klasse A 0... Klasse B Bit 7 Bit 24 Bit Bit 14 Bit 16 Bit Klasse C Bit 21 Bit 8 Bit Klasse D Verwendung für Multicast-Anwendungen Klasse E reserviert (für experimentelle Zwecke)

18 IPv4 Adressbereiche - CIDR Nutzbare Subnetzmaske Subnetzmaske Notation Adressen Host-Adressen dezimal binär / xA / xA / /9 128x /16 1x /23 2x /24 1x /25 128x /31 2x /32 1x Auszug, jeder wert von 0-32 möglich z.b. auch /3 oder /27 Kommentar Das Internet Class A -Größe Class B -Größe Class C -Größe einzelner Host

19 IPv6 IPv4 Vorteile IPv6 Wesentlich größerer Adressbereich! ,402e Multicast Bestandteil der Spezifikation SLAAC (Stateless Adresse Autoconfiguration) IPSec Teil der Spezifikation Effizientere Verarbeitung für Router IPv6 Effizienteres Mobiles Routen (mobile IPv6 keine trianguläres Routen ) Protokoll Header kann durch Erweiterungs-Header weitere Optionen implementieren, ohne das IPv6 Protokoll anpassen zu müssen.

20 IPv6 und IPv4 Header

21 IPv6 Adresse besteht aus 8 * 16 Bit Semikolon separierte hexadezimal Zahlen Nullwerte(-Sequenzen) können leer gelassen werden wenn mit :: notiert. Beispiele: 2001:db8:1:0000:0000:0000:000:0000:11a2 2001:db8:1::11a2

22 IPv6 und IPv4 Können beide parallel genutzt werden?

23 Teredo und Meredo Recherchieren Sie Teredo/Meredo! Notieren Sie dessen Zweck! Halten Sie fest was Sie dies bzgl. zu NAT s/firewall bedenken müssen! Berechnen Sie die 6to4 Adresse für IPv nach IPv6! (Mit Beschreibung wie!)

24 Teredo und Miredo Kommunikationsprotokoll für den Datenverkehr Ziel: Tunneln von IPv6 mittels UDP über IPv4 durch NAT s. Vorsicht! Paketfilter der NAT s bleiben wirkungslos! UDP Port 3544 ggf. Sperren bis Firewall s verfügbar,die dies beheben! 6to4: IPv4 wird zu /48 großes IPv6 Netz abgebildet Präfix 2002 und der hexadezimal notierten IPv4 Adresse

25 Konfig

26 Subnetze Netzklassen CIDR

27 Namensauflösung Hosts Datei Namensauflösung Hosts Datei als lokale Variante mit Risiken Normaler weise DNS Domain Name Server Öffentlich und Private (im Unternehmen)

28 Standardgateway - in TCP/IP-Netzwerken - stellen eine Standardroute (Kommunikation mit anderen Hosts in Remotenetzwerken) -Host A im Netzwerk 1 Kommunikation mit Host B im Netzwerk 2 -Host A prüft zunächst Routingtabelle und ermittelt, ob eine bestimmte Route zu Host B vorhanden ist. -keine bestimmte Route zu Host B vorhanden? -Host A den TCP/IP-Datenverkehr für Host B an das eigene Standardgateway, IP- Router 1, weiter.

29 Auftrag Erstellen Sie ein Netzwerkte in Filius und gehen Sie sparsam mit Adressraum um! 1. - private Adresse mit Platz für a) 126, b) 500, c) Rechner ( je 3 Bsp. Rechner) 2. - bestimmen Sie entsprechend IP und Subnetzmaske Geben Sie Broadcast, Netzwerk, Min Host und Max Host an sowie die Maximale Anzahl an Adressen passen Sie an Ihrem Laptop die Hostsdatei an, damit zu Namen werner eine IP hinterlegt wird. Wie können Sie das Testen? 4. - lassen Sie sich Ihre Routingtabelle am Laptop anzeigen! 5. - Bauen Sie zwei Netze auf (Filius) und versuchen Sie eine Kommunikation zwischen beiden zu ermöglichen!

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