OSI-Referenzmodell. Protokollkopf C2 MAC-6

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1 3. Network-Layer: auch Netzwerkschicht OSI-Referenzmodell Schicht 3-Paket: Protokollkopf logische Zieladresse logische Quelladresse Nutzdaten Schicht 2-Paket: MAC Zieladresse MAC Quelladresse Nutzdaten Protokollkopf PC 1 A1 MAC-1 C2 MAC-6 PC 4 A-Netz MAC 2 MAC 1 C 2 A 1 DATEN MAC 6 MAC 5 C 2 A 1 DATEN C-Netz PC 2 A2 MAC-2 C1 MAC-5 PC 3 B-Netz B1 MAC-3 MAC 4 MAC 3 C 2 A 1 DATEN B2 MAC-4 Die logischen Adressen bleiben bestehen nur die MAC - Adresse ändert sich von Netz zu Netz. Der Schicht 3 Teil bleibt unberührt nur der Schicht 2 Teil wird verändert.

2 Logische Adressen: bestehen aus einen Netz- und Hostanteil Rechner die miteinander kommunizieren wollen müssen im gleichen Netzwerk sein und verschiedene logische Adressen besitzen PC 1 A1 MAC 1 PC 2 B1 MAC 2 PC 3 A2 MAC 3 PC 1 A2 MAC 4 A-Netzwerk PC2 falsches Netzwerk PC3 doppelte logische Adresse IP-Adresse: = logische Adresse = Schicht 3 - Adresse Netzanteil Hostanteil A 1 Die IP-Adressen werden dezimal angeben in der heutigen aktuellen Version 4. Sie ist 4 Byte lang und wird durch einen Punkte getrennt. Jedes Byte ist 8 Bit lang Um eine IP-Adresse den Netzanteil heraus zu finden wird die Subnet-Mask verwendet. Die Subnet-Mask ist ebenfalls 4 Byte lang und jedes Byte wird auch durch einen Punkt getrennt. Der Standart ist IP-Adresse Subnet-Mask Netzanteil

3 IP-Adressklassen: sind in 5 Klassen unterteilt A bis E CLASS A: 0n nn nn nn. hh hh hh hh. hh hh hh hh. hh hh hh hh 1.Bit im 1.Byte ist immer 0 Netz-ID 7 Bit Host-ID 24 Bit CLASS B: potentiell verwendbar tatsächlich verwendbar Subnet-Mask ist deshalb Netzbereich ist nn nn nn. nn nn nn nn. hh hh hh hh. hh hh hh hh 1. und 2. Bit im Byte ist immer 10 Netz-ID 14 Bit Host-ID 16 Bit verwendbar Subnet-Mask ist deshalb Netzbereich ist CLASS C: 11 0n nn nn. nn nn nn nn. nn nn nn nn. hh hh hh hh 1., 2. und 3.Bit im Byte ist immer 110 Netz-ID 21 Bit Host-ID 8 Bit verwendbar Subnet-Mask ist deshalb Netzbereich ist

4 Class D: gg gg. gg gg gg gg. gg gg gg gg. gg gg gg gg 1., 2.,3. und 4. Bit im Byte ist immer Gruppenadresse 28 Bits Reservierte IP-Adressen: CLASS A: Netzbereich ist Es können mehrere Rechner zu einer Gruppe zusammengefasst werden und es möglich ein Datenpaket gezielt auf eine Gruppe von Rechnern zusenden Localhost-Adresse über diese Adresse kann ein Host sein eigenes IP-Interface ansprechen nur verwendet als Absenderadresse mit der Bedeutung this host on this net, taucht auch in Routingtabellen mit der Bedeutung Default-Gateway auf für alle Netze: alle Host Bits auf 1 und gelten Broadcast-Adressen ein IP-Host kann ein Paket an alle IP-Hosts des gewünschten IP-Netzwerks senden alle Host Bits auf 0 und dürfen nicht als Hostadresse verwendet werden. Die auf 0 gesetzten Bits ergeben zusammen mit den übrigen Bits der IP-Adresse eine vollständig spezifische IG-Netzwerk Adresse ist reserviert Router dürfen ein IP-Paket mit der Zieladresse nicht weiterleiten.!!! Broadcast in das IP-Netzwerk des Senders!!! für private Netze: als vollständige Angabe für das Netz NetzClass B Netz Anzahl der Netze Netzklasse Adressbereich 1 A B C Die oben genannten Adressen sind dabei aus dem Pool offizieller Adressen ausgenommen. Folglich können diese Adressen nur in Netzwerken eingesetzt werden, die nicht direkt mit dem Internet verbunden sind (dies bedeutet jedoch nicht, dass solchen Netzwerken der Internet- Zugang verbaut wäre).

5 Testen von Netzwerk: Der ping-befehl geht nur für ein TCP/IP-Netzwerk ping teste den eigenen Rechner, Datenpaket geht nur bis zur Netzwerkkarte (Schicht 3) ping teste die eigene IP-Adresse, Datenpaket wird in das Netzwerk gesendet und wieder empfangen Netzwerk IP: Die Netzwerk IP ist die Adresse wo der Hostanteil 0 ist Netzwerk IP IP-Adresse Frametypen: Für TCP/IP sind das Ethernet II und Ethernet II SNAP. IP-Paket IP-Header Nutzdaten (z.b.: TCP Segment oder UDP-Datagramm) Ethernet II Ziel MAC- Adresse 6 Byte Quell MAC- Adresse 6 Byte Protokoll 2 Byte (IP=0x800) Nutzdaten Bytes Prüfsumme 4 Byte MAC-Header IP Header

6 Address Resolution Protocol (ARP): DAS ARP ist ein Teilprotokoll von TCP/IP und ermittelt zu einer gegebenen IP-Adresse die zugehörige MAC- Adresse. 1. Jeder Host verfügt über einen sog. ARP-Cache. Dieser enthält in tabellarischer Form Zuordnungen von IP-Adresse zu MAC-Adresse. Zunächst wird also im ARP-Cache nachgeschaut, ob hier ein Eintrag für A2 vorhanden ist. Ist ein solcher vorhanden, steht die gewünschte MAC-Adresse zur Verfügung, und das IP-Paket kann, in ein entsprechendes Ethernet II-Frame verpackt, losgeschickt werden. 2. Enthält der ARP-Cache jedoch keinen Eintrag für A2, so puffert der Host zunächst das zu versendende IP-Paket und leitet einen Adress-Auflösungsvorgang mittels ARP ein. Dazu sendet er einen sogenannten ARP-Request in Form eines Ethernet-Broadcasts. Dieses ARP-Request-Paket enthält seine eigene IP- zu MAC-Adressenzuordnung (A1 MAC-1) und eine weitere unvollständige Zuordnung mit der bekannten IP-Adresse A2, jedoch unbekannter MAC-Adresse (A2?). Anschließend wartet der Host auf eine Antwort. 3. Der gefragte Host A2 nimmt die Information A1 MAC-1 in seinen ARP-Cache auf bzw. aktualisiert ihn, wenn schon ein Eintrag vorhanden ist, da er seinerseits davon ausgeht, dass er in Kürze ebenfalls IG-Pakete an A1 zurücksenden wird und dafür dann umgekehrt die MAC-Adresse von A1 kennen muss. 4. Der Host A2 sendet ein ARP-Reply-Paket an den anfragenden Host zurück. Da er dessen MAC- Adresse kennt, erfolgt dies im Gegensatz zum ARP-Request nicht als Broadcast, sondern direkt an die MAC-Adresse MAC-1 des anfragenden Hosts A1. In dieses ARP-Reply-Paket fügt er als gewünschte Information seine eigene MAC-Adresse MAC-2 ein. Die im ARP-Request unvollständige Zuordnung A2? wird mittels A2 MAC-2 also beantwortet. 5. Wenn das ARP-Reply-Paket beim Host A1 ankommt, wird die gewünschte Information A2 MAC-2 in den ARP-Cache aufgenommen. Das im Puffer befindliche IP-Paket kann nun in einen Ethernet II-Frame mit bekannter MAC-Ziel-Adresse MAC-2 verpackt und losgeschickt werden. Allerdings unterliegen die Einträge im ARP-Cache der Alterung. Wenn ein Eintrag mehrere Minuten nicht mehr abgefragt wurde, wird er automatisch gelöscht. Soll dann ein IP-Paket an einen Host gesendet werden, dessen MAC- Adresse nicht mehr im ARP-Cache verfügbar ist, so muss erneut ein ARP-Request durchgeführt werden. Bei mehreren Netzen wird die Anfrage an den Gateway gestellt und dann in das andere Netz geleitet. Die Rückantwort aus den anderen Netz wird vom Gateway zu den anfragenden Host weitergeleitet. Der Gateway ändert nur die MAC-Adressen des Datenpakets Die Tabelle im ARP-Cache lässt sich mit dem Befehl arp a anzeigen.

7 Routing-Protokolle: Router: arbeiten auf der Schicht 3 Ebene und sind mit mindestens 2 Teilnehmern verbunden. Er werdet die logischen Adressen aus und leitet die Datenpakete weiter (Routingtabelle mit Netzwerk IP, Subnet-Mask, Gateway und Metric). Er wird auch Layer-3 Switch genannt. IP-Forwarding: ist das weiterleiten von Paketen von einen Netz in ein anderes benachbartes Netz. Eine Weiterleitung in von dem linkem Computer zu dem rechten Computer ist jedoch nicht möglich. Routing Information Protocol (RIP): Die Routing-Tabellen von Routern sind ja dynamisch und werden mit Hilfe des RIP-Protokolls erweitert, so dass jeder Router des Netzwerks jedes vorhandene IP-Netz kennt (dynamisch lernt). Jeder Router kennt auch ohne RIP die direkt an ihn angeschlossenen IP-Netzwerke. Über RIP lernt der Router auch alle übrigen IP-Netzwerke kennen und weiß ferner, an welchen nächsten Router er ein IP-Paket für ein bestimmtes Ziel-Netzwerk weiterleite muss.

8 Open Shortests Path First Protocol (OSPF): ist das Verständigungsprotokoll von Routern untereinander und wird im Internet verwendet PC Netz IP: Netz ID ist fett und unterstrichen Router Netz IP: PC Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP): Aus einen Pool von Adressen werden diese dynamisch an einen Host verteilt. Des weiteren werden zusätzliche Informationen an die Host s Übermittelt (z.b.: DNS-Server, Default-Gateway, WINS-Server-Adresse, Knotentyp) Wird ein DHCP-Client erstmals als solcher gebootet, besitzt er noch keine eigene IP-Adresse. Auch die IP- Adresse des DHCP-Servers ist ihm unbekannt. Der Ablauf bis zum Erhalt der TCP/IP-Parameter gestaltet sich dabei wie folgt: 1. Der DHCP-Client muss zunächst einen DHCP-Server suchen. Dazu sendet er ein sog. DHCPDISCOVER-Paket als Broadcast in das angeschlossene IP-Segment. Da der DHCP-Client zu diesem Zeitpunkt noch keine IP-Adresse besitzt, wird als Absender IP-Adresse die Default-Adresse verwendet. 2. Der DHCP-Server erhält das DHCPDISCOVER-Paket und überprüft zunächst, ob für diesen Client reservierte Informationen vorliegen. Dies ist im allgemeinen nicht der Fall, so dass der Server aus einem Pool von IP-Adressen, die für das LAN-Segment bestimmt sind, in dem sich der DHCP-Client befindet, eine noch nicht an andere DHCP-Clients vergebene IP-Adresse wählt und zusammen mit der Subnet-Mask und weiteren Parametern (ggf. Default-Gateway, WINS-Server-Adresse, Knotentyp,...) in einem DHCPOFFER-Paket an den DHCP-Client zurückschickt.

9 3. Der DHCP-Server erhält das DHCPREQUEST-Paket und bestätigt dem DHCP-Client durch Rücksenden eines DHCPACK-Paketes (Acknowledgement), dass dieser nun die angebotene IP-Adresse und die übrigen Parameter verwenden darf. Der DHCP-Server vermerkt in seiner Datenbank, dass der Satz von Parametern, genannt Lease, an den DHCP-Client mit der Client-ID <MAC-Adresse> ausgeliehen wurde. Anders als beim erstmaligen Bezug einer Lease vom DHCP-Server braucht der DHCP-Client nun nicht mehr zunächst ein DHCPDISCOVER-Paket zu senden und auf ein Angebot seitens des DHCP-Servers in Form eines DHCPOFFER-Paketes zu warten. Stattdessen versucht der DHCP-Client sofort durch Senden eines DHCPREQUEST-Paketes die Parameter, die er früher bereits schon erhalten hatte, erneut vom DHCP-Server anzufordern. Ist am DHCP-Server der Adress- Pool größer als die Anzahl der DHCP-Clients, so erhält der anfragende DHCP-Client in der Regel immer wieder dieselbe IP-Adresse. In diesem Fall sendet der DHCP-Server das bestätigende DHCPACK-Paket an den DHCP-Client zurück, und dieser kann somit seine alten Parameter weiterverwenden. Ist der Client nicht in gleichen Netzwerk so wird ein IP-Pouter mit BOOTP-Relay Agent benötigt.

10 Die Umwandlung von Namen in IP-Adressen erfolgt durch DNS ( Name System) und WINS (Windows Internet Name Service= Name System (DNS): Ist Verantwortlich für die Zuordnung von sogenannten Hostnamen zu den IP-Adressen im TCP/IP-Netzwerk Hostname ottto.de DNS IP-Adresse Das DNS ist eine: hierarchisch strukturierte mit statischen Informationen gefütterte verteilte und dezentral verwaltete Datenbank Top Level : Sie sind unterteilt nach Länder-s (de, at, fr) und Organisations-s (gov, edu, info) Die Hostnamen werden von hinten nach vorn gelesen. www. otto. de Host mit Name www Second Level Top Level Leserichtung

11 Fully qualified Name (FQDN): ist die vollständigeangabe eines Adress-Namens webserver1. training. microsoft. com Host subdomain Second Level Top Level www. otto. de Host mit Name www Second Level Top Level Zonen: Ein wird in Zonen unterteilt und jede Zone besitzt min 2 DNS-Server (Vorschrift)

www.microsoft.de www.google.de www.gbg-seelze.de www.facebook.de

www.microsoft.de www.google.de www.gbg-seelze.de www.facebook.de www.microsoft.de www.google.de www.gbg-seelze.de www.facebook.de Was ist IP? Was ist eine Subnet mask? Was ist ein Default Gateway? Was ist DHCP? Was ist DNS? Wie funktioniert die Kommunikation? Hauptbestandteil

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