1/14. Computernetze Fast alle Computernetze sind als Server-Client Netze aufgebaut. Peer-to Peer: jeder PC ist mit jedem verbunden

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1 1/14 Computernetze Fast alle Computernetze sind als Server-Client Netze aufgebaut. Peer-to Peer: jeder PC ist mit jedem verbunden Server-Client: Ein Rechner (Server) übernimmt Aufgaben für alle am Netz angeschlossenen Rechner (Clients) z.b. Daten bereitstellen (Dateiserver) Druckaufträge abwickeln (Druckerserver) Internetseiten bereitstellen (Webserver) Mailverkehr organisieren (Mailserver) serverbasiertes Netz Peer-to-Peer Netz Verkabelung Ein Switch verbindet netzwerkfähige Geräte, die sich im selben Netz befinden, miteinander. Er erkennt jedes angeschlossene Gerät und sendet Daten nur an den Rechner, für den die Daten bestimmt sind. Switch LAN-Kabel LAN-Kabel Typen Verbindung über Patch-Panel: Ein Patchkabel verbindet vorne am Patchfeld die Anschlüsse mit dem Switch Kabel werden von hinten aufgelegt

2 2/14 Adressierung der Rechner Jedes netzwerkfähige Geräte benötigt eine eindeutige Adresse in einem Netzwerk die IP-Adresse. Nur mit einer eindeutigen IPAdresse ist jeder Rechner im Netz ansprechbar. Zu jeder IP-Adresse gehört immer die Subnetmaske des Netzes. Subnetmaske IP-Adressen sind wie Telefonnummern aufgebaut. Nur wird hier nicht zwischen Vorwahl und Teilnehmerrufnummer unterschieden, sondern zwischen Net-ID und Host-ID, wobei die NetID zur Adressierung des Netzes und die Host-ID zur Adressierung des Netzteilnehmers innerhalb eines Netzes dient. An der Net-ID erkennt man, ob der Empfänger, zu dem die Verbindung aufgebaut werden soll, im gleichen Netzwerk wie der Sender zu finden ist. Stimmt die Net-ID der IP-Adresse bei Sender und Empfänger überein, befinden sich beide im selben Netzwerk es kommt zum Senden die Daten werden an den Switch geschickt. Stimmt er nicht überein, ist der Empfänger in einem anderen Netzwerk zu finden es kommt zum Routen die Daten werden an den Router geschickt. Sender und Empfänger sind im gleichen Netz Sender und Empfänger sind nicht im gleichen Netz Vergabe der IP-Adresse Vergabe über einen DHCP-Server (Dynamic Host Configuration Protocol) im Netz alle benötigten Einstellungen werden einem Rechner beim Hochfahren vom DHCP-Server des Netzes mitgeteilt und am Client eingestellt. IP-Adresse des Rechners IP-Adresse des Routers IP-Adresse des DNS-Servers TCP/IP-Eigenschaften Manuelle Eingabe: in kleinen Netzen bis oder bis (empfohlen, da diese im Internet nicht gültig sind).

3 3/14 IP-Adressen und Rechnernamen Jeder Rechner hat neben der IP-Adresse auch einen Rechnernamen (der bei der WindowsInstallation vergeben werden muss). Über seinen Namen wird ein Rechner vom Benutzer angesprochen. Intern kommunizieren die Rechner aber ausschließlich über IP-Adressen. Deswegen gibt es in jedem Netz eine Art Telefonbuch, den DNS-Server, in dem zu einem Rechnernamen die zugehörige IP-Adresse steht. Die ersten Computer im Internet nutzten die Hosts-Datei als universelles Adressbuch. Bevor Windows einen DNS-Server nach einer IP-Adresse fragt, sieht es zuerst in dieser HostsDatei nach. Befindet sich dort ein Eintrag, wird der DNS-Server nicht mehr nachgefragt. Aufbau: localhost Aufruf der Hosts-Datei: Editor mit rechten Mausklick 'als Administrator ausführen' starten und C:\Windows\System32\drivers\etc öffnen (alle Dateiendungen anzeigen lassen). Server im Internet werden mit ihrer URL z.b. (Domainnamen) angesprochen. Deshalb gibt es zentrale Server, die für die eingegebene Internetadresse die richtige IPAdresse bereitstellen Domain Name Server. 1 2 Ein DNS-Server führt eine Liste mit Rechnernamen (DomainNamen) und den zugehörigen IPAdressen. Domainnamen: Top-Level-Domain:.de Deutschland.at Österreich.com kommerzielle Angebote.org Organisationen etc. Für die de-domain ist die DENIC (Deutsches Network Information Center; zuständig. Bei ihr müssen die Sub-Level-Domains beantragt werden, damit wird eine Mehrfachvergabe von Domainnamen ausgeschlossen. Alle untergeordneten (Sub-Level-) Domainnamen können vom Betreiber selbst gewählt werden, müssen in der übergeordneten Domain aber einmalig sein. PC im Netzwerk überprüfen: mit dem Befehl ping IP oder ping Domainnamen kann die Erreichbarkeit eines Gerätes im Netzwerk überprüft werden (Rechner, Router, DNS).

4 4/14 WLAN Router DNS- und DHCPServer sind in WLAN-Routern integriert. Des Weiteren beinhalten sie weitere Funktionen / Geräte: Switch Access-Point Datenübermittlung zwischen WLAN (Funk) und LAN WLAN-Router Router Modem Druckerserver Dateiserver DHCP-Server DNS-Server Firewall Er wickelt alle Aufträge ab, die von den Clients an ein anderes Netz (ein zweites Firmennetz, Internet) geschickt werden. Er verbindet zwei verschiedene Netze miteinander. Signalumwandlung LAN-Kabel - Telefonkabel leitet Druckaufträge aus dem Netz an einen USB-Drucker stellt Dateien allen Netzteilnehmern bereit vergibt IP-Adresse, Subnetmaske, IP vom DNS-Server (seine IP), IP vom Standardgateway (seine IP) bekommt vom DHCP-Server die vergebenen IP-Adressen und verwaltet diese mit den Rechnernamen blockiert den Datenverkehr von außerhalb ins Heimnetz WLAN-Standards Der Standard legt fest: Funkfrequenz, Funkkanalbreite, Geschwindigkeit der Datenübertragung Verschlüsselungsart (WEP (unsicher), WPA, WPA2) Die Basisnorm heißt Der zukünftige WLAN-Standard ist ac (Gigabit-WLAN). WLAN Standard Frequenz Datenrate maximal Datendurchsatz netto a 5,18 5,70 GHz 54 MBit/s 2,4 MBit/s b 2,40 2,48 GHz 11 MBit/s 4,3 MBit/s g 2,40 2,48 GHz 54 MBit/s 19 MBit/s h 5,15 5,88 GHz 54 MBit/s 24 MBit/s n 2,40 2,48 GHz; 5,15 5,35 GHz; 5,47 5,73 GHZ 600 MBit/s 204 MBit/s ac 5,15 5,35 GHz; 5,47 5,73 GHz 1300 MBit/s 400 MBit/s ad 57,00 66,00 GHz 6700 MBit/s offen

5 5/14 WLAN-Router konfigurieren (Teil 1) Das Konfigurationsprogramm für einen Router wird über den Browser z.b. über oder aufgerufen. Erkannte Netzwerkgeräte des Routers Jedes WLAN-Netz besitzt einen Netzwerknamen (SSID) Erkannte Funknetze des Routers Ein Router speichert neben IP-Adressen, Rechnernamen, SSID's auch die MAC-Adressen aller angeschlossenen / erreichbaren Geräte. Die MAC-Adresse (Media-Access-Control) ist die Hardware-Adresse jedes einzelnen Netzwerkadapters, und dient als eindeutiger Identifikator des Geräts. Die Rechnerkommunikation erfolgt nur über MACAdressen, wenn ein Rechner noch keine IP besitzt (z.b. bei Anfragen an den DHCP-Server Hochfahren, Einwählen Handy in ein WLAN-Netz) Netzwerkadapter: LAN-Adapter und WLAN-Adapter besitzen eigene MAC- und IP-Adressen. Mit dem Befehl ipconfig /all lassen sich die IP-Adressen aller Netzwerkkarten anzeigen. Mit getmac die MAC-Adressen der eigenen Netzwerkadapter.

6 6/14 DHCP-Server des Routers: Router besitzen eine voreingestellte IPAdresse. Alle angeschlossen Rechner bekommen eine vom DHCP-Server. Wird er nicht benutzt, müssen an jedem Rechner die Einstellungen manuell vorgenommen werden (s. Seite 2). Wird der DHCP-Server deaktiviert, ist auch der DNS-Server deaktiviert. Dann erfolgt die Namensauflösung durch NetBIOS-Broadcasts, dies bedeutet, dass ein Computer, der einen Namen auflösen DHCP-Server des Routers möchte, einen Broadcast (Rundruf an alle) ins Netzwerk sendet und so die angesprochenen Empfänger auffordert, mit ihrer IP - Adresse zu antworten. Aufgabe 1: Ein WLAN-Router kann über seinen Namen (fritz.box) nicht mehr angesprochen werden. Wo könnte der Fehler liegen? Aufgabe 2: Ein zweiter WLAN-Router soll in dem obigen Netz (s. DHCPServer, Seite 5) als Repeater dienen. Konfigurieren Sie diesen Router im neben stehenden Bild. Aufgabe 3: Der WLAN-Router aus Aufgabe 2 soll nun als Access-Point dienen (beide Router sind mit einem LAN-Kabel verbunden). Konfigurieren Sie seine IP-Einstellungen (s. Bild oben). Gehen Sie davon aus, dass beim Haupt-Router der DHCP-Server aktiviert ist und der Access-Point eine feste IP-Adresse benötigt. Wie können Sie die MACAdresse der Basisstation (1. WLAN-Router) herausfinden, wenn der entsprechende Aufkleber auf der Rückseite des Gerätes verschwunden ist?

7 7/14 NAT (Network Address Translation) - Router Wird ein Netzwerk über einen Router mit dem Internet verbunden, stellt dieser alle Anfragen, die von den Clients kommen, nimmt die Antworten entgegen und leitet sie innerhalb des heimischen Netzes an den passenden Rechner weiter. Vorteile: die Rechner sind von außen nicht direkt ansprechbar mehrere Rechner können gleichzeitig mit einer öffentlichen IP ins Internet Das PPPoE-Protokoll (Point-to-Point Protocol over Ethernet) ist das Standardprotokoll, das Internetprovider für die Einwahl der Kunden verwenden. Der Provider teilt dem KundenRouter z. B. dessen IP-Adresse oder den zu verwendenden DNS-Server mit. ISP Backbone - Es handelt sich hierbei um das leistungsfähigste Netzsegment für den übergeordneten Datenaustausch, das sich durch große Bandbreiten und eine hohe Verfügbarkeit auszeichnet. Welche Route ein Datenpaket nimmt zeigt tracert Er sendet bei jedem Hop (Überqueren eines Routers) dessen Daten zurück. Auf der Seite wird die verwendete Route grafisch dargestellt. Z.B. Router-Kaskade Im obigen Bild soll Client D ein zweites Netz bekommen. Dazu ist ein zweiter Router notwendig, der mit dem ersten verbunden wird Router-Kaskade. Bei Router 2 lässt sich das interne Modem deaktivieren und es kann angegeben werden, dass anstatt eines Internet-Providers der Internetzugang über ein LAN-Kabel erfolgt. WAN (World-Area-Network): Alle Rechner an dem LAN-Ports sind einem Netzwerk zugeordnet, am WAN Port ist ein anderes Netzwerk angeschlossen.

8 8/14 Aufgabe 4: Konfigurieren Sie die externe und die interne IP von Router 2 (s. oben) mit den Eingabemasken auf der nachfolgenden Seite. Externe IP von Router 2 (Bild S. 7): Interne IP von Router 2 (Bild s. 7): Client D ist nun durch die Firewall von Router 2 geschützt. Jede größere Firma stellt so z.b. ihre Webserver in ein eigenes Netzwerk (hier: Client a Client c), das vom restlichen Firmennetzwerk getrennt ist. Netzklassen Klassenunterteilung von Netzen Klasse A - Netz Klasse B - Netz Klasse C - Netz

9 9/14 Nun ist es allerdings möglich, ein Netzwerk egal welcher Netzwerkklasse in weitere Unternetzwerke zu unterteilen. Zur Adressierung solcher Subnets reicht die von den einzelnen Netzwerkklassen vorgegebene Net-ID allerdings nicht aus; man muss einen Teil der Host-ID zur Adressierung der Unternetze abzweigen. Aufgabe 5: Im unteren Bild sind die externen IP-Einstellungen (vom Provider) eines Routers zu sehen. a) Wie viele Clients können in diesem Subnet bedient werden? b) Gehört das angegebene Gateway zum gleichen Netz? Begründung! c) Gehören die DNS-Server zum gleichen Netz? Wie sind sie zu erreichen? Aufgabe 6: Aus Sicherheitsgründen soll ein Firmennetzwerk durch Subnetting in vier Bereiche eingeteilt werden. Es steht der Adressbereich ab zur Verfügung. Jedes Subnetz muss Platz für 60 nutzbare lp-adressen bieten. Bestimmen Sie die vier internen Netze und füllen Sie dazu die untere Tabelle aus. Nr Netzadresse Subnetmaske Net-ID Range (Adressbereich, der für Hosts zur Verfügung steht) Broadcastadresse Schutz vor Viren etc Dateitypen immer anzeigen lassen: damit sich z.b. eine.exe-datei nicht als.pdf-datei tarnen kann. Im Dateiexplorer: Organisieren Ordner- und Suchoptionen Ansicht Erweiterungen bei bekannten Dateitypen ausblenden Häkchen entfernen! Im Adobe Reader JavaScript deaktivieren: Bearbeiten, Voreinstellungen Acrobat JavaScript aktivieren Kamerazugriff im Flash Player sperren: Systemsteuerung System und Sicherheit Flash Player Kamera und Mikrofon Zugriff verweigern

10 10/14 Supercookies entfernen: Flash-Cookies haben im Gegensatz zu normalen Browser-Cookies kein Verfallsdatum und können im Browser ohne spezielle Erweiterung nicht gelöscht werden. Eine Möglichkeit um Flash Cookies global zu deaktivieren bietet Adobe mit dem online Einstellungs-Manager für den Adobe Flash Player: Hardware- und Softwarefirewall Alle Anfragen, die von außen an einen Router gestellt werden, werden von der Firewall nicht durchgelassen, sofern keine Anfrage vom Router (bzw. vom internen Netz) gestellt wurde (HardwareFirewall Router). Ein Rechner außerhalb des eigenen Netzes kann so nicht ungefragt auf die internen Rechner zugreifen. Einzelne Ports können jedoch frei geschaltet werden, damit Anfragen von außen von der Router-Firewall durch gelassen werden. Eine Softwarefirewall blockiert auch Programme, die eine Kommunikation vom Rechner nach außen aufbauen wollen. Gefährliche Viren über Dateianhang (Rechnung): der Virus ändert den DNS-Eintrag und erstellt ein Zertifikat für eine sichere SSL-Verbindung, dann löscht er sich. Anfragen zu Online-Banking Seiten werden auf Servern mit gefälschten Bankseiten umgeleitet. Die folgende Seite zeigt alle Informationen an, die ein Browser im Internet mitteilt (aufrufen und auf die IP klicken): Routing-Prozess Beim Routing wird ein Zielrechner anhand von Routing-Tabellen ausfindig gemacht. Statisches Routen: Das statische Routen ist Teil des IP-Protokolls, es wird über RoutingTabellen verwaltet, die von der Eingabeaufforderung aus mit dem Befehl route konfiguriert werden können. Dynamisches Routen: Die Änderung von Routing-Tabellen wird automatisch an alle Router im Netzwerk weitergegeben. Dynamisches Routing wird u.a. durch das RIP (Routing Information Protocol) organisiert.

11 11/14 Aufbau Routing-Tabelle: (vereinfacht) Netzwerkziel (Net-ID des Netzes) IP des Routers, der dort hinführt Mit rounte print -4 kann die IPv4 Routing-Tabelle eines Rechners ausgelesen werden. Aufgabe 7: Rechner A schickt Daten nach Rechner D. Schreiben Sie im unteren Bild die Routingtabelle des Routers (welcher die 3 Netze miteinander verbindet). Die einzelnen Schritte des Routing-Prozesses Als Erstes wird überprüft, ob sich der Zielrechner im lokalen oder in einem RemoteNetzwerk befindet. Kommt es zum Routen wird in der RoutingTabelle nach der Route zum Zielnetzwerk gesucht und diese sofern vorhanden dann auch verwendet. Andernfalls wird in der Routing-Tabelle des Routers (StandardGateway) nach einer Route gesucht. Wenn keine Route gefunden wird, werden die Daten über den Router-Ausgang (Gateway) zum nächsten Netzwerk geleitet. Dabei wird dann die ursprüngliche QuellIP-Adresse durch die IP-Adresse des Routers ersetzt. Der neue Router vergleicht dann die Zieladresse wieder mit der neuen Quelladresse, um festzustellen, ob sich der Zielrechner in diesem Netzwerk befindet. Der Prozess der Wegfindung wird so lange fortgesetzt, bis der Zielrechner gefunden wurde. Falls kein Rechner gefunden wurde, sorgt der Wert der TTL (Time to Live) dafür, dass das Datenpaket beim Wert 0 verworfen wird. Der TTL-Wert wird nach jedem Durchqueren eines Routers um mindestens 1 heruntergesetzt.

12 12/14 Ethernet-Datenpakete / Netzwerkprotokolle Ethernet ist eine Datenübertragungstechnik, die folgende Festlegung umfasst speziell genormte Kabel und Steckverbindungen speziell genormte Paketformate und Protokolle (TCP/IP) der Transport eines Datenpaketes ist zeitlich nicht exakt vorher zu sagen, also undeterministisch (Kollisionssystematik (CSMA/CD-Protokoll)) Bevor die Nutzdaten versendet werden, durchlaufen sie verschiedene Stationen (Schichten), die Informationen von / für Absender / Empfänger in den Paketkopf der Datenpakete hinzufügen. Das Protokoll der Anwendungsschicht (hier: http) übergibt die Daten der Transportschicht und fügt dem Header des Datenpakets eine Portnummer hinzu. Port Von Port An Port HTTP DNS-Anfrage Ports sind wie Fernsehkanäle, ein Rechner besitzt Ports. An den verschiedenen Ports werden Daten an verschiedene Anwendungen (Programme) geleitet, organisiert von Protokollen der Anwendungsschicht. IP Als Letztes übergibt HTTP die Nutzdaten dem Web-Server Von IP An IP Von MAC An MAC MAC MAC Zur Ermittlung der Ethernet-Adresse des Empfängers bedient sich der IP-Treiber des Address Resolution Protocol ARP. TCP liefert das Datenpaket nicht nur beim richtigen Empfänger, sondern auch bei der richtigen Applikation ab, einem weiteren übergeordneten Protokoll, welches mit einem Anwendungsprogramm zusammenarbeitet.

13 13/14 Protokolle der Transportschicht: Protokolle der Anwendungsschicht: TCP, verbindungsorientiert, sicher, wird eingesetzt bei HTTP, FTP, Kommunikation über Ports UDP, nicht verbindungungsorientiert, ohne Sicherheitsextras, schlank und schnell, eingesetzt in sicheren LANs oder im Internet für Video und Sound, Kommunikation über Ports Port Protokoll Dienste, Anwendungen 20, 21 FTP FTP-Programme 22 SSH Sichere Verbindungen 25 SMTP Programme 110 POP3 Programme 53 DNS Namensauflösung 80 HTTP Browser ARP-Anfrage Die Kombination aus IP-Nummer und Portnummer z.b. ' :80' wird Socket (=Stecker) genannt.in jedem TCP/IP-fähigen Rechner gibt es eine ARP-Tabelle. Die ARPTabelle wird vom TCP/IP-Treiber bei Bedarf aktualisiert und enthält die Zuordnung von IPAdressen zu Ethernet-Adressen. InternetAddress Physical Address c-ac-03 Type dynamic Kann die gewünschte IP-Adresse in der ARP-Tabelle nicht gefunden werden, startet der IPTreiber einen ARP-Request. Ein ARP-Request ist ein Rundruf (auch Broadcast genannt) an alle Teilnehmer im lokalen Netz. Damit der Rundruf von allen Netzteilnehmern zur Kenntnis genommen wird, gibt der IPTreiber als Ethernet-Adresse FF-FFFF-FF-FF-FF (entspricht ) an. Ein mit FF-FF-FF-FF-FF-FF adressiertes Ethernet-Paket wird grundsätzlich von allen Netzteilnehmern gelesen. Derjenige Netzteilnehmer, der in diesem ARP-Request seine eigene IP-Adresse wiedererkennt, bestätigt das mit einem ARP-Reply. Wenn sich der Zielhost nicht im lokalen Netzwerk befindet, wird über das StandardGateway die IPAdresse des Routers ausfindig gemacht. Diese wird wieder mit ARP in eine MAC-Adresse umgesetzt. Die Daten werden dann an den Router übertragen und der Prozess setzt sich in dem Remote-Netzwerk nach der oben beschriebenen Methode fort, bis der Zielhost gefunden oder die Suche abgebrochen wird.

14 14/14 Gateways und Router Web-Kamera Server- 80 Der Web-Thermograph empfängt für beide Verbindungen Datenpakete, in denen der NAT-Router als Absender eingetragen ist. Dabei wird für jede Verbindung jeweils eine eigene Port-Nr. verwendet. Aufgabe 8: Finden Sie den Fehler bei den IP-Adressen im obigen Bild. Aufgabe 9: Der Internet-Nutzer 1 baut eine Verbindung zu der Web-Kamera auf. Schreiben Sie die Informationen des Paketkopfs der Datenpakete. Nutzer 1 Router Router Web-Cam Router Nutzer 1 Web-Cam Router