Rechnernetze Übung 8 15/06/2011. Schicht 7 Schicht 6 Schicht 5 Schicht 4 Schicht 3 Schicht 2 Schicht 1. Switch. Repeater

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1 Rechnernetze Übung 8 Frank Weinhold Professur VSR Fakultät für Informatik TU Chemnitz Juni 2011 Schicht 7 Schicht 6 Schicht 5 Schicht 4 Schicht 3 Schicht 2 Schicht 1 Repeater Switch 1

2 Keine Adressen 6Byte Adressen PPP Ethernet ATM Ethernet Ethernet Adressen mit variabler Länge bis 20 Byte Internet Protokoll (IP) Eindeutige und zweckmäßige Identifizierung der Hosts Verwendung auf Applikationsebene 2

3 M. Hofmann A. Klos B. Möller S. Schaf R. Rüssel P. Uhl Bauerstraße 5 Müllerstraße 20 Kornallee 7 Bauerstraße 5: Der Brief erreicht alle Mieter. A. Klos, Bauerstraße 5: Der Brief erreicht nur A. Klos. Teilnetzwerk (Haus) Internet (Stadt) Rechner (Mieter) Eindeutige Identifikation: Netzwerk + Rechner 3

4 A B A will Daten zu B senden A adressiert die Daten mit der IP-Adresse von B Übergabe an Sicherungsschicht Ermittlung der MAC-Adresse des Empfängers Ziel-Host in gleicher Broadcast-Domain: direkte Zustellung Ziel-Host wo anders: Zustellung über Vermittlungsstation 4

5 umfasst 20 Byte plus bis zu 40 Byte optionale Felder Länge darf 60 Byte nicht überschreiten Version IHL TOS Total Length Identification Flags Fragment Offset TTL Protocol (IP) Header Checksum Source Address Destination Address Options and Padding (optional) IHL: IP Header Length TOS: Type of Service TTL: Time-to-Live IPv4-Adressen bestehen aus 32 Bits, bzw. 4 Oktetts (Bytes) 2 32, also Adressen darstellbar dotted decimal notation 4 Oktetts als vier durch Punkte voneinander getrennte ganze Zahlen in Dezimaldarstellung im Bereich von 0 bis 255 Beispiel:

6 Jeder Rechner hat eine interne Tabelle (IP<->MAC) Ist kein Eintrag vorhanden: Broadcast an alle Rechner im Subnetz: wer hat IP XYZ? Rechner mit IP XYZ antwortet Sender (anfragenden Rechner) Was passiert, wenn IP nicht aufgelöst werden kann? IP Adresse enthält Netzwerk- und Geräteteil Netzmaske trennt IP-Adresse in beide Teile auf Synonyme: Netzwerkmaske, Subnetzmaske Analogie: landesweit gültige Telefonnummer 0371 / ( / entspricht Netzmaske) Ist gleich lang wie eine IP-Adresse: 32 Bit 1er Bits stellen Netzteil dar, 0er Bits Hostteil Netzwerkteil muss bei allen Geräten des jeweiligen Netzes gleich, der Geräteteil bei jedem Gerät innerhalb des Netzes unterschiedlich sein 6

7 Netzmaske, Netzwerkmaske oder Subnetzmaske ist eine Bitmaske gibt an, wie viele Bits am Anfang der IP-Adresse das Netzpräfix ausmachen in Verbindung mit IP-Adresse eines Gerätes legt Netzmaske fest, welche IP-Adressen im eigenen Netz zu suchen sind und welche man über Router in anderen Netzen erreichen könnte trennt also IP-Adresse in Netzwerkteil und Geräteteil Netzwerkteil muss bei allen Geräten des jeweiligen Netzes gleich, der Geräteteil bei jedem Gerät innerhalb des Netzes unterschiedlich sein Quelle: ( ) Netzwerkteil ergibt sich aus logischer AND-Verknüpfung mit Netzmaske (Geräteteil analog mit invertierter Maske) Beispiel IP-Adresse Netzmaske oder /24 Netzteil , Geräteteil 129 Netz kann mit /24 beschrieben werden 7

8 In welchem Netz befindet sich der Rechner mit der IP-Adresse bei der Netzmaske oder /27 Antwort: Welche Adressen sind in diesem Netzwerk gültig? Antwort: bis Broadcast: ursprünglich starre Aufteilung der IP-Adresse 8 Bit für Netz, 24 Bit für Host damit aber nur 256 Netze möglich Unterteilung des Adressraums in feste Netzklassen Netzklasse wurde durch die ersten Bits der binären IP-Adresse bestimmt alle Teilnetze einer Netzklasse hatten hierbei die selbe Größe starre Netzgrößen führten zu großer Verschwendung z.b. Anwender mit Hosts muss Klasse A Netz zugewiesen bekommen über 16 Millionen IP-Adressen wären verschwendet worden Quelle: ( ) 8

9 IP-Klassen wurden 1993 durch Classless Inter-Domain-Routing ersetzt bei CIDR werden innerhalb des gesamten Adressraumes Netze in flexiblen Größen vergeben man hängt einen Suffix an, Bspw /16 Ableitung der Netzgröße aus der IP- Adresse ist nicht mehr möglich Quelle: ( ) Netzklasse Präfix Adressbereich Netzmaske Netze Hosts pro Netz Klasse A Klasse B Klasse C Klasse D Verwendung für Multicast-Anwendungen Klasse E reserviert Quelle: ( ) 9

10 Host will Paket senden, zwei Alternativen Rechner in gleicher Broadcastdomain (Sub-Netz) direkte Zustellung Rechner wo anders Zustellung über Vermittlungsstation (Router) Wie wird entschieden? Anhand der Ziel-IP des Pakets und der Netznummer + Maske des Netzes Verfahren Wenn (Ziel-IP & Netzmaske) == Netznummer, dann Zustellung in dieses Netz 10

11 Ziel-IP Netzmaske Produkt (Binäres "UND") Netznummer Ziel liegt in Netz Ziel-IP Netzmaske Produkt Netznummer Ziel liegt nicht in Netz Schicht 7 Schicht 6 Schicht 5 Schicht 4 Schicht 3 Schicht 2 Schicht 1 Router Schicht 7 Schicht 6 Schicht 5 Schicht 4 Schicht 3 Schicht 2 Schicht 1 11

12 koppeln oder trennen mehrere Rechnernetze arbeitet auf Schicht 3 (Network-Layer) analysiert die ankommenden Datenpakete nach ihrer Zieladresse und blockt diese (Broadcast, wie ARP) oder leitet sie entsprechend weiter (werden geroutet) Pakete werden entweder in ein dem Router selbst bekanntes, direkt angeschlossenes Zielnetz oder werden zu einem ebenfalls in einem direkt angeschlossenen Netz liegenden Router weitergereicht besitzt mehrere Schnittstellen (engl. Interfaces), über die Netze erreichbar sind, können auch virtuell sein 12

13 beim Eintreffen von Paketen muss Router den besten Weg zum Ziel und damit die passende Schnittstelle bestimmen, über welche die Daten weiterzuleiten sind nutzt dafür lokal vorhandene Routingtabelle, die angibt, über welchen Anschluss (bzw. welche Zwischenstation) ein Netz erreichbar ist es kann eine Default-Route in der Routingtabelle vorhanden sein diese zeigt üblicherweise auf einen Router höherer Ordnung welcher oft als Default-Gateway bezeichnet wird kein Gateway im Sinne des OSI-Referenzmodells gemeint, sondern lediglich ein weiterer Router wird für Ziele benutzt, die über keinen passenden Eintrag in der Routingtabelle verfügen Quelle: ( ) Motivation Routing ist die Technologie, mit der die Kommunikation über Netzwerkgrenzen hinweg ermöglicht wird. Neben statischem Routing, welches eher in kleineren Netzen eingesetzt wird, soll auch dynamisches Routing betrachtet werden, das internetweit Verwendung findet. 13

14 Weiterleitung Tabelle Routing-Algorithmus statisch / dynamisch Statisches Routing Routinginformationen werden statisch in Tabelle eingetragen nicht adaptiv, sehr einfach und daher häufig im Einsatz jeder Knoten unterhält Tabelle mit einer Zeile für jeden möglichen Zielknoten Zeile enthält Einträge, welche die beste, zweitbeste usw. Übertragungsleitung für dieses Ziel ist, zusammen mit einer Gewichtung vor Weiterleitung eines Paketes wird der entsprechende Eintrag aus der Tabelle gewählt, dann wird es auf eine der möglichen Leitungen gegeben Gewichtung spiegelt hier die Wahrscheinlichkeit wider, dass diese Leitung gewählt wird Quelle: Vorlesung Rechnernetze 2008, Seite 242/243 ( ) 14

15 Konsistente und leicht auswertbare Form der möglichen Alternativen als Routingtabelle: Ziel Gateway Netzmaske Flags Interface * U eth UG eth UH eth0 default UG eth0 U (route is up) H (target is a host) G (use gateway) Bestimme die Routingtabellen auf Router 1 bis 3 15

16 Ziel Gateway Netzmaske Interface * eth * eth * eth eth eth eth0 default eth0 16

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