10. Übungszettel. 1

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1 10. Übungszettel 1) IPv6 Privacy 1 - IPv6-Adressen sind 128 Bit lang (IPv4: 32 Bit) - die letzten 64 Bit bilden für Netzwerkschnittstelle einen eindeutigen Interface Identifier (,interface ID ) - die Erzeugung der,interface ID aus der global eindeutigen MAC-Adresse ermöglicht die Nachverfolgung von Benutzern RFC 4941 wurde entwickelt: um permanente Kopplung der Benutzeridentität an die IPv6-Adressen aufzuheben interface ID wird zufällig generiert + wechselt regelmäßig (dadurch soll ein Teil der Anonymität von IPv4 wiederhergestellt werden) 2) IP Layer vs. Ethernet Multicast a) Mapping from layer 3 to layer 2 - ARP wird nicht involviert, da die Quelle nicht die Gruppen-Empfänger kennt und nicht die bekannten Hosts adressiert - IP-Multicast-Adressen werden Ethernet-Multicast-Adressen zugeordnet - die kleineren 23 Bits (IPv4) oder 32 Bits (IPv6) der Schicht 3 Multicastgruppen-Addresse werden benutzt - Kollisionen von Gruppen sind möglich (müssen in Netzwerkschicht behandelt werden) b) - Switch kann Multicast auf Data Link Layer unterstützen - HUBs wiederum sind sich über Data Link Layer Headers nicht bewusst ((er)kennen diese nicht) und können nicht (Ethernet) Multicast implementieren - Schicht 2 ohne Multicastunterstützung - jeder Switch muss die Pakete fluten - jede Station wird alle Multicastpakete erhalten/empfangen - dennoch muss die Quelle jedes Paket nur einmal schicken - oft besser als zu Unicast zu kehren (bzw. das zu benutzen) 3) IP Layer Multicast a) Unterschied zw. group management (IPv4: IGMP; IPv6: MLD) und multicast routing - IGMP dient zur Organisation von Multicast-Gruppen - (IP-Multicasting ist die Verteilung von IP-Paketen unter einer IP-Adresse an mehrere Stationen gleichzeitig) - IGMP bieten die Möglichkeit, dynamisch Gruppen zu verwalten - Verwaltung findet aber nicht in Sendestation statt, sondern in den Routern, an denen Empfänger einer Multicast-Gruppe direkt angeschlossen sind - IGMP bietet Funktionen, mit denen eine Station einem Router mitteilt, dass sie Multicast- IP-Pakete einer bestimmten Multicast-Gruppe empfangen will - Multicast-Routing-Protokolle (DVMRP, PIM) übernehmen Koordination der Übertragung zwischen den Routern 1

2 b) Multicast mit TCP?! NEIN! - TCP ist verbindungs-orientiert - Sender von Multicast-IP-Pakete weiß aber nicht, welche + wie viele Stationen seine Pakete empfangen es wird UDP verwendet - Multicast-Quelle sendet Daten - Multicast-Empfänger empfängt die Daten - es gibt aber keinen Feedback-Kanal vom Empfänger zum Sender! d) Probleme der asymmetrischen Internet-Pfade 4) NAT (Network Address Translation) (Folie 6.86 ff.) a) - Warum? um Adressknappheit entgegenzuwirken - Host bekommen innerhalb des Intranets eindeutige Adressen aus dafür reservierten Adressbereichen vergeben - soll eine Verbindung nach außen gehen, findet eine Adressübersetzung in eine globale Adresse statt - wichtig ist nur, dass keine Pakete, die an eine private Adresse gerichtet sind, nach außen gelangen dürfen - kommen typischerweise auf Routern zum Einsatz b) NAT-Typen: Source-NAT: Adresse des Computer, der die Verbindung aufbaut, wird umgeschrieben Destination-NAT: Adresse des angesprochenen Computers wird verändert statisches NAT: soviele externe wie interne Adressen NAPT: weniger externe Adressen als Hosts; Zugriff von außen nur mit Port-Forwarding Probleme: - Erreichbarkeit von außen eingeschränkt - Single Point of Failure, Flaschenhals - Verstoß gegen IP-Prinzip global eindeutiger Adressen - Port Translation begrenzt Zahl der internen Hosts - die saubere Zuordnung 1 Host mit eindeutiger IP-Adresse wird nicht eingehalten - NAT-Geräte unterstützen oft nur TCP+UDP - NAT-Gateways heben strenge Trennung des OSI-Schichtenmodells auf 5) ICMP 2 - mit ICMP können unerwartete Ereignisse (Informations- u. Fehlermeldungen) mittels Internet Protocol berichtet werden - Dienste, z.b.: Destination unreachable: Router kann Ziel nicht finden oder aus anderen Gründen (Don`t Fragment gesetzt) Paket nicht zustellen Time Exceeded: Zähler hat null erreicht und Paket wird verworfen 2

3 Parameter Problem: ein unzulässiger Wert in einem Header-Feld Source Quench: Aufforderung an Sender, die Anzahl der Pakete, die zum Empfänger gesendet werden, zu reduzieren Redirect: Paket wurde falsch weitergeleitet Echo Request/Replay: um zu testen, ob ein Host erreichbar ist (ping) 6) Evolution of the IP Model a) - Erreichbarkeit könnte nicht symmetrisch sein - einseitig gerichtete Links (Satellit, WLANs) kein Duplex - NAT - Firewall b) multihomed host (Multihoming) - mehrere unabhängige Verbindungen (für Redundanz/Geschwindigkeit) - eindeutige (provider-unabhängige) IP-Adresse - verbessert Zuverlässigkeit von Internet-Verbindungen eines IP-Netzwerkes - Anbindung übers Internet erfolgt über mind. zwei Internetdienstanbieter (ISP - Internet Service Provider) - fällt einer der ISP aus, schaltet der Router automatisch alle Routen, die bisher über diesen liefen, auf die anderen Provider um - Multihoming wird meistens über BGP-Router realisiert - multihomed-netzwerk ist über mehrere Autonome Systeme (AS) verbunden - setzt voraus, dass im Netzwerk mit PI-Adressen (Provider Independent) gearbeitet wird - vielfache IP-Adressen pro Host - IP-Adressenupdates (IP-Adressen können sich ja ändern) - Adressen sind notwendig, um Status in Firewalls + NAT-Geräten zu initialisieren Benutzeranwendungen sollten Host-Namen anstatt Adressen verwenden

4 7) IPv6 (Folie 6.57 ff.) a) Unterschied zw. IPv4 und IPv6 - IPv6: - größerer Adressraum (statt 4,3 Mrd. Adressen, stehen nun über 340 Sextillionen (2^128) Adressen zur Verfügung) - Autokonfiguration (erlaubt es jedem Gerät, sich selbst eine eindeutige Adresse zuzuweisen, ohne dass DHCP-Server benötigt wird) bessere Wartung - vereinfachtes Headerformat (feste definierte Länge; handlich aufgebaut) können schneller abgearbeitet werden - Unterstützung von Erweiterungen+Optionen (z.b. die die Sicherheit betreffen) b) (ps = pico-sekunde) 1ps!!! = 10^-12 s 2^128 * 10^-12 s! 3,4 * 10^26 s! (Universum existiert gerade mal seit: 3,4 * 10^17s)!!! 1,07 * 10^19 Jahre Coexistenz - IPv4 & IPv6 lassen sich parallel betreiben - Übersetzungsmechanismen: Dual-Stack: (üblich) - allen beteiligten Schnittstellen werden neben der IPv4-Adresse zusätzlich mind. eine IPv6-Adresse und den Rechnern die notwendigen Routinginformationen zugewiesen Tunnelmechanismen: - ein IPv6-Paket wird durch ein IPv4-Bereich getunnelt, indem man das gesamte Paket als Payload in ein IPv4-Paket packt Übersetzungsverfahren: - NAT-PT, TRT

5 d) Ist ARP notwendig für IPv6? Existiert noch ICMP? - NDP (Neighbor Discovery Protocol) ersetzt ARP! - NDP wird genutzt, um IPv6-Adressen in Link-Layer-Adressen aufzulösen - NDP benutzt bzw. basiert auf ICMPv6 u. Multicast, um Funktionalität von ARP bereitzustellen 8) stateless (SLAAC) vs. stateful address autoconfiguration - mittels SLAAC kann ein Host vollautomatisch funktionsfähige Internetverbindung aufbauen - dazu kommuniziert er mit den für sein Netzwerksegment zuständigen Routern, um notwendige Konfiguration zu ermitteln - stateless: SLAAC in IPv6 - stateful: DHCP[v6] 9) Routing a) Routing: - Wegfindung von Datenpaketen in einem Netzwerk - ist der Prozess des Pfadfindens in einem Netzwerk zwischen einer Quelle und einem Ziel - Schicht 3 (Network-Layer) Forwarding: - bezieht sich auf die Weiterleitung von Paketen basierend auf den Informationen in einer Routing-Tabelle - Schicht 3 - Router leiten Pakete weiter - Switches+Bridges nehmen an diesem Routingprozess nicht teil 10) Static vs. Dynamic Routing statisches Routing (=nichtadaptives Routing): - es wird vorab festgelegt, welchen Pfad ein Paket nehmen soll - Vorteil: sehr einfach & wird häufig verwendet - Nachteil: Ausfall o. Überlastung eines Verbindungselements kann nicht mehr kompensiert werden - (Aufbau von Routing-Tabellen ohne Routing-Protokoll) dynamisches Routing 3 (=adaptives Routing): - Routingentscheidungen basieren hier auf Änderungen (beschädigtes/überlastetes/ fehlendes Netzwerkelement), die in Topologie oder im Verkehr aufgetreten sind - Vorteil: Routing kann dynamisch (im laufenden Netzbetrieb) geändert werden - Nachteil: Router müssen ständig Kontrollinformationen über Topologie austauschen Overhead - RIP, OSPF, IS-IS 3

6 11) Routing Protokoll Typen 12) Routing Metrics - numerischer Wert, mit dessen Hilfe ein Routing-Algorithmus feststellen kann, ob eine Route im Vergleich zu einer anderen besser ist (bezieht sich meistens auf die zur Verfügung stehende Bandbreite oder Verbindungsqualität) - Verzögerung, Last, MTU, Verlässlichkeit, Hop Count (=Weg von einem Netzknoten zum nächsten) - existieren mehrere mögliche Routen zum Ziel, kann durch Metrik bestimmt werden, welche Route verwendet werden soll 13) Routing Table siehe Aufgabenblatt! 15) Symmetric Paths - Intra-domain routing: Routing in einem AS - Inter-domain routing: Routing zwischen AS - Routing wird auf intra- und inter-domain Level ausgeführt