Chapter 10 Routinggrundlagen und Subnetze. CCNA 1 version 3.0 Wolfgang Riggert,, FH Flensburg auf der Grundlage von

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1 Chapter 10 Routinggrundlagen und Subnetze CCNA 1 version 3.0 Wolfgang Riggert,, FH Flensburg auf der Grundlage von Rick Graziani Cabrillo College

2 Vorbemerkung Die englische Originalversion finden Sie unter : Der username ist cisco und das Password perlman Viele der Informationen ergänzen das Online-Curriculum Die Zusatzinformation ist zur Verdeutlichung und weiteren Erklärung der Themen eingefügt. Die Originalversion ist um viele eigene Folien erweitert, um das Verständnis zu fördern

3 Gliederung Routed Protokolle IP Routingprotokolle Subnetzkonzept

4 Routable und Routed Protokolle Ein routed Protokoll erlaubt es einem Router, Daten zwischen verschiedenen Knoten eines Netzwerkes zu übertragen. Damit ein Protokoll routable ist, muss die Möglichkeit der Adressierung der Netzteilnehmer zulassen. Diese Art der Protokolle benötigt daher eine Netzwerkmaske, um zwischen zwei Adressen zu unterscheiden. Der Grund für eine Netzwerkmaske besteht darin, dass eine Gruppe zusammenhängender IP-Adressen als eine Einheit betrachtet werden kann.

5 Routed Protokoll : IP IP ist ein verbindungsloses, unzuverlässiges, Best-Effort- Protokoll Auf jeder Schicht des OSI-Modells werden die Daten bearbeitet. IP akzeptiert alle Daten, die von höheren schichten kommen.

6 Paketweiterleitung über Router Router als Zwischenstation auf dem Weg zum Paketziel Analysieren die Pakete nur bis zur Schicht 3.

7 Weiterleitentscheidung Wenn ein Paket ein Routerinterface erreicht, wird die MAC-Adresse geprüft, ob das Paket direkt zustellbar ist oder ob es sich um eine Broadcast handelt Anschließend wird die Ziel-IP-Adresse daraufhin untersucht, ob ein Routingtabelleneintrag vorliegt. Wird ein Eintrag gefunden, wird das Paket auf das entsprechende Interface gelegt, ansonsten wird das Defaultinterface ausgewählt.

8 IP : verbindungslos Das Internet ist ein verbindungsloses Netzwerk, in dem die Paketzustellung durch IP geregelt wird. Erst TCP fügt auf der Schicht 4 einen verbindungsorientierten Dienst hinzu.

9 Telefonanruf : verbindungsorientiert Zwischen beiden Teilnehmern wird vor dem Sprechen eine Verbindung aufgebaut.

10 IP Paketaufbau IP-Adressfelder dienen der Paketzustellung, die anderen Felder tragen zum flexiblen Einsatz von IP bei. Die Felder liefern Informationen an die Protokolle der höheren Schichten

11 Routingüberblick Ein Router ist eine Netzwerkkomponente, die zur Paketweiterleitung eine oder mehrere Metriken nutzt. Metriken sind Werte, die die Vorteilhaftigkeit eines Weges ausdrücken. Routingprotokolle nutzen Kombinationen dieser werte, um den besten Weg durch das Netz zu bestimmen

12 Routing versus Switching Der Unterschied zwischen Routing und Switching besteht in den unterschiedlichen Daten, die für die Paketweiterleitung verwendet werden.

13 Routing/Switching Merkmale Merkmal Router Switch Geschwindigkeit gering schnell OSI-Schicht 3 2 Adresse IP-Adresse MAC-Adresse Broadcastbehandlung Keine Weiterleitung Weiterleitung Sicherheit hoch gering

14 Routed versus Routing routed Protokoll: Jedes Netzwerkprotokoll, das einem Router ausreichend Adressinformationen bereitstellt, um ein Paket zum nächsten Knoten in Richtung Ziel weiterzuleiten Definiert Formate und Felder des Paketes Routingprotokoll: Verarbeitet Wegeinformation Ermöglicht eine Kommunikation mit anderen Router, um Wege zu aktualisieren und Routingtabellen zu verwalten

15 Wegewahl Zur Wegewahl vergleicht der Router die Zieladresse mit den Routingtabelleneinträgen, um den besten Pfad auszuwählen.

16 Routingtabellen Router benötigen folgende Merkmale zur Wegewahl : Protokolltyp Zielstation Routingmetrik Sendeinterface

17 Routing Algorithmen und Metriken Routingprotokolle unterliegen mehreren Entwurfsanforderungen : Optimierung Einfachheit und geringer Overhead Robustheit und Stabilität Flexibilität Schnelle Konvergenz Protokoll Metrik Maximale Anzahl Netzknoten Ursprung RIP Hops 15 Xerox IGRP Bandbreite, Verzögerung, Zuverlässigkeit, Auslastung 255 Cisco

18 IGP und EGP Interior Gateway Protokolle leiten Pakete innerhalb eines autonomen Systems weiter RIP, RIPv2, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS Eexterior Gateway Protokolle vermitteln Pakete zwischen autonomen Systemen Border Gateway Protocol (BGP)

19 Link State und Distance Vector Protokolle Beispiele vn distance-vector Protokollen: Routing Information Protocol (RIP) Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) Enhanced IGRP (EIGRP) Beispiele von link-state Protokollen: Open Shortest Path First (OSPF) Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)

20 IP Adressklassen

21 Subnetzbildung 1 Hostbits werden als Netzbits interpretiert Beginn ist stets das linke Hostbit Zur Erkennung, welche Bits zur Subnetzbildung verwendet werden, dient eine Subnetzmaske

22 IP-Subnetzstruktur Netzwerk-ID (16) Host-ID (16) Netzwerk-ID (16) Subnetz-ID (8) Host-ID (8) Subnetzmaske 24 Bits

23 Subnetzbildung 2 3 bits borrowed allows or 6 subnets 5 bits borrowed allows or 30 subnets 12 bits borrowed allows or 4094 subnets

24 Gründe der Subnetzbildung Liefert Flexibilität in der Adressvergabe. Jedes LAN kann seine Netzwerk- oder Subnetzadresse besitzen Dämmt das Broadcastaufkommen ein und erlaubt erste Sicherheitsmaßnahmen, da ein Zugriff auf ein anders Subnetz nur über einen Router möglich ist

25 Bestimmung der Subnetzmaske Bestimmung der Subnetzmaske: 1. Angabe der Subnetz-IP-Adresse in Binärform 2. Ersetzen des Netzwerk- und Subnetzteils durch Einsen 3. Ersetzen des Hostteils durch Nullen 4. Konvertieren des so entstandenen binären Ausdrucks in die dotted-decimal Notation.

26 Defaultsubnetzmaske Jede IP-Adressklasse besitzt ihre eigene Standard- Subnetzmaske, die den Netzwerk-ID Teil mit Einsen und den Host-ID Teil mit Nullen vorgelegt hat. Eine Class-B Adresse und eine Subnetzmaske ergeben z.b als Netz- und 1.33 als Stationskennung. Class-A Class-B Class-C

27 Subnetzbildung und - maske Die Tabelle zeigt den Adressaufbau der Klassen A-C für Subnetze und deren zugehörige Subnetzmaske mit 4 Subnetzbits Klasse A 0nnn nnnn.ssss hhhh.hhhh hhhh.hhhh hhhh Subnetzmaske A Klasse B 10nn nnnn.nnnn nnnn.ssss hhhh.hhhh hhhh Subnetzmaske B Klasse C 110n nnnn.nnnn nnnn.nnnn nnnn.ssss hhhh Subnetzmaske C

28 Subnetzstrategie Zur Festlegung wie viele Bits zur Subnetzbildung notwendig sind, muss bestimmt werden, wie viele Hosts das größte Subnetz besitzt und wie viele Subnetze benötigt werden Das slash format ist eine Kurzschreibweise der Subnetzmaske : /25 stellt die 25 Einser-Bits der Subnetzmaske dar

29 Subnetzbeispiel Die Class-C-Adresse wird in 8 Subnetze (2 3 = 8 )unterteilt, d.h. vom Hostteil werden 3 Bit zur Subnetzbildung benötigt. Damit bleiben pro Subnetz 32 Stationen (2 5 = 32).

30 Beispiel : Class-C Adresse mit 3 Bit Subnetz Einem Unternehmen wird die Class C Adresse zugewiesen. Da das Unternehmen aus sechs Abteilungen besteht, sollen diese jeweils einen eigenen Adressbereich erhalten und zudem jede Station über die offizielle IP-Adresse erreichbar sein. Der erste Schritt besteht darin, zu bestimmen, wie viele Bits die gewünschte Subnetzzahl abbilden. Da 2 3 =8 ist, sind drei Bits notwendig, um die sechs Subnetze zu kennzeichnen. Da die Class C-Adresse 24 Bits zur Netzkennung nutzt, kommen drei weitere hinzu, so dass insgesamt 27 Bits den erweiterten Netzpräfix bilden. Dies kann dezimal als Subnetzmaske ausgedrückt werden.

31 Beispiel : Class-C Adresse mit 3 Bit Subnetz Basisnetz / 24 Subnetz / 27 Subnetz / 27 Subnetz / 27 Subnetz / 27 Subnetz / 27 Subnetz / 27 Subnetz / 27 Subnetz / 27

32 Subnetzvarianten RFC 950 (altes/ ursprüngliches Verfahren: classful routing) : Unterstes und oberstes Netz (alle Bit auf 0 bzw. alle Bit auf 1 ) können nicht genutzt werden -> 0 = eigenes Subnetz -> 1 = Broadcast-Adresse 2 n -2 Subnetze RFC 1878 ( Modern software will be able to utilize all definable networks ) : Unterstes und oberstes Netz (alle Bit auf 0 bzw. alle Bit auf 1 ) können genutzt werden 2 n Subnetze

33 Subnetzbildung für Class A und Class B Netze Da mindestens 2 Bit für den Hostteil reserviert sind, bleiben bei einer Class-B Adresse 14 Bit für die Subnetzbildung, bei einer Class-A Adresse 22 Bit.

34 Prüfung der Subnetzzugehörigkeit ANDing ist ein binärer Prozess durch den der Router die Subnetz ID eines empfangenen Paketes prüft 1 AND 1 = 1; 1 AND 0 = 0; 0 AND 0 = 0 Der Router benötigt diese Information um festzustellen, ob er und auf welchen Interface er das Paket weiterleiten muss. Packet Address Subnet Mask Subnetwork Address

35 Bestimmung der Subnetzzugehörigkeit Quelle : G. Glaser

36 Subnetz-ID-Prüfung: Beispiel Zur Erkennung der IP- Adresse und ihres Subnetzteils benutzen die Netzknoten die binäre exklusive UND-Operation, so dass die Addition zweier 32- Bit Folgen als Ergebnis wiederum eine 32-Bit Ziffer liefert Das Ergebnis der Addition in dezimaler Form zeigt die Graphik. Es ist keine IP- Adresse, sondern stellt die Kombination von Netzwerkund Subnetz-ID dar. Exclusive 1 0 UND

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