Anatol Badach Erwin Hoffmann. Technik der IP-Netze. TCP/IP incl. IPv6 HANSER

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1 Anatol Badach Erwin Hoffmann Technik der IP-Netze TCP/IP incl. IPv6 HANSER

2 Inhaltsverzeichnis 1 Entwicklung des Internet und der Netzprotokolle Geschichte des Internet World Wide Web (WWW) Die Zukunft des Internet Request for Comments Umfang der TCP/IP-Standards OSI-Referenzmodell Arbeitsweise des OSI-Referenzmodells Schichtenspezifische Funktion Detailbeschreibung der sieben OSI-Schichten Funktionen der Kommunikationsprotokolle Fehlerkontrolle Flußkontrolle Überlastkontrolle 40 2 Komponenten der TCP/IP-Protokollfamilie TCP/IP-Protokolle im Schichtenmodell Kommunikationsprinzipien der TCP/IP-Protokollfamilie Wichtige Anwendungsprotokolle TELNET FTP SMTP HTTP 76 3 Internet-NetzwerkprotokoUe IPv4, ARP, ICMP und IGMP IPv4-Aufgaben Aufbau von IPv4-Paketen 88

3 VI Inhaltsverzeichnis Differentiated Services Fragmentierung der IP-Pakete Optionen in IP-Paketen Internet-Adressen Darstellung von IP-Adressen Standard-Subnetz-Maske Vergabe von IP-Adressen Bildung von Subnetzen Benutzerdefinierte Subnetz-Maske Bestimmen von Subnetz-IDs und Host-IDs Zielbestimmung eines IP-Pakets beim Quellrechner Adressierungsaspekte Network Address Translation (NAT) Protokolle ARP und RARP Protokoll ARP Proxy-ARP Protokoll RARP Protokoll ICMP ICMP-Nachrichten ICMP-Fehlermeldungen ICMP-Anfragen Pfad-MTU Ermittlung IP-Multicasting Multicast-IP- und -MAC-Adressen Internet Group Management Protocol (IGMP) Transport-Protokolle TCP und UDP Funktion des Protokolls TCP, Aufbau von TCP-Paketen Konzept der TCP-Verbindungen Auf- und Abbau von TCP-Verbindungen Flußkontrolle beim Protokoll TCP TCP Sliding-Window-Prinzip Implementierungsaspekte von TCP Transaction TCP T/TCP Aufbau und Arbeitsweise von UDP Dynamische Vergabe und Ermittlung von IP-Adressen Protokoll DHCP 175

4 Inhaltsverzeichnis VII Aufbau von DHCP-Nachrichten DHCP im Einsatz Implementierung von mehreren DHCP-Servern Domain Name System Ermittlung von Ziel-IP-Adressen Aufbau des DNS-Namensraums DNS-Zonen und Name-Server Prinzip der Namensauflösung Struktur von DNS-Nachrichten Auflösung von IP-Adressen auf Host-Namen Name-Server und Internet-Anbindung DNS und SMTP Protokoll IPv IPv6-Besonderheiten Erweiterungs-Header IPv6-Flexibilität mit Options Headern Aufbau der Options Header Belegung des Option-Feldes Übertragung großer Datenmengen mit Jumbo Payload Option Source Routing beim IPv Fragmentierung langer IPv6-Pakete Adreßstruktur von IPv Textuelle Darstellung von IPv6-Adressen Aufteilung des IPv6-Adreßraums Unicast-Adressen von IPv Provider-basierte globale Unicast-Adressen Aggregierbare globale Unicast-Adressen Globale Unicast IPv6-Adressen und MAC-Adressen in LANs Unicast-Adressen von lokaler Bedeutung Spezielle Unicast-Adressen von IPv Multicast- und Anycast-Adressen Protokoll ICMPv Plug&Play-Unterstützung bei IPv Neighbor Discovery Protocol Bestimmen des Ziels eines IPv6-Pakets beim Quell-Host Ermittlung von Link-Adressen 250

5 VIII Inhaltsverzeichnis Abauf des ND-Protokolls bei der Ermittlung einer Link- Adresse Bekanntmachung von Netzparameter durch Router Ablauf des ND-Protokolls bei der Bekanntmachung von Router-Parametern Entdeckung von Routern IPv6-Paket-Umleitung Automatische Konfiguration in IPv6-Netzen Stateless Autoconfiguration Stateful Autoconfiguration mit DHCPv Migration zum IPv6-Einsatz Koexistenz von IPv4 und IPv Einsatz von IPv4 und IPv6 in einem physikalischen LAN- Segment Betrieb von Dual-IP-Endsystemen in IPv4-Netzen Erweiterung eines IPv4-Netzes um ein IPv6-Netz Kopplung der IPv6-Netze über ein IPv4-Netz Header Translation Kommunikationsmöglichkeiten beim Einsatz von IPv4 und IPv Arten der Endsysteme in IPv4- und IPv6-Netzen Tunneling-Techniken Schritte bei der Migration Internet Routing-Protokolle Routing-Grundlagen Aufgaben von Router Adressierung beim Router-Einsatz Routing-Tabelle Routing-Verfahren Inter-/Intra-Domain-Protokolle Klassenlose IP-Adressierang (VLSM, CIDR) Konzept der klassenlosen IP-Adressierung VLSM-Nutzung CIDR-Einsatz Routing Information Protocol (RIP) Erlernen von Routing-Tabellen beim RIP Besonderheiten von RIP Routing-Protokoll RIP-2 345

6 Inhaltsverzeichnis IX RIP für das Protokoll IPv6 (RIPng) Open Shortest Path First (OSPF) Funktionsweise von OSPF Nachbarschaften zwischen Routern OSPF-Einsatz in großen Netzwerken OSPF-Pakete Besonderheiten von OSPFv Open Shortest Path First für IPv Border Gateway Protocol (BGP-4) Grundlagen von BGP Funktionsweise von BGP BGP-4-Nachrichten Mulitcast Routing-Protokolle Mbone DVMRP Multicast OSPF Protocol Independent Multicast (PIM) Core Based Trees IP über X IPüberLANs Encapsulation der IP-Pakete Multiplexing auf der LLC-Teilschicht IP über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Protokoll SLIP Protokoll PPP IP über X.25 und Frame-Relay Paketvermittlung nach X IP-Encapsulation bei X Frame-Relay MultiprotokoUfähigkeit von Frame-Relay IP über ATM-Netze Grundlagen der ATM-Netze Classical IP over ATM LAN-Emulation in ATM-Netzen Next Hop Resolution Protocol Multi-Protocol Over ATM (MPOA) Multiprotocol Label Switching 497

7 X Inhaltsverzeichnis Notwendigkeit und Idee von MPLS MPLS als Integration von Routing und Switching Logisches Modell von MPLS, Prinzip von Label-Switching Logische Struktur der MPLS-Switching-Netze Bildung der Klassen von IP-Paketen und MPLS-Einsatz MPLS und die Hierarchie von Netzen Virtual Private Networks mit MPLS Traffic Engineering mit MPLS Label Distribution Protocol (LDP) Virtual Private Networks (VPNs) und Remote Access Services (RAS) VPN-Konzepte Tunneling als VPN-Basis Arten von VPNs Layer-2-Tunneling Tunneling-Protokoll L2TP Tunneling-Protokoll PPTP Protokoll IPsec und Layer-3-Tunneling Ziele von IPsec Erweiterung der IP-Pakete mit IPsec-Angaben Konzept von IPsec IP Authentication Header (AH) Encapsulating Security Payload (ESP) Datenverschlüsselung beim IPsec Datenquelle-Authentisierung und Datenintegrität IPsec-Einsatz im Tunnel-Mode Standort-zu-Standort-VPN mit IPsec IPsec-Einsatz zum Aufbau von VPNs mitremote Access Einsatzgebiete von VPNs Einsatz des Protokolls RADIUS Network Access Server und RADIUS Konzept von RADIUS RADIUS-Pakete Einsatz von mehreren RADIUS-Servern Multimedia über IP QoS-Anforderungen multimedialer Kommunikation H.323 als Basis für Multimedia über IP 593

8 Inhaltsverzeichnis XI X over IP Protokollarchitektur nach H Protokolle: RTP, RTCP RTP und Protokollfamilie TCP/IP Steuerungsangaben in RTP-Dateneinheiten Mixer- und Translator-Funktionen Bedeutung des Protokolls RTCP Voice over IP Anwendungsarten von VoIP Beispiele für den VoIP-Einsatz Protokolle für VoIP Voice over IP im LAN-Verbund mit ISDN Protokoll RSVP Token-Bucket-Modell RSVP-Funktionsmodule Prinzip der Reservierung von Ressourcen RSVP-Nachrichtentypen Aufbau einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit QoS-Garantie RSVP-Filterung RSVP und Multicast-Kommunikation 625 Schlußbemerkung 629 Anhang 631 A TCP/IP-Standards (RFC 1700) 631 B IP-Protokollnummern (RFC 1700) 633 C TCP/UDP-Services (RFC 1700) 635 D -Header-Felder 647 E HTTP-Header-Felder 649 F HTTP-Return-Codes 652 Abkürzungsverzeichnis 653 Ergänzende Literatur 663 Index 667