Domain Name Service (DNS)

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1 Domain Name Service (DNS) Aufgabe: den numerischen IP-Adressen werden symbolische Namen zugeordnet Beispiel: = Spezielle Server (Name-Server, DNS) für Listen mit IP-Adressen und Namen Funktionsweise: 1) Nutzer gibt symbolischen Namen in Browser ein 2) Browser schickt symbolischen Namen zum Name-Server (DNS) wichtig: IP-Adresse des DNS muss bekannt sein! wird bei der Netzwerkkonfiguration eingetragen 3) Name-Server schickt IP-Adresse zum Browser 4) Browser schickt Datenpakete an diese IP-Adresse IP-Adressen und Domain-Namen herausfinden: - UNIX-Tools nslookup oder host verwenden - spezielle whois-server ansprechen (z.b.: whois.denic.de) 1 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

2 Aufbau der Domain-Namen Allgemein: z.b. host-name.subdomain.domain.top-level-domain mit: - host-name = Name des Rechners, kennzeichnet oft auch einen Dienst - subdomain (kann fehlen) = eine Unterteilung des Netzes (z.b.: Subnetz) - domain = symbolischer Name des Netzes - top-level-domain = Gruppierung von Domain-Namen z.b. nach Ländern (.de=deutschland,.ch=schweiz...) nach Organisationsformen (.edu=education,.com=commercial...) Domain-Namen müssen eindeutig sein Antrag und Genehmigung nötig Für Deutschland: DE-NIC (Network Information Center) und verschiedene Internet Service Provider (ISP) 2 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

3 Aufbau eines IP-Datenpaketes Paketkopf (header) Nutzdaten (data) mindestens 20 Byte zwischen 576 und Byte wichtige Informationen im Paketkopf: - Zieladresse (destination IP address) - Quelladresse (source IP adress) - Länge des Paketkopfes und Länge des Nutzdatenfeldes - IP-Versionsnummer (heute meist 4 oder 6) - Prüfsumme des Paketkopfes (header check sum) zur Fehlererkennung - Lebenszeit des Paketes (time to live = TTL) zur Vermeidung von Endlosschleifen wird vom Sender festgesetzt und in jedem Netzknoten dekrementiert Pakete mit TTL = 0 werden vernichtet 3 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

4 Vermittlungsprinzip des IP-Protokolls Prinzip: Verbindungslose Paketvermittlung jedes Paket enthält eine Ziel- und Quelladresse kein Verbindungsaufbau zwischen Sender und Empfänger Pakete werden von Rechner zu Rechner weitergeleitet Abarbeitungsreihenfolge: 1) Prüfen, ob das Paket zum eigenen Rechner gehört Ziel-Adresse mit eigener IP-Adresse vergleichen bei Übereinstimmung: Paket verarbeiten 2) Prüfen, ob der Zielrechner zum eigenen Netz gehört Zieladresse mit Netzmaske verknüpfen und mit Netzkennung vergleichen bei Übereinstimmung: Paket zum Zielrechner schicken 3) Das Paket zu einem benachbarten Netz weiterleiten entweder ungezielt zum Standard-Router (Gateway) oder gezielt mit Hilfe von Wegewahltabellen (Routing-Tabellen) 4 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

5 Internet Protokoll Version 6 Problem des aktuellen Internet-Protokolls: es gibt zu wenig IP-Adressen Lösung: IP Version 6 (IPv6) = IP next generation (IPnG) Neu: 16 Byte (128 Bit) Adressen statt bisher 4 Byte (32 Bit) Schreibweise: Hexadezimalzahlen, 16-Bit Gruppen, Doppelpunkte Beispiel: 0123:ABCD:0000:0000:0000:3456:789A:1234 Status: standardisiert - in vielen Betriebssystemen und Geräten implementiert - bisher keine Anwendung auf breiter Basis - Adressenknappheit wird durch andere Maßnahmen entschärft 5 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

6 IP Security (IPSec) Problem: Beispiel: IP-Protokoll enthält keine Sicherheitsmechanismen IP-Spoofing = IP-Pakete mit gefälschten Absenderadressen Lösung: IPSec = Erweiterung von IPv4 und IPv6 ( RFC 2401, RCF 2411) jedes IP-Paket vor Verfälschung sichern 1) Authentication Header (AH) = kryptographische Prüfsumme über Paketkopf und Nutzdaten bilden Veränderungen werden erkannt 2) Encapsulated Security Payload (ESP) = Nutzdaten werden verschlüsselt versendet Nutzdaten können nur vom Empfänger entschlüsselt werden IP AH Nutzdaten IP verschlüsselte Daten 6 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

7 Transportschicht (Schicht 4) des Internet Es gibt zwei Transportprotokolle: TCP = Transmission Control Protocol UDP = User Datagram Protocol a) TCP: baut virtuelle Verbindung auf (verbindungsorientiert) Sichere Verbindung, Flusskontrolle, aus Nutzersicht: Datenstrom Anwendung: Web-Server, File-Transfer, ,... b) UDP: für verbindungslose Kommunikation Schnelle Datenübertragung, sehr kleine Treiberprogramme Anwendungen: Network-File-System (NFS), Ping, Trivial File Transfer (TFTP) Aufgaben: 1) mehrere Verbindungen gleichzeitig Port-Nummern 2) Paketverlust oder Vertauschung verhindern nur bei TCP 7 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

8 Port-Nummern TCP/UDP Pakete enthalten eine 16-Bit Portnummer mögliche Ports für TCP mögliche Ports für UDP Einige Ports sind fest bestimmten Anwendungen zugeordnet Well Known Ports siehe: RFC 1700 oder Linux-Datei /etc/services insbesondere Ports < 1024 sind reserviert Beispiel: Sinn: Linux: Port 21 = FTP (Dateitransfer) Port 80 = HTTP (Web-Server) Nutzer kann gezielt eine Anwendung auf dem Server ansprechen Internet-Super-Server (inetd) überwacht alle Ports bei Bedarf wird ein entsprechender Server gestartet 8 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

9 TCP und UDP Paketformate TCP/UDP Paket ist im IP-Paket verpackt (encapsulation) IP-Paketkopf TCP/UDP Paketkopf Nutzdaten (Payload) UDP-Paketkopf enthält: - Empfänger-Portnummer (destination port) - Sender-Portnummer (source port) - Länge des UDP-Paketes und Prüfsumme für das UDP-Paket 8 Byte TCP-Paketkopf enthält zusätzlich für die Flusskontrolle: - Sequenznummer = laufende Nummer des Paketes - Quittierungsnummer = Nummer des zuletzt empfangenen Paketes - Fenstergröße (receive window size) = verfügbare Größe des Empfangspuffers - weitere Optionen 9 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

10 Flusskontrolle bei TCP TCP realisiert einen Datenstrom (stream bzw pipe-konzept) Empfänger bestimmt, wie viele Pakete er annehmen will (Prinzip Wasserhahn ) Quittierungsmechanismus: - jedes gesendete Paket enthält eine Sequenznummer - Empfänger sendet eine Quittierung zurück - Sender wertet die Quittierung aus S Paket Quittung E Flusskontrolle: sliding window begrenzt die Anzahl der gesendeten Pakete Fenster gesendet und gesendet, kann noch darf noch nicht quittiert nicht quittiert gesendet werden gesendet werden 10 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

11 Implementierung der TCP/IP Protokolle Programmierschnittstelle zwischen TCP/IP und Anwendung = Socket-Schnittstelle Socket = Steckdose, Kommunikationsendpunkt Socket wird durch Port-Nummer adressiert Verbindung zwischen Server-Socket und Client-Socket Server-Socket: Client-Socket: - wartet auf Verbindungsanforderungen ( listening socket ) - analysiert die Verbindungsanfrage - sendet ggf. eine Antwort - sendet eine Verbindungsanforderungen - sendet eine Anfrage / ein Kommando - wartet auf eine Antwort - analysiert die Antwort 11 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

12 Secure Socket Layer (SSL) SSL = Protokoll zum Schutz von TCP-Verbindungen ( RFC 2246) im OSI-Modell über TCP einzuordnen Socket Schnitt stelle ungeschützte Anwendung (ohne SSL) TCP IP geschützte Anwendung (mit SSL) Secure Socket Layer (SSL) TCP IP Programmierung: spezielle SSL-Funktionen statt Socket-Funktionen aufrufen Wirkung: - SSL-Schichten von Client und Server vereinbaren Verschlüsselung - Server prüft die Identität des Clients (Anforderung eines Zertifikates) 12 / 12 Vorlesung_04_KN_2015

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