Für die Freude am Lernen. Netzwerktechnik. 3.Semester. Testfragen Ausarbeitung

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1 Für die Freude am Lernen Netzwerktechnik 3.Semester Testfragen Ausarbeitung März 2017 version 1.0

2 Inhaltsverzeichnis 3.1 Beschreiben Sie den Ethernet-Rahmen! Erklären Sie die Begriffe Unicast, Multicast, Broadcast-Domäne! Erklären Sie die Begriffe physische- und logische Adressierung! Erklären Sie die Funktionsweise eines Switch! Erläutern Sie die Vor- und Nachteile eines Switch! Erklären Sie die Funktionsweise eines Routers! Nennen Sie die wesentlichen Bestandteile der IP-Konfiguration! Was ist ein Standardgateway und wofür wird es benötigt? Erklären Sie das Programm Traceroute! Was bedeutet ARP und wofür verwendet man ARP? Was sind öffentliche und private IP-Adressen? Beschreiben Sie die Funktionsweise von DHCP! Erläutern Sie die Vor- und Nachteile von DHCP! Warum wird NAT benötigt? Erklären Sie die Funktionsweise von NAT! Erklären und beschreiben Sie min. 4 Client-Server-Systeme! Erklären Sie die Funktion von Schicht 3 und 4 des OSI-Modells! Welche Protokolle sind ihnen in Schicht 3 und 4 bekannt? Was sind Ports und wofür werden sie verwendet? v1.0 Seite 2 von 15

3 Beschreiben Sie den Ethernet-Rahmen! Präambel 8 Byte Zieladresse 6 Byte Ursprungs adresse 6 Byte Typ 2 byte Datenteil Größe ist variabel Bytes Framekontroll Sequenz 4 Bytes Die Präambel ist für die Synchronisation der Empfangselektronik zuständig. In der Ziel und Ursprungsadresse werden die MAC-Adressen der Netzwerkkarten eingetragen. Im Feld Typ wird die Art des Protokolls angegeben. Der Daten-Teil hat eine Größe zwischen Bytes. Hier sind die Nutzdaten (inklusive der Header der höheren Schichten) enthalten. In der Frame-Kontroll-Sequenz befinden sich die Prüfsummen für das ganze Frame. Erklären Sie die Begriffe Unicast, Multicast, Broadcast, Broadcast-Domäne! Unicast bezeichnet eine Nachrichtenübertragung zwischen EINEM Sender und EINEM EINZIGEN Empfänger. Kurz: Punkt zu Punkt Multicast bezeichnet eine Nachrichtenübertragung von EINEM Sender zu einer GRUPPE. Kurz: Punkt zu Vielen Broadcast bezeichnet eine Nachrichtenübertragung von EINEM Sender an ALLE. Kurz: Punkt zu Allen v1.0 Seite 3 von 15

4 Erklären Sie die Begriffe physische und logische Adressierung! Physische-Adressierung Layer 2 OSI-Modell Data-Link-Layer - Sicherungsschicht, Mac-Adresse = fixe unveränderliche Adresse der Netzwerkkarte dient zur eindeutigen Identifizierung im Netz, 48 Bit lang wird in hexadezimal angegeben. Logische-Adressierung Layer 3 OSI-Modell - Network-Layer Vermittlungsschicht IP-Adresse ist variabel / veränderbar wird entweder statisch (Admin) oder dynamisch (DHCP) vergeben, 32 Bit lang - damit sind 2 32, also Adressen darstellbar. wird in dotted decimal notation angegeben und 4 Oktetten zu jeweils 8 Bit gruppiert dargestellt. Bsp.: und durch Punkte voneinander getrennte ganze Zahlen in Dezimaldarstellung im Bereich von 0 bis 255 geschrieben Erklären Sie die Funktionsweise eines Switch! Switch Ein Switch (wörtliche Übersetzung Umschalter ) ist ein Kopplungselement, das Netzwerksegmente miteinander verbindet. Es gibt sogenannte Layer 3 Switches, welche auch zum Teil mit IP-Adressen umgehen können. Aber der klassische und typische Switch arbeitet auf Layer 2 und hat nichts mit IP- Adressen zu tun. Funktion: Ein einfacher Switch arbeitet auf der Schicht 2 des OSI-Referenzmodels (Layer 2). Bei Erhalt eines Datenpaketes, speichert der Switch die 48-Bit lange MAC-Adresse und den jeweiligen physischen Port in der SAT (Source-Address-Table). Ist die Zieladresse noch nicht bekannt, werden die Datenpakete an alle aktiven Ports gesendet (Lernphase). Ein Switch wird auch Multiport-Bridge genannt, da dieser, von einander getrennte Netzsegmente, verbindet. v1.0 Seite 4 von 15

5 Funktionsweise: Die einzelnen Ports eines Switches können unabhängig voneinander Daten empfangen und senden. Empfängt ein Switch ein Datenframe, so liest er die Ziel-MAC-Adresse aus dem Paket heraus und schaut in der SAT(Source-Address-Table) nach, ob er diese schon kennt. Ist dem Switch diese MAC-Adresse bekannt, so wird das Datenframe, durch den zugehörigen Port, weitergeleitet. Andernfalls wird das Datenframe an alle Ports weitergeleitet. Vor und Nachteile von einem Switch Vorteile: Ports können unabhängig von den anderen, bei voller Bandbreite, empfangen und senden. Im Gegensatz zum HUB, bei dem alle Ports sich eine Bandbreite teilen. Das bedeutet, dass die interne Bandbreite eines Switches viel höher ist. Ein Beispiel mit Fast-Ethernet Ports: HUB: Switch: alle teilen sich 100 Mbit/s alle Ports können gleichzeitig und unabhängig von den anderen, mit 100 Mbit/s empfangen und senden. Nachteile: Ein Switch verlangsamt das Netzwerk (Latenzzeit). Das auslesen der MAC-Adresse und weiterleiten des Paketes benötigt Zeit. Je nach Cut-through oder Store and Forward entstehen unterschiedliche Latzenzeiten. Zusatzinfo: Eine Broadcast-Domain endet beim Router. Eine Kollision-Domain endet beim Switch. CSMA/CD Erklären Sie die Funktionsweise eines Routers! Ein Router ist ein Netzwerkgerät und verbindet IP-Netze miteinander. Router steuert den Datenverkehr. Regelt die Kommunikation zwischen verschiedenen Netzen. Router können genauso wie Switches Pakete dekodieren und lesen. v1.0 Seite 5 von 15

6 Der Unterschied ist, dass ein Switch nur den Header des Ethernet-Frames, also Layer 2 Data Link Layer, Sicherungsschicht ausliest und dadurch die Ziel-MAC-Adresse bekommt. Ein Router dekodiert und liest den IP-Header aus. Also befinden wir uns hier in Layer 3 Network Layer, Vermittlungsschicht. Somit erhält der Router die Quell und Ziel-IP-Adresse. Der Router liest Netzteil der Ziel-IP-adresse aus und leitet aufgrund dieser Information die Pakete weiter. Funktionsweise: Jeder Port/Interface eines Routers ist mit einem lokalen Netzwerk verbunden. Jeder Router enthält eine Tabelle aller verbundenen lokalen Netzwerke und der jeweiligen Interfaces. Bei Verwendung von Routing-Protokollen können die Routingtabellen auch Informationen von entfernten Netzwerken enthalten. Wenn ein Router ein Frame empfängt, dekodiert er den Frame und liest die enthaltene Ziel- Mac-Adresse aus. Diese vergleicht er mit den Netzwerken, die in der Routingtabelle enthalten sind. Findet er das Netz, kodiert der Router das Frame neu und sendet es weiter. Router Router ist Netzwerkgerät, welches verschiedene Netze mit einander verbindet. Dabei analysiert der Router die ankommenden Datenpakete nach ihrer OSI-Schicht-3-Zieladresse (IP-Adresse) und leitet sie weiter. Arbeitsweise: Router arbeiten auf Schicht 3 (Vermittlungsschicht/Network Layer) des OSI-Referenzmodels. Ein Router besitzt mehrere Schnittstellen (engl. Interfaces), über die Netze erreichbar sind. Beim Eintreffen von Datenpaketen muss ein Router anhand der OSI-Schicht-3-Zieladresse (z.b. IP- Adresse) den besten Weg zum Ziel und damit die passende Schnittstelle bestimmen, über welche die Daten weiterzuleiten sind. Dazu bedient er sich einer lokal vorhandenen Routingtabelle, die angibt, über welchen Anschluss des Routers (bzw. welche Zwischenstation) welches Netz erreichbar ist. Unterschied zwischen Router und Switch: Ein Switch arbeitet auf Layer 2 des OSI-Referenzmodels. Deswegen interessieren ihn nur MAC- Adressen. Ein Switch verbindet mehrere Hosts miteinander. Kurz: Switch verbindet Netzwerksegmente / Hosts. Ein Router arbeitet auf Layer 3 des OSI-Referenzmodels. Deswegen interessieren ihn IP-Adressen. Ein Router verbindet verschiedene Netze miteinander. Kurz: Router verbindet Netze. v1.0 Seite 6 von 15

7 Nennen Sie die wesentlichen Bestandteile der IP-Konfiguration! Die IP-Konfiguration besteht aus IP-Adresse Subnetzmaske Standard-Gateway (default router) (Optional) DNS-Server IP-Adresse vom DNS-Server IP-Adresse ist die logische Adressierung eines Rechners. Die Subnetzmaske teilt die IP-Adresse in Netz- und Host-Teil auf (Tipp: Logische UND-Verknüpfung - verunden von IP-Adresse und Subnetzmaske) Der Standard-Gateway ist der Port des Routers, das ins öffentliche Netzwerk führt. Durch den Standard-Gateway wissen die Hosts an welchen Router/Port/Schnittstelle sie IP- Pakete senden müssen, die als Ziel-IP-Adresse ein anderes IP-Netz(Netz-ID) haben, als das eigene IP-Netz. der DNS-Server ist für die Namensauflösung zuständig Was ist ein Standardgateway und wofür wird es benötigt! Der Standard-Gateway ist die IP-Adresse der Schnittstelle des Routers. Ein Router verbindet Netze. Jedes an den Router angeschlossenen Geräte befindet sich in einem eigenen Netz. Wird ein Paket an eine IP-Adresse gesendet, die sich in einem anderen Netz befindet, so wird dieses Paket an den Standard-Gateway gesendet. Erklären Sie die Funktionsweise des Befehls Traceroute! Das Traceroute-Programm bestimmt die Route von der Quelle bis zum Ziel. Jeder Router, den das Paket passiert, wird als Hop bezeichnet. Traceroute zeigt jeden Hop und die bis dorthin benötigte Zeit auf dem Weg an. Wenn ein Problem auftritt, kann die Anzeige der Zeiten und der Route eines Pakets helfen, um zu bestimmen wo das Paket verloren ging oder verzögert wurde. Das Traceroute-Programm wird in Windows-Umgebungen tracert genannt. v1.0 Seite 7 von 15

8 Time to leave erklären. Router Hops zählen. 1. Client sendet ein ICMP-Paket mit einem Time to leave von Der nächste Router bekommt das Paket und zählt den Wert TTL um eins herunter also 0 und verwirft das Paket. Dieser Router sendet eine Antwort an den Absender. Dieses Paket enthält die Quell-Adresse des Routers. Quell-Adresse und Übertragungsdauer werden vom Tracroute-Programm aufgezeichnet. 3. Anschließend erhöht das Programm den TTL-Wert um eins und wiederholt die Prozedur. Bei jedem passieren eines Routers wird der Wert um eins verringert. 4. Diese Prozedur wird solange wiederholt bis der Zielrouter erreicht wurde. Was bedeutet ARP und wofür verwendet man ARP? Address Resolution Protocol Fall: Nur IP-Adresse eines Hosts ist bekannt! MAC-Adresse aber nicht! ARP bestimmt die MAC-Adresse eines Hosts im lokalen Netzwerk. ARP verwendet einen dreistufigen Prozess, um die MAC-Adresse eines Host im lokalen Netzwerk zu bestimmen und zu speichern, falls nur die IP-Adresse des Hosts bekannt ist. 1. Der sendende Host erstellt und sendet einen Frame, der an die Broadcast-MAC-Adresse adressiert ist. Der Frame enthält eine Nachricht mit der IP-Adresse des beabsichtigten Zielhost. 2. Jeder Host im Netzwerk empfängt den Broadcastframe und vergleicht die IP-Adresse in der Nachricht mit seiner konfigurierten IP-Adresse. Der Host mit der passenden IP-Adresse sendet seine MAC-Adresse an den sendenden Host. 3. Der sendende Host empfängt die Nachricht und speichert die MAC-Adress- und die IP- Adress-Information in der ARP-Tabelle. Sobald der sendende Host die MAC-Adresse des Zielhosts in seiner ARP-Tabelle hat, kann er die Frames direkt zum Ziel schicken, ohne einen ARP-Request auszuführen. v1.0 Seite 8 von 15

9 Was sind öffentliche und private IP-Adressen? Private IP-Adressen sind bestimmte IP-Adressbereiche, die im Internet nicht geroutet werden. Sie können von jedem innerhalb privater Netze wie etwa LANs verwendet werden. Klasse A Klasse B Klasse C Network Address Translation (NAT) übersetzt private IP-Adressen in öffentliche IP-Adressen und umgekehrt. Öffentliche IPv4-Adressen sind begrenzt. Mithilfe von NAT und privaten IP-Adressen können im privaten Netzwerk eine Vielzahl von Clients adressiert werden und benötigen nach außen, ins öffentliche Netz, nur eine öffentliche IP-Adresse. Damit wurde eine Lösung für die begrenzte Anzahl an öffentlichen IPv4-Adressen geschaffen. v1.0 Seite 9 von 15

10 Beschreiben Sie die Funktionsweise von DHCP! Dynamische IP-Konfiguration DHCP-Server vergibt dynamisch IP-Adressen. Jede IP-Adresse hat eine Lease-dauer. Ablauf der Adresszuweisung: DHCP Discovery DHCP Offer Layer2/3 Broadcast IP und MAC-Adresse, Nur der DHCP-Server reagiert darauf. Der Server antwortet mit einem Angebot. IP-Adresse DHCP Request DHCP Acknowledge Antwort zurück, akzeptiere die IP-Adresse Server sendet Bestätigung zurück. Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile von DHCP! Vorteile: Automatische IP-Konfiguration. Clients müssen nicht manuell konfiguriert werden. Nachteile: DHCP Server notwendig. Warum wird NAT/PAT benötigt? Durch NAT/PAT ist es möglich, dass viele interne IP-Adressen gleichzeitig in nur eine öffentliche IP- Adresse übersetzt werden können. Im privaten Netzwerk viele private IP-Adressen, aber nach außen ins öffentliche Netzwerk nur eine einzige öffentliche IP-Adresse. Entstehungsgrund von NAT war die Knappheit von IPv4-Adressen! 2 32, also Adressen v1.0 Seite 10 von 15

11 Erklären Sie die Funktionsweise von NAT! Network Address Translation NAT Ist die Ausnahme. Eine IP-Adresse wird in eine andere übersetzt. Nur eine gleichzeitig. Bei NAT sind Portnummern uninteressant. Unterscheidung anhand der IP-Adressen. PAT Mehrere Clients können gleichzeitig ins Internet. Mehrere verschiedene IP-Adressen können auf eine Adresse übersetzt werden. Unterscheidung anhand der Portnummern. NAT Network Address Translastion Network Address Translation (NAT) übersetzt private IP-Adressen in öffentliche IP-Adressen und umgekehrt. NAT findet auf der OSI-Schicht 3 Network Layer, Vermittlungsschicht statt. PAT - Port Address Translation PAT übersetzt interne IP-Adressen in eine öffentliche IP-Adresse in Kombination mit einer Port-Nummer. Die Unterscheidung der IP-Adressen findet anhand der Port-Nummern statt. PAT arbeitet auf der Schicht 3 (Network Layer, Vermittlungsschicht) und 4 (Transport Layer, Transportschicht) des OSI-Modells. So ist es möglich, dass viele interne IP-Adressen gleichzeitig in nur eine öffentliche IP-Adresse übersetzt werden können. Ausgehende Pakete (LAN WAN) lokales Netz (LAN) öffentliches Netz (WAN) Quell IP:Port Ziel IP:Port Quell IP:Port Ziel IP:Port Router : :80 ===========> : :80 Port Translation : : : :80 v1.0 Seite 11 von 15

12 : : : :80 Eingehende Pakete (LAN WAN) lokales Netz (LAN) öffentliches Netz (WAN) Quell IP:Port Ziel IP:Port Quell IP:Port Ziel IP:Port : :5000 Router : : : :5000 <=========== Port Translation : : : : : :6002 Erklären und Beschreiben sie 4 Client-Server Systeme! DNS-Server Dienst der eine IP-Adresse oder einen Domainnamen zur Verfügung stellt. Telnet-Server Remote Fernwartung über commandline -Server Wird zum empfangen und senden von s verwendet. Simple Mail Trasport Protokoll (SMTP) zum senden, Post Office Protokoll (POP3) zum empfangen, Internet Message Access Protocoll (IMAP) zum empfangen. DHCP-Server Dienst, der IP-Adresse, Subnetzmaske, Standardgateway und optinal DNS-Server dem Client zuweist. Webserver HTTP, wird benutzt um Informationen zwischen Web-Client und Wen-Server zu übertragen. Zugriff auf Webseiten. FTP-Server Dienst zum Senden und Empfangen von Daten. v1.0 Seite 12 von 15

13 Erklären Sie die Funktion von Schicht 3 und 4 des OSI-Modells! Welche Protokolle sind ihnen in Schicht 3 und 4 bekannt? 4 Transport Layer 4 Transportschicht ist für eine transparente, lückenlose, gesicherte Ende zu Ende Datenübertragung zuständig. Stichwort: Weg aufbereiten. Sorgt für die richtige Zusammensetzung der Pakete beim Empfänger. TCP: Verbindungsorientiertes Protokoll Datenübertragung in beide Richtungen, Datenverluste werden erkannt und behoben, Verlorengegangene Pakete werden bei Nichterhalt einer Bestätigung erneut gesendet. TCP führt die Flusskontrolle durch und bestätigt den Paketaustausch. TCP teilt die Daten in Segmente und übergibt diese an IP. UDP: Verbindungsloses Protokoll Datenübertragung in eine Richtungen, Datenverluste werden nicht behoben, Es gibt keine Empfangsbestätigungen. Verwendungsbeispiel: Jede Art von Video u. Audiostreaming. Die Ports sind dieser Schicht zugeordnet. 3 Network Layer 3 Vermittlungsschicht Aufgabe: Hauptaufgabe eine Verbindung zwischen Knoten im Netzwerk herzustellen Stichwort: Wegfindung (Routing). Kümmert sich um die Wegsteuerung und die Datenflusssteuerung. IP - Internet Protokoll stellt die Grundlage des Internets dar IP identifiziert Quelle und Ziel der über das Netzwerk gesendeten Pakete. Leitet Pakete anhand eindeutiger Netzwerkadressen weiter. Hardware auf dieser Schicht: Router Die IP-Adresse ist dieser Schicht zugeordnet. v1.0 Seite 13 von 15

14 Was sind Ports und wofür werden sie verwendet? Durch Ports können Serveranfragen einem bestimmten Dienst zugeordnet werden. Mit einer IP-Adresse erreicht man nur den Host oder den Server. Also nur das Gerät. Dies kann man mit einem Haustor vergleichen. Die IP-Adresse führt zum Haustor. Der Port führt zur Eingangstür einer Wohnung oder Abteilung. Den sogenannten Ports werden Dienste zugeordnet. Protokolle höherer Schichten. Durch den Port wird einer IP-Adresse (dem Client oder Server, dem Gerät) ein Service/Dienst zugeordnet. Beispiel: localhost IP-Adresse: lokaler Webserver läuft auf Port: 8080 IP-Adresse des Rechners : Port des Dienstes = :8080 Liste einiger Standard-Ports: Port TCP UDP Beschreibung 80 TCP Hypertext Transfer Protocol (HTTP) 20 TCP FTP Datenübertragung 22 TCP UDP SSH Secure Shell 25 TCP SMTP - Simple Mail Transfer Protocol 53 TCP UDP DNS Domain Name System Gültige Portnummern sind 0 bis = 2^16. Welchem Zweck dienen Ports? Ports dienen zwei Zwecken: Primär sind Ports ein Merkmal zur Unterscheidung mehrerer Verbindungen zwischen demselben Paar von Endpunkten. Ports können auch Netzwerkprotokolle und entsprechende Netzwerkdienste identifizieren. Erklären Sie die Funktionsweise der Ports! Startende Server fordern beim Betriebssystem bestimmte Ports an, um Verbindungen annehmen zu können. v1.0 Seite 14 von 15

15 Die Nummern sind Programmen fest zugeordnet. Der Verbindungsaufbau erfolgt durch den Client, der dazu den Port des Servers kennen muss. Durch den Verbindungsaufbau erfährt der Server den Port des Clients, sodass er diesem antworten kann. Erläutern Sie die Kategorien von Ports anhand ihrer Nummernbereiche! System Ports - well-known Ports Ports 0 bis 1023 (0 hex bis 3FF hex ) Diese Ports sind für Dienste reserviert. Registered Ports Ports 1024 bis (400 hex bis BFFF hex ) Diese Ports sind für registrierte Dienste vorgesehen, können aber auch für Clientprogramme verwendet werden. Dynmaic Ports Ports bis (C000 hex bis FFFF hex ) Diese Ports werden vom Betriebssystem dynamisch an Clientprogramme vergeben. Linux-Systeme halten sich sehr oft nicht an diesen Standard und vergeben die Client-Ports im Bereich zwischen und v1.0 Seite 15 von 15