Rechnernetze Übung 11. Frank Weinhold Professur VSR Fakultät für Informatik TU Chemnitz Juni 2012

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1 Rechnernetze Übung 11 Frank Weinhold Professur VSR Fakultät für Informatik TU Chemnitz Juni 2012

2 IP: MAC: A-89-4F-47 IP: MAC: B IP: MAC: C-4F-4F MAC: A-89-5D-87 IP: MAC: B IP: MAC: 1A-45-5B Vom 1.PC zu Router 1 IP (S) (E) MAC (Z) A-89-4F-47 (S) C-4F-4F-50 Daten Von Router 1 zu Router 2 IP (S) (E) MAC (Z) B (S) A-89-5D-87 Daten Von Router 2 zu PC 2 IP (S) (E) MAC (Z) 1A-45-5B (S) B Daten Die Schicht 2 Adresse (in diesem Fall MAC) ändert sich (wird durch Router angepaßt). Die Schicht 3 Adresse bleibt unverändert in allen Datenframes, da sie eine Ende-zu-Ende-Adresse ist. S- Sender, E Empfänger, Z -Ziel

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4 Vermittlungsschicht (Host-zu-Host-Kommunikation) P1 P1 P2 P3 Transportschicht (Prozess-zu-Prozess-Kommunikation) P2

5 OSI-Referenzmodell 7 Anwendung 6 Darstellung 5 Komm.-steuerung 4 Transport 3 Vermittlung 2 Sicherung 1 Bitübertragung Internet-Referenzmodell Anwendung Transport Internet Rechner- Netzanschluss

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7 Port x Anwendung 1 (Prozess 1) Anwendung 2 (Prozess 2) Port y Transport Internet Rechner- Netzanschluss Sockets: standardisierte Programmierschnittstelle (API) für Anwendungen, um die Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems zu nutzen.

8 : P1 P :1250 P2 P P

9 nslookup traceroute / tracert (Windows) arp

10 Aufruf von

11 MAC-Adresse des nächsten Routers (vgl. tracert und arp auf vorherige Folie)

12 Anwendung 1 (Prozess 1) Anwendung 2 (Prozess 2) Transportschicht Internet

13 Anwendung 1 (Prozess 1) Anwendung 2 (Prozess 2) Transportschicht Internet

14 UDP Internet TCP Rechner- Netzanschluss Datagram Sockets (verbindungslos) Stream Sockets (verbindungsorientiert)

15 UDP stellt eine direkte Schnittstelle für IP dar Anwendungen können IP Pakete direkt verschicken, ohne Verbindungsaufbau unzuverlässig, verbindungslos, schnell Demultiplexing der empfangenen Pakete basiert auf der Port-Nummer, die im Datagrammkopf angegeben wird optionale Prüfsumme sehr viele Multimedia-Anwendungen verwenden UDP wegen den Leistungsvorteilen für Multimedia Daten wird teilweise keine zuverlässige Verbindung benötigt

16 Quell-Port gibt die Port-Nummer des sendenden Prozesses an (für Antwort) da UDP verbindungslos, ist Quell-Port optional und kann auf 0 gesetzt werden Ziel-Port gibt an, welcher Prozess das Paket empfangen soll Längenfeld gibt Größe des Paketes, bestehend aus Daten und Header, in Oktetten an (min. 8) Prüfsummenfeld es kann 16 Bit große Prüfsumme mitgesendet werden wird über Pseudo-Header und Daten gebildet optional, wird aber in der Praxis fast immer benutzt, falls nicht, auf 0 gesetzt Daten Max Byte Bit Quell-Port Ziel-Port Länge Prüfsumme Daten

17 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_dgram) s.bind(("", 1470)) msg,adr = s.recvfrom(1000) print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg) s.sendto("+++ " + msg + " +++", adr) s.close()

18 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_dgram) s.sendto("hallo hallo", ( , 1470)) msg,adr = s.recvfrom(1000) print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg) s.close()

19 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_dgram) s.sendto("hallo hallo", ( , 1470)) msg,adr = s.recvfrom(1000) print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg) s.close()

20 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_dgram) s.bind(("", 1470)) msg,adr = s.recvfrom(1000) print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg) s.sendto("+++ " + msg + " +++", adr) s.close()

21 IP bietet Best Effort Keine Garantie für eine fehlerfreie und vollständige Übertragung UDP stellt eine direkte Schnittstelle für IP dar Protokoll nötig, dass die Probleme von IP behebt Verlust von Datenpaketen Richtige Reihenfolge der Datenpakete TCP - Transmission Control Protocol

22 ermöglicht gesicherte Übertragung eines Bytestromes zwischen zwei Anwendungen über das unzuverlässige IP passt sich dynamisch an die Eigenschaften des Internets an (z.b. heterogene Topologien, schwankende Bandbreiten) Verbindungsverwaltung Verbindungsaufbau zwischen zwei Sockets gesicherter Verbindungsabbau alle übertragenen Daten müssen quittiert sein

23 Datenübertragung Vollduplex Fehlerkontrolle durch Folgenummern (Sequenznummern) Prüfsumme Quittierung Übertragungswiederholung im Fehlerfall Reihenfolge, Flusskontrolle (durch Fenstermechanismus) und Staukontrolle Unterstützung von Prioritäten

24 Quelle: ( )

25 Drei-Wege-Handshake Start-Sequenznummer ist beliebige Zahl Generierung ist von TCP-Implementierung abhängig sollte möglichst zufällig sein, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden Quelle: ( )

26 kann von beiden Seiten initiiert werden Quelle: ( )

27 Sendewiederholung wegen verlorener Quittung Quelle: Vorlesung Protokolle Verteilter Systeme 2008, Seite 88

28 Sendewiederholung aufeinanderfolgender Dateneinheiten Quelle: Vorlesung Protokolle Verteilter Systeme 2008, Seite 89

29 Kumulative Quittung vermeidet Sendewiederholung Erweiterungen der Quittierung in TCP RFC 2018: Selektive Quittungen Quelle: Vorlesung Protokolle Verteilter Systeme 2008, Seite 90

30 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_stream) s.bind(("", 8080)) s.listen(1) conn, addr = s.accept() print "Verbindung von Host: %s, port %d" % (addr[0], addr[1]) data = conn.recv(1024) print "empfangen: %s" % data conn.send("+++ " + data + " +++") conn.close() s.close()

31 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_stream) s.connect(( , 8080)) s.send('hello, world') data = s.recv(1024) print "empfangen: %s" % data s.close()

32 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_stream) s.bind(("", 8080)) s.listen(1) conn, addr = s.accept() print "Verbindung von Host: %s, port %d" % (addr[0], addr[1]) data = conn.recv(1024) print "empfangen: %s" % data conn.send("+++ " + data + " +++") conn.close() s.close()

33 import socket s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_stream) s.connect(( , 8080)) s.send('hello, world') data = s.recv(1024) print "empfangen: %s" % data s.close()

34 Implementieren Sie einen Server, der verschiedene Rechenoperationen bereitstellt und einen dazugehörigen Klienten. Der Server soll am Port 8080 auf Anfragen von Klienten reagieren. Das Format der Anfrage sieht wie folgt aus: Operation*Zahl1*Zahl2 (Beispiel: ADD*3*2) Das Format des Ergebnisses soll folgendes Format besitzen: RESULTAT*Ergebnis (Beispiel: RESULTAT*5) Die Operationen ADD, SUB, MUL, DIV sollen unterstützt werden, alle Zahlen sind als Integer zu behandeln. Sollte das vom Klienten gesendete Format nicht dem Geforderten entsprechen, ist der Klient darüber zu informieren: Falsches Format! Im Fall, dass eine unbekannte Operation gefordert wird (Bsp: SQRT für Wurzeloperation), soll der Server darauf reagieren: Unbekannte Operation!

35 Beispiel: Anfrage des Klienten: ADD*4*2 Antwort des Servers: RESULTAT*6 Beispiel 2: Anfrage des Klienten: SQRT*16*2 Antwort des Servers: Unbekannte Operation!