Microsoft Windows Server 2003 TCP/IP-Protokolle und -Dienste

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1 Joseph Davies, Thomas Lee Microsoft Windows Server 2003 TCP/IP-Protokolle und -Dienste Microsoft Press

2 Einleitung Kurzer geschichtlicher Abriss zu TCP/IP Das OSI-Modell der ISO Das DARPA-Modell Überblick über die Netzwerkarchitektur von Windows Server 2003 Über dieses Buch Wer dieses Buch lesen sollte Nötige Vorkenntnisse Aufbau dieses Buchs Netzwerkmonitor-Traces Die Begleit-CD Systemvoraussetzungen Eine Anmerkung für Lehrer und Dozenten Das ist neu in dieser Ausgabe Support XVII XVII XVIII XX XXI XXII XXIII XXIII XXIV XXIV XXV XXVI XXVII XXVII XXVIII TeilA Die Schicht der Netzwerkschnittstelle 1 1 Technologien für das Local Area Network (LAN) 3 LAN-Kapselung 3 Ethernet 4 Ethernet II 5 IEEE IEEE SNAP 12 Spezielle Bits in Ethernet-MAC-Adressen 14 Token Ring 16 IEEE IEEE SNAP 20 Spezielle Bits in Token-Ring-MAC-Adressen 21 FDDI 22 FDDI-Rahmenformat 23 FDDI-SNAP 25 Spezielle Bits in FDDI-MAC-Adressen 27 IEEE IEEE Rahmenformat 28 IEEE SNAP 31 Zusammenfassung 32

3 2 Technologien für das Wide Area Network (WAN) 33 WAN-Kapselungstechnologien 33 Punkt-zu-Punkt-Kapselung 34 SLIP 34 PPP 36 PPP-Multilinkprotokoll 40 X X.25-Kapselung 44 Frame Relay 46 Frame-Relay-Kapselung 47 ATM 50 Die ATM-Zelle 50 ATM-Architektur 53 AAL5 55 Multiprotokollkapselung mit AAL5 58 Zusammenfassung 59 3 Das ARP-Protokoll (Address Resolution Protocol) 61 ARP im Überblick 61 DerARP-Cache 63 Aktualisierung der MAC-Adressen 65 Registrierungseinstellungen für ARP 65 Die ARP-Rahmenstruktur 67 Ein ARP-Anforderungs- und -Antwortbeispiel 69 Erkennung von Adressduplikaten 71 Adresskonflikterkennung 72 ARP-Paketfluss bei Adresskonflikten 73 Inverses ARP (InARP) 74 Proxy-ARP 75 Zusammenfassung 77 4 Das Point-to-Point Protocol (PPP) 79 Der PPP-Verbindungsprozess 80 Beenden der PPP-Verbindung 81 Das Link Control Protocol 81 LCP-Optionen 83 LCP-Aushandlungsprozess 84 PPP-Authentifizierungsprotokolle 85 PAP 86 CHAP. : 88 MS-CHAP 90 MS-CHAP v2 91 EAP 93 Rückruf und das Callback Control Protocol 97 Netzwerksteuerungsprotokolle 98 IPCP 98 Compression Control Protocol 99 Encryption Control Protocol 100 Ein Beispiel aus dem Netzwerkmonitor 101 VI

4 PPP over Ethernet 101 Die PPPoE-Suchphase 103 Die PPPoE-Sitzungsphase 103 Zusammenfassung 104 TeilB Die Protokolle der Internetschicht Grundlagen des Intemetprotokolls (IP) 107 Einführung in IP 107 IP-Dienste 108 IP-MTU 109 Das IP-Datagramm 110 Der IP-Vorspann 111 Version 111 Vorspannlänge 112 Art des Dienstes 112 Gesamtlänge 116 Kennung 116 Markierungen 116 Fragmentoffset 116 TTL (Time To Live) 116 Protokoll 118 Vorspannprüfsumme 119 Quelladresse 119 Zieladresse 119 Optionen und Füllbytes 119 Fragmentierung 120 Fragmentierungsfelder 121 Ein Fragmentierungsbeispiel 123 Ein Beispiel für das Zusammensetzen von Fragmenten 124 Fragmentierung eines Fragments 126 Vermeidung der Fragmentierung 126 IP-Optionen 129 " Kopierfeld 129 Optionsklasse 130 Optionsnummer 130 Striktes und loses Source-Routing 133 IP-Routerbenachrichtigung (IP Router Alert) 137 Internet-Zeitmarkierung (Internet Timestamp) 137 Zusammenfassung Die Internetprotokoll-Adressierung 141 Arten von IP-Adressen 141 Darstellung von IP-Adressen 142 Binär-zu-Dezimal-Konvertierung 142 Dezimal-zu-Binär-Konvertierung 143 IP-Adressen im IP-Vorspann 143 VII

5 Unicast-IP-Adressen 143 Geschichtsunterricht: Die IP-Adressklassen 144 Regeln zur Bildung von Netzwerk-IDs 146 Regeln zur Bildung von Host-IDs 146 Teilnetze und die Teilnetzmaske 147 Techniken für das Subnetting 151 Subnetting mit variabler Länge 159 Supernetting und CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 161 Öffentliche und private Adressen 164 Automatische Privat-IP-Adressierung 167 IP-Broadcastadressen 169 Netzwerkbroadcast 169 Teilnetzbroadcast 169 An alle Teilnetze gerichtete Broadcasts 170 Beschränkte Broadcasts 170 Multicast-IP-Adressen 171 Zuordnung von Multicast-IP-Adressen zu MAC-Adressen 172 Zusammenfassung Internetprotokoll-Routing 175 Eine Einführung in IP-Routing 175 Direkte und indirekte Übertragungen 176 Verbindungsarten 177 Broadcast 177 Punkt-zu-Punkt 177 Mehrfachzugriff ohne Broadcasts 178 Die IP-Routingtabelle 179 Struktur 179 Typen von Routen 181 Der Prozess der Routenfestlegung 181 Die IP-Routingtabelle in der Windows Server 2003-Familie 182 Multihomed-Knoten 184 Verwalten der IP-Routingtabelle 185 Das IP-Routing vom Quellhost bis zum Ziel 188 Der Sendeprozess am weiterleitenden Host 188 Der Weiterleitungsprozess am IP-Router 188 Der Empfangsprozess auf dem Zielhost 190 Ein Überblick über die IP-Routinginfrastruktur 191 Einzel- oder Multipfad 191 Klassenbasiert oder klassenlos 192 Flach oder hierarchisch 193 Statisch oder dynamisch 195 Ein einzelnes System oder mehrere autonome Systeme 199 Routing-Dienstprogramme 199 Zusammenfassung 200 VIII

6 8 Das ICMP-Protokoll (Internet Control Message Protocol) 201 Der Aufbau von ICMP-Nachrichten 202 ICMP-Nachrichten 203 ICMP-Echo und -Echoantwort 203 ICMP-Nachricht»Ziel nicht erreichbar«205 Ermittlung der Pfad-MTU 209 ICMP-Nachricht»Quelle stilllegen«212 ICMP-Umleitung 213 ICMP-Routerermittlung 216 ICMP-Zeitüberschreitung 219 ICMP-Parameterproblem 221 ICMP-Adressmaskenanforderung und -Adressmaskenantwort 222 Das Dienstprogramm Ping 223 Ping-Optionen 224 Das Dienstprogramm TraceRt 225 TraceRt-Optionen 228 Das Dienstprogramm PathPing 228 PathPing-Optionen 230 Zusammenfassung Das IGMP-Protokoll (Internet Group Management Protocol) 233 Eine Einführung in IP-Multicasting und IGMP 233 IP-Multicasting im Überblick 234 Hostunterstützung 234 Routerunterstützung 236 Das multicastfähige IP-Netzwerk 237 Der Aufbau von IGMP-Nachrichten 239 IGMP Version 1 (IGMPvl) 239 IGMP-Version 2 (IGMPv2) 242 IGMP-Version 3 (IGMPv3) 245 Die Windows Server 2003-Familie und IGMP 249 Das TCP/IP-Protokoll 249 Der Routing- und RAS-Dienst 249 Zusammenfassung Das Internetprotokoll Version 6 (IPv6) 253 Die Nachteile von IPv4 253 Adressierung in IPv6 255 Grundlagen der Adresssyntax 256 Adresstypen 256 Arten von,unicastadressen 257 IPv6-Schnittstellenkennungen 257 DNS-Unterstützung 258 Kernprotokolle von IPv6 258 IPv6 258 ICMPv6 259 Nachbarermittlung (Neighbor Discovery, ND) 259 Multicast Listener Discovery (MLD) 260 Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6 260 Zusammenfassung 260 IX

7 TeilC Die Protokolle der Transportschicht Das UDP-Protokoll (User Datagram Protocol) 265 Einführung in UDP 265 Einsatzbereiche für UDP 266 Die UDP-Nachricht 267 Der UDP-Vorspann 267 Der UDP-Pseudovorspann 269 UDP-Ports 270 Zusammenfassung Grundlagen des TCP-Protokolls (Transmission Control Protocol) 273 Einführung in TCP 273 Das TCP-Segment 274 Der TCP-Vorspann 275 TCP-Ports 277 TCP-Markierungen (Flags) 280 Der TCP-Pseudovorspann 281 Dringende TCP-Daten 282 TCP-Optionen 283 Ende der Optionsliste (End Of Option List) und Keine Operation (No Operation) 284 Maximale Segmentgröße 284 TCP-Fenstergrößenskalierung 287 Selektive Bestätigungen 289 TCP-Zeitmarkierungen 292 Zusammenfassung TCP-Verbindungen 297 Die TCP-Verbindung 297 Der TCP-Verbindungsaufbau 298 Segment 1: Das Synchronisationssegment (SYN) 299 Segment 2: Das SYN-ACK-Segment 300 Segment 3: Das ACK-Segment 302 Ergebnisse der TCP-Verbindung 303 Halboffene TCP-Verbindungen 304 Wartung von TCP-Verbindungen 305 Der TCP-Verbindungsabbau 309 Segment 1: FIN-ACK von TCP-Partner Segment 2: ACK von TCP-Partner Segment 3: FIN-ACK von TCP-Partner Segment 4: ACK von TCP-Partner Die TCP-Verbindungsrücksetzung 313 Der TCP-Verbindungsstatus 316 Die Steuerung des TCP-Verbindungsabbaus in der Windows Server 2003-Familie und Windows XP 318 Zusammenfassung 319

8 14 Der TCP-Datenfluss ; 321 Das grundlegende Übertragungsverhalten von TCP 321 TCP-Bestätigungen 322 Verzögerte Bestätigungen 322 Kumulative Bestätigungen für zusammenhängende Daten 323 Selektive Datenübertragung für unzusammenhängende Daten 324 TCP-Fensterverschiebung (Sliding Windows) 325 Sendefenster 325 Empfangsfenster 328 Die maximale Empfangsfenstergröße in der Windows Server 2003-Familie und Windows XP 331 Kleine Segmente 334 Der Nagle-Algorithmus 334 Silly Window Syndrome 335 Senderseitige Flusskontrolle 337 Der Algorithmus für den langsamen Start 337 Der Algorithmus zur Überlastungsvermeidung 340 Zusammenfassung Die TCP-Übertragungswiederholung und -Zeitlimitüberschreitung 343 Zeitlimit für Übertragungswiederholung und Gesamtübertragungszeit 343 Zusammenbruch durch Überlastung 345 Verhalten bei Übertragungswiederholungen 346 Das Übertragungswiederholverhalten für neue Verbindungen 347 Erkennung funktionsuntüchtiger Gateways 348 Die Verwendung der TCP-Option für die selektive Bestätigung (SACK) 350 Berechnung des RTO-Zeitlimits 350 Die Option für TCP-Zeitmarkierungen 352 Der Algorithmus von Kam 356 Der Algorithmus von Kam und die Zeitmarkierungsoption 357 Schnelle Übertragungswiederholung 358 Schnelle Wiederherstellung 359 Zusammenfassung 360 TeilD Protokolle und Dienste der Anwendungsschicht Der DHCP-Serverdienst (Dynamic Host Configuration Protocol) 363 Überblick über DHCP in Windows Server Was ist DHCP? 364 DHCP-Überblick und wichtige Begriffe 364 Die Funktionsweise von DHCP 371 DHCP-Nachrichten 375 Das allgemeine Nachrichtenformat 375 DHCPDISCOVER 377 DHCPOFFER 379 DHCPREQUEST 381 DHCPACK 383 XI

9 DHCPDECLINE 384 DHCPNAK 386 DHCPRELEASE 387 DHCPINFORM 388 DHCP-Optionen 389 Was sind DHCP-Optionen? 389 Von Windows Server 2003 unterstützte Optionen 390 Zusammenfassung Das Domain Name System (DNS) 395 Überblick über DNS 396 Was ist DNS? 396 Wichtige DNS-Begriffe 397 So arbeitet DNS 415 Die Konfiguration von DNS-Clientfunktionen 415 Auflösen von Hostnamen 416 Auflösen von Aliasnamen 418 Dynamische DNS-Aktualisierungen 419 Transfer von Zoneninformationen 421 DNS-Ressourceneinträge 422 Was sind Ressourceneinträge? 422 Von Windows Server 2003 unterstützte Ressourceneinträge 424 DNS-Nachrichten 425 DNS-Nachrichtentypen 426 Namensabfragenachrichten 432 Namensabfrageantworten 432 Reverse-Namensabfragenachrichten 433 Namensaktualisierungsnachrichten 433 Antwortnachrichten für Namensaktualisierungen 433 Zusammenfassung VVINS (Windows Internet Name Service) 435 Überblick über WINS in Windows Server Was ist WINS? 436 Wichtige WINS-Begriffe 437 Die Funktionsweise von WINS 448 Registrieren von NetBIOS-Namen 448 Auflösen von Konflikten während der NetBIOS-Namensregistrierung 451 Freigabe von NetBIOS-Namen 451 Auflösen von NetBIOS-Namen 452 Aktualisieren von NetBIOS-Namen 453 Bestimmen des Adapterstatus 453 Die Nachrichten des NetBIOS-Namensdienstes 454 Namensdienstvorspann 455 Darstellung von NetBIOS-Namen 458 Abfrageeinträge 460 Ressourceneinträge (Resource Records, RRs) 460 Namenskomprimierung für Ressourceneinträge 462 XII

10 Namensregistrierungsnachricht 463 Positive Namensregistrierungsantwort 463 Negative Namensregistrierungsantwort 464 Namensaktualisierungsnachricht 465 Anforderungsnachricht zur Namensfreigabe 466 Namensfreigabeantwortnachrichten 467 Anforderungsnachrichten zur Namensabfrage 468 Positive Namensabfrageantwortnachrichten 468 Negative Namensantwortnachrichten 469 Abwartebestätigungsnachrichten 469 Zusammenfassung Datei- und Druckerfreigabe 471 Einführung in CIFS 472 CIFS-Vorgänge 473 Einführung zum Drucken über das Internet 481 IPP-Verarbeitung 481 IPP-Spezifikationen 485 Internetdruck und Sicherheit 493 Zusammenfassung RADIUS und IAS 495 RADIUS- und IAS-Server in Windows Server Die Funktionsweise von RADIUS 497 Die RADIUS-Authentifizierung 497 Die RADIUS-Abrechnung 498 Der RADIUS-Proxy 499 RADIUS-Attribute 500 RADIUS in Windows Server RADIUS-Authentifizierung beim RAS-Zugriff 501 RADIUS-Abrechnung in Windows Server RADIUS-Proxy in Windows Server Aufbau von RADIUS-Nachrichten 510 Der gemeinsame Vorspann von RADIUS-Nachrichten 511 Attribute 513 Herstellerspezifische Attribute 518 RADIUS-Nachrichten 520 Authentifizierung 520 Abrechnung 524 Zusammenfassung Internet-Informationsdienste (IIS) und die Internetprotokolle 529 HTTP 529 HTTP in Aktion 531. URIs 533 HTTP-Nachrichten 533 Anforderungsnachrichten 534 Antwortnachrichten 536 HTTP-Codierungen 547 XIII

11 HTTP-Inhaltsverhandlung 548 HTTP-Cachespeicherung 549 FTP 550 Funktionsweise von FTP 551 FTP-Daten 553 Verbindungen und Transfermodi 555 FTP-Befehle und -Rückmeldungen 558 NNTP, 559 Die Funktionsweise von NNTP 562 NNTP-Befehle und -Antworten 563 SMTP 571 Funktionsweise von SMTP 572 SMTP-Befehle 574 SMTP-Rückmeldungen 576 Zusammenfassung Internet Protocol Security (IPSec) 579 Überblick über IPSec 580 Merkmale sicherer Kommunikation 580 Hash- und Verschlüsselungsalgorithmen 581 Schlüsselverwaltung 582 Sicherheitsassoziationen 582 IPSec-Vorspänne 584 Authentifizierungsvorspann 585 Der ESP-Vorspann (Encapsulating Security Payload) 587 Internet-Schlüsselaustausch 591 Der Aufbau von ISAKMP-Nachrichten 592 Der ISAKMP-Vorspann 592 SA-Nutzdaten 595 Vorschlags-Nutzdaten 596 Transformer-Nutzdaten 596 Hersteller-ID-Nutzdaten 598 Nonce-Nutzdaten 599 Schlüsselaustausch-Nutzdaten 599 Benachrichtigungs-Nutzdaten 600 Lösch-Nutzdaten 601 Identifizierungs-Nutzdaten 602 Hash-Nutzdaten 602 Zertifikatsanforderungs-Nutzdaten 603 Zertifikats-Nutzdaten 604 Signatur-Nutzdaten 604 Hauptmodusaushandlung 605 Aushandlung von Schutzkombinationen 605 Schlüsselaustausch und Authentifizierung 606 Schnellmodusaushandlung 611 Wiederholtes Versenden von Nachrichten 612 IPSec und NAT 613 Zusammenfassung 615 XIV

12 23 Virtuelle private Netzwerke (VPNs) 617 Überblick über virtuelle private Netzwerke 618 VPN-Clients und VPN-Server 619 VPN-Protokolle 619 Tunnelung 620 VPNs und PPP 622 VPN-Adresszuordnung 622 VPN-Datenkomprimierung 623 VPN-Datenverschlüsselung 623 PPTP 623 PPTP-Kapselung 624 Die PPTP-Steuerungsverbindung 624 L2TP/IPSec 626 L2TP/IPSec-Datenkapselung 627 L2TP-Steuerungsverbindung 628 Zusammenfassung 629 Anhänge A Glossar 631 B Bibliografie 639 DHCP 639 DNS 639 Allgemeine Konzepte und Technologien zum Thema Netzwerk 639 IP-Sicherheit 639 Netzwerksicherheit 640 IP Version L2TP 640 Microsoft Windows PPP 640 RADIUS 640 Routing 641 TCP/IP 641 Virtuelle private Netzwerke 641 Stichwortverzeichnis 643 Die Autoren 659 XV