Rechnernetze 2. Internetzwerke

Transkript

1 Rechnernetze 2. Internetzwerke Rekursiver Au+au Vernetzung von Netzen über dedizierte Leitungen Router oder Gateway Vermitteln von Nachrichten 2 Netzanschlüsse (Multi- homed host) Schutzfunktionen Beste Wege Probleme Adressierung Routing Maximale Nachrichtengröße Bekannter Vertreter Internet Netz 1 Gateway Netz 2 (c) Peter Sturm, Universität Trier 1

2 Routing im Internetzwerk Zwei Aspekte Innerhalb eines Netzes Zwischen Netzen Ziel Nachricht findet Weg zum Ziel Bei mehreren Alternativen? Metriken Latenz Übertragungsbandbreite Hops Kosten All Pairs Shortest Paths Floyd- Warshall- Algorithmus O(n 3 ) Skizze (c) Peter Sturm, Universität Trier 2

3 Dreiecksungleichung A 5 B 13 A kennt Weg nach C mit Kosten 20 A kennt Weg nach B mit Kosten 5 20 C A erfährt: B kennt Weg nach C mit Kosten 13 Routing Wahl des richtigen Weges zu einem Empfänger Mehrere Alternativen vorhanden Speicherung der Alternativen Speicherung der aktuell besten Route zum Ziel Kosten meist Hop- Count (c) Peter Sturm, Universität Trier 3

4 Routingtabelle Ziel Via Kosten Device Lifeness Knoten C B 20 eth0 3 min Knoten B - 5 eth1 2 min Netzwerk XYZ Q 42 eth1 3 d Zielknoten, Zielnetz Kosten (Kostentabelle) Lifeness- Informationen Periodischer Abgleich der Routing- Information Große Netze Routingtabelle kann nicht alle Ziele speichern Default- Router In allen Zweifelsfällen Ziel Kosten Via Device Lifeness Knoten C 20 B eth0 3 min Knoten B 5 - eth1 2 min Netzwerk XYZ 42 - eth1 3 d * r eth0 (c) Peter Sturm, Universität Trier 4

5 Internetzwerkadresse Internetzwerkadresse Internetzwerkadresse Netzwerkanteil Hostanteil (c) Peter Sturm, Universität Trier 5

6 IP Einordnung in OSI- Modell Internet- Protokolle: FTP, TELNET, SMTP, DNS, NSP, NTP, HTTP,... Ebene 4-7 RPC- Protokolle PVM, MPI, Corba,... UDP TCP Ebene 3 IP / ICMP / ARP / RARP / (Routingprotokolle) Ebene 1-2 IEEE 802.X X.25 (c) Peter Sturm, Universität Trier 6

7 IP- Adressen (IPv4) Class A: Netze mit jeweils bis zu Rechnern 0 netid(7) hostid(24) Class B: Netze mit jeweils bis zu Rechnern 1 0 netid(14) hostid(16) Class C: Netze mit jeweils bis zu Rechnern netid(21) hostid(8) Bit Bit 32 IP- Adressen (cont.) Schreibweise: Dotted Decimal = Ist ein Class X- Netz? Netzanteil? Hostanteil? Symbolische Namen = balvenie.uni- trier.de Über verteilte Datenbank (DNS, NSP, LADP,...) IP- Netadresse Hostanteil ist 0 (c) Peter Sturm, Universität Trier 7

8 Class A - Netze Historisch die ersten Mitglieder des Internets Militärische Einrichtungen? Amerikanische Universitäten Rechnernetze 3. UDP (c) Peter Sturm, Universität Trier 8

9 Aller Anfang ist... Send und Receive Nachricht = Folge von Bytes Zeiger auf den Anfang der Nachricht im Speicher Länge (Anzahl Bytes) Send Nachricht Empfängeradresse Receive Puffer für Nachricht Senderadresse (c) Peter Sturm, Universität Trier 9

10 Adresse Netzwerkspezifisch Internet IPv4 DNS- Name oder IP- Adresse Portnummer (c) Peter Sturm, Universität Trier 10

11 Java Server (c) Peter Sturm, Universität Trier 11

12 Client C# (.NET) (c) Peter Sturm, Universität Trier 12

13 Server Client (c) Peter Sturm, Universität Trier 13

14 GetIPAddress Multicast- und Broadcast- Adressen Multicast Multicast address(28) Bit Bit 32 Direkte Abbildung bei Multicast- fähigen Netzen Flooding- Algorithmen sonst Beispiel: Mbone Tunneln bei Unicast- Strecken Verwaltung der Multicast- Gruppen IGMP = Internet Group Management Protocol Broadcast Nur innerhalb eines Netzes Hostanteil alles 1 (c) Peter Sturm, Universität Trier 14

15 Rechnernetze 4. Tiefer ARP und RARP Host A ARP Q (IA B ) ARP R (IA B,NA B ) Host B ARP = Address Resolution Protocol Ermittlung einer Netzwerkadresse im gleichem Netz Gegeben IA Gesucht NA Voraussetzung Broadcast- fähiges Netz Bei dedizierten Leitungen Konfigurationssache RARP = Reverse ARP Gegeben NA, Gesucht IA Diskless Clients (c) Peter Sturm, Universität Trier 15

16 20 Byte Header IP- Protokoll (IPv4) v hl tos Total Length identification f Fragment offset(13) Time to live protocol Header checksum source address destination address Maximale Größe IP- Datagramm 64 Kbyte inkl. Header Version Header Length Type of service IP- Protokoll (IPv4) Type of Service (tos) Hohe Zuverlässigkeit, Hoher Durchsatz, Geringe Latenz, Prioritäten Fragmentierung Identifikation zusammengehörender Fragmente Offset des Fragments im IP- Datagramm Time- to- live Hop- Count; wird von Routern dekrementiert (c) Peter Sturm, Universität Trier 16

17 Aufgaben der IP- Netzwerkebene Übertragung von IP- Datagrammen Routing Fragmentierung und Assembly IP / ICMP Ebene 4-7 Netzverwaltung und Ebene 3 Melden von Fehlern ICMP IEEE 802.X Ebene 1-2 TCP Application Layer X.25 UDP ICMP (c) Peter Sturm, Universität Trier 17

18 Internet Control Message Protocol Erfüllen administrative Aufgaben im IP- Netz Fehlermeldungen Informative Meldungen ICMP- Nachrichten werden per IP übertragen Empfänger ist immer der ursprüngliche Sender ICMP Type Code Checksum Zusätzliche Daten (abhängig vom Typ) Byte ICMPv4 Errors Type Name Bedeutung 3 Destination Unreachable 4 Source Quench 5 Redirect 11 Time Exceeded 12 Parameter Problem IP- Datagramm konnte aus irgendwelchen Gründen (siehe Code) nicht ausgeliefert werden Überlastetes IP- Gerät bittet Sender, die Paketrate zu reduzieren Router informiert Sender über eine bessere Route Informiert einen Sender, wenn das TTL- Feld eines IP- Datagramms abgelaufen ist Code gibt Aufschluß über ein allgemeines Problem bei der Auslieferung eines Datagramms (c) Peter Sturm, Universität Trier 18

19 ICMPv4 Information Type Name Bedeutung 8 Echo Request Erreichbarkeitstest auf IP- Ebene 0 Echo Reply Antwort auf Echo- Request 9 Router Advertisment Router informieren Rechner über Existenz und Fähigkeiten 10 Router Solicitation Geräte bitten zuhörende Router um ein Advertisment 13 Timestamp (Request) Anfrage für einen Zeitstempel 14 Timestamp (Reply) Antwort zu Address Mask Request Gerät erfragt Subnetzmaske 18 Address Mask Reply Antwort zu Traceroute Verbesserung des Traceroute- Verfahrens (experimentell) Destination Unreachable Paketauslieferung fehlgeschlagen Selbst IP- Paket (also best Effort) 3 (Type) Code Checksum Anfang des auslösenden IP- Pakets (Header und ersten 8 Byte Daten) Byte (c) Peter Sturm, Universität Trier 19

20 Destination Unreachable (1) Code Message Subtype Beschreibung 0 Network Unreachable Angegebenes Netzwerk konnte nicht erreicht werdem 1 Host Unreachable 2 Protocol Unreachable 3 Port Unreachable 4 Fragmentation Needed 5 Source Route Failed 6 7 Destination Network Unknown Destination Host Unknown Angegebenes Netzwerk wurde erreicht, aber die Nachricht konnte an den spezifizierten Rechner nicht ausgeliefert werden Im IP- Header definiertes Protokoll wurde vom empfangenden Host nicht verstanden Der angesprochene Rechner hat für den angegebenen UDP- oder TCP- Port keinen Emfpangsprozeß eingetragen Nachricht wurde mit dem Don t Fragment - Flag versendet, müßte aber wegen kleinerer MTU zum Ziel fragmentiert werden (wird z.b. bei der MTU Path Discovery verwendet) Sender hat explizite Route angegeben, die es einem Router unmöglich macht, die Nachricht sinnvoll weiterzuleiten Unbenutzt (stattdessen wird Code 0 verwendet) Der angegebene Rechner ist im Zielnetz unbekannt Destination Unreachable (2) Code Message Subtype Beschreibung 8 Source Host Isolated Veraltet Communication with Destination Network Administratively Prohibited Communication with Destination Host Administratively Prohibited Destination Network Unreachable for ToS Destination Host Unreachable for ToS Communication Administratively Prohibited Sender hat keine Befugnis mit Rechnern im angegebenem Netzwerk zu kommunizieren Sender hat keine Befugnis mit angegebenem Empfänger zu kommunizieren Angegebener Type of Service wird vom Zielnetz nicht verstanden Angegebener Type of Service wird vom Zielrechner nicht verstanden Nachricht wurde aufgrund einer Inhaltsfilterung geblockt (c) Peter Sturm, Universität Trier 20

21 Source Quench Empfangsrechner bzw. Router wird überlastet Pufferspeicher voll Hauptgrund für Verlust eines IP- Pakets Gründe IP- Datagramme von vielen Sendern an ein Ziel Gewollt oder DDoS Schnellerer Rechner A kommuniziert mit Rechner B Von schnellem Link auf langsamen Link Datagramm- Verarbeitung behindert (z.b. HW- Fehler) Ungenutzt Time Exceeded Pakete leben nicht ewig Pragmatischer Ausschluß von Router- Loops Empfangsrechner erhält nicht alle Fragmente Ursprünglich Zeitbezug wegen mangelnder Uhrensynchronisation wenig sinnvoll Heute Beschränkung der Hops (c) Peter Sturm, Universität Trier 21

22 traceroute Weg im Internet vom Sender zum Empfänger Strategie Nachricht mit wachsendem TTL- Feld Auswertung der ICMP- Rückantwort S Inkonsistente Sichten möglich aber eher unwahrscheinlich Graphische Varianten Geographische Position einiger Router / Gatways bekannt E Beispiel (Sommer 2005) Von Konz nach Trier über DFN: gateway:~ # traceroute tamdhu.uni- trier.de traceroute to tamdhu.uni- trier.de ( ), 30 hops max, 40 byte packets 1 ffm2- d1-2.mcbone.net ( ) 148 ms 149 ms 150 ms 2 G ffm4- gsr.mcbone.net ( ) 149 ms 160 ms 150 ms 3 ir- frankfurt2.g- win.dfn.de ( ) 159 ms 150 ms 150 ms 4 cr- frankfurt1.g- win.dfn.de ( ) 159 ms 150 ms 150 ms 5 cr- muenchen1.g- win.dfn.de ( ) 169 ms 169 ms 170 ms 6 cr- stuttgart1.g- win.dfn.de ( ) 169 ms 160 ms 160 ms 7 ar- kaiserslautern1.g- win.dfn.de ( ) 159 ms 160 ms 160 ms 8 ar- kaiserslautern2.g- win.dfn.de ( ) 159 ms 160 ms 160 ms 9 vxr- serial1-0.uni- trier.de ( ) 169 ms 160 ms 160 ms 10 sw3rsm- extern.uni- trier.de ( ) 169 ms 170 ms 170 ms 11 cisco- 224.uni- trier.de ( ) 169 ms 170 ms 170 ms 12 tamdhu.uni- trier.de ( ) 169 ms 169 ms 170 ms (c) Peter Sturm, Universität Trier 22

23 Beispiel (November 2006) Von Konz nach Trier über Landesnetz: 1 p54a62d29.dip0.t- ipconnect.de ( ) ms ms ms 2 * * * ( ) ms ms ms 4 f- ea3.f.de.net.dtag.de ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms 6 sl- gw20- fra- 1-1.sprintlink.net ( ) ms ms ms 7 sle- interroute- 1-0.sprintlink.net ( ) ms ms ms 8 gi1-0.fra core- 1.interoute.net ( ) ms ms ms 9 po6-0.fra access- 1.interoute.net ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms 11 g- hbf- mz- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 12 g- hbf- ko- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 13 g- hbf- tr- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 14 g- uni- tr- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 15 uni- tr- gate.rlp- net.net ( ) ms ms ms 16 cisco- 224.uni- trier.de ( ) ms ms ms 17 tamdhu.uni- trier.de ( ) ms ms ms Von Konz nach Trier über Landesnetz: Beispiel (Juni 2013) ( ) ms ms ms isp.superkabel.de ( ) ms ms ms isp.superkabel.de ( ) ms ms ms dynip.superkabel.de ( ) ms ms ms dynip.superkabel.de ( ) ms ms ms dynip.superkabel.de ( ) ms ms ms dynip.superkabel.de ( ) ms ms ms dynip.superkabel.de ( ) ms ms ms dynip.superkabel.de ( ) ms ms ms 10 g- decix- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 11 g- hbf- mz- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 12 g- hbf- ko- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 13 g- hbf- tr- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 14 g- uni- tr- 1.rlp- net.net ( ) ms ms ms 15 uni- tr- gate.rlp- net.net ( ) ms ms ms 16 cisco- 224.uni- trier.de ( ) ms ms ms (c) Peter Sturm, Universität Trier 23