Netzwerk-Programmierung. Netzwerke.
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- Michaela Hofmann
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1 Netzwerk-Programmierung Netzwerke Alexander Sczyrba Michael Beckstette
2 Übersicht Netzwerk-Protokolle Protkollfamilie TCP/IP Transmission Control Protocol (TCP) erste Schritte mit sockets Netzwerk-Programmierung Netzwerke 2/19
3 vernetzte Rechner Problem: versende Daten von Rechner A zu Rechner B A und B sind (indirekt) durch Netzwerk(e) verbunden Möglichkeiten: ein Protokoll für alles Familie von spezialisierten Protokollen, die aufeinander aufbauen Netzwerk-Programmierung Netzwerke 3/19
4 Netzwerk-Schichten application telnet, SMTP, HTTP transport TCP, UDP network IP, ICMP link Ethernet, ARP/RARP Netzwerk-Programmierung Netzwerke 4/19
5 link layer modelliert physikalische Verbindung Hardware-Adressen Daten in Frames empfindlich gegenüber Störungen Prüfsummen Beispiel: Ethernet, PPP,... Netzwerk-Programmierung Netzwerke 5/19
6 network layer modelliert Verknüpfung von mehreren Netzwerken Packets innerhalb von Frames connectionless, unreliable, best effort routing eigener Adressraum Beispiel: Internet Protocol (IP) Domain Name System (DNS) für lesbare Adressen Netzwerk-Programmierung Netzwerke 6/19
7 transport layer demultiplexing, Port-Nummern well known ports, /etc/services User Datagram Protocol (UDP): ähnlich zu IP: Datagramme, connectionless, unreliable Transmission Control Protocol (TCP): Datenstrom Verbindung Zuverlässigkeit durch Quitierverfahren flow control, congestion avoidance Netzwerk-Programmierung Netzwerke 7/19
8 application layer nutzt transport layer TCP oder UDP hängt von Problemstellung ab Programmierschnittstellen: Berkeley sockets X/Open Transport Interface... Netzwerk-Programmierung Netzwerke 8/19
9 encapsulation user data Netzwerk-Programmierung Netzwerke 9/19
10 encapsulation application header user data Netzwerk-Programmierung Netzwerke 9/19
11 encapsulation TCP header application header user data Netzwerk-Programmierung Netzwerke 9/19
12 encapsulation IP header TCP header application header user data Netzwerk-Programmierung Netzwerke 9/19
13 encapsulation Ethernet header IP header TCP header application header user data Ethernet trailer Netzwerk-Programmierung Netzwerke 9/19
14 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
15 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp-protokoll ftp Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
16 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp-protokoll ftp transport TCP TCP Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
17 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp-protokoll ftp transport TCP TCP-Protokoll TCP Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
18 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp-protokoll ftp transport TCP TCP-Protokoll TCP network IP IP Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
19 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp-protokoll ftp transport TCP TCP-Protokoll TCP network IP IP-Protokoll IP Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
20 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp-protokoll ftp transport TCP TCP-Protokoll TCP network IP IP-Protokoll IP link Ethernet Ethernet Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
21 Kommunikation zwischen Schichten Rechner 1 Rechner 2 application ftp ftp-protokoll ftp transport TCP TCP-Protokoll TCP network IP IP-Protokoll IP link Ethernet Ethernet-Protokoll Ethernet Netzwerk-Programmierung Netzwerke 10/19
22 Routing Rechner 1 Rechner 2 ftp-protokoll application ftp ftp transport TCP TCP-Protokoll TCP Router network IP IP-Protokoll IP IP-Protokoll IP Ethernet-Protokoll link Ethernet Ethernet Token Ring Token Ring-Protokoll Token Ring Netzwerk-Programmierung Netzwerke 11/19
23 Transmission Control Protocol Bestätigung von empfangenen Paketen erneuter Versand von verlorenen Paketen sequence numbers data data ACK data ACK ACK data Netzwerk-Programmierung Netzwerke 12/19
24 Verbindungsaufbau CLOSED LISTEN SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
25 Verbindungsaufbau CLOSED passive open LISTEN SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
26 Verbindungsaufbau CLOSED SYN passive open LISTEN SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
27 Verbindungsaufbau CLOSED SYN passive open active open LISTEN SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
28 Verbindungsaufbau CLOSED SYN passive open active open SYN + ACK LISTEN SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
29 Verbindungsaufbau CLOSED SYN passive open active open SYN + ACK LISTEN SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
30 Verbindungsaufbau CLOSED SYN passive open active open SYN + ACK LISTEN ACK SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
31 Verbindungsaufbau CLOSED SYN passive open active open SYN + ACK LISTEN ACK SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
32 Verbindungsaufbau CLOSED SYN passive open active open SYN + ACK LISTEN ACK SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED Netzwerk-Programmierung Netzwerke 13/19
33 Verbindungsabbau ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
34 Verbindungsabbau FIN ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
35 Verbindungsabbau FIN ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
36 Verbindungsabbau FIN ACK ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
37 Verbindungsabbau FIN ACK ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
38 Verbindungsabbau FIN ACK ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
39 Verbindungsabbau FIN ACK FIN ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
40 Verbindungsabbau FIN ACK FIN ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
41 Verbindungsabbau FIN ACK FIN ACK ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
42 Verbindungsabbau FIN ACK FIN ACK ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
43 Verbindungsabbau FIN ACK FIN CLOSED ACK ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
44 Verbindungsabbau FIN ACK FIN CLOSED ACK ESTABLISHED CLOSE WAIT FIN WAIT 1 CLOSING LAST ACK FIN WAIT 2 TIME WAIT Netzwerk-Programmierung Netzwerke 14/19
45 TCP verwenden Verbindung durch socket pair identifiziert: (IP-Adresse L, Port L, IP-Adresse R, Port R ) Verbindungsdaten anzeigen: $ netstat -f inet more... teak.tf.1023 eiche.tf.nfsd ESTABLISHED teak.tf teak.tf.ldap ESTABLISHED teak.tf.ldap teak.tf ESTABLISHED... (TF = TechFak.Uni-Bielefeld.DE) Netzwerk-Programmierung Netzwerke 15/19
46 Aufgaben Erzeuge eine telnet-verbindungen zu einem Rechner (z.b. von asien nach australien). Beobachte in zwei verschiedenen xterms (jeweils eines auf dem jeweiligen Rechner) die Ausgabe von netstat. Welche Einträge kommen neu hinzu? Tip: Der service heißt telnet Schließe die telnet-verbindung wieder. Wie verändert sich die Ausgabe von netstat? Netzwerk-Programmierung Netzwerke 16/19
47 Aufgaben Die Skripte server.pl und client.pl befinden sich im Archiv uebung4.tar.gz. Bei den nachfolgenden Aufgaben brauchst Du drei xterms, um alle Programme starten zu können. Starte den Server. Du mußt dabei eine Portnummer angeben: $ server.pl Sieh Dir den Zustand des Servers an: $ netstat -a grep Netzwerk-Programmierung Netzwerke 17/19
48 Aufgaben, cont. Laß den Client Daten vom Server lesen: $ client.pl Benutze währenddessen netstat, um die Verbindung zu untersuchen. Rufe den Client zwei weitere Male auf. Was ändert sich bei jedem Aufruf? Rufe den Client mit einer festen Portnummer auf: $ client.pl Wiederhole auch diesen Aufruf zweimal. Netzwerk-Programmierung Netzwerke 18/19
49 Aufgaben, cont. Starte mehrere Clients gleichzeitig: client.pl &; client.pl &; client.pl Was ist zu beobachten? Starte zwei Clients mit der gleichen Portnummer gleichzeitig: client.pl &; client.pl Was passiert? Beende den Server und versuche ihn sofort mit der gleichen Portnummer neu zu starten. Was passiert? Was passiert, wenn Du den Client mit CTRL-C abbrichst, während er Daten vom Server liest? Netzwerk-Programmierung Netzwerke 19/19
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