KV Betriebssysteme: IP Minifassung. Sender. Handshake stark

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1 SS 2003 KV etriebssysteme (Peter René ietmüller, Michael Sonntag) IP (Minifassung) (Nach Folien von Rudolf Hörmanseder) Wo sind die Standards? Was sind RFCs? RFC = Request for Comment TCP/IP Standards sind definiert in RFCs, die vom IA (Internet Activities oard) ausgehen. Zu finden z.. auf "ds.internic.net Requirement Level: required / notwendig, recommended / empfohlen, elective / wahlfrei, limited use / eingeschränkte Verwendung, not recommended / nicht empfehlenswert Status: Internet Standard (ST, abgesegnet vom IA), raft Internet Standard / Entwurfsstandard, Proposed Internet Standard / Vorgeschlagener Standard, Experimental, Informal, Historical Änderungen => RFC mit neuer Nr. (+obsoleter RFC) 2 Name: TCP/IP (was ist das?) IP = Internet Protocol asis für viele ienste Connectionless Keine Gewährleistung für Vollständigkeit Keine Garantie auf Reihenfolge der Pakete TCP = Transmission Control Protocol asiert auf IP Connection-oriented Vollständigkeit und Reihenfolge der Pakete sind gewährleistet 3 IP = Internet Protocol Sender Name TCP/IP: Unterschied IP / TCP einfacher rief Empfänger A C E A A 2 C E TCP = Transmission Control Protocol rief eingeschrieben mit Rückmeldung A C E A A 2 C E Handshake stark hier fehlt das Acknowledge A C E A C E vereinfacht/abstrahiert! 4 Transport Layer Protocols TCP Network Layer Protocols ARP IP TCP/IP v4 Protokollfamilie Routing Protocols Management Protocols Application Protocols RIP SNMP FTP SMTP Subnetwork Protocols UP ICMP IGMP X.25 Ethernet Token Ring 5 IP-V4-Adressen Jedes Netzwerk- evice muß eine eindeutige Identifikation (IP- Adresse haben) Aufbau: estehen aus 4 Oktets Standard- Schreibweise: 4 Werte im ereich 0 bis 255, dezimal, durch Punkte getrennt eispiel: (dies ist der WWW- Server des FIM) 6

2 2 Ports [] amit Applikationen auf verschiedenen Rechnern miteinander kommunizieren können, braucht es noch einer zusätzlichen Adressierung, mit der angegeben werden kann, an welche Applikation auf einem Rechner die aten gesandt werden sollen. ies wird durch sogenannte Ports (auch sockets genannt) erreicht. 7 Ports [2] Realität: Nicht Rechner kommunizieren direkt miteinander, sondern Applikationen auf Rechnern. Und auf jedem Rechner laufen viele Applikationen (Prozesse / Services / ienste / aemons). Konsequenz: Zusätzliche Adressierung neben der IP- Adresse notwendig, um eine Applikation als Source oder estination eines atenpaketes auswählen zu können. Realisierung: Erfolgt über die Ports. Implementierung: Port-Identifikationen sind Zahlen im Maximalbereich Namen: Ports werden auch als Sockets bezeichnet. 8 Rechnername Ports ==> Prozesse (ienste) häufige ienste (Prozesse) auf bekannten Ports 80: WWW Rechneradresse /2: FTP 23: Telnet 25: SMTP : PortMapper z..: :80 = HTTP-Server am Rechner = 9 Port = Identifikation der angesprochenen Applikation Server auf well known Ports, static, insbesondere <024 einige eispiele: 20/2=FTP, 23=Telnet, 25=SMTP, 53=NS, 69=TFTP, 80=HTTP, 0=POP3,... Clients freie Ports, ephemeral (=kurzlebige) Ports ab 024 ClientIP:Port + ServerIP:Port sind (je Protokoll) eindeutig z..: : :80 ClientIP:Port ServerIP:Port Web-Client Web-Server 0 Grundsätzliches zu IP IP IP- Adressen (Netzwerkklassen, Subnetmask, spezielle IP- Adressen) IP ist das Hauptprotokoll / Arbeitspferd. IP erfüllt (in Zusammenarbeit mit ICMP und IGMP) die Hauptaufgaben der Netzwerkschicht. IP versendet ATAGRAMME genannte ateneinheiten (Pakete). Jedes atagramm wird eigenständig durch das Netz zur estination geschickt. Eigenschaften: verbindungslos / unsicher Jedes atagramm muß alle notwendigen Informationen für die Zustellung enthalten. 2

3 3 einfache Sicht: intern extern (und fertig) Netzwerkklassen Teilung der Adresse U.V.W.X in zwei Teile: a) in einen vorderen Teil, welcher das Netzwerk identifiziert b) in einen hinteren Teil, welcher den Host in diesem Netzwerk bezeichnet. wo ist die Grenze? Netzwerk I Host I 3 4 IP-V4-Adressen: Netzwerkklassen A--C--E 4 Oktets (=32 bit) gesamt IP-V4-Adressen: Netzwerkklassen und Ranges A 0 7 it Netz I 24 it Host I A unicast 0 4 it Netz I 6 it Host I unicast C 0 2 it Netz I 8 it Host I C it Multicast Gruppen I E 27 it reserviert E (reservierte Netz-Is und Host-Is nicht berücksichtigt) 5 (reservierte Netz-Is und Host-Is nicht berücksichtigt) 6 Netzwerk-Klassen: Wozu Rechner X weiß, ob er mit Rechner Y im gleichen Netz (nach Netzwerkklasse) ist: eispiel: Sind und im gleichen Netzwerk: JA, 93 identifiziert eine Class C Adresse, somit liegen beide Adressen im Class-C- Netzwerk xxx Router merkt sich, wie er aten an ein Netzwerk weiterleiten muß eispiel: Alle aten an xxx.xxx (Class Netz) sind an... weiterzuleiten. 7 hierarchische Verwaltung der IP Adressen Internet- Provider erhält einen Adreßbereich z..: UNI Linz = (Class ) Er will Teile dieses Adreßbereiches den einzelnen Kunden/Firmen zuweisen: z..: FIM erhält ~/256 dieses ereiches ( ) ie Firma (FIM) unterteilt ihrerseits (bei edarf) wiederum... 8

4 4 Subnetze allgemein Subnetze eispiel Verfeinerung der Netzwerkklassen: VON ZU Net I (Netzwerkklasse A--C) Net I (Netzwerkklasse A--C) Subnet-Mask Host I Subnet I (durch Subnet-Mask) Host I Einteilung nach Standard Netzwerkklassen (am eispiel Class ): eispiele mit Subnet-Mask Subnet-I Subnet-Mask Subnet-I bit Host-I Host-I Host-I 7 bit 9 20 Funktion und eispiel Spezifikation: IPAdr und IPAdr2 sind im gleichen Subnetz ::= (IPAdr & Mask) == (IPAdr2 & Mask) eispiel: mit Subnet-Mask ist im gleichen Subnetz wie und in anderem Subnetz als eispiel Subnet-Mask sendet direkt an und indirekt an Mask RechnerX direkt indirekt eispiel 2 Subnet-Mask RechnerY X-Y?? RechnerZ X-Z?? RechnerX Mask RechnerY RechnerZ Ergebnis: X ist nicht im gleichen Subnetz wie Y. X ist nicht im gleichen Subnetz wie Z. 23 Aufbau und Schreibweise Prinzipiell arbeitet die Subnet-Mask binär. amit sind auch Masken wie z erlaubt. (204 dezimal ist übrigens 0000 binär.) Von solchen Masken wird (auch in RFCs) aber strikt abgeraten!!! Wir können daher die Masken in einer vereinfachten Standard-Notation schreiben, indem wir einfach (nach einem Schrägstrich) angeben, mit wie vielen -its die Maske beginnt eispiele: /24 = Netz /26 = Netz

5 5 asis-inforderungen an IP- Adressen & Netzwerkmaske In gerouteten Netzwerken besteht die IP-Adresse aus zwei (drei) Teilen, einer Net-I (, einer Subnet-I) und einer Host-I. Alle evices, die physisch an einem Netzwerk hängen, müssen (sollen?) dieselbe Net-I und Subnet-I haben. Alle evices mit derselben Netzwerknummer (Net-I + Subnet-I) müssen verschiedene Host-Is haben. Jedes Netzwerk muß eine eindeutige Netzwerknummer (Net-I + SubnetI) haben. Ausnahmen via Private IP / NAT sind möglich. 25 Achtung: Restriktionen In jedem Subnetz sind folgende Möglichkeiten reserviert: Host-I nur Nullen: identifiziert das Subnetz bzw. this Host-I nur Einsen: roadcast-adresse damit all Subnet- I soll nicht aus nur Nullen und nicht aus nur Einsen bestehen. 26 Spezielle IP-Adressen Private IP-ereiche normale IP-Adressen, die im Internet aber nicht vergeben werden. iese können von Firmen intern (z.. hinter Firewalls via NAT) benutzt werden. (=> Security-LVAs des Institutes.) afür reservierte ereiche: /8 = /6 = (*) /2 = /6 = (*) APIPA = Automatic Private IP Address 27 IP-Adressen sind eindeutig, aber... Frage: Ist jede IP-Adresse im Internet nur Mal möglich? Gibt es also keine doppelten Adressen? Antwort: Jede IP-Adresse im Internet ist ja eine Zustelladresse für genau einen Rechner. IP- Adressen im Internet müssen daher eindeutig sein! AER: Es gibt bestimmte Adreßbereiche, die im Internet zwar möglich wären, aber nicht vergeben werden. as sind die Private IP-Adressen. Konsequenz: aher können diese Adreßbereiche (auch von vielen verschiedenen Firmen / Institutionen) hinter einem Firewall oder einem Router mit Address- Translation (=> eigene LVA über Security im folgenden Semester) verwendet werden. 28 Subnetz und Router / default Gateway INIREKT: IP- aten, die für Systeme außerhalb des lokalen Subnetzes bestimmt sind, werden an einen Router gesandt. ieser Router übernimmt dann die Weiterleitung. (er Standard- Router wird auch oft als efault Gateway bezeichnet. IREKT: IP- aten, die für Systeme innerhalb des lokalen Subnets bestimmt sind, können direkt an diese gesandt werden. 29