BBU-NPA Übung 4 Stand: 27.10.2010 Zeit Laborübung 90 min IP-Adressierung und e Aufbau einer IP-Adresse Jeder Rechner in einem Netzwerk muß eine eindeutige IP-Adresse besitzen. Die IP-Adresse von IPv4 ist 4 Byte lang (32 Bit) und besteht aus: Netzwerk-Identifikationsnummer und Host-Identifikationsnummer Bei IPv6 ist die IP-Adresse 16 Byte lang. Der Grund für die Einführung des Internet Protcols Version 6 (IPv6) sind die 4 Milliarden IP-Adressen (Version 4) im Internet, die bald aufgebraucht sind. Die nächste Generation von IP, das IP Version 6, erhöht den Adressumfang auf 2 128. Damit wäre es möglich jeden Quadratmillimeter der Erde mit rund 600 Billionen Adressen zu belegen. IPv6-Adressen bestehen aus 128 Bit und werden als Kette von 16-Bit-Zahlen in Hexadezimalform dargestellt, die durch einen Doppelpunkt (":") voneinander getrennt werden. Folgen von Nullen können einmalig durch einen doppelten Doppelpunkt ("::") abgekürzt werden. Da in URLs der Doppelpunkt mit der Portangabe kollidiert, werden IPv6-Adressen in eckige Klammern gesetzt. Adresse nach IPv4 192.168.0.21 IPv6 IPv6-URL FE80::0211:22FF:FE33:4455 http://[fe80::0211:22ff:fe33:4455]:80/ Dezimale Punktnotation: 192. 168. 0. 21 Binäre Darstellung: 1100 0000 1010 1000 0000 0000 0001 0101 IP-Adressklassen Man unterscheidet die IP-Adressklassen A, B und C. Die Klassen D und E sind für spezielle Zwecke vorgesehen. Netzklasse A B C D E 1 Byte 2 Byte 3 Byte 3 Byte 2 Byte 1 Byte die ersten Bits 0... 10... 110... 1110... 11110... Netzwerkbereich 1 126* 128-191 192-223 224-239 240-247 maximale Anzahl der Hosts maximale Anzahl der Netzwerke für Forschungszwecke Standard- maske für IP- Multicasting www.p-merkelbach.de 1 Merkelbach
besondere IP-Adressen Die Werte 0 und 255 sollten nicht am Ende einer IP-Adresse nicht verwendet werden. Begründung: Die IP-Adresse 192.168.0.0 ist die sog. Netzwerkadresse des Netzwerkes. Die Netzwerkadresse wird aus der IP-Adresse des PCs und der maske gebildet. Diese Adresse wird von Routern benötigt um zu entscheiden auf welchem Weg ein Datenpaket zu dem entsprechenden Netzwerk gelangen kann. Die IP-Adresse 192.168.0.255 ist die sog. Broadcastadresse des Netzwerkes. Die Broadcastadresse wird benutzt, wenn man Daten an alle PCs senden möchte und auch alle Netzwerkkarten diese Daten aufnehmen. *Die Adresse 127.0.0.1 ist für die Loopback-Funktion zur Netzwerkdiagnose reserviert. Es ist die lokale IP-Adresse einer jeden Station und wird auch als Localhost (Name-Auflösung: localhost) bezeichnet. Wird ein Datenpaket mit der Ziel-Adresse 127.0.0.1 verschickt, so wird sie an den Absender selber verschickt. Man spricht dann vom Echo. Hier mit kann man testen, ob TCP/IP richtig installiert ist. Folgende IP-Adressen sind private Adressen, die im Internet nicht bekannt sind und auch nicht weitergeleitet werden: Klasse A Netzwerk: 10.0.0.0 10.255.255.255 Klasse B Netzwerk: 172.16.0.0 172.31.255.255 Klasse C Netzwerk: 192.168.0.0 192.168.255.255 Standard-maske Die Standardsubnetzmaske ist so aufgebaut, dass überall dort, wo in der IP-Adresse die steht, in der maske Einsen stehen. Der PC mit der IP-Adresse 192.168.0.21 befindet sich in einem Klasse C Netzwerk. Da die ersten 3 Byte zur gehören, müssen hier überall Einsen stehen. 8 Einsen in der Binär-Schreibweise entspricht der Zahl 255 in der Dezimalschreibweise. Rechnet man nun mit der UND-Verknüpfung die IP-Adresse des PCs und die maske zusammen, erhält man die Adresse des Netzwerkes, indem sich der PC befindet. Dezimale Punktnotation Binäre Schreibweise IP-Adresse: 192. 168. 0. 21 1100 0000 1010 1000 0000 0000 0001 0101 maske: 255. 255. 255. 0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 Netzwerk-Adresse: 192. 168. 0. 0 1100 0000 1010 1000 0000 0000 0000 0000 www.p-merkelbach.de 2 Merkelbach
Bildung von en Bei einem Klasse A Netzwerk, kann man 16.777.214 Host adressieren. So ein großes Netzwerk würde keinen Sinn ergeben. Es wäre nur sehr schwierig zu verwalten und es könnten so genannte Broadcaststürme das gesamte Netzwerk lahm legen. Daher teilt man diese großen Netzwerke in kleinere Unternetzwerke ein, so genannte e. In einer großen Firma kann man z.b. jeder Abteilung ein zuweisen. Um eine Kommunikation zwischen diesen e zu ermöglichen, muss man Router einsetzen., die diese e miteinander verbinden. Beispiel zur Bildung von werken: Eine große Firma hat ein Klasse B Netzwerk zur Verfügung. Die Firma hat 20 Abteilungen und möchte für jede Abteilung ein eigenes werk haben. Netzwerkadresse: 129. 253. 0. 0 Standard-maske: 255. 255. 0. 0 Binärdarstellung der SM: 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 Man nimmt nun einige Stellen der und bildet hieraus das werk. Nimmt man 1 Bit kann man 2 1 = 2 e bilden. Da aber die erste adresse nur aus 0 bestünde und die letzt Adresse nur aus 1 fallen diese e weg. Diese Adressen werden benötigt, um die Netzwerkadresse des es darzustellen und um die Broadcastadresse des werkes darzustellen. Das heißt, generell muss man 2 adressen abziehen, da diese für das und die Broadcastadresse reserviert sind. Nimmt man 2 Bits kann man 2 2 2 = 2 e bilden. Nimmt man 3 Bits kann man 2 3 2 = 6 e bilden. Nimmt man 4 Bits kann man 2 4 2 = 14 e bilden. Nimmt man 5 Bits kann man 2 5 2 = 30 e bilden. Das bedeutet, die Firma müsste aus dem Host-Anteil 5 Bits für die Bildung von 30 en ausleihen. Betrachten wir den ersten Host im ersten : IP-Adresse: 129. 253. 8. 1 Binärdarstellung der IP: 1000 0001 1111 1101 0000 1 000 0000 0001 Es können insgesamt 2 11 2 = 2046 Host in dem ersten gebildet werden. Betrachten wir den letzten Host im ersten : IP-Adresse: 129. 253. 15. 254 Binärdarstellung der IP: 1000 0001 1111 1101 0000 1 111 1111 1110 Netzwerkadresse: 129.253.8.0 Broadcastadresse: 129.253.15.255 www.p-merkelbach.de 3 Merkelbach
Betrachten wir den ersten Host im zweiten : IP-Adresse: 129. 253. 16. 1 Binärdarstellung der IP: 1000 0001 1111 1101 0001 0 000 0000 0001 Betrachten wir den letzten Host im zweiten : IP-Adresse: 129. 253. 23. 254 Binärdarstellung der IP: 1000 0001 1111 1101 0001 0 111 1111 1110 Netzwerkadresse: 129.253.16.0 Broadcastadresse: 129.253.23.255 Ein gutes Tool zur Berechnung von werken ist der BOSON-Subnet-Calculator. Aufgabe 1: Berechnung von en Öffnen Sie die Datei Bildung von en.xls und berechnen Sie die gegebenen Klasse A, B und C-e. www.p-merkelbach.de 4 Merkelbach
VLSM (Variable Length of Subnet Mask) VLSM (Variable Length of Subnet Mask) ist eine maske mit variabler Länge. Sie wurde 1993 als Classless Inter-Domain Routing im Internet eingeführt. VLSM ist ein erweitertes Subnetting. Dieses Verfahren erlaubt eine effizientere Nutzung von en mit dem Hintergrund, weniger Ressourcen zu verschwenden. Realisiert wird dies durch die Zuweisung von individuellen Teilnetzmasken an die vorher erstellten Teilnetze (Subnet). Durch mehrfache, verschachtelte Teilung des Adressbereiches entsteht ein verschachteltes System von Adressblöcken, die jeweils eine minimale Größe haben. Diese reicht aus, um die jeweilig zugeordneten e mit ausreichend vielen IP-Adressen versorgen zu können. Die Vorteile sind eine effektivere Nutzung von Adressbereichen, die Verkleinerung der Routing- Tabellen durch Classless Inter-Domain Routing und eine erhöhte Anzahl möglicher e. Von der ICANN wurde Ihnen folgendes Class-C Netz zugewiesen: 192.92.6.0/24 Entwerfen Sie ein möglichst effizientes Adressierungsschema mit VLSM für Ihre Niederlassungen. Entwerfen Sie Ihre e so, dass die geforderte Anzahl an IP-Adressen gerade so zugewiesen werden kann und noch möglichst viel Platz im C-Netz übrig bleibt für weitere e. Niederlassung Benötigte Hosts Kassel 28 Münster 6 Salzgitter 61 Stuttgart 29 1. Sortieren Sie Ihre Teilnetze nach der Netzgröße. 2. Zu den benötigten IP-Adressen h0 brauchen Sie pro noch die NID und die Broadcast- Adresse: h 1 = h 0 + 2 3. Ein Subnet muss die Größe 2 n haben, für n > 1 h 1 muss ggf. erhöht werden, auch wenn damit einige IP-Adressen verschwendet werden: n = 1 + fix(log(h 1 ) / log(2)) fix()=abrunden auf die nächste ganze Zahl. h 2 = 2 n 4. Davon sind wieder NID und Broadcast-Adresse abzuziehen: h 3 = h 2-2 h 3 = Anzahl der IP-Adressen im. 5. CIDR berechnen Sie wie folgt: cidr = 32 - n 6. Die erste NID beginnt der ersten freien Adresse. 7. Die Erste-IP im ersten ist NID + 1 8. Die Letzte-IP im ist NID + h 3 9. Die Broadcast-IP des ersten es ist Letzte-IP + 1 10. Die erste NID des zweiten Netzes ist letzte Broadcast-IP + 1 11. usw. Lösung: 62 30 30 6 frei Niederlassung benötigt zugeteilt h 0 h 3 NID CIDR Erste IP Letzte IP Broadcast Salzgitter 61 62 192.92.6.0 26 192.92.6.1 192.92.6.62 192.92.6.63 Stuttgart 29 30 192.92.6.64 27 192.92.6.65 192.92.6.94 192.92.6.95 Kassel 28 30 192.92.6.96 27 192.92.6.97 192.92.6.126 192.92.6.127 Aufgabe 2: Berechnung von VLSM-en Öffnen Sie die Datei vlsm.htm und berechnen Sie die 3 vorgegebene Aufgaben. www.p-merkelbach.de 5 Merkelbach