Vorlesung: Netzwerke (TK) WS 2011/12 Kapitel 4 Internetworking Session 12

Vorlesung: Netzwerke (TK) WS 2011/12 Kapitel 4 Internetworking Session 12 Prof. Dr. Michael Massoth [Stand: 13.12.2011] 12-1

12-2 ACHTUNG: Testat 3 am 20.12.2011 Spielregel: Drei von insgesamt 5 Testate müssen bestanden werden, um die Prüfungsvorleistung ( Zulassung zur Klausur) zu erbringen. 12-2

12-3 Allgemeine Informationen: Testat_3 am 20.12.11 Das Testat_3 findet statt am Di. 20.12.2011. Dauer: Ca. 20 min. Themen: OSI-, Hybrid- und TCP/-Referenzmodell Datenkapselung and Protokollgraph Hardwarebausteine bzw. Kopplungselemente Strukturierte Verkabelung Kollisions- und Broadcast-Domäne Ethernet (IEEE 802.3) mit CSMA / Collision Detection WLAN (IEEE 802.5) mit CSMA / Collision Avoidance, ohne und mit Vorabreservierung (RTS / CTS) Subnetting bei v4 12-3

12-4 Lernziele heute: Einfaches Internetworking, das Internet Protocol (v4) v4-adressierung und Subnetting Lernziele im Detail: Begriff des Internetworking verstehen und anwenden können v4-paketformat und Fragmentierung verstehen, erklären und anwenden können v4-adressierung und Subnetting verstehen, erklären und praktisch anwenden können Subnetzberechnungen eigenständig durchführen und praktisch anwenden können 12-4

12-5 Kapitel 4: Internetworking [Es gibt mehr als ein Netzwerk] Einfaches Internetworking v4-paketformat und Fragmentierung v4 Adressierung und Subnetting Internet Control Message Protocol (ICMP) Adress Resolution Protocol (ARP) Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) 12-5

Motivation (1) 12-6 The Internet Big Picture Website Internet Residential User 12-6

Motivation (2) 12-7 The Internet A deeper look Carrier A Website Carrier B Residential User Carrier C 12-7

Motivation (3) 12-8 The Internet An even deeper look Carrier A Website Carrier B Residential User Carrier C 12-8

Motivation (4) 12-9 Carrier Netzwerk Big Picture Branch Office Headquarter Metro A Metro C Carrier A Metro B Access A Residential User Access B Remote Office RAN 12-9

Internetarchitektur als Protokollgraph 12-10 Darstellung der Internet-Architektur als Protokollgraph Protokollgraph hat die Form einer Eieruhr: als Mittelpunkt der Architektur als gemeinsame Methode zum Austausch von Paketen zwischen unterschiedlichsten Netzwerken Unterhalb von beliebig viele verschiedene Netzwerktechnologien, wie z. B. Ethernet, FDDI, WLAN, Bluetooth, GPRS, UMTS PS, etc. 12-10

TCP/-Protokollfamilie 12-11 Die TCP/-Protokollfamilie besteht im wesentlichen aus vier Komponenten: als Basisprotokoll TCP für die verbindungsorientierte, gesicherte Übertragung UDP für die ungesicherte Übertragung ICMP für die Fehler- und Nachrichtenübermittlung ARP als Bindeglied zwischen und z.b. Ethernet 12-11

Was ist ein Internetwork? 12-12 Was ist ein Internetwork? Versuch einer Definition: Ein Internetwork besteht aus mehreren zusammen geschalteten paketvermittelten Netzwerken, die über Router miteinander verbunden sind Zusammenschaltung einer beliebigen Anzahl meist heterogener Netzwerke, die Pakete zwischen Hosts übertragen können Ein Internetwork ist ein logisches Netzwerk, das aus mehreren physikalischen Netzwerken besteht Die Knoten, die die einzelnen (meist heterogenen) Netzwerke miteinander verbinden, nennt man Router Bem.: Vorläufig meinen wir mit Netzwerk entweder ein Direktverbindungsnetzwerk (Kap. 2) oder ein vermittelndes Netzwerk (Kap. 2 + 3) 12-12

How Networks Differ 12-13 Some of the many ways networks can differ. 12-13

Einfaches Internetwork als Beispiel (1) 12-14 Network 1 (Ethernet) H1 H2 H3 H7 R3 H8 Einfaches Internetwork Network 2 (Ethernet) R1 Network 4 (point-to-point) Hn Host Rn Router R2 H4 Network 3 (FDDI) H5 H6 Zugehörige Protokollschichten, die H1 mit H8 verbinden H1 H8 TCP R1 R2 R3 TCP ETH Ethernet PPP Point2Point-Protocol ETH ETH FDDI FDDI PPP PPP ETH ETH 12-14

Einfaches Internetwork als Beispiel (2) 12-15 H1 H8 Einfaches Internetwork TCP R1 R2 R3 TCP Hn Host ETH ETH FDDI FDDI PPP PPP ETH ETH Rn Router Zugehörige Protokollschichten, die H1 mit H8 verbinden H1 R1 R2 R3 H8 R1 R2 R3 ETH (1400) FDDI (1400) PPP (512) ETH (512) PPP (512) PPP (376) ETH (512) ETH (376) -Datagramme beim Durchqueren der oben dargestellten Netzwerke mit -Header von 20 Byte und der maximal möglichen Payload (n) 12-15

Einfaches Internetwork als Beispiel (3) 12-16 H1 R1 R2 R3 H8 R1 R2 R3 ETH (1400) FDDI (1400) PPP (512) ETH (512) PPP (512) PPP (376) ETH (512) ETH (376) Zwei wichtige Punkte: Jedes Fragment ist ein in sich abgeschlossenes -Datagramm, das unabhängig von anderen Fragmenten über eine Reihe physikalischer Netzwerke übertragen wird Jedes -Datagramm wird für jedes zu durchquerende physikalische Netzwerk in ein entsprechendes Frame gekapselt Bem.: Maximum Transmission Unit (MTU) MTU eines PPP-Netzwerks nur 532 Byte R2 muss fragmentieren 12-16

12-17 Kapitel 4: Internetworking [Es gibt mehr als ein Netzwerk] Einfaches Internetworking v4-paketformat und Fragmentierung Adressierung und Subnetting Internet Control Message Protocol (ICMP) Adress Resolution Protocol (ARP) Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) 12-17

Übersicht Netzwerkschicht 12-18 Netzwerkschicht, oder auch Internetschicht genannt: Internetschicht erfüllt die Aufgaben der Vermittlungsschicht im ISO/OSI Modell Diese Schicht enthält das für das Internet zentrale Protokoll definiert Aufbau und Struktur von weltweit eindeutigen Internetadressen 12-18

Übersicht Network Layer 12-19 Protokolle und deren wesentlichen Funktionen im Network Layer (L3) Application TCP and/or UDP Routing-Protokolle: Algorithmen zur Wegefindung Austausch von Routing-Daten Routing Tabelle Protokoll: Adressierung, Forwarding Fragmentierung ICMP Protokoll: Fehlerbenachrichtigung Signalisierung ARP Protokoll: Übersetzung von - in physikalische MAC-Adresse Data Link Physical Layer 12-19

v4 und ICMPv4 12-20 Spezifikationen: Internet Protocol, IETF RFC 791, September 1981 Internet Control Message Protocol, IETF RFC 792, September 1981 Beide RFCs wurden im Internet Standard No. 5 zusammengefasst Eigenschaften: stellt einen Header im Network Layer (OSI-L3) zur Verfügung - Einfache Spezifikation auf wenigen Seiten - Einzig zu lösendes Problem ist die Fragmentierung von -Paketen ICMP wird für Fehlermeldungen und Test des Netzwerks verwendet - Zwischen Hosts und Routern, sowie zwischen Routern - Fehler werden durch fehlerhafte -Pakete oder durch Nichterreichbarkeit von Netzen, Hosts, Routern oder Diensten verursacht 12-20

v4 Header 12-21 0 4 8 16 19 31 Version HLen TOS Length Ident Flags Offset TTL Protocol Checksum Addr DestinationAddr Options (variable) Data Pad (variable) Felder im v4-header: Version des -Protokolls (4 Bit) Länge des Headers (4 Bit) Type of Service (TOS) für Quality of Service Länge des Gesamtpakets Identifier, Flags und Fragment Offset dient der Fragmentierung Time To Live: Sender setzt per Default 256, jeder Router verringert um 1, bei 0 wird Paket verworfen Upper Layer Protocol 12-21

v4-packet 12-22 12-22

v4-paket Lebenszeit 12-23 Problem: Beim Routen durch vermaschte Netze, können Datagramme oder Fragmente ziellos und unendlich lange kreisen Konsequenz: Ressourcen werden vergeudet Lösung: Time To Live TTL-Feld Reduzierung des Wertes in jedem Router um 1 Bei Erreichen des Wertes 0, wird Paket vernichtet (nicht weitergereicht) 12-23

Keine Fragmentierung (1) 12-24 Keine Fragmentierung: Don't Fragment Bit (DF-Bit) im Flag-Feld Durch das DF-Bit kann der Absender eines Datagramms bestimmen, ob es unterwegs überhaupt fragmentiert werden darf (DF0) oder nicht (DF1). Ist dieses Flag gesetzt (DF1), wird damit ausdrücklich gesagt:,,es darf keine Fragmentierung erfolgen`` (engl. don't fragment). ID(16 bit) Reserved(1 bit) Don't Frag.(1 bit) More Frag.(1 bit) Offset(13 bit) i{df0,df1} 0 0 i 0 0 N byte Flags Header ( 20 byte) Data 12-24

Keine Fragmentierung (2) 12-25 Keine Fragmentierung: Falls DF1 gesetzt ist und ein Router das Paket fragmentieren müßte, um es weiterleiten zu können, verwirft der Router das Paket stattdessen und benachrichtigt den sendenden Endpunkt durch eine ICMP-Fehlermeldung davon, daß das Datagramm zu groß war. Der Verzicht auf Fragmentierung kann u. a. genutzt werden, um die MTU einer bestimmte Verbindung in einem eingeschränkten Maß herauszufinden. ID(16 bit) Reserved(1 bit) Don't Frag.(1 bit) More Frag.(1 bit) Offset(13 bit) 0 0 1 0 0 N byte Flags Header ( 20 byte) Data 12-25

Warum Fragmentierung? 12-26 Einige Gründe, warum Pakete fragmentiert werden: Hardware-/ Softwarebeschränkungen Definition des Protokolls / Beschränkung durch Norm Maßnahmen zur Fehlerreduktion Zum Erhöhen der Zugangsgerechtigkeit auf Datenkanal (Begrenzung der Zugriffszeit) ID(16 bit) Reserved(1 bit) Don't Frag.(1 bit) More Frag.(1 bit) Offset(13 bit) i{mf0,mf1} 123 0 0 i m N byte Flags Header ( 20 byte) Data 12-26

Fragmentierung und Reassemblierung (1) 12-27 Die Felder Identification, Flags und Fragmentation Offset dienen der Aufteilung eines -Datagramms auf mehrere - Pakete zur Übertragung über ein Netz ( Fragmentierung): Identification eindeutige Zahl (16-Bit-Bezeichner) die im Falle einer Fragmentierung in jedes Datagramm kopiert wird, welches ein Fragment des Original-Datagramms enthält. Wird vom Sender (Host oder Router) ausgefüllt: Dies ermöglicht es dem Empfänger später, Fragmente unterschiedlicher Datagramme voneinander zu trennen und jeweils nur die zueinander passenden zusammenzusetzen. More Fragments (MF)-Bit im Flag-Feld Ist es gesetzt (MF1), besagt dieser Eintrag:,,Es folgen noch weitere Fragmente`` (engl. more fragments). Ist es nicht gesetzt (MF 0), bedeutet das entweder, das Datagramm wurde nicht fragmentiert, oder es ist das letzte Datagramm gehörend zu einer Reihe von Fragmenten. 12-27

Fragmentierung und Reassemblierung (2) 12-28 Die Felder Identification, Flags und Fragmentation Offset dienen der Aufteilung eines -Datagramms auf mehrere - Pakete zur Übertragung über ein Netz ( Fragmentierung): Fragmentation Offset Das Feld Fragment Offset gibt die Position des Fragments innerhalb des Datagramms an. Dabei handelt es sich um einen 13-Bit-Wert, der die Position in Vielfachen von 8 Bytes spezifiziert (man kann dementsprechend Pakete nur alle 8 Bytes aufbrechen). ID(16 bit) Reserved(1 bit) Don't Frag.(1 bit) More Frag.(1 bit) Offset(13 bit) i{mf0,mf1} 123 0 0 i m N byte Flags Header ( 20 byte) Data 12-28

Fragmentierung und Reassemblierung (3) 12-29 Die Felder Identification, Flags und Fragmentation Offset dienen der Aufteilung eines -Datagramms auf mehrere - Pakete zur Übertragung über ein Netz ( Fragmentierung): Zusätzlich wird im Feld Total Length die aktuelle Länge dieses Fragments eingesetzt und die Check-Summe des Headers neu berechnet. Alles andere wird aus dem Original-Header kopiert. ID(16 bit) Reserved(1 bit) Don't Frag.(1 bit) More Frag.(1 bit) Offset(13 bit) i{mf0,mf1} 123 0 0 i m N byte Flags Header ( 20 byte) Data 12-29

Fragmentierung und Reassemblierung (4) 12-30 ID(16 bit) Reserved(1 bit) Don't Frag.(1 bit) More Frag.(1 bit) Offset(13 bit) 0 0 0 0 0 1500 byte Flags Header ( 20 byte) Data 123 0 0 1 0 512 byte 123 123 0 0 1 64 512 byte 0 0 0 128 476 byte -Fragmentierung: Beispiel für Identification-Feld, MF-Flag und Fragmentation Offset-Feld 12-30

Fragment Offset 12-31 Fragment Offset: Gibt die Länge relativ zum Beginn des Datenbereichs im ursprünglichen Datagramm an Ermöglicht dem Empfänger mehrere Fragmente in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen Bei vollständigem Datagramm (keine Fragmentierung) und beim ersten Fragment hat der Fragment Offset immer den Wert 0 Jedes als Fragment gekennzeichnete Datagramm, Flag MF1, enthält im Feld Fragment Offset einen Wert, der durch 8 teilbar ist. Laut -Standard (RFC 791) muß diese Art von Datagrammen im Datenteil immer Blöcke mit Vielfachen von 8 Byte enthalten. Eine Ausnahme bildet hier das letzte Fragment-Datagramm mit Flag MF0. Es kann eine beliebige Byte-Anzahl beinhalten, da diese nur die restlichen Bytes des Original-Datagramms repräsentieren. 12-31

Fragmentierung und Reassemblierung (2) 12-32 (a) (b) Start of header Ident x 0 Offset 0 Rest of header 1400 data bytes Start of header Ident x 1 Offset 0 Rest of header 512 data bytes Start of header Ident x 1 Offset 64 Rest of header 512 data bytes Start of header Ident x 0 Offset 128 Rest of header 376 data bytes Bei der -Fragmentierung benutzte Header-Felder: a) Nicht fragmetiertes Paket b) Fragmentierte Pakete Bemerkung: Router setzt M-Bit im Feld Flags, um anzuzeigen, dass weitere Fragmente folgen Offset-Feld zählt in 8-Byte- Dateneinheiten und nicht in einzelnen Byte Beispiel: MTU 532 Byte, Header 20 Byte, maximale Payload 512 Byte 512 / 8 64, 2 x 512 / 8 128 12-32

- Einige wichtige RFCs 12-33 Einige wichtige RFCs: RFC 791 -Protokoll RFC 815 RFC 894 RFC 948 RFC 1051 RFC 1055 RFC 1088 RFC 1577 over X.25 Networks over Ethernet-Networks over 802.3 Networks over Arcnet-Networks over Serial Lines ( SL ) over Netbios Networks over ATM Networks ( Classical ) 12-33

v4-routen-einträge 12-34 Aktive v4 BGP Einträge (Quelle: Geoff Huston, http://bgp.potaroo.net/) 12-34

12-35 Alle nachfolgenden Folien sind zur Wiederholung gedacht [Es gibt mehr als ein Netzwerk] Einfaches Internetworking v4-paketformat und Fragmentierung v4 Adressierung und Subnetting (siehe Praktikum Versuch 2) Internet Control Message Protocol (ICMP) Adress Resolution Protocol (ARP) Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) 12-35

12-36 Kapitel 4: Internetworking [Es gibt mehr als ein Netzwerk] Einfaches Internetworking v4-paketformat und Fragmentierung v4 Adressierung und Subnetting (siehe Praktikum Versuch 2) Internet Control Message Protocol (ICMP) Adress Resolution Protocol (ARP) Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) 12-36

Internet Protokoll Familie 12-37 Hybrid/OSI 5-7 Application Telnet HTTP SMTP FTP DNS DHCP TFTP BOOTP 4 Transport TCP UDP 3 Network ICMP OSPF R 2 Data Link ARP Data Link Layer RARP 1 Physical Physical Connection (Twisted Pair, LWL, Radio) 12-37

12-39 Lernziele heute: ICMP, ARP und DHCP Router und Routing Lernziele im Detail: ICMP verstehen, erklären und anwenden können ARP verstehen, erklären und anwenden können DHCP verstehen, erklären und anwenden können Den Unterschied zwischen Weiterleitung und Routing verstehen und erklären können Den Unterschied zwischen Routed und Routing Procotols verstehen und erklären können Was ein Router ist und tut verstehen und erklären können Unterteilung der Routingprotokolle verstehen und erklären können 12-39

Internet Control Message Protocol (1) 12-41 Internet Control Message Protocol (ICMP): IETF RFC 792, September 1981 Kein Client eines Netzwerk-Dienstes (L3), sondern ein Client von. selbst ist aber auch ein Client von ICMP, da es ICMP zur Fehlerbenachrichtigung sowie zur eigenen Steuerung benutzt. ICMP-Pakete, auch ICMP-Messages genannt, werden beim Transport in -Pakete eingeschlossen 12-41

Internet Control Message Protocol (2) 12-42 Internet Control Message Protocol (ICMP): Treten Fehler bei der Zustellung seitens auf, muß dieses ICMP zur Benachrichtigung des Senders benutzen. Solche Fehler können u. a. sein: Destination Unreachable Ein Empfänger ist nicht erreichbar oder existiert nicht. Fragmentation Needed and DF set Ein -Paket ist zu fragmentieren, eine Fragmentierung wurde jedoch nicht erlaubt. Time To Live Exceeded Ein -Paket überschritt die eingetragene TTL und wurde deshalb von einem Router oder Gateway verworfen. Quench Ein Host kann Datagramme nicht so schnell verarbeiten, wie diese vom Netzwerk eintreffen. 12-42

Internet Control Message Protocol (3) 12-43 Internet Control Message Protocol (ICMP) Eigenschaften: ICMP-Nachrichten werden als Nutzdaten in -Packeten übertragen ICMP-Paket enthält Typ, Code und ggf. die ersten 8 Byte des - Pakets, welches eine Fehlermeldung verursacht hat ICMP wird u.a. direkt von Ping und indirekt von Traceroute verwendet 12-43

Beispiel für und ICMP: traceroute 12-44 Das Traceroute Tool: Sender sendet -Paket an Ziel mit TTL1 Erster Router empfängt -Paket, setzt TTL0, verwirft das - Paket und sendet ICMP-Nachricht an Sender Sender sendet -Paket an Ziel mit TTL2 Zweiter Router empfängt -Paket, setzt TTL0, verwirft das - Paket und sendet ICMP-Nachricht an Sender usw. Beispiel: 12-44

Resolution Protocol (1) 12-47 Resolution Protocol (ARP): Übersetzung der -Adresse in eine Adresse der Sicherungsschicht (Layer 2), die das Netzwerk (LAN) versteht Host verwaltet eine Tabelle mit Adresspaaren ARP-Tabelle, auch ARP-Cache genannt, bildet also -Adressen auf physikalische MAC-Adressen ab Update etwa alle 15 Minuten ARP Table MAC 172.16.10.3 00-DC-04-32-14-A1 172.16.10.19 00-DC-A6-19-46-C1 172.16.10.33 00-DC-A6-19-46-C1 12-47

Resolution Protocol (2) 12-48 Resolution Protocol (ARP): [Zum Nachlesen] Frage: Wie wird die Ethernet-Adresse bestimmt beim Absenden eines -Pakets? Für die Übersetzung der -Adresse in die Ethernet-Adresse wird das ARP benutzt. Die Übersetzung wird mit einer einfachen Tabelle ausgeführt. Bei der Übersetzung wird nach der gegebenen -Adresse gesucht, die zugehörige Ethernet-Adresse steht dann in derselben Zeile dahinter. Übersetzung nur für abgehende -Pakete notwendig, wenn der -Header und Ethernet-Header gebildet werden. ARP Table MAC 172.16.10.3 00-DC-04-32-14-A1 172.16.10.19 00-DC-A6-19-46-C1 172.16.10.33 00-DC-A6-19-46-C1 12-48

Resolution Protocol (3) 12-49 ARP-Paketformat für die Abbildung von -Adressen auf eine physikalische MAC-Adresse: 0 8 16 31 Hardware type 1 ProtocolType 0x0800 HLen 48 PLen 32 Operation HardwareAddr (bytes 4) HardwareAddr (bytes 2) ProtocolAddr (bytes 2) ProtocolAddr (bytes 2) TargetHardwareAddr (bytes 2) TargetHardwareAddr (bytes 4) TargetProtocolAddr (bytes 4) 12-49

Resolution Protocol (4) 12-50 ARP-Paketformat: HardwareType Art des physikalischen Netzes (z. B. Ethernet) ProtocolType das höhere Protokoll (z. B. ) HLen hardwareseitige Adresslänge PLen protokollseitige Adresslänge Operation spezifiziert, ob Anfrage oder Antwort Quell- und Zieladresse der Hardware (Ethernet) und des Protokolls () 12-50

Resolution Protocol (5) 12-51 Beispiel: Host A 172.16.10.10 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-17-91-CC Host B 172.16.10.25 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-38-44-AA Router A 172.16.10.0/24 Ethernet 0 172.16.10.1 255.255.255.0 MAC 03-0D-17-8A-F1-32??? 00-0C-04-17-91-CC 172.16.10.25 172.16.10.10 Problem: Host A möchte Host B eine Nachricht schicken. 12-51

Resolution Protocol (6) 12-52 Beispiel: Host A Ansatz: Host A muss einen ARP Request an alle (Broadcast) schicken! 12-52

ARP Request 12-53 ARP Table Host A 172.16.10.10 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-17-91-CC Destination Host B 172.16.10.25 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-38-44-AA 172.16.10.0/24 MAC 172.16.10.3 00-DC-04-32-14-A1 172.16.10.19 00-DC-A6-19-46-C1 172.16.10.1 03-0D-17-8A-F1-32 Router A Ethernet 0 172.16.10.1 255.255.255.0 MAC 03-0D-17-8A-F1-32 ARP Request from 172.16.10.10 ARP Request from Host Stevens at 172.16.10.10, looking for the MAC address of the Host Cerf. Hey everyone! I have this and I need the host this belongs to, to send me their MAC address. Ethernet Destination (MAC) Ethernet (MAC) Frame Type op field ARP request 1 ARP reply 2 FF-FF-FF-FF-FF-FF 00-0C-04-17-91-CC 0x806 Frame Data - 28 Byte ARP request/reply Layer-2 Broadcast Frame Header op1 00-0C-04-17-91-CC 172.16.10.10??? 172.16.10.25 op field Sender's MAC ARP PDU Senders's Destination's MAC Destination's 12-53

ARP Table Host A 172.16.10.10 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-17-91-CC Destination Host B 172.16.10.25 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-38-44-AA 172.16.10.0/24 MAC 172.16.10.3 00-DC-04-32-14-A1 172.16.10.19 00-DC-A6-19-46-C1 172.16.10.1 03-0D-17-8A-F1-32 Ethernet Destination (MAC) ARP Reply Router A Ethernet 0 172.16.10.1 255.255.255.0 MAC 03-0D-17-8A-F1-32 ARP Reply from 172.16.10.25 Ethernet (MAC) Frame Type 12-54 ARP Reply from Host B at 172.16.10.25, back to the requester Host A. Hey sender of ARP Request! Here is my MAC address that you wanted for that address. Host A receives the ARP Reply and enters Host B's address and MAC address into its ARP Table. Host A now has all it needs to encapsulate the packet into the Ethernet frame and send that packet directly to Host B. 00-0C-04-17-91-CC 00-0C-0438-44-AA 0x806 Frame Data - 28 Byte ARP request/reply Frame Header Here it is! ARP PDU op2 00-0C-04-38-44-AA 172.16.10.25 00-0C-04-17-91-CC 172.16.10.10 op field Sender's MAC Senders's Destination's MAC Destination's 12-54

Dynamic Host Configuration Protocol (1) 12-56 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP): Vereinfachung der Installation und Verwaltung von vernetzten Rechnern Liefert Rechnern notwendige Informationen über -Adresse, DNS- Server-Adresse, Domain-Namen, Subnetz-Masken, Router etc. Damit weitgehend automatische Integration eines Rechners in das Internet bzw. Intranet Client/Server-Modell: Ein Client sendet via MAC-Broadcast eine Anfrage an einen DHCP- Server (unter Umständen über ein DHCP-Relay) DHCPDISCOVER DHCPDISCOVER Server Client Client Relay 12-56

Arbeitsweise von DHCP 12-57 DHCP Client DHCP Servers DHCP DISCOVER DHCP OFFER DHCP REQUEST DHCP Acknowledgment 12-57

Dynamic Host Configuration Protocol (2) 12-58 Non-DHCP Client DHCP Client Adresse 1 Adresse 2 DHCP Client DHCP Server DHCP Datenbank Adresse 1 Adresse 2 Adresse 3 12-58

Bei mehreren DHCP-Servern 12-59 Server (nicht ausgewählt) Bestimmung der Konfiguration Client Initialisierung DHCPDISCOVER DHCPDISCOVER DHCPOFFER DHCPOFFER Sammeln der Antworten Auswahl der Konfiguration Server (ausgewählt) Bestimmung der Konfiguration Zeit DHCPREQUEST (reject) DHCPREQUEST (Optionen) DHCPACK Bestätigung der Konfiguration Initialisierung komplett Geregelter Abbau DHCPRELEASE Löschen des Kontexts 12-59

DHCP Charakteristika 12-60 Server: Mehrere DHCP-Server können konfiguriert werden, Koordination z. Zt. noch nicht standardisiert (d.h. manuelles Aufsetzen) Erneuerung der Konfiguration: -Adressen müssen regelmäßig erneut angefordert werden, dafür existiert ein vereinfachtes Verfahren Optionen: Verfügbar für Router, Netzmaske, NTP (Network Time Protocol)- Timeserver, SLP (Service Location Protocol)-Verzeichnis, DNS (Domain Name System) 12-60

DHCP Discover and Lease Offer 12-61 DHCP DHCP DISCOVER DISCOVER Dest. Dest. MAC MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF FF:FF:FF:FF:FF:FF MAC MAC FE:ED:F9:23:44:EF FE:ED:F9:23:44:EF Dest. Dest. 255.255.255.255 255.255.255.255 0.0.0.0 0.0.0.0 ( ( unknown) unknown) Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA RelayAgent RelayAgent 0.0.0.0 0.0.0.0 hops hops 0 0 192.168.10.1 MAC C3:45:F4:33:44:AB DHCP DHCP DISCOVER DISCOVER Dest. Dest. MAC MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF FF:FF:FF:FF:FF:FF MAC MAC FE:ED:F9:23:44:EF FE:ED:F9:23:44:EF Dest. Dest. 255.255.255.255 255.255.255.255 0.0.0.0 0.0.0.0 ( ( unknown) unknown) Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA RelayAgent RelayAgent 192.168.10.1 192.168.10.1 hops hops 1 1 DHCP Client MAC: FE:ED:F9:23:44:EF DHCP DHCP OFFER OFFER Dest. Dest. MAC MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF FF:FF:FF:FF:FF:FF MAC MAC C3:45:F4:33:44:AB C3:45:F4:33:44:AB Dest. Dest. 255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.10.1 192.168.10.1 Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA Offered Offered 192.168.10.36 192.168.10.36 Subnet Subnet Mask Mask 255.255.255.0 255.255.255.0 GW GW 192.168.10.1 192.168.10.1 Length Length of of Lease Lease 72 72 hours hours Server Server ID ID 192.168.20.98 192.168.20.98 Router (Relay Agent) C3:45:F4:33:44:AA DHCP Server MAC: FE:ED:F9:65:33:3A : 192.168.20.98 DHCP DHCP OFFER OFFER Dest. Dest. MAC MAC C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA MAC MAC FE:ED:F9:65:33:3A FE:ED:F9:65:33:3A Dest. Dest. 192.168.10.1 192.168.10.1 192.168.20.98 192.168.20.98 Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA Offered Offered 192.168.10.36 192.168.10.36 Subnet Subnet Mask Mask 255.255.255.0 255.255.255.0 GW GW 192.168.10.1 192.168.10.1 Length Length of of Lease Lease 72 72 hours hours Server Server ID ID 192.168.20.98 192.168.20.98 12-61

DHCP Lease Request and Acknowledgement 12-62 DHCP DHCP REQUEST REQUEST Dest. MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF Dest. MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF MAC MAC FE:ED:F9:23:44:EF FE:ED:F9:23:44:EF Dest. Dest. 255.255.255.255 255.255.255.255 0.0.0.0 0.0.0.0 (unknown) (unknown) Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA Requested Requested 192.168.10.36 192.168.10.36 Server Server ID ID 192.168.10.98 192.168.10.98 192.168.10.1 MAC C3:45:F4:33:44:AB DHCP DHCP REQUEST REQUEST Dest. MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF Dest. MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF MAC MAC FE:ED:F9:23:44:EF FE:ED:F9:23:44:EF Dest. Dest. 255.255.255.255 255.255.255.255 0.0.0.0 0.0.0.0 (unknown) (unknown) Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA Requested Requested 192.168.10.36 192.168.10.36 Server Server ID ID 192.168.10.98 192.168.10.98 Final ARP check that the new address is not already in use DHCP Client MAC: FE:ED:F9:23:44:EF Router (Relay Agent) DHCP DHCP ACK ACK Dest. Dest. MAC MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF FF:FF:FF:FF:FF:FF MAC MAC C3:45:F4:33:44:AB C3:45:F4:33:44:AB Dest. Dest. 255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.10.1 192.168.10.1 Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA Offered Offered 192.168.10.36 192.168.10.36 Subnet Subnet Mask Mask 255.255.255.0 255.255.255.0 GW GW 192.168.10.1 192.168.10.1 Length Length of of Lease Lease 72 72 hours hours Server Server ID ID 192.168.20.98 192.168.20.98 MAC C3:45:F4:33:44:AA DHCP Server MAC: FE:ED:F9:65:33:3A : 192.168.20.98 DHCP DHCP ACK ACK Dest. Dest. MAC MAC C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA MAC MAC FE:ED:F9:65:33:3A FE:ED:F9:65:33:3A Dest. Dest. 192.168.10.1 192.168.10.1 192.168.20.98 192.168.20.98 Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA Offered Offered 192.168.10.36 192.168.10.36 Subnet Subnet Mask Mask 255.255.255.0 255.255.255.0 GW GW 192.168.10.1 192.168.10.1 Length Length of of Lease Lease 72 72 hours hours Server ID 192.168.20.98 Server ID 192.168.20.98 12-62

Lease Renewal 12-63 DHCP DHCP REQUEST REQUEST 192.168.10.36 192.168.10.36 Dest. Dest. 192.168.20.98 192.168.20.98 Requested Requested 192.168.10.36 192.168.10.36 Hardware Hardware FE:ED:F9:23:44:EF FE:ED:F9:23:44:EF Unicast Initial Initial Renewal Renewal Interval Interval Broadcast Subsequent Subsequent 192.168.10.1 Rebinding Rebinding Interval Interval MAC C3:45:F4:33:44:AB LT: Lease Time 1 2 LT 7 8 LT DHCP Client MAC: FE:ED:F9:23:44:EF : 192.168.10.36 Router (Relay Agent) MAC C3:45:F4:33:44:AA DHCP DHCP ACK ACK 192.168.20.98 192.168.20.98 Dest. Dest. 192.168.10.36 192.168.10.36 Client Client HA HA C3:45:F4:33:44:AA C3:45:F4:33:44:AA Offered Offered 131.107.8.13 131.107.8.13 Subnet Subnet Mask Mask 255.255.255.0 255.255.255.0 GW GW 192.168.10.1 192.168.10.1 Length Length of of Lease Lease 72 72 hours hours Server Server ID ID 192.168.20.98 192.168.20.98 DHCP Server MAC: FE:ED:F9:65:33:3A : 192.168.20.98 12-63

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