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Internetzwerke. Datenverkehr (in Exabytes = 1024 6 Bytes)

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Präsentation zum Thema: "Internetzwerke. Datenverkehr (in Exabytes = 1024 6 Bytes)"—  Präsentation transkript:

1 Internetzwerke

2 Datenverkehr (in Exabytes = Bytes) nach Inhalten nach Geräten

3 Internet = Netz der Netze

4 IPs = Logische Adressen im Internet  Eine IPv4 besteht aus 4 Bytes  Wie viele unterschiedliche IPs gibt es?  Ende 2011 sind uns die IPs ausgegangen  IPv6, besteht aus 128 Bit, funktioniert ansonsten gleich *8 = 32 Bit für eine IPv4  2 32 ~= 4Mrd verschiedene IPs

5 Netzmasken  Eine Netzmaske fasst mehrere IPs zu einer Gruppe (=Subnetz) zusammen  Eine Netzmaske gibt an, die ersten wie vielen Stellen gleich sein müssen, damit man zum Subnetz gehört  Bsp:  alle IPs, die mit anfangen gehören dazu Wie viele Computer können zu diesem Subnetz gehören?

6 Ist die Ziel-IP in meinem Subnetz?  Wenn sich die beiden IPs nur an den Stellen unterscheiden, wo in der Maske Nuller stehen  Dann gehören sie zum gleichen Subnetz Eigene IPNetzmaskeZiel-IPGleiches Subnetz?

7 Ist die Ziel-IP in meinem Subnetz?  Wenn sich die beiden IPs nur an den Stellen unterscheiden, wo in der Maske Nuller stehen  Dann gehören sie zum gleichen Subnetz (Bei „schiefen“ Netzmasken muss man binär rechnen) Eigene IPNetzmaskeZiel-IPGleiches Subnetz? nein ja ja ja ( = alle) ja (252 = letzten 2 binären Stelle frei)

8 Subnetze  Alle Computer, die im gleichen Subnetz sind, können sich direkt Nachrichten (Pakete) schicken  z.B. über Kabel, WiFi,...  ABER: nicht an die IP! (= logische Adresse)  Sondern: an die MAC (= physische Adresse) x F8:84:1E:2C:D7:1C 14:66:99:1B:59:17 60:4E:46:F5:08:09 Jede Netzwerkkarte hat eine vom Hersteller vergebene, eindeutige, nicht veränderbare MAC-Adresse mit 12 hexadezimalen Stellen

9 ARP (Adress Resolution Protocol): IP  MAC  Um eine Nachricht an eine IP abliefern zu können, muss man erst herausfinden, welche MAC zu dieser IP gehört x F8:84:1E:2C:D7:1C 14:66:99:1B:59:17 60:4E:46:F5:08:09 Will eine Nachricht an die IP schicken 1. Mithilfe der Netzmaske herausfinden, ob die Ziel-IP im gleichen Subnetz ist 2. Mithilfe des ARP herausfinden, welche MAC Adresse dazu gehört 3. Nachricht an MAC übergeben An Alle in x: „Wer hat die IP ?“ „Ich! Meine MAC ist 60:4E:46:F5:08:09“

10 Filius cc 2. Mehrere Computer und einen Switch ins Fenster ziehen und mit Kabeln verbinden 1. Sicherstellen, dass Sie im Entwurfsmodus sind Tipp: Dieses Kästchen ticken, das hilft bei der Übersicht 3. Doppelklick auf Computer  IPs und Netzmaske so einstellen, dass allem zum selben Subnetz gehören

11 Filius cc 1. In den Aktionsmodus wechseln 2. Doppelklick auf einen Computer öffnet eine Benutzeroberfläche 3. Software installieren – zunächst eine Befehlszeile 4. Befehlszeile-Programm öffnen 5. In der Befehlszeile ein Ping (=minimale Nachricht) an einen anderen Computer im Netzwerk schicken: ping x.x.x.x 6... Weitere Programme installieren und ausprobieren, z.B. ein Browser auf einem Computer, einen Webserver auf einem anderen...

12 Routing 1. Ein zweites (nicht gleiches) Subnetz einrichten & testen 2. Einen Vermittlungsrechner (=Router) mit zwei Netzwerkkarten dazwischen hängen 3. IPs und Masken der beiden Karten so einstellen, dass sie in das jeweilige Subnetz passen 4. Router-IP bei den Clients als Gateway angeben 5. Testen, z.B. von einem Subnetz ins andere pingen

13 Musterlösung (Eintragen der Gateways nicht vergessen!)  Erweiterung: Im einen Subnetz einfache Clienten einrichten, im anderen Server, die verschiedene Dienste zur Verfügung stellen

14 Fachbegriffe Internet  Client  Server  Router  Subnetz  Host  Provider  URL  IP  MAC  DNS  Protokoll

15 Rollenverteilung  Clients (z.B. Browser)... stellen Anfragen  Server... stellen Dienste oder Dokumente zur Verfügung (sind immer online)  Router... weisen den Informationspaketen ihren Weg (haben mindestens zwei Netzwerkkarten)

16 Dienstleistungen im Internet Provider, stellt Zugang zum Internet (Leitung und Adresse/Rout er) (Web) Host, stellt Speicherplatz auf WWW-Server (Web) Host, stellt Speicherplatz auf WWW-Server HTML-Dokument wird per FTP auf den Server übertragen (Web) Host, stellt evtl. weitere Dienste zur Verfügung, z.B. , PhP, Datenbanken, etc. (Web) Host, stellt evtl. weitere Dienste zur Verfügung, z.B. , PhP, Datenbanken, etc.

17 Browser (auch WWW-Browser oder Web-Browser)  Ein Browser ist ein Computerprogramm, mit dem man Dateien aus dem Internet (genauer: aus dem WWW) anfordern kann, indem man eine Adresse (URL) angibt  Alle Aufgaben, bei denen es um das Senden und Empfangen von Nachrichten geht, übernimmt das Betriebssystem  Der Browser ist dann wieder für die Darstellung der empfangenen (HTML- )Dateien zuständig  Internet Explorer  Mozilla Firefox  Safari (Apple)  Opera  Google Chrome ...

18  Ein System, mit dem man einen eindeutigen Pfad zu jedem Dokument im WWW angeben kann: Protokoll Server Domain TLD Ordner Dateiname (Top Level Domain) URL (Uniform Resource Locator)  Der erste Teil bezeichnet einen bestimmten Computer (äquivalent zur IP), z.B.: IP: =  Alles nach der TDL ist ein normaler Pfad auf diesem Computer, zuletzt die Datei

19 Protokolle  Kommunikation zwischen Computern ist festgelegt durch Protokolle  Beispiel DNS:  A: Hallo Bob  B: Hallo Alice  A: Wie ist die IP von  B:  A: Danke, tschüss  B: Tschüss  Protokolle der TCP/IP Familie:  HTTP / HTTPS Webseiten abrufen Verschlüsseltes HTTP  FTP Dateien übertragen  POP3 Mailbox abrufen  SMTP Mail versenden  IMAP Mails verwalten  VoIP Voice over IP

20 Durchs Internet und zurück: HTTP-Request des Clients: GET /index.html HTTP/1.1 Host: index.html auf WWW-Server: NKSA... INTER- NET

21 IPvS (imple) Wir spielen Internet

22 IPvS (imple)  Vereinfachte IPs: 4 Dezimalstellen z.B  Vereinfachte MACs: 3 Buchstaben z.B.: XYZ  Die Nachrichten  HTTP-Request des Clients: GET /index.html HTTP/1.1 Host: index.html auf WWW-Server: Beispiel Webseite... Hallo...

23 IPvS (imple) Rollen Client MAC:ABC IP: Maske: DNS: Gateway: DNS-Server MAC:BUM IP: Maske: DNS: Gateway: WWW-Server MAC:LOL IP: Maske: DNS: Gateway: ZielMaskeGatewaySchnittstelle ZielMaskeGatewaySchnittstelle ZielMaskeGatewaySchnittstelle Router A MACs:EVA UFO IPs: Router B MACs:CCC OOO IPs: Router C MACs:SUM COS IPs: ZielMaskeGatewaySchnittstelle Router D MACs:CAT DOG IPs:

24 IPvS (imple) Daten HTTP-Request des Clients: GET /index.html HTTP/1.1 Host: DNS-Request des Clients: URLIP index.html auf WWW-Server: Beispiel Webseite... Hallo... URLIP Lookup-liste auf DNS-Server:

25 Datenpakete losschicken 1. Paket in IP-Header einpacken 2. Eigene IP als Source Address eintragen 3. Empfänger IP als Destination Address eintragen 4. Überprüfen, ob die beiden Adressen an den in der Maske auf 9 gesetzten Stellen übereinstimmen 1. Ja: Paket an Destination Address abliefern 2. Nein: Paket an Gateway abliefern Client MAC:ABC IP: Maske: DNS: Gateway: Beispiel: Destination Address

26 Ein Datenpaket abliefern (ARP-Request) Datenpakete können nur an eine MAC im eigenen Subnetz ausgeliefert werden! 1. Gegeben: aktuelle Ziel-IP Hinweis: das ist nicht (nur manchmal) die Destination Address im IP Header! 2. Subnetz bestimmen, indem man alle Stellen aus der Ziel-IP löscht, die in der Maske auf 0 (Null) gesetzt sind 3. „An alle, deren IP mit... beginnt: Wer hat die IP v.x.y.z?“ 4. Der Besitzer der IP meldet sich und sagt seine MAC-Adresse 5. Paket in Ethernet Frame einpacken 6. MAC-Adresse in Ethernet Frame eintragen und abliefern An alle, deren IP mit beginnt: Wer hat die IP ? ARP = address resolution protocol Das Ergebnis wird für eine kurze Zeit zwischengespeichert – ggf. kein ARP- Request nötig für das nächste Paket.

27 Routing  Datenpaket öffnen, bis Destination-Address zu sehen ist  Die zur Ziel-IP passende Regel in Routingtabelle finden  Von oben nach unten vorgehen  jeweils vergleichen, ob die in der Spalte „Maske“ mit 9 angegebenen Stellen in der Destination-IP und der Spalte „Ziel“ übereinstimmen  Wenn die richtige Regel gefunden ist, Datenpaket über Schnittstelle (= eigene IP) an Gateway abliefern Beispiel: Destination-IP ist ZielMaskeGatewaySchnittstelle nächster Empfänger über Netzwerkkarte  Gateway == Schnittstelle bedeutet: selbst an Destination-Address abliefern

28 TCP-Header

29 IP Header

30 Ethernet Frame

31 Zusammenfassung Wie funktioniert das Internet

32 IPvS (imple) Topologie Client: DNS-Server: WWW-Server:

33 Wem gehört das Internet? LAN MAN GAN (Backbone) GAN (Backbone) Client Browser Router DNS-Server WWW-Server gestellt von Host gestellt von Provider Die globale Infrastruktur (Kabel und Router) wird von Telekommunikations- unternehmen und Universitäten gestellt

34 Rollen & Fachbegriffe  Client  Server  Router  Subnetz  Host  Provider  URL  IP  MAC  DNS  Protokoll

35 Routing & Schichten Interaktive Visualisierung:

36 Three-Way Handshake

37 Interaktive Visualisierung: Aufruf einer Webseite

38 Jetzt virtuell: erst einrichten, dann durchspielen  Zwei Subnetze, mit Router verbinden, mit Pings testen  Links Client(en); rechts Server einrichten (mind. Web- und DNS-Server)  Seitenaufruf durchspielen, ggf. Datenverkehr anzeigen lassen

39 Erweiterung ... noch mehr Subnetze (und Router)

40 Blog-Einträge: Fachbegriffe erklären  Client  Server  Router  Subnetz  Host  Provider  URL  IP  MAC  DNS  Protokoll


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