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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 = 1024 6 Bytes) http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/ip-ngn-ip-next-generation-network/white_paper_c11-481360.pdf 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 192.168.0.33 11000000.10101000.00000000.00100001 4*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 192.168.0 anfangen gehören dazu Wie viele Computer können zu diesem Subnetz gehören? 192.168.0.33 255.255.255.0

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? 213.45.19.89255.255.255.0213.45.17.89 213.45.19.89255.255.0.0213.45.17.89 88.100.11.17255.255.255.088.100.11.254 88.100.11.170.0.0.0213.45.19.89 10.0.0.0255.255.255.25210.0.0.1

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? 213.45.19.89255.255.255.0213.45.17.89nein 213.45.19.89255.255.0.0213.45.17.89ja 88.100.11.17255.255.255.088.100.11.254ja 88.100.11.170.0.0.0213.45.19.89ja (0.0.0.0 = alle) 10.0.0.0255.255.255.25210.0.0.1ja (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) 255.255.255.0 192.168.0.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 255.255.255.0 192.168.0.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 192.168.0.34 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 192.168.0.x: „Wer hat die IP 192.168.0.34?“ „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. email, PhP, Datenbanken, etc. (Web) Host, stellt evtl. weitere Dienste zur Verfügung, z.B. email, 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) http://www.beispiel.ch/dokumente/reglemente.html URL (Uniform Resource Locator)  Der erste Teil bezeichnet einen bestimmten Computer (äquivalent zur IP), z.B.: IP: 80.190.158.9 = www.leo.org  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 www.leo.org?  B: 80.190.158.9  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 http://www.beispiel.ch/dokumente/reglemente.html

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

21 IPvS (imple) Wir spielen Internet

22 IPvS (imple)  Vereinfachte IPs: 4 Dezimalstellen z.B. 3.4.0.9  Vereinfachte MACs: 3 Buchstaben z.B.: XYZ  Die Nachrichten  HTTP-Request des Clients: GET /index.html HTTP/1.1 Host: www.beispiel.ch index.html auf WWW-Server: Beispiel Webseite... Hallo...

23 IPvS (imple) Rollen Client MAC:ABC IP:1.2.3.4 Maske: 9.9.9.0 DNS:4.5.6.4 Gateway:1.2.3.9 DNS-Server MAC:BUM IP:4.5.6.4 Maske: 9.9.9.0 DNS:4.4.4.4 Gateway:4.5.6.9 WWW-Server MAC:LOL IP:7.8.9.4 Maske: 9.9.9.0 DNS:4.4.4.4 Gateway:7.8.9.9 ZielMaskeGatewaySchnittstelle 1.2.3.19.9.9.01.2.3.9 3.3.3.19.9.9.03.3.3.1 4.5.6.19.9.9.03.3.3.23.3.3.1 8.8.8.19.9.9.03.3.3.33.3.3.1 1.1.1.10.0.0.03.3.3.33.3.3.1 ZielMaskeGatewaySchnittstelle 4.5.6.19.9.9.04.5.6.9 3.3.3.19.9.9.03.3.3.2 1.2.3.19.9.9.03.3.3.13.3.3.2 8.8.8.19.9.9.03.3.3.33.3.3.2 1.1.1.10.0.0.03.3.3.33.3.3.2 ZielMaskeGatewaySchnittstelle 3.3.3.19.9.9.03.3.3.3 8.8.8.19.9.9.08.8.8.1 1.2.3.19.9.9.01.2.3.93.3.3.3 4.5.6.19.9.9.04.5.6.93.3.3.3 7.8.9.19.9.9.07.8.9.98.8.8.1 1.1.1.10.0.0.08.8.8.98.8.8.1 Router A MACs:EVA UFO IPs:1.2.3.9 3.3.3.1 Router B MACs:CCC OOO IPs:4.5.6.9 3.3.3.2 Router C MACs:SUM COS IPs:3.3.3.3 8.8.8.1 ZielMaskeGatewaySchnittstelle 8.8.8.19.9.9.08.8.8.2 7.8.9.19.9.9.07.8.9.9 3.3.3.19.9.9.08.8.8.18.8.8.2 1.1.1.10.0.0.08.8.8.18.8.8.2 Router D MACs:CAT DOG IPs:8.8.8.2 7.8.9.9

24 IPvS (imple) Daten HTTP-Request des Clients: GET /index.html HTTP/1.1 Host: www.beispiel.ch DNS-Request des Clients: URLIP www.beispiel.ch? index.html auf WWW-Server: Beispiel Webseite... Hallo... URLIP www.beispiel.ch7.8.9.4 www.leo.org9.8.7.6... 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:1.2.3.4 Maske: 9.9.9.0 DNS:4.5.6.4 Gateway:1.2.3.9 Beispiel: Destination Address 1.2.4.9

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 1.2.3 beginnt: Wer hat die IP 1.2.3.9? 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 8.8.8.3 ZielMaskeGatewaySchnittstelle 1.2.3.19.9.9.01.2.3.9 3.3.3.19.9.9.03.3.3.1 4.5.6.19.9.9.03.3.3.23.3.3.1 8.8.8.19.9.9.03.3.3.33.3.3.1 1.1.1.10.0.0.03.3.3.33.3.3.1 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: 1.2.3.4 1.2.3.9 3.3.3.1 3.3.3.2 4.5.6.9 3.3.3.3 8.8.8.1 8.8.8.2 7.8.9.9 DNS-Server: 4.5.6.4 WWW-Server: 7.8.9.4

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: http://www.dnstools.ch/visual-traceroute.html http://www.dnstools.ch/visual-traceroute.html

36 Three-Way Handshake

37 Interaktive Visualisierung: http://www3.rad.com/networks/2005/clieserv/ClieServ.swf http://www3.rad.com/networks/2005/clieserv/ClieServ.swf 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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