Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme Endterm Wiederholung Moritz Pfeiffer, Folien unter grnvs.pfeiffer-moritz.com.

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1 Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme Endterm Wiederholung Moritz Pfeiffer, moritz.pfeiffer@tum.de Folien unter grnvs.pfeiffer-moritz.com

2 Das Ziel GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer www.google.de PC1 PC2 R1 R2 HUB S1 S2 You are here

3 Das Problem (1/6) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie verschicke ich Daten?! PC1 PC2 R1 R2 HUB S1 S2 You are here Your goal

4 Die Lösung: Quell-, Kanalkodierung & Modulation GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie verschicke ich Daten?! Schritt 1) Quellkodierung Ziel: Redundanz reduzieren Schritt 2) Kanalkodierung Ziel: Redundanz erhöhen (Fehlererkennung/-korrektur) Schritt 3) Impulsforming Ziel: Aus Daten ein Signal generieren Schritt 4) Modulation Ziel: Parallelisierung (Fourierreihe!) 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1bits 10010101000000111111Blöcke Rahmen ARahmen B…Rahmen

5 Die Aufgabe: Quell-, Kanalkodierung & Modulation GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie verschicke ich Daten?! a)Was ist die Entropie einer Quelle die die Nachricht „aaaabbcaabd“ emittiert? b)Was ist der zugehörige Huffman-Code? c)Wie groß ist die Coderate, wenn wir an jedes Zeichen zwei weitere (identische) Zeichen anhängen? d)Wie groß ist der Gleichanteil des Signals? e)Wie groß ist der Kosinusanteil einer für dieses Signal geeigneten Fourierreihe? f)Wie viele bits kann ich mit Hilfe von 16-QAM als ein Symbol modulieren?

6 Das Problem (2/6) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn? PC1 PC2 R1 R2 HUB S1 S2 You are here Your goal The problem is here Collision Domain

7 Die Lösung: CSMA/CD / ALOHA GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn? Ausbreitungsverzögerung Serialisierungszeit SenderEmpfänger Beispiel ALOHA Beispiel CSMA/CD

8 Die Aufgabe: CSMA/CD / ALOHA GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn? a)Wie groß ist die Serialisierungszeit? b)Wie groß ist die Ausbreitungsverzögerung? c)Funktioniert ALOHA unter diesen Bedingungen? d)Funktioniert CSMA/CD unter diesen Bedingungen?

9 Das Problem (3/6) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie verschicke ich ein Paket an ein weit entferntes Ziel? PC1 PC2 R1 R2 SW1 S1 S2 You are hereYour goal HUB

10 Die Lösung: IPv4/IPv6 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie verschicke ich ein Paket an ein weit entferntes Ziel? IP-Adresse (v4) 102004 213 000 01100110 00000100 1101010100000000 Network Host IP-Adresse (v6) 16bit 1f232366aeef 0000 4def => /22

11 Die Aufgabe: IPv4/IPv6 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie verschicke ich ein Paket an ein weit entferntes Ziel? Angabe: MTU R1-R2 = 1000B MTU PC1-R1 = 2000B MTU R2-S1 = 2000B Serialisierungszeiten vernachlässigbar a)Kann man die Netze f120::bc00:0/108 und f120::bc10:0/108 zusammenfassen? b)Wie verläuft eine Übertragung (2000B incl. Header) von PC1 zu S1 bei IPv4? *hust* ARP *hust* c)Wie bei IPv6?

12 Das Problem (3b/6) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Woher kennt R1 den Weg? PC1 PC2 R1 R2 SW1 S1 S2 You are hereYour goal

13 Die Lösung: Routing GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Woher kennt R1 den Weg? DestinationNext HopInterface Wohin?Über?Start? DestinationNext HopInterface Garching0.0.0.0Landstraße Berlin0.0.0.0Autobahn 0.0.0.0/0 (Sonstiges)FrankfurtFlughafen

14 Die Aufgabe: Routing GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Woher kennt R1 den Weg? DestinationNext HopInterface bb12::/124-R1.LINKS aa12::/124-R1.RECHTS ::/0R2.IPR1.RECHTS a)Welche dieser Adressen könnte PC1 gehören? a)bb12::10 b)aa12::1 c)bb12::e b)Verwendet RIP (dynamisches Routing) für den Aufbau einer Routingtabelle von R1 mit den Zielen R1,R2,S1,S2 (PCs einfach ignorieren) R1R2S1S2 (R1,0)--- (R2,1)-- (R1,0)(R2,1)(R2,2)

15 Das Problem (4/6) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie entscheide ich wie viele Pakete ich gleichzeitig verschicke? PC1 PC2 R1 R2 SW1 S1 S2 You are hereYour goal

16 Die Lösung: (TCP) Fluss- und Staukontrolle GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie entscheide ich wie viele Pakete ich gleichzeitig verschicke? Was ist Flusskontrolle? Was ist Staukontrolle? Ziel: Überlastungen beim Empfänger verhindern Ziel: Überlastungen im Netz verhindern Empfangsfenster Slow-Start Congestion-Avoidance Multiplicative-Decrease Empfangsfenster Slow-StartCongestion-AvoidanceMultiplicative-Decrease Go-Back-N Selective Repeat Go-Back-N Selective Repeat http://www.ccs-labs.org/teaching/rn/animations/gbn_sr/

17 Die Aufgabe: (TCP) Fluss- und Staukontrolle GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie entscheide ich wie viele Pakete ich gleichzeitig verschicke? Angabe: MSS = 1500B RTT = 200ms a) Wie lange dauert es von einem MD bis zum nächsten? b) Wie viele Bytes werden in dieser Zeit übertragen? c) Wie viele Bytes gehen hiervon verloren? Lösung: a)RTT*9 => 1800ms=1,8s b)8+9+..+16*MSS =>108MSS = 162kB = 162*8 kbit = 1296kbit c) 1 MSS = 1500 B

18 Das Problem (5/6) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie kann ich mehrere Rechner mit einer global gültigen IP-Adresse betreiben? PC1 PC2 R1 R2 SW1 S1 S2 You are here The other you is here

19 Die Lösung: NAT GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie kann ich mehrere Rechner mit einer global gültigen IP-Adresse betreiben? PC1 PC2 R1 R2 SW1 S1 S2 You are here The other you is here NAT

20 Die Aufgabe: NAT GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wie kann ich mehrere Rechner mit einer global gültigen IP-Adresse betreiben? Local IPLocal PortGlobal Port PC11024 PC210241025 Nr.Src IPDst IPSrc PortDst Port 1PC1S2102480 2PC2S110242300 3S1R123001025 4S1PC223001024 Nachrichten (Position siehe oben): 1)PC1 -> S2 mit Port 1024 ->80 2)PC2 -> S1 mit Port 1024->2300 3+4) S1 -> PC2 mit Port 2300->1024 Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4

21 Das Problem (6/6) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wer ist „www.google.de“ überhaupt?! PC1 PC2 R1 R2 SW1 S1 S2 You are here

22 Die Lösung: DNS GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wer ist „www.google.de“ überhaupt?! PC1 PC2 R1 R2 SW1 S1 S2 You are here Resolver Google.de

23 Die Aufgabe: DNS GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Wer ist „www.google.de“ überhaupt?! PC2S1S2 ROOT (.)-GOOGLE.DE. DE.-- PC1 PC2 S1 S2 Local IPLocal PortGlobal Port PC253

24 Offene Themen 1)Kanaleinflüsse 2)Grundimpulse (Bsp. Non-return-to-Zero) 3)Shannon und Hartley 4)(Rahmen-)Fehlerwahrscheinlichkeiten beim Einsatz von verschiedenen Blockcodes 5)CRC 6)Was ist der Unterschied zwischen MAC und IP-Adressen?! 7)Shortest Path Tree vs. Minimum Spanning Tree GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer … die trotzdem wichtig sind (und bestimmt teilweise drankommen)

25 Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme Endterm Wiederholung Moritz Pfeiffer, moritz.pfeiffer@tum.de Folien unter grnvs.pfeiffer-moritz.com

26 Ausbreitungsverzögerung ALOHA & CSMA/CD GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Serialisierungszeit SenderEmpfänger Beispiel ALOHA Beispiel CSMA/CD

27 CRC 1010101000 : 1010 = GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer 1010 0000 1010 000000 1 10 010 00100Rest 000 Reduktionspolynom umrechnen in binär: Bsp. x³+x = 1*x³+0*x²+1*x+0*1 => 1010 Beispiel: 1010101 mit Polynom x³+x grad(p) Nullen anhängen => Es wird 1010101000 übertragen Bsp. Fehlermuster: 0011000000 => XOR bilden => Es kommt 1001101000 an

28 Subnetting GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer IP-Adresse (v4) 102004 213 000 01100110 00000100 1101010100000000 Network Host => /22

29 Subnetting GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Beispielnetz 128.20.254.000/23 /23 => die 32-23=9 hinteren Stellen sind Hostanteil  128.20.254.000 (..0.00000000) ist niedrigste Adresse („Network“)  128.20.255.255 (..1.11111111) ist höchste Adresse („Broadcast“)  bzw. 255.255.254.000 ist Subnetzmaske (11111111….10.00000000)

30 ARP/IP-Pakete GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer MTU (Maximum Transmission Unit) = maximale Paketgröße (Header + Payload),,wobei ein IP-Header 20B groß ist. Wie findet ein Datenpaket zu seinem Ziel? Jemanden suchen, der den Weg kennt(ARP-Request) „Ich kenne den Weg“ (ARP-Reply) Datenübergabe (IP-Paket) Nach dem Weg fragen (ARP-Request) usw. bis ans Ziel