ISO/OSI Referenzmodell

Präsentation zum Thema: "ISO/OSI Referenzmodell"—  Präsentation transkript:

1 ISO/OSI Referenzmodell
Network Layer

2 ISO / OSI Referenzmodell – TCP/IP
Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer

3 TCP / IP Netzwerkschicht Übersicht
Paket- und Leitungsvermittlung Verbindungslos und verbindungsorientiert IP (Internet Protocol) und IPCMP (Internet Control Message Protocol) IPv4 und IPv6 Versionen IPv4- und IPv6-Header und Verarbeitungsregeln Wegewahl, Routing Statisches und dynamisches Routing, Routingprotokolle Routing Tables RIP (Routing information protocol) OSPF (Open shortest path first) BGP (Border gateway protocol) Netzlaststeuerung Dienstequalität (QoS, Quality of Service) Begrenzung der Lebensdauer von Paketen Kopplungselemente der Netzwerkschicht

4 Ziele der Vermittlungsschicht (Tanenbaum, S. 381 ff.)
Dienste für die Transportschicht Dienstekonzept mit Dienstegüte (QoS) Wegewahl und Übertragung Routing (Adressierung) Forwarding (Weiterleitung von Datenpaketen) Zwischenspeicherung der Pakete Überlastkontrolle, Auslastungskontrolle, Capacity Management Optimierung (des Verbindungsauf- / -abbaus) Kürzester Weg Geringste Anzahl von Netzknoten Auslassen bestimmter Netzknoten (Regionen, Länder) Güte der Übertragung optimieren Kürzeste Übertragungszeit Reihenfolge der Pakete einhalten Übertragung innerhalb vorgegebener max. Zeitintervalle

5 Zugrunde gelegte Netzwerk - Architekturen
Leitungsvermittelnde Netzwerke Paketvermittelnde Netzwerke Verbindungslos (Tanenbaum S. 382) Verbindungsorientiert (Tanenbaum S. 383)

6 Dienstekonzept von der Netzwerkschicht für die Transportschicht
Zielsetzung (vgl. Tanenbaum S. 382) Dienste sollen unabhängig von Routern und eingesetzter Router – Technologie sein Der Transportschicht angebotene Dienste müssen unabhängig von der Art und Anzahl sowie Topologie der Router sein Netzadressen (der Netzwerkschicht!) müssen für LAN und WAN ein einheitliches Nummerierungsschema darstellen Einfachheit der Dienste SEND PACKET RECEIVE PACKET [Fehlerüberwachung] [Auslastungs- Überlastungskontrolle] [Verbindungslos, verbindungsorientiert]

7 Dienstegüte Zuverlässigkeit, Stabilität Fehlermanagement
Übertragungsverzögerung Jitter Bandbreite Schnelligkeit des Verbindungsauf- und abbaus

8 Erforderliche Dienstegüte für verschiedene Anwendungen
Quelle: Tanenbaum S. 438

9 Routing – Wegewahl durch Netzwerke, Subnetzwerke
Abhängig von eingesetztem Leitungstyp Abhängig von der Größe der Netzwerke Statisches und Dynamisches Routing Routing-Tabellen auf den unterschiedlichen Rechnern

10 Gateway in lokalen Netzwerken
Internet 59er Gateway – Verbindung von Subnetzwerken Beispiel:

11 Subnetworking in TCP/IP
Quelle: Tanenbaum S. 482

12 Umgebung des Schicht-3-Protokolls
Quelle: Tanenbaum S. 482

13 Routing in einem Datagramm-Teilnetz
Quelle: Tanenbaum S. 384

14 Routing bei virtuellen Verbindungen
Quelle: Tanenbaum S. 386

15 Vergleich Teilnetze mit virtuellen Verbindungen und Datagrammen
Quelle: Tanenbaum S. 387

16 Routing Algorithmen (Tanenbaum S. 388 ff.)
Kürzeste Pfad Methode Flooding Distance Vector Routing Link State Routing Hierarchisches Routing Broadcast Routing Multicast Routing

17 Wegewahl durch ein vermaschtes Rechnernetz
Quelle: Hansen Neumann S. 599

18 Adressarten im Internet
Symbolischer Name ( Numerische Internet Adresse IPv4 IPv6 Hardwareadresse Z.B. CSMA -Adresse

19 Abbildung von Adressen in TCP/IP
Quelle: Hansen Neumann S. 615

20 Address Resolution Protocol (ARP)
Quelle:

21 Address Resolution Protocol (ARP)
48 Bit Ethernet-Adresse (ipconfig) Weltweit eindeutig Ipconfig in Windows Systemen IP - Pakete werden in Ethernet – Pakete „verpackt“

22 Ethernet mit TCP/IP Quelle:

23 Address Resolution Protocol (ARP) – Ethernet Frame
Jeder Ethernet –Frame enthält Sender- und Empfängeradresse Nutzdaten Quelle: SFD: Start Frame Delimiter Typ Feld: siehe nächste Seite

24 Ethernet - Frame Das Type-Feld Gibt Auskunft über das verwendete Protokoll der nächsthöheren Schicht innerhalb der Nutzdaten. Die Werte sind immer größer als 0x0600 (ansonsten ist das ein Ethernet-I-frame mit Längenfeld in dieser Position). Der spezielle Wert 0x08100 zur Kennzeichnung eines VLAN-Tags ist im Wertevorrat von Type reserviert. Werte im Typfeld (EtherType) für einige wichtige Protokolle: TypfeldProtokoll0x0800IP Internet Protocol (IPv4)0x0806Address Resolution Protocol (ARP)0x8035Reverse Address Resolution Protocol (RARP)0x809BAppletalk (Ethertalk)0x80F3Appletalk Address Resolution Protocol (AARP)0x8137Novell IPX (alt)0x8138Novell0x86DDInternet Protocol, Version 6 (IPv6) ^Die Nutzdaten Die Nutzdaten können pro Datenblock zwischen 0 und 1500 Byte lang sein. Sie sind die eigentlichen Informationen, die übertragen werden sollen. Die Nutzdaten werden von dem unter Type angegebenen Protokoll interpretiert. Das PAD-Feld Wird verwendet um den Ethernet-Rahmen auf die erforderliche Minimalgröße von 64 Byte zu bringen. Dies ist wichtig, um Kollisionen sicher zu erkennen! Präambel und SFD (8 byte) werden bei der erforderlichen Mindestlänge des Frames nicht mitgezählt, wohl aber ein VLAN Tag. Ein PAD-Feld wird erforderlich wenn als Nutzdaten weniger als 46 (bei einem Tagged-Frame 42) Byte zu übertragen sind. 6-Byte-Zieladresse + 6-Byte-Quelladresse + 4-Byte-VLAN-TAg + 2-Byte-Typfeld + 42-Byte-Nutzdaten + 4-Byte-CRC = 64-Byte-Mindestlänge. Das in Type angegebene Protokoll muss dafür sorgen, dass diese als Pad angefügten Bytes nicht interpretiert werden. FCS (Frame Check Sequence) Das FCS Feld stellt eine 32-Bit-CRC-Prüfsumme dar. Die FCS enthält die Prüfung des gesamten Frames, ab Zieladresse. Die Präambel, der SFD und die FCS selbst sind nicht in der FCS enthalten. Wenn ein Paket beim Sender erstellt wird, wird eine CRC-Berechnung über die gesamte Bitfolge außer der Präambel durchgeführt und die Prüfsumme an den Datenblock angehängt. Der Empfänger führt nach dem Empfang die selbe Berechnung aus und vergleicht sein Ergebnis mit dem Inhalt des FCS-Feldes. Stimmen die Werte nicht überein, geht der Empfänger von einer fehlerhaften Übertragung aus und der Datenblock wird verworfen. Zur Berechnung der CRC-32 werden die ersten 32 Bits der Mac-Adresse invertiert (zur Erkennung von fehlenden Nullen in den ersten Bits) und das Ergebnis ebenfalls invertiert (Vermeidung des Nullproblems).

25 Ziel IP - Adresse im gleichen Subnet oder Router
ARP ( Funktionsweise ARP Request Broadcast mit der IP-Adresse des anderen Computers Broadcast Addresse Ethernet: ff-ff-ff-ff-ff-ff16 Host der die IP-Adresse kennt, antwortet mit der MAC – Adresse ARP Reply) Jeder Host verfügt über einen Cache mit MAC- und IP-Adressen Host aktualisiert Cache mit Absender und Empfänger IP- und MAC- Adressen Time Stamp für Einträge ARP auf ein Subnetz bezogen, da Ethernet Broadcasts auf Subnets bezogen sind Ziel IP - Adresse im gleichen Subnet oder Router ARP Paket schließt sich an Ethernet – MAC Header an

26 ARP und IP-Routing

27 Ethernet MAC-Adressen und IPv4 Adressen

28 Ethernet Adressen und IPv6 Adressen

29 Felder in den ARP - Paketen
Hardwareadresstyp (2 Byte) enthält den Typ der MAC-Adresse im Paket (für Ethernet: 1). Protokolladresstyp (2 Byte) enthält den Protokolltyp, der für die MAC-Adresse angefordert wird (für IPv4-Adressen: 0x0800 (2048)). Hardwareadressgröße (1 Byte) enthält die Größe der MAC-Adresse (für Ethernet: 6). Protokolladressgröße (1 Byte) enthält die Größe des Protokolls (für IPv4: 4, für IPv6: 16). Operation (2 Byte) enthält den Wert, der angibt, welche Operation ausgeführt werden soll (1 für ARP-Anforderung, 2 für ARP-Antwort). Quell-MAC-Adresse (6 Byte) enthält in einer ARP-Anforderung die MAC-Adresse des Senders. In einer ARP-Antwort enthält es die MAC-Adresse des antwortenden Hosts. Quell-IP-Adresse (4 Bytes bei IPv4, 16 Bytes bei IPv6) enthält bei einer ARP-Anforderung die IP-Adresse des anfragenden Hosts. In einer ARP-Antwort enthält es die IP-Adresse des antwortenden Hosts. Ziel-MAC-Adresse (6 Byte) ist in einer ARP-Anforderung undefiniert. In einer ARP-Antwort enthält es die MAC-Adresse des anfragenden Hosts. Ziel-IP-Adresse (4 Bytes bei IPv4, 16 Bytes bei IPv6) ist bei einer ARP-Anforderung die IP-Adresse des gesuchten Hosts. In einer ARP-Antwort enthält es die IP-Adresse des anfragenden Hosts.

30 RARP – Reverse ARP RARP funktioniert umgekehrt zu ARP. Es kann also MAC-Adressen zu IP-Adressen auflösen. Dies ist für die Ermittlung der eigenen IP-Adresse bei plattenlosen Geräten nützlich. Beide Protokolle besitzen das gleiche Paketformat. Die Anwendungsbereiche von RARP und ARP unterscheiden sich jedoch stark voneinander.

31 Top Level Domains – aktuelle Änderungen Top Level Domains
Quelle: Häckelmann, Petzold, Strahringer S. 354

32 Dienstequalität – Beispiel Überflutung eines Vermittlungsknotens
Quelle: Hansen Neumann S. 601

33 Netzlaststeuerung (Congestion Control)
Auslastung von Netzwerkknoten und –strecken Auswahl geeigneter Topologien Auswahl und Reservierung von Übertragungsbandbreiten

34 Dienstequalität (QoS – Quality of Service)
Übertragungsbandbreite Latenz (Network Latency) Verzögerung der Übertragung Jitter, Varianz der Latenz

35 Latenz bei der Sprachkommunikation
Quelle: Hansen Neumann S. 603

36 Kopplungseinheiten auf der Vermittlungsschicht
Quelle: Hansen Neumann S. 604

37 TCP/IP Einstellungen unter Windows XP

38 TCP/IP Einstellungen unter Windows XP

39 TCP/IP Einstellungen unter Windows XP

40 TCP/IP Einstellungen unter Windows XP

41 TCP/IP Einstellungen unter Windows XP

42 TCP/IP Einstellungen unter Windows XP

43 TCP/IP Einstellungen unter Windows XP

44 Windows Befehl Pathping (aus der Komandozeilenbene)

45 Windows Befehl Pathping www.fh-trier.de (Komandozeilenbene)

46 Windows Befehl ipconfig (aus der Komandozeilenbene)

47 Windows Befehl ipconfig (aus der Komandozeilenbene)

48 Windows Befehl ipconfig /all (aus der Komandozeilenbene)

49 Windows Befehl net stat (aus der Komandozeilenbene)

50 Windows Befehl ping (aus der Komandozeilenbene)

51 Anzeige Zuordnung IP-Adresse und symbolischer Name
Shell> Host Shell>

52 Weitere Internet Steuerprotokolle (Tanenbaum S. 492 ff.)
BOOTP, Bootstrap Protocol DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol Siehe eigene Foliensätze

53 Arbeitsweise von DHCP Quelle: Tanenbaum S. 497