Kommunikation über lokales Netz hinaus Einheitliches Protokoll Einheitliches Adressierungsschema
Ausgewählte Fragen: ●
●
Stefan Szalowski
Wie kann man Rechner in entfernten Netzen erreichen? Wie kann man optimale Wege finden?
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Vermittlungsschicht ●
Wie kann man Rechner in entfernten Netzen erreichen? ●
Rechner im gleichen LAN --> direkt erreichbar –
●
z.B. Host 1 zu Host 2
Rechner außerhalb des LAN --> Router verwenden –
z.B. Host 1 zu Host 3 Host 2
Host 1
Host 3
Router LAN A
LAN B
LAN C
Router Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Vermittlungsschicht ●
Wie kann man Rechner in entfernten Netzen erreichen? ● ● ●
Jedes logische Netz repräsentiert ein LAN Logische Netze haben eine eindeutige Adresse Hosts haben eine eindeutige Adresse innerhalb logischer Netze Host 2
Host 1
Host 3
Router LAN A Netz A Stefan Szalowski
LAN B
Router
LAN C Netz C
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Vermittlungsschicht ●
Wie kann man Rechner in entfernten Netzen erreichen? ● ● ●
–
Deshalb: ●
● ●
Stefan Szalowski
Jedes logische Netz repräsentiert ein LAN Logische Netze haben eine eindeutige Adresse Hosts haben eine eindeutige Adresse innerhalb logischer Netze
Jede Adresse muss Adresse des Zielnetzes, sowie Adresse des Ziel-Hosts enthalten Ermittlung des Weges zum Zielnetz sollte schnell sein Jeder Rechner im Netz muss mindestens einen Router kennen Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Routing-Algorithmen ●
Finden des Weges von einer Quelle zum Ziel ●
Realisiert durch Router
●
Nutzen Informationen über: – –
●
Verwenden verschiedene Algorithmen zur Bestimmung des Weges – –
Stefan Szalowski
Topologie des Netzes, in dem sie sich befinden Auslastung der Leitungen, an die sie angeschlossen sind
Statisches Routing Dynamisches Routing
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Routing-Tabellen und -Informationen ●
Jeder Router führt eine Tabelle Spalte
Zielnetz Routing-Adresse Kriterium Interface
●
●
●
Stefan Szalowski
Bedeutung (bei RIP) Adresse eines erreichbaren Netzes Adresse des nächsten Routers zur Weitervermittlung („next hop“) Anzahl der Hops bis zum Ziel lokaler Netzadapter
Jeder Router kennt seine Nachbar-Router Jeder Router kann ermitteln, wie lange ein Paket von ihm zum Nachbar-Router „unterwegs“ ist Jeder Router kann von seinem Nachbarn Informationen aus dessen Routing-Tabelle abrufen
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Statisches Routing ●
Routing-Tabellen werden „offline“ erstellt –
●
●
●
Initialisierung der Tabelle während Router-Start Status der Routing-Tabelle ändert sich während des Betriebes nicht automatisch Problematisch, wenn andere Router ausfallen –
Stefan Szalowski
z.B. durch Administrator
Eventuell Update der Tabelle erforderlich
●
Keine Betrachtung der Netzlast
●
Bsp.: Shortest Path Routing, Flooding
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Shortest Path Routing ●
Erzeugen von Routing-Tabellen anhand der Pfad-Länge Ziel A
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Über -
Länge -
Vermittlungsschicht
Shortest Path Routing ●
Erzeugen von Routing-Tabellen anhand der Pfad-Länge Ziel A B G
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Über B G
Länge 2 6
Vermittlungsschicht
Shortest Path Routing ●
Erzeugen von Routing-Tabellen anhand der Pfad-Länge Ziel A B C E G
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Über B B B G
Länge 2 9 4 6
Vermittlungsschicht
Shortest Path Routing ●
Erzeugen von Routing-Tabellen anhand der Pfad-Länge Ziel A B C E F G
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Über B B B B B
Länge 2 9 4 6 5
Vermittlungsschicht
Shortest Path Routing ●
Erzeugen von Routing-Tabellen anhand der Pfad-Länge Ziel A B C E F G H
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Über B B B B B G
Länge 2 9 4 6 5 9
Vermittlungsschicht
Shortest Path Routing ●
Erzeugen von Routing-Tabellen anhand der Pfad-Länge Ziel A B C E F G H
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Über B B B B B B
Länge 2 9 4 6 5 8
Vermittlungsschicht
Shortest Path Routing ●
Erzeugen von Routing-Tabellen anhand der Pfad-Länge Ziel A B C D E F G H
Über B B B B B B B
Länge 2 9 10 4 6 5 8
Routing-Tabelle für Router A
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Dynamisches Routing ●
Routing-Tabellen werden dynamisch generiert –
●
●
Status der Routing-Tabelle ändert sich während des Betriebes automatisch Relativ unproblematisch, wenn andere Router ausfallen –
Aber: u.U. Zeitaufwand für Anpassung der Routing-Tabelle
●
Betrachtung der Netzlast fließt in Algorithmen ein
●
Bsp.: – – –
Stefan Szalowski
durch Informationsaustausch benachbarter Router
Distance Vector Routing Link State Routing Hierarchisches Routing Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Hierarchisches Routing
Stefan Szalowski
●
Aufteilung von Routern auf Regionen
●
Aufteilung von Regionen in Cluster
●
Aufteilung der Cluster in Zonen
●
Aufteilung der Zonen in Gruppen
●
...
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Hierarchisches Routing
R
R
R
R R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R R
Stefan Szalowski
R
R
R
R
R
Rechnernetze
R
Vermittlungsschicht
Hierarchisches Routing
Region 1 R
R
Region 2
R
R R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R R
R
Region 3 Stefan Szalowski
R
R
R
R Region 4 Rechnernetze
R
Region 5 Vermittlungsschicht
Hierarchisches Routing
Region 1 R
R
Region 2
R
R R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R R
R
Region 3 Stefan Szalowski
R
R
R
R Region 4 Rechnernetze
R
Region 5 Vermittlungsschicht
Hierarchisches Routing
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Internet-Protokoll (IP)
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Internet-Protokoll (IP) Protokoll A Protokoll B
Protokoll C
IP-Datagram
IP
Ethernet
FDDI
X.25
Ethernet
FDDI
Stellt einen verbindungslosen Dienst
●
Versendet werden Datagramme
●
Protokoll C
IP
●
– –
Stefan Szalowski
Protokoll A Protokoll B
X.25
Header + Textteil Info: Übertragung in Big-Endian-Reihenfolge
Versionen: IPv4 und IPv6 Rechnernetze
Vermittlungsschicht
IPv4-Protokoll-Header
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
IP-Adressen
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Spezielle IP-Adressen
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Subnetz – Adressen
Aufteilung eines Klasse B-Netzes in (64) Subnetze
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
IP-Adressen ●
Problem: ●
IP-Adressen werden knapp – –
●
●
über 2 Mrd. Hosts rechnerisch möglich „Verschwendung“ durch Netz-Klassifizierung
Immer mehr Rechner wollen online sein
Lösungen: ● ●
Stefan Szalowski
Network Address Translation IPv6
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Network Address Translation – NAT ●
Bsp.: Firmennetz ●
Internet-Datenverkehr über eindeutige IP-Adresse (wie bisher) –
●
Unternehmensinterne Vergabe von eindeutigen IPAdressen für jeden Unternehmensrechner – – – –
●
Stefan Szalowski
Geringe Anzahl, z.B. 10 IP-Adressen
Datenverkehr innerhalb des Unternehmens über diese Adressen 10.0.0.0 – 10.255.255.255 : 16.777.216 Hosts 172.16.0.0 – 172.31.255.255/12 : 1.048.576 Hosts 192.168.0.0 – 192.168.255.255/16 : 65.536 Hosts
Internetverkehr der Rechner durch „Transformation“ in NAT-Box Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Network Address Translation – NAT
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
IPv6 ●
Neue unabhängige Version ●
16 Byte statt 4 Byte für Adresse –
●
7 statt 13 Header-Felder
●
Unterstützung für Multimedia – –
●
Stefan Szalowski
Immer genügend freie Adressen trotz „Verschwendung“
Datendurchsatz, Übertragungsverzögerung Geringere Verarbeitungszeit für Router
Unterstützung von Sicherheitsmechanismen
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
IPv6-Protokoll-Header
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Ausgewählte Protokolle der Schicht 3
Stefan Szalowski
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
ICMP ●
Internet Control Message Protocol
Stefan Szalowski
●
Versenden von Nachrichten zw. Routern
●
Diagnose- und Fehler-Nachrichten
●
Anwendung: ping, traceroute
Rechnernetze
Vermittlungsschicht
ARP ●
Address Resolution Protocol ●
Auflösung von IP- in MAC-Adressen
●
Problem: – – –
●
Lösung: –
– –
Stefan Szalowski
Logische Adressierung über IP-Adresse Physikalische Adressierung über MAC-Adresse Wie erkennt ein Sender, an welche MAC-Adresse er übertragen soll? ARP-Broadcast-Paket an alle Rechner im eigenen Netz und an Router ● Enthält IP-Adresse des Empfängers Alle Empfangen das Paket (Broadcast) Ausschl. Empfänger mit gesuchter IP-Adresse antwortet ● Sendet die eigene MAC-Adresse Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Reverse ARP, BOOTP, DHCP ●
IP-Adresse aufgrund der MAC-Adresse ●
●
Verwendung für z.B. Workstations (Linux-Pool) Host kennt nur seine MAC-Adresse und fordert damit eine IP-Adresse an
●
RARP-, BOOTP-, DHCP-Server liefert IP-Adresse
●
RARP –
●
BOOTP –
Stefan Szalowski
Server für IP-Adressvergabe muss sich im eigenen Netz befinden Server darf sich auch außerhalb des eigenen Netzes befinden Rechnernetze
Vermittlungsschicht
Reverse ARP, BOOTP, DHCP ●
Dynamic Host Configuration Protocol ●
Client
Nutzung der IP-Adresse zeitl. begrenzt: meist 3600 s DHCP-Server Discover (Broadcast) Offer (Entfernung) Request (MAC-Adr.)
