Rechnernetze Übung 8

15/06/2011
Rechnernetze Übung 8
Frank Weinhold ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz ∙ Juni 2011
Schicht 7
Schicht 6
Schicht 5
Schicht 4
Schicht 3
Switch
Schicht 2
Schicht 1
Repeater
1
15/06/2011
Keine Adressen
6Byte Adressen
PPP
Ethernet
ATM
Ethernet
Ethernet
Adressen mit variabler
Länge bis 20 Byte



Internet Protokoll (IP)
Eindeutige und zweckmäßige Identifizierung
der Hosts
Verwendung auf Applikationsebene
2
15/06/2011
M. Hofmann
B. Möller
R. Rüssel
A. Klos
S. Schaf
P. Uhl
Bauerstraße 5
Müllerstraße 20
Kornallee 7
Bauerstraße 5: Der Brief erreicht alle Mieter.
A. Klos, Bauerstraße 5: Der Brief erreicht nur A. Klos.
Teilnetzwerk (Haus)
Internet (Stadt)
Rechner (Mieter)
Eindeutige Identifikation: Netzwerk + Rechner
3
15/06/2011
A




B
A will Daten zu B senden
A adressiert die Daten mit der IP-Adresse von B
Übergabe an Sicherungsschicht
Ermittlung der MAC-Adresse des Empfängers
◦ Ziel-Host in gleicher Broadcast-Domain: direkte Zustellung
◦ Ziel-Host wo anders: Zustellung über Vermittlungsstation
4
15/06/2011


umfasst 20 Byte plus bis zu 40 Byte optionale Felder
Länge darf 60 Byte nicht überschreiten
0
4
Version
8
IHL
12
20
TOS
Identification
TTL
16
24
28
31
Total Length
Flags
Protocol (IP)
Fragment Offset
Header Checksum
Source Address
Destination Address
Options and Padding (optional)
IHL: IP Header Length



TOS: Type of Service
TTL: Time-to-Live
IPv4-Adressen bestehen aus 32 Bits,
bzw. 4 Oktetts (Bytes)
232, also 4.294.967.296 Adressen darstellbar
dotted decimal notation
◦ 4 Oktetts als vier durch Punkte voneinander
getrennte ganze Zahlen in Dezimaldarstellung im
Bereich von 0 bis 255
◦ Beispiel: 134 . 109 . 128 . 36
10000110. 01101101. 10000000. 00100100
5
15/06/2011











Jeder Rechner hat eine interne Tabelle
(IP<->MAC)
Ist kein Eintrag vorhanden:
Broadcast an alle Rechner im Subnetz: wer hat IP XYZ?
Rechner mit IP XYZ antwortet Sender (anfragenden Rechner)
Was passiert, wenn IP nicht aufgelöst werden kann?
IP Adresse enthält Netzwerk- und Geräteteil
Netzmaske trennt IP-Adresse in beide Teile auf
Synonyme: Netzwerkmaske, Subnetzmaske
Analogie: landesweit gültige Telefonnummer
0371 / 123456 ( / entspricht Netzmaske)
Ist gleich lang wie eine IP-Adresse: 32 Bit
1er Bits stellen Netzteil dar, 0er Bits Hostteil
Netzwerkteil muss bei allen Geräten des
jeweiligen Netzes gleich, der Geräteteil bei
jedem Gerät innerhalb des Netzes
unterschiedlich sein
6
15/06/2011





Netzmaske, Netzwerkmaske oder Subnetzmaske
ist eine Bitmaske
gibt an, wie viele Bits am Anfang der IP-Adresse
das Netzpräfix ausmachen
in Verbindung mit IP-Adresse eines Gerätes legt
Netzmaske fest, welche IP-Adressen im eigenen
Netz zu suchen sind und welche man über Router
in anderen Netzen erreichen könnte
trennt also IP-Adresse in Netzwerkteil und
Geräteteil
Netzwerkteil muss bei allen Geräten des
jeweiligen Netzes gleich, der Geräteteil bei jedem
Gerät innerhalb des Netzes unterschiedlich sein
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Netzmaske
(20.06.2009)


Netzwerkteil ergibt sich aus logischer AND-Verknüpfung mit
Netzmaske (Geräteteil analog mit invertierter Maske)
Beispiel
◦ IP-Adresse 192.168.1.129
◦ Netzmaske 255.255.255.0 oder /24
◦  Netzteil 192.168.1, Geräteteil 129
◦  Netz kann mit 192.168.1.0/24 beschrieben werden
7
15/06/2011





In welchem Netz befindet sich der Rechner mit der
IP-Adresse 192.168.1.188 bei der Netzmaske
255.255.255.224 oder /27
Antwort: 192.168.1.160
Welche Adressen sind in diesem Netzwerk gültig?
Antwort: 192.168.1.161 bis 192.168.1.190
Broadcast: 192.168.1.191
ursprünglich starre Aufteilung der IP-Adresse
◦ 8 Bit für Netz, 24 Bit für Host
◦ damit aber nur 256 Netze möglich
 Unterteilung des Adressraums in feste Netzklassen



Netzklasse wurde durch die ersten Bits der binären IP-Adresse
bestimmt
alle Teilnetze einer Netzklasse hatten hierbei die selbe Größe
starre Netzgrößen führten zu großer Verschwendung
◦ z.B. Anwender mit 100.000 Hosts muss Klasse A Netz
zugewiesen bekommen
◦ über 16 Millionen IP-Adressen wären verschwendet worden
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Netzklasse
(20.06.2009)
8
15/06/2011



IP-Klassen wurden 1993 durch Classless
Inter-Domain-Routing ersetzt
bei CIDR werden innerhalb des gesamten
Adressraumes Netze in flexiblen Größen
vergeben
man hängt einen Suffix an,
Bspw. 134.109.0.0/16
 Ableitung der Netzgröße aus der IPAdresse ist nicht mehr möglich
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Netzklasse
(20.06.2009)
Netzklasse
Präfix
Adressbereich
Netzmaske
Klasse A
0
0.0.0.0 - 255.0.0.0
127.255.255.255
Klasse B
10
128.0.0.0 - 255.255.0.0
191.255.255.255
Klasse C
110
192.0.0.0 - 255.255.255.0
223.255.255.255
Klasse D
1110
224.0.0.0 –
239.255.255.255.255
Klasse E
1111
240.0.0.0 –
255.255.255.255
Netze
Hosts pro
Netz
128
16.777.214
16.384
65.534
2.097.152
254
Verwendung für Multicast-Anwendungen
reserviert
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Netzklasse
(20.06.2009)
9
15/06/2011



Host will Paket senden, zwei Alternativen
◦ Rechner in gleicher Broadcastdomain (Sub-Netz)
 direkte Zustellung
◦ Rechner wo anders
 Zustellung über Vermittlungsstation (Router)
Wie wird entschieden?
◦ Anhand der Ziel-IP des Pakets und der
Netznummer + Maske des Netzes
Verfahren
◦ Wenn (Ziel-IP & Netzmaske) == Netznummer,
dann Zustellung in dieses Netz
10
15/06/2011
Ziel-IP
Netzmaske
Produkt
Netznummer
134.109.192.168
255.255.254.000
134.109.192.000 (Binäres "UND")
134.109.192.000
 Ziel liegt in Netz
Ziel-IP
Netzmaske
Produkt
Netznummer
134.109.192.168
255.255.254.000
134.109.192.000
121.219.000.000
 Ziel liegt nicht in Netz
Schicht 7
Schicht 7
Schicht 6
Schicht 6
Schicht 5
Schicht 5
Schicht 4
Schicht 4
Schicht 3
Router
Schicht 3
Schicht 2
Schicht 2
Schicht 1
Schicht 1
11
15/06/2011





koppeln oder trennen mehrere Rechnernetze
arbeitet auf Schicht 3 (Network-Layer)
analysiert die ankommenden Datenpakete nach ihrer
Zieladresse und blockt diese (Broadcast, wie ARP)
oder leitet sie entsprechend weiter (werden geroutet)
Pakete werden entweder in ein dem Router selbst
bekanntes, direkt angeschlossenes Zielnetz oder
werden zu einem ebenfalls in einem direkt
angeschlossenen Netz liegenden Router
weitergereicht
besitzt mehrere Schnittstellen (engl. Interfaces), über
die Netze erreichbar sind, können auch virtuell sein
12
15/06/2011



beim Eintreffen von Paketen muss Router den besten
Weg zum Ziel und damit die passende Schnittstelle
bestimmen, über welche die Daten weiterzuleiten sind
nutzt dafür lokal vorhandene Routingtabelle, die angibt,
über welchen Anschluss (bzw. welche Zwischenstation)
ein Netz erreichbar ist
es kann eine Default-Route in der Routingtabelle
vorhanden sein
◦ diese zeigt üblicherweise auf einen Router höherer
Ordnung welcher oft als Default-Gateway bezeichnet wird
◦ kein Gateway im Sinne des OSI-Referenzmodells gemeint,
sondern lediglich ein weiterer Router
◦ wird für Ziele benutzt, die über keinen passenden Eintrag
in der Routingtabelle verfügen
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Router
(06.06.2009)

Motivation
◦ Routing ist die Technologie, mit der die
Kommunikation über Netzwerkgrenzen
hinweg ermöglicht wird.
◦ Neben statischem Routing, welches eher
in kleineren Netzen eingesetzt wird, soll
auch dynamisches Routing betrachtet
werden, das internetweit Verwendung
findet.
13
15/06/2011

Weiterleitung  Tabelle
Routing-Algorithmus  statisch / dynamisch

Statisches Routing

◦ Routinginformationen werden statisch in Tabelle
eingetragen
◦ nicht adaptiv, sehr einfach und daher häufig im Einsatz
◦ jeder Knoten unterhält Tabelle mit einer Zeile für jeden
möglichen Zielknoten
◦ Zeile enthält Einträge, welche die beste, zweitbeste usw.
Übertragungsleitung für dieses Ziel ist, zusammen mit
einer Gewichtung
◦ vor Weiterleitung eines Paketes wird der entsprechende
Eintrag aus der Tabelle gewählt, dann wird es auf eine
der möglichen Leitungen gegeben
◦ Gewichtung spiegelt hier die Wahrscheinlichkeit wider,
dass diese Leitung gewählt wird
Quelle: Vorlesung Rechnernetze 2008, Seite 242/243
http://de.wikipedia.org/wiki/Statisches_Routing (12.06.2010)
14
15/06/2011

Konsistente und leicht auswertbare Form der
möglichen Alternativen als Routingtabelle:
Ziel
Gateway
Netzmaske
Flags
Interface
10.1.2.0
*
255.255.255.0
U
eth0
20.2.0.0
10.1.2.200
255.255.0.0
UG
eth0
30.2.3.4
10.1.2.100
255.255.255.255
UH
eth0
default
10.2.2.254
0.0.0.0
UG
eth0




U (route is up)
H (target is a host)
G (use gateway)
Bestimme die Routingtabellen auf Router 1 bis 3
15
15/06/2011
Ziel
Gateway
Netzmaske
Interface
10.25.6.0
*
255.255.255.0
eth0
192.168.42.0
*
255.255.255.0
eth1
192.168.43.0
*
255.255.255.0
eth2
10.1.0.0
10.25.6.22
255.255.0.0
eth0
192.168.100.128 10.25.6.22
255.255.255.192
eth0
213.187.69.48
10.25.6.22
255.255.255.248
eth0
default
10.25.6.22
0.0.0.0
eth0
16