CCNA 1 Module 11 TCP/IP Transport and Application Layers

Chapter 11 –
TCP
CCNA 1 version 3.0
Wolfgang Riggert, FH Flensburg auf der Grundlage von
Rick Graziani Cabrillo College
Vorbemerkung
Die englische Originalversion finden Sie unter :
http://www.cabrillo.cc.ca.us/~rgraziani/
Der username ist cisco und das Password perlman
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Viele der Informationen ergänzen das Online-Curriculum
Die Zusatzinformation ist zur Verdeutlichung und weiteren Erklärung
der Themen eingefügt.
Die Originalversion ist um viele eigene Folien erweitert, um das
Verständnis zu fördern
Gliederung
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TCP/IP Transportschicht
TCP/IP Anwendungsschicht
Transport Layer :
Dienste
– Segmentierung der Daten der höheren Schichten
– Aufbau und Verwaltung einer Ende-zu-Ende
Übertragung
– Übertragung der Segmente zwischen Quell- und
Zielstation
– Sicherung der Datenzuverlässigkeit
– Datenflusskontrolle
Zuverlässigkeit
• Der Erhalt der Segmente wird durch den Empfänger bestätigt
• Erneute Übertragung, wenn ein Segment innerhalb einer
Zeitschranke nicht bestätigt wird
• Der Empfänger ordnet die Segmente in der korrekten Reihenfolge
• Überlastung der Verbindung wird signalisiert
Datenflusskontrolle
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Mechanismus, der eine Überschwemmung des Puffers
einer Station vermeidet
Dadurch wird die Datenintegrität gesichert
Aufbau einer TCPVerbindung
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Zum Aufbau einer Verbindung
müssen mehrere Nachrichten
ausgetauscht werden, die sich
durch gesetzte Flags in ihrer
Bedeutung unterscheiden.
TCP-Übertragung und
Abbau
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Überlastung kann während der
Datenübertragung auftreten
Zum Verbindungsabbau überträgt
der Sender eine Nachricht, die
das Ende der Verbindung anzeigt.
Diese Nachricht bedarf der
Bestätigung.
Three-Way Handshake
Der dreistufige Verbindungsaufbau nutzt die Flags
ACK und SYN, um eine Synchronisation der Segment-Nr
und eine Bestätigung der Gegenstelle zu erreichen.
Windowing
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Ein Verfahren zur Kontrolle der Größe der übertragenen
Informationen.
Die Information kann in Anzahl der Pakete oder Bytes
gemessen werden
Nach einer bestimmten Informationgröße (festgelegt
durch die Windowgröße) muss der Erhalt bestätigt werden
Die Windowgröße kann während der Übertragung variieren
Größere Windows erhöhen die Kommunikationseffizienz
Sliding-Window - Prinzip
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Das Sliding Window-(Schiebefenster) Verfahren ist eine
Kombination aus Flusskontrolle und Bestätigung, wobei es möglich
ist, mit einem Paket mehrere empfangene zu bestätigen, indem die
höchste Nummer aller zu bestätigenden Pakete übertragen wird
(Pakete mit niedrigerer Nummer sind damit mitbestätigt).
Ein Fenster ist ein Bereich von aufsteigenden Paketnummern, die
ohne Bestätigung vom Sender für weitere Pakete benutzt werden
können. Die Fenstergröße (Window size) ist damit der maximale
Vorlauf, den der Sender gegenüber dem Empfänger haben darf
Sliding-Window: Beispiel
Angebotenes Window
(advertised by receiver)
Nutzbares Window
1
2
3
gesendet und
bestätigt
4
5
6
gesendet,
nicht bestätigt
7
8
9
können gesendet
werden
10
11
12
können nicht
gesendet werden
bis Window
vorrückt
Sliding Window-Ablauf 1
Sliding-Window-Ablauf 2
Acknowledgment =
Bestätigung
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Positive Acknowledgments verlangen vom Empfänger dem Sender
den Erhalt der Nachricht zu bestätigen.
Der Sender verwaltet eine Liste aller gesendeten Pakete, für die
er eine Bestätigung erwartet.
Acknowledgement und
Retransmission
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Ein Timer ist mit jedem Segment verbunden
Bei Ablauf des Timers erfolgt automatisch
eine Retransmission
Der Timer basiert auf der RTT (Round Trip
Time)
Ein Segment wird solange beim Sender
gespeichert, bis er ein Acknowledgement
erhalten hat
TCP Segmente und
Acknowledgment
Sequenznummern und
Wertebereich
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Die Sequenznummer dient zur Rekonstruktion der Segmentreihenfolge.
Der Startwert beginnt nicht mit 1, denn wenn eine Verbindung
unterbrochen und neu aufgebaut (wiederum Start bei 1) wird, während
von der alten Verbindung noch Pakete unterwegs sind, kann der
Empfänger diese nicht mehr auseinander halten.
In der Praxis wird mit Modulo-Werten gearbeitet:
– Die Bitbreite für die Nummer sei G
– Dann ist die Paketnummer: Nummer mod 2**G
– Das bedeutet, dass sich alle 2**G Pakete die Nummern wiederholen.
Daher müssen alle Operationen, z. B. Bestätigungen und
Wiederholungen, spätestens nach dem Senden von 2**G-1 Pakete
abgeschlossen sein.
– G ist in der Praxis 4, 8 oder 16 bit.
Sequenznummer Beispiel
TCP-Nutzung
Mehrere Protokolle nutzen TCP als Transportmechanismus:
– FTP (File Transfer Protocol)
– HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
– SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
– Telnet
TCP Header
0
4
8
16
Source TCP Port Nummer
31
Destination TCP Port Nummer
Sequenz Nummer
Acknowledgement Nummer
Offset
Flags
Reserviert
Window Größe
TCP Prüfsumme
Urgent Pointer
Optionen
Padding
Daten
User Datagram Protocol
(UDP) - Nutzung
•
Mehrere Protokolle nutzen UDP zum Datentransport:
– TFTP (Trivial File Transfer Protocol)
– SNMP (Simple Network Management Protocol)
– DHCP (Dynamic Host Control Protocol)
– DNS (Domain Name System)
UDP Header
0
16
31
Quell -UDP Port
Ziel-UDP Port
Länge
Prüfsumme
Daten................
UDP-Merkmale
]
]
Unzuverlässiger Datentransport zwischen Sender und
Empfänger
Liefert keinen Verbindungsaufbau, Flusskontrolle,
Überlastmanagement oder Bandbreitengarantie
Warum wird UDP benutzt ?
] Weniger Overhead als TCP
] Für Programme geeignet, die einen gewissen
Paketverlust tolerieren (Video)
TCP versus UDP
TCP und UDP Port
Nummern
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TCP und UDP verwenden Port (socket) Nummern, um Informationen
an die höheren Schichten weiterzuleiten
– Nummern kleiner als 1024 werden als well-known Portnummern
bezeichnet.
– Nummern größer als 1024 werden dynamisch zugewiesen
– Registered Portnummern sind für herstellerspezifische
Anwendungen vorgesehen. Sie liegen üblicherweise oberhalb von
1024, z.B. SAP 300x.
TCP und UDP Port
Nummern
Application Layer:
Funktionen
•
•
•
Synchronisiert kooperative Anwendungen
Kontrolliert die Datenintegrität
Identifiziert Kommunikationspartner und prüftderen
Verfügbarkeit
Application Layer:
Beispiele
DNS
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Das Domain Name System (DNS) ist ein Protokoll zur
Übersetzung von Domänennamen im IP-Adressen
Es gibt mehr als 200 top-level Domänen im Internet, die
sich aus dem Suffix einer URL herleiten:
.us – United States
.uk – United Kingdom
.edu – educational sites
.com – commercial sites
.gov – government sites
.org – non-profit sites
.net – network service
FTP und TFTP
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FTP ist ein zuverlässiges, verbindungsorientiertes Protokoll
zur Übertragung von Dateien auf der Basis von TCP.
TFTP ist ein verbindungsloses Protokoll mit dem gleichen
Zweck auf der Grundlage von UDP
– TFTP wird von Routern genutzt, um
Konfigurationsdateien und IOS Images zu übertragen
– TFTP ist einfach zu implementieren und leicht zu nutzen
URL-Aufbau
http://
www.
cisco.com
/univerd/
Identifiziert
das Protokoll
Identifiziert
das Hauptverzeichnis des
Web-Servers
Stellt die
Domäne der
Web-Site
dar
Gibt ein
Verzeichnis
auf dem webServer an
SMTP
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E-mail Server kommunizieren untereinander mit dem Simple
Mail Transport Protocol (SMTP), um Mails zu zustellen und zu
empfangen
SNMP
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Das Simple Network Management Protocol (SNMP) ist ein
Protokoll zum Austausch von Managementdaten zwischen
Managed Devices und einer Managementstation
Telnet
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Telnet client software ermöglicht einen Remote-Login in einen
Rechner, der als Telnetserver agiert. Dadurch kann der Client
Befehle von der Kommandozeile aus ausführen.