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[Ger]Rechenbeispiele mit Rechnernetzen

MTU und Fragmentierung

  • Es sollen 3200 Byte Daten übertragen werden (ohne IP-Header).
  • Für die erste Strecke gilt MTU=1600, für die Zweite MTU=1500
Teil 1

**ID:**42 **MF:**1 Total Length: 1576+20 Offset: 0

**ID:**42 **MF:**1 Total Length: 1576+20 Offset: 1576(:8)

**ID:**42 **MF:**0 Total Length: 48+20 Offset: 3152(:8)

Da der Offset durch 8 teilbar sein muss und der IP-Header 20 Byte beansprucht können bei einer MTU von 1600 maximal (1600-20)/8 -> 1576 Byte gesendet werden. Der Offset bezieht sich natürlich nur auf die Daten.

Teil 2

**ID:**42 **MF:**1 Total Length: 1480+20 Offset: 0

**ID:**42 **MF:**1 Total Length: 96+20 Offset: 1480(:8)

**ID:**42 **MF:**1 Total Length: 1480+20 Offset: 1576(:8)

**ID:**42 **MF:**1 Total Length: 96+20 Offset: 3056(:8)

**ID:**42 **MF:**0 Total Length: 48+20 Offset: 3152(:8)

Paketkommunikation

  • Fehlerkontrolle durch Go-Back-N
  • Sliding Window mit Größe 8
  • Pakete kommen einen "Takt" später an
  • Der Sender bekommt die Quittung vier Pakete nach dem senden
  • Nach fünf "Takten" tritt der Timeout ein
Paket 2 geht verloren
  • Sender: P1 Empfänger: -
  • Sender: P2 Empfänger: P1
  • Sender: P3 Empfänger: -
  • Sender: P4 Empfänger: -
  • Sender: P5 Empfänger: - Quitting für P1 erhalten
  • Sender: P6 Empfänger: - Keine Quittung für P2 erhalten
  • Sender: P7 Empfänger: - Wartetimeout für P2 ausgelaufen
  • Sender: P2 Empfänger: - Go-Back-N
  • Sender: P3 Empfänger: P2
  • Sender: P4 Empfänger: P3
  • Sender: P5 Empfänger: P4
  • Sender: P6 Empfänger: P5 Quittung für P2 erhalten

Ab hier läuft alles normal weiter, bis alle Daten übertragen sind.

Quittung für Paket 2 geht verloren
  • Sender: P1 Empfänger: -
  • Sender: P2 Empfänger: P1
  • Sender: P3 Empfänger: P2
  • Sender: P4 Empfänger: P3
  • Sender: P5 Empfänger: P4 Quittung für P1 erhalten
  • Sender: P6 Empfänger: P5 Keine Quittung für P2 erhalten
  • Sender: P7 Empfänger: P6 Quittung für P3 erhalten

Ab hier läuft alles normal weiter, bis alle Daten übertragen sind.

Netzwerktopologien

  1. Durchmesser : Maximaler Abstand zweier Knoten (möglichst klein)
  2. Bisektionsbreite: Minimale Anzahl von Knoten, die zu entfernen sind um das Netzwerk zu halbieren (möglichst groß)
  3. Knotengrad : Anzahl Kanten an einem Knoten (möglichst klein und konstant)
  • Ring Durchmesser: N/2 Bisektionsbreite: 2 Knotengrad: 2
  • Stern Durchmesser: 2 Bisektionsbreite: 1 Knotengrad: 1 bzw N-1
  • Hub Durchmesser: 1 Bisektionsbreite: 1 Knotengrad: 1
  • Vollständige Vernetzung Durchmesser: 1 Bisektionsbreite: N²/4 Knotengrad: N-1

TCP/IP und OSI/ISO

  • Warum Schichtenmodell ?
    • Wohl definierte Schnittstellen
    • Seperation of Concerns
    • Vielzahl an Problemen, Schichten einfach und effizient

Subnetting

Das Subnetz soll groß genug sein um 500 Rechner anschließen zu können

Für 500 Rechner werden 2⁹ Bits benötigt. Damit stehen 2⁹=512-2=510 Adressen zur verfügung. (Die -2 entsehen durch Netzwerk- und Broadcastadresse, die nicht genutzt werden können). Die Subnetzmaske ist dementsprechend 1111111.1111111.11111110.00000000 = 255.255.254.0

Es werden für das Unternehmen 64 solcher Netzwerke benötigt

Für die 64 Standpunkte wird die SNM einfach um 2⁶ erweitert. Daraus entsteht 11111111.11111111.1000000.00000000 = 255.255.127.0 als neue Subnetzmaske.

Ein Rechner hat die IP 137.226.5.6 definiere die höchste IP im gesamten Netz, sowie des Subnetzes

137.226.5.6 = 10001001.11100010.00000101.000000110 mit der vorher definierten Firmenweiten Subnetzmaske ergibt sich das Subnetz 137.226.0.0 bis 137.226.126.255 .
Das lokale Netzwerk spannt die Adressen 137.226.4.0 bis 137.226.5.255

Woran erkennt man, dass ein Paket in anderes Subnetz gehört ?
  • Eigene IP: 192.168.1.12 / SNM: 255.255.255.0
  • Ziel IP: 192.168.8.1 / SNM: 255.255.255.0
  • Binäres Verunden der eigenen IP mit der SNM : 192.168.1.0
  • Binäres Verunden der Zielt IP mit der SNM: 192.168.8.0
  • Da die resultierenden Adressen nicht gleich sind, liegt die Ziel IP in einem anderen Subnetz
Weiterleitungsprioritäten

Longest Prefix Match:

- 137.226.0.0/16
- 137.226.12.0/24
- 0.0.0/0

Ein Paket an die Adresse 137.226.12.67 wird erst Auf Leitung 2 geprüft, dann auf Leitung 1 und dann auf Leitung 3. Da Leitung 2 direkt matcht, geht das Paket an 137.226.12.0/24 raus.

Protokolle in der Übersicht
  • ARP:AdressResolutionProtocol Rechner sendet Nachricht die IP-MAC Verbindung zu erkennen gibt
  • RARP:ReverseARP Rechner broadcasted MAC und erhält dann IP von RARP-Server
  • DHCP:DynamicHostConfigurationProtocol Konfiguriert Rechner, der mit DHCP-Request anfragt (DNS, IP, IP-Lease-Time, ...)
  • ICMP:InternalControlMessageProtocol Schicht 3 Kommunikation (Ping, Destination Unreachable, TTL exceeded, Source Quenche ...)
  • DNS:DomainNameSystem Löst URL in IP-Adresse auf. (NameServer und Resolver)
3-Way-Handshake
  1. Hallo ich bin da, bist du da ?
  2. Ja bin da, Nachricht empfangen. Empfängst du meine ?
  3. Ja hab sie empfangen.
Maximale Übertragungsrate
  • Round-Trip-Time beträgt 10ms
  • TCP wird zur übertragung verwendet, kein Window-Scaling

TCP verwendet meist maximal 1500 Byte an Daten pro Paket. Mit einer Round-Trip-Time von 10ms schaffen wir also %150 Byte/ms%. Das entspricht 150 kByte/s.

Lernphase bei Switches

Wenn ein Switch noch nicht weiß, welche Rechner wo angeschlossen sind, agiert er als Hub und speichert danach einfach von wo die Antwort kam.