VNS Schulaufgabe ----- ![](https://i.imgur.com/RGj1gRk.jpg) ## Inhalt * [Ethernet Frame](#EthernetFrame) * [Switch](#Switch) * [Cut-Through](#Cut-Through:) * [Store-and-Forward](#Store-and-Forward) * [CSMA/CD](#CSMA/CD) * [Router](#Router) * [OSI-Modell](#OSI-Modell) * [Subnetting](#Subnetting) * [IP-Adressen](#IP-Adressen) * [DHCP](#DHCP) ## **Ethernet Frame** ![](https://i.imgur.com/UG4tilJ.png) Warum muss ein Frame wenigstens 64Byte haben? Collision Detection. Der Frame muss eine entsprechende Größe haben um erkannt zu werden. #### **CSMA/CD** ![](https://i.imgur.com/Aqzb34l.png) 1. **Horchen:** Zuerst muss das Medium überwacht werden, ob es belegt ist. → Frei: Wenn das Medium eine bestimmte Zeit lang (IFS) frei ist, weiter mit Schritt 2. → Belegt: Weiter mit Schritt 1. 2. **Senden:** Informationsübertragung, zugleich wird das Medium fortwährend weiter abgehört. → **Erfolg** (keine Kollision bis Übertragungsende): Übertragung ist erfolgreich abgeschlossen und es wird eine Erfolgsmeldung an höhere Netzwerkschichten gemeldet; weiter mit Schritt 5. → **Kollision**: Wird eine Kollision entdeckt, beende die Datenübertragung und sende ein kurzes, definiertes Störsignal (jam) auf die Leitung, um sicherzustellen, dass alle anderen Transceiver die Kollision ebenfalls erkennen, dann weiter mit Schritt 3. 3. **Leitung ist belegt**: Überprüfung der Anzahl der Übertragungsversuche: → Maximum nicht erreicht: Eine zufällige Zeit (Backoff, s. u.) abwarten, dann wieder bei Schritt 1 beginnen. → Maximum erreicht: Weiter mit Schritt 4. 4. **Fehler:** Maximale Anzahl von Übertragungsversuchen wurde überschritten. Ein Fehler wird an die höheren Netzwerkschichten gemeldet, weiter mit Schritt 5. 5. **Ende:** Übertragungsmodus verlassen Halb-Duplex ## **Switch** Was macht ein Switch? Auffrischung der Bits und verbindet gezielt 2 Rechner miteinander. #### **Cut-Through:** Switch leitet Daten direkt weiter sobald er die Zieladresse identifiziert hat *Vorteil: Schnell* Nachteil: Fehlerhafte und beschädigte Frames können ungehindert durchlaufen und auf der anderen Seite eine unnötige Belastung darstellen https://cdn.networkacademy.io/sites/default/files/inline-images/Cut-Trough-Switching.gif #### **Store-and-Forward:** Vollständiges Frame wird eingelesen, gespeichert, auf richtige Prüfsumme gecheckt. Wenn Frame fehlerfrei -> senden Bei Fehler -> verworfen ![](https://i.imgur.com/o7pmsPr.png) https://cdn.networkacademy.io/sites/default/files/inline-images/Cut-Trough-Switching_0.gif Switch kann nur Ethernet #### **MDI/MDIX** ist automatischen Kreuzen (senden und empfangen) #### **Mögliche Bandbreite pro Port bei einem 8 Port Switch:** 8 (Ports) x 2 (Senden und Empfangen) x 1 Gbit/s = 16 GBit/s Nennt sich auch Backplane #### **Flow Control:** Stoppt temporär die Übertragung in einem Ethernet Netzwerk. Layer 2 Daten werden von einem PC schneller gesendet als der andere Empfangen kann -> das überwältigte Geräte sendet ein “Pause”-Frame, welches die Übertragung kurzfristig aufhält. Funktioniert nur im Voll-Duplex Datenspeicher fast voll -> Pause-Frame **Back Pressure:** Simuliert Kollisionen wenn kein Vollduplex möglich ist. Es wird vor dem Überlauf ein Jam-Signal vom Switch gesendet. Das Gerät stellt daraufhin den Sendevorgang ein und wartet einige Zeit bevor es weitere Frames sendet. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907141.htm --- ![](https://i.imgur.com/kdIENqi.png) ## **Router** **Was bedeutet Routing?** Auf OSI-Layer 2 kommt der Frame an, auf OSI-Layer 3 wird das Paket angeschaut und im Frame wird über die Ziel-IP-Adresse entschieden, ob es weitergeleitet wird oder nicht. Das Routing ist ein Vorgang, der den Weg zur nächsten Station eines Datenpakets bestimmt. Im Vordergrund steht die Wahl der Route aus den verfügbaren Routen, die in einer Routing-Tabelle gespeichert sind. **Was ist der Unterschied zwischen einem Router und einem Pc?** Genau **1 Bit** entscheidet, ob Anfragen weitergeleitet werden oder nicht. (Trotzdem hat jedes Gerät eine Routing-Tabelle) [Fritz-Box 3270](https://direktkauf.idealo.de/productpage/930876?siteid=1&offerKey=f5930f7eb5d30bef6bee8a936b9ac2f4&osId=8339232160&shopping=1&camp=auspreiserdk2&ref=auspreiserdk2&utm_medium=shopping&utm_source=google&utm_campaign=2083121037&gclid=Cj0KCQjw0K-HBhDDARIsAFJ6UGgRA-kEKTlDCfoMKFR_6r-J0LUGz2Ff8Z3PAqNftpWNPw5y8yumIgYaAsJ2EALw_wcB) **Distance-Vector-Verfahren** Ein Router betreibt solange Austausche mit anderen, angeschlossenen Routern, bis alle Netze bekannt sind. Ohne Routinginformationen mit Nachbar-Routern augestauscht zu haben, kennt ein Router nur seine eigenen, **direkt** angeschlossen Netze. Direkt angeschlossene Netze sind 0 Hops entfernt. Beim ersten Austausch sind die ausgetauschten Netze 1 Hop entfernt. Beim zweiten Austausch sind die ausgetauschten Netze 2 Hop entfernt. usw usv... ![](https://i.imgur.com/VojBJQw.png) **Link State Verfahren** Beim Link-State-Verfahren teilen die Router ihre Informationen allen Routern im autonomen System mit und nicht nur den benachbarten Routern. Die Bewertung der Strecken erfolgt mit einer Zahl. Die Metrik als Maß der Übertragungsrate berechnet sich aus **10^9/Ü-Rate** (Ü-Rate Wert in Mbit/s). z.B. 100Mbit/s => 10^9/100 * 10^6 = 10^9 / 10^8 = 10 Je kleiner deren Wert umso besser die Strecke. Diese Metriken müssen für eine gesamte Route aufsummiert werden, um eine geeignete optimale Route zu ermitteln. ![](https://i.imgur.com/RFdIyr1.png) ## **OSI-Modell** ![](https://i.imgur.com/7U0bloE.jpg) Reihenfolge: Alle Deutschen Studenten trinken verschiedene Sorten Bier Please do not throw Salami Pizza away Alle poppen Susis Tante nach der Party ![](https://i.imgur.com/Nf3geAA.jpg) 3. TCP Tansmission-Control-Protocol (OSI Schicht 4) Das TCP hat die Aufgabe, die fehlerfreie Kommunikation zwischen den beiden Endsystemen zu ermöglichen. "3 Wege-Handshake" 1) Der angfragende Host beginnt den Verbindungsaufbau (SYN) 2) Der angefragte Server Bestätigt die Verbindung (SYN+ACK) 3) Anschließend werden Daten übertragen (ACK+Daten) 4) Wenn alle Daten übertragen wurden senden beide einen Verbindungsabbau (FIN) TCP/IP-Modell: Schicht 7-5 -> Application -> FTP,HTTP,SMTP,DNS,TFTP Schicht 4 -> Transport -> TCP,UDP Schicht 3 -> Internet -> IP Schicht 2-1 -> Network Access -> LAN,WAN ![](https://i.imgur.com/m6Aw7sm.png) - Verbindungsorientiert (Aufbau, Daten, Abbau) - Erneute übertragung bei Fehlern - geeignet für Downloads z.B Win Updates Definierte Kommunikation: ![](https://i.imgur.com/EHYlSdc.png) **Merke: Für jede Kommunikation sind 2 IP´s und 2 Port´s nötig, diese bilden den "Socket"** 4. UDP - Verbindungslos - keine garantierte übertragung - geeignet für Echtzeitübertragung z.B VoIP TCP UDP ||TCP|UDP| |---:|:---:|:---:| |Verbindungsart|verbindungsorientiert|verbindungslos| |Zuverlässigkeit|Hoch|Niedriger| |Geschwindigkeit|Niedriger|Hoch| |Transfermethode|Pakete werden nacheinander zugestellt (Segmente)|Pakete werden im Datenstrom zugestellt (Datagram)| |Fehlererkennung & -behebung|✔|❌| |Congestion control|✔|❌| |Empfangsbestätigung|✔|❌<br>nur Prüfsumme| PS: Für zuverlässige Kommunikation TCP andernfalls UDP ## **Subnetting** [Subnetting-Rechner](https://www.site24x7.com/de/tools/ipv4-subnet-zrechner.html) [Mebis Video](https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/34223255/mod_page/content/22/Subnetting_intro.mp4) gegeben: 172.16.48 /19 Bilden Sie 5 gleichgroße Subnetze #### Subnetzmaske: /19 = 19 1er -> 11111111.11111111.111|00000.00000000 (255.255.224.0) 255.255.224.0 ist die Subnetzmaske #### Netzadresse: Gerät im Netz: 172.16.48.x = 10101100.00010000.00110000.xxxxxxxx Netzanteil sind die ersten 19 Bits: 10101100.00010000.001|10000.xxxxxxxx 10101100.00010000.001|00000.00000000 = 172.16.32.0 172.16.32.0 ist die Netzadresse #### Subnetze: Wieviele Bits werden für 5 Subnetze benötigt? Formel: 2^AnzahldDerZugewiesenenBits^ = maximale Anzahl der Subnetze 2² = 4 (zu wenig) 2³ = 8 ✓ 3 Bits werden benötigt -> neue Subnetzmaske: 11111111.11111111.111|111|00.00000000 (255.255.252.0) 1.Subnetz: Netzadresse: 10101100.00010000.001|000|00.00000000 (172.16.32.0) Adressbereich: von 10101100.00010000.001|000|00.00000001 (172.16.32.1) bis 10101100.00010000.001|000|11.11111110 (172.16.35.254) Broadcast: 10101100.00010000.001|000|11.11111111 (172.16.35.255) 2.Subnetz: Netzadresse: 10101100.00010000.001|001|00.00000000 (172.16.36.0) Adressbereich: von 10101100.00010000.001|001|00.00000001 (172.16.36.1) bis 10101100.00010000.001|001|11.11111110 (172.16.39.254) Broadcast: 10101100.00010000.001|001|11.11111111 (172.16.39.255) 3.Subnetz: 10101100.00010000.001|010|00.00000000 (172.16.40.0) 4.Subnetz: 10101100.00010000.001|011|00.00000000 (172.16.44.0) 5.Subnetz: 10101100.00010000.001|100|00.00000000 (172.16.48.0) Anzahl der Hosts pro Subnetz: 11111111.11111111.111|111|00.00000000 <- Hostanteil sind die letzten 10 Bits Anzahl Hosts = 2^HostanteilBits^ - 2 = 2^10^ - 2 = 1022 Jedes Subnetz kann 1022 Hosts haben ## **IP-Adressen** **Standardgateway** Als Standardgateway (Default-Gateway genannt) wird in IP-Umgebungen ein routendes Gerät bezeichnet, an welche alle IP-Pakete weitergeleitet werden, für die keine anderen Routing-Informationen gefunden wurden. gibt den Standardweg für Pakete in andere Netzwerke an **IP-Adresse:** IP => Internet Protocol Eindeutige Identifikation des Hosts und des Netzes in dem sich der Host befindet. Eine IPv4-Adresse besteht aus vier Zahlen, die Werte von 0 bis 255 annehmen können und mit einem Punkt getrennt werden, beispielsweise 192.0.2.42. Eine IPv6-Adresse besteht aus Hexadezimalziffern Technisch gesehen ist die Adresse eine 32-stellige (IPv4) oder 128-stellige (IPv6) Binärzahl. Da IPv4 Adressen ausgeschöpft sind, gibt es die IPv6 Adressen Mehr zu IP **Privat:** 10.0.0.0 /8 10.0.0.0 - 10.255.255.255 mögliche Adressen 2^24 172.16.0.0 /12 172.16.0.0 - 172.31.255.255 mögliche Adressen 2^20 192.168.0.0 /16 192.168.0.0 - 192.168.255.255 mögliche Adressen 2^16 **Öffentlich:** -> 0. 0. 0. 0 - 9.255.255.255 -> 11. 0. 0. 0 - 172. 15.255.255 -> 172. 32. 0. 0 - 192.167.255.255 -> 192.169. 0. 0 - 255.255.255.255 **(Klassen)** A -> 0 - 127 B -> 128 - 191 C -> 192 - 223 **Subnetzmaske:** gibt an welche Bitposition für die Adressierung des Netz- bzw. Host-Anteils genutzt werden soll. Diese ist unterschiedlich aufgebaut je nach Netzwerkaufbau. z.B. 255.255.255.0 (Binär: 11111111.11111111.11111111.00000000) 1: Netz-Anteil 0: Host-Anteil entspricht Netz: [IP-Adresse]/24 (24 bit) **DNS-Server:** Server, die für die Übersetzung von Hostnamen (www.ah-nettmann.de) zu einer IP (213.95.20.51) und andersherum da sind cmd/bash $ nslookup www.ah-nettmann.de IP -> Domainname = Forward-Lookup Domainname -> IP = Reverse-Lookup ## **WLAN** - SSID = Name des WLAN-Netzes - Access Point = Funkverbindung oder wie ein Switch - AdHoc Modus kommunizieren die Geräte untereinander (ohne AP) - Kommunikation von WLAN-Clients untereinander Daten gehen nur über einen Port bzw. alle teilen sich den AP. Weiterentwicklung erfolgt in dem sich der letzte Buchstabe ändert. aktueller Standard: IEEE802.11n Warum wird WLAN auf Distanz langsamer? - Standard wird hunteruntegefahren. - Übertragt z.B. nicht mehr 4 Bits pro Takt sondern 2 Bits pro Takt. **Konfigurationsgrößen WLAN:** - Frequenzband 2,4GHz oder 5GHz - Kanal wählen - Standard 802.11 a/b/g/n/ac - 802.11 ac hat max. 1,3GBit/s - SSID Wlan-Namen mit Kennwort(PSK = Pre-shared Key, RADIUS-Server) - Verschlüsselung (Sicherheit) WEP, WPA, WPA2, WPA3 - Sendeleistung - bei 2,4GHz max. 100mW - bei 5GHz max. indoor 200mW outdoor 1000mW - Stromversorgung PoE = Power over Ethernet **Multi-SSID:** - unterschiedliche Sicherheitsstandards pro WLAN - unterschiedliche Rechte - ein AP kann mehrere SSIDs gleichzeitig verwenden Bsp. - Schubert_Int - Schubert_Gast **Repeater-Modus (Kabellose Anbindung)** Ein AP verstärkt das Signal eines weiteren APs. **Gleicher Funkkanal** **Roaming (Kabelgebundene Anbindung)** Zwei AP sind an einem Switch per LAN angebunden. An dem Switch befinden sich desweiteren Clients und die Schnittstelle zum WWW. Geräte können sich über das WLAN oder dem Switch verbinden. **Eigener Funkkanal** **Faktoren für das Design von WLAN** - Größe der Funkzelle - räumliche, geografische Gegebenheiten (Wände, Reflexionen) - verwendete Hardware (AP, Antennen) ![](https://i.imgur.com/MVKl8me.jpg)