Netzwerke (Subject) / A. Vermittlungsschicht (Lesson)

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• SCHICHT 1 (Referenzmodell) Schicht 1 (PhysicalLayer) = Bitübertragungsschicht Aufgaben:- definiert das Medium: metallische Leiter, Glasfasern, Äther- definiert die Übertragung: Strom oder Spannung, Licht, elektromagnetische Wellen- definiert die Verbindungen: mechanisch, elektrisch, Frequenzen uvm.stellt Verfahren zum Aktiveren bzw. Deaktivieren der Verbindung bereitüberträgt Signale von Sender zum Empfäng -Die Übertragung erfolgt bitweise. Dazu gehört auch die Definition der Codierung:+was ist (z.B. elektrisch) eine 0, was eine 1?+wie werden Amplituden und Frequenzen interpretiert? Hardware auf dieser Schicht: NIC, Repeater, Hub.
• SCHICHT 2 (Referenzmodell) Schicht 2 (Data Link Layer) - Sicherungsschicht Aufgaben:- stellt Dienste für die Vermittlungsschicht zur Verfügung- gewährleistet fehlerfreie Datenübertragung- regelt Zugriff auf das Übertragungsmedium -Die Übertragung erfolgt in Frames oder Rahmen. Sie unterteilen den Bitstrom der Schicht 1 in kleinere Einheiten. Die Definition des Aufbaus eines Frames umfasst u.a.:+Trennzeichen: zur Markierung von Beginn und Ende des Frames+Ziel-und Quell-Adressen: schichtspezifisch, auch Hardware oder MAC-Adressen genannt+Steuerinformationen: zur Datenflusskontrolle+Nutzdaten des Pakets der Vermittlungsschicht (der Ebene 3)+Prüfsummen: zur Gewährleistung der Datenintegrität Hardware auf dieser Schicht: Bridge, Switch
• SCHICHT 3 (Referenzmodell) Schicht 3 (Network/Internet Layer) - Vermittlungsschicht # Aufgaben:- stellt Dienste für die Transportschicht zur Verfügung- gewährleistet die Datenübertragung über das gesamte Kommunikationsnetz- Protokolle dieser Schicht stellen also Wegesuche (Routing) zur Verfügung. # Hardware auf dieser Schicht: Router, Layer-3-Switch # Heute ist das Internet-Protokoll (IP) das weit verbreitete Standard-Protokoll der Schicht 3. # Die Sicherungsschicht muss lediglich Daten in einer Teilstrecke (einem Teilnetz) befördern. Sobald sich Sender und Empfänger in unterschied-lichenNetzen befinden, kommt die Vermittlungsschicht ins Spiel.
• SCHICHT 4 (Referenzmodell) Schicht 4 (TransportLayer) = Transportschicht Aufgaben der Schicht 4 (Transport Layer)+stellt Dienste für die anwenderorientierte Schichten zur Verfügung+stellt Verfahren für einen sicheren Transports von Daten durch das Netzwerk bereit+adressiert Anwendungenund nicht Rechner+kann Quality ofServices (Dienstgüte) festlegen
• SCHICHT 5 (Referenzmodell) Schicht 5 (SessionLayer) = Kommunikationssteuerung  Application Layer
• SCHICHT 6 (Referenzmodell) Schicht 6 (PresentaionLayer) = Darstellungsschicht Application Layer
• SCHICHT 7 (Referenzmodell) Schicht 7 (ApplicationLayer) = Anwendungsschicht Application Layer
• Adressierungsarten Eine Adressierungsart bezeichnet in Netzwerken, wie Empfänger auf Datenpakete der Schicht 3 von einem Sender reagieren. Im Wesentlichen unterscheidet man folgende Arten:+Unicast+Broadcast+Multicast+Anycast
• Internet-Protokoll Version 4 - Header - Adressen - besteht aus einem Header (Kopf) und dem Bereich, in dem sich die Nutzdaten befinden. Der Header ist den Nutzdaten vorangestellt. - Der Header ist in jeweils 32-Bit-Blöcke unterteilt. Enthält Angaben zu Servicetypen, Paketlänge, Sender-und Empfängeradresse.- Ein IP-Paket muss mindestens 20 Byte Header und 8 Byte Nutzdaten - Die Gesamtlänge eines IP-Pakets darf 65.535 Byte nicht überschreiten - Die IPv4-Adressen im Header bestehen aus einer 32 Bit langen Zahl. IP-Adressen sind weltweit eindeutig.- Damit sich die Zahl leichter lesen lässt, unterteilt man sie in 4 Bytes (zu je 8 Bit) (Beispiel 192.168.1.51).- Bei der Adresse werden zwei Teile unterschieden: der Netzwerkteil (Netz) und der Hostteil (Rechner, Knoten).
• Netzmaske - Die Netzmaske oder Netzwerkmaske, teils auch als Subnetzmaskebezeichnet, ist eine Bitmaske, die eine IP-Adresse in den Netzwerk-und einen Hostteil trennt. Sie wird in IP-Netzwerken verwendet, um Routing-Entscheidungen zu treffen.- Eine Netzmaske ist immer genau so lang wie die IP-Adresse, auf die sie angewendet wird. Alle Bits des Netzwerkteils, beginnend mit dem höchstwertigen Bit ("äußerst linkes Bit"), sind auf 1 und alle Bits des darauf folgenden Hostteils auf 0 gesetzt.- Die Netz-Adresse ist die IP-Adresse, bei der alle Bits des Hostteils auf 0 gesetzt sind. Sie darf keinem Host zugewiesen werden.- Über die Netzadresse können Rechner gruppiert werden.
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• Broadcasts Broadcasts sind Datenpakete, die an alle Hosts in einem Netz gerichtet sind und werden gebraucht, wenn man den Ziel-Host für ein Paket nicht genau kennt.
• Private IP-Adressen - Private IP-Adressen oder Private Netzesind IPv4-Adressen und Subnetze nach RFC 1918, die für jeden Zweck von jedem benutzt werden können.- Diese Adressen werden im Internet nicht geroutet. - Man benutzt private IP-Adressen, weil man:+ mehr Rechner mit dem Internet verbinden will, als man IP-Adressen vom Internetprovider zugeteilt bekommt.+ die Sicherheit verbessern will+ ein IP-basiertes, privates Netz aufbauen will.
• ICMP-Anwendung - PING - traceroute und tracepath PING: sendet ICMP-Echo-Requestsaus und wartet auf den ICMP-Echo-Reply. So kann man die Erreichbarkeit eines Knotens feststellen traceroute und tracepath_ Diagnose-Werkzeuge, mit denen ermittelt werden kann, über welcheGateways Datenpakete bis zum Ziel-Host vermittelt werden.
• Gemeinsamkeiten von v4 und v6 -Alle Rechner mit der gleichen Netz(werk)adressegehören zu einem Netz und sind untereinander direkt erreichbar. -Kann ein Rechner nicht direkt erreicht werden, muss eine Station angegeben werden, die für die Weiterleitung (Routing) dieser Pakete zuständig ist (Gateway). -Fehlt das Gateway oder hat es selbst keine Verbindung zu einem anderen Netz, wird das Datenpaket verworfen (Fehlermeldung). -Zur Koppelung von unterschiedlichen Netzen auf Schicht 3 wird ein Routerbenötigt.
• IP Routing Um Datenpakete in vermaschten Netzen trotzdem zustellen zu können, muss man per Routingden Weg zum Empfänger finden. Man versteht in IP-Netzen darunter:+den Prozess der Auswahl des nächsten Knotens zur Versendung von IP-Paketen an eine oder mehrere Zielstationen+Zustellung der IP-Pakete über den ausgewählten (Teil-)Pfad an die Zielstation(en) -Man nutzt dabei:+Komponenten zum Transport (Pakete)+Komponenten zur Vermittlung (Knoten)+Verfahren zur Vermittlung (Algorithmen)-Kern des Routings ist die Routingtabelle, die jeder IP-Knoten bereithält. Sie enthält die notwendigen Informationen, um ein Datenpaket in einem IP-basierten Netz weiterzuleiten. Je nach Betriebssystem und Implementierung kann es eine Datei mit Tabellenstruktur oder eine Datenbank sein.-In dieser Tabelle werden Informationen zu+Rechnern und+Netzenbereitgehalten.
• Routingtabelle -Die Routingtabelle enthält Informationen sowohl für die direkte wie auch für die indirekte Paketzustellung. Jeder Eintrag beschreibt entweder den Weg zu einem Knoten oder zu einem Netz auf der Schicht 3.-Jeder Eintrag in der Routingtabelle enthält mindesten drei Informationen:+Zieladresse(Knoten oder Netz)+Subnetzmaske+Next Hop(nächster Knoten, nächste Etappe)-Anhand dieser Einträge kann der Sender entscheiden, wohin ein Paket geleitet wird. Dabei muss das Zielnetz nicht notwendigerweise direkt in der Routingtabelle des Senders stehen. Er muss lediglich den nächste Knoten in Richtung des Empfängers ermitteln können.
• Routingtabelle Statisch vs. Dynamisch -Statisch:+Manuelles Konfigurieren des Routings+Nur in kleinen Netzen anwendbar+Unflexibel, nicht adaptiv (Dynamik der Netzstruktur vernachlässigt)-Dynamisch:+Netz arbeitet selbständig (mit Algorithmen)+Routingtabellen werden in allen beteiligten Systemen möglichst zu jedem Zeitpunkt aktuell gehalten+Trotz Komplexität des dynamischen Routings sehr flexibel
• Statisches Routing Unter Windows benutzt man dazu den schon bekannten Befehl routeim Konsolenfenster. -ROUTE [-f] [-p] [-4|-6][Befehl] [Ziel] [MASK Netzmaske] [Gateway] [METRIC Anzahl] [IF Schnittstelle]-Parameter:+f:löscht alle Gateway-Einträge+p: hinzugefügte Routen stehen auch nach dem Neustart zur Verfügung-Befehle:+PRINTDruckt eine Route+ADDFügt eine Route hinzu+DELETELöscht eine Route+CHANGEÄndert eine bestehende Route-Die restlichen Parameter sind selbsterklärend. MASK, METRIC und IF müssenim Kommando mit angegeben werden.

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