Routing - Weiterleiten der Daten im Internet
Routing - Weiterleiten der Daten im Internet
Routing - Weiterleiten der Daten im Internet
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Weiterleitung <strong>der</strong> <strong>Daten</strong> <strong>im</strong> <strong>Internet</strong><br />
Weiterleitung aus Host-Sicht<br />
− Algorithmus be<strong>im</strong> Senden in Hosts<br />
− Netzmasken und Subnetz-Masken<br />
Leitwegbest<strong>im</strong>mung in Routern<br />
− Verwaltung bekannter Netze in Routern<br />
Konfiguration von PCs<br />
Testen <strong>der</strong> Netzwerkanbindung<br />
© S. Günther<br />
© S. Günther<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
Weiterleitung aus Host-Sicht<br />
Randbedingungen für Sen<strong>der</strong>:<br />
− Nachrichten können nur an direkt erreichbare Stationen (<strong>im</strong> eignen Netz)<br />
gesendet werden<br />
Erreichbarkeit des Empfängers<br />
a) direkt, wenn die Empfängerstation <strong>im</strong> gleichen Netz ist (Station L)<br />
b) über Router (Vermittlungsstationen), wenn <strong>der</strong> Empfänger in an<strong>der</strong>en Netzen<br />
liegt (Station W)<br />
S<br />
Netz A<br />
L<br />
LAN A<br />
R<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
R<br />
LAN<br />
N<br />
W<br />
Netz N<br />
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© S. Günther<br />
Algorithmus be<strong>im</strong> Senden in Hosts<br />
if (Empfänger <strong>im</strong> gleichen Netz)<br />
Paket direkt an Zielrechner senden (MAC-Adr.)<br />
else<br />
Datagramm an Router senden (MAC-Adr. des Routers)<br />
Konsequenzen:<br />
− bei jedem Sendevorgang muss das Zielnetz ermittelt werden<br />
− die Ermittlung des Zielnetzes und <strong>der</strong> Vergleich müssen sehr schnell möglich<br />
sein<br />
− je<strong>der</strong> Host muss (mindestens) einen Router „kennen“<br />
© S. Günther<br />
Netzmasken<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
Ermittlung <strong>der</strong> Netzadresse durch „Ausblenden“ <strong>der</strong> Bits <strong>der</strong> Host-Adresse<br />
− bitweise UND-Verknüpfung mit einer Maske<br />
Netzmaske<br />
− besteht aus <strong>der</strong> gleichen Anzahl Bits wie die IP-Adresse<br />
− enthält<br />
• 1-Bits für alle Bits <strong>der</strong> Netz-Adresse<br />
• 0-Bits für alle Bits <strong>der</strong> Host-Adresse<br />
Bsp.: Maske für ein Klasse-C-Netz<br />
11111111 11111111 11111111<br />
255 . 255 . 255 .<br />
[6.4.2.1] [6.4.3.1]<br />
00000000<br />
0<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
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© S. Günther<br />
Subnetz-Masken<br />
Problem:<br />
− größere Netze sind weniger effizient und sicher<br />
− Ausnutzung <strong>der</strong> verfügbaren Rechner-Adressen auch bei Klasse-C-Netzen<br />
u.U. problematisch<br />
Lösung: Unterteilung eines Netzes in Subnetze<br />
− Host-Bereich ist durch Administrator best<strong>im</strong>mt<br />
− „Borgen“ von höherwertigen Bits aus dem Host-Bereich<br />
=> Bereich für Subnetze<br />
=> neuer Bereich für Hosts<br />
Beispiel für eine Subnetz-Maske:<br />
11111111 11111111 11111111 111<br />
255 . 255 . 255 .<br />
[6.2.1.2] [6.5.1.1]<br />
© S. Günther<br />
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00000<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
Leitwegbest<strong>im</strong>mung in Routern<br />
Router<br />
− sind Vermittlungsknoten auf Schicht 3 und verbinden Netze<br />
− suchen opt<strong>im</strong>ale Wege für <strong>Daten</strong> in globalen Netzen<br />
− sind in mehreren Netzen „präsent“ (haben mehrere Netzwerk-Adapter)<br />
Prinzip <strong>der</strong> Leitwegsbest<strong>im</strong>mung:<br />
if (Empfaenger direkt erreichbar)<br />
Paket direkt an Empfaenger senden<br />
else if (Empfaenger-Netz bekannt)<br />
Paket an nächsten Router weiterleiten<br />
else<br />
Paket an default-Router weiterleiten // „letzter Versuch“<br />
zu realisierende Teilaufgaben:<br />
− Verwaltung <strong>der</strong> „bekannten Netze“ <strong>im</strong> Router<br />
• Registrierung<br />
• Kriterien bei <strong>der</strong> Wahl alternativer Varianten<br />
• Reaktion auf „Verkehrsprobleme“ (Ausfall, Überlast)<br />
− Anpassung an Kommunikationstechnologie (Weiterleitung in Teilnetzen)<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
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© S. Günther<br />
Verwaltung bekannter Netze in Routern<br />
<strong>Routing</strong>-Tabellen<br />
− sind die Basis für Weiterleitung <strong>der</strong> Pakete <strong>im</strong> Netz zum nächsten Router<br />
Aufbau <strong>der</strong> Tabellen (be<strong>im</strong> „<strong>Routing</strong> Information Protocol“ - RIP)<br />
− Zielnetz Adresse eines bekannten Netzes<br />
− <strong>Routing</strong>-Adresse Adresse des nächsten Routers („next hop“)<br />
− Kriterium Anzahl <strong>der</strong> „Hops“ bis zum Zielnetz über diesen Router<br />
− Interface lokaler Netzadapter (Ausgang zum Router)<br />
Erzeugen <strong>der</strong> <strong>Routing</strong>-Tabelle:<br />
● statisch<br />
=> durch Administrator zu konfigurieren<br />
● dynamisch<br />
=> durch Informationsaustausch zwischen Routern mit <strong>Routing</strong>-Protokollen<br />
(„Verkehrsfunk“)<br />
© S. Günther<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
<strong>Routing</strong>-Protokoll-Beispiel: RIP<br />
Verteilen <strong>der</strong> Netzwerk-Informationen bei RIP<br />
− Router kennen zunächst nur die direkt angeschlossenen Netze<br />
(konfigurierte Netzwerk-Interfaces)<br />
− Router schicken an die direkten Nachbarn die gesamte <strong>Routing</strong>-Tabelle<br />
Netz A<br />
R1 R2 R3 R4<br />
Netz B Netz C Netz D Netz E<br />
RIP RIP RIP<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
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© S. Günther<br />
Statische Konfiguration von PCs<br />
notwendige Angaben vom Netzwerkadministrator:<br />
− IP-Adresse => eindeutige Identität <strong>im</strong> Netz<br />
− Subnetzmaske => Ermittlung <strong>der</strong> Netzadressen<br />
− Host-Name und Domäne (DNS) (=> alternative Identität)<br />
− default Gateway (Router) => „Ausgang“ in das <strong>Internet</strong><br />
− DNS-Server (WINS-Server) => Übersetzung von DNS-Namen IP-Adr.<br />
Anzeige <strong>der</strong> Konfiguration:<br />
ipconfig<br />
ipconfig /all<br />
Nachteil:<br />
− Fehler bei <strong>der</strong> Eingabe<br />
− Än<strong>der</strong>ungen müssen alle per Hand gemacht werden (bei Netzumstellung)<br />
[6.3.2.1]<br />
© S. Günther<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
Dynamische Konfiguration von PCs<br />
DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol<br />
(RFC2131, RFC1531, http://www.dhcp.org)<br />
− automatisches Konfigurieren von Rechnern durch DHCP-Server<br />
− auch über Subnetzgrenzen hinweg möglich<br />
− meist zur dynamischen (temporären) Zuweisung von IP-Adressen genutzt<br />
− Server wird zentral durch Netzadministrator verwaltet<br />
• zuverlässige zentral gesteuertes Konfigurieren <strong>der</strong> Netzrechner möglich<br />
− Konfigurationsparameter:<br />
• IP-Adresse, Netzmaske, Standard-Router<br />
• DNS-Server, ...<br />
Ablauf:<br />
[6.3.2.2]<br />
Client<br />
Discover (Broadcast)<br />
Offer (Entfernung)<br />
Request (MAC-Adr.)<br />
Acknowledge (Konfiguration)<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
DHCP-Server<br />
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© S. Günther<br />
Testen <strong>der</strong> Konfiguration<br />
Erreichbarkeit von Rechnern <strong>im</strong> <strong>Internet</strong>: ping<br />
− benutzt ICMP (Echo-Request / Echo-Response)<br />
− testet, ob Komponenten für Schicht 1 bis 3 richtig konfiguriert und installiert sind<br />
Verfolgen von Paketen <strong>im</strong> <strong>Internet</strong>: traceroute<br />
− sendet UDP-Paket mit 40 Bytes<br />
− nutzt TTL-Feld des IP-Hea<strong>der</strong>s und provoziert gezielt eine Fehlermeldung<br />
− TTL-Wert gibt Position des Routers auf dem Weg zum Zielrechner an<br />
− Ablauf: TTL beginnt mit 1 und wird bei jedem neuen Senden um 1 erhöht:<br />
• TTL erreicht den Wert 0 be<strong>im</strong> Rückwärtszählen <strong>im</strong> entsprechenden Router<br />
• => Fehlermeldung „Ziel nicht erreichbar“<br />
• => ICMP-Fehlermeldung mit Adresse des entsprechenden Routers<br />
<strong>Routing</strong>-Tabelle <strong>im</strong> Rechner anzeigen: netstat -r<br />
− <strong>Routing</strong>-Informationen des Rechners ausgeben<br />
[6.6.3.1]<br />
[6.6.4.1]<br />
© S. Günther<br />
Zusammenfassung<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
Router<br />
− verbinden Netze<br />
− leiten Nachrichten zum Empfänger weiter<br />
− verwalten bekannte Netze über <strong>Routing</strong>-Tabellen<br />
− benutzen <strong>Routing</strong>-Protokolle für den Austausch von Netzwerk-Infomationen<br />
Weiterleitung <strong>der</strong> Nachrichten <strong>im</strong> <strong>Internet</strong><br />
− erfor<strong>der</strong>t den schnellen Vergleich des Zielnetzes mit dem eigenen Netz<br />
• über Netz- / Subnetz-Masken möglich<br />
− Nachrichten an<br />
• Empfänger <strong>im</strong> gleichen Netz werden direkt gesendet<br />
• Empfänger in an<strong>der</strong>en Netzen werden an den Router gesendet<br />
Konfiguration von Rechnern<br />
− statisch durch Administrator<br />
− Dynamisch mit DHCP<br />
Testwerkzeuge für das <strong>Internet</strong><br />
− ping => Konfiguration prüfen / Erreichbarkeit eines Rechners auf Schicht 3<br />
− tracert / traceroute => Anzeige des „Weges“ einer Nachricht<br />
D:\sguenthe\Lehre\Vorlesg\MiWinf\routing.sxi<br />
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