Systeme und Netze in der 5Ib

• Entspricht der Vermittlungsschicht im OSI-7-Stack (Layer 3)
  
• Weiterleitung der Pakete an das Zielnetz
• Mit Switches alleine könnte man das Internet nicht aufbauen (warum?)
• Router müssen wissen, welche IPs wo erreicht werden können
  
• IP-Verbindungen sind end-to-end

Paketvermittlung (packet switching)

• z.B. Computernetze (im Gegensatz zu Telefonnetz = circuit switching)
  
• die Leitungen werden mit anderen geteilt
• Weiterleitung von Paketen
• Vorteile: sehr flexibel, Skalierungsmöglichkeit
• Nachteile: variable Bandbreite, Verzögerungen
  

IP versucht, Pakete zuzustellen. Aber:

• Reihenfolge wird nicht garantiert
• Einmalige Zustellung wird nicht garantiert (Paket kann verloren gehen oder doppelt zugestellt werden)
  

IPv4-Header

• Version (4 bit): 0x04 oder 0x06
• IHL-Internet Header Length (4 bit): Länge des Headers (inklusive Options)
• Differentiated Services (8 bit): für QoS
• Total Length (16 bit): Länge des Pakets (inlusive Header)
• Identification (16 bit): fortlaufende Nummer
• Flags (3 bit): Bit1 = Don't Fragment, Bit 2 = More Fragments
• Fragment Offset (13 bit): Offset im ursprünglichen Paket
  
• TTL (8 bit): wird bei jedem Hop um 1 dekrementiert (Standardwert: 64)
• Protocol (8 bit): Layer4-Protokoll (1 = ICMP, 6 = TCP, 17 = UDP)
• Header Checksum (16 bit): nur für den Header
• Options (bis 40 Byte): z.B. Timestamp
  

Fragmentierung

• Aufteilung auf mehrere Frames
• IP-Datagram: maximal 65535 Byte
• Ethernet Frame: maximal 1500 Byte
• Jedes Fragment muss den gesamten Header beinhalten
• MF = weitere Fragmente sind unterwegs, Offset = Position des Fragments
  

ARP (Address Resolution Protocol)

• Link-Layer braucht die MAC-Adresse (des Ziels oder des nächsten Routers)
  
• ARP-Tabelle speichert bekannte IP/MAC-Beziehungen
• Falls die IP-Adresse unbekannt ist, startet ARP

ARP Request

• Source MAC: MAC des Anfragenden
• Source IP: IP-Adresse des Anfragenden
• Destination MAC: FF-FF-FF-FF-FF-FF (Broadcast)
• Destination IP: IP-Adresse des Gesuchten
  

ARP Response

• Source MAC: MAC des Gesuchten
• Source IP: IP-Adresse des Gesuchten
• Destination MAC: MAC des Anfragenden
• Destination IP: IP-Adresse des Anfragenden
  

Routing und Switching

• Switching (Link-Layer): Entscheidung über den Ausgangsport am Switch (DMAC in SAT suchen), Weiterleitung der Frames
• Routing (Network-Layer): Entscheidung für den Next-Hop (Zielnetz in Routingtabelle suchen), Suche der MAC-Adresse des Next-Hop, Erstellen eines neuen Frames, Weiterleitung des Pakets mit dem neuen Frame
  

Routingtabelle

• beinhaltet Informationen über alle erreichbaren Netze
• liefert IP-Adresse des Next-Hop und das zu verwendende Interface
• kann mehrere Routen zum selben Zielnetz beinhalten (eventuell mit unterschiedlicher Metrik)
• statische Routen, route aggregation (Zusammenfassung der Netze), default route
• Entscheidung: longest prefix match (die Regel mit dem längsten Prefix wird angewandt)
  

Routingprotokolle für dynamische Routen

• Händisches Routing ist in größeren Netzen zu aufwendig
• Routingprotokolle transportieren keine Nutzdaten, wichtig ist das Finden und das Aktualisieren von Routen
• Distanzvektorprotokolle (z.B. RIP): Liste von Entfernungen, Router kennt nur seine Nachbarn
• LinkState-Protokolle (z.B. OSPF): Verbindungen zu den Nachbarn, Router kennt das gesamte Netz und berechnet die Routen selbst
• Pfadvektorprotokolle (z.B. BGP): Liste von Pfaden, Router kennt Topologie und die Pfade der anderen Router