Grundlagen der Rechnernetze
Einführung
Übersicht
• Basisbausteine und Begriffe
• Kommunikationsgrundlagen
• Adressierung
• Protokolle und Schichten
• Performance
• Geschichte und Gegenwart
Basisbausteine und Begriffe
Hosts und Links
H1 H2
Host
Link
S
Nachricht, Stream, Paket
H1 M H2 H3 H4
P
1P
2… P
nPayload
Header Trailer
Erstes Bit Letztes Bit
Bytes
Multiple‐Access
H
1H
2H
3… H
nMultiplexing
H
1H
2H
3H
4H
5H
6H
1H
2H
3H
4H
5H
6…
Skalierbarkeit von Multiple‐Access‐Netz?
Annahme alle Knotenpaare kommunizieren gleich häufig.
Was ist der Anteil s des Mediums pro Knotenpaar?
H
1H
2H
3… H
nSkalierbarkeit von vollvermaschtem Netz?
Anzahl Links k pro Knoten und Gesamtanzahl Links l?
H1 H2
H3
H5 H9 H4
H8
H6 H7
H10
H11
Switched‐Network
H1 H2 H3
H8
H7
H6 H5
H4 S1
S2 S3 S4
S5
Cloud‐Icon
H1 H2 H3
H8
H7
H6 H5
H4 S1
S2 S3 S4
S5
N
Internet
N1
N3 N2
R1
H1 H2
H3
R3
R2
H4
H5
H6 H9
H8
H7
Rekursive Anwendung des Cloud‐Icons
N1
N3 N2
R1
H1 H2
H3
R3
R2
H4
H5
H6 H9
H8
H7
N
Netzgrößen
Netze und Graphen
N1
N3 N2
R1
H1 H2
H3
R3
R2 H4
H5
H6 H9
H8
H7
H1
H2
H3 N1
R1 R2
N2
H4
H5 H7 H6
H9
H8
N3
R3
Definition: Graph
Beispieltopologien
Bus Baum
Stern Ring Mesh
Kommunikationsgrundlagen
Kommunikationsformen
N1
N3 N2
R1
H1 H2
H3
R3
R2
H4
H5
H6 H9
H8
H7
Forwarding‐Tabelle
R
1 2 4 3
5 6
Zieladresse Nächster Hop
4711 3
7893 2
3467 5
2576 2
… …
Timeouts und Acknowledgments
N1
N3 N2
R1
H1 H2
H3
R3
R2
H4
H5
H6 H9
H8
H7
Verbindungsorientiert und Verbindungslos
N1
N3 N2
R1
H1 H2
H3
R3
R2
H4
H5
H6 H9
H8
H7
Client‐Server‐Prinzip
H N S
Adressierung
Physikalische Adresse – Beispiel Ethernet
00001000 00000000 00101011 11100100 10110001 00000010
08 : 00 : 2B : E4 : B1 : 02
Broadcast
11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 FF:FF:FF:FF:FF:FF
Multicast
1XXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX
{8X,…,FX}:XX:XX:XX:XX:XX
Flache und hierarchische Adressräume
R1
H1 H2 H3
R3 R2
H4
H5 H6
H9 H8
H7
1
2
3 4
1.1 1.2 1.7
2.5
1.10
2.7
2.1
2.4 2.8
3.1
3.2
4.4
4.1 4.2 4.3
Konsequenz für Forwarding‐Tabelle
R1
H1 H2 H3
R3 R2
H4
H5 H6
H9 H8
H7
1
2
3 4
1.1 1.2 1.7
2.5
1.10
2.7
2.1
2.4 2.8
3.1
3.2
4.4
4.1 4.2 4.3
Ziel Next‐Hop H1 nach R1 H2 nach R1 H3 nach R1 H4 direkt H5 direkt H6 direkt H7 nach R3
Ziel Next‐Hop 1.X nach R1 2.X direkt 4.X nach R3
Classful IP‐Adressen
10101011 01000101 11010010 11110101
171.69.210.245
Class A
0 Netz Host
1 Netz Host
1 Netz Host
0
1 0
7 24
14 16
21 8
Class B
Class C
Bedarf für eine weitere Hierarchieebene
R1
H1 H2 H3
R3 R2
H4
H5 H6
H9 H8
H7
1
2
3 4
1.1 1.2 1.7
2.5
1.10
2.7
2.1
2.4 2.8
3.1
3.2
4.4
4.1 4.2 4.3
Eingang ins Campus‐Netz
Subnetze
1 0 Netz Host
14 16
Zum Beispiel Class B Adresse
11111111 11111111 11111111 (255.255.255.0)
Subnetz Maske 00000000
Netznummer
Ergebnis Subnetz Host
Subnetting‐Beispiel
R1 H1
H2
Subnetznummer : 128. 96. 34. 0 = 100000000 01100000 00100010 00000000 Subnetzmaske : 255.255.255.128 = 111111111 11111111 11111111 10000000
128. 96. 34. 15 = 100000000 01100000 00100010 00001111
128. 96. 34. 1 = 100000000 01100000 00100010 00000001
128. 96. 34.130 = 100000000 01100000 00100010 10000010
128. 96. 34.128 = 100000000 01100000 00100010 10000000 255.255.255.128 = 111111111 11111111 11111111 10000000
128. 96. 34.139 = 100000000 01100000 00100010 10001011
Konsequenz für Forwarding‐Tabellen
R1 H1
H2
Subnetznummer : 128. 96. 34. 0 Subnetzmaske : 255.255.255.128
128. 96. 34. 15
128. 96. 34. 1
128. 96. 34.130
128. 96. 34.128 255.255.255.128
128. 96. 34.139
Subnetznummer Subnetzmaske Nächster Hop
128.96.34.0 255.255.255.128 direkt (if 1) 128.96.34.128 255.255.255.128 direkt (if 2) 128.96.33.0 255.255.255.0 nach R2 (if 2)
Interface 1 Interface 2