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Netzwerkgrundlagen IV

Router, RIP, OSPF, OSI Modell

Router

  • Haben die Aufgabe, Daten zischen Rechnern in verschiedenen Netzen auf möglichst günstigen Wegen weiterzuleiten
  • Router verbinden (im Gegensatz zu Bridges) in OSI Schicht 3 auch Netze un-terschiedlicher Topologien
  • Sie sind Dreh- Angelpunkt in strukturiert aufgebauten LAN- und WAN Netzen
  • Mit der Fähigkeit, unterschiedliche Netztypen sowie unterschiedliche Protokolle zu routen, ist eine optimale Verkehrslenkung und Netzauslastungen möglich
  • Ein Routing wird erst nötig, wenn man unterschiedliche Subnetze hat
  • Klassische Beispiele in Heimnetzen, ISDN- oder DSL Router, welche die Verbindung  mit dem Provider erstellen
  • Leitet Datenpaket der Netzwerkschicht weiter (forwarding) und trifft Ent-scheidungen über Wegewahl und Erreichbarkeit zu anderen Netzwerken(routing)
  • ARP (address resolution protokoll) RAR (reversed address resolution protokoll) RIP (routing information protokoll) OSPF (Open short past first)

RIP Routing Information Protocol

  • Dient der dynamischen Erstellung der Routingtabellen und wird in den Protokollen IP und IPX benutzt
  • Um Änderungen im Netzwerk zu erkennen, wird das Senden der Routingtabellen (das Advertisment) regelmäßig (alle 30Sek bei IP, alle 60Se bei IPX) wiederholt, dabei wird immer die gesamte Routingtabelle an alle Nachbarn gesendet)
  • Die Informationen über die Tabellen breitet sich relativ langsam aus
  • Die Kosten (Metrik) bezeichnen den Aufwand der nötig ist, um ein anderes Netz zu erreichen. Hierzu gehören 
    • HOP Count (Anzahl der Router bis zu Ziel)
    • Bei IPX HOPTICK (der Router bis zu Ziel und die Verzögerung die der Router benötigt um weiterzuleiten) (Bei Vista wird IPX nicht mehr unterstützt)
  • Bei großen Netzen wird RIP kaum noch verwendet
  • Ist unsicher, da die Daten per UDP (universal datagram protocol) versendet werden
  • UDP ist ein sehr schnelles Protokoll, ist ein verbindungsloses Protokoll, die Daten werden nicht auf Unversehrtheit überprüft
  • Da der Router immer nur seinen direkten Nachbarn kennt und es somit immer eine gewissen Zeit alle miteinander kennen und eine einheitlich Sicht auf das Netzwerk haben nennt man Convergence
  • Das ist das Problem von RIP, das man immer nur den direkten Nachbarn kennt
  • Hohe Konvergenzzeiten und das Count to Infinity Prinzip
  • Unerreichbarkeit eines Ziels und wird bei RIP mit dem HOPCOUNT 16 angegeben

OSPF (Open short past first)

  • Dynamisches Routingprotokoll / Link State Protokoll
  • Kern ist es ist eine Nachbarschaftsdatenbank (Adjazenz-LSD / Link State Da-tabase) 
  • Liste aller Router die in bidirektionaler Verbindung stehen
  • Flooding wird eingesetzt (senden an alle angeschlossenen Geräte)
  • Für die Sicherheit gib es einen DR (Designated Router) und einen BDR (Backup Designated Router)
  • Die Router werten das untereinander selbst aus
  • Der Router mit der höchsten Priorität, der wird DR (Designated Router)
  • Haben die Router die selbe Priorität, dann wird der Router mit der höchsten ID (IP Adresse) zum DR (Designated Router)
  • Welche Pakete, wie routed werden hängt von den eingesetzten  Protokollen auf Schicht 3 ab

OSI - Open System Interconnection

  • Beschreibt das Kommunikationsverhalten in seinen einzelnen Funktionen und definiert die Komponenten der Datenkommunikation, es standardisiert Hardware und Softwaremäßig.
  • Die Struktur der Kommunikation innerhalb eines offenen Kommunikationssystems

Das OSI-Modell im Überblick


OSI-Schicht

Einordnung

Standard

DoD-Schicht

Einordnung

Protokollbeispiel

Einheiten

Kopplungselemente

7

Anwendung
(Application)

Anwendungs-
orientiert

FTAM

Anwendung

Ende zu
Ende
(Multihop)

HTTP
FTP
HTTPS
SMTP
LDAP
NCP

Daten

Layer 4-7 Switch, Content-Switch, Gateway

6

Darstellung
(Presentation)

ASN.1

5

Sitzung
(Session)

ISO 8326

4

Transport
(Transport)

Transport-
orientiert

ISO 8073

Transport

TCP
UDP
SCTP
SPX

Segmente

3

Vermittlung
(Network)

CLNP

Internet

Punkt zu
Punkt

ICMP
IGMP
IP
IPX
Novell

Datagramme

Router, Layer-3 Switch

2

Sicherung
(Data Link)

HDLC

Netzzugang

Ethernet
Token Ring
FDDI
ARCNET

Rahmen (Frames)

Switch, Bridge (Netzwerk)

1

Bitübertragung
(Physical)

Token Bus

Bits

Hub, Repeater


  • Alle Schichten haben klar definierte Aufgaben
  • Jede Schicht stellt der darüber liegenden Schicht Dienste zur Verfügung
  • Jede der 7 Schichten realisiert spezifische Aufgaben
  • Nutz selbst Dienste der darunter liegende Schicht
  • Außer Bitübertragungsschicht (Schicht 1)
  • Es ist eine rein theoretisches Modell
  • Reell werden 4 Schichten genutzt, diese wurden durch das DOD(Department of Defece) festgelegt
  • Schicht 1-4 werden transportorientierte Schichten genannt
  • Schicht 5-7 werden anwendungsorientierte Schichten genannt
  • Da die Schichten übereinander angeordnet sind spricht man auch vom Proto-kollstapel oder Protocolstack
  • Der Ablauf der Kommunikation sieht so aus
    • Datenpaket wird auf der Sender Seite von einer DEE (Datenendeinrichtung) erzeugt und durchläuft 7-1 des OSI Modells
  • Das ist die vertikale Kommunikation

Schicht 1 / Physical Layer (Bitübertragungsschicht)

  • Zur Übertragung von Bitströmen
    • Beinhaltet alle elektrischen, mechanischen und funktionalen Parameter
    • Hierzu zählen Daten und Steuerleitungen, Datenflussrichtung (simplex, halbduplex, vollduplex). Serielle oder parallele Betriebsart
  • (Bitübertragungschicht) Es kommen Bits im Nachbarrechner an
  • Repeater HUB

Schicht 2 /  Data Link Layer (Sicherungsschicht)

  • Ist für den zuverlässigen Austausch von Datenpaketen zwischen den Systemen zuständig, die durch Schicht 1 miteinander gekoppelt sind
  • Aufgaben:
    • Aktivierung, Deaktivierung und Überwachung einer physikalischen Ver-bindung
    • Erkennen und Beseitigen von Übertragungsfehlern der Schicht 1 aufgrund von CRC
    • Aufteilung der Daten in Frames
    • Vermeidung von Lücken und Dubletten
  • Unterteilt in 2 Unterschichten 
    • 2a= MAC und 
    • Definiert die Parameter, die für die Zusammenarbeit der einzelnen Datenendeinheiten erforderlich ist
    • 2b= LLC auch für ISO Protokolle
  • Datagrammdienste, sehr schnell, keine Datenüberprüfung
  • Eigenständige horizontale Kommunikation zwischen den Geräten der Sicherungsschicht
  • Es kommen sichere Nachrichten im benachbarten Rechner an
  • Bridge, Switch

Schicht 3 / Network Layer (Vermittlungsschicht)

  • Aufgaben:
    • Steuerung von Datenpaketen
    • Identifizierung der Netzwerkknoten (Kopplungselement)
    • Stellt Funktionen bereit zur Ermittlung der MAC Adresse, zur Ermittlung der IP Adresse mittels ARP (Adress Resolution Protokoll) oder RARP (Reverse Adress Resolution Protokoll)
    • ARP verbindet die IP Adresse mit der MAC Adresse, kommt immer dann zum Einsatz wenn sich die IP Adresse im gleichen Netz befindet in dem sich auch der Absender befindet  (Sender und Empfänger befinden sich gleichen Netz)
    • RAR wird verwendet wenn die IP Adresse unbekannt ist (muss ermittelt werden)
    • Auf- und Abbau logischer Verbindungen
    • Routing ermöglicht den Datenaustausch von DEE (Datenendeinheit) zu DEE (Datenendeinheit)
  • Nachrichten kommen sicher im Zielsystem (anderes Netz) an
  • Router, Layer 3 Switch

Schicht 4 / Transport Layer (Transportschicht)

  • Letzte Schicht im Transportsystem und stellt Dienste der Anwendungsschicht zur Verfügung
  • Zum Beispiel im eMailversand 
  • Aufgaben:
    • Verbindungsaufbau
    • Unterhalt und Abbau mit gesicherten Qualitätsmerkmalen
    • Verwaltet die Reihenfolge der IP Pakete
    • Stellt Funktionen zur Nutzung von Ports zur Verfügung
  • Nachrichten kommen sicher beim Partnerprogramm an

Schicht 5 / Session Layer (Sitzungsschicht)

  • Bricht eine Transportschicht zusammen muss der Sessionlayer dafür sorgen diese Aufrecht zu erhalten, sonst muss durch erneuten Aufbau eine neue Transportschicht aufgebaut werden und damit der Datentransport sicher gestellt werden kann
  • Aufgaben
    • Bereitstellung von Netzwerkbetriebssystemfunktionalitäten
    • An und Anmeldefunktionen für Benutzer mit Netzwerkressourcen
    • Anbindungen paralleler Sessions an unterschiedliche Server
  • Es werden Sitzungen zwischen Partnern durchgeführt

Schicht 6 / Presentation Layer (Darstellungsschicht)

  • Übernimmt die Rolle eines Dolmetschers durch Umwandlung von Codes Syntax und Formaten ermöglicht diese Schicht eine Form von Daten die von den Systemen unterschiedlichster Hersteller interpretiert werden können
  • Er bietet die Möglichkeit der Datenkompression, der Verschlüsselung, wobei nur der Payload verschlüsselt oder komprimiert wird (Daten in dem Frame)
  • Der Partner versteht die selbe Sprache

Schicht 7 / Application Layer (Anwendungsschicht)

  • Ist das Bindeglied zur Anwendung und besteht aus einer Vielzahl von Protokollen.
  • Aufgaben:
    • Identifikation der Kommunikationspartner
    • Berechtigungsprüfung der Kommunikation
    • Zugangsart der Kommunikation
    • Wahl der Übermittlungsparameter
  • Häufig Bestandteil der Anwendung Beispiele Outlook, IE Explorer (Anwendungen mit eine Netzwerkfunktionalität)
  • Übergabe des Anwendungsprotokolls z.B. HTTP, SMTP, FTP, 
  • Anfragen werden von Anwendungen angenommen und ausgeführt



Kompletten Aufzeichnungen zu finden in der Downloadsektion 



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