Binäres Zahlensystem, Netzwerk, OSI 7 Schichten Modell , MAC & IP Adresse

1. ► SE „Digitale Kommunikation“
► Christian Höserle

2. • Binäres Zahlensystem
• Netzwerkarten & Kommunikation
• OSI 7 Schichtenmodell
• MAC Adresse(n) & IP-Adresse(n)
• Netzwerkkomponenten
• Ausgewählte Protokolle

3.  Binäres Zahlensystem
 Verwendung
 Strom / Nicht Strom 0 oder 1
 Zusammenhang zwischen Bit und Byte
 Anwendungsfälle
 Hexadezimalsystem (0-15)
 Verwendung
 Zählbereich 0 - F
 Anwendungsfälle

4.  Aktiv
 HUB
 Switch
 Router
 Hardware Firewall
 Usw..
 Passiv
 Kabel
 Verteilerschränke
 Anschlussdosen

5. Die 7 Schichten des OSI-Modells
Anwendung
Darstellung
Komm.Steuerung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
3
2
1
7
6
5
4
Endsystem A Endsystem B
Übertragungsmedium
Transitsystem
All People Seem To Need Data Processing

6. Arten der Kommunikation
• Unicast
• Multicast
• Broadcast

7. 7 Schichten im OSI-Referenzmodells

8.  Schichtendefinition
 Elektrisch
 Bitübertragung
 Netzwerktopologie
 Geräte
 HUB
 Netzwerk oder Lichtleiter

9.  Ethernet
 Ethernet-Standards (IEEE)
 CSMA/CD Verfahren
 Ethernet-Frame
 Serielle Übertragung von LSB zu MSB
 Token Ring
 Kollisionsfreie Übertragung
 Token-Passing (bit=0= freier Token)

10.  Bus-Topologie
 erweiterbar, installierbar
 Netzausfall bei Kabelbruch
 Terminatoren
 Ring-Topologie
 Verteilte Steuerung
 Große Ausdehnung
 Aufwendige Fehlersuche
 Keine aktiven NWK Komponenten
notwendig

11.  Stern-Topologie
 ++ Vernetzung
 ++ Erweiterbarkeit
 ++ Ausfallssicherheit
 Stern-Bus-Struktur
 Kombi aus Stern und Bus
 Kritische Situation bei Ausfall der zentralen Station
 ++ Verkabelungsaufwand

12.  Baum-Topologie
 Hohe
Ausfallssicherheit
 Große Entfernung
realisierbar
 „Wurzelproblem“
 Vermaschte Topologie
 Dezentrales Netzwerk
 Unendliche Ausdehnung
 Hohe Ausfallsicherheit aber hoher
Materialaufwand

13.  Protokolle
 Physikalische Adressierung von Datenpaketen
(MAC)
 Adress Resolution Protocol
(ARP)
 Point to Point Protocol
(PPP)
 Geräte:
 Switch

14.  MAC (Media Access Control)
 Einzigartige Adresse
 Kombination aus Hersteller und
Seriennummer
 Identifikator im NWK.
 MAC Adresse von
 WLAN &
 sog. „onboard“ NWK
Karten

15.  Aufgabe:
 Weiterleitung der der Datenpakete zum nächsten Knoten
(Routing)
 Protokolle
 IP
 IPX
 ICMP
 NetBEUI
 Geräte
 Layer 3 Switch
 Router

16.  IP Protokoll - Was ist eine IP Adresse?
 eindeutig identifizierbare, logische Netzwerkadresse
 IPv4 (32bit) ; Ipv6 (128bit)
 32 Bit = 4 Oktetten = 4 Byte (IPv4)
IP: 192.168.9.22
Maske: 255.255.255.128
Gateway: 192.168.9.22

17.  Eigenschaften des IP Headers
 Version
 TTL (Time-to-live)
 Quell –IP-Adresse
 Ziel-IP-Adresse
 Paketlänge
 Optionsfeld
(für Diagnose)

18.  Netzklassen für IPv4
 Öffentlich
 Privat
 Max Ip Adresse 232  4.294.967.296 Adressen (4,3 Milliarden)
Netzklasse Adressbereich (öffentliche) Private Adressräume
Klasse A 0.0.0.0 – 127.255.255.255 10.0.0.0 – 10.255.255.255
Klasse B 128.0.0.0 – 191.255.255.255 172.16.0.0 – 172.31.255.255
Klasse C 192.0.0.0 – 223.255.255.255 192.168.0.0 – 192.168.255.255
Klasse D 224.0.0.0 – 239.255.255.255
Klasse E 240.0.0.0 – 255.255.255.255

19.  IPv6 (Internet Protokoll Version 6)
 Nachfolger von IPv4
 128 Bit  Max IP Adressen 2128  ca. 340 Sextillionen
 Wegfall der Subnetzmaske, diese wird mit / angehängt.
64 Bit Netzadressierung & 64 Bit den Host
 IPv6-Urls notwendig für Portdefinition

20.  Aufteilung eines Adressbereiches
von IP-Adressen in mehrere kleinen Adressbereiche
 Welche „Subnetmask“ für welches Netz?
 Hostberechnung
Hostanzahl Subnetzmaske 32-Bit-Wert Präfix
16.777.214 255.0.0.0 11111111 00000000 00000000 00000000 /8
65.534 255.255.0.0 11111111 11111111 00000000 00000000 /16
510 255.255.254.0 11111111 11111111 11111110 00000000 /23
254 255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000 /24
126 255.255.255.128 11111111 11111111 11111111 10000000 /25

21. 255.255.255.0  11111111.11111111.11111111.00000000
Nicht veränderbar Nicht veränderbar
Durch 1en ersetzen
1 1 1 1 1 1 1 1
27 26 25 24 23 22 21 20
128+64+32+16+8+4+2+1
255-1
254
In dezimal umwandeln:
 Hostberechnung
einer /24
Maske
 28 = 256 (0 – 255)
 1 IP für die NWK ID
 1 IP für Broadcast
 Maximale Anzahl an Hosts

22.  Notwendigkeit ?
 Ip- Adresse definiert Host im Netzwerk
 Subnetzmaske liefert Informationen
 Informationen notwendig für die Zustellung des Ip-Datenpakets
 Gleiche Netzwerkadresse bei Quelle und Ziel  gleiches Subnetz
 Ungleiche Netzwerkadresse bei Quelle und Ziel  Routing in ein
anderes Subnetz via Gateway

23.  Routing

24.  Aufgabe:
 Steuerung und Überwachung der logischen Verbindung zwischen
Sender und Empfänger (End-to-End)
 Überwachung
 Zerlegen und Zusammensetzen von Datenpaketen
 Protokolle
 TCP (Transmission Control Protocol)
 UDP (User Datagram Protocol)
 SPX (Sequenced Packet Exchange)

25.  UDP (User Datagram Protocol)
 kein Verbindungsmanagement , keine Flusskontrolle
 keine Zeitüberwachung , keine Fehlerbehandlung
 Aber hohe Geschwindigkeit
 Bsp: Statusmeldung SNMP ;
Host
Host
Server
Server
REQUEST
RESPONSE

26.  TCP (Transmission Control Protocol)
 verbindungsorientiertes Protokoll
 Verbindungsmanagement
 Flusskontrolle , Zeitüberwachung , Fehlerbehandlung
 Portdefinition in jedem TCP Paket !!!
Host
Host
Host
Host
Host
Host
SYN
Verbindungsaufbau erwünscht
SYN ACK
empfangsbereit
ACK
Verbindung aufgebaut 
Übertragungsstart

27. Anwendungsschicht
Transportprotokoll
Netzwerkebene
Physikalische Ebene
Anwendungsschicht
Transportprotokoll
Netzwerkebene
Physikalische Ebene
Quellrechner Zielrechner
Daten
+ Quellport
+ Zielport
+ Prüfsumme
+ Protokoll
+ IP (Q & Z)
+ MAC (Q & Z)
+ Präambel
+ CRC
5-7
1
- Präambel
- CRC
Daten
- Quellport
- Zielport
- Prüfsumme
- Protokoll
- IP (Q & Z)
- MAC (Q & Z)
4
2-3

28. TCP/IP vs. OSI Referenzmodell

29.  Aufgaben:
 Aufbauen, Halten und Abbauen von Sitzungen
 Synchronisation des Dialoges (full/half duplex)
 Koordiniert Anwendungen und deren Zusammenspiel auf
verschiedenen Hosts
 Anwendungen
 Network File System (NFS)
 Structured Query Language (SQL)
 Remote Procedure Call (RPC)
Host Server
Dienstanforderung
Dienstantwort

30.  Aufgabe:
 Legt Struktur der Daten fest bzw. Datenaufbereitung (docx.)
 Fungiert als Übersetzer
 Datenverschlüsselung
 Datenkomprimierung
 Protokolle:
 http
 ftp
 Smtp
 etc….

31.  Aufgabe:
 Zugang zur OSI Welt
 Managt Kommunikation und Anwendung
 Funktionsaufruf durch Anwendungsprogramm (Word)
 Dienste und Anwendungen:
 Telnet
 http
 Snmtp
 DNS
 DHCP

32.  DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
Protokoll zur automatischen IP-Adress-Vergabe
 Eindeutige IP-Adresse
 Subnetmask
 Gateway
 DNS-Server
 DNS (Domain Name Service)
 Übersetzt IP Adressen in Computernamen
 Hostname & Domainname  Fully Qualified Domain Name (FQDN)

33.  Funktionsweise von DHCP (DORA Prinzip)
DHCP-Discover
Broadcast (UDP)
Zieladresse:
255.255.255.255
Quelladresse:
0.0.0.0
DHCP-Offer
Freie IP-Adresse
und weitere
Parameter
DHCP-Request
DHCP-Ack(nowledgement)
Annahme der
Parameter
Bestätigung der
Parameter

34.  Fully Qualified Domain-Name (FQDN)

www.my.graz.at.
 Root
 Top-Level-Domain (TLD)
 Second-Level-Domain (SLD)
 Sub-Level-Domain (Subdomain) <-- Optional
 Computername (Host oder Dienst)
RootTLDSLD
Dienst
Subdomain
Wird von rechts nach links aufgelöst.

35.  Beispiel Namensauflösung via DNS
Root Nameserver
4. at ?
5. at !
at Nameserver
6. graz.at ?
7. graz.at !
8. www.graz.at ?
9. www.graz.at !
10.
www.graz.at !
Eingabe: www.graz.at
2. DNS-Cache
1. Hosts
Client
3. Zonenfile
DNS-Server
graz.at
Nameserver

36.  Von Benutzer verursachte Probleme
 Probleme welche nichts mit dem Netzwerk zu tun haben
 “the problem exists between keyboard and chair”

37.  Ports
 Zuordnung von TCP und UDP Verbindungen
 Immer 2 Nummern (Client und Server)
bsp: DHCP (Client = 67 ; Server = 68 UDP)
 Unterscheidbarkeit der Anwendungen
(Mail, http, ftp usw..)
 Vergabe durch IANA (Internet Assigned Numbers Authority)
Port Protocol Verwendung
21 FTP Datei Übertragung
25 SMTP Email (Sender)
80 HTTP Wolrd Wide Web
110 POP3 Remote Email Zugriff

38. Danke für Eure
Aufmerksamkeit !!
Christian Hoeserle
www.hoeserle.at |lastcrusade@gmx.at