Das Dokument behandelt die TCP/IP-Protokollfamilie, die grundlegende Technologien zur Vernetzung von IT-Systemen versteht und eine Einführung in verschiedene Schichten des Protokolls bietet. Es werden wichtige Aspekte wie das Transmission Control Protocol (TCP) mit seinen Verbindungsmechanismen, UDP für schnellere, aber unzuverlässige Datenübertragung, und das Internet Protocol (IP) für die Adressierung und Fragmentierung von Datenpaketen behandelt. Zudem werden die Struktur und Vergabe von IP-Adressen sowie Unterschiede zwischen öffentlichen und privaten Adressbereichen erläutert.

1. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP Protokollfamilie
Prof. Dr. Volkmar Langer
Florian Schimanke
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2. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.1.1 Einführung TCP/IP
Prof. Dr. Volkmar Langer
Florian Schimanke

3. TCP/IP-Referenzmodell
Ziele:
• Unabhängigkeit von der
verwendeten Netzwerk-
Technologie
• Unabhängigkeit von der
Architektur des Hosts
• Universelle
Verbindungsmöglichkeit
• Ende-zu-Ende Quittungen
• Standardisierte
Anwendungsprotokolle
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 3
Anwendungsschicht
Übertragungsschicht
Internetschicht
Netzwerkschicht

4. TCP/IP-Protokoll-Architektur
Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Sitzungsschicht
Transportschicht
TCP/UDP
Netzwerkschicht
(Routingprotokolle, ICMP, ARP)
IP
Sicherungsschicht
Bitübertragungsschicht
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 4

5. Transmission Control Protocol
Schicht 4 ISO/OSI
Ziele:
Transportschicht:
• sicherer Datentransport
• Multiplexing im Full-Duplex-Verfahren
• zuverlässiger, verbindungsorientierter Dienst
• „Ende zu Ende“ - Kontrolle
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 5

6. TCP-Header
Fenstergröße Empfänger
Dringlichkeit
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 6

7. Multiplexing von IP-Verbindungen über Ports
212.77.156.18 Port 21
212.77.156.18 Port 80
212.77.156.18 Port 25
212.77.156.18 Port 80
212.77.156.18 Port 25
212.77.156.18 Port 21
Oktober 2012 TCP/IP-Protokollfamilie Seite 7

8. TCP Multiplexmechanismus: Portnummern
• Mulitplexmechanismus sorgt für die Verwaltung zur
einer Vielzahl von Prozessen
Koexistenz
• Zur Identifikation der verschiedenen Datenströme und Prozesse vergibt TCP
Portnummern
• Wichtige TCP Port-Nummern:
– FTP DATA 20
– FTP Control 21
– Telnet 23
– SMTP 25
– HTTP 80
Oktober 2012 TCP/IP-Protokollfamilie Seite 8

9. TCP – three-way-handshake
verbindungsorientiertes Protokoll
SYN (seq=x)
SYN (seq=y, ACK=x+1)
ACK=y+1
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 9

10. Beispiel für TCP-Verbindung –
Sequence-/Acknowledgement Numbermanagement
Daten (1.024 Byte) Seq=1
ACK ACK=1.025
Daten (1.024 Byte) Seq=1.025
Daten (1.024 Byte) Seq=2.049
Daten (1.024 Byte) Seq=3.073
Daten (1.024 Byte) Seq=1.025
ACK ACK=4.097
X
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 10
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
1
1 ? 3
1 ? 3 4
Timer für Seq=1.025 1 2 3 4
abgelaufen
Sender Empfänger

11. Sliding-Window-Verfahren
Sender Empfänger Sender Empfänger
Send 1, 2, 3
ACK 3
Window 2
Send 3, 4, 5
ACK 5
Window 2
Send 5, 6
ACK 7
Window 2
X
X
Static window Sliding window
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 11

12. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.1.2 UDP – User Datagram Protocol
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13. UDP - User Datagramm Protocol
• Schicht 4 ISO/OSI
• Ziele:
–Datenübertragung mit minimalen
Protokollmechanismen
–Durchsatzoptimierung auf Kosten
von Sicherheit!
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 13

14. Dienste und Anwendungen von UDP
• geschwindigkeitsoptimierter Transport ohne Gewährleistung
• Multiplexen von Verbindungen via Ports (vgl. TCP)
 kein Verbindungsmanagement
 keine Flusskontrolle
 keine Fehlerbehandlung
• „Echtzeitanwendungen“
– Beispiel: IP-Telefonie – Voice over IP
– Beispiel: RealPlayer – Audio-/Video Stream
– Beispiel: RealVideo – Videokonferenz
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 14

15. UDP vs TCP – Header
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 15

16. Vergleich der Layer-4-Protokolle TCP und UDP
Eigenschaft TCP UDP
Ende zu Ende Kontrolle  X
Zeitüberwachung der Verbindung  X
Flusskontrolle  X
Erkennung von Duplikaten  X
Fehlererkennung  O
Fehlerbehebung  X
Adressierung höherer Schichten  
Größe des Headers 20 Byte 8 Byte
Geschwindigkeit D G
Belastung der Systemresourcen F D
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 16

17. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.1.3 IP – Internet Protocol
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18. Internet Protocol (IP)
• Schicht 3 ISO/OSI
• Ziele:
–Adressierung: IP-Nummernsystem
–Fragmentieren von Paketen der darüber
liegenden Schicht
–unzuverlässiger, verbindungsloser Dienst
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 18

19. Funktionen von IP
• Definition von Paketen
• Definition des Adressierungsschemas
• Übermittlung der Daten von Transportebene zur
Netzwerkschicht
• Routing von Datagrammen durch das Netz
• Fragmentierung und Defragmentierung von Datagrammen
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 19

20. IP-Header
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 20

21. IP Fragmentierung/Defragmentierung
 Problem: jedes Netzwerk hat seine maximale Framegröße
(MTU: Maximum Transmission Unit)
 Beispiel: Übertragung über Ethernet  FDDI  PPP  Ethernet
MTU: 1500 MTU: 4352 MTU: 532 MTU: 1500
ETH IP 1400 FDDI IP 1400 PPP IP 512
PPP IP 512
PPP IP 376
ETH IP 512
ETH IP 512
ETH IP 376
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 21

22. IP Weiterleitung innerhalb eines LANs
• Adress Resolution Protocol - ARP
• Schicht 2 ISO/OSI
– Data link layer (Ethernet, X.25 usw.)
• dynamische Adressumwandlung durch Abfrage
• Ziel:
–Zuordnung von Ebene 3 (IP-) Adressen zu
Ebene 2 (physikalische) Adressen
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 24

23. Funktionsweise von ARP
Wie findet IP die MAC Adresse der Gegenstation?
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 25

24. ARP: Warum Mac- und IP-Adressen?
A
A
A
B
3
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 26
Quell-IP:
Ziel-IP:
Quell-MAC:
Ziel-MAC:
Quell-IP:
Ziel-IP:
Quell-MAC:
Ziel-MAC:
Quell-IP:
Ziel-IP:
Quell-MAC:
Ziel-MAC:
Quell-IP:
Ziel-IP:
Quell-MAC:
Ziel-MAC:
Quell-IP:
Ziel-IP:
Quell-MAC:
Ziel-MAC:
1
2
3
A
A
A
B
B
A B
B
B
1
1
2
2
3
3
B
B

25. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.2.1 Aufgaben von IP-Adressen
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26. Aufgaben von IP-Adressen
• Die meisten Netzwerke basieren heutzutage auf dem
IP-Adressierung & Subnetting Seite 28
Internet Protocol (IP)
• IP-Adressen dienen der eindeutigen logischen
Adressierung von einzelnen Netzwerkkomponenten
oder ganzen Netzwerken

27. Aufgaben von IP-Adressen
• Angesiedelt auf Schicht 3 (Network Layer) im OSI-Modell
– Daher ist IP auch ein „geroutetes Protokoll“
– Diverse auf ihm aufsetzende Protokolle
• Weltweit eindeutige Adressierung (jede öffentliche IP-Adresse
darf nur einmal vergeben werden!)
• Inzwischen knapp werdender Adressraum
• Bestehend aus 32 Bits (IPv4) bzw. 128 Bits (IPv6)
IP-Adressierung & Subnetting Seite 29

28. IP-Adressen
• Beispiel einer IPv4-Adresse:
172.16.14.193
• Beispiel einer IPv6-Adresse:
0:0:0:0:0:0:AC10:EC1
oder auch
::AC10:EC1
IP-Adressierung & Subnetting Seite 30

29. Aufgaben von IP-Adressen
• DNS als Beispiel für ein auf IP aufsetzendes Protokoll
IP-Adressierung & Subnetting Seite 31

30. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.2.2 Einteilung von IP-Adressen
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31. IP-Adressklassen
• IP-Adressen werden basierend auf den höchstwertigen
Bits in Klassen eingeteilt
Klasse Höchstwertige Bits Erstes Oktett Bits in Netzadresse
A 0 0 - 127* 8
B 10 128 - 191 16
C 110 192 - 223 24
• Zur allgemeinen Adressierung von Computersystemen
werden nur die Klassen A, B und C verwendet
• Weitere Klassen dienen z.B. für die Adressierung von
Multicasts (D) und für Forschungszwecke (E)
IP-Adressierung & Subnetting Seite 33

32. IP-Adressklassen
• Jede Klasse unterstützt eine unterschiedlich große Anzahl
an Netzwerken und adressierbaren Rechnern
Adressklasse Anzahl Netze Anzahl Hosts pro Netz
A 126* 16.777.214
B 16.384 65.534
C 2.097.152 254
• Ursprünglich wurden großen Unternehmen ganze Netze
aus einer Klasse zugewiesen
• Klasse A dient der Adressierung von großen, B der
Adressierung von mittleren und C der Adressierung von
kleinen Netzwerken
IP-Adressierung & Subnetting Seite 34

33. Private Adressbereiche
• In jeder IP-Adressklasse gibt es einen Bereich, der als
privater Adressbereich bezeichnet wird.
Klasse Privater Adressbereich (RFC 1918)
A 10.0.0.0 bis 10.255.255.255
B 172.16.0.0 bis 172.31.255.255
C 192.168.0.0 bis 192.168.255.255
• Private Adressen werden in LANs verwendet und können
vom Administrator frei, aber eindeutig vergeben werden.
• Private Adressen werden im Internet nicht geroutet!
IP-Adressierung & Subnetting Seite 35

34. Öffentliche Adressbereiche
• Öffentliche IP-Adressen sind alle Adressen, die nicht im
privaten Adressbereich liegen
• Diese Adressen werden zentral von der Internet Assigned
Numbers Authority (IANA) verwaltet und vergeben
• Öffentliche IP-Adressen sollten nicht in privaten LANs
IP-Adressierung & Subnetting Seite 36
vergeben werden
• Öffentliche IP-Adressen werden im Internet geroutet

35. NAT / PAT
• Wie können private IP-Adressen auf das Internet
IP-Adressierung & Subnetting Seite 37
zugreifen?
• Wie können mehrere Rechner aus einem LAN auf
öffentliche Netze zugreifen?
• NAT – Network Address Translation
– Router (bzw. Gateway) übernimmt Stellvertreterrolle für gesamtes
Netzwerk
– Komplettes Netzwerk ist nach außen nur als eine einzige IP-Adresse
sichtbar
• PAT – Port Adress Translation
– wird genutzt, um Datenströme eindeutig zu einem Host im LAN
zuordnen zu können

36. NAT / PAT
Internet
IP-Adressierung & Subnetting Seite 38
• NAT-Schema
Intern: 172.16.0.0/16
Extern: 218.36.198.7
Router

37. NAT / PAT
IP-Adressierung & Subnetting Seite 39
• PAT im Wireshark

38. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.2.3 Aufbau von IP-Adresse
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39. IPv4-Header
IP-Adressierung & Subnetting Seite 41

40. Aufbau von IP-Adressen
• IPv4-Adressen bestehen aus einem Netzanteil und einem
IP-Adressierung & Subnetting Seite 42
Hostanteil.
• Der jeweilige Anteil wird durch die zugehörige Subnetmask
bestimmt
• IPv4-Adressen und Subnetmasks bestehen aus vier
binären Oktetten (also insgesamt 32 Bits), die durch
Punkte voneinander getrennt werden
• Zum besseren Verständnis werden IP-Adressen in der
Regel in Dezimalform dargestellt
Beispiel: 172.16.14.193

41. Aufbau von IP-Adressen
• Umrechnung einer IP-Adresse von binär in dezimal
172.16.14.193
entspricht
10101100.00010000.00001110.11000001
172 = 1*27 + 0*26 + 1*25 + 0*24 + 1*23 + 1*22 + 0*21 + 0*20
16 = 0*27 + 0*26 + 0*25 + 1*24 + 0*23 + 0*22 + 0*21 + 0*20
14 = 0*27 + 0*26 + 0*25 + 0*24 + 1*23 + 1*22 + 1*21 + 0*20
193 = 1*27 + 1*26 + 0*25 + 0*24 + 0*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20
IP-Adressierung & Subnetting Seite 43

42. Aufbau von IP-Adressen
• Jede Adressklasse besitzt eine Standardsubnetmask:
– A: 255.0.0.0 bzw. 11111111.00000000.00000000.00000000
– B: 255.255.0.0 bzw. 11111111.11111111.00000000.00000000
– C: 255.255.255.0 bzw. 11111111.11111111.11111111.00000000
• Die Anzahl der Nullen bestimmt die Menge der Hosts, die
in einem Netz adressiert werden können
• Hierbei müssen jeweils eine Adresse für die Netzadresse
und eine für die Broadcastadresse abgezogen werden
– Beispiel: Klasse B  16 Nullen in der Subnetmask
216 = 65.536 – 2 = 65.534 adressierbare Hosts
IP-Adressierung & Subnetting Seite 44

43. Aufbau von IP-Adressen
• Die Einsen und Nullen der Subnetmask bestimmen den
Netzanteil und den Hostanteil der IP-Adresse
– Beispiel einer Klasse B Adresse mit Standardsubnetmask
(172.16.14.193 und 255.255.0.0)
10101100.00010000.00001110.11000001
11111111.11111111.00000000.00000000
• Der Netzanteil bestimmt gleichzeitig die Adresse des
kompletten Netzwerks (Net-ID)
 im obigen Beispiel also 172.16.0.0
IP-Adressierung & Subnetting Seite 45

44. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.2.4 IP-Adressvergabe
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45. IP-Adressvergabe
• Zwei grundsätzliche Möglichkeiten der Adressvergabe:
– automatisch bzw. dynamisch
– manuell bzw. statisch
• Automatische bzw. dynamische Adressvergabe
– Dynamic Host Configuration Protocol
– Server im Netzwerk
– Adresszuweisung zufällig oder auf Basis der MAC-Adresse
– Geringer administrativer Aufwand
• Manuelle bzw. statische Adressvergabe
– erfolgt durch den Administrator
– Hoher administrativer Aufwand
IP-Adressierung & Subnetting Seite 47

46. DHCP
IP-Adressierung & Subnetting Seite 48
• Möglichkeiten
– IP-Adressen werden aus einem definierten Adressraum vom
DHCP-Server willkürlich (aber eindeutig!) vergeben
– IP-Adressen werden anhand einer festgelegten Tabelle auf Basis
der MAC-Adressen der Clients vergeben
– IP-Adressen können nach einer gewissen Zeit (Lease time)
„ablaufen“ und müssen dann erneut angefordert werden
• Vorteile
– geringer Administrationsaufwand
– rudimentäre Sicherheit
– geringer Nutzeraufwand
• Nachteile
– Wartung
– Overhead durch zusätzlichen Verkehr

47. DHCP
IP-Adressierung & Subnetting Seite 49
• Ablauf
– Client sendet Such-Anfrage nach einem DHCP-Server als
Broadcast ins Netzwerk (DHCPDISCOVER)
– Verfügbare DHCP-Server antworten ebenfalls per Broadcast mit
einem „Angebot“ (DHCPOFFER)
– Client entscheidet sich für einen der antwortenden Server und
sendet eine IP-Anfrage an ihn (DHCPREQUEST)
– Der vom Client ausgewählte Server bestätigt die Anfrage mit einem
Acknowledgement, der IP-Adresse und allen weiteren
Informationen (DHCPACK)
Vereinfachte Darstellung:
Anfrage beim
Systemstart
IP-Adresse,
Gateway, SN-Maske,
DNS

48. Manuelle/statische Vergabe
• IP-Adressen, Subnetmask, Gateway, etc. werden vom
Administrator fest (statisch) auf dem Client hinterlegt
IP-Adressierung & Subnetting Seite 50

49. Manuelle/statische Vergabe
IP-Adressierung & Subnetting Seite 51
• Vorteile
– Komplette Kontrolle über die Vergabe von IP-Adressen
– Wichtig z.B. für Server bei denen sich die IP-Adresse nicht ändern
darf, damit sie erreichbar bleiben
• Nachteile
– Hoher administrativer Aufwand
– Gefahr von IP-Adresskonflikten bei doppelter Vergabe

50. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.2.5 Subnet-Bildung
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51. Subnet-Bildung
• Problem/Ausgangspunkt:
– IPv4-Adressen werden knapp
– Keine Basis-Sicherheit von Netzwerken
– Kaum Verwaltungsmöglichkeiten
IP-Adressierung & Subnetting Seite 53
• Ursachen:
– Verschwenderischer Umgang mit öffentlichen IPv4-Adressen
– Fehleinschätzung des Bedarfs an IP-Adressen
• Lösung:
–Bildung von Subnetzen
• Vorgehensweise:
– Hostbits werden für die Subnetmask „entliehen“
– Hostbits müssen immer lückenlos von links nach rechts entliehen
werden

52. Subnet-Bildung
IP-Adressierung & Subnetting Seite 54
• Auswirkungen:
– Veränderung der Standardsubnetzmaske
– Bildung verschiedener kleiner Netze
– Verringerung der Anzahl von adressierbaren Hosts pro Netzwerk
• Ergebnisse:
–kleinere Netzwerke
–mehr Sicherheit
– Freisetzung von Adressen
• Darstellung:
– 172.16.14.193 mit 255.255.0.0 oder
– 172.16.14.193/16

53. Subnet-Bildung
• Beispiel einer Klasse C Adresse:
2³=8 32
IP-Adressierung & Subnetting Seite 55
– 192.168.10.0/24
• entspricht 1 Netzwerk mit 254 Hosts
– 192.168.10.0/27
• entspricht Netzwerken mit jeweils Adressen
Subnetz Nr. Subnetz-ID Host-Range Broadcast ID
0 192.168.10.0 .1 - .30 192.168.10.31
1 192.168.10.32 .33 - .62 192.168.10.63
2 192.168.10.64 .65 – .94 192.168.10.95
3 192.168.10.96 .97 - .126 192.168.10.127
4 192.168.10.128 .129 - .158 192.168.10.159
5 192.168.10.160 .161 - .190 192.168.10.191
6 192.168.10.192 .193 - .222 192.168.10.223
7 192.168.10.224 .225 - .254 192.168.10.255

54. Subnet-Bildung
• Ermittlung der Anzahl von geschaffenen Subnets
– Die Anzahl der vom Hostanteil entliehenen Bits bestimmt die
Menge der geschaffenen Subnets
– Beispiel: Werden 3 Bits vom Hostanteil entliehen, können hiermit
Subnets geschaffen werden
– Das jeweils erste und letzte Subnet darf nicht verwendet werden,
da sie Netzwerk- und Broadcastadresse enthalten
– Insgesamt sind also Subnets nutzbar!
IP-Adressierung & Subnetting Seite 56
8
6

55. Subnet-Bildung
• Ermittlung der Anzahl der Hosts pro Subnet
– Die Anzahl der nach dem Subnetting übrig gebliebenen Nullen in
der Subnetmask bestimmt die Anzahl der Hosts pro Subnet
– Beispiel: Werden 3 Bits vom Hostanteil einer Klasse C Adresse
32
entliehen, können Hosts pro Subnet adressiert werden
– Die jeweils erste und letzte Adresse in einem Subnet darf nicht
verwendet werden, da sie Netzwerk- und Broadcastadresse des
Subnets darstellen
30
– Insgesamt sind also Hosts pro Subnet adressierbar!
IP-Adressierung & Subnetting Seite 57

56. Subnet-Bildung
Subnetz Nr. Subnetz-ID Host-Range Broadcast ID
0 192.168.10.0 .1 - .30 192.168.10.31
1 192.168.10.32 .33 - .62 192.168.10.63
2 192.168.10.64 .65 – .94 192.168.10.95
3 192.168.10.96 .97 - .126 192.168.10.127
4 192.168.10.128 .129 - .158 192.168.10.159
5 192.168.10.160 .161 - .190 192.168.10.191
6 192.168.10.192 .193 - .222 192.168.10.223
7 192.168.10.224 .225 - .254 192.168.10.255
IP-Adressierung & Subnetting Seite 58

57. Subnetting
• Ermittlung der Subnetadresse eines Hosts
– Die Subnetadresse eines gegebenen Hosts kann über das logische
IP-Adressierung & Subnetting Seite 59
AND ermittelt werden
– Hierzu werden die Binärwerte der Hostadresse und der
Subnetmask verglichen
– Beispiel: 192.168.10.195/27
11000000.10101000.00001010.11000011
11111111.11111111.11111111.11100000
11000000.10101000.00001010.11000000
– Subnet-Adresse: 192.168.10.192

58. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.2.6 IPv6
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59. IPv6
• IPv4-Adressraum wird knapp
• IPv6 bietet ausreichend großen Adressraum
– 128-Bit Adressen im Gegensatz zu 32-Bit bei IPv4
– 10^38 eindeutige Adressen möglich im Gegensatz zu ca. 4
Milliarden bei IPv4 (wovon ca. 80% durch ungünstige Verteilung
vergeudet wurden)
– Selbst wenn jeder heutige Rechner 1.000 Adressen erhielte,
blieben noch immer 10^35 eindeutige Adressen übrig
– Spezielle Ausrichtung auf mobile Nutzung von IP-basierten
IP-Adressierung & Subnetting Seite 61
Diensten
– Veränderte Schreibweise gegenüber IPv4, basierend auf dem
Hexadezimal-System

60. IPv6
IP-Adressierung & Subnetting Seite 62
• Neue Schreibweise
– 8 jeweils durch Doppelpunkte getrennte Blöcke
– Jeder Block besteht aus 4-stelligen Hexadezimalzahlen
– Buchstaben dürfen groß oder klein geschrieben werden
– In jedem Block lassen sich genau 16 Bits abbilden
– 8 Blöcke a 16 Bits  128 Bits
• Beispiel IPv4-Adresse
– 172.16.14.193
• Beispiel IPv6-Adresse
– 4030:00BC:0000:00A4:0267:01FF:FE01:7352

61. IPv6
IP-Adressierung & Subnetting Seite 63
• Aufbau
– Ein Präfix gibt an, welche Bits für die Netzwerkkennung verwendet
werden. Angegeben wird dies in der CIDR-Notation.
• Die IPv6-Adresse 2001:db8:feed:f101::feed:1/64 bezieht sich daher auf
das Netz 2001:db8:feed:f101/64.
– Die ersten 64 Bit sind für das Subnetzpräfix reserviert
– Link Local oder verbindungslokale Adresse
• Für jede Netzwerkschnittstelle eines Hosts einzeln festgelegt
• Beginnen immer mit fe80::
• Beinhalten einen Schnittstellen-Identifier
• Eindeutige Adressierung ohne Konfiguration

62. IPv6
• IPv6 Adressen folgen bestimmten Regeln!
• Beispiel IPv6-Adresse
– 4030:00BC:0000:00A4:0267:01FF:FE01:7352
• Dabei dürfen führende Nullen innerhalb eines Blocks
weggelassen werden; ein Block muss jedoch mindestens
eine Hexadezimalziffer enthalten
– 4030:BC:0:A4:267:1FF:FE01:7352
IP-Adressierung & Subnetting Seite 64

63. IPv6
• Innerhalb einer Adresse vorkommende Nullenfolgen
können maximal einmal abgekürzt werden
IP-Adressierung & Subnetting Seite 65
• Beispiele:
– FE80:0:0:0:0:0:0:57  FE80::57
– 0:0:0:0:0:0:83C:933  ::83C:933
– FE80:0:0:2:0:0:0:5  FE80::2:0:0:0:5 oder
FE80:0:0:2::5
• Die Abkürzung für eine Nullgruppe durch zwei
aufeinanderfolgende Doppelpunkte darf aus
Eindeutigkeitsgründen nur einmal vorkommen!

64. IPv6
• Die Erweiterungsregeln funktionieren analog
IP-Adressierung & Subnetting Seite 66
• Beispiel:
– ::1  0:0:0:0:0:0:0:1
– 2030:3:7::5A6  2030:3:7:0:0:0:0:5A6
– FEC0::2:0:0:0:7  FEC0:0:0:2:0:0:0:7
– FEC0:0:0:2::7  FEC0:0:0:2:0:0:0:7

65. IPv6
• IPv4-Adressen können für den Übergang auf IPv6-
Adressen abgebildet werden
• Dabei dürfen nur in den unteren 32 Bit von null
verschiedene Werte enthalten sein; die oberen 96 Bit
müssen alle null sein
IP-Adressierung & Subnetting Seite 67
• Beispiel:
– 172.16.14.193  AC.10.E.C1
 0:0:0:0:0:0:AC10:EC1
 ::AC10:EC1
• Die neue Loopback-Adresse (127.0.0.1) lautet ::1

66. Vernetzte IT-Systeme
5. TCP/IP-Protokollfamilie
5.3 Anwendungsorientierte Schichten (5 – 7)
Prof. Dr. Volkmar Langer
Florian Schimanke

67. Anwendungsorientierte Schichten 5 - 7
• Schicht 5:
• Schicht 6:
• Schicht 7:
Sitzungsschicht
Darstellungsschicht
Anwendungsschicht
• Werden oftmals zusammenhängend gesehen
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 69

68. Protokolle der anwendungsorientierten Schichten
• Telnet: virtuelle Terminals
• FTP: File Transfer Protocol
• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
• POP3: Post Office Protocol Version 3
• HTTP: Hypertext Transfer Protocol
• NNTP: Network News Transfer Protocol
• SNMP: Simple Network Management Protocol
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 70

69. TCP/IP-Modell
POP3
VIT/Schimanke
Wireless
LAN
WAN

70. E-Mail auf den Schichten 5 - 7
• TCP Ports 25 (SMTP) und 110 (POP3)
• Schicht 5
• Ziele
–Verbindungsaufbau
–Verbindungsmanagement
–Verbindungsabbau
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 72

71. E-Mail auf den Schichten 5 - 7
• TCP Ports 25 (SMTP) und 110 (POP3)
• Schicht 6
• Ziele
–Korrekte Darstellung der Daten
–Formatierung der Daten
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 73

72. E-Mail auf den Schichten 5 - 7
• TCP Ports 25 (SMTP) und 110 (POP3)
• Schicht 7
• Ziele
–Kommunikation mit dem Anwender
–Bereitstellung der Daten per
Anwendung
TCP/IP-Protokollfamilie Seite 74

73. Quellenhinweise
[1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die
Netzwerk- und Internet-Technologien, 2., überarbeitete und erweiterte
Auflage 2010, Wiesbaden: Vieweg + Teubner Verlag.
[2] L.L. Peterson, B.S. Davie: Computernetze – Eine systemorientierte
Einführung, dpunkt.verlag Heidelberg, 2008
[3] Tanenbaum, Andrew S.: Computernetzwerke. 4., überarb. Aufl., [4.
Nachdr.]. München: Pearson-Studium (InformatikNetzwerke), 2007
[4] Cisco Networking Academy Program, 1. und 2. Semester CCNA, 3.
Auflage, Markt und Technik Verlag, München, 2007
[5] Cisco Academy @ HSW:
https://www.hsw-elearning.de/cisco/, 2013
August 2014