Kapitel 9 - Rechnernetze
Inhalt
Abschnitt 1 - Das Internet
Folien 1-18
Wir betrachten die grundlegenden Stukturen des Internet, mit der Kernstruktur aus Routern und Switches sowie der Perpherie mit den Anschlussnetzen, welche auf verschiedene Weisen mit dem Kern verbunden sind. Die Kernstruktur wird unterhalten von ISPs (internet service provider), welche auf verschiedenen Größenskalen von Stadt bis weltweit operieren. Schließlich betrachten wir noch die Paketvermittlung als zentrales Paradigma der Datenübertragung im Internet, die es erlaubt, Leitungskapazität effizient auf mehrere "Gesprächspartner" zu verteilen.
Index
00:00 Einleitung und Überblick über das Kapitel
01:55 Die Struktur des Internets, einige Grundbegriffe
06:00 Kernstruktur des Internets, Router und regionale / globale ISPs
10:50 Internet exchange points, Beispiel DE-CIX
15:30 Content provider
17:30 Zugriffsnetze und Anschlußtechniken
24:20 Datenübertragung im Internet in Paketform, warum? Alternative Leitungsvermittlung.
29:40 Frequenz- und Zeitmultiplexing
32:20 Speichern und Weiterleiten bei der Paketvermittlung, Warteschlangen
36:20 Übertragungskapazität von Leitungen
40:20 Quellen von Verzögerungen bei der Paketvermittlung
Bemerkungen
08:00 Ich folge hier der Terminologie des Buchs, andernorts findet man, daß auch die Router am Rand der Netzwerke von ISPs, welche mit anderen Netzweken verschalten, als "Edge Router" bezeichnet werden.
24:00 Bei den Videos bin ich leider nicht mehr dazu gekommen, aber jeder kann ja selber mal auf Linux das Kommando "traceroute" ausprobieren, z.B. "traceroute google.de". Bei meinem Arbeitsplatzrechner findet sich, daß die Pakete über einen Hop im Rechenzentrum an das Netzwerk "belwue" gehen, das Landeshochschulnetz von Baden-Württemberg. Von dort geht es direkt nach DE-CIX, und der IXP unterhält natürlich eine Direktverbindung ins Netz von Google.
41:03 Ich bitte, das qualitativ durchwachsene Bild hier zu entschuldigen, ich hatte vergessen, die Beleuchtung anzuschalten. Dafür hat sich die Kamera ganz gut geschlagen.
Abschnitt 2 - Kommunikation im Internet
Folien 19-40
Wir betrachten den Weg der Kommunikation durch das Internet am Beispiel Webbrowser und Webserver, welche im Protokoll HTTP miteinander sprechen. Eine Nachricht durchläuft mehrere Schichten, welche immer näher an der konkreten Netzwerkhardware liegen. Wichtig ist insbesondere die Kombination aus Transportschicht mit dem Protokoll TCP und Netzwekschicht mit dem Internetprotokoll IP, welches über die bekannten IP-Adressen die verschiedenen Hosts und Netzwerke identifiziert. Wir verschaffen uns insbesondere einen Überblick über das Routing im Internet und die NAT, welche den Wechsel zwischen Subnetzen ermöglicht. Auf der Verbindungsschicht schließlich sind wir bei der Netzwerkhardware angelangt, welche über verschiedene physikalische Verbindungen jeweils zwei Teilnehmer miteinander verbindet.
Index
00:00 Einleitung, Modell des Webseitenaufrufs
04:45 Schichtenmodell des Nachrichtentransports im Internet
07:20 Webseitenaufruf: Browser als HTTP-Client, IP-Adresse und Nameserver
11:20 Ports: Verschiedene "Briefkästen", die zu einer IP-Adresse gehören
15:35 Transportschicht: Transmission control protocol, TCP
18:45 Netzwerkschicht: Internet Protocol, IP, LAN und Gateway
24:00 Verbindungsschicht: MAC-Adressen und ARP-Tabellen
26:30 Weitervermittlung (routing) der Pakete, network address translation (NAT)
37:40 Ankunft beim Server, Zusammensetzen der ursprünglichen HTTP-Nachricht
39:10 Zusammenfassung: Datenfluß zwischen Endsystemen, Ausblick
Abschnitt 3 - Protokolle
Folien 41-80
Zum Abschluss betrachten wir noch einige Protokolle auf verschiedenen Ebenen der Netzwerkkommunikation in mehr Detail. Auf Anwendungsebene betrachten wir neben dem bekannten HTTP noch SMTP für den Transport von Email sowie FTP für die Übertragung von Dateien. Auf der Transportschicht schauen wir uns TCP an, auf der Netzwerkschicht wiederum IP. Auch auf der Verbindungsschicht und der physischen Schicht gibt es Protokolle, wir betrachten ARP zur Auflösung von IPs in MAC-Adressen sowie den Manchester-Code zur Codierung von Daten auf einer Leitung mit zusätzlicher Synchronisation. Schließlich blicken wir noch kurz auf ein paar Bedrohungen der Sicherheit im Netzwerk, welche jedem Nutzer des Internet geläufig sein sollten.
Index
00:00 Einleitung: Protokolle für Rechnernetze auf den verschiedenen Schichten
03:00 Anwendungsarchitektur: Client-Server vs. Peer-to-peer
07:50 Protokoll auf Anwendungsschicht: HTTP, Übertragen von Webseiten (HTML-Content)
10:05 Sprechen mit Servern im Rohformat: Telnet, HTTP-Statuscodes, Cookies
14:07 Anwendungsschicht: Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), POP3 und IMAP
19:15 Anwendungsschicht: File Transfer Protocol (FTP)
22:15 Transportschicht: Transmission Control Protocol (TCP)
27:05 TCP-Sockets, Kommunikation zwischen Prozessen und Port-Multiplexing
29:35 Blick auf die Struktur eines TCP-Segment, Overhead gegenüber reinem Datenpaket
31:10 Netzwerkschicht: IP-Protokoll und Teilnetze, Subnetzmaske
35:20 Routing zwischen Subnetzen, Routing-Tabellen
39:15 Blick auf ein IP-Datagramm
40:05 Verbindungsschicht, Ethernet-Frames und Dienste, MAC-Adressen und ARP
42:00 Physische Schicht, Manchester-Code zur Übertragung von Bitströmen
46:05 Notizen zum Thema Netzwerksicherheit, DDoS und Packet Sniffer (Wireshark)
52:30 Zusammenfassung und Abschluß
Bemerkungen und Errata
32:50 Genauer in diesem Beispiel: X=1-254 sind gültige Host-Adressen, X=0 ergibt die sogenannte "Netzwerkadresse" (alle Bits auf Null gesetzt, die in der Netzmaske 0 sind), X=255 ist die Broadcast-Adresse (alle Bits auf Eins, die in der Netzmaske 0 sind). Sehr oft kürzt man die Netzmaske auch ab und teilt nur mit, wie viele Bits auf 1 gesetzt sind (von oben gezählt). Die Beschreibung 192.168.1.14/24 würde also heissen "IP 192.168.1.14 im Subnetz 255.255.255.0".