Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme Endterm Wiederholung Moritz Pfeiffer, [email protected] Folien unter grnvs.pfeiffer-moritz.com

Grundlagen Rechnernetze und Verteilte SystemeEndterm Wiederholung

Moritz Pfeiffer, [email protected] unter grnvs.pfeiffer-moritz.com

Das Ziel

GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

www.google.de

PC1

PC2

R1 R2HUB

S1

S2

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Das Problem (1/6)


Wie verschicke ich Daten?!

PC1

PC2

R1 R2HUB

S1

S2

You are here

Your goal

Die Lösung: Quell-, Kanalkodierung & Modulation



Schritt 1) QuellkodierungZiel: Redundanz reduzieren

Schritt 2) KanalkodierungZiel: Redundanz erhöhen (Fehlererkennung/-korrektur)

Schritt 3) ImpulsformingZiel: Aus Daten ein Signal generieren

Schritt 4) ModulationZiel: Parallelisierung (Fourierreihe!)

0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 bits

10010101 0000 0011 1111Blöcke

Rahmen A Rahmen B …Rahmen

Die Aufgabe: Quell-, Kanalkodierung & Modulation



a) Was ist die Entropie einer Quelle die die Nachricht „aaaabbcaabd“ emittiert?b) Was ist der zugehörige Huffman-Code?c) Wie groß ist die Coderate, wenn wir an jedes Zeichen zwei weitere (identische) Zeichen anhängen?

d) Wie groß ist der Gleichanteil des Signals? e) Wie groß ist der Kosinusanteil einer für dieses Signal geeigneten Fourierreihe?f) Wie viele bits kann ich mit Hilfe von 16-QAM als ein Symbol modulieren?

Das Problem (2/6)


Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn?

PC1

PC2

R1 R2HUB

S1

S2

You are here

Your goal

The problem is here

Collision Domain

Die Lösung: CSMA/CD / ALOHA


Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn?

Aus

brei

tung

sver

zöge

rung

Ser

ialis

ieru

ngsz

eit

Sender Empfänger

Beispiel ALOHA

Beispiel CSMA/CD

Die Aufgabe: CSMA/CD / ALOHA


Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn?Angabe:L = 1500 Br = 100 Mbit/sc =

a) Wie groß ist die Serialisierungszeit?b) Wie groß ist die Ausbreitungsverzögerung?c) Funktioniert ALOHA unter diesen Bedingungen?d) Funktioniert CSMA/CD unter diesen Bedingungen?

Das Problem (3/6)


Wie verschicke ich ein Paket an ein weit entferntes Ziel?

PC1

PC2

R1 R2SW1

S1

S2

You are here Your goal

HUB

Die Lösung: IPv4/IPv6



IP-Adresse (v4)

102 004 213 000

01100110 00000100 11010101 00000000

Network HostNetwork Host

IP-Adresse (v6)

16bit

Network Host

16bit 16bit 16bit 16bit 16bit 16bit 16bit

1f23 2366 aeef 0000 0000 0000 0000 4def

=> /22

Die Aufgabe: IPv4/IPv6



Angabe:MTU R1-R2 = 1000BMTU PC1-R1 = 2000BMTU R2-S1 = 2000BSerialisierungszeiten vernachlässigbar

a) Kann man die Netze f120::bc00:0/108 und f120::bc10:0/108 zusammenfassen?b) Wie verläuft eine Übertragung (2000B incl. Header) von PC1 zu S1 bei IPv4? *hust* ARP *hust*c) Wie bei IPv6?

Das Problem (3b/6)


Woher kennt R1 den Weg?

PC1

PC2

R1 R2SW1

S1

S2


Die Lösung: Routing



Destination Next Hop InterfaceWohin? Über? Start?

Destination Next Hop InterfaceGarching 0.0.0.0 LandstraßeBerlin 0.0.0.0 Autobahn0.0.0.0/0 (Sonstiges) Frankfurt Flughafen

Die Aufgabe: Routing



Destination Next Hop Interfacebb12::/124 - R1.LINKSaa12::/124 - R1.RECHTS::/0 R2.IP R1.RECHTS

a) Welche dieser Adressen könnte PC1 gehören? a) bb12::10b) aa12::1c) bb12::e

b) Verwendet RIP (dynamisches Routing) für den Aufbau einer Routingtabelle von R1 mit den Zielen R1,R2,S1,S2 (PCs einfach ignorieren)

R1 R2 S1 S2(R1,0) - - -

(R1,0) (R2,1) - -

(R1,0) (R2,1) (R2,2) (R2,2)

Das Problem (4/6)


Wie entscheide ich wie viele Pakete ich gleichzeitig verschicke?

PC1

PC2

R1 R2SW1

S1

S2


Die Lösung: (TCP) Fluss- und Staukontrolle



Was ist Flusskontrolle?

Was ist Staukontrolle?

Ziel: Überlastungen beim Empfänger verhindern

Ziel: Überlastungen im Netz verhindern

Empfangsfenster

Slow-Start

Congestion-Avoidance

Multiplicative-Decrease Empfangsfenster

Slow-Start Congestion-Avoidance Multiplicative-Decrease

Go-Back-N

Selective Repeat

Go-Back-N

Selective Repeat

http://www.ccs-labs.org/teaching/rn/animations/gbn_sr/

http://www.ccs-labs.org/teaching/rn/animations/gbn_sr/

Die Aufgabe: (TCP) Fluss- und Staukontrolle



Angabe:MSS = 1500BRTT = 200ms

a) Wie lange dauert es von einem MD bis zum nächsten?b) Wie viele Bytes werden in dieser Zeit übertragen?c) Wie viele Bytes gehen hiervon verloren?

Lösung:

a) RTT*9 => 1800ms=1,8s

b) 8+9+..+16*MSS =>108MSS = 162kB = 162*8 kbit = 1296kbit

c) 1 MSS = 1500 B

Das Problem (5/6)


Wie kann ich mehrere Rechner mit einer global gültigen IP-Adresse betreiben?

PC1

PC2

R1 R2SW1

S1

S2

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The other you is here

Die Lösung: NAT



PC1

PC2

R1 R2SW1

S1

S2

You are here

The other you is here

NAT

Die Aufgabe: NAT



Local IP Local Port Global PortPC1 1024 1024

PC2 1024 1025

Nr. Src IP Dst IP Src Port Dst Port1 PC1 S2 1024 80

2 PC2 S1 1024 2300

3 S1 R1 2300 1025

4 S1 PC2 2300 1024Nachrichten (Position siehe oben):1) PC1 -> S2 mit Port 1024 ->802) PC2 -> S1 mit Port 1024->23003+4) S1 -> PC2 mit Port 2300->1024

Nr. 1

Nr. 2

Nr. 3

Nr. 4

Das Problem (6/6)


Wer ist „www.google.de“ überhaupt?!

PC1

PC2

R1 R2SW1

S1

S2

You are here

Die Lösung: DNS



PC1

PC2

R1 R2SW1

S1

S2

You are hereResolver

Google.de

Die Aufgabe: DNS



PC2 S1 S2

ROOT (.) - GOOGLE.DE.

DE. - -

PC1

PC2

S1

S2

Local IP Local Port Global PortPC2 53 53

Offene Themen

1) Kanaleinflüsse2) Grundimpulse (Bsp. Non-return-to-Zero)3) Shannon und Hartley4) (Rahmen-)Fehlerwahrscheinlichkeiten beim Einsatz von verschiedenen Blockcodes5) CRC6) Was ist der Unterschied zwischen MAC und IP-Adressen?!7) Shortest Path Tree vs. Minimum Spanning Tree


… die trotzdem wichtig sind (und bestimmt teilweise drankommen)

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Aus

brei

tung

sver

zöge

rung

ALOHA & CSMA/CD


Ser

ialis

ieru

ngsz

eit

Sender Empfänger

Beispiel ALOHA

Beispiel CSMA/CD

CRC

1010101000 : 1010 =


10100000

1010000000

1

10

010

00100 Rest 000

Reduktionspolynom umrechnen in binär:Bsp. x³+x = 1*x³+0*x²+1*x+0*1 => 1010

Beispiel: 1010101 mit Polynom x³+x

grad(p) Nullen anhängen

=> Es wird 1010101000 übertragenBsp. Fehlermuster: 0011000000=> XOR bilden => Es kommt 1001101000 an

Subnetting


IP-Adresse (v4)

102 004 213 000

01100110 00000100 11010101 00000000

Network HostNetwork Host => /22

Subnetting


Beispielnetz 128.20.254.000/23/23 => die 32-23=9 hinteren Stellen sind Hostanteil

Þ 128.20.254.000 (..0.00000000) ist niedrigste Adresse („Network“)Þ 128.20.255.255 (..1.11111111) ist höchste Adresse („Broadcast“)

Þ bzw. 255.255.254.000 ist Subnetzmaske (11111111….10.00000000)

ARP/IP-Pakete


MTU (Maximum Transmission Unit) = maximale Paketgröße (Header + Payload),,wobei ein IP-Header 20B groß ist.

Wie findet ein Datenpaket zu seinem Ziel?Jemanden suchen, der den Weg kennt (ARP-Request)„Ich kenne den Weg“ (ARP-Reply)Datenübergabe (IP-Paket)Nach dem Weg fragen (ARP-Request)usw. bis ans Ziel

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