AlbertLudwigsUniversitt Freiburg Institut fr Informatik Rechnernetze und Telematik

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Freiburg Embedded Systems Talks Academia meets Industry Vorträge: 16. -18. Oktober 2006 Workshops: 19. -20. Oktober 2006 Festveranstaltung mit Live-Musik: 16. Oktober 2006, ab 18: 00 Uhr Veranstaltungsort: 11. Fakultät, Gebäude 101 Weitere Informationen: http: //festami. informatik. uni-freiburg. de Referenten (Auszug): – Prof. Dr. -Ing. Dr. h. c. Rolf Isermann – Prof. Dr. Leonhard Michael Reindl – Prof. Dr. Wilhelm Schäfer – Prof. Dr. -Ing. Peter Woias – Prof. Dr. Hans-Joachim Wunderlich Themen: – Softwaretechnik – Rekonfigurierbarkeit / Fehlertoleranz – Wireless / Low-Power – Sensor-Networks Für Studierende und Mitarbeiter ist die Teilnahme kostenlos! Systeme-II 23. Vorlesung - 1

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Freiburg Embedded Systems Talks Academia meets Industry Vorträge: 16. -18. Oktober 2006 Workshops: 19. -20. Oktober 2006 Festveranstaltung mit Live-Musik: 16. Oktober 2006, ab 18: 00 Uhr Veranstaltungsort: 11. Fakultät, Gebäude 101 Weitere Informationen: http: //festami. informatik. uni-freiburg. de Systeme-II Referenten (Auszug): – Prof. Dr. -Ing. Dr. h. c. Rolf Isermann – Prof. Dr. Leonhard Michael Reindl – Prof. Dr. Wilhelm Schäfer – Prof. Dr. -Ing. Peter Woias – Prof. Dr. Hans-Joachim Wunderlich Themen: – Softwaretechnik – Rekonfigurierbarkeit / Fehlertoleranz – Wireless / Low-Power – Sensor-Networks 23. Vorlesung - 2

Systeme II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Sommersemester 2006 23. Vorlesung 26. 07. 2006 3

IPv 4 versus IPv 6 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer http: //bgp. potaroo. net/v 6 rpt. html Systeme-II 23. Vorlesung - 4

Exponentielles Wachstum des Internets Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer http: //www. potaroo. net/tools/asns/ Systeme-II 23. Vorlesung - 5

Verkehr im Internet Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Øhttp: //www. cachelogic. com/research/2005_slide 07. php# Systeme-II 23. Vorlesung - 6

P 2 P dominiert das Internet (Stand 2004) Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØHaupt-Protokolle – e. Donkey – Bit. Torrent – Fast. Track – Gnutella Systeme-II 23. Vorlesung - 7

Analyse des Verkehrs schwierig Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØAus Master Thesis-Vortrag von Alok Madhukar – Port-Analyse des nächtlichen Verkehrs einer kalifornischen Universität SSH SMTP HTTP(c) Unknown MSSQL-S ? ? Gnutella HTTP(s) 2003 Systeme-II 2004 2005 23. Vorlesung - 8

Was ist ein Peer-to-Peer. Netzwerk? Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØWas ist ein Peer-to-Peer-Netzwerk nicht? – Ein Peer-to-Peer-Netzwerk ist kein Client-Server-Netzwerk! ØDefinition – Peer-to-Peer • bezeichnet eine Beziehung zwischen gleichwertigen Partnern – P 2 P • Internet-Slang für Peer-to-Peer – Ein Peer-to-Peer-Netzwerk ist ein • Kommunikationsnetzwerk zwischen Rechnern im Internet • in dem es keine zentrale Steuerung gibt • und keine zuverlässigen Partner. Systeme-II 23. Vorlesung - 9

Napster Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØShawn (Napster) Fanning – brachte Juni 1999 eine Beta-Version seines mittlerweile legendären Napster-Peer-to-peer-Netzwerks heraus – Ziel: File-sharing-System – Tatsächlich: Musik-Tauschbörse – Herbst 1999 war Napster Download des Jahres ØUrheberrechtsklage der Musik-Industrie im Juni 2000 ØGegen Ende 2000 Kooperationsvertrag – zwischen Fanning mit Bertelsmann Ecommerce – auch juristisch gescheitert ØSeit 2001 ist Napster eine kommerzielle File-Sharing-Plattform Systeme-II 23. Vorlesung - 10

Wie funktioniert Napster? Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Ø Client-Server-Struktur Ø Server unterhält – Index mit Meta-Daten • Dateiname, Datum, etc – Tabelle der Verbindungen der teilnehmenden Clients – Tabelle aller Dateien der teilnehmenden Clients Ø Query – Client fragt nach Dateinamen – Server sucht nach passenden Teilnehmern – Server antwortet, wer die Datei besitzt – Anfrage-Client lädt Datei von dateibesitzenden Client herunter Systeme-II 23. Vorlesung - 11

Gnutella - Geschichte Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØGnutella – wurde im März 2000 herausgegeben von Justin Frankel und Tom Pepper von Nullsoft – Nullsoft ist seit 1999 eine Tochter von AOL ØFile-Sharing-System – Ziel wie Napster – Arbeitet aber völlig ohne zentrale Strukturen Systeme-II 23. Vorlesung - 12

Beispiel Gnutella Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØDateianfrage – wird an alle Nachbarn geschickt – diese senden sie an ihre Nachbarn – bis zu einer vorgegebenen Anzahl von Hops • TTL-Feld (time to live) ØProtokoll – Query • Anfrage nach Datei wird bis zu TTL-hops weitergereicht – Query-hits • Antwort auf umgekehrten Pfad ØWenn Datei gefunden wurde, direkter Download Systeme-II 23. Vorlesung - 13

Zusammenfassung Peer-to-Peer Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØFast der gesamte Peer-to-Peer-Netzwerk-Verkehrs dient der Verletzung von Urheberrechten ØAber es gibt legale Anwendungen: – Internet-Telefonie, z. B. Skype – Software Distribution • zur Entlastung von Servern – Group Ware • manche Groupware-Systeme verwenden Peer-to-Peer – Austausch von Software unter der GNU-Lizenz – Austausch privater Filme, Fotos und Dokumente ØIllegale Nutznießer von Peer-to-Peer-Netzwerken werden in letzter Zeit immer mehr gerichtlich verfolgt Systeme-II 23. Vorlesung - 14

Endspurt Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØZusammenfassung der Veranstaltung – „Best of“ ØForschungsthemen in meiner Arbeitsgruppe – Peer-to-Peer-Netzwerke – Mobile Ad-hoc-Netzwerke – Sensor-Netzwerke – Storage-Area-Netzwerke ØAusblick auf das nächste Semester – Informatik III – Wireless Sensor Networks – Seminar Peer-to-Peer-Netzwerke Systeme-II 23. Vorlesung - 15

Die Schichtung des Internets - TCP/IP-Layer Anwendung Application Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Telnet, FTP, HTTP, SMTP (E-Mail), . . . TCP (Transmission Control Protocol) Transport UDP (User Datagram Protocol) Vermittlung Verbindung Systeme-II Network IP (Internet Protocol) + ICMP (Internet Control Message Protocol) + IGMP (Internet Group Management Protoccol) Host-to-network LAN (z. B. Ethernet, Token Ring etc. ) 23. Vorlesung - 16

TCP/IP-Schichtenmodell Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 1. Host-to-Network – nicht spezifiziert, hängt vom LAN ab 2. Vermittlungsschicht (IP - Internet Protokoll) – Spezielles Paketformat und Protokoll – Paketweiterleitung – Routenermittlung 3. Transportschicht – TCP (Transport Control Protocol) • zuverlässiger bidirektionaler Byte-Strom-Übertragungsdienst • Fragmentierung, Flusskontrolle, Multiplexing – UDP (User Datagram Protocol) • Paketübergabe an IP • unzuverlässig, keien Flusskontrolle 4. Anwendungsschicht – zahlreiche Dienste wie TELNET, FTP, SMTP, HTTP, NNTP (für DNS), . . . Systeme-II 23. Vorlesung - 17

Beispiel zum Zusammenspiel Systeme-II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 23. Vorlesung - 18

Das ISO/OSI Referenzmodell Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 7. Anwendung (Application) – Datenübertragung, E-Mail, Terminal, Remote login 6. Darstellung (Presentation) – Systemabhängige Darstellung der Daten (EBCDIC/ASCII) 5. Sitzung (Session) – Aufbau, Ende, Wiederaufsetzpunkte 4. Transport (Transport) – Segmentierung, Stauvermeidung 3. Vermittlung (Network) – Routing 2. Sicherung (Data Link) – Prüfsummen, Flusskontrolle 1. Bitübertragung (Physical) – Mechanische, elektrische Hilfsmittel Systeme-II 23. Vorlesung - 19

OSI versus TCP/IP Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer (Aus Tanenbaum) Systeme-II 23. Vorlesung - 20

Hybrides Modell Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØWir verwenden hier Tanenbaums hybrides Modell Tanenbaum (Aus Tanenbaum) Systeme-II 23. Vorlesung - 21

Amplitudendarstellung Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Ø Amplitudendarstellung einer Sinusschwingung – A: – f: : T: Amplitude Frequenz = 1/T Phasenverschiebung Periode T At - /2 f Systeme-II 23. Vorlesung - 22

Fourier-Analyse für allgemeine Periode Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØDer Satz von Fourier für Periode T=1/f: – Die Koeffizienten c, an, bn ergeben sich dann wie folgt ØDie Quadratsumme der k-ten Terme ist proportional zu der Energie, die in diser Frequenz verbraucht wird: ØÜblicherweise wird die Wurzel angegeben: Systeme-II 23. Vorlesung - 23

5 Gründe für den schlechten Empfang 1. 2. 3. 4. 5. Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Allgemeine Dämpfung Frequenzverlust Frequenzabhängige Dämpfung Störung und Verzerrung Rauschen Systeme-II 23. Vorlesung - 24

Digitale Kodierungen Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØNon-Return to Zero-Level (NRZ-L) ØNon-Return to Zero-Mark (NRZ-M) ØNon-Return to Zero-Space (NRZ-S) ØReturn to Zero (RZ) ØManchester Code (Biphase Level) ØBiphase-Mark ØBiphase-Space ØDifferential Manchester-Code ØDelay Modulation (Miller) ØBipolar Systeme-II 23. Vorlesung - 25

Struktur einer digitalen Basisband-Übertragung Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Ø Quellkodierung – Entfernen redundanter oder irrelevanter Information – Z. B. mit verlustbehafteter Komprimierung (MP 3, MPEG 4) – oder mit verlustloser Komprimierung (Huffman-Code) Ø Kanalkodierung – Abbildung der Quellbits auf Kanal-Symbole – Möglicherweise Hinzufügen von Redundanz angepasst auf die Kanaleigenschaften Ø Physikalische Übertragung – Umwandlung in physikalische Ereignisse Datenquelle Datenziel Systeme-II Quellenkodierung Quell-Bits Quellendekodierung Kanalkodierung Physikalische Übertragung Kanal. Symbole Kanaldekodierung Medium Phys. Empfang 23. Vorlesung - 26

Struktur einer digitalen Breitband-Übertragung Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Ø MOdulation/DEModulation – Übersetzung der Kanalsymbole durch • Amplitudenmodulation • Phasenmodulation • Frequenzmodulation • oder einer Kombination davon Datenquelle Datenziel Systeme-II Quellenkodierung Quell-Bits Quellendekodierung Kanal. Symbole Kanaldekodierung Modulation Physikalische Übertragung Endliche Menge von Wellenformen Demodulation Medium Phys. Empfang 23. Vorlesung - 27

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Frequenzbereiche LF LW MF MW HF KW VHF Systeme-II Low Frequency = Langwelle Medium Frequency = Mittelwelle High Frequency = Kurzwelle UKW Very High Frequency = Ultrakurzwelle UHF SHF EHF Ultra High Frequency Super High Frequency Extra High Frequency UV X-ray Ultraviolettes Licht Röntgenstrahlung 23. Vorlesung - 28

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Fehlerkontrolle Ø Zumeist gefordert von der Vermittlungsschicht – Mit Hilfe der Frames Ø Fehlererkennung – Gibt es fehlerhaft übertragene Bits Ø Fehlerkorrektur – Behebung von Bitfehlern – Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction) • Verwendung von redundanter Kodierung, die es ermöglicht Fehler ohne zusätzliche Übertragungen zu beheben – Rückwärtsfehlerkorretur (Backward Error Correction) • Nach Erkennen eines Fehlers, wird durch weitere Kommunikation der Fehler behoben Fehlerkontrolle Fehlererkennung Fehlerkorrektur Vorwärtsfehlerkorrektur Systeme-II Rückwärtsfehlerkorrektur 23. Vorlesung - 29

Header und Trailer Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØHeader und Trailer – Zumeist verwendet man Header am Anfang des Frames, mitunter auch Trailer am Ende des Frames – signalisieren den Frame-Beginn und Frame-Ende – tragen Kontrollinformationen • z. B. Sender, Empfänger, Frametypen, Fehlerkontrollinformation Systeme-II 23. Vorlesung - 30

Flag Bytes und Bytestopfen Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØBesondere “Flag Bytes” markieren Anfang und Ende eines Frames ØFalls diese Marker in den Nutzdaten vorkommen – Als Nutzdatenbyte mit Sonderzeichen (Escape) markieren • Bytestopfen (byte stuffing) – Falls Sonderzeichen und “Flag-Byte” erscheinen, dito, • etc. , etc. Systeme-II 23. Vorlesung - 31

Hamming Distanz Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØDer “Abstand” der erlaubten Nachrichten zueinander war immer als zwei Bits ØDefinition: Hamming-Distanz Seien x=x 1, …, xn und y=y 1, …, yn Nachrichten Dann sei d(x, y) = die Anzahl der 1 er Bits in x XOR y ØIntuitiver: die Anzahl der Positionen, in denen sich x und y unterscheiden ØDie Hamming-Distanz ist eine Metrik – Symmetrie, Dreiecksungleichung Beispiel: x=0011010111 y=0110100101 x XOR y=0101110010 d(x, y) = 5 Systeme-II 23. Vorlesung - 32

Hamming-Distanz von Nachrichtenmengen Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØDie Hamming-Distanz einer Menge von (gleich langen) Bit-Strings S ist: – d. h. der kleinste Abstand zweier verschiedener Worte in S Beispiel: 0000 0011 3 001011 1 101011 1100 1111 Alle Abstände sind 2 Systeme-II 011101 4 Ein Abstand ist 1! 23. Vorlesung - 33

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer CRC – Überblick Sender Original Frame M(x) Generator Polynom G(X) r(x) = xg M(x) mod G(x) Sende T(x) = xg M(x) + r(x) Kanal Addiert Fehlerpolynom E(x) Kein Fehler: E(x) = 0 Empfang: m(x) = T(x) + E(x) Empfänger Berechnet Rest (T(x) + E(x)) mod G(x) Falls Rest = 0 : Kein Fehler Systeme-II If Rest ≠ 0: Fehler! 23. Vorlesung - 34

3. Versuch: Bestätigung und Sequenznummern Timeout; error From_lower(ack 1); Cancel_timer From_higher(p); to_higher (busy) Process 0 Ready 0 timeout; to_lower (0, p). set_timer From_lower (ack 1); From_lower (ack 0); - From_lower (0, p); To_upper(p), To_lower (ack 0) Wait 0 Wait 1 From_lower(ack 0); Cancel_timer From_lower (1, p); To_upper(p), To_lower (ack 1) Ready 1 From_higher(p); To_lower(1, p), set_timer timeout; to_lower (1, p). set_timer Systeme-II Timeout; error From_lower (0, p); To_lower (ack 0) Process 1 From_ higher(p); to_higher (busy) Empfänger Sender From_lower (1, p); To_lower (ack 1) From_higher(p); To_lower(0, p), set_timer Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 23. Vorlesung - 35

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Beispiel Ø “Sliding Window”-Beispiel für n=3 und fester Fenstergröße = 1 Ø Der Sender zeigt die momentan unbestätigten Sequenznummern an – Falls die maximale Anzahl nicht bestätigter Frames bekannt ist, dann ist das Sende-Fenster Systeme-II a. Initial: Nichts versendet b. Nach Senden des 1. Frames mit Seq. Nr. 0 c. Nach dem Empfang des 1. Frame d. Nach dem Empfang der Bestätigung 23. Vorlesung - 36

Effizienz von CSMA Systeme-II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 23. Vorlesung - 37

Adaptives Baumprotokoll Voraussetzung Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Ø Adaptives Baumprotokoll (adaptive tree walk) Ø Ausgangspunkt: – Binäre, eindeutige Präsentation aller Knoten (ID) – Dargestellt in einem Baum – Synchronisiertes Protokoll – Drei Typen können unterschieden werden: • Keine Station sendet • Genau eine Station sendet • Kollision: mindestens zwei Stationen senden 0 00 B DE 01 000 001 A B 010 C 10 011 100 D E 11 101 F 110 111 G Stationen Kollision A 1 D E Zeit Systeme-II 23. Vorlesung - 38 H

Kürzeste Wege mit Edsger Wybe Dijkstra Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Dijkstras Kürzeste-Wege-Algorithmus kann mit Laufzeit Θ(|E| + |V| log |V|) implementiert werden. Systeme-II 23. Vorlesung - 39

Distance Vector Routing Protocol Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØDistance Table Datenstruktur – Jeder Knoten besitzt eine • Zeile für jedes mögliches Ziel • Spalte für jeden direkten Nachbarn ØVerteilter Algorithmus – Jeder Knoten kommuniziert nur mit seinem Nachbarn ØAsynchroner Betrieb – Knoten müssen nicht Informationen austauschen in einer Runde ØSelbstterminierend – läuft bis die Knoten keine Information mehr austauschen Systeme-II 23. Vorlesung - 40

Das “Count to Infinity” Problem Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØGute Nachrichten verbreiten sich schnell – Neue Verbindung wird schnell veröffentlicht ØSchlechte Nachrichten verbreiten sich langsam – Verbindung fällt aus – Nachbarn erhöhen wechselseitig ihre Entfernung – “Count to Infinity”-Problem Systeme-II 23. Vorlesung - 41

AS, Intra-AS und Inter-AS Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØAutonomous System (AS) – liefert ein zwei Schichten-Modell des Routing im Internet – Beispiele für AS: • uni-paderborn. de ØIntra-AS-Routing (Interior Gateway Protocol) – ist Routing innerhalb der AS – z. B. RIP, OSPF, IGRP, . . . ØInter-AS-Routing (Exterior Gateway Protocol) – Übergabepunkte sind Gateways – ist vollkommen dezentrales Routing – Jeder kann seine Optimierungskriterien vorgeben – z. B. EGP (früher), BGP Systeme-II 23. Vorlesung - 42

Transportschicht (transport layer) Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØTCP (transmission control protocol) – Erzeugt zuverlässigen Datenfluß zwischen zwei Rechnern – Unterteilt Datenströme aus Anwendungsschicht in Pakete – Gegenseite schickt Empfangsbestätigungen (Acknowledgments) ØUDP (user datagram protocol) – Einfacher unzuverlässiger Dienst zum Versand von einzelnen Päckchen – Wandelt Eingabe in ein Datagramm um – Anwendungsschicht bestimmt Paketgröße ØVersand durch Netzwerkschicht ØKein Routing: End-to-End-Protokolle Systeme-II 23. Vorlesung - 43

TCP - Algorithmus von Nagle Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØWie kann man sicherstellen, – dass kleine Pakete zeitnah ausgeliefert werden – und bei vielen Daten große Pakete bevorzugt werden? ØAlgorithmus von Nagle: – Kleine Pakete werden nicht versendet, solange Bestätigungen noch ausstehen. • Paket ist klein, wenn Datenlänge < MSS – Trifft die Bestätigung des zuvor gesendeten Pakets ein, so wird das nächste verschickt. ØBeispiel: – Telnet versus ftp ØEigenschaften – Selbst-taktend: Schnelle Verbindung = viele kleine Pakete Systeme-II 23. Vorlesung - 44

Stauvermeidung in TCP Tahoe Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer x: Anzahl Pakete pro RTT ØJacobson 88: – Parameter: cwnd und Slow-Start-Schwellwert (ssthresh=slow start threshold) – S = Datensegmentgröße = maximale Segmentgröße x← 1 ØVerbindungsaufbau: cwnd ← S ssthresh ← 65535 y ← max ØBei Paketverlust, d. h. Bestätigungsdauer > RTO, x← 1 – multiplicatively decreasing cwnd ← S ssthresh ← y ← x/2 ØWerden Segmente bestätigt und cwnd ≤ ssthresh, dann – slow start: cwnd ← cwnd + S x ← 2⋅x, bis x = y ØWerden Segmente bestätigt und cwnd > ssthresh, dann additively increasing cwnd ← cwnd + S x ← x +1 Systeme-II 23. Vorlesung - 45

TCP Tahoe Systeme-II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 23. Vorlesung - 46

AIMD: Additively Increase/ Multiplicatively Decrease Systeme-II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 23. Vorlesung - 47

Bedrohungen und Sicherheitsziele Systeme-II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer 23. Vorlesung - 48

Verschlüsselungsmethoden Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØSymmetrische Verschlüsselungsverfahren – z. B. Cäsars Code – Enigma – DES (Digital Encryption Standard) – AES (Advanced Encryption Standard) ØKryptografische Hash-Funktion – SHA-1, SHA-2, MD 5 ØAsymmetrische Verschlüsselungsverfahren – RSA (Rivest, Shamir, Adleman) – Diffie-Helman ØDigitale Unterschriften (Elektronische Signature) – PGP (Phil Zimmermann), RSA Systeme-II 23. Vorlesung - 49

Firewalls Ø Typen von Firewalls – Host-Firewall – Netzwerk-Firewall Ø Netzwerk-Firewall – unterscheidet • Externes Netz (Internetfeindselig) • Internes Netz (LANvertrauenswürdig) • Demilitarisierte Zone (vom externen Netz erreichbare Server) Ø Host-Firewall – z. B. Personal Firewall – kontrolliert den gesamten Datenverkehr eines Rechners – Schutz vor Attacken von außerhalb und von innen (Trojanern) Systeme-II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Ø Methoden – Paketfilter • Sperren von Ports oder IPAdressen – Content-Filter • Filtern von SPAM-Mails, Viren, Active. X oder Java. Script aus HTML-Seiten – Proxy • Transparente (extern sichtbare) Hosts • Kanalisierung der Kommunikation und möglicher Attacken auf gesicherte Rechner – NAT, PAT • Network Address Translation – Bastion Host – Proxy 23. Vorlesung - 50

DNS Name Server Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer ØDer Namensraum ist in Zonen aufgeteilt ØJede Zone hat einen Primary Name Server mit maßgeblicher Information – Zusätzlich Secondary Name Server für Zuverlässigkeit ØJeder Name Server kennt – seine eigene Zone – Name-Server darunterliegenden Bereiche – Bruder-Name-Server oder zumindestens einen Server, der diese kennt Systeme-II 23. Vorlesung - 51

E-Mail: SMTP und POP SMTP: POP: IMAP: Systeme-II Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Informatik Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Simple Mail Transfer Protocol Post Office Protocol Internet Message Access Protocol 23. Vorlesung - 52

Ende der 23. Vorlesung Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Rechnernetze und Telematik Prof. Dr. Christian Schindelhauer Systeme II Christian Schindelhauer 53