Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme Endterm Wiederholung Moritz

Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme Endterm Wiederholung Moritz Pfeiffer, moritz. pfeiffer@tum. de Folien unter grnvs. pfeiffer-moritz. com

Das Ziel www. google. de PC 1 You are here HUB R 1 S 1 R 2 PC 2 S 2 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Das Problem (1/6) Wie verschicke ich Daten? ! PC 1 You are here S 1 Your goal HUB R 1 R 2 PC 2 S 2 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Die Lösung: Quell-, Kanalkodierung & Modulation Wie verschicke ich Daten? ! Schritt 1) Quellkodierung Ziel: Redundanz reduzieren Schritt 2) Kanalkodierung Ziel: Redundanz erhöhen (Fehlererkennung/-korrektur) Schritt 3) Impulsforming Ziel: Aus Daten ein Signal generieren Schritt 4) Modulation Ziel: Parallelisierung (Fourierreihe!) Rahmen A Rahmen B … Blöcke 0101 0000 1001 0011 1111 bits 0 1 0 0 0 0 1 1 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Die Aufgabe: Quell-, Kanalkodierung & Modulation Wie verschicke ich Daten? ! a) b) c) Was ist die Entropie einer Quelle die Nachricht „aaaabbcaabd“ emittiert? d) e) f) Wie groß ist der Gleichanteil des Signals? Wie groß ist der Kosinusanteil einer für dieses Signal geeigneten Fourierreihe? Wie viele bits kann ich mit Hilfe von 16 -QAM als ein Symbol modulieren? Was ist der zugehörige Huffman-Code? Wie groß ist die Coderate, wenn wir an jedes Zeichen zwei weitere (identische) Zeichen anhängen? GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Das Problem (2/6) Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn? PC 1 You are here HUB R 1 PC 2 S 1 Your goal R 2 The problem is here Collision Domain GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer S 2

Die Lösung: CSMA/CD / ALOHA Ausbreitungsverzögerung Serialisierungszeit Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn? Beispiel ALOHA Beispiel CSMA/CD Sender Empfänger GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Die Aufgabe: CSMA/CD / ALOHA Wann verschicke ich ein Paket an meinen Nachbarn? a) b) c) d) Wie groß ist die Serialisierungszeit? Wie groß ist die Ausbreitungsverzögerung? Funktioniert ALOHA unter diesen Bedingungen? Funktioniert CSMA/CD unter diesen Bedingungen? GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Das Problem (3/6) Wie verschicke ich ein Paket an ein weit entferntes Ziel? PC 1 You are here SW 1 HUB R 1 S 1 R 2 PC 2 S 2 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Your goal

Die Lösung: IPv 4/IPv 6 Wie verschicke ich ein Paket an ein weit entferntes Ziel? IP-Adresse (v 4) 102 004 000 213 0110 00000100 11010101 0000 Network Host => /22 IP-Adresse (v 6) 1 f 23 2366 aeef 0000 4 def 16 bit 16 bit GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Die Aufgabe: IPv 4/IPv 6 Wie verschicke ich ein Paket an ein weit entferntes Ziel? Angabe: MTU R 1 -R 2 = 1000 B MTU PC 1 -R 1 = 2000 B MTU R 2 -S 1 = 2000 B Serialisierungszeiten vernachlässigbar a) Kann man die Netze f 120: : bc 00: 0/108 und f 120: : bc 10: 0/108 zusammenfassen? b) Wie verläuft eine Übertragung (2000 B incl. Header) von PC 1 zu S 1 bei IPv 4? *hust* ARP *hust* c) Wie bei IPv 6? GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Das Problem (3 b/6) Woher kennt R 1 den Weg? PC 1 You are here SW 1 R 1 S 1 R 2 PC 2 S 2 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Your goal

Die Lösung: Routing Woher kennt R 1 den Weg? Destination Next Hop Interface Wohin? Über? Start? Destination Next Hop Interface Garching 0. 0 Landstraße Berlin 0. 0 Autobahn 0. 0/0 (Sonstiges) Frankfurt Flughafen GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Die Aufgabe: Routing Woher kennt R 1 den Weg? Destination Next Hop Interface bb 12: : /124 - R 1. LINKS aa 12: : /124 - R 1. RECHTS : : /0 R 2. IP R 1. RECHTS a) Welche dieser Adressen könnte PC 1 gehören? a) bb 12: : 10 b) aa 12: : 1 c) bb 12: : e b) Verwendet RIP (dynamisches Routing) für den Aufbau einer Routingtabelle von R 1 mit den Zielen R 1, R 2, S 1, S 2 (PCs einfach ignorieren) R 1 R 2 S 1 S 2 (R 1, 0) - - - (R 1, 0) (R 2, 1) (R 2, 2) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Das Problem (4/6) Wie entscheide ich wie viele Pakete ich gleichzeitig verschicke? PC 1 You are here SW 1 R 1 S 1 R 2 PC 2 S 2 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Your goal

Die Lösung: (TCP) Fluss- und Staukontrolle Wie entscheide ich wie viele Pakete ich gleichzeitig verschicke? Was ist Flusskontrolle? Empfangsfenster Ziel: Überlastungen beim Empfänger verhindern Go-Back-N Empfangsfenster Slow-Start Congestion-Avoidance Multiplicative-Decrease Selective Repeat Go-Back-N Was ist Staukontrolle? Selective Repeat Ziel: Überlastungen im Netz verhindern Slow-Start Congestion-Avoidance GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Multiplicative-Decrease http: //www. ccs-labs. org/teaching/rn/animations/gbn_sr/

Die Aufgabe: (TCP) Fluss- und Staukontrolle Wie entscheide ich wie viele Pakete ich gleichzeitig verschicke? Lösung: a) RTT*9 => 1800 ms=1, 8 s b) 8+9+. . +16*MSS =>108 MSS = 162 k. B = 162*8 kbit = 1296 kbit c) Angabe: MSS = 1500 B RTT = 200 ms 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? GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer 1 MSS = 1500 B

Das Problem (5/6) Wie kann ich mehrere Rechner mit einer global gültigen IP-Adresse betreiben? PC 1 You are here SW 1 R 1 PC 2 S 1 R 2 The other you is here GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer S 2

Die Lösung: NAT Wie kann ich mehrere Rechner mit einer global gültigen IP-Adresse betreiben? PC 1 You are here SW 1 R 1 S 1 R 2 NAT PC 2 The other you is here GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer S 2

Die Aufgabe: NAT Wie kann ich mehrere Rechner mit einer global gültigen IP-Adresse betreiben? Nr. 3 Nr. 1 Nr. 2 Nr. 4 Local IP Local Port Global Port Nr. Src IP Dst IP Src Port Dst Port PC 1 1024 1 PC 1 S 2 1024 80 PC 2 1024 1025 2 PC 2 S 1 1024 2300 Nachrichten (Position siehe oben): 1) PC 1 -> S 2 mit Port 1024 ->80 2) PC 2 -> S 1 mit Port 1024 ->2300 3+4) S 1 -> PC 2 mit Port 2300 ->1024 3 S 1 R 1 2300 1025 4 S 1 PC 2 2300 1024 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Das Problem (6/6) Wer ist „www. google. de“ überhaupt? ! PC 1 You are here SW 1 R 1 S 1 R 2 PC 2 S 2 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Die Lösung: DNS Wer ist „www. google. de“ überhaupt? ! Resolver PC 1 You are here SW 1 R 1 S 1 R 2 PC 2 S 2 Google. de GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Die Aufgabe: DNS Wer ist „www. google. de“ überhaupt? ! PC 1 PC 2 S 1 S 2 ROOT (. ) - GOOGLE. DE. - - S 1 Local IP Local Port Global Port PC 2 53 53 S 2 GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Offene Themen … die trotzdem wichtig sind (und bestimmt teilweise drankommen) 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) Kanaleinflüsse Grundimpulse (Bsp. Non-return-to-Zero) Shannon und Hartley (Rahmen-)Fehlerwahrscheinlichkeiten beim Einsatz von verschiedenen Blockcodes CRC Was ist der Unterschied zwischen MAC und IP-Adressen? ! Shortest Path Tree vs. Minimum Spanning Tree GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

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Ausbreitungsverzögerung Serialisierungszeit ALOHA & CSMA/CD Beispiel ALOHA Beispiel CSMA/CD Sender Empfänger GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

CRC Beispiel: 1010101 mit Polynom x³+x Reduktionspolynom umrechnen in binär: Bsp. x³+x = 1*x³+0*x²+1*x+0*1 => 1010 grad(p) Nullen anhängen 101000 : 1010 = 10 0 0 1 00 Rest 000 1010 00001010 000000 => Es wird 101000 übertragen Bsp. Fehlermuster: 0011000000 => XOR bilden => Es kommt 1001101000 an GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

Subnetting IP-Adresse (v 4) 102 004 213 000 0110 00000100 11010101 0000 Network GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer Host => /22

Subnetting Beispielnetz 128. 20. 254. 000/23 => die 32 -23=9 hinteren Stellen sind Hostanteil Þ bzw. 255. 254. 000 ist Subnetzmaske (1111…. 10. 0000) Þ 128. 20. 254. 000 (. . 0. 0000) ist niedrigste Adresse („Network“) Þ 128. 20. 255 (. . 1. 1111) ist höchste Adresse („Broadcast“) GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer

ARP/IP-Pakete Wie findet ein Datenpaket zu seinem Ziel? Jemanden suchen, der den Weg kennt „Ich kenne den Weg“ Datenübergabe Nach dem Weg fragen usw. bis ans Ziel (ARP-Request) (ARP-Reply) (IP-Paket) (ARP-Request) MTU (Maximum Transmission Unit) = maximale Paketgröße (Header + Payload), , wobei ein IP-Header 20 B groß ist. GRNVS Tutorium, Moritz Pfeiffer