Vermittlungsschicht Flashcards
1
Q
Vermittlungsschicht (Network Layer)
A
- Beim Sender
- Segmente der darüberliegende Transportschicht entgegennehmen
- Einkapseln in Pakete
- Vermitteln der Pakete an das adressierte Ziel
- Beim Empfänger:
- Auspacken des Segments
- Auslieferung des Segments an die nächsthöhere Schicht des Empfängers
- Instanzen der Vermittlungsschicht in allen Hosts und jedem Router implementiert
2
Q
Wichtige Funktionen der Vermittlungsschicht
A
- Weiterleiten von Paketen (Forwarding)
- Router nimmt Paket auf einem Eingangs-Link entgegen
- Router analysiert Header-Felder, insb. Zieladresse aller ankommenden Pakete
- Router bestimmt den Ausgangs-Link für diese Zieladresse anhand lokaler Informationen in der Weiterleitungstabelle
- Router leitet das Paket an den Ausgangs-Link
- Wegewahl (Routing)
- Router kommunizieren miteinander
- Bestimmten Paket-Route vom Quell- zum Ziel-Host durch Routing-Algorithmus
- Ergebnis, über welchen Ausgangs-Link welches Ziel im Netzwerk zu erreichen ist, wird in die Weiterleittabelle eingetragen
- Analogie
- Routing = Planen einer Reiseroute vor Reiseantritt
- Forwarding = Passieren einer einzelnen Kreuzung auf der Reiseroute
3
Q
Paketvermittlung - Grundprinzip
A
4
Q
Routing und Forwarding
A
5
Q
Routing
A
- Aufgabe: finden des günstigen Pfads zum Zielen
- Günstigst -> kürzester, schnellster oder preisgünstigster Pfad
- Prinzipielle Verfahrensweise
- Zuteilung eines geeigneten Kostenwerts pro Link
- Bestimmen des Pfads mit minimaler Summe der Link-Kosten für jedes Ziel gemäß Routing-Algorithmus
- Erstellen der Weiterlettabellen
- für alle Ziele, unabhängig von momentanen Paketströmen durch das Netz
- Zieladresse muss in Weiterleittabelle schon vorhanden sein, wenn ein Paket mit diesem Ziel ankommt
6
Q
Forwarding
A
- Aufgabe: Schnellstes Weiterleiten eines gerade empfangenen Paketes durch:
- Analysieren der Zieladresse
- Nachschlagen des Ausgangs in der Weiterleittabelle
- Weiterleiten des Pakets zum Ausgangslink
- Forwarding muss in Echtzeit erfolgen
- Puffer an Eingangs- und vor Ausgangslink erforderlich
- Kritische Punkte
- Nachschlagen der Adressen in Echtzeit bei schnellen Leitungen, kurzen Paketen und Routern in großen Netzen, die viele Zieladressen kennen
7
Q
Klassifikation von Routing-Algorithmen
A
- Globale Information
- Alle Router kennen die vollständige Netztopologie & Linkkosten
- Link-State-Routing-Verfahren (LSR)
- Internet-Standard: Open Shortest Path First (OSPF)
- Dezentrale Information
- Router kennen die Links und Linkkosten der direkten Nachbarn
- Router tauschen iterativ Infos mit den Nachbarn aus
- Bsp.: Distance-Vector-Routing (DVR)
- Statisch
- Routen ändern sich selten
- Routenänderung typ. Ergebnis eines manuellen Eingreifens
- Dynamisch
- Routen ändern sich häufig
- wegen period. Update der Weiterleittabellen
- als Reaktion auf Link-Kostenänderungen
- erfordert Austausch von Link-Statusinformationen
- Routen ändern sich häufig
8
Q
Dezentrales Dynamisches Routing
A
- Jeder Knoten tauscht periodisch und bei ermittelter Kostenänderung Pfadinfos mit jedem seiner Nachbarn aus
- Typ. Unterhält jeder Knoten eine Routing-Tabelle, die für die Zielknoten im Netz einen Eintrag enthält, mit z.B.:
- Bevorzugtem Ausgangslink für diesen Zielknoten
- Ermittelten Pfadkosten zu diesem Zielknoten
- Die Pfadkosten werden bestimmt aus
- Linkkosten zu den Nachbarn
- empfangenen Ergebnissen der Nachbarn von deren Pfadkostenberechnungen
- Internet-Standards: Distance-Vector-Routing-Verfahren wie
- Routing Information Protocol (RIP)
- Border Gateway Protocol (BGP)
9
Q
Hierarchisches Routing im Internet: Problem
A
- Bisher
- Alle Router sind gleich
- Das Netzwerk ist flach und besitzt keine Hierarchie
- Entspricht nicht der Realität
- Eine Frage der Größenordnung
- 200 Millionen Zielnetzwerke
- können nicht alle in einer Routing-Tabelle gespeichert sein
- Routing-Protokolle würden alle Links im Internet überlasten
- Eine Frage der Administration
- Internet = Netzwerk von Netzwerken
- Jede Organisation hat eigene Politiken und Präferenzen bezüglich ihres Netzwerkes
10
Q
Hierarchisches Routing: Idee
A
- Router werden zu Regionen (ein Netz) zusammengefasst, diese nennt man autonome Systeme (AS)
- Router innerhalb eines AS verwenden 1 Routing-Protokoll
- „Intra-AS“-Routing-Protokoll, auch: „Interior gateway routing“
- z.B. RIP oder OSPF
- Meist gilt:
- eine Organisation verwaltet ein AS
- Es gibt aber auch Organisationen, die mehrere AS verwalten
- Gateway-Router
- Ein Router in einem AS, der eine Verb. Zu einem Router in anderem AS hat
- Problem: Routing zwischen AS
- „Inter-AS“-Routing-Protokoll auch: „Exterior gateway routing“
- Nutzung von BGPv4
11
Q
Internet = Vernetzte Autonome Systeme
A
12
Q
Warum hierarchisches Inter-/ Intra-AS-Routing
A
- Routing-Kriterien: Politiken oder Performance
- Inter-AS: Eine Organisation möchten kontrollieren, wie (und ob) der Verkehr anderer Organisationen durch das eigene Netzwerk geleitet wird. Politiken wichtiger sein als Performance
- Intra-AS: eigener Verkehr, eigene Administration, hier sind keine Politiken nötig. Wichtig sind Stabilität und Performance.
- Netzwerkgröße
- Hierarchisches Routing reduziert die Größe der Weiterleittabellen
- reduziert den Netzwerkverkehr für Routing-Informationsaustausch
- Unterschiedliche Routing-Protokolle möglich
- Intra-AS: Verwaltungsautonomie, d.h. Jeder AS-Administrator kann das Routing im eigenen Netzwerk autonom steuern z.B. RIP oder OSPF
- Inter-AS: Einheitliches Routing-Protokoll notwendig; im Internet-Backbone: BGPv4
13
Q
Aufbau des IPv4-Pakets
A
14
Q
IPv4 Header
A
15
Q
Protokolle der IP-basierten Vermittlungsschicht (Auswahl)
A
16
Q
IP-Adressen
A
17
Q
IPv4-Adress-Struktur
A
- Der Adressraum von 32 Bit wird flexibel aufgeteilt
- Präfix = Netz- bzw. Subnetzidentifikation = n Bit (n <=30)
- Suffix = Host-Identifikation = 32 - n Bit
- Angabe der Präfixlänge über
- Suffixnotation: /Präfixlänge oder
- Adressmaske: und Subnetz-Maske
18
Q
Subnetting
A
= Strukturieren eines Netzwerks in mehrere kleinere Netzwerke
- Host-ID wird aufgeteilt in Subnetz-ID und neue verkürzte Host-ID
19
Q
Variable Length Subnet Mask (VLSM)
A
20
Q
Klassenloses Routing: CIDR
A
21
Q
Hierarchische Adressierung: Routenaggregation
A
22
Q
Longest Prefix Match im Router
A
24
Q
IPv4-Adressknappheit
A
25
Q
Network Address Translation (NAT)
A
