Kurs:Internet und Verschluesselung/Internet protokol (IPv4)/Logische Netzwerke mit Classful IPv4 Netzwerken als Beispiel

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Logische Netzwerke mit Classful IPv4 Netzwerken als Beispiel

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Lernziele

  1. was ist ein logisches netzwerk bzw. ein Overlay Netzwerk
  2. Wieso sind IP Netzwerke als logische Netzwerke zu verstehen
  3. Entspricht ein IP Netzwerk immer eine einem LAN bzw. einem physikalischen Netzwerk
  4. Wie sind classful IPv4 netzwerke aufgebaut
  5. Wie kann ich von einer IP adresse ablesen in welchem IPv4 netzwerk ein Rechner sich befindet
  6. Warum kann die MAC adresse nicht zum routing verwendet werden bzw. warum musste noch das konzept von IP netzwerken und IP adressen hinzugefuegt werden
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Zusammenfassung, Skript

Internet Protokol (IPv4)

Logische Netzwerke mit Classful IPv4 Netzwerken als Beispiel Themen und Fragen

• Was ist ein logisches Netzwerk bzw. ein Overlay Netzwerk?

Ein logisches Netzwerk ist ein Netzwerk, was auf der Schicht 3, der Internetschicht verbunden ist. Auf dieser Schicht geht es lediglich um den Datenfluss zwischen den Endgeräten. Deshalb ist ein logisches Netzwerk eine Software zur Kommunikation zwischen den Rechnern. Zu den logischen Netzwerken gehören auch Overlay Netzwerke. Ein Overlay Netz ist ein logisches Netz, das oberhalb einer existierenden Infrastruktur eines physikalischen Netzwerks liegt. Meist besitzt es einen eigenen Adressraum mit eigener Adresssierung. Das Internet war am Anfang ein Overlay Netz, also ein logisches Netz über dem bestehenden Telefonnetz. Inzwischen ist aber unser Telefonnetz durch Voice-over-IP ein Overlay Netz, das auf dem Internet aufsetzt.

• Wieso sind IP Netzwerke als logische Netzwerke zu verstehen?

IP Netzwerke sind deswegen logische Netzwerke, weil sie auf einer physikalischen Netzstruktur aufgebaut sind. Die Endgeräte haben einen Netzzugang über Ethernet, Token Ring, DQDB, FDDI, ATM. Das IP Protokoll dient erst zum Anschluss an das Netzwerk, deshalb ist es ein logisches Netzwerk. So kann Ethernet physikalisch als Stern aufgebaut sein. Wird ein Hub als Koppelkomponente verwendet, liegt eine logische Busstruktur vor, da der Datenfluss von einem Endgerät gleichzeitig zu allen anderen Endgeräten des Netzes erfolgt. Bei einem Switch ist die logische Struktur jedoch ein Stern bzw. eine Punkt zu Punkt Verbindung.

• Entspricht ein IP Netzwerk immer eine einem LAN bzw. einem physikalischen Netzwerk?

Jedes Netzwerk, was über das IP Protokoll vermittelt wird, ist ein IP Netzwerk. So auch das Internet. Dagegen entspricht ein physikalisches Netzwerk keinem IP Netzwerk, da ein IP Netz nichts mit einem physikalischen Netzwerk zu tun hat. Ein physikalisches Netzwerk ist die Hardware, die zur Übertragung gebraucht wird, das bedeutet alle Komponenten eines Netzes, die zum Aufbau eines Rechnernetzes erforderlich sind.

• Wie sind classful IPv4 netzwerke aufgebaut?

IPv4 Netzwerke haben 32 Bit IP-Adressen. Es sind also 4294967296 Adressen darstellbar. In der dotted decimal notation werden die 4 Bytes als 4 durch Punkte voneinander getrennte ganze Zahlen in Dezimaldarstellung im Bereich von 0 bis 255 geschrieben. IPv4 Netzwerke können unterschiedliche Netzklassen haben. Klasse-A Netzwerke werden für große Netzwerke mit zahlreichen Endpunkten verwendet. Damit lässt sich ein Maximum von 16777214= 2563 -2 IP Adressen darstellen. Das Präfix der Adresse beginnt beim Klasse A Netzwerk mit 0, so dass für die Darstellung der Netze statt 256 nur 128= 27 Möglichkeiten vorhanden sind. Klasse A Netzwerke sind wie folgt aufgebaut: Netz. Host. Host. Host. Klasse-B Netzwerke können 65534= 2562-2 IP Adressen und 16384= 26*256 Netze darstellen, so dass ihre Adresse so aufgebaut ist: Netz. Netz. Host. Host, während Klasse-C Netzwerke 254= 2561-2 IP Adressen und 2097152=25*256*256 Netze darstellen können und ihre Adresse so aufgebaut ist: Netz. Netz. Netz. Host. Das Präfix der Adresse beginnt beim Klasse B Netzwerk mit 10, das der Klasse-C Netzwerke mit 110.

• Wie kann ich von einer IP Adresse ablesen, in welchem IPv4 Netzwerk ein Rechner sich befindet?

Jede Adresse wird durch eine Netzmaske in einen Netzwerk und einen Rechneranteil getrennt. Die Netzmaske gibt an, welche Bits zur Netzwerkadresse gehören, da diese auf 1 gesetzt sind. Diese Netzwerkadressen sind bei allen Geräten eines Subnetzwerks identisch. Die Information, ob ein Gerät im selben Subnetz liegt wird von einem Host benötigt, um Routingentscheidungen treffen zu können.

• Warum kann die MAC Adresse nicht zum Routing verwendet werden bzw. warum musste noch das Konzept von IP Netzwerken und IP Adressen hinzugefügt werden?

Die Aufgabe der MAC Adresse liegt darin, die miteinander kommunizierenden Geräte eindeutig zu identifizieren. Mit einer MAC Adresse wird der physikalische Netzanschluss adressiert. MAC Adressen enthalten Herstellerinformationen und Seriennummern, so dass ähnliche MAC Adressen von Ethernetgeräten in der ganzen Welt existieren können. Zum Routing jedoch braucht man das Konzept einer IP Adresse mit den Informationen des dazugehörenden Netzwerkes.

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Multiplechoice Fragen und Übungen

<quiz> { Was ist ein Overlay Netzwerk? } + Ein logisches Netz oberhalb der bestehenden Infrastruktur + Ein Netz, das auf ein bestehendes Netz aufsetzt. - Ein physikalisches Netzwerk - Jedes Netzwerk ist ein Overlay Netzwerk.


{ Aus welchen Teilen besteht die IP-Adresse? } - Sender- und Empfängeradresse + Netz- und der Hostadresse - Header und Nutzdaten


{ Wie viele IPv4 Adressen gibt es? } - 2 Millionen - So viele wie MAC Adressen + 4 Milliarden - 2 Milliarden


{ Warum braucht man den Network Teil in IP? } - Er wird für die MAC Adresse gebraucht. - Er wird für die Protokolle höherer Schichten gebraucht. + Damit ein Router die Zugehörigkeit zu einem Netzwerk erkennen kann.


{ Ein Netzwerkgerät erhält vom Netzwerk 110.0.0.0 ein IP Paket mit der IP Zieladresse 192.5.12.36. Was ist richtig? } - Das Netzwerk Präfix der Zieladresse ist 192 - Das Netzwerk Präfix der Zieladresse ist 192.5 + Das Netzwerk Präfix der Zieladresse ist 192.5.12 - Das Zielnetzwerk ist ein Klasse A Netzwerk. - Das Zielnetzwerk ist ein Klasse B Netzwerk. + Das Zielnetzwerk ist ein Klasse C Netzwerk.


{ Warum kann die MAC Adresse nicht zum Routing verwendet werden? } - Weil sie nicht jeden Rechner im Internet eindeutig identifizieren kann. + Weil sie keine Netzwerkinformationen beinhaltet. - Weil damit nicht sicher Datenpakete zugestellt werden können.

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