Folien und Hausaufgabe - VSR

Rechnernetze Übung 11
Frank Weinhold ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz ∙ Juli 2011
Herr Müller (Test GmbH)
T-NR. 111
Sekretärin (Super AG)
T-NR. 885
Sekretärin (Test GmbH)
T-NR. 255
Herr Meier (Super AG)
T-NR. 597
Herr Müller (Test GmbH)
T-NR. 111
Herr Meier (Super AG)
T-NR. 597
IP: 192.168.43.9
MAC: 02-55-4A-89-4F-47
IP: 316.187.69.51
MAC: 08-48-5B-77-56-21
2
1
IP: 192.168.43.15
MAC: 02-00-4C-4F-4F-50
IP: 10.25.6.10
MAC: 1A-45-5B-76-42-11
316.187.69.50
MAC: 02-55-4A-89-5D-87
IP: 10.25.6.45
MAC: 08-48-5B-77-89-23
Vom 1.PC
zu Router 1
IP
MAC
(S) 192.168.43.15 | (E) 10.25.6.10
(Z) 02-55-4A-89-4F-47 | (S) 02-00-4C-4F-4F-50
Daten
Von Router 1
zu Router 2
IP
MAC
(S) 192.168.43.15 | (E) 10.25.6.10
(Z) 08-48-5B-77-56-21| (S) 02-55-4A-89-5D-87
Daten
Von Router 2
zu PC 2
IP
MAC
(S) 192.168.43.15 | (E) 10.25.6.10
(Z) 1A-45-5B-76-42-11 | (S) 08-48-5B-77-89-23
Daten
Die Schicht 2 Adresse (in diesem Fall MAC) ändert sich (wird durch Router angepaßt).
Die Schicht 3 Adresse bleibt unverändert in allen Datenframes, da sie eine Ende-zu-Ende-Adresse ist.
S- Sender, E – Empfänger, Z -Ziel
192.168.43.15
10.25.6.10
1
2
Vermittlungsschicht (Host-zu-Host-Kommunikation)
P1
P1
P2
P2
P3
Transportschicht
(Prozess-zu-Prozess-Kommunikation)
OSI-Referenzmodell
7
6
5
4
3
2
1
Anwendung
Darstellung
Komm.-steuerung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Internet-Referenzmodell
Anwendung
Transport
Internet
RechnerNetzanschluss
Port x
Anwendung 2
(Prozess 2)
Anwendung 1
(Prozess 1)
Port y
Transport
Internet
RechnerNetzanschluss
Sockets: standardisierte Programmierschnittstelle (API) für Anwendungen, um
die Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems zu nutzen.
10.25.6.10:8080
1456
8080
P1
P1
P2
1250
P2
P3
14589
10.25.6.10
192.168.43.15
Anwendung 2
(Prozess 2)
Anwendung 1
(Prozess 1)
Transportschicht
Internet
10.25.6.10:1250
Anwendung 2
(Prozess 2)
Anwendung 1
(Prozess 1)
Transportschicht
Internet
UDP
TCP
Internet
RechnerNetzanschluss


Datagram Sockets (verbindungslos)
Stream Sockets (verbindungsorientiert)






UDP stellt eine „direkte“ Schnittstelle für IP dar
Anwendungen können IP Pakete direkt
verschicken, ohne Verbindungsaufbau
unzuverlässig, verbindungslos, schnell
Demultiplexing der empfangenen Pakete basiert
auf der Port-Nummer, die im Datagrammkopf
angegeben wird
optionale Prüfsumme
sehr viele Multimedia-Anwendungen verwenden
UDP wegen den Leistungsvorteilen
◦ für Multimedia Daten wird teilweise keine zuverlässige
Verbindung benötigt

Quell-Port
◦ gibt die Port-Nummer des sendenden Prozesses an (für Antwort)
◦ da UDP verbindungslos, ist Quell-Port optional und kann auf „0” gesetzt werden

Ziel-Port

Längenfeld
◦ gibt an, welcher Prozess das Paket empfangen soll
◦ gibt Größe des Paketes, bestehend aus Daten und Header, in Oktetten an (min. 8)

Prüfsummenfeld
◦ es kann 16 Bit große Prüfsumme mitgesendet werden
◦ wird über Pseudo-Header und Daten gebildet
◦ optional, wird aber in der Praxis fast immer benutzt, falls nicht, auf „0” gesetzt

Daten
◦ Max. 65535 Byte
Bit
0
Quell-Port
16
Ziel-Port
32
48
Länge
Prüfsumme
64
Daten
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(("", 1470))
msg,adr = s.recvfrom(1000)
print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg)
s.sendto("+++ " + msg + " +++", adr)
s.close()
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.sendto("Hallo hallo", (“127.0.0.1”, 1470))
msg,adr = s.recvfrom(1000)
print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg)
s.close()
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.sendto("Hallo hallo", (“127.0.0.1”, 1470))
msg,adr = s.recvfrom(1000)
print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg)
s.close()
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(("", 1470))
msg,adr = s.recvfrom(1000)
print "Empfange von Host %s, port %d: %s" % (adr[0], adr[1], msg)
s.sendto("+++ " + msg + " +++", adr)
s.close()

IP bietet „Best Effort“
◦ Keine Garantie für eine fehlerfreie und vollständige
Übertragung
◦ UDP stellt eine „direkte“ Schnittstelle für IP dar

Protokoll nötig, dass die Probleme von IP
behebt
◦ Verlust von Datenpaketen
◦ Richtige Reihenfolge der Datenpakete




TCP - Transmission Control Protocol
ermöglicht gesicherte Übertragung eines
Bytestromes zwischen zwei Anwendungen
über das unzuverlässige IP
passt sich dynamisch an die Eigenschaften
des Internets an (z.B. heterogene Topologien,
schwankende Bandbreiten)
Verbindungsverwaltung
◦ Verbindungsaufbau zwischen zwei Sockets
◦ gesicherter Verbindungsabbau
◦ alle übertragenen Daten müssen quittiert sein

Datenübertragung
◦ Vollduplex
◦ Fehlerkontrolle durch




Folgenummern (Sequenznummern)
Prüfsumme
Quittierung
Übertragungswiederholung im Fehlerfall
◦ Reihenfolge, Flusskontrolle (durch
Fenstermechanismus) und Staukontrolle
◦ Unterstützung von Prioritäten
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol
(28.06.2009)


Drei-Wege-Handshake
Start-Sequenznummer ist beliebige Zahl
◦ Generierung ist von TCP-Implementierung abhängig
◦ sollte möglichst zufällig sein, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol
(28.06.2009)

kann von beiden Seiten initiiert werden
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol
(28.06.2009)


Sendewiederholung wegen verlorener
Quittung
Sendewiederholung aufeinanderfolgender
Dateneinheiten


Kumulative Quittung vermeidet Sendewiederholung
Erweiterungen der Quittierung in TCP
◦ RFC 2018: Selektive Quittungen
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(("", 8080))
s.listen(1)
conn, addr = s.accept()
print "Verbindung von Host: %s, port %d" % (addr[0], addr[1])
data = conn.recv(1024)
print "empfangen: %s" % data
conn.send("+++ " + data + " +++")
conn.close()
s.close()
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((“127.0.0.1”, 8080))
s.send('Hello, world')
data = s.recv(1024)
print "empfangen: %s" % data
s.close()
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(("", 8080))
s.listen(1)
conn, addr = s.accept()
print "Verbindung von Host: %s, port %d" % (addr[0], addr[1])
data = conn.recv(1024)
print "empfangen: %s" % data
conn.send("+++ " + data + " +++")
conn.close()
s.close()
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((“127.0.0.1”, 8080))
s.send('Hello, world')
data = s.recv(1024)
print "empfangen: %s" % data
s.close()






Implementieren Sie einen Server, der verschiedene
Rechenoperationen bereitstellt und einen dazugehörigen Klienten.
Der Server soll am Port 8080 auf Anfragen von Klienten reagieren.
Das Format der Anfrage sieht wie folgt aus: Operation*Zahl1*Zahl2
(Beispiel: ADD*3*2)
Das Format des Ergebnisses soll folgendes Format besitzen:
RESULTAT*Ergebnis (Beispiel: RESULTAT*5)
Die Operationen ADD, SUB, MUL, DIV sollen unterstützt werden, alle
Zahlen sind als Integer zu behandeln.
Sollte das vom Klienten gesendete Format nicht dem Geforderten
entsprechen, ist der Klient darüber zu informieren: Falsches Format!
Im Fall, dass eine unbekannte Operation gefordert wird (Bsp: SQRT
für Wurzeloperation), soll der Server darauf reagieren: Unbekannte
Operation!


Beispiel:
Anfrage des Klienten: ADD*4*2
Antwort des Servers: RESULTAT*6
Beispiel 2:
Anfrage des Klienten: SQRT*16*2
Antwort des Servers: Unbekannte Operation!