Grundlagen der Netzwerkadressierung und Routing-Protokolle

Grundlagen der Netzwerkadressierung

Physikalische Adressierung (MAC-Adresse)

Um ein Computernetzwerk zu verbinden, ist eine Netzwerkkarte notwendig. Diese wird über die MAC-Adresse (Media Access Control) identifiziert.

Logische Adressierung (IP-Routing)

Die IP-Adressierung (Internet Protocol) und die zugehörige Routing-Logik ermöglichen es, Geräte im Netzwerk und im Web zu finden und zu adressieren.

Eigenschaften der IP-Adresse

• Sie ist einzigartig für jeden Computer im Netzwerk.
• Sie besteht aus 32 Bit (IPv4), aufgeteilt in vier 8-Bit-Gruppen (4 Byte).

Netzwerkprotokolle und Datenübertragung

Verbindungsorientierte Protokolle

Verbindungsorientierte Protokolle erstellen einen festen Pfad von der Quelle bis zum Ziel, um Daten zuverlässig zu übermitteln (z. B. TCP).

Verbindungsloses Protokoll

Ein verbindungsloses Protokoll (z. B. UDP) erstellt keinen festen Weg zwischen Sender und Empfänger. Es sucht nach der besten Route für den Transport von Daten. Die Datenpakete werden beim Empfänger wieder zusammengesetzt (reassembled).

Time To Live (TTL)

Jedes Paket hat eine Lebensdauer (Timing des Pakets oder TTL). Wenn diese Zeit überschritten wird, bevor das Paket sein Ziel erreicht, wird ein ICMP-Paket gesendet, das meldet, dass das Paket nicht angekommen ist.

Puffer (Buffer)

Ein Puffer ist ein Speicherbereich, den IT-Geräte nutzen, um Datenflüsse zu verarbeiten und Engpässe zu vermeiden.

Adressauflösung und Routing-Mechanismen

Routing-Tabelle

Die Routing-Tabelle enthält Informationen über die Adressen der Netzwerke und die Verbindungsbereiche, die dem Router bekannt sind.

ICMP-Protokoll (Internet Control Message Protocol)

Das ICMP-Protokoll sammelt Informationen über den Zustand des Netzes und überträgt diese an den Router, der das ICMP-Paket gesendet hat. Auf diese Weise weiß der Router jederzeit über den Zustand des Netzwerks Bescheid und kann Pakete an ihren Bestimmungsort übertragen.

ARP (Address Resolution Protocol)

ARP ist dafür verantwortlich, die MAC-Adresse zu finden, die zu einer bestimmten IP-Adresse gehört. Dies geschieht, indem ein ARP-Request-Paket über das Netzwerk gesendet wird, bis die ARP-Antwort (ARP-Reply) von der Zielmaschine empfangen wird.

ARP-Anwendungsfälle (Link Layer)

ARP wird in vier Hauptfällen verwendet:

1. Ein Host sendet ein Paket an einen anderen Host im demselben Netzwerk.
2. Ein Host sendet Daten an einen Host in einem anderen Netzwerk über einen Router.
3. Ein Router sendet Pakete an einen Rechner über einen anderen Router.
4. Ein Router sendet Pakete an einen Host im gleichen Netzwerk.

RARP-Protokoll (Reverse Address Resolution Protocol)

Das RARP-Protokoll dient dazu, Computern, die noch keine IP-Adresse besitzen, eine solche zuzuordnen. Die Funktion besteht darin, ein RARP-Paket an alle Netzwerk-Computer zu senden.

RARP-Server (DHCP)

Der RARP-Server nutzt das RARP-Protokoll, um diesen Computern, die zunächst keine IP-Adresse haben, eine zuzuweisen. Heute wird diese Funktion hauptsächlich vom DHCP-Server (Dynamic Host Configuration Protocol) übernommen.

Routing-Protokolle

Routing-Protokolle werden von Routern verwendet, um den besten Weg für die Datenübertragung zu entdecken. Sie nutzen Routenplaner, um Routing-Tabellen auszutauschen und zu aktualisieren.