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gf_informatik:web:internet:aufgaben [2022-12-07 12:27] – hofgf_informatik:web:internet:aufgaben [2022-12-13 10:44] (aktuell) – hof
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    1. Wofür steht **ARP**? Wozu wird dieses Protokoll benötigt und wie funktioniert es (grob)?    1. Wofür steht **ARP**? Wozu wird dieses Protokoll benötigt und wie funktioniert es (grob)?
  
-==== Aufgaben E: Repetition ==== 
- 
-Beantworte die folgenden Fragen. Achtung, nicht alles wurde im Unterricht behandelt. Recherchiere dazu in den Slides (am Anfang der Website) und im Internet! 
- 
-=== Aufgabe E1: Schichtenmodell === 
-Beschreibe die Verbindungs-Schichten des Internets. Nenne für jede Schicht: 
-  * Name 
-  * Analogie im Postversand 
-  * Welche Abstraktion bietet sie der nächstoberen Schicht? 
-  * Welche Adressen werden verwendet? 
-  * Nenne ein Internet-Protokoll, das in der Schicht verwendet wird. 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung|  
-  * Anwendungsschicht 
-    * Analogie: Versand von Gegenständen (Möbel, Bücher...) 
-    * Abstraktion: -- 
-    * Adressen: -- 
-    * Internet-Protokoll: HTTP(S), SMTP, DNS, ... 
-  * Transportschicht 
-    * Analogie: Übertragung einer ganzen Sendung aus mehreren Paketen, mit Lieferschein. 
-    * Abstraktion: (bidirektionaler) Datenstrom 
-    * Adressen: TCP-Ports 
-    * Internet-Protokoll: TCP, UDP 
-  * Vermittlungsschicht (*Internet Layer*) 
-    * Analogie: Post-Pakete 
-    * Abstraktion: (Einweg-) Paketvermittlung Ende-zu-Ende 
-    * Internet-Protokoll: IP 
-  * Netzzugangsschicht (*Link Layer* , *Physical Layer*) 
-    * Analogie: Transport über eine einzelne Strecke. 
-    * Abstraktion: Paket-Vermittlung über eine einzelne Verbindung 
-    * Internet-Protokolle: Ethernet (LAN), WiFi (WLAN), DSL, LTE, ... 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
-=== Aufgabe E2: Adressen im Internet === 
- 
-Welche drei Adress-Arten im Internet haben wir angeschaut? Beschreibe deren Eigenschaften und Unterschiede. Mache für jede Art von Adresse ein Beispiel. 
- 
-<nodisp 2> 
-++++ Lösung| 
-  * **Domain / URL** 
-    * Domain: 
-      * Beispiel: `www.ethz.ch` 
-      * Eigenschaften: 
-        * Identifiziert einen Server (oder einen Server-Namensraum) im Internet. 
-        * Ist hierarchisch aufgebaut: am Schluss steht die Top-Level-Domain (entweder eine Länder-Domain wie `.ch` oder eine globale Domain wie `.com` oder `.org`), danach folgen die unter-Domains (im Beispiel `ethz`, danach `www`). 
-        * Ist Teil eines URLs. 
-    * URL (bisher nicht explizit besprochen) 
-      * Beispiel: `http://www.ethz.ch/index.html` 
-      * Eigenschaften: 
-        * Identifiziert eine Resource ("Datei") im Internet. 
-        * Wird insbesondere von HTTP benutzt, um Resourcen wie HTML und CSS von einem Webserver über das Internet zu laden. 
-        * Der zweite Teil (www.ethz.ch) ist eine Domain (Servername) 
-  * IP-Adresse 
-    * Beispiel: `129.132.98.12` 
-    * Eigenschaften: 
-      * Identifiziert ein Gerät (eigentlich: eine Netzwerk-Karte) im Internet. 
-      * Pakete werden auf der Vermittlungsschicht von einer IP-Adresse an jede andere geroutet. 
-      * Besteht aus 32 bit (IPv4) oder 128 bit (IPv6) 
-      * Es gibt ca. 4 Milliarden (2<sup>32</sup>) IPv4-Adressen. 
-      * IP-Adressen sind logische Adressen - dasselbe Gerät erhält eine andere IP-Adresse, wenn es in einem anderen Netz eingebunden wird. 
-  * MAC-Adresse 
-    * Beispiel (müssen Sie nicht wissen): `00:80:41:ae:fd:7e` 
-    * Eigenschaften: 
-      * Identifiziert ein Geräte (eigentlich: eine Netzwerk-Karte) im lokalen Subnetz. 
-      * MAC-Adressen sind fix, jede Netzwerkkarte hat fix eine MAC-Adresse zugewiesen. Sie ändert sich nicht, wenn das Gerät in einem anderen Netzwerk angemeldet wird. 
-      * MAC-Adressen spielen nur für das lokale Subnetz eine Rolle, sie werden vom Router nicht weitergeleitet. 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
-=== Aufgabe E3: Was ist ein Protokoll?=== 
-Nenne ein Protokoll aus dem Internet und aus der realen Welt. Was zeichnet ein Protokoll aus? 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
-Ein Protokoll ist eine standardisierte Kommunikation und definiert den zeitlichen Ablauf sowie das Format der ausgetauschten Nachrichten. Viele Protokolle können beliebige Inhalte (zum Beispiel höhere Protokolle) also Nutzlast (*payload*) transportieren. Die Protokoll-spezifischen Teile der Kommunikation (Adressen etc.) heissen *Metadaten*. 
- 
-Protokolle aus dem Internet z.B.: 
-  * HTTP(S) 
-  * SMTP 
-  * DNS 
-  * TCP 
-  * UDP 
-  * IP (*Internet Protocol* - Achtung: oft sprechen wir von der "IP" wenn wir eigentlich die *IP-Adresse* (also z.B. `129.132.98.12`) meinen. Aber *IP* bezeichnet streng genommen das Internet Protokoll auf der Vermittlungsschicht). 
-  * Ethernet 
-  * LTE 
- 
-Protokolle aus der realen Welt: 
-  * Flugfunk 
-  * Begrüssungsrituale 
-  * Diplomatisches Protokoll (wer sitzt neben wem, Begrüssungsreihenfolge...) 
-  * Telefongespräche (`Do isch Wullschleger-Haslebacher!` - `Grüetsi Frau Wullschleger-Haslebacher, do isch Rüegsegger` etc.) 
-    * Vergessen Sie nicht den [[https://youtu.be/LCAUpnUVwMU?t=340|Schluss des Gesprächs]] 
- 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
-=== Aufgabe E4: Protokolle=== 
- 
-== Teil I == 
-Liste alle Protokolle auf, die wir kennengelernt haben. 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
- 
-Behandelte Protokolle: 
- 
-   * ARP 
-   * DNS 
-   * Ethernet 
-   * HTTP 
-   * IP 
-   * MAC 
-   * TCP 
-   * UDP 
- 
-Weitere wichtige Protokolle: 
- 
-   * SMTP: Simple Mail Transfer Protocol (Mail) 
-   * DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol (Vergabe von IP-Adressen in Subnetz) 
- 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
- 
- 
-== Teil II == 
- 
-   * Für Protokolle mit Abkürzungen: Wofür stehen diese? 
-   * Erkläre für jedes Protokoll in $2-3$ Sätzen, wofür es verwendet wird. 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
- 
-Behandelte Protokolle: 
- 
-   * ARP: Adress Resolution Protocol (Finde Gerät mit gesuchter MAC-Adresse, schicke dazu Broadcast Nachricht an alle Geräte im Subnetz, siehe z.B. https://oinf.ch/interactive/tcp-ip-visualisierung/) 
-   * DNS: Domain Name System 
-   * Ethernet (kabelgebundene Datenübertragung von Gerät zu Gerät 
-   * HTTP: HyperText Transfer Protocol 
-   * IP: Internet Protocol 
-   * MAC: Media-Access-Control 
-   * TCP: Transmission Control Protocol 
-   * UDP: User Datagram Protocol 
- 
-Weitere wichtige Protokolle: 
- 
-   * SMTP: Simple Mail Transfer Protocol (Mail) 
-   * DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol (Vergabe von IP-Adressen in Subnetz) 
- 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
-== Teil III == 
- 
-   * Beschrifte die vier Schichten des Schichtenmodells ... 
-   * ... und trage jedes Protokoll in der richtigen Schicht ein: 
- 
-{{ :gf_informatik:web_sca:schichtenmodell_leer.png?400 |}} 
- 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
-{{ :gf_informatik:web_sca:schichtenmodell_leer_sol.png?400 |}} 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
-=== Aufgabe 5: Verbindungsprobleme=== 
-Bei einem Webseiten-Aufruf auf `http://www.ethz.ch/index.html` triffst du auf die folgenden fünf Probleme. Beschreibe für jeden Fehler, auf welcher Netzwerkebene der Fehler liegt, und was da passiert (sein könnte). 
- 
-  * `Internet disconnected` 
-  * `No route to host www.ethz.ch` 
-  * `Cannot resolve host www.ethz.ch` 
-  * `Server www.ethz.ch timed out` 
-  * `404 Resource not found` 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
- 
-  * `Internet disconnected` 
-    * Netzzugangsschicht: fehlende Netzverbindung (z.B. kein WLAN) 
-  * `No route to host www.ethz.ch` 
-    * Vermittlungsschicht: keine Route zur Ziel-IP-Adresse. 
-  * `Cannot resolve host www.ethz.ch` 
-    * Anwendungsschicht: Problem mit dem DNS-Server, oder unbekannte Domain 
-  * `Server www.ethz.ch timed out` 
-      * Könnte auf allen Schichten verursacht werden: 
-        * Netzzugangsschicht: schlechte Verbindungsqualität 
-        * Vermittlungsschicht: fehlerhaftes Routing, Pakete gehen verloren 
-        * Transportschicht: fehlerhafte Geschwindigkeits-Aushandlung. 
-        * Anwendungsschicht: Webserver ist überlastet und antwortet nicht. 
-  * `404 Resource not found` 
-    * Anwendungsschicht: falsche URL, oder Webserver ist falsch konfiguriert. 
- 
- 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
- 
-=== Aufgabe E6: Was passiert bei einem Seitenaufruf im Internet?=== 
-Du rufst die Website `http://www.ethz.ch/index.html` auf. Was passiert dabei auf jeder Netzwerkebene? 
- 
-Angaben: 
-  * Dein Gerät: 
-    * IP: 192.168.2.5 
-    * MAC-Adresse: 0xcafe 
-    * Router / Gateway: 192.168.2.1 
-  * Gateway: 
-    * IP: 192.168.2.1 
-    * MAC-Adresse: 0xface 
-  * DNS-Server: 
-    * IP: 8.8.8.8 
-    * löst die Domain `www.ethz.ch` auf zu `129.132.98.12` 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
-  * Anwendungsschicht: 
-    * Browser löst Domain zu IP auf mit DNS auf `8.8.8.8` (erhält `129.132.98.12`) 
-    * Browser öffnet HTTP-Verbindung zu `www.ethz.ch` 
-      * Browser verlangt die Resource mit `GET /index.html` 
-      * Webserver antwortet mit HTML Inhalten 
-  * Transportschicht: 
-    * UDP-Stream zwischen `192.168.2.5:<random port 1>` und `8.8.8.8:53` 
-    * TCP-Stream zwischen `192.168.2.5:<random port 2>` und `129.132.98.12:80` 
-  * Vermittlungsschicht: 
-    * IP-Pakete zwischen `192.168.2.5` und `8.8.8.8` 
-    * IP-Pakete zwischen `192.168.2.5` und `129.132.98.12` 
-  * Netzzugangsschicht: 
-    * WLAN- oder Ethernet-Pakete zwischen 0xcafe und 0xface 
- 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
-=== Aufgabe E7: Routing=== 
-Ein Internet-Router hat die folgende Routing-Tabelle. Was passiert mit einem IP-Paket mit Quell-IP `192.168.0.25` und Destination-IP `129.132.98.12`? Welche Zeilen der Tabelle muss der Router konsultieren? 
- 
-^ Zeile ^ IP-Präfix ^ Gateway / Netzwerkkarte ^ 
-|1| 192.168.0.1 | localhost | 
-|2| 192.168.0 | wlan0 (WLAN-Adapter 1) | 
-|3| 129.132   | 3.3.3.5 | 
-|4| 3.3.3.17 | localhost | 
-|5| 3.3.3 | eth0 (Ethernetkarte 1) | 
-|6| * (default route) | 3.3.3.1 | 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
-Das Paket wird via `3.3.3.5` weitergeleitet und zu diesem Zweck auf der Ethernetkarte 1 hinausgeschickt. Achtung: die Quell-Adresse spielt fürs Routing keine Rolle. 
- 
-Es braucht zwei Lookups in der Routing-Tabelle: 
-  * Zeile 3 bestimmt, dass `129.132.*` via `3.3.3.5` weitergeleitet wird 
-  * Zeile 5 bestimmt, dass alle Pakete an `3.3.3.5` über die Ethernetkarte 1 gesendet werden. 
-++++ 
-</nodisp> 
- 
-=== Aufgabe E8: Private IPs=== 
-Weshalb ist an der KSR die IP-Adresse deines Geräts eine andere, als die die auf `whatsmyip.org` angezeigt wird? Was hat das für Auswirkungen: was kannst du auf deinem Gerät nicht (so einfach) tun? 
- 
-<nodisp 2> 
-++++Lösung| 
-Die KSR verwendet [[gf_informatik:web:internet:ip_adressen#nat|NAT]]. Das heisst, intern werden nur IP-Adressen aus einem privaten Bereich vergeben. Der Router ersetzt die Quell-Adresse von ausgehenden Paketen mit seiner eigenen und merkt sich die Verbindung (*connection tracking*). Kommt ein Antwortpaket, so ersetzt der Router die Zieladresse des Pakets und leitet es intern weiter. 
- 
-Auswirkungen: 
-  * Das Gerät kann zwar Verbindungen nach aussen öffnen, aber von aussen können keine neuen Verbindungen zum Gerät erstellt werden. 
-  * Du kannst auf deinem Laptop keinen Server betreiben, der von aussen erreichbar ist. 
-    * Es ist schwierig, einen Webserver zu betreiben. 
-    * Es ist schwierig, einen Peer-to-peer-Client (Transmission, Gnutella...) zu betreiben (natürlich gibt es Workarounds) 
-++++ 
-</nodisp> 
  • gf_informatik/web/internet/aufgaben.1670416069.txt.gz
  • Zuletzt geändert: 2022-12-07 12:27
  • von hof