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 ====== Zusatzaufgaben Verschiedenes ======
+Beantworte die folgenden Fragen. Achtung, nicht ganz alles wurde im Unterricht behandelt. Recherchiere dazu in den Slides und im Internet!
+=== Aufgabe 1: 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 1>
+++++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 2: 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 1>
+++++ 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 3: Was ist ein Protokoll?===
+Nenne ein Protokoll aus dem Internet und aus der realen Welt. Was zeichnet ein Protokoll aus?
+<nodisp 1>
+++++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>
+== Teil II ==
+   * Für Protokolle mit Abkürzungen: Wofür stehen diese?
+   * Erkläre für jedes Protokoll in $2-3$ Sätzen, wofür es verwendet wird.
+<nodisp 1>
+++++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 1>
+++++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 1>
+++++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 1>
+++++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 1>
+++++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 1>
+++++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>