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Vorlesungsunterlagen-Zusammenfassung

Intra-Domain Routing

🧠 Was ist das?

(1) Jeder Router kennt seine Nachbarn und die Kosten zu seinen Nachbarn RN-5-4-Link-State-Routing_1.PNG

(2) Jeder Router sendet diese Information zu allen seinen Nachbarn RN-5-4-Link-State-Routing_2.PNG

(3) Die Nachbarn leiten die Information weiter, so dass alle Router diese Information erhalten (Flooding) RN-5-4-Link-State-Routing_3.PNG

(4) Jeder Router kennt alle anderen Router inklusive deren Nachbarschaft RN-5-4-Link-State-Routing_3_2.PNG

RN-5-4-Link-State-Routing_4.PNG

(5) Berechnung der kürzesten Pfade nach dem Dijkstra-Algorithmus RN-5-4-Link-State-Routing_5.PNG

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Internet-Protokoll IPv4

✅ 1. Was ist ein IP-Paket, und was steht im Header?

Stell dir ein IP-Paket vor wie einen Briefumschlag mit Inhalt.

  • Der Header ist der Adressaufkleber auf dem Umschlag
  • Der Inhalt ist z. B. eine E-Mail, eine Webseite oder irgendwas, was du übers Internet schickst

🧾 Im Header stehen:

  • Absender-IP (Source IP) → Wer hat das Paket geschickt (z. B. 192.168.0.10)
  • Empfänger-IP (Destination IP) → Wer soll es empfangen (z. B. 142.250.186.142)
  • TTL (Time to Live) → Wie oft darf das Paket noch weitergereicht werden?
    • (Reduziert sich bei jedem Hop. Festgelegter Schutzmechanismus)
      • Windows oder Linux: 64 oder 128
      • Router, Sever: manchmal 255
  • Protocol ID → Sagt, ob der Inhalt z. B. TCP oder UDP ist
  • Fragment-Infos → Falls der Inhalt zu groß ist und aufgeteilt werden musste

📦 Beispiel:

Ein Paket mit:

  • Absender: 192.168.0.10
  • Empfänger: 8.8.8.8 (Google DNS)
  • TTL: 64
  • Protocol: 6 (TCP)

🧭 2. Was ist die Protocol ID, und warum ist sie wichtig?

Die Protocol ID im IP-Header sagt dem Empfänger:

Was steckt im IP-Paket drin?

Denn IP kümmert sich nur um die Zustellung – was drin ist, ist ihm egal. Aber für die Software, die das Paket verarbeitet, ist das superwichtig.

Protocol ID Bedeutung
1 ICMP (z. B. Ping)
6 TCP (z. B. Webseiten, E-Mail)
17 UDP (z. B. Videos, Games)

🛠 Beispiel:

Wenn im Dump steht: Protocol: 6, dann weißt du:
➡️ Es ist ein TCP-Paket → du kannst gleich schauen, ob es SYN, ACK usw. enthält

📬 3. Wie funktioniert die Kommunikation mit Source & Destination IPs?

🧱 Grundstruktur der Datenübertragung

Wenn du z. B. eine Webseite öffnest oder eine E-Mail schreibst, passiert technisch Folgendes: 1. IP-Adresse → „An welches Gerät soll das Paket gehen?“ 2. Portnummer → „An welches Programm/Prozess auf diesem Gerät?“ 3. Protokoll → „Wie sollen die Daten transportiert werden?“

Ganz einfach gesagt:

  • Source IP: derjenige, der das Paket schickt
  • Destination IP: derjenige, der das Paket empfangen soll

Pakete werden versendet mit Informationen. Einzelne Router lesen die Informationen und leiten das Paket entsprechend weiter (Routing-Tabelle). - Diese Tabelle weiß welche IP zu welchem Netz gehört und kann es an entsprechende Provider weiterleiten die ebenfalls das Paket dann dem Zielserver zusenden weil sie sich wieder intern in ihrem Netz auskennen und nötige Informationen haben.

zB: (Deutschland) Heimnetz (Deutschland) Provider (Asien) Provider (Asien) Server

🔁 Wichtig:
Jeder Router kennt nicht den ganzen Weg, sondern nur den nächsten sinnvollen Schritt → genau wie beim Staffellauf: immer nur an den nächsten Läufer übergeben.

Dazu kommen noch die Ports (stehen im TCP-Header):

Rolle IP-Adresse Port
Client 192.168.0.10 54823 (zufällig)
Server 142.250.186.142 443 (https)

➡️ Die Kombination aus IP + Port nennt man einen Socket

🔁 Beispiel (TCP-Verbindung aufbauen):

  1. Client → Server: will sich verbinden
    192.168.0.10:54823 → 142.250.186.142:443

  2. Server antwortet
    142.250.186.142:443 → 192.168.0.10:54823

  3. Die IP-Adresse bringt das Paket zum richtigen Gerät

  4. Der Port bringt es zum richtigen Programm
  5. Das Protokoll bestimmt den Übertragungsstil (TCP = sicher, UDP = schnell)

🔄 4. Was ist TTL – Time to Live?

TTL = Zahl im Header (z. B. 64), die verhindert, dass Pakete endlos im Netz bleiben.

🧠 Warum braucht man das?

Wenn sich Router falsch verknüpfen (Schleife), könnte ein Paket für immer im Kreis laufen → Netz wird verstopft.

🔧 Wie funktioniert TTL?

  • Wird bei jedem Router um 1 reduziert
  • Wenn TTL = 0, wird das Paket weggeworfen
  • Der Absender kann eine Fehlermeldung bekommen

📦 Beispiel:

  • Dein PC sendet Paket mit TTL = 64
  • Geht über 4 Router → kommt mit TTL = 60 beim Ziel an
  • Alles okay

💥 Sonderfall:

Du sendest ein Paket mit TTL = 1 →
→ Es stirbt sofort beim ersten Router. Das nennt man TTL-Exceeded.

📊 5. Wie erkennt man TCP-Verbindungen im Dump (Paketmitschnitt)?

🔄 TCP-Verbindungen: Der „Gesprächsablauf“ im Netzwerk

TCP ist verbindungsorientiert – das heißt, bevor Daten gesendet werden, wird eine Verbindung aufgebaut, Daten übertragen, und sauber beendet.

Flag Bedeutung Wann?
SYN Verbindung aufbauen 1. Schritt des Handshakes
ACK Bestätigung 2. & 3. Schritt, überall
PSH „Push“ – Daten sofort senden Wenn echte Daten übertragen werden
FIN Verbindung ordentlich beenden Zum Gesprächsende
RST Verbindung abrupt abbrechen z. B. Fehler oder Verweigerung

🚦 Verbindungsaufbau: 3-Way-Handshake

So wie man erst Hallo sagt, bevor man ein Gespräch beginnt, „handshaken“ sich zwei Rechner:

Schritt-für-Schritt:

Schritt Richtung Flag Bedeutung
1 Client → Server SYN „Ich will verbinden, hier ist meine Startnummer“
2 Server → Client SYN + ACK „Ich akzeptiere, hier ist meine Startnummer und ich bestätige deine“
3 Client → Server ACK „Bestätigung, Verbindung steht“

🧠 Danach ist die Verbindung etabliert → jetzt dürfen Daten übertragen werden.

📤 Datenübertragung: PSH + ACK

Wenn der Client oder Server richtige Inhalte sendet (z. B. HTTP-Anfrage, Chatnachricht), wird das über PSH + ACK gemacht:

  • PSH = "Push": Sende die Daten sofort, nicht puffern.

  • ACK = Immer dabei, um zu sagen: „Ich habe alles bis hierher erhalten“

📴 Verbindungsabbau: FIN oder RST

Am Ende muss das „Gespräch“ sauber beendet werden:

Szenario Flags Bedeutung
Normaler Abbau FIN → ACK → FIN → ACK Beide Seiten beenden, jeder verabschiedet sich
Abbruch (Fehler, Block) RST „Stopp sofort! Ich will/kann nicht weiter kommunizieren“

🧪 Anwendung im tcpdump (wie in deiner Aufgabe)

Wenn du einen TCP-Dump liest, kannst du z. B. sehen:

1. 56835 > 50000 [SYN]         → Client startet
2. 50000 > 56835 [SYN, ACK]    → Server antwortet
3. 56835 > 50000 [ACK]         → Verbindung steht
4. 56835 > 50000 [PSH, ACK]    → Daten werden geschickt
5. 50000 > 56835 [ACK]         → Server bestätigt
6. 50000 > 56835 [PSH, ACK]    → Antwort kommt zurück
7. 56835 > 50000 [FIN, ACK]    → Client beendet
8. 50000 > 56835 [FIN, ACK]    → Server bestätigt & beendet

🧠 Was man wissen sollte:

  • Ohne den Handshake (SYN → SYN-ACK → ACK) kann keine TCP-Verbindung bestehen.
  • ACKs kommen fast in jedem Paket vor – sie sind das Rückgrat der Zuverlässigkeit.
  • PSH zeigt an: „Das ist ein Datenpaket.“
  • FIN ist höflich – RST ist hart.

socket-befehle.png

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