Begleitmaterial zum Unterricht M129 «OSI-Layers und Switch»

Netzwerkkopplung

1.0 Das OSI-Schichtenmodell und die Port's

Das OSI-Schichtenmodell (Open Systems Interconnection Layer Model) ist ein Referenzmodell für Netzwerkprotokolle als Schichtenarchitektur. Zweck des OSI-Schichtenmodells ist, Kommunikation über unterschiedlichste technische Systeme hinweg zu ermöglichen und die Weiterentwicklung zu begünstigen. Dazu definiert dieses Modell sieben aufeinander folgende Schichten (Layers) mit jeweils eng begrenzten  Aufgaben. In der gleichen Schicht mit klaren Schnittstellen definierte Netzwerkprotokolle sind einfach  untereinander austauschbar, selbst wenn sie wie das Internet Protocol eine zentrale Funktion haben.

Weiterführende Informationen finden sie auf dem Internet oder in den entsprechenden Fachbeiträgen auf dieser Webseite.

1.1 Übung zu OSI-Schichtenmodell und Port's

Erstellen sie eine eigene Tabelle in der Form, der hier gezeigten und füllen sie diese anschliessend aus:

Auf jeder der bezeichneten Schichten kommt eine eigene Adressierung zur Anwendung. Um welche Adresstypen  handelt es sich? Ergänzen sie die folgende Skizze:

Ein Port ist der Teil einer Netzwerk-Adresse, der die Zuordnung von TCP/UDP-Verbindungen bzw. Datenpaketen zu Client/Server-Applikationen durch das Betriebssysteme bewirkt. Zu jeder Verbindung dieser beiden Protokolle gehören zwei Ports, je einer auf Seiten des Clients und des Servers.

  • Gültige Portnummern sind von/bis:
  • Adressbereich der System Ports (Well Known Ports):
  • Adressbereich der Registered Ports:
  • Adressbereich der Dynamic Ports:

Ergänzen sie die Nummern für die folgenden «wichtigen» standardisierten Port's (Well Known Ports)

  • HTTP:
  • FTP:
  • POP3:
  • IMAP:
  • SMTP:
  • SSH:
  • SNMP:

Einige dieser Well-Known-Applikationen haben «sichere» bzw. verschlüsselte Varianten. Geben sie deren Bezeichnungen und Port-Nummern an.

1.2 Praxisarbeit «Datenpakete mit Wireshark analysieren»

Bei dieser Übung verwenden sie den Netzwerk-Sniffer «Wireshark». Sie finden auf dieser Webseite Hinweise zu «Wireshark».

  • TCP: Analysieren sie eine Webseitenanfrage und Antwort auf z.B. http://www.tbz.ch. Notieren sie sich bei den ausgehenden und eintreffenden Paketen die MAC-Adressen, IP-Adressen und Port-Nummern. Fassen sie alle Resultate schriftlich zusammen und kommentieren sie diese. Beachten sie auch folgendes: Wenn sie eine Webseite aufrufen wie z.B. www.sbb.ch werden sie sofort auf eine verschlüsselte Verbindung umgeleitet: https://www.sbb.ch. Da in diesem Fall ab OSI-Layer 5 verschlüsselt wird (TLS), sehen sie vom Applikationslayer nicht viel. Wählen sie daher für diese Übung eine Webseite, die unverschlüsselt (http) erreichbar ist.
  • UDP: Analysieren sie einen erzwungenen IP-Adresswechsel (DHCP: ipconfig /renew). Notieren sie sich bei den ausgehenden und eintreffenden Paketen die MAC-Adressen, IP-Adressen und Port-Nummern. Fassen sie alle Resultate schriftlich zusammen und kommentieren sie diese. Das vorgeschlagene Kommando «ipconfig /renew» hat einzig den Zweck, ein UDP-Datagramm zu erzeugen, das dann mit Wireshark analysiert werden kann.

1.3 Praxisarbeit «Switch-HW evaluieren»

Stellen sie sich vor, sie hätten für ein mittelgrosses Unternehmen mit 300 Computerarbeitsplätzen neue Abteilungs-Switch's zu beschaffen. Sie müssten den Markt beurteilen und z.B. die folgenden Switch-Eigenschaften abklären oder vergleichen:

  • Mindestens 1GB Uplink mit Glasfaser
  • Übertragungsgeschwindigkeit 1000BTX, 10GBTX etc.
  • Mindestens 32 Ethernet-Ports mit RJ45
  • AUTO-MDI(X)
  • Skalierbar (Ausbaubar), Stackable oder Modular?
  • Link-Aggregation (Port-Trunking) für Server
  • VLAN-fähigkeit, PoE, IGMP, SpanningTree etc.
  • Und so weiter (Siehe Fachartikel)

Evaluieren sie einen solchen Switch. Beurteilen sie auch seine tatsächliche Perfomance wie z.B. den Backplanedurchsatz. Wichtig ist auch der Preis, der problemlos jenseits der Tausend-CHF Grenze liegen kann und die Verfügbarkeit. Wählen sie zum Vergleich auch eine kostengünstigere (< CHF 80.-) Variante. Was macht den Preis aus? Erstellen sie ein Compare- Facts- bzw. Data-Sheet.

1.4 Praxisarbeit «Switchingtabelle bzw. SAT erstellen»

Erstellen sie die Switchingtabelle für den Switch-001.

2.0 Musterlösungen

2.1 Praxisarbeit «Switchingtabelle bzw. SAT erstellen»

Erstellen sie die Switchingtabelle für den Switch-001.