Title: IN0010_GRNVS / GRNVS: Kapitel 3: Vermittlungsschicht
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Title: IN0010_GRNVS::GRNVS: Kapitel 3: Vermittlungsschicht
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Front: Was sind die drei grundlegenden Vermittlungsarten?
Back: 1. Leitungsvermittlung
2. Nachrichtenvermittlung
3. Paketvermittlung

Front: Was versteht man unter Leitungsvermittlung?
Back: Reserviere eine dedizierte Leitung zwischen Sender und Empfänger

Front: Was versteht man unter Nachrichtenvermittlung?
Back: Wähle für jede Nachricht individuell einen Weg und leite die Nachricht als Ganzes weiter.

Front: Was versteht man unter Paketvermittlung?
Back: Teile eine Nachricht in mehrere kleinere Pakete auf und versende jedes Paket unabhängig von den anderen.

Front: Wie funktioniert Multiplexing auf Paketebene?
Back: Jedes Paket wird unabhängig voneinander vermittelt. Adressierung im Paketheader.

Front: Nenne Vorteile von Multiplexing auf Paketebene.
Back: - Flexibles Zeitmultiplex einzelner Pakete
- Pufferung kleiner Pakete statt ganzer Nachrichten

Front: Nenne Nachteile von Multiplexing auf Paketebene.
Back: - Verlust von Paketen durch begrenzten Puffer möglich
- Jedes Paket benötigt seinen eigenen Header (Overhead)
- Empfänger muss Pakete wieder zusammensetzen

Front: In welche drei Phasen unterteilt man eine Übertragung bei Leitungsvermittlung?
Back: 1. Verbindungsaufbau: u.A. Wegwahl
2. Datenaustausch: Exklusive Nutzung des Kanals
3. Verbinungsabbau

Front: Was sind Vorteile der Leitungsvermittlung?
Back: - Gleichbleibende Güte
- Schnelle Datenübertragung ohne Vermittlungsentscheidungen

Front: Was sind Nachteile der Leitungsvermittlung?
Back: - Resourcenverschwendung
- Verbindungsaufbau kann komplex sein

Front: Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Adressierung auf Schicht 2 und Schicht 3?
Back: Schicht 3 bietet eine global-eindeutige, logische Adressierung über mehrere Direktverbindungsnetze hinweg.

Front: Was ist das IHL Feld im IPv4 Header?
Back: Internet Header Length Feld gibt die Länge des IP Headers inkl. Optionen in Vielfachen von 4B an.

Front: Was gibt das Total Length Feld im IPv4 Header an?
Back: Gesamtlänge des IP-Pakets (Header + Payload) in Bytes.

Front: Was ist die MTU?
Back: Die Maximum Transmission Unit ist die maximale Paketlänge, so dass keine Fragmentierung notwendig ist.

Front: Wofür wird das Identification Feld im IPv4 Header verwendet?
Back: Dient der Identifikation zusammengehörender Fragmente. Es wird zufällig gewählt.

Front: Was sagt ein gesetztes Don't Fragment (DF) Flag im IPv4 Header aus?
Back: IP-Paket darf nicht fragmentiert werden.

Front: Was sagt das More Fragments Flag im IPv4 Header aus?
Back: - Weitere Fragmente folgen (1)
- Dieses Paket ist das letzte Fragment (0)

Front: Was ist das Fragment Offset Feld im IPv4 Header?
Back: Gibt die absolute Position der Daten in diesem Fragment an. Vielfaches von 8B.

Front: Wie behandelt ein Router das TTL Feld eines IPv4 Pakets?
Back: - Er dekrementiert das TTL-Feld um 1
- Verwirft das Paket wenn TTL = 0 und sendet ICMP Time Exceeded an Absender

Front: Problem: Ein Host will eine Nachricht an einen anderen Host (im gleichen Subnetz) senden, kennt aber nur die IP-Adresse. Wie kann die zugehörige MAC-Adresse erhalten werden?
Back: Der Host kann eine ARP Request schicken.

Front: An welche MAC-Adresse wird eine ARP-Request geschickt?
Back: Der MAC-Broadcast-Adresse ff:ff:ff:ff:ff:ff

Front: Woher bekommen Hosts ihre IP-Adresse?
Back: - Statische Konfiguration von Hand
- Dynamisch von einem DHCP-Server zugewiesene IP-Adresse

Front: Wie bekommt ein Client eine IP-Adresse von einem DHCP Server?
Back: 1. Client sendet DHCP-Discover (L2 Broadcast)
2. DHCP-Server antwortet mit einer DHCP-Offer, wodurch er dem Client eine IP-Adresse anbietet
3. Client antwortet mit DHCP-Request, wodurch er die angebotene Adresse anfordert
4. DHCP-Server antwortet mit DHCP-ACK oder DHCP-NACK

Front: Wie funktioniert CIDR für IPv4?
Back: - Zusätzlich zur IP-Adresse gibt es eine 32-bit lange Subnetzmaske
- Subnetzmaske unterteilt IPv4 Adresse in einen Netzanteil und Hostanteil.
- Logische 1: Netzanteil
- Logische 0: Hostanteil

Front: Was resultiert aus einer UND-Verknüpfung von IP-Adresse und Subnetzmaske?
Back: Netzadresse

Front: 192.168.0.128 mit 25-bit Netzanteil und 7-bit Hostanteil.
Wie viele Adressen hat das Subnetz und wieviel sind nutzbar?
Back: 2^7 = 128 Adressen wovon 128 - 2 = 126 Adressen nutzbar sind.
192.168.0.255 ist die Broadcast-Adresse

Front: Was ist die IPv4 Global Broadcast Adresse?
Back: 255.255.255.255/32

Front: Gebe die vier Schritte an, wie man korrekt eine IPv6 Adresse kürzt.
Back: - Führende Nullen in jedem 16-bit Feld werden unterdrückt 2001:0db8::0001:0000 => 2001:db8::1:0)
- Die längste Folge an aufeinanderfolgenden Null-Feldern wird mit (::) ausgetauscht. Wenn mehrere Felder gleicher Größe vorliegen, wird das erste (von Links) gekürzt. (2001:db8:0:0:1:0:0:1 => 2001:db8::1:0:0:1)

Front: Wofür ist das Next Header Feld im IPv6 Header da?
Back: - Gibt den Typ des nächsten Headers an, der am Ende des IPv6-Headers folgt
- L4-Header oder IPv6 Extension Header

Front: Angenommen wir haben einen Routing Header, Fragment Header und TCP Payload unter dem IPv6 Header. Wie sehen die jeweiligen Next Header Felder aus?
Back: - IPv6 Header, Next Header: Routing
- Routing Header, Next Header: Fragment
- Fragment Header, Next Header: TCP

Front: Was ist das Fragment Offset Feld im IPv6 Fragment (Extension) Header?
Back: - Offset der fragmentierten L3-SDU in Vielfachen von 8B

Front: Wo erfolgt bei IPv6 die Fragmentierung?
Back: Ausschließlich am Sender

Front: Welche Bedeutung hat das Payload Length Feld im IPv6 Header?
Back: Länge des IPv6 Payloads (inclusive IPv6 Extension Headers) in Bytes. Nicht zu verwechseln mit dem IPv4 Total Length Feld, welches auch den IPv4 Header miteinbezieht.

Front: Wo erfolgt bei IPv4 die Fragmentierung?
Back: Falls nicht explizit über das DF-Bit untersagt, können Pakete bei Bedarf auch von Routern fragmentiert werden.

Front: Welche vier Adressierungsarten gibt es auf Schicht 3 und 2?
Back: - Unicast
- Broadcast
- Multicast
- Anycast

Front: Wie funktioniert eine Unicast Adressierung?
Back: Unicast identifiziert genau ein Network Interface

Front: Wie funktioniert eine Anycast Adressierung?
Back: Anycast identifiziert eine Gruppe von Network Interfaces. Packet wird zum nächsten (abhängig vom Routing Protokoll) Host geschickt. Können nicht einfach erkannt werden.

Front: Wie funktioniert eine Multicast Adressierung bei IPv6?
Back: Packet wird an eine Multicast-Gruppe adressiert

Front: Wie funktioniert eine Broadcast Adressierung bei IPv6?
Back: Nicht implementiert! Kann mittel all-nodes link-local multicast group ff02::1 nachgeahnt werden, wird aber nicht empfohlen.

Front: Wofür werden Solicited-Node Multicast Adressen bei IPv6 verwendet?
Back: Wird u.A. benutzt, um effizient das Neighbor Discovery Protocol (NDP) in IPv6 zu implementieren.
Statt L2 Broadcast wird die eine MAC Adresse konstruiert.

Front: Wie wird eine Multicast IPv6 Adresse auf eine MAC-Adresse gemapped?
Back: IPv6-Pakete aus Präfix ff00::/8 werden mit folgener MAC Adresse gesendet:
- Ersten 2 Oktette der MAC Adresse werden auf 33:33 gesetzt (Multicast, Locally Administered)
- Die letzten 4 Oktette sind die letzten 4 Oktette der IPv6 Multicastadresse

Front: Wie ist eine Solicited-Multicast IPv6 Adresse aufgebaut?
Back: Die Adresse wird konstruiert, in dem die letzten 24-bit der IPv6 Adresse
an den Prefix ff02::1:ff00:0/104 angehangen werden.

Front: Wofür steht SLAAC?
Back: Stateless Address Autoconfiguration

Front: Welchen Präfix hat eine Link-Local IPv6 Adresse?
Back: fe80::/10

Front: Wie ist eine LL IPv6 Adresse aufgebaut?
Back: - Präfix: fe80::/10
- Subnet Identifier: Auf 0 gesetzt
- Interface Identifier: Modifizierter EUI-64 Indentifier

Front: Was ist das equivalent von 0.0.0.0/0 bei IPv6?
Back: ::/0

Front: Wie wird der modifizierte EUI-64 Identifier konstruiert?
Back: - Ersten 24-bit sind der OUI der MAC-Adresse
- Vorletztes Bit des ersten Oktetts wird invertiert
- Nachfolgenden 16-bit werden mit ff:fe gestopft
- Restlichen 24-bit werden mit dem Device Identifier der MAC-Adresse aufgefüllt.

Front: Warum heißt SLAAC stateless?
Back: Da die Adressen nicht von einem Server vergeben werden.

Front: Was sind Funktion von IPv6 Neighbor Discovery?
Back: - Adressauflösung und Duplicate Address Detection: Neighbor Solicititations und Advertisements
- Router Discovery und Router Advertisements
- Redirects

Front: Welche Bedeutung hat das Router-Flag (R) bei ICMPv6?
Back: Wird gesetzt, wenn der antwortende Knoten ein Router ist.

Front: Welche Bedeutung hat das Solicited-Flag (S) bei ICMPv6?
Back: Gibt an, ob das Advertisement infolge einer Solicitation geschickt wird.

Front: Welche Bedeutung hat das Override-Flag (O) bei ICMPv6?
Back: Wird gesetzt, wenn das Advertisement eine möglicherweise gecached Link-Layer Adresse beim Empfänger aktualisieren soll.

Front: Welche zwei verschiedenen Byte-orders gibt es?
Back: - Big Endian
- Little Endian

Front: Wie sind Bytes bei Big Endian geordnet?
Back: Niederwertigstes Byte steht an höchstwertigster Adresse

Front: Wie sind Bytes bei Little Endian geordnet?
Back: Niederwertigstes Byte steht an niederwertigster Adresse

Front: Ist die Network Byte Order Big- oder Little-Endian?
Back: Big-Endian

Front: Was ist der Unterschied zwischen dynamischen und statischen Routing?
Back: - Statisches Routing: Routen werden manuell von Administratoren eingerichtet und aktualisiert.
- Dynamisches Routing: Routen werden automatisch, abhängig von Netzwerkaktivitäten, gefunden und aktualisiert.

Front: Welche zwei arten von dynamischen Routing-Protokollen haben wir kennengelernt?
Back: Distanz-Vektor-Protokolle
- Router kennen nur Richtung (Next Hop) und Entfernung (Kosten) zu einem Ziel.
- Router haben keine Information über Netzwerktopologie.
- Router tauschen untereinander kumulierte Kosten aus.
- Distributed Bellman-Ford.
Link-State-Protokolle
- Router besitzen vollständige Topologieinformationen

Front: Was ist RIP?
Back: Routing Information Protokol (RIP) ist ein Distanz-Vektor-Protokoll.

Front: Welche Metrik verwendet das Routing Information Protocol (RIP)?
Back: Hop Count mit Limit von 15

Front: Wie funktioniert das Routing Information Protocol (RIP)?
Back: - Router senden in regelmäßigen Abständen den Inhalt ihrer Routingtabelle an Multicast-Adresse 224.0.0.9.
- Alle Geräte mit dieser Multicast-Adresse akzeptieren das Update.
- RIP-Router verarbeiten Updates.

Front: Wann werden bei RIP Routen aus der Routingtabelle entfernt?
Back: Wenn fünf aufeinanderfolgende Updates von einem Nachbarn ausbleiben, werden alle Routen über diesen Next Hop aus der Routingtabelle entfernt.

Front: An welche Multicast Adresse senden RIP-Router Updates?
Back: 224.0.0.9

Front: Ein RIP-Router hat eine neue Update-Nachricht empfangen. Was passiert als nächstes?
Back: 1. Alle Kosten der enthaltenen Routen werden um 1 inkrementiert
2. Unbekannte Routen werden übernommen
3. Bekannte Routen mit niedrigeren Kosten werden aktualisiert

Front: Nenne entstehende Probleme beim Routing Information Protocol (RIP).
Back: - Die maximale Entfernung zwischen zwei Routern in Hops ist die obere Schranke für die Propagierungsverzögerung von Updates
- Bei einer maximalen Entfernung von 15 Hops und Updates jede 30s somit 7,5 min

Front: Was sind triggered Updates?
Back: Bei Änderung wird sofort ein Update geschickt.

Front: Was ist ein großes Problem von triggered Updates?
Back: Es führt zu einer Welle von Updates durch das Netzwerk, was zu einer hohen Belastung führen kann.

Front: Was ist der Vorteil von triggered Updates?
Back: Konvergenzzeit wird reduziert.

Front: Was sind Lösungsansätze für Count-to-Infinity?
Back: - Split Horizon
- Poison Reverse
- Path Vector

Front: Wie funktioniert Split Horizon?
Back: "Sende dem Nachbarn, von dem Du die Route zu X gelernt hast, keine Route zu X."

Front: Kann Split Horizon das Count-to-Infinty Problem lösen?
Back: Nur verbessern, nicht lösen!

Front: Wie funktioniert Poison Reverse?
Back: "Sende dem Nachbarn, von dem Du die Route zu X gelernt hast, eine unendliche Metrik"

Front: Kann Poison Reverse das Count-to-Infinty Problem lösen?
Back: Nein.

Front: Wie funktioniert Path Vector?
Back: Sende bei Updates nicht nur Ziel und Kosten, sondern auch den vollständigen Pfad, über den das Ziel erreicht wird.

Front: Kann Path Vector das Count-to-Infinity Problem lösen?
Back: Ja.

Front: Welchen Nachteil hat der Path Vector Lösungsansatz?
Back: Update Nachrichten und Protokollkomplexität werden vergrößert.

Front: Wie funktioniert der Path Vector Lösungsansatz für das Count-to-Infinity Problem?
Back: 1. Updates enthalten vollständige Pfade
2. Jeder Router prüft vor Installation der Route, ob er selbst in diesem Pfad bereits vorhanden ist.
3. Falls ja, handelt es sich um eine Schleife und das Update wird verworfen.

Front: Beschreibe wie Triggered Updates die Konvergenzzeit bei Router Updates reduziert.
Back: Sobald ein Router eine Änderung an seiner Routingtabelle vornimmt, sendet er sofort ein Update.

Front: Welchen Nachteil hat Triggered Updates?
Back: Die Welle von Updates kann zu einer Überlastung im Netzwerk führen.

Front: Bei RIP beträgt die maximale Entfernung 15 Hops. Angenommen Updates werden alle 30s verschickt.
Was ist die maximale Verzögerung, bis jeder Router im Netzwerk das Update erhalten hat?
Back: 15 * 30 s = 7,5 min.

Front: Was ist ein Autonomes System?
Back: Eine Menge von Netzwerken die unter einhaltlicher administrativer Kontrolle stehe.

Front: Wie werden Routen zwischen Autonomen Systemen ausgetauscht?
Back: Mit einem Exterior Gateway Protocol (EGP). In der Praxis ist es das Border Gateway Protocol (BGP).

Front: Folgendes Scenario:
- Host 1 will eine Nachricht an Host 2 senden
- Wie erhält Host 1 die zugehörige MAC-Adresse (IP Adresse bereits bekannt)?
Back: 1. Host 1 generiert die Solicited-Node IPv6 und MAC Adresse aus den letzten 24-bit der IPv6 Adresse von Host 2.
2. Senden eines ICMPv6 Neighbor Solicitation Pakets an Solicited Node address
3. Warten auf ICMPv6 Neighbor Advertisment

Front: Um welchen Headertypen handelt es sich hier? Was sagen das Option Type und Option Length Feld aus?
Back: Es handelt sich hier um einen ICMPv6 Neighbor Solicitation Header.
- Option Type = 0x1: Source Link-Layer Address
- Option Length = 0x1: 8 Bytes (In vielfachen von 8B)

Front: Um welchen Headertypen handelt es sich hier? Was sagen das Option Type und Option Length Feld aus?
Back: Es handelt sich hier um einen ICMPv6 Neighbor Advertisement Header.
- Option Type = 0x2: Target Link-Layer Address
- Option Length = 0x1: 8 Bytes (In vielfachen von 8B)

Front: Generiere die Solicited-Node IPv6 und MAC Adresse für 2001:db8::2
Back: Solicited-Node IPv6 Adresse
- Der Adressbereich für Solicited-Node Adressen ist ff02::1:ff00:0/104
- Wir hängen also die letzten 24-bit der IPv6 Adresse dem Präfix an: ff02::1:ff00:0002
Mapping von Multicast IPv6 Adresse auf MAC Adresse
- Präfix für die MAC Adresse: 33:33
- Wir hängen die letzten 32-bit der Solicited-Node IPv6 Adresse dem Präfix an: 33:33:ff:00:00:02

Front: Analysiere folgende MAC Adresse: 33:33:ff:00:00:02. Ist sie Globally Unique? Unicast, oder Multicast?
Back: 1. Wähle erstes Oktett aus: 0x33
2. Multicast: Überprüfe ob Least-Significant Bit gesetzt ist: 0x33 & 0x01 != 0 Somit eine Multicast MAC
3. Locally Administered: Überprüfe ob Bit 0x2 gesetzt ist: 0x33 & 0x02 != 0. Ja! Somit eine Locally Administered MAC