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title = 'Protokolle und Dienste'
date = 2024-02-08T21:37:28+01:00
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*Notiz: Kapitel mit Praxisübungen, etc. übersprungen*


# Kapitel 2: Übersicht über gängige Kommunikationsprotokolle
## Protokolle vs. Dienste
Protokolle: Grundlage für Netzwerkkommunikation. => Regel-Sets

Dienste: Umgebung, in welcher Protokolle gezielt eingesetzt werden, um ein spezielles Ziel zu erreichen

## Protokolle für den Transport
Daten müssen aufgeteilt werden

## Dienste
Können in 3 Gruppen klassifiziert werden:

- Dienste für den Netzwerkbetrieb (=> DNS, NTP, etc.)
- Dienste für Betriebssysteme (=> Authentifikationsdienste, etc.)
- Dienste für Anwender und Anwendngen (=> Cookies, etc.)


# Netzwerkmodelle
## OSI-Modell
| Layer | Name (EN)          | Name (DE)              |
|:-----:|:-------------------|:-----------------------|
| 1     | Physical Layer     | Bitübertragungsschicht |
| 2     | Data Link Layer    | Sicherungsschicht      |
| 3     | Network Layer      | Vermittlungsschicht    |
| 4     | Transport Layer    | Transportschicht       |
| 5     | Session Layer      | Sitzungsschicht        |
| 6     | Presentation Layer | Darstellungsschicht    |
| 7     | Application Layer  | Anwendungsschicht      |

### Physical Layer (1)
**Mechanischer Teil**: Spezifikation der Verbindungselemente <br>
**Elektrischer Teil**: Definition der Spannung für möglichst hohe Übertragungsrate <br>
**Funktionaler Teil**: Definition der Verbindung (z.B. GPIO-Pins) <br>
**Verfahrenstechnischer Teil**: Definiert Übertragungsmodus (z.B. Vollduplex, Halbduplex)

### Data Link Layer (2)
- Daten werden zu Frames verarbeitet
- Frames bestehen aus
    - Header
    - Daten
    - Trailer

### Network Layer (3)
Routing und IP-Adressierung

### Transport Layer (4)
- Stellt Verbindung her
- Fordert nicht gesendete / korrupte Pakete neu an

### Session Layer (5)
- Hält Sitzing am laufen
- Verwaltet Netzwerkressourcen

### Presentation Layer (6)
Konvertiert Daten in *ASN.1* (*Abstract Syntax Notation One*), damit diese in ASCII, etc. konvertiert werden können

### Application Layer (7)
Schnittstelle zwischen Netzwerkdiensten und Anwendungen

### Merksätze
- **P**lease **Do** **N**ot **T**hrow **S**alami **P**izza **A**way
- **A**ll **P**eople **S**eem **T**o **N**eed **D**ata **P**rocessing

## Andere Modelle
- DoD-Modell
- TCP/IP-Modell


# Kapitel 4: Die TCP/IP-Protokollsammlung
## Wichtigste Protokolle des TCP/IP-Stack
- Telnet
- FTP
- HTTP(S)
- LDAP
- DHCP
- DNS
- SMTP
- TCP
- UDP
- ICMP
- IP
- ARP
- ASCII
- MIDI
- TIFF
- MPEG
- POP3

## Ports
**Well-known Ports**: 0 - 1'023    
**Registrierte Ports**: 1'024 - 49'151    
**Private Ports**: 49'152 - 65'535

# Kapitel 5: Das Internet-Protokoll IP
## Mathematische Grundlage für die Arbeit mit IP (Logic Gates / Truth Tables)
### AND
| IN | IN | OUT |
|----|----|-----|
| 0  | 0  | 0   |
| 0  | 1  | 0   |
| 1  | 0  | 0   |
| 1  | 1  | 1   |

### OR
| IN | IN | OUT |
|----|----|-----|
| 0  | 0  | 0   |
| 0  | 1  | 1   |
| 1  | 0  | 1   |
| 1  | 1  | 1   |

### NAND
| IN | IN | OUT |
|----|----|-----|
| 0  | 0  | 1   |
| 0  | 1  | 1   |
| 1  | 0  | 1   |
| 1  | 1  | 0   |

### NOR
| IN | IN | OUT |
|----|----|-----|
| 0  | 0  | 1   |
| 0  | 1  | 0   |
| 1  | 0  | 0   |
| 1  | 1  | 0   |

### XOR
| IN | IN | OUT |
|----|----|-----|
| 0  | 0  | 0   |
| 0  | 1  | 1   |
| 1  | 0  | 1   |
| 1  | 1  | 0   |

### XNOR
| IN | IN | OUT |
|----|----|-----|
| 0  | 0  | 1   |
| 0  | 1  | 0   |
| 1  | 0  | 0   |
| 1  | 1  | 1   |

### NOT
| IN | OUT |
|----|-----|
| 0  | 1   |
| 1  | 0   |

## Encapsulation
Das Zerlegen von Datenpaketen, sodass diese als Bits (Strom an/aus) übertragen werden können

## Decapsulation
Das Zusammenfügen von Bits, sodass Datenpakete hearuskommen

## IPv4-Header
![IPv4-Header](/png/130_1_ch-5_ipv4-header.drawio.png)

## IPv6-Header
![IPv6-Header](/png/130_1_ch-5_ipv6-header.drawio.png)


# Kapitel 6: TCP & UDP
## TCP-Header
![TCP Header](/png/130_1_ch-6_tcp-header.drawio.png)

## UDP-Header
![UDP Header](/png/130_1_ch-6_udp-header.drawio.png)

## Im Vergleich
| Aufgabe             | TCP                     | UDP                     |
|---------------------|-------------------------|-------------------------|
| Übertragungsmethode | 3-Way Handshake         | Verbindungslos          |
| Datensegment        | Datensegmente dynamisch | Datensegmente dynamisch |
| Header-Länge        | 20-28 Bytes             | 8 Bytes                 |


# Kapitel 7: Network Address Translation
## Problem
- Zu wenige IPv4-Adressen
- Modems/ISDN tot

## Einsatzgebiet
Übergang von LAN zu WAN


# Kapitel 8: Routing
## Was ist Routing
- Pfad von einem Netzwerk in ein Anderes finden
- Ermittlung findet mit IPv4-Adresse und Subnetzmaske statt

## Statisches Routing
- Routing Tabelle
- Logische Verknüpfung von:
    - Zielnetzwerk / Subnetzmaske
    - Router

## Dynamisches Routing
- Automatisches Routing
- Arbeitet mit Routing-Protokollen:
    - RIPv1
    - RIPv2
    - OSPF
    - BGP
    - EGP
    - IGRP


# Namensdienst DNS
Notiz: Siehe Notizen M127 (Windows Server)

## Round Robin
Mehrere IP-Adressen pro Host, welche immer wieder herumgereicht werden (?)

## DNSSEC
- Gegen Angriffe auf DNS
- Public/Private Key System


# Kapitel 10: Namensdienst WINS
## NetBIOS
Zweiter Computername (neben Hostname) für Windows-Systeme

| Port | TCP | UDP | Service                  |
|:-----|:---:|:---:|:-------------------------|
| 137  | X   |     | NetBIOS Name Service     |
| 137  |     | X   | NetBIOS Name Service     |
| 138  |     | X   | NetBIOS Datagram Service |
| 139  | X   |     | NetBIOS Session Service  |

NetBIOS und WINS werden durch DNS komplett ersetzt


# Kapitel 11: Netzwerkkonfigurationsdienste
Hauptsächlich *BootP *und *DHCP*

BootP ist veraltet; DHCP hat es ersetzt. Für DHCP, siehe M127 Notizen (Windows Server).


# Kapitel 12: ATM und LANE
## ATM
### Was ist es
- *Asynchronous Transfer Mode*
- Switching-Technologie für hohe Bandbreiten
- Standard für *B-ISDN*
- Siehe <https://www.broadbandforums.org>

### B-ISDN
- *Broadband Integrated Servicer Digital Network*
- Veraltet

### Einordnung im OSI-Modell
Auf Layer 1 & 2

## LANE
- LAN Emulation
- Wird benötigt, um Ethernet zu ATM zu übersetzen


# Kapitel 13: DSL
## DSL-Technologien
| Abk.      | Ausgeschrieben                     |
|-----------|------------------------------------|
| POTS      | Plain Old Telephone Service        |
| ISDN      | Integrated Service Digital Network |
| HDSL      | High Data Rate DSL                 |
| SDSL      | Symmetrical DSL                    |
| ADSL up   | Asymmetrical DSL                   |
| ADSL down | Asymmetrical DSL                   |
| VDSL      | Very High Data Rate DSL            |
| VDSL2     | Very High Data Rate DSL 2          |


# Kapitel 14: Frame Relay
## Grundlagen
- Nachfolger für *X.25*
- Wurde in 1980er Jahre entwickelt
- Gründe für Entwicklung
    - Neue Daten wurden grösser (z.B. Bilder)
    - Glasfaser gewann an Popularität
    - Die Anzahl der Internet-Nutzer ist rasant gestiegen

## Vergleich
|                                             | Frame Relay             | X.25                    | ATM              |
|---------------------------------------------|-------------------------|-------------------------|------------------|
| Multiplexing-Verfahren                      | Statisches Multiplexing | Statisches Multiplexing | Zeitmultiplexing |
| Portnutzung                                 | Gemeinsam               | Gemeinsam               | Getrennt         |
| Leistungsqualität                           | Hoch                    | Niedrig                 | Hoch             |
| Geeignet für zeitkritische Datenübertragung | Nein                    | Nein                    | Ja               |
| Geschwindigkeit                             | Hoch                    | Niedrig                 | Hoch             |
| Verzögerung                                 | Niegrid                 | Hoch                    | Sehr niedrig     |


# Kapitel 15: RAS und NPS
## Remote Access Service
- Protokollsammlung
- Alles via Fernzugriff

## Arten von Verbindungen
**Arten**

- Standleitung (direkt, Kabel)
- Wählleitung (Verbindungsauf- und Abbau, Telephonnetz)
- Virtuelle Leitung (=> VPN)

**Entscheidungsfaktoren**

- Kosten
- Sicherheit
- Verfügbarkeit
- Bandbreite
- Zu übertragende Datentypen

## Network Policy Gateway
Steuert RAS-Zugriff/-Verbindung


# Kapitel 16: Virtual Private Network
## PPTP
- *Point-to-Point Tunneling Protocol*
- Verschlüsselt Pakete (nicht mehr sicher!)
- Baut Verbindung auf und ab

## L2TP/IPSEC
### L2TP
- *Layer 2 Tunneling Protocol*
- Macht nur Tunnel, keine Verschlüsselung
- Unterstützt NAT

### IPSEC
- Verschlüsselt
- Für IPv4 (ursprünglich für IPv6)


# Kapitel 17: WLAN
## Vorteile
- Nicht auf Kabel beschränkt, überall verfügbar
- Braucht keine Änderungen an Gebäude (keine Kabelkanäle, etc.)
- Sehr skalierbar
- Öffentlicher Raum (z.B. Pärke) kann überwunden werden

## Nachteile
- Weniger Sicherheit
- Niedrigere Geschwindigkeit
- Einfacher, in ein WLAN-Netz einzubrechen (da z.B. kein Gebäude-Zugang erforderlich ist)

## Topologien
**Ad-hoc-Netzwerk**

![Ad-hoc Topologie](/png/130_1_ch-17_ad-hoc.drawio.png)

**Infrastruktur-Netzwerk**

![Infrastruktur Topologie](/png/130_1_ch-17_infrastruktur.drawio.png)


# Kapitel 18: Firewall und DMZ
## Hardware und Software
**Hardware**

- Spezielle Geräte
- Speziell abgehärtete Betriebssysteme
- Zugriff via COM-Kabel

**Software**

- Spezielle App
- Läuft auf normaler Hardware
- Günstiger

## DMZ
*Demilitarisierte Zone*

![DMZ](/png/130_1_ch-18_dmz.drawio.png)

## Arten von Firewalls
### Paketfilter Firewalls
- Filtern Pakete nach Kriterien
- Möglichst alles verbieten ausser was unbegingt nötig für maximale Sicherheit

### Stateful Inspection Firewall
- Überprüft Status und Eigenschaften von Paketen
- Angreifbar mit IP-Fragmentierung

### Personal Firewall
Apps wie Kaspersky, etc.

# Quelle
<https://shop.herdt.com/de/product/NWTK_2019>

Obligatorische Kapitel: *17*