Netzwerkschicht
Einführung mit IPv4
Das Internet Protocol (IP) scheint irgendwie ein zentraler Baustein des Internets zu sein, weshalb sonst sollten das Protokoll und das Netz den Namen teilen. In der Tat ist das Internet Protocol (IP) sowas wie der kleinste gemeinsame Nenner des Internets, denn jedes Gerät, dass direkt am Internet teilnemen möchte muss IP sprechen.
Adressierung
Die wohl wichitgste Information in jedem IP-Paketkopf sind die IP-Adressen, die den Absender angeben und das Ziel adressieren. In folegendem Video wird der Aufbau und die Schreibweise von IP-Adressen und Addressbereichen besprochen. Auch der Begriff Subnetzwerk wird eingeführt und erläutert. Darüber hinaus werden einige “besondere” Adressen gezeigt und am Ende des Videos wird geklärt, wie Endsysteme an Adressen kommen, wenn sie einem Netzwerk beitreten.
Weiterleitung
Die Netzwerkschicht hat zwei zentrale Funktionen, das Routing (d.h. der Aufbau der Weiterleitungstabelle) und die Weiterleitung (d.h. die Nutzung der Weiterleitungstabelle). Jetzt geht es um Letzteres, d.h. wie Router bei eingehenden Paketen entscheiden über welche Netzwerkschnittstelle diese weitervermittelt werden müssen. Der Algorithmus der hier verwendung findet heißt Longest Prefix Match.
Subnetting
Was Subnetze sind wurde ja schon besprochen. Jetzt geht es darum wie man ein Subnetz in mehrere Subnetze aufteilen kann, oder genauer, wie man IP-Präfixe aufteilen kann, um ein komplexeres Netz mit vielen Subnetzen aufzubauen. Das ganze wir mit Hilfe von zwei Standardverfahren umgesetz, dem Fixed Length Subnet Mask (FLSM) Verfahren und dem Variable Length Subnet Mask (VLSM) Verfahren.
Network Address Translation (NAT)
Der IPv4-Adressraum ist ausgeschöpft. Die Lösung dieses Problems ist IPv6 mit seinen 128 Adressbits. Aber leider ist es nicht so einfach von IPv4 komplett auf IPv6 umzuschwenken. D.h. wir werden noch sehr lange mit IPv4 leben müssen und das bedeutet wir müssen uns Adressen teilen. Dazu wurde Network Address Translation erfunden und im folgenden Video wird dieses Verfahren erklärt, Vor- und Nachteile besprochen und gezeigt, wie man eine NAT von außen “überwinden” kann.
Das Internet Control Message Protocol (ICMP)
Shit happens, wie man so schön sagt. Für Fehlermeldungen und Informationen über Hosts und das Netz kann man ICMP, das Internet Control Message Protocol, einsetzen. Implizit haben wir es schon bei Traceroute im Einsatz gesehen. Jetzt wird dazu die Funktionsweise von Traceroute nochmal genau beleuchtet.
IPv6
IPv6 ist seit über 20 Jahren schon die Zukunft. Auch wenn die Verbreitung von IPv6 kontinuierlich zunimmt, sind wir immer noch sehr weit von einer universellen Verfügbarkeit entfent. IPv6 macht einiges anders als IPv4. Die Unterschiede im Header werden hier erklärt und gezeigt wie Tunneling funktioniert - nur eine von vielen Strategien, wie man IPv6 global Verfügbar machen könnte.
Einführung in das Routing und das Link-State-Verfahren
Routing ist die zweite große Aufgabe der Netzwerkschicht nach der Weiterleitung. Letzteres wurde ja schon besprochen, hier geht es nun um das Routing ganz allgemein und inbesondere wird das Link-State-Routing eingeführt. Als Grundlage dieses Verfahrens wird darüber hinaus der Dijkstra-Algorithmus erläutert und am Beispiel demonstriert.
Distanzvektor-Routing
Neben dem Link-State-Verfahren ist die zweite große Klasse der Routing-Verfahren die Familie der Distanzvektor-Routing-Protokolle. In folgendem Video geht es daher um diese Verfahren, wie Informationen ausgetauscht werden, wie die Weiterleitungstabelle entsteht und was Probleme dieser Verfahren sind. Abschliessend wir Link-State und Distanzvektor verglichen.
Globales Routing
Im Internet gibt es nicht ein einiziges Routingverfahren. Die ISPs können in ihrem Netz ein für sie geeignetes Verfahren wählen (meist LS). Die Netzbetreiber verbinden dann diese Netze via dem Border Gateway Protocol, um globale Erreichbarkeit zu erlangen. Dieses Video erläutert diese Zusammenhänge und zeigt am Beispiel, wie sie Routing-Policy auswirkt.
Broadcast Routing
Es gibt Nachrichten, die an alle Beteiligten in einem Subnetz ausgeliefert werden müssen - sogenannte Broadcast Nachrichten. Aber wie bewerkstelligt man das effizient? Darum geht im nächsten Video. Hier werden einige Ansätze für dieses Problem vorgestellt.