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    \usetikzlibrary{decorations.pathreplacing,quotes}
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## Wiederholung: Der Weg der Information

::: columns
:::: {.column width=50%}
Oma Erna will ihrer Enkelin Amelie, die gerade in Chicago studiert zu Ostern einen Brief schreiben.

**\faIcon{lightbulb} In welche Schichten kann der Transport unterteilt werden?**

\begin{itemize}
\item<2-> Anwendungsschicht
\item<3-> Transportschicht
\item<4-> Vermittlungsschicht
\end{itemize}
::::

:::: {.column width=60%}
![](img/Copyrighted/oma_erna.png){.center height=70%}
::::
:::

\begin{tikzpicture}[overlay, remember picture]
\only<2>{
  \node[line width=1pt, draw=red, minimum width=8.2cm, minimum height=0.8cm, anchor=west, xshift=7.5cm, yshift=5.5cm] at (current page.south west) {};
}
\only<3>{
  \node[line width=1pt, draw=red, minimum width=8.2cm, minimum height=0.8cm, anchor=west, xshift=7.5cm, yshift=4.45cm] at (current page.south west) {};
}
\only<4>{
  \node[line width=1pt, draw=red, minimum width=8.2cm, minimum height=0.8cm, anchor=west, xshift=7.5cm, yshift=3.4cm] at (current page.south west) {};
}
\end{tikzpicture}

## \faIcon{pencil-alt} Schichtmodell

Der Aufbau des Postsystems in mehrere unabhängige Schichten nennt man **Schichtmodell**.

### Vorteile
* Flexibilität
* Wiederverwendbarkeit

## \faIcon{pencil-alt} Schichten bei der digitalen Kommunikation - TCP/IP-Modell

![](img/Copyrighted/tcp_ip_stack.png){.center height=90%}

## Schichten
### Anwendungsschicht

\small\vspace{-2mm}
Nutzer\*innen-Interaktion mit einem Internet-Dienst

### Transportschicht

\small\vspace{-2mm}
Ende-zu-Ende Kommunikation (**TCP** oder **UDP**)

### \boldred{Vermittlungsschicht}

\begin{tcolorbox}[colframe=blue!20]
Auch Netzzugangsschicht, Internetschicht oder Wegewahlschicht (engl. routing) genannt.

Das \textbf{Internet-Protokoll} (\textbf{IP}) sorgt dafür, dass die Daten den richtigen Weg ans Ziel finden.
\end{tcolorbox}

### Netzzugangsschicht

\small\vspace{-2mm}
Physikalische Übertragung der Daten.

## \faIcon{chalkboard-teacher} \only<2->{Adressierung}

**Woher weiß eine Schicht wohin die Daten sollen?**  
\pause
\faIcon{lightbulb} Die Daten enthalten eine Adresse (wie bei der Post). 

\pause
\begin{itemize}
\item<3-> Anwendungsschicht: \boldred{URL}
\item<4-> Transportschicht: \boldred{port} = 16-bit Nummer zwischen \only<5->{0 und 65535 ($2^{16}-1$)}
\item<6-> Internetschicht: \boldred{IP-Adresse} = ???
\item<7-> Netzzugangsschicht: \boldred{MAC-Adresse} = Geräte spezifische 48-bit Nummern
\end{itemize}

## \faIcon{desktop} Arbeitsauftrag: IP-Adressen und Routen \hfill 15 min
1. Finde und notieren Deine IP-Adresse. Öffne dazu die Eingabeaufforderung (`cmd`) und gib den Befehl `ipconfig` ein.
   **Hinweis:** Falls Du mehrere Adressen findest, notiere die IPv4-Adresse.
2. Finde mit einer Webseite („Wie ist meine IP“) heraus, welche IP-Adresse von Dir nach außen sichtbar ist.
3. \faIcon{hands-helping} Vergleicht zu zweit gegenseitig die Resultate von 1. und 2.
   Mit dem Befehl `tracert URL` kann man sich den Weg anzeigen lassen, welches ein Datenpaket zu einem bestimmten Webserver zurücklegt.
4. Lasse Dir die Wege zu zwei verschiedenen Webservern (z. B. einer Suchmaschine, Homepage der Schule, …) anzeigen.
5. Vergleicht die beiden Wege hinsichtlich der einzelnen Stationen.
6. Finde einen Online-Dienst, mit dem eine `whois`-Abfrage für eine IP-Adresse durchgeführt werden kann.
   Gib die IP-Adressen der einzelnen Stationen ein und vollziehe so den Weg nach.

## \faIcon{desktop}\faIcon{pencil-alt} Arbeitsauftrag: IP-Adresse \hfill 7 min

\let\tightlist\relax
* Recherchiere wie eine **IP-Adresse** (IP Version 4) aufgebaut ist.
* Begründe viele mögliche **IP-Adresse** es auf Grund deren Aufbau geben kann.

## IP-Adresse

Eine IP-Adresse des Internet-Protokolls Version 4 besteht aus einer 32-bit Zahl.

\pause
$\Rightarrow$ es existieren nur **$2^{32} -1 = 4294967295$** mögliche Adressen.

\pause
### \faIcon{pencil-alt} Aufbau

\begin{merke}
Zur besseren Lesbarkeit werden IPv4-Adressen oft in 4 Byte-Blöcke unterteilt.

\begin{center}
\begin{tikzpicture}
\node[scale=2.5] {\textcolor{green!70!black}{192.168.0.}\textcolor{red!70}{2}};
\draw[decoration={brace,mirror,raise=7pt},decorate]
  (-2,-0.2) -- node[below=8pt] {\textcolor{green!70!black}{Netzanteil}} (1.7,-0.2);
\draw[decoration={brace,mirror,raise=7pt},decorate]
  (1.7,-0.2) -- node[below=8pt] {\textcolor{red!70}{Hostanteil}} (2.3,-0.2);
\end{tikzpicture}
\end{center}

\begin{itemize}
\item Der \textcolor{green!70!black}{Netzanteil} legt das Netzwerk des Geräts fest
\item Der \textcolor{red!70}{Hostanteil} ist eindeutig im LAN.
\end{itemize}
\end{merke}

## Routing

**Woher weiß ein Router wohin er die Daten schicken soll?**

\pause
### \faIcon{pencil-alt} Routingtabellen

Mithilfe von Routingtabellen entscheidet ein Router wohin er die Daten weiterleiten muss.

![](img/Copyrighted/routing_table.png)

## \faIcon{desktop} Netzwerksimulation

\let\tightlist\relax
1. Verwende die Simulationssoftware Filius, um das abgebildete Rechnernetz aufzubauen.
![](img/Copyrighted/network.png)
2. Installiere auf Gerät 1 die Befehlszeile.
   Lasse die ARP-Tabelle vor und nach dem Anpingen von Gerät 2 anzeigen.
   Versuche Gerät 3 anzupingen.
3. Damit eine Kommunikation zwischen den Teilnetzen möglich ist, muss an den Geräten das richtige Gateway eingestellt werden.
Setze das Gateway für alle Geräte passend und teste mittels `ping` die Erreichbarkeit der Geräte.

## \faIcon{desktop} Netzwerksimulation Forsetzung

\let\tightlist\relax
4. Installiere auf Gerät 1 eine Firewall sowie einen Echo-Server und auf Gerät 3 einen einfachen Client.
  Versuche eine Verbindung zum Echo-Server aufzubauen.
  Erkläre anhand der Log-Files der Firewall, warum kein Verbindungsaufbau möglich ist.
5. Füge auf der Firewall eine neue Regel mit dem passenden Port ein und teste sie.
6. \faIcon{earlybirds} **Für Schnelle**: Versuche weitere Komponenten (z. B. DNS-Server, Webserver und Webbrowser) auf den Geräten zu installieren und zu verwenden. Erweitere das Netz.