Grundlagen Computernetze


Prof. Jürgen Plate

Praktische Übungen Kommunikationsnetze

Vorbereitung

Informieren Sie sich über den Namen Ihres Rechners. Die Praktikumsrechner haben folgende Namen: 
 
Merkur     Venus     Erde       Mars
Jupiter    Saturn    Uranus     Neptun
Pluto      Ceres     Eris       Pallas
Vesta      Juno      Xena
(wobei die letzten zu den sogenannten Zwergplaneten gehören). Ausserdem spielt der Server blackhole bei einigen Aufgaben eine Rolle.

Die Domain für alle Rechner ist da.private.fhm.edu. Dabei steht "da" für den Standort Dachauerstr. und "private" bedeutet, daß der Rechner im privaten (von aussen nicht erreichbaren) Netz steht. Die Rechner im Labor haben folgende Zuordnung zwischen IP-Adresse und Namen: 

10.27.210.17    merkur.da.private.fhm.edu    merkur
10.27.210.18    venus.da.private.fhm.edu     venus 
10.27.210.19    erde.da.private.fhm.edu      erde
10.27.210.20    mars.da.private.fhm.edu      mars
10.27.210.21    jupiter.da.private.fhm.edu   jupiter
10.27.210.22    saturn.da.private.fhm.edu    saturn
10.27.210.23    uranus.da.private.fhm.edu    uranus
10.27.210.24    neptun.da.private.fhm.edu    neptun
10.27.210.25    pluto.da.private.fhm.edu     pluto
10.27.210.26    ceres.da.private.fhm.edu     ceres
10.27.210.27    eris.da.private.fhm.edu      eris
10.27.210.28    pallas.da.private.fhm.edu    pallas
10.27.210.29    vesta.da.private.fhm.edu     vesta
10.27.210.30    juno.da.private.fhm.edu      juno
10.27.210.31    xena.da.private.fhm.edu      xena

Das Einloggen erfolgt automatisch mit grafischer Benutzeroberfläche, die hauptsächlich verwendet wird, um ein Shell-Fenster zu öffnen. Für einige Aufgaben ist die Root-Berechtigung notwendig. Der Wechsel in die Rolle des Superusers erfolgt mit dem Kommando sudo. Um eine Root-Shell zu erlangen, geben Sie demnach sudo bash ein. Der Login auf anderen Rechnern erfolgt mittels der Secure Shell (ssh <user>@<rechner>) und zum Kopieren wird Secure Copy (scp) verwendet.

Das Herunterfahren des Rechners erfolgt mit dem Button rechts am oberen Bildschirmrand.

Hausaufgabe: Netzplanung

Wiederholen Sie die Abschnitte "Netzverkabelung" und "Netzplanung" im Kapitel 9 des Skripts (Twisted-Pair-Verkabelung, www.netzmafia.de/skripten/netze/twisted.html) durch und bearbeiten Sie danach die folgende Aufgabenstellung. Eine Bearbeitung in Kleingruppen (max. drei Personen) ist erwünscht.

Berücksichtigen Sie dabei die Tatsache, dass es nicht die eine, ultimative Lösung gibt, sondern mehrere gleichwertige richtige Lösungen. Beachten Sie auch Kosten-, Geschwindigkeits- und Sicherheitsaspekte (z. B. die Frage: "Switch oder Hub?") und die Eventualität einer späteren Erweiterung.

Aufgabenstellung

Ein Bürogebäude mit 4 Stockwerken (siehe unten) und einer Grundfläche von etwa 25 x 10 Metern soll komplett neu vernetzt werden. Planen Sie das Netzwerk unter Verwendung von Hubs und Switches so, dass

3. Stock:2 Chefbüros (Büro + Vorzimmer, je 1 PC), Personalabteilung (2 PCs), Controlling (4 PCs)
2. Stock:Software-Entwicklung (4 Büros, je 4 PCs)
1. Stock:Vertrieb und Buchhaltung (4 Büros, je 3 PCs)
EG:Empfang (1 PC), Konferenzraum (1 PC), Serverraum (4 Server)

  1. Skizzieren Sie einen Übersichtsplan des Netzes und kommentieren Sie ihn.
  2. Stellen Sie eine Liste der benötigten Netzwerkkomponenten, Kabel usw. auf (Längen dürfen großzügig geschätzt werden).
  3. Informieren Sie sich über die Preise der benötigten Materialien (z. B. bei Transtec oder Lindy) und erstellen Sie eine Kostenschätzung sowie eine Einkaufsempfehlung.

Einstieg

Demonstration

Es beginnt mit der Vorführung einiger wichtiger Netzwerkkommandos. Anschliessend erfolgt die Demonstation eines managebaren Switches über Webinterface. Neben einfachen Managementfunktionen werden auch virtuelle LANs eingerichtet (Hintergrundinfo siehe Skript).

Die folgende Übung dient dazu, einige Möglichkeiten der Internet-Dienste kennenzulernen.

Routen finden

Stellen Sie fest, welchen Weg ein Datenpaket von der Hochschule zur Website von Boeing (http://www.boeing.com) nimmt (traceroute). Machen Sie dasselbe für die neuseeländische Stadt Auckland (http://www.aucklandnz.com/). Versuchen Sie, den Weg auch geographisch zu verfolgen (Google Maps).

Portscan

Verwenden Sie das Programm nmap, um offene Ports (Ports, auf denen Dienste zur Verfügung gestellt werden) zu finden. Verwenden Sie als "Opfer" nur Rechner innerhalb der HM (www.netzmafia.de, info.ee.hm.edu, www.hm.edu). Welche Dienste stecken hinter den offenen Ports?

Domainsuche/Whois

TCP/IP und höhere Protokolle

Anwendung von Standardprotokollen

Schreiben Sie sich selbst mittels des Protokolls SMTP eine E-Mail und holen Sie diese E-Mail mit dem Protokoll POP3 wieder ab.
  1. Versenden Sie per Telnet (Port 25) eine E-Mail an sich selbst. Verwenden Sie hierzu den Mail-Server des Labors, blackhole.
  2. Verwenden Sie dazu das SMTP-Protokoll (RFC 2821) sowie als Format für die E-Mail den RFC 2822.
  3. Holen Sie sich anschließend Ihre E-Mail wieder vom Mail-Server mittels Telnet und verwenden Sie hierfür das POP3-Protokoll (RFC 1939).

Physical Computing im Netz

Für Versuche mit TCP/IP ist ein Microcontrollerboard im Labor eingerichtet worden, auf dem nicht die üblichen Standardprotokolle gefahren werden, sondern demonstriert wird, dass mit TCP/IP auch Steuerungsaufgaben wahrgenommen werden können. Das Board ist erreichbar unter der IP Adresse 10.27.210.80 oder dem Namen "orcus" (auch ein Zwergplanet). Es gibt drei Dienste, die über verschiedene Ports erreichbar sind: Der Verbindungsaufbau zum Board erfolgt über: Nach erfolgreichem Verbindungsaufbau wird der Benutzer nach Username und Passwort gefragt. Dieses Angaben erhalten Sie im Praktikum.

Display

Es kann über das Netz ein einzeiliges Punktmatrix-Display angesteuert werden. Ein einfaches Protokoll, das an POP3 angelehnt ist, dient der Übertragung von Nachrichten. Es lassen sich bis zu fünf kurze Nachrichten mit jeweils einer maximalen Länge von 50 Zeichen speichern. Eine dieser Nachrichten kann auf einem Display angezeigt werden. Wie bei POP3 werden alle positiven Rückmeldungen des Boards mit "+OK" begonnen, alle Fehler mit "-ERR". Das Board kennt folgende Befehle: Starten Sie eine Verbindung zum Board, fragen Sie Status und gespeicherte Meldungen ab, tragen Sie eine neue Nachricht ein und sorgen Sie für deren Anzeige. Testen Sie auch die anderen Befehle.

Kameraüberwachung

Über den Servo-Port erreichen Sie ein Programm zur Steuerung von zwei Servo-Motoren. Auf diesen ist eine Webcam angebracht die sich in X und Y-Richtung schwenken lässt (die IP-Adressen der Kameras lauten "cam1-lbs": 10.27.210.202 und "cam2-lbs" 10.27.210.203). Es kann eine Liste von maximal 15 Punkten in der X-Y Ebene erstellt werden, welche dann nacheinander angefahren werden. Dabei kann für beide Servos jeweils eine Geschwindigkeit in den Stufen 1 (langsam) bis 5 (schnell) angegeben werden. Der Schwenkbereich der Servos ist sowohl in X als auch in Y- Richtung im Werte-Bereich von 0 bis 1800 möglich, was etwa einem Winkelbereich von 270° entspricht. Die Grundposition ist (X = 900, Y = 550). Beachten Sie, dass nach dem Einschalten die Servos erst aktiviert werden müssen. Das System beherrscht folgende Befehle:

Machen Sie sich zuerst mit den einzelnen Kommandos vertraut und beobachten Sie parallel das Kamerabild auf dem Browser. Stellen Sie dabe sinnvolle Grenzen für die X- und -Y-Richtung fest. Erstellen Sie nun eine Scan-Liste (auf Papier vorbereiten), speichern Sie dies und starten Sie die Überwachung.

Betrieb eines Nameservers

Für die oben aufgelisteten Rechner soll nun ein Nameserver für die (fiktive) Domain "netzmafia.local" aufgesetzt werden. Auf dem System "blackhole" ist dazu das Nameserprogramm BIND vorbereitet. Die Rechner sollen für diesen Versuch die IP-Adressen 172.20.20.17 bis 172.20.20.31 statt 10.27.210.17 bis 10.27.210.31 erhalten.

Sie müssen dazu zwei Zonendateien für "netzmafia.local" und "20.20.172.in-addr.arpa" für die Reverse-Abfrage erstellen. Verwenden Sie dabei das Muster aus der Vorlesung.

Zum Testen werden für jede Gruppe die Zonendateien auf blackhole hochgeladen und der BIND neu gestartet (Betreuer!). Testen Sie nun mit dem "host"-Programm unter Angabe von "blackhole" als Nameserver Ihre Konfiguration.