	KoSI Labor Computernetze Praktikum LAN	Stand: 25.11.2004 Nitsch

Lernziele

Der Student soll nach dem Versuch

Einfache Kabelmessverfahren kennen und anwenden können

Den Betriebszustand der Netzwerkkarte verifizieren können

Die zum Betrieb eines Peer-to-Peer-Netzwerks unter Windows200/XP erforderlichen Dienste und Protokolle kennen und installieren/konfigurieren können

Das TCP/IP-Protokoll installieren und konfigurieren können

2 PCs direkt über Netzwerkkarte verbinden und Resourcen gemeinsam nutzen können

Resourcen eines PC für das Netzwerk freigeben und verwalten können

Ein Hub/Switch-basiertes Ethernet-LAN (hier mit 4 Hosts) aufbauen, konfigurieren und testen können.

Ein Ethernet-LAN mit dem Internet verbinden können

Zur Protokollanalyse einen Protokollanalysator einsetzen können

Den Unterschied zwischen Hub- und Switch-basiertem LAN darstellen können

Literatur:

Vorlesungsunterlagen zu Computernetze 1

Hinweis: Bringen Sie zum Versuchstermin eine leere 3,5’’-Disketten mit.

Vorbereitung:

Recherchieren Sie z.B. im Internet, was ein Internet Control Message Protocol (ICMP) ist, und wo es angewendet wird.

Teil der IP Protokoll Familie. Es dient zum Austausch von Informations- und Fehlermeldungen zwischen Hosts. PING benutzt z. B. Teil des ICMP. Es sendet ein ICMP Echo Request Paket, um zu überprüfen, ob Host antwortet. Wenn ja, sendet er ein ICMP Echo Reply Paket.

Beschreiben Sie den Unterschied zwischen einer Peer-to-Peer-Architektur und einer Client-Server-Architektur.

Bei der Peer-to-Peer-Architektur sind alle Hosts im Netzwerk gleichberechtigt. Jeder Host kann Dienste eines anderen nutzen. Bei der Client-Server-Architektur haben die logisch unterschiedliche Aufgaben, d. h. sie haben unterschiedliche Rollen. Es gibt Server, die den Clients Dienste zur Verfügung stellen. Clients nutzen die Dienste, die von den Servern zur Verfügung stellen.

Wozu benötigt man das Address Resolution Protocol (ARP)? Beschreiben Sie seine Funktionsweise.

Das ARP ist Teil der Netzwerkschicht. Es dient zur Auflösung von Hostadressen, also MAC Adressen im Ethernet. Im Falle eines TCP/IP Netzwerks dient es zur Feststellung der zugehörigen MAC Adresse zu einer IP Adresse.

Installieren einer Netzwerkkarte

Ziel:

Eine Netzwerkarte (NIC: Netzwork Interface Card) in einem PC installieren und die Betriebsbereitschaft der NIC kontrollieren.

Hintergrund

Kabelinstallationen für LANs werden heutezutage technologieunabhängig in Form einer sogenannten "Strukturierten Verkabelung" hergestellt. Im Tertiärbereich (Etagenbereich) verwendet man CAT5-Cu-Kabel (max. 100m), die am Arbeitplatz in Anschlussdosen mit RJ45-Buchsen (8-polig; ähnlich den Telefonanschlusssteckern, die allerdings nur 4-polig sind) enden. Patch-Kabel verbinden den PC mit der Wandanschlussdose. Schauen Sie sich dazu die Laborverkabelung an. Um 2 PCs über ein LAN miteinander verbinden zu können, muss eine geeignete Netzwerkkarte (Network Interface Card oder NIC) eingebaut werden.	RJ45-Stecker am Patch-Kabel

Einbau und Treiberinstallation

Stellen Sie fest, ob in Ihrem Labor-PC eine NIC eingebaut ist. Woran erkennen Sie dies?.

Im Gerätemanager ist ein Netzwerkadapter (3Com 920C) aufgelistet und am PC befindet sich ein RJ45 LAN Anschluss

Welche Schutzmaßnahmen sind beim Einbau unbedingt zu beachten?

Elektrostatische Aufladung vermeiden -> Erdung, Stromstecker des Rechners ziehen

Öffen Sie über Desktop/rechte Maustaste auf Netzwerkumgebung/ Eigenschaften das Dialogfeld Netzwerkverbindungen. Suchen Sie die LAN-Verbindung (s. Bild)

Prüfen Sie den Status der LAN-Verbindung

Ziehen Sie kurz das Netzwerkkabel ab und stecken Sie es wieder an. Beobachten Sie dabei die Änderungen im Statusfeld.

Konfigurationsprobleme lassen sich oft lösen, indem die Netzwerkkarte deaktiviert und wieder aktiviert wird (rechte Maustaste auf LAN-Verbindung  Deaktivieren  Aktivieren ). Tun Sie dies und beobachten Sie wieder die Statusmeldungen.

Welche Aufgaben hat eine Netzwerkkarte?

Physikalische Verbindung mit dem Netzwerk Bereitstellung der Schicht 2 - Dienste Sie hat eine MAC Adresse

Auf welchen OSI-Schichten arbeitet eine Netzwerkkarte?

1 und 2

Die Installationssoftware installiert automatisch die für den Netzwerkbetrieb erforderlichen Protokolle und Dienste.

Überlegen Sie welche Treiber, Dienste und Protokolle Sie mindestens für den Netzwerbetrieb mit Nutzung gemeinsamer Ressourcen brauchen und besprechen Sie Ihr Ergebnis mit Ihrem Betreuer und tragen Sie es in die nachfolgende Box ein.

Netzwerkkartentreiber (Schicht 2) je nach Hersteller Netzwerkprotokoll (Schicht 3) z .B. NetBUI, IPX oder IP Freigabedienst für Peer-to-Peer oder Protokolle höherer Schichten wie z.B. TCP auf Schicht 4

Netzwerk mit 2 PCs in einer Peer-to-Peer-Umgebung

Ziel

Zwei PCs sollen direkt (d.h. nur mit Hilfe eines Kabels) miteinander verbunden werden, um Ressourcen gemeinsam nutzen und Daten miteinander austauschen zu können.	

Welche dazu geeigneten Verfahren und Hilfsmittel sind Ihnen bekannt?

PC—BNC-Kabel—PC PC—Crossoverkabel—PC PC—Nullmodemkabel—PC PC—Parallelkabel—PC

Verbindung der PCs mit Netzwerkkabel

Das Bild zeigt die mechanische und funktionale PIN-Belegung eines Data Terminal Equipment (DTE) und Data Communication Equipment (DCE) mit 10BaseT-Medienschnittstelle für CAT5-Kabel mit RJ45 Steckverbindung. Außerdem sind die genormten Farben des CAT5-Verbindungskabels eingetragen.

DTE	TD+ 1 ws/or	TD- 2 or	RD+ 3 ws/gn	4 bl	5 ws/bl	RD- 6 gn	7 ws/bn	8 bn	Fkt PIN Farbe

DCE	RD+ 1	RD- 2	TD+ 3	4	5	TD- 6	7	8	Fkt PIN Farbe

Eine Netzwerkkarte ist ein DTE. TD: Transmit Data; RD: Receive Data

Tragen Sie nun in das nächste Bild das sich daraus ergebende Verdrahtungsschema des
PC-PC-Verbindungskabels ein.

PC	TD+ 1 ws/or	TD- 2 or	RD+ 3 ws/gn	4 bl	5 ws/bl	RD- 6 gn	7 ws/bn	8 bn	Fkt PIN Farbe

PC	RD+ 3 ws/gn	RD- 6 gn	TD+ 1 ws/or	4 bl	5 ws/bl	TD- 2 or	7 ws/bn	8 bn	Fkt PIN Farbe

Wie nennt man Kabel mit dieser Steckerbelegung?

Crossover

Falls erforderlich, stellen Sie nach obigem Verdrahtungsschema ein CAT5-Kabel nach Anweisung Ihres Betreuers her und messen Sie es mit Hilfe eines Kabeltesters (z.B. Fluke 620 LAN Cablemeter im Messmodus „WIRE MAP“) durch. Verbinden Sie damit die beiden PCs.

Interpretation der Anzeige des Cablemeter:
Eine Anzeige wie die folgende beschreibt ein Kabel mit Verbindungen zwischen den Kontakten 1-3, 2-6, 3-1, 6-2, 4-4, 5-5, 7-7 und 8-8. Es wurde ein Kabelabschluss mit der Nummer (ID) 1 detektiert.

Nahes Ende -> Fernes Ende ->	12 36 45 78 36 12 45 78	ID #1

Wenn Sie eine blinkende Anzeige bekommen, besprechen Sie dies mir Ihrem Betreuer.

Installation des TCP/IP-Protokolls

Konfigurieren Sie das TCP/IP-Protokoll für die LAN-Verbindung (rechte Maustaste auf LAN-Verbindung / Eigenschaften / Internetprotokoll (TCP/IP) ). Ihre Direktverbindung hat die IP-Netzadresse 192.168.17.0. Überlegen Sie sich eine geeignete Hostnummer und Subnet-Maske gemeinsam mit Ihrem Netz-Partner.

Überzeugen Sie sich mit Hilfe des Dienstprogramms ipconfig.exe /all.exe von der korrekten Konfiguration des TCP/IP-Protokolls. Protokollieren Sie die TCP/IP-Konfiguration..

C:\Dokumente und Einstellungen\tnalab>ipconfig /all Windows 2000-IP-Konfiguration Hostname. . . . . . . . . . . . . : TNA64 Primäres DNS-Suffix . . . . . . . : tna.fh-darmstadt.de Knotentyp . . . . . . . . . . . . : Broadcastadapter IP-Routing aktiviert. . . . . . . : Nein WINS-Proxy aktiviert. . . . . . . : Nein Ethernetadapter "LAN-Verbindung": Verbindungsspezifisches DNS-Suffix: Beschreibung. . . . . . . . . . . : 3Com 3C920 Integrated Fast Ethernet Controller (3C905C-TX Compatible) Physikalische Adresse . . . . . . : 00-01-03-01-C0-CE DHCP-aktiviert. . . . . . . . . . : Nein IP-Adresse. . . . . . . . . . . . : 192.168.17.1 Subnetzmaske. . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 Standardgateway . . . . . . . . . : DNS-Server. . . . . . . . . . . . : C:\Dokumente und Einstellungen\tnalab>

Überzeugen Sie sich in der MS-DOS-Eingabeaufforderung mit Hilfe des ping-Befehls von der Funktionsfähigkeit der TCP/IP-Verbindung. Der ping-Befehl nutzt das Internet Control Message Protocol (ICMP) das in dem Request for Comment (RFC) 777 (http://www.ietf.org/rfc.html) beschrieben wird.

Protokollieren Sie die Bildschirmausgabe des ping-commands.

C:\Dokumente und Einstellungen\tnalab>ping 192.168.17.2 Ping wird ausgeführt für 192.168.17.2 mit 32 Bytes Daten: Antwort von 192.168.17.2: Bytes=32 Zeit<10ms TTL=128 Antwort von 192.168.17.2: Bytes=32 Zeit<10ms TTL=128 Antwort von 192.168.17.2: Bytes=32 Zeit<10ms TTL=128 Antwort von 192.168.17.2: Bytes=32 Zeit<10ms TTL=128 Ping-Statistik für 192.168.17.2: Pakete: Gesendet = 4, Empfangen = 4, Verloren = 0 (0% Verlust), Ca. Zeitangaben in Millisek.: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Mittelwert = 0ms C:\Dokumente und Einstellungen\tnalab>

Erklären Sie auch das Ergebnis des „ping 127.0.0.1“ Commands.

Dieses Kommando überprüft die Netzwerkfunktionalität des lokalen Hosts (des eigenen Rechners).

Datei und Druckerfreigabe für Microsoftnetzwerke

Starten Sie den Windows-Explorer.

Geben Sie ein beliebiges Laufwerk oder Verzeichnis für einen Lesezugriff frei ( rechte Maustaste / Freigabe ).

Übertragen Sie eine Datei vom verbundenen PC auf Ihren PC.

Lassen Sie sich die Konfiguration von Ihrem Betreuer abnehmen.

Beantworten Sie folgende Fragen?

Welche Schritte sind notwendig, um einen Datenaustausch zwischen zwei Hosts über eine Direktverbindung zu ermöglichen?

Verbindung der Hosts mit einem Crossoverkabel Installation des Netzwerkkartentreibers, des TCP/IP Protokolls und des Dateifreigabedienstes Zuweisen von 2 verschiedenen IP-Adressen aus dem gleichen IP-Netzwerk an die beiden Hosts Freigeben von Dateien auf den Hosts

Protokoll-Analyse

Zu diesem Zweck benutzen den Netzwerk-Analysator Ethereal (Freeware ). Nach dem Starten präsentiert sich dieser mit der unten abgebildeten Oberfläche.

Weitere Infos im Web unter http://www.ethereal.com

Startet Erfassung

Frame-Fenster Interpretierte Darstellung des markierten Frame Rohdaten (nicht interpretiert) des markierten Frame

Durchführung:

Öffnen Sie die Eingabeaufforderung
( Start / Ausführen / cmd )

starten Sie Ethereal auf beiden PCs,

klicken Sie auf den Start-Button,

im sich öffnenden Dialogfenster "Ethereal: Capture Options" klicken Sie nur "OK". Nun wird aufgezeichnet.

In Eingabeaufforderung arp -d * eingeben, um alle MAC-Adressen im ARP-Cache Ihres PCs zu löschen.

pingen Sie den Nachbar-PC an,

stoppen Sie die Aufzeichnung.

Geben Sie im Filter-Eingabefeld "arp or icmp" ein.

Danach sollte sich Ethereal etwa wie in folgendem Bild präsentieren.

Bearbeiten Sie folgende Aufgaben:

Welche Länge hat ein Frame mit einem ARP-Request:

42 byte

Welche Mindestlänge hat ein Ethernet-Frame?

64 byte

Durch Anhängen von beliebigen Daten wird der Frame auf eine Mindestlänge aufgefüllt (Padding). Welche Mindestlänge ist dies? Wozu könnte diese erforderlich sein?

64 byte, ist im Standard 802.3 so spezifiziert. Dies ist in Signallaufzeiten begründet. Es müssen 64 byte gesendet werden, um sicherzustellen, dass alle Hosts feststellen können, dass sich Daten auf der Leitung befinden.

Ethernet zeigt die Füll-Bytes (Padding-Bytes), die zu kleinen Frames angehängt werden leider nicht an 

Tragen Sie in die vorbereitete ARP-PDU die von Ethereal angegebenen Feldbezeichner und die Feldlängen in Byte ein:

Hardwaretype 2	Protocoltype 2	Hardware Addr. Length 1	Protokoll Addr. Length 1	Operation 2

Sender Ethernet Addr 6	Sender IP Addr 4	Target Ethernet Addr 6	Target IP Addr 4

Welchem Zweck dient das ARP?

Das ARP ist Teil der Netzwerkschicht. Es dient zur Auflösung von Hostadressen, also MAC Adressen im Ethernet. Im Falle eines TCP/IP Netzwerks dient es zur Feststellung der zugehörigen MAC Adresse zu einer IP Adresse.

Wie wird zwischen ARP-Request und ARP-Reply unterschieden?

( mit dem Opcode!) Der ARP-Request wird an die Broadcast Adresse gesendet, der ARP-Reply an den fragenden Host.

Welches Protokoll benutzt der ping-command?

icmp

Welche "Nachricht" ist in den ping-Paketen enthalten?

icmp echo request und icmp echo reply

Arbeitsgruppen LAN aus 4 PCs

LAN mit 1 Switch und 4 Hosts
IP-Adresse Subnetzmaske	192.168.17.4 255.255.255.0	192.168.17.3 255.255.255.0	192.168.17.1 255.255.255.0	192.168.17.2 255.255.255.0

Verbinden Sie die 4 Hosts einer Tischreihe wie im Bild dargestellt zu einem Arbeitsgruppen-LAN. Sprechen Sie sich mit den anderen Usern bezüglich der IP-Netzwerk-ID und Host-ID der IP-Adresse ab. Es steht Ihnen ein Switch/Hub zur Verfügung.

Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Switch und Hub. Wie wirkt er sich im Netzwerk aus?

Switch realisiert Microsegmentation, die Kollisionsdomänen werden auf einen Port des Switchs beschränkt. Bei einem Hub erstreckt sich die Kollisionsdomäne auf alle Ports. Bei Switches treten weniger Kollisionen auf, wodurch sich die Netzwerkperformance verbessert.

Pingen Sie von jedem Host aus alle anderen Hosts an, um die Betriebsbereitschaft des LAN zu testen.

Wie groß ist eine Kollisionsdomäne in Ihrem Netzwerk? Zur Beantwortung können Sie u.a. die Befehle netstat ? und ping in der MS-DOS-Eingabeaufforderung oder den Protokoll-Analysator. Überlegen Sie sich eine geeignete Vorgehensweise.

Da wir einen Switch verwenden, beschränken sich die Kollisionsdomänen auf jeweils einen PC und den Switch.

Verbinden eines Ethernet-LANs mit dem Internet

Vorgaben für die IP-Adressierung

Verwenden Sie kein DHCP. Sie haben die Netzwerkadresse 172.17.0.0 in 64 Subnetze (0...63) unterteilt und nutzen das 1. nutzbare Subnetz. Die ersten 255 nutzbaren Host-Adressen sind bereits belegt. Die erste davon benutzt das Gateway.
Wie lautet die letzte belegte Host-IP-Adresse des Labors: 172.17.4.255______________

Addieren Sie zur Hostnummer dieser IP-Adresse die an Ihrem PC angeklebte Rechnernummer, um seine IP-Adresse im Labornetz zu finden
IP-Adresse meines Host:	172.17.5.64__________________

Subnetzmaske meines Host:	_255.255.252.0__________________
Gateway-IP-Adresse	172.17.4.1_____________________________
DNS-Server-Adresse	172.17.4.5
Lassen Sie sich Ihre Ergebnisse vom Betreuer bestätigen.

Durchführung

Schliessen Sie Ihr Tischreihen-LAN an das Labornetz an. Überlegen Sie zuvor sorgfältig, welches Kabel Sie dazu benötigen. Straight-Trough Cable

Kontrollieren Sie die korrekte IP-Konfiguration mit dem Befehl ipconfig

Testen Sie Ihre Verbindung mit einem ping auf das Gateway des Labornetzes.

Lassen Sie sich den Inhalt des ARP-Cache anzeigen mit dem Befehl arp -a in der MS-DOS-Eingabeaufforderung. Weitere Optionen dieses Befehls erhalten Sie mit arp -help.
Beobachten Sie, dass sich der ARP-Cache nach etwa 2 Minuten geleert hat.

Wir hoffen, es hat Ihnen Spass gemacht und Sie haben etwas dabei gelernt.

Ihre Bewertung des LAN-Labors

	Bewertung
Kriterium	1	2	3	4	5
Das Thema wurde in der Vorlesung angemessen behandelt				X	
Die Versuchsanleitung war verständlich			X		
Die Versuchsanleitung gab ausreichend Hilfestellung				X	
Die Vorbereitungszeit war angemessen				X	
Die Aufgabenumfang war der Bearbeitungszeit angepasst.					X
Ich habe viel bei diesem Versuch dazugelernt					
Den Versuch fand ich insgesamt gut				X	

Bewertung: 1 - trifft nicht zu / 5 - trifft in hohem Maße zu

Anregungen zum Inhalt des Versuchs
Anregungen zur Versuchsdurchführung
Anregungen zur Versuchsanleitung Einige Fragen doppelt (ARP) Bei Aufgabe 7 war die Aufgabenstellung unklar. (Wozu addieren .4.255 oder 5.0 ?)

Reiner Nitsch

Alle NICs haben die gleiche PIN-Belegung!!!

LAN-Lab-KoSI-WS0405-SEisenh-überarbeitet.doc	Stand: 12.01.05	Seite 11

Laborversuch LAN

TNA

2004-11-26T08:56:00

Sven Eisenhauer

Sven Eisenhauer