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--- lehrkraefte:blc:informatik:glf22:crash-course-network [2023/03/31 11:59] – [Anatomie der Namensauflösung] Ivo Blöchliger
+++ lehrkraefte:blc:informatik:glf22:crash-course-network [2023/03/31 12:51] (current) – [NAT] Ivo Blöchliger
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+====== Netzwerk ======
+  * IP-Adressen (IPv4)
+    * öffentliche IP-Adressen
+    * private Netze
+    * eigene IP-Adresse, IP-Adresse gegen aussen
+    * Routing
+  * DNS (Domain Name Service)
+    * Domain, Subdomain
+    * Hierarchische Auflösung, Caching
+  * Ports
+    * Typische Ports: https (443), http (80), dns (53), ssh (22)
+    * Dynamische Ports
+  * NAT (Network Address Translation)
+===== IP-Adresse (IPv4) =====
+Services, die Ihre öffentliche(n) IP-Adresse(n) anzeigen:
+  * https://ipchicken.com/
+  * https://ifconfig.me/
+  * https://www.top10vpn.com/tools/what-is-my-ip/  (gibt aus IPv6 Adressen aus, falls Sie mit einer unterwegs sind).
+Kommandos, die Ihre lokalen IP-Adressen anzeigen:
+<code bash>
+ipconfig  # Windows (und Mac?)
+ip addr   # Linux
+</code>
+Kommando, das Ihre öffentliche IP-Adresse anzeigt:
+<code bash>
+curl --silent https://ifconfig.me
+curl --silent https://ifconfig.me/all
+</code>
+==== Private und reservierte Netzwerke ====
+Folgende Bereiche von IP-Adressen sind reserviert und «gibt es nicht» im Internet:
+  * 10.0.0.0 bis 10.255.255.255     (für grosse Netzwerke, wie z.B. das Schul-WLAN)
+  * 172.16.0.0 bis 172.31.255.255   (für mittlere Netzwerke, z.B. das interne Netzwerk vom Cluster, der die Schulnetze betreut.)
+  * 192.168.0.0 bis 192.168.255.255 (für kleine Netzwerke, typischerweise zu Hause)
+  * 127.0.0.0 bis 127.255.255.255   (Loopback Netzwerk, normalerweise der eigene Computer, auch localhost genannt).
+==== Anatomie einer IP-Adresesse ====
+  * 4 Bytes, normalerweise Dezimal geschrieben mit 3 Punkten getrennt.
+  * Aufgeteilt in Netzteil (erste $n$ Bits) und Hostteil (letzte $32-n$ Bits).
+    * Netzmaske gibt an, wie viele Bits zum Netzteil gehören. Binär sind das immer $n$ Einsen, gefolgt von $32-n$ Nullen. Beispiele:
+      * 255.255.255.0   (24 Bit Netzmaske)
+      * 255.255.0.0     (16 Bit Netzmaske)
+      * 255.255.255.254 (31 Bit Netzmaske)
+==== Datenpakete Routing ====
+Aussprache: «ruuting», wie französisch «route», («rauting» wäre dann die Fräsmaschine)
+  * Internet: Ein Netz, das Netzwerke verbindet (Netzteil der IP-Adresse).
+  * Datenpaket:
+    * Zieladresse, Zielport (Nummer von 0-65535)
+    * Absenderadresse, Absenderport
+    * Meta-Daten
+    * Payload (Inhalt, Nutzlast)
+  * Routing: Datenpakete von einem Netz ins nächste weiterleiten.
+    * Router: «Computer mit 2 oder mehr Netzwerkanschlüssen» (für jedes verbundene Netz eines).
+    * Aus den ersten Bits der Zieladresse wird entschieden, in welches nächste Netz das Datenpacket weitergeleitet werden soll
+    * Meist mehrere Möglichkeiten, Auswahl nach Auslastung/Geschwindigkeit.
+Packetverfolgung ;-)
+<code bash>
+tracert tech-lab.ch     # Windows
+traceroute tech-lab.ch  # Linux (evtl. Installation vom Programm nötig)
+</code>
+===== DNS =====
+Domain Name Service. «It's always DNS» (wenn es Netzwerkprobleme gibt)
+  * Telefonbuch für IP-Adressen
+  * tech-lab.ch ist (für Menschen) einfacher als 81.62.232.82
+  * TLD: Top Level Domain (z.B. .ch, .com, .de etc). Der letzte Teil eines Domain-Names.
+  * Domain: Name.TLD, z.B. tech-lab.ch, ksbg.ch, google.com.  (Ein Name (ohne Punkt), Punkt, TLD).
+  * Subdomain: subdomain.name.tld, z.B. www.tech-lab.ch, ofi.tech-lab.ch, fginfo.ksbg.ch, www.ksbg.ch (www, ofi, fginfo wären hier die Subdomains).
+    * http://world-wide-web.niemand-tippt-von-hand-webadressen-ein.ch/
+==== Reservierung einer Domain ====
+  * TLD legt Regeln für mögliche Domains fest.
+  * Registrare verwalten Domain-Reservierungen. Kostet je nach Domain und Registrar zwischen 10.- und 100.- pro Jahr (oder mehr)
+  * Domain grabbing (z.B. Expo01 Story)
+  * Domain Streitigkeiten (zu blöd, wenn Familie Maggi den Domain maggi.com benutzt hat), siehe https://mll-legal.com/wp-content/uploads/2019/12/maggi_case.pdf
+Lookup auf der Kommandozeile:
+<code bash>
+nslookup tech-lab.ch  # Windows
+host tech-lab.ch      # Linux
+</code>
+Die Auflösung funktioniert auch in die entgegengesetzte Richtung, also z.B.
+<code bash>
+nslookup 81.62.232.82
+</code>
+Wer ist also der Internetprovider vom Tech-Lab?
+<WRAP todo>
+  * Finden Sie heraus, bei welchem Anbieter www.ksbg.ch ghostet ist.
+  * Finden Sie heraus, wer der Internetprovider der KSBG ist.
+<hidden Lösungshinweise>
+  * IP-Adresse zu www.ksbg.ch bestimmen, dann diese IP-Adresse wieder einem Namen zuordnen.
+  * Bestimmen Sie dazu Ihre gegen aussen sichtbare IP-Adresse und ordnen Sie dieser einen Namen zu).
+</hidden>
+</WRAP>
+==== Anatomie der Namensauflösung ====
+  * Root-Server
+    * Wissen, welche Server für TLD-Auflösungen zuständig sind (z.B. für .ch-Domains).
+  * TLD DNS (z.B. für .ch)
+    * Wissen, welche Nameserver für einen bestimmten Domain zuständig sind (z.B. für tech-lab.ch)
+  * Authoritative Nameserver
+    * Kennt alle Subdomain, Mailserver etc. für einen einen Domain.
+  * Nameserver vom Provider: Kennt die IP noch, oder fragt nach (Caching)
+  * Nameserver vom Modem/Router zu Hause: Kennt die IP noch, oder fragt nach (Caching)
+  * Lokaler Computer: Kennt die IP noch, oder fragt nach (Caching)
+Die Anfragen werden zwischengespeichert während einer gewissen Zeit (TTL, Time to live), meist Stunden bis Tage.
+Gecashte Einträge anzeigen (zeigt auch, mit welchen Adressen ihr Computer letztlich höchstwahrscheinlich kommuniziert hat).
+<code bash>
+ipconfig -displaydns   # Windows
+</code>
+Zuständige Nameserver für einen Domain finden:
+<code bash>
+nslookup -type=ns tech-lab.ch   # Windows
+host -t ns tech-lab.ch          # Linux
+dig ns tech-lab.ch              # Linux
+</code>
+<WRAP todo>
+  * Finden Sie heraus, bei welchem Provider wohl der Domain-Name ksbg.ch reserviert wurde.
+<hidden Lösungshinweis>
+Finden Sie heraus, welche Nameserver für ksbg.ch zuständig sind. Besuchen Sie dann die entsprechende Webseite.
+</hidden>
+</WRAP>
+===== Ports =====
+Bei einem Verbindungsaufgaufbau ist nicht nur die IP-Adresse, sondern auch die Portnummer wichtig.
+<WRAP todo>
+  * Laden Sie folgendes Archiv: {{lehrkraefte:blc:informatik:glf22:webserver.zip}} herunter und entpacken Sie es.
+  * Navigieren Sie auf der Kommandozeile ins entpackte Verzeichnis und starten Sie einen einfachen Webserver mit
+<code bash>
+python -m http.server
+</code>
+  * Verbinden Sie sich dann auf http://localhost:8000
+  * Betrachten Sie die Ausgabe auf der Konsole.
+<hidden Telnet auf Windows ist offenbar 💩>
+  * Überprüfen Sie auf der Kommandozeile, ob telnet installiert ist:
+<code bash>
+telnet localhost 8000
+</code>
+  * Wenn dies fehlschlägt, Öffnen Sie die System-Einstellungen und suchen Sie nach «Windows Features aktivieren» und setzen Sie dort bei «Telnet client» ein Häckchen. Evtl. muss der Computer danach neu gestartet werden?
+  * Machen Sie eine Webanfrage «von Hand» auf der Kommandozeile:
+<code bash>
+telnet localhost 8000
+</code>
+und geben Sie dann
+<code txt>
+GET / HTTP/1.1
+</code>
+gefolgt von zwei mal <key>Enter</key> ein.
+Das wird wohl nicht angezeigt etc, aber die Antwort vom Webserver sollten Sie sehen.
+</hidden>
+</WRAP>
+<WRAP todo>
+  * Verbinden Sie sich aufs Tech-Lab Netzwerk (falls möglich).
+  * Wenn Ihr Webserver gestartet ist, geben Sie jemanden die IP-Adresse Ihres Computers (im Tech-Lab Netz 192.168.1.xyz). Er soll per http://192.168.1.xyz:8000 auf Ihren Webserver zugreifen.
+  * Sie dürfen gerne «Ihre» Webseite modifizieren oder weitere Dinge hinzufügen.
+</WRAP>
+====== NAT ======
+Network Address Translation.
+  * Problem: Theoretisches Limit von $2^{32}$ IP-Adressen, praktisch noch etwas weniger (3.6 Milliarden?)
+  * Lösung IPv6 ($2^{128}$ Adressen), aber niemand will umstellen...
+  * Workaround: NAT
+  * Am Beispiel der Schule:
+    * Eine öffentliche IP-Adresse gegen aussen.
+    * Datenpakete nach draussen werden vom Gateway (erster Router) umadressiert und sich die Verbindungsdetails (IP/Portnummer) gemerkt.
+    * Einkommende Antworten werden mit gemerkter Liste wieder umadressiert und an korrekte interne IP weiter geleitet.
+<WRAP todo>
+  * Verbinden Sie sich auf das Schule-SG WLAN
+  * Verfolgen Sie die Stationen eines Datenpakets zum tech-lab.ch Server mit
+<code bash>
+tracert tech-lab.ch
+</code>
+  * Finden Sie eine interne IP vom Cluster (d.h. eine IP eines private Netzwerks, aber nicht ihres eigenen)?
+</WRAP>