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96
docs/material/Netzwerke-2024/06-Routing/01-Aufgaben-Routing-im-Alltag.mdx
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| Original file line number | Diff line number | Diff line change |
|---|---|---|
| @@ -0,0 +1,96 @@ | ||
| --- | ||
| sidebar_custom_props: | ||
| source: | ||
| name: ofi.gbsl.website | ||
| ref: 'https://ofi.gbsl.website/26e/Netzwerke/Routing/routing-alltag' | ||
| page_id: 599f3e7a-0940-48cc-b227-fc5e6a13850c | ||
| draft: true | ||
| --- | ||
|
|
||
| import QuillV2 from '@tdev-components/documents/QuillV2'; | ||
| import TaskState from '@tdev-components/documents/TaskState'; | ||
|
|
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| # Routing im Alltag | ||
| Im Rahmen dieser Übungen machen Sie sich Gedanken über die folgende Reise: | ||
|
|
||
| <svg viewBox="0 0 24 24" role="presentation" class="mdi-icon red" style={{width: "1.25em", height: "1.25em"}}><path d="M12,2A10,10 0 0,0 2,12A10,10 0 0,0 12,22A10,10 0 0,0 22,12A10,10 0 0,0 12,2Z" style={{fill: "currentcolor"}}></path></svg> Start | ||
| : Gymnasium Biel-Seeland | ||
| : Ländtestrasse 12, Biel/Bienne | ||
| <svg viewBox="0 0 24 24" role="presentation" class="mdi-icon green" style={{width: "1.25em", height: "1.25em"}}><path d="M12,17.27L18.18,21L16.54,13.97L22,9.24L14.81,8.62L12,2L9.19,8.62L2,9.24L7.45,13.97L5.82,21L12,17.27Z" style={{fill: "currentcolor"}}></path></svg> Ziel | ||
| : Sportplatz Mettmoos | ||
| : Parkplatz Mettmoos, 2504 Biel/Bienne | ||
|
|
||
| # Verkehrsbetriebe Biel (VB) | ||
| Durch das [Verkehrsnetz der Verkehrsbetriebe Biel](https://vb-tpb.ch/documents/394/lay_12_biel-bienne_DINA3_quer_2024_1e_GzA.pdf) wird der öffentliche Verkehr in der Stadt Biel sichergestellt. | ||
|
|
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|  | ||
|
|
||
| :::aufgabe[Aufgabe 1: Netzplan] | ||
| <TaskState id='8b97cb9d-c429-410f-bf31-9f75262b7819' /> | ||
| Welche Möglichkeiten finden Sie im Liniennetz der VB für die von Ihnen geplante Reise? | ||
|
|
||
| <QuillV2 id='f7474960-67b5-4cff-946e-63dc730aa88e' /> | ||
| ::: | ||
|
|
||
| :::aufgabe[Aufgabe 2: Google Maps] | ||
| <TaskState id='83654219-6fb5-42ab-9e94-ac98ec23e1ec' /> | ||
| Welchen Transportoptionen schlägt Ihnen [Google Maps](https://www.google.com/maps/dir/Gymnasium+Biel-Seeland,+L%C3%A4ndtestrasse,+Biel/Sportplatz+Mettmoos,+Parkplatz+Mettmoos,+2504+Biel/@47.1389478,7.2150557,17243m/data=!3m2!1e3!4b1!4m14!4m13!1m5!1m1!1s0x478e195743e2cd43:0x7eeeab7e9cc7fa72!2m2!1d7.2359948!2d47.1334045!1m5!1m1!1s0x478e192b26b851e1:0x5e85058550f44003!2m2!1d7.2756948!2d47.1390779!3e3?entry=ttu&g_ep=EgoyMDI0MTAyOS4wIKXMDSoASAFQAw%3D%3D) vor, wenn Sie die Route _GBSL_ → _Sportplatz Mettmoos_ suchen? | ||
|
|
||
| - Welche Optionen werden vorgeschlagen? | ||
| - Welches ist gemäss Google die beste Route? | ||
| - Ändert sich die Route, wenn sie möglichst kurze Fusswege enthalten soll? (Einstellbar unter Routenoptionen) | ||
| - Ändert sich der Reisevorschlag, wenn Sie spät in der Nacht (00:45 Uhr) eine Verbindung suchen? | ||
|
|
||
| <QuillV2 id='f1b854c5-1994-44e2-a89f-0e91f8f33f1a' /> | ||
| ::: | ||
|
|
||
| ## Analogien | ||
| WLAN | ||
| : zu Fuss bis zur nächsten Haltestelle | ||
| Sichtbare WLANs | ||
| : Haltestellen, die zu Fuss erreichbar sind: Biel Bahnhof, Mühlestrasse, Orpundplatz, etc. | ||
| Kabelgebundene Rechnernetz (LAN, ohne "W" für "Wireless") | ||
| : mit Bus (für weiter entfernte Ziele: Tram, Zug, ...) | ||
| Router | ||
| : Umsteigen an gewissen Haltestellen | ||
|
|
||
| ## Routing für Touristen | ||
| Datenpakete sind – anders als wir als Passagiere vom ÖV – nicht intelligent. Sie wissen nicht, wie sie umsteigen müssen. Dies muss für sie übernommen werden. | ||
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||
| Ein Datenpaket im ÖV vom Gymer zum Sportplatz Mettmoos müsste | ||
| 1. an jeder Haltestelle wissen: | ||
| - ob man Aussteigen oder Umsteigen muss | ||
| - in welchen Bus man als nächstes einsteigen muss | ||
| - ob man am Ziel angekommen ist. | ||
| 2. an jeder Strassenkreuzung (wenn zu Fuss unterwegs) wissen: | ||
| - welche Abzweigung es nehmen soll | ||
| - ob es am Ziel angekommen ist. | ||
|
|
||
| :::aufgabe[Aufgabe 3: Routing-Tabelle] | ||
| <TaskState id='b20e64d5-864a-406e-97bc-5c7c22647f7d' /> | ||
| Erstellen Sie für das Ziel "Sportplatz Mettmoos" via Bus Nr. 1 eine Umsteige-Anleitung für Datenpakete gemäss den Punkten 1 und 2 aus der obigen Anleitung für die folgenden Punkte: | ||
|
|
||
| - Biel/Bienne, Bahnhof | ||
| - Zukunftsstrasse / Rue de l'Avenir | ||
| - Südstrasse / Rue du Midi | ||
| - Mühlestrasse / Rue du Moulin | ||
|
|
||
| **Beispiel-Anleitung:** | ||
|
|
||
| | Ort | Ziel | Aktion | | ||
| |-----------------------|-----------------------------------|------------------| | ||
| | Biel/Bienne, Bahnhof | Zukunftsstrasse / Rue de l'Avenir | Bus Nr. 1 nehmen | | ||
| | ... | ... | ... | | ||
|
|
||
| Halten Sie Ihre Anleitung auf Papier fest. | ||
| ::: | ||
|
|
||
| ## Grosse Gruppe | ||
| :::aufgabe[Aufgabe 4: Grosse Gruppe] | ||
| <TaskState id='fe139203-6d6f-469d-a5f3-8516ef90599b' /> | ||
| 4 Parallelklassen (also ca. 100 Personen) haben nach Unterrichtsschluss beim Sportplatz Mettboos abgemacht. Wie kommen sie am schnellsten vom Gymer dorthin, wenn wir damit rechnen, dass wegen der Belegung des Feierabendverkehrs maximal 25 Schüler*innen pro Bus Platz finden? | ||
|
|
||
| <QuillV2 id='eef5516d-178f-45d5-841c-8db35d902a0e' /> | ||
| ::: | ||
|
|
||
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170
docs/material/Netzwerke-2024/06-Routing/02-Routing-im-Internet.mdx
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| Original file line number | Diff line number | Diff line change |
|---|---|---|
| @@ -0,0 +1,170 @@ | ||
| --- | ||
| sidebar_custom_props: | ||
| source: | ||
| name: ofi.gbsl.website | ||
| ref: 'https://ofi.gbsl.website/26e/Netzwerke/Routing/routing-internet' | ||
| page_id: 3349ef1a-27c7-4a0f-8e46-a7da08d25fe3 | ||
| draft: true | ||
| --- | ||
|
|
||
| import QuillV2 from '@tdev-components/documents/QuillV2'; | ||
| import TaskState from '@tdev-components/documents/TaskState'; | ||
| import Solution from '@tdev-components/documents/Solution'; | ||
| import String from '@tdev-components/documents/String'; | ||
|
|
||
| # Routing im Internet | ||
| Wie Pakete eine Postadresse haben, brauchen auch Datenpakete eine Adresse, damit sie korrekt zugestellt werden können. Diese Adressen nennt man **IP-Adressen**, wobei IP für *Internet Protocol* steht. | ||
|
|
||
| ## Adressierung | ||
| Normalerweise erhält jedes Gerät beim Beitritt zu einem Rechnernetz eine IP-Adresse zugewiesen. Die Adresse gehört zum entsprechenden Netz und erlaubt die Kommunikation mit allen Geräten die sich ebenfalls im selben Netz befinden. Deshalb erhält Ihr Gerät hier am Gymnasium eine andere Adresse als bei Ihnen zu Hause. | ||
|
|
||
| ### Aufbau | ||
| Eine IP-Adresse (genauer, IPv4 Adresse) setzt sich aus 4 Zahlen zu je 8 Bit zusammen. Diese 4 Zahlen werden im Dezimalsystem notiert und mit Punkten verbunden. | ||
|
|
||
| ``` | ||
| 194.124.132.216 | ||
| ``` | ||
|
|
||
| Es gibt also insgesamt $2^{32} = 4'294'967'296$ verschiedene IP-Adressen. Auf den ersten Blick scheint die Anzahl sehr gross zu sein. Durch die Vielzahl an internetfähigen Geräten weltweit sind ein Grossteil der Adressen inzwischen vergeben. Deshalb gibt es eine neuere IP-Version 6, die aber den alten Standard noch nicht ersetzt hat. | ||
|
|
||
| ### Ping | ||
| Beim Ping-Befehl handelt es sich um ein Netzwerkdiagnose-Tool, womit man die Datenübertragung zu einem anderen Gerät überprüfen kann. Dabei sendet man ein Signal an ein entferntes Gerät. Dieses Gerät sollte dann ein Signal zurücksenden. | ||
|
|
||
| ```sh title="In der Kommandozeile" | ||
| ping 194.124.132.216 | ||
| ``` | ||
|
|
||
| :::aufgabe[Ping ausführen] | ||
| <TaskState id='af424cdb-18fa-4fae-9af5-640a13fd44f0' /> | ||
| Öffenen Sie die Kommandozeile (Eingabeaufforderung) und führen Sie einen Ping mit folgenden IP-Adressen aus: | ||
|
|
||
| ```sh | ||
| 8.8.8.8 | ||
| 185.237.144.226 | ||
| 194.150.245.142 | ||
| 127.0.0.1 | ||
| ``` | ||
|
|
||
| - Was bedeutet die Ausgabe? | ||
| - Wieso gibt es Unterschiede? | ||
|
|
||
| <QuillV2 id='6b05d3de-6d27-4379-965c-511ba1c20e08' /> | ||
|
|
||
| <Solution id='acc57b84-159a-49b9-a073-55336a9826e0'> | ||
| Der Ping-Befehl sendet wiederholt eine Test-Paket in der Grösse von 64 Bytes an die gewünschte IP-Adresse und misst dabei, wie lange es dauert, bis eine Antwort zurückkommt. | ||
|
|
||
| Bei der Adresse `194.150.245.142` kommt keine Antwort zurück - dies bedeutet, dass unter dieser Adresse kein Gerät erreichbar ist. | ||
|
|
||
| Bei der Adresse `127.0.0.1` kommt die Antwort viel schneller als bei den beiden ersten. Das liegt daran, dass es sich hierbei um die sogenannte **Loopback-Adresse** handelt: Unter `127.0.0.1` erreicht man auf jedem Computer diesen Computer selbst. Die Daten müssen also nie Ihr Gerät verlassen, weshalb auch so schnell eine Antwort kommt. Das ist so, als würden Sie einen Brief an sich selbst Adressieren - sie müssen ihn gar nicht erst zur Post bringen, um ihn zu zuzustellen. | ||
| </Solution> | ||
| ::: | ||
|
|
||
| ## Routing für Datenpakete | ||
| Routing-Algorithmen sorgen dafür, dass Datenpakete ihren Weg durch das Internet finden. Dabei kann es sein, dass mehrere Pakete mit demselben Ziel unterschiedliche Routen nehmen. | ||
|
|
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|  | ||
|
|
||
| ### Router im Schichtenmodell | ||
| Der **Router** ist das **Paketverteilzentrum** und verbindet mehrere Netzwerke miteinander. Er besitzt also mindestens **zwei Netzwerkkarten** und somit auch mindestens **zwei IP-Adressen** um sich mit den einzelnen Netzwerken zu verbinden. | ||
|
|
||
| Sie müssen die **IP-Pakete auspacken**, damit diese gemäss der IP-Adresse **weitergeleitet** werden können. Dabei bedienen sich Router spezieller Tabellen, welche angeben, wohin ein Paket mit einer bestimmten IP-Adresse hingeleitet werden soll. | ||
|
|
||
|  | ||
|
|
||
| :::insight[Benötigte Informationen] | ||
| Damit ein Router ein IP-Paket weiterleiten kann, braucht er folgende, im Paket enthaltene Informationen: | ||
| - IP-Adresse Sender | ||
| - IP-Adresse Empfänger | ||
| ::: | ||
|
|
||
| ## Standardgateway | ||
| Für die Kommunikation mit Geräten ausserhalb des eigenen Netzwerks müssen die Internetpakete zum nächsten Verteilzentrum geschickt werden. In der Analogie zum Öffentlichen Verkehr ist dies die nächstgelegene Haltestelle, die Sie zum Hauptbahnhof bringt: wollen Sie an einen Ort ausserhalb ihrer Stadt, so gehen Sie zum Hauptbahnhof, wo Sie in die richtige Richtung weitergeleitet werden. Dieser Weg zum Hauptbahnhof wird bei Netzwerkfähigen Geräten **Standardgateway** genannt. | ||
|
|
||
| ### Standardgateway ihres Laptops | ||
| So bestimmen Sie das Standardgateway Ihres Laptops: | ||
|
|
||
| ::::Tabs{groupId="os"} | ||
| :::Tab[Windows]{value="windows"} | ||
| ```.sh title="In der Kommandozeile (cmd) eingeben" | ||
| ipconfig | ||
| ``` | ||
|
|
||
|  | ||
| ::: | ||
|
|
||
| :::Tab[macOS]{value="macos"} | ||
| ```.sh title="In der Koommandozeile (terminal) eingeben" | ||
| netstat -nr | ||
| ``` | ||
|
|
||
|  | ||
| ::: | ||
| :::: | ||
|
|
||
| :::insight[Nicht überall gleich] | ||
| Zu Hause haben Sie als Standardgateway die IP-Adresse Ihres Routers/Modems eingetragen – also dem Gerät, das Sie von Ihrem Internet-Anbieter erhalten, um Zugang zum Internet zu erhalten. | ||
| ::: | ||
|
|
||
| :::aufgabe[Standardgateway bestimmen] | ||
| <TaskState id='5f3e849a-9101-4159-b526-8bfd879d9cac' /> | ||
| Falls Sie ihr aktuelles Standardgateway noch nicht kennen, dann finden Sie es jetzt heraus. Halten Sie das Ergebnis für die nächste Aufgabe hier fest. | ||
|
|
||
| <String id='c93ffd74-a133-4fbf-8cf7-d6e717a0e4fb' placeholder='Standardgateway...' /> | ||
| ::: | ||
|
|
||
| ## Routen verfolgen | ||
| Der Befehl `traceroute` (macOS) resp. `tracert` (Windows) kann diese Route nachverfolgt werden. Dabei werden die Zwischenstationen – also dort wo das Paket entpackt und gemäss Ziel-IP-Adresse weitergeleitet wird – angezeigt. | ||
|
|
||
| :::::aufgabe[traceroute] | ||
| <TaskState id='9eff533e-0e3d-42c7-bfbe-65ddcba96763' /> | ||
| ::::Tabs{groupId="os"} | ||
| :::Tab[Windows]{value="windows"} | ||
| Öffnen Sie eine Eingabeaufforderung (cmd) und geben Sie nacheinander die folgenden drei Befehl ein: | ||
| ```.sh title="In der Kommandozeile (cmd)" | ||
| tracert office.com | ||
| tracert www.google.ch | ||
| tracert www.gbsl.ch | ||
| ``` | ||
| ::: | ||
|
|
||
| :::Tab[macOS]{value="macos"} | ||
| Öffnen Sie eine Eingabeaufforderung (terminal) und geben Sie nacheinander die folgenden drei Befehle ein: | ||
|
|
||
| ```.sh title="In der Kommandozeile (terminal)" | ||
| traceroute office.com | ||
| traceroute www.google.ch | ||
| traceroute www.gbsl.ch | ||
| ``` | ||
| ::: | ||
| :::: | ||
|
|
||
| Beobachten Sie den Output. Erkennen Sie Gemeinsamkeiten oder irgendeine spezielle Zwischenstation? | ||
|
|
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| <QuillV2 id='ee52903a-1e80-49d0-a742-42fa608cd0cb' /> | ||
|
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| <Solution id='35299f79-a196-42ab-aa78-6fc380f781f3'> | ||
| Die erste Zwischenstation ist immer Ihr Standardgateway. Vergleichen Sie mit dem Resultat der vorangehenden Aufgabe! | ||
|
|
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| Danach sind vermutlich noch ein paar weitere Zwischenstationen bei allen drei Traceroute-Abfragen identisch. Das liegt daran, dass Ihre Pakete höchstwahrscheinlich immer den gleichen Weg zum nächsten Verteilzentrum Ihres Internetanbieters (Swisscom, UPC, etc.) nehmen. Erst dann laufen die Routen auseinander, denn nun muss das Paket von diesem Verteilzentrum über eine möglichst effiziente Route zur Ziel-Adresse vermittelt werden. | ||
| </Solution> | ||
| ::::: | ||
|
|
||
| ## «Highspeed-Routen» | ||
| ### Schweiz | ||
| Auf der untenstehenden Karte erkennt man die schnellsten Leitungen von Switch. Diese Organisation verbindet die Universitäten und Forschungsinstitute miteinander und mit dem Ausland. | ||
|
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|  | ||
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| Andere Provider besitzen ebenfalls schnelle Leitungen zwischen den Städten und ins Ausland. z.B. wurden bestehenden Gas-Leitungen mit schnellen Glasfaser-Kabeln versehen. | ||
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|  | ||
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| ### Interkontinental | ||
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| Das [Unterseenetzwerk](../Unterseekabel) haben Sie ja bereits kennengelernt. Bei der Verbindung von Kontinenten hatte man schon vor dem Internet-Zeitalter Unterseekabel verlegt. | ||
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|  | ||
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| Heute laufen zahlreiche «Highspeed-Routen» über den Grund der Meere. | ||
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| ::youtube[https://www.youtube.com/embed/0TZwiUwZwIE?si=wP5CQXEA14LpFh_0] |
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