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Writerside/topics/04/Rechnernetze/Praktikum/Praktikum2/Protokoll P2.md

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+# Praktikum 2
+> Gruppe 2: David Schirrmeister (1125746), Michelle Klein (1126422)
+
+## Vorbereitung
+**Unterschied zwischen Switch und Hub bei der Datenübertragung**
+* Switch leitet Daten gezielt an den Empfänger weiter
+* Hub sendet Daten an alle angeschlossenen Geräte (Broadcast)
+* Switch arbeitet intelligenter und effizienter
+
+**Rolle der MAC-Adresse beim Switch**
+* Switch speichert MAC-Adressen in einer Tabelle (MAC-Adress-Tabelle)
+* Entscheidet anhand der MAC-Adresse, an welchen Port die Daten weitergeleitet werden
+
+**Verhalten bei unbekannter MAC-Adresse**
+* Switch sendet das Paket an alle Ports außer dem eingehenden (Flooding)
+* Sobald das Zielgerät antwortet, speichert der Switch dessen MAC-Adresse
+
+**Sicherheitsvorteile des Switches gegenüber dem Hub**
+* Daten werden nur an das Zielgerät gesendet, nicht an alle Geräte
+* Erschwert das Abhören (Sniffing) durch Unbefugte
+* Reduziert die Angriffsfläche im Vergleich zum Hub
+
+**Vermeidung von Kollisionen im Ethernet**
+* In modernen Netzwerken durch Verwendung von Switches mit Vollduplex
+* In älteren Netzwerken mit CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
+
+**Wird Ethernet bei WLAN verwendet**
+* ja, jedoch nur auf den höhreren Protokollschichten
+- IEEE 802.11 nutzt nicht das gleiche, physische Ethernet, orientiert sich aber auf OSI L2 stark am Ethernet-Frame-Format
+
+**Bedeutung und Funktion von ARP**
+* ARP steht für Address Resolution Protocol
+* Übersetzt IP-Adressen in MAC-Adressen
+* Ermöglicht Kommunikation im lokalen Netzwerk auf Layer 2
+
+**Ablauf von ARP-Request und ARP-Reply**
+* Gerät sendet ARP-Request an Broadcast-Adresse mit gesuchter IP
+* Zielgerät mit passender IP antwortet mit seiner MAC-Adresse (ARP-Reply)
+* Absender speichert MAC-Adresse in seiner ARP-Tabelle
+
+## Laborversuch
+### Versuchsbeschreibung
+Es werden 3 PCs zunächst über je ein Ethernet-Kabel an einen Hub angeschlossen. 
+Diesen wird dann nach folgender Tabelle eine IP-Adresse zugewiesen:
+
+| Labor-PC | IP-Adresse|
+|----------|-----------|
+| PC 1     |192.168.1.1|
+| PC 2     |192.168.1.2|
+| PC 3     |192.168.1.3|
+
+Schließlich wird auf allen dreien eine Wireshark-Aufnahme gestartet und 
+von PC1 ein Ping Befehl gesendet, um zu testen ob PC2 erreichbar ist.
+
+
+
+Gleiches wird danach mit einem Switch statt des Hubs wiederholt.
+
+### Beobachtungen
+#### Hub Ping PC1 -> PC2:
+```bash
+student@netlab-2023-5:~$ ping 192.168.1.2
+PING 192.168.1.2 (192.168.1.2) 56(84) bytes of data.
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=1.66 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=1.59 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=1.54 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=4 ttl=64 time=1.49 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=5 ttl=64 time=1.44 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=6 ttl=64 time=1.45 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=7 ttl=64 time=1.52 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=8 ttl=64 time=1.98 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=9 ttl=64 time=1.77 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=10 ttl=64 time=1.71 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=11 ttl=64 time=1.68 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=12 ttl=64 time=1.68 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=13 ttl=64 time=1.72 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=14 ttl=64 time=1.76 ms
+--- 192.168.1.2 ping statistics ---
+14 packets transmitted, 14 received, 0% packet loss, time 13024ms
+rtt min/avg/max/mdev = 1.435/1.640/1.975/0.143 ms
+```
+
+##### Hub Wiresharkaufzeichnung PC1:
+![hub_pc1](rnimage.png)
+##### Hub Wiresharkaufzeichnung PC2:
+![hub_pc2](rnimage-1.png)
+##### Hub Wiresharkaufzeichnung PC3:
+![hub_pc3](rnimage-2.png)
+
+
+#### Switch Ping PC1 -> PC2:
+```bash
+student@netlab-2023-5:~$ ping 192.168.1.2
+PING 192.168.1.2 (192.168.1.2) 56(84) bytes of data.
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=2.58 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=1.79 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=1.49 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=4 ttl=64 time=1.49 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=5 ttl=64 time=1.79 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=6 ttl=64 time=1.59 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=7 ttl=64 time=1.54 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=8 ttl=64 time=1.67 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=9 ttl=64 time=1.51 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=10 ttl=64 time=1.36 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=11 ttl=64 time=1.56 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=12 ttl=64 time=1.73 ms
+64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=13 ttl=64 time=1.90 ms
+--- 192.168.1.2 ping statistics ---
+13 packets transmitted, 13 received, 0% packet loss, time 12022ms
+rtt min/avg/max/mdev = 1.362/1.692/2.580/0.295 ms
+```
+
+##### Switch Wiresharkaufzeichnung PC1:
+![switch_pc1](rnimage-3.png)
+##### Switch Wiresharkaufzeichnung PC2:
+![switch_pc2](rnimage-4.png)
+##### Switch Wiresharkaufzeichnung PC3:
+![switch_pc3](rnimage-5.png)
+
+### Auswertung
+#### Auswertung Hub
+##### prinzipieller Aufbau und Funktionsweise eines Hubs
+- Multiport-Repeater (OSI L1)
+- empfängt Datenpakete über einen Port und sendet sie an alle anderen Ports weiter (Broadcast)
+
+##### Konnten Sie Pakete zwischen PC2 und PC1 im Wireshark-Mitschnitt von PC3 beobachten?
+- Ja konnten beobachtet werden ([siehe hier](#hub-wiresharkaufzeichnung-pc3))
+- Da der Hub die Pakete an alle anderen angeschlossenen Netzwerkgeräte weiterleitet, kommen sie auch bei PC3 an.
+
+##### Risiken und Nachteile durch Verwendung eines Hubs
+- Datenrate
+    - Alle Geräte teilen sich die Bandbreite 
+    - dadurch geringe effektive Datenrate pro Gerät
+- Latenz
+    - Es können Kollisionen und Wiederholungen auftreten
+- Medienzugriffe
+    - Kein intelligentes Zugriffsmanagement
+- Sicherheit
+    - Jeder empfängt alle Datenpakete
+    - dadurch einfaches Abhören möglich
+
+
+##### Software-Funktionen, mit denen diese Risiken vermindert werden können
+- VLANs (in Switches)
+- Firewall
+
+--- 
+
+#### Auswertung Switch
+##### Prinzipieller Aufbau und Funktionsweise
+- Nimmt physikalische Trennung von Netzen vor
+- Führt Fehler- und Lasttrennung durch
+- Mechanismen zum Filtern implementiert
+- Lernt die MAC-Quell-Adressen der aktiven Endgeräte
+- Trennt Kollisions-Domänen im LAN auf Schicht 2
+- wenn Datenpakete empfangen werden, können diese gezielt weitergeleitet werden (Routing)
+
+##### Konnten Sie diesmal auch Pakete zwischen PC2 und PC1 im Wireshark-Mitschnitt von PC3 beobachten?
+- Nein, diesmal konnten keine Pakete bei PC3 beobachtet werden ([siehe hier](#switch-wiresharkaufzeichnung-pc3))
+    -  Dies ist zu begründen an der Funktionalität des Switch, welche Pakete gezielt weiterleiten kann
+
+##### Vorteile dieser Eigenschaft hinsichtlich IT-Sicherheit
+- kein einfaches Mitlesen der Nachrichten möglich
+    - Beim Hub Gegenteil der Fall: Alle Geräte erhalten alle Daten
+
+##### Können bei der Hub/Switch Kollisionen auftreten? Wann?
+- Hub: 
+    - ja, können auftreten, wenn mehrere Geräte gleichzeitig senden
+    - alle Geräte teilen sich das Medium (Halbduplex)
+- Switch:
+    - nein, jedes Gerät hat eine eigene Verbindung (Vollduplex)
+    - Ausnahme:
+        - alte Switch, die noch Halbduplex arbeiten
+        - falsche Konfigurationen am Switch
+
+##### Wie verhält sich der Hub/Switch im Bezug auf Broadcasts und Kollisionsdomänen?
+- Hub erweitert KD, Broadcasts
+- Switch segmentiert KD, erweitert Broadcast
+
+##### Weiteres Medium, in dem Kollisionen auftreten können
+- WLAN
+
+
+## Nachbereitung
+### Welche Sicherheitsrisiken sind mit ARP verbunden und wie kann man davor schützen?
+- ARP-Spoofing
+    - Angreifer täuscht falsche MAC-Adresse vor
+        - dadurch Datenumleitung, MiM, Mitlesen möglich
+    - Schutzmaßnahmen:
+        - Statische ARP-Einträge
+        - Port-Security am Switch
+        - Dynamic ARP Inspection