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Rechnerkommuniaktion und Vernetzung Teil 3 – Aufbau und Entwurf von P rotokollen

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Rechnerkommuniaktion und Vernetzung Teil 3 – Aufbau und Entwurf von P rotokollen. Stephan Rupp Nachrichtentechnik. www.dhbw-stuttgart.de. Inhalt. Aufbau und Entwurf von P rotokollen Protokolle Entwicklung und Test Protokollanalysator. Protokollschichten.

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Presentation Transcript
rechnerkommuniaktion und vernetzung teil 3 aufbau und entwurf von p rotokollen
Rechnerkommuniaktion und VernetzungTeil3 – Aufbau und Entwurf von Protokollen

Stephan Rupp

Nachrichtentechnik

www.dhbw-stuttgart.de

inhalt
Inhalt

Aufbau und Entwurf von Protokollen

  • Protokolle
  • Entwicklung und Test
  • Protokollanalysator
protokollschichten
Protokollschichten

Prinzip: Schichtung von Diensten

Schicht N + 1

nutzt …

… Dienst der

Schicht N

referenzmodell der iso osi
Referenzmodell der ISO-OSI

Endsysteme und Übertragungssysteme

iso osi referenzmodell
ISO-OSI Referenzmodell

Funktionen der Protokollschichten

osi modell f r systeme
OSI – ModellfürSysteme

Anwendungen

Netzwerk

ebenen om osi referenzmodell
Ebenenom OSI Referenzmodell

Management Plane: Systemadministration (OSS/NMS)

Control Plane: Steuerung

User Plane: Daten

OSS: Operation Support System, Betriebsführungssystem NMS: Network Management System, Leitsystem

anfragen auf dienstebene
Anfragen auf Dienstebene

Dienstanbieter (Service Provider) leitet Anfragen weiter

innerhalb der anwendungsknoten
Innerhalb der Anwendungsknoten

SDU: Service Date Unit

PDU: Protocol Data Unit

hierarchie der nachrichten
Hierarchie der Nachrichten

Protocol Data Units als komplette Nachricht der Schicht

  • (N) PDU = (N) SDU + (N) PCI
  • (N) SDU = (N+1) PDU

SDU: Service Date Unit

PDU: Protocol Data Unit

PCI: Protocol Control Information

kommunikationsprozess
Kommunikationsprozess

Nachrichten und Zustandsänderungen

PDU

Paketkopf

Prozess: Zustandsautomat

(Finite State Machine)

Paketinhalt

Quelle: Gerd Siegmund

beispiel client server kommunikation
Beispiel: Client - Server Kommunikation

Client und Server als Zustandsautomaten

Zustände (States):

0: Disconnected (DISC)

1: Waiting (WAIT)

2: Connected (CONN)

Zustandsübergänge (Transitions):

+/-1: send/receive Connect Request (Creq)

+/-2: send/receive Connect Acknowledge (Cack)

+/-3: send/receiveDisconnect Request (Dreq)

zustandsdiagramm
Zustandsdiagramm

Nachrichten lösen Zustandsänderungen aus

  • Gleiches Konzept wie bei UML Zustandsdiagrammen (State Diagram)
beispiel client server in sdl notation
Beispiel: Client-Server in SDL Notation

SDL: Service Description Language (vergleichbar mit Aktivitätsdiagramm bei UML)

Zustand

Nachricht empfangen

(warten auf Benutzer)

Nachricht empfangen

Nachricht senden

Zustand

beispiel sequenzdiagramm
Beispiel: Sequenzdiagramm

Message SequenceDiagram entspricht Sequenzdiagramm bei UML (Nachricht senden = Methode aufrufen)

formale validierung
FormaleValidierung

Formale Validierung ist in sehr einfachen Fällen durch Berücksichtigung globaler Zustände möglich.

beispiel client server kommunikation1
Beispiel: Client-Server Kommunikation

Kriterien zur Validierung:

  • gegenseitigeBlockierung (Deadlock): PfadeohneAusgang
  • unspezifizierteSignale (ohneEmpfang)
  • NichtauführbareZustände (Zustandistnichterreichbar)
  • MehrdeutigeZustände (ZustandwirddurchunterschiedlicheEreignisseerreicht)
inhalt1
Inhalt

Aufbau und Entwurf von Protokollen

  • Protokolle
  • Entwicklung und Test
  • Protokollanalysator
planen und bauen
Planen und Bauen

Planung und Design: Transformationen eines Modells

Bauen: Transformationen eines Codes

(OpenSource: Code als Modell)

Modell

Bottom-Up

Prozess

Top-Down Prozess

Code

implementierung und tests

black box

white box

Implementierung und Tests

V-Modell

System-

tests

System-

anforderungen

Spezifikation und Test

Funktionale

Tests

Funktionale

Anforderungen

Integrations- tests

Design

Anforderungen

Modul- tests

Implementierung

der Module

Implementierung

und Test

Unit-

Tests

Implementierung der Units

Software-

Entwickler

hardware architektur
Hardware Architektur

Controller

(Host)

Schnittstelle

(Communication Controller)

software architektur
Software Architektur

Controller

(Host)

Schnittstelle

(Communication Controller)

modell einer protokollschicht
ModelleinerProtokollschicht

Schicht N als Dienstleister (Service Provider) für Schicht N+1

protokolltests
Protokolltests

Ereignisse und Statustabellen (Event State Tables)

protokolltests1
Protokolltests

Referenz und Prüfling einer Protokollschicht

Referenz

Prüfling

konformit tstests
Konformitätstests

Mit externem Protokolltester

FSM: Finite State Machine, Zustandsautomat ASP: Abstract Service Primitives

realer testaufbau
Realer Testaufbau

Prüfling

(System under Test)

Testsystem

(Protokolltester)

Protokollschicht

Testfälle

(Test Cases)

PDU

Simulator Trace

ASP

Emulation der unteren Protokoll-schichten

Full Trace

PDU: Packet Data Unit ASP: Abstract Service Primitives

anwendungstests

Input

Anwendungstests

Testumgebung

Editor

Anwendung

record inputs

Skript

Events

play back

Error

situations

Zielsystem

laden

Test Case

Entwicklungs-system & Emulator

Test report

Screen shots

programmieren und testen

inhalt2
Inhalt

Aufbau und Entwurf von Protokollen

  • Protokolle
  • Entwicklung und Test
  • Protokollanalysator
signalisierung und verbindung
Signalisierung und Verbindung

VoIP mit Session Initiation Protokoll (SIP)

protokollanalysator einsetzen
Protokollanalysatoreinsetzen

Übungenmit Wireshark

  • Wireshark installieren und eigenenVerkehrmitschneiden

Sieheauch: SIP Labor

protokollanalysator einsetzen1
Protokollanalysatoreinsetzen

Aufbaueiner SIP-Nachricht – Anfrage (Request)

SP: Leerzeichen (Space)

protokollanalysator einsetzen2
Protokollanalysatoreinsetzen

Aufbaueiner SIP-Nachricht – Antwort (Response)

protokollanalysator einsetzen3
Protokollanalysatoreinsetzen

Ablaufeiner SIP-Transaktion

Verbindungsaufbau

Verbindung

Verbindungsabbau

protokollanalysator einsetzen4
Protokollanalysatoreinsetzen

Aufzeichnungmit Wireshark (Beispiel)

protokolle manipulieren
Protokollemanipulieren

Beispiel: ARP Poisoning

  • Sicherheitslücke: zustandslosesProtokoll
  • Beschreibung des Szenariossiehe:

http://www.oxid.it/downloads/apr-intro.swf

  • Protokollwerkzeug Cain & Abel, siehe:

http://www.oxid.it/downloads/cain20.exe

protokolle absichern
Protokolleabsichern

Fehlerfälle und Sicherheitsmaßnahmen

funktionale sicherheit engl safety
FunktionaleSicherheit (engl. Safety)
  • Ziel: Gefahren für Menschen und Umwelt durch Maschinen und Anlagen vermeiden.
  • Risiko = Schadenshäufigkeit * Schadensausmaß
  • Prinzip: Senkung des Risikos auf ein akzeptables Maß durch Sicherheitsmaßnahmen.

Maschinen und Anlagen sind derart auszulegen, dass Fehler und Defekte keine Gefährdung nach sich ziehen.

Risiko ohne Schutzmaßnahme

Risiko mit Schutzmaßnahme

< akzeptables Risiko

kommunikationssysteme
Kommunikationssysteme
  • ENDE Teil3
  • Aufbau und Entwurf von Protokollen