Das Thema meiner Praxisphase lautet daher Herausforderungen bei der Migration auf SDN-Infrastrukturen. Konkrete Informationen hierzu finden sich im weiteren Artikel.

Hierzu zählt eine Untersuchung von verschiedenen Netzwerkemulatoren, Switches, Controllern und Applikationen hinsichtlich verschiedener, praxisnaher Topologien. Ich habe dafür analysiert wie Controller ihre Topology Discovery durchführen und welche Limitationen diese Verfahren haben. Im nächsten Schritt habe ich die eingesetzten Spannbaum- und Wegfindungsalgorithmen identifiziert und auf Korrektheit getestet. Weiterhin habe ich erste Untersuchungen hinsichtlich (voll-)vermaschter SDN-Topologien angestellt und überprüft, wie sich diese Verhalten, wenn traditionelle Netzwerkkomponenten hinzukommen.

Zum Abschluss habe ich mit einer Implementierung einer zentralisierten BPDU Guard-Funktion begonnen, welche bei der Absicherung des Netzwerks beim Einsatz des Spanning Tree Protocols (STP) gegen STP mangling-Attacken unterstützt. Die folgende Abbildung skizziert den schematischen Aufbau meiner Lösung.

Der Beitrag Elaborierte IT-Prozesse (Master-Praxisphase) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Als Thema habe ich Die Netzneutralitätsdebatte im Kontext der jüngsten EU-Verordnung gewählt. Die Motivation und die Resultate meiner Arbeit sind im folgenden Abstract zusammengefasst.

Abstract

In den deutschen Medien und der Politik wurde das Thema der Netzneutralität die letzten Monate intensiv diskutiert. Erst kürzlich hat das EU-Parlament eine Verordnung erlassen, die durch vage Formulierungen potenzielle Hintertüren für eine missbräuchliche Nutzungen des Internets eröffnet. Es wird geplant Spezialdiensten eine höhere Priorisierung bei Bandbreiten und Latenzzeiten beim Transfer über die Internet-Infrastruktur zukommen zu lassen. Voraussetzung dafür ist, dass bestimmte Kriterien erfüllt und der notwendige Preis dafür bezahlt wird. Dies widerspricht dem Prinzip des freien Internets und der Netzneutralität. Jegliche differenzierende Behandlung von Datenpaketen basierend auf Anwender, System oder Anwendung bezeichnet man als Diskriminierung. Kritiker der EU-Verordnung befürchten, dass zahlungsunfähige und -unwillige Anwender oder Content Provider durch die Internet Service Provider benachteiligt werden könnten.

Diese Arbeit setzt sich mit der historischen Entwicklung des Internets und den aktuellsten Geschehnissen auseinander, um diese in den Kontext der jüngsten organisatorischen und technischen Entwicklungen zu setzen. Hierbei wird unter anderem das Augenmerk auf Veränderungen im Nutzerverhalten, den technischen Anforderungen und den zu transportierenden Inhalten gelegt. Differenzierende Technologien bei der Paketübertragung existieren bereits seit Jahren, aber haben nur limitierte Wirkbereiche. Dies ändert sich mit dem aufkommenden Software-Defined Networking (SDN), das eine vollständige Kontrolle über alle Transportmedien, Datenpakete, Protokolle und Anwendungen ermöglicht. Bis dieses durchdringende Marktreife erlangt haben, werden voraussichtlich noch einige Jahre vergehen. Zeit in der sich viele gesetzliche und technische Aspekte zum Vor- oder Nachteil der Netznautralität ändern können.

Unter diesen Gesichtspunkten werden in dieser Arbeit verschiedene Definitionen von Netzneutralität betrachtet, Vor- und Nachteile einer Reglementierung diskutiert und abschließend in den Kontext von Ethikmodellen und ihrem Gerechtigkeitsverständnis gesetzt. Diese Arbeit verfolgt dabei das Ziel die Auswirkungen der jüngsten Veränderungen des Internets auf die Gesellschaft und die Menschen zu beleuchten, unterschiedlichste Positionen aufzuführen und die technischen Aspekte dieser Debatte zu berücksichtigen.

Der Beitrag Interdisziplinäre und sozialwissenschaftliche Reflexion der Technikgestaltung erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Der Inhalt meiner Hausarbeitet thematisiert Zentralisierte Verfahren zur Vermeidung von Schleifen und Broadcast-Stürmen in Software-Defined Networking (SDN)-Topologien und deren Limitationen. Das folgende Abstract umschreibt die Motivation, den Prozess und die Resultate meiner Arbeit.

Abstract

Software-Defined Networking (SDN) ist ein moderner Ansatz für eine zentralisierte und programmierbare Netzwerkarchitektur. Dezentrale Funktionen der Netzwerkkomponenten werden auf Controller konsolidiert, welche das Netzwerk dank zentraler Topologiekenntnisse effizient verwalten und konfigurieren können. Zu den essenziellen Funktionsgruppen gehören die Verfahren zur Schleifenvermeidung, welche verhindern, dass Netzwerke durch Broadcast-Stürme in ihrer Betriebsfähigkeit gestört werden. In traditionellen Netzwerken wird dem durch die ineffiziente Deaktivierung von Verbindungen beigekommen. Controller besitzen dank der Zentralisierung das Potenzial diese Herausforderung ohne die Nachteile traditioneller Verfahren mit neuen Konzepten zu bewältigen.

Diese Arbeit vergleicht die Lösungen der SDN-Controller Floodlight, OpenDayLight und POX anhand einer emulierten Testumgebung und überprüft, wie diese mit Schleifen in reinen und gemischten SDN-Topologien umgehen. Die Tests zeigen, dass OpenDayLight und POX einen vergleichbaren Ansatz zum Spanning Tree Protocol (STP) verwenden, während Floodlight einen neuen Weg mit Potenzial für Multipath Switching beschreitet. Alle Controller weisen bei den Tests zu einer gemischten SDN-Topologie Probleme bei der Bewältigung von redundanten Verbindungen auf. Das Fazit dieser Arbeit ist, dass das STP mit all seinen Vor- und Nachteilen eine unvermeidbare Komponente von Netzwerken ist, die nicht vollständig durch SDN-Controller verwaltet werden können und weiterhin über redundante Verbindungen verfügen.

Der Beitrag Wissenschaftliches Seminar erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Der Beitrag Requirements Engineering und Management (Vorlesung 9-17) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Der Beitrag Data, Text und Web Mining (Vorlesungen 2-12) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Der Beitrag Algorithmik (Vorlesungen 2-13) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Der Beitrag Big Data Technologien (Vorlesung 2-10) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Grundlagen des Protokollentwurfs

Wie geht man mit Pfadänderungen im Protokoll um?

• Kein Problem, außer eine Firewall hängt dazwischen
• Veränderungen an Bandbreite, Latenz und RTT müssen kommuniziert werden

Welche Regeln sind beim Protokollentwurf zu beachten?

• Werte: Binary- (kompakter) oderText-Format
• KISS: Keep it simple, stupid
• Reserved-Felder: Definiere, wie sie aussehen müssen (Must be set zero when sending (MBZ))
• Format: Big oder Little Endian
• Ethertype: Unterscheidung und IPv4 und IPv6 wird bereits auf Layer 2 erkennbar
• Feldgrößen: 64/128-Bit Felder für Zukunftsfähigkeit
• Options im IP-Header: Viele Firewalls blocken die Optionen und sind daher nutzlos
• IPv4: Hier ist das Type-Feld zu klein
• IPv6: Es werden Erweiterungen anstatt Optionen mit Next Header-Adressierung verwendet

Was sind Type-Length-Values (TLVs)?

• Optionale Informationen können als TLV in einem Protokoll codiert werden anstatt den Header zu vergößern
• A/B: Anweisung wie mit den Nachrichten umzugehen ist, wenn Extension unbekannt ist (read, forward, delete)

Der Beitrag Advanced Internetworking (Vorlesung 9) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

Der Beitrag Advanced Internetworking (Vorlesung 10-12) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.

State in Networking

Wo befinden sich Zustände (state)?

• PC: TCP Connection State (Lokale IP und Port, Remote IP und Port, Sequence- und Acknowledgement-Nummer, Größe des Windows) = TCP Control Bar (TCB)
• Firewalls/Middleboxes im Netzwerk: TCP und UDP Connection State, IPv4 Fragmente
• Router: IPv4 Fragmente

Wie werden solche Zustände verwaltet?

• Erzeugung: TCP-SYN-Packete
• Reguläre Entfernung: TCP-FIN-Packete (Nicht immer gegeben)
• Sonstige Entfernung: Zeitgesteuert mit Timern
• Feste Zustände: „Sowas macht man nicht!“

Was ist ein Soft State?

• Dies bedeutet, dass der Zustand an eine Lebensdauer geknüpft ist
• Dies wird bspw. durch einen Timer gesteuert
• Nahezu jeder Status/Zustand ist ein Soft State

Was passiert, wenn der Timer ausläuft?

• Kommt ein Paket innerhalb des Gültigkeitszeitraumes an, wird der Timer zurückgesetzt (Refresh)
• Läuft der Timer ohne ein Paket aus, wird der Zustand wird sofort/nach einer Wartezeit entfernt

Warum ist es bei TCP schlecht, sofort einen Zustand anzulegen, wenn das erste SYN-Paket eingeht? 

• Ein Angreifer kann zahlreiche SYN-Pakete schicken und nicht auf die SYN+ACK-Pakete antworten (ignorieren/droppen)
• Durch diese halboffenen Verbindungen kann die Betriebsfähigkeit eines Dienstes bzw. Hosts eingeschränkt werden (vgl. Abbildung 1)

Was ist ein Delayed State?

• Man sollte nur einen Zustand erzeugen, wenn man sicher ist, dass der andere auch da ist und es ernst meint
• Dies kann mit dem SYN-Cookies-Mechanismus gelöst werden
• Der Zustand wird erst nach Rücklieferung des Cookies erzeugt (vgl. Abbildung 2)
• Mithilfe eines rechenintensiven Puzzles (Primzahlen) kann dies noch verstärkt werden (vgl. Abbildung 3)

Der Beitrag Advanced Internetworking (Vorlesung 8) erschien zuerst auf Maximilian Krieg.