Wie lang ist ein Ethernet-Paket?

24. Oktober 2012 at 20:34

Neulich kam in einem Vortrag das Thema auf, wie lange eigentlich ein Ethernet Paket ist. Gemeint war nicht die Länge in Byte, sondern in Metern, und zwar wenn das Paket als Lichtstrahl mit Lichtgeschwindigkeit durch ein Glasfaserkabel geschossen wird. In der Praxis ist dies wohl eher eine unnütze Information, aber ich fand die Frage sehr interessant und habe daher mal nachgerechnet. Tragen wir zuerst die Fakten zusammen:

1. Lichtgeschwindigkeit

  • Lichtgeschwindigkeit entspricht 299.710 Kilometer pro Sekunde, das sind also 299.710.000 Meter pro Sekunde.

2. Gigabit Ethernet

  • 1 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde) entspricht 1 * 1024 * 1024 * 1024 Bit pro Sekunde = 1.073.741.824 Bit pro Sekunde.
  • Bei 8 Bit pro Byte entspricht das also 134.217.728 Byte pro Sekunde.

3. Ethernet

  • Ethernet-Pakete sind „üblicherweise“ maximal 1.500 Byte groß.
  • Das gilt nicht, wenn man Vlan Tagging oder Jumbo Frames benutzt, aber in „üblichen“ Netzen, in denen Client-PCs hängen (also das typische Heimnetzwerk) ist das nicht der Fall.

Daraus folgt:

  • Bei Gigabit-Speed schicken wir pro Sekunde 134.217.728 Byte auf den Weg.
    Ein Paket hat 1.500 Byte, also kriegen wir pro Sekunde ganze 89.478,4853 Pakete auf die Leitung.
  • Das Licht ist mit 299.710.000 Meter pro Sekunde unterwegs.
    Also schieben wir auf einer Länge von 299.710.000 Metern (=1s) 89.478,4853 Pakete (=auch 1s).
  • Daraus ergibt sich die Länge des Pakets:
    299.710.000 Metern / 89.478,4853 Pakete = 3.349,5 Meter pro Paket.

Ergebnis:

Die Länge des Lichts in einem Glasfasernetz, welche ein Ethernet-Paket überträgt, ist:

  • …bei Gigabit-Geschwindigkeit: 3.350 Meter lang.
  • …bei 10 Gigabit (10GE)  335 Meter pro Paket.
  • … bei 100GE nur noch 33 Meter pro Paket.

Anmerkung für Home-Anwender:

Die meisten Privatpersonen haben heutzutage ein Netzwerk mit nur 100 MBit/s. Das Paket wäre hier 33.495 Meter lang, doch kann man das nicht so direkt vergleichen. Im Gegensatz zu Licht, welches wirklich von A nach B gesendet wird, überträgt man Daten mit Strom nicht durch das Übertragen der Elektronen, sondern man überträgt nur den Impuls.

Elektronen „fließen“ sehr sehr langsam (abhängig von Spannung, Material der Leitung und Durchmesser der Leitung zwischen 0,03 und 0,8 mm/s). Die Impulsgeschwindigkeit bei Strom ist dagegen etwa Lichtgeschwindigkeit (nicht ganz, aber fast).

Das ganze ist vergleichbar mit einem Wasserschlauch: Schickt man Wasser in einen langen Schlauch, dauert es einige Sekunden, bis das Wasser am Ende rauskommt. Ist der Schlauch jedoch schon voller Wasser und dreht man hinten dann den Hahn auf, kommt vorne sofort Wasser raus – ohne Verzögerung. Das passiert, weil nicht das Wasser von A nach B übertragen wird, sondern der Bewegungsimpuls.

Von daher wäre der Impuls im Netzwerkkabel in etwa so lang wie oben beschrieben (also 33,5 Kilometer pro Paket), jedoch wäre es falsch zu behaupten, der Strom hätte eine Länge. Faktisch ist der Strom nämlich immer genauso lang, wie das Kabel, in dem er fließt.

Plattenputz mit WinDirStat

23. August 2009 at 10:31
WinDirStat: Ungewöhnliche Ansicht, hilft aber sehr beim Finden von Leichen...

WinDirStat: Ungewöhnliche Ansicht, hilft aber sehr beim Finden von Leichen...

Kürzlich wurde ich von der Windows-Fraktion kritisiert, da ich beruflich dank meiner Microsoft-Zertifizierung oft als Windows-Fachmann durchgehe, in meinem Blog jedoch ausschließlich über Linux berichte.

Gut, ich will mich bemühen, künftig auch die Windows-Welt etwas zu bedienen. Fangen wir gleich mal damit an:

WinDirStat ist ein kostenloses Windows Tool, welches die Belegung der Festplatte analysiert und die Verzeichnisse und Dateien in Form von rechteckigen Boxen darstellt. Das klingt erstmal verwirrend und ist es beim ersten Start des Programms wohl auch, doch wer erstmal seine Platte damit aufgeräumt hat, wird sowas nicht mehr vermissen wollen.

Das Programm zeigt sehr deutlich und besser als jede Statistik-Ausgabe, mit welchen Inhalten die Platte gefüllt ist. Große Platzfresser sind in Sekunden gefunden. Auch alte, vergessene Programminstallationen, nie gelöschte temporäre Files oder nicht mehr benötigte DVD-ISOs schaffen es nicht, sich vor dem Box-Modell zu verstecken.

PS: Ein ähnliches Programm finden Linux’er unter dem Namen Baobab.

Dateien sicher löschen mit shred

7. Mai 2009 at 10:00

Dateien werden in Linux mit rm gelöscht. Doch der Löschvorgang entfernt nur Inode und Verzeichnis-Eintrag, nicht jedoch die wirklich gespeicherten Daten. Diese bleiben in den Sektoren der Festplatte liegen, bis sie durch eine neue Datei überschrieben werden. Bei vertrautlichen Daten stellt dies ein Problem dar: Mit entsprechenden Tools lassen sich die gelöschten Daten (oder Teile davon) eventuell wieder herstellen.

Um dies zu verbindern gibt es Tools wie shred. Es überschreibt den Inhalt einer Datei mit Zufallsdaten und sorgt so dafür, dass eine Datei unwiederbringlich gelöscht ist. Dazu ruft man shred genauso wie rm auf, wobei es einige interessante Parameter gibt:

  • Mit -v wird die ausführliche Ausgabe aktiviert. Eigentlich unnötig, aber interessant, um die Funktion zu sehen. Auch bei sehr großen Dateien ist es eventuell hilfreich, um grob zu wissen, wo das Programm gerade steckt.
  • Mit -n legt man die Anzahl der Durchläufe fest, also wie oft die Daten überschrieben werden sollen. Nachdem Forensikexperte Craig Wright 2008 feststellte, dass einmaliges Überschreiben der Daten absolut genügt, sollte wir also -n1 nutzen. Alles andere verwendet nur Zeit und Strom.
  • Mit -z gibt man an, dass die Datei nach dem letzten Durchlauf nochmal ausgenullt werden soll. Dies ist zwar nicht nötig, doch monkische Menschen wie ich mögen die Ordnung. :oops:
  • Mit -u wird die Datei nicht nur überschrieben, sondern am Ende auch gleich gelöscht. Das spart ein nachträgliches aufrufen von rm.

In der Shell sieht das dann wie folgt aus:

# shred -v -n1 -z -u secret
shred: secret: pass 1/2 (random)...
shred: secret: pass 2/2 (000000)...
shred: secret: removed

Freien Speicher löschen

Falls eine Datei aus Versehen schon gelöscht wurde, kann man sie nicht mehr mit shred behandeln. Es hilft dann jedoch, einfach den gesamten freien Platz der Festplatte zu überschreiben. Da man den freien Platz nicht mit einem Namen ansprechen kann, legen wir einfach mit dd eine Datei an, die die ganze Platte füllt:

dd if=/dev/urandom of=/fillup.dat bs=1k

Die Angabe ohne den count-Parameter sorgt dafür, dass dd die Platte so lange mit zufälligen Daten von /dev/urandom beschreibt, bis sie voll ist. Danach kann die Daten mit rm wieder gelöscht werden: rm /fillup.dat

Partition oder ganz Festplatte löschen

Möchte man eine Partition (z.B. /dev/sda3) oder eine ganze Festplatte (z.B. /dev/sda) löschen, kann man einfach deren Gerätenamen in Kombination mit shred einsetzen:

shred -v -n1 -z /dev/...

:!: Hier ist aber unbedingt auf korrekte Angaben zu achten, ist die falsche Partition erstmal überschrieben, gibt es kein Zurück mehr! :!:

Einschränkungen

Moderne Dateisysteme (XFS, ReiserFS, JFS, …) speichern im Journal Daten zwischen, die auf die Festplatte geschrieben werden sollen. Dieses Journal wird von shred nicht gelöscht und kann damit unter umständen noch bereits gelöschte geglaubte Informationen erhalten.

Auch bei EXT3/4 tritt dieses Problem auf, wenn das Dateisystem mit der Option data=journal gemountet wurde. Dies läßt sich einfach durch Eingabe von ‚mount‘ prüfen.

Gut, im Journal wird sich in der Praxis nach kurzer Zeit (einigen Schreibvorgängen) nicht mehr viel finden lassen. Wer dennoch auf Nummer Sicher gehen will, dem bleibt nur noch das Auslöschen der ganzen Partition, wie oben beschrieben. Damit werden nämlich nicht nur Dateien, sondern das ganze Filesystem (inkl. Verzeichnis und Journal) gelöscht.

Eine weitere Einschränkung sind die genutzten Festplatten selbst. Diese können nämlich defekte Sektoren für den Computer ausblenden und stattdessen andere, für diesen Zweck reservierte Sektoren, dorthin mappen. Somit ist es möglich, dass sich auch nach komplettem Löschen der Platte noch Informationen darauf befinden, die ein Datenretter wieder herstellen könnte.

Für alte Festplatten gilt daher: Vernichten statt verkaufen. Ein guter Vorschlaghammer genügt dafür übrigens :evil: