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Protokolle Protokolle Protokolle sind definierte Regeln (Software) zum geordneten Ablauf einer Verbindung zweier oder mehrerer Knoten (Serverund Client-Rechner) in einem Netzwerk. Das OSI-Modell ist eine theoretische Darstellung der prinzipiell benötigten Protokollgruppen zum Datenaustausch in einem EDV-Netzwerk. wichtige Protokollfamilien: TCP/IP als Protokollstack zur Einbindung eines Computers in das Internet IPX/SPX als das in LAN’s neben TCP/IP am meisten verbreitete Protokoll NetBEUI bis heute in zahlreichen, meist kleinen LAN’s im Einsatz 1 Protokolle 2 Protokolle Pakete: Ein Paket (Packet) beinhaltet Daten und stellt eine zusammengehörige Einheit dar, die im Netzwerk als Ganzes übertragen wird. Sendungsarten: Broadcast Ein Broadcast meint eine Rundsendung an alle Knoten in einem Netzwerksegment. Unicast Eine gezielte Sendung an einen einzigen, konkreten Host Multicast Gezieltes Ansprechen einer Gruppe von Knoten auf einmal - auch dann, wenn sich diese nicht im selben Netzwerksegment befinden. 3 Protokolle Transport Communication Protocol / Internet Protocol = TCP/IP – die “Sprache des Internets“ d.h. eine gemeinsame Protokollbasis über die verschiedenste Rechner bzw. ganze Netzwerke Daten austauschen können. Im Gegensatz zu vielen anderen Protokollen existieren Implementationen von TCP/IP für fast alle Plattformen, was den Aufbau heterogener Umgebungen stark begünstigt und eine hervorragende Interoperabilität zwischen unterschiedlichsten Server-, Client- und Router-Lösungen schafft. 4 Protokolle Dokumentation der Protokollregeln (Spezifikation) Die im Internet und Intranet eingesetzten Protokolle und Verfahren werden laufend weiterentwickelt und die betreffende Spezifikation in der Regel öffentlich verfügbar gemacht (Offenes System). Dies geschieht über ASCII-Dateien als sogenannte Request For Comment (RFC) Die Funktion des RFC-Editors wird vom Information Sciences Institute (ISI) der University of Southern California (USC) wahrgenommen. Web-Site des RFC-Editors: www.rfc-editor.org 5 Protokolle 6 Architektur von TCP/IP 7 A pplic a t io n La ye r 6 P re s e nt a t io n La ye r 5 S e s s io n La ye r 4 T ra ns po rt La ye r 3 N e t wo rk La ye r 2 D a t a Link La ye r 1 4 A pplic a t io n 3 H o st-to -H o st T ra ns po rt 2 Int e rne t 1 N e t wo rk Int e rf a c e HTTP FTP TelNet TLDAP TCP UDP T ransmissio nC o ntro llP ro to co l U serD atagrammP ro to co l ARP ICMP IP InternetProtocol TCP/IPArchitektur IGMP RIP OSPF Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI, ... P hys ic a l La ye r OSIModell SMTP/ ... POP SNMP TCP/IPProtokoll-Suite Protokolle Datenkapselung (Encapsulation) Anwendungschicht (=Application–Layer) Transportschicht (=Präsentation-, Session-, Transport-Layer) Internetschicht (= Network-Layer) Netzzugangsschicht (= Data Link-, Header Physical-Layer) Header Header Daten Header Daten Header Daten Header Daten 7 Protokolle Die TCP/IP Protokolle im Einzelnen • Network Layer: = Protokolle zur Wegesuche zum Ziel ARP: Adress Resolution Protocol => nimmt eine IP-zu-MAC-Adressauflösung vor. IP : Internet Protocol => ist für die Zustellung von Paketen an alle anderen Protokolle in der TCP/IP-Protokoll Suite sowie für das Weiterleiten von Paketen mit fremden Adressen verantwortlich (Routing). ICMP: Internet Control Message Protocol => meldet im Auftrag von IP lediglich Fehler und gibt Rückmeldung über bestimmte Konditionen IGMP: Internet Group Management Protocol => IGMP informiert Router darüber, dass Hosts einer Multicast-Gruppe in einem bestimmten Netzwerk zur Verfügung stehen (als Erweiterung von ICMP). 8 Protokolle Die TCP/IP Protokolle im Einzelnen Präsentation-, Session-, Transport-Layer: = Protokolle zur Datendarstellung-, Kommunikationssteuerung- und Daten-Transport TCP: Transmission Control Protocol => verbindungs-orientiertes Protokoll, das einen Zustellungsdienst realisiert,d.h.: # TCP garantiert die Zustellung von Informationen, # sorgt für eine geeignete Reihenfolge der Daten und # nimmt eine Checksummen-Prüfung sowohl des Headers als auch der eigentlichen Daten vor. UDP : User Datagram Protocol => ein verbindungslosen Dienst, der jedoch # weder die Zustellbarkeit noch # die richtige Reihenfolge der übertragenen Paketen garantiert. 9 Protokolle Die TCP/IP Protokolle im Einzelnen =Protokolle für Routing in IP-Umgebungen: RIP: Routing Information Protocol => basiert auf dem Entfernungsvektor-Verfahren und erlaubt es einem Router, ein dynamisches Routing durchzuführen, d.h.: # durch RIP lernt der IP-Router automatisch, in welche Netzwerksegmente er eingebunden ist. # Auf diese Weise ist keine weitere Konfiguration des IPRouters erforderlich (von der eventuellen Definition einer statischen Route einmal abgesehen) OSPF: Open Shortest Path First => ist eigens auf die Bedürfnisse verzweigter Netzwerke zugeschnitten. # Aufgrund des erhöhten Konfigurationsaufwands eignet sich OSPF demnach nicht für kleinere Netzwerke. 10 Protokolle Protokolle, Ports und ihre Nummern Protokoll-Nummern: Identifizieren eindeutig, für welches nächsthöhere Protokoll eine Nachricht bestimmt ist. => 8-Bit-Feld im Header eines IP-Datagrammes => Allgemein bekannte Protokoll-Nummern, werden auch als Well-Known Services bezeichnet. Bsp.: TCP wird über die Nummer »6« und UDP über die Nummer »17« angesprochen. IANA: Internet Assigned Numbers Authority => ist für die weltweit eindeutige Vergabe der Nummern verantwortlich und listet diese direkt auf der Web-Site der IANA auf. Früher wurden die entsprechenden Nummern in einem RFC z.B.: RFC 1060 und zuletzt RFC 1700 – aufgeführt. 11 Protokolle Protokolle, Ports und ihre Nummern Bsp.: RFC 1700 defined protocol-numbers Protocol assigned name number ip 0 icmp 1 ggp 3 tcp 6 egp 8 pup 12 udp 17 hnp 20 xns-idp 22 rdp 27 rvd 66 [aliases...] IP ICMP GGP TCP EGP PUP UDP HMP XNS-IDP RDP RVD Kommentar #Internet protocol #Internet control message protocol #Gateway-gateway protocol #Transmission control protocol #Exterior gateway protocol #PARC universal packet protocol #user datagram protocol #Host monitoring protocol #xerox NS IDP #"reliable datagram" protocol #MIT remote virtual disk 12 Protokolle Protokolle, Ports und ihre Nummern (1) Port-Nummern: Bei der Kommunikation zweier TCP /IP-Hosts gibt der Port (16-Bit lange Nummer) an, an welchen Prozess (Dienst) Informationen weiterzuleiten sind, Z.B.: http://193.170.239.33: 80/Index.html Well-Known Ports: Bsp. HTTP verwendet den Port 80, SMTP arbeitet mit Port 25. Die Nummern für Well-Known Ports werden von der IANA zugewiesen und kontrolliert. 13 Protokolle Protokolle, Ports und ihre Nummern (2) Port-Nummernbereichsgliederung: 0- 1023: sind in der Regel für Systemprozesse vorgesehen. 1024 - 49151: für herkömmliche Prozesse. 49152 - 65535: werden nicht von der IANA kontrolliert und können damit zum Beispiel : => für selbstgeschriebene Applikationen genutzt werden, um nach Bedarf bei TCP /IP einen freien Port anzufordern. Da eine solche Port-Nummer dann dynamisch zugewiesen wird, kann diese von Aufruf zu Aufruf variieren. 14 Protokolle Bedeutung von Protokoll- und Port-Nummern => Zur Absicherung eines mit TCP /IP arbeitenden Hosts => Minimale Firewall Funktionalität (Paket-Filter) z.B.: Sperre PING: Das für den Befehl PING relevante ICMP verwendet die Protokoll-Nummer 1. bei Sperre: =>Host antwortet auf Ping nicht mehr, d.h ein potentieller Angreifer aus dem Internet kann nicht mehr über Ping herausfinden ob der Host existiert. => Kein Ping of Death« (»POD«) mehr möglich = Anpingen mit extrem großen Diagrammen kann zum Absturz führen) 15 Protokolle IP-Adressierung Dotted Decimal Notation 4 mal 8 Bits = 4 Bytes Byte nimmt Werte zwischen »0« und »255« an. In Dezimalform - durch Punkte getrennt. (z.B. 192.168.134.68) 2 Bestandteile der IP-Adressierung Netzwerknummer Hostnummer Bsp: Die Netzwerknummer: 192.168.153.xxx Die Hostnummer: xxx.xxx.xxx.10 16 Protokolle IP-Adress-Klassen • Spezifiziert Kategorie von Netzwerknummern • Aufteilung in Netzwerk- und Host-Nummer Class A 0 24 Host Bits 8 Netzwerk Bits . 0 - 127.nn.nn.nn 19 0 104 26 . Class B 10 . 16 Netzwerk Bits 16 Host Bits . 128 - 191.xx .nn.nn 1 12 66 128 . Class C 110 239 170 193 . 24 Netzwerk Bits . 192 - 223.xx.xx.nn 33 8 Host Bits . > 223.xx.xx.xx reserviert 17 Protokolle Reservierte IP-Adressen • Loopback oder Localhost: = das Gerät selbst => 127.0.0.1 • Netzwerknummer des Segments: => alle Bits der HOST-Nummer sind 0 • Alle Hosts – dieses Netzwerksegmentes: => alle Bits der HOST-Nummer sind 1 = Broadcast 18 Protokolle IP-Adressen für Intranets Inoffizielle IP-Adressen: „Internet Assigned Numbers Authority“ (IANA) WEB-Site der IANA: www.iana.org/assignments/Port-Numbers reserviert drei Adressräume für Intranets: •10.0.0.0.-10.255.255.255.: ein Class-A Netz •172.16.0.0.-172.31.255.255.: 16 Class-B Netze •192.168.0.0.-192.168.255.255.: 256 Class-C Netze 19 Protokolle NAT (Network Adress Translation) IP-Masquerading: um ein Intranet mit Internet zu verbinden 20 Protokolle NAT (Network Adress Translation) => Internet-Zugang mehrerer PC‘s in einem Intranet über einen Rechner (z.B. Router) mit einer einzigen, für alle Computer identischen IP-Adresse Für jeden mit dem Internet kommunizierenden Intranet-PC zieht NAT dabei von sich aus eindeutige Ports heran, sodass sich eingehende Antworten aus dem Internet über diese Port wieder den entsprechenden PC‘s im Intranet zuordnen und an diese weiterleiten lassen. 21 Protokolle Subnet Mask • Teilt die Netzwerkadresse in HOST-und Sub-Netzanteile einem Netzwerk • Logische Unterteilung der Host-Nummer in Subnet-Nummer und Host-Nummer 22 Protokolle Subnets Maskierung Z.B: 8(6) Segmente Das Netzwerksegment wird um 3-Bit auf 27-Bit erweitert und das Rechnersegment daher auf 5-Bit reduziert 193 170 239 168 Adresse 11000001 10101010 11101111 10101000 11111111 11111111 11111111 11100000 255 193 255 255 224 170 27 Netzwerk Bits 239 . Subnetz xxx nnnnn 5Host Bits 23 Protokolle Standard Gateway • Sender und Empfänger sind in verschiedenen Subnetzen Standard Gateway • „Router“, der die Informationen aus dem Subnetz des Senders hinaus transportiert Transportiert Informationen zu anderen Routern oder direkt ins Empfänger-Subnetz • Über die IP-Adresse identifizierbar 24 Protokolle Beispiel Basis-Routing • IP-Adresse mit Subnet-Maske verknüpfen » 193.170.239.150 und 255.255.255.224 Subnetz 11100000 • daraus kann das Netzwerk bestimmt werden » 193.170.239.128 (10000000 = 150 AND 224) • wenn Ziel = lokales Netz, => dann an den Rechner weiterleiten • sonst zum angegebenen Gateway 25 Protokolle Weitere Protokolle IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange / Sequenced Packed Exchange) => Von Novell entwickeltes Protokoll, seit Mitte der achtziger Jahre im Einsatz. => IPX/SPX stellt neben TCP/IP das in LAN’s am meisten verbreitete Protokoll dar und zeichnet sich durch seine gute Performance aus. => IPX/SPX gelangt vor allem in Netzwerken zur Anwendung, die mit NetWare 2.x, 3.x oder 4.x bzw. NetWare 5.0 arbeiten. 26 Protokolle Architektur von IPX/SPX 7 A pplic a t io n La ye r 6 P re s e nt a t io n La ye r SAP NCP 5 S e s s io n La ye r 4 T ra ns po rt La ye r 3 N e t wo rk La ye r 2 D a t a Link La ye r 1 P hys ic a l La ye r N etware C o re P ro to co l SPX S ervice A dvertising P ro to ko l NetBIOS Application NetWareApplication NetBIOS S equencedP acked IPX InternetworkPackgeExchange RIP NLSP MAC-EBENE Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI, ... OSIModell IPX/SPX-Architektur und Protokoll-Suite 27
