Kommunikationsnetze
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Kommunikationsnetze 7. Das Internet Internet Protocol v4 / v6 Transmission Control Protocol / User Datagram Protocol Anwendungsprotokolle im Internet Das Internet Das Internet besteht aus einer Menge von Computern, die dieselbe Protokollfamilie TCP/IP verwenden; irgendwie (direkt oder indirekt) miteinander verbunden sind; gewisse Dienste anbieten oder benutzen, einer Menge von (menschlichen oder technischen) Nutzern, die vom Arbeitsplatz direkten Zugriff auf die angebotenen Dienste haben, einer Menge von weiteren, über Gateways erreichbaren Netzen. Fachgebiet Thüringen Deutschland Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) Welt 207 Historie: Entwicklung des Internet 1962 1967 1969 1971 1974 1988 1991 1996 1998 2003 2014 DoD (Department of Defense, „Pentagon”): „Verteidigung hängt von der Kommunikation ab“ ARPA (Advanced Research Project Agency) des DoD: Auftrag „Projektstudie ausfalltolerantes Paketnetz” an SRI (Stanford Research Institute) Erstes „Internet”: 4 Hosts Betriebsaufnahme ARPAnet, das erste Internet-Backbone Neue Protokollsuite: TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) IP-Verbindung zum Internet aus Deutschland über EUnet-IRB Dortmund und XLink (eXtended Lokales Informatik-Netz Karlsruhe) EBONE: Europäisches Backbone University Corporation for Advanced Internet Development — Internet2 Beginn der Standardisierung von IPv6 Erste Erwähnung von „Web 2.0“ 30 Jahre E-Mail Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 208 Dienste im Internet Im Internet derzeit häufig genutzte Dienste: World Wide Web — weltumspannendes Nachschlagewerk Basis „Hypertext Transfer Protocol” HTTP Elektronische Post (E-Mail) — Austausch von digitalen (multimedialen) Nachrichten Basis „Simple Mail Transfer Protocol” SMTP Telefonie (VoIP) — Sprachkommunikation – kompatibel zum POTS Basis „Real-time Transfer Protocol” RTP und „Session Initiation Protocol” SIP Netzmanagement — Überwachung und Kontrolle von vernetzten Systemen Basis „Simple Network Management Protocol” SNMP Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 209 Wachstum des Internets Quelle: https://www.isc.org/network/survey/ Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 210 Geschätzte Anzahl von Internet-Domänen in Deutschland Zahl der .de-Domains am 1. Oktober 2015: 15.988.419 RIPE (Réseaux IP Européens) Deutschland Quelle: DENIC eG (http://www.denic.de/hintergrund/statistiken.html) Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 211 Wiederholung: OSI und Internet OSI-Referenzmodell Internet-Referenzmodell 7 Anwendung 6 Darstellung 5 Komm.-steuerung 4 Transport Transport 3 Vermittlung Internet 2 Sicherung 1 Bitübertragung RechnerNetzanschluss Anwendung Wesentliche Abwandlungen: Internet-Anwendungsschicht = Zusammenfassung der anwendungsorientierten ISO/OSI-Schichten Internet-Rechner-Netzanschluss = Zusammenfassung der hardwarenahen ISO/OSI-Schichten 1 und 2 Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 212 Struktur des Internets Ziel: Weltweite Kommunikation zwischen Rechnersystemen unterschiedlicher Bauart Struktur: Kopplung einzelner Rechner bzw. lokaler Netze über ein teilvermaschtes Netz von Vermittlungsknoten, den Routern L A N LAN Router Router Router Router IP-Paket Definition einer einheitlichen Protokollfamilie: TCP/IP Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 213 Die Internet-Protokollfamilie Rechner A Rechner B Anwendungsprotokoll Anwendungsprotokoll TCP UDP IP Internet RechnerNetzanschluss TCP UDP IP RechnerNetzanschluss Vereinfachte Darstellung: Internet-Schicht – wesentlich mehr Protokolle als nur das Internet Protocol IP Adressauflösung hier nicht berücksichtigt Früher üblicherweise Client-/Server-basiert. Heute immer mehr Peer-to-Peer-Anwendungen. Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 214 Die Internet-Protokollfamilie TCP/IP ♡ Synonym für die gesamte Protokollfamilie Anwendungsprotokolle TCP IGMP Kommunikationssteuerungsschicht Transportschicht UDP ICMP IP ARP Vermittlungsschicht RARP Rechner-Netzanschluss Sicherungsschicht Adressauflösung hier nicht berücksichtigt Früher üblicherweise Client-/Server-basiert Heute immer mehr Peer-to-Peer-Anwendungen Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 215 Die Internet-Protokollfamilie: Protokollaufgaben TCP Transmission Control Protocol: UDP User Datagram Protocol: IP Internet Protocol: ICMP Internet Control Message Protocol: IGMP Internet Group Management Protocol: ARP Address Resolution Protocol: RARP verbindungsorientierter, gesicherter Transportdienst verbindungsloser, ungesicherter Transportdienst Wegewahl und ungesicherte Übertragung von Datagrammen Austausch von Kontrollinformationen innerhalb der Vermittlungsschicht Verwaltung von Kommunikationsgruppen Zuordnung von IP-Adressen zu den entsprechenden Adressen der Sicherungsschicht Reverse Address Resolution Protocol: Umkehrfunktion von ARP Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 216 Internet versus Intranet Internet Weltumspannendes Rechnernetz auf der Basis der TCP/IP-Protokollsuite Globale Adressierung der Endsysteme Übergänge in verschiedene andere Netze Intranet Internes (nicht öffentliches) Rechnernetz auf der Basis der TCP/IP-Protokollsuite Lokaler Teil des Internets (oftmals auch Corporate Network, d. h. ein geschlossenes und privates Unternehmensnetzwerk) In der Regel Übergang zwischen Intranet und Internet: Gateway Firewall Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 217 Adressierung im Internet Anwendungsorientierte Kommunikation logische Adresse Anwendung Ende-zu-Ende-Informationsaustausch Socket Transport Verbindungsloses Datennetz IP-Adresse Internet Informationsaustausch zwischen Netzknoten MAC-Adresse RechnerNetzanschluss Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 218 Internet-Protokolle im heterogenen Umfeld HTTP IMAP RTP Socket TCP UDP IP MAC/LLC Ethernet WLAN ATM *** Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) PPP 219 Das Protokoll IP (Internet Protocol) Historie: Entwickelt vom amerikanischen Verteidigungsministerium (Departement of Defense, DoD). Bereits 1969 im damaligen ARPANET eingesetzt (ursprünglich 4 Hosts!). Realisierung und Entwicklung: Aufgrund der großen Ausdehnung des Internets das am meisten genutzte Schicht-3-Protokoll Weiterentwicklung im Projekt IPng (IP next generation) der IETF (Internet Engineering Task Force) zu IPv6 LAN L A N Router Router Router Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 220 Eigenschaften von IP Paketvermittelt Verbindungslos (Datagrammdienst) Ungesicherte Übertragung: Verlust von Datagrammen Duplizierung von Datagrammen Reihenfolgevertauschung von Datagrammen (theoretisch) endloses Kreisen von Datagrammen Keine Behandlung von Fehlern der darunter liegenden Schicht Fehleranzeige mit dem Protokoll ICMP (Internet Control Message Protocol) Keine Fluss- und Staukontrolle Weltweit eindeutige (hierarchische) Adressierung notwendig Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 221 IPv4-Adressen Adressklassen (32 Bit): 1. Class A für Netze mit bis zu 16 Mio. Knoten 0 1 2 0 4 8 16 Netz-ID 24 31 Knoten-ID 2. Class B für Netze mit bis zu 65.536 Knoten 1 0 Netz-ID Knoten-ID 3. Class C für Netze mit bis zu 256 Knoten 1 1 0 Netz-ID Knoten-ID 4. Class D für Gruppenkommunikation (Multicast) 1 1 1 0 Multicast-Adresse 5. Class E, noch reserviert für zukünftige Anwendungen 1 1 1 1 0 Reserviert für zukünftige Anwendungen Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 222 IPv4-Subnetz-Adressen IP-Adresse (hier Klasse B): Netz-Teil Netz-Teil Lokaler Teil Subnetz-Teil Endsystem Subnetzmaske: Teil der IP-Adresse, der das Netz und das Subnetz beschreibt. (Einsen („1“) in der binären Form der Subnetzmaske) Beispiel: IP-Adresse: 129. 13. 3. 64 Subnetzmaske: 255. 255. 255. 0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 Netzwerk: 129. 13. Subnetz: 3. Endsystem: 64 Netzwerk-Adresse Adressklasse Subnetz optional Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 223 IP-Subnetze: Beispiel Übergang Rechenzentrum - Institut 129.13.3.* 129.13.35.* 129.13.41.* 129.13.42.* Ethernet 129.13.35 Router Router 129.13 129.13.3 129.13.3.* 129.13.41 FDDI Uni-Netz 129.13.41.* Ethernet Router-RZ 129.13.42 129.13.*.* 129.13.42.* Internet Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) Ethernet 224 Wegewahl bei IP Routingtabelle in jedem System Zieladresse Zeile für die Weiterleitung: Durchsuche Host-Adressen Durchsuche Netzwerkadressen Suche nach Default-Eintrag Zwei Möglichkeiten: Rechner direkt erreichbar (direct route) Rechner indirekt erreichbar (indirect route) Erforderlicher MAC-Rahmen wird adressiert an: Zielsystem (bei direct route) Router (bei indirect route) Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 225 Beispiel der Adressierung Kommuniziert werden soll mit den folgenden Rechnern 129.13.35.73 (sioux.telematik.informatik.uni-karlsruhe.de) 132.151.1.19 (www.ietf.org) Die Routingtabelle sieht wie folgt aus: Destination Gateway Flags Refs Use Interface Default i70lr0 UGS 1 13320 tu0 127.0.0.1 (localhost) localhost UH 7 242774 lo0 129.13.3 i70r35 UGS 0 6 tu0 129.13.35 mohave U 11 3065084 tu0 129.13.41 i70r35 UGS 2 4433 tu0 129.13.42 i70r35 UGS 0 4 tu0 Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 226 Router – Kontroll- und Datenpfad Routing-PDUs RoutingAlgorithmus Routing-PDUs Kontrollpfad Daten-PDUs Datenpfad RoutingTabelle Daten-PDUs Vermittlung Datenpfad auf Netzwerkschicht Kontrollpfad darüber für den Austausch von Routing-Kontrollinformation (Routing-PDUs in N-PDUs oder sogar in T-PDUs gekapselt) Austausch von Routing-Informationen durch Routing-Protokoll Routing-Algorithmus Einfügen/Löschen/ Ändern von Einträgen der Routing-Tabelle auf Basis der gewonnenen Routing-Information Wegewahl anhand der Routing-Information in der Routing-Tabelle Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 227 Motivation für eine „neue” Internet-Protokollsuite Adressierungsprobleme IP-Adressraum kaum mehr ausreichend Class-B-Adressen sind nahezu erschöpft Übergangslösungen nicht zukunftssicher Keine hierarchische Adressierung Routing-Tabellen wachsen sehr schnell, daher ineffizientes Routing Sicherheitsprobleme Verstärkte Dienstgüteanforderungen durch Multimediaanwendungen Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 228 Eigenschaften von IPv6 im Überblick Erweiterte Adressierungsmöglichkeiten Neues IP-Paketkopfformat Einfachere Struktur Verbesserte Behandlung von Optionen Segmentierung nur Ende-zu-Ende Autokonfiguration von IP-Systemen Dienstgüteunterstützung Multicast-Integration Sicherheitsvorkehrungen Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 229 IPv6-Adresse 128 bit lange Adressen Theoretisch 3, 4 1038 Adressen Optimistische Abschätzung: 700 1021 pro m2 Pessimistische Abschätzung (RFC1715): 1.700 pro m2 Neue Notation 8 durch Doppelpunkte getrennte 4-stellige Hexadezimalzahlen 5800:0000:0000:0000:0000:0000:0056:0078 Reihen von Nullen können weggelassen werden 5800::56:78 Strukturinformation zur hierarchischen Lokalisierung Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 230 IPv6 in der Praxis Betriebssysteme in der Regel IPv6-tauglich Sehr viele Produkte/Geräte IPv6-kompatibel Aber In der Regel Verwendung von IPv4 (Investitionsschutz) Einsatz der alten Technik durch Erweiterungen von IPv4 weiterhin möglich Kein zu großer Druck seitens der Anwendungen, die speziellen Eigenschaften von IPv6 zu nutzen IPv6 immer noch nicht weit verbreitet… Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 231 Adressauflösung IP-Adresse MAC-Adresse Aufgabe: Umsetzen der IP-Adresse Schicht-2-Adresse (MAC-Adresse) Beispiel Rechner „Sioux“: IP-Adresse: 129.13.35.73 Ethernet-Adresse: 08-00-2b-a2-80-dd Vorgehensweise: Übergabe der IP-Adresse zur Adressauflösung an die ARP-Instanz Rundruf (Broadcast) im lokalen Netz unter Angabe der gesuchten IP-Adresse Broadcast von allen Stationen am Netz empfangen Antwort (Unicast) von der Station, die ihre IP-Adresse erkennt Zwischenspeichern der Antwort für ein gewisses Zeitintervall Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 232 Address Resolution Protocol (ARP) 129.13.35.71 IP Gesucht: HardwareAdresse zu 129.13.35.73 ARP (1) „Rechner 129.13.35.71 sucht Rechner 129.13.35.73” ARP ARP 129.13.35.73 129.13.35.75 (2) „Ich bin Rechner 129.13.35.73 und meine MAC-Adresse ist 08-00-2ba2-80-dd” Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 233 ICMP – Internet Control Message Protocol Keine Meldung einzelner Paketverluste durch IP (unzuverlässiger Datagrammdienst) Meldung schwerwiegender Probleme (z. B. Unterbrechung einer Leitung) mittels ICMP zur Vermeidung von Folgefehlern Router Sender Router Leitung unterbrochen Router Router Empfänger ICMP-Nachrichten ICMP Austausch von Fehlermeldungen, Statusanfragen und Zustandsinformation Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 234 Transmission Control Protocol TCP Verbindungsverwaltung Verbindungsaufbau zwischen zwei „Sockets” (entspricht CEP im TSAP) Datentransfer über virtuelle Verbindung Gesicherter Verbindungsabbau (alle Daten müssen quittiert sein) Multiplexen Mehrere Anwendungsprozesse gleichzeitig über einer TCP-Instanz Datenübertragung Vollduplex Reihenfolgetreue Flusskontrolle mit Fenstermechanismus Fehlerkontrolle durch Folgenummern (Sequenznummern), Prüfsumme, Quittung, Übertragungswiederholung Zeitbehaftete Daten: Falls Auslieferung in bestimmter Zeit nicht möglich ist, wird der Dienstbenutzer informiert Fehleranzeige Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 235 TCP: Adressierung Identifikation von Anwendungsprozessen über Ports Portnummern bis 1024 für häufig benutzte Dienste reserviert: „Well-known Ports“, z. B. 21 für FTP, 23 für TELNET, 80 für HTTP Socket: Internetadresse eines Rechners und Portnummer Notation: (IP-Adresse:Portnummer) Internet-weit eindeutig Beispiel: 141.24.191.41 129.13.42.112 129.13.42.115 FTPServer FTPBenutzer A Port 21 FTPBenutzer B Port 400 TCP IP Netzzugang Port 400 TCP TCP IP IP Netzzugang Netzzugang Internet Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 236 Verbindungsaufbau TCP: Verbindungsmanagement Closed Listen; SYN; SYN+ACK Close; FIN ACK; FIN wait2 Close; - RST; SYN rcvd Send SYN; SYN+ACK (gleichzeitig) Estblshd Close; FIN FIN; ACK SYN sent SYN+ACK; ACK FIN; ACK Closing Close wait FIN+ACK; ACK; ACK FIN; ACK Close; FIN Timed wait Last ACK (Timeout; -) Close Passive FIN wait1 Close; Listen ACK; - Close Activ Connect; SYN ACK; Closed Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 237 TCP: Fenstermanagement Sender Empfänger Empfängerpuffer 0 4K Leer Anwendung schreibt 2KB 2K Anwendung schreibt 3KB Voll Sender ist blockiert Anwendung liest 2KB 2K Sender kann bis zu 2KB übertragen 1K Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 2K 238 TCP: Staukontrolle 44 Timeout 40 Übertragungsfenster (KB) 36 Schwelle 32 28 24 Schwelle 20 16 12 8 4 0 Anzahl der Übertragungen 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 18 20 22 24 239 User Datagram Protocol UDP Unzuverlässig, verbindungslos, einfacher und schneller als TCP Demultiplexing der empfangenen Pakete basierend auf der PortNummer Optionale Prüfsumme 0 16 31 Source Port Destination Port Message Length Checksum Paketkopf Daten ... Auch hier festgelegte, sogenannte „well-known” Ports: 13: 53: 123: daytime domain name server network time protocol Verwendet von Multimedia-Anwendungen (VoIP, Videostreaming) Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 240 Anwendungsnahe Adressierung im Internet Adressierung über logische Namen Einfacher zu merken Dienste einfacher auf andere Rechner übertragbar Aufbau eines logischen Namens Weltweit eindeutig Hierarchische Struktur Gliederung in Domänen Beispiel ikmcip1.e-technik.tu-ilmenau.de Rechner Land Abteilung Institution Benötigt: Abbildung logischer Name IP-Adresse Ursprünglich: Datei (hosts.txt), die jede Nacht vom Server geladen wurde Problem: steigende Anzahl der Namen Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 241 Domain Name System (DNS) – Namensraum Namensraum ist in Zonen aufgeteilt: Länder us de Allgemeine Kategorie (vorrangig innerhalb der USA) se ... tu-ilmenau e-technik uk net org gov mil ac co www edu nasa ... ikmcip1 Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) com Geplante, z. T. bereits realisierte weitere Zonen (top level domains): • arts • firm • info • nom • rec • shop • web 242 Beispielabläufe zur Namensauflösung http://www.nasa.gov/ IP-Adresse für www.nasa.gov ? Endsystem DNSName Server 198.116.142.34 http 198.116.142.34 Router MX-Daten für ieee.org ? mail [email protected] DNSName Server Endsystem smtp 199.172.136.14 gemini.ieee.org, IP-Adresse 199.172.136.14, SMTP Router Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2016/17) 243 Elektronische Post – E-Mail Internationaler Dienst zum Austausch elektronischer Mitteilungen zwischen Personen oder zwischen Rechnern Inhalt Inhalt Briefkasten Absender Postamt Postamt Briefkasten Umschlag Umschlag Empfänger (a) Traditionelle Brief-Post Terminal Absender User Agent Message Transfer Agent Message Transfer Agent (b) Elektronische Post Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) User Agent Terminal Empfänger 244 E-Mail im Internet: Simple Mail Transfer Protocol SMTP User File System SenderSMTP SMTP Commands Replies ReceiverSMTP File System ASCII-basiertes Anwendungsschichtprotokoll Genutztes Transportschichtprotokoll: TCP Well-known Port: 25 (für authentische E-Mails 587) Dienste Übermittlung und Vervielfältigung Keine Bestätigung der Auslieferung durch SMTP in E-Mail-Programm integriert Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 245 Beispiel für einen SMTP-Dialog R: S: R: S: R: S: R: S: R: S: 220 MIT-Multics.Arpa Simple Mail Transfer Service Ready HELO Isi-VaxA.Arpa 250 MIT-Multics.Arpa MAIL FROM: [email protected] 250 OK RCPT TO: [email protected] 250 OK DATA 354 Start mail input; end with <CRLF>.<CRLF> < Text Line 1 > < etc. > . R: 250 OK S: QUIT R: 221 MIT-Multics.Arpa Service closing transmission channel Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 246 E-Mail-Abruf: Post Office Protocol (POP3) empfangene Nachrichten SMTP Internet gesendete Nachrichten Mail Folder Mail Client POP 3 Post Office Protocol POP in der Version 3 Mittels POP3 holt der Mail-Client die vom SMTP-Server empfangenen und in den Mail Folder eingestellten Meldungen ab Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 247 E-Mail-Abruf: Internet Message Access Protocol IMAP Herunterladen der Mails von einem Mail-Server Funktional eine Obermenge von POP Funktionen, um Mail bereits auf den Server zu durchsuchen und zu analysieren Zustand des Mail-Kontos auf dem Mail-Server geführt konsistente Sicht auf empfangene und gelesene Mails trotz der Benutzung unterschiedlicher Endgeräte selektiver oder auch partieller Nachrichtentransfer zusätzliche Funktionalität in der Autorisierungsphase („Kerberos“) und in der Unterstützung allgemeiner Mailboxen mit Zugriffsmöglichkeiten mehrerer Benutzer bzw. Benutzergruppen Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 248 Der MIME-Standard SMTP: einfache ASCII-Texte als Nachrichten keine Struktur für den Hauptteil einer Nachricht MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions): Nachrichtenkopf (incl. MIME-Formatanweisungen) Erweiterung des Hauptteils einer Nachricht um Formatinformation durch zwei neue Datenfelder für den Kopfteil einer Nachricht: Content-Type: Typ des Hauptteils Content-Transfer-Encoding: Transfer-Syntax, in der die Daten des Hauptteils übertragen werden Nachrichtenrumpf Text Bild Weitgehende Kompatibilität zur herkömmlichen Internet-Mail: Transfersyntax Base 64 ermöglicht den Transport von Binärdaten durch Subnetze, die nur die Übertragung von 7-Bit-ASCII-Texten erlauben Transfersyntax Quoted Printable erlaubt nationale Sonderzeichen. Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) Audiosequenz 249 Mail und Sicherheit: Pretty Good Privacy (PGP) Aufgabe: Authentisierung und Verschlüsselung von Dateien Funktionsweise (bei Nutzung aller Möglichkeiten): 1. Datenkompression (ähnlich gzip) 2. Daten-Authentisierung durch digitale Signatur 3. Symmetrische Verschlüsselung mit Sitzungsschlüssel, der Public-Key-verschlüsselt vorangestellt wird 4. „Base64”-Kodierung für Mail-Übertragung Datenformat inzwischen IETF-Standard: OpenPGP (RFC 2440) Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 250 Zur Entwicklung des World Wide Web (WWW) Hervorgegangen aus Arbeiten des britischen Informatikers Tim Barners-Lee am europäischen Forschungszentrum CERN (Genf) Ziel: Einfacher weltweiter Austausch von Dokumenten zwischen den Wissenschaftlern Erster Prototyp Ende 1990 grafisch (auf NEXTStep) und zeilenorientiert Durchbruch des WWW durch den von Marc Andreesen und Eric Bina (University of Illinois) entwickelten WWW-Client Mosaic ursprünglich auf Unix-Workstation unter X-Window-System entwickelt als Quellcode per FTP kostenlos verfügbar schnelle Verbreitung Gründung eines W3-Konsortiums zur Standardisierung des WWW im Juli 1994 (Vorsitzender: Tim Barners-Lee) Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 251 Ideen und Ziele des Web Lokalisierung von Information mit Hilfe einer einheitlichen Adressierungsmethode Einheitlicher Zugang (lesen und schreiben) über eine standardisierte Benutzerschnittstelle Inhalte als Hypermedia-Dokumente, visualisierbar, abspielbar auf unterschiedlichsten Rechnern Integration externer Informationsquellen (z.B. Datenbanken) Unterstützung von Transaktionen als Grundlage für interaktive Anwendungen (Client/Server) Keine Reglementierung von Informationsanbietern, inhärente Informationsverteilung Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 252 Anforderungen eines verteilten Dokumentensystems Kodierung der Dokumente Inhalt Semantik Darstellung Dokumentenformat HyperText Markup Language (HTML) Document Type Definition (DTD) Standardized General Markup Language (SGML) Identifikation der Dokumente Lokalisierung Zugriff Identifikationsschema Uniform Resource Identifier (URI) Uniform Resource Name (URN) Uniform Resource Locator (URL) Transport der Dokumente Transferprotokoll Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 253 Architektur und Protokolle Client/Server-Architektur Synchrones Kommunikationsmodell (Request/Response) Ressourcen Einheit der Kommunikation zwischen Client und Server WebStatisch oder dynamisch WebSeite Seite WebSeite WebClient Request Response HTTP WebServer Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) WebSeite Ressourcen 254 Uniform Resource Identifier (URI) Syntax für alle Identifikatoren [RFC 1630]: <uri> ::= <scheme>":"<scheme-specific-part> <scheme> Bezeichnet das Namensschema für diesen URI <scheme-specific-part> Enthält aktuelle Identifikation entsprechend des scheme URIs können sein: Namen Lokationen / Adressen Metainformationen – Uniform Resource Name – Uniform Resource Locator – Uniform Resource Characteristic Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 255 Abgrenzung: Web und Internet Internet Verknüpfung heterogener Netzwerke Basis: Vermittlungsschichtprotokoll IP Verschiedene Transportprotokolle verfügbar (TCP, UDP, ...) Vielzahl von Anwendungsprotokollen (Telnet, FTP, RTP, SMTP, HTTP, ...) World-Wide Web einer von vielen Internetdiensten, Integration anderer Internetdienste in das World-Wide Web möglich Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 256 Protokoll-Flexibilität des Web-Clients WWW-Server HTTP FTP-Server NEWS-Server FTP NNTP Mail-Server ... SMTP Internet WWW-Client FTP: Anzeige von Dateien eines FTP-Servers in der Web-Seite oder direkte Abholung durch Angabe des FTP-URL NNTP: Angabe der gewünschten Newsgruppe im NEWS-URL SMTP: Struktur des URL ist mailto:name@adresse Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 257 Web-Client & Web-Server Client: Server: URL einlesen Servername extrahieren und Serveradresse bestimmen Dateiname extrahieren TCP-Verbindung zum Server / Proxy aufbauen HTTP-Request erstellen und schicken HTTP-Response (aktiv) empfangen HTTP-Response interpretieren Inhalte darstellen bzw. ausführen Auf HTTP-Requests warten HTTP-Requests interpretieren Requests bearbeiten Zugriff auf Dateisystem Eventuell Delegation Mit entsprechender Response antworten Unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten Iterativer Server Nebenläufiger Server Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 258 Cookies HTTP zustandslos, d.h. kein Zusammenhang zwischen zwei Anfragen Mit Cookies Speicherung des Zustands beim Client Protokollprimitive: Set-Cookie Cookie (ServerClient) (ClientServer) Beispiele für ein Cookie: AWID 141.24.92.233.250231057309646408 www.adobe.com/ 1536 30307898 1748280672 29573643 * Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 259 HTTP – Zustandsbehaftete Kommunikation Client Server Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 260 Voice over IP (VoIP) PC mit PC: IP-Netz (Intra- oder Internet) PC mit Telefon: IP-Netz (Intra- oder Internet) VoIPGateway PSTN Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) ISDNTKAnlage 261 Protokolle für VoIP Protokolle für die Übermittlung der Sprache: RTP, RTCP Protokolle für die Übermittlung der Signalisierung, d. h. VoIP-Signalisierungsprotokolle: H.323, SIP Protokolle für die Anbindung herkömmlicher TKSysteme für die Sprachübermittlung an die IP-Netze; d. h. so genannte Media Gateway Control Protokolle: MGCP, Megaco Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 262 Integration von IP und Telefonie durch H.323 Telefonienetz IP-Netz Daten • Optimiert für Datenanwendungen • Effiziente Nutzung der Bandbreite Sprache Video • Optimiert für Sprachund Video-Anwendungen • Isochrone Übertragung H.323 verbindet diese unterschiedliche „Welten” Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 263 H.323-Basiskomponenten Multipoint Control Unit H.323-Terminal Gatekeeper H.323-Zone Telefonnetz H.324 H.323-Terminal MCU VoIPGateway B-ISDN ISDN H.320 Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) H.321 264 TCP/IP und VoIP-Protokolle Signalisierung H.323-SIG Audio / Video SIP TCP RTP RTCP UDP Internet Protocol Rechner-Netzanschluss Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 265 Session Initiation Protocol (SIP) RFC 2543 der IETF (Internet Engineering Task Force) Signalisierungsprotokoll für die Übermittlung von Audio und Video über IP-Netze Mit H.323 vergleichbar, aber weniger komplex und einfacher zu implementieren Client/Server-Prinzip Unterstützung der Mobilität von Benutzern Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 266 Beispiel für einen SIP-Verlauf [email protected] [email protected] INVITE [email protected] 180 Ringing 200 OK ACK [email protected] VoIP - Verbindung BYE [email protected] 200 OK Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 267 Aktuelle Trends IMT-2020 (5G) Promotion Group: 5G Visions and Requirements, White Paper, May 2014. http://euchina-ict.eu/wp-content/uploads/2015/03/IMT-20205GPG-WHITE-PAPER-ON-5G-VISION-AND-REQUIREMENTS_V1.0.pdf Kommunikationsnetze - 7. Das Internet (WS 2016/17) 268 Literatur COMER, D.E.: Computernetzwerke und Internets mit InternetAnwendungen. 3. überarbeitete Auflage, München: Pearson Studium / Prentice Hall, 2002. ISBN 3-8273-7023-X. COMER, D.E.: TCP/IP – Konzepte, Protokolle und Architekturen. 4. Auflage, Bonn: mitp-Verlag, 2003. ISBN 3-8266-0995-6. KRÜGER, G. u. D. RESCHKE, Hrsg.: Lehr- und Übungsbuch Telematik – Netze, Dienste, Protokolle. 3. aktualisierte Auflage, München; Wien: Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2004. ISBN 3-44622862-4. PERLMAN, R.: Bridges, Routers, Switches und Internetworking Protocols. 2. Auflage, München: Addison Wesley, 2003. ISBN 3-8273-2093-3. SEITZ, J. ; DEBES, M. ; HEUBACH, M. ; TOSSE, R.: Digitale Sprach- und Datenkommunikation; Netze – Protokolle – Vermittlung. München, Wien : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2007. – ISBN 3-446-22979-5. STEVENS, W.R.: TCP/IP Illustrated, Bd. 1 – The Protocols. 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