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VO E-Commerce und Neue Medien
Internet Technologie
Grundlagen der Datenübertragung
• Grundlagen der Datenübertragung
• Netzwerkprotokolle
• TCP/IP und das Internet
• Client/Server-Anwendungen im Internet
• Internet-Dienste:
– Domain Name Service (DNS)
– FTP
– SMTP und POP
– World Wide Web
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Folie 1
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Netzwerkprotokolle
Folie 2
Schichtenmodell
• Regeln für die Kommunikation zwischen Rechnern
– Format der übertragenen Daten
– Beschreibung des Auf - und Abbaus einer Verbindung
– Schichtenmodell von aufeinander aufbauenden Protokollen
• Beispiele für (proprietäre) Netzwerkprotokolle
– SNA (Systems Network Architecture) von IBM
– TRANSDATA von SNI
– DNA (Digital Network Architecture) von DEC
– DCA (Distributed Communications Architecture) von Unisys
– ...
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Folie 3
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 4
VO E-Commerce und Neue Medien
ISO/OSI-Referenzmodell
Beispiel LAN-Standard: Ethernet
• Normiert IEEE 802.3 (entspricht ISO 8802-3)
• Maximale Übertragungskapazität: 10 Mbit/s
• Zugriffsverfahren: CSMA/CD
• Ethernet-Karten sind günstig (< ATS 1.000)
Hersteller beispielsweise 3Com oder Western Digital.
Internet Protokolle
(TCP/IP)
• Hersteller vergeben weltweit eindeutige Ethernet-Adressen
(Beispiel 0a:47:b6:23:c2:8b)
Lokales Netzwerk
(LAN)
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Folie 5
Verbreitete Ethernet-Topologien
• Jedes Paket wird von jeder Station empfangen
(Diffusionsnetz)
Beispiele für alternative LAN- Protokolle:
Tokenring (4 und 16 Mbit/s), Fast- Ethernet (100 Mbit/s),
Gigabit- Ethernet (1000 Mbit/s)
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Folie 6
Übertragungskapazitäten
• Maßeinheit ist Bit pro Sekunde (bit/s oder bps)
• Beispiel.: Übertragung einer Textdatei mit 100 KB (KByte)
über eine Datenleitung mit einer Kapazität von 10 kbit/s
(Kilobit pro Sekunde) dauert 80 Sekunden (und nicht 10
Sekunden; 100 KByte = 800 Kbit)
Hub
• Typische Übertragungskapazitäten
– Modem: 56 kbit/s
Thin Wire Ethernet (10Base(10Base-2)
•
Bus-Topologie
•
•
RG58-Verkabelung (Koaxialkabel)
Hohe Fehleranfälligkeit
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TP Ethernet (10Base(10Base- T, 100Base100Base-T)
•
•
•
– ISDN: 128 kbit/s
– GSM: max. 9,6 kbit/s
– DECT: 12x32 kbit/s
Stern-Topologie mit Hub /
Ethernet -Repeater
– ADSL: 768 kbit/s bzw. 8 Mbit/s
– UMTS: max. 2Mbit/s
– Fast-Ethernet: 100 Mbit/s
– Infrarot: 1-10 Mbit/s
Twisted-Pair-Verkabelung
Geringe Fehleranfälligkeit
– ATM: 155 Mbit/s - 1,2 Gbit/s
– Funk -LAN: 1-11 Mbit/s
– SONET 51,84 Mbit/s (OC -1) - 13,21 Gbit/s (OC -255)
Folie 7
Internet Technologie
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Folie 8
VO E-Commerce und Neue Medien
Entwicklung der Übertragungskapazitäten
Charakteristika der Internetprotokolle
• Protokolle sind offene Standards (Internet RFCs)
• Weitläufige Unterstützung der Protokolle => Verbindung
unterschiedlicher Hardware ist kein Problem
• Implementierungen in zahlreichen Betriebssystemen
• Unabhängigkeit vom physischen Netzwerk (TCP/IP ist über
Ethernet, Tokenring, eine konventionelle Telefonleitung oder
eine X.25-Verbindung einsetzbar)
• Weltweit einheitlicher Adressierungsmechanismus
• Standardisierte Protokolle auf Anwendungsebene (SMTP,
HTTP) => herstellerunabhängige, konsistente,
weitverbreitete Dienste.
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Folie 9
Entwicklung des Internet
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© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 10
Die Protokollfamilie TCP/IP
Folie 11
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 12
VO E-Commerce und Neue Medien
Die IP-Adresse
Die IP-Adresse
• Qualifizierte IP-Adresse - weltweit gültige Identifizierung
• 4 Byte getrennt durch drei Punkte
• Information über Netzwerk und Host:
137.208 . 1.4
Netzwerk-Adresse 137.208
Host-Adresse 1.4
• Class A Adresse: 1. Byte < 128; 3 Bytes (24 Bit) für Hosts
(0 und 127 sind reserviert)
• Class B Adresse: 128 < 1.Byte < 191; 2 Bytes für Hosts
• Class C Adresse: 191 < 1. Byte < 223; 1 Byte für Hosts
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Folie 13
Aufbau eines IP-Paketes
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Folie 14
Verbindung zweier Netze durch einen Router
Inhalt: Steuerinformation + Nutzdaten
Datagram: Datenpaket mit Absender- und Empfängeradresse
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Folie 15
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 16
VO E-Commerce und Neue Medien
Ein kleines Internet
Das Adress Resolution Protocol (ARP)
137.208.1.1
137.208.1.8 137.208.1.9
137.208.1.1
Router
2a:3e:12:5f:40:2b
137.208.1.55
Internet
2a:3c:ab:27:44:1c
137.208.2.1
137.208.1.56
130.206.99.17
137.208.2.4
•
•
•
•
137.208.2.5
137.208.1.56
137.208.2.6
Jede Netzwerksoftware kennt die Adresse des Router
Pakete in das fremde Subnetz werden an den Router geschickt und
von diesem weitergeleitet
Pakete im lokalen Subnetz werden direkt zugestellt
To:w i@alice
Subject: Hallo Leute
Date: April 23
Howdy Folks,
IP-Paket
Der Router hat zwei Netzwerkkarten (z.B. zwei Ethernet -Karten) und
zwei IP-Adressen, vermittelt Pakete zwischen unterschiedlichen
Netzen.
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 17
Router
X.25
öffentliches Netz
Rechner will an IP-Adresse Paket schicken
•
Rechner macht ARP- Broadcast im lokalen
Netz
•
Der Rechner mit der gesuchten IP-Adresse
(oder Gateway ) antwortet (ebenfalls
Ethernet -Paket)
Folie 18
Router
Wegwahl: Weiterleiten von Paketen über mehrere physische Netze
hinweg und Auswahl alternativer Pfade zum Zielknoten.
•
Router haben typischerweise mehrere Netzwerkschnittstellen, sind in
Einschubbauweise ausgeführt und können somit IP-Pakete zwischen
beispielsweise Ethernet, Tokenring oder öffentlichen Netzen weiterleiten.
Die Netze müssen ab Schicht 3 ident sein.
•
•
traceroute
•
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Abbildung von IP-Adressen auf HardwareAdressen (bspw. Ethernet -Adressen)
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Wegwahl (engl.: routing)
TokenRing
•
25
Folie 19
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 20
VO E-Commerce und Neue Medien
Transportschicht: TCP und UDP
Transmission Control Protocol
Top-Level Name-Server
(Beispiel ns.nasa.gov )
User Datagram Protocol
• Verbindungsorientiertes
Protokoll
• Verbindungsloses
Protokoll
• Bereitstellung eines
Datenstroms
• Verläßliche Verbindung
• Paket wird “einfach
abgeschickt”, bei Bedarf
wiederholt
• Minimaler ProtokollOverhead
• Beispiele: DNS, TFTP
• Beispiele: FTP, SMTP,
HTTP, Telnet, ...
Das Domain-Name-System (DNS)
Name-Server von .at
(Beispiel ns1. univie.ac.at)
Name-Server von . co
co.at
.at
(ns.Austria.EU.net )
Name-Server von eunet .co
co.at
.at
(ns.eunet .co.at)
DNS (53)
UDP
gethostbyaddr 193.83.150.227
TCP/IP wird üblicherweise als Synonym für die
Internet- Protokollfamilie verwendet!
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www.eunet.co.at ?
isis.wu-wien.ac.at
Folie 21
rudolph.wu-wien.ac.at
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Funktionalität des DNS
Folie 22
Das Domain-Name-System (DNS)
www.icann.org
• Abbildung von (vollqualifizierten) Rechnernamen (engl.:
domain names) zu IP-Adressen und umgekehrt
• Neue Domains sind immer bei dem Betreiber der
übergeordneten Domain zu registrieren
• Dezentrale, hierarchisch organisierte Datenbank - bei
großer Anzahl von Hosts leichter zu aktualisieren als
zentraler Datenbestand
• Die hierarchische Organisation in Domains hat nichts mit
der Aufteilung der Netzwerkadressen zu tun
• DNS basiert auf UDP (Port 53)
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
IP
Network Access
Layer
Generic
int
com
edu
sun
yale
eng
ai
cs
gov
Internet Technologie
mil
org
acm
eng
linda
robot
Folie 23
Countries
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
jack
net
ieee
jill
jp
us
ac
co
keio
nec
cs
csl
at
...
co
ac
univie
ifs
ani
pc24
Folie 24
VO E-Commerce und Neue Medien
Aufbau eines TCP-Paketes
Client/Server-Kommunikation über TCP/IP
•
•
•
•
•
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 25
25 SMTP
popper
date
110 POP
13 Daytime
TCP
UDP
Folie 26
Protocol-Multiplexing mit Ports
Anwendungsprozeß
Socket - TCP oder UDP,
einem Port zugeordnet
sendmail
popper
date
sendmail
popper
date
25 SMTP
106 POP
16 Date
25 SMTP
106 POP
16 Date
TCP
IP
TCP/IP
Netzwerksoftware
Network Access
Layer
Kartenspezifische
Netzwerksoftware
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Server-Prozesse “schlafen” bis eine
Anforderung eintrifft oder werden erst
bei Bedarf gestartet
Server-Prozesse identifizieren ihre
Klienten anhand des Absenders (IPAdresse und Dienstnummer)
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Prozeßkommunikation über TCP/IP
sendmail
Server stellen ihre Dienste über
Dienstnummern (engl.: well known
ports) zur Verfügung; Beispiel: 25
Sendmail
Dienstnummern bis 1024 sind reserviert
für Standard-Dienste ( FTP, TELNET,
NNTP, SMTP, SNMP, HTTP ...)
Für Clients oder nicht -standardisierte
Server werden freie Dienstnummern
vorübergehend zugewiesen
Folie 27
Internet Technologie
UDP
TCP
UDP
IP
IP
Network Access
Layer
Network Access
Layer
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 28
VO E-Commerce und Neue Medien
SMTP und POP
SMTP
SMTP
Datenübertragung mit FTP
POP
•
•
POP
•
•
Das SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
dient der Übertragung elektronischer Mail
über eine bidirektionale TCP/IP-Verbindung
POP
•
•
Oft wird die Mail auf einem Mail-Server
zwischengelagert, auf den dann mit POP
(Post Office Protocol) zugegriffen wird
•
SMTP (Dienstnummer 25) und POP
(Dienstnummer 110) basieren auf TCP
•
POP-Klienten (Beispiel Eudora) können
auch problemlos über eine SLIP oder PPP Verbindung Mail empfangen
SMTP, POP
(25, 110)
•
TCP
Zuverlässiger und effizienter Dateitransfer
Server-Prozeß an den Dienstnummern20 und 21
(TCP)
Klartext-Protokoll (Mit Hilfefunktion)
Binäre (unveränderte) Übertragung von Daten
oder Berücksichtigung unterschiedlicher CR/LF Konventionen (ASCII)
Weite Verbreitung durch Möglichkeit des
anonymen Zugangs zu dafür vorgesehenen
Dateien (Anonymous -FTP)
GET
PUT
FTP (20, 21)
TCP
IP
IP
Network Access
Layer
Network Access
Layer
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Folie 29
RFC
RFC959
959
RFC
RFC1635
1635
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Integration von Diensten durch das WWW
Folie 30
WWW-Grundelemente
Hypertext (HTML)
•
Seitenbeschreibungs sprache HTML
(Hypertext Markup
Language)
•
Kommunikations protokoll HTTP
(Hypertext Transfer
Protocol)
News-Artikel
HTTP
Dateitransfer
FTP
Gopher -Menü
NEWS
E-Mail
Terminalemulation
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Folie 31
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 32
VO E-Commerce und Neue Medien
Die Hypertext Markup Language (HTML)
Der Uniform Resource Locator 1/2
Der URL spezifiziert auf einheitliche Weise den Ort und die
Zugriffsmodalitäten eines Internetdienstes.
<HTML>
<TITLE>Kleines Demo</TITLE>
<BODY>
<H1>Hallo Leute!</H1>
<Dienst>:<Dienstspezifischer Teil>
HTML ist einfach zu lernen:
<UL>
<LI> Inspiration mit <i>View/Document Source </i>
<LI> Ü bung macht den Meister
</UL>
HTTP
http://<Rechner>:<Port>/<Pfad>
http:// wi.wu- wien.ac.at/telekomm.html
Default: Port 80
</BODY>
</HTML>
Mail
mailto:<User@Rechner>
mailto: neumann @wu- wien.ac.at
•
•
File
file:/<Pfad>
file
:/<Pfad>
file:/hallo. html
Standardisierung durch W3C
Herstellerspezifische HTML-Erweiterungen speziell von Netscape, und
Microsoft sind weit verbreitet
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Folie 33
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Der Uniform Resource Locator 2/2
FTP
ftp://<User>:<Kennwort>@<Rechner>:<Port>/<Pfad>
ftp:// hugo@dec1:/etc/motd
Default: <User> anonymous , <Kennwort> guest, <Port> 21
News
news :<Newsgroup
news:<
Newsgroup>
>
news:<Message
news
:<Message -ID>
news:comp.infosystems.www
Spezifiziert nicht eine bestimte Resource!
Folie 34
Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
•
•
•
•
Telnet telnet ://<User>:<Kennwort>@<Rechner>:<Port>
telnet ://hugo@rudolph/
Default: <User> und <Kennwort> können entfallen, <Port> 23
•
Gopher gopher://<Rechner>:<Port>/<Gopher
gopher://<Rechner>:<Port>/<Gopher-- Pfad>
gopher://gopher.wu- wien.ac.at/
Default: <Port> 70, <Gopher-Pfad> kann entfallen
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RFC
RFC1738
1738
Protokoll zur Übertragung von Daten
beliebiger Struktur (Entitäten) über
das Internet
Baut auf TCP auf, die Verbindung wird
jedoch nach jedem Transfer abgebaut
(Zustandsproblematik!)
Wichtigstes Einsatzgebiet: Transfer von
Hypertext (Content -Type: text/ html)
Content -Typen entsprechen dem MIMEFormat (Multipurpose Internet Mail
Extensions )
RFC 2616: Hypertext Transfer Protocol - HTTP/1.1
<HTML>
<TITLE>
Abteilung für WI
</TITLE>
...
GET index
index.. html
HTTP (80)
TCP
IP
Network Access
Layer
Folie 35
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 36
VO E-Commerce und Neue Medien
HTTP im Detail
HTTP Live
•
Kommunikationsaufbau vom Klienten
•
Wichtigsten Anfragetypen:
•
GET
HEAD
POST
•
Eine Anfrage kann mittels Request-Header -Fields (Anfrageparameter)
näher spezifiziert werden; Beispiel: If -Modified
Modified--Since
Since:: <Datum> überträgt
eine Entität nur, wenn sie aktueller ist als das angegebene Datum
•
Die Antwort vom Server kann Reply-Header- Field (Antwortparameter)
näher spezifiziert werden; Beispiel: Content -length
length:: <Länge> spezifiziert
Länge der übertragenen Entität in Bytes, Content -type
type:: <MIME<MIME- Eintrag>
spezifiziert Art der Entität
Eine Entität wird angefordert
Anfrage von Steuerinformation
Eine Entität wird dem Server übergeben
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Folie 37
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
HTTP-Anfrage
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 38
HTTP-Methoden
Folie 39
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 40
VO E-Commerce und Neue Medien
HTTP-Antwort
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
HTTP-Status-Codes
Folie 41
WWW und Mobilität
Folie 42
WAP - Wireless Application Protocol
• Protokoll (HTTP, Hypertext Transfer Protocol) und
Sprache (HTML, Hypertext Markup Language) des
Web wurden nicht für mobile Anwendungen
entworfen, daraus resultieren zahlreiche Probleme!
• Typische Datengrößen
• Ziele
– Internet- Inhalte und erweiterte Dienste sollen zu mobilen
Endgeräten (Telefone, PDA, ...) geliefert werden
– Unabhängigkeit von Standards drahtloser Netze
– offen für alle, Vorschläge („weltweite
Protokollspezifikation“) werden Standardisierungsgremien
vorgelegt
– Anwendungen sollen über aktuelle Transportmedien,
Gerätetypen hinweg skalieren und auch auf zukünftige
Entwicklungen anwendbar sein
– HTTP-Anfrage: 100-350 Bytes
– Antworten meist unter 10 KB, Kopfteil ca. 160 Bytes, GIF
durchschnittlich 4,1 KB, JPEG 12,8 KB, HTML 5,6 KB
– aber auch viele sehr große Dateien, nicht
vernachlässigbar
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 43
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
11.18.1 Folie 44
VO E-Commerce und Neue Medien
WAP - Wireless Application Protocol
Key Technology: Wireless Connectivity
• Plattformen
– beispielsweise GSM (900, 1800, 1900), CDMA IS-95,
TDMA IS-136, Systeme der 3. Generation wie IMT-2000,
UMTS, W- CDMA
Satellite
100
Transfer Rate (Mbit/sec)
Wireless Broadband
• Forum
– WAP-Forum, mitgegründet von u.a. Ericsson, Motorola,
Nokia, Unwired Planet
– Informationen unter http://www .wapforum.org
10
1
Digital Cellular
0.1
Radio
Infrared
Satellite Networks
Globalstar
www.globalstar.com
IRIDIUM
www.iridium.com
Teledesic
www.teledesic.com
Wireless Broadband Networks
Hiperlan
www.hiperlan.com
WaveLAN
www.wavelan.com
Wireless ATM
www.atmforum.com
Digital Cellular Networks
DECT
www.dect.ch
GSM
www.gsmworld.com
LMDS
www.webproforum.com/lmds
UMTS
www.umts-forum.org
Radio Networks
Bluetooth
www.bluetooth.com
Infrared Networks
IrDA
www.irda.org
Cordless Networks
DECT
www.dect.ch
0.01
PAN
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
11.18.1 Folie 45
LAN
MAN
WAN
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Spektrum elektromagnetischer Wellen
Folie 46
Satellitensysteme
Intersatelliten verbindung (ISL)
Mobile User
Link (MUL)
Gateway Link
(GWL)
MUL
GWL
kleinere Zellen
(Spotbeams)
Bodenstation
oder Gateway
gesamtes
Ausleuchtungsgebiet
(Footprint)
ISDN
PSTN: Public Switched
Telephone Network
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Folie 47
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
PSTN
GSM
Benutzerdaten
Folie 48
VO E-Commerce und Neue Medien
Wireless LAN (z.B. IEEE-Standard 802.11)
Bluetooth
Festes Endgerät
(Fixed terminal)
Mobiles Endgerät
(Mobile terminal)
• Konsortium: Ericsson, Intel, IBM, Nokia, Toshiba viele Mitglieder
Server
• Anwendungen
Infrastrukturnetz
– Anbindung von Peripheriegeräten
• Lautsprecher, Joystick, Kopfhörer
– Unterstützung von ad-hoc-Netzwerken
• kleine, billige Geräte
– Verbindung von Netzwerken
• e.g., GSM über Handy - Bluetooth – Laptop
Zugangspunkt (Access point)
Anwendung
Anwendung
TCP
TCP
IP
IP
802.11 MAC
802.11 MAC
802.3 MAC
802.3 MAC
802.11 PHY
802.11 PHY
802.3 PHY
802.3 PHY
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
• Einfacher, billiger Ersatz für IrDA , eingeschränkte
Reichweite, niedrige Datenraten, geringer
Stromverbrauch
Folie 49
Mobile IP
2
MN
• Hansen, Neumann: Wirtschaftsinformatik I,
8. Auflage, Kapitel 12
• Schiller, J.: Mobilkommunikation. Addison-Wesley
2000
Empfänger
3
Internet
Folie 50
Literatur zum Thema
HA
Heimatnetz
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FA
Fremdnetz
1.
1
CN
Sender
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
2.
3.
4.
Sender (CN) sendet an IP-Adresse von
Mobile-Node (MN)
Home-Agent (HA) fängt Paket ab
HA tunnelt Paket an Foreign-Agent (FA),
durch Kapselung
FA leitet das Paket an MN weiter
Folie 51
Internet Technologie
© Abteilung für Wirtschaftsinformatik
Folie 52