Gero Mühl Internetanwendungstechnik TCP/IP

Internetanwendungstechnik
TCP/IP- und OSI-Referenzmodell
Gero Mühl
Technische Universität Berlin
Fakultät IV – Elektrotechnik und Informatik
Kommunikations- und Betriebssysteme (KBS)
Einsteinufer 17, Sekr. EN6, 10587 Berlin
Schichtenmodelle
> In hierarchischen Architekturen lassen sich Hierarchieebenen
mit unterschiedlichen Funktionen identifizieren
Schichten
> Jede Schicht
>
>
>
>
>
hat bestimmten Zweck und Funktion
bietet den jeweils höheren Schichten Dienste an
besitzt Schnittstelle zum Zugriff auf angebotene Dienste
abstrahiert von Details der Implementierung
nutzt Dienste tieferer Schichten zur Funktionserbringung
> Ziel: Reduzierung der Komplexität
G. Mühl
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3-2
Protokollhierarchien
Schicht 3
Schicht 3-Protokoll
Schicht 3
Schicht 2/3Schnittstelle
Schicht 2/3Schnittstelle
Schicht 2
Schicht 2-Protokoll
Schicht 2
Schicht 1/2Schnittstelle
Schicht 1/2Schnittstelle
Schicht 1
Schicht 1-Protokoll
Schicht 1
Physikalisches Medium
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3-3
Architekturbeispiel
G. Mühl
Philosoph/ÜbersetzerIn/
SekretärIn-Architektur
I like
rabbits.
Nachricht
Philosoph
Deutsch
Ich mag
Kaninchen.
Information
für entfernte
Übersetzerin
Übersetzerin
Deutsch
Ich mag
Kaninchen.
Fax # ----Deutsch
Ich mag
Kaninchen.
Information
für entfernten
Sekretär
Sekretär
Fax # ----Deutsch
Ich mag
Kaninchen.
J‘aime
les lapins.
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3-4
Protokoll
> Ein Protokoll legt die Regeln und Konventionen fest,
wie die Schicht n der Maschine A mit Schicht n der
Maschine B kommuniziert
> Beim Senden leitet jede Schicht die Daten an die unterliegende Schicht weiter, bis die physikalische Schicht erreicht ist
> In jeder Schicht können die Daten transformiert
(z.B. aufgeteilt) sowie zusätzliche Informationen
(z.B. Header, Trailer) hinzugefügt werden
> Der Empfang erfolgt entsprechend umgekehrt
> Eine Protokollhierarchie nennt man auch Protocol Stack
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3-5
Informationsfluss
M
M
M: Gesamte Nachricht
Mi:Teilnachricht i
Hi: Header der Schicht i
H3
H2
H1
G. Mühl
H2
H3
H3
M
M1
M1
H3
H2
H1
M2
H2
H2
M2
H1
H2
H3
H3
M
M1
M1
H2
H1
M2
H2
M2
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3-6
TCP/IP-Referenzmodell
> Schichtenmodell mit vier Schichten
Verarbeitung
Anwendung
Transport
Betriebssystem
Internet
Host-an-Netz
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3-7
TCP/IP-Referenzmodell
> Endsysteme und Router
Verarbeitung
Verarbeitung
Transport
Transport
Internet
Internet
Internet
Host-an-Netz
Host-an-Netz
Host-an-Netz
Gateway (Router)
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3-8
TCP/IP-Referenzmodell
> Protokolle (Beispiele)
Telnet
FTP
SMTP
DNS
TCP
ICMP
ARPANET
G. Mühl
IGMP
Funk
Verarbeitung
Transport
UDP
IP
SATNET
HTTP
LAN
Internet
Host-an-Netz
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3-9
Die Schichten des TCP/IPReferenzmodels
> Host-an-Netz
> Senden, weiterleiten und empfangen einzelner Pakete zwischen
direkt miteinander kommunizierenden Rechnern
> Internet
> Ende-zu-Ende senden und empfangen einzelner Pakete
zwischen miteinander kommunizierenden Rechnern
> Transport
> Ermöglicht die Kommunikation zwischen Anwendungen
> Zwei bekannte Protokolle
> TCP ermöglicht zuverlässige, verbindungsorientierte
Kommunikation auf Basis von Byteströmen
> UDP ermöglicht unzuverlässige, verbindungslose Kommunikation
auf Basis von Nutzdatenpaketen
> Verarbeitung
> Stellt Applikationsprotokolle wie HTTP, FTP oder SMTP zur
Verfügung
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3-10
OSI-Referenzmodell
> OSI = Open Systems Interconnection
> Schichtenmodell mit sieben Schichten
G. Mühl
7
7
Anwendung
6
6
Darstellung
5
5
Sitzungssteuerung
4
4
Transport
3
3
3
Vermittlung
2
2
2
Sicherung
1
1
1
Bitübertragung
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3-11
Die Schichten des OSI-Referenzmodells
> Bitübertragung (engl.: Physical)
> Übertragung ungesicherter Bitströme über den
Kommunikationskanal
> Sicherung (engl.: Data Link)
> Sicherung der zu übertragenen Daten durch Aufteilung in
Rahmen, Checksummen und Bestätigungen; Flusskontrolle
> Vermittlung (engl.: Network)
> Annehmen und Zustellen einzelner Pakete
> Transport (engl.: Transport)
> Entgegennehmen der Daten
> Aufteilung in Pakete für die Vermittlungsschicht
> Abliefern der vollständigen und korrekten Daten
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3-12
Die Schichten des OSI-Referenzmodells
> Sitzungssteuerung (engl.: Session)
> Synchronisation der Kommunikationspartner
> Checkpointing bei langen Übertragungen
> Darstellung (engl.: Presentation)
> Legt die Syntax und die Semantik der zu übertragenden Daten
fest (Datenrepräsentation)
> Anwendung (engl.: Application)
> Stellt Applikationsprotokolle wie HTTP, FTP oder SMTP zur
Verfügung
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3-13
Internet- vs. OSI-Referenzmodell
TCP/IP
OSI
Verarbeitung
Anwendung
Anwendung
Darstellung
Darstellung
Transport
Internet
Host-an-Netz
Sitzung
Sitzung
Transport
Transport
Vermittlung
Vermittlung
Sicherung
Sicherung
Bitübertragung
Bitübertragung
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3-14
Vergleich der Referenzmodelle
TCP/IP
☺
„Bottom-up“-Entwicklung
getrieben aus der Praxis
☺
Einfachheit statt Universalität
☺
Nur verbindungsloses
Vermittlungsprotokoll
Schwächen im Modell und in
der Ebenenstruktur
Keine klare Trennung
zwischen "Dienst",
"Schnittstelle", "Protokoll"
G. Mühl
OSI
Zähe „top-down“-Entwicklung
mit wenig Bezug zur Praxis
☺
Klar strukturiert und
konzeptionell umfassend
Ineffiziente Verarbeitung
Aufwendige, komplexe
Implementierung
Redundante Funktionen
Schlechtes Timing der Stand.
Modell
Modell
Protokolle
Protokolle
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3-15
Fragen?
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3-16