Internet und TCP / IP Inhalt

Internet und TCP / IP
Internet und TCP / IP
Guido Frisch
Internet und TCP / IP
Inhalt
• Internet als Netz von Netzen
• TCP / IP
• Anwendungen
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Internet und TCP / IP
Internet Geschichte
1957
• Start des ersten russischen Weltraumsatelliten Sputnik.
1958
• In den USA wird die ARPA (Advanced Research Projects
Agency) als Antwort gegründet. Sie beschäftigt sich mit
Technologien im Bereich Kommunikation und
Datenübertragung , um den Rückstand der USA gegenüber
der Sowjetunion aufzuholen.
1968
• ARPA fördert ein Projekt "Resource Sharing Computer
Networks". An der University of California (UCLA) wird
Leonard Kleinrock beauftragt, den ersten Knoten des im dem
Projekt beschriebenen Netzes zu entwickeln.
Internet und TCP / IP
Internet Geschichte
Anfang 1969
• Im Rahmen diese Projektes formiert sich die Network
Working Group (NWG). Am 1.4.1969 gibt die NWG gibt die
ersten Protokollbeschreibungen heraus und nennt sie
Requests for Comments (RFC). Die ersten vier Knoten
dieses Netzes werden in Betrieb genommen, das Netzwerk
wird zwischen den Universitäten UCLA, UCSB (Univ.of
Calif., Santa Barbara), SRI (Standford Research Insitute)
und der University of Utah betrieben.
1973
• "A Protocol for Packet Network Interconnection" beschreibt
das Transmission Control Program (TCP).
1977
• Das ARPANET hat 111 angeschlossene Rechner.
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Internet und TCP / IP
Internet Geschichte
1978
• TCP wird in TCP und IP aufgeteilt.
1979
• Unabhängig von den Arbeiten am ARPANET entwickeln die
Studenten Tom Truscott, Jim Ellis und Steve Bellovin ein
Netzwerk, welches den Nachrichtenaustausch mit einfachen
technischen Voraussetzungen über Telefonleitungen
ermöglicht. Dabei werden neben E-Mail auch "öffentliche"
Mail (Diskussionsforen) ermöglicht: das System wird
Usenet/News genannt.
1984
• Domain Name System (DNS), 1000 Hosts werden
überschritten
Internet und TCP / IP
Internet Geschichte
1988
• R. Morris jr. verdeutlicht die Notwendigkeit von mehr
Sicherheit im Netz, indem er im November ein
Wurmprogramm aussetzt.
1990
• Tim Berners-Lee schreibt den Prototyp für das WWW,
basierend auf seinen Entwicklungen HTML, URL und HTTP.
Das Arpanet wird offiziell außer Betrieb genommen.
Archie wird von Peter Deutsch, Alan Emtage und Bill Heelan
herausgebracht.
1993
• Studenten und Mitarbeiter des National Center for
Supercomputing Applications der Universität von Illinois
entwickeln ein grafisches User-Interface mit dem Namen
NCSA Mosaic zur Navigation im Internet.
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Internet und TCP / IP
Internet Geschichte
1994
• Jim Clark und Marc Andreesen gründen Netscape
Communications und bringen ihren ersten Browser auf den
Markt.
1995
• Sun stellt Java als Programmiersprache zur Entwicklung
systemunabhängiger Applikationen vor, das erste JavaApplet ist der "Duke". WWW überholt FTP als Service mit
dem höchsten Datenaufkommen. Prodigy, AOL. und
CompuServe bieten ihren Kunden Internetzugang.
1998
• Network Solutions registriert seine 2-Millionste Domain.
Internet und TCP / IP
Internet Geschichte
1999
• Das ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and
Numbers) hat fünf Firmen benannt, die in Zukunft als
Registraturen für Domain-Namen im Internet fungieren
können.
2000
• Die ICANN entscheidet sich für die neuen Top Level
Domains .biz, .info, .name, .pro, .museum, .aero und .coop.
Gegen große Webseiten wie Yahoo, Amazon und eBay wird
ein massiver Service-Anschlag gestartet.
Die von NEC-RI und Inktomi ermittelte Größe des WEB
übersteigt 1 Mrd indizierbare Webseiten.
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Internet und TCP / IP
Internet: Netz von Netzen
Welt
Deutschland
Gigabit, Testbed
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Protokollfamilien
Hersteller
Protokollfamilie
•Novell Corporation
Netware
•Banyan Systems Corporation
VINES
•Apple Computer Corporation
AppleTalk
•Digital Equipment Corporation
DECNET
•IBM
SNA
•Viele
TCP / IP
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Internet und TCP / IP
Was muss ein Protokoll können?
•
•
•
•
•
Hardware Fehler abfangen
Network Congestion (Stau) umgehen
Paket Delay and Loss verhindern
Data Corruption verhindern
Duplizierte Datenpakete und vertauschte
Reihenfolge verhindern
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Schichtenmodell
Schicht n
Schicht n
…
…
Schicht 2
Schicht 1
Schicht 2
Sender
Schicht 1
Empfänger
Netzwerk
Datenübertragung über einen Protokollstapel
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Internet und TCP / IP
ISO / OSI Referenzmodell
• 1977 von der International Standards
Organisation (ISO) für die Kommunikation in
offenen Netzwerken entwickelt (Open Systems
Interconnection)
• Heute noch relevant hinsichtlich der
Terminologie, der Bezeichnung und der
Nummerierung der einzelnen Schichten
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Anwendungsschicht (Application)
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Darstellungsschicht (Presentation)
5
Sitzungsschicht (Session)
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Transportschicht (Transport)
3
Vermittlungsschicht (Network)
2
Sicherungsschicht (Data Link)
1
Bitübertragungsschicht (Physical)
Anwendungssystem
Transportsystem
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Bitübertragungsschicht (Physical)
• Definiert technische und physikalische
Eigenschaften des Übertragungsmediums
(Übertragungskanal)
– Verwendete Übertragungsverfahren (z.B.
Manchester-Kodierung)
– Bauform und Belegung von Steckverbindungen
– Mechanische und elektrische / optische Parameter
– Wichtige Protokollstandards:
• ITU-T V.24
• ITU-T X.21 und X.21bis
• EIA / TIA RS-232.C
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Sicherungsschicht (Data Link)
• Gewährleistet trotz gelegentlicher Fehler, dass
bei einer Punkt-zu-Punkt Verbindung eine
zuverlässige Übertragung stattfinden kann
• Fehlererkennungsverfahren: z.B. durch
Prüfsummenberechnung
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Vermittlungsschicht (Network)
• Zuweisung von Adressen zu End- und
Zwischensystemen
• Weiterleitung von Datenpaketen von einem
Ende des Netzwerkes zum anderen
• Verknüpfung einzelner Netzwerke
(Internetworking)
• Verbindungsglied zwischen Endsystemen
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Transportschicht (Transport)
• Stellt sicher, dass Datenpakte fehlerfrei,
vollständig und in der richtigen Reihenfolge vom
Sender zum Empfänger gelangen
• Abbildung von Netzwerkadressen auf logische
Namen
• Bedeutende Protokollstandards:
–
–
–
–
ISO 8072
ISO 8073
ITU-T T.80
TCP
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Sitzungsschicht (Session)
• Kommunikationssteuerungsschicht
• Einrichtung einer Übertragungssitzung zu
entferntem Rechnersystem
– z.B. Sicherungsmechanismen wie Authentikation über
Passwort-Verfahren
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Darstellungsschicht (Presentation)
• Konversion unterschiedlicher Datenformate
• Sorgt für korrekte Interpretation der
übertragenen Daten
– Sender: Umsetzung der lokale Kodierung der Daten
in eine einheitliche Transferkodierung
– Empfänger: Umwandlung der Transferkodierung in
die lokale
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Anwendungsschicht (Application)
• Schnittstelle zu Anwendungsprogrammen, die
das Netzwerk nutzen wollen
• Stellt einfach handhabbare Dienste zur
Verfügung, die dem Anwender oder
Programmierer verborgen bleiben
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Das TCP / IP - Schichtenmodell
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Anwendungsschicht (Application)
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Transportschicht
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Internetschicht
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Bitübertragungsschicht (Network Interface)
1
Hardware
Die fünf Schichten der TCP / IP - Protokollfamilie
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Internet und TCP / IP
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Bitübertragungsschicht (Network Interface)
• Umfasst die Schichten 1 (Bitübertragung) und 2
(Sicherung) des ISO / OSI-Referenzmodells
• Hauptaufgabe besteht in der sicheren
Übertragung zwischen benachbarten
Endsystemen
• In lokalen Netzwerken aufteilung in:
– Media Access Control (MAC): Regelt Zugriff auf
gemeinsam genutztes Übertragungsmedium
– Logical Link Control (LLC): Flusssteuerung,
Fehlerbehandlung, Datenpaktesynchronisation
Internet und TCP / IP
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Internetschicht
• Ermöglicht Datenkommunkation zwischen zwei
Endsystemen an verschiedenen Enden des
Kommunikationsnetzwerkes
• Verwendet eindeutiges Adressierungsschema
• Zentrales Protokoll: Internet Protocol (IP)
– Verantwortlich für die Fragmentierung und
Defragmentierung (IP-Datagramme)
• ICMP (Internet Control Message Protocol)
– Setzt direkt auf IP auf
– Zuständig für die Meldung von Übertragungsfehlern
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Internet und TCP / IP
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Transportschicht
• Einrichtung einer Kommunikationsverbindung zwischen
zwei Anwendungsprogrammen (auf unterschiedlichen
Rechnern im Netzwerk)
• Vergleichbar mit Schicht 4 ISO / OSI
• TCP-Protocol (Transport Control Protocol)
– Realisiert zuverlässigen, bidirektionalen Datenaustausch
zwischen Endsystemen
• UDP-Protocol (Universal Datagram Protocol)
– Überträgt eigenständige Dateneinheiten (Datagramme)
zwischen Anwendungsprogrammen
– Erhöhter Datendurchsatz durch geringere Komplexität als TCP
– ABER: Geringere Zuverlässigkeit und Sicherheit als TCP
Internet und TCP / IP
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Anwendungsschicht (Application)
• Analog zu Schicht 5-7 ISO / OSI
• Schnittstelle zu den eigentlichen
Anwendungsprogrammen z.B.:
–
–
–
–
–
–
–
TELNET
FTP
SMTP
HTTP
RPC
DNS
…
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Internet und TCP / IP
IP-Adresse
• Z.B.: 134.155.50.18
• Testen mit ifconfig: wird benutzt um kernel-residente
Netzwerksschnittstellen zu konfigurieren.
• Ohne Parameter zeigt ifconfig den Zustand der
augenblicklich aktiven Netzwerksschnittstellen
Internet und TCP / IP
Verbindungstest
• % ping 134.155.100.127
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Verbindungstest
• % netstat –i
In der linken Spalte finden sich die Schnittstellen des Rechners.
In der nächsten Spalte die Paketgröße.
Es folgen Statistiken über die versandten und die fehlerhaften Pakete. Diese
Zahlen werden aufsummiert und sind bei Rechnern, die lange im Netz stehen,
manchmal recht hoch.
Internet und TCP / IP
Domainnamen
• rechner.subnetz.country.area
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Internet und TCP / IP
Routing: Wege der IP-Pakete
Internet und TCP / IP
TCP/IP unter DOS und Windows95/NT
•
•
•
•
ping
netstat
route
kein ifconfig, traceroute
Ersatz: winipcfg, ipconfig, tracert
• Netzkonfiguration
IP-Adresse, Gateway, DNS-Server
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Internet und TCP / IP
Zugang zum Internet
•
•
•
•
•
Provider bieten Verbindung zum Internet
Online-Dienste und Server-Betreiber
Dial-in:
Telefonanschluß, Modem,
Terminalprogramm, Decoder
Dial-up-IP: eigene IP-Adresse
SLIP Serial Line IP,
PPP Point to Point Protokoll
Browser, FTP
Standleitungen:
LAN Local Area Network, "Intranet"
WAN Wide Area Network
Kostenteilungsprinzip:
–
–
–
–
Zahlen des eigenen Netzes (LAN, Karten)
Zahlen von Verbindungen zu einigen Nachbarn (WAN, Modem)
Alle Welt darf meine Leitungen benutzen
Ich habe das Recht in aller Welt Leitungen zu benutzen
Internet und TCP / IP
Anwendungen
• Client-Server Prinzip
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Internet und TCP / IP
WWW
• Graphische Oberfläche
Browser: Mosaic, Netscape, MS Internet
Explorer, Amaya, HotJava
• Textmode Oberfläche
Browser: Lynx, Perl basierte
• Z.B.: http://www.uni-mannheim.de
Internet und TCP / IP
Telnet / FTP
• Der Sinn des TELNET-Protokolls besteht darin
eine ziemlich allgemeine, bi-direktionale, 8-bitpro-Byte-orientierte Kommunikationsmöglichkeit
zu bieten. Es wird üblicherweise dazu
verwendet, Benutzern den Zugang zu
Internetrechnern über die Kommandozeile zu
bieten. Aufgrund der fehlenden Verschlüsselung
wird es mehr und mehr durch andere Protokolle
wie ssh verdrängt.
• File Transfer Protocol, ein Netzwerkprotokoll zur
Dateiübertragung
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Internet und TCP / IP
Email
Internet und TCP / IP
News
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Internet und TCP / IP
Ausblick
• Neuordnung der Namensvergabe,
Namensräume
• IPv6, IP version 6
• Übermittlung von Multimedia Daten
• WAP, i-Mode, mobile IP
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