Architektur von Netzwerken FGT-IT-12 Netzwerke planen und installieren Dr. Hergen Scheck, BBS Lüchow, 2003

Stellen Sie sich vor, Sie wären der Erfinder der Netzwerktechnologie Stellen Sie sich vor, Sie wären der Erfinder der Netzwerktechnologie. Welche Probleme müssten Sie lösen?

Mindestanforderungen Die Knoten müssen unterschieden werden können (Adressierung). Es muss eine Netzwerksoftware (z.B. im Betriebssystem) existieren. Es muss eine Schnittstelle zwischen Knoten und Netzwerk entwickelt werden (Netzwerkadapter). Es muss eine „gemeinsame Sprache“ zwischen den Rechnern vereinbart werden (Protokolle). Es müssen Netzwerkanwendungen geschaffen werden, die von Anwendungsprogrammen genutzt werden können.

Was passiert bei einer Netzanwendung? Nachrichtenkanal OS OS Prozess-zu-Prozess-Kanal Host Host Host-zu-Host-Verbindung Hardware Netzverbindung Hardware

Ein einfaches Schichtenmodell Protokoll der Schicht 4 Anwendung Anwendung Protokoll der Schicht 3 OS OS Protokoll der Schicht 2 Host Host Protokoll der Schicht 1 Hardware Hardware

Woraus besteht eine Schicht? Eine Schicht besteht aus Diensten und Protokollen. Ein Protokoll ist ein festgelegtes Format, mit dem gleichrangige Schichten verschiedener Systeme Informationen austauschen. Ein Dienst ist eine Funktion, die einer höheren Schicht zur Verfügung gestellt wird. In einer Schicht sind im allgemeinen mehrere Dienste und Protokolle angesiedelt. Zusammengehörige Protokolle und Dienste werden meist gleich benannt (Beispiele: PPP, TCP, IP, HTTP, FTP). Die Kommunikation im Protokollstapel verläuft in vertikaler Richtung über Dienste, in horizontaler Richtung über Protokolle.

Das Internet-Schichtenmodell Die Anwendungsschicht ist kein Anwendungsprogramm! Sie stellt den Programmen Dienste wie z.B. Email- oder Web-Funktionen zur Verfügung. Das Internet-Schichtenmodell wird nicht nur im Internet, sondern auch in LANs eingesetzt. Es ist das am häufigste verwendete Modell. Die Netzwerkschicht ist im Internet-Schichtenmodell nicht spezifiziert. Daher ist dieses Modell weitgehend unabhängig von der Vermittlungs- und Verkabelungstechnik. Anwendungsschicht Internetschicht Netzwerkschicht Transportschicht

Protokolle und Dienste im Internet-Schichtenmodell Anwendungsschicht Internetschicht Netzwerkschicht Transportschicht IP TCP UDP HTTP FTP SMTP NFS DNS Ethernet FDDI ISDN Bluetooth Die dargestellten Dienste/Protokolle sind nur Beispiele. Lediglich das IP-Protokoll der Internetschicht spielt eine herausragende Rolle. Man sagt auch, der Internet-Protokollgraph hat die Form einer „Eieruhr“.

Das ISO/OSI-Referenzmodell Das OSI-Modell ist ein theoretisches Referenzmodell International Standardization Organization mit 7 Schichten Anwendungsschicht Darstellungsschicht Sitzungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht Netzanwendungen Daten komprimieren, verschlüsseln, ... Anwendungsschichten Verbindungsaufbau (Kenn-/Passworte) „Logische“ Verbindungen Adressierung, Routing Systemschichten Zugriff auf das Netzwerk, Fehlererkennung Stecker, Kabel, Signale, ...

Anmerkungen zum OSI-Modell OSI bedeutet „Open Systems Interconnection“ und hat zum Ziel, hersteller-unabhängige Netzwerke zu ermöglichen. Es gibt viele einzelne Protokolle, die nach dem OSI-Modell entwickelt wurden. Viele beginnen mit einem „X“, z.B. X-25, X-75, X-500, ... OSI-Protokolle müssen erst spezifiziert und genehmigt werden, bevor sie programmiert werden dürfen. Dadurch ist ihr Entwicklungsprozess sehr langsam und weniger attraktiv. Die Anzahl der Schichten (7) ist keine „magische Zahl“, sondern war ein Kompromiss zwischen 6 und 8 Schichten.

Gegenüberstellung der Schichten in OSI/Internet Anwendungsschicht Darstellungsschicht Sitzungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Bitübertragungsschicht Internetschicht Netzwerkschicht 1 2 3 4 5 6 7 Es gibt Protokolle, die mehrere Schichten oder nur Teile von Schichten abdecken. Es gibt keine Schichtenpolizei!

Protokolldateneinheiten (PDU) Schicht 5-7 Nachricht Schicht 4 Segment Schicht 3 Datagramm Schicht 2 Rahmen Code Schicht 1

Aufbau einer PDU Der Header eines höheren Protokolls wird von einem Daten (Payload) Steuerinformationen (Header) Der Header eines höheren Protokolls wird von einem niederen Protokoll als Payload (Daten) betrachtet.