Offene Systeme, Rechnernetze und das Internet Geoinformation III Vorlesung 11b Offene Systeme, Rechnernetze und das Internet

Rechnernetze Schichten 1-3 werden durch Rechnernetzwerke realisiert Rechnernetze sind Voraussetzung für räumlich verteilte Systeme Schicht 4 wird häufig vom Rechnerbetriebssystem implementiert Beispiele: UNIX (Linux), Windows, Mac-OS Rechnernetze werden unterschieden in Lokale Netze (Local Area Network LAN) Nahbereichsnetze (Metropolitan Area Network MAN) Weitverkehrsnetze (Wide Area Networks WAN) Oftmals werden LANs zu MANs und WANs zusammengeschaltet

Struktur von Netzwerken 2 Struktur von Netzwerken Bei der Betrachtung einer Netzwerkstruktur wird zwischen a) der physikalischen und b) der logischen Struktur unterschieden, da beide voneinander unterschiedlich sein können. Physikalische Struktur: Technisch realisierte Verknüpfung der Komponenten Logische Struktur: Organisation der Kommunikation, Konnektivität der verschiedenen Dienste

3 Netzwerktopologien Stern Ring Bus Baum Graph

Sog. Aktive Komponenten eines Rechnernetzwerkes 4 Beispiel für eine konkrete Vernetzung Rechner A Sog. Aktive Komponenten eines Rechnernetzwerkes Rechner B 4-7 4-7 Router Ebenen 3 3 3 Bridge (z.B. Switch) 2 2 2 2 2 Repeater (z.B. Hub) 1 1 1 1 1 1 1 Teilnetz 1 Teilnetz 1 Teilnetz 2 Teilnetz 2 A 2x

Internet Bedeutung: Internet ist „das Netz der Netze“ 5 Internet Bedeutung: Internet ist „das Netz der Netze“ weltweit größter Zusammenschluss von Rechnernetzen ging aus dem in den 60er Jahren entw. US Militärnetz ARPANET hervor Ende 2001 ca. 66 Millionen Rechner Technisch: Internet ist ein Netz von Netzen, die allesamt das TCP/IP-Protokoll zur Kommunikation verwenden wesentliche Eigenschaften: dezentrale Steuerung, Graphtopologie Zum Internet werden i. a. auch die Anwendungen gezählt, z. B.: Elektronische Post (Email) World Wide Web (WWW) Dateitransfer und –fernzugriff (FTP, NFS, Microsoft Dateidienste) Internet Relay Chat (IRC) Video- und Musikserver (Video- und Audiostreaming, z.B. online Radio) Verteilte (Geo-)Informationssysteme

Internet – Internet Protocol 6 Internet – Internet Protocol IP [DoD MIL-STD-1777] implementiert OSI-Schicht 3 (Verbindungsschicht) Definiert das globale Adressierungsschema, die sog. IP-Adressen: a.b.c.d mit 0  a,b,c,d  255 (232 Einzeladressen) Beispiel: 131.220.71.205 ist die IP-Adresse des IKG-Webservers Datenübertragung erfolgt ausschließlich per (kleiner) Datagramme Legt dynamisch die Route abgehender Datenpakete fest Routen sind störungs-, last-, qualitäts- und kostenabhängig Pfadbestimmung erfolgt dezentral hierarchisch: wenn Ziel nicht direkt erreichbar, dann wird das Paket an den nächsthöheren Internet-Router weitergeleitet Internet nicht zyklenfrei: Gefahr der endlosen Weiterreichung Lösung: „Pakete altern beim Weiterreichen“; Terminierung nach 30 Schritten

niedrig Bandbreite der Verbindung hoch 7 Hierarchische Struktur des Internet am Beispiel der USA Die Netzverbindungen der höchsten Ebene bilden das sog. Backbone („Rückgrat“). Hauptrouter niedrig Bandbreite der Verbindung hoch A 1x

Internet – Transmission Control Protocol 8 Internet – Transmission Control Protocol TCP [DoD MIL-STD-1778] implementiert OSI-Schicht 4 (Transportschicht) Bietet verbindungsorientierte und verbindungslose Dienstleistungen an Anwendungen können beliebig große Dateien bzw. Datenströme (bei stehender Verbindung) in beide Richtungen gleichzeitig (duplex) über 65536 verschiedene, auswählbare Kanäle (den sog. Sockets) verschicken. Datenströme werden in kleine Datagramme (typ. 15KB) zerlegt verschickt Pakete werden nummeriert fehlerhafte oder verlorengegangene Pakete werden neu angefordert Schnittstelle zu den Anwendungen: 65536 Sockets / Ports Vergleichbar einem Steckfeld der frühen Telefonvermittlung Anwendungen kommunizieren über festgelegte Portnummern Anwendungen werden automatisch benachrichtigt, wenn neue Verbindungen aufgebaut werden sollen Daten eingetroffen sind oder vollständig gesendet wurden

Internet – Wichtige Standarddienste 9 Internet – Wichtige Standarddienste Belegung der Portnummern von 0 bis 1023 (die sog. „well-known ports“) ist vorgeschrieben. Beispiele: Domain Name Service DNS (Port 53) Umsetzung von Rechnernamen zu IP-Adressen Jeder Provider betreibt min. einen Nameserver, der unter einer bekannten IP-Adresse erreichbar ist EMail (Port 25; smtp-Protokoll) FTP (Ports 20, 21; FTP-Protokoll) World Wide Web (Port 80; http-Protokoll)