Internet-Protokolle 26.01.2010 Tanja Witze.

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1 Internet-Protokolle Tanja Witze

2 Präsentationsinhalt (Internet-)Protokoll ISO / OSI TCP und IP
Zusammenhang OSI – TCP/IP Pakete (Datagramm) Darstellung Datentransport IP Adressen Sender -> Empfänger Quellen Tanja Witze

3 (Internet-)Protokoll
Definition Protokoll => Verhaltensregeln Mehr als ein Protokoll => Aufgabenverteilung - Definition Protokoll = Ein Satz von Verhaltensregeln - Protokolle legen das Format, den Inhalt, die Bedeutung und die Reihenfolge von Informationen fest - Netzwerkprotokolle wie TCP/IP beschreiben die Verhaltensregeln und Verfahren für die Datenübertragung in einem Netzwerk - Beispiel: Wie eine Sprache der Computer untereinander zur Verständigung (wenn sie über ein Netzwerk miteinander verbunden sind) Der Datenverkehr muss von mehreren Protokollen mit verschiedenen Teilaufgaben erledigt werden und nicht nur von einem Diese Protokolle sind dann jeweils unterschiedlichen Aufgaben untergeordnet und sind in Form von Protokollschichten aufgebaut - Das Internet Protocol (IP) ist ein in Computernetzen weit verbreitetes Netzwerkprotokoll und stellt die Grundlage des Internets dar Tanja Witze

4 ISO / OSI International Standards Organisation (ISO)
Open Systems Interconnect (OSI) 7 Schichten - Die Internationale Organisation für Normung (International Standards Organisation ISO) hat ein das OSI-Schichtenmodell entwickelt. Es beschreibt die Struktur und Funktion von Protokollen für die Datenkommunikation. - ISO spezifiziert weltweite Standards für DV-Bereiche - unter anderem Standards für Vernetzung und den Datenbankzugriff. Es gibt noch viele andere Organisationen, z. B.das DIN (Deutsches Institut für Normung). - OSI-Schichtenmodell (Open Systems Interconnection Reference Model) ist ein Modell für Kommunikationsprotokolle - Die Aufgaben der Kommunikation wurden dazu in sieben aufeinander aufbauende Schichten (layers) unterteilt. - Für jede Schicht existiert eine Beschreibung, in welcher steht, was diese zu leisten hat. Sie stellt eine Funktion der Datenkommunikation dar, die von beliebig vielen Protokollen ausgeführt werden kann. - Das ISO/OSI -Referenzmodel Es gibt sieben Schichten in dem Entwurf der ISO, die jeweils eine spezielle Funktion erfüllen. Schicht 1: Bitübertragungsschicht / Physical Layer Die erste Schicht ist die reine Hardware inklusive der Kabel, Satelliten, Netzwerkschnittstellenkarte(n) und anderer Verbindungsmedien. Schicht 2: Sicherungsschicht / Data Link Layer Das ist die Schicht, die die Daten in Pakete zerlegt. Hier werden Token Ring- oder Ethernet-Verkabelungen verwaltet. Schicht 3: Vermittlungsschicht / Network Layer Die Vermittlungsschicht oder Netzwerkschicht bekommt Pakete von der 2. Schicht und sendet sie an die korrekte Netzwerkadresse. Wenn es mehrere mögliche Übertragungswege für die Daten gibt, ermittelt diese Schicht ebenfalls den effektivsten Weg. Sie ist somit für das Ankommen der Daten am richtigen Ort verantwortlich. Schicht 4: Transportschicht / Transport Layer Diese Schicht hat die Aufgabe sicherzustellen, dass die Pakete keine Fehler enthalten, dass alle Pakete ankommen und dass sie die richtige Reihenfolge haben. Schicht 5: Kommunikationsschicht / Session Layer Diese Schicht ist für die Einrichtung und Verwaltung einer Verbindung von zwei Computern (sogenannte Sessions) zuständig. Dies ist die Vorbedingung für eine Übertragung von Daten. Schicht 6: Darstellungsschicht / Presentation Layer Hier werden Dateien in das jeweilige Format umgewandelt, sollten Server und Client verschiedene benutzen. Somit ist der Dateitransfer zwischen Computern mit verschiedenen Dateiformaten (Betriebssystem, Dateisystem) gewährleistet. Schicht 7: Anwendungsschicht / Application Layer Mit dieser Anwendungsschicht werden beispielsweise s gesendet oder Dateien über das Netzwerk übertragen. Ohne diese Schicht hätte der Computer keine Verwendung für die an sie übertragenen Daten. Tanja Witze

5 TCP und IP HTTP, Telnet, SMTP, DNS, FTP => TCP, UDP =>
IPv4, IPv => Ethernet, Token Ring => - TCP/IP setzt sich aus folgenden Protokollen zusammen, die bei der Datenübertragung zusammenarbeiten: TCP = Transmission Control Protocol (Übertragungssteuerungsprotokoll) und IP = Internet Protocol (Internet Protokoll) - Versionen = Im Internet ist IP fast ausschließlich in der Version IPv4 im Einsatz. Die Nachfolgeversion IPv6 wird bereits von zahlreichen Betriebssystemen sowie einer Reihe von Endanwendungen. - Für die Vernetzung von Rechnern ist ein einheitliches Protokoll der Datenübertragung notwendig, um allen unterschiedlichen Rechnerarten und Betriebssystemen den Datenaustausch untereinander zu ermöglichen. Dies übernimmt das Protokoll TCP/IP. Alle Daten, die im Internet transportiert werden, werden auf dieselbe Art und Weise übermittelt. - Wir sehen auf der Folie 4 Schichten für 4 Funktionen. Die in vier Schichten eingeteilten Protokolle bauen aufeinander auf: Netzzugangsschicht (network layer): Sie enthält Protokolle, die dafür zuständig sind, den Rechner in ein bestimmtes Netzwerk einzubinden. So wird der physische Zugang zum Netz verwirklicht. Internet oder Vermittlungsschicht (internet layer): Ist für den Zugang zum Netzwerk gesorgt, kann nun der Informationsaustausch in der Vermittlungsschicht durchgeführt werden. Die Vermittlungsschicht umfasst nur ein Protokoll namens IP. Dieses Protokoll ist für die Adressierung im Netzwerk des einzelnen Rechners, insbesondere aber auch für die Wegsuche zum Zielrechner über das Netzwerk, zuständig. Transportschicht (transport layer): Die Schicht ermöglicht die Kommunikation zwischen Quelle und Ziel. Auf dieser Ebene sind Protokolle wie UDP oder TCP definiert. Anwendungsschicht oder Verarbeitungsschicht (application layer): Protokolle wie z. B. das Telnet, FTP (Dateiübertragung), SMTP ( verkehr). Im Laufe der Zeit kamen weitere Protokole wie HTTP oder DNS dazu. Durch die bis hier behandelten Schichten haben wir dafür gesorgt, dass die Daten Ordnungsgemäß übertragen werden. Tanja Witze

6 Zusammenhang OSI - TCP/IP (Protokolle)
- Einige weitere wichtige Protokolle kurz erläutern: - IPv4 und ICMP (Übersetzung ????) (Bestandteil von IPv4 und deshalb nicht extra aufgeführt) müssen in jeder TCP/IP-Implementation vorhanden sein. Ein Router kann nur diese beiden Protokolle verwenden. Das ICMP-Protokoll wird für die Fehlersuche und für Informationsmeldungen verwendet. - TCP ist dafür verantwortlich, dass keine Daten, egal von welcher Art, verlorengehen. TCP sorgt für einen verlässlichen Datenstrom zwischen den Computern im Netzwerk und benutzt IP, um Pakete an die Anwendungen der oberen Schicht zu senden. Zu den wichtigeren Funktionen von TCP gehört aber, damit die richtige Reihenfolge gewährleistet wird. Ist ein Paket an der richtigen IP-Adresse angekommen, stellt TCP auf der Sende- und Empfangsseite einen Dialog her, um das Empfangen zu bestätigen oder notfalls den Host auffordert, das Paket erneut zu übertragen (Fehlermeldung geben!). Deshalb wird TCP auch verbindungsorientiert bezeichnet. - UDP Protokoll sorgt ebenso wie TCP für den reibungslosen Datenfluss und benutzt ebenfalls IP, um an die oberen Schichten Pakete zu senden. Jedoch führt UDP keine Fehlerprüfung und keine Nummerierung der Datenpakete durch, fordert keine erneute Sendung des Paketes im Falle eines Fehlers an. Deshalb ist UDP ein verbindungsloses Protokoll. Anwendungsprogrammierschnittstellen von DNS arbeiten zum Beispiel mit dem UDP - TELNET ( Teletype over the Network ) ist ein Programm, welches es ermöglicht, sich mit einem entfernten, im Netzwerk befindlichen Rechner zu verbinden, um dort Programme auszuführen. - FTP Protokoll ist eigentlich mehr als ein Protokoll, nämlich zusätzlich noch eine Anwendung und ein Dienst. Mal angenommen, sie müssen eine Datei von einem Remote-Computer kopieren. Ohne die Anwendung weiß ihr Computer nicht, dass sie kopieren wollen und ohne den Dienst erhalten sie keine Verbindung zu dem Remote-Computer, auf dem sich die Datei befindet. Und zuletzt können ohne das Protokoll der Client und der Server nicht miteinander kommunizieren. Protokoll ist für das Kopieren von Dateien da ist. - SMTP Protokoll ist ein Protokoll, das s im Internet überträgt. Die Nachrichten können direkt von dem Computer des Absenders zum Computer des Empfängers übertragen werden oder über einen Zwischencomputer geleitet werden. Dieses Verfahren wird als speichern und weiterleiten (store and forward) bezeichnet. - Nicht in dieser Zeichnung – aber auch dazugehörend: - HTTP Protokoll überträgt Dokumente, die in HTML geschrieben wurde, und andere Komponenten von einem Server im WWW zu seinem Browser-Client. Tanja Witze

7 Pakete (Datagramm) Pakete zerlegen … … übertragen ….
… und wieder zusammensetzen - Protokolle und Pakete TCP/IP teilt den Netzwerkgeräten mit, was sie mit den Daten anfangen sollen. Eine Regel legt fest, dass ihre Daten in Einheiten einer bestimmten Größe übertragen werden müssen. Wenn ihre Daten umfangreicher sind, müssen sie für diesen Zweck in kleinere Einheiten zerlegt werden. TCP/IP stellt sicher, dass ihre Daten dabei nicht zerstört und später in der richtigen Form wieder zusammengesetzt werden. - Daten in Pakete zerlegen (fragmentieren)… Die Daten, die sie über ein Netzwerk senden oder empfangen, sind – je nach Größe – in ein oder mehrere sogenannte Pakete eingepackt und werden in Form von Datagrammen gesendet. Datagramm ist die kleinste Einheit für die Übertragung im Internet. Das Internet Protokoll (IP) definiert Transport von Datagrammen. Jedes Paket enthält: Die Daten, die übertragen werden sollen und Steuerinformationen, die dem Netzwerk sagen, was es mit den Paketen tun soll. - … und (mit Hilfe von TCP/IP) wieder zusammensetzen Wenn die Pakete gesendet werden, kommen sie am Ziel möglicherweise nicht in der richtigen Reihenfolge an. Wenn ihre Daten auf mehrere Pakete aufgeteilt werden, sorgt TCP/IP dafür, dass sie später wieder in der richtigen Reihenfolge zusammengesetzt werden. - - als Beispiel. TCP IP muss den Netzwerken mitteilen, wie sie folgende Schritte ausführen sollen: 1. Übersetzung des Empfängernamens in eine Adresse im TCP IP-Format. Dies ist Aufgabe des Verbindungsdienstes 2. Erstellung der Pakete, wobei diese mit Absender und Empfänger gekennzeichnet werden. Dies ist Aufgabe des Transportdienstes 3. Übertragung der Pakete über das Netzwerk. Dies ist Aufgabe des Verbindungsdienstes 4. Prüfung, ob die Meldung beim Empfänger unversehrt und in einem Stück angekommen ist. Aufgabe des Transportdienstes 5. Ablieferung der bei Empfänger selbst. Aufgabe des Anwendungsdienstes Tanja Witze

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9 IP-Adressen Beispiel Ruhr-Universität Bochum IP Adresse xxx.xxx = Dual xxxxxxxx.xxxxxxxx - Adressvergabe = Öffentliche IP-Adressen müssen in der Regel weltweit eindeutig zugeordnet werden können (Vergabe durch die Internet Assigned Numbers Authority (IANA) geregelt - Das Internet Protokoll überträgt Daten zwischen Rechnern in Form von Datagrammen, wobei jedes Datagramm an die Adresse im Internet weitergeleitet wird, die im Feld "Zieladresse" des Datagramm-Headers angegeben ist. - Eine IP-Adresse besteht aus zwei Teilen: Netzadresse und Adresse des Rechners (des Host) im Netz - IP-Adressen werden in Klassen aufgeteilt; je nachdem, mit welcher Bitkombination die Adresse beginnt: Ist das erste Bit der Adresse 0, dann gehört die Adresse zu der Klasse A: Bit 0 bis 7 bestimmen das Netzwerk. Bit 8 bis 31 bestimmen den Rechner. Insg. 126 Netze mit je Rechnern möglich. Klasse A ist für wenige sehr große Netzwerke bestimmt - wenige sehr große Organisationen Sind die ersten beiden Bit der Adresse 10, dann gehört die Adresse zu der Klasse B: Bit 0 bis 15 bestimmen das Netzwerk. Bit 16 bis 31 bestimmen den Rechner. Insg Netze mit je Rechnern möglich. Klasse B für viele große Netzwerke bestimmt - Universitäten und großen Unternehmen Sind die ersten drei Bit der Adresse 110, dann gehört die Adresse zu der Klasse C: Bit 0 bis 23 bestimmen das Netzwerk. Bit 24 bis 31 bestimmen den Rechner. Insg Netze mit je 254 Rechnern möglich. Klasse C für die vielen tausend kleinen Netzwerke Klasse D ist für Multicasting bestimmt Spezielle Methode, Informationen von einem Server gleichzeitig zu mehreren Clients zu übertragen. Beispiel für eine IP-Adresse Die Ruhr-Universität Bochum hat die IP-Nummer xxx.xxx. Das ergibt in dualer Schreibweise: xxxxxxxx.xxxxxxxx (Computer kann nur 1 und 0 lesen) Somit gehören alle Netzadressen der Uni zur Klasse B weil - IP-Adressen werden in der Regel als vier durch Punkte getrennte Zahlen geschrieben, wobei jede dieser Zahlen im Bereich von 0 bis 255 liegt (1 Byte). - In allen Klassen gibt es besondere reservierte Adressen, die nicht frei vergeben werden dürfen. Dazu gehören z.B. die Rechnernummern 0 und 255. Eine IP-Adresse, in der alle Rechnerbits auf 0 stehen, identifiziert das Netzwerk selbst. - Rechnern, die ständig Verbindung mit dem Internet haben, wird eine dauerhafte IP-Adresse zugewiesen (statische IP-Adresse). Hierzu gehören in der Regel auch alle Rechner innerhalb eines Universitätsnetzwerkes. - Für private Nutzer, die sich nur gelegentlich über einen Internet-Anbieter (Internet Service Provider) per Modem ins Internet einwählen, stellt dieser Anbieter für jede Einwahl automatisch eine wechselnde IP-Adresse für den Rechner zur Verfügung (dynamische IP-Adresse). Tanja Witze

10 Sender -> Empfänger
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11 Quellen Literatur: TCP/IP für Dummies http://home.arcor.de
Tanja Witze

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Tanja Witze