Christoph Meinel. Harald Sack. Internetworking. Technische Grundlagen und Anwendungen. ~ Springer

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1 Christoph Meinel. Harald Sack Internetworking Technische Grundlagen und Anwendungen ~ Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1 Prolog Computernetze und das Internet - eine historische Perspektive ARPANET Internet World Wide Web Web 2.0 und das Semantic Web " Wegweiser durch die Welt des Internets Internet Architecture Board - lab Internet Society - ISOC IANA und ICANN World Wide Web Consortium Offene Standards im Internet - geregelte Anarchie Deutsche Akteure und Provider Glossar Die Grundlage des Intemets: TCPIIP-Referenzmodell Kommunikationsprotokolle und Schichtenmodell Protokollfamilien Schichtenmodell Exkurs 1: ISO/OSI-Referenzmodell Die physikalische Schicht als Basis der Rechnerkommunikation Physikalische Übertragungsmedien Charakterische Eigenschaften physikalischer Übertragungsmedien Das TCPIIP-Referenzmodell Historisches und Abgrenzung zum ISO/OSI- Referenzmodell Netzzugangsschicht Internetschicht Transportschicht Anwendungsschicht Glossar VII

3 VIII Inhaltsverzeichnis 3 Physikalische Schicht Theoretische Grundlagen... ".. " Elektromagnetisches Spektrum und Signalübertragung Bandbreitenbeschränkte Signale Kodierung digitaler Signale Leitungskodierung Analoge Modulationsverfahren Digitale Modulationsverfahren Multiplexverfahren mit konstanter Bandbreite Bandspreizverfahren II I 3.3 Kabelgebundene Übertragungsmedien I Koaxialkabel... I Twisted Pair Kabel " I Glasfaserkabel Kabelungebundene Übertragungsmedien " I Funkübertragung via Kurzwelle und Ultrakurzwelle '" Funkübertragung via Mikrowellen " Infrarot, Millimeterwellen und Lichtwellenübertragung Satellitenkommunikation " Glossar Netzzugangsschicht (1): Kabelgebundene LAN-Technologien " Netzzugangsschicht. " Elementare Aufgaben und Protokolle Medium Access Control Layer " Logical Link Control LANs - Local Area Networks " Nutzung gemeinsamer Kommunikationskanäle Bedeutung von LANs ISS IEEE 802 Local Area Networks, Lokale Adressverwaltung Lokale Datenverwaltung Spezielle Netzwerkhardware Wichtige Beispiele der LAN-Technologien LAN-Topologien Ethernet - IEEE Exkurs 2: Ethernet - Timing und Kollisionsbehandlung Exkurs 3: Ethernet - Effizienz-Betrachtung Token Ring - IEEE " 2I Fiber Distributed Data Interface - FDDI Asynchronous Transfer Mode - ATM Exkurs 4: ATM - Zellvermittlung (Switching) LAN-Erweiterung Grenzen der LAN-Technologic Repeater

4 Inhaltsverzeichnis IX Hubs Bridges Switches Virtuelle LANs Glossar Netzzugangsschicht (2): Kabellose mobile LAN-Technologien Grundlagen kabelloser und mobiler Netzwerktechnologien Wireless LAN (WLAN) - IEEE IEEE Physikalische Schicht IEEE MAC Subschicht IEEE Datenformat WLAN Sicherheit Exkurs 5: Kritik am WEP Verfahren Bluetooth - IEEE , Bluetooth Technologie Bluetooth Protokollstapel B1uetooth Security Bluetooth Profile ZigBee - IEEE " ZigBee Technologie " ZigBee Protokolle und Adressierung ZigBee Security Weitere funkbasierte Netzwerktechnologien Glossar Netzzugangsschicht (3): WAN-Technologien Einleitung Paketvermittlung im WAN Grundprinzipien " Aufbau eines WANs Speichervermittlung Adressierung im WAN Routing Das Netzwerk als Graph Berechnung der Routingtabellen im WAN Isolierte Routing-Algorithmen Exkurs 6: Dijkstra-Algorithmus Distanzvektor Routing Link-State Routing Exkurs 7: Spezielle Routingverfahren Exkurs 8: Routingverfahren für Netzwerke mit mobilen Komponenten, 40 I 6.4 Wichtige Beispiele der WAN-Technologie ARPANET 410

5 x Inhaltsverzeichnis X ISDN Exkurs 9: ISDN - Datenfonnate Frame Relay Broadband ISDN und ATM Distributed Queue Dual Bus - DQDB Cyclic Reservation Multiple Access - CRMA Plesiochronous Digital Hierarchy - PDH Synchronous Digital Hierarchy - SDH, SONET Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) - IEEE Zugang zum WAN, Zugang über das Telefonnetz - Modems Zugang über ISDN Zugang über Digital Subscriber Line - DSL, Kabellose Zugänge zum WAN - GSM, UMTS und LTE Alternative Zugangsverfahren Glossar Internetschicht Virtuelle Netze Internetworking Verbindungsorientiertes Internetworking Verbindungsloses Internetworking Tunneling Fragmentierung Überlaststeuerung Dienstgüte - Quality of Service Internetwork Routing Internet Protokoll - IP IP-Adressierung Bindung von Protokolladressen IP-Datagramme Exkurs 10: IP-Kapselung und IP-Fragmentierung Internet Protokoll Version 6 - IPv Eigenschaften und Merkmale von IPv Das IPv6-Datagramm IPv6 Fragmentierung, Jumbograrnme und IPv6 Routing IPv6 Adressierung IPv6 Autokonfiguration, Koexistenz und Migration von IPv4 nach IPv IPsec - sichere Kommunikation in der Internetschicht IPsec Sicherheitsarchitektur IPsec Authentication Header (AH) IPsec Encapsulating Security Payload (ESP) 586

6 Inhaltsverzeichnis XI IPsec Support Komponenten, 590 Exkurs 11: IPsec - Schlüsselmanagement Internet Contro1Message Protokoll - ICMP Aufgaben von ICMP ICMP-Nachrichtenformat ICMP-Feh1erme1dungen ICMP-Anfragen und informelle Nachrichten ICMPv Neighbor Discovery Protocol- NDP Mobile IP, Grundproblematik und Anforderungen Prinzipieller Ablauf Mobile IP Nachrichtenformate Mobile IP und Routingeffizienz Mobile IP Version 6 - MIPv Glossar Transportschicht Aufgaben und Protokolle der Transportschicht Dienste der Transportschicht - eine Übersicht Kommunikationsendpunkte und Adressierung TCP und UDP Ports und Sockets Dienstprimitive auf der Transportschicht User Datagram Protocol- UDP Aufgabe und Funktion von UDP UDP Nachrichtenformat UDP Anwendungen Transmission Control Protocol - TCP Funktionen und Aufgaben von TCP Exkurs 12: TCP - Verbindungsmanagement TCP Nachrichtenformat TCP - Zuverlässigkeit, Flusssteuerung und Überlastkontrolle Network Address Translation - NAT NAT - Funktionen und Aufgaben NAT- Einsatzmöglichkeiten NAT- Vor- und Nachteile " Sicherheit auf der Transportschicht Transport Layer Security und Secure Socket Layer- TLS/SSL " 699 Exkurs 13: TLS/SSL Handshake-Verfahren Glossar

7 XII Inhaltsverzeichnis 9 Anwendungsschichtund Internetanwendungen Grundbegriffe, Funktion und Überblick Internetdienste und Protokolle der Anwendungsschicht Client-/Server-Interaktionsmodell Socket-Schnittstellen Namens- und Verzeichnisdienste Domain Name System- DNS 726 Exkurs 14: Sicheres DNS - Domain Name System Security Extensions Verzeichnisdienste., Elektronische Post Message Handling Systeme Nachrichtenformat MIME Standard Simple Mail Transfer Protocol - SMTP POP und IMAP Pretty Good Privacy - PGP Dateitransfer (Secure) File Transfer Protocol - FTP und SFTP Trivial File Transfer Protocol - TFTP, Network File System - NFS Remote Procedure Call- RPC,, Remote Login, Telnet Remote Login - riogin Secure Shell- SSH Netzwerkmanagement Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP Simple Network Management Protocol - SNMP Audio- und Videokommunikation.,, Multimedia Anwendungen im Internet Real-time Transport Protocol- RTP Real-Time Transport Control Protocol - RTCP Real-Time Streaming Protocol - RTSP Ressourcenreservierung und Dienstqualität Weitere Dienste und Anwendungen im Internet., World Wide Web Peer-to-Peer Anwendungen..,, Internet Relay Chat - IRC Usenet News Sonstige Dienstangebote über TCP/IP Sicherheit auf der Anwendungsschicht - Paketfilter und Firewalls Paketfilter Gateways 889

8 Inhaltsverzeichnis XIII Firewalls - Topologie Exkurs 15: Die Lock-Keeper Technologie Glossar Epilog Personenregister Abkürzungen und Akronyme Literaturverzeichnis " 939 Sachverzeichnis