Technik Wie funktioniert ein ISP? Schnorpfeil Telekommunikationsberatung Dipl.-Ing. Achim Reiß

Transkript

1 Technik Wie funktioniert ein ISP? 1 Schnorpfeil Telekommunikationsberatung Dipl.-Ing. Achim Reiß

2 Gliederung des Workshops IP Basics Die Grundlagen des Internets. ISP POP Der Aufbau eines Point Of Presence. ISP POP Struktur Die Gestaltung der Vernetzung. ISP Backbone und Peering. ISP Betrieb Was wird für den Betrieb benötigt? Administrative Organisationen - RIPE, DENIC. 2

3 IP Basics Client Server Modell Internet Client Server benötigt Client-Software Was geschieht in diesem Bereich? benötigt Server-Software 3

4 IP Basics Übertragung der Daten TCP/IP TCP (Transmission Control Protocol) Daten werden in Pakete unterteilt. Pakete erhalten einen Header (Reihenfolge der Pakete). Eine Prüfsumme wird berechnet. Paket 1 Daten TCP Paket 2 Paket n 4 Prüfsumme

5 IP Basics IP (Internet Protocol) Datenpakete erhalten Header (Absender, Adresse, etc.). Weg der Daten ist nicht festgelegt sondern wird durch Router gesteuert Am Ziel erfolgt Vergleich Prüfsumme mit übertragener Prüfsumme. Fehlende oder zerstörte Daten werden neu angefordert. TCP setzt Datenpakete wieder zusammen. Daten Paket 1 Router Paket 1 IP Header Absender Adresse Paket 2 Paket n Router Router Router Paket 2 Paket n Prüfsumme Prüfsumme Prüfung Prüfsumme TCP Prüfsumme korrekt 5

6 IP Basics Adressierung der Rechner IP-Adresse (zur Lokalisierung des Rechners) Binärzahl mit 32 Stellen Unterteilung in 4 Blöcke (1 Byte) Jeden Block wird umgewandelt in Dezimal und mit einem Punkt getrennt Jede öffentliche IP-Adresse ist nur einmal vorhanden. IP-Adressen müssen beantragt werden. 6

7 IP Basics DNS-Adresse (leichter zu merken als IP-Adresse) Es gelten folgende Bestimmungen: DN besteht aus Zahlen, Buchstaben und dem Bindestrich. DN muß mit Zahl oder Buchstabe beginnen. DN muß min. einen Buchstaben enthalten. Es wird nicht zwischen Groß-/Kleinschreibung unterschieden. Mindestlänge beträgt 3 Zeichen. Höchstlänge beträgt 63 Zeichen. Namen bestehender TLDs sowie KFZ-Kennzeichen sind nicht zulässig. DNS Server übernimmt Umwandlung DNS-Adresse IP-Adresse 7

8 IP Basics Routing der Daten Die Datenpakete werden durch Router an die entsprechende Gegenstelle weitergeleitet. Netzwerk A Netzwerk C Router Router Router Router Netzwerk B Netzwerk D 8

9 ISP - Aufbau eines POP Definition POP (Point Of Presence) Einwahlpunkte ins Internet ISP bieten mehrere, über eine Region verteilte POPs an, um den Kunden einen günstigen Zugang zu ermöglichen. Privatkunden POP Businesskunden Organisationen 9

10 ISP - Aufbau eines POP Welche Komponenten werden benötigt? Access Router Backbone Router DNS Server Webserver Mailserver Radiusserver Proxy-Server Firewall Wie kommuniziert die Hardware untereinander? Welche Funktionen erfüllen diese Komponenten? 10

11 ISP - Aufbau eines POP Access Router Auch Remote Access Server (RAS) genannt. Ermöglichen einer großen Anzahl von Nutzern eine gleichzeitige Einwahl (1-1000) in den POP. Features Unterstützung verschiedener LAN- und WAN- Schnittstellen Dynamische IP-Adressierung 11

12 ISP - Aufbau eines POP End-User baut Verbindung auf Access- Router HUB 12 Schnittstelle zwischen den einzelnen Komponenten (Server, Router, etc.)

13 ISP - Aufbau eines POP Backbone Router Anschluß der WAN Verbindungen für Upstream Connectivity Peering Anschaltung von Standleitungskunden 13

14 ISP - Aufbau eines POP Upstream Connectivity Backbone- Router Peering Points Standleitungskunden End-User Access- Router HUB 14

15 ISP - Aufbau eines POP RADIUS Server Remote Access Dial In User Service TACACS Server Terminal Access Controller Access Control System Verwendungszweck Authentifizierung von Dial-In-Usern Beruht auf Client/Server-Modell, wobei der Access-Router (Einwahlpunkt) der Client ist. 15

16 ISP - Aufbau eines POP RADIUS/ TACACS- Server Backbone- Router Upstream Connectivity Peering Points Standleitungskunden End-User Access- Router HUB 16 User meldet sich mit Name und Paßwort am Access-Router an. Access-Router durchsucht seine lokalen Einträge nach dem Nutzernamen. Wird kein Eintrag gefunden, dann geht eine User/Paßwortabfrage an den Radius/Tacacs Server. Der Server überprüft die Angaben und verweigert oder bewilligt den Zugriff.

17 ISP - Aufbau eines POP DNS Server Umwandlung Domainname in IP-Adresse und umgekehrt. DNS Server besitzen Datenbanken mit IP-Adressen und Domainnamen Anfrage Domainname DNS-Server DNS Datenbank DNS-Server DNS-Server DNS-Server 17

18 ISP - Aufbau eines POP RADIUS/ TACACS- Server Backbone- Router Upstream Connectivity Peering Points Standleitungskunden End-User Access- Router HUB DNS-Server 18

19 ISP - Aufbau eines POP Webserver Stellt Web-Dokumente zur Anzeige bereit. Beantwortet Anfragen eines Web-Browsers. Übermittelt HTML-Seiten und andere Dateien. Aufruf von Seiten Anzeige von Seiten WEB-Server 19

20 ISP - Aufbau eines POP Aufruf Webseite Umwandlung in IP-Adresse Suche der Seite RADIUS/ TACACS- Server Backbone- Router Upstream Connectivity Peering Points Standleitungskunden End-User Access- Router HUB 20 DNS-Server WEB- Server

21 ISP - Aufbau eines POP Mailserver Zuständig für das Empfangen, Zwischenspeichern und Weiterleiten von s. Postfach ist definiert durch einen Usernamen und einem Paßwort Auslesen der nach Übermittlung von Username und Paßwort Ablage der in einem Postfach. s abfragen 21 Mail-Server

22 ISP - Aufbau eines POP Verwendete Protokolle POP3 (Post Office Protocol Version3) Nutzung erfolgt mittels Mailclients wie NS Messenger oder MS Outlook. Zuständig für den Empfang von . s werden meistens offline gelesen. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Zuständig für den Transport von im lokalen Netz und über das Internet. 22

23 ISP - Aufbau eines POP IMAP (Internet Message Access Protocol) Gleicher Funktionsumfang wie POP3. Zusätzlich Features wie Webmail Weiterleiten von s nach bestimmten Filterkriterien. Mailboxsynchronisation (Mailbox Server Mailbox Client) Browserbasierter -Dienst. Wird hauptsächlich online genutzt. Wird meist kostenlos angeboten und daher Fre genannt. Kostenpflichtiges Webmail bietet zusätzliche Features (mehr Speicherplatz, Speech-to- ). 23

24 ISP - Aufbau eines POP RADIUS/ TACACS- Server Backbone- Router Upstream Connectivity Peering Points Standleitungskunden End-User Access- Router HUB Mail- Server 24 DNS-Server WEB- Server

25 ISP - Aufbau eines POP Proxy-Server Speichert Seiten, die aufgerufen werden. Verringert die Netzbelastung. Aufruf von Webseiten Wenn gespeichert, Anzeige Proxy-Server Aufruf von Webseiten Anzeige der Seite Proxy-Server Aufruf aus Internet zwischenspeichern Internet 25

26 ISP - Aufbau eines POP Aufruf einer Webseite Überprüfung Seite auf Proxy? Wenn ja Anzeige. Wenn nein Suche der Seite RADIUS/ TACACS- Server Backbone- Router Upstream Connectivity Peering Points Standleitungskunden End-User Access- Router HUB Mail- Server DNS-Server WEB- Server Proxy- Server 26

27 ISP - Aufbau eines POP Firewalls Hardware-Software Kombination Bestehen aus Server, Routern und Programmen Beispiel Packet Filtering Der Header der Datenpakete wird überprüft. Dienste können verweigert werden. Bastion Host Bearbeitet alle Anforderungen aus dem Internet (z.b. FTP- Anfragen). Sollte jemand eindringen können ist nur dieser Host betroffen. 27

28 ISP - Aufbau eines POP RADIUS/ TACACS- Server Backbone- Router Upstream Connectivity Peering Points Standleitungskunden End-User Access- Router HUB Mail- Server Firewall DNS-Server WEB- Server Proxy- Server 28

29 ISP - Aufbau eines POP (Detail) Provider B Y MB Provider A X Mb Cisco 7206 ASN Cisco Hub 112 Cisco 5814 Backbone- Router Access-Router IT Dept Hub POP Fankfurt Cisco 7206 Telephone- Switch Ebone 34 Mb Telephone Infrastructure POP Heidelberg Cisco 7204 Decix Interconnect DTAG Decix 34 Mb Enduser Company Lan DNS- Server(1) NS1/Firewall Cisco Hub 112 Asterix Linux 29 News ESP Plattform Tucows Intranet Service Node ESP Firewall NMS Webmail Mail- Server Proxy NS2 Proxy-Server Maintenance Access DNS- Server(2)

30 ISP - Aufbau eines POP 30 Patchpanel fuer EWSD smtp.online.de xxx.xxx.xxx.xxx Mirapoint M GB External Raid HDD Mirapoint OS, SMTP, POP3, IMAP4 Cisco7206.online.de xxx.xxx.xxx.xxx Cisco 7206, 128MB RAM, 20MB Flash 8 x X.21 Card (1 x 2MB UUNet, 2 x 2MB Colt) 4 x G.703 Card (1 x 2MB FFM) Cisco IOS Cisco online.de xxx.xxx.xxx.xxx 7206 Chassis Cisco 7206, 128MB RAM, 20MB Flash Dial Shelf Controller Card Cisco IOS Chassis Dial Shelf Controller Card 12 Port Ingress-line Card E1 144 Port Modem Card Cisco IOS Power Converter AC-DC Telekom BRI Rack www. online.de xxx.xxx.xxx.xxx Dual Pentium III 500, 256MB RAM, 9GB HDD, Ethernet 100MB Mylex RAID Controller, 37GB External Raid HDD 4GB SCSI Tape Streamer NT 4.0, IIS Monitor & Keyboard Einbau Cisco Hub 12 Port CPU Switch 8fach tucows.online.de und ns3.online.de xxx.xxx.xxx.xxx Dual Pentium III 450, 256MB RAM, 9GB HDD, Ethernet 100MB Linux Kernel , Apache WWW, DNS proxy.online.de Dual Pentium III 500, 256MB RAM, 2 x 9GB HDD, Ethernet 100MB Linux Kernel , Squid Proxy Cache Ns1. online.de Dual Pentium II 350, 128MB RAM, 4GB HDD, 3 x Ethernet 100MB Linux Kernel , DNS, SMTP, Firewall APC UPS Webmail.online.de xxx.xxx.xxx.xxx Sun Ultra 10, 128MB RAM, 9GB HDD, Ethernet 100MB Sun Solaris 7.5, Apache WWW, Nascent Mailspinner CGI Asterix.online.de xxx.xxx.xxx.xxx Dell Pentium, 64MB RAM, 2GB HDD, Ethernet 100MB NT 4.0, IIS, Testmaschiene Fw-lan. online.de xxx.xxx.xxx.xxx Dual Pentium III 500, 256MB RAM, 9GB HDD, 2 x Ethernet 100MB Linux Kernel News. online.de xxx.xxx.xxx.xxx Dual Pentium III 500, 384MB RAM, 9GB HDD, 2 x Ethernet 100MB Mylex RAID Controller, 59GB External Raid HDD Linux Kernel , Dnews News Server Software CPU Switch 8fach Cisco Hub /10 Port Maintenance-dialin. online.de xxx.xxx.xxx.xxx Cisco 3620, 32MB RAM, IOS x FastEthernet / 1 x PRI (S2M) 12 Digital Modem Card xxx.xxx.xxx.xxx Dual Pentium II 350, 256MB RAM, 4GB HDD, 2 x Ethernet 100MB 4GB SCSI Tape Streamer Windows NT 4.0, IIS, Frontpage, Remote Control Ns2. online.de xxx.xxx.xxx.xxx Dual Pentium II 350, 128MB RAM, 4GB HDD, 2 x Ethernet 100MB Linux Kernel , Apache WWW, SMTP, POP3, FTP, DNS, Tacacs+ Webmail.online.de xxx.xxx.xxx.xxx Dual Pentium II 350, 256MB RAM, 4GB HDD, 2 x Ethernet 100MB Mylex RAID Controller, 23GB External Raid HDD 2GB SCSI Tape Streamer Windows NT 4.0, IIS, SLMail, Emurl CGI, Remote Control APC UPS

31 ISP POP Struktur Anzahl der POPs Im Dial In Geschäft bestimmt durch die regulatorischen Rahmenbedingungen (vor allem die Interconnectionpreise) POP an jedem Standort einer Vermittlungsanlage erscheint sinnvoll; sinnvolle Größenordnung 2 8 POPs Im Festanbindungsgeschäft Bestimmt durch den Markt für Mietleitungen, insbesondere die aktuellen Last Mile Aktivitäten. Sinnvolle Größenordnung POPs 31

32 ISP POP Struktur Anzahl der POPs Für das Dial In Geschäft genügt ein Super POP Standard ist: Anzahl Super POPs < 5 Super POP Standorte der öffentlichen Vermittlungsanlagen Point of Interconnection (POI) 32

33 ISP Backbone und Peering Backbone Einige Provider besitzen eigenes Netz mit mehreren Dutzend Zugangsknoten. Netz ringförmig, sternförmig oder beides. Je dichter das Netz, desto ausfallsicherer. Aufgerufene Seiten im gleichen Backbone, dann direkte Verbindung zum Anwender möglich. Seiten auf Server in einem anderen Netz, dann Netzwechsel nötig. 33

34 ISP Backbone und Peering 34 Peering Austausch von Daten zwischen verschiedenen Netzen über Peering Points. Die bekanntesten Peering Points sind: MAE-East, MAE-West, Linx und DE-CIX Je mehr Peerings, desto schneller sind Datenverbindungen mit anderen Providern. Die Berechnung erfolgt nach Differenz zwischen eingehenden und ausgehenden Daten. Datenaustausch am Peering Point DE-CIX wird nicht in Rechnung gestellt.

35 35 ISP Backbone und Peering

36 ISP Backbone und Peering DE-CIX Mehr als 60 Provider sind am Peering Point DE- CIX in Frankfurt/Main angeschlossen. DE-CIX ( Deutscher Commercial Internet Exchange) wird betrieben von ECO (E.V.). ECO gehören viele deutsche Provider an. Die Telekom ist nicht an der DE-CIX angeschlossen. DE-CIX realisiert Geschwindigkeiten von 10 Mbit/s, 100 Mbit/s und Gbit/s 36

37 ISP Backbone und Peering Teilnahmevoraussetzungen für ISP am DE-CIX Teilnehmer müssen vor Anschluß an den DE-CIX Dienst mindestens von zwei DE-CIX Teilnehmern über eine eigene DE-CIX unabhängige Infrastruktur mit AS erreichbar sein. Nachweis einer unabhängigen internationalen Anbindung, die nicht über den IP-Routing-Service eines angeschlossenen Teilnehmers erfolgt. Der Austausch am DE-CIX erfolgt nur für eigene Netze (nur über eigenes AS). 37

38 ISP Backbone und Peering Beispiele für Internationale Peering Points Unternehmen Peering Point Verbindung nach MCI Worldcom MAE Frankfurt MAE-East (Washington) MAE-West (Los Angeles) AT&T MAE Frankfurt MAE-East (Washington) MAE Amsterdam MAE-London (Linx) MAE-Stockholm 38

39 ISP Backbone und Peering Anschluß des Providers an bestehende Netze Beispiel Colt 39

40 ISP Backbone und Peering Colt bietet Anschluß an seine Glasfaserstadtnetze Stadtnetze sind an Colt IP-Backbonenetz angeschlossen. Bandbreiten von bis zu 622 Mbit/s (Backbone) 40

41 ISP Backbone und Peering Anschluß zwischen Colt und ISP 256kbit/s bis 45 Mbit/s Was bedeuten z.b. 2 Mbit/s? 2 Mbit/s bei 12h Auslastung entspr. 86,4 Gbit/12h. 86,4 Gbit/12h entspr. 10,8 Gbyte/12h. Fall 1: Jeder User ruft 500 kbyte Daten ab. (15 HTML- Seiten) User in 12h User in 1h. Fall 2: Jeder User ruft 80 MB Daten ab (MS Service Pack). 135 User in 12h. 11 User in 1h. 41

42 ISP Backbone und Peering Weitere Features Anbindung über zwei Ringhälften IP-Adressen Domain Name Registrierung Einrichtung Domain Name Server 42

43 ISP Backbone und Peering Welche Connectivity ist empfehlenswert? Beispiel Statistik KDT (Auslastung Wuppertal Frankfurt) IN Daily Graph :25 Uhr OUT Max In: kb/s (96.7%) Average In: kb/s (57.8%) Current In: kb/s (74.5%) Max Out: kb/s (84.6%) Average Out: kb/s (47.9%) Current Out: kb/s (77.4%) Monthly Graph 43 Max In: kb/s (95.6%) Average In: kb/s (53.0%) Current In: kb/s (73.9%) Max Out: kb/s (81.7%) Average Out: kb/s (46.5%) Current Out: kb/s (61.3%)

44 ISP Betrieb Betriebspersonal abhängig von angebotenen Diensten Internet by Call Keine Kundenindividuellen Aufschaltungsaufwände Personal für: Systemüberwachung Hotline Offline Billing Insgesamt geringer Personalaufwand 44

45 ISP Betrieb Dial In für Geschäftskunden Kundenindividuelle Aufschaltungsvorgänge Eintragung der Kunden im RADIUS/TACACS Server, Server und Web-Server. Eintragungen erfolgen manuell (ca Minuten) oder mit LDAP System (5-7 Minuten) Im LDAP System werden die Eintragungen einmal vorgenommen, die Server erhalten vom System die erforderlichen Daten. Recht hohes geografisch zentrales Know-how für Aufschaltungssupport auf ISP Seite notwendig. 45

46 ISP Betrieb Standleitungskunden Wie vorher, aber geografisch verteilt. Projektgeschäft (VPN, Firewall, Betreuung der Kundennetze) Wie vorher aber zusätzlich Spezial Know-how in Vertrieb, Consulting, Engineering, Systemüberwachung und teilweise geografisch verteilt. 46

47 47 ISP Administrative Organisationen RIPE Reseaux IP Europeens Organisiert Zusammenarbeit europäischer ISPs. Freiwillige Mitarbeit der beteiligten Organisationen Keine festen Mitarbeiter. 3mal jährlich findet ein Meeting statt Zuständig für verwaltungstechnische und organisatorische Koordination des Internet in Europa. Schafft technische Voraussetzungen für einen europaweiten IP-Verkehr. Mehr als 1 Mio. Computer sind über Netzwerke, die RIPE koordiniert, erreichbar.

48 ISP Administrative Organisationen RIPE NCC RIPE Network Coordination Center Unterstützt die Aktivitäten des RIPE. Organisation mit festen Mitarbeitern. Finanziert durch ISP. Weitere Dienste von RIPE NCC Network Management Database Informationen über IP Netzwerke, DNS, IP Routing, etc. Delegated Internet Registry Verteilen von IP-Adressen Koordination des DNS 48

49 ISP Administrative Organisationen Regionale Registrierungsstellen für IP-Adressen: Registrierungsstellen für IP-Adressen RIPE Regionale Registry für Europa, den mittleren Osten, Teile Asiens und die nördliche Hälfte von Afrika. ARIN Regionale Registry für den amerikanischen Kontinent, Afrika unterhalb der Sahara und Karibik APNIC Regionale Registry für den asiatisch-pazifischen Raum. RIPE NCC ist der Verteiler von IP-Adressen für den europäischen Raum. RIPE NCC erteilt die Aufgabe der Verteilung an Local Internet Registries (Irs oder LIRs) an ISPs. 49

50 ISP Administrative Organisationen DENIC Betrieb des Primary-Nameservers für die Toplevel- Domain DE. Bundesweit zentrale Registrierung von Domains unterhalb der Top Level Domain DE. Die Mitglieder sind ISPs, die ihren Kunden lokale Zugänge zum Internet zur Verfügung stellen. Stand 3/2000: 104 Mitglieder 50

51 ISP Administrative Organisationen Voraussetzungen für eine Mitgliedschaft: Mitgliedschaft für ISP. ISP muß seinen Kunden alle Internetdienstleistungen anbieten ( , FTP, WWW usw.). ISP benötigt zwei unabhängige Anbindungen ans Internet (Telekom, Nacamar, UUNet,etc.). ISP muß Inhaber eigener Netze sein (eigene IP-Nummernblöcke besitzen). Antrag auf de-domains erfolgt per . Die Domainaufträge werden automatisch bearbeitet. Antrag de-domain per automatischer Eintrag Robot Datenbank 51

52 ISP Administrative Organisationen Preise für DENICdirect-Kunden: Auftrag an DENIC Kosten Bemerkung Registrierung einer Domain 226,88 DM Bearbeitung Auftrag und Pflege für das erste Jahr Verlängerung der registrierten Domain 113,44 DM Pflege für jedes weitere Jahr Rabatte ab 1134,38 DM abzüglich 10% Antrag 5 de-domains ab 2268,76 DM abzüglich 17,5% Antrag 10 de-domains ab 4537,53 DM abzüglich 25% Antrag 20 de-domains Preise für Mitglieder der DENIC Keine Auskünfte erhalten. Preise für Mitglieder sind nach Angabe der DENIC aber viel günstiger wie DENICdirect Preise. 52

53 ISP Administrative Organisationen Beispiele für weitere Domainregistraturen Registrierungsstellen für Domains CORE.com,.net,.org CENTR counry code TLD`s im RIPE Bereich weitere Domainregistraturen unter 53