Computernetzwerke Der Top-Down-Ansatz

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4 Computernetzwerke Der Top-Down-Ansatz 5., aktualisierte Auflage James F. Kurose Keith W. Ross Fachliche Betreuung Martin Mauve Björn Scheuermann Higher Education München Harlow Amsterdam Madrid Boston San Francisco Don Mills Mexico City Sydney a part of Pearson plc worldwide

5 Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Die Informationen in diesem Produkt werden ohne Rücksicht auf einen eventuellen Patentschutz veröffentlicht. Warennamen werden ohne Gewährleistung der freien Verwendbarkeit benutzt. Bei der Zusammenstellung von Texten und Abbildungen wurde mit größter Sorgfalt vorgegangen. Trotzdem können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag, Herausgeber und Autoren können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Für Verbesserungsvorschläge und Hinweise auf Fehler sind Verlag und Herausgeber dankbar. Authorized translation from the English language edition, entitled COMPUTER NETWORKING: A TOP-DOWN APPROACH, 5 th Edition by JAMES KUROSE; KEITH ROSS, published by Pearson Education, Inc, publishing as Addison-Wesley, Copyright 2011 All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Pearson Education, Inc. GERMAN language edition published by PEARSON DEUTSCHLAND GMBH, Copyright Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Die gewerbliche Nutzung der in diesem Produkt gezeigten Modelle und Arbeiten ist nicht zulässig. Fast alle Hardware- und Softwarebezeichnungen und weitere Stichworte und sonstige Angaben, die in diesem Buch verwendet werden, sind als eingetragene Marken geschützt. Da es nicht möglich ist, in allen Fällen zeitnah zu ermitteln, ob ein Markenschutz besteht, wird das -Symbol in diesem Buch nicht verwendet ISBN by Pearson Deutschland GmbH Martin-Kollar-Straße 10 12, D München Alle Rechte vorbehalten A part of Pearson plc worldwide Programmleitung: Birger Peil, bpeil@pearson.de Übersetzung: Dr. Gunnar Radons, Mannheim; projekte@radons.de Fachlektorat: Prof. Dr. Martin Mauve Prof. Dr. Björn Scheuermann Korrektorat: Petra Kienle, Fürstenfeldbruck Einbandgestaltung: Thomas Arlt, tarlt@adesso21.net Herstellung: Monika Weiher, mweiher@pearson.de Satz: Kösel, Krugzell Druck und Verarbeitung: Drukarnia Dimograf, Bielsko-Biała Printed in Poland

6 Inhaltsverzeichnis Vorwort 12 Kapitel 1 Computernetzwerke und das Internet Was ist das Internet? Eine technische Beschreibung Eine Dienstbeschreibung Was ist ein Protokoll? Der Netzwerkrand Client- und Server-Programme Zugangsnetze Trägermedien Das Innere des Netzwerkes Leitungsvermittlung und Paketvermittlung Wie gelangen Pakete durch paketvermittelte Netzwerke? ISP und Internet-Backbones Verzögerung, Verlust und Durchsatz in paketvermittelten Netzen Überblick über Verzögerung in paketvermittelten Netzen Warteschlangenverzögerung und Paketverlust Ende-zu-Ende-Verzögerung Durchsatz in Computernetzwerken Protokollschichten und ihre Dienstmodelle Schichtenarchitektur Nachrichten, Segmente, Datagramme und Rahmen Netzwerke unter Beschuss Geschichte der Computernetzwerke und des Internets Die Entwicklung der Paketvermittlung: Proprietäre Netzwerke und Internetworking: Die Ausbreitung der Netzwerke: Die Internetexplosion: die 1990er Jüngste Entwicklungen Kapitel 2 Anwendungsschicht Grundlagen der Netzwerkanwendungen Architektur von Netzwerkanwendungen Kommunikation zwischen Prozessen Transportdienste für Anwendungen Vom Internet erbrachte Transportdienste Anwendungsschichtprotokolle In diesem Buch behandelte Netzanwendungen Das Web und HTTP Überblick über HTTP Nichtpersistente und persistente Verbindungen

7 Inhaltsverzeichnis HTTP-Nachrichtenformat Benutzer-Server-Interaktion: Cookies Webcaching Bedingtes GET Dateitransfer: FTP FTP-Befehle und -Antworten im Internet SMTP Vergleich mit HTTP Mail-Nachrichtenformate und MIME Mail-Zugriffsprotokolle DNS der Verzeichnisdienst des Internets Von DNS erbrachte Dienste Überblick über die Arbeitsweise des DNS Resource Records und DNS-Nachrichten Peer-to-Peer-Anwendungen Verteilung von Dateien mittels P2P In einer P2P-Community nach Information suchen Fallstudie: P2P-Internettelefonie mit Skype Socket-Programmierung mit TCP Socket-Programmierung mit TCP Beispiel einer Client-Server-Anwendung in Java Socket-Programmierung mit UDP Kapitel 3 Transportschicht Einführung und Transportschichtdienste Beziehung zwischen Transport- und Netzwerkschicht Überblick über die Transportschicht im Internet Multiplexing und Demultiplexing Verbindungslose Kommunikation: UDP UDP-Segmentstruktur UDP-Prüfsumme Grundlagen des zuverlässigen Datentransfers Aufbau eines zuverlässigen Datentransferprotokolls Zuverlässige Datentransferprotokolle mit Pipelining Go-Back-N (GBN) Selective Repeat (SR) Verbindungsorientierter Transport: TCP Die TCP-Verbindung TCP-Segmentstruktur Schätzen der Rundlaufzeit und Timeouts Zuverlässiger Datentransfer Flusskontrolle TCP-Verbindungsverwaltung

8 Inhaltsverzeichnis 3.6 Grundlagen der Überlastkontrolle Ursachen und Kosten von Überlast Ansätze zur Überlastkontrolle Beispiel für netzwerkunterstützte Überlastkontrolle: ATM ABR TCP-Überlastkontrolle Fairness Kapitel 4 Netzwerkschicht Einführung Weiterleitung und Routing Dienstmodelle der Netzwerkschicht Virtuelle Leitungen und Datagrammnetzwerke Netzwerke mit virtuellen Leitungen Datagrammnetzwerke Ursprünge der VC- und Datagrammnetzwerke Was steckt in einem Router? Eingangsports Das Switching Fabric Ausgangsports Wo findet Queuing statt? Das Internetprotokoll (IP): Weiterleiten und Adressieren im Internet Datagrammformat IPv4-Adressierung Internet Control Message Protokoll (ICMP) IPv Ein kurzer Ausflug in die IP-Sicherheit Routing-Algorithmen Der Link-State-Routing-Algorithmus (LS) Der Distanzvektor-Routing-Algorithmus (DV) Hierarchisches Routing Routing im Internet Intra-AS-Routing im Internet: RIP Intra-AS-Routing im Internet: OSPF Inter-AS-Routing: BGP Broadcast- und Multicast-Routing Broadcast-Routing-Algorithmen Multicast Kapitel 5 Die Sicherungsschicht und Lokale Netzwerke Sicherungsschicht: Einführung und Dienste Von der Sicherungsschicht zur Verfügung gestellte Dienste Wo ist die Sicherungsschicht implementiert?

9 Inhaltsverzeichnis 5.2 Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturtechniken Paritätsprüfungen Prüfsummenmethoden Cyclic Redundancy Check (CRC) Protokolle für Mehrfachzugriffe Kanalaufteilungsprotokolle Protokolle mit wahlfreiem Zugriff Protokolle mit abwechselndem Zugriff Lokale Netzwerke (Local Area Networks, LANs) Adressierung auf der Sicherungsschicht MAC-Adressen Address Resolution Protocol (ARP) Ethernet Ethernet-Rahmenstruktur CSMA/CD: Das Medienzugriffsprotokoll von Ethernet Ethernet-Technologien Switches der Sicherungsschicht Weiterleiten und Filtern Eigenständiges Lernen Eigenschaften von Switches der Sicherungsschicht Switches und Router im Vergleich Virtuelle Lokale Netzwerke (VLANs) PPP das Point-to-Point-Protokoll PPP-Daten-Framing Link-Virtualisierung ein Netzwerk als Sicherungsschicht Asynchronous Transfer Mode (ATM) Multiprotocol Label Switching (MPLS) Kapitel 6 Drahtlose und mobile Netzwerke Einführung Eigenschaften drahtloser Links und Netzwerke CDMA WLAN: IEEE Die Architektur Das MAC-Protokoll von IEEE Der IEEE Rahmen Mobilität im selben IP-Subnetz Weiterführende Merkmale von Bluetooth und WiMAX Internetzugang über zellulare Mobilfunknetze Ein Überblick über die zellulare Architektur Zellulare Standards und Technologien ein Streifzug Grundlagen des Mobilitätsmanagements Adressierung Routing zu einem mobilen Knoten Mobile IP

10 Inhaltsverzeichnis 6.7 Umgang mit Mobilität in zellularen Mobilfunknetzen Das Routing eines Anrufes an einen mobilen Benutzer Handoff bei GSM Auswirkung von drahtloser Kommunikation und Mobilität auf Protokolle höherer Schichten Kapitel 7 Multimedia-Netzwerke Multimediale Netzwerkanwendungen Beispiele für Multimedia-Anwendungen Hürden für Multimedia im heutigen Internet Wie sollte das Internet weiterentwickelt werden, um Multimedia besser zu unterstützen? Audio- und Videokompression Streaming von gespeichertem Audio und Video Zugriff auf Audio und Video über einen Webserver Versand von Multimedia von einem Streamingserver an ein Hilfsprogramm Real-Time Streaming Protocol (RTSP) Best-Effort-Service optimal nutzen Grenzen eines Best-Effort-Dienstes Jitter beim Audioempfänger beseitigen Ausgleich von Paketverlusten Verteilung von Multimedia-Daten im heutigen Internet: Content-Distribution-Netzwerke Dimensionierung von Best-Effort-Netzwerken, um hohe Dienstgüte zu erreichen Protokolle für interaktive Echtzeit-Anwendungen RTP RTP Control Protocol (RTCP) SIP H Anbieten von mehreren Dienstklassen Motivierende Szenarien Scheduling- und Überwachungsmechanismen DiffServ Dienstgütegarantien anbieten Motivierendes Beispiel Ressourcenreservierung, Rufzulassung, Rufaufbau Garantierte Dienstgüte im Internet: Intserv und RSVP Kapitel 8 Sicherheit in Computernetzwerken Was bedeutet Netzwerksicherheit? Grundlagen der Kryptografie Kryptografie mit symmetrischen Schlüsseln Public-Key-Verschlüsselung

11 Inhaltsverzeichnis 8.3 Nachrichtenintegrität Kryptografische Hash-Funktionen Nachrichtenauthentifizierungscodes Digitale Unterschriften Endpunktauthentifizierung Authentifizierungsprotokoll ap Authentifizierungsprotokoll ap Authentifizierungsprotokoll ap Authentifizierungsprotokoll ap Authentifizierungsprotokoll ap Authentifizierungsprotokoll ap Absichern von Sichere PGP Absichern von TCP-Verbindungen: SSL Überblick Netzwerkschichtsicherheit: IPsec Authentication Header (AH)-Protokoll Encapsulation Security Payload Protocol (ESP) SA- und Schlüsselverwaltung Absichern von Wireless LAN Wired Equivalent Privacy (WEP) IEEE i Operative Sicherheit: Firewalls und Intrusion-Detection-Systeme Firewalls Intrusion-Detection-Systeme Kapitel 9 Netzwerkmanagement Was bedeutet Netzwerkmanagement? Die Infrastruktur des Netzwerkmanagements Das Internet-Standard Management Framework Structure of Management Information: SMI Management Information Base, MIB SNMP-Protokollablauf Sicherheit und Verwaltung ASN Literaturverzeichnis 843 Register

12 Copyright Daten, Texte, Design und Grafiken dieses ebooks, sowie die eventuell angebotenen ebook-zusatzdaten sind urheberrechtlich geschützt. Dieses ebook stellen wir lediglich als persönliche Einzelplatz-Lizenz zur Verfügung! Jede andere Verwendung dieses ebooks oder zugehöriger Materialien und Informationen, einschließlich der Reproduktion, der Weitergabe, des Weitervertriebs, der Platzierung im Internet, in Intranets, in Extranets, der Veränderung, des Weiterverkaufs und der Veröffentlichung bedarf der schriftlichen Genehmigung des Verlags. Insbesondere ist die Entfernung oder Änderung des vom Verlag vergebenen Passwortschutzes ausdrücklich untersagt! Bei Fragen zu diesem Thema wenden Sie sich bitte an: Zusatzdaten Möglicherweise liegt dem gedruckten Buch eine CD-ROM mit Zusatzdaten bei. Die Zurverfügungstellung dieser Daten auf unseren Websites ist eine freiwillige Leistung des Verlags. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Hinweis Dieses und viele weitere ebooks können Sie rund um die Uhr und legal auf unserer Website herunterladen: