Die ITU-T-Empfehlung X.25 Die Empfehlung X.25 wurde 1976 vom CCITT (heute: ITU-T) beschlossen. Sie entspricht den Normen ISO DIS 8208 und DIS 8348. X.25 beschreibt Dienste und Protokolle der Schichten 1, 2 und 3 des ISO- Referenzmodells für OSI. X.25 definiert die Schnittstelle zwischen paketorientierten DEE und einem öffentlichen Netz (in Deutschland DATEX-P und ISDN über TA-X.25). Beim Paketvermittlungsverfahren werden die Nutzdaten in Form von Datenpaketen ausgetauscht. Die Datenpakete bestehen aus einer begrenzten Anzahl von 8-Bit-Gruppen ( Oktett ) nach einer vorgegebenen Struktur. X.25 legt fest, daß die Bitübertragung (Schicht 1) gemäß X.21 (oder X.21bis) erfolgt und die Datensicherung (Schicht 2) nach einem HDLC-Verfahren arbeitet. Die Schicht 3 hat folgende Aufgaben: Bildung von logischen Kanälen für den Signalisierungs- und Nutzdaten- Austausch, Auf- und Abbau von virtuellen Verbindungen zwischen den Endeinrichtungen, Austausch von Nutzdaten in Form von Datenpaketen und Sicherstellung der Paket-Reihenfolge bei der Übertragung.
Einführung Die Dienste der Schicht 3 (Netz-Ebene) können unterschieden werden in verbindungsorientiert (engl. connection-oriented ), auch virtuelle Verbindung ) genannt und verbindungslos (engl. connectionless ), auch als Datagramm-Betrieb bezeichnet. Die verbindungsorientierte Methode entspricht dem Verfahren im Fernsprechnetz, d.h. die Verbindung hat drei Phasen: 1) Es beginnt mit einer Verbindungsaufbau-Phase, bei der dem Netz die Zieladresse mitgeteilt wird, 2) es folgt die Phase Nachrichtenaustausch, 3) die Verbindung endet mit der Verbindungsabbau-Phase. Die verbindungsorientierte Methode wird aus folgenden Gründen in den öffentlichen Netzen bevorzugt: die Ermittlung der Gebühren wird vereinfacht, eine Aussage über die Qualität des Dienstes ist möglich und eine mögliche Netz-Überlastung kann bereits beim Verbindungsaufbau - durch Ablehnung - vermieden werden.
Die Phasen bei der verbindungsorientierten Paketvermittlung
Das Prinzip der verbindungsorientierten Paketvermittlung 1 Die Pakete werden von den Nachrichtenquellen erzeugt ( Paketierung, engl. packet assembly, auf Empfangsseite packet disassembly ). Ein Übertragungsweg kann beim Paketvermittlungs-Prinzip mehrfach ausgenutzt werden, da in den Pausen zwischen den Paketübertragungen die Pakete anderer Verbindungen übertragen werden. Die Kennzeichnung einer Verbindung erfolgt durch logische Kanalnummern. Alle Pakete, die zu dieser Verbindung gehören, führen die gleiche logische Kanalnummer im Paketkopf - d.h., sie nehmen deshalb den gleichen Weg durch das Paketvermittlungs-Netz 2. Dieser wurde zu Beginn der Verbindung durch spezielle Steuerpakete festgelegt (siehe Bild Die Phasen... ). Es ist ein weit verbreitetes Gerücht, daß in der Paketvermittlung alle Pakete einen anderen Weg durch das Netz nehmen. Unter normalen Bedingungen (d.h. kein Ausfall einer Paketvermittlungsstelle) stimmt dies für die verbindungsorientierte Paketvermittlung nicht! Richtig ist jedoch, daß die leitungsvermittelte Technik (PSTN) eine bessere Echtzeit-Fähigkeit besitzt und daher für Sprach- und Video-Übertragung besser geeignet ist als die Paketvermittlung. 1 engl. packet switching 2 engl. Packet Switched Public Data Network (PSPDN)
Daten-Verbindung im DATEX-P-Netz
Vermittlungs-Prinzip für virtuelle Verbindungen im DATEX-P
Verbindungsaufbau in der ITU-T-Empfehlung X.25
Verbindungsabbau in der ITU-T-Empfehlung X.25
Struktur der Rahmen-Ebene 2 (HDLC) und Paket-Ebene 3 (X.25)
Format eines Pakets in der ITU-T-Empfehlung X.25
Im Gegensatz zur verbindungsorientierten Methode steht die verbindungslose: Die verbindungslose Methode entspricht dem Verfahren im Postwesen: Jedes Datenpaket muß eine Zieladresse tragen, die von jedem durchlaufenen Netzknoten erneut ausgewertet werden muß. Dies wird - korrespondierend zum Telegramm-Dienst - als Datagramm-Dienst bezeichnet. Die Datagramm-Methode ist besonders dann von Vorteil, wenn die Phasen des Nachrichtenaustauschs relativ kurz sind, weil immer dann die Zeiten für einen Verbindungsauf- und -abbau besonders ins Gewicht fallen. Bei der verbindungslosen Nachrichtenübermittlung werden keine Erfolgsgarantien gegeben. Das bedeutet, Fehler - wie z.b. Verluste, Verdopplungen und Änderungen der Paket-Reihenfolge - müssen von den Endsystemen behoben werden. Den unterschiedlichen Aufwand bei der Adreßauswertung, d.h. klein bei verbindungsorientiert, d.h. virtuellen Kanälen und Pfaden groß bei verbindungslos, d.h. Bewertung der vollständigen Zieladresse verdeutlicht das nachfolgende Bild.
Vergleich zwischen verbindungsorientierter (links) und verbindungloser (rechts) Nachrichtenübertragung
Pakettyp-Identifikatoren in der X.25-Empfehlung
Das Internet und die TCP/IP-Protokollfamilie Das Internet ist ein paketvermitteltes, auf der Vermittlungsschicht verbindungsloses Netz. Das Internet basiert im wesentlichen auf dem Transportprotokoll (Transmission Control Protocol = TCP) und dem Internet-Protokoll (IP), zusammengefaßt als TCP/IP bezeichnet. Das Internet wurde zeitlich vor der Normung des OSI-7-Schichten- Modells entwickelt und wird dennoch mit diesem verglichen (siehe Bild).
Die TCP/IP- Protokollfamilie
Die Protokollfamilie (1 von 3) Das Internet-Protokoll (IP) ist von den darunterliegenden Protokollen unabhängig! Als Träger für die IP-Datagramme können eingesetzt werden: Telefonleitungen X.25-Netze und Frame Realay ISDN (PPP 1 ) Token Ring, Ethernet, FDDI und ATM Jedes Paket hat ein Informationsfeld den IP-Header und eine begrenzte Länge von max. 64 kbyte (d.h. max. 65.536 Oktett). Längere Nachrichten müssen durch mehrere Datagramme transportiert werden. Jedes einzelne Datagramm ist dann Teil der Gesamtnachricht und nimmt seinen eigenen Weg durch das Netz ( connectionless service!). Zu diesem Zweck sind in jedem Datagramm Quellen- und Zieladressen enthalten. 1 PPP = Point to Point Protocol
Der IP-Header Version: heute IPv4, in Zukunft IPv6 IHL = Länge des IP-Header (in 32-Bit-Wörtern, min. = 5, max. = 15) Gesamtlänge = Länge IHL + Länge Daten Identifikation bezeichnet Fragmente eines Datensatzes als Einheit DF = 1, nicht fragmentiert MF = 1, fragmentiert, d.h. es folgen noch weitere Fragmente MF = 0, letzes Fragment Fragment-Offset gibt die Stelle im Datenpaket an, wo das empfangene Fragment hingehört (Vielfaches von 8 Byte) Time of Life gibt die Lebenszeit an (0.. 255), das Feld wird von jedem Router verringert, bei Null wird Fragment verworfen Protokoll kennzeichnet den Typ des Schicht-4- Protokolls (TCP oder UDP) Header Checksum gilt nur für den IP-Header, wird wegen Time of Life im Router bearbeitet Quellen- und Ziel-Adresse sind die Host-Nr. entsprechend Internet-Adressierung (IPv4)
Die Protokollfamilie (2 von 3) Das Transmission Control Protocol (TCP) bietet einen verbindungsorientierten Transportdienst. Der Dienst des TCP umfaßt die Zustellung der Datenpakete und Kontrolle der richtigen Reihenfolge. Ähnlich dem HDLC-Protokoll werden Quittungen vom Empfänger an den Sender gegeben und beschädigte oder verlorene Datenpakete abermals angefordert. Auf der gleichen Schicht 4 wie TCP ist das User Datagram Protocol (UDP) angesiedelt - es bietet einen verbindungslosen Transportdienst. Das UDP wird z.b. innerhalb von LAN mit geringen Fehlerraten eingesetzt. Der Vorteil des UDP im Vergleich zum TCP liegt in höherer Geschwindigkeit für den Datenaustausch, da Verbindungsauf- und -abbau sowie Quittungen entfallen.
Der TCP-Header Quell-Port = Source = Absender Ziel-Port = Destination = Empfänger Folge-Nr. und Bestätigungs-Nr. dienen der Sicherung der Datenübertragung (vergleiche N(S) und N(R) bei HDLC) TCP-Header-Länge = Anzahl der 32-Bit- Wörter im TCP-Header URG = 1, Urgent-Pointer (dringend) ACK = 1, Bestätigungs-Nr. ist gültig PSH = 1, Daten nicht erst speichern RST = 1, Verbindung zurücksetzen (bei Absturz) SYN = 1, Verbindung aufbauen FIN = 1, Verbindung abbauen mit dem Zeitfenster wird eine Verweildauer eines Datensegments im Netz überwacht mit der Prüfsumme wird die unverfälschte Übertragung des Datenblockes überwacht (vergleiche FCS bei HDLC)
TCP-Verbindung mit Datensegmentierung und Adressierung
Die Protokollfamilie (3 von 3) Das File Tranfer Protocol (FTP) ermöglicht die Übertragung von Daten und Programmen zwischen Hosts. Das telnet Protocol ermöglicht über einen Remote Login den Dialog zwischen Hosts, die ggf. mit unterschiedlichem Betriebssystem arbeiten ( virtuelles Terminal ). Mit Hilfe des Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) wird ermittelt, wo sich eine gewünscht Information im world wide web (www) befindet. Mit Hilfe des Simple Network Management Protocol (SNMP) können LAN- Betreiber das/die Netz(e) von zentraler Stelle steuern und überwachen.