Grundlagen der Rechnernetze

Grundlagen der Rechnernetze Einführung

Übersicht Basisbausteine und Begriffe Kommunikationsgrundlagen Adressierung Protokolle und Schichten Performance Geschichte und Gegenwart Grundlagen der Rechnernetze Einführung 2

Basisbausteine und Begriffe Grundlagen der Rechnernetze Einführung 3

Hosts und Links H1 H2 Link Host Grundlagen der Rechnernetze Einführung 4

Nachricht, Stream, Paket M H1 H2 H3 S H4 P 1 P 2 P n Header Payload Trailer Bytes Erstes Bit Letztes Bit Grundlagen der Rechnernetze Einführung 5

Multiple Access H 1 H 2 H 3 H n Grundlagen der Rechnernetze Einführung 6

Multiplexing H 1 H 4 H 2 H 5 H 3 H 6 H 1 H 4 H H 2 5 H 3 H 6 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 7

Skalierbarkeit von Multiple Access Netz? H 1 H 2 H 3 H n Annahme alle Knotenpaare kommunizieren gleich häufig. Was ist der Anteil s des Mediums pro Knotenpaar? Grundlagen der Rechnernetze Einführung 8

Skalierbarkeit von vollvermaschtem Netz? H11 H1 H2 H10 H3 H9 H4 H8 H7 H6 H5 Anzahl Links k pro Knoten und Gesamtanzahl Links l? Grundlagen der Rechnernetze Einführung 9

Switched Network H1 H2 H3 H8 S1 S2 S3 S4 H4 H7 S5 H6 H5 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 10

Cloud Icon H1 H2 H3 H8 S1 S2 S3 N S4 H4 H7 S5 H6 H5 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 11

Internet H1 H2 H3 N1 H9 R1 R2 H4 N3 N2 H8 R3 H5 H7 H6 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 12

Rekursive Anwendung des Cloud Icons H1 H2 H3 N1 R1 R2 H4 H9 N3 N N2 H8 R3 H5 H7 H6 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 13

Netzgrößen Bildquelle: www.cebylon.com/khi1/141 01 GAN MAN.html Grundlagen der Rechnernetze Einführung 14

Netze und Graphen H1 H2 H3 H1 H2 H3 R1 N1 R2 H4 R1 N1 R2 H4 H9 H8 N3 R3 N2 H5 H9 N3 R3 N2 H5 H7 H6 H8 H7 H6 Definition: Graph Grundlagen der Rechnernetze Einführung 15

Beispieltopologien Bus Baum Stern Ring Mesh Grundlagen der Rechnernetze Einführung 16

Kommunikationsgrundlagen Grundlagen der Rechnernetze Einführung 17

Kommunikationsformen H1 H2 H3 N1 H9 R1 R2 H4 N3 N2 H8 R3 H5 H7 H6 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 18

Forwarding Tabelle Zieladresse Nächster Hop 4711 3 7893 2 3467 5 2576 2 5 4 6 R 1 2 3 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 19

Timeouts und Acknowledgments H1 H2 H3 N1 H9 R1 R2 H4 N3 N2 H8 R3 H5 H7 H6 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 20

Verbindungsorientiert und Verbindungslos H1 H2 H3 N1 H9 R1 R2 H4 N3 N2 H8 R3 H5 H7 H6 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 21

Client Server Prinzip H N S Grundlagen der Rechnernetze Einführung 22

Adressierung Grundlagen der Rechnernetze Einführung 23

Physikalische Adresse Beispiel Ethernet 00001000 00000000 00101011 11100100 10110001 00000010 08 : 00 : 2B : E4 : B1 : 02 Broadcast 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 FF:FF:FF:FF:FF:FF Multicast 1XXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX {8X,,FX}:XX:XX:XX:XX:XX Grundlagen der Rechnernetze Einführung 24

Flache und hierarchische Adressräume H1 H2 H3 H7 H8 H9 1.1 1.2 1.7 4.1 4.2 4.3 H4 1 1.10 4 R1 2.5 3.1 2.8 R2 3 3.2 R3 4.4 2.7 2 2.1 2.4 H5 H6 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 25

Konsequenz für Forwarding Tabelle H1 H2 H3 H7 H8 H9 1.1 1.2 1.7 4.1 4.2 4.3 H4 1 1.10 4 2.7 2.5 R1 2 2.8 R2 3.1 Ziel H1 3 Next Hop nach R1 2.4 H3 2.1 H4 direkt H5 H6 H5 direkt H2 H6 H7 H8 H9 nach R1 nach R1 direkt nach R3 nach R3 nach R3 3.2 R3 4.4 Ziel Next Hop 1.X nach R1 2X 2.X direkt 4.X nach R3 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 26

Classful IP Adressen 10101011 01000101 11010010 11110101 171.69.210.245 245 Class A 7 24 0 Netz Host Class B 14 16 1 0 Netz Host Class C 21 8 1 1 0 Netz Host Grundlagen der Rechnernetze Einführung 27

Bedarf für eine weitere Hierarchieebene H1 H2 H3 H7 H8 H9 1.1 1.2 1.7 4.1 4.2 4.3 H4 1 1.10 4 R1 2.5 3.1 2.8 R2 3 3.2 R3 4.4 2.7 2 2.1 2.4 H5 H6 Eingang gins Campus Netz Grundlagen der Rechnernetze Einführung 28

Subnetze Zum Beispiel Class B Adresse 14 16 1 0 Netz Host 11111111 11111111 11111111 Subnetz Maske 00000000 (255.255.255.0) Ergebnis Netznummer Subnetz Host Grundlagen der Rechnernetze Einführung 29

Subnetting Beispiel Subnetznummer : 128. 96. 34. 0 = 100000000 01100000 00100010 00000000 Subnetzmaske : 255.255.255.128 = 111111111 11111111 11111111 10000000 H1 128. 96. 34. 15 = 100000000 01100000 00100010 00001111 R1 128. 96. 34. 1 = 100000000 01100000 00100010 00000001 128. 96. 34.130 = 100000000 01100000 00100010 10000010 128. 96. 34.128 = 100000000 01100000 00100010 10000000 255.255.255.128 = 111111111 11111111 11111111 10000000 128. 96. 34.139 = 100000000 01100000 00100010 10001011 H2 Beispiel: Verwendung eines Class B Netzes: 128.96.X.X = 10000000 01100000 XXXXXXXX XXXXXXXX Grundlagen der Rechnernetze Einführung 30

Konsequenz für Forwarding Tabellen Subnetznummer : 128. 96. 34. 0 Subnetzmaske : 255.255.255.128 128. 96. 34. 15 H1 128. 96. 34. 1 Interface 1 R1 128. 96. 34.130 Interface 2 128. 96. 34.128 255.255.255.128 Subnetznummer Subnetzmaske Nächster Hop 128.96.34.0 255.255.255.128 direkt (if 1) 128.96.34.128 255.255.255.128 direkt (if 2) 128.96.33.0 255.255.255.0 nach R2 (if 2) Netznummer 128.96 R3 Nächster Hop 128. 96. 34.139 H2 128. 96. 34.129 R2 128. 96. 33. 1 128. 96. 33. 0 255.255.255. 0 Beispiel: Verwendung des Class B Netzes 128.96.X.X Grundlagen der Rechnernetze Einführung 31

Adressauflösung IP Adresse Physikalische Adresse 128.96.34.1 57:FF:AA:36:AB:11 128.96.34.16 85:48:A4:28:AA:18 IP Adresse Physikalische Adresse 128.96.34.15??? 128.96.34.16 85:48:A4:28:AA:18 128.96.34.15 128.96.34.1 128.96.34.16 45:35:FE:36:42:55 57:FF:AA:36:AB:11 85:48:A4:28:AA:18 H1 R1 H2 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 32

Motivation für Super Netting Betrachten wir als Beispiel die IT Abteilung eines Uni Campus, die autonom eine Menge von IP Adressen nutzt. Mit Subnetting können wir gegebene Menge von IP Adressen effizient nutzen. Aber, die IT Abteilung muss immer noch IP Adressmenge in den Granularitäten Class A, B, oder C Netz beantragen/verwalten. Was ist wenn wir z.b. 256 Hosts im Netz haben? 1. Beantrage ein Class B Netz. Effizienz? 2. Beantrage zwei Class C Netze. C Nt Grundlagen der Rechnernetze Einführung 33

Lösung: Classless Interdomain Routing (CIDR) Aggregiere Netz Adressen. Beispiel: Annahme wir haben 16*256 1 1 Hosts. Verwenden Adressen von 16Class C Netzen. C Aber Adressen nicht beliebig, sondern hintereinanderliegend, z.b.: 192.4.16 192.4.17 17... 192.4.31 Beobachtung: alle Adressen beginnen mit denselben 20 Bits: 11000000 00000100 0001 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 34

Lösung: Classless Interdomain Routing (CIDR) Beobachtung: alle Adressen beginnen mit denselben 20 Bits: 11000000 00000100 0001 Im Beispiel also eine 20 Bit Netzadresse Liegt zwischen Class C C (24 Bit) und Class B (16 Bit) Erforderte Ausgabe von 2^4 = 16 Class C Adressen Allgemein: i Bit Netzadresse erfordert wie viele Class C Netze? Internet Router beachten nur noch die i Bit Netzadresse. Grundlagen der Rechnernetze Einführung 35

Lösung: Classless Interdomain Routing (CIDR) Wir brauchen für das Schema noch eine passende Notation. Notation am Beispiel: 192.4.16 192.4.17... 192.4.31 wird zusammengefasst dargestellt als: 192.4.16/20 Also, /20 bedeutet Netzadresse besteht aus ersten 20 Bit und fasst die2^4=16aufeinander 416 folgenden Class C Netze C beginnend mit 192.4.16 zusammen Grundlagen der Rechnernetze Einführung 36

Quiz Wie fasst man die Class C Netze 192.4.0 bis 192.4.31 mittels /X Notation zusammen? Wie stellt man das einzelne Class C Netz 192.4.16 in /X Notation dar? Grundlagen der Rechnernetze Einführung 37

Lösung: Classless Interdomain Routing (CIDR) Umgang mit aggregierten Adressen im Router: Adressen in den Routing Tabellen: <länge,wert> Paar Vergleichbar mit <mask,wert> Paar im Subnetting, wenn Mask aus aufeinanderfolgenden 1 Bit Werten besteht CIDR erlaubt weitere Routenaggregation. Bi Beispiel: il Kunden Netze Advertise 128.112.128/21 128.112.128/24 Internet Anbieter 128.112.135/24 Es müssen noch nicht mal alle 8 aufeinanderfolgenden Netze aktuell genutzt sein! Grundlagen der Rechnernetze Einführung 38

Lösung: Classless Interdomain Routing (CIDR) CIDR und Routingtabelleneinträge? Prefixe dürfen überlappen. Beispiel Routingtabelle: Network Address Next Hop...... 171.69/16 if1 171.69.10/24 if2 Wohin mit der Nachricht an 171.69.10.5? 10 Wohin mit der Nachricht an 171.69.20.5?...... Generell: Longest Prefix Match (erfordert effiziente Algorithmen/Datenstrukturen zum Finden des längsten passenden Prefix.) Grundlagen der Rechnernetze Einführung 39

Subnetting versus CIDR Subnetting erlaubt das Aufteilen einer Netzadresse in Teilnetze Aufteilung annähernd beliebig; alles was mit der Subnetzmaske ausdrückbar ist CIDR dient dem Aggregieren von Netzadressen in einer einzigen Adresse Aggregation g nicht beliebig; Netzadressen müssen aufeinanderfolgend sein; zusammengefasst werden immer nur 2^i viele Netze Gewisse Flexibilität, indem man Dummy Netze verwendet Grundlagen der Rechnernetze Einführung 40

Protokolle und Schichten Grundlagen der Rechnernetze Einführung 41

Protokoll und Interface Host 1 Host 2 High Level Objekt High Level Objekt Service Interface Service Interface Protokoll Peer to peer Interface Protokoll Grundlagen der Rechnernetze Einführung 42

Message Sequence Chart (MSC) H1 H2 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 43

Protokollzustandsautomat connection request/ connection response file request/ file response Wait for connection request Wait for file request close request Grundlagen der Rechnernetze Einführung 44

Beispiel H N S Service Primitiven: File f GET_FILE(), void ABORD_FILE_RETRIVAL(), RETRIVAL(),... Zustände: CLIENT_IDLE, IDLE, CLIENT_WAITS_FOR_FILE, FILE,... Zeitvorgaben: if client waits 1000ms the change in state CLIENT_ ERROR Nachrichtenformate: FILE_ REQUEST_ MESSAGE: CLIENT_ ADR SERVER_ ADR FILE_ NAME Grundlagen der Rechnernetze Einführung 45

Protokollgraph Host 1 Host 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 3 Protokoll 3 Protokoll 4 Protokoll 4 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 46

Nachrichtenkapselung Host 1 Anwendung 1 Daten Protokoll 1 Host 2 Anwendung 1 Daten Protokoll 1 H1 Daten H1 Daten Protokoll 2 Protokoll 2 H2 H1 Daten H2 H1 Daten Protokoll 3 Protokoll 3 H3 H2 H1 Daten Grundlagen der Rechnernetze Einführung 47

Multiplexing und Demultiplexing Host 1 Host 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 3 Protokoll 3 Protokoll 4 Protokoll 4 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 48

OSI Modell Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 49

Internet Modell Nothing stated by TCP/IP model Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 50

Internet Protokolle Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 51

Anwendungssicht auf TCP Erzeugen eines Sockets int socket(int domain, int type, int protocol) domain : PF_INET, PF_UNIX, PF_PACKET,... type : SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM,... protocol : UNSPEC,... Passive Open auf der Server Seite int bind(int socket, struct sockaddr *address, int len) int listen(int socket, int backlog) int accept(int socket, struct sockaddr *address, int *len) address : enthält IP-Adresse und Port backlog : Anzahl erlaubter Pending-Connections Active Open auf der Client Seite int connect(int socket, struct sockaddr *address, int len) Senden und Empfangen von Daten int send(int socket, char *message, int len, int flags) int recv(int socket, char *buffer, int len, int flags) Grundlagen der Rechnernetze Einführung 52

Adressen im Internet Modell Host 1 Host 2 Application Application Application Application Port TCP UDP UDP TCP Demux Key IP IP IP Adresse LINK physical Physikalische Adresse LINK physical Grundlagen der Rechnernetze Einführung 53

Performance Grundlagen der Rechnernetze Einführung 54

Bandbreite 0 1 1 0 0 1 1 1 s 1 Sekunde Bandbreite b in obigem Beispiel: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 55

Bps und bps Kenngröße Größenordnung Wert KBps 2 10 Byte/s 1.024 MBps 2 20 Byte/s 1.048.576 GBps 2 30 Byte/s 1.073.741.824 TBps 2 40 Byte/s 1.099.511.627.776 776 Kbps 10 3 Bits/s 1.000 Mbps 10 6 Bits/s 1.000.000 Gbps 10 9 Bits/s 1.000.000.000 Tbps 10 12 Bits/s 1.000.000.000.000 Vereinfachung für Überschlagsrechnungen: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 56

Propagation Delay H1 d H2 Zeit x zur Übertragung eines Bits bei Distanz d und Signalausbrei tungsgeschwindigkeit itll Grundlagen der Rechnernetze Einführung 57

Delay einer Single Hop Übertragung d H1 H2 Zeit x zur Übertragung von n Bitsbei Distanz d Signalausbreitungsgeschwindigkeit l und Bandbreite b: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 58

Delay einer Multi Hop Übertragung H1 d H2 Zeit x zur Übertragung von n Bits bei Distanz d Signalausbreitungsgeschwindigkeit l und Bandbreite b und Queuing Zeit q: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 59

Delay Bandbreiten Produkt Bandbreite Delay Beispiel: Anzahl Bits n die ein Kanal mit 100ms Latenz und 50Mbps Bandbreite speichert Grundlagen der Rechnernetze Einführung 60

Transferzeit und Effektiver Durchsatz H1 H2 Beispiel: Überschlagsrechnung zu Transferzeit z und effektivem Durchsatz d und bei Abrufen einer 1MB Datei über einen Kanal mit 1Gbps Bandbreite und 92ms RTT: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 61

Bitfehlerrate und Paketverlustrate 010100010111100010011101110010110001101 Bitfehler Paket 1 Paket 2 Paket 3 Paket 4 Paketfehler Einfacher Zusammenhang zwischen BER und PER, für n Bit Nachrichten ohne Fehlerkorrektur Grundlagen der Rechnernetze Einführung 62

Additive und Bottleneck Kosten H1 10ms 5ms R2 10ms 20ms e e 2 e 1 3 e 1Mbps R1 1Gbps 1Gbps 4 R3 1Mbps H2 Beispiel: Delay d und Bandbreite b zwischen zwischen H1 und H2 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 63

Multiplikative Kosten H1 p p =2/3 2 =1/3 R2 p 3 =1/2 1 p 4 =1/2 e e 2 e 1 3 e4 R1 R3 H2 Beispiel: Gesamtpaketverlustrate bei gegebenen Paketverlustraten pro Link Grundlagen der Rechnernetze Einführung 64

Performance Beispiel: i Effektiver Durchsatz von Packet Switching Grundlagen der Rechnernetze Einführung 65

Delay Einsparungen Circuit Switchingit it Message Switching Packet Switching H1 R1 R2 H2 H1 R1 R2 H2 H1 R1 R2 H2 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 66

Einfluss der Paketgröße H1 R1 R2 H2 Nachrichtenlänge n Bits Paket Payload k Bits Pk Paket Header c Bits Bandbreite b bps Delay d Sekunden Anzahl Hops h Effektiver Durchsatz x Grundlagen der Rechnernetze Einführung 67

Beispiel Plot Effekt tiver Durc chsatz in Gbps Nachrichtengröße 1 GB Bandbreite 1 Gbps Header Größe Göß 64 Byte Anzahl Hops 10 Delay pro Hop 10 ms Paketgröße in KB Grundlagen der Rechnernetze Einführung 68

Performance Bi Beispiel: ilvorteil von statistischem ttiti Multiplexing l i Grundlagen der Rechnernetze Einführung 69

Statisches versus Statistisches Multiplexing H 1 p b bps H n p Verhältnis x der mittleren Bandbreite pro Knoten von statistischem ttiti über statischem Multiplexing bei n Knoten, Zugriffswahrschein lichkeit p und Bandbreite b Grundlagen der Rechnernetze Einführung 70

Beispiel Plot Angep passte üb ber fester Bandbreitenzuwei sung 50% Zugriffwahrscheinlichkeit 70% Zugriffwahrscheinlichkeit 90% Zugriffwahrscheinlichkeit Anzahl Knoten Grundlagen der Rechnernetze Einführung 71

Geschichte und Gegenwart Grundlagen der Rechnernetze Einführung 72

Geschichte und Gegenwart Entwicklung des Internet t Grundlagen der Rechnernetze Einführung 73

Packet Switching der ersten Stunde Ende der 1950er Gegen 1960 Auf Höhe des kalten Krieges möchte das DoD (1) eine Lösung für ein Command und Kontrollzentrumsnetz, welches einen nuklearen Angriff überlebt. Das DoD beschließt einen Vertrag mit RAND Corporation, eine Lösung zu finden. Mitarbeiter Paul Baran entwickelte ein stark verteiltes und fehlertolerantes System auf Basis von digitalem Packet Switching. Derzu dieser Zeit amerikanische Telefonmonopolist AT&T findet dieses System jedoch nicht realisierbar. Struktur des Telefonsystems (1) Das DoD ist das Department of Defense der USA. Barans verteiltes Switching System Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 74

Das APRANET 1967 Die ARPA (1) wechselt ihren Schwerpunkt unter der Leitung von Larry Roberts auf die Erforschung von Netzen. Einer der damals kontaktierten Experten, Wesley Clark, entwickelt ein Packet Switched Subnetz, in dem jeder Host an einen Router angebunden ist. Unabhängig davon wurde unter Leitung von Donald Davies am NPL (2) ein ähnliches Packet Switching System entworfen und sogar als Campus Netz schon implementiert. Das NPL referenziert hierbei die ursprünglich abgelehnte Arbeit von Paul Baran. 1969 Die ARPA beauftragt die Consulting Firma BBN in Cambridge ein solches Netz und die dazu notwendige Netzsoftware zu entwickeln. Des Weiteren werden Graduate Studenten der Universität Utah damit beauftragt die Host Software zu entwickeln. kl Das Ergebnis ist das ARPANET welches schnell größer wurde und bald die ganze USA abdeckte. Struktur des Packet Switched Subets nach Clark Dez 1969 Jul 1970 Mär 1971 Apr 1972 Sep 1972 Der Zuwachs im ARPANET (1) Die ARPA, Advanced Research Projects Agency, ist ein staatlicher, amerikanischer, militärischer Forschungsförderer für Universitäten und Industrie. (2) Das NPL ist das National Physical Laboratory in England. Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 75

Das ARPANET und NSFNET 1974 Die ersten ARPANET Protokolle erlaubten keine transparente End to End Kommunikation über verschiedene Netze. Dies wurde mit wachsen des ARPANET immer wichtiger und führte schließlich zur Entwicklung von TCP/IP von Vinton Cerf und Robert tkh Kahn. Späte 1970 bis Ende 1980er Die ARPA forcierte die Verwendung von TCP/IP durch Verträge mit BBN und der University of California Berkeley, die neuen Protokolle in Berkeley Unix zu integrieren. Hierbei wurde auchdie Socket Schnittstelle Schnittstelle entwickelt. Die Teilnahme am ARPANET erforderte einen Vertrag mit dem DoD. Daher beschloss man im NSF (1) einen für alle US Universitäten freien Nachfolger des ARPANETs zu bauen. Der Anfang war ein USA umspannender Backbone, der sechs Super Computer Center verband. An den Backbone wurden etwa 20 regionale von der NSF geförderte Netze angebunden. Das Ergebnis war das NSFNET. Das ARPANET und das NSFNET wurden erstmals an der Universität Carnegie Mellon verbunden. Das NSF Backbone 1988 (1) Die NSF ist die US National Science Foundation. Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 76

Kommerzialisierung des Internet Während der 1980er Mit dem immer größer werden der Netze wurde das Auffinden von Hosts anhand von IP Adressen immer aufwendiger. Als Lösung wurde eine hierarchische Namensstruktur, das DNS (Domain Name System), entwickelt. Das NSFNET verband Nutzer an tausenden von US Universitäten, Forschungslaboren, Bibliotheken und Museen. Es war damit permanent überladen. Die NSF beschloss einen Vertrag mit MERIT, einem Konsortium in Michigan, das Netz weiter zu betreiben. Damit erfuhr der Backbone des NSFNET einen Upgrade (zunächst von 56kbps auf 448kbps (Fiber Channels von MCI) und dann noch mal auf 1.5Mbps Lines) Mit dem Zusammenschluss von ARPANET und NSFNET schlossen sich viele weitere regionale Netze und Netze in Kanada, Europa, und Pazifik an. 1990 Als ersten Schritt in Richtung Kommerzialisierung gibt die NSF das NSFNET andie nonprofit Corporation ANS (Advanced Networks and Services) von MERIT, MCI und IBM ab. Das ANS machte einen Upgrade des NSFNET Backbones auf das ANSNET, von 1.5Mbps auf 45Mbps Lines. Des Weiteren schloss das NSF Verträge mit den Netzbettreibern PacBell, Ameritech, MFS und Sprint ab, die einen fairen Wettbewerb der Netzanbieter sicher stellten. 1995 Das ANSNET wurde an American Online verkauft. Damit begann die Kommerzialisierung von IP Diensten. Grundlagen der Rechnernetze Einführung 77

WWW Während der 1990er In vielen anderen Ländern entstehen nationale Forschungsnetze, häufig Ähnlich gestaltet wie das ARPANET und NSFNET. Beispiele sind in Europa EuropaNET und EBONE, die mit 2Mbps starteten, einen Upgrade auf 34Mbps erfuhren und dann irgendwann ebenfalls an die Industrie abgegeben wurden. Bis in die frühen 1990er waren Akademiker die Anwender des Internet. Die Hauptanwendungen waren Email, News, Remote Login und File Transfer. Dies änderte sich schlagartig mit der Erfindung des WWW des CERN Physikers Tim Berners Lee und des Mosaik Browsers von Marc Andreesen am National Center for Supercomputer Applications in Urbana, Illinois. Es entstanden viele Internet Service Provider (ISP), die es einer immer größer werdenden Zahl von Endnutzern ermöglichten sich von zuhause ins Internet einzuwählen. Grundlagen der Rechnernetze Einführung 78

Vereinfachte Übersicht des heutigen Internets Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 79

Geschichte und Gegenwart Tlf Telefonnetze, LANs und Standardisierung di i Grundlagen der Rechnernetze Einführung 80

Wide Area Datennetze 1970er 1980er 1990er Das verbindungsorientierte Wide Area Dantenetz der ersten Stunde das in den 1970er entwickelte X.25 System. Das System wurde etwa ein Jahrzehnt verwendet. In den 1980er X.25 im wesentlichen durch ein neues System, Frame Relay Relay, ersetzt. Es diente (zum teil sogar bis heute) hauptsächlich zum verbinden von LANs. In den 1990er wurde ATM (Asynchronous Transfer Mode) entwickelt. Das Ziel war der Zusammenschluss von Sprache, Daten, Kabelfernsehn, Telex, Telegraph in einem einzigen Datennetz (ATM = Internet versus Telcos). ATM hatte zwar nicht den ursprünglich erhofften Erfolg, wird aber häufig von Carriern für internen Datentransport von Internet Traffic verwendet. Grundlagen der Rechnernetze Einführung 81

Local Area Netze Frühe 1970er Norman Abrahamson und Kollegen der Universität Hawaii entwickeln das drahtlose (Short Range Radio) ALOHANET mit dem Computer der anliegenden Inseln mit dem Hauptcomputer auf Honolulu kommunizieren können. 1976 Auf der Basis der Arbeit von Norman Abrahamson entwickeln Bob Metcalfe und David Boggs bei Xerox PARC das erste LAN mit dem Namen Ethernet (ursprüngliche Datenrate: 2.94Mbps). 1978 Das Xerox Ethernet wurde 1978 von DEC, Intel und Xerox als 10Mbps Ethernet unter dem Namen DIX standardisiert. Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 82

Local Area Netze Ab 1978 Mitte der 1990er Bob Metcalfe gründet die Firma 3Com und verkauft über 100 Millionen Ethernet Adapter. Ethernet wurde über die Jahre immer weiter entwickelt: 100Mbps und 1000Mbps, Switching, Cabling etc. Neben dem Ethernet Standard wurden auch ein Token Bus und ein Token Ring LAN Standard etabliert. Der Ethernet Standard hat sich jedoch weitestgehend hier gegenüber durchgesetzt. Standardisierung eine Ethernet kompatiblen drahtlosen LAN Technik namens WiFi. Drahtloses hl Netz mit Access Point Ad hoc Netz Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 83

Standardisierungsgremien Telekommunikation ITU International ti ltl Telecommunicaiton it Union Internationale Standards ISO IEEE International Standards Organization Institute of Electrical and Electronics Engineering Internet Standards ISOC IAB Internet Society Internet Architecture Board IRTF Internet Research Task Force IEEE 802 Working Groups IETF Internet Engineering Task Force Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 84

Zusammenfassung und Literatur Grundlagen der Rechnernetze Einführung 85

Zusammenfassung Rekursive Definition eines Netzes Skalierbarkeit durch hierarchische Aggregation Adressierung, Routing, Forwarding Statistisches Multiplexing Layering, Protokolle Separation of Concerns OSI Modell, Internet Hour Glass Modell Latenz und Bandbreite Standardisierungen Grundlagen der Rechnernetze Einführung 86

Literatur [PetersonDavie2007] Larry L. Peterson and Bruce S. Davie, Computer Networks: A Systems Approach, Edition 4, 2007. 12R 1.2 Requirements 1.3 Network Architecture 1.4.1 Application Programming Interface (Sockets) 1.5 Performance 4.1.1 What is an Internetwork? 4.1.3 Global Addresses 4.1.4 Datagramm Forwarding in IP 431S 4.3.1 Subnetting 4.3.2 Classless Routing (CIDR) [Tanenbaum2003] Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003. 1.5 Example Networks 1.6 Network Standardization Grundlagen der Rechnernetze Einführung 87