Gliederung Kapitel 6 Internet 1. Geschichte desinternets 2. Datenübertragung mit TCP/IP 3. Internetadressen 4. Dynamische Zuteilung von Internetadressen 5. Domain Namen 6. Netzstruktur der HM 7. Das Weltweite Internet 8. Internet Exchange 9. Internetdienste 1 Geschichte des Internets Entwicklung des Internets: 1969 Aufbau des APANET (Advanced esearch Projects Agency Net) APA ist eine eoga Organisation sato des amerikanischen a e Verteidigungsministeriums gs ste u s zur Förderung der Grundlagenforschung; eines der Projekte, die von APA gefördert wurden, befasste sich mit dem Aufbau von echnernetzen Ziel : gemeinsame Nutzung von echnerkapazität Forderung : ausfallsicher, stabil APANET : ein echnernetz (miteinander verbundene Computer) zur Datenübertragung und echnerkommunikation erstes Netz bestand aus nur 4 echnern mit jeweils 12kB Hauptspeicher Datenübertragung erfolgte über Telefonkabel oder Standleitungen http://www.cybergeography.org/atlas/historical.html h / /h l h l 1 2 1 Geschichte des Internets 1972 APANET ist Netz mit ca. 40 echnern weiträumige Verbindung zwischen Einrichtungen des Verteidigungsministeriums und Hochschulen/Forschungseinrichtungen immermehrechner mehr (Standorte) werden miteinanderverbunden (vernetzt) Verfahren (Protokolle) werden erarbeitet, wie echner (unterschiedliche echnertypen, Betriebssysteme) miteinander kommunizieren und Daten austauschen können Dienstewerden definiert Email Newsgroups Telnet FTP 1 Geschichte des Internets APANET 1971 TIP : Terminal Interface Message Processor Bolt, Beranek and Newman (BBN) Stand 1971 3 IMP : Interface Message Processor Vorgänger der heutigen outer 4
1 Geschichte des Internets 1983 Aufteilung MILNET DAPANET Aufteilung des APANETs in einen öffentlichen Teil (wissenschaftliches Netz, erst DAPANET genannt heute Internet) und einen nichtöffentlichen Teil (militärisches i Netz MILNET) Aufbau von Netzen in Europa Zusammenschluss der verschiedenen nationalen Netze Internet Internet Interconnected Networks 1988 Gründung der IANA (Internet Assigned Numbers Authority) Oberste Instanz für die Vergabe von Adressen undnamen iminternet Heute: ICANN Internet Corporation for Assigned Names and Numbers 1989 Entwicklung des WWW (World Wide Web) Aufbau eines Hypertextsystems durch Tim Berners Lee am CEN in Genf um wissenschaftliche Dokumente einfach zugänglich zu machen 1993 Erste Version des Webbrowsers Mosaic ein Browser, der Text und Graphiken gleichzeitig anzeigen kann 1994 Netscape Communicator Internet erreicht die Massen 5 2 Datenübertragung mit TCP/IP Datenübertragung im Internet: Die Datenübertragung im Internet basiert auf dem TCP/IP Protokoll. Jeder echner im Internet benötigt eine weltweit eindeutige Internet adresse ( Telefonnummer ) eine IP Adresse. Die Weiterleitung der Daten erfolgt über Vermittlungsrechner (outer). TpischeKomm Typische Kommunikationssituation : 141.39.245.235 84.53.146.100 141.39.225.225 Netz der HM 80.128.12.4 Netz der Nasa 6 2 Datenübertragung mit TCP/IP TCP (Transmisson sso ControlProtocol) o otoco und IP (Internet et Protocol) definieren e e die Datenübertragung im Internet. TCP unterteilt die zu übertragenden Informationen (Dateien, Bilder, Webseiten ) vor dem Versand in separate Datenpakete und setzt sienach dem Empfang wieder zusammen. IP sorgtfür die Übertragung der Datenpakete vom Sender zum Empfänger. a) Unterteilung in Datenpakete: Datei wird in Einheiten von max. 64 KByte unterteilt und mit Zusatzinformationen z. B. Sequenznummer versehen(tcp Header). TCP Paket wird in ein IP Paket eingepackt gp und mit Absender und Ziel adresse versehen (IP Header). 2 Datenübertragung mit TCP/IP b) Datenübertragung der Datenpakete: Die Pakete reisen einzeln und im allgemeinen unverschlüsselt, falls erforderlich, müssen die ursprünglichen Daten (z. B. die versendete Datei) verschlüsselt werden. Jedes Paket wandert zum nächsten Vermittlungsrechner (outer) und wird von diesem weitergeleitet. outer sind spezielle echner, die an mehreren Netzen angeschlossen sind und die die IP Pakete anhand der Zieladresse im Internet weiterleiten; die Entscheidung wird anhand von outingtabellen getroffen; hierzu wird häufig die NET ID (Teil der IP Adresse) verwendet. Am Ende erreichen die Pakete den Vermittlungsrechner, in dessen Bereich sich der Zielrechner befindet. Pakete einer Datei können verschiedene Wege zum Empfänger nehmen. IP ist verantwortlich für die Übertragung der Datenpakete zwischen Sender und Empfänger. IP prüft nicht, ob die Datenpakete ankommen. TCP ist verantwortlich für die Zusammensetzung der Pakete in der richtigen eihenfolge. Verloren gegangene Pakete werden nochmals angefordert. 7 8
2 Datenübertragung mit TCP/IP IP Header Bits 3 Internetadressen Vergabe von Internetadressen (IP Adressen): Internetadressen und echnernamen müssen weltweit eindeutig identifizierbar sein. Die Vergabe der Adressen und Namen, die sog. egistrierung, erfolgt durch Internet egistrare. Auf internationaler Ebene ist die ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) für die egistrierung gzuständig. Darunter gibt es regionale und nationale egistrare (für Amerika AIN = American egistry for Internet Numbers, für Deutschland DENIC = Deutsches Network Information Center in Frankfurt) Version : Version des IP Protokolls P 4 für IPv4 IHL : Header length in 32 Bit Worten : minimal 5 maximal 10 Type of Service : minimize cost, minimize delay, maximum reliability Total Length : Länge des Pakets in Bytes maximal 65535 Header Checksum : Prüfsumme für den Header Time to Live : Lebensdauer eines Pakets 9 10 3 Internetadressen Netzwerk und Geräteadresse: Internet egistrare vergeben nicht einzelne IP Adressen sondern ganze Gruppen von IP Adressen sog. Netzwerkadressen, NET IDs an Firmen oder Internet provider. Diese Netzwerkadressen richten ih sich ihdanach, wie viele echner die Firma oder der Provider an das Internet anschließen möchte. Beispiel: Ein egistrar vergibt an eine Firma die Netzwerkadresse 232.84.93 Die letzte Ziffer (vierte Ziffer) ist nicht festgelegt. Die Firma kann dann 254 echner ans Internet anschließen und jedem dieser echner eine weltweit eindeutige IP Adresse im Bereich von 232.84.93.1... 232.84.93.254 254 zuweisen (die Werte 0 und 255 sind für spezielle Anwendungen reserviert). Beispiel für eine IP Adresse: 232.84.93.67 Netzwerkadresse Geräteadresse (Network ID) (Host ID) 11 3 Internetadressen Aufbau von IP Adressen: Eine IP Adresse hat eine Größe von 32 Bits: 1000 1101 0010 0111 1111 0101 1110 1011 a. b. c. d 141. 39. 245. 235 Wertebereich für a, b, c, d : 0... 255 Die Werte 0 (ganzes Netz) und 255 (Broadcast ein Paket an alle echner im Netz schicken) sind für spezielle Anwendungen reserviert. Eine IP Adresse beginnt immer mit der Netzwerkadresse (Network ID) und endet mit der Geräteadresse (Host ID). Netzwerk und Hostadresse sind insgesamt 32 Bit lang. Beispiel: i Die Deutsche Telekom hat den u.a. den Adressbereich 80.128.0.0/11 erhalten. Die ersten 11 Bits bilden die Netzwerkadresse diese ist fest! 0101 0000 100 0 0000 0000 0000 0000 0000 80.128.0.0 0101 0000 100 0 0000 0000 0000 0000 0001 80.128.0.1........ 0101 0000 100 1 1111 1111 1111 1111 1111 80.159.255.255 NET ID HOST ID 12
3 Internetadressen Spezielle IP Adressen: Internal Loopback Adresse 127.0.0.* Ein Datenpaket mit der Zieladresse 127.0.0.* (* = 1 254) wird vom eigenen echner gesendet und wieder empfangen d.h. der echner schickt das Paket an sich selbst. Diese Adressen werden für Testzwecke verwendet, z.b. um zu prüfen, ob die Netzwerksoftware auf dem eigenen echner funktioniert. Private IP Adressen Diese Adressen werden zum Aufbau von privaten Netzwerken verwendet, die nicht oder nur teilweise im Internet sichtbar sind. Klasse A 10 b. c. d 10.1.4.12 1412 Klasse B 172. 16-31 c. d 172.16.1.12 Klasse C 192.168. 0... 255 d 192.168.100.12 Anwendung : mehrere echner über eine einzige IP Adresse an das Internet anschließen ( Firmennetze, DSL outer ) 4 Dynamische Zuteilung von Internetadressen Statische IP Adressen: Ständig mit dem Internet verbundene echner (z. B. Webserver) benötigen IP Adressen, die einmal zugeteilt werden, wenn die echner in Betrieb gehen, und sich dann nicht mehr ändern. Grundproblem: Mit 32 Bit Adressen können ca. 4 Milliarden Adressen unterschieden werden dies reicht nicht mehr aus! Dynamische IP Adressen: Die IP Adresse wird beim Verbindungsaufbau mit dem Internet neu zugeteilt. Ein Internet Provider t braucht htdh daher nur so viele IP Adressen, wie Einwählleitungen zur Verfügen stehen nicht für jeden Benutzer eine. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Die dynamische Adresszuordnung wird vollautomatisch von einem DHCP Server verwaltet. Dieser gibt dem echner seine IP Adresse. NAT (Network Address Translation): Mehrere echner unterhalten mit derselben öffentlichen IP Adresse gleichzeitig eine Verbindung zum Internet. Oft wird NAT an der Übergangsstelle von Firmennetzen und öffentlichem Internet durchgeführt z. B. mittels spezieller outer ( NAT Box (NAT Box ). 13 14 4 Dynamische Zuteilung von Internetadressen Beispiel: Internetzugang über DSL outer DSL outer verwaltet ein privates IP Netz (hier Klasse C Netz) und erhält vom Internetprovider eine dynamische IP Adresse. DSL-outer besitzt 2 IP-Adressen.5.7 80.128 192 2.168.12 23.254 192.168.123.3 192.168.123.2 192.168.123.1 4 Dynamische Zuteilung von Internetadressen KonfigurationeinesDSL outers übereinenwebbrowsereinen vom Hersteller des DSL outers festgelegt temporäre IP Adresse, die vom Provider zugewiesen worden ist beim Anmelden vom Provider konfiguriert IP-Adresse Adresse, die vom Provider temporär zugewiesen wird Internet- provider DSL- outer Adressumsetzung IP-Adresse des DSL-outers (==Adresse des Standardgateway) wird zur Konfiguration gebraucht 141.39.245.235 80.128.5.7... 141.39.245.235 192.168.123.2... 15 16
5 Domain Namen Da sich Menschen Nummern nicht so leichtmerken können wie Namen, kann an einen vernetzten echner zusätzlich zur IP Adresse ein Name vergeben werden. So besitzt jeder WWW Server neben der IP Adresse einen (oder mehrere!) weltweit eindeutigen Namen. Dieser Name setzt sich zusammen aus dem Namen des echners ( Host ) und dem Namen des Netzwerks ( Domain ), in dem sich der echner befindet. DomainName Server (DNS Server): Server): Der DNS Server ist ein echner, der für die Umsetzung zwischen echnernamen und IP Adresse zuständig ist. In ULs kann sowohl der echnername als auch die IP Adresse des Webservers angegeben werden (siehe Abbildung). Beachte : Wenn der DNS Server ausfällt, kann man andere echner nicht mehr überdendomain Domain Namen erreichen. Das Internet funktioniert dannnichtnicht mehr. 17 5 Domain Namen Domain Name System (DNS): Zur Verwaltung der Namen im Internet wurde eine verteilte Datenbank entwickelt ( Domain Name System ). Es wurde festgelegt, dass jedes Teilnetz (z.b. Nt Netz der HM) des Internets t seinen eigenen Bereich h( (engl. Domain) von Namen verwaltet. Jeder Netzbetreiber betreibt einen DNS Server, der für jeden echner im eigenen Teilnetz den Namen und die zugehörige IP Adresse kennt. Der DNS Server wird vom Webbrowser automatisch kontaktiert, um die IP Adresse des (in der UL angegebenen) Webservers zu ermitteln. Eine Anfrage an den DNS Server kann aber auch manuell von der Eingabeaufforderung aus erfolgen (Befehl: nslookup ): Name/IP Adresse des DNS Servers Name/IP Adresse des gesuchten echners Aus Cache Speicher, nicht direkt vom DNS Server 18 5 Domain Namen Stuktur der Domain Namen gov edu com org net de at uk... top-level-domain hm fh-muenchen tu-muenchen fh-hof domain-name rz et fm subdomain mailserv ns www lin231 lin232... cad1 cad2 hostname Allgemeiner Aufbau eines Domain Namens : host. [subdomain...]. domain. top-leveldomain Beispiele espee: www.rz.fh-muenchen.de 129.187.244.229 www.hm.edu 129.187.244.229 lin231.fm.fh-muenchen.de fh muenchen 129.187.245.101187 245 101 19 6 Netzstruktur der Hochschule München Telefon netz www.hm.edu 129.187.223.1-255 www.fh-muenchen.de Modem- www.rz.fh-muenchen.de Server 129.187.244.229 244 ns.fh-muenchen.de 223 rz 129.187.244.11 cad1.fm.fh-muenchen.de 129.187.245.101 245 fm lin231.fm.fh-muenchen.de 129.187.245.231 outer Internet pop3.rz.fh-muenchen.de smtp.rz.fh-muenchen.de muenchen.de 129.187.244.104 63 et cad1.et.fh-muenchen.de 129.187.63.1 129.187 fh-muenchen.de hm.edu 20
7 Das Weltweite Internet Fast Ethernet Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet Switch mit Layer 2 Funktion outer mit Layer 3 Funktion Wellenlängen Multiplexer Ca 10000 km Kabel 21 22 7 Das Weltweite Internet 7 Das Weltweite Internet ANT netz GEA nschaftsn uropäisches Wissen Eu 23 24
8 Internet Exchange Neben den wissenschaftlichen Netzen haben auch die Internetprovider eigene Netze aufgebaut. Diese voneinander unabhängigen Netze werden durch sogenannte Internet Knoten an wenigen zentralen Stellen miteinander verbunden. Größter deutscher Internetknoten ist DE CIX (www.de cix.de) in Frankfurt. Praktisch alle Internet provider tauschen hierüber Daten Dt aus mit Ausnahme der Telekom und AOL. Kapazität : 1240 * GbE Ports, 224 * 10GbE Ports ProviderA InternetExchange ProviderB ProviderC ProviderD 25 9 Internetdienste Internetdienste: WWW (Word Wide Web, verteiltes Hypermediasystem) Übertragung gemäß HTTP Protokoll Beschreibungssprache h HTML E Mail (Electronic Mail, Versand elektronischer Nachrichten) E Mail Adresse: Benutzername@subdomain.domain.tld Mailserver des Senders nimmt Nachricht von Mailclient (z. B. Microsoft Mail) entgegen und leitet diese an Mailserver des Empfängers weiter. Übertragung gemäß SMTP Protokoll (Simple Mail Transfer Protocol). Abfragen des Postfachs mit POP3 Protokoll (Post Office Protocol). FTP (File Transport Protocol) Austausch von Dateien zwischen echnern FTP Client (z. B. FileZilla) überträgt Daten vom/zum FTP Server Telnet (Telecommunication Network) Einwahl in einen entfernten echner und Möglichkeit, diesen per Eingabeaufforderung fernzusteuern (nur mit Berechtigung möglich). Viele weitere Dienste (Chat, Voice Vi over IP, Video on Demand ) Siehe Wikipedia (Stichwort: Internetdienste ) 26 Hausaufgabe 1. Eine IP Adresse für die nächste äht Generation des IP Protocols P (IPv6) besitzt t128 Bit. Wie viele verschiedene IP Adressen gibt es? Schätzen Sie die Größenordnung ab, ohne einen Taschenrechner zu verwenden. Wieviele IP Adressen gibt es pro Erdbewohner bei IPv4 bzw. IPv6. 2. Wie viele Domain Namen sind bei DE NIC für die Top Level Domain de registriert? 3. Wie heißen die Domainname Server der Hochschule München, die bei DE NIC registriert sind? (ih (siehe http://www.denic.de/de/domains/index.html) d /d /d i /i d 27