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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
Prof. Jochen Seitz
Kommunikationsnetze
7. Das Internet Internet Protocol v4 / v6
Transmission Control Protocol / User Datagram Protocol
Anwendungsprotokolle im Internet
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 209
Das Internet
Das Internet besteht aus
einer Menge von Computern, die
dieselbe Protokollfamilie TCP/IP verwenden;
irgendwie (direkt oder indirekt) miteinander verbunden sind;
gewisse Dienste anbieten oder benutzen,
einer Menge von (menschlichen oder technischen) Nutzern, die vom Arbeitsplatz direkten Zugriff auf die angebotenen Dienste haben,
einer Menge von weiteren, über Gateways erreichbaren Netzen.
Fachgebiet Thüringen Deutschland Welt
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Prof. Jochen Seitz
Historie:Entwicklung des Internet1962 DoD (Department of Defense, „Pentagon”):
„Verteidigung hängt von der Kommunikation ab“
1967 ARPA (Advanced Research Project Agency) des DoD:Auftrag „Projektstudie ausfalltolerantes Paketnetz” an SRI(Stanford Research Institute)
1969 Erstes „Internet”: 4 Hosts
1971 Betriebsaufnahme ARPAnet, das erste Internet-Backbone
1974 Neue Protokollsuite: TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
1988 IP-Verbindung zum Internet aus Deutschland über EUnet-IRB Dortmund und XLink (eXtended Lokales Informatik-Netz Karlsruhe)
1991 EBONE: Europäisches Backbone
1996 University Corporation for Advanced Internet Development — Internet2
1998 Beginn der Standardisierung von IPv6
2003 Erste Erwähnung von „Web 2.0“
2014 30 Jahre E-Mail
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 210
Dienste im Internet
Im Internet derzeit häufig genutzte Dienste: World Wide Web —
weltumspannendes Nachschlagewerk
Basis „Hypertext Transfer Protocol” HTTP
Elektronische Post (E-Mail) — Austausch von digitalen (multimedialen) Nachrichten
Basis „Simple Mail Transfer Protocol” SMTP
Telefonie (VoIP) — Sprachkommunikation – kompatibel zum POTS
Basis „Real-time Transfer Protocol” RTP und„Session Initiation Protocol” SIP
Netzmanagement — Überwachung und Kontrolle von vernetzten Systemen
Basis „Simple Network Management Protocol” SNMP
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 211
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Wachstum des Internets
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 212
Quelle: https://www.isc.org/network/survey/
Geschätzte Anzahl von Internet-Domänen in Deutschland
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 213
Quelle: DENIC eG (http://www.denic.de/hintergrund/statistiken.html)
Deutschland
RIPE (Réseaux IP Européens)
0
2.000.000
4.000.000
6.000.000
8.000.000
10.000.000
12.000.000
14.000.000
16.000.000
18.000.000
Jan. 90
Jan. 91
Jan. 92
Jan. 93
Jan. 94
Jan. 95
Jan. 96
Jan. 97
Jan. 98
Jan. 99
Jan. 00
Jan. 01
Jan. 02
Jan. 03
Jan. 04
Jan. 05
Jan. 06
Jan. 07
Jan. 08
Jan. 09
Jan. 10
Jan. 11
Jan. 12
Jan. 13
Domains (Stand September 2017)
Zahl der .de-Domainsam 1. September 2017:
16.262.366
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Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 214
Wiederholung: OSI und Internet
Wesentliche Abwandlungen: Internet-Anwendungsschicht = Zusammenfassung der
anwendungsorientierten ISO/OSI-Schichten
Internet-Rechner-Netzanschluss = Zusammenfassung der hardwarenahen ISO/OSI-Schichten 1 und 2
OSI-Referenzmodell Internet-Referenzmodell
Anwendung
Darstellung
7
6
5
4
3
2
1
Anwendung
Komm.-steuerung
Transport
Vermittlung
Sicherung
Bitübertragung
Transport
Internet
Rechner-Netzanschluss
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 215
Struktur des InternetsZiel: Weltweite Kommunikation zwischen Rechnersystemen
unterschiedlicher Bauart
Struktur: Kopplung einzelner Rechner bzw. lokaler Netze über ein teilvermaschtes Netz von Vermittlungsknoten, den Routern
Definition einer einheitlichen Protokollfamilie: TCP/IP
Router
RouterRouter
LANL
A
N
RouterIP-Paket
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Die Internet-Protokollfamilie
Vereinfachte Darstellung:
Internet-Schicht – wesentlich mehr Protokolle als nur das Internet Protocol IP
Adressauflösung hier nicht berücksichtigt
Früher üblicherweise Client-/Server-basiert.
Heute immer mehr Peer-to-Peer-Anwendungen.
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 216
Anwendungs-protokoll
UDP
Rechner B
IP
Rechner-Netzanschluss
TCP
Anwendungs-protokoll
UDP
Rechner A
IP
Rechner-Netzanschluss
TCPInternet
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 217
Die Internet-Protokollfamilie
TCP/IP ♡ Synonym für die gesamte Protokollfamilie
Adressauflösung hier nicht berücksichtigt
Früher üblicherweise Client-/Server-basiert
Heute immer mehr Peer-to-Peer-Anwendungen
IGMP ICMP
ARP
TCP UDP
Vermittlungs-schicht
Transportschicht
Kommunikations-steuerungsschicht
Sicherungsschicht
RARP
IP
Rechner-Netzanschluss
Anwendungsprotokolle
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Die Internet-Protokollfamilie: Protokollaufgaben
TCP Transmission Control Protocol: verbindungsorientierter, gesicherter Transportdienst
UDP User Datagram Protocol:verbindungsloser, ungesicherter Transportdienst
IP Internet Protocol:Wegewahl und ungesicherte Übertragung von Datagrammen
ICMP Internet Control Message Protocol:Austausch von Kontrollinformationen innerhalb der Vermittlungsschicht
IGMP Internet Group Management Protocol:Verwaltung von Kommunikationsgruppen
ARP Address Resolution Protocol:Zuordnung von IP-Adressen zu den entsprechenden Adressen der Sicherungsschicht
RARP Reverse Address Resolution Protocol:Umkehrfunktion von ARP
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 218
Internet versus Intranet
Internet
Weltumspannendes Rechnernetz auf der Basis der TCP/IP-Protokollsuite
Globale Adressierung der Endsysteme
Übergänge in verschiedene andere Netze
Intranet
Internes (nicht öffentliches) Rechnernetz auf der Basis der TCP/IP-Protokollsuite
Lokaler Teil des Internets (oftmals auch Corporate Network, d. h. ein geschlossenes und privates Unternehmensnetzwerk)
In der Regel Übergang zwischen Intranet und Internet:
Gateway
Firewall
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 219
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Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 220
Adressierung im Internet
Informationsaustausch zwischen Netzknoten MAC-Adresse
Verbindungsloses Datennetz IP-Adresse
Ende-zu-Ende-Informationsaustausch Port, Socket
Anwendung
Transport
Internet
Rechner-Netzanschluss
Anwendungsorientierte Kommunikation logische Adresse
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 221
IP
Ethernet WLAN ATM PPP
TCP UDP
RTPHTTP IMAP
MAC/LLC
Socket
Internet-Protokolle im heterogenen Umfeld
* * *
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Das Protokoll IP (Internet Protocol)
Historie: Entwickelt vom amerikanischen Verteidigungsministerium (Departement of
Defense, DoD).
Bereits 1969 im damaligen ARPANET eingesetzt (ursprünglich 4 Hosts!).
Realisierung und Entwicklung: Aufgrund der großen Ausdehnung des Internets das am meisten genutzte
Schicht-3-Protokoll
Weiterentwicklung im Projekt IPng (IP next generation) der IETF (Internet Engineering Task Force) zu IPv6
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 222
LAN
LAN
Router
RouterRouter
Eigenschaften von IP
Paketvermittelt
Verbindungslos (Datagrammdienst)
Ungesicherte Übertragung:
Verlust von Datagrammen
Duplizierung von Datagrammen
Reihenfolgevertauschung von Datagrammen
(theoretisch) endloses Kreisen von Datagrammen
Keine Behandlung von Fehlern der darunter liegenden Schicht
Fehleranzeige mit dem Protokoll ICMP (Internet Control Message Protocol)
Keine Fluss- und Staukontrolle
Weltweit eindeutige (hierarchische) Adressierung notwendig
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 223
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Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 224
IPv4-AdressenAdressklassen (32 Bit):
1. Class A für Netze mit bis zu 16 Mio. Knoten
2. Class B für Netze mit bis zu 65.536 Knoten
3. Class C für Netze mit bis zu 256 Knoten
4. Class D für Gruppenkommunikation (Multicast)
5. Class E, noch reserviert für zukünftige Anwendungen
0 1 2 4 8 16 24 31
0 Netz-ID Knoten-ID
1 0
1 1 0
1 1 1 0
1 1 1 1 0
Netz-ID Knoten-ID
Netz-ID Knoten-ID
Multicast-Adresse
Reserviert für zukünftige Anwendungen
IPv4-Subnetz-AdressenIP-Adresse (hier Klasse B):
Subnetzmaske: Teil der IP-Adresse, der das Netz und das Subnetz beschreibt.(Einsen („1“) in der binären Form der Subnetzmaske)
Beispiel:
IP-Adresse: 129. 13. 3. 64
Subnetzmaske: 255. 255. 255. 0
1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
Netzwerk: 129. 13.
Subnetz: 3.
Endsystem: 64
Netzwerk-Adresse Adressklasse
Subnetz optional
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 225
Netz-Teil
Netz-Teil
Subnetz-Teil Endsystem
Lokaler Teil
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Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 226
IP-Subnetze: Beispiel129.13.3
129.13.41
129.13.42
Router
Ethernet
Ethernet
Ethernet
129.13.35
FDDI
Router
Uni-Netz
Internet
Router-RZ
Übergang Rechenzentrum - Institut
129.13
129.13.*.*
129.13.3.*129.13.35.*129.13.41.*129.13.42.*
129.13.3.*
129.13.41.*
129.13.42.*
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 227
Wegewahl bei IP
Routingtabelle in jedem System
Zieladresse Zeile für die Weiterleitung:
Durchsuche Host-Adressen
Durchsuche Netzwerkadressen
Suche nach Default-Eintrag
Zwei Möglichkeiten:
Rechner direkt erreichbar (direct route)
Rechner indirekt erreichbar (indirect route)
Erforderlicher MAC-Rahmen wird adressiert an:
Zielsystem (bei direct route)
Router (bei indirect route)
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Beispiel der Adressierung
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 228
Destination Gateway Flags Refs Use Interface
Default i70lr0 UGS 1 13320 tu0
127.0.0.1(localhost)
localhost UH 7 242774 lo0
129.13.3 i70r35 UGS 0 6 tu0
129.13.35 mohave U 11 3065084 tu0
129.13.41 i70r35 UGS 2 4433 tu0
129.13.42 i70r35 UGS 0 4 tu0
Kommuniziert werden soll mit den folgenden Rechnern
129.13.35.73 (sioux.telematik.informatik.uni-karlsruhe.de)
132.151.1.19 (www.ietf.org)
Die Routingtabelle sieht wie folgt aus:
Router – Kontroll- und Datenpfad
Datenpfad auf Netzwerkschicht
Kontrollpfad darüber für den Austausch von Routing-Kontrollinformation(Routing-PDUs in N-PDUs oder sogar in T-PDUs gekapselt)
Austausch von Routing-Informationen durch Routing-Protokoll
Routing-Algorithmus Einfügen/Löschen/ Ändern von Einträgen der
Routing-Tabelle auf Basis der gewonnenen Routing-Information
Wegewahl anhand der Routing-Information in der Routing-Tabelle
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 229
Vermittlung
Routing-PDUs
Daten-PDUs
Routing-PDUs Kontrollpfad
Daten-PDUs Datenpfad
Routing-Algorithmus
Routing-Tabelle
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Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 230
Motivation für eine „neue”Internet-Protokollsuite
Adressierungsprobleme
IP-Adressraum kaum mehr ausreichend
Class-B-Adressen sind nahezu erschöpft
Übergangslösungen nicht zukunftssicher
Keine hierarchische Adressierung
Routing-Tabellen wachsen sehr schnell, daher ineffizientes Routing
Sicherheitsprobleme
Verstärkte Dienstgüteanforderungen durch Multimediaanwendungen
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 231
Eigenschaften von IPv6 im Überblick
Erweiterte Adressierungsmöglichkeiten
Neues IP-Paketkopfformat Einfachere Struktur
Verbesserte Behandlung von Optionen
Segmentierung nur Ende-zu-Ende
Autokonfiguration von IP-Systemen
Dienstgüteunterstützung
Multicast-Integration
Sicherheitsvorkehrungen
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IPv6-Adresse
128 bit lange Adressen
Theoretisch 3, 4 1038 Adressen
Optimistische Abschätzung: 700 1021 pro m2
Pessimistische Abschätzung (RFC1715): 1.700 pro m2
Neue Notation
8 durch Doppelpunkte getrennte 4-stellige Hexadezimalzahlen
5800:0000:0000:0000:0000:0000:0056:0078
Reihen von Nullen können weggelassen werden5800::56:78
Strukturinformation zur hierarchischen Lokalisierung
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 232
IPv6 in der Praxis
Betriebssysteme in der Regel IPv6-tauglich
Sehr viele Produkte/Geräte IPv6-kompatibel
Aber
In der Regel Verwendung von IPv4 (Investitionsschutz)
Einsatz der alten Technik durch Erweiterungen von IPv4 weiterhin möglich
Kein zu großer Druck seitens der Anwendungen, die speziellen Eigenschaften von IPv6 zu nutzen
IPv6 immer noch nicht weit verbreitet…
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 233
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Adressauflösung IP-Adresse MAC-Adresse
Aufgabe:
Umsetzen der IP-Adresse Schicht-2-Adresse (MAC-Adresse)
Beispiel Rechner „Sioux“:
IP-Adresse: 129.13.35.73
Ethernet-Adresse: 08-00-2b-a2-80-dd
Vorgehensweise:
Übergabe der IP-Adresse zur Adressauflösung an die ARP-Instanz
Rundruf (Broadcast) im lokalen Netz unter Angabe der gesuchten IP-Adresse
Broadcast von allen Stationen am Netz empfangen
Antwort (Unicast) von der Station, die ihre IP-Adresse erkennt
Zwischenspeichern der Antwort für ein gewisses Zeitintervall
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 234
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 235
Address Resolution Protocol (ARP)
IP
ARP
129.13.35.73
129.13.35.75
129.13.35.71
ARPARP
Gesucht: Hardware-Adresse zu 129.13.35.73
(1) „Rechner 129.13.35.71 suchtRechner 129.13.35.73”
(2) „Ich bin Rechner 129.13.35.73 und meine MAC-Adresse ist 08-00-2b-a2-80-dd”
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ICMP – Internet Control Message Protocol
Keine Meldung einzelner Paketverluste durch IP (unzuverlässiger Datagrammdienst)
Meldung schwerwiegender Probleme (z. B. Unterbrechung einer Leitung) mittels ICMP zur Vermeidung von Folgefehlern
ICMP Austausch von Fehlermeldungen, Statusanfragen und
Zustandsinformation
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 236
Router
Router
Router RouterLeitung
unterbrochen
ICMP-Nachrichten
Sender
Empfänger
Transmission Control ProtocolTCP
Verbindungsverwaltung
Verbindungsaufbau zwischen zwei „Sockets” (entspricht CEP im TSAP)
Datentransfer über virtuelle Verbindung
Gesicherter Verbindungsabbau (alle Daten müssen quittiert sein)
Multiplexen
Mehrere Anwendungsprozesse gleichzeitig über einer TCP-Instanz
Datenübertragung
Vollduplex
Reihenfolgetreue
Flusskontrolle mit Fenstermechanismus
Fehlerkontrolle durch Folgenummern (Sequenznummern), Prüfsumme, Quittung, Übertragungswiederholung
Zeitbehaftete Daten: Falls Auslieferung in bestimmter Zeit nicht möglich ist, wird der Dienstbenutzer informiert
Fehleranzeige
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 237
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TCP: AdressierungIdentifikation von Anwendungsprozessen über Ports
Portnummern bis 1024 für häufig benutzte Dienste reserviert:„Well-known Ports“, z. B. 21 für FTP, 23 für TELNET, 80 für HTTP
Socket: Internetadresse eines Rechners und Portnummer
Notation: (IP-Adresse:Portnummer) Internet-weit eindeutig
Beispiel:
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 238
Port21
Port400
TCP
IP
Netz-zugang
TCP
IP
Netz-zugang
Internet
FTP-Server
FTP-Benutzer A
Port400
TCP
IP
Netz-zugang
FTP-Benutzer B
141.24.191.41 129.13.42.112 129.13.42.115
TCP: Verbindungsmanagement
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 239
Clo
se P
assive
Clo
se A
ctiv
Verb
ind
un
gsa
ufb
au
Closed
Listen
SYN rcvd SYN sent
Estblshd
FIN wait1
FIN wait2
Closed
Closing
Timed wait
Close wait
Last ACK
Connect; SYN
Close; -
Listen; - Close; -
SYN; SYN+ACK
RST; - Send
SYN; SYN+ACK(gleichzeitig)
ACK; -
SYN+ACK; ACK
Close; FIN Close; FIN FIN; ACK
FIN; ACK
Close; FIN
FIN; ACK
ACK; - ACK; -
ACK; -
FIN+ACK;ACK
(Timeout; -)
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Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 240
TCP: FenstermanagementSender Empfänger
Anwendungschreibt 2KB
Anwendungschreibt 3KB
Sender kann bis zu2KB übertragen
Sender istblockiert
Empfängerpuffer0 4K
Leer
Voll
2K
2K
2K1K
Anwendung liest 2KB
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 241
TCP: Staukontrolle
Anzahl der Übertragungen
Übert
ragungsf
enst
er
(KB)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
Schwelle
Schwelle
Timeout
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Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 242
User Datagram Protocol UDPUnzuverlässig, verbindungslos, einfacher und schneller als TCP
Demultiplexing der empfangenen Pakete basierend auf der Port-Nummer
Optionale Prüfsumme
Auch hier festgelegte, sogenannte „well-known” Ports: 13: daytime
53: domain name server
123: network time protocol
Verwendet von Multimedia-Anwendungen (VoIP, Videostreaming)
0 31
Paket-kopf
Source Port Destination Port
Message Length Checksum
Daten ...
16
Land
InstitutionAbteilung
Rechner
Anwendungsnahe Adressierung im Internet
Adressierung über logische Namen Einfacher zu merken Dienste einfacher auf andere Rechner übertragbar
Aufbau eines logischen Namens Weltweit eindeutig Hierarchische Struktur Gliederung in Domänen
Beispiel ikmcip1.e-technik.tu-ilmenau.de
Benötigt: Abbildung logischer Name IP-Adresse Ursprünglich: Datei (hosts.txt), die jede Nacht vom Server geladen wurde Problem: steigende Anzahl der Namen
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 243
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Domain Name System (DNS) –Namensraum
Namensraum ist in Zonen aufgeteilt:
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 244
Länder Allgemeine Kategorie(vorrangig innerhalbder USA)
us de se ... uk net org gov mil edu com
tu-ilmenau
e-technik
ikmcip1
nasa
...www
Geplante, z. T. bereits realisierte weitere Zonen(top level domains):• arts• firm• info• nom• rec• shop• web
ac co
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 245
Beispielabläufe zur Namensauflösung
Endsystem
http://www.nasa.gov/
DNS-Name Server
IP-Adresse für www.nasa.gov ?
198.116.142.34
Router
http 198.116.142.34
mail [email protected] MX-Daten für ieee.org ?
gemini.ieee.org, IP-Adresse 199.172.136.14, SMTP
EndsystemDNS-
Name Server
Router
smtp 199.172.136.14
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Elektronische Post – E-Mail
Internationaler Dienst zum Austausch elektronischer Mitteilungen zwischen Personen oder zwischen Rechnern
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 246
Umschlag
Inhalt
Briefkasten BriefkastenPostamt Postamt
Absender Empfänger
Absender Empfänger
UserAgent
MessageTransferAgent
MessageTransferAgent
UserAgent
Ter-minal
Ter-minal
(a) Traditionelle Brief-Post
(b) Elektronische Post
Umschlag
Inhalt
E-Mail im Internet: Simple Mail Transfer Protocol SMTP
ASCII-basiertes Anwendungsschichtprotokoll
Genutztes Transportschichtprotokoll: TCP
Well-known Port: 25 (für authentische E-Mails 587)
Dienste Übermittlung und Vervielfältigung Keine Bestätigung der Auslieferung durch SMTP in E-Mail-Programm integriert
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 247
User
Sender-SMTP
Receiver-SMTP
SMTPCommands
Replies
FileSystem
FileSystem
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Beispiel für einen SMTP-DialogR: 220 MIT-Multics.Arpa Simple Mail Transfer Service Ready
S: HELO Isi-VaxA.Arpa
R: 250 MIT-Multics.Arpa
S: MAIL FROM: [email protected]
R: 250 OK
S: RCPT TO: [email protected]
R: 250 OK
S: DATA
R: 354 Start mail input; end with <CRLF>.<CRLF>
S: < Text Line 1 >
< etc. >
.
R: 250 OK
S: QUIT
R: 221 MIT-Multics.Arpa Service closing transmission channel
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 248
E-Mail-Abruf:Post Office Protocol (POP3)
Post Office Protocol POP in der Version 3
Mittels POP3 holt der Mail-Client die vom SMTP-Server empfangenen und in den Mail Folder eingestellten Meldungen ab
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 249
Internet
POP 3
SMTP
Mail Folder Mail Client
empfangene Nachrichten
gesendete Nachrichten
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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E-Mail-Abruf:Internet Message Access Protocol IMAP
Herunterladen der Mails von einem Mail-Server
Funktional eine Obermenge von POP
Funktionen, um Mail bereits auf den Server zu durchsuchen und zu analysieren
Zustand des Mail-Kontos auf dem Mail-Server geführt
konsistente Sicht auf empfangene und gelesene Mails trotz der Benutzung unterschiedlicher Endgeräte
selektiver oder auch partieller Nachrichtentransfer
zusätzliche Funktionalität in der Autorisierungsphase („Kerberos“) und in der Unterstützung allgemeiner Mailboxen mit Zugriffsmöglichkeiten mehrerer Benutzer bzw. Benutzergruppen
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 250
Der MIME-StandardSMTP:
einfache ASCII-Texte als Nachrichten
keine Struktur für den Hauptteil einer Nachricht
MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions):
Erweiterung des Hauptteils einer Nachricht um Formatinformation durch zwei neue Datenfelder für den Kopfteil einer Nachricht:
Content-Type: Typ des Hauptteils
Content-Transfer-Encoding: Transfer-Syntax,in der die Daten des Hauptteils übertragen werden
Weitgehende Kompatibilität zur herkömmlichen Internet-Mail:
Transfersyntax Base 64 ermöglicht den Transportvon Binärdaten durch Subnetze, die nur dieÜbertragung von 7-Bit-ASCII-Texten erlauben
Transfersyntax Quoted Printable erlaubt nationale Sonderzeichen.
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 251
Nachrichtenkopf(incl. MIME-Formatanweisungen)
Nachrichtenrumpf
Text
Bild
Audiosequenz
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Mail und Sicherheit:Pretty Good Privacy (PGP)
Aufgabe: Authentisierung und Verschlüsselung von Dateien
Funktionsweise (bei Nutzung aller Möglichkeiten):
1. Datenkompression (ähnlich gzip)
2. Daten-Authentisierung durch digitale Signatur
3. Symmetrische Verschlüsselung mit
Sitzungsschlüssel, der Public-Key-verschlüsselt
vorangestellt wird
4. „Base64”-Kodierung für Mail-Übertragung
Datenformat inzwischen IETF-Standard: OpenPGP (RFC 2440)
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 252
Zur Entwicklung desWorld Wide Web (WWW)
Hervorgegangen aus Arbeiten des britischen Informatikers Tim Barners-Lee am europäischen Forschungszentrum CERN (Genf)
Ziel: Einfacher weltweiter Austausch von Dokumenten zwischen den Wissenschaftlern
Erster Prototyp Ende 1990
grafisch (auf NEXTStep) und zeilenorientiert
Durchbruch des WWW durch den von Marc Andreesen und Eric Bina (University of Illinois) entwickelten WWW-Client Mosaic
ursprünglich auf Unix-Workstation unter X-Window-System entwickelt
als Quellcode per FTP kostenlos verfügbar schnelle Verbreitung
Gründung eines W3-Konsortiums zur Standardisierung des WWW im Juli 1994 (Vorsitzender: Tim Barners-Lee)
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 253
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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18
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Ideen und Ziele des Web
Lokalisierung von Information mit Hilfe einer einheitlichen
Adressierungsmethode
Einheitlicher Zugang (lesen und schreiben) über eine
standardisierte Benutzerschnittstelle
Inhalte als Hypermedia-Dokumente, visualisierbar, abspielbar auf
unterschiedlichsten Rechnern
Integration externer Informationsquellen
(z.B. Datenbanken)
Unterstützung von Transaktionen als Grundlage für interaktive
Anwendungen (Client/Server)
Keine Reglementierung von Informationsanbietern, inhärente
Informationsverteilung
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 254
Anforderungen eines verteilten Dokumentensystems
Kodierung der Dokumente
Inhalt
Semantik
Darstellung
Identifikation der Dokumente
Lokalisierung
Zugriff
Transport der Dokumente
Dokumentenformat
HyperText Markup Language (HTML)
Document Type Definition (DTD)
Standardized General Markup Language (SGML)
Identifikationsschema
Uniform Resource Identifier (URI)
Uniform Resource Name (URN)
Uniform Resource Locator (URL)
Transferprotokoll
Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 255
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Architektur und ProtokolleClient/Server-Architektur
Synchrones Kommunikationsmodell (Request/Response)
Ressourcen
Einheit der Kommunikation zwischen Client und Server
Statisch oder dynamisch
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Web-Client
Web-Server Ressourcen
Request
Response
HTTP
Web-Seite
Web-Seite
Web-Seite
Web-Seite
Uniform Resource Identifier (URI)
Syntax für alle Identifikatoren [RFC 1630]: <uri> ::=
<scheme>":"<scheme-specific-part>
<scheme>
Bezeichnet das Namensschema für diesen URI
<scheme-specific-part>
Enthält aktuelle Identifikation entsprechend des scheme
URIs können sein: Namen – Uniform Resource Name
Lokationen / Adressen – Uniform Resource Locator
Metainformationen – Uniform ResourceCharacteristic
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Abgrenzung: Web und Internet
Internet Verknüpfung heterogener Netzwerke
Basis: Vermittlungsschichtprotokoll IP
Verschiedene Transportprotokolle verfügbar (TCP, UDP, ...)
Vielzahl von Anwendungsprotokollen (Telnet, FTP, RTP, SMTP, HTTP, ...)
World-Wide Web einer von vielen Internetdiensten, Integration anderer Internetdienste in das World-Wide Web möglich
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 258
Protokoll-Flexibilität des Web-Clients
FTP:
Anzeige von Dateien eines FTP-Servers in der Web-Seite oder direkte Abholung durch Angabe des FTP-URL
NNTP:
Angabe der gewünschten Newsgruppe im NEWS-URL
SMTP:
Struktur des URL ist mailto:name@adresse Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 259
WWW-Client
Internet
WWW-Server NEWS-ServerFTP-Server Mail-Server . . .
HTTP FTP NNTP SMTP
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Web-Client & Web-Server
Client:
URL einlesen
Servername extrahieren und Serveradresse bestimmen
Dateiname extrahieren
TCP-Verbindung zum Server / Proxy aufbauen
HTTP-Request erstellen und schicken
HTTP-Response (aktiv) empfangen
HTTP-Response interpretieren
Inhalte darstellen bzw. ausführen
Server:
Auf HTTP-Requests warten
HTTP-Requests interpretieren
Requests bearbeiten
Zugriff auf Dateisystem
Eventuell Delegation
Mit entsprechender Response antworten
Unterschiedliche Realisierungs-möglichkeiten
Iterativer Server
Nebenläufiger Server
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 260
Cookies
HTTP zustandslos, d.h. kein Zusammenhang zwischen zwei Anfragen
Mit Cookies Speicherung des Zustands beim Client
Protokollprimitive:
Set-Cookie (ServerClient)
Cookie (ClientServer)
Beispiele für ein Cookie:AWID
141.24.92.233.250231057309646408
www.adobe.com/
1536
30307898
1748280672
29573643
*
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HTTP – Zustandsbehaftete Kommunikation
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Client Server
Voice over IP (VoIP)
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PC mit PC:
PC mit Telefon:
IP-Netz(Intra- oder Internet)
VoIP-Gateway
ISDN-TK-
Anlage
IP-Netz(Intra- oder
Internet)PSTN
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Protokolle für VoIP
Protokolle für die Übermittlung der Sprache:
RTP, RTCP
Protokolle für die Übermittlung der Signalisierung, d. h. VoIP-Signalisierungsprotokolle:
H.323, SIP
Protokolle für die Anbindung herkömmlicher TK-Systeme für die Sprachübermittlung an die IP-Netze; d. h. so genannte Media Gateway Control Protokolle:
MGCP, Megaco
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Integration von IP und Telefonie durch H.323
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• Optimiert für Daten-anwendungen
• Effiziente Nutzung der Bandbreite
IP-Netz
Daten
• Optimiert für Sprach-und Video-Anwendungen
• Isochrone Übertragung
Telefonienetz
SpracheVideo
H.323 verbindet dieseunterschiedliche „Welten”
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H.323-Basiskomponenten
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 266
MultipointControl Unit
H.323-Terminal H.323-Terminal
MCUGate-keeper
VoIP-Gateway
ISDN B-ISDNTelefon-
netz
H.323-Zone
H.324 H.320H.321
TCP/IP und VoIP-Protokolle
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 267
TCP UDP
H.323-SIG SIP RTP
RTCP
Audio / VideoSignalisierung
Internet Protocol
Rechner-Netzanschluss
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Session Initiation Protocol (SIP)
RFC 2543 der IETF (Internet Engineering Task Force)
Signalisierungsprotokoll für die Übermittlung von Audio und Video über IP-Netze
Mit H.323 vergleichbar, aber weniger komplex und einfacher zu implementieren
Client/Server-Prinzip
Unterstützung der Mobilität von Benutzern
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 268
Beispiel für einen SIP-Verlauf
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 269
[email protected] [email protected]
INVITE [email protected]
VoIP - Verbindung
180 Ringing
200 OK
200 OK
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Aktuelle Trends
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IMT-2020 (5G) Promotion Group: 5G Visions and Requirements, White Paper, May 2014.http://euchina-ict.eu/wp-content/uploads/2015/03/IMT-20205GPG-WHITE-PAPER-ON-5G-VISION-AND-REQUIREMENTS_V1.0.pdf
Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 271
LiteraturCOMER, D.E.: Computernetzwerke und Internets mit Internet-Anwendungen. 3. überarbeitete Auflage, München: Pearson Studium / Prentice Hall, 2002. ISBN 3-8273-7023-X.COMER, D.E.: TCP/IP – Konzepte, Protokolle und Architekturen. 4. Auflage, Bonn: mitp-Verlag, 2003. ISBN 3-8266-0995-6.KRÜGER, G. u. D. RESCHKE, Hrsg.: Lehr- und Übungsbuch Telematik –Netze, Dienste, Protokolle. 3. aktualisierte Auflage, München; Wien: Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2004. ISBN 3-446-22862-4.PERLMAN, R.: Bridges, Routers, Switches und Internetworking Protocols. 2. Auflage, München: Addison Wesley, 2003. ISBN 3-8273-2093-3.SEITZ, J. ; DEBES, M. ; HEUBACH, M. ; TOSSE, R.: Digitale Sprach- und Datenkommunikation; Netze – Protokolle – Vermittlung. München, Wien : Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2007. – ISBN 3-446-22979-5.
STEVENS, W.R.: TCP/IP Illustrated, Bd. 1 – The Protocols. Boston; San Francisco; New York: Addison-Wesley, 1994. – ISBN 0-201-62246-9.