Rechnernetzwerke. Rechnernetze sind Verbünde von einzelnen Computern, die Daten auf elektronischem Weg miteinander austauschen können.

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1 Rechnernetzwerke Rechnernetze sind Verbünde von einzelnen Computern, die Daten auf elektronischem Weg miteinander austauschen können. Im Gegensatz zu klassischen Methoden des Datenaustauschs (Diskette, CD, DVD, USB-Stick) dienen als Datenträger z.b. der elektrische Strom (Ethernet), Licht (Laserlink, Glasfaserkabel FDDI) oder Funkwellen (WLAN), sodass die Daten mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden können, da kein Stoff transportiert wird.

2 Anforderungen an ein Netzwerk - hohe Übertragungsgeschwindigkeit - geringe Kosten - geringer Konfigurationsaufwand - hohe Stabilität - hohe Datensicherheit - einfache Erweiterbarkeit Es soll also eine möglichst unbegrenzte Anzahl von Computern mit möglichst hoher Geschwindigkeit gleichzeitig miteinander kommunizieren können.

3 Netzwerkstruktur (Topologie) Die einzelnen Computer eines Netzwerks können auf verschiedene Arten miteinander verbunden werden. Jede Struktur hat ihre Vor- und Nachteile. Im Internet kommen alle diese Strukturen vor, da eine Vielzahl von lokalen Netzen miteinander verbunden wurden.

4 IP-Netze Im Internet kommt das Internet-Protokoll (IP) zum Einsatz, mit dem die Rechner ihre Daten untereinander austauschen können. Das IP- Protokoll ist ein offener Standard und wird im Prinzip von allen modernen Betriebssystemen unterstützt. Dadurch können auch Computer mit unterschiedlicher Architektur (Prozessor) und unterschiedlichen Betriebssystemen (Windows, MacOS, Unix etc) Daten untereinander austauschen.

5 IP-Adresse Jeder Rechner des Netzes erhält eine eindeutige IP-Adresse, die aus 4-Tripeln von Zahlen von 0 bis 255 besteht (Ipv4). Damit können prinzipiell maximal 4,3Mrd IP- Adressen vergeben werden. Im neuen IPv6- Standard sind es sogar 3*10 38 Adressen. Von den IP-Adressen sind ca 15% für spezielle Aufgaben reserviert, die restlichen Adressen werden von der IANA ( vergeben, da jede IP-Adresse nur einmal vergeben werden darf.

6 IP-Datagramm Um Daten austauschen zu können, muss der Absender die IP-Adresse des Empfängers kennen. Die Daten selbst werden in Paketen mit festgelegter Größe (z.b. 1500Byte) versendet. Jedes IP-Paket besitzt einen Header mit Verwaltungsinformationen wie - Absender-IP-Adresse - Empfänger-IP-Adresse - Protokoll (tcp/udp) - TTL (time to live) (Gültigkeitszähler!) - Prüfsummen Der Rest des Paketes enthält die Daten, die dem Empfänger zugestellt werden sollen.

7 Datenaustausch Jeder Rechner im IP-Netz muss seine eigene IP- Adresse sowie eine Netzwerkmaske kennen, z.b. IP-Adresse Netzmaske Die Netzmaske teilt das Netz in logische Einheiten (Subnetze) und signalisiert dem Rechner, welche anderen IP-Adressen er in seinem Subnetz direkt kontaktieren kann. Im Beispiel sind es alle Adressen von Beitzt der Empfänger eine IP-Adresse außerhalb des Subnetzes, so benötigt der Rechner zumindest einen sogenannten Standardgateway.

8 Ein Gateway ist im Subnetz des Rechners erreichbar und stellt den Kontakt zu anderen Rechnernetzen her. Bei diesen Gateways handelt es sich also um Router, die über mehrere Netzwerkschnittstellen verfügen und so mehrere Netze miteinander verbinden können. Die Router im Netz sind ebenfalls untereinander verbunden und bieten dadurch die Möglichkeit, Datenpakete auf unterschiedlichen Wegen zu routen.

9 Damit ist es prinzipiell möglich, ein IP-Paket von einem beliebigen Absender zu einem beliebigen Empfänger im Internet zu verschicken. Über die Absender und Empfänger-IP-Adresse im Header des IP-Pakets können die Router einen entsprechenden Weg in das Subnetzes des Empfängers finden und das Datenpaket zustellen. Mit nur 3 Angaben (eigene IP-Adresse, Netzmaske und IP-Adresse des Gateways) ist ein Kontakt zu allen Rechnern des Internet möglich. Der Versand der Datenpakete ist mit dem Versand von Postpaketen vergleichbar. Die Router entsprechen darin den Verteilerstationen der Post.

10 Wie werden nun aber Dateien verschickt, die größer als 1500Byte sind?

11 Das Internet-Protokoll (IP) stellt nur die untere Ebene der Datenkommunikation dar. IP stellt keine zb keine Möglichkeiten zur Verfügung, größere Datenmengen zu übermitteln, oder zu kontrollieren, ob die Daten auch zugestellt wurden. Auf IP setzen deshalb weitere, höhere Protokolle auf. Ein weiteres ist TCP (Transmission-Control- Protokoll). Soll eine große Datenmenge übertragen werden, so wird diese in kleine Pakete zerlegt, die durchnummeriert und mit Prüfsummen versehen werden. Der Empfänger kann dadurch testen, ob alle Teile der Datei im Originalzustand empfangen wurden oder neu angefordert werden müssen.

12 Auf TCP setzen wiederum weitere Protokolle auf, die die Struktur der übertragenen Daten betreffen, wie z.b. - http - ftp - https - ssh - dns - ntp - smtp - pop3

13 Auf TCP setzen wiederum weitere Protokolle auf, die die Struktur der übertragenen Daten betreffen, wie z.b. - http Hypertext-Transfer-Protokoll - ftp File-Transfer-Protokoll - https Secure-Hypertext-Transfer-Protokoll - ssh Security-Shell - dns Domain-Name-Service - ntp Network-Time-Protokoll - smtp Simpl -Transport-Protokoll - pop3 Post-Office-Protokoll 3