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1 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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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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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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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18

Prof. Jochen Seitz

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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Vorlesung Kommunikationsnetze Wintersemester 2017/18

Prof. Jochen Seitz

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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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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Prof. Jochen Seitz

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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Prof. Jochen Seitz

Architektur und ProtokolleClient/Server-Architektur

Synchrones Kommunikationsmodell (Request/Response)

Ressourcen

Einheit der Kommunikation zwischen Client und Server

Statisch oder dynamisch

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 256

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

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 257

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Prof. Jochen Seitz

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

*

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 261

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HTTP – Zustandsbehaftete Kommunikation

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 262

Client Server

Voice over IP (VoIP)

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 263

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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Prof. Jochen Seitz

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

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 264

Integration von IP und Telefonie durch H.323

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 265

• 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

ACK [email protected]

BYE [email protected]

200 OK

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Aktuelle Trends

Kommunikationsnetze -- 7. Das Internet (WS 2017/18) 270

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.