Protokolle 1

ProtokolleProtokolle sind

definierte Regeln (Software) zum geordneten Ablauf

einer Verbindung zweier oder mehrerer Knoten (Server- und Client-Rechner) in einem Netzwerk.

Das OSI-Modell ist eine theoretische Darstellung der prinzipiell benötigten Protokollgruppen zum

Datenaustausch in einem EDV-Netzwerk.

wichtige Protokollfamilien:TCP/IP als Protokollstack zur Einbindung eines

Computers in das Internet IPX/SPX als das in LAN’s neben TCP/IP am

meisten verbreitete Protokoll NetBEUI bis heute in zahlreichen, meist kleinen

LAN’s im Einsatz

Protokolle 2

Protokolle 3

Pakete: Ein Paket (Packet) beinhaltet Daten und stellt

eine zusammengehörige Einheit dar, die im Netzwerk als Ganzes übertragen wird.

Sendungsarten: Broadcast Ein Broadcast meint eine

Rundsendung an alle Knoten in einem Netzwerksegment.

Unicast Eine gezielte Sendung an einen einzigen, konkreten Host

Multicast Gezieltes Ansprechen einer Gruppe von Knoten auf einmal - auch dann, wenn sich diese nicht im selben Netzwerksegment befinden.

Protokolle 4

Transport Communication Protocol / Internet Protocol

= TCP/IP – die “Sprache des Internets“

d.h. eine gemeinsame Protokollbasis über die verschiedenste Rechner bzw. ganze Netzwerke

Daten austauschen können.

Im Gegensatz zu vielen anderen Protokollen existieren Implementationen von TCP/IP für fast alle Plattformen, was den Aufbau heterogener

Umgebungen stark begünstigt und eine hervorragende Interoperabilität zwischen

unterschiedlichsten Server-, Client- und Router-Lösungen schafft.

Protokolle 5

Dokumentation der Protokollregeln (Spezifikation)

Die im Internet und Intranet eingesetzten Protokolle und Verfahren werden laufend weiterentwickelt und die

betreffende Spezifikation in der Regel öffentlich verfügbar gemacht (Offenes System).

Dies geschieht über ASCII-Dateien als sogenannte

Request For Comment (RFC)

Die Funktion des RFC-Editors wird vom Information Sciences Institute (ISI)

der University of Southern California (USC) wahrgenommen.

Web-Site des RFC-Editors: www.rfc-editor.org

Protokolle 6

Physical Layer

Data Link Layer

Network Layer

Transport Layer

Session Layer

Presentation Layer

Application Layer7

6

5

4

3

2

1

OSI-Modell

TCP/ IP-Architektur

Application4

Host-to-Host Transport

3

Internet2

Network Interface1 Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI , ...

TCP/ IP-Protokoll-Suite

I PI nternetProtocol

TCPT ransmissionC ontrollP rotocol

UDPUserD atagrammP rotocol

HTTP FTP TelNet TLDAP SNMPSMTP/

POP...

ARP ICMP RIP OSPF

IGMP

Architektur von TCP/IP

Protokolle 7

Datenkapselung (Encapsulation)

Daten

Daten

Daten

Daten

Header

Header

Header

Header

HeaderHeader

Anwendungschicht (=Application–Layer)

Transportschicht (=Präsentation-, Session-, Transport-Layer)

Internetschicht (= Network-Layer)

Netzzugangsschicht (= Data Link-, Physical-Layer)

Protokolle 8

Die TCP/IP Protokolle im Einzelnen

• Network Layer: = Protokolle zur Wegesuche zum Ziel

ARP: Adress Resolution Protocol=> nimmt eine IP-zu-MAC-Adressauflösung vor.

IP : Internet Protocol=> ist für die Zustellung von Paketen an alle

anderen Protokolle in der TCP/IP-ProtokollSuite sowie für das Weiterleiten von Paketen mit fremden Adressen verantwortlich

(Routing). ICMP: Internet Control Message Protocol

=> meldet im Auftrag von IP lediglich Fehler und gibt Rückmeldung über bestimmte

Konditionen IGMP: Internet Group Management Protocol

=> IGMP informiert Router darüber, dass Hosts einer Multicast-Gruppe in einem bestimmten Netzwerk zur Verfügung stehen (als

Erweiterung von ICMP).

Protokolle 9

Die TCP/IP Protokolle im EinzelnenPräsentation-, Session-, Transport-Layer:

= Protokolle zur Datendarstellung-, Kommunikations-steuerung- und Daten-Transport

TCP: Transmission Control Protocol=> verbindungs-orientiertes Protokoll, das

einen Zustellungsdienst realisiert,d.h.:       # TCP garantiert die Zustellung von Informationen,         # sorgt für eine geeignete Reihenfolge der Daten und

# nimmt eine Checksummen-Prüfung sowohl des Headers als auch der eigentlichen Daten

vor.

UDP : User Datagram Protocol

=> ein verbindungslosen Dienst, der jedoch# weder die Zustellbarkeit noch# die richtige Reihenfolge der übertragenen Paketen

garantiert.

Protokolle 10

Die TCP/IP Protokolle im Einzelnen=Protokolle für Routing in IP-Umgebungen:

RIP: Routing Information Protocol => basiert auf dem Entfernungsvektor-Verfahren und erlaubt es einem Router, ein dynamisches Routing durchzuführen, d.h.:

# durch RIP lernt der IP-Router automatisch, in welche Netzwerksegmente er eingebunden ist.

# Auf diese Weise ist keine weitere Konfiguration des IP-Routers erforderlich (von der eventuellen Definition einer statischen Route einmal abgesehen)

OSPF: Open Shortest Path First => ist eigens auf die Bedürfnisse verzweigter Netzwerke zugeschnitten.

# Aufgrund des erhöhten Konfigurationsaufwands eignet sich OSPF demnach nicht für kleinere Netzwerke.

Protokolle 11

Protokolle, Ports und ihre Nummern

Protokoll-Nummern:

Identifizieren eindeutig, für welches nächsthöhere Protokoll eine Nachricht bestimmt ist. => 8-Bit-Feld im Header eines IP-Datagrammes => Allgemein bekannte Protokoll-Nummern, werden

auch als Well-Known Services bezeichnet.  Bsp.: TCP wird über die Nummer »6« und

UDP über die Nummer »17« angesprochen.

IANA: Internet Assigned Numbers Authority => ist für die weltweit eindeutige Vergabe der Nummern verantwortlich und listet diese direkt auf der Web-Site der IANA auf. Früher wurden die entsprechenden Nummern in einem RFC z.B.: RFC 1060 und zuletzt RFC 1700 – aufgeführt.  

Protokolle 12

Protokolle, Ports und ihre Nummern

Bsp.: RFC 1700 defined protocol-numbers

Protocol assigned [aliases...] Kommentarname number

ip 0 IP #Internet protocol icmp 1 ICMP #Internet control message protocol ggp 3 GGP #Gateway-gateway protocol tcp 6 TCP #Transmission control protocol egp 8 EGP #Exterior gateway protocol pup 12 PUP #PARC universal packet protocol udp 17 UDP #user datagram protocol hnp 20 HMP #Host monitoring protocol xns-idp 22 XNS-IDP #xerox NS IDP rdp 27 RDP #"reliable datagram" protocol rvd 66 RVD #MIT remote virtual disk

 

Protokolle 13

Protokolle, Ports und ihre Nummern (1)

Port-Nummern: 

Bei der Kommunikation zweier TCP /IP-Hosts gibt der Port (16-Bit lange Nummer) an, an welchen Prozess (Dienst) Informationen weiterzuleiten sind,

Z.B.: http://193.170.239.33: 80/Index.html

Well-Known Ports:

Bsp. HTTP verwendet den Port 80, SMTP arbeitet mit Port 25.

Die Nummern für Well-Known Ports werden von der IANA zugewiesen und kontrolliert.

 

Protokolle 14

Protokolle, Ports und ihre Nummern (2)

Port-Nummernbereichsgliederung: 0 - 1023: sind in der Regel für Systemprozesse

vorgesehen. 1024 - 49151: für herkömmliche Prozesse.49152 - 65535: werden nicht von der IANA kontrolliert und

können damit zum Beispiel :=> für selbstgeschriebene Applikationen genutzt werden, um nach Bedarf bei TCP /IP einen freien Port anzufordern. Da eine solche Port-Nummer dann dynamisch zugewiesen wird, kann diese von Aufruf zu Aufruf variieren.

Protokolle 15

Bedeutung von Protokoll- und Port-Nummern 

=> Zur Absicherung eines mit TCP /IP arbeitenden Hosts

=> Minimale Firewall Funktionalität (Paket-Filter)

z.B.: Sperre PING: Das für den Befehl PING relevante ICMP verwendet die Protokoll-Nummer 1.

bei Sperre: =>Host antwortet auf Ping nicht mehr, d.h ein

potentieller Angreifer aus dem Internet kann nicht mehr über Ping herausfinden ob der Host existiert.=> Kein Ping of Death« (»POD«) mehr möglich

= Anpingen mit extrem großen Diagrammen kann zum Absturz führen)

 

Protokolle 16

IP-Adressierung

Dotted Decimal Notation

4 mal 8 Bits = 4 Bytes Byte nimmt Werte zwischen »0« und »255« an. In Dezimalform - durch Punkte getrennt. (z.B.

192.168.134.68)

2 Bestandteile der IP-Adressierung

Netzwerknummer Hostnummer

Bsp:Die Netzwerknummer: 192.168.153.xxx Die Hostnummer: xxx.xxx.xxx.10

Protokolle 17

IP-Adress-Klassen

• Spezifiziert Kategorie von Netzwerknummern• Aufteilung in Netzwerk- und Host-Nummer

26

8 Netzwerk Bits .

104 0 19

24 Host Bits .

0 Class A

0 - 127. nn.nn.nn

128

. 16 Netzwerk Bits .

66 12 1

16 Host Bits .

10 Class B

128 - 191.xx .nn.nn

193

. 24 Netzwerk Bits .

170 239 33

8 Host Bits .

110 Class C

192 - 223. xx.xx.nn

> 223. xx.xx.xxreserviert

Protokolle 18

Reservierte IP-Adressen

• Loopback oder Localhost: = das Gerät selbst

=> 127.0.0.1

• Netzwerknummer des Segments:

=> alle Bits der HOST-Nummer sind 0

• Alle Hosts – dieses Netzwerksegmentes: = Broadcast

=> alle Bits der HOST-Nummer sind 1

Protokolle 19

IP-Adressen für Intranets

Inoffizielle IP-Adressen:

„Internet Assigned Numbers Authority“ (IANA)

WEB-Site der IANA: www.iana.org/assignments/Port-Numbers

reserviert drei Adressräume für Intranets:

•10.0.0.0.-10.255.255.255.: ein Class-A Netz

•172.16.0.0.-172.31.255.255.: 16 Class-B Netze

•192.168.0.0.-192.168.255.255.: 256 Class-C Netze

Protokolle 20

NAT (Network Adress Translation)

IP-Masquerading: um ein Intranet mit Internet zu verbinden

Protokolle 21

NAT (Network Adress Translation)

=> Internet-Zugang mehrerer PC‘s in einem Intranet über einen Rechner (z.B. Router)

mit einer einzigen, für alle Computer identischen IP-Adresse

Für jeden mit dem Internet kommunizierenden Intranet-PC zieht NAT dabei von sich aus eindeutige Ports heran, sodass sich eingehende Antworten aus dem Internet über diese Port wieder den entsprechenden PC‘s im Intranet zuordnen und an diese weiterleiten lassen.

Protokolle 22

Subnet Mask

• Teilt die Netzwerkadresse in HOST-und Sub-Netzanteile einem Netzwerk

• Logische Unterteilung der Host-Nummer in Subnet-Nummer und Host-Nummer

Protokolle 23

Subnets Maskierung

Z.B: 8(6) Segmente Das Netzwerksegment wird um 3-Bit auf 27-Bit erweitert und das Rechnersegment daher auf 5-Bit reduziert

193

27 Netzwerk Bits .

170 239 nnnnn

5Host Bits

xxx

193 170 239 168 Adresse

11000001 10101010 11101111 10101000

11111111 11111111 11111111 11100000

255 255 255 224 Subnetz

Protokolle 24

Standard Gateway

• Sender und Empfänger sind in verschiedenen Subnetzen

Standard Gateway

• „Router“, der die Informationen aus dem Subnetz des Senders hinaus transportiert

Transportiert Informationen zu anderen Routern

oder direkt ins Empfänger-Subnetz

• Über die IP-Adresse identifizierbar

Protokolle 25

Beispiel Basis-Routing

• IP-Adresse mit Subnet-Maske verknüpfen

» 193.170.239.150 und 255.255.255.224

Subnetz 11100000

• daraus kann das Netzwerk bestimmt werden» 193.170.239.128 (10000000 = 150 AND 224)

• wenn Ziel = lokales Netz,=> dann an den Rechner weiterleiten

• sonst zum angegebenen Gateway

Protokolle 26

Weitere Protokolle

IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange / Sequenced Packed Exchange)

 => Von Novell entwickeltes Protokoll, seit Mitte der achtziger

Jahre im Einsatz.

=> IPX/SPX stellt neben TCP/IP das in LAN’s am meisten verbreitete Protokoll dar und zeichnet sich durch seine

gute Performance aus.

=> IPX/SPX gelangt vor allem in Netzwerken zur Anwendung, die mit NetWare 2.x, 3.x oder 4.x bzw. NetWare 5.0 arbeiten.

Protokolle 27

Architektur von IPX/SPX

Physical Layer

Data Link Layer

Network Layer

Transport Layer

Session Layer

Presentation Layer

Application Layer7

6

5

4

3

2

1

OSI-Modell

IPX/ SPX-Architektur und Protokoll-Suite

MAC-EBENEEthernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI , ...

I PXI nternetworkPackgeExchange RI P NLSP

SPXSequencedPacked

NCP

Netware C ore

P rotocol

SAP

S ervice A dvertising P rotokol

NetWare-Application

NetBIOS

NetBIOSApplication