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Internet Protocol IPHier soll kurz erklärt werden, wie die zu übertragendenInformationen im Internet von einem auf den anderen Rechnerkommen. Daten werden im Internet paketweise übertragen. Manspricht daher von einem paketvermittelten Netz. Zur Veranschaulichung ein Beispiel:
Im Telefonnetz wird für jedes Gespräch eine Leitungzwischen zwei Gesprächspartnern benötigt. Diese Leitungbleibt auch belegt, wenn keine Information übertragen wird,also keiner spricht. Hier handelt es sich um einleitungsvermitteltes Netz.
Daten werden im Internet paketweise übertragen, d. h. längere Datenströme werden in kleinere Einheiten, eben die Pakete, zerlegt. Der Vorteil ist unter anderem, daß sich Pakete verschiedener Absender zeitlich hintereinander über eine Leitung schicken lassen.
Die Übertragung erfolgt fast so, wie Pakete von der Post transportiert werden. Wenn Informationsübertragung ansteht, wird ein Paket gepackt und mit einer Adresse versehen. Sodann wird dieses Informationspaket dem Netz überlassen, indem man es am Schalter abgibt. Das örtliche Postamt entscheidet dann aufgrund der Empfängeradresse, ob das Paket direkt an den Empfänger (wenn dieser also im Versorgungsbereich dieses Postamtes wohnt) auszuliefern ist, oder durch Einschalten von mehr oder weniger Zwischenstationen. In der Regel findet das Paket dann ein Postamt, das die Auslieferung an den Empfänger aufgrund der Adresse vornehmen kann. Schwierigkeiten bei der Auslieferung können dem Absender aufgrund der Absendeadresse mitgeteilt werden. Die einzelnen Teilnetze des Internet sind durch Geräte verbunden, die 'Router' genannt werden. Diese
übernehmen die Funktion von Vermittlungsstellen und der ausliefernden
'Postämter'. Das folgende Beispiel-'Internet' verbindet vier Netze
miteinander:
- Wenn Rechner direkt miteinander verbunden sind (wie hier z. B. A
mit D), so kommunizieren sie direkt miteinander.
- Wenn Rechner nicht direkt miteinander verbunden sind (wie z. B. B
mit C), so wird die Kommunikation unter Verwendung von Routern
(hier D oder A) abgewickelt. In diesem Fall
sucht sich jedes Paket selbständig den schnellsten Weg.
- Wenn ein Router ausfällt, gelangen die Datenpakete auf Ausweichwegen
zum Ziel. Möchte z. B. A mit D
kommunizieren, und die Leitung A - D fällt aus, so werden die
Daten über B oder C geroutet.
- Eine zweifelsfreie Identifizierung des Dienstnehmers durch den
Dienstanbieter ist ohne zusätzliche Autorisierungsmechanismen nicht möglich:
Wenn z. B. B ein Paket zu C versendet, muß
das Paket A (oder D) passieren. C
empfängt also das Paket von A und bekommt von A
einen Hinweis, daß das Paket ursprünglich von B kam.
Wenn A lügt, hat C keine Möglichkeit,
dies zu überprüfen, da C nicht direkt mit B
kommunizieren kann.
- Datensicherheit ist nicht gewährleistet, da jeder Rechner, der Pakete
weiterleitet, diese Pakete auch mitlesen kann.
In den Adressen stecken Anteile, die das Empfänger-Postamt
charakterisieren (Postleitzahl, Ort) und Anteile, die den
Empfänger im Bereich dieses Postamtes festlegen. Diese Art
der Informationsübertragung hat große Parallelen zur
paketvermittelten Kommunikation im Internet.
Die Adressen, die im Internet verwendet werden,
bestehen aus einer 32 Bit langen Zahl. Damit sich die Zahl leichter
darstellen läßt, unterteilt man sie in 4 Bytes (zu je 8 Bit).
Diese Bytes werden dezimal notiert und durch Punkte getrennt (a.b.c.d).
Zum Beispiel:
<ip-pii>
<ip-pii>
Bei dieser Adresse werden zwei Teile unterscheiden, die Netzwerkadresse und
die Rechneradresse, wobei unterschiedlich viele Bytes für beide Adressen
verwendet werden:
Die Bereiche für die Netzwerkadresse ergeben sich durch die Zuordnung der
ersten Bits der ersten Zahl (a), die eine Erkennung der Netz-Klassen
möglich machen.
|Netz-Klasse||Netzwerkadresse||Host-Adresse||Bereich binär|
|A||a b.c.d||1 - 126||01xxxxxx|
|B||a.b c.d||128 - 191||10xxxxxx|
|C||a.b.c d||192 - 223||11xxxxxx|
Die Netzadressen von 224.x.x.x bis 254.x.x.x werden für besondere Zwecke verwendet,
z. B. 224.x.x.x für Multicast-Anwendungen.
Grundsätzlich gilt:
-
Alle Rechner mit der gleichen Netzwerkadresse gehören zu
einem Netz und sind untereinander erreichbar.
-
Zur Koppelung von Netzen unterschiedlicher Adresse wird
ein Router benötigt.
-
Je nach Zahl der zu koppelnden Rechner wird die
Netzwerkklasse gewählt.
Jedes Datenpaket steckt quasi in einem 'Umschlag', der
Absende- und Empfängeradressen enthält. Diese Adressen-Information
wird den Nutzdaten vorangestellt, so daß jede
Komponente im Netz, die das Protokoll TCP/IP beherrscht,
aus dem Anfang des Datenpaketes herauslesen kann, woher das
Paket kommt und wohin es soll. Komponenten, die das können
und die zusätzlich die Möglichkeit haben, Datenpakete auf
verschiedenen Wegen weiterzuschicken, sind die obengenannten Router.
Diese nehmen von den Adressen immer erst die
Netzanteile und entscheiden, ob das Netz direkt
angeschlossen ist oder, falls nicht, an welchen nächsten
Router es zu schicken ist.
Ein weiterer großer Vorteil des IP-Protokolls ist seine
Unabhängigkeit vom tatsächlichen Datentransport. Die
Datenpakete können über ein Ethernet, eine serielle
Modemverbindung oder ein anderes Medium laufen. Für serielle
Verbindungen, die häufig für die letzten Kilometer bis zum
heimischen Rechner verwendet werden, gibt es spezielle IP-Protokolle.
Angefangen hat es mit SLIP (Serial Line Internet Protocol), das heute
weitgehend durch PPP (Point to Point Protocol) abgelöst ist.
Das Internet Protocol IP ist also hauptverantwortlich
dafür, daß Daten den richtigen Weg im Internet finden. Wenn
ein Datenpaket nur korrekt in einen 'IP-Briefumschlag'
gesteckt wird, kann es beruhigt dem Netz übergeben werden.
Was aber ist, wenn mal ein Datenpaket verloren geht? Wie
versendet man überhaupt mehr Daten als die maximale
Paketgröße von 1500 Bytes? Was passiert, wenn auf einer
größeren Maschine, die mehrere Benutzer gleichzeitig haben
kann, Datenpakete für verschiedene Benutzer eintreffen?
Hierfür gibt es die Transportprotokolle TCP und UDP.