Das Internet und seine technische Funktionsweise des
IP4 sowie des IP6-Protokolls
Letztmalig
dran rumgefummelt:
19.08.24 16:15:07
Als Internet bezeichnet man
die Gesamtheit aller autonomen Netzwerke und Rechner, die unter TCP/IP-Verbindungen
erreichbar sind. Da TCP/IP von Anfang an kostenlos zur Verfügung gestellt
und in UNIX integriert wurde, hat es sich sehr schnell verbreitet. Die
Entwicklung des Internet wurde maßgeblich beeinflusst von
einer Projektgruppe des amerikanischen
Verteidigungsministeriums, der
Advanced Research Project Agency (ARPA) und
dem
Computer Science Research Network (CSNET), einem Netzwerk
amerikanischer Universitäten.
Die Geschichte des Internet
lässt sich bis in die späten 50er Jahre zurückverfolgen. 1958 rief das
US-Pentagon als Reaktion auf den Sputnik-Schock die „Advanced Research
Projects Agency“ (ARPA) ins Leben, die Wissenschaftler ermutigen sollte,
Visionen nachzugehen und zu verwirklichen. Das Militär finanzierte zwar
diese Forschungen, die Projekte waren gleichwohl nicht geheim, sondern die
Forscher wurden ermutigt, ihre Ideen und Ergebnisse öffentlich vorzustellen
und zu diskutieren. 1964 schlug PAUL BARAN von der RAND-Corporation ein
Netzwerk vor, dessen vorrangiges Ziel es war, auch bei einem feindlichen
Angriff und damit verbundenen Zerstörungen weiterhin einwandfrei zu
funktionieren. Dazu sollten die verbundenen Rechner auf verschiedenen Wegen
miteinander kommunizieren können, außerdem sollten Dateien in Pakete
zerteilt dem Gegenüber zugestellt werden, so dass immer der günstigste Weg
genutzt werden konnte.
Die Geschichte des Internet lässt sich bis in die späten 50er Jahre
zurückverfolgen. 1958 rief das US-Pentagon als Reaktion auf den
Sputnik-Schock die „Advanced Research Projects Agency“ (ARPA) ins Leben, die
Wissenschaftler ermutigen sollte, Visionen nachzugehen und zu verwirklichen.
Das Militär finanzierte zwar diese Forschungen, die Projekte waren
gleichwohl nicht geheim, sondern die Forscher wurden ermutigt, ihre Ideen
und Ergebnisse öffentlich vorzustellen und zu diskutieren. 1964 schlug PAUL
BARAN von der RAND-Corporation ein Netzwerk vor, dessen vorrangiges Ziel es
war, auch bei einem feindlichen Angriff und damit verbundenen Zerstörungen
weiterhin einwandfrei zu funktionieren. Dazu sollten die verbundenen Rechner
auf verschiedenen Wegen miteinander kommunizieren können, außerdem sollten
Dateien in Pakete zerteilt dem Gegenüber zugestellt werden, so dass immer
der günstigste Weg genutzt werden konnte.
BARANS Idee führte ein Jahr später zur Vernetzung vier amerikanischer
Hochschulen, das sogenannte ARPANET war entstanden. Weitere amerikanische -
später auch ausländische - Hochschulen mit unterschiedlichen Rechnersystemen
ließen sich anschließen. Zunächst wurde das Netz hauptsächlich zum schnellen
Datenaustausch via FTP (File Transfer Protocol) genutzt, doch zur
Überraschung der Entwickler fand die Möglichkeit der elektronischen Post (E-MaIl)
sehr schnell großen Zuspruch, da hier Wissenschaftler an weit entfernten
Orten beinahe in Echtzeit ihre Gedanken praktisch kostenfrei austauschen
konnten.
Das ARPANET wuchs in der Folgezeit stark an, mit parallel entstandenen
Netzen wurde es schließlich in den 70er Jahren unter einem neuen
Kommunikationsprotokoll (TCP/ IP) zum Netz der Netze, dem Internet,
zusammengeführt. Einen entscheidenden Schritt machte TIM BERNERS-LEE, als er
Anfang der 90er Jahre ein einfach zu bedienendes Hypertextsystem (HTML)
schuf: eine graphische Bedienoberfläche für Computer, mit der man auch als
Laie leicht durch das riesige Netzwerk finden konnte. Das europäische
Kernforschungszentrum CERN in Genf etablierte das sogenannte „Hypertext
Transfer Protocol" (HTTP) als weiteren Dienst im Internet, das so genannte
"World Wide Web“ (WWW) war entstanden. Was das Netz heute ermöglicht und
erfolgreich macht, sind also Faktoren, die teilweise schon mit den Anfängen
des Netzes begründet wurden: Die Forscher hatten große Freiheiten, das Netz
war kein militärisch abgeschirmtes Pro-jekt, sondern stand von Anfang an
Lehrenden und Lernenden an Hochschulen zur Verfügung.
Damit Dateien auf verschiedenen Wegen den Empfänger erreichen konnten,
war ein redundantes System entstanden, was der ständig größer werdenden
Zahl von Nutzern heute standhalten kann. Zusätzlich ist die Übertragung in
kleinen Paketen eine ökonomische Möglichkeit, den jeweils besten Weg zu
wählen und eventuell verlorengegangene, kleine Einheiten einzeln zu
ersetzen, statt ganze Dateien wiederholt zu versenden.
Das Ende des Kalten Krieges und neue Technologien machten das Internet
für eine militärische Nutzung uninteressant.
Das Netz war von Anfang an plattformunabhängig konzipiert, auch heute
kann jeder Computer mit entsprechender Software teilnehmen. Die
Entwicklung einer graphischen Bedienoberfläche macht das Netz auch für
Computerlaien einfach nutzbar.
Ende der sechziger Jahre plante das amerikanische
Verteidigungsministerium, entfernte Rechner so miteinander zu verbinden,
dass das Netz auch bei einer teilweisen Zerstörung weiterarbeiten könne. Ein
zentraler Großrechner, dessen Ausfall das gesamte Netz lahmlegen würde, war
nicht vorgesehen. Außerdem sollten Rechner mit verschiedenen Systemen
miteinander kommunizieren können. So wurde 1969 das Forschungstestnetz
Arpnet ins Leben gerufen. Welchen Weg die Datenpakete nahmen, war egal,
Hauptsache war, dass sie überhaupt ankamen. Die Art der Vernetzung erwies
sich als Erfolg, so dass auch Privatanwender ihr Interesse bekundeten. 1972
präsentierte man das Arpnet öffentlich. Es erhielt Anschluss an Firmen,
Universitäten und Forschungseinrichtungen. Das Netz verließ schnell die
Entwicklungsstufe und gewann zunehmend an Bedeutung. Daher wurde es in zwei
Bereiche aufgeteilt: Arpnet (Forschungsbereich) und Milnet
(Produktionsbereich). Als Netzprotokoll fungierte das bis heute gültige
Transfer Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). Den Zusammenschluss
dieser Rechnerverbindungen über das TCP/IP-Protokoll bezeichnet man als das
Internet.
Das Internet ist kein geschlossenes System, sondern besteht aus vielen
Netzzusammenschlüssen auf den unterschiedlichsten Computersystemen und
Plattformen wie etwa UNIX, DOS, VM WINDOWS, OS/2, Atari oder VMS. eine
Betreiberfirma gibt es nicht, es gehört vielmehr allen, die sich an diesem
System beteiligen.
Die Daten werden über das TCP/IP im Schneeballsystem ausgetauscht; daher ist
kein zentraler Rechner zur Verwaltung notwendig, was die Expansion des
Netzes erheblich beschleunigt.
In den USA gehört die Internet-Adresse wie hierzulande die FAX-Nummer auf
jede Visitenkarte. In Europa verläuft die Entwicklung etwas zäher, aber auch
hier gibt es bereits Tausende von Teilnehmern. Weltweit existieren rund 5,5
Millionen Internet-Zugänge in über 200 Ländern. Das Internet verbindet etwa
30 000 einzelne Netzwerke miteinander. Über die Zahl der Anwender, die die
Dienste des Internet aktiv nutzen, liegen nur grobe Schätzungen vor: Man
spricht von 15 bis 20 Millionen. So oder so ist das Internet das größte
Netzwerk der Welt.
Das Internet ermöglicht eine Kommunikation, die unabhängig vom
Übertragungsmedium und von der Rechnerarchitektur ist. Die wichtigsten
Protokolle sind:
Internet Protocol (IP),
Transmission Control Protocol (TCP) und
User Data Protocol (UDP)
Das IP ist ein verbindungsloses Protokoll zur Kommunikation zwischen
Rechnern, u. U. über verschiedene Verbindungswege und Grenzen autonomer
Netzwerke hinweg. Wichtige Anforderungen aus Nutzersicht sind die
Adressierung und das Routing.
Das TCP ist ein verbindungsorientiertes Protokoll für eine zuverlässige
Transportverbindung zwischen zwei Rechnern. Verloren gegangene bzw.
verfälschte Pakete werden vom Sender wiederholt; ungeordnete Pakete vom
Empfänger in die richtige Reihenfolge gebracht. Alternativ zu TCP steht für
eine verbindungslose Kommunikation das UDP zur Verfügung.
Da das Internet aus vielen autonomen Netzwerken besteht, gibt es keine
Leitungsstruktur; allerdings internationale Organisationen, welche die
Zusammenarbeit der Netzwerke erleichtern sollen. Das International
Activities Board (IAB) betreut die Gemeinschaft der Internet-Entwickler, die
sich mit verschiedenen Gebieten der Rechnerkommunikation beschäftigen. Die
Ergebnisse -vom Informationspapier bis zum offiziellen Internet Standard -
werden Fehler! Keine Indexeinträge gefunden veröffentlicht.
2.
Netzwerkadressen
IP-Adressen werden als durch
Punkt getrennte Zahlenkombinationen beschrieben - man nennt sie deshalb auch
Punktadressen. Die einzelnen Werte der Punktadressen liegen im Bereich von 0
bis 255 (das entspricht dem Speichervermögen eines Bytes), wobei einige
Adressen für Spezialfälle sowie einige Bereich für Sonderaufgaben reserviert
worden sind (das war damals eine weise Entscheidung, ohne die Privatleute
heute keinen Intenetzugang hätten).
Broadcast-Adresse (Rundrufadresse an alle Rechner im Subnet)
X.X.X.255
nicht geroutete Adressbereiche
10.0.0.0 - 10.255.255.255
- (Class A-Netzwerk)
- dies entspricht insgesamt: 256 ×
256 × 256 = 16.777.216 Clients im
Subnetbereich - allerdings nur ein Subnet
172.16.0.0
- 172.31.255.255 - (Class
B-Netzwerk) - dies entspricht insgesamt:
16 × 256 × 256 =
1.048.576 Clients im Subnetbereich - dafür in 16 eigenständigen Subnets
192.168.0.0 - 192.168.254.255 -
(Class C-Netzwerk) - dies entspricht insgesamt:
1 × 256
× 254 = 64516 Clients im Subnetbereich - dafür in
254 eigenständigen Subnets
Computer, welche mit einen gemeinsamen
Internetzugang (Proxy)
verbunden sind, nutzen mit sehr großer Wahrscheinlichkeit einen dieser
Bereiche, wobei der letzte der bekannteste ist.
Künftig wird man das IP6-Protokoll ins Internet integrieren - also acht
Zahlen durch Punkt getrennt - dann im Bereich von 0 bis 65535, also Theoretischer Adressraum:
damit könnte man jeder Kaffeetasse
einschließlich künftig bewohnter Planetensysteme eine eigene IP-Adresse
vergeben - dürfte also doch eine kleine Weile reichen (Informatiker planen
aber einfach aus Erfahrung heraus den
Worst Case)
3.
Netzwerkklassen
Jeder über das
Internet erreichbare Rechner besitzt eine eindeutige Adresse. Sie ist 32 Bit
lang, in einen Netzwerk- und Host-Anteil gegliedert und sieht 5
Adressklassen vor. Durch diese Klassenteilung lassen sich viele Unternetze
mit in sich identischen IP-Adressen erstellen. Netzwerkklassen werden die verschiedenen Gruppen genannt, in die auf TCP/IP basierende
Netzwerke unterteilt werden. An Hand des ersten Bytes der IP-Adresse
eines Knotens kann die entsprechende Klasse erkannt werden. Bei Klasse A ist
der Wert kleiner als 127 (entspricht 126 Netzen mit je mehr als 16 Mio.
Knoten), ist der Wert zwischen 128 und 191 gehört es zur Klasse B (max.
16.384 Netze mit je max. 65.534 Knoten), Werte zwischen 192 und 223 sind
Klasse C (über 2 Millionen Netze mit je max. 254 Knoten). Die Adressen
zwischen 10.0.0.0 und 10.255.255.255, 172.16.0.0 und 172.31.255.255 sowie
192.168.0.0 192.168.255.255 sind für LAN und Intranet vorgesehen. Diese
Adress-Bereiche dürfen nicht im Internet weiter geleitet werden (engl.: non
routable). Die übrigen Werte sind u. a. für Test- und Verwaltungszwecke
reserviert..
die Netzwerkadresse wird in den Netzwerkklassifikator-Block
sowie den Host-Adress-Bereich gegliedert, wobei der Netzwerk-Klassifikator
ausschließlich mit den oberen 4 Bit des oberen Oktets gebildet wird
für den Netzwerkklassifikator-Block gilt der Bereich von 128 bis
einschließlich 191 - Subnets darunter sind Netwerke der Klasse A -
ansonsten eine der verbleibenden Klassen C, D oder E
Host-Adressen mit einem Wert kleiner als
128 und größer als
191 im ersten Block können keine Klasse B-Netzwerke sein ;-)
hier liegt auch der nicht geroutete
Bereich 172.16.0.0
- 172.31.255.255
mit Adressen der Klasse C sind maximal 221-2
(entspricht 2.097.152) Netze, und in jedem Subnet maximal 28-2
(entspricht 254) Hosts zu verwalten
für den Netzwerkklassifikator-Block gilt der Bereich von 192 bis
einschließlich 223 - Subnets darunter sind Netwerke der Klasse A oder B -
ansonsten eine der verbleibenden Klassen D oder E
Host-Adressen mit einem Wert kleiner als
192 und größer als 223 im ersten Block können keine Klasse C-Netzwerke sein ;-)
hier liegt auch der nicht geroutete
Bereich 192.168.0.0 - 192.168.255
mit Adressen der Klasse D werden 228-2
(entspricht 26.8435.456) Multicastnetzwerke verwaltet
für den Netzwerkklassifikator-Block gilt der Bereich von 224 bis
einschließlich 239 - Subnets darunter sind Netwerke der Klasse A, B oder C -
ansonsten eines der verbleibenden Klassen E
Host-Adressen mit einem Wert kleiner als
224 und größer als 239 im ersten Block können keine Klasse D-Netzwerke sein ;-)
in diesem Bereich gibt es keinen nicht
gerouteten Bereich
mit Adressen der Klasse D werden 228-2
(entspricht 26.8435.456) reservierte Adressen verwaltet
für den Netzwerkklassifikator-Block gilt der Bereich von 240 bis
einschließlich 255 - Subnets darunter sind Netwerke der Klasse A, B, C
oder D
Host-Adressen mit einem Wert kleiner als
240 im ersten Block können keine Klasse E-Netzwerke sein ;-)
in diesem Bereich gibt es keinen nicht
gerouteten Bereich
4. Namensräume
- Name Spaces - Top Level Domains
Der Anfang war einfach: das
Netz arbeitete mit (letztendlich binären Zahlen als Adress-Angaben - das war
sehr umständlich und vor allem kaum in Hierarchien zu gliedern (dieses
Prinzip gilt praktisch bis heute) - nur merkt man es als Laie nicht, wenn
man ausschließlich vollqualifizierte Domain-Namen verwendet (das tun aber
fast alle :-)
Nun ja:
eigentlich ganz einfach: fast so wie das Telefon! Du wünschst eine
Kommunikation mit genau definierter Adresse XY - das Internet stellt sie Dir
her ;-)
Das war's schon - wir können aufhören, denn alles ist gesagt - nur noch
nicht, wie man das macht für Milliarden Teilnehmern mit verschiedenen
Problemen zum quasi (quasi heißt hier so viel, wie nicht ganz gleich, aber
so genau, dass es zeitgleich gelten kann!) gleichen Zeitpunkt.
Wie die Basisadressierung numerisch aufgelöst
werden kann, erkennst Du aus den Punkten 3. und 4. oder auch nicht, denn da
steckt leider schon ganz schön was dahinter (die Gymnasiasten werden den
mathamatischen Gehalt verfluchen oder ihn gar nicht erst erkennen).
Paketorientierung
Schicht
Name
Aufgabe
Beispiele
4
Anwendung
Die Anwendungsschicht umfasst alle
Protokolle, die mit Anwendungsprogrammen zusammenarbeiten und die
Netzwerkinfrastruktur für den Austausch anwendungsspezifischer Daten
nutzen.
HTTP, SMTP, FTP, DNS, …
3
Transport
Die Transportschicht dient als
Kontrollprotokoll des Datenflusses zwischen der Anwendung und der
Internetschicht.
TCP, UDP, ...
2
Internet
Auf der Internetschicht werden die
einzelnen Datenpakete mit einer Adresse versehen und ihre Größe an das
Übertragungssystem angepasst (Fragmentierung). Die Datenpakete werden in
der Regel mit IP übertragen. Auf dieser Schicht sind mehrere
Steuerungsprotokolle aktiv, die mit IP stark verknüpft sind.
IP, IPX, ARP
1
Netzwerk
Diese Schicht ist die unterste Schicht des
DoD-Schichtenmodells und stellt die Netzwerktopologie, das
Übertragungsmedium und das Zugriffsprotokoll.
Tauschen wir nun
noch das Blickfeld der allgemeinen Internetbetrachtung gegen das des
technischen Aspektes des Internet, wird die Verknüpfung der Teilfelder noch
weitaus vielseitiger und sind die Beziehungen der einzelnen Teilaspekte
sowohl in Anzahl als auch in Komplexität kaum noch durch ein anderes
Fachgebiet zu übertreffen. Verwandtschaft ist hier wohl eher durch den
Begriff "Vermaschung" zu ersetzen.
... dieser Text wurde nach den
Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal
beschlossen, an diesem Zirkus (das haben wir schon den Salat - und von dem
weiß ich!) nicht mehr teilzunehmen ;-)
„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land
braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“
Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist
Diese Seite
wurde ohne Zusatz irgendwelcher Konversationsstoffe erstellt ;-)
