Einführung

Was ist ein Netzwerkprotokoll? Ein Protokoll legt die Regeln und Prozeduren einer Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten fest. Es gibt sehr viele verschiedene Protokolle, die alle verschiedene Funktionen besitzen. Ich werde vor allem das Internetprotokoll (TCP/IP) näher anschauen. Wenn Du noch mehr über andere Protokolle wissen möchtest, dann schreib mir doch ein Mail oder vermerke es im Gästebuch.

Was für Protokolle gibt es?

Also ich kann sicher nicht alle aufzählen, aber hier mal eine kleine Auswahl:

- TCP/IP
- NetBEUI
- Apple Talk
- IPX/SPX
- X.25

usw...

Protokolle und das OSI-Modell

Auf der Netzwerk- und Transportschicht des OSI-Modells laufen Netzwerkdienste wie Addressierung, Fehlerkontrolle, erneutes Senden und Bestätigung ab. Die Protokolle lassen sich nicht immer genau in das OSI-Modell einordnen. Merkt euch das damit ihr später nicht verwirrt seid :) Das TCP/IP Protokoll beispielsweise ist älter als das OSI-Modell und weicht in ein paar Fällen davon ab. Die Protokolle die wir hier anschauen werden befinden sich in der Netzwerkschicht und höher. Die Physikalische und die Verbindungsschicht sind Hardwarespezifisch. Hierzu eine kleine Veranschaulichung: 

Internetprotokolle (TCP/IP)

Zu den Internetprotokollen gehören IP, ICMP, RIP, OSPF, TCP, UDP ARP, DNS, FTP, SMTP, TELNET und NFS. Das TCP/IP- Protokoll ist wahrscheinlich das bekannteste und verbreitetste Protokoll. Entwickelt wurde es vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten. Es wurde entwickelt um verschiedene Rechnerarten miteinander zu vernetzen.
Ein wichtiger Grund für die grosse Verbreitung ist, das TCP/IP im Gegensatz zu anderen Protokollen niemanedem gehört. Heutzutage kann man mit TCP/IP nahezu jeden Computer vernetzen. Ich werde nun die verschiedenen einzelnen Protokolle näher erläutern.

Internet- Protokoll (IP)

IP ist ein Paketvermittlungsprogramm.Es kann Pakete durch komplexe Netzwerke (Internetworks) routen. Was routing ist und wie es funktioniert werden wir später noch anschauen. IP hängt allen Paketen einen Header an in dem eine sogenannte IP-Addresse und eine Fehlerprüfsumme steht. IP zerlegt ausserdem die Pakete in passende Grössen für die zwei unteren Schichten Datalink und Physical.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

ICMP dient zur Fehlerkontrolle. Verbindungslose Protokolle wie z.B. IP eines ist, sind nicht in der Lage Fehler wie zum Beispiel einen Serverausfall oder auch eine Netzwerküberlastung festzustellen. Die wahrscheinlich bekannteste ICMP- Anwendung ist der Ping- Befehl. Mit ihm kann festgestellt werden ob eine "angepingte" IP- Adresse antwort gibt.

Routing Information Protocol (RIP)

Routing ist ein Verfahren mit dem bestimmt wird, welchen Weg ein Paket nehmen soll, wenn die IP- Addresse nicht im gleichen Netzwerk ist. RIP bestimmt den weg mittels dem sog. Distanzvektormethode der auf dem Bellman-Ford-Algorithmus basiert. RIP hat einige Nachteile, z.B. verursacht es viele Broadcasts. Die Lösung hierfür ist das OSPF- Protokoll

Open Shortest Path First (OSPF)

Das OSPF hat gegenüber dem RIP eine bessere Performance und kann die Topologie eines Netzes analysieren.

Transmission Control Protocol (TCP)

Das TCP Protokoll stellt eine Ende-zu-Ende Verbindung mit einem anderen Computer her. Diese ist Vollduplexfähig. Das spezielle ist, das die Verbindung kontrolliert ist und auch Fehler erkannt werden. Um diese Verbindung herzustellen läuft ein sog. "Handshake" ab, dieser besteht aus drei Schritten:

Das TCP- Protokoll arbeit im OSI- Modell auf dem 3. Layer, das heisst auf der Transportschicht. TCP entspricht in der NetWare-Umgebung SPX. Wenn nicht sichergestellt sein muss, dass die Daten richtig übertragen worden sind, so kann anstelle von TCP auch das UDP (User Datagram Protocol) verwendet werden. Mehr dazu später.
Was ist ein Port? Ein Port ist eine Verbindungsnummer. Computer können über mehrere Verbindungen (Ports) gleichzeitig kommunizieren. Dienste wie zum Beispiel HTTP, FTP, TELNET usw. haben alle einen festen Port, über den sie kommunizieren. Die Portnummern liegen bei solchen Diensten im Normalfall unter 1024. Hier einige Beispiele:

Was ist alles im TCP- Header enthalten? 

- Eine Quellport und ein Zielport
- Die Sequenznummer
- Eine Prüfsumme zum feststellen von Übertragunsfehlern
- Eine Bestätigunsnummer
- Sliding Window (wird noch erklärt)

Dazu eine Abbildung des Headers, wer ganz genau wissen will was alles bedeutet sollte sich mal das RFC .... anschauen.

TCP-Header

Was ist ein Sliding Window?  Das Sliding Window ermöglicht dem Sender, mehrere Pakete zu senden, ohne das er gleich für jedes Paket eine Bestätigung bekommen muss. Erhält der Sender allerdings keine Bestätigung innerhalb einer bestimmten Frist, so sendet er das entsprechende Paket nochmals. Dem Empfänger bietet sich nun die Möglichkeit, Pakete nicht der Reihenfolge nach zu empfangen und sie aber trotzdem richtig anordnen zu können. Dies kann der Fall sein wenn Pakete verschiedene Wege nehmen.

User Datagram Protocol (UDP)

UDP ist sehr ähnlich wie TCP, es verwendet aber keine Fehlerkontrolle. Das heisst, das der Sender zum Beispiel keine Bestätigung bekommt, dass der Empfänger das Paket erhalten hat. Es baut auch keine kontrollierte Verbindung auf, erhält sie und beendet sie, deswegen ist UDP im allgemeinen schneller. Wegen den genannten Punkten ist es aber nicht so sicher wie TCP. UDP verwendet auch Port-Adressen, aber nur zum identifizieren eines Dienstes.

Adress Resolution Protocol (ARP)

Das Address Resolution Protocol kann für eine gegebene IP- Addresse die Physikalische Addresse durch Broadcast ermitteln. Anschliessend werden diese Informationen in einer Tabelle gespeichert.

Domain Name System (DNS)

Im Internet hat jeder Computer eine eindeutige IP-Nummer. Der Nachteil von diesen Nummern ist, das man sie sich nur schwer merken kann. Mittel des DNS kann man IP-Addressen Namen zuweisen z.B. irgendwas.com.
Mit den letzten drei Buchstaben wird die Art der Domäne angezeigt. Hierzu ein paar Beispiele:

Übliche Domänennamen in den Vereinigten Staaten

Kommerzielle Organisationen : .com
Bildungsinstitute: .edu
Regierungsorganisationen: .gov
Militärische Organisationen: .mil
Netzwerkdienstanbieter: .net
Organisationen(Gruppen): .org

Für Länder

Schweiz: .ch
Deutschland: .de
England: .uk
Vereinigte Staaten: .us

File Transfer Protocol (FTP)

Mit dem File Transfer Protocol ist es möglich, auf Dateien eines entfernten Rechners zuzugreifen. Der Benutzer kann sich auf dem entfernten Rechner anmelden und die Verzeichnisse durchsuchen und Dateien bearbeiten, respektive diese auf seinen Rechner laden. Die Übertragung kann auch zwischen zwei verschiedenen Betriebssystem erfolgen, z.B. ein Windows- Client der auf einen UNIX- Server zugreift.

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Das SMTP dient zur Weiterleitung von E-Mails. Versuche noch mehr infos zu bekommen.

Simple Network Management Protocol (SNMP)

Mit diesem Protokoll kann man Informationen über ein Netzwerk sammeln. Z.B. wie fest ein Netzwerk ausgelastet ist. Werde versuchen noch mehr Infos über SNMP zu finden.

Remote Terminal Emulation (TELNET)

Telnet gibt es für jedes mir bekannte Betriebssystem. Es emuliert ein Terminal für einen entfernten Computer. Am besten probiert ihr dieses Programm einfach aus, das ist am lehrreichsten!

Network File System

NFS ist quasi eine Weiterentwicklung vom FTP. Entwickelt wurde es von Sun Microsystems. Seit Sun die Spezifikationen offengelegt hat, hat NFS ein hohes Mass an Popularität erlangt. NFS besteht aus zwei Protokollen:

eXternal Data Representation (XDR)

Unterstützt Datenverschlüsselung in einem maschinenunabhängigen Format. Versuche noch mehr Infos zu bekommen.

Remote Procedure Calls (RPC)

RPC ist ein Dienst, der entscheidet, ob eine Dienstanforderung lokal erledigt werden kann, oder ob sie weitergeleitet werden muss. Anforderungen an entfernte Rechner werden gepackt und an den RPC Server gesendet. RPC Server bearbeiten dann diese Anforderung und senden Antwortpakete an den Dienstanforderer  zurück.