Das Internet und seine technische Funktionsweise des IP4 sowie des IP6-Protokolls history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 26.09.17 15:12:42

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.
1. Rückblick
2. Netzwerkadressen
3. Netzwerkklassen
4. Namensräume - Name Spaces & Top Level Domains
5. Wie funktioniert das Internet?
6. Linkliste
7. Verwandte Themen

Netzwerkdienste

Internet-Technik

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

Basiswissen der Informatik

Wissen für Fortgeschrittene der Informatik

Quellen:


1. Rückblick history menue scroll up

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.

Sputnik-Start schematisch

der Sputnikschock als Auslöser des Internet-Gedankens

das amerikanische Verteidigungsministerium 1957

der amerikanische Verteidigungsminister Mc Elroy 1957

Paul Baran

 

dezentrale Rechnerstruktur

dezentrale Rechnerstruktur

ARPANET

 

TCP/IP-Adressen

TCP/IP-Protocol

Kleiner IP-Adressrechner

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.
  1. 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.
  2. Das Ende des Kalten Krieges und neue Technologien machten das Internet für eine militärische Nutzung uninteressant.
  3. 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 history menue scroll up

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).

Theoretischer Adressraum:

0.0.0.0 - 255.255.255.255

das sind:

256 × 256 × 256 × 256 = 4.228.250.625

Lookback-Adresse

Look-Back-Adresse (Adressierung auf sich selbst)

X.X.X.0

 

LOCALHOST - lokaler Wirt

Localhost-Adresse (Adressierung als Webserver auf sich selbst)

127.0.0.1

Broadcasting

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.

... mehr zu IP V6

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:

0.0.0.0.0.0.0.0 - 65535.65535.65535.65535.65535.65535.65535.65535

das sind:

65536 × 65536 × 65536 × 65536 × 65536 × 65536 × 65536 × 65536 = 3,4028236692093846346337460743177e+38

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 history menue scroll up
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.
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

Netzwerk-Klasse

Netzwerk-Klassn als CorelDraw 11.0-Dateien

mit Adressen der Klasse A sind maximal 27-2 (entspricht 126) Netze, und in jedem Subnet maximal 224-2 (entspricht 16.777.214) Hosts zu verwalten

Netzwerk der Adress-Klasse A

       

  • für den Netzwerkklassifikator-Block gilt der Bereich von 1 bis einschließlich 127 - ansonsten eine der verbleibenden Klassen B, C, D oder E
  • Host-Adressen mit einem Wert größer als 127 im ersten Block können keine Klasse A-Netzwerke sein ;-)
  • hier liegt auch der nicht geroutete Bereich 10.0.0.0 - 10.255.255.255

mit Adressen der Klasse B sind maximal 214-2 (entspricht 16.383) Netze, und in jedem Subnet maximal 216-2 (entspricht 65.534) Hosts zu verwalten

Netzwerk der Adress-Klasse B

       

  • 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

Netzwerk der Adress-Klasse C

       

  • 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

Netzwerk der Adress-Klasse D

       

  • 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

Netzwerk der Adress-Klasse E

       

  • 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 history menue scroll up

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 :-)

Top Level Domains


5. Wie funktioniert das Internet? history menue scroll up

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. Ethernet, ATM, FDDI, Token Ring

Internet-Schichtenmodell nach DoD

Internet-Schichtenmodell nach DoD & OSI-Referenz-Modell

   
       

als erstes die Basis

als zweites die technische Funktionsbasis ;-)
als drittes die Anwendung:


6. Linkliste history menue scroll up

 
E-Mail für Schüler


7. Verwandte Themen history menue scroll up

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.
Netzwerktechnik - Protokolle, Server, Dienste

Logische Grobstruktur des Netzwerkes am Gymnasium Flöha

unsere Netzwerk-Domain ROCKUNIVERSUM

zum Sprachlabor

 

Netzwerkkonfiguration und Netzwerkanalyse

Packet-Tracer 3.2 - ein Klasse-Teil

Neotrace

 



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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost im März 2007

... 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

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