Internet - Grundlagen

Question 1

Rechnernetze

Definition & Grundlagen

Answer 1

• Rechnernetze sind Netzwerke, deren Endsysteme Rechner sind
• Zwischen den Endsystemen werden digitale Daten übertragen
• Andere Netzwerke sind beispielsweise Telekommunikationsnetze, die die Kommunikation zwischen Personen durch den Austausch (auch von analogen) Signalen ermöglichen
• Austausch von Daten und Informationen
• Gemeinsame Nutzung von Ressourcen
• mit begrenztem Integrationsaufwand

Question 2

Informationsübertragung (Exkurs)

Answer 2

Question 3

OSI Schichtenmodell

Answer 3

Open System Interconnection

Question 4

OSI Schichtenmodell

Schichten

Answer 4

1. Bitübertragung
2. Sicherungsschicht - Data Link Layer
   
   • Funktionalitäten zum Transfer von Daten zwischen Netzwerkentitäten, logische Bereinigung von Übertragungsfehlern
3. Vermittlungsschicht - Network Layer
   
   • Transport der Datenpakete von einem Netzknoten zum anderen
4. Transportschicht - Transportation Layer
   
   • Sicherstellen des sicheren Transfers von Nachrichten von einer Sitzung zur anderen
5. Kommunikationsschicht - Session Layer
   
   • Synchronisation der Kommunikation zwischen verschiedenen Anwendungen
6. Darstellungsschicht - Presentation Layer
   
   • Form der Datendarstellung, Präsentationskontext
7. Anwendungsschicht - Application Layer
   
   • Semantik der Anwendung

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Question 5

OSI Schichtenmodell

Allgemein

Answer 5

• Verbreitung durch ISO – International Organization for Standards
• es gibt noch andere Schichtenmodelle
• Durchsetzung auf Grund hoher Detailtiefe
• Viele Schichten:
  > Vorteil: Funktionskomplexität pro Schicht gering
  > Nachteil: zu viele Schnittstellen zwischen den Schichten
• In der Praxis benutzte Verfahren verwenden reduzierte Modelle, in denen einzelne Schichten zusammengefasst sind

Question 6

OSI Schichtmodell

Schicht 1

Answer 6

Bitübertragungsschicht (Physical Layer)​

• stellt mechanische, elektrische und weitere funktionale Hilfsmittel zur Verfügung, um Bits darüber zu übertragen
• zum Beispiel die Antenne und der Verstärker, Stecker und Buchse für das Netzwerkkabel,

Question 7

OSI Schichtmodell

Schicht 2

Answer 7

Sicherungsschicht (Data Link Layer)

• Aufgabe ist eine zuverlässige, das heißt weitgehend fehlerfreie Übertragung zu gewährleisten und den Zugriff auf das Übertragungsmedium zu regeln
• zB mittels Aufteilen des Bitdatenstromes in Blöcke – auch als Frames oder Rahmen bezeichnet – und das Hinzufügen von Prüfsummen im Rahmen der Kanalkodierung.

Question 8

OSI Schichtmodell

Schicht 3

Answer 8

Vermittlungsschicht (Network Layer)

• Schalten von Verbindungen
• Vermitteln von Paketen (über Knoten)
• Semantik zur Bestimmung von Adressen
  
  • IP-Adressen (Internet Protokoll)
  • IPv4 Adressen

Question 9

OSI Schichtmodell

Schicht 4

Answer 9

Transportschicht (Transport Layer)

• Zuverlässiger und effizienter Ende-zu Ende Transportdienst zwischen Betriebssystemprozessen
• Datenempfang aus der nächst höheren, sendenden Schicht
• Datenaufteilung in Teileinheiten
• Anfügung von additiven Kontrolldaten
• Anfügung von identifizierenden Daten des sendenden Rechners
• Anfügung der Adresse des empfangenden Rechners
• Anweisung an die nächste untere Schicht bzgl. Status der Transportverbindung: Auf- oder Abbau.

Question 10

Paketorientierte Übertragung

Answer 10

• Nachricht wird in mehrer Datenpakete (1 bis 4) aufgeteilt
• IP-Protokoll + Router sorgen für den Weg
• Die unterschiedlichen Pakete gelangen über unterschiedliche Wege zum Empfänger
• dort kommen sie in falscher Reihenfolge an + ein Paket gar nicht
• das TCP Protokoll setzt die Pakete in die richtige Reihenfolge und fordert das fehlende Paket nochmal an

Question 11

Internet - Netzt der Netze

Allgemeines

Answer 11

• US Behöre ARPA Ausschreibung Ende der 60er Jahre
• Anforderung: Schaffung eines herstellerunabhängigen Rechnernetztes
• Entwicklung von Knoten für den Netzzugang mit Software IMP -> Vorgänger von TCP/IP
• 1985 öffnung für alle interessierten Universitäten und Forschungseinrichtungen

Question 12

Internet - Netz der Netze

Definition TCP und IP

Answer 12

TCP = Transmission Control Protocol

• Ist ein zuverlässiges, verbindungsorientiertes Transportprotokoll, das bidirektionale (full Duplex) Kommunikation realisiert.
• Zuverlässig, da der Datenstrom gegen Verlust, Vervielfachung und Veränderungen in der Reihenfolge geschützt ist.
• Aufgabe: Errichtung einer zuverlässigen Ende zu Ende Verbindung auf der OSI Schicht 4

IP = Internet Protocol

• Ist ein Datagrammorientiertes, unzuverlässiges Protokoll für eine Ende-zu-Ende Verbindung. Es ist verantwortlich für die Vermittlung von Benutzerdatagrammen über Teilnetze hinweg zum Zielsystem
• Internet Protokoll definiert Struktur der IP Adressen
• IPv4 2³² (4,3 Mrd.) Adressen und/oder IPv6 2¹²⁸ Adressen

Question 13

Internet - Netz der Netze

Vergleich ISO/OSI & TCP/IP Model

Answer 13

Question 14

Internet - Netz der Netze

Zusammenspiel TCP/IP

Answer 14

Question 15

Internet - Netz der Netze

Funktionsweise TCP

Answer 15

3-Wege-Handshake

​

Question 16

Internet - Netz der Netze

Funktionsweise TCP - Flags

Answer 16

Question 17

Internet - Netz der Netzte

TCP Funktionsweise

Answer 17

• Gewährleistung eines sicheren Datenstroms
• Problem: eventuelle Überlastung
• Slow-Start-Algorithmus zur Vorbeugung von Überlastsituationen
  
  • bei ersten Übertragung nur Datenmengen einer Maximum Segment Size (MSS)
  • Nach Bestätigung (CK) wird verdoppelt
  • immer weiter so bis zum Timeout