Tcp/ip

Grundlagen

Was ist ein Rechnernetz?

Diese Frage habe ich mir auch längere Zeit gestellt. Die Literatur äußert
sich hierzu leider auch nicht so ganz klar. Tanenbaum "definiert" ein
Rechnernetz in [Ta96] wie folgt:

"Das ganze Buch hindurch wird der Begriff Rechnernetze für mehrere

miteinander verbundene autonome Computer verwendet. Zwei
Computer gelten als miteinander verbunden, wenn sie Informationen
austauschen können. Die Verbindung muß nicht aus einem Kupferkabel
bestehen - es können auch Lichtwellenleiter, Mikrowellen oder
Kommunikationssatelliten benutzt werden. Die Vorgabe, daß die Computer
autonom sein müssen schließt Systeme, bei denen ein eindeutiges
Master/Slave-Verhältnis herrscht, von vornherein aus unserer Definition
aus. Kann ein Computer einen anderen beliebig ein- oder ausschalten oder
steuern, besteht keine Unabhängigkeit. Ein System mit einer Steuereinheit
als Master und vielen Slaves ist kein Netz, ebensowenig wie ein
Großrechner mit entfernten Druckern und Terminals."

Nach dieser Definition ist ein Netz, das aus einer Anzahl von Java-Rechnern
(oder sind es doch nur Terminals) besteht kein Rechnernetz. Die Java-
Rechner müssen ihr System erst aus dem Netz laden, bevor mit ihnen
"autonom" gearbeitet werden kann. Die Frage ist hier zusätzlich: arbeiten
Java-Rechner wirklich autonom?
Deshalb möchte ich noch eine allgemeinere "Definition" eines
Rechnernetzes aus [Co98] geben:

"Das alte Modell, bei dem ein Großrechner den gesamten Rechenaufwand

eines Unternehmens bewältigte, wurde durch eines ersetzt, bei dem eine
große Anzahl einzelner miteinander verbundener Rechner die Arbeit
übernimmt. Ein solches System nennt man Rechnernetz."

Protokolle, Protokollhierarchien

Protokolle sind Regeln, die den Nachrichtenaustausch - oder allgemeiner das Verhalten - zwischen (Kommunikations)Partnern regeln ("Protocols are formal rules of behaviour"). Die Verletzung eines vereinbarten Protokolls erschwert die Kommunikation oder macht sie sogar gänzlich unmöglich. Ein Beispiel für ein Protokoll "aus dem täglichen Leben" ist z.B. der Funkverkehr: Die Kommunikationspartner bestätigen den Empfang einer Nachricht mit Roger und leiten einen Wechsel der Sprechrichtung mit Over ein. Beendet wird die Verbindung schließlich mit Over and out. Ähnliche Protokolle werden auch beim Datenaustausch zwischen verschiedenen Computern benötigt - auch wenn hier die Komplexität der Anforderungen etwas höher ist. Aufgrund dieser höheren Komplexität werden viele Aufgabe nicht von einem einzigen Protokoll abgewickelt. In der Regel kommen eine ganze Reihe von Protokollen, mit verschiedenen Teilaufgaben, zum Einsatz. Diese Protokolle sind dann in Form von Protokollschichten mit jeweils unterschiedlichen Funktionen angeordnet.

Anordnung von Protokollen zu einem Protokollstapel.

Eine kurze Geschichte des Internet

From small things, big things sometimes come (Tittel E., Robbins M.) Gegen Ende der sechziger Jahre, als der "kalte Krieg" seinen Höhepunkt erlangte, wurde vom US-Verteidigungsministerium (Department of Defence - DoD) eine Netzwerktechnologie gefordert, die in einem hohen Maß gegenüber Ausfällen sicher ist. Das Netz sollte dazu in der Lage sein, auch im Falle eines Atomkrieges weiter zu operieren. Eine Datenübermittlung über Telefonleitungen war zu diesem Zweck nicht geeignet, da diese gegenüber Ausfällen zu verletzlich waren (sind). Aus diesem Grund beauftragte das US-Verteidigungsministerium die Advanced Research Projects Agency (ARPA) mit der Entwicklung einer zuverlässigen Netztechnologie. Die ARPA wurde 1957 als Reaktion auf den Start des Sputniks durch die UdSSR gegründet. Die ARPA hatte die Aufgabe Technologien zu entwickeln, die für das Militär von Nutzen sind. Zwischenzeitlich wurde die ARPA in Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) umbenannt, da ihre Interessen primär militärischen Zwecken dienten. Die ARPA war keine Organisation, die Wissenschaftler und Forscher beschäftigte, sondern verteilte Aufträge an Universitäten und Forschungsinstitute.

Um die geforderte Zuverlässigkeit des Netzes zu erreichen, fiel die Wahl darauf, das Netz als ein paketvermitteltes Netz (packet-switched network) zu gestalten. Bei der Paketvermittlung werden zwei Partner während der Kommunikation nur virtuell miteinander verbunden. Die zu übertragenden Daten werden vom Absender in Stücke variabler oder fester Länge zerlegt und über die virtuelle Verbindung übertragen; vom Empfänger werden diese Stücke nach dem Eintreffen wieder zusammengesetzt. Im Gegensatz dazu werden bei der Leitungsvermittlung (circuit switching) für die Dauer der Datenübertragung die Kommunikationspartner fest miteinander verbunden. Ende 1969 wurde von der University of California Los Angeles (UCLA), der University of California Santa Barbara (UCSB), dem Stanford Research Institute (SRI) und der University of Utah ein experimentelles Netz, das ARPANET, mit vier Knoten in Betrieb genommen. Diese vier Universitäten wurden von der (D)ARPA gewählt, da sie bereits eine große Anzahl von ARPA-Verträgen hatten. Das ARPA-Netz wuchs rasant (siehe Abbildung) und überspannte bald ein großes Gebiet der Vereinigten Staaten