Technik der IP-Netze, 2. Auflage

DAS UMFASSENDE HANDBUCH ZU TCP/IP

Rundum gut informiert – „Die Bibel" zu TCP/IP: Hier finden Sie (fast) alles zur Protokollfamilie TCP/IP.
Gewusst wie – Verschaffen Sie sich einen fundierten Überblick über die Funktionsweise und Anwendungen von IP-Netzen
Aktuell und fundiert – „Ein Werk, das keine Fragen offen lässt, sondern verständliche Antworten gibt." Manfred Ackermann, Online-Redakteur

TECHNIK DER IP-NETZE // Den Ablauf der Kommunikation in Internet und privaten Netzwerken regelt die Protokollfamilie TCP/IP. In diesem Buch finden Sie eine systematische und fundierte Darstellung der Technik und Einsatzmöglichkei-ten der IP-Netze, die auf dieser Protokollfamilie basieren. Es geht ausführlich auf IPv6, die neue Version von IP, ein und zeigt die Migrationswege zum IPv6-Einsatz auf. Die aktuellen Themen – wie z.B. private virtuelle Netze, Mobilität in IP-Netzen, Next Generation IP Networks – werden nicht außer Acht gelassen.

Die beiden Autoren vermitteln in diesem umfassenden Handbuch sowohl Grundlagen als auch Praxiswissen. Studenten und Neueinsteiger führen sie anschaulich in das Thema ein. Dem Profi, der für die Planung und Realisierung der Netzwerke verantwortlich ist, dient dieses Buch als umfassendes Nachschlagewerk.

Prof. Dr.-Ing. Anatol BADACH ist Professor im Fachbereich Angewandte Informatik der Hochschule Fulda. Seine Schwerpunkte in Lehre und Forschung sind Rechnerkommunikation, Netzwerktechnologien und Multiservice Networking. Er ist Autor mehrerer Fachbücher, darunter „Voice over IP – Die Technik" (ISBN 978-3-446-40666-7) – eine ideale Ergänzung zum vorliegenden Buch.

Dr. Erwin HOFFMANN ist Netzwerk- und Systemberater mit den Schwerpunkten Unix, Prozessmanagement und ITIL. Neben dieser Beratungstätigkeit ist er aktives Mitglied der GUUG und entwickelt eigene (Public Domain) Software.

Die Themen // Netzwerkprotokolle IP, ARP, ICMP, IGMP und Subnetting // Transport-protokolle TCP, UDP und SCTP // NAT und Netzdienstprotokolle DHCP, DNS, LDAP, SSL // IPv6 und seine Dienstprotokolle NDP und DHCPv6 // Migration zu IPv6 // Routing in IP-Netzen, RIP, OSPF, Multicast-Routing // IP über LANs, Frame-Relay, ATM, optische Netze // Neue Generation der IP-Netze mit MPLS und GMPLS // Remote Access Services und VPN, VPLS, IPsec // Mobilität in IP-Netzen: Mobile IP und Mobile IPv6


Leseprobe:

2 Internet-Netzwerkprotokolle IPv4, ARP, ICMP und IGMP (S. 41-42)

Das Internet-Protokoll Version 4 (IPv4) ist das Standardprotokoll bei der Rechnerkommunikation. Diese Rolle wird IPv4 noch einige Zeit beibehalten, obwohl mit dem Internet-Protokoll Version 6 (IPv6) ein adäquater Nachfolger geschaffen wurde [Kapitel 6]. Im Weiteren wird das Protokoll IPv4 kurz als IP bezeichnet. Die Nutzung von IP ist vor allem mit der Vergabe von IP-Adressen für die Rechner und der Bildung von Subnetzen verknüpft. Hierbei ist zwischen der klassenbasierten und der klassenlosen IP-Adressierung zu unterscheiden. Dem IP stehen einige wichtige Hilfsprotokolle zur Seite, ohne die es nicht funktioniert. Hier ist vor allem das Address Resolution Protocol (ARP) zu nennen, das eine dynamische Verknüpfung der IP-Adresse mit einer Hardware- bzw. MAC-Adresse gestattet. Zudem besitzt das IP keinerlei Kontroll- und Steuerungsmechanismen. Diese liegen in Form des Internet Control Message Protocol (ICMP) vor. Auf dem ICMP basiert das Protokoll IGMP (Internet Group Management Protocol) für die Verwaltung von Multicast-Gruppen in IP-Subnetzen.

Dieses Kapitel gibt einen umfassenden Einblick in den Aufbau und die Charakteristika von IPv4. Nach der Darstellung der IP-Aufgaben in Abschnitt 2.1 wird in Abschnitt 2.2 der Aufbau von IPv4-Paketen erläutert. Auf die IPv4-Adressen geht Abschnitt 2.3 ein, die Bildung von Subnetzen erläutert Abschnitt 2.4. Die klassenlose IP-Adressierung stellt Abschnitt 2.5 dar. Die Protokolle ARP und RARP präsentiert Abschnitt 2.6 und dem Protokoll ICMP widmet sich Abschnitt 2.7. IP-Multicasting und das Protokoll IGMP werden in Abschnitt 2.8 erläutert. Die Schlussbemerkungen in Abschnitt 2.9 runden das Kapitel ab. In diesem Kapitel werden u.a. folgende Fragen beantwortet:

Wie sind IPv4-Pakete aufgebaut und welche Steuerungsangaben kann der Header eines IPv4-Pakets enthalten?
Welche Arten von IPv4-Adressen gibt es und wie werden sie strukturiert und dargestellt?
Wie erfolgt die Adressierung in IP-Netzen?
Wie werden Subnetze in IP-Netzen gebildet?
Welche Bedeutung hat das Protokoll ARP und wie funktioniert es?
Wie wird das Protokoll ICMP eingesetzt?
Wie wird das Multicasting in IP-Netzen unterstützt?

2.1 Aufgaben von IP

Das Protokoll IP ist auf Schicht 3 des OSI-Referenzmodells angesiedelt und hat folgende Hauptaufgaben:

IP dient als Träger der Transportprotokolle TCP und UDP und einiger anderer. Diese Aufgabe verrichtet IP in einer verbindungslosen Arbeitsweise und nicht zuverlässig. Verbindungslos ist es, weil zwischen Absender und Empfänger keine Vereinbarung in Bezug auf die Steuerung beim Verlauf der Kommunikation getroffen wird. Nicht zuverlässig ist IP deswegen, weil es weder Funktionen für eine Ende-zu-Ende-Empfangskontrolle (Quittierungsmechanismus) noch solche zur Sicherstellung der Unverfälschtheit der Nutzinformation besitzt. IP gibt daher weder eine Garantie für die Zustellung noch für die Integrität der Information.

Die zu übertragenden Informationen der Transportprotokolle werden paketiert, d.h. in einem Umschlag mit Ziel- und Absenderadresse versehen und als IP-Pakete über Netze transportiert. Die einzelnen IP-Pakete werden voneinander unabhängig zum Ziel übermittelt. Daher können sie am Ziel in einer anderen Reihenfolge ankommen als in der, in der sie an der Quelle abgeschickt wurden. Dies ist dadurch möglich, dass die Pakete oft über unterschiedliche physikalische oder logische Trägernetze übermittelt werden.

Dient IP als Träger für TCP, ist TCP selbst dafür zuständig, die Daten aus den empfangenen IP-Paketen in einer korrekten Reihenfolge anzuordnen und sie zu einer Datei (z.B. einer Nachricht) zusammenzusetzen. Dient IP als Träger für UDP, gelten die Inhalte der IP-Pakete als vollständige UDPDatagramme und die Verantwortung für die korrekte Reihenfolge am Ziel wird von einer UDP-Anwendung (z.B. vom Protokoll RTP bei der Audio/ Video-Kommunikation) übernommen.

IP fügt jedem von TCP zu übertragenden Datenpaket [Abb. 3.3-2] bzw. jedem zu übertragenden UDP-Paket [Abb. 3.2-1] einen Protokollkopf (Header) hinzu, der als wesentliche Information die logischen (IP-)Adressen des Quell- und des Zielrechners beinhaltet. Dadurch ist das eigenständige Versenden der einzelnen IP-Pakete möglich. Hinzu kommen einige weitere Steuerungsinformationen. Entstehen während der Übertragung Bitfehler innerhalb des IP-Header, so können sie mithilfe einer Prüfsumme entdeckt werden.