1. Einleitung
Dieser Themenblock des Praktikums Kommunikationsnetze beschäftigt sich mit der Netzwerkschicht in Allgemeinen und im speziellen mit dem Internet.
1.1 Was ist ein Netzwerk?
Ein Netzwerk stellt eine Menge von Komponenten dar, die es einer Gruppe von Anwendern ermöglicht, ”etwas“ miteinander austauschen zu können, d.h. die ”irgend wie” miteinander verbunden sind.
1.2 Wozu dient es?
Ein Netzwerk stellt einer Gruppe von Anwendern einen Transportdienst zur Verfügung, d.h. der Anwender muss dieses ”etwas“ nicht selbst zum Empfänger bringen, sondern beauftragt das Netzwerk, dieses fur ihn zu tun.
Den Anwender interessiert es dabei nicht, wie dieses ”etwas“ von ihm zum Empfänger transportiert wird, sondern nur, dass es dort ankommt. Das Netzwerk ermöglicht somit eine Abstraktion von realen Gegebenheiten bzw. Beschränkungen (z.B. Entfernung) beim Transport von diesem ”etwas “ (siehe Abb. 1).
1.3 Wie benutze ich es?
Um ein Netzwerk benutzenzu können, muss ich mich als Anwender an bestimmte Konventionen halten.- Das zu übertragende ”etwas“ muss in einer festgelegten Form übertragen werden (Typ).
- Das gewünschte Ziel muss auf eine festgelegte Art an gegeben werden (Adresse).
- Das zu übertragende ”etwas“ muss an einem fest gelegtem Punkt dem Netzwerk übergeben werden, bzw. vom Netzwerk entgegengenommen werden (Schnittstelle) .
1.4 Beispielnetzwerk
Als Beispiel eines Netzwerkes wird hier die Briefpost dargestellt (siehe Abb. 2).
Mit diesem Netzwerk können Daten in Form eines Briefes (d.h. alles was in einen Briefumschlag passt) übertragen werden. Der Brief muss in einer bestimmten Form mit der Empfänger-Adresse (Name, Straße, Postleitzahl (Ort) versehen werden. Der Brief wird dem Netzwerk an dem (Straßen-) Briefkasten übergeben, bzw. vom Netzwerk an dem (Haus-) Briefkasten entgegengenommen. Wie der Brief von einem Briefkasten zum anderen Briefkasten gelangt, bleibt dem Benutzer im Allgemeinen (und manchmal leider auch der Post!? ) verborgen. Im Folgenden wird der Ablauf der Übertragung (eines Brief(es)) erläutert:
Die Biergroßhandelsgesellschaft ”Schenk-Ein und Söhne“ in Augsburg (siehe Abb. 3) möchte 300 Kisten Bier von der ”Flensburger Brauerei“ bestellen.
Die Sekretärin des Einkäufers füllt ein entsprechendes Auftragsformular aus, steckt dieses in einen Briefumschlag und beschriftet den Umschlag mit der Empfänger-Adresse. Der Brief wird noch am selben Tag in den Briefkasten an der nächsten Straßenecke geworfen, welcher um 18 Uhr geleert wird.
Somit gelangt unser Brief um 20 Uhr mit einigen tausend anderen Briefen in die Sortiermaschine des Postamtes Augsburg. Die Sortiermaschine erkennt, dass der Brief nicht für Augsburg und Umgebung bestimmt ist und leitet ihn in den großen Ausgangskorb. Alle Briefe aus diesem Korb werden mit dem LKW nach München transportiert, wo eine supermodeme Sortiermaschine erkennt, dass der Brief nach Flensburg weitergeleitet werden soll und Flensburg nur über Hamburg zu erreichen ist. Hamburg wiederum ist entweder über Frankfurt und Hannover oder über Nümberg und Berlin zu erreichen.
Es ist 23.30 Uhr und der Postzug nach Frankfurt ist gerade weg , also wird der Brief über Nünberg und Berlin nach Hamburg geschickt. Dies dauert zwar, auf grund der veralteten Bahnverbindung, langer als nach Frankfurt, trotzdem ist der Brief aber früher in Hamburg, als wenn auf den nächsten Zug nach Frankfurt gewartet werden würde.
Da die Post ja klug und modern ist, wurde der Brief in München in einen Postsack gesteckt der nur Briefe nach Flensburg enthält, so dass in Nürnberg, Berlin und Hamburg der Brief nicht jedesmal erneut durch eine Sortiermaschine laufen muss, sondern nur die Leitzahl des Postsackes ausgewertet werden muss.
In Flensburg werden alle Briefe aus diesem Postsack wieder durch eine Sortiennaschine gejagt, welche jetzt anband der 5-stelligen Postleitzahl (hier 24678), die Teil der Adresse ist, erkennt:
- dass erstens der Brief wirklich für Flensburg (24) bestimmt ist,
- dass zweitens der Empfänger im Stadtteil 67 (Name interessiert die Post nicht) wohnt, und
- drittens der Brief in den Korb für den Aushilfsbriefträger 8 gehört
Mit ein bisschen Glück kommt der Brief dann auch noch beim Empfänger an und dann gibt’s bald wieder ’ne Ladung Flens’ für die Studenten in der Augsburger Studenten-Kneipe!!!
Hallelu ja!.
Soweit ein Beispiel aus dem realen Leben.
Dieses Beispiel zeigt, dass jeder Briefkasten von jedem anderen Briefkasten aus erreichbar ist, also alle Briefkästen ”irgendwie“ miteinander verbunden sind.
Die Menge aller Briefkästen, Postämter, Briefträger usw. stellt ein Netzwerk für den Transport von Briefen dar.
1.5 Adressierung
Damit die Post weiß, wem sie den Brief auszuhändigen hat, muss auf dem Brief die Adresse des Empfängers vermerkt sein. Diese Adresse besteht aus Einzel-Informationen, die zusammen eindeutig den Empfänger repräsentieren (Land, Ort, Straße, Hausnummer, Name). Wohnen z.B. drei Personen mit dem Namen Müller in einem Haus, so muss der Adresse eine weitere Information (z.B. der Vorname oder die Wohnungsnummer) zugefügt werden, damit der Empfänger eindeutig bestimmt werden kann.
Die Zusammensetzung der Adresse aus einzelnen Komponenten dient gleichzeitig der hierarchischen Ordnung (Gliederung in Gruppen). So ist Deutschland "postalisch" gesehen, in verschiedene Regionen unterteilt (erste Stelle der Postleitzahl, 0..9), welche wiederum in verschiedene Unterregionen (zweite Stelle, 10..99) z.B. Städte (mit Umland) aufgeteilt sind. Diese setzen sich wiederum aus Zustellbezirken (die restlichen drei Stellen, 001.. 999) zusammen, diese aus verschiedenen Straßen mit jeweils mehreren Hausnummern und pro Haus mehreren Personen mit verschiedenen Namen (und Vornamen).
1.6 Was ist ein Router
Sobald ein Netzwerk so groß wird, dass nicht mehr alle Teilnehmer direkt erreicht werden können, wird das Netzwerk in Teil-Bereiche (Sub-Netzwerke) gegliedert.
In jedem dieser Bereiche wird eine Sortiermaschine installiert (siehe Abb. 4), die für jeden Brief, der nicht direkt an den Empfänger zugestellt werden kann, eine andere Sortiermaschine auswählt, an die der Brief weitergeleitet wird, und die dann entweder den Brief direkt zustellen kann, oder wieder an eine andere Maschine weiterleitet, usw., bis der Brief hoffentlich irgend wann einmal dem Empfänger ausgehändigt werden kann. In Datennetzwerken wird diese Sortiermaschine Router (eng!. Route = der Weg) genannt und die Briefe normalerweise (Daten-) Pakete. In einem Netzwerk spielt dieser Router also eine zentrale Rolle, die im nächsten Abschnitt genauer beleuchtet wird.
