IP-Protocol basics, wie funktioniert das Internet? und TCP/IP Netzwerke

Wer hat das Internet erfunden? die Amerikaner oder doch die Schweizer?

Man sagt oft, dass das amerikanische Militär das Internet erfunden hat.
Die haben zumindest den Grundstock gelegt, denn die haben das TCP/IP Protokoll erfunden.
Aber das eigentliche Word Wide Web, wurde von den Schweizern, in CERN erfunden.

Also beide haben Ihren Teil dazu beigetragen,
dass wir das Internet haben, so wie wir es heute kennen.
Neben bei sei noch erwähnt,
dass das Prinzip Email von Raymond Samuel (Ray) Tomlinson erfunden wurde.
Auch er hat also seine Pionierarbeit für das Internet geleistet,
ohne damals zu ahnen,
welches Ausmaß seine Technologie mal in unserer Gesellschaft haben wird.
Denn, vieles was für uns heutzutage selbstverständlich ist,
musste erst mal von jemandem erfunden werden. :)

1961 Erst kam die Reise zum Mond - ....dann erst das Internet

Man kann es nicht oft genug erwähnen,
aber die Apollo 11 Mission zum Mond,
war für die damals vorhandenen Rechenleistungen und technischen Vorrausetzungen
eine absolute Meisterleistung!

Denn die Vernetzung der Computer (EDV Systeme) begann genau genommen erst nach dem Mondflug.

Auch die Hardware war damals noch in völlig anderen Dimensionen:

Hier ein kurzer Blick in die Vergangenheit:
So sahen 5 MB Harddisc von IBM 1956 aus...


1962 erstmals Personal Computer mit Arpnet - ARPA vernetzt

So gelang es erstmals 1962 in einem amerikanischen Forschungsinstitut,
Rechner (Personal Computer) miteinander zu vernetzen.
Also 2 Computer zu verbinden, damit diese Daten austauschen können.
Damit war das erste geschlossene Netzwerk erfunden.

Dies wurde unter dem Namen Arpnet - ARPA (Advanced Research Project Agency) bekannt.
Darauf hin wurden, auch vom Militär weitere geschlossene Netzwerke geschaffen. Aber es war noch nicht möglich,
die geschlossenen Netzwerke wiederrum (über größere Strecken) miteinander zu vernetzen.

1982 kam dann der Durchbruch mit dem TCP/IP Protokoll

Dieser neue Standard zu Netzwerkkommunikation ermöglichte es nun,
die geschlossenen Netzwerke miteinander kommunizieren zu lassen.

Damals wurde das TCP/IP auch als DoD-Protokoll bezeichnet.
Und auch heutzutage wird as TCP/IP Protokoll
von Insidern gerne noch als DoD (Department of Defence) bezeichnet.

1989 kamen dann die Schweizer in CERN

Und die Schweizer haben das eigentliche Word Wide Web mit HTML erfunden.
Also die Mögglichkeit auf Dokumente und Daten mit Hilfe einen Hiperlinks zugreifen zu können.

Dazu kam auch die Erfindung des Browsers und das HTTP-Protokoll,
damit der Brwoser mit dem Server kommunizieren kann.
Die URL: http://www.
welche wir auch heute noch nutzen,
wurde damals in CERN von den Schweizer erfunden.

Die Amerikaner oder die Schweizer? Wer hat denn nun das Internet erfunden?

Also kurzum,
das amerikanische Militär hat das TCP/IP Protokoll, bzw. DoD für Netzwerke erfunden,
aber das Internet selbst, wurde von den Schweizern in CERN erfunden.

Das amerikanische Militär wollte in erste Linie,
ein stabiles (redundantes) kommunikations Netzwerk haben.
Welches auch dann weiter funktioniert,
wenn ein Punkt ausgefallen ist (quasi im Krieg zerstört wurde).

Dadurch entstand dann also die Vernetzung von Computern,
außerhalb des internen Netzwerks mit Hilfe des TCP/IP Protokoll Standards, bzw. dem DoD = U.S. Department of Defense.

Jedoch das, was wir aber als Internet kennen, ist schon eine ganze Stufe weiter...
und man benötigt einen Browser und nutzt zusätzlich das HTTP- oder HTTPS-Protokoll zum Datenaustausch.
Denn erst mit dem HTTP würde es möglich,
Hypertexte und Hyperlinks über verbunden Netzwerke zu schicken und zu empfangen.

Dazu brauchte man die HTML (Hypertext Markup Language)
um zum Beispiel einen Hyperlink in einem Hypertext mit HTML zu beschreiben,
Beispiel:


<a href="http://www.raimunds.de">

1997 HTML 3.2 Reference Specification vom Wide Web Consortium (W3C) festgelegt

Damals entstand also mit HTML,
eine der bekanntesten Auszeichnungssprachen im Web.

Dieses W3-Consortium ist für die Standardisierung der Techniken im World Wide Web verantwortlich. Es fingt mit der einfachen HTML Technoligie an,
wobei das W3C hier den Standard festgelegt hat.

1999 kam dann vom W3C die HTML 4.01 Spezifikation,
welche lange Zeit, also bis 2015 mit HTML5, eines der wichtigsten Standardisierungen war.

Das W3-Consortium hat bis heute und wird das (hoffentlich) in Zukunft weiter tun,
viele weitere W3C standardisierte Technologien festlegen und spezifizieren.

Wie zum Beispiel HTTP,
HTTPS, HTML5, XHTML, XML, RDF, OWL, CSS, CSS3 , SVG, WCAG etc.

1997 kam dann der WAP 1.0 Standard hinzu

Mit Hilfe dem WAP (Wireless Application Protocol)
konnten nun auch Handy's sich mit dem Internet verbinden.
Damals wurde noch das GPRS für die Datenübertragung verwendet.

Dennoch war es ein große Herrausforderung beim WAP,
die langsamen Server-Antwortzeiten durch die niedrigen Übertragungsraten
und Displaykapazitäten und Rechenleistung der damaligen Zeit,
irgendwie Internet fähig zu machen.

Die eine Lösung bestand darin,
mit Hilfe einer neuen Auszeichnungssprache: WML (Wireless Markup Language) beim WAP,
die Datenmengen in kompilierter Form and den WAP-Client zu übertragen.

1995-1998 die Weiterentwicklung von IPv4 zum IPv6

Die rasante Entwicklung der Netzwerke und des Internets,
hat dazu geführt,
dass bei der IPv4 Anzahl der möglichen IP-Adressen irgendwann knapp wird,
denn beim IPv4 sind maximal nur 2 hoch 32 möglich, also genau: 4.294.967.296. Adressen.
Einfach gesagt, es war abzusehen,
dass bald die IPv4 Adressen für die Anzahl der Endgeräte nicht mehr ausreicht.

Daher wurde begonnen das IPv6 zu entwickeln.
Dadurch erhöhte sich die Anzahl der möglichen Adressen für Endgeräte imens
Beim IPv6 sind maximal 2 hoch 128 IP-Adressen möglich,
also genau: 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456

Das klingt zwar zunächst viel,
aber wenn man bedenkt,
dass schon (bald) alle möglichen Endgeräte mit dem Internet verbunden werden (IoT),
könnte es auch hier irgendwann knapp werden.

Ende 2003 kam dann das Web 2.0

Mit dem Trend Web 2.0 haben sich neue Entwicklungstechnologien ergeben.
Programmierer und Entwickler können nun mit neuen Libraries wie jQuery, Dojo, Prototype etc.
viele Applikationen effizienter entwickeln und programmieren.

Gleichzeitig wurde mit dem Web 2.0 Trend,
das Internet auch für jedermann zugänglich und nutzbar,
da nun Schnittstellen aufgebaut wurden,
um multimediale Inhalte ohne Programmier- oder Netzwerkkenntnisse auf eine Webseiten hoch zu laden.
Auch der ganze Sozial-Media-Trend hat damals seinen Anfang gefunden.

Wer Kennt Wen?
...das kennen mittlerweile fast nur noch die "alten Hasen" :)

2013 BigData - 2015 die Cloud-Technologien und die Hardware in der Zukunft

Seit 2013 spricht man über BigData und seit 2015 ist IoT (Internet of Things) der Zukunftstrend in der IT Welt.
Die Cloud-Technologien (Cloud-Computing) werden in Zukunft,
durch Ihre Verfügbarkeit, Skalierbarkeit, Kostenersparnis etc. eine große Rolle spielen.

Aber die ganze IT,
Hardware, Entwicklungstechniken und Tools, wie PaaS und Microservices entwickeln sich rasant weiter,
alles wird schneller und auch die IT-Sicherheitsanforderungen und Schutz vor Hacking wird im größer und anspruchsvoller


Die Computer Hardware wird sich auch noch monströs weiter eintwickeln,
und wenn erst mal die Quantencomputer (Quantenprozessoren) ausgereift sind,
können wir heutige Verschlüsselungen (data-entcryptions), Passwörter und IT-Sicherheitskonzepte in die Tonne treten.

Das TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

Ist das Grundprotokoll für alle Computer Netzwerke.
Dies können interne und exteren PC-Netzwerke sein.

Man teilt das TCP/IP in zwei Schichten (Layer) auf:

  • TCP (Transmission Control Protocol) ist die obere Schicht. Hier werden die Daten in kleinere Pakete zerlegt, damit Sie zum Empfänger geschickt werden können.
    Nach der Übertragung nutzt der Datenempfänger wiederrum die TCP-Schicht um die Pakete wieder zusammen zu bauen und das eigentliche Datengesamtpaket (Datei, Text, Image etc....) darzustellen.
  • IP (Internet Protokoll) ist die untere Schicht. Hier erfolgt die Adressierung für jedes Paket.
    Damit die Pakete zum Empfänger finden, ist der Gateway-Rechner verantwortlich. Der Gateway-Server schickt die Pakete weiter zu eien Router, der Router versucht anhand der IP die richtige Route zu finden. Die Datenpaket müssen nicht zwangsläufig immer die gleich Route gehen, sondern können auch vollständig am Ziel zusammen gesetzt werden, wenn jedes Paket anders geroutet wurde.

Wenn wir aber schon über obere und untere Schichten (Layer) im TCP/IP reden,
dann muss man noch das OSI-Model kennen und verstehen.

Das ISO/OSI Referenzmodel und die Schichten (Layer)

Das OSI-Model (Open Systems Interconnection)
wurde vom ISO (International Organization for Standardization) als Standard Reference Model festgelegt.

Daher bezeichnet man es im Grunde genau als ISO/OSI Model.

Und das ISO/OSI-Model beschreibt die unterschiedlichen Hardware und Software komponenten,
welche bei einer Netzwerk-Kommunikation involviert sind.

Das ISO/OSI- Referenzenmodell beeinhaltet 7 Schichten (Layer)
Und fängt bei der 1. Physischen Schicht (1 . physical Layer) an
Und geht hoch bis zur 7. Applikationsschicht (7. Application Layer)

Das ISO/OSI Referenzmodel
Anwendungs-
orientierte Schichten
7 Anwendungsschicht (Application Layer)
6 Darstellungsschicht (Presentation Layer)
5 Sitzungsschicht (Session layer)
Transportorientierte
Schichten
4 Transportschicht (Transport Layer)
3 Vermittlungsschicht (Network Layer)
2 Sicherungsschicht (Data Link Layer)
1 Bitübertragungsschicht (Physical Layer)

Die einzelnen Schichten (Layer) nun im Detail zu erklären, würde hier den Rahmen sprengen.
Da jedoch das OSI-Referenzenmodell nur die Netzwerkkommukation und Netztechnik beschreibt,
also die Spezifikation darstellt,
unterscheidet hier sich die Theorie oft etwas von der Realität.

TCP/IP Model besteht aus 2 Protokollen

Dem TCP und dem IP Protokoll. (wie bereits oben beschrieben).
Die TCP/IP Schichtendarstellung ist eine reale Umsetzung,
ohne sich an das direkt an das OSI-Model zu binden.
Dennoch lassen sich beide Modelle gegenüber stellen,
also die Theorie und Praxis mal im Vergleich.

Bei der Gegenüberstellung von den ISO / OSI-Schichten zu den TCP/IP Schichten
fällt zumindest auf,
dass sich ein paar Schichten überschneiden
und nicht eindeutig abgrenzen lassen.

ISO/OSI Layer im Vergleich zum TCP/IP Layer

Basics zur TCP/IP-Protokollfamilie

Im obigen Bild, können wir den Schichtenvergleich sehen.
Diese Schichtaufbau dient im erster Linie dazu,
um eine paketvermittelnden Datenübertragung aufzubauen.
Also die zu übertragenden Daten werden in einzelne Pakete zerlegt.
Diese Pakete nennt man IP-Datagrammen und können maximal 64 Kilobyte groß sein.

Diese Datagramme durchlaufen das TCP/IP Schichtenmodell.
Also genau betrachtet ist TCP/IP nicht ein einziges Übertragungsprotokoll,
vielmehr besteht es aus einer Familie von Übertragungsprotokollen,
welche als Basis das Internet Protokoll (IP) haben.

Übersicht der TCP/IP-Protokollfamilie
Anwendungsschicht
z.B. FTP, HTTP, SMTP, POP3, DNSS)
Transportschicht
z.B. TCP, UDP, GRE
Vermittlungsschicht
z.B. ICMP, IP
Netzzugangsschicht
z.B. PPP, PPPoE, Ethernet, Token Ring, FDDI

Zwischen den einzelnen Schichten passiert immer recht viel.
Denn jede Schicht, kapselt die Daten (Datagramm) in eines ihrer eigenen Protokolle
und übergibt dies dann weiter an die nächste Schicht,
die wiederum das Datagramm in ihr eigenes Protokoll kapselt und so weiter.

Schreibweisen einer IP Adresse (Bit, Byte und Base-10)

Zusammengefasst besteht das Internet aus: TCP/IP Protokoll
Was das TCP (Transmission Control Protocol) ist?, habe ich im groben oben bereits erklärt.


Nun kommen wir noch zum 2. Teil,
dem IP - genauer gesagt der: IP-Adresse (Internet Protocol adress)
Denn nur durch das Zusammenspiel von TCP/IP Protokol und IP-Adressierung ist es möglich,
vernetzte Rechner miteinander kommunizieren zu lasen und so daten aus zu tauschen,
kurz gesagt "das Internet"


In dem Computer vernetzten Internet,
benötigt jeder Rechner eine eindeutige Adresse, eine IP-Adresse.
In dem alten IPv4-Protokoll besteht die IP-Adresse aus einem 32 Bit (4 * 8 Bit) langem Feld.
Und wird in der Regel durch vier getrennt Punkte beschrieben.


Byte-IPv4-Adresse Beispiel: 74.125.43.99
Würde man diese in Bit geschriebene IP-Adresse als Bit schreiben
sähe die IPv4-in-Bit-Schreibweise so aus: 01001010.01111101.00101011.01100011


Und dann gäbe es auch noch die IP-Schreibweise Base-10.
IPv4-Base-10 Schreibweise: 74*256*3 + 125*256*2 + 43*256*1 + 99 = 131939

Solche Base-10 convertierten IP-Adressen,
werden zum beispiel von Spammern genutzt,
um die Spur im Internet zu verwischen, also sich zu verstecken.

Die Struktur und Netzklassen einer IP-Adresse

Die IP-Adressen werden durch einen Dezimalpunkt getrennt. Durch diese Trennung kan man die IP-Adressen in 4 verschiedene Netzklassen aufteilen:

  • Class A (Netzmaske 255.0.0.0)
  • Class B (Netzmaske 255.255.0.0)
  • Class C (Netzmaske 255.255.255.0)
  • Class D (Verwendung für Multicast-Anwendungen)
  • Class E (reserviert (für zukünftige Zwecke))
Die für uns wichtigsten Netzklassen sind die A, B und C Class.
Die "Class D" hat das amerikanische Militär für sich reserviert.

Spezifiziert man diese 3 Haupt-IP-Class, sieht das so aus:
TCP/IP Netzklassen Spezifikation

Class A
IP Adresse 195 200 132 37
Netzmaske 255 0 0 0
Struktur Netzanteil Hostanteil Hostanteil Hostanteil

Class B
IP Adresse 192 168 192 37
Netzmaske 255 255 0 0
Struktur Netzanteil Netzanteil Hostanteil Hostanteil

Class C
IP Adresse 192 168 192 37
Netzmaske 255 255 255 0
Struktur Netzanteil Netzanteil Netzanteil Hostanteil

Welche Adreßbereiche bei TCP/IP man für den privaten Gebrauch nutzen kann,
ohne dass der Datenverkehr direkt ins Internet weiter geleitet wird,
kann man in dem RFC 1918 (Address Allocation for Private Internets) nachlesen,

Es handelt sich um das Class-A-Netz 10.0.0.0 (Subnetzmaske 255.0.0.0),
die Class-B-Netze 172.16.0.0 bis 172.31.0.0 (Subnetzmaske 255.255.0.0)
und die Class-C-Netze 192.168.0.0 bis 192.168.255.0 (Subnetzmaske 255.255.255.0).

Die größten Internet Router - Internetknoten

Die ganzen TCP/IP Päckchen müssen ja auch irgendwie am Ziel ankommen.
Dazu gibt es Router (dort werden die Daten geroutet).
Im groben erklärt verfügen die Router über IP-Karten /Listen.
Wo in welchem Bereich (Nachbarrouter) eine Zieladresse zu finden ist. Bekommt ein Router einen Anfrage geschickt, wählt er anhand seiner interne Liste Den bestmöglichen Weg aus, um die Daten dort hin zu schicken.

Ja, im Prinzip is das Internet ein Zusammenschluss von Rechner (großes Netzwerk)
und wenn einer ausfällt, übernimmt der andere die Arbeit.
Dennoch gibt es auf der Welt ein paar wichtige Knotenpunkte (Router),
deren Aufgabe es ist, den Datenverkehr im Internet zu regeln.

Es ist ähnlich wie bei der Autobahn.
Dort gibt es Autobahnkreuze, die als Verbindung zu einer andern Autbahn funktioniert.
Die Router sind quasi die Autobahnkreuze, welche dir den schnellsten Weg zeigen.
Nur spricht man hier von Internetknoten (Internet Router).

Würde einer der Internetknoten ausfallen,
lauft das Internet zwar weiter, denn es gibt weiterhin Verbindungen und andere Router.
Aber es gibt dann eine Umleitung, die wir auch auf einer Autobahn fahren müssten.
Diese Umleitungen können einen Stau verursachen und es kann durch die Umleitung viel mehr Zeit in Anspruch nehmen,
an das Ziel zu gelangen.

Es kann durchaus vorkommen, dass es Verbindungsprobleme im Internet gibt . So war zum Beispiel am im Juni 2015 ein Knotenpunkt gestört.
Und die Deutschen Internetnutzer klagten über ein lahmes Internet.
Welches zur Folge hatte, dass die Webseiten kaum oder nur langsam geladen wurden.
Und das alles nur, weil ein Fehler im Internetknotenpunkt in Frankfurt am Main aufgetreten war.
Bei Wikipedia kann man eine Liste internationaler Internet-Knoten (CIX) anschauen
dann kann man auch ein wenig nachvollziehen,
warum es für Geheimdienste NSA, BND und hastenetgesehen
ein leichtes Spiel ist,
den Datenverkehr im Internet zu überwachen, filtern, speicher, analysieren, protokollieren und sonst was damit zu machen.

So ungefähr sieht das wichtigste Internet-Kabelnetz in Deutschland aus


So ungefähr sieht das wichtigste Internet-Kabelnetz weltweit aus


Und ja, da wurden dicke Kabel durch den Atlanik gezogen...
um einen Internet Verbindung zwischen Europa und Amerika herzustellen.

Diese Transatlantikverbindung mit Kabeln, hat den Ursprung von bei den Telefonleitungen
Mittlerweile sind das aber dicke Glasfaserkabel,
die eine Unmenge an Daten transportieren können.

Wie finde ich mein Router in der Nachbarschaft ?

Wer mal schauen möchte,
welcher denn sein nächster Router ist, kann bei Windows nach dem "Default Gateway" suchen
Das geht zu einen ganz klassisch über Windows command line (im DOS)
Welche man mit "CMD" aufrufen kann.
und gibt dort IPCONFIG ein.

Oder man schaut einfach in den Network Connection von Windows rein,
und sucht die Default-Gateway IP Adresse
...schon weiß man, wer in der Nachbarschaft für das Routing verantwortlich ist :)


Bei den Handy's, iPhones etc. Findet man in den Wi-Fi > TCP/IP Einstellung meist schon direkt die Bezeichnung Router-IP

So einfach funktioniert das Internet!

Es ist in unserer Gesellschaft nicht mehr weg zu denken.
Ich kenne die Zeit noch davor und habe in den 1990er die Entwicklung (Verbeitung) selbst mit erlebt.

Das Internet hat sich dann rasant weiter entwickelt,
da wir viele hilfreiche Applikationen mutzen können,
die unser Leben leichter machen.
Aber dennoch immer mit einem kritischen Auge betrachtet werden sollten.

Denn wir sollten uns immer im klaren sein,
alles was wir im Internet machen, klicken, liken und kommentieren
kann und wird gespeichert und analysiert.

Wir sind eine gläserne Gesellschaft geworden,
und wir solllen überlegen,
was und wie viel wir von uns Preis geben wollen.
Oder wie wir einen Nutzen aus dem Internet gewinnen können.


Comments

No comments yet.

Add Comment

* Required information
(never displayed)
 
Bold Italic Underline Strike Superscript Subscript Code PHP Quote Line Bullet Numeric Link Email Image Video
 
Smile Sad Huh Laugh Mad Tongue Crying Grin Wink Scared Cool Sleep Blush Unsure Shocked
 
1000
What is the fifth month of the year?
 
Enter answer:
Captcha
Refresh
 
Enter code:
 
Notify me of new comments via email.
 
Remember my form inputs on this computer.
 
I have read and understand the privacy policy. *
 
I have read and agree to the terms and conditions. *
 
 
Powered by Commentics