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Adressen

Wie Sie schon aus einigen Artikeln herausgelesen haben, ist es notwendig, Nachrichten in einem Netzwerk zu segmentieren. Aber diese segmentierten Nachrichten werden nirgendwo hingehen, wenn sie nicht richtig adressiert werden. Dieses Thema gibt einen Überblick über die Netzwerkadressen. Sie werden auch die Möglichkeit haben, das Wireshark-Tool zu benutzen, das Ihnen hilft, den Netzwerkverkehr zu "sehen".

Die Vermittlungs- und Sicherungsschichten sind für die Lieferung der Daten vom Quellgerät zum Zielgerät verantwortlich. Hierzu enthalten die Protokolle auf beiden Schichten eine Quell- und eine Zieladresse, aber ihre Adressen haben unterschiedliche Zwecke:

• Quell- und Zieladressen der Vermittlungsschicht - Verantwortlich für die Zustellung des IP-Pakets von der ursprünglichen Quelle zum endgültigen Ziel, das sich im selben Netzwerk oder in einem entfernten Netzwerk befinden kann.

• Quell- und Zieladressen der Sicherungsschicht - Verantwortlich für die Zustellung des Datenübertragungsrahmens von einer Netzwerkkarte (NIC) zu einer anderen NIC im selben Netzwerk.

Hierbei erfüllen die verschiedenen Layer - Schichten 1-7 - diverse Aufgaben, bzw. Modalitäten: 

• Layer 1, Physical (Bitübertragungsschicht):

           Zeit- und Synchronisationsbits

• Layer 2, Data Link (Sicherungsschicht):

           Physische Ziel- und Quelladressen

• Layer 3, Network (Vermittlungsschicht):

           Logische Ziel- und Quell-Netzwerkadressen      

• Layer 4, Transport (Transportschicht): 

           Ziel- und Quell-Prozessnummer (Ports)

• Obere Schichten Layer 5-7:

           Verschlüsselte Anwendungsschicht

Schicht 3 Logische Adresse

Eine IP-Adresse ist die logische Adresse der Vermittlungsschicht oder Schicht 3, Layer 3, die verwendet wird, um das IP-Paket von der ursprünglichen Quelle zum endgültigen Ziel zu liefern.

Das IP-Paket enthält zwei IP-Adressen:

• Quell-IP-Adresse - Die IP-Adresse des sendenden Geräts, die die ursprüngliche Quelle des Pakets ist.
• Ziel-IP-Adresse - Die IP-Adresse des empfangenden Geräts, die das endgültige Ziel des Pakets ist.

Die IP-Adressen geben die ursprüngliche Quell-IP-Adresse und die endgültige Ziel-IP-Adresse an. Dies gilt unabhängig davon, ob sich Quelle und Ziel im selben IP-Netzwerk oder in unterschiedlichen IP-Netzwerken befinden.

Eine IP-Adresse besteht aus zwei Teilen:

• Netzwerkteil (IPv4) oder Präfix (IPv6) - Der ganz linke Teil der Adresse, der das Netzwerk angibt, in dem die IP-Adresse ein Mitglied ist. Alle Geräte im gleichen Netzwerk haben den gleichen Netzwerkteil der Adresse.
• Host-Teil (IPv4) oder Interface-ID (IPv6) - Der verbleibende Teil der Adresse, der ein bestimmtes Gerät im Netzwerk identifiziert. Dieser Teil ist für jedes Gerät oder jede Schnittstelle im Netzwerk eindeutig.

Somit wird die Subnetzmaske (IPv4) oder Präfix-Länge (IPv6) verwendet, um den Netzwerkteil einer IP-Adresse vom Host-Teil zu identifizieren.

Geräte im selben Netzwerk
In diesem Beispiel haben wir fiktiv einen Client-Computer, PC1, der mit einem FTP-Server im selben IP-Netzwerk kommuniziert.

• Quell-IPv4-Adresse - Die IPv4-Adresse des sendenden Geräts, des Client-Computers PC1: 192.168.1.3.
• Ziel-IPv4-Adresse - Die IPv4-Adresse des empfangenden Geräts, des FTP-Servers: 192.168.1.8.

Hierbei gilt es zu beachten, dass sich der Netzwerkteil sowohl der Quell-IPv4-Adresse als auch der Ziel-IPv4-Adresse im selben Netzwerk befindet.

Hierbei ist wichtig, dass der Netzwerkteil der IPv4-Quelladresse und der Netzwerkteil der IPv4-Zieladresse identisch sind und sich Quelle und Ziel im selben Netzwerk befinden.

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Funktion der Transportschicht:

Programme der Anwendungsschicht erzeugen Daten, die zwischen Quell- und Ziel-Hosts ausgetauscht werden müssen. Die Transportschicht - Sie erinnern sich, Layer 4, Tranportschicht -  ist für die logische Kommunikation zwischen Anwendungen zuständig, die auf verschiedenen Hosts laufen. Dazu können Dienste wie der Aufbau einer temporären Sitzung zwischen zwei Hosts und die zuverlässige Übertragung von Informationen für eine Anwendung gehören. Die Transportschicht die Verbindung zwischen der Anwendungsschicht und den unteren Schichten, die für die Netzwerkübertragung zuständig sind.

Die Transportschicht hat keine Kenntnis über den Ziel-Host-Typ, die Art der Medien, über die die Daten transportiert werden müssen, den Weg, den die Daten nehmen, den Stau auf einer Verbindung oder die Größe des Netzwerks. Die Transportschicht umfasst zwei Protokolle:

• Transmission Control Protocol (TCP)
• User Datagram Protocol (UDP)

Aufgaben der Transportschicht:

Tracking/Verfolgen einzelner Konversationen

Auf der Transportschicht wird jeder Datensatz, der zwischen einer Quellanwendung und einer Zielanwendung fließt, als Konversation bezeichnet und separat verfolgt. Es liegt in der Verantwortung der Transportschicht, diese Mehrfachkonversationen aufrechtzuerhalten und zu verfolgen. Ein Host kann über mehrere Anwendungen verfügen, die gleichzeitig über das Netzwerk kommunizieren. Die meisten Netzwerke haben eine Begrenzung der Datenmenge, die in einem einzigen Paket enthalten sein kann. Daher müssen die Daten in handhabbare Stücke aufgeteilt werden.

Segmentieren von Daten und Wiederzusammensetzen von Segmenten

Es liegt in der Verantwortung der Transportschicht, die Anwendungsdaten in Blöcke geeigneter Größe aufzuteilen. Je nach dem verwendeten Transportschichtprotokoll werden die Blöcke der Transportschicht entweder Segmente oder Datagramme genannt. Die Transportschicht unterteilt die Daten in kleinere Blöcke (d.h. Segmente oder Datagramme), die einfacher zu verwalten und zu transportieren sind.

Header-Informationen hinzufügen

Das Transportschichtprotokoll fügt jedem Datenblock auch Header-Informationen hinzu, die binäre Daten enthalten, die in mehreren Feldern organisiert sind. Es sind die Werte in diesen Feldern, die es den verschiedenen Transportschichtprotokollen ermöglichen, unterschiedliche Funktionen bei der Verwaltung der Datenkommunikation auszuführen. Beispielsweise werden die Header-Informationen vom empfangenden Host verwendet, um die Datenblöcke wieder zu einem vollständigen Datenstrom für das empfangende Programm der Anwendungsschicht zusammenzusetzen. Die Transportschicht stellt sicher, dass auch bei mehreren auf einem Gerät laufenden Anwendungen alle Anwendungen die korrekten Daten erhalten.

Identifizieren der Anwendungen

Die Transportschicht muss in der Lage sein, mehrere Kommunikationen mit unterschiedlichen Transportanforderungen zu trennen und zu verwalten. Um Datenströme an die richtigen Anwendungen weiterzuleiten, identifiziert die Transportschicht die Zielanwendung anhand einer Kennung, die als Portnummer bezeichnet wird. Jedem Softwareprozess, der auf das Netzwerk zugreifen muss, wird eine für diesen Host eindeutige Portnummer zugewiesen.

Gesprächsmultiplexen

Das Senden bestimmter Datentypen (z. B. ein Video-Streaming) über ein Netzwerk als ein kompletter Kommunikationsstrom kann die gesamte verfügbare Bandbreite beanspruchen. Dies würde verhindern, dass gleichzeitig andere Kommunikationsgespräche stattfinden. Es würde auch die Fehlerbehebung und die erneute Übertragung beschädigter Daten erschweren, daher verwendet die Transportschicht Segmentierung und Multiplexing, um die Verschachtelung verschiedener Kommunikationsgespräche im selben Netzwerk zu ermöglichen. An den Daten im Segment kann eine Fehlerprüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob das Segment während der Übertragung verändert wurde.

Transportschicht-Protokolle:

IP befasst sich nur mit der Struktur, Adressierung und dem Routing von Paketen. IP gibt nicht an, wie die Zustellung oder der Transport der Pakete erfolgt. Protokolle der Transportschicht spezifizieren, wie Nachrichten zwischen Hosts übertragen werden, und sind für die Verwaltung der Zuverlässigkeitsanforderungen einer Konversation verantwortlich. Die Transportschicht umfasst die Protokolle TCP und UDP. Verschiedene Anwendungen haben unterschiedliche Anforderungen an die Transportzuverlässigkeit. Daher bietet TCP/IP zwei Transportschichtprotokolle wie folgt: TCP und UDP.  

Im nächsten Artikel  befassen wir uns mit diesen Protokollen ausführlich.