Peer-to-Peer-Netzwerke: Algorithmen und Methoden

kurzen Uberblick uber das Zusammenspiel der verschiedenen Protokolle. Eine ausfuhrliche Beschreibung der TCP/IP-Protokolle im Einzelnen findet sich in [17].
    Das Internet besteht aus vier Schichten: Anwendungsschicht (Application Layer), Transportschicht (Transport Layer), Vermittlungsschicht (Network Layer) and Ver- bindungsschicht (Link Layer oder Host-to-Network), siehe Tabelle 2.1. Das Internet ist kein eigenstandiges Netzwerk. Es ist vielmehr ein Verbindungsnetzwerk zwischen lokalen Netzwerken, daher „Inter-Net `. Deswegen wird die unterste Schicht des Internets auch nicht gesondert spezifiziert. Hier kann man beliebige lokale Netzwerke (LAN: Local Area Network) einsetzen, wie zum Beispiel Ethernet, Token Ring, WLAN (drahtlose lokale Netzwerke: Wireless Local Area Network), Glasfasernetz- werke etc. Tabelle 2.1 and Abbildung 2.1 geben einen Uberblick uber these Schichten des Internets.

    Die wesentlichen Schichten des Internets sind die Transport- and die Vermittlungsschicht. Die Vermittlungsschicht besteht aus dem Hauptprotokoll IP (Internet Protocol) and den beiden Hilfsprotokollen ICMP (Internet Control Message Protocol) and IGMP (Internet Group Message Protocol). Diese Schicht kummert sich um die Auslieferung der Datenpakete von einem Rechner zu einem anderen and darum, welche Routen dabei gewahlt werden. Die Transportschicht besteht aus den Protokollen TCP (Transmission Control Protocol) and UDP (User Datagram Protocol). Dabei etabliert TCP eine zuverlassige Verbindung zwischen zwei Rechnern, wahrend UDP nur eine Art unzuverlassiger Postkartenversand ist.

    Im Moment gibt es zwei verschiedene Versionen des Internet-Protokolls IP, Version 4 (IPv4) and 6 (IPv6). (Die Versionsnummer 5 wurde ubersprungen.) Die vorherrschende Form des Internet-Protokolls der Vermittlungsschicht ist im Moment IPv4. In bestimmten Teilen der Welt hat IPv6 schon die Uberhand gewonnen. Wir werden hier zunachst IPv4 and dann die Neuerungen von IPv6 beschreiben.
    Von den verschiedenen Protokollen des Internets sind die beiden wichtigsten TCP and IP. Daher wird die Transport- and Vermittlungsschicht mitunter auch als TCP/IP-Layer bezeichnet, was etwas irrefuhrend ist.
Datenkapselung
    In den jeweiligen Schichten tauschen die beteiligten Rechner Kontrollinformationen aus. Diese werden der Nachricht vorangestellt (Header). Diese Kontrollinformationen werden (zumeist) in den weiteren Schichten ausgewertet. In den unteren Schichten wie der Sicherungsschicht (ein Teilbestandteil der Verbindungsschicht), die hier nicht von Interesse rind, wird these Kontrollinformation auch am Ende des Pakets als so genannter Trailer angefiigt.
    Abb. 2.1. Beziehungen der Schichten von TCP/IP [17].

    Der TCP-Header wird als Nutzdatenlast in IP mitbefOrdert and erst am Zielort in der Transportschicht gelesen. Ahnlich wird der IP-Header hinzugefugt and mit den Ubertragungsprotokolten lokaler Netzwerke mitbefordert. Im Gegensatz zum TCP-Header wird der IP-Header in jedem Router verandert (insbesondere das TTLFeld: Time to Live), and am Zielort wird der Transportschicht die Nachricht ohne IP-Header ubergeben.
    Naturlich kOnnen auch Protokolle der Anwendungsschicht Header-Informationen hinzufugen. Mit dieser Zwiebelstruktur wird das zu befordernde Datenvolumen ver- groBert, siehe Abbildung 2.2.
    Abb. 2.2. Zwiebelstruktur der gekapselten Kontrollinformationen einer FTP-Ubertragung [17].
2.2 Die Vermittlungsschicht: IPv4
    Das Internet Protocol (IP) and seine Hilfsprotokolle ICMP (Internet Control Message Protocol) and IGMP (Internet Group Message Protocol) ermoglichen einen Verbund von (lokalen) Netzwerken. Dabei ist IP ein unzuverlassiger verbindungslo- ser Datagrammauslieferungsdienst:

    • IP ist ein Datagrammauslieferungsdienst.
    Ein Datagram (von Data and Telegram) besteht im Wesentlichen nur aus Datenpaket, Sender- and Empfangeradresse. Die Aufgabe von IP ist, dieses Datagramm unverandert vom Sender zum Empfanger zu befordern. Ist keine direkte Verbindung zwischen Sender and Zielrechner vorhanden, werden als Zwischenstationen Rechner benutzt. Diese Rechner werden als Router bezeichnet.
    • IP ist unzuverlassig.
    Die Fehlerbehandlung von IP ist sehr einfach gehalten and arbeitet wie folgt: Tritt ein Problem bei der Auslieferung eines Datagramms auf, wird das Datagramm geloscht and versucht eine ICMP-Nachricht zum Sender zu schicken. Tritt dabei ein Problem mit der Auslieferung einer ICMP-Nachricht auf, wird auch these geloscht (und keine neue ICMP-Nachricht