Wir sehen uns nun das Internetprotokoll – IP – an. Zunächst geht es um die IP-Pakete. Dann sehen wir uns an, wie Pakete adressiert werden, und schließlich sehen wir uns die Benennung an, den Mechanismus, mit dem Namen in Adressen umgewandelt werden. Ich gehe davon aus, dass Sie die Präsentationen über das Webprotokoll bereits angesehen haben.
Wir erinnern uns: Als wir uns zuvor das Webprotokoll, HTTP und HTTPS, ansahen, haben wir erfahren, dass das Webprotokoll Anfrage- und Antwortnachrichten beinhaltet. Damit diese Nachrichten über das Internet übertragen werden können, müssen sie in Umschläge verpackt werden, und diese Umschläge müssen adressiert werden. Dieser Prozess entspricht den Postsendungen, die wir alle kennen. Wenn ich meiner Schwester einen Brief schicken möchte, kann ich nicht einfach oben auf dem Brief „An Joanna“ schreiben und ihn der Post übergeben. Stattdessen muss ich den Brief in einen Umschlag stecken und den Umschlag korrekt adressieren. Im Internet werden diese Umschläge als Pakete bezeichnet. Gleich werden wir uns ansehen, wie die Pakete adressiert werden. Beachten Sie auch, dass Pakete eine feste Maximalgröße haben, sodass lange Nachrichten in mehrere Pakete aufgeteilt werden müssen.
Um zu sehen, wie das funktioniert, nehmen wir unser Beispiel wieder auf. Denken Sie daran, dass wir zunächst die Adresse in die Adressleiste eingegeben oder auf einen Link geklickt haben. Dann sendet der Browser eine verschlüsselte Anfragenachricht an den Webserver. Werfen wir nun einen genaueren Blick auf diesen Schritt: das Senden der verschlüsselten Anfragenachricht.
Zuerst müssen wir ein neues Paket erstellen und es adressieren. In diesem Fall geht es an den Apple-Webserver, und es kommt von meinem Laptop. Natürlich sehen echte Internetadressen nicht ganz so aus, aber dazu kommen wir noch. Jetzt können wir die verschlüsselte Anfragenachricht in das Paket einfügen. Dann können wir das Paket an sein Ziel senden: den Apple-Webserver.
Nach dem Empfang des Pakets kann der Apple-Webserver die Nachricht aus dem Paket entfernen und sie anschließend entschlüsseln und lesen.
Für die verschlüsselte Antwort wird genau der gleiche Prozess ausgeführt. In diesem Beispiel ist die verschlüsselte Antwort zu groß, um in ein Paket zu passen. Daher ist sie in zwei Pakete aufgeteilt.
Ein wichtiger Punkt ist, dass IP das sogenannte Netzwerkebenenprotokoll ist. Dessen Aufgabe besteht darin, Daten in Paketen über das Internet von der Quelle zum Ziel zu transportieren.
IP legt fest, wie die Pakete adressiert werden.
IP legt die maximale Paketgröße fest.
IP legt jedoch nicht fest, was im Paket enthalten ist. Dies ist ein wichtiger Punkt.
In einem IP-Paket können folgende Dinge enthalten sein:
Web-Anfrage- und -Antwortnachrichten
Voice-over-IP (VoIP)
Echtzeit-Streaming
E-Mail-Nachrichten
DNS-Anfrage- und -Antwortnachrichten (Domain Name System)
All dies sind Beispiele für Protokolle auf Anwendungsebene.
Das Schichten in Ebenen ist ein essenzielles Konzept bei Kommunikationsprotokollen. Anwendungs-Endpunkte „sprechen die Sprache“ ihrer Anwendungsprotokolle. Beispiele:
Webbrowser und Server „sprechen“ und verstehen HTTP und HTTPS
E-Mail-Lesegeräte und -Server „sprechen“ und verstehen das E-Mail-Transferprotokoll: das Simple Mail Transfer Protocol oder SMTP
Netzwerkelemente wie Router müssen jedoch keines dieser Protokolle verstehen! Sie müssen nur das Internetprotokoll verstehen. Anwendungen blicken in die Pakete hinein, während Netzwerkelemente nach außen schauen. Vergleichen wir das noch einmal mit der Post. Ich könnte meiner Schwester einen Brief in einer geheimen Sprache schreiben, die nur wir kennen, aber solange ich diesen Brief in einen Briefumschlag lege, der richtig adressiert ist, kann die Post diesen Brief problemlos zustellen. Meine Schwester und ich schauen in den Umschlag, aber die Post schaut nur nach außen.
Diese Trennung von Ebenen hat zu enormen Innovationen geführt. Gegenwärtig gibt es Tausende von Protokollen auf Anwendungsebene und viele Protokolle auf Verbindungsebene. Stellen Sie sich die Verbindungsebene als physische Verbindung vor, etwa Ethernet, WLAN und Mobilfunk. Es gibt jedoch nur ein Protokoll auf Netzwerkebene, und zwar IP.
Neue Anwendungen können einfach über IP aufgesetzt werden. Jeder kann ein neues Anwendungsprotokoll erfinden, und solange die Nachrichten in IP-Pakete gepackt werden können, funktioniert es im Internet. Es sind keine Änderungen an Netzwerkelementen wie Routern erforderlich. Das World Wide Web (WWW) ist ein gutes Beispiel. Als IP und das Internet geschaffen wurden, existierte das WWW nicht einmal. Als Tim Berners-Lee dann das WWW entwickelte, musste er seine neu erfundenen Anfrage- und Antwortnachrichten in IP-Pakete packen. Es waren keine Änderungen an IP oder Internet nötig. Das Ganze hat einfach so funktioniert.
Ebenso können neue Verbindungstechnologien darunter angeordnet werden. Jeder kann eine neue Verbindungstechnologie erfinden, und solange sie IP-Pakete übertragen kann, kann sie Teil des Internets sein und können beliebige Anwendungen darauf aufgesetzt werden. Beispiele sind Wi-Fi und IPoAC.
Sie haben noch nichts von IPoAC gehört? Es steht für „IP over Avian Carrier“, etwa „IP per Brieftaube“. Dies war ein echter Vorschlag, und trotz des Alters dieses Vorschlags bringt er einen wichtigen Punkt zum Ausdruck. Wenn Sie Tauben dazu bringen können, IP-Pakete zu tragen, können Sie WWW-Anwendungen mit Tauben ausführen. Klarerweise sehr langsam, aber es würde funktionieren.
