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Prüfungskandidaten sollten ein richtiges Verständnis der Netzwerk-Grundlagen demonstrieren können. Dieses Lernziel beinhaltet das Verständnis von IP-Adressen, Netzwerkmasken und ihrer Bedeutung (d.h. Bestimmung einer Netzwerk- und Broadcast-Adresse für einen Host auf Grundlage seiner Subnetzmaske in “dotted quad” oder abgekürzter Notation oder die Bestimmung der Netzwerk-Adresse, Broadcast-Adresse und Netzwerkmaske bei gegebener IP-Adresse und Anzahl von Bits). Dies deckt auch das Verstehen der Netzwerkklassen und klassenloser Subnetze (CIDR) und der für private Netzwerke reservierten Adressen ab. Ebenfalls enthalten ist das Verständnis der Funktion und Anwendung der Default Route. Weiters enthalten ist das Verstehen der grundlegenden Internet-Protokolle (IP, ICMP, TCP, UDP) und der gebräuchlicheren TCP- und UDP-Ports (20, 21, 23, 25, 53, 80, 110, 119, 139, 143, 161).

Die wichtigsten Dateien, Bezeichnungen und Anwendungen:

* /etc/services
* ftp
* telnet
* host
* ping
* dig
* traceroute
* whois

Dieses Kapitel ist wenig Linux-spezifisch, sondern bezieht sich auf das Verständnis von TCP/IP im Allgemeinen. Natürlich werden die jeweiligen Linux-Techniken auch mit erwähnt, wo sie anfallen, wichtig ist jedoch das fundierte Verständnis der Technik von IP-Netzwerken, von Netzadressen usw. Ich beginne hier also mit ein paar ausführlichen Abschnitten über diese Themen. Abschließend werden noch die hier aufgeführten Programme besprochen.

Die TCP/IP Protokollfamilie
TCP/IP hält sich nicht an das OSI-Schichtenmodell, es hat ein eigenes Modell, das sich nicht eins zu eins übertragen lässt.

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Jede der vier Schichten des TCP/IP Schichtenmodells verfügt über ein bzw. mehrere Protokolle, die den Umgang mit den jeweiligen Daten regeln. Unter Protokollen werden hier Regelsammlungen bezeichnet, die in sogenannten RFCs (Request for comment) veröffentlicht werden.

Das Entscheidende an der Konstruktion von TCP/IP sind die beiden mittleren Schichten, die Transport- und die Vermittlungsschicht. Hier arbeiten immer die gleichen Protokolle. In der Transportschicht stehen zwei zur Verfügung, eins für verbindungsorientierten Datenverkehr (TCP) und eins für verbindungslosen Datentransfer (UDP). In der Vermittlungsschicht arbeitet nur ein Protokoll in der Datenübertragung (IP), so steht also eine einheitliche und verbindliche Übertragungsform zur Verfügung.

In der obersten und untersten Schicht können so die verschiedensten Protokolle arbeiten, von denen die beiden mittleren Schichten nichts wissen müssen. In der Anwendungsschicht können so Standardprotokolle wie etwa FTP (Dateiübertragung), TELNET (Terminal EmuLation über NET), HTTP (WWW-Seiten), SMTP (E-Mail) oder NNTP (News) arbeiten, aber auch eigens entwickelte Protokolle etwa für ein Schachspiel übers Netz. Jedes dieser Anwendungsprotokolle hat eine Identitätsnummer zugewiesen bekommen, die sogenannte Portnummer. Mit Hilfe dieser Portnummer kann das Transportprotokoll wissen, an welche Anwendung in der Anwendungsschicht es Daten weitergeben soll. Unter Linux ist die Liste aller bekannten Portnummern in der Datei /etc/services zu finden.

Die unterste Schicht übernimmt die Steuerung der Netzhardware, also die der Netzwerkkarten o.ä. Diese Schicht kann mit beinahe jedem beliebigen Protokoll arbeiten, wie etwa die IEEE 802.3 802.4 802.5 oder FDDI, ATP aber auch mit PPP oder SLIP auf seriellen oder mit PLIP auf paralelle Schnittstellen.

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Um die Funktion des Netzsystems genau zu verstehen ist ein Wissen über die einzelnen Schichten und Protokolle unabdingbar. Anhand einiger Beispiele sollen hier die einzelnen Aufgaben der Schichten erklärt werden.

Die Netzzugriffsschicht mit ihren Protokollen
In dieser Schicht arbeiten, wie oben schon erwähnt, beinahe alle Protokolle von Netzhardware, von einfachen seriellen Verbindungen bis zu Hochleistungssysteme mit Glasfaserkabeln. Ein typisches Beispiel soll hier näher betrachtet werden, das Protokoll IEEE-802.3, das Protokoll des Ethernet. Das hier dargestellte Protokoll ist das der 10Mbit Version von Ethernet, die moderneren Versionen unterscheiden sich in Kleinigkeiten, die aber nicht technisch relevant sind.

Die Aufgabe des IEEE-802.3 Protokolls ist es, Daten, die von der Vermittlungsschicht kommen, in Pakete zu packen, und diese Pakete dann über die Netzhardware zu verschicken. Umgekehrt nehmen sie Pakete vom Netz entgegen und geben sie gegebenenfalls an die Vermittlungsschicht weiter. Der Inhalt der Daten spielt dabei keinerlei Rolle.

Physikalisch gesehen, ist ein Ethernet eine parallele elektrische Verbindung aller Rechner, die an einem Netzsegment hängen. Das heißt, wenn ein Rechner einem anderen Rechner ein Paket schickt, so bekommen alle angeschlossenen Rechner dieses Paket. Anhand einer (weltweit eindeutigen) Adresse, die jede Netzwerkkarte besitzt, kann dann aber entschieden werden, ob das Paket tatsächlich für diesen Rechner bestimmt ist. Jedes Paket, das über ein IEEE-802.3 Protokoll verschickt wird enthält sowohl diese Adresse des Absenders, als auch die des Empfängers. Alle angeschlossenen Rechner im Netz (genauer gesagt, alle angeschlossenen Netzwerkkarten im Netz) empfangen das gesendete Paket, aber nur die Netzwerkkarte, die tatsächlich die Adresse aufweist, die im Paket als Empfängeradresse angegeben ist, gibt das Paket entpackt an die Vermittlungsschicht weiter. Diese Adressen sind die sogenannten MAC-Adressen.

Die detaillierte Darstellung des IEEE 802.3 Frameformat ist hier einsehbar:

Die interne Struktur des IEEE 802.3 Frames

Der IEEE802.3 Standard (Ethernet) bedient sich auch der Aufteilung des zu transportierenden Datenstromes in Pakete. Diese Pakete werden auch Rahmen (Frames) genannt, weil sie vor und nach den eigentlichen Daten noch Steuerinformationen ablegen. Die folgende Abbildung zeigt das verwendete Rahmenformat:

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Jeder Rahmen beginnt mit einer Präambel von 7 Bytes, die jeweils die Bitfolge 10101010 enthalten. Durch die Kodierung dieser Bitfolge (Manchester) entsteht eine 10 MHz Schwingung, die 5,6 µs dauert. Dadurch kann sich der Taktgeber des Senders mit dem des Empfängers synchronisieren.

Als nächstes folgt ein Rahmenstartbyte (Rahmenbegrenzer) also die Markierung, daß hier der Frame beginnt. Dieses Byte enthält immer die Bitfolge 10101011

Die beiden folgenden Blöcke, Zieladresse und Quelladresse enthalten die physikalischen Netzwerkadressen (Ethernetadressen, MAC-Adressen) des Empfängers und Senders. In etwa also das, was ein Briefumschlag enthält, Absender und Empfängerangaben…

Dabei wird intern bei der Zieladresse noch zwischen Einzeladressen, Gruppenadressen und Broadcastadressen unterschieden, also Pakete, die entweder an einen bestimten Rechner gehen, oder an eine bestimmte Gruppe von Rechnern oder an alle Rechner im Netz.

Im nächsten Feld (Länge) steht die Angabe, wie lang das folgende Datenpaket ist, gültige Werte sind hier 0 bis 1500. Theoretisch sind also Datenpakete mit der Länge 0 möglich, aus physikalischen Gründen ist aber eine minimale Länge von 46 Bytes erforderlich. Dafür sorgt dann das Pad Feld, das Datenfelder mit einer Länge unter 46 Bytes bis auf desen Minimalwert auffüllt.

Im Datenfeld zwischen Länge und Pad stehen die eigentlich zu übertragenen Daten. Durch die Angabe der tatsächlichen Länge dieses Feldes im Feld Länge kann der Empfänger des Paketes mit unterschiedlich großen Datenfeldern immer richtig umgehen.

Das letzte Feld des Rahmens ist die Prüfsumme, die vom Sender errechnet wurde und sich natürlich auf das Datenfeld bezieht. Der Empfänger kann nun das Datenfeld ebenso überprüfen und, falls er zu einem anderen Ergebnis kommt, eine erneute Zusendung des Pakets beantragen. Dieses Verfahren wird übrigens in der IEEE Norm 802.2 beschrieben, die für alle drei folgenden Normen (802.3, 802.4, 802.5) angewendet wird.

Natürlich gibt es noch viele weitere Protokolle auf der Netztzugriffsschicht, etwa ppp und slip für die serielle Anbindung an ein IP-Netz, oder andere Hardware-Netzfamilien wie Token Ring. Diese Darstellung ist also nur ein Beispiel von vielen.

Die Vermittlungsschicht und das InternetProtokoll (IP)
Die Vermittlungs- oder auch Internetschicht hat ein allumfassendes Protokoll, das zum Transport der Daten zuständig ist, das Internet Protokoll (IP). Daneben arbeitet noch ein weiteres wichtiges Protokoll auf dieser Schicht, das für technische Informationen statt für Daten zuständig ist, das Internet Control Message Protokoll (ICMP).

Das Internet Protokoll (IP)
Das Internet-Protokoll ist für die Vermittlung zwischen zwei Rechnern zuständig. Hier wird mit den IP-Adressen gearbeitet, statt mit den physikalischen Adressen im Netzwerk. Die zentrale Aufgabe des IP ist das Versenden und Empfangen von Daten, die für diesen Zweck wieder mal in Pakete aufgeteilt werden müssen. Die Pakete des IP werden Datagramme genannt und beinhalten neben den eigentlichen Daten wieder verschiedenste Steuerinformationen.

Der Aufbau von IP-Datagrammen:

Das Internet Protokoll (IP) packt den Datenstrom, den es aus der Transportschicht bekommt wiederum in Pakete, die aber diesmal mit den logischen IP-Adressen versehen sind statt mit den physikalischen Netzadressen. Die interne Struktur eines solchen Datagramms (Paketes) ist in der folgenden Graphik dargestellt.

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Der Aufbau eines IP-Datagramms entspricht also nicht dem Frame System, sondern stellt nur einen Header (Kopfteil) zur Verfügung. Nach dem Header folgen nur noch Daten, keine Frame-Ende-Zeichen o.ä.

Die einzelnen Felder sollen kurz noch dargestellt werden:

Version – 4 Bit
Dieses Feld enthält die Versionsnummer des IP. Aktuelle Version ist 4, bald kommt 6…
Internet Header Length (IHL) – 4 Bit
Gibt die Länge des Headers in 32 Bit Worten an. Damit kann ermittelt werden, ob Optionen gesetzt sind. Normalerweise (ohne Optionen) hat dieses Feld den Wert 5.
TOS (Type of Service – Diensttyp) – 8 Bit
Enthält Flags, die zur Steuerung der Zuverlässigkeit des Netzes dienen. Sie werden automatisch erstellt.
Gesamtlänge – 16 Bit
Enthält die Gesamtlänge des Datagramms (incl. Kopf) in Byte. Aus der Breite dieses Feldes (16 Bit) ergibt sich so eine maximale Größe von Datagrammen von 65535 Byte. Dieser Wert liegt weit über dem maximalen Wert der einzelnen Netzsysteme, daher reichen 16 Bit aus.
Kennung – 16 Bit
Jedes IP-Datagramm muß eine eigene Kennung haben, um beim Wiederzusammenbau richtig eingeordnet zu werden.
Flags – 3 Bit
Flags zur Steuerung der Fragmentierung.
Fragment-Offset – 13 Bit
Unter Fragmentierung von Datagrammen ist zu verstehen, daß einzelne Datagramme, die durch Gateways in unterschiedliche Netze geroutet werden, dort oft unterschiedlichen Größenbestimmungen unterliegen. IP fragmentiert solche Datagramme und baut sie wieder zusammen. Dieses Feld enthält die Information, an welcher Stelle das Fragment ursprünglich war.
Lebensdauer – 8 Bit
In Netzen wie dem Internet, in denen viele Datagramme auf unterschiedlchsten Wegen versuchen zum Ziel zu kommen, muß eine maximale Lebensdauer haben, sonst werden sie unendlich oft geroutet. Dieses Feld enthält eine Zahl, die vom Sender eingetragen wurde. Jeder Gateway muß diese Zahl um eins herunterzählen, wenn er ein Datagramm routet. Ist der Wert Null, so darf kein Router das Datagramm mehr weiterleiten. Übliche Startwerte sind 32 oder 4 (nur lokale Netze setzen so niedrige Lebensdauer an)
Protokoll – 8 Bit
Dieses Feld gibt an, von welchem Protokoll der Transportschicht dieses Datagramm kommt. Das ist wichtig für den Empfänger, weil ja mehrere Netzanwendungen gleichzeitig laufen können. Nur durch diese Information kann das Empfänger IP das Datagramm an das richtige Transportschichtprotokoll weiterleiten. Übliche Werte sind:

* 17 – UDP
* 6 – TCP
* 1 – ICMP

Kopf-Prüfsumme – 16 Bit
Prüfsumme über den Inhalt des Headers, nicht der Daten. Sicherung der Daten wird von der Transportschicht überprüft.
Sender IP-Adresse – 32 Bit
32 Bit IP-Adresse des Senders
Empfänger IP-Adresse – 32 Bit
32 Bit IP-Adresse des Empfängers
Optionen – 10010101.01001100.00000000.00000000
Netmask 11111111.11111111.00000000.00000000
–> 255.255.0.0

Wollen wir jetzt dieses Netz in mehrere Unternetze aufteilen, so können wir z.B. das dritte Byte als Unternetzadresse und das letzte Byte als Hostadresse werten. Für die Netmask käme folgendes Bild heraus:

Netzadresse Hostadresse
149.76.0.0 –> 10010101.01001100.00000000.00000000
Netmask 11111111.11111111.11111111.00000000
–> 255.255.255.0

Die Netzmaske kann entweder in dieser Form angegeben werden (dotted quad) oder als verinfachte Angabe, indem einer IP-Adresse einfach die Anzahl der Bits angegeben wird, die Netzadressenbits sind. Die folgenden Adressenangaben sind also äquivalent:

Dotted Quad Vereinfacht
192.168.100.1 Netmask 255.255.255.0 192.168.100.1/24
175.12.34.56 Netmask 255.255.0.0 175.12.34.56/16

Schwieriger wird es, wenn wir etwa ein C-Klasse Netz in weitere Unternetze aufteilen wollen. Hier muß dann jede Adresse errechnet werden, je nach der Aufteilung. Die Netmask wäre dann entsprechend auch nicht mehr nur 255 sondern würde sich aus anderen Zahlen zusammensetzen. Nochmal ein Beispiel:

Das C-Klasse Netzwerk 192.168.200.0 soll in vier Unternetze aufgeteilt werden. Um vier Netze anzusprechen benötigen wir zwei Bits der Hostadresse für die Subnetzangabe:

Subnetzbits
||
Netzadresse VV
192.168.200.0 –> 11000000.10101000.11001000.00000000
Netmask 11111111.11111111.11111111.11000000
–> 255.255.255.192

Statt der üblichen 255.255.255.0 haben wir jetzt also 255.255.255.192 als Netzmaskierung (oder – vereinfacht /26 weil die ersten 26 Bits der Adresse jetzt die Netzadresse sind). Damit weiß IP, daß diese Adresse kein normales C-Klasse Netz ist. Allerdings müssen wir jetzt auch bei der Vergabe der einzelnen Rechneradressen aufpassen, daß die verwendeten Zahlen im jeweiligen Netz liegen:

Subnetz 0
Netzadresse 0 -> 00000000
Hostadressen 1 -> 00000001
2 -> 00000010
3 -> 00000011
…
Broadcast 63 -> 00111111

Subnetz 1
Netzadresse 64 -> 01000000
Hostadressen 65 -> 01000001
66 -> 01000010
67 -> 01000011
…
Broadcast 127 -> 01111111

Subnetz 2
Netzadresse 128 -> 10000000
Hostadresse 129 -> 10000001
130 -> 10000010
131 -> 10000011
…
Broadcast 191 -> 10111111

Subnetz 3
Netzadresse 192 -> 11000000
Hostadresse 193 -> 11000001
194 -> 11000010
195 -> 11000011
…
Broadcast 255 -> 11111111

Netzadressen und Broadcast errechnen sich nach der Regel

* Alle Bits der Hostadresse auf 0 ist die Netzadresse.
* Alle Bits der Hostadresse auf 1 ist die Broadcastadresse.

Nur daß eben die Hostadresse jetzt nur noch aus den letzten 6 Bits besteht.

Die Transportschicht (TCP und UDP)
In der Transportschicht arbeiten zwei unterschiedliche Protokolle, TCP und UDP. Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Protokollen ist, daß TCP verbindungsorientiert arbeitet und UDP verbindungslos.

Beiden Protokollen gemeinsam ist die Verwendung sogenannter Portnummern. Dieses System beruht auf der Tatsache, daß es mehrere Verbindungen über ein Transportprotokoll gleichzeitig geben kann. So kann ein Rechner beispielsweise gleichzeitig über FTP Daten von einem anderen Rechner kopieren und via TELNET auf dem gleichen Rechner eingeloggt sein. Das erfordert es, daß das Transportprotokoll in der Lage ist, zu unterscheiden, welche Pakete an FTP und welche an TELNET adressiert sind. Diese Adressierung übernehmen die Portnummern. Die Standard-Internet-Protokolle haben festgelegte Portnummern (definiert in /etc/services).

User Datagram Protocol (UDP)

UDP ist ein sehr einfaches Protokoll, das Anwendungen die Möglichkeit bietet, direkten Zugriff auf die Datagramm-Services von IP zu nutzen. Das ermöglicht die Übermittlung von Daten mit einem Minimum an Protokollinformationen.

Das UDP-Message Format:

UDP als datagramorientiertes Protokoll benötigt keinerlei Informationen über Sequenznummern oder ähnliches, eine sehr einfache Headerstruktur genügt hier:

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Quellportnummer
bezeichnet die Portnummer (/etc/services) des Anwenderschichtprotokolls, von dem die UDP-Message abgeschickt wurde.
Zielportnummer
bezeichnet die Portnummer des Empfängerprotokolls auf der Anwendungsschicht.
Länge
Hier steht die Länge der gesamten UDP-Message
Prüfsumme
Eine Prüfsumme über das Datenfeld

UDP wird überall dort verwendet, wo entweder die Datenmenge so klein ist, daß es sich nicht lohnen würde, einen großen Header zu benutzen, weil der größer als die eigentlichen Daten wäre oder wo die Anwendungen selbst noch Überprüfungen des Paketinhaltes vornehmen.

Lohnenswert ist der Einsatz auch dort, wo reine Frage-Antwort Mechanismen auftreten. Dort ist kein verbindungsorientiertes Protokoll nötig, weil ja nach dem Senden einer Frage klar ist, wenn nach einer bestimmten Zeit keine Antwort eingeht, so wird das Paket verlorengegangen sein und die Frage muß nochmal gestellt werden.

Wichtig ist die Feststellung, daß das UDP-Protokoll keinen Datenstrom verarbeitet, sondern Datagramme direkt. Es stellt also keinerlei Mechanismen zur Verfügung um einen Datenstrom in Pakete aufzuteilen und wieder zusammenzubauen.

Transmission Control Protocol (TCP)
TCP ist im Gegensatz zu UDP ein verbindungsorientiertes Protokoll, das Datenströme verarbeitet, die von der Anwendungsschicht kommen. TCP garantiert die Versendung von Daten durch eingebaute Handshake-Mechanismen.

TCP bietet einen verlässlichen Datentransfer durch die Verwendung eines Mechanismus, der Datenpakete (sogenannte Segmente) solange an einen Empfänger schickt, bis der eine Bestätigung des Empfangs rückmeldet. Dabei überprüft der Empfänger auch wieder eine Prüfsumme, erst wenn die richtig ist, schickt er das Signal des Empfangs.

Das TCP-Segment Format

Im Gegensatz zu UDP braucht TCP als streamorientiertes Protokoll immer Informationen, an welcher Stelle des Datenstroms das Segment eingefügt werden soll. Außerdem ist Information über die Größe des Empfängerbuffers nötig, um zu verhindern, daß es zu Überläufen kommt. Es ist also ein entsprechend komplexer Header nötig:

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Absender Portnummer
bezeichnet die Portnummer (/etc/services) des Anwenderschichtprotokolls, von dem der Datenstrom abgeschickt wurde.
Empfänger Portnummer
bezeichnet die Portnummer des Empfängerprotokolls auf der Anwendungsschicht.
Sequenznummer
Gibt die Position im Datenstrom an, an der dieses Segment eingefügt werden soll.
Bestätigungsnummer
Dient zur Bestätigung des Empfangs eines Segments. Dieses Feld enthält immer die Nummer, die im nächsten Segment als Sequenznummer stehen soll.
Daten-Offset
Gibt die Größe des Headers in 32 Bit Worten an. Ohne Optionen sind es 5. Damit kann genau bestimmt weden, wo der Datenbereich des Segments beginnt.
Flags
Verschiedene Flags zur Kommunikationssteuerung
Fenster
Mit diesem Wert wird die Größe des Buffers angezeigt, der von einem Endknoten für diese Verbindung reserviert wurde. Der sendende Knoten darf keinesfalls mehr Daten als die angegebene Puffergröße senden, ohne auf den Eingang einer Bestätigung zu warten.
Prüfsumme
Eine Prüfsumme über das gesamte Segment (Daten und Header)
Dringlichkeitszeiger
Wird bei besonders dringend zu verarbeitenden Paketen gesetzt. Wenn gesetzt enthält dieses Feld als Wert die Endadresse des Datenfeldes, das als dringlich gilt.
Optionen
Verschiedene Optionen zur Kommunikation wie etwa die maximale Segmentgröße
Füllzeichen
Zum Auffüllen der Optionszeile auf 32 Bit

TCP ist verbindungsorientiert, d.h., daß dieses Protokoll nicht einfach Daten losschickt wie UDP sondern zuerst einen Handshake durchführt, um sich mit dem Empfänger über dessen Bereitschaft zu synchronisieren. Das Prinzip ist einfach, eine TCP Übertragung beginnt immer erst mit der Nachfrage ob der Empfänger bereit ist (SYN). Der Empfänger sendet ein entsprechendes Signal (SYN.ACK) und erst nachdem dieses Signal erhalten wurde startet TCP die Übertragung der Segmente.

TCP ist streamorientiert, d.h., daß es seine Daten als kontinuierlichen Datenstrom ansieht. Durch die Verwendung von Sequenznummern kann das empfangende TCP die Segmente wieder in richtiger Reihenfolge zusammenbauen und sie wieder zu einem Datenstrom formieren.

Die Anwendungsschicht
Auf dieser Schicht laufen die Anwendungen, die übers Netz miteinander kommunizieren. In der Regel handelt es sich hier um Client/Server Paare, also um zwei verschiedene Programme, eins, das einen Dienst anbietet (server), ein anderes, das diesen Dienst in Anspruch nimmt (client).

Damit diese Anwendungen sich nicht gegenseitig stören, hat jede Anwendung eine eigene Portnummer. Sie dient als Adresse, an die die Transportschicht einen Datenstrom oder eine UDP-Meldung weiterleitet.

Die wichtigsten Portnummern sollte man parat haben, um die LPI102-Prüfung abzulegen. Es sind

Port Protokoll Transportprotokoll Beschreibung
20 FTP-Data TCP Datenkanal einer FTP-Verbindung.
21 FTP TCP Kontrollkanal einer FTP-Verbindung.
22 SSH TCP oder UDP SecureShell (Verschlüsselter Login)
23 TELNET TCP Terminal Emulation over Network
25 SMTP TCP Simple Mail Transfer Protocol
53 DNS TCP oder meist UDP Nameserver
80 WWW/HTTP meist TCP oder UDP Hypertext Transfer Protokoll
110 POP3 TCP oder UDP Post Office Protocol zum Holen von Mails
119 NNTP TCP Net News Transfer Protocol
139 NetBIOS-SSN TCP oder meist UDP Windows Netzwerk Sitzungsdienste
143 IMAP2 TCP oder UDP Interim Mail Access Protocol (verschlüsselt)
161 SNMP UDP Simple Network Management Protocol

Programme in diesem Zusammenhang
Die geforderten Kenntnisse der ganz oben genannten Programme dient zunächst nur dafür, zu wissen, wozu welches Programm benutzt werden kann. Hier jeweils eine kurze Beschreibung über die Programme und ihre Anwendung:

ping
Das Programm ping benutzt das ICMP-Protokoll um herauszufinden, ob ein Rechner im Netz verfügbar ist. Dazu sendet es eine ICMP-Meldung (Typ 8) an den Zielrechner. Der Zielrechner gibt dann eine Kopie des Paketes mit dem Typ 0 (pong) zurück. Das wieder ankommende Paket wird auf die Standard-Ausgabe geschrieben. ping sendet ohne Unterlass weiter, bis es mit Strg-C abgebrochen wird.

Um ping von vorneherein auf eine bestimmte Anzahl von Paketen zu beschränken, gibt es den Parameter -c, mit dem die Anzahl der zu sendenden Pakete angegeben werden kann:

ping -c4 foo.bar.com

sendet 4 Pakete an den Rechner foo.bar.com. Wenn ping mindestens eine Antwort erhält, so gibt es in diesem Fall eine 0 zurück, ansonsten einen Wert ungleich 0. Somit kann ping auch in Scripts benutzt werden, um festzustellen, ob ein bestimmter Rechner verfügbar ist.

traceroute
Das Programm traceroute ermöglicht es, genau zu bestimmen, über welche Gateways ein Paket zu einem Zielrechner geroutet wird. Es schickt ein Paket an den nächsten Gateway (unsere default route), das das Lebensdauerfeld auf 0 gesetzt hat. Der Gateway schickt daraufhin eine ICMP-Fehlermeldung Typ 11 (time-exceeded) an uns zurück. Anschließend wird das selbe Paket mit einer Lebensdauer von 1 geschickt. Jetzt bleibt es beim nächsten Gateway hängen, auch der schickt eine ICMP-Typ 11 Fehlermeldung zurück. So wird die Lebensdauer jedesmal um eins erhöht und das Paket kommt so immer einen Gateway weiter. Aus den Fehlermeldungen der Gateways werden ihre IP-Adressen extrahiert und auf die Standard-Ausgabe geschrieben. Das Ganze wird solange wiederholt, bis der Zielrechner erreicht ist.

Der einzig nötige Parameter für traceroute ist der Name oder die IP-Adresse des Zielrechners.

host
Das Programm host wird benutzt, um Nameserverabfragen direkt von der Kommandozeile aus vorzunehmen. Es kann über sehr viele Kommandozeilenparameter genau eingestellt werden, wie und was gesucht werden soll. Der einzig notwendige Parameter ist der gesuchte Domainnamen. Die Antwort besteht in diesem Fall aus seiner IP-Adresse.

Wird statt einem Domainnamen eine IP-Adresse eingegeben, so wird umgekehrt der passende Domainnamen ausgegeben, sofern er existiert und ermittelbar ist.

Wenn nicht nur die Information über die IP-Adresse eines Domainnamens gesucht wird, kann der Parameter -a angegeben werden, der alle verfügbaren Informationen über einen Rechner anfordert und darstellt.

dig, nslookup, nsquery
Auch diese Programme machen Nameserverabfragen. Sie unterscheiden sich in ihren Fähigkeiten und ihrer Anwendung. So bietet beispielsweise nslookup eine interaktive Abfrageshell. dig ist in der Lage auch komplexe Probleme zu lösen, so kann zum Beispiel die aktuelle Liste aller Root-Nameserver mit dem Befehl

dig . ns

erfragt werden oder dig kann eine Liste aller Nameserver für eine bestimmte Zone erfragen. An sich werden alle vier Programme (host, dig, nslookup und nsquery) im Alltag dazu benutzt, explizit einen Nameserver abzufragen.

whois
whois sendet eine Nachfrage an eine RFC-812 Datenbank. In einer solchen Datenbank werden die Daten von Domaininhabern abgelegt. So kann mit whois herausgefunden werden, wer eine bestimmte Domain registriert hat, wer der Administrator davon ist usw. Die Menge der Ausgaben wird entweder durch die entsprechende Datenbank vorgegeben oder es wird über Kommandozeilenparameter genau angegeben, welche Information gesucht wird.

Im einfachsten Fall wird whois nur mit dem Parameter der Domain aufgerufen, über die Informationen erfragt werden sollen:

whois lpi.org

gibt als Ausgabe

Registrant:
Linux Professional Institute Inc.
78 Leander St.
Brampton, ON L6S 3M7
CA

Domain Name: LPI.ORG

Administrative Contact:
Silberman, Wilma nic@lpi.org
78 Leander St.
Brampton, ON L6S 3M7
CA
(905) 874-4822

Technical Contact:
starnix, DNS dns@starnix.com
175 Commerce Valley Dr. W.
Thornhill, ON L3T 7P6
CA
(416) 410-9342

…

ftp
Das File Transfer Protokoll dient zur Übertragung von Dateien über das Netzwerk. Es nutzt die TCP-Ports 21 (Kommandokanal) und 20 (Datenkanal) um über TCP/IP Dateien von einem Rechner zum anderen zu kopieren. Auch hier gibt es unter Unix Befehle (rcp), die besser auf das System abgestimmt sind, aber auch hier gilt, in heterogenen Netzen hat FTP den Vorteil.

Wie bei Telnet, so gibt es auch hier einen Server (ftpd) und einen Client (ftp, xftp, Netscape), die miteinander kommunizieren. Früher war es üblich, mit der FTP-eigenen Kommandosprache zu arbeiten, heute gibt es graphische Frontends, die FTP wesentlich konfortabler machen.

FTP besitzt zwei Übertragungsmodi, Text und Binärformat. Heute ist es üblich, alle Übertragungen im Binärformat vorzunehmen, es entstehen so weniger Probleme beim Umgang mit Textdateien, die 8 Bit Zeichensätze verwenden (Umlaute…).

Die klassische Art, FTP zu nutzen war interaktiv, mit der FTP-eigenen Kommandosprache. Dabei war fast der Eindruck einer kleinen Terminalsitzung zu erahnen, um sich im Dateibaum zu bewegen und dort Dateien zu kopieren. Die wichtigsten Befehle von FTP sind:

open Hostname
Stellt eine Verbindung zum gewünschten Host her. Dabei wird ein Passwort abgefragt.
close
Schließt eine bestehende Verbindung.
dir
Zeigt das aktuelle Inhaltsverzeichnis.
cd Verzeichnis
Wechselt in das angegebene Verzeichnis.
lcd Verzeichnis
Wechselt das Verzeichnis auf der Client Seite (local change dir).
pwd
Print Working Dir – gibt das aktuelle Verzeichnis an.
get Datei
Kopiert eine Datei vom Server zum Client.
put Datei
Kopiert eine Datei vom Client zum Server.
del Datei
Löscht eine Datei auf dem Server.
binary
Wechselt in den Binärmodus.
ascii
Wechselt in den Textmodus.
quit
Beendet FTP.

Moderne FTP-Clients wie Netscape oder xftp steuern diesen Vorgang über eine graphische Benutzeroberfläche, die den Umgang mit ftp stark vereinfacht.

Eine große Bedeutung im Internet hat anonymes FTP (ohne Username und Passwort), das als Möglichkeit verwendet wird, um Public-Domain-Software downzuloaden.

telnet
Telnet (Terminal EmuLation over NETwork) dient dazu, Zugriff auf einen, am Netz angeschlossenen Rechner in Form einer Terminalsitzung zu liefern. Auf Unix-Systemen läuft auf der Clientseite das Programm telnet, auf der Serverseite ein Daemon namens telnetd. Der Telnet-Service liegt auf dem TCP-Port 23.

Auf Unix-Systemen wird heute das Kommando rlogin verwendet, das in etwa die gleiche Funktionalität besitzt, wie Telnet, dabei aber die Unix Eigenheiten besser unterstützt. In heterogenen Umgebungen, die nicht nur aus Unix-Systemen bestehen ist Telnet aber flexibler. Sicherer ist allerdings die Anwendung von ssh statt Telnet, da es die gesamte Kommunikation (inklusive der Login-Prozedur und Passwortübergabe) verschlüsselt abwickelt. Telnet überträgt alles, auch das Passwort unverschlüsselt.

Eine Telnetsitzung wird gewöhnlich durch den Client mit dem Befehl

telnet Hostname

gestartet. Das Programm stellt dann eine TCP-Verbindung mit dem gewünschten Host her und kommuniziert dort mit dem Telnet-Daemon telnetd. Dieser Daemon stellt jetzt ein sogenanntes Pseudo-Terminal (oder auch Network Virtual Terminal – NVT) zur Verfügung. Dieses Terminal lässt sich genauso steuern, wie eine Unix-Konsole, so daß auch bildschirmorientierte Programme via Telnet benutzt werden können (z.B. vi, mc, …)