Kurzeinführung in das Internet

WS 1998/99

Andreas Franz Borchert Universität Ulm 21. Oktober 1998

Vorwort

• Vorwarnung: Die folgende Einführung ist grob vereinfachend. Um einen ersten Einblick zu erhalten, ist es meines Erachtens wichtiger, sich auf eine vereinfachte Übersicht zu konzentrieren (“big picture”) als auf zahlreiche Details.

• Die beste Einführung zum Thema Computer-Netzwerke ist meiner Ansicht nach das Buch von Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 3rd Edition, 1996, Prentice Hall, ISBN 0-13-349945-6.

• Auf dem Internet selbst gibt es zahlreiche Einführungen zum Internet. Auf einige Seiten wird im folgenden verwiesen. Einige interessante Themen wurden in einem Seminar bei uns früher angeschnitten. Materialien dazu gibt es unter:

http://www.mathematik.uni-ulm.de/sai/ss96/ifc.internet/themen.html.

• Dieser kurze (und in vielerlei Beziehungen unzureichende) Vortrag ist dem am 16. Oktober 1998 verstorbenen Jonathan B. Postel gewidmet, der kaum wie ein anderer zur Entwicklung des Internets beigetragen hat. Eine Erinnerungsseite gibt es unter

http://www.iana.org/postel/postel-tribute.html.

Was ist das Internet?

Das Internet ist das mit Abstand größte und bedeutenste Computernetz auf der Welt und dies in jeder denkbaren Beziehung:

• Anzahl der Teilnehmer: Geschätzte Anzahl: 148 Millionen Teilnehmer weltweit (Quelle: NUA, die Zahl ist mit Vorsicht zu genießen).

• Flächendeckung: alle Erdteile und fast alle Länder inklusive vielen sehr abgelegenen Gegenden (z.B. Arktis und Sibirien)

• Anzahl der Angebote: (im April 1998über 2,2 Millionen Webserver und zigtausende Diskussionsgruppen weltweit)

• Anzahl der beteiligten Computer: Nach der letzten Schätzung im Juli 1998 ca. 36,7 Millionen, die sich auf über 1.300.000 Bereiche (Domains) verteilen. In Deutschland sind es über 1,3 Millionen Rechner (Stand September 1998, Quelle RIPE NCC

http://www.ripe.net/).

• Bandbreite: Die wichtigsten Verbindungen haben Bandbreiten im dreistelligen Megabit-Bereich (pro Sekunde), teilweise gibt es auch Gigabit-Leitungen. Die Universität hat mehrere Außenanschlüsse (einen mit 155 Mbit/s an das BelWü, einen mit 33 Mbit/s am DFN), die allerdings mit anderen Einrichtungen in Ulm und Umgebung geteilt werden.

• Webseiten mit Internet-Statistiken, von denen obige Zahlen entnommen worden sind:

http://info.isoc.org/guest/zakon/Internet/History/HIT.html,
http://www.dns.net/andras/stats.html,
http://www.nua.ie/surveys/how_many_online/

Geschichte des Internets

• 1957 wird von den USA Arpa (Advanced Research Projects Agency) gegründet zur Förderung der Kooperation zwischen dem Militär und den amerikanischen Universitäten als Antwort auf die Herausforderung des Sputnik.

• Nachdem im Laufe der sechziger Jahre Ideen für paketvermittelte Computer-Netzwerke reifen, geht im Oktober 1969 das erste Netzwerk bestehend aus vier Knoten in Betrieb.

• Das ARPA-Netzwerk wuchs in den siebziger Jahren weiter. Zuerst wurde nur FTP und telnet angeboten. E-Mail kam erst später.

• 1977 begann die Verbreitung von UNIX an Hochschulen, die das dazugehörende Programm UUCP (UNIX to UNIX copy) ausnutzten, um über Modems und Telefonleitungen zu kommunizieren. Als erste Dienste kamen dabei E-Mail und News zum Tragen.

• 1982 wurde über EuNET (in Deutschland damals durch die Universität Dortmund vertreten) auch Europa an das amerikanische UUCP-Netzwerk angeschlossen.

• 1983 wurden die beiden zuerst getrennten Netze zusammengelegt.

• Ebenfalls 1983 wurde an der University of California, Berkeley zum ersten Mal das 1982 festgelegte TCP/IP-Protokoll unterstützt mit BSD 4.2 (eine UNIX-Variante aus Berkeley).

• 1984 wurde DNS eingeführt (das Namenssystem des Internets) und die Schwelle von 1000 Netzknoten wurde überschritten.

Geschichte des Internets

• 1986 wurde das amerikanische Backbone-Netz der Universitäten NSFNET gegründet (Standleitungen mit zunächst 56 kbit/s).

• 1991 wurde von Tim Berners-Lee in CERN das Web eingeführt (HTTP-Protokoll und die Seitenbeschreibungs-Sprache HTML). Mit der Einführung des WWW nahm das vorher fast nur an Hochschulen (und wenigen Computer-Firmen) verbreitete Internet eine dramatische Entwicklung.

• Quelle: RFC 2235

http://info.isoc.org/guest/zakon/Internet/History/HIT.html

Organisation des Internets

• So chaotisch das Internet ist, so wichtig sind dennoch die Entwicklung und Einhaltung von Standards und damit die Kooperation untereinander. Dafür gibt es einige anerkannte Organisationen auf dem Internet, bei denen sich im Prinzip jeder Sachkundige sich beteiligen oder etwas beitragen kann:

• Internet Engineering Task Force (IETF):

Ist eine offene internationale Vereinigung, die im Rahmen vieler Arbeitsgruppen technische Standards für Internet-Protokolle entwickelt, vorantreibt oder absegnet. http://www.ietf.org/

• Internet Society (ISOC):

Die ISOC ist eine Vereinigung von Internet-Experten (analog zu vielen anderen berufsorientierten Vereinigungen), bei denen jeder Mitglied werden kann. http://www.isoc.org/

• Internet Architecture Board (IAB):

Die IAB überwacht die Aktivitäten des IETF und die Standardisierungs-Prozesse, deren Ergebnisse (RFCs) sie herausgibt. Zum IAB gehören 13 stimmberechtigte Mitglieder (der Vorsitzende der IETF und von der IETF gewählte Mitglieder, mit denen auch die ISOC einverstanden sein muß). http://www.isi.edu/iab/

• Requests For Comments (RFCs):

So werden die Standardisierungs-Dokumente des Internets genannt, deren Zahl längst über zweitausend liegt.

http://www.rfc-editor.org/

• Internet Assigned Numbers Authority (IANA):

Legt alle Parameter fest, die für das gesamte Internet von großer Bedeutung sind. Dazu gehörgen zum Beispiel die festgelegten Port-Nummern standardisierter Dienste.

http://www.iana.org/.

Topologie des Internets

Die Internet-Hardware besteht im wesentlichen aus - den beteiligten Rechnern (den Netzknoten) und

- dazwischenliegender Netz-Hardware. Zur Netz-Hardware gehören

- Leitungen (lokal z.B. Koaxialkabel (Ethernet), Twisted-Pair (Ethernet) oder Glasfaser (FDDI),über größere Strecken z.B. Telefonleitungen oder Satelliten) und

- Netzwerk-Komponenten, die mehrere Leitungen miteinander verknüpfen (Router, Bridges, Hubs, Sternkoppler, Switches und Repeater).

IP-Adressen

• Jeder Rechner im Internet besitzt eine IP-Adresse (IP = Internet Protocol), die aus 32 Bit besteht und die in zwei Teile aufgeteilt ist (Netzwerkteil und eine Nummer innerhalb des Netzwerkes).

• Die Aufteilung ist variabel und kann sogar hierarchisch sein.

• IP-Adressen werdenüblicherweise in Form von vier durch Punkte getrennte dezimale Zahlen geschrieben, die jeweils einem Byte zugeordnet sind. Beispiel: 134.60.166.1 (IP-Adresse der Turing).

Weiterleiten von Paketen

• Jeder Rechner kann auf seinem lokalen Netzwerk ein Netzwerk-Paket auf die Reise schicken.

• Netzwerk-Pakete tragen neben der eigentlichen Information normalerweise die IP-Adresse des Absenders und des Empfängers.

• Wenn der Empfänger nicht auf dem gleichen lokalen Netzwerk liegt, dann wird das Paket von Routern in das nächste Netzwerk befördert, das hoffentlich dem Ziel etwas näher liegt.

• Router verständigen sich jederzeit untereinander und erfahren so, wo Pakete für bestimmte Ziel-Netzwerke zur Zeit weitergeleitet werden sollten.

Routing

turing$ traceroute stat.berkeley.edu 2>&1 | sed 's/).*/)/'
traceroute to stat.berkeley.edu (128.32.135.4)
 1  166-gw (134.60.166.99)
 2  * tor.rz.uni-ulm.de (134.60.240.108)
 3  Ulm1.BelWue.DE (129.143.87.9)
 4  Uni-Ulm1.WiN-IP.DFN.DE (188.1.10.37)
 5  ZR-Stuttgart1.WiN-IP.DFN.DE (188.1.10.33)
 6  ZR-Karlsruhe1.WiN-IP.DFN.DE (188.1.144.41)
 7  ZR-Frankfurt1.WiN-IP.DFN.DE (188.1.144.37)
 8  IR-Perryman2.WiN-IP.DFN.DE (188.1.144.86)
 9  166.48.39.253 (166.48.39.253)
10  core2.Washington.cw.net (204.70.4.189)
11  mae-east-nap.Washington.cw.net (204.70.1.214)
12  vnva-01.core.exodus.net (192.41.177.119)
13  heva-01-h8-1-0.core.exodus.net (209.1.169.162)
14  scca-02-h0-1-0.core.exodus.net (209.1.169.250)
15  * 209.1.231.248 (209.1.231.248)
16  scca-xgty.ucnet.net (209.185.111.30)
17  bgty-H9-0-0-T3.ucnet.net (192.35.216.57)
18  f5-0.inr-666-eva.berkeley.edu (198.128.16.21)
19  f1-0-0.inr-107-eva.Berkeley.EDU (128.32.2.1)
20  * f8-0.inr-100-eva.Berkeley.EDU (128.32.235.100)
21  * saruman.Berkeley.EDU (128.32.135.52)

• Zwischen unserem Rechner Turing und dem Rechner stat.berkeley.edu lagen bei diesem Test 21 Router, die nach (überwiegend dynamisch entstehenden Tabellen) Pakete weitervermitteln.

Das lokale Netz der Universität Ulm

• Quelle: Rechenzentrum der Universität Ulm, Rosemarie Ziegler

BelWü

• Quelle: http://www.belwue.de/info/topologie.html

Das deutsche Forschungsnetz

• Quelle: http://www.dfn.de/win/bwin/bwinkarte.html

Außenanbindungen des DFN

• Quelle: http://www.dfn.de/win/ausland/international.html

Internet-Dienste

• Jeder Rechner auf dem Internet kann beliebig viele Dienste anbieten.

• Jeder dieser Dienste ist über eine gegebene Port-Nummer erreichbar (das ist eine Art Durchwahl, während die Adresse des Rechners als Vorwahl betrachtet werden kann).

• Folgende (für Benutzer interessante) Dienste sind relativ weit verbreitet:

- DNS: Die Zuordnung von Namen an Internet-Adressen.

- E-Mail: Der Austausch persönlicher Nachrichten zwischen (typischerweise menschlichen) Teilnehmern des Internets.

- News: Diskussionsgruppen zu vielen Themen, bei denen (im Prinzip) jeder mitreden kann.

- FTP (file transfer protocol): Die Übertragung von Dateien.

- telnet: Das Arbeiten auf anderen Rechnern auf dem Internet – im Prinzip so, als würde man direkt davor sitzen.

- IRC (internet relay chat): Diskussionsgruppen, in denen live diskutiert werden kann.

- WWW (word wide web): Ein globales Hypertext-System.

DNS: Domain-Name-System

• Namen wie turing.mathematik.uni-ulm.de lassen sich leichter merken als 134.60.166.1.

• Angesichts von über 36 Millionen Rechner weltweit ist es nicht sehr sinnvoll, eine zentrale Namenstabelle dafür zu verwalten.

• Die Lösung besteht in der hierarchischen Struktur der Namen, die es erlaubt, eine entsprechende hierarchische Struktur von Tabellen zu unterhalten, die von sogenannten Name-Servern verwaltet und zur Abfrage bereit gehalten werden.

DNS: Domain-Name-System

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E-Mail

• E-Mail war zumindest früher für viele Teilnehmer der erste und wichtigste Dienst des Internets.

• Mit E-Mail kann jeder Internet-Benutzer an einen beliebigen anderen Benutzer einen Text (und bei entsprechender Unterstützung auch Daten und Bilder) übersenden.

• Die Adresse eines Internet-Teilnehmers ergibt sich aus dessen Benutzernamen, einem speziellen Symbol @ (steht für das englische Wort at) und dem Namen des Rechners oder der Domain, auf dem der Teilnehmer einen Zugang besitzt. So kann ich beispielsweise über folgende Adresse erreicht werden:

borchert@mathematik.uni-ulm.de

E-Mail

• Im Kontext von E-Mails wird zwischen MTAs (mail transport agents) und MUAs (mail user agents) unterschieden.

• Die MUAs sind die Programme, mit denen Sie E-Mails lesen und verschicken können.

• Um eine E-Mail zu verschicken, wird der Dienst von MTAs in Anspruch genommen.

• Normalerweise verständigen sich MTAs untereinander auf dem Internet über das SMTP-Protokoll (simple mail transfer protocol), das im RFC 821 beschrieben ist.

http://rfc.fh-koeln.de/rfc/html_gz/rfc0821.html.gz

Lokale MUAs

• Folgende MUAs sind bei uns installiert:

- Mutt: Ist ein modernes Mail-Werkzeug von Michael Elkins, das insbesondere alle neueren RFCs zum Thema E-Mails beherrscht. Besondere Vorteile: Sehr gute Konfigurierbarkeit, Unterstützung von PGP und POP.

http://www.cs.hmc.edu/~me/mutt/

- Pine: Wurde an der University of Washington entwickelt und sowohl für Anfänger als auch Fortgeschrittene recht reizvoll. Besondere Vorteile: Durchdachtes Hilfesystem, komfortables Adreßbuch, Unterstützung von News-Gruppen.

- Elm: Wird von den ehemaligen Authoren nicht mehr gepflegt und unterstützt daher viele neuere RFCs nicht mehr. Für Elm-Anhänger empfiehlt sich Mutt als Nachfolger.

- Mailtool: Fensterorientiertes Mailwerkzeug von Sun. Nachteil: Erzeugt Attachments, die nicht den zugehörigen Standards entsprechen.

• Bitte benutzen Sie nicht Netscape als MUAs. Nachteile: Es ist nicht sichergestellt, daß Ihre Netscape-Konfiguration korrekt ist und Sie nicht den Zorn des Systemadministrators oder des Empfängers Ihrer E-Mails zuziehen.

Privatsphäre und Sicherheit bei

E-Mails

• Jeder Systemadministrator kann die E-Mails lesen, die auf seinen Maschinen versandt werden oder ankommen. Das heißt natürlich noch nicht, daß er das auch darf...

• E-Mails (und viele andere Dinge) können auf dem Versandweg gelesen werden (von sogenannten Sniffern).

• Das Fälschen von Absendern ist außerordentlich einfach. Mit Netscape gelingt Ihnen das sogar unabsichtlich.

• Wirkliche Privatsphäre und Sicherheit lassen sich nur mit kryptographischen Techniken erreichen. Bei E-Mail bietet sich hier insbesondere PGP an. PGP steht für pretty good privacy.

• Mit PGP ist es insbesondere möglich, E-Mails zu verschlüsseln und zu signieren.

• Anleitungn zu PGP gibt es unter

http://www.mathematik.uni-ulm.de/help/pgp/ und
http://www.pegasus.esprit.ec.org/people/arne/pgp.html.

Weiterleiten von E-Mails

• Es ist sinnvoll und auch möglich, viele E-Mail-Adressen zu haben und dennoch alle Mitteilungen nur an einer zentralen Stelle zu lesen.

• Wenn Sie Ihre E-Mails bei uns nicht lesen möchten, dann können Sie selbst die Weiterleitung mit Hilfe der Datei .forward in Ihrem Heimatkatalog organisieren.

• Bevor Sie diese Datei anrühren, sollten Sie die zugehörige Manualseite lesen (mit “man 4 forward”) und mit der gebotenen Vorsicht vorgehen.

• Insbesondere sollte es sofort getestet werden. Wenn es nicht klappt, bitte .forward sofort wieder umtaufen.

• Das Bauen von Mail-Loops hilft nicht, die Beliebtheit bei Systemadministratoren zu steigern.

Mailing-Listen

• Mailing-Listen sind sehr beliebt als Verteiler von Informationen und auch als Diskussionsforen.

• Wenn Sie sich in eine Mailing-Liste eintragen, erhalten Sie normalerweise auch Hilfetexte, die Ihnen genau angeben, wie Sie wieder aus der Mailing-Liste herauskommen. Sichern Sie sich die und behalten Sie den Überblick, an welchen Mailing-Listen Sie beteiligt sind.

• Manche Mailing-Listen haben ein sehr umfangreiches Volumen. Achten Sie in so einem Fall darauf, daß Sie nicht unseren Eingangsbereich für E-Mails damit zu sehr füllen.

• Tragen Sie sich deswegen auch aus Mailing-Listen aus, wenn Sie für einige Zeit, nicht mehr an Ihre E-Mails bei uns herankommen (z.B. in den Semesterferien).

• Schicken Sie Ihren Abmelde-Befehl an die dafür vorgesehene Adresse und nicht an die anderen Diskussionsteilnehmer. Das macht nicht sehr beliebt.

• Verwenden Sie bitte nie vacation, wenn Sie in Mailing-Listen sind!

• Viele Mailing-Listen werdenüber Jahre hinweg archiviert. Überlegen Sie, was Sie schreiben, da das Internet viele Dinge so rasch nicht vergißt.

Unerwünschte E-Mails

• Spätestens bei Ihrem ersten Diskussionsbeitrag oder bei dem Einrichten einer eigenen Webseite auf dem Internet dürfen Sie mit unverlangten Werbesendungen rechnen. Diese E-Mails werden Spam genannt.

• Wenn Sie so etwas bei uns erhalten, dürfen Sie dies (mitsamt allen Kopfzeilen!) an mich weiterleiten. Ich übernehme dann die Beschwerden. Aufgrund meiner Maßnahmen haben schon Hunderte von Spammern Ihre Benutzerberechtigung verloren und/oder mußten Strafe zahlen.

• Gegen notorische Quellen von Spams gibt es bei uns einen Filter. Bitte teilen Sie mir mit, wenn Sie es vorziehen, alles ungefiltert zu erhalten.

USENET / News-Gruppen

• Auf dem Internet gibt es Myriaden von Diskussionsforen, deren Beiträge unter Verwendung mehrerer Protokolle (vorwiegend heute NNTP, Network News Transfer Protocol, RFC 977) verbreitet werden.

• Wer Zugang zu einem NNTP-Server hat (für uns stehen news.rz.uniulm.de und news.belwue.de zur Verfügung) kann die aktuellen Beiträge in interessanten Gruppen lesen und selbst Beiträge verfassen.

• Bevor jedoch selbst Beiträge abgeschickt werden, sollten die sogenannte Netiquette und die jeweiligen gruppenspezifischen FAQs (frequently asked questions) beachtet werden.

http://www.mathematik.uni-ulm.de/~joechle/seminar/netiquette.html

• Über DejaNews und andere Dienste werden Ihre Beiträge wahrscheinlich sehr langfristig archiviert werden.

http://www.dejanews.com/

• Für Anfänger empfehlen sich insbesondere folgende Gruppen zu Beginn:

news.announce.newusers und de.newusers.infos.

• Bei uns stehen insbesondere slrn und tin zur Verfügung. Beide haben akzeptable Hilfesysteme.

• Entscheiden Sie sich für einen News-Server und wechseln Sie nicht ohne guten Grund, da bei einem Wechsel Ihr Klient nicht mehr genau weiß, welche Artikel Sie bereits gelesen haben und welche nicht. Das liegt daran, daß jeder News-Server seine eigene Artikel-Numerierung verwendet.

FTP und andere Dienste zum

Übertragen von Dateien

• FTP (File Transport Protocol, festgelegt in RFC 959) ist einer der ältesten Dienste auf dem Internet.

• Auf dem Internet gibt es extrem viel Software, die über FTP heruntergeladen werden kann. Dazu werden sogenannte anonyme FTP-Server verwendet, d.h. es wird auf dem System, auf dem die gewünschte Datei liegt, keine Benutzerberechtigung benötigt. Stattdessen wird als Benutzername “ftp” oder “anonymous” angegeben und (per Konvention) als Passwort die eigene E-Mail-Adresse.

• Archie-Server erleichtern die Suche nach einem nahegelegenen FTP-Server, der das gewünschte liefert:

http://archie.belwue.de/.

• Der zugehörige traditionelle Klient ist ftp. Es kann aber auch (fast) jeder Web-Browser dazu verwendet werden.

• Zu dem sicheren und verschlüsselten Transport von Dateien zwischen zwei eigenen Benutzerberechtigungen empfiehlt sich scp (secure copy).

• Zum Versand von Dateien an andere Teilnehmer gibt es auch das noch nicht sehr verbreitete Protokoll SAFT mitsamt dem zugehörigen Werkzeug sendfile. Unser SAFT-Server läuft auf der Thales.

telnet – Das Arbeiten auf

anderen Rechnern

• Inzwischen gibt es eine Reihe von Diensten, mit denen es möglich ist, auf anderen Rechnern zu arbeiten. telnet ist nur der älteste davon. Bei telnet wird immer ein Passwort auf der Gegenseite verlangt, das im Klartext über das Netzwerk wandert.

• Zu den r-Protokollen gehört auch rlogin, das jedoch vielerorts (so auch bei uns) wegen der inhärenten Unsicherheit gesperrt ist.

• Der beste und sicherste Dienst ist ssh secure shell, mit dem in einigen Fällen eine Authentifizierung ohne Passwort möglich ist (ist der Fall bei all unseren Suns mit lokaler Platte) oder das Passwort verschlüsselt übertragen wird. Bei ssh wird die gesamte Kommunikation verschlüsselt und es ist auch möglich, andere Protokolle darüber weiterzuleiten (dies gilt insbesondere für das X-Protokoll).

WWW: World Wide Web

• Beim WWW handelt es sich um ein global vernetztes Hypertext-System.

• Bei einem Hypertext-System können auf jeder Seite eines Dokuments an beliebiger Stelle Verweise (links) auf andere Seiten vorhanden sein.

• Adressiert werden einzelne Seitenüber URLs (uniform resource locator, siehe RFC 1738 und RFC 1808), die so allgemein sind, daß damit auch andere Dienste erreicht werden können (z.B. FTP, News und telnet).

• Klienten sind bei uns Netscape (fenster-orientiert) und Lynx (text-orientiert).

Eigene Seiten im Web

• Jeder ist frei, eigene Seiten im Web zu veröffentlichen. Dies kann auch auf Rechnern der Universität geschehen – entweder bei uns oder beim Rechenzentrum.

• Wenn Sie Seiten bei der Universität veröffentlichen, erwarten wir, daß sie frei von strafbaren Inhalten sind, nicht einem kommerziellen Zweck dienen und nach Möglichkeit keinen Anstoß erregen.

• Auf Antrag (eine kurze E-Mail an mich genügt) erhalten Sie ein Verzeichnis auf unserem Web-Server.

• Alternativ ist es auch möglich, im Heimatkatalog das Verzeichnis public_html zu eröffnen. Jedoch muß dann auch der Zugriffsschutz Ihres Heimatkataloges reduziert werden. Dies kann ein Sicherheitsrisiko für Sie sein und wir raten Ihnen daher von dieser Technik ab.

• Mehr dazu unter

http://www.mathematik.uni-ulm.de/users/.

• Eine sehr gute Anleitung zum Erstellen von Webseiten findet sich unter

http://www.mathematik.uni-ulm.de/help/selfhtml-7.0/selfhtml.htm.