Das
Architekturmodell der DoD-Protokolle entstand Mitte der 70er Jahre. Das DoD war lange Zeit
Betreiber eines der größten Datennetze mit gemischter Umgebung, des
ARPA-Netzes, und hatte schnell das Problem, einheitliche Protokolle für die
Kommunikation der äußerst unterschiedlichen Rechner in diesem Netz festzulegen.
Als
Ziele der Architektur wurden damals definiert:
o Universelle Verbindungsmöglichkeiten im
gesamten Netzwerk
o Ende-zu-Ende-Quittungen
o Standarisierte Anwendungsprotokolle
Sicherlich war das DoD-Referenzmodell
fähig auch Möglichkeiten zur direkten Beeinflussung des Rechnermarktes geltend
machen, um diversen Hersteller zur Implementierung der Standards zu bewegen. In den Jahren 1983 bis 1984 hat das
US-Verteidigungsministerium, einige Protokolle der TCP/IP-Architektur erkläret
und als Kriterium in Ausschreibungen eingeführt. Die verwendete Protokolle in
DoD-Model stellen den Kern der TCP/IP-Protokoll-Suite dar. Ihre
Standard-Beschreibung erfolgt durch die DCA (Defense Communications Agency) : (Standards)
o Internet Protocol:
o (IP; MIL-STD-1777; 12 AUG 1983)
o Dies Standards legt die Kriterien für das
IP (Datagram Prozedur) fest. Es Beschreibt aber kein fehlergesicherten
Protokoll auf der Netz-Zugangsschicht.
o Transmission Control Protocol:
o (TCP; MIL-STD-1778; 12 AUG 1983)
o Die Standards spezifiziert
Ende-zu-Ende-Protokoll zur fehlergesicherten Übertragung von Daten.
o File Transfer Protocol
o (FTP; MIL-STD-1780; 10 MAY 1984)
o Protokoll zur Austausch von Dateien
o Simple Mail Transfer Protocol
o (SMTP; MIL-STD-1981; 10 MAY 1984)
o Mailing-Routine
o TELNET Protocol
(STD-MIL-1781; 10 MAY 1984)
Es bietet eine Standardschnittstelle zur
Fernsteuerung von Computern
Die
Architektur des DoD-Standards besteht aus vier Schichten. Die fehlergesicherten
Prozeduren wurde nicht auf der Netz-Zugangsschicht sondern auf die Transportsschicht abgedeckt.
Auf die Internet-Schicht können Datagrammen in einem Internet zugestellt
werden. Die Schichten : Netzzugang, Internet und Rechner kommunizieren durch
bestimmte Primitives nach oben hin
Abblidung 3 : DoD-Shichtenmodell
·
Netzzugangsschicht:
Die
Netzzugangsschicht ist die unterste Schicht. Ihre Aufgabe ist die Auslieferung
von Daten an andere Rechner in einem direkt angeschlossenen Netzwerk. Die
Protokolle dieser Schicht müssen die Details des Netzwerks kennen z.b
Paketstruktur, Adressierung usw. Die Netzzugangsschicht von DoD-Model deckt die
Funktionen der drei unteren Schicht des OSI-Referenzmodells (Vermittlung,
Sicherung, Bitübertragung) ab. Es gibt viele Protokolle für diese Schicht
entwickelt weil für jede neue Hardware-Technologie eine neue
Netzzugangsprotokoll entwickelt müssen werden (z.B X.25, Ethernet). Daher kann
es sein, dass einzelne Funktion des Netzwerk Protokolls durch DoD Protokolle
verdoppelt werden, wodurch redundante Protokolleinformationen (Overhead)
erzeugt wird.
·
Internetschicht
Das
Internet Protokoll (IP; MIL-STD-1777) ist das wichtigste Protokoll in dieser
Schicht. IP ermöglicht die gezielte Zustellung von Datagrammen in einem Verbund
mehrere Teilnetze zu einem adressierbaren Ganzen. Alle Protokolle der darunter-
und darüberlegenden Schichten verwenden das Internet Protokoll zur Auslieferung
von Daten. So bildet das IP das Herzstück von TCP/IP. Zu seinen Funktionen
gehören :
-
Definition des Datagramms.
-
Definitionen des Internet-Adressierungsschemas
-
Routing von Datagrammen
-
Fragmentierung von Datagrammen
-
Übergabe von Datagrammen an die Transportschicht
·
Transportsschicht
Auf dieser
Schicht funktioniert das Transmission Control Protocol (TCP; MIL-STD-1778), der
eine Fehlererkennung und –Korrektur zwischen beiden Enden der Verbindung
durchgeführt. Der Protokoll liefert Daten zwischen Anwendungs- und
Internet-schicht aus. Zu seinen Funktionen gehören :
o Multiplexing
o Verbindungsüberwachung
o Datentransport
o Flusssteuerung
o Fehlererhebung
·
Anwendungsschicht
Die DoD
Protocol Suite beschreibt drei Protokolle auf der Anwendungsschicht. Die
Protokolle stellen Benutzerdienste zur Verfügung, aber es ist nicht durch
Standards festgestellt.
o Telnet (MIL-STD-1782)
o Das Network Terminal Protocol, das es dem
Benutzer erlaubt, sich über ein Netzwerk auf einen entfernten Rechner
anzumelden.
o SMTP (MIL-STD-1781)
o Das Simple Mail Transfer Protocol, das
der Auslieferung elektronischer Post dient.
o FTP (MIL-STD-1780)
o Das File Transfer Protocol, das zur
interaktiven Übertragung von Daten verwendet wird.
Das
Architekturmodell, das man als Open Systems Interconnect (OSI) Reference Model
bezeichnet, wurde von der International Standards Organisation (ISO) entwickelt,
um die Struktur und die Funktion von Datenkommunikationsprotokolle mit einheitlichen Betrachtungsweise zu
beschreiben. (Hempel, 2013)
Das
OSI-Referenzmodell besteht aus sieben Schichten (layer). Jede Schicht des OSI-Modells
kann der nächsthöheren Schicht in Anspruch nehmen. Der jeweils nächsthöhen
Schicht wird eine definierte eigene Dienstleistung angeboten. Eine Schicht
definiert keine einzelnes Protokoll sondern definiert nur die Funktion zur
Datenkommunikation die vom Protokollen ausgeführt werden kann. Jedes Protokoll
hat die Kommunikation mit einem Peer. Ein Peer implementiert das gleiche
Protokoll in der gleichen Schicht auf einem entfernten System. Danach muss über
die Übertragung der Daten zwischen den Schichten auf einem einzelnen Computer
vereinbart werden. Die Daten werden um Stack von einer Schicht zur nächsten
heruntergereicht bis sie von den Protokollen der Bitübertragungsschicht über
das Netzwerk transportiert werden. Am anderen Ende werden die Daten durch den
Stack empfangenden Anwendung hochgereicht.
Abbildung 4: OSI-Schichtenmodell
·
Bitübertragungsschicht
Die unterste Schicht des ISO-Referenzmodells definiert die Eigenschaften
der Hardware, der zur physikalische Übertragung der Daten in Form eines
transparenten Bitstromes notwendig ist z.B wie der Bitstrom kodiert wird.
Welche Zugriffmechanismen zum Anschluss der
Gräte verwendet wird, oder wie
der Spannungsregler bzw. Übertragungsgeschwindigkeit ist. X.21, RS232 und V.25 sind Beispiele von
dem Standards auf der Bitübertragungsschicht für Verkabelung lokaler Netzwerke
wie IEEF802.3.
·
Sicherungsschicht
Die Schicht 2 wird auch als Data Link Layer bezeichnet. Die Aufgabe
dieser Schicht ist die zuverlässige Übertragung von Daten über das physische
Netzwerk zusätzlich die Adressierung der am Übertragungsmedium angeschlossenen
Station. Auf dieser Schicht werden die Daten (bits) in Paketen oder Blöcken
unterteilt. Beispiele für die Protokolle auf dieser Schicht sind der
IEEE-Standards 802.3 (CSMA/CD), 802.5 (Token Bus), 802.5 (Token-Ring)
·
Vermittlungsschicht
Diese Schicht bezeichnet man auch als Netzwerksschicht. Sie ist für die
Funktionen des Routings verantwortlich. So wird eine virtuelle Pfade zwischen
Station am Netz durch Vermitteln von Paketen über Knotenrechner errichtet. Das
bekannteste Protokoll auf dieser Schicht ist IP (Internet Protokoll). Weitere
Protokolle sind X.25 Protocol, Network System Protocol (XNS) und Novell Network
Protcol (IPX) usw.
·
Transportschicht
Die Transportschicht des OSI- Referenzmodells garantiert, dass der
Empfänger die Daten genau so erhält, wie sie gesendet wurden. Neben Unverfälschtheit
der Daten steht die Multiplexmechanismen zur Verfügung. TCP
(verbindungsorientierte Protokoll) und UDP (verbindungslose Protokoll) sind
Transportprotokolle.
·
Kommunikationssteuerschicht
Bei OSI steuert die Kommunikationsschicht den Austausch von Nachrichten
auf der Transportverbindung z.b den Wechsel der Transportrichtung, den Neustart
einer Sitzung nach Abbruch der Verbindung. Bei TCP/IP wird diese Funktion
Häufig von der Verbindung. Bei TCP/IP wird diese Funktionen Häufig von der
Transportschicht übernommen. Dabei wird Socket und Port statt Session
verwendet, um den Pfad der Kommunikation über kooperierende Anwendungen zu
beschreiben. Zu dieser Schicht gehören Protokolle wie NFS und RPC.
·
Darstellungsschicht
Auf dieser Schicht wird die Kodierung verschiedener Datentypen
festgelegt, damit sie zwischen die kooperierende Anwendungen ausgetauscht
werden können, Beispiele sind hier ASM und XDR
·
Anwendungsschicht
Auf der Anwendungsschicht laufen eine große Zahl der Protokolle, die die
Protokollegramme zur Erbringung ihrer Dienst definiert haben. Beispiele für
Protokolle auf dieser Schicht sind hier ftp, mail, telnet etc.
Wenn man DoD- und OSI- Referenzmodell vergleicht, ist nicht
verwunderlich die Erfahrungen des TCP/IP-Projekts in die Standardisierung
eingeflossen sind. Die DoD-Schichten haben bereits damals alle wesentlichen
Anforderungen zur Kommunikation zwischen unterschiedlichen Rechner klar
aufgezeigt.
Die Unterschiede zwischen DoD- und
OSI- Referenzmodell
gibt es unterhalb der Netzwerkschicht und oberhalb der Transportschicht. Die
DoD fasst die Funktion der Kommunikations- und Darstellungsschicht in einer
einzelnen Schicht nämlich die Anwendungsschicht zusammen, was man dagegen bei
OSI-Model nicht als Teil der Anwendungsschicht betratet. Anderseits wurden die Funktionen der
DoD-Netzzugangsschicht bei OSI-Referenzmodell in die Bitübertragungsschicht und
Sicherungsschicht getrennt.
Abbildung 5: OSI-
und DoD-Schichten vergleichen
Die Forderung nach universalen Verbindungsmöglichkeiten trägt das
Internet Protocol (IP) Rechnung: auf der Netzwerkebene von DoD existiert nur
einziges Protokoll, das alle Netzwerk beteiligen Hosts und Knoten verstehen
können. Das Internet Control Message Protocol (ICMP), Bestandteil jeder
IP-Implementierung, transportiert Fehler- und Diagnose-Information für IP.
Auf der Transportebene werden neben dem Transmission Control Protocol
(TCP) und dem User Datagram Protocol (UDP) im Internet noch weitere Protokolle
betrieben, etwa zu Forschungszwecken. Die beiden am weitesten verbreiten
Protokolle sind jedoch TCP und UDP.
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