Het ontstaan en de ontwikkeling van het Internet

Transcriptie

1 Het ontstaan en de ontwikkeling van het Internet Door: Jeroen Prins Studie: Informatica Nummer:

2 Het ontstaan en de ontwikkeling van het Internet Inhoudsopgave: 1. Voorwoord 2. Het allereerste begin 3. ARPANET 4. De impact van TCP/IP 5. Het Internet 6. Het World Wide Web 7. Het huidige en toekomstige Internet Aanhangsels: A.1 Pakketschakelingen A.2 Het Transmission Control Protocol / Internet Protocol(TCP/IP) en Ethernet A.3 Bridge, router, repeater en gateway Literatuurlijst 2

3 Voorwoord Het Internet, wat zouden we tegenwoordig zonder dit medium moeten? Steeds meer diensten worden aangeboden over het Internet, naast het bijna ongelimiteerde aanbod van informatie die al beschikbaar was via het Internet. De afgelopen 10 jaar heeft zich een ware revolutie op dit gebied afgespeeld en tegenwoordig kunnen een heleboel mensen niet meer zonder het Internet. In die 10 jaar zijn er duizenden bedrijven/bedrijfjes opgekomen en weer deels weggegaan die afhankelijk van het Internet waren/zijn. Ook bij de automatisering van bedrijfsprocessen zoals bedrijfstransacties speelt het Internet nu een enorme rol. Natuurlijk gaat de ontwikkeling van zoiets groots niet zomaar. Het is interessant om te kijken hoe een idee dat eigenlijk een heel ander doel voor ogen had, is uitgegroeid tot het Internet. Aangezien het Internet met behulp van vele instellingen is ontwikkeld en er maar beperkte ruimte is, kan ik onderwerpen slechts kort aanstippen, mijn excuses daarvoor. In deze scriptie zal ik het voornamelijk hebben over het begin van de ontwikkeling van het Internet, dus vooral over het ARPANET en het TCP/IP- protocol. Echter in een aantal hoofdstukken zal ik het ook hebben over ontwikkelingen die zich erna afspeelden. Het spreekt bijna vanzelf dat ik voor mijn bronnen gebruik maakte van het Internet, er waren echter een aantal boeken waar ik ook nog waardevolle informatie uit heb gehaald. De drie aanhangsels zijn toegevoegd om een aantal technische hoofdbegrippen van het Internet uit te leggen. De uitleg die er in staat is echter zeer beknopt. 3

4 Het Allereerste begin Het jaar 1957 was een bijzonder jaar in de wereldgeschiedenis aangezien toen de eerste satelliet, de Sputnik, door de Sovjet Unie de ruimte in gelanceerd werd. De Sovjet Unie en de Verenigde Staten stonden al jarenlang tegenover elkaar en deze gebeurtenis was voor het Ministerie van Defensie van de Verenigde Staten daarom ook een goede reden om het Advanced Research Projects Agency of te wel ARPA 1 op te richten in Het idee van dit initiatief was om een aantal top wetenschappers bij elkaar te brengen die aan onderzoeksprojecten werkten. Het ARPA was primair op wetenschap gericht en het hoefde dus niet direct een militair product af te leveren. Het lukte een groep wetenschappers van de ARPA om in 18 maanden een Amerikaanse satelliet te produceren als antwoord op de Sputnik. Hierna kreeg ARPA de opdracht om onderzoek te doen op het gebied van Wide Area Networks. Aan het hoofd van dit project kwam Dr. J.C.R. Licklider 2 te staan. Bij de aanstelling van Licklider concludeerde deze dat de computertechnologie van dat moment nog niet voldoende was om een verbinding tussen verschillende systeemnetwerken te hebben. De meeste computers waren op dat moment namelijk nog batchsystemen. Dus dat betekende eenvoudige invoer op ponskaarten en slechte of geen uitvoer. Licklider stelde daarom dat het nodig was om onderzoek te doen naar geavanceerde computertechnologie. In 1962 publiceerde Licklider een stuk over het galactic networking concept dat ging over gedistributeerde sociale interacties. Dit was een van de eerste visies op WAN s. Rond die tijd was er nog een andere reden waarom er onderzoek naar WAN s werd gedaan. De angst in die tijd voor een nucleaire aanval vanuit de Sovjet Unie was namelijk zeer groot en voor defensie gaf dit hoofdbrekens op veel vlakken zo ook op het punt van communicatie. Als er namelijk een aanval zou komen zouden de centrale communicatiecentra kwetsbaar zijn. Er werd eerst gedacht om een aantal bomvrije communicatie centra te bouwen maar dit was onmogelijk. De RAND corporatie 3 bedacht dat het, het beste zou zijn om een nationaal of zelfs internationaal netwerk te maken, en dit communicatie netwerk te spreiden over het gehele land. Als er dan een aantal hoofdcommunicatie centra getroffen zouden worden dan kon de communicatie gewoon doorgaan via een ander deel van het netwerk. Een van de grootste kwesties die er speelden rond grote netwerken was de stroom van informatie door de netwerken. Dus hoe data van het ene systeem naar het andere systeem komt. Er werd gedacht aan communicatie via directe verbindingen tussen twee computers door het telefoon netwerk. Dit had echter zijn nadelen. In 1961 had L. Kleinrock van de Massachusetts Institute of Technology al een alternatief voorgesteld namelijk het packet switch -systeem. Deze techniek gaat er vanuit dat het te verdelen stuk data in stukjes, of wel packets, wordt verdeeld. Deze packets worden dan over het net verstuurt en bij elke node wordt gekeken waar het pakketje eigenlijk naar toe moet. De theorie hierachter is dat elke node gelijk is, en ongeacht de bron van het pakket wordt het als een hete aardappel bij elke node doorverzonden totdat het zijn eindbestemming heeft bereikt. De route die het pakketje heeft genomen doet er niet toe. Dit idee zou goed passen bij een militaircommunicatie netwerk, dat niet direct uit mag vallen als een paar communicatiecentra vernietigd worden. 1 ARPA werd van naam veranderd in 1973 in Defence ARPA, later werd het weer terug veranderd in ARPA in 1993 om weer in DARPA te worden veranderd in Ik zal steeds ARPA gebruiken, ook als het op dat moment in de geschiedenis eigenlijk DARPA heet. 2 Overgekomen van Bolt, Beranek and Newman, (BBN) in Cambridge, MA. 3 Het RAND is in 1948 opgericht en is een overheidsorganisatie in de Verenigde Staten. Het is een denktank die naar maatschappelijke, politieke en economische vraagstukken onderzoek doet. In de jaren 60 van de vorige eeuw was het vooral georiënteerd op militaire zaken. 4

5 De wereld was echter niet overtuigd dat dit packet-switch technology de best manier was. Paul Baran van RAND was echter wel van mening dat voor de ontwikkeling van een defensief netwerk, dit packet-switching system het beste zou zijn. 4 In 1965 werden er proeven gedaan met Wide Area Networks, namelijk door een aantal TX-2 computers in Massachusetts met computers in Californië te verbinden. Dit was het eerste Wide Area Network in de geschiedenis. Dit werd gedaan door de computers met een gewone telefoon lijn en gewone circuitschakelaars te verbinden. Alles bleek goed te werken behalve de circuitschakelaars. Hiermee was eigenlijk al de noodzakelijkheid bewezen van het packetswitching systeem. ARPANET In 1966 was de technologie zover en was er zoveel ervaring met Wide Area Networks opgedaan, dat er een eerste plan 5 voor ARPANET werd gepubliceerd door Lawrence G. Roberts van het Masschusetts Institute of Technology. In dit plan werd de structuur van het net uitgewerkt en werden de specificaties van het nieuwe netwerk gegeven. Een van de hoofdcomponenten in het nieuwe netwerk waren pakketschakelingen of te wel Interface Message Processors (IMP's). Deze moesten speciaal gebouwd worden en in 1967 kreeg Bolt Beranek and Newman, Inc. de order om ze ook daadwerkelijk te gaan bouwen. Verschillende andere instellingen kregen de opdracht om andere netwerkcomponenten te maken of standaarden te ontwikkelen. In 1969 werd door het Ministerie van Defensie van de Verenigde Staten ARPANET op gezet. ARPANET bestond uit 4 nodes. De eerste IMP werd door BBN bij een systeem van de Universiteit van Californië - Los Angeles geïnstalleerd.de tweede node werd geïnstalleerd in Stanford Research Institute, de derde in de Universiteit van Californië - Santa Barbara en de vierde bij de Universiteit van Utah. Ze waren verbonden door een 50 kbps lijn, en deze vier nodes bij elkaar vormden het gehele ARPANET aan het eind van Dit was de voorloper van het Internet dat we nu kennen. ARPANET was makkelijk aangezien het gebruikt kon worden om andere systemen op het netwerk te benaderen, zo kon computertijd verspreid worden over de vier universiteiten, wat natuurlijk goed was, want computertijd was duur in die tijd. Het aantal aangesloten computers zal de jaren die hier op volgden sterk in aantal toenemen. In 1971 zijn namelijk al 15 nodes aangesloten op dit netwerk. Het was een succesvol netwerk want in 1972 waren al 72 nodes aangesloten op het ARPANET. Er werd ondertussen verder gewerkt aan netwerk software en aan goede host-to-host software. Door de Network Working Group wordt onder leiding van S. Crocker in 1970 het eerste host-to-host protocol afgemaakt, namelijk de Network Control Protocol. Deze wordt in gebruik genomen in het netwerk. En na het implementeren van dit protocol wordt het voor de gebruikers veel toegankelijker om applicaties te ontwikkelen voor het netwerk. Demonstraties werden gegeven van het netwerk en het is heel succesvol. Al snel worden er programma s geschreven en de rol van het ARPANET verschuift snel. Waar het aanvankelijk gebruikt wordt om computertijd te delen over het net wordt het later vooral gebruikt om informatie, elektronische boodschappen en wetenschappelijk nieuwtjes uit te wisselen tussen de verschillende universiteiten. Zelfs nu is len een van 4 "On Distributed Communications Networks" van Paul Baran. 5 De paper waarin dit plan gepresenteerd werd heet Towards a Cooperative Network of Time-Shared Computers" 5

6 de belangrijkste toepassingen van het Internet. Op andere instellingen in de wereld worden vergelijkbare netwerken opgezet. Zoals het Franse ARPANET-CYCLADES 6. Op de Universiteit van Hawaii werd toen een andere mijlpaal bereikt, daar werd namelijk ALOHAnet opgericht door N. Abramson. Dit netwerk was verbonden door een radio-pakket netwerk en zou later, in 1972, worden verbonden met ARPANET. De proef van ARPANET was een zodanig succes dat er meer onderzoeksprojecten naar pakketcommunicatie van de grond kwamen. Zo werd later SATNET ontwikkeld, SATNET was satellietgestuurde communicatie. Omdat de structuur van ARPAnet gedecentraliseerd was, was het makkelijk uit te bereiden en door de jaren 70 heen groeide het aantal nodes dat aangesloten was steeds sterk. Een ander voordeel van ARPANET was dat er, in tegenstelling tot standaard netwerken, allerlei verschillende machines op aangesloten kon worden. Zolang ze maar met de pakket-switch signalen om kunnen gaan, doet het er niet toe van wat voor merk ze zijn of hoe ze zijn opgebouwd. De ontwikkelingen gingen begin jaren 70 steeds sneller. De eerste internationale verbinding tussen de Universiteit van Londen en het originele ARPANET werd neergezet. Verder werden de eerste ideeën over ethernet ontwikkelt. Over ethernet werd als eerst gesproken door Bob Metcalfe in zijn PH.D. thesis op harvard. Het werd uitgetest op een Alto computer van Xerox Parc. Het netwerk dat daardoor ontwikkeld werd kreeg de naam Alto aloha systeem. Ethernet zou later een dominante netwerktechnologie worden en veel in Internet gebruikt worden. Figuur 1: Het originele ARPANET in CYCLADES werd ontwikkeld nadat een Franse delegatie in de Verenigde Staten ARPANET hadden gezien en er zelf onderzoek naar gingen doen. 6

7 De impact van TCP/IP Er werd ingezien dat het NCP protocol niet goed genoeg meer was voor ARPANET. Het nadeel van NCP is namelijk dat het niet goed met het verlies van pakketjes overweg kan. Een ander nadeel van NCP is dat het maar maximaal 256 hosts kan herkennen en ondersteunen. En omdat in die tijd al werd ingezien dat het in de toekomst mogelijk zou moeten zijn om netwerken aan elkaar te verbinden. Lag het voor de hand dat 256 hosts veel te weinig zou zijn. Onder leiding van ARPA werd daarom besloten om een nieuw protocol te ontwikkelen; het TCP/IP-protocol 7. In 1974 kwam het eerste ontwerp hiervan uit geschreven door Vint Cerf en Robert Kahn 8.Na het uitkomen van deze paper en na verschillende conferenties waar dit protocol werd geïntroduceerd, werd er veel mee geëxperimenteerd en werd het aangepast. In het begin werd er vooral op grote computers mee geëxperimenteerd en door velen werd gedacht dat het TCP/IP - protocol veel te groot zou zijn om ooit op kleine computers en pc s te draaien. Echter David Clark en een onderzoeksteam op MIT experimenteerden op kleine computers hiermee en kregen het voor elkaar om TCP/IP eerst te implementeren op de Xerox Alto en later op de PC. Deze systemen konden door het gebruik van TCP/IP communiceren met alle andere systemen waarop TCP/IP werkte, dus ook met de grote computers waar TCP/IP eerst op draaide. Dit hardware onafhankelijkheids gegeven heeft voor een groot deel bijgedragen aan het feit dat het Internet zo snel kon groeien. In 1977 worden de grote netwerken van dat moment, namelijk ARPANET, SATNET en Packet radio aan elkaar gekoppeld door een gateway. Dit wordt vooral mogelijk gemaakt door de dan beschikbare Internet protocollen. Mede door deze ontwikkeling kreeg de verdere ontwikkeling van TCP/IP een vaart. TCP/IP was tot dan toe gezien als één protocol, maar wordt op dat moment in tweeën verdeeld, dus in TCP en IP. Deze twee protocollen werken bij het huidige Internet vrijwel altijd samen, dus wordt er vaak over TCP/IP gesproken als je het eigenlijk over de eigenschappen van een van de twee protocollen hebt. De ontwikkelingen rond die tijd, volgen zich wederom snel op zo wordt er in 1979 door Tom Truscott, Jim Ellis en Steve Bellovin met behulp van de UUCP 9 technologie het USENET opgezet. Dit netwerk wordt gebruikt om nieuwsgroepen op te zetten en ermee te werken. Ook veranderde ARPANET toen van vorm. Het was de ARPA namelijk opgevallen dat het merendeel van het verkeer over ARPANET uit bestond en het oorspronkelijke doel van ARPANET hiermee dus voorbij werd geschoten. ARPANET werd opgesplitst in ARPANET en MILNET, waartussen trouwens, met behulp van TCP/IP, nog wel communicatie zou blijven bestaan. In het jaar 1982 wordt door ARPA het transmission control protcol en het internet protocol als officieel protocolset voor ARPANET herkent. Een jaar later zou het worden geïmplementeerd op het gehele ARPANET. Met het vaststellen van TCP/IP als standaard protocol komt ook een van de eerste definities van Internet naar voren. het Internet is namelijk een stel verbonden netwerken, in het bijzonder als deze internetten het TCP/IP protocol gebruiken. TCP/IP heeft tot gevolg dat er makkelijker nieuwe netwerken opgericht en aan het ARPANET verbonden kunnen worden. Om een aantal voorbeelden te noemen: 7 Appendix A.2 8 De paper hierover heet A Protocol for Packet Network Intercommunication 9 UUCP staat voor unix-to-unix-copy. UUCP is ontwikkeld op AT&T Bell labs en wordt meegegeven met unix als tool. 7

8 - -CSNET, het Computer Science Network, opgericht om onderzoekers te helpen die geen verbinding met ARPANET hebben. Dit netwerk wordt later bekend onder de naam Computer and Science Network. - BITNET, The because it s time network, eerst opgericht aan de universiteit van New York en daarna verbonden met Yale en andere universiteiten. Dit netwerk voorziet vooral in en listserv servers, gebruikt om te communiceren. - EUnet, dit netwerk was oorspronkelijk tussen Nederland, Denemarken, zweden en het Verenigd koninkrijk. Vooral gemaakt om services en USENET services in deze landen aan te bieden. - JNET, het Japanese Computer Network. Dit is een netwerk in Japan. - NSFNET, het National Science Foundation Network. De national Science foundation maakt een aantal supercomputercentra die het mogelijk maken om het aantal verbindingen tot het net enorm uit te bereiden. Dit NSFNET zou jaren lang een grote rol spelen. Figuur 2: Het ARPANET en verbonden netwerken in 1987 Het Internet Met de komst van de hierboven genoemde netwerken en standaards kan je eigenlijk pas echt over het Internet spreken, zoals wij dat in de huidige vorm kennen. ARPANET is dan namelijk niet meer het hoofdnetwerk maar gewoon een van de vele netwerken van het Internet. Dit Internet was zo toegankelijk dat het snel groeide. NSFNET was nu het dominante netwerk in dit Internet. Vroeger was ARPANET het belangrijkste netwerk maar door de komst van het NSFNET die een grotere capaciteit tot uitbreiding had, werd die rol overgenomen van ARPANET. De ontwikkelingen gingen na de introductie van TCP/IP ook weer snel, zoals de gehele ontwikkeling van Internet snel is gegaan en zo werden er een aantal belangrijke Internet-commisies opgericht zoals het IETF 10, het IRTF 11 en het IAB Internet Engineering Task Force. Deze groep is verantwoordelijk voor het in de lucht houden van het Internet. De werkgroepen die hierbij zijn aangesloten stellen standaarden voor het Internet op en ontwikkelen deze. 8

9 Samen maken deze groepen deel uit van The Internet Society, die zich als doel heeft te waken over de toekomst van het Internet. Een belangrijke taak dat deze commissies in het begin van hun oprichting hebben uitgevoerd is het publiceren van documenten die de technologische kant, zoals protocollen van het Internet beschreven. Deze werden eerst Experiment notes genoemd en werden later tot een serie van documenten omgevormd, die allemaal request for comment + een uniek nummer als naam hadden. Deze RFC s werden in het begin door ARPA al gebruikt om de ontwikkeling van het packet-switching bij te houden en later dus om andere documentatie over het Internet in op te slaan. Op deze manier zijn de RFC s geworden tot de archieven van het Internet. Later zou het Internet Network Information Center worden opgericht die de informatie over de structuur en het functioneren van het Internet zou bijhouden. Door de explosieve groei van het Internet nam het aantal toepassingen ook explosief toe, zo werden er in eind jaren 80 het Internet Relay Chat ontwikkeld door Jarkko Oikarinen,het Network news protocol werd ontwikkeld en de eerste echt schadelijke worm werd ontdekt die 6000 van de actieve hosts op dat moment infecteerde. Met de explosieve groei van het Internet kwam nog een ander heel ander aspect naar voren. Tot dan toe waren de meeste netwerkfaciliteiten en ontwikkelingen door de overheid gefinancierd, maar ineens werd het toen ook interessant voor bedrijven om te investeren in het Internet. Natuurlijk had het bedrijfsleven al wel de potentie ingezien van het Internet, maar toen het Internet zo groeide stapten bedrijven er zelf ook in, door bijvoorbeeld zelf netwerken en routers op te zetten en die met het Internet te verbinden. Dit had weer tot gevolg dat er meer mogelijkheden voor het Internet vrij kwamen en dat het dus weer sneller kon groeien. Het World Wide Web Zoals ik al heb vermeld is het niet mogelijk om in deze scriptie alle ontwikkelingen te omschrijven die het Internet hebben gemaakt tot wat het nu is, maar een ontwikkeling die veel impact heeft gehad op het Internet is de ontwikkeling van het World Wide Web door Tim Berners Lee van CERN 13. Het World Wide Web is een verzameling documenten die refereren naar elkaar en die via een webbrowser gedownload en geladen kunnen worden. Dit komt er op neer dat documenten verwijzingen naar andere documenten in hun tekst kunnen hebben. Een tekst die dit soort verwijzingen in zich heeft en ondersteund is hypertekst. Deze verwijzingen kunnen worden aangeroepen door simpel op de verwijzende tekst te klikken en de tekst waar het naar wijst zal direct in de browser worden geladen. Het protocol die dit ondersteunt en mogelijk maakt is het hypertext transfer protocol. Met dit protocol was het mogelijk webpagina s te creëren en deze pagina s te zien op je eigen computer. Het Internet zoals bijna iedereen het vandaag de dag kent en gebruikt bestaat hoofdzakelijk uit webpagina s en met de ontwikkeling van het World Wide Web is dit dus mogelijk geworden. Je zou kunnen zeggen dat dit een van de meest belangrijke ontwikkelingen van het Internet in de jaren negentig is geweest. Door het creëren van webpagina s is het Internet toegankelijk geworden voor een veel groter publiek. In de jaren tachtig waren het toch vooral de computerspecialisten en in America militairen die het Internet gebruikten. Niet veel later na de invoering van het WWW kwamen de eerste pagina s al op met onderwerpen die niet gerelateerd aan computertechnologie waren. Het aantal mensen dat hierna toegang tot Internet 11 Internet Research Task Force. Deze groep doet vooral onderzoek naar netwerkprotocollen zoals TCP/IP. 12 Internet Activities Board. Deze groep houdt voornamelijk toezicht op het Internet en bijbehorende protocollen. De subcommissies hiervan bepalen ondermeer standaards en kijken naar problemen zoals de snelle groei van het Internet. Het IETF en IRTF zijn trouwens onderdelen van de IAB. 13 CERN staat voor Conseil Européene pour la Recherche Nucléaire en is een Zwitsers instituut die nucleair onderzoek doet. 9

10 wil zal enorm stijgen. Wat evenzo belangrijk voor het Internet is, is omdat zoveel mensen het gaan gebruiken, het voor de commercie ook interessant wordt. Bedrijven zullen hun producten gaan aanbieden, en diensten kunnen veel makkelijker online bestelt worden. Tegenwoordig zijn er zoveel (hyperlinked) pagina s dat wetenschappers er op de een of andere manier orde in zouden willen proberen te scheppen. Wat trouwens nog niet echt lukt. Ook uit dit oogpunt kan je zeggen dat het idee van hypertext heel (waarschijnlijk te) succesvol is geweest. Alhoewel WWW totaal niet is bedacht om orde te brengen in webpagina s Figuur 3: Tim Berners-Lee Het huidige en toekomstige Internet. Het is grappig om te zien hoe uit het originele plan van het Ministerie van Defensie van de Verenigde Staten om een robuust netwerk voor militaire doeleinden te creëren, een netwerk is ontstaan die vooral gebruikt wordt door het bedrijfsleven en door miljoenen browsende mensen. Door particulieren zal negen van de tien keer het Internet slechts gebruikt worden om te browsen, te en of voor Internet messaging. Dit werkt over het algemeen goed, maar er zijn/waren problemen met het Internet op andere vlakken. Een daarvan was het IP-nummer probleem. Elk apparaat krijgt een apart nummer als het online gaat, het IP- nummer. Dit nummer wordt onder andere gebruikt bij het versturen van data - pakketjes. Bij het ontwerpen van dit nummersysteem hebben ze waarschijnlijk totaal niet verwacht dat het Internet zo snel en zo groot zou groeien want een aantal jaren geleden kwam men er al achter dat het aantal IP - nummers snel opgebruikt zou zijn. Voor dit probleem hebben ze het IPv6 ontwikkeld. Dit nummer is compatibel met het oude IP - nummer, en heeft als voordeel dat het een veel groter aantal nummers kan representeren. De hoeveelheid nummers die het IPv6 moet kunnen representeren is zeker genoeg voor de komende decennia. Een ander probleem, of liever gezegd kwestie, waar het huidige Internet mee zit, is de snelheid. Alhoewel die langzamerhand omhoog gaat en de kosten voor bandbreedte naar benenden is het nog lang niet toereikend om bijvoorbeeld enigszins mooie multimedia presentaties over het net te kunnen tonen aan de gemiddelde gebruiker. Een van de oplossingen die hiervoor ontwikkeld worden is glasvezelnetwerken en ook het Internet2. Dit Internet2 is ettelijke malen sneller dan het huidige Internet. Voorlopig is het echter nog afwachten wat de wetenschap ons gaat bieden. We mogen waarschijnlijk onze handen al dicht knijpen dat we niet nog met het ARPANET van 25 jaar geleden zitten. Alhoewel de eerlijk gebiedt te zeggen dat aspecten als Internet wormen en spam-mail toen nog niet eens bedacht waren, laat staan hinderlijk waren. Ik ben in ieder geval zeer blij dat het Internet bestaat want het heeft mij een leuk onderwerp voor een scriptie opgeleverd. 10

11 Aanhangsels A.1 Pakketschakelingen Een pakketschakeling is een van de hoofdcomponenten van de huidige Wide Area Networks. Een pakketschakeling heeft de structuur van een kleine computer, zo heeft het een (klein) geheugen, een processor en I/O-poorten. In het begin van de ontwikkeling van WAN s werden ook echt omgebouwde computers gebruikt om als pakketschakeling te dienen, tegenwoordig worden vooral speciaal voor dit doel ontworpen apparaten gebruikt. Het groot voordeel van pakketschakelingen is, is dat ze het mogelijk maken dat een netwerk bijna onbeperkt uitgebreid kan worden. Dit is ook bij Local Area Networks wel mogelijk, namelijk met behulp van bridges, maar bij pakketschakelingen wordt de bandbreedte gewoon behouden als er een nieuwe pakketschakeling bij komt, dit is bij LAN s uitgebreid met bridges niet het geval. Dus ligt de bandbreedte bij een WAN meestal veel hoger dan die bij LAN s die uitgebreid met bridges en andere LAN s zijn. Een ander voordeel van pakketschakelingen is dat ze het Store-and-Forward principe ondersteunen. In de meeste LAN s is het namelijk zo dat er per keer alleen maar communicatie tussen één paar computers mogelijk is. Door het Store-and-Forward principe is het bij WAN s wel mogelijk dat meerdere computers tegelijk pakketjes sturen. Het Store-and- Forward principe werkt als volgt: Een pakketschakeling ontvangt een pakketje en slaat dit op in het geheugen van de pakketschakeling. Hierna krijgt de processor te horen dat er een pakketje is aangekomen. Dan treedt het forward-deel in werking. De processor kijkt dan wat de bestemming van het pakketje is en via welke interface het pakketje verzonden moet worden. Het pakketje wordt naar die interface weggeschreven en dan treedt de uitvoerhardware in werking. Zo kunnen er meerdere pakketjes tegelijk worden verzonden. A.2 Het Transmission Control Protocol / Internet Protocol(TCP/IP) en Ethernet Het TCP/IP-protocol wordt tegenwoordig standaard in het Internet toegespast.voordat ik een korte uitleg van de belangrijkste elementen van de TCP/IP - suite geef, zal ik een aantal voordelen van deze suite opsommen. Deze voordelen zijn waarschijnlijk de reden waarom TCP/IP in netwerken tegenwoordig veel meer wordt toegepast dan andere protocollen. -Het TCP/IP protocol is onafhankelijk van het netwerk model. Dit komt voornamelijk doordat het op software niveau draait. -TCP/IP is onafhankelijk van het transmissiemedium -Het is onafhankelijk van specifieke leveranciers, alhoewel het wel als eerste in Unix ingebouwd zat, werd het later door veel software leveranciers overgenomen. Het is een soort van Open-source idee; Iedereen kan namelijk zien het werkt en aan de hand hiervan zijn eigen TCP/IP - software ontwikkelen. -TCP/IP is onafhankelijk van het besturingssysteem en de computerhardware. Het TCP/IP bestaat niet uit slechts twee protocollen maar uit een heel aantal protocollen, diensten en toepassingen. Hieronder zal eerst het IP - protocol en daarna het TCP - protocol kort worden behandeld. Elke apparaat dat aangesloten is op het Internet heeft een eigen IP - adres. Als een stuk data verzonden moet worden gebeurt dit aan de hand van deze IP - adressen Het IP protocol zorgt ervoor dat het te verzenden pakket aankomt op het juiste adres, door aan elk pakketje het juiste IP bestemming - adres toe te kennen. IP geeft daarvoor aan de te versturen data een header mee, waar onder andere het IP - adres van de bron, het IP - adres 11

12 van de bestemming en checksum - data instaat. Het IP - pakketje dat ontstaat wordt aan een volgende laag in het systeem meegegeven. Meestal is dit de ethernet laag Het pakketje data dat IP heeft gekregen komt weer van een ander protocol af. Dit is meestal het TCP - protocol of UDP(user datagram protocol). TCP zorgt er hoofdzakelijk voor dat de grote blokken data die verzonden moeten worden in pakketjes wordt verdeeld. Het staat dus tussen de toepassing waarvan de data verzonden moet worden en het IP-protocol in. Verder zorgt TCP ervoor dat alle pakketjes aan zullen komen. TCP nummert hier de pakketjes voor en als TCP merkt dat een pakketje niet aankomt dan zorgt TCP ervoor dat het opnieuw verzonden wordt over het netwerk. Door de nummering van de pakketjes weet het TCP - protocol aan de kant van de ontvanger hoe de pakketjes aan elkaar verbonden moeten worden om de oorspronkelijke brokken data te krijgen die door een programma op de computer van de ontvanger verwerkt kunnen worden. UDP werkt anders dan TCP in de zin dat het niet controleert of er pakketjes wel of niet aankomen. Het zorgt er gewoon voor dat er een constante stroom van pakketjes is. Het nadeel hiervan is dat er pakketjes ontbreken bij de ontvanger, wat weer tot incomplete data leidt. Voor sommige toepassingen maakt dit echter niet zoveel uit. Ethernet: Wanneer er een TCP - pakketje gevormd is en dat weer tot IP - pakket wordt omgevormd, dan wordt dit meestal doorverzonden naar de ethernet laag. Ethernet werkt op het hardware niveau, het ethernet - pakketje dat ontstaat wordt dus over het fysieke netwerk verzonden. Elk apparaat dat aan een netwerk is verbonden heeft een uniek adres. Dit heet het MAC - adres. Via het ARP(address Resolution Protocol) wordt bij elke IP - adres het bijbehorende MAC - adres gezocht. In het ethernetpakket komt het IP - pakketje te zitten, alsmede het MAC - adres van de bron en het MAC-adres van de bestemming. In deze zgn. header van het ethernet-pakketje zitten verder nog onderdelen zoals crc, error-detection en een paar andere zaken. Via dit MAC - adres weten andere netwerk-apparaten weer als ze een pakketje binnenkrijgen of het voor hun bedoelt is, of dat ze het moeten doorverzenden. Figuur 4: Ethernet pakket 12

13 A.3 Bridge, router, repeater en gateway Een Bridge is een apparaat tussen twee netwerken, dat wanneer het een pakketje van het ene netwerk ontvangt, naar het MAC-adres van de bestemming van het pakketje kijkt en aan de hand hiervan het pakketje wel of niet doorgeeft aan het andere netwerk waarmee het verbonden is. Bridges zitten meestal in LAN s. Een router is ook een apparaat tussen twee of meerdere netwerken. Als het een pakketje van een netwerk binnen krijgt dan kijkt het naar het IP-adres hiervan en aan de hand hiervan kijkt het aan welk netwerk het pakketje moet worden doorgeven. Een repeater is hoofdzakelijk een apparaatje tussen twee netwerken dat het signaal van één netwerk versterkt en doorgeeft naar een ander netwerk. Het let niet op de inhoud van het signaal, dus weet niet of het überhaupt zin heeft om het pakketje door te geven. Een gateway wordt meestal gebruikt om twee LAN s te verbinden. Het wordt gebruikt om alleen de goede pakketjes van het ene LAN naar het andere te sturen en de rest van de pakketjes te blokkeren. 13

14 Literatuurlijst Boeken: Vraagbaak Internet, red. Sybex, uitg. Sybex- soest Computernetwerken en Internetten, Douglas E. Comer [vert. Uit het engels door D.M. Rietdijk et al], Prentice Hall, 1997 TCP/IP voor dummies, Candance Leiden en Marshall Wilensky, [Vertaald uit het engels door Frontline], Foster city. Computer Systems Architecture, a networking approach, Rob Williams, Addison-Wesley Websites: The history of ARPA leading up to the ARPANET The historie of the Internet Short history of the Internet A brief history of the Internet Invention of Ethernet A technical history of Cyclades Darpa over the Years A protocol for network packet intercommunication, A Brief history of the Internet and related networks, 14