Aufgrund der aktuellen Diskussionen rund um das Thema "Schlandnet" ist diese Arbeit auch nach knapp 8 Jahren up-to-date. Bereits 2006 wurde die Struktur des Interntes hinsichtlich der Abhängigkeit von weltumspannenden Providern untersucht. Dabei zeigt sich (nach meinem jetzigen Kenntnisstand), dass Ergenisse von damals zu großen Teil heute noch so Bestand haben und sich nicht wirkich viel geändert hat.
Das Internet dient immer mehr als Transporteur für vertrauenswürdige Daten und
als Zugang zu überlebenswichtigen Diensten. Bankverbünde tauschen Geldtransfers
über VPN-Tunnel aus, Groÿunternehmen setzen zunehmend auf Internet-Telefonie.
Und auch bei staatlichen Institutionen steigt die Abhängigkeit vom weltumspannenden IP-Netz zusehends. Aber auch im privaten Bereich steigt die Bedeutung des Internet immer weiter an. So legte die Bundesnetzagentur kürzlich ihren aktuellen Jahresbericht 2005 vor, demnach existierten Ende 2005 ca. 10,4 Millionen geschaltete DSL-Anschlüsse in Deutschland, wodurch damit allein in diesem Jahr ein Zuwachs von 3,6 Millionen entstand.
Immer wieder, zuletzt beim Weltgipfel der Informationsgesellschaft in Tunis, monieren Kritiker, dass ökonomische Zwänge das Netz der Netze grobmaschiger und damit anf älliger für Pannen und Angrie werden lassen. Die Betreiber von weltumspannenden Backbones lassen sich in der Tat an zwei Händen abzählen. Ein erklecklicher Teil des IP-Tracs durchläuft große Knoten. Im gleichen Maße wächst die Angst, das Internet könnte vielleicht doch nicht so stabil sein, wie es die März vom Atombombenfesten Rechnerverbund suggeriert. Eine Antwort auf diese Frage gibt das Internet in kurzen Abständen selbst. Als beispielsweise im Oktober letzten Jahres der größte deutsche Internetaustauschpunkt DE-CIX in Frankfurt teilweise ausel, nahm kaum jemand Notiz davon. Oensichtlich halten die Netzbetreiber für den Ernstfall Redundanz-Bandbreiten vor und schaen es, ihren Trac in Sekundenschnelle automatisiert umzuleiten.
Ein genauerer Blick auf die logische Infrastruktur des Internet zeigt, dass der
weltweite IP-Netzwerkverbund zurzeit selbst klaende Wunden schließen kann.
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Das Internet
2.1 Internet - Das Netz der Netze
2.2 Autonome Systeme und IP-Adressen
3 Autonome Systeme und ihre Beziehungen
3.1 Beziehungen - Autonom und vermascht
3.1.1 Transit - Eine asymmetrische Beziehung
3.1.2 Peering - Eine symmetrische Beziehung
3.2 Mautstrecken - Zahlen oder nicht bezahlen
3.3 Hierarchie unter Autonomen Systemen
3.3.1 Die drei Schichten der Provider
3.3.2 Rangliste der Systeme
4 Routing zwischen den Autonomen Systemen
4.1 Routing-Protokolle
4.2 Das Border Gateway Protocol (BGP)
4.2.1 BGP-Kommunikation
4.2.2 Pfad-Attribute
4.2.3 Der Routing-Prozess
4.2.4 Routing-Policies
4.2.5 Beispiel-Konfiguration
4.3 Klassenlose IP-Adressierung
4.3.1 Classless Interdomain Routing (CIDR)
4.4 Routing-Strategien
4.5 Routing Policy Specification Language (RPSL)
5 Infrastruktur des Internet
5.1 Infrastrukturen
5.2 Der Blick auf Deutschland
5.2.1 Rollenverteilung für Deutschland
5.2.2 Internetknoten in Deutschland
5.2.3 Internet-Infrastruktur in Deutschland
5.3 DSL-Provider im Überblick
5.4 Physikalische Verbindungen
5.5 Schutzmaßnahmen der Provider
6 Datenmodelle und Abschätzungen
6.1 Datenströme zwischen den Autonomen Systemen
6.2 Verteilung von Peering und Transit
6.3 Datenvolumen in Deutschland
7 AiconViewer- Autonome Systeme im Blick
7.1 Überblick
7.2 AiconCollector - Sammeln der Informationen
7.2.1 Datenquellen
7.2.2 Implementierung
7.3 AiconViewer - Webfrontend
7.3.1 Implemetierung
7.4 Ergebnisse und Analysen
7.4.1 Vollständigkeit der Routen
8 Das Internet über sich selbst
8.1 Online-Informationen über das Internet
8.2 RIS - Routing Information Service der RIPE
8.3 Lixin Gao - Gewichtung von Verbindungen
8.4 Die Hierarchie aus mehreren Teilsichten
8.5 Rocketfuel - Standorte von Routern
9 Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit analysiert die komplexen Strukturen der Internetkommunikation mit besonderem Fokus auf den Standort Deutschland. Ziel ist es, die organisatorischen Beziehungen und Routingmechanismen zwischen den sogenannten Autonomen Systemen (AS) zu verstehen und darzustellen, sowie die Stabilität und Infrastruktur des Internets unter Berücksichtigung von Datenverkehrsmodellen und Routing-Strategien zu untersuchen.
- Strukturelle Analyse von Autonomen Systemen (AS) und deren Hierarchien.
- Untersuchung von Routing-Protokollen, speziell des Border Gateway Protocols (BGP).
- Analyse der Internet-Infrastruktur in Deutschland inklusive Datenvolumen und Knotenpunkten.
- Implementierung eines Werkzeugs (AiconViewer) zur Visualisierung von Routing-Informationen.
- Bewertung der Stabilität und Redundanz durch Peering- und Transit-Beziehungen.
Auszug aus dem Buch
3.1 Beziehungen - Autonom und vermascht
Wenn in diesem Kapitel der Begriff Verbindung benutzt wird, ist damit nicht die physikalische Leitung gemeint, über die Daten zwischen Autonomen Systemen ausgetauscht werden. Vielmehr steht der Begriff Verbindung hier für eine vertraglich festgelegte Beziehung zwischen zwei Betreibern von Autonomen Systemen, die regelt auf welcher vertraglichen Basis die Netze Daten austauschen dürfen. Die eigentlichen physikalischen Übergänge zwischen zwei Netzen werden in Kapitel 5.4 näher beschrieben.
Ein Autonomes System wird als Stub-AS bezeichnet, wenn das Netz nur insgesamt eine Verbindung zu einem anderen System besitzt. Da es nur an ein anderes Autonomes System angeschlossen ist, wird der gesamte Datenverkehr standardmäßig an das andere System geleitet. Diese Autonomen Systeme werden auch single-homed AS genannt. Dementsprechend bezeichnet man Autonome Systeme mit mehr als einer Verbindung zu anderen Systemen als multi-homed AS. Eine andere grundlegende Unterscheidung sind die Transit-AS. Diese Autonomen Systeme gehören zu der Gruppe der multi-homed AS, betreiben also Verbindungen zu mehr als einem anderen System, und erlauben Durchgangsverkehr (Transit). Durchgangsverkehr ist jeder Datenverkehr, dessen Ziel und Ursprung nicht zum entsprechenden Autonomen System gehören. Diese Art von Autonomen Systemen wird zumeist von Internet Service Providern betrieben.
Autonome Systeme unterscheiden sich in Größe und räumlicher Ausdehnung sehr stark voneinander. Das bedeutet auch, dass jeder Betreiber seine eigene Strategie hat, mit der er die Kommunikation der IP-Pakete zu anderen Systemen organisiert. Dazu müssen die Wegstrecken zu anderen Autonomen Systemen ständig neu austariert werden, jeder AS-Betreiber verfolgt dabei eine unabhängige Strategie um sein Netz zu verknüpfen. Gemeinsamer Nenner ist aber immer, eine möglichst redundante Anbindung an andere Autonome Systeme zu erlangen. Unterschieden wird dabei zwischen zwei grundlegenden Verbindungs-Typen: Transit und Peering.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die wachsende Bedeutung des Internets als kritische Infrastruktur ein und definiert das Ziel der Arbeit, die Strukturen der Internetkommunikation und der Autonomen Systeme in Deutschland zu analysieren.
2 Das Internet: Dieses Kapitel erläutert die geschichtliche Entstehung, die dezentrale Struktur des Internets und die grundlegende Funktionsweise der Autonomen Systeme sowie deren Identifizierung durch IP-Adressen und ASN.
3 Autonome Systeme und ihre Beziehungen: Hier werden die vertraglichen Vereinbarungen zwischen Betreibern, insbesondere die Konzepte Transit und Peering, sowie die hierarchische Schichtung von Providern in Tier-Ebenen detailliert beschrieben.
4 Routing zwischen den Autonomen Systemen: Dieses Kapitel behandelt die technischen Routing-Mechanismen, insbesondere das Border Gateway Protocol (BGP), sowie Techniken der Adressierung und Strategien zur Pfadmanipulation und Fehlervermeidung.
5 Infrastruktur des Internet: Es erfolgt eine Analyse der logischen und physikalischen Infrastruktur mit speziellem Fokus auf deutsche Gegebenheiten, Internetknoten, DSL-Provider und Redundanzmaßnahmen.
6 Datenmodelle und Abschätzungen: Dieses Kapitel untersucht die verschiedenen Arten von Datenströmen (Inbound/Outbound) und bietet eine quantitative Analyse des aufkommenden Datenvolumens in Deutschland.
7 AiconViewer- Autonome Systeme im Blick: Die Entwicklung und Implementierung eines speziellen Werkzeugs zur Erhebung, Speicherung und grafischen Visualisierung von Routing-Informationen und Verbindungen zwischen Autonomen Systemen wird hier vorgestellt.
8 Das Internet über sich selbst: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über existierende Hilfsmittel, Datenbanken und Forschungsprojekte zur Analyse von Internetstrukturen, wie etwa Lixin Gaos Gewichtungsmodell.
9 Fazit und Ausblick: Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst, wobei der Fokus auf dem Konzentrationsprozess im Markt und der zunehmenden Bedeutung der Netzstabilität liegt.
Schlüsselwörter
Internet, Autonome Systeme, BGP, Routing, Peering, Transit, Infrastruktur, Deutschland, DE-CIX, IP-Adressen, AiconViewer, Datenströme, Datenvolumen, Internetknoten, Netzwerktechnik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der strukturellen Analyse des Internets, insbesondere der Untersuchung von Autonomen Systemen (AS) und den organisatorischen sowie technischen Beziehungen zwischen diesen Netzen, unter besonderer Betrachtung der deutschen Infrastruktur.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf Routing-Protokollen (speziell BGP), den vertraglichen Vereinbarungen zwischen Providern wie Peering und Transit, der physikalischen und logischen Infrastruktur des Internets sowie der Analyse von Datenströmen und Datenvolumen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, die komplexen Zusammenhänge der Internetkommunikation zu durchdringen, die Rollenverteilung der Autonomen Systeme in Deutschland zu identifizieren und ein Werkzeug zu entwickeln, um diese Strukturen sichtbar und analysierbar zu machen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse zu Routing-Konzepten sowie auf einer empirischen Untersuchung, die durch die Implementierung eines eigenen Software-Werkzeugs (AiconViewer) zur Erhebung und Auswertung von Routing-Daten aus öffentlich zugänglichen Quellen unterstützt wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Betrachtung von AS-Beziehungen und Routing-Mechanismen, die Analyse der deutschen Internet-Infrastruktur, die Modellierung von Datenströmen sowie die Vorstellung und Auswertung des entwickelten AiconViewer-Tools.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Schlagworte sind Autonome Systeme, BGP, Internet-Infrastruktur, Peering, Transit, Routing-Policy, Datenvolumen und Netzwerkanalyse.
Welche Rolle spielt der DE-CIX für die Analysen in dieser Arbeit?
Der DE-CIX wird als zentraler Knotenpunkt in Deutschland analysiert, um die Vernetzung von Providern zu verdeutlichen und als Beispiel für die Bedeutung von Redundanz und Stabilität im deutschen Internet-Teil zu dienen.
Was leistet das implementierte Werkzeug "AiconViewer"?
Der AiconViewer dient als Webanwendung zur automatisierten Erhebung von Routing-Daten aus Datenbanken, deren Speicherung sowie der grafischen Aufbereitung, um Verbindungen zwischen Autonomen Systemen zu visualisieren und statistisch auszuwerten.
- Arbeit zitieren
- Stefan Dierichs (Autor:in), 2006, Eine strukturelle Analyse des Internet, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/269865
