1.2. Prinzipien

Die Netzwerk-Schicht (auch Vermittlungsschicht oder Internet-Schicht genannt) nimmt eine zentrale Position bei jeder Netzwerk-Architektur ein, weil hier der kleinste gemeinsame Nenner vorhanden ist, der "nach oben" einer Vielzahl von Transportsystemen und Anwendungen dient und sich "nach unten" auf eine Vielfalt unterschiedlichster Übertragungstechnologien abstützt.

Diese Einordnung in das Schichtenmodell zeigt das folgende Beispiel:

Eine wichtige Grundidee der Internet-Architektur (und der meisten anderen Datennetze ebenfalls) ist das Paket-Prinzip als Vermittlungsverfahren.

Die zu übertragenden Informationen werden in Pakete mit begrenztem Umfang zerlegt. Die Datenpakete werden dann unabhängig voneinander durch das Netz transportiert:

Mit A, B, C, D, E sind hier die Endsysteme bezeichnet und mit X, Y, Z die Router. Unterschiedliche Farben kennzeichnen die unterschiedlichen Kommunikationsbeziehungen.

Sie sehen auf der Verbindung von Y nach D, wie sich die Pakete unterschiedlicher Quellen die Leitung teilen. Ein "Besetztfall" wie beim Telefon kommt daher nicht vor, wohl aber eine Verzögerung von Paketen, da sich alle Informationsflüsse die begrenzte Kapazität der physischen Leitung teilen müssen.

Wir nehmen nun an, daß die Leitung von X nach Y eine sehr kleine Kapazität hat oder gestört ist. Das Paket 2 von A nach D (jetzt braun dargestellt) wird daher von X auf den "günstigeren" Weg über Z geschickt:

Wir sehen, daß sich der "Umweg" über Z wirklich gelohnt hat: Unser Paket 2 (braun) ist noch vor Paket 1 (rot) beim Empfänger D.
Mit diesem gegenseitigen Überholen von Paketen muß man immer dann rechnen, wenn die Pakete unabhängig voneinander das Netz durchlaufen. Wegen der Ähnlichkeit mit der Telegramm-Verschickung nennt man dieses Verfahren daher auch Datagramm-Prinzip. In der Internet-Architektur ist das Paket ein IP-Datagramm. Wir werden sehen, daß sich "höhere Schichten" (TCP ...) bei Bedarf um die Wiederherstellung der richtigen Reihenfolge kümmern.

Man könnte auch gleich in der Netzwerk-Schicht dafür sorgen, daß die Pakete einander nicht überholen. Ein "Eröffnungspaket" richtet einen festen Weg ("Virtueller Kanal") ein, auf dem alle weiteren Pakete folgen müssen.
Dies ist jedoch für die Netzknoten aufwendiger und auch weniger robust, da die Pakete bei Ausfall von Leitungen oder Knoten des Netzes nicht automatisch einen anderen Weg suchen. Daher haben sich solche Verfahren nicht so breit durchgesetzt wie die IP-Datagramm-Technologie.
Das eben dargestellte Modell eines homogenen Netzes aus Routern, Endsystemen und Verbindungsleitungen beschreibt recht gut den Fall, daß es genau einen Netzanbieter gibt (die "Post" ;-).
Wie wir wissen, geht die Entwicklung hier in eine andere Richtung: Bei der Schaffung weltweiter Netze werden üblicherweise ganze Teilnetze miteinander verbunden. Dies erfolgt wiederum durch Router:

Die "Internstruktur" der Teilnetze ist nur in wenigen Fällen bekannt (in unserem Beispiel bei Netz 1). Das ist aber kein Nachteil, weil ein einheitliches Netzprotokoll dafür sorgt, daß sich diese Netze aus Sicht der Endysteme wie "ein großes Netz" verhalten. Genau aus dieser Betrachtungsweise kommt auch der Begriff Internet, dessen Kerngedanke die Verknüpfung von Einzelnetzen ist.

Manche Netze (vor allem im lokalen Bereich) bestehen nicht aus Routern und Verbindungsleitungen, sondern nutzen ein gemeinsames Übertragungsmedium, auf das alle Endsysteme und die nach außen führenden Router Zugriff haben. Ein solches Beispiel ist hier in Netz 2 zu erkennen:


© Uwe Hübner, 29.09.96