2013 – ISO OSI Referenzmodell und Protokolle - RFC 791

Whitepaper ISO OSI Referenzmodell und Protokolle 29. April 2013
2. Ausgewählte Protokolle
Innerhalb des OSI Referenzmodells sind einige Protokolle von besonderer Bedeutung.
Insbesondere die im Rahmen der Informationssicherheit relevanten Protokolle werden
im Folgenden kurz vorgestellt.
2.1. Ethernet
Ethernet spezifiziert Protokolle sowie Hardware für kabelgebundene Datennetze. Ursprünglich
wurde Ethernet für lokale Datennetze (LANs) konzipiert. Die Ethernet-
Protokolle enthalten neben Definitionen für Kabeltypen und Stecker insbesondere
die Standardisierung der eingesetzten Signale auf der Bitübertragungsschicht und
dem Aufbau des Ethernet-Rahmens. Im OSI-Referenzmodell bildet Ethernet sowohl
die physikalische Schicht als auch die Sicherungsschicht ab. Ethernet entspricht weitestgehend
der Norm IEEE 802.3. Alle Teilnehmer eines lokalen Ethernet-Netzwerks
übertragen Nachrichten mittels Hochfrequenz innerhalb des gemeinsamen Leitungsnetzes.
Jede Netzwerkschnittstelle wird über einen (global) eindeutigen 48-Bit-
Schlüssel - der MAC-Adresse - identifiziert. Aktuell sind Übertragungsraten von 10, 100
und 1000 MBit/s bis hin zu 10 GBit/s spezifiziert.
Durch das Verfahren „Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection“
(CSMA/CD) wird der Zugriff der Systeme auf das gemeinsame Medium kontrolliert.
Der Teilnehmer, der Daten über das Netzwerk übertragen möchte, lauscht auf dem
Medium (Carrier Sense) und stellt so fest, ob es bereits belegt ist. Die Datenübertragung
beginnt erst dann, wenn die Leitung frei ist. Da zwei Teilnehmer gleichzeitig zu
senden anfangen können, kann es trotz CSMA/CD zu Kollisionen kommen. Diese wird
dann im Rahmen der Kollisionserkennung (Collision Detection) festgestellt, woraufhin
beide Teilnehmer das Senden umgehend unterbrechen. Beide warten einige Zeit,
bevor sie mit der erneuten Übertragung beginnen. Da die meisten Netzwerke heute
im Vollduplexmodus betrieben, bei dem durch den Switches Kollisionen mehr entstehen
können, ist die Kollisionserkennung in modernen Netzwerken kaum noch relevant.
Die ersten Implementierungen von Ethernet-Netzwerken erfolgten in Bus-Topologien.
Jede Information, die von einem Teilnehmer über das Netzwerk übertragen wurde,
wurde von allen anderen Teilnehmern empfangen. Alle angebunden Teilnehmer
müssen daher stets die Informationen selektieren und verwerfen, die nicht für sie bestimmt
sind. Diese Eigenschaft wird bei Broadcast-Nachrichten genutzt, bei denen
alle Teilnehmer gleichzeitig angesprochen werden sollen. Gleichzeitig stellt diese Eigenschaft
jedoch auch ein Sicherheitsrisiko dar, da ein Angreifer den gesamten Datenverkehr
auf der Leitung mitprotokollieren kann. Durch den Einsatz von Hubs zur
Ablösung der Bus-Topologie durch Multi-Segment-Ethernet-Netze kann dies nicht behoben
werden, da auch hier weiterhin alle Ethernet-Rahmen in alle Segmente repliziert
werden.
In moderneren Netzen auf Basis von Ethernet werden heute zur Segmentierung der
Kollisions-Domänen Switches eingesetzt. In der Regel werden Ethernet-Rahmen über
Switches direkt vom Sender zum Empfänger transportiert, unbeteiligte Teilnehmer
Christian Book
http://rfc791.de/whitepaper 4/24