Informatik Funktionsweise von Netzwerken Netzwerkkomponenten Internet, Intranet...

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Informatik Funktionsweise von Netzwerken Netzwerkkomponenten Internet, Intranet Client/Server-Prinzip Internetdienste und -protokolle IP-Adressen und -Adressklassen Autorin: Anke Mäkiö (WLA), Elisabeth-Selbert-Schule Karlsruhe
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    05-Apr-2015
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  • Informatik Funktionsweise von Netzwerken Netzwerkkomponenten Internet, Intranet Client/Server-Prinzip Internetdienste und -protokolle IP-Adressen und -Adressklassen Autorin: Anke Mki (WLA), Elisabeth-Selbert-Schule Karlsruhe
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  • 2 Literatur und Links zum Nachlesen Literatur Andrew. S. Tanenbaum, Computernetzwerke, Pearson Studium Netzwerke Grundlagen, Herdt Verlag Netzwerke Protokolle und Dienste, Herdt Verlag LAN Vernetzung, Herdt Verlag Prestom Gralla, So funktioniert das Internet, Markt+Technik Verlag Links Wikipedia, freie Enzyklopdie http://www.wikipedia.de/http://www.wikipedia.de/
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  • Lokale Netze LAN Ethernet - Standard
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  • 4 Vorteile der Vernetzung vs. Einzelplatz Kommunikationsmglichkeit z.B.: per E-Mail, Chat Gemeinsame Programme und Daten z.B.: Daten werden, fr alle zugnglich, auf Netzlaufwerk gestellt. Gemeinsame Nutzung von Gerten z.B.: Netzwerkdrucker, CD/DVD-Laufwerk Erleichterte Datensicherung z.B.: Doppelte Festplatten, Spiegelung Erhhter Datenschutz und Datensicherheit z.B.: durch Vergabe von Zugriffsrechten Grere Leistungsfhigkeit z.B.: mehrere Server teilen sich Aufgaben, je nach Auslastung werden Aufgaben zum anderen Server bertragen.
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  • 5 Ethernet ist die seit den 90-er Jahren am weitesten verbereitete Technik fr lokale Datennetze (LAN=local area network). ermglicht den Datenaustausch zwischen allen in einem LAN angeschlossenen Gerten (Computer, Drucker u.a.). in der IEEE-Norm 802.3 standardisiert umfasst es Festlegungen fr Kabeltypen und Stecker beschreibt die Signalisierung fr die Bitbertragung und legt Paketformate und Protokolle fest.
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  • 6 Im LAN werden Stationen heute meist sternfrmig vernetzt. Alternative Topologien sind/waren: Ring oder Bus. In jeder Station steckt eine Netzwerkkarte. Diese wird mit Kabel an einen Hub (Verteiler) verbunden. Ein Hub ist ein Netzwerkgert, das in erster Linie Anschlussmglichkeit fr Gerte bereitstellt. Er wirkt meist zustzlich als Verstrker (Repeater). Ein einfacher Hub sendet ein empfangenes Signal an alle weiter. Ersetzt man ihn durch einen Switch, so erzielt man hhere Durchsatzraten, weil dieser die Datenpakete nicht an alle, sondern nur an die Zieladresse (MAC-Adresse) weiterleitet. Topologie im LAN Bus Ring Stern
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  • 7 Stern-Topologie Vorteile der Sternform Bei entsprechendem Hub (Switch) erreicht man hohen Durchsatz. Weitere Stationen knnen problemlos hinzugefgt werden. Ausfall einer Station hat keine Auswirkung auf das restliche Netz. Nachteile bei Ausfall des Hub liegt allerdings das Netz lahm. Groe Kabelmengen sind ntig. Investitionskosten Erweiterbarkeit Performance Ausfallsicherheit
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  • 8 Stern-Stern-Netz, Aufgabe Oft werden Teilnetze ihrerseits zum Stern verkabelt Beispiel eines Stern-Stern-Netzes: In einem 3-stckigem Gebude ist jedes Stockwerk im Stern verkabelt. Die Hubs sind ber je ein Kabel mit einem zentralen Hub verbunden Aufgaben 1.Skizzieren Sie das oben beschriebene Stern-Stern-Netz. 2.Welche Einschrnkungen gibt es, wenn a)der zentrale Hub bzw. b)das Kabel von zentralem Hub zu einem der Stockwerk-Hubs ausfllt?
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  • 9 Stern-Stern-Netz 1.)2.) a. Fllt der zentrale Hub aus, ist Komm. nur noch in den einzelnen Stockwerken mgl. b. Fllt ein Kabel vom Zentral-Hub zu einem Stockwerk-Hub aus, kann dieses Stockwerk nicht mehr mit den anderen kommunizieren. EG 1. Stock 2. Stock
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  • 10 bertragungsmedien fr IT-Netzwerke Metallischer Leiter (Kupferkabel) bertragung mittels elektrischem Impuls. Lichtwellenleiter (Glasfaserkabel) bertragung mittels Lichtimpuls. Luft bertragung drahtlos per Funk mittels elektromagnetischer Schwingungen (WLAN, Bluetooth, Infrarot).
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  • 11 4 Adernpaare paarweise verdrillt zur Abschirmung gegen Strstrahlung. Je einKabel fhrt vom Verteiler zur Station bei maximaler Reichweite von bis zu 100 m. Datenbertragungsrate von 100 Mbit/s und mehr geeignet fr 100BaseTX (Fast Ethernet) RJ-45 Stecker hnlich wie Telefonstecker nur etwas breiter mit 8 statt 4 Kabelanschlssen. Kupferkabel - Twisted Pair
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  • 12 Glasfaserkabel Auch Lichtwellenleiter (LWL) genannt Signalbertragung ber Lichtimpulse. Heute Reichweite bis 200 km ohne Repeater bei Daten- bertragungsraten im Gigabit- bis Terrabit-Bereich. Wegen der groen Reichweiten auch oft verwendet fr Verkabelung zwischen Gebuden als Firmen-Backbone.
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  • 13 Funk in Frequenzband 2,4 bis 2,4835 GHz und oberhalb von 5 GHz. Access Point wird an Switch oder Router angeschlossen und verwaltet die Zugangstabelle. Datenbertragungsrate: 54 Mbit/s bis 300 Mbit/s. Gefahr der Strung durch andere Gerte wie Video, Telefon, Mikrowelle. Norm IEEE 803.11, kompatibel zum kabelgebundenen Ethernet. WLAN (Wireless LAN)
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  • 14 WLAN-Funk im Vergleich zu Kabel Vorteile keine baulichen Manahmen ntig Mobilitt Lizenzfrei!! Nachteile geringere Datenbertragungsraten im Vergleich zu Kabel Gefahr der Sicherheitslcke!
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  • Das Client/Server-Prinzip
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  • 16 Server und Client Ein Server ist ein Programm oder ein Computer, der einen Dienst zur Verfgung stellt. Sein Gegenpart ist der Client, der den Dienst nutzt. Der Server wartet passiv auf den Auftrag, dann wird er aktiv, bearbeitet den Auftrag und kehrt in den Zustand des Wartens zurck. Immer beginnt der Client die Kommunikation, nie der Server.
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  • 17 Netzwerkserver regelt Netzverkehr, Zugriffsberechtigungen Fileserver Bereitstellung von Daten, regelmige Datensicherung etwa auf Streamer(Bandlaufwerk), doppelte Datenhaltung auf groen Festplatten z.B. RAID-System (Redundant Array of Inexpensive Disks) Application-Server Bereitstellung von Anwendungprogrammen Drucker-Server Verwalten der Warteschlage und Erledigen von Druckauftrgen Zeitserver Synchronisation von Rechneruhren Datenbankserver verwaltet Datenbank, beantwortet DB-Anfragen (Queries) Client/Server - Beispiele
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  • 18 E-Mail-Server "Postamt" fr E-Mail. Client ist z.B. Outlook. Newsserver bieten Zugriff auf Diskussionsforen Webserver stellt Webseiten zur Verfgung. Browser ist entsprechender Client. FTP-Server ermglicht die bertragung von Dateien zwischen Computern. Root-Server nennt man die wichtigsten Nameserver des DNS (Domain Name System) Proxy-Server stellt zwischengespeicherte Informationen (i.a. Webseiten) zur Verfgung. Client/Server - Beispiele
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  • Das Internet Ausfallsicherheit, Aufbau, Organisation, Kosten Protokollschichten, insbes. TCP/IP-Schicht Adressierung, DNS, Zugang
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  • 20 Erfindung des Militrs Ursprnglich eine Erfindung des Militrs ARPA-Net (Advanced Research Projects Agency), 1968, Verteidigungsministerium USA Forderung: bei Ausfall eines Computers im Netz bleibt Verbindung bestehen, d.h. militrische Kommunikation kann aufrecht erhalten werden, selbst wenn Teile des Netzes zerstrt sind.
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  • 21 Ausfallsicherheit im Internet Ausfallsicher, da Dezentrale Rechnerstrukturen, d.h. keine zentrale Rechnerleitstelle. Alle Rechner gleichberechtigt Paketvermittelt Aufteilung der Daten in Pakete bei flexibler Leitungsfhrung. Datenpakete finden selbstndig ihren Weg, Route steht nicht von vornherein fest. Auch, wenn Teile des Netzes ausfallen, bleibt die Verbindung erhalten. S E
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  • 22 Vom ARPANET zum Internet 1986: Langsame Telefonleitungen werden durch schnellere ersetzt. Leistungsfhige Hauptleitung (backbone) mit 56Kbit/s entsteht. Seit 1989 Anschluss zahlreicher internationaler wissenschaftlicher Institutionen ans bis dahin nationale Netz 1991: WWW tritt seinen Siegeszug an. Mehr als 100 Lnder sind an das Internet angeschlossen, mit ber 600.000 Hosts und fast 5.000 einzelnen Netzen. Im Januar 1993 waren es schon ber 1,3 Millionen Rechner und ber 10.000 Netzwerke. 1972: 20 Paketvermittlungsknoten und 50 Host-Computer. Zunchst reine Fernbedienung der Computer. Spter Dateibertragung und E-Mail mit TCP/IP als einheitliches Kommunikationsverfahren (Protokoll). 1983: Abspaltung des militrischen Netzes (MILNET), brig bleibt der wissenschaftliche Teil (INTERNET)
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  • 23 Aufbau des Internet Weltweiter dezentraler Verbund aus Einzelrechnern und Netzwerken
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  • 24 Organisation des Internet Keine zentrale oder staatliche Verwaltung, aber Teilnehmer (Teilnetzbetreiber) vereinbaren demokratisch Grundregeln fr die Zusammenarbeit der einzelnen Netze. An der Spitze steht die privatrechtliche Organisation ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)*. ICANN hat die Verantwortung fr eine Reihe technischer Vorgaben, verwaltet insbesondere die TLDs (Top Level Domains). Es gibt viele Unterorganisationen. Eine ist die DE-NIC (Network Information Center), zustndig fr die de.-Domnen. Jeder Teilnehmer ist zustndig fr seinen Bereich und trgt dessen Kosten! Wie beim Telefonsystem finanzieren die Trger der Hardware-Komponenten und Leitungen diese ber Nutzungsgebhren. * Ihre 21 Direktoren kommen aus aller Welt. Aber die ICANN untersteht dem US-Handelsministerium. Damit ist die US-Regierung weisungsbefugt. Heikel, da die ICANN derzeit auf 13 Grorechnern den Verkehr im Internet kontrolliert. Auf diesen Rootservern werden Namen von Webadressen aufgelst.
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  • 25 Aufgaben zum Internet Aufgaben 1.Wie ist das Internet entstanden, welche Idee stand ursprnglich dahinter? 2.Was sind die wesentlichen Merkmale dieses weltweiten Netzes (Aufbau, Organisation, Zugang, Kosten) ?
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  • 26 Hat begrenzte rumliche Ausdehnung (etwa