Netzwerke

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Netzwerke

• Kirsten Kropmanns
• Allgemeine Technologien II
• 21. April 2009

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Grundkonzepte

• Was ist ein Netzwerk?
• Eine Verbindung einzelner elektronischer Systeme
  zwecks Datenaustausch per Kabel oder Funk
• Client Server, Client Drucker
• Das kleinste Netzwerk besteht z.B. aus einem
  Rechner mit Verbindung zum Internet durch einen
  Router
• Wichtig ist dabei, dass die einzelnen Geräte
  netzwerkfähig sind
• Sie verfügen über Netzwerkkarten bzw.
  Netzwerkanschlüsse und müssen die einschlägigen
  Netzwerkprotokolle unterstützen, wie z.B. TCP/IP

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OSI-Modell

• Open Systems Interconnection
• Standard seit 1983, entwickelt von der
  Internationalen Standardisierungsorganisation
  (ISO)
• Schichtenmodell zur Kommunikation in
  Rechnernetzen
• Jede Schicht hat festgelegte Aufgaben
• und sitzt in der darunterliegenden Schicht wie
  in einer Matroschka Schicht 7 sitzt in 6, 6 in 5
  usw.
• Stichwort dazu Encapsulation

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OSI Schichtenmodell

• OSI Schichtenmodell Anwendungsbeispiele

OSI Layer Layer Bezeichnung Anwendungsbeispiel
7 Application Browser
6 Presentation HTML
5 Session HTTP Session
4 Transport TCP Paket
3 Network IP Paket
2 Data Link Ethernet Frame
1 Physical Link Netzwerkverkabelung
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OSI Schichtenmodell

• OSI Schichtenmodell Anwendungsbeispiele

OSI Layer Layer Bezeichnung Anwendungsbeispiel
7 Application Browser
6 Presentation HTML
5 Session HTTP Session
4 Transport TCP Paket
3 Network IP Paket
2 Data Link Ethernet Frame
1 Physical Link Netzwerkverkabelung
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Schnittstellen und Protokolle

• http
• Hypertext Transport Protocol OSI Layer 5
• Transportiert z.B. Hypertext Markup Language
• TCP Port 80
• z.B. Get-Request www.heise.de
• TCP
• Transport Control Protocol OSI Layer 4
• Verbindungsorientiertes Protokoll
  (Transportsicherung)
• Three-Way-Handshake
• IP
• Internet Protocol OSI Layer 3
• Sorgt für die Adressierung von Sender und
  Empfänger
• z.B. 193.99.144.85 (www.heise.de)

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Topologien OSI Layer 1

• Mögliche Verbindungen einzelner Rechner
• Ringtopologie
• Die beteiligten Rechner sind ringförmig an einem
  Kabel angeordnet und nur mit ihren jeweiligen
  Nachbarrechnern verbunden. Fällt ein Rechner aus,
  ist das Netz lahm gelegt.
• Ein gemeinsam genutztes Kabel führt zu geteilter
  Bandbreite (Übertragungsrate)
• Veraltet

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Topologien OSI Layer 1

• Bustopologie
• Sämtliche Rechner hängen an einem Hauptkabel, das
  durch Endwiderstände begrenzt ist.
• Jeglicher Datenverkehr zwischen zwei Teilnehmern
  wird auch an alle anderen übertragen bis zur
  Netzwerkschnittstelle und wird dann verworfen,
  wenn es nicht der richtige Empfänger ist
• Der Ausfall eines Rechners hat keine Konsequenzen
• geteilte Bandbreite/Kollisionen
• veraltet

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Topologien OSI Layer 1

• Sterntopologie
• Jeder Teilnehmer (Client, Server, Drucker) ist
  mit einem Verteiler (Hub oder Switch) verbunden.
• Der Ausfall eines Teilnehmers hat keine
  Auswirkungen auf das Netz.
• keine Kollisionen bei einem Switch als Verteiler
• Kann leicht erweitert werden.
• Bandbreite steht jedem ungeteilt zur Verfügung
• Wird am meisten eingesetzt.

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Theoretischer Aufbau eines lokalen Netzwerkes/LAN
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Praktischer Aufbau eines LANs in Sterntopologie

• Access Point
• Firewall
• Router
• Netzwerkswitch
• KVM (keyboard, video, mouse) Switch (für die
  Tastaturumschaltung)
• Server DNS, DHCP, Radius (zur Authentifizierung),
  Certificate Services, LDAP, File und Printserver
  (geben Dateien frei)
• Raid-System mit 10 Platten Storage für Server
• 5 Rechner
• HSM Hardware Security Module (Verschlüsselung für
  die Certificate Services) und als Beschleuniger
  für die Firewall (VPN)
• USV

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Verkabelung und Rückansicht
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Topologien OSI Layer 1

• Baumtopologie
• Verbindung mehrerer Sternentopologien
• Üblicherweise werden die Verteiler hierarchisch
  verbunden
• Fällt ein Verteiler aus, ist das dazugehörige
  Netz oder die Netze tot, je nachdem wie viele
  Netzwerke daran hängen.

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Netzwerktypen (Auswahl)

• Nicht-lokale Netze
• WAN
• Wide Area Network
• Internet
• Lange Strecken, geringe Bandbreite
• MAN
• Metropolitan Area Network
• Ein Stadtnetz wie z.B. Netcologne
• VPN
• Virtual Private Network
• Verschlüsselte Verbindung zweier LANs oder eines
  Clients mit einem LAN über eine öffentliche
  Leitung/Internet

• Lokale Netze
• LAN
• Local Area Network
• Netz in einem örtlich begrenzten Bereich, der
  einer einzigen Organisation angehört.
• Kurze Strecke, hohe Bandbreite
• z.B. UKLAN
• WLAN
• Wireless LAN
• Ein LAN auf Funkbasis
• z.B. UKLAN