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Netzwerke
Universität zu KölnKurs Allgemeine Technologien II
Referat am 24.2.2009von Ramona Müller
Netzwerke 2
Netzwerke
Einführung Klassifizierung von Netzwerken Protokolle Das OSI-Modell Kommunikation im Netzwerk Fazit
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Einführung
Was ist ein Netzwerk?
... eine Infrastruktur, die Datenend-geräten die Kommunikation, den Datenaustausch und die Nutzung gemeinsamer Ressourcen transparent ermöglicht.
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Einführung
Wozu dienen Netzwerke?
... der Kommunikation der einzelnen Systeme untereinander sowie dem Teilen von Ressourcen (Geräten, Programmen, Dateien) und Informationen.
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Einführung
Wozu dienen Netzwerke?
Zugriff auf Computer im Netzwerk mit speziellen Funktionen (z.B. Fileserver)
Lösung komplexer rechenintensiver Probleme
Erhöhung der Systemverfügbarkeit Kommunikation Nutzung entfernter interaktiver
Anwendungen
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Klassifizierung von Netzwerken
Netzwerk-Topologien: Wie sind die Komponenten im Netz verbunden?
Reichweite der Netze Übertragungsweg bzw. –technologie Verwaltung der Netzwerkressourcen
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Klassifizierung von Netzwerken
Netzwerk-Topologien: Stern-Topologie Baum-Topologie Ring-Topologie Bus-Topologie Vermaschtes Netz Zelltopologie
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Klassifizierung von Netzwerken
Reichweite der Netze: Lokale Netze
LAN (Local Area Network) WLAN (Wireless Local Area Network)
Nicht-lokale Netze MAN (Metropolitan Area Network) WAN (Wide Area Network) GAN (Global Area Network)
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Klassifizierung von Netzwerken
Übertragungsweg bzw. – technologie: Leitungsgebundene Netze
Ethernet Token Ring
Drahtlose Netze Infrastruktur-Netze Ad hoc Netze
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Klassifizierung von Netzwerken
Verwaltung von Netzwerkressourcen: In Peer-to-Peer-Netzwerken kommunizieren
gleichgestellte Computer direkt miteinander. Jeder Benutzer entscheidet, welche Daten auf seinem Computer für das Netzwerk freigegeben werden.
In serverbasierten Netzwerken sind spezielle Computer für das Verwalten der Netzwerkressourcen zuständig, die schnell auf Anfragen der Clients reagieren und Zugriffsrechte zentral verwalten.
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Protokolle
Die Kommunikation im Netzwerk erfolgt über Protokolle – Regelsätze, die das Verhalten von Instanzen oder Prozessen bei der Kommunikation festlegen.
Die Regeln betreffen u.a. den Auf- und Abbau von Verbindungen, die Formate der auszutauschenden Nachrichten, den benutzten Code und Absprachen zur Fehlererkennung und -korrektur.
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Protokolle
Die bekanntesten Protokolle werden rund um das Internet genutzt:
Laden von Webseiten: HTTP oder HTTPS
Verschicken von E-Mails: SMTP Herunterladen von Dateien: FTP, HTTP
oder HTTPS
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Protokolle
Der Austausch von Nachrichten erfordert häufig ein Zusammenspiel verschiedener Protokolle, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen:
Die Protokolle TCP und IP lösen das Problem der Datenübertragung. Das Protokoll SMTP zum Übermitteln von E-Mails benötigt wiederum die Funktion, Daten zu versenden und setzt dazu auf das TCP auf.
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Das OSI-Modell
Das schichtweise Aufeinanderaufbauen der Protokolle wird mit Hilfe des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) dargestellt.
Das OSI-Modell wurde 1984 von der ISO (International Standardization Organisation) als umfassendes Modell für die Kommunikation unter Computern veröffentlicht und wird von dieser weiterentwickelt.
Es ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis von Rechnernetzen.
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Das OSI-Modell
Das OSI-Modell teilt die Kommunikation zwischen Rechnern in sieben in sich abgeschlossene Schichten auf. Jede Schicht hat bestimmte Aufgaben zu erfüllen, deren konkrete Umsetzung jedoch nicht vorgegeben wird.
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Das OSI-Modell
Layer VII Anwendungsschicht
anwendungs-bezogen
Layer VI Darstellungsschicht
Layer V Kommunikationsschicht
Layer IV Transportschicht
regeln Daten-Übertragung
an sich
Layer III Vermittlungsschicht
Layer II Sicherungsschicht
Layer I Bitübertragungsschicht
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Das OSI-Modell
Layer I: Bitübertragungsschicht
... regelt die Übertragung von Daten zwischen zwei benachbarten Systemen. In dieser Schicht werden Verbindungen (de)aktiviert, aufrechterhalten und Bits über diese übertragen. Die dafür notwendigen Medien (Kabel, Stecker etc.) werden spezifiziert.
Hardware auf dieser Schicht: Modem, Hub,...
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Das OSI-Modell
Layer II: Sicherungsschicht
... gewährleistet eine zuverlässige, fehlerfreie Übertragung. Datenpakete werden hier mit der physikalischen Adresse (= MAC-Adresse) versehen, die für die Kommunikation innerhalb des Netzwerksegments wichtig ist.
Hardware auf dieser Schicht: Bridge, Switch
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Das OSI-Modell
Layer III: Vermittlungsschicht
... sorgt mit Hilfe von Routingtabellen für die Wegfindung in großen bis weltweiten Netzwerken. Datenpakete werden mit einer logischen Adresse versehen, die weltweit einmalig und auffindbar ist und werden fragmentiert.
Hardware auf dieser Schicht: Router
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Das OSI-Modell
Layer IV: Transportschicht
... für die fehlerfreie Übertragung der von der Kommunikationsschicht erhaltenen Daten in der richtigen Reihenfolge zuständig.Hier beginnt die Kommunikation zwischen Netzwerk und Anwendungen.
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Das OSI-Modell
Layer V: Kommunikationsschicht
... sorgt für die bidirektionale Kommunikation zwischen zwei Anwendungsprozessen, die auf verschiedenen Systemen laufen.Sie ermöglicht den Aufbau, die Durchführung und den Abbau von Sitzungen.
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Das OSI-Modell
Layer VI: Darstellungsschicht
... ermöglicht durch Codierungs- und Konvertierungsfunktionen sowie Datenkompression und Verschlüsselung optimalen Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Systemen.
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Das OSI-Modell
Layer VII: Anwendungsschicht
... interagiert direkt mit der Software, die eine Netzwerkübertragung anfordert und verschafft ihr Zugriff auf das Netzwerk.
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Kommunikation im Netzwerk
Das OSI-Modell dient als Leitfaden, um zu ermöglichen, dass unterschiedliche Systeme untereinander kommunizieren, Daten austauschen und gemeinsame Ressourcen nutzen können.
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Kommunikation im Netzwerk
Die Kommunikation zweier Schichten gleicher Ebene funktioniert nicht direkt. Die Daten werden beim Senden in kleine Pakete aufgeteilt und durchlaufen die Protokolle der einzelnen Schichten.
Diese stellen dafür Schnittstellen zu ihren Nachbarn bereit.
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Kommunikation im Netzwerk
Jedes Protokoll erweitert das Datenpaket um zusätzliche Informationen in Form von Headern.
Diese Information wird auf der Empfängerseite von den jeweiligen Protokollen verarbeitet.
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Kommunikation im Netzwerk
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Kommunikation im Netzwerk
Stellt ein System anhand des Schicht 2-Headers fest, dass es nicht der gewünschte Empfänger ist, wird mit Hilfe der Protokolle von Schicht 3 die nächste Zwischenstation ermittelt.
Sollte es der Empfänger sein, wird eine Sitzung geöffnet. Über diese werden die Daten kontinuierlich über die Protokolle der einzelnen Schichten übertragen.
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Fazit
Bei der Planung eines Netzwerkes muss u.a. beachtet werden:
Wozu soll das Netzwerk dienen? Wie viele Nutzer soll es haben? Wie ausfallsicher muss es sein? Welche Hardware ist erforderlich?
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Fragen?
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