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NetzwerkeNetzwerke
Kirsten KropmannsKirsten Kropmanns
Allgemeine Technologien IIAllgemeine Technologien II
21. April 200921. April 2009
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 SchichtenmodellOSI 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 SchichtenmodellOSI 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
•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)
• 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
• 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
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