NetzwerktechnikNetzwerktechnik

ÜbersichtÜbersicht

• Teil 1– LAN-Technik

• Kleine und mittlere Netzwerke– Die Topologien der Netzwerke– Elemente des Netzwerks– Übertragungsmedien– TCP / IP

• Die Aufgabe der Pakete

• Teil 2– Chronologie des Internets

• Das ARPA-NET• Das WWW

Die LAN-TechnologieDie LAN-Technologie• Local Area Network hat sich im Sprachgebrauch als Begriff für das

lokale Netz • eindeutiger hinsichtlich der Abgrenzung zu WANs (Wide Area

Networks) ist die Übertragungsgeschwindigkeit • 10 -100 (1000) Mbit/Sekunde• Kriterium eines lokalen Netzes: der homogene Aufbau• Wichtigste Vertreter:

– Ethernet – Token Ring– Fiber Distributed Data Interface (FDDI)– Asynchron Transfer Mode (ATM)– Funknetze – Myrinet– Scalable Coherent Interface (SCI)

Die LAN-Technologie 2Die LAN-Technologie 2

• Aus Kostengründen werden im WAN nicht annähernd solche Übertragungsraten angeboten wie es in lokalen Netzen der Fall ist.

• unter 2 MBit/Sekunde

Die Topologien der NetzwerkeDie Topologien der Netzwerke

verbreitestes Schema der Rechnerverbindung

Rechner eines Netzwerks teilen sich denselben Bus

Kritisch bei Bussystemen ist die Zugangssteuerung

stets nur eine Verbindung aktiv sein kann

typische Vertreter: Ethernet

Das BUS-Netz

Token Ring Token Ring (Ring-Topologie)(Ring-Topologie)

Verwendung der Zwischenrechner als »Vermittlerstationen«.

Ringstrukturen die Kommunikation nur in eine Richtung funktioniert

Token-Verfahren kann ebenso auf reinen Bussystemen angewendet werden

SternstrukturSternstruktur

Rechner im Netzwerk ist direkt mit der zentralen Komponente verbunden

allgemein als »Sternkoppler« bezeichnet

Es können auch Bussysteme gekoppelt werden, so daß eine Sterntopologie vorliegt

Eine andere TopologieEine andere Topologie

In Parallelrechnern (Großrechneranlagen) kommt es auf kürzeste Signalwege bei maximaler Bandbreite an

Bus- und Ringstrukturen nur bei kleineren Modellen (< 64 CPU‘s)

Hypercubes oder Baumstrukturen u.a.m. zum Einsatz (<64 CPU‘s)

Mit Kreuzschienenverteiler, Delta-Netzwerke) sind eine Domäne der Parallelrechentechnik

2D-Torus

Hypercubus

Elemente des NetzwerksElemente des Netzwerks

Passiven Komponente:Signale unverändert weiterreichen

Aktive Komponente:Nehmen Signalaufbereitung vor

PASSIV:in Bus-Topologie müssen freie Enden durch den Abschlusswiderstand »geschlossen« werden

Sonst resultiert eine Reflektion

Leistungsdaten eines Netzwerks werden durch die Kabel bestimmt

Elemente des Netzwerks 2Elemente des Netzwerks 2Netzwerkkarte (oft als Network Interface Card NIC bezeichnet)

In Netzen größerer Ausdehnung ist ggf. Signalverstärkung notwendig:

Repeater verbinden zwei Kabelstränge miteinander und leiten elektrischen Impulse verstärkt vom einen Kabelsegment in das andere.

Hub leitet das in einem Anschluss ankommende Signal verstärkt auf alle anderen Anschlüsse (oft 5, 8 oder 16) weiter

Elemente des Netzwerks 3Elemente des Netzwerks 3

Bridges (Brücken) dar, indem sie das Signal nicht nur verstärken, sondern für eine Lastentkopplung zwischen den beiden angeschlossenen Segmenten sorgen

Switches sind Multiport-Brücken. Äußerlich gleichen Switches den Hubs, bieten aber die Funktionalität der Bridge, zudem volle Bandbreite unabhängig von der Zahl der angeschlossenen Rechner

Elemente des Netzwerks 4Elemente des Netzwerks 4

Router vorrangig zur Verbindung mehrerer unabhängiger Netzwerke

Während Bridges zu große Pakete verwerfen, fragmentieren Router diese bei Bedarf. Auch bieten Router einen einfachen Schutz gegen »Broadcast-Stürme«

Gateway verbindet ein Rechner gar Netzwerke unterschiedlicher Technologie (bspw. IP und IPX), so wird eine Protokollumsetzung (des IP-Protkollstacks) notwendig. Bei Aufgaben die über die eines normalen Routers hinausgehenden gelangen Gateways zum Einsatz.

ÜbertragungsmedienÜbertragungsmedienVerdrillte Kupferkabel (twisted pair):Preiswerte Technologie für niedrige Frequenzen. Anfällig gegen Störungen (elektromagnetische Einstrahlungen)

Koaxialkabel (coaxial cable):Technologie für hohe bis sehr hohe Frequenzen. Besteht aus einem zentralen Leiter, der von einem peripheren Leiter ummantelt ist. Geringe Anfälligkeit gegen elektromagnetische Einstrahlungen. Bei hohen Frequenzen aufgrund der Bauform kaum Energieverluste (geringe Dämpfung)

Lichtwellenleiten (fibre optics):Übertragung höchster Frequenzen. Monomodefaser können Licht über nahezu 100 km ohne Verstärkung übertragen. Leistungsfähiger und billiger als Koaxialkabel, obwohl die Anschlußtechnologie etwas komplizierter ist.

Signalauswertung des LWL

TCP / IPTCP / IPUnterteilung großer Datenblöcke in kleinere Einheiten(Pakete) weil:Große Datenmengen, die als Einheit versendet werden, das ganze Netz in Anspruch nehmen, da das Medium mit Daten überschwemmt wird. Übertragungsfehler bei kleineren Einheiten bewirken, daß auch nur diese wiederholt werden müssen. Ein Fehler läßt sich so einfacher beheben.

Beim Zerlegen der Daten in Pakete fügt das Betriebssystem des sendenden Computers dem Paket bestimmte Steuerinformationen hinzu. Dadurch wird folgendes ermöglicht:Senden der zerlegten Ursprungsdaten in kleinen Blöcken. Zusammensetzen der Daten am ziel in der richtigen Reihenfolge. Überprüfen der Daten auf Fehler nach dem Zusammensetzen.

Der Aufbau eines PaketesDer Aufbau eines Paketes

Pakete enthalten verschiedene Arten von Daten z.B.: Informationen oder Nutzdaten, wie Nachrichten und Dateien. Bestimmte Steuerdaten und Befehle, wie z.B. Dienstanforderungen. Kommunikationssteuerzeichen, z.B. für die Fehlerkorrektur als Hinweis

Paketbestandteile Quelladresse z. Kennzeichnung des Absenders Nutzdaten Zieladresse z. Kennzeichnung Empfängers Anweisungen a.d. beteiligten Netzwerkkomponenten Infos in welcher Reihenfolge Daten zusammengesetzt werden Infos zur Fehlerprüfung

Der Aufbau eines Paketes 2Der Aufbau eines Paketes 2Die Verarbeitung der zu übertragenden Informationen beginnt in der Anwendungsschicht und durchläuft von dort aus alle sieben Schichten des OSI-Modells.

Das ARPA-NET 1957-1960Das ARPA-NET 1957-19601957Start des ersten russischen Weltraumsatelliten Sputnik

1958In den USA wird die ARPA (Advanced Research ProjectsAgency) als Antwort gegründet. Sie beschäftigt sich mitTechnologien im Bereich Kommunikation undDatenübertragung , um den Rückstand der USA gegenüber derSowjetunion aufzuholen

1960ARPA gewinnt Interesse an Forschungsprojekten, welchegeeignet sein könnten, militärische Kommandostrukturen übermiteinander verbundene Computer zu schaffen und auch unterschwierigen Bedingungen aufrecht zu erhalten

Das ARPA-NET 1960-1964Das ARPA-NET 1960-1964

1960 - 1962Die ersten Arbeiten über paketvermittelnde Datennetze werden veröffentlicht: Paul Baran (Rand Corp.) publiziert Arbeiten im Auftrag der US Air Force Leonard Kleinrock schreibt am MIT eine Dissertation über paketvermittelnde Datennetze.

1962J.C.R. Licklider, dem die Arbeiten von Baran und Kleinrock bekannt sind, wird Leiter von ARPA, und forciert Projekte über Comuternetze.

1964Second Conference on Information System Science, Hot Springs, Virginia: Computernetze werden von Larry Roberts und J.C.R. Licklider als die herausragende zukünftige Forschungsaufgabe beschrieben.

Das ARPA-NET 1966-1969Das ARPA-NET 1966-19691966 Am MIT werden unter Leitung von Larry Roberts praktische Experimente mit größeren Computernetzwerken vom US Department of Defense (DOD) gefördert.

1968ARPA fördert ein Projekt "Resource Sharing Computer Networks". An der University of California (UCLA) wird Leonard Kleinrock beauftragt, den ersten Knoten des im dem Projekt beschriebenen Netzes zu entwickeln.

Anfang 1969Im Rahmen diese Projektes formiert sich die Network Working Group (NWG). Am 1.4.1969 gibt die NWG gibt die ersten Protokollbeschreibungen heraus und nennt sie Requests for Comments (RFC). Die ersten vier Knoten dieses Netzes werden in Betrieb genommen, das Netzwerk wird zwischen den Universitäten UCLA, UCSB (Univ.of Calif., Santa Barbara), SRI (Standford Research Insitute) und der University of Utah betrieben.

Das ARPA-NET 1969-1973Das ARPA-NET 1969-19731970Das hiermit entstehende Netz wird ARPANET genannt, die Hosts des ARPANET benutzen das NCP ( Network Control Protocol ),das erste Host-to-Host Protocol.

April 197115 Knoten sind am ARPANET angeschlossen Der ersteMikroprozessor von Intel (4004) wird vorgestellt.

Oktober 1972Anläßlich der "First International Conference on Computer Communications", Washington D.C., erfolgt die erste öffentliche und internationale Demonstration des ARPANET. Die Network Working Group (NWG) wird umbenannt in InterNetwork Working Group (INWG); ihr Vorsitzender wird Vinston Cerf.

1973"A Protocol for Packet Network Interconnection" beschreibt dasTransmission Control Program (TCP).

Das ARPA-NET 1973-1981Das ARPA-NET 1973-19811974Die ersten Rechner außerhalb der USA (Hawaii, Norwegen, England) schließen sich ans ARPANET an.

1977Das ARPANET hat 111 angeschlossene Rechner. Steve Jobs und Steve Wozniak gründen Apple, Bill Gates und Paul Allen gründen Microsoft.

1978TCP wird in TCP und IP aufgeteilt.

1979Unabhängig von den Arbeiten am ARPANET entwickeln die Studenten Tom Truscott, Jim Ellis und Steve Bellovin ein Netzwerk, welches den Nachrichtenaustausch mit einfachen technischen Voraussetzungen über Telefonleitungen ermöglicht. Dabei werden neben E-Mail auch "öffentliche" Mail (Diskussionsforen) ermöglicht: das System wird Usenet/News genannt.

198123 Rechner an Universitäten benutzen Usenet/News. Die ersten Verbindungen zwischen ARPANET und Usenet entstehen über die University of Califonia, Berkeley (UCB). Der erste IBM PC wird vorgestellt.

Das ARPA-NET 1981-1989Das ARPA-NET 1981-19891983Das ARPANET hat 4000 angeschlossene Rechner.

1984Domain Name System (DNS), 1000 Hosts werden überschritten

1987Die US-Regierung finanziert den Aufbau eines neuen Backbones für das bisherige ARPANET, das NSFNet (National Science Foundation Net). Der Begiff "Internet" entsteht. Das Internet hat 27.000 angeschlossene Rechner.

1988R. Morris jr. verdeutlicht die Notwendigkeit von mehr Sicherheit im Netz, indem er im November ein Wurmprogramm aussetzt.

1989Tim Berners-Lee schlägt dem CERN (European Council for Nuclear Research) das World Wide Web vor.

Das Internet - WWWDas Internet - WWW1990Tim Berners-Lee schreibt den Prototyp für das WWW, basierend auf seinen Entwicklungen HTML, URL und HTTP. Das Arpanet wird offiziell außer Betrieb genommen. Archie wird von Peter Deutsch, Alan Emtage und Bill Heelan herausgebracht.

1992Die ersten MBone-Multicast Sitzungen (Audio/Video) finden im Netz statt. Die Internet Society (ISOC) wird gegründet.

1993Studenten und Mitarbeiter des National Center for Supercomputing Applications der Universität von Illinois entwickeln ein grafisches User-Interface mit dem Namen NCSAMosaic zur Navigation im Internet.

1994Jim Clark und Marc Andreesen gründen Netscape Communications und bringen ihren ersten Browser auf den Markt. Die Zahl der kommerziellen Nutzer übersteigt die derwissenschaftlichen Teilnehmer – 3.000.000 Hosts. Mit dem Ziel, eine qualitativ hohe Infrastruktur für internationale Informationen und Telekommunikation in Forschung und Bildung zu entwickeln wird die TERENA ( Trans-European Research and Education Network Association ) gebildet.

Das Internet 2Das Internet 21995Sun stellt Java als Programmiersprache zur Entwicklung systemunabhängiger Applikationen vor, das erste Java-Applet ist der "Duke". WWW überholt FTP als Service mit dem höchsten Datenaufkommen. Prodigy, AOL. und CompuServe bieten ihren Kunden Internetzugang

Anfang 1997Der HTML-Standard 4.0 (19.12.97) wird vom W3 Konsortium verabschiedet. Das Internet hat 16.000.000 angeschlossene Rechner

1998Network Solutions registriert seine 2-Millionste Domain.Beim US Postal Service können Briefmarken heruntergeladen und ausgedruckt werden. Die MP3-Befürworter organisieren sich: Fünf Firmen, darunter GoodNoise , MusicMatch , Xing Technology , MP3.COM und Diamond Multimedia , haben sich zur MP3 Association zusammengeschlossen, um die Weiterentwicklung und Akzeptanz des MP3 (MPEG 1 bzw. MPEG 2, Layer 3) Audiokompressions-Standards zu fördern. Das Oberlandesgericht Karlsruhe entscheidet, daß Internetadressen in Deutschland Markenschutz genießen.

Das Internet 3Das Internet 31999Im Oktober stieg die Zahl deutscher Domains nach Angaben der DENIC (Domain Verwaltungs- und Betriebsgesellschaft eG) über eine Million.

2000Die ICANN entscheidet sich für die neuen Top Level Domains. biz, .info, .name, .pro, .museum, .aero und .coop. Gegen große Webseiten wie Yahoo, Amazon und eBay wird ein massiver Service-Anschlag gestartet. Die von NEC-RI und Inktomi ermittelte Größe des WEB übersteigt 1 Mrd indizierbare Webseiten.

2001Microsoft hat auf der CES in Las Vegas das Microsoft-Car.NETSystem vorgestellt, das eine Infrastruktur für Internetzugriff im Auto darstellt. Das Kaffeehaus StarBucks will in Zusammenarbeit mit Microsoft in allen Filialen in den USA seinen Kunden einen drahtlosen, breitbandigen Internet-Zugang für mobile Endgeräte wie Notebooks, Organizer und SmartPhones anbieten.

QuellenangabenQuellenangaben• http://www.linuxfibel.de/nethw.htm

• http://www.psychologie.uni-bonn.de/sozial/staff/musch/history.htm

• http://home.arcor.de/setup/netz/netz5.html

• http://home.arcor.de/setup/netz/netz8.html

• Zur Konvergenz von Technologie und Denken – Hypertext und Internet (Diplomarbeit)– Eingereicht von Helmut Wimmer

• Kompendium der Mediengestaltung, 2.Auflage, J. Böhringer, P.Bühler, P. Schlaich, H.-J. Ziegler, Springer-Verlag 2003