File - CAS ICT in der Schule

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CAS ICT
Modul Netzwerk
Christoph Röthenmund
22.03.2014
Vorstellungsrunde
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Christoph Röthenmund
38
Verheiratet, 6 ½ Wochen alter Sohn
Wirtschaftsinformatiker HF
3 Jahre SE bei Getronics
8 ½ Jahre Informatikdienste Stadt Bern als SE und PL
1 ½ Jahre BIT als Testmanager und SE
2 Jahre PL bei Stadtgrün Bern / 2 Jahre ext. SE bei
Informatikdienste Stadt Bern
Erwartungen / Ziele
 Welche Erwartungen habt ihr?
 Wünsche?
Ziele:
 Grundbegriffe / verschiedene Netzwerkkomponenten /
gebräuchliche Protokolle
 Einfache Analyse eines Schulnetzwerkes
 Probleme im Netzwerk eingrenzen
 SAI Netzwerk verstehen / Problematik Firewall und https
Wie funktioniert das Internet?
 The Dawn of the Net Deutsch part 1
http://www.youtube.com/watch?v=x-yKlYne-v0
 The Dawn of the Net Deutsch part 2
http://www.youtube.com/watch?v=EjwgQ8nPX_Q
 The Dawn of the Net Englisches Original
http://www.youtube.com/watch?v=NV7xX3UdYGI
Internet / Netzwerk / Begriffe
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Router
Firewall
Switch
Router-Switch
Packet
TCP-IP
Internet
DNS
HTTP
HTTPS
SMTP
FTP
DHCP
Port
Protokoll
LAN / WAN / WLAN
VPN
SSL
IPv4 / iPv6
Auto Private IP Adressing APIPA
Private / Öffentliche IP-Adressen
MAC-Adresse
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Web-Server
DB-Server
Applikations-Server
Print-Server
Proxy-Server
Datenbank-Server
Mail-Server
Client-Server
Peer-to-Peer
CSMA/CD
Internet / Netzwerk / Begriffe
 Übung: Begriffe der vorherigen Folie zuordnen in verschiedene
Kategorien wie z.B. Protokolle (15 min), Begriffe einander erklären
Definition Netzwerk
Ein Netzwerk ist ein räumlich verteiltes System
von Rechnern, die miteinander verbunden
sind. Dadurch wird ein Austausch von Daten
möglich.
Ziele eines Netzwerkes
Gruppenarbeit: Welche Vor- und Nachteile bietet ein Netzwerk gegenüber
einzelnen Systemen
Was soll mit einem Netzwerk erreicht
werden?
 Austausch von Informationen, Mails, Dokumenten, …
 Gemeinsame Nutzung von Ressourcen (Netzwerkdrucker, Speicher,…)
 Zugriff auf zentrale Datenbestände von allen angeschlossenen
Systemen
 Verteiltes Arbeiten von mehreren Personen an einem Projekt /
Dokument
 Erleichterung der Datensicherung (NAS, Festplattenbackup,Streamer)
 Erhöhung der Verfügbarkeit, d.h. bei Ausfall eines Systems übernimmt
ein anderes System dessen Aufgaben
 Optimale Auslastung der Ressourcen (verteiltes Rechnen,
Spezialaufgaben)
 Computercluster, oder dt. Rechnerverbund (Erhöhung der
Rechenkapazität oder Verfügbarkeit)
 Optimierung der Wartung (Rechte, identische Systeme, Gruppen)
Nachteile / Probleme eines
Netzwerkes
 Datenschutz (unbefugtes Ausspähen von Daten)
 Datensicherheit
 (Trojaner, Viren, Phishing, Eindringen in durch Hacker, Datenverlust
durch Hardwaredefekte, Diebstahl von Daten)
Definition LAN / MAN / WAN
Räumliche Ausdehnung von Netzwerken:
 LAN: Das Local Area Network ist gekennzeichnet durch eine begrenzte
räumliche Ausdehnung (z.B. auf ein Firmengelände). Dabei werden im
Normalfall keine Leitungen öffentlicher Anbieter genutzt.
 MAN: Das Metropolitan Area Network zeichnet sich durch die regionale
Ausdehnung auf das Gebiet einer Stadt oder auf das Gelände einer
größeren Firma aus. Ein MAN besitzt vergleichsweise hohe
Datenübertragungsraten.
 WAN: Das Wide Area Network zeichnet sich durch eine unbegrenzte
geografische Ausdehnung aus. Für die Datenübertragung werden
öffentliche Leitungen benutzt.
Verschiedene Medien
Kabelgebundene Netzwerke
 Glas
 Kupfer
Funknetzwerke
 3G
 4G
 WLAN
 Bluetooth
 NFR
 …
Zugriffsverfahren
 Über das Zugriffsverfahren wird der Medienzugriff in Netzwerken festgelegt. Im OSIModell wird darunter die Kommunikation zwischen dem Physical Layer (Schicht 1 =
Bitübertragungsschicht) und dem MAC-Layer (Schicht 2a = Teil der Sicherungsschicht)
verstanden.
 Über das Zugriffsverfahren wird geregelt, welche Station, d. h. welches
Datenendgerät zu welchem Zeitpunkt welche Datenmenge an wen übertragen darf.
 Im LAN ist wichtig festzulegen, wie die beteiligten Stationen und Netzkomponenten
auf das Netzwerkkabel zugreifen. Die Regelung des Zugriffs und die damit
verknüpfte Übertragung von geeigneten Daten in einem festgelegten Rahmen,
gehören zu den Hauptaufgaben des MAC-Layers. Im Zusammenhang mit dem MACLayer wird meist nicht von Netzwerk-Kabeln gesprochen, sondern von
Übertragungsmedien.
 IEEE 802.3 für das Ethernet,
 IEEE 802.3u für das Fast-Ethernet,
 IEEE 802.3z für das Gigabit-Ethernet
Quelle: Wikipedia
Zugriffsverfahren CSMA/CD
 Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (zu Deutsch etwa:
„Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung und Kollisionserkennung“)
Das CSMA/CD-Verfahren gleicht einer Gesprächsrunde ohne Moderator.
Bei Gesprächsüberschneidung (Kollision) wird die Kommunikation
unterbrochen und nach einer kurzen Pause fortgesetzt. Die Verursacher
der Kommunikation müssen anschließend länger schweigen als die übrigen
Diskussionsteilnehmer.
Dies sind die Regeln:
 Jeder Teilnehmer darf nur dann reden, wenn kein anderer redet.
 Sollten mehrere Teilnehmer gleichzeitig in einer Gesprächspause
beginnen zu reden, so haben sie alle sofort ihren Gesprächsbeitrag
abzubrechen.
 Durch die Verzögerung ergibt sich, wer als Nächster reden darf.
Quelle: Hattenhauer, Rüdiger: Informatik für Schule und Ausbildung; Pearson
Schule 2010
Zugriffsverfahren CSMA/CD
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Wenn ein Gerät Daten senden möchte, hält es sich an folgenden
Ablauf:
1. Horchen: Zuerst muss das Medium überwacht werden, ob es belegt
ist. → Frei: Wenn das Medium eine bestimmte Zeit lang (IFS) frei ist,
weiter mit Schritt 2.→ Belegt: Weiter mit Schritt 1.
2. Senden: Informationsübertragung, zugleich wird das Medium
fortwährend weiter abgehört. → Erfolg: Übertragung wird erfolgreich
abgeschlossen und eine Erfolgsmeldung an höhere Netzwerkschichten
gemeldet, weiter mit Schritt 5.→ Kollision: Wird eine Kollision
entdeckt, beende die Datenübertragung und setze ein definiertes
Störsignal (jam) auf die Leitung um sicherzustellen, dass alle anderen
Transceiver die Kollision ebenfalls erkennen, dann weiter mit Schritt 3.
3. Leitung ist belegt: Überprüfung der Anzahl der
Übertragungsversuche: → Maximum nicht erreicht: Eine zufällige Zeit
(Backoff, s. u.) abwarten, dann wieder bei Schritt 1 beginnen.→
Maximum erreicht: Weiter mit Schritt 4.
4. Fehler: Maximale Anzahl von Übertragungsversuchen wurde
überschritten. Ein Fehler wird an die höheren Netzwerkschichten
gemeldet, weiter mit Schritt 5.
5. Ende: Übertragungsmodus verlassen
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/CSMA/CD
Peer-to-Peer vs Client-Server
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
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Einzel oder Kleingruppenarbeit: Recherche im Internet
Begriffsdefinitionen Erklärung
Vor- und Nachteile
Was sind:
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
File-Server
Print-Server
Application-Server
Mail-Server
Web-Server
Proxy-Server
Datenbank-Server!
Definition Peer-to-Peer
 Alle Rechner im Netz sind gleichberechtigt. Die Ressourcen im gesamten
Netz sind auf alle beteiligten Rechner verteilt. Jeder Benutzer ist lokal
selbst für die Sicherheit und Freigabe der Ressourcen verantwortlich.
 Beispiel: Workgroup, Filesharing
 Vorteile:
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einfach einzurichten
Kostengünstig (keine Extrakosten für Server)
Kein spezielles Serverbetriebssystem
Erforderlich
 Nachteile:
 Keine zentrale Verwaltung
 Ab einer gewissen Größe wird das Netz unübersichtlich und schwer zu
koordinieren
 Probleme beim Datenschutz und Datensicherheit
Definition Client-Server
 Es findet eine Aufgabenteilung statt. Einer oder mehrere Rechner stellen
zentral als Server (engl. serve = „dienen“) Ressourcen und Dienste zur
Verfügung. Die übrigen Rechner (Clients) können nach erfolgreicher
Anmeldung auf diese Dienstleistungen zugreifen.
 Vorteile:
 Zentrale Verwaltung von Nutzern und Ressourcen (Daten, Geräte)
 Administrator als Verantwortlicher für das Funktionieren des Netzwerks
 Probleme bei der Datensicherheit und beim Datenschutz sind durch
geschultes Personal besser in den Griff zu bekommen
 Nachteile:
 Serverausfall = Totalausfall des Netzwerkes
 Hohe Kosten durch geschultes Personal, Server und spezielle
Betriebssysteme
Serverdienste
 File-Server: Dateiserver, dient zur zentralen Datenablage der
angeschlossenen Rechner
 Print-Server: Druckerserver, verarbeitet und bereitet Druckaufträge auf
 Application-Server: Stellt Anwendungen zur Verfügung, oft zusammen
mit Datenbanken
 Mail-Server: Dient dem Versand und Empfang sowie der
Zwischenspeicherung der digitalen Briefe (E-Mails) (Exchange,
OpenXchange)
 Web-Server: Serverdienst, welcher Daten resp. Dateien über das httpProtokoll zur Verfügung stellt. (Apache Webserver, IIS)
 Proxy-Server: vermittelt und dient als Zwischenspeicher (Cache) für
häufig abgerufene Webseiten
 Datenbank-Server: speichert und bearbeitet Daten (MySQL-Server mit
phpMyAdmin als GUI oder MS SQL)
SAI
 Schulen ans Internet
 http://www.swisscom.ch/de/schulen-ans-internet.html
SecurePoP
Gemanagte Firewall zu
Abschirmung der Netze vor
Angriffen von aussen.
Web Content Screening
Dienst zur Beschränkung des
Zugriffs aus den Netzen heraus.
Typischerweise können so Aufrufe
pornographischer oder Gewalt
verherrlichender Websites
verhindert werden
Probleme mit SAI
 https:www.google.ch -> Web Content Screening
 Lösungsansätze:
 Zertifikat der Swisscom installieren
Häufige Probleme
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
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
Kabellänge (100m)
WLAN und LAN gleichzeitig
DHCP keine freie IP-Adresse
Automatische Private Adresse
Falscher DNS
Kabel im Kreis
Falsche Fixe Adresse eingerichtet
Diagnosetools
Nützliche Werkzeuge




Ipconfig
Ping
Nslookup
Tracert
MAC : Applications > Utilities > Network Utility
WINDOWS: cmd.exe, dann «ipconfig /all»; «ping www.phbern.ch»;
»nslookup www.sbb.ch» etc.
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