binäres zahlensystem

26
Einschub
BINÄRES ZAHLENSYSTEM
27
Bits



kleinste mögliche Informationseinheit
Wortschöpfung aus binary und digit
zwei Zustände






technisch einfache Realisierung möglich





ja / nein
wahr / falsch
hell / dunkel
Männlein / Weiblein
links / rechts
geladen / ungeladen
Strom fließt / Strom fließt nicht
5V Spannung / 0V Spannung
magnetisiert / nicht magnetisiert
ultimativ: 1 oder 0
28
Bytes
komplexe Informationen werden durch Folgen von Bits dargestellt
 Die kleinste adressierbare Speichereinheit im Rechner ist das Byte

 (engl.: byte; Kunstwort, ausgesprochen: Bait)
 Folge von acht Bits
 können gemeinsam in einem Rechner verarbeitet werden
29
Positions‐ oder Stellenwertsysteme




heute gebräuchlichste Art der Zahlensysteme
kompakte Darstellung beliebig großer Zahlen mit wenigen Symbolen (Ziffern oder Zahlzeichen)
Anzahl der Symbole: Basis des Zahlensystems Beispiele:
 Binärsystem: {0,1}
 Oktalsystem: {0,1,2,3,4,5,6,7}
 Dezimalsystem: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} 
 Hexadezimalsystem: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F} 30

allgemeine Darstellung:
 Basis des Zahlensystems: B
ai  {0, 1, 2, … , B‐1}
 Zahl: <a0, a1, a2, … , an>
geschrieben: anan‐1…a2a1a0
 Ziffer:  Wert:
a0*B0 + a1*B1 + … + an*Bn=  ai*Bi
31
Dezimalsystem
heute meist verwendetes System  Basis: 10
 Ziffern: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}


Beispiel:
 4361 = 4*103 + 3*102 + 6*101 + 1*100
= 4*1000 + 3*100 + 6*10 + 1*1
= 4000 + 300 + 60 + 1
32
Dual‐ oder Binärsystem
Basis für Computer  Basis: 2
 Ziffern: {0,1}


Beispiel:
 10011
= 1*24 + 0*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20
= 1*16 + 0*8 + 0*4 + 1*2 + 1*1
= 16 + 0 + 0 + 2 + 1
= 19
33
Natürliche Zahlen binär

Bitfolgen zur Darstellung größerer Zahlen
 1 Bit: 0 und 1
 2 Bit: 0 bis 3
 3 Bit: 0 bis 7
 4 Bit: 0 bis 15
 8 Bit: 0 bis 255
 16 Bit: 0 bis 65535
 32 Bit: 0 bis 4.294.967.296
 n Bit: 0 bis 2n‐1

Darstellung der natürlichen (positiven!) Zahlen
34
INTERNET GRUNDLAGEN
35
IP – Adressen




Jeder Rechner im Internet braucht eine Adresse
Paketvermittlung erfolgt nur über Adressen
IP‐Adresse ist 32 Bit lang = 4Byte, daher maximal 232
(4.294.967.296) Rechner adressierbar
Zur besseren Lesbarkeit dargestellt als: d1.d2.d3.d4




Dezimalwerte der 4 verwendeten Bytes
Beispiel: 141.44.27.70
Mögliche Abfrage ob ein Rechner im Netz verfügbar ist: ping <ip_adresse> oder <hostname>
neues Adressformat IPv6 eingeführt, besteht aus 6 Bytes



2128 Rechner adressierbar = 340 Sextillionen Adressen
genau: 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
5×1028 für jeden der 6.5 Mrd. auf der Erde lebenden Menschen
36

Subnetzmaske:
 Möglichkeit
ein Netz in
„Unter“-Netze zu teilen
 Ähnlich einer Vorwahl

Vorteil:
 Teilnetze
können
bestimmten
Institutionsteilen
zugeordnet werden
 Vereinfacht die Suche
nach IP-Adressen
37
Vergabe von IP‐Adressen
statisch oder dynamisch
 statisch: IANA/ICANN

 Deutschland: DENIC: www.denic.de

dynamisch durch Serverdienst: DHCP
 dynamic host configuration protocol
IANA - Internet Assigned Numbers Authority
ICANN - Internet Corporation for Assigned
Names and Numbers
RIPE - Réseaux IP Européens
ARIN
DENIC - Deutsches Network Information
Center
IANA
RIPE
DENIC
APNIC LACNIC AfriNIC
38
Spezielle IP‐Adressen

127.0.0.0 – lokaler Rechner (loopback)
 127.0.0.1 – localhost

private (nicht öffentliche) IP‐Adressen:
 10.0.0.0–10.255.255.255
 172.16.0.0–172.31.255.255
 192.168.0.0–192.168.255.255
siehe auch: ping
39
Domainnamen
Anfangszeit des Internet: Adressierung nur über IP‐Adressen
 Alternativ: verteilte Datenbank zur Verwaltung von Namen im Internet
 Idee: Jedes Teilnetz verwaltet einen Bereich von Namen und hat selbst Bereichsnamen (domain name)

40
Domainnamen

Domainnamen bestehen aus mindestens zwei Komponenten:
domain.ToplevelDomain, Beispiel: ovgu.de
subdomain.domain.ToplevelDomain, Beispiel: fgse.ovgu.de

ToplevelDomain: bezeichnet geographischen oder organisatorischen Bereich
 Beispiel: de … Deutschland, edu … education

Zweite Komponente: Domain
 Beispiel: uni‐magdeburg

vollständig: uni‐magdeburg.de
41
Toplevel Domains
Geographische: de, it, fr, cz, pl, eu
 Organisatorische: edu, biz, mil, gov, org, info, name
 Teilweise werden freiwillige Kategorien eingefügt

 Beispiel: ac.uk, co.uk

Vergabe in Deutschland über DENIC
siehe auch: nslookup
42
Dienste im Internet



Verschiedene Protokolle für verschiedene Aufgaben bzw. zur Realisierung verschiedener Dienste
Internet stellt nur Kommunikationsinfrastruktur zur Verfügung
Beispieldienste:






Email
WWW
Dateitransfer
Benutzung entfernter Rechner
DNS
ICQ
43
DNS




Domain Name System
verteilte Datenbank die den Namensraum der Adressen im Internet verwaltet
Umsetzung von Domainnamen in IP‐Adressen (forward lookup) und umgekehrt (reverse lookup)
Vorteile: dezentrale Verwaltung hierarchische Strukturierung des Namensraums in Baumform  Eindeutigkeit der Namen  Erweiterbarkeit 

Quelle. Wikipedia
44
E‐Mail


zum Versand elektronischer Post
verwendete Protokolle:
SMTP – Simple Mail Transfer Protocol
 POP 3 – Post Office Protocol Version 3
 IMAP – Internet Message Access Protocol



Anwendungen: eMail‐Clients
Anteil am globalen Daten‐
verkehr: ca. 7%
45
Message Transfer System (MTS)
E-Mail
Client
Port 25
(SMTP)
SMTP
Server
POP3/
IMAP
Server
Port 110
(POP3)
Port 143
(IMAP)




E-Mail
Client
E-Mail
Client
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Zuverlässiger Nachrichtentransfer
Suche nach Ziel‐SMTP‐Server über DNS (Domain Name System)
Weiterleitung
dann lokale Auslieferung an POP3/IMAP‐Server
46
POP3 vs. IMAP

POP3:
 Keine ständige Verbindung zum Mailserver
 erlaubt nur das Auflisten, Abholen und Löschen von E‐
Mails am E‐Mail‐Server  Keine Verwaltungsmöglichkeiten auf dem Server
 Emails werden heruntergeladen und vom Anwendungsprogramm verwaltet

IMAP:
 Emails bleiben auf dem Server
 Gesamte Verwaltung erfolgt auf dem Server
 Vorteil: Mehrere Zugänge von unterschiedlichen Rechnern
47
Ports


Adresskomponenten, in Netzwerkprotokollen eingesetzt, um Datenpakete den richtigen Diensten zuzuordnen
bei TCP: Portnummer 16Bit: 65535 Werte
 0...49151 registrierte Ports (IANA), darüber frei
 Beispiel HTTP‐Port: 80
80
HTTP
143
IMAP
5190
ICQ
20
FTP
48
weitere Dienste

FTP zur Übertragung von Dateien
 Protokoll: FTP – File Transfer Protocol
 Anwendungen: FileZilla, integriert in TotalCommander

Telnet zur Benutzung entfernter Rechner
 Protokoll: Telnet Protocol

SSH zur sicheren Benutzung entfernter Rechner
 Ähnlich Telnet aber mit verschlüsselter Datenübertragung
 Protokoll: SSH Protocol
49
Weitere Dienste

Peer‐To‐Peer‐Systeme zum Austausch von Dateien
 BitTorrent, eDonkey, eMule, Gnutella, FastTrack
 Anteil am globalen Datenverkehr: ca. 24%
 Rechner, die Dienste in Anspruch nehmen und diese ebenfalls zur Verfügung stellen

Internet‐Telephonie
 Direkte Internet‐Telefonie
 Voice over IP
 Anteil am globalen Datenverkehr: ca. 12%
50

Fortsetzung nächste Woche…