Entwicklung eines Sprachübersetzers Englisch * Deutsch
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Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Inhalt Netzwerke – dargestellt mit Filius .............................................................................................. 2 Kompetenzen, die am Ende erreicht sein müssen ............................................................... 2 Anleitung – Wie gehe ich mit einem Skript um? .................................................................. 3 Projekt Firmennetzwerk umstrukturieren ................................................................................. 6 Materialien zum Skript ............................................................................................................... 8 Mit oder ohne Skript weitermachen ........................................................................................... 9 Skript - Netzwerke .................................................................................................................... 10 Modul 1 Einführung in Filius ................................................................................................ 10 Kapitel 1: Der Editor ......................................................................................................... 10 Kapitel 2: Der Entwurfsmodus .......................................................................................... 11 Kapitel 3: Der Aktionsmodus ............................................................................................ 11 Modul 2 Netzwerk Grundlagen ............................................................................................ 12 Kapitel 1 Datenpakete ...................................................................................................... 12 Kapitel 2 Protokolle .......................................................................................................... 12 Kapitel 3 Das OSI - Referenzmodell .................................................................................. 13 Modul 3 Ein „Peer-to-Peer“ Netzwerk aufbauen................................................................. 15 Modul 4 Ein „geswitchtes Netzwerk“ aufbauen .................................................................. 18 Modul 5 Ein „geroutetes“ Netzwerk aufbauen .................................................................... 20 Kapitel 1 öffentliche IP-Adressen – im WAN .................................................................... 20 Kapitel 2 private IP-Adressen – im LAN ............................................................................ 21 Kapitel 3 NAT .................................................................................................................... 22 Kapitel 4 Router ................................................................................................................ 23 Modul 6 Spezielle Dienste im Netz....................................................................................... 25 Kapitel 1: DNS ................................................................................................................... 25 Kapitel 2: DHCP................................................................................................................. 27 Kapitel 2: E-Mail .............................................................................................................. 28 Filius / A. Kück Seite 1 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Netzwerke – dargestellt mit Filius Ziele: 1. Wissen, was ein Netzwerk ist. 2. Verstehen, wie de Komponenten zusammenarbeiten und wie genau die Kommunikation im NW fließt. Kompetenzen, die am Ende erreicht sein müssen Fülle folgenden Fragebogen zu Beginn des Themas und am Ende einmal aus: Kompetenzen, die du nun erreicht haben solltest Ich weiß, was ein Computer-Netzwerk ist Ich weiß, was ein Protokoll ist und wie es in Netzwerken eingesetzt wird Ich kenne verschiedene Protokolle im Netzwerk und weiß zumindest grob, wie die Kommunikation nach deren Vorschrift abläuft: mindestens TCP/IP, SMTP, IMAP, POP3 Ich kenne den Unterschied zwischen einem lokalen Netzwerk (LAN) und einem globalen Netzwerk (WAN, z.B. Internet) Ich weiß, wie man im Netzwerke (LAN oder /und WAN) einen Rechner findet, so dass man dann mit ihm kommunizieren kann Ich weiß, was eine IP-Adresse ist und wozu man sie im Netzwerk braucht Ich weiß, was eine MAC-Adresse ist und wozu man sie im Netzwerk braucht Ich weiß, was DHCP im Netzwerk bedeutet und wann es eingesetzt wird Ich weiß im Detail, wie die Kommunikation im Internet verläuft. Ich weiß im Detail, wie die Kommunikation bei E-Mail verläuft. Ich weiß, was das Schichtenmodell ist, und was es revolutionäres im Bereich der Netzwerke bedeutet. Ich kenne weitere grundlegende Begriffe zum Thema Netzwerk: - Broadcast - Gateway - Subnetz - Interface - Host Zusätzlich: 1. Ich kenne IP Adressen und Subnetzmasken und verstehen deren Zusammenhang und wie man sie bestimmt. 2. Ich kenne verschiedene Adressbereiche (öffentlich und privat)und verstehe, warum eine solche Unterteilung bei IPv4 nötig ist. 3. Ich kenne die Funktionsweise eines Switches und wo ein solches Gerät im Netzwerk eingesetzt wird 4. Ich kenne die Funktionsweise eines Routers und wo ein solches Gerät im Netzwerk eingesetzt wird 5. Ich kenne den Unterschied zwischen Router und Switch und wie diese beiden Komponenten im Netzwerk zusammenarbeiten Filius / A. Kück + 0 - Seite 2 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Anleitung – Wie gehe ich mit einem Skript um? Im Folgenden wird genau beschrieben, wie du mit einem Skript arbeiten kannst und worauf du dabei achten musst. Du kannst dir dies zusätzlich – oder stattdessen – auch in einem Video erklären lassen: Schaue dir dazu auf www.youtube.com/alexkueck11 das Video mit dem Namen „Aufbau eines Skriptes“ an. Um dir das Thema „NW-Aufbau mit Filius “ zu erarbeiten, kannst du grundsätzlich zwei verschiedene Wege gehen: Weg A – Du bearbeitest eigenständig die Projektaufgabe. Dazu kannst du dir aus den Materialien raussuchen, was du gebrauchen kannst oder dir auch ganz eigene erklärende Materialien suchen. Weg B – Du gehst die einzelnen Module Schritt für Schritt durch und erarbeitest dir so nach und nach die einzelnen Module (hier lernst du sozusagen Stück für Stück, wie die Projektaufgabe gelöst werden kann. Die Projektaufgabe wurde daher auch in „kleine Häppchen“ aufgeteilt und am Ende von jedem Modul wird ein Stück der Projektaufgabe gelöst). Mit beiden Wegen kannst du die geforderten Kompetenzen erwerben. Wenn du schon einiges über die funktionale Programmierung weist und gerne an etwas knobelst, kannst du Weg A wählen. Behalte dabei aber immer auch im Auge, was du am Ende der Einheit können musst. Wenn du in diesem Bereich aber noch unsicher bist und das Thema lieber Schritt für Schritt erklärt bekommen möchtest, um es zu begreifen, wähle zunächst lieber Weg B. Auch hier löst du die Projektaufgabe, aber eben Schritt für Schritt und es wird dir vorgegeben, wie der Lösungsweg aussehen kann. Wenn du einen der beiden Wege eingeschlagen hast, bedeutet das allerdings nicht, dass du darauf festgelegt bist! Natürlich kannst du vom Projekt auch wieder auf die Module umsteigen, zum Beispiel, wenn du bei einer Sache nicht weiterkommst. Ebenso kannst du auch zur Projektaufgabe wechseln, wenn du nach ein paar Modulen merkst, dass du jetzt schon gut im Thema drin bist, und versuchen möchtest, eigenständig weiter zu knobeln. Lege dir eine Mappe an, in der du alle Lösungen und (Zwischen-) Ergebnisse zu den Aufgaben bzw. dem Projektvorhaben festhältst. Wichtig: Du kannst deine Ergebnisse immer zwischendurch mit dem Lehrer abgleichen, um zu sehen, ob du auf dem richtigen Weg bist. Gerade wenn du an dem Projekt arbeitest (aber auch wenn du mit dem Skript eigenverantwortlich durch das Thema gehst), ist es wichtig, dass du festhältst, wie du vorgegangen bist. Das tust du bitte in einem Blog oder einer Mappe. Dort hältst du fest, in welche Probleme du gelaufen bist und wie du sie gelöst hast – und vor allem, was du dadurch gelernt hast. Wichtige Ergebnisse, Erkenntnisse, Merksätze oder Lösungsstrategien gehören hier ebenfalls hin. Am besten ist es, wenn du das in deinen eigenen Worten oder auch durch eine Skizze ausdrücken kannst. Selbst wenn das dann nicht ganz richtig ist, ist es besser so, als etwas Fertiges abzuschreiben. Der Lehrer kann so drauf schauen und dir helfen, wenn du etwas noch nicht vollständig verstanden hast. Problemlösestrategien stehen bei diesem Projekt im Vordergrund nicht die Inhalte! Wenn du nicht genau weißt, was du aufschreiben sollst, lasse es dir vom Lehrer erläutern. Vorgefertigte Bögen, wo du Hilfestellung zu den Inhalten bekommst, kannst du beim Lehrer abholen. Filius / A. Kück Seite 3 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Weg A – Bearbeitung der Projektaufgabe: Wie du die Projektaufgabe löst, bleibt dir und deiner Kreativität ganz allein überlassen. Du kannst selbst im Internet recherchieren und nachsehen, ob es dort Erklärungen oder Videos gibt, die dir weiterhelfen. Du kannst aber auch die in diesem Skript angegebenen Materialien weiter hinten verwenden – denn sie passen zu der Projektaufgabe. Ein Anhaltspunkt, um dich mit dem Thema auseinanderzusetzen, sind die Begriffe, die bei den zu erreichenden Kompetenzen am Anfang der Beschreibung angegeben sind. Damit könntest du z.B. anfangen. Wenn du die Begriffe verstehst und was für Ideen damit verknüpft sind, bist du meistens schon voll mit dem Thema beschäftigt. Vielleicht hast du ja auch schon für dich einen Weg gefunden, wie du an neue Projekte herangehst, dann solltest du diesen Weg hier auch gehen. Wichtig ist unbedingt, dass du im Auge behältst, was du am Ende der Einheit können musst. Die Projektaufgaben sind so formuliert, dass du am Ende alles, was gefordert ist, auch kannst. Aber es gibt ja viele Lösungswege und vielleicht kannst du am Ende das ein oder andere noch nicht so gut. Dann frage bitte nach zusätzlichen Übungsaufgaben zu dem jeweiligen Thema oder Begriff - bis du das Gefühl hast, es gut genug anwenden zu können. Weg B – Bearbeitung der Module Gehe die Module Schritt für Schritt durch. Um die in jedem Modul angegebenen Aufgaben bearbeiten zu können, musst du vorher lernen, wie das geht. Nicht der Lehrer erklärt dir das, du entscheidest, auf welchem Weg du die Informationen haben möchtest und musst sie dann selbst so für dich zusammenstellen, dass du die Aufgaben lösen kannst. In der Regel kannst du wählen zwischen einem erklärenden Text, Webseiten, auf denen du passende Informationen findest oder erklärenden Videos. Diese kannst du dir so oft ansehen, wie du es brauchst und magst. Wenn du dennoch weitere Erklärungen benötigst, notiere dir deine Fragen und wende dich damit an deinen Lehrer oder suche im Internet selbst nach weiteren erklärende Texten oder Videos. Der Lehrer ist da, um dich in deinem Lernen zu unterstützen, aber du musst aktiv werden und nachfragen, wenn etwas unklar ist. Es ist wichtig, dass du alle neuen Begriffe, die du nicht kennst, klärst und richtig verstehst. Du musst sie in eigenen Worten beschreiben oder sie in einer Skizze darstellen können. Gehe bei jedem der Kapitel wie folgt vor: 1. Zu Beginn jedes Kapitels findest du Verweise auf Materialien, die dir helfen sollen, das Thema zu verstehen, damit du später die dazugehörigen Aufgaben lösen kannst. Das können zum Beispiel sein: - erklärende Videos, - Infotexte (parallel zu den Videos), - Seiten in einem Schulbuch und - Texte in Zeitschriften oder auch - Internetseiten 2. Eventuell brauchst du trotz der Materialien eine zusätzliche Erklärung, dann frage beim Lehrer nach. Eventuell haben andere ja auch diese Frage, dann kannst du auch einen kurzen Lehrvortag dazu bekommen oder ein zusätzliches erklärendes Video. 3. Die Videos und Dateien, auf die in diesem Skript verwiesen werden, findest du a. auf dem YouTube-Kanal: youtube.com/alexkueck11 Die Videos beginnen fast alle mit „Netzwerke -„ oder „Kommunitation in Netzwerken-„ 4. Falls du in den Materialien auf unbekannte Begriffe stößt, notiere diese. Das können auch einfache Worte sein. Versuche sie mithilfe der weiteren Materialien oder durch eigene Recherchen zu klären. 5. Wenn du das Thema verstanden hast und alle darin enthaltenen Fachbegriffe in deinen eigenen Worten oder mittels einer Skizze erklären kannst, gehst du weiter zu den Aufgaben: Filius / A. Kück Seite 4 Kü / eN Info - - - Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Die Aufgaben fordern dich auf, das Gelernte nun anzuwenden. Gehe die Aufgabe, die im Skript angegeben sind der Reihe nach durch (die Aufgaben sind logisch aufeinander aufgebaut, daher der Reihe nach durchgehen). Wenn du eine Aufgabe nicht bearbeiten kannst, gehe noch einmal über die Materialien oder schaue dir das erklärende Video erneut an. Vielleicht hast du einen neuen Begriff oder eine neue Idee noch nicht ganz verstanden – dann hole das nun nach. Wenn das nichts hilft, frage bei Mitschülern oder dem Lehrer nach. Lass dir aber nicht die ganze Aufgabe lösen. Wichtig ist, dass du eigenständig an einer Lösung arbeitest – auch wenn sie am Ende vielleicht nicht ganz richtig ist. Wenn du an deiner Lösung zweifelst, schaue in den Musterlösungen nach (falls vorhanden) oder frage den Lehrer, ob er sich deine Ergebnisse auch zwischendurch anschauen kann. Falls du bei einer Aufgabe doch noch Schwierigkeiten hast, schaue dir noch einmal die erklärenden Materialien an. Wichtig ist, dass du selbst an den Lösungen arbeitest und nicht andere das mache lässt. 6. Wenn Aufgaben, die mit einem Zusatz gekennzeichnet sind, brauchst du nicht bearbeiten. Diese Aufgaben sind schwieriger und gehen über das hinaus, was du als Minimum erreichen musst, um das Skript erfolgreich abzuschließen. Für eine abschließende Note im Einser- oder Zweier-Bereich solltest du aber zumindest einige dieser Zusatzaufgaben bearbeiten. 7. Es wird zwischendurch Tests geben, diese werden rechtzeitig angegeben. Auch welche Kompetenzen in den Tests angefragt werden. Wichtig: Wichtig ist, dass du bei der Arbeit mit dem Skript selbst aktiv wirst und deinen eigenen Lernprozess überwachst: Liege ich noch gut in der Zeit? Habe ich alles verstanden/begriffen oderbrauche ich noch Hilfe oder zusätzliche Erklärungen? Wie kann ich Zusammenhänge besser verstehen/begreifen, die noch unklar sind? Wer kann mir bei der Bearbeitung der Aufgaben helfen? Du musst selbst entscheiden, wo du dir weitere Informationen/Hilfen holen möchtest und von dir aus auf deinen Lehrer oder Mitschüler zugehen, um Fragen zu stellen, damit du die Themen und Begriffe besser verstehst und am Ende die geforderten Zielkompetenzen erreichst! Es wird am Ende eine Klausur geben, die du bestehst, wenn du alle Aufgaben bearbeitet und verstanden/begriffen hast und die Kompetenzen erreicht hast. Filius / A. Kück Seite 5 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Projekt Firmennetzwerk umstrukturieren Voraufgabe Bitte fülle die zugehörige Kompetenzübersicht vor dem Beginn des Skriptes einmal aus Projekt-Aufgabe: Die Firma Mode Design GmbH hat dir den Auftrag erteilt, ihr Netzwerk neu zu Strukturieren. Der momentane Zustand kann durch folgende Abbildung beschrieben werden: Wie man sofort sieht, ein etwas chatotische Zusammenschluss vieler Endgeräte. Dies soll nun nach folgenden Kriterien umkonfigurierrt werden: 1. Statt des einen über Switche verundenen Netzwerkes, soll das Netz in die 4 vorhandenen Abteilungen (Buchhaltung, Vertrieb, Geschäftsführung und Produktion) mittles Router unterteilt werden. 2. In jeder Abteilung sind die Rechner über einen Switch verbunden. 3. In jeder Abteilung soll es einen eigenen Server geben. 4. Der E-Mail Server soll zentral für alle Endgeräte die Kommunikation regeln. 5. Der DNS Server für die Namensauflösung soll ebenfallls zentral gestellt sein. 6. Die IP-Adressen aller Endgeräte im Firmennetz sollen über einen zentralen DHCP Server verwaltet werden. 7. Folgende Aufteilung der Endgeräte soll am Ende vorliegen: a. Buchhaltung: 8 Endgeräte b. Vertrieb: 4 Endgeräte c. Geschäftsführung: 2 Endgeräte d. Produktion: 3 Endgeräte Konkrete Aufgabe: 1. Mache dich zunächst mit dem vorhandenen Netzwerk vertraut. 2. Teile die Endgeräte entsprechend der Vorgaben auf. 3. Füge die Server entsprechend der Vorgaben hinzu. 4. Nimm die entsprechenden Einstellungen zum Netzwerk auf den Endgeräten vor. 5. Statte die Server mit der jeweils notwendigen Software aus und nimm auch dort die notwendigen Einstellungen vor. Filius / A. Kück Seite 6 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Erstelle ein Video, in dem du deine Überlegungen und Implementierungen dazu erläuterst. Füge dies deinem Portfolio hinzu. Fülle folgenden Fragebogen erneut am Ende des Projektes zu deiner Sicherheit aus: Kompetenzen, die du nun erreicht haben solltest + 0 Ich weiß, was ein Computer-Netzwerk ist Ich weiß, was ein Protokoll ist und wie es in Netzwerken eingesetzt wird Ich kenne verschiedene Protokolle im Netzwerk und weiß zumindest grob, wie die Kommunikation nach deren Vorschrift abläuft: mindestens TCP/IP, SMTP, IMAP, POP3 Ich kenne den Unterschied zwischen einem lokalen Netzwerk (LAN) und einem globalen Netzwerk (WAN, z.B. Internet) Ich weiß, wie man im Netzwerke (LAN oder /und WAN) einen Rechner findet, so dass man dann mit ihm kommunizieren kann Ich weiß, was eine IP-Adresse ist und wozu man sie im Netzwerk braucht Ich weiß, was eine MAC-Adresse ist und wozu man sie im Netzwerk braucht Ich weiß, was DHCP im Netzwerk bedeutet und wann es eingesetzt wird Ich weiß im Detail, wie die Kommunikation im Internet verläuft. Ich weiß im Detail, wie die Kommunikation bei E-Mail verläuft. Ich weiß, was das Schichtenmodell ist, und was es revolutionäres im Bereich der Netzwerke bedeutet. Ich kenne weitere grundlegende Begriffe zum Thema Netzwerk: - Broadcast - Gateway - Subnetz - Interface - Host Zusätzlich: 6. Ich kenne IP Adressen und Subnetzmasken und verstehen deren Zusammenhang und wie man sie bestimmt. 7. Ich kenne verschiedene Adressbereiche (öffentlich und privat)und verstehe, warum eine solche Unterteilung bei IPv4 nötig ist. 8. Ich kenne die Funktionsweise eines Switches und wo ein solches Gerät im Netzwerk eingesetzt wird 9. Ich kenne die Funktionsweise eines Routers und wo ein solches Gerät im Netzwerk eingesetzt wird 10. Ich kenne den Unterschied zwischen Router und Switch und wie diese beiden Komponenten im Netzwerk zusammenarbeiten Filius / A. Kück - Seite 7 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Materialien zum Skript Videos Die Videos sind alle auf dem YouTube-Kanal „alexkueck11“ zu finden und fangen fast alle mit “Netzwerke – ” oder „Kommunikation in Netzwerken –„ an. „Einführung (Filius)“: „Der Entwurfsmodus (Filius)“: „Der Aktionsmodus (Filius)“: http://perm.ly/was_ist_ein_netzwerk http://perm.ly/netzwerke-protokolle-i-einstieg http://perm.ly/netzwerke-protokolle-ii-datenpakete http://perm.ly/netzwerke-protokolle-iii-e-mail http://perm.ly/netzwerke-protokolle-iv-sicherheit http://perm.ly/netzwerke-osi-referenzmodell “Peer-to-Peer-netzwerk (Filius)”: http://perm.ly/kommunikation-in-netzwerken-switche http://perm.ly/kommunikation-in-netzwerken-router “Vermittlungsrechner (Router) konfigurieren (Filius)”: “IP Konfiguration (Filius)”: https://www.youtube.com/watch?v=uA_TZDVGEzg http://perm.ly/kommunikation-in-netzwerken-router “Vermittlungsrechner (Router) konfigurieren (Filius)”: http://perm.ly/kommunikation-im-internet-i http://perm.ly/kommunikation-im-internet-ii „DNS Server konfigurieren (Filius)“: “E-Mail Server und Client aufbauen (Filius)”: Texte Editor von Filius Der Aktionsmodus Der Entwurfsmodus Definition Protokolle Was ist das OSI Skript Netzwerke -Text IP Adressen Skript Netzwerke -Text Switche und Router Skript Netzwerke -Text NAT Beispielprojekte in Filius bsp_dns_server bsp_e_mail Grundstruktur_Internetwork Grundstruktur_Internetwork_email Filius / A. Kück Seite 8 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Mit oder ohne Skript weitermachen Vorgehen: Am Anfang des Skriptes wird dir eine Projektaufgabe gestellt. 1. du wechselst auf das Projekt, in dem du nur diese Aufgabe bearbeiten musst (behalte dabei im Auge, was du am Ende können musst - siehe "Kompetenzen")! 2. In diesem Skript wird das Projekt Stück für Stück erarbeitet und du bekommst detaillierte Erklärungen und einen Weg, wie du vorgehen musst, vorgegeben. Es gibt dir gezielt Hilfestellung mit erklärenden Texten und Videos, um die Projektaufgabe Stück für Stück zu lösen. Wenn du unsicher bist, welchen Weg du einschlagen sollst, komme zu mir und wir klären das. Wichtig: Du kannst deine Ergebnisse immer zwischendurch mit dem Lehrer abgleichen, um zu sehen, ob du auf dem richtigen Weg bist, aber du musst in einem Blog oder einer Mappe dokumentieren, in welche Probleme du gelaufen bist und wie du sie gelöst hast – und vor allem, was du dadurch gelernt hast. Problemlösestrategien stehen bei diesem Projekt im Vordergrund nicht die Inhalte! Filius / A. Kück Seite 9 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Skript - Netzwerke Modul 1 Einführung in Filius Nach dem Start des Programms „filius.exe“ erscheint folgende Oberfläche: Kapitel 1: Der Editor Um das Programm sinnvoll zu verwenden, solltest du die Einstellungsmöglichkeiten von Filius kennen Video: o o o „Einführung“: „Der Entwurfsmodus“: „Der Aktionsmodus“: Erklärender Text: o Editor von Filius Aufgabe 1.1: Öffne Filius und stelle dir ein kleines NW mit Endgeräten, Servern Kabeln und Switchen zusammen. Filius / A. Kück Seite 10 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Kapitel 2: Der Entwurfsmodus Der Entwurfsmodus wird verwendet, um Hardware zusammenzustellen und mit Kabeln zu verbinden (sozusagen das NW konstruieren) und die Netzwerkeinstellungen auf den einzelnen Komponenten vorzunehmen. Erklärendes Video: o „Der Entwurfsmodus“: Erklärender Text: o Der Entwurfsmodus Aufgabe 1.2. Baue ein kleines Netzwerk nach folgenden Vorgaben auf und teste seine Funktionalität: 1. Das Netzwerk soll aus drei Notebooks bestehen, die über einen Switch verbunden sind. 2. Über einen Rechtsklick auf das jeweilige Symbol werden die passenden Netzwerkeinstellungen auf den Geräten vorgenommen – da diese erst später im Detail erklärt werden, hier eine Hilfestellung: 1. Alle Notebooks haben die gleiche IP-Adresse vorgegeben – ändere eine IP-Adresse auf 192.168.0.11 und eine andere auf 192.168.1.12 Kapitel 3: Der Aktionsmodus Der Aktionsmodus wird verwendet, um Client- und Server- Software zu installieren und zu verwenden – sozusagen der Funktionstest des vorher aufgebauten Netzwerkes.. Erklärendes Video: o „Der Aktionsmodus“: Erklärender Text: o Der Aktionsmodus Aufgabe 1.3. 1. Wechsele in den Aktionsmodus. 1. Installiere auf allen Notebooks die Software „Befehlszeile“ (eine Software, mit der man unter anderem die Verbindung zweier Endgeräte auf IP-Ebene zu testen). 2. Öffne einem Notebook nun die Software „Befehlszeile“ und gib ein: „ping 192.168.0.11“ (wenn das nicht gerade die eigenen IP-Adresse ist) ein. 3. Klicke anschließend auf den Switch – es wird eine Tabelle angezeigt. Beschreibe in eigenen Worten, wie der Switch entscheidet, welche Daten auf welchem Port weitergeleitet werden sollen. Falls dir das schwer fällt, recherchiere, wie ein Switch im Netzwerk funktioniert. Schaue dir nun das im Hintergrund geöffnete Fenster zum Datenaustausch an. Filius / A. Kück Seite 11 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Modul 2 Netzwerk Grundlagen Einmalig im IT Bereich ist das sogenannte OSI-Referenzmodell. Es ist deshalb einmalig, weil es im Bereich der Netzwerke gelungen ist, tatsächlich einen weltweiten Standard zu etablieren, an den sich alle Herstellen – sowohl von Endgeräten als auch Netzwerkkomponenten halten. So ist es möglich, dass Apples MAC-Book mit Windows-PCs Daten austauschen können und das über Switche und Router diverser Hersteller hinweg – doch dazu mehr in Kap. 3 Zunächst dazu – wie die Daten für den Transport über das Netz zusammengesetzt werden: Kapitel 1 Datenpakete Um zu verstehen, wie im Netzwerk Datenausgetauscht werden, muss man zunächst verstehen, das ein Dokument, welches verschickt werden soll, in kleine Einheiten (Datenpakete) unterteilt wird und dann wird jedes Datenpaket mit einem Ziel versehen und einzeln ins „Netz“ auf Reise geschickt, bis es beim Ziel angekommen ist. Dort werden die einzelnen Teile in der richtigen Reihenfolge wieder zu dem Dokument zusammengesetzt. Video: o http://perm.ly/was_ist_ein_netzwerk Erklärender Text: o … Aufgabe 2.1: Skizziere dir ein kleines einfaches Netzwerk. Erläutere anhand der Skizze, was ein Netzwerk ist und in welcher Form dort Daten ausgetauscht werden. Kapitel 2 Protokolle Damit die einzelnen Datenpakete am Ziel ankommen und dann auch wieder richtig zusammengesetzt werden, verwendet man Protokolle. Video: o http://perm.ly/netzwerke-protokolle-i-einstieg o http://perm.ly/netzwerke-protokolle-ii-datenpakete Erklärender Text: o Definition Protokolle Aufgabe 2.2: 1. Skizziere Datenpaket. Erläutere anhand der Skizze, was ein Protokoll ist und wie sich das auf die Datenpakete auswirkt. 2. Skizziere ein Netzwerk. Erläutere, wie innerhalb des Netzwerkes die Kommunikation über ein Protokoll stattfinden kann. Erläutere dabei auch sind und Zweck von Protokollen in Netzwerken. 3. Finde heraus, welche Aufgabe im Netzwerk folgende Protokolle haben und welche Kommunikation im Netzwerk mit Hilfe des Protokolls geregelt wird: Filius / A. Kück Seite 12 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 IP TCP DHCP DNS POP3 IMAP SSL ARP Kapitel 3 Das OSI - Referenzmodell Das OSI-Referenzmodell setzt wie gesagt ein auf der ganzen Welt eingehaltenen Standard zur Kommunikation in Netzwerken fest. Es regelt, wie auf welcher Ebene kommuniziert wird. Das z.B. das IP-Protokoll auf Ebene 3 verwendet wird, um die Zieladresse der zu übermittelnden Daten zu finden. Das das IP-Protokoll auf jedem Router einer jeden Firma und auf jedem Endgerät unabhängig vom Betriebssystem verstanden wird. Video: o http://perm.ly/netzwerke-osi-referenzmodell Erklärender Text: o Was ist das OSI Aufgabe 2.3: 1. Beschreibe in eigenen Worten, was an dem OSI-Modell so besonderes ist und wozu es verwendet wird. 2. Finde heraus, auf welcher Schicht jeweils die folgenden Protokolle eingeordnet werden und warum: o IP o TCP o UDP o DNS o ARP o DHCP o POP3 o SSL o IMAP 3. Finde heraus, auf welcher Schicht folgende Netzwerk-Elemente arbeiten (erläutere deine Zuordnung) o o o o o o o Filius / A. Kück Endgerät Router Switch Server Kabel Netzwerkkarte WLAN-Router Seite 13 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Aufgabe 2.4. Überprüfe zu deiner Sicherheit, ob du folgende Dinge nun kannst (fordere gegebenenfalls weitere Aufgaben zum Üben beim Lehrer an): Kompetenzen, die du nun erreicht haben solltest + 0 Ich weiß, was ein Computer-Netzwerk ist Ich weiß, was ein Protokoll ist und wie es in Netzwerken eingesetzt wird Ich kenne verschiedene Protokolle im Netzwerk und weiß zumindest grob, wie die Kommunikation nach deren Vorschrift abläuft: mindestens TCP/IP, SMTP, IMAP, POP3 Ich weiß, was das Schichtenmodell ist, und was es Revolutionäres im Bereich der Netzwerke bedeutet. Wenn du dich sicher fühlst bearbeite nun den Test B und gib ihn anschließend zur Korrektur beim Lehrer ab. Filius / A. Kück Seite 14 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Modul 3 Ein „Peer-to-Peer“ Netzwerk aufbauen Ein „peer-toPeer“-Netzwerk ist die einfachste Art, ein Netzwerk aufzubauen. Zwei Computer werden einfach direkt über ein Kabel verbunden. Ein „Peer-to-Peer“ Netzwerk ist in der Regel ein Mini-LAN (Local Area Network), in dem zwei Endgeräte (Notebooks, Tablets, Rechner) über Protokolle auf der Ebene 2 des OSI-Modells über eine direkte Kabelverbindung kommunizieren. Das zwischen die Rechner geschaltete Kabel muss ein spezielles LAN-Kabel sein, ein sogenanntes „Twisted Pair“ Kabel. Es sieht von außen wie ein normales LAN-Kabel aus, allerdings sind die Adern in dem Kabel „über Kreuz“ verbunden, um Senden und Empfangen gleichzeitig zu ermöglichen. Video: o “Peer-to-Peer-netzwerk (Filius)”: Erklärender Text: o . Aufgabe 3.1: Anmerkung: Was genau eine IP-Adresse und eine Subnetzmaske ist, wird später noch in Modul 5 erläutert. Achtung: Das im Folgenden erwähnte „Terminal“ heißt nun „Befehlszeile“ Filius / A. Kück Seite 15 Kü / eN Info Filius / A. Kück Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Seite 16 Kü / eN Info Filius / A. Kück Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Seite 17 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Modul 4 Ein „geswitchtes Netzwerk“ aufbauen Ein „geswitchtes“ Netzwerk ist in der Regel ein LAN (Local Area Network), in dem die Endgeräte (Notebooks, Tablets, Rechner, Netzwerkdrucker) über Protokolle auf der Ebene 2 des OSI-Modells kommunizieren. In der Regel geschieht das mit Hilfe von Switchen. Die Kommunikation auf Ebene 2 des OSI-Modells bezieht sich im Wesentlichen auf die Kommunikation über MAC-Adressen. Der Switch ist das passende Netzwerkelement, um diese Kommunikation im Netzwerk weiter zu leiten. Video: o http://perm.ly/kommunikation-in-netzwerken-switche Erklärender Text: o Skript Netzwerke -Text Switche und Router (Der Switch) Aufgabe 4.1: a) Öffne nun erneut auf einem der Rechner das „Befehlszeile“ b) Öffne auf diesem Rechner das „Datenaustausch-Fenster“ und lasse es im Hintergrund geöfnet. c) Setze einen Ping ab zu einem anderen Rechner. Filius / A. Kück Seite 18 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 d) Beobachte, was sich in dem Datenaustausch-Fenster tut e) Klicke nun auf den Switch- es wird eine Port-Tabelle angezeigt. Erläutere mit Hilfe der Abbildung und der Tabelle, wie im Detail die Kommunikation von Rechner zu Rechner über den Switch hinweg läuft. Tipp: Eigentlich wird ja ping … (mit einer IP_Adresse angegeben, in der Port-Tabelle des Switches sind aber nur MAC-Adressen angegeben, d.h. es muss noch eine Zuordnung von MAC- zu – IP – Adresse geben. Schaue dir dazu die ARP-Tabelle auf dem Rechner an, indem du in der Befehlszeile „arp –a“ eingibst Aufgabe 3.2. Überprüfe zu deiner Sicherheit, ob du folgende Dinge nun kannst (fordere gegebenenfalls weitere Aufgaben zum Üben beim Lehrer an): Ich weiß, wie man im Netzwerk (LAN) einen Rechner findet, so dass man dann mit ihm kommunizieren kann Ich weiß, was eine MAC-Adresse ist und wozu man sie im Netzwerk braucht Ich kenne die Funktionsweise eines Switches und wo ein solches Gerät im Netzwerk eingesetzt wird Wenn du dich sicher fühlst bearbeite nun den Test C und gib ihn anschließend zur Korrektur beim Lehrer ab. Filius / A. Kück Seite 19 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Modul 5 Ein „geroutetes“ Netzwerk aufbauen Ein „geroutetes“ Netzwerk ist in der Regel ein großes LAN (Local Area Network) oder ein WAN (Wide Area Network), in dem die Endgeräte (Notebooks, Tablets, Rechner, Netzwerkdrucker) über Protokolle auf der Ebene 3 des OSI-Modells kommunizieren. In der Regel geschieht das mit Hilfe von Routern. Die Kommunikation auf Ebene 3 des OSI-Modells bezieht sich im Wesentlichen auf die Kommunikation über IP-Adressen. Der Router ist das passende Netzwerkelement, um diese Kommunikation im Netzwerk weiter zu leiten. Video: o http://perm.ly/kommunikation-in-netzwerken-router o “Vermittlungsrechner (Router) konfigurieren (Filius)”: Erklärender Text: o Skript Netzwerke -Text Switche und Router (Der Router) Kapitel 1 öffentliche IP-Adressen – im WAN Um im Internet den richtigen Server zu finden oder auch im Firmennetz den richtigen Rechner von Fritz Mustermann aus der Marketing-Abteilung zu finden, werden im Netzwerk IPAdressen verwendet. Das bekommt man zwar nicht immer direkt mit, denn wer gibt schon http://173.194.113.184/ oben in der Browserzeile ein??? Namen kann man sich einfach besser merken und „google.de“ ist zudem auch kürzer. Dennoch führt beides zu demselben Ergebnis. Aufgabe 5.1: Öffne das schwarze „Ausführungsfenster“ auf deinem Rechner und gib ein „tracert www.kurt-koerber-gymnasium.de“. Es wird der Weg über verschiedene „Hops“ (Router, die deine Anfrage weiter bis zum Ziel leiten) im Internet verfolgt, bis zu dem Zielserver, der die KKG-Website hostet (die letzte gefundene IP-Adresse). Du kannst statt des Namens nun auch diese IP-Adresse eingeben und gelangst ebenfalls auf die KKG Seite. Dass das geht, dafür sorgt der Dienst „DNS“ – doch dazu mehr im Modul 6! Wie ist nun eine solche Adresse aufgebaut – woher bekommt man eine solche Adresse??? Video: o “IP Konfiguration (Filius)”: o https://www.youtube.com/watch?v=uA_TZDVGEzg Erklärender Text: o Skript Netzwerke -Text IP Adressen (Teil 1) Aufgabe 5.2: Schreibe folgende IP-Adressen in der Binärschreibweise auf: a) 34.81.17.3 b) 12.88.4.54 Filius / A. Kück Seite 20 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Kapitel 2 private IP-Adressen – im LAN Das Problem mit den öffentlichen IP-Adressen ist, dass es einfach nicht genug davon gibt! Als das Internet entstand war nicht abzusehen, wie rasant es sich entwickelt – und nun gibt es so viele Geräte, die „internetfähig“ sind – vom Computer, über den Fernseher bis hin zum Klavier – dass es einfach nicht genug Adressen gibt, so dass jedes Gerät seine eigene bekommt (IPv6 ist in Vorbereitung und wird hier Abhilfe schaffen – ist aber noch Zukunftsmusik). Video: o “IP Konfiguration (Filius)”: o https://www.youtube.com/watch?v=uA_TZDVGEzg Erklärender Text: o Skript Netzwerke -Text IP Adressen (Teil 2) Aufgabe 5.3: Welche der folgenden Adressen sind private Adressen? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 10.0.0.0 10.255.255.255 10.0.3.1 11.1.2.3 192.169.2.4 191.168.56.78 192.168.0.0 192.167.45.67 Bilde zu folgender Adresse die Darstellung (IP-Adresse/Subnetzmaske) in Dezimaldarstellung: Folgendes Netzwerk ist gegeben – vervollständige die Adressen sinnvoll Filius / A. Kück Seite 21 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Zusatzaufgaben: Kapitel 3 NAT NAT ist die Kurzform für „Network Address Translation“. Er gibt eigentlich mehrere Formen der Adressübersetzung. Hier geht es um die PAT – die „Port Adress Translation“. Diese wird angewendet, wenn mehrere Endgeräte oder auch mehrere Subnetze über einen Router, d.h. über eine öffentliche IP-Adresse ins Internet gehen wollen. Wie das genau geht, darum geht es in diesem Kapitel. Video: o … Erklärender Text: o Skript Netzwerke -Text NAT Aufgabe 5.5: Skizziere ein kleines Netzwerk mit privatem Adressraum im 10er Adressbereich. Es soll einen zentralen Internetzugang geben mit der öffentlichen Adresse 1.2.3.4. Beschreibe anhand der Skizze, im Detail, wie der Kommunikationsfluss über den Router (der den Zugang zum Internet regelt)aussieht, wenn ein Endgerät mit z.B. der Adresse 10.0.2.30 eine konkrete Website z.B. www.google.de aufruft. Filius / A. Kück Seite 22 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Kapitel 4 Router Um zu verstehen, wie ein Router arbeitet und was ihn von einem Switch unterscheidet, baue mit Filius zunächst folgendes Netz auf Aufgabe 5.6: Stelle folgendes Netzwerk mit Hilfe von Filius zusammen: Die Rechner, die an dem rechten Swisch angeschlossen sind, sollen sich in einem anderen Subnetz befinden, als die Rechner links. Verwende links das Subnetz 192.168.0.x und rechts das Netz 192.168.1.x Anschließend verbinde beide Subnetze über einen Vermittlungsrechner (Router). Die Schnittstelle des Routers (Interface) zum rechten Subnetz soll die Adresse 192.168.1.1 haben und die zum linken Subnetz 192.168.0.1. Im Aktionsmodus starte nun die Anwendung „Befehlszeile“ von Rechner 192.168.0.10 und setze einen Ping zum rechner 192.168.1.10 ab, Was passiert???? Offensichtlich macht der Router seinen Job noch nicht. – sein Job wäre es nämlich, Pakete von einem Subnetz zum anderen weiterzuleiten. Wie er das genau macht und welche Einstellungen nötig sind, erfährst du hier: Video: o http://perm.ly/kommunikation-in-netzwerken-router o “Vermittlungsrechner (Router) konfigurieren (Filius)”: Erklärender Text: o . Aufgabe 5.6: 1. Beschreibe in eigenen Worten, was die Aufgabe eines Routers ist und wie (welche Tabellen er z.B. benutzt) er das anstellt. 2. Beschreibe in eigenen Worten, was ein gateway ist und wozu es im Netzwerk eingesetzt wird. Filius / A. Kück Seite 23 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 3. Stelle folgendes Netzwerk mit Hilfe von Filius zusammen: Nimm auf den Endgeräten und dem Router (Vermittlungsrechner) alle nötigen Einstellungen vor, so dass Rechner vom rechten Subnetz mit Rechnern im linken Subnetz kommunizieren können. Wenn du dich sicher fühlst bearbeite nun den Test D und gib ihn anschließend zur Korrektur beim Lehrer ab. Aufgabe 4.2. Überprüfe zu deiner Sicherheit, ob du folgende Dinge nun kannst (fordere gegebenenfalls weitere Aufgaben zum Üben beim Lehrer an): Kompetenzen, die du nun erreicht haben solltest + 0 Ich kenne IP Adressen und Subnetzmasken und verstehen deren Zusammenhang und wie man sie bestimmt. Ich kenne verschiedene Adressbereiche (öffentlich und privat)und verstehe, warum eine solche Unterteilung bei IPv4 nötig ist. Ich kenne die Funktionsweise eines Routers und wo ein solches Gerät im Netzwerk eingesetzt wird Ich kenne den Unterschied zwischen Router und Switch und wie diese beiden Komponenten im Netzwerk zusammenarbeiten Ich kenne weitere grundlegende Begriffe zum Thema Netzwerk: - Broadcast - Gateway - Subnetz - Interface - Host Filius / A. Kück Seite 24 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Modul 6 Spezielle Dienste im Netz Kapitel 1: DNS DNS (Domain Name System) ist ein Dienst im Internet, der es uns erlaubt, in die URL Zeile beim Browser Namen einzugeben und nicht die IP-Adresse, unter der z.B. die gesuchte Website bereit gestellt wird auf einem Server. Zu diesem Zweck gibt es im Internet spezielle Server, die ausschließlich die Namensauflösung für die im Internet kommunizierenden Rechner übernimmt. Das kann man im Video viel anschaulicher erläutern: Video: o http://perm.ly/kommunikation-im-internet-i o http://perm.ly/kommunikation-im-internet-ii o „DNS Server konfigurieren (Filius)“: Erklärender Text: o . Aufgabe 6.1: Folgendes Netzwerk mit einem zentralen DNS Server soll aufgebaut werden: Filius / A. Kück Seite 25 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Bsp: bsp_dns_server Filius / A. Kück Seite 26 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Kapitel 2: DHCP DHCP steht für „Dynamic Host Configuration Protokoll“. Es ist ein Dienst, der häufig von einem zentralen Router oder einem Server übernommen wird. Bisher hast du in Filius die IPAdressen auf den Endgeräten immer fest eingetragen. In großen Netzen ist das sehr umständlich, da der Netzwerkadministrator dann jedes Gerät individuell einstellen muss. Dafür gib es diesen Dienst. Wird ein Endgerät in einem Netzwerk mit DHCP angeschlossen, so bekommt es automatisch aus einem Pool von Adressen eine zugewiesen. Inkl. Subnetzmaske und Gateway. Video: o … Erklärender Text: Aufgabe 6.2: a) Filius / A. Kück Seite 27 Kü / eN Info Skript NW - Filius SJ. 2014/2015 Kapitel 2: E-Mail Video: o http://perm.ly/netzwerke-protokolle-iii-e-mail o “E-Mail Server und Client aufbauen (Filius)”: Erklärender Text: o Aufgabe 6.1: Bsp: bsp_e_mail Filius / A. Kück Seite 28
