Netzwerke - Universität zu Köln
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Netzwerke Universität zu Köln Kurs Allgemeine Technologien II Referat am 24.2.2009 von Ramona Müller Netzwerke Einführung Klassifizierung von Netzwerken Protokolle Das OSI-Modell Kommunikation im Netzwerk Fazit Netzwerke 2 Einführung Was ist ein Netzwerk? ... eine Infrastruktur, die Datenendgeräten die Kommunikation, den Datenaustausch und die Nutzung gemeinsamer Ressourcen transparent ermöglicht. Netzwerke 3 Einführung Wozu dienen Netzwerke? ... der Kommunikation der einzelnen Systeme untereinander sowie dem Teilen von Ressourcen (Geräten, Programmen, Dateien) und Informationen. Netzwerke 4 Einführung Wozu dienen Netzwerke? Zugriff auf Computer im Netzwerk mit speziellen Funktionen (z.B. Fileserver) Lösung komplexer rechenintensiver Probleme Erhöhung der Systemverfügbarkeit Kommunikation Nutzung entfernter interaktiver Anwendungen Netzwerke 5 Klassifizierung von Netzwerken Netzwerk-Topologien: Wie sind die Komponenten im Netz verbunden? Reichweite der Netze Übertragungsweg bzw. –technologie Verwaltung der Netzwerkressourcen Netzwerke 6 Klassifizierung von Netzwerken Netzwerk-Topologien: Stern-Topologie Baum-Topologie Ring-Topologie Bus-Topologie Vermaschtes Netz Zelltopologie Netzwerke 7 Klassifizierung von Netzwerken Reichweite der Netze: Lokale Netze LAN (Local Area Network) WLAN (Wireless Local Area Network) Nicht-lokale Netze MAN (Metropolitan Area Network) WAN (Wide Area Network) GAN (Global Area Network) Netzwerke 8 Klassifizierung von Netzwerken Übertragungsweg bzw. – technologie: Leitungsgebundene Netze Ethernet Token Ring Drahtlose Netze Infrastruktur-Netze Ad hoc Netze Netzwerke 9 Klassifizierung von Netzwerken Verwaltung von Netzwerkressourcen: In Peer-to-Peer-Netzwerken kommunizieren gleichgestellte Computer direkt miteinander. Jeder Benutzer entscheidet, welche Daten auf seinem Computer für das Netzwerk freigegeben werden. In serverbasierten Netzwerken sind spezielle Computer für das Verwalten der Netzwerkressourcen zuständig, die schnell auf Anfragen der Clients reagieren und Zugriffsrechte zentral verwalten. Netzwerke 10 Protokolle Die Kommunikation im Netzwerk erfolgt über Protokolle – Regelsätze, die das Verhalten von Instanzen oder Prozessen bei der Kommunikation festlegen. Die Regeln betreffen u.a. den Auf- und Abbau von Verbindungen, die Formate der auszutauschenden Nachrichten, den benutzten Code und Absprachen zur Fehlererkennung und -korrektur. Netzwerke 11 Protokolle Die bekanntesten Protokolle werden rund um das Internet genutzt: Laden von Webseiten: HTTP oder HTTPS Verschicken von E-Mails: SMTP Herunterladen von Dateien: FTP, HTTP oder HTTPS Netzwerke 12 Protokolle Der Austausch von Nachrichten erfordert häufig ein Zusammenspiel verschiedener Protokolle, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen: Die Protokolle TCP und IP lösen das Problem der Datenübertragung. Das Protokoll SMTP zum Übermitteln von E-Mails benötigt wiederum die Funktion, Daten zu versenden und setzt dazu auf das TCP auf. Netzwerke 13 Das OSI-Modell Das schichtweise Aufeinanderaufbauen der Protokolle wird mit Hilfe des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) dargestellt. Das OSI-Modell wurde 1984 von der ISO (International Standardization Organisation) als umfassendes Modell für die Kommunikation unter Computern veröffentlicht und wird von dieser weiterentwickelt. Es ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis von Rechnernetzen. Netzwerke 14 Das OSI-Modell Das OSI-Modell teilt die Kommunikation zwischen Rechnern in sieben in sich abgeschlossene Schichten auf. Jede Schicht hat bestimmte Aufgaben zu erfüllen, deren konkrete Umsetzung jedoch nicht vorgegeben wird. Netzwerke 15 Das OSI-Modell Layer VII Anwendungsschicht Layer VI Darstellungsschicht Layer V Kommunikationsschicht Layer IV Transportschicht Layer III Vermittlungsschicht Layer II Sicherungsschicht Layer I Bitübertragungsschicht Netzwerke anwendungsbezogen regeln DatenÜbertragung an sich 16 Das OSI-Modell Layer I: Bitübertragungsschicht ... regelt die Übertragung von Daten zwischen zwei benachbarten Systemen. In dieser Schicht werden Verbindungen (de)aktiviert, aufrechterhalten und Bits über diese übertragen. Die dafür notwendigen Medien (Kabel, Stecker etc.) werden spezifiziert. Hardware auf dieser Schicht: Modem, Hub,... Netzwerke 17 Das OSI-Modell Layer II: Sicherungsschicht ... gewährleistet eine zuverlässige, fehlerfreie Übertragung. Datenpakete werden hier mit der physikalischen Adresse (= MACAdresse) versehen, die für die Kommunikation innerhalb des Netzwerksegments wichtig ist. Hardware auf dieser Schicht: Bridge, Switch Netzwerke 18 Das OSI-Modell Layer III: Vermittlungsschicht ... sorgt mit Hilfe von Routingtabellen für die Wegfindung in großen bis weltweiten Netzwerken. Datenpakete werden mit einer logischen Adresse versehen, die weltweit einmalig und auffindbar ist und werden fragmentiert. Hardware auf dieser Schicht: Router Netzwerke 19 Das OSI-Modell Layer IV: Transportschicht ... für die fehlerfreie Übertragung der von der Kommunikationsschicht erhaltenen Daten in der richtigen Reihenfolge zuständig. Hier beginnt die Kommunikation zwischen Netzwerk und Anwendungen. Netzwerke 20 Das OSI-Modell Layer V: Kommunikationsschicht ... sorgt für die bidirektionale Kommunikation zwischen zwei Anwendungsprozessen, die auf verschiedenen Systemen laufen. Sie ermöglicht den Aufbau, die Durchführung und den Abbau von Sitzungen. Netzwerke 21 Das OSI-Modell Layer VI: Darstellungsschicht ... ermöglicht durch Codierungs- und Konvertierungsfunktionen sowie Datenkompression und Verschlüsselung optimalen Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Systemen. Netzwerke 22 Das OSI-Modell Layer VII: Anwendungsschicht ... interagiert direkt mit der Software, die eine Netzwerkübertragung anfordert und verschafft ihr Zugriff auf das Netzwerk. Netzwerke 23 Kommunikation im Netzwerk Das OSI-Modell dient als Leitfaden, um zu ermöglichen, dass unterschiedliche Systeme untereinander kommunizieren, Daten austauschen und gemeinsame Ressourcen nutzen können. Netzwerke 24 Kommunikation im Netzwerk Die Kommunikation zweier Schichten gleicher Ebene funktioniert nicht direkt. Die Daten werden beim Senden in kleine Pakete aufgeteilt und durchlaufen die Protokolle der einzelnen Schichten. Diese stellen dafür Schnittstellen zu ihren Nachbarn bereit. Netzwerke 25 Kommunikation im Netzwerk Jedes Protokoll erweitert das Datenpaket um zusätzliche Informationen in Form von Headern. Diese Information wird auf der Empfängerseite von den jeweiligen Protokollen verarbeitet. Netzwerke 26 Kommunikation im Netzwerk Netzwerke 27 Kommunikation im Netzwerk Stellt ein System anhand des Schicht 2Headers fest, dass es nicht der gewünschte Empfänger ist, wird mit Hilfe der Protokolle von Schicht 3 die nächste Zwischenstation ermittelt. Sollte es der Empfänger sein, wird eine Sitzung geöffnet. Über diese werden die Daten kontinuierlich über die Protokolle der einzelnen Schichten übertragen. Netzwerke 28 Fazit Bei der Planung eines Netzwerkes muss u.a. beachtet werden: Wozu soll das Netzwerk dienen? Wie viele Nutzer soll es haben? Wie ausfallsicher muss es sein? Welche Hardware ist erforderlich? Netzwerke 29 Fragen? Netzwerke 30
