Simon Walz Referat: Netzwerke - 1

Simon Walz
Referat: Netzwerke
Thema: Netzwerke, Kurzfassung
Referat: Simon Walz 11D
Dienstag, 29. Oktober 2002
1. EINFÜHRUNG
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Idee von der Informationsübertragung: sehr alt
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Indianer: Rauchzeichen, Trommeln
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Briefverkehr: Sender Stift und Papier
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Weitere Beispiele: Telefon-, Fernseh- und Rundfunkübertragung
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Auch Computernetze dienen der Informationsübertragung: heute
allgemein als Netzwerke bezeichnet
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Die ersten Computer waren Einzelgeräte: getrennt und unabhängig
voneinander.
nicht die optimale Lösung: z.B. Drucker in der Regel für jeden Computer anzuschaffen,
Datenaustausch untereinander sehr umständlich
„Turnschuhnetz“ (sneaker net).
mit der Einrichtung von Netzwerken: mehr Komfort und Geld einsparen.
2. DATENNETZE
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LANs
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erste Netzwerklösungen waren lokale Netze (LANs)
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LAN ist die Abkürzung für "Local Area Network" und heißt
Lokales Netzwerk
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LANs verbinden alle Arbeitsstationen, Peripheriegeräte,
Terminals und anderen Geräte in einem Gebäude
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gemeinsamen Zugriff auf Dateien und Drucker
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betreffen immer einen räumlich begrenzten Bereich an einem Standort, wie z.B. das
Schulnetz der Lichtenbergschule
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zum Aufbau eines LAN erforderlich: Netzwerkkarte, Hub, Workgroup- oder LAN-Switch
und Router.
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Weiterentwicklung des LAN stellt das WLAN dar: steht für Wireless Local Area Network
und heißt drahtloses lokales Netzwerk
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WANs
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WAN ist die Abkürzung für "Wide Area Network" und heißt Weitverkehrsnetz.
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Möglichkeit auch zwischen Unternehmen Daten auszutauschen
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Stadtnetze - Metropolitan Area Networks = MANs - und Weitverkehrsnetze (WANs)
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Ein Beispiel für ein WAN ist das Internet
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Ethernet
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ist eine LAN-Spezifikation
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Ethernet-Netzwerke verwenden verschiedene Kabelarten mit einer Übertragungsrate
von 10 Mbit/s
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Name "Ethernet" wird oft als Bezeichnung für alle lokalen Netze mit Kollisionserkennung
verwendet.
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Fast-Ethernet ermöglicht eine zehnmal höhere Übertragungsrate von 100 Mbit/s
3. KOMMUNIKATIONSARTEN
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Bei Aufbau eines Netzwerkes unterschiedliche Aufbauarten möglich:
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Client-Server-Kommunikation
Kommunikation findet dabei nur zwischen Server und Client statt
z.B. eine E-Mail im Netzwerk von Computer A zu Computer B (Computer A zum Server und
vom Server zum Computer B)
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Computer A/B keine Serverdienste zum Mailversand
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Thin-Client
Computer:
keine
Festplatte,
keine
Diskettenlaufwerke, keine CD-ROM-Laufwerke und
nur eine leistungsschwache CPU
funktioniert nur zusammen mit einem Server
Die CPU des Thin-Client hat nur 2 Aufgaben:
•
Tastatur- und Mausereignisse an den Server
schicken.
•
Die vom Server fertig berechnete grafische
Oberfläche anzeigen.
Der Thin-Client kann alleine ohne Server nicht
arbeiten.
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Peer-to-Peer-Kommunikation
Computer kommunizieren direkt miteinander
dabei würde Computer A die E-Mail direkt an Computer B versenden
beide Computer müssen Serverdienste zum Mailversand besitzen
immer mehr an Bedeutung: insbesondere beim Filesharing
Filesharing: Netzwerkteilnehmer durchsuchen beim Filesharing gegenseitig ihre Festplatten
4. TOPOLOGIEN
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Topologie eines Netzwerkes ist die physische Anordnung von Computern und Kabeln
beschreibt wie die einzelnen Geräte miteinander verbunden sind
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Bus-Topologie
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alle Computer parallel an einen Strang angeschlossen
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Vorteil: sehr einfacher und kostengünstiger Aufbau
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Nachteil: kompletter Ausfall der Kommunikation im Netzwerk, wenn an irgendeiner Stelle
das Kabel getrennt wird (Kabelbruch)
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Stern-Topologie
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heutzutage mit Abstand beliebteste Topologie
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Vorteil:
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erheblich höheren Datenverkehr möglich
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Kommt es zum Ausfall einer Kabelverbindung, dann lediglich
Ausfall des daran angeschlossenen Computers
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Nachteil:
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höheren Aufwand, da alle Endgeräte direkt an das zentrale Gerät
(Switch, Hub) angeschlossen
•
bei Ausfall des zentralen Gerätes funktioniert das gesamte
Netzwerk nicht mehr
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Ring-Topologie
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wird z.B. zur Verbindung von Routern eingesetzt.
•
Gerät A mit Gerät B und dieses wieder mit Gerät C usw. verbunden.
Das letzte Gerät wird wieder mit dem ersten Gerät verbunden
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Jedes Gerät benötigt dabei zwei Netzwerkschnittstellen
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Vorteil:
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bei Ausfall eines Kabels oder Gerätes kann das Netzwerk weiter betrieben werden
•
bei Ausfall eines zweiten Kabels bzw. Gerätes wird das Netzwerk in zwei Teile
geteilt
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5. VERKABELUNG
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Verkabelung dient der Verbindung aller Komponenten des Netzwerkes
unterschiedlichen technischen Realisierungsformen möglich
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Koaxialkabel
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Kommen zum Einsatz in LANs
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Kupferleiter ist von einer Schicht flexibler Isolierung umgeben
•
Über Isoliermaterial befindet sich ein Drahtgeflecht aus Kupfer oder eine Metallfolie
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Vorteile in LANs:
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weniger Signalverstärker erforderlich (Repeater)
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längere Entfernungen zwischen Netzknoten
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sind preisgünstiger als Glasfaserkabel (100m: 25€)
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Nachteil:
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recht langsame Datenübertragungsgeschwindigkeit (10
Mbit/s)
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Kabel werden über BNC-Steckern angeschlossen
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Twisted-Pair-Kabel
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man unterscheidet:
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STP- Kabel (STP = Shielded twisted-pair cable)
•
Kabel mit abgeschirmten, paarweise verdrillten Adernpaaren
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die einzelnen Adernpaare sind mit Metallfolie umwickelt
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sind teurer (100m: 55€) und schwieriger zu verlegen als UTP-Kabel
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STP-Kabel kommen vor allem in Europa zum Einsatz.
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UTP-Kabel (UTP = Unshielded twisted-pair)
•
Ungeschirmte paarweise verdrillte Adernpaare
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sind preisgünstiger (100m: 40€)
•
Der wahre Vorteil liegt jedoch in der Kabeldicke
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können ohne Signalverstärker lediglich 100 Meter lang sein
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Vorteile: größere Datenübertragungsgeschwindigkeit (10 bis 200 Mbit/s)
•
Kabel werden mit RJ-45-Stecker angeschlossen
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Glasfaserkabel
•
Kabel, die das Übertragen von Licht ermöglichen
•
bestehen aus zwei Glasfasern, die von zwei
voneinander getrennten Hüllen umgeben sind
•
Verglichen mit anderen Netzwerkkabeln sehr
teurer,
•
sind nicht anfällig für elektromagnetische
Störungen
•
bieten deutlich höhere Datenübertragungsraten als alle anderen beschriebenen
Kabelarten (1000 Mbit/s und mehr)
•
Kabel werden mit Multimode-Steckern angeschlossen.
6. PROTOKOLLE
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Zur Übertragung von Datenpaketen durch das
Internet oder Netzwerk werden die Informationen
in einzelne Datenpakete aufgeteilt
•
Am Anfang eines jeden Datenpaketes steht als
Zielangabe die IP-Adresse
•
Danach folgen die Daten, die am Schluss durch
eine Prüfsumme abgeschlossen werden
•
Jedes Datenpaket kann dabei einen anderen Pfad durchs das Internet oder Netzwerk
nehmen
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Simon Walz
Referat: Netzwerke
•
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Die Pfadbestimmung wird dabei über die Router vorgenommen
Anzahl der beim Senden passierten Router wird als Hops bezeichnet
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TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
•
wurde in den 70er Jahren vom US-amerikanischen Verteidigungsministerium entwickelt,
um den Aufbau weltweiter Netzwerke zu unterstützen
•
das TCP/IP-Protokoll ist das Standard-Protokoll für die Kommunikation im Internet
•
TCP/IP-Modell besteht aus vier Schichten:
•
der Anwendungsschicht,
•
der Transportschicht,
•
der Internetschicht und
•
der Netzzugangsschicht
•
Anwendungsschicht: gewährleistet, dass die Daten ordnungsgemäß für die nächste
Schicht gepackt werden
•
Transportschicht: ist für Aspekte der Qualität der Übertragung zuständig
•
Internet-Schicht: stellt sicher, dass Quellpakete aus einem beliebigen Netz, innerhalb
eines WANs, sicher an ein Ziel übertragen werden
•
unabhängig vom gewählten Pfad und den verwendeten Netzen
•
das für diese Schicht zuständige Protokoll wird Internet Protocol (IP) genannt
•
auf dieser Schicht erfolgt die Ermittlung des optimalen Pfades (z.B. durchs Internet)
und die Paketvermittlung.
•
Netzzugangsschicht: ist für alle Aspekte zuständig, damit ein IP-Paket übermittelt
werden kann.
•
IP-Adresse:
•
ist die Zielangabe eines Datenpaketes
•
ist sozusagen die Telefonnummer des Computers
•
ist eine 32-Bit-Adresse, die einem Host zugewiesen wird, der TCP/IP nutzt
•
setzt sich aus vier Oktetten zusammen, die bei der Darstellung durch Punkte getrennt
werden (AAA.AAA.AAA.AAA)
•
man unterscheidet zwischen:
•
privaten IP-Adressen (die mit "10.", mit "127.", und mit "192.168." anfangen)
•
Meine IP-Adresse im lokalen Netzwerk heißt 192.168.1.10
•
fast alle anderen IP-Adressen sind öffentliche IP-Adressen
•
alle diese öffentlichen IP-Adressen dürfen auf der ganzen Welt nur einmal vergeben
werden
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MAC-Adresse
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ist in der Netzwerkkarte fest einprogrammiert und lässt sich normalerweise nicht ändern
•
ist 6 Byte lang
•
Jede MAC-Adresse gibt es weltweit nur einmal
•
Beispiel für eine Mac-Adresse lautet: 00-30-87-37-5B-9D.
7. BETRIEBSSYSTEME
•
Microsoft Serverbetriebsystem:
•
Die wohl bekanntesten Serverbetriebssysteme kommen aus dem
Hause Microsoft
•
sie heißen Windows NT 4.0 Server und Windows 2000 Server.
•
schnelle und einfache Administration
•
Nachteile:
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größere Anzahl von Bugs und Sicherheitslöchern
•
der Preis: Ein "Windows 2000 Advanced Server, 25 Clients"Lizenz kostet meist mehr als 3.500 €.
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Simon Walz
•
•
•
•
•
Referat: Netzwerke
Microsoft Clientbetriebsysteme:
•
Auch das bekannteste Clientbetriebssystem kommt natürlich von Microsoft
•
Die
verschiedenen
Versionen
heißen:
Windows
95/98/ME/CE/XP/2000/NT 4.0 Workstation
•
Vorteil: Fast jeder kann mit Windows umgeben
•
Nachteile: viele Fehler, die zu Abstürzen, Datenverlust und
Sicherheitslöchern führen
•
Der größte Nachteil ist auch hier der Preis: Windows XP
Professional (deutsch) kostet meistens mehr als 180 € für ein
System.
Novell NetWare
•
NetWare, das Serverbetriebssystem von Novell ist bekannt für sein wirklich schnelles
Dateisystem
•
es kann Daten extrem schnell lesen und diese an den Client senden
•
es ist etwas schwerer als das Konkurrenzprodukt von Microsoft zu konfigurieren
•
hat einen stolzen Preis: NetWare 6 25-User Strong Encryption (128+ bit) German kostet
etwa 4.600 €.
Unix
•
existiert schon wesentlich länger als alle Konkurrenzprodukte
•
Unix als Serverbetriebssystem, zum Beispiel von SUN oder auch von IBM
•
Unixbetriebssysteme findet man eigentlich fast nur in sehr teueren Serverschränken
Linux
•
ist ein Abkömmling aus der Unixfamilie
•
ist ein echtes multiuser- und multitaskingfähiges Netzwerks-Betriebssystem (sowohl
Server- und Clientbetriebssystem)
•
Nachteil ist die etwas aufwendigere Administration eines Linuxsystems
•
Vorteile von Unix und Linux:
•
Quellcode aller Linuxversionen ist offen
•
sehr kostengünstig (Distribution: ca.75€; Internet: 0€)
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sehr gute Stabilität
•
sehr gute Netzwerkfähigkeit
•
kann sich mit allen anderen Betriebsystem verständigen.
•
Kann sogar grafische Oberfläche und Rechenleistung teilen
•
Linux wird als Serverbetriebssystem immer populärer!
MAC OS
•
Clientbetriebssystem für den Apple-Rechner
•
weißt hohe Stabilität und gut Administration auf
•
Apple-Talk-Protokoll besonders einfach zu administrieren
•
Nachteil: der hohe Preis. (Mac OS X etwa 250 €, kleinster Mac: 1390 €)
•
Apples sind für Firmen, in denen viel mit Multimedia (Grafiken, Filmen usw) gearbeitet
wird, gut geeignet.
8. BEISPIEL: AUFBAU EINES KLEINEN NETZWERKES MIT ZWEI PCs
•
Beispiel: zwei PCs direkt miteinander verbunden, um
einfaches LAN aufzubauen
•
PCs über ein Cross-Over-Kabel direkt von der einen
Netzkarte zur anderen Netzkarte verbinden
•
es können keine weiteren Geräte an das Netzwerk
angeschlossen werden
•
zu beachten:
•
Die Netz-Hardware muss ordnungsgemäß installiert sein
•
alle TCP/IP-Protokoll-Netzeinstellungen für die Kommunikation der beiden
Arbeitsstationen müssen konfiguriert sein
•
z. B. die IP-Adresse und die Subnetzmaske
•
Zum Testen der Verbindung können Programme, wie „winipcfg“ (ipconfig) und „ping“
verwendet werden.
•
Danach könnte z.B. eine Dateifreigabe eingerichtet werden
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