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IT-systeme (Subject) / 5) Netzwerke: LAN, WAN, Internet, E-Business (Lesson)

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• ! Technische Netzwerke - Allgemein und Beispiele ! siehe Folie 215 - Netzwerk: Verbund mehrerer Rechner oder Rechnergruppen für Datenkommunikation- Informationen werden als digitale Daten ausgetauscht; für Kommunikation werden Protokolle und Dienste benötigt- Netzwerk besteht aus Knoten (Punkte) und Kanten (Linien); Masche = geschlossener Kreis aus Knoten und Kanten Beispiele- Handy: Mobilfunknetzwerk (Dienst: Datenübertragung, Sprachtelefonie)- Telefon: Telefonnetzwerk (Dienst: Sprachtelefonie)- Radio: Radiofunk- Stromnetz, Wassernetzwerk (Frischwasser und Abwasser; Dienst: Wasser)- Straßennetzwerk (Bahn, Flugverbindungen/Flughäfen)- Internet (Rechner sind über Leitungen miteinander verbunden) (Dienst: www, E-Mail-Client (anderes Übertragungsprotokoll als (Browser)webseiten), Streaming (stetige Datenübertragung nötig; auch anderes Übertragungsprotokoll), MMORPGs/Videospiele (eigenes Übertragungsprotokoll), Skype/Discord)
• ! Konvergenz der technischen Netze und Medien ! ! Konvergenz der Endgeräte ! - Netzwerke gehen in andere Netze über- 1 Netz übernimmt (mehrere) andere Netze- analoge Medien gehen in digitale Form über (0 und 1) - verschiedene Netze/Funktionen gehen in ein Endgerät über (zB Handy) Konvergenz der technischen Netze und Medien zum Internet: Netze -> Internet:- TV -> Internet (Streaming)- Telefon -> Internet- Radio -> Internet Konvergenz der Medien zum Internet/Handy: Netze -> Internet/Handy:- Zeitungen -> Internet (digitale Darstellungsform)- Musik/Sprache -> Internet (Modem: Sprache -> akustische Schwingungen über Leitung übertragen -> Sprache; heute: Sprache -> Ströme von 0 und 1 und zurück umgewandelt -> Sprache)- Telefon + Internet -> Handy
• ! Anforderungen an Netzwerke ! Geschwindigkeit:- Daten zeitgerecht bereitstellen- Wartezeiten und Verzögerungen beeinträchtigen Produktivität Erweiterbarkeit/Skalierbarkeit:- um neue Netzwerk-Elemente, -Segmente, -Teilnehmer erweiterbar- einfach und schnell skalierbar: Anpassung an Bedarfe (zB Flugzeugmodus an: kein Internet; Flugzeugmodus aus: Internet) Sicherheit:- Vertraulichkeit, Integrität, Authenzität, Verfügbarkeit- Internet ist unsicherstes Netzwerk (Daten meist unverschlüsselt; Daten leicht abfangbar; Daten können verloren gehen; Daten können gefälscht werden) Wirtschaftlichkeit:- sinnvolles Kosten-Nutzen-Verhältnis (Internet ist wirtschaftlich; Nutzen > Kosten)- übererfüllte Anforderungen sind vermeidbare Kosten 216
• ! Netzwerk-Geräte ! Repeater:Signalverstärker; erhöht maximale Reichweite von Signalen; ermöglicht längere Datenleitungen; kann auch bei Kabeln verwendet werden (Signal wird in gleicher Stärke weitergeleitet) Hub:zentraler Verteilknoten und Signalverstärker; sendet empfangene Daten eines Teilnehmers an alle anderen Teilnehmer (Broadcasting); nur Empfänger, an den Datenpaket addressiert ist, nimmt es an Switch:- intelligenter Hub- zentraler Verteiler und Signalverstärker- empfängt Daten von einem Teilnehmer, überprüft sie und leitet sie nur an das Zielgerät weiter (kein Broadcasting) Router:- verbindet technisch unterschiedliche Netzwerke miteinander (Switch verbindet nur gleichartige Netzwerke)- empfängt Daten, ermittelt, in welches Netz sie müssen und leitet es an Zieladresse weiter Hardware Firewall (HF):- stellen kontrollierte Verbindungen zwischen Netzen her und schützen die Daten vor unerlaubtem Zugriff; Daten können nicht überwacht, abgefangen und ausgelesen werden- Regeln legen fest, ob Datenpakete durchgelassen werden- Prüfinstanz; schützen gesamtes lokales Netzwerk Wireless Access Point (WAP):- kabelloses Netzwerk; stellt zu allen WLAN-fähigen Geräten in Funkreichweite eine Verbindung her- ist über ein Kabel an einem fest installierten Netz angeschlossen- wie Switch nur kabellose Datenübertragung (Routing über Funk) Bridge:verbindet Netzwerke gleichen Typs miteinander; verschickt Daten Gateway:- erlaubt es Netzwerken mit unterschiedlichen Kommunikationsformen miteinander zu kommunizieren- überwindet technische Netzwerkgrenzen- übersetzt hausinterne Datenformate in hausexterne Datenformate FRITZ!box:Multifunktionsgerät, vereint Funktionen vieler Netzwerkgeräte (Router, Gateway, WAP, Switch, Firewall); für Heimanwender; spart Platz und Kosten 217-223
• Verbindungsarten Kabelverbindungen:- Kupferkabel für Datenübertragung; übertragen elektrische Signale- mögliche Entfernung: bis zu 100 Meter pro Kabelabschnitt- für Firmennetzwerke gut geeignet Funkverbindungen:- Daten drahtlos übertragen; mit elektromagnetischen Wellen in alle Richtungen übertragen- zB Mobilfunk, WLAN, Bluetooth- Vorteile: geringe Baumaßnahmen; hohe Mobilität- Nachteile: leich abhörbar; anfällig für Störeinflüsse; geringere Datenübertragungsraten als mit Kabel Lichtverbindungen:- Datenübertragung per Glasfaserkabel; Laser oder LED als Lichtquellen- Vorteile: höhere Datenübertragungsraten und Reichweiten als Kupferkabel; höhere Abhörsicherheit- Nachteile: teuerer als Kupferkabel; nicht besonders belastbar; aufwendig zu installieren 224 - 226
• Netzwerk-Topologie siehe Folie 228 Stern:- Punkt zu Punkt-Verbindungen mit zentralem Übertragungsgerät- Vorteile: hohe Übertragungsraten möglich (schnell; schneller als Ring); Ausfall eines Teilnehmers hat keine Auswirkungen auf das Netzwerk; weitere Teilnehmer problemlos anschließbar; sicher- Nachteile: Ausfallgefahr des zentralen Geräts und so des gesamten Netzwerks (Lösung: zweites zentrales Gerät); teuer (teurer Server, großer Verkabelungsaufwand (1 Kabel für jedes Endgerät)) Bus:- eine Hauptleitung (Bus), an der alle Netzwerkgeräte angeschlossen sind; Busenden sind mit Abschlusswiderstand (Terminator) begrenzt (verhindert Rücksendung von Daten); Kabel als Übertragungsmedium- Urform der Vernetzung; am einfachsten- Vorteile: Ausfall eines Teilnehmers hat keine Auswirkungen; weitere Teilnehmer sehr leicht anschließbar (hervorragend erweiterbar); geringer Verkabelungsaufwand (geringe Kosten)- Nachteile: sobald ein Teilnehmer Daten sendet, kann kein anderer Daten senden (begrenzte Netzwerkgeschwindigkeit; Datenstau; 1 Kabel viele Daten); Störung an Hauptleitung legt alles lahm (blockiert gesamten Netzwerkstrang) Ring:- jeder Teilnehmer ist mit seinem linken und rechten Nachbar verbunden (geschlossener Ring entsteht); Daten von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergeleitet bis bei Zielort angekommen- nicht mehr sehr verbreitet; mehr Nachteile als bei Stern- oder Bustopologie- Vorteile: keine Datenkollisionen; niedriger Verkabelungsaufwand (geringe Kosten)- Nachteile: Geschwindigkeit beeinträchtigt (nicht alle Stationen können gleichzeitig Daten senden); Ausfall eines Teilnehmers legt alles lahm (gesamte Netzwerkkommunikation unterbrochen) Zell:- wie Stern nur ohne Kabel (kabelloser Stern)- drahtloses Netz; "Zelle" = Bereich um eine Basisstation, in dem Kommunikation mit Endgeräten möglich- Vorteile: hohe Mobilität; Ausfall eines Teilnehmers hat keine Auswirkungen; einfach zu erweitern; keine Kosten für Verkabelung- Nachteile: beeinträchtigte Geschwindigkeit durch Störungen im Funknetz; Zusatzkosten für WAP-Fähigkeit der Endgeräte; Funkverkehr ist abhörbar; geringere Verfügbarkeit als Kabel 228 - 236
• Netzwerk-Topologie (Area Networks) LAN: Local Area Network- Verbindung mehrerer Netzwerkgeräte in einem Gebäude; für gemeinsame (und effizientere Nutzung) von Daten, Anwendungen und Peripheriegeräten- hohe Übertragungsraten durch lokale Begrenzung- auf maximal 10km begrenzt MAN: Metropolitan Area Network- verbindet mehrere LANs; Kommunikationsnetz für eine ganze Stadt/Region- auf maximal 100km begrenzt- zB von Stadtwerken WAN: Wide Area Network- unbegrenzte Ausdehnung; verbindet weit voneinander entfernte Rechneranlagen oder LANs miteinander- eng vermascht, um möglichst hohe Ausfallsicherheit zu haben (viele Punkt-zu-Punkt-Verbindungen) GAN: Global Area Network- Ausdehnung eines WANs auf weltweite Dimension (zB für Vernetzung global agierender Unternehmen mit weltweiten Firmenstandorten)- bekanntestes GAN: Internet 237 - 240
• ! Was ist das Internet? - Anforderungen an Netze im Bezug auf das Internet ! - technisches Netzwerk, das aus Knoten und Kanten besteht- interconnected Network- übers internet können Daten ausgetauscht werden Geschwindigkeit:- ausreichend bis sehr gut Erweiterbarkeit/Skalierbarkeit:- möglich Sicherheit:- nicht gegeben (Malware/Schadsoftware; Viren; Trojaner)- Software und Hardware angreifbar- große Sicherheitsprobleme Wirtschaftlichkeit:- Internet ist immer wirtschaftlich (Nutzen > Kosten)
• ! Was sind Internetdienste? ! - WWW, Streaming, Instant Messenger, Mails - Grundmerkmal der Dienste: Dienst nutzt technisches Netzwerk, um den Dienst zu erbringen
• ! Was sind Protokolle? ! - Datenübertragungsformate - jeder Dienst nutzt ein eigenes Format/Protokoll (http)
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• IP-Adresse - Internet-Protocol-Adresse- weltweit eindeutige Adresse; jedes internetfähige Gerät hat eine einmalige IP-Adresse (Internet of Things)- wie Telefonnummer aufgebaut: hierarchisch aufgebaut; Netzkennung, Subnetzadresse, Hostadresse 242-243
• Wegfindung im Internet (von Client zu Server) - Client will mithilfe eines Routers gesuchten Server finden- Router sucht anderen Router, dessen IP-Adresse der gesuchten Zieladresse am nächsten ist- anderer Router prüft, ob er Zieladresse kennt und leitet Anfrage gegebenenfalls direkt an Zieladresse weiter oder an den nächsten Router, der noch näher an Zieladresse ist- sukzessives sich-nähern bis Router exakte Zieladresse des Servers gefunden hat- Client kennt nun Weg zum Server, kann Verbindung zu Server aufbauen für Datentransport- Transmission Control Protocol (TCP): Daten werden als Datenpaket verschickt; jedes Datenpaket erhält Zieladresse; TCP sorgt dafür, dass Sender die Datenpakete so lange übermittelt bis alle angekommen sind; Pakete können unterschiedliche Übermittlungswege nehmen - TCP und IP = essenzielle Grundlage für Dienste im Internet- unterbrochene Datenströme nur bei Streaming problematisch 244 - 245
• Internet-Dienste, Internet-Protokolle, Internet-Software - Internet stellt nur Infrastruktur für Datenübertragung zur Verfügung - Internet-Dienste: WWW, E-Mail, Instant Messaging, File Sharing - Internet-Protokolle: für Transport von Daten (TCP, IP); "Sprache" von Webservern; Übertragungssprache, -formate; Regelungen, wie Datenaustausch zwischen Client und Server abläuft - Internet-Software: Dienst wird mit Internet-Software für den User anwendbar 246
• Internet-Dienst WWW - für Informationssuche genutzt - Ansammlung von Hypertext-Dokumenten, die auf vielen Servern verteilt sind, aber serverübergreifend miteinander verbunden - Ziel: möglichst viele Dokumente und Informationen zugänglich zu machen - für Nutzung des WWW ist Webbrowser nötig - Basis sind 3 Kernkonzepte: HTML (Hypertext Markup Language), HTTP (Hypertext Transfer Protocol), URL (Uniform Resource Locator) 247

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