NetzwerkeNetzwerke

Kirsten KropmannsKirsten Kropmanns

Allgemeine Technologien IIAllgemeine Technologien II

21. April 200921. April 2009

Grundkonzepte

• Was ist ein Netzwerk?• Eine Verbindung einzelner

elektronischer Systeme zwecks Datenaustausch per Kabel oder Funk

• Client – Server, Client – Drucker• Das kleinste Netzwerk besteht z.B.

aus einem Rechner mit Verbindung zum Internet durch einen Router

• Wichtig ist dabei, dass die einzelnen Geräte netzwerkfähig sind

• Sie verfügen über Netzwerkkarten bzw. Netzwerkanschlüsse und müssen die einschlägigen Netzwerkprotokolle unterstützen, wie z.B.: TCP/IP

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OSI-Modell

• Open Systems Interconnection

• Standard seit 1983, entwickelt von der Internationalen Standardisierungsorganisation (ISO)

• Schichtenmodell zur Kommunikation in Rechnernetzen

• Jede Schicht hat festgelegte Aufgaben…

• …und sitzt in der darunterliegenden Schicht – wie in einer Matroschka: Schicht 7 sitzt in 6, 6 in 5 usw.• Stichwort dazu: „Encapsulation“

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OSI SchichtenmodellOSI Schichtenmodell

• OSI Schichtenmodell Anwendungsbeispiele :

OSI Layer Layer Bezeichnung Anwendungsbeispiel

7 Application Browser

6 Presentation HTML

5 Session HTTP Session

4 Transport TCP Paket

3 Network IP Paket

2 Data Link Ethernet Frame

1 Physical Link Netzwerkverkabelung

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OSI SchichtenmodellOSI Schichtenmodell

• OSI Schichtenmodell Anwendungsbeispiele :

OSI Layer Layer Bezeichnung Anwendungsbeispiel

7 Application Browser

6 Presentation HTML

5 Session HTTP Session

4 Transport TCP Paket

3 Network IP Paket

2 Data Link Ethernet Frame

1 Physical Link Netzwerkverkabelung

•Schnittstellen und Protokolle

• http• Hypertext Transport Protocol – OSI Layer 5• Transportiert z.B. Hypertext Markup Language• TCP Port 80• z.B. Get-Request: www.heise.de

• TCP• Transport Control Protocol – OSI Layer 4• Verbindungsorientiertes Protokoll (Transportsicherung)

• Three-Way-Handshake

• IP• Internet Protocol – OSI Layer 3• Sorgt für die Adressierung von Sender und Empfänger

• z.B. 193.99.144.85 (www.heise.de)

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Topologien – OSI Layer 1

• Mögliche Verbindungen einzelner Rechner

• Ringtopologie• Die beteiligten Rechner sind

ringförmig an einem Kabel angeordnet und nur mit ihren jeweiligen Nachbarrechnern verbunden. Fällt ein Rechner aus, ist das Netz lahm gelegt.

• Ein gemeinsam genutztes Kabel führt zu geteilter Bandbreite (Übertragungsrate)

• Veraltet

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Topologien – OSI Layer 1

• Bustopologie• Sämtliche Rechner hängen an einem

Hauptkabel, das durch Endwiderstände begrenzt ist.

• Jeglicher Datenverkehr zwischen zwei Teilnehmern wird auch an alle anderen übertragen – bis zur Netzwerkschnittstelle und wird dann verworfen, wenn es nicht der richtige Empfänger ist

• Der Ausfall eines Rechners hat keine Konsequenzen

• geteilte Bandbreite/Kollisionen

• veraltet

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Topologien – OSI Layer 1

• Sterntopologie• Jeder Teilnehmer (Client,

Server, Drucker) ist mit einem Verteiler (Hub oder Switch) verbunden.

• Der Ausfall eines Teilnehmers hat keine Auswirkungen auf das Netz.

• keine Kollisionen bei einem Switch als Verteiler

• Kann leicht erweitert werden.• Bandbreite steht jedem

ungeteilt zur Verfügung• Wird am meisten eingesetzt.

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Theoretischer Aufbau eines lokalen Netzwerkes/LAN

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Praktischer Aufbau eines LANs in Sterntopologie

• Access Point• Firewall• Router• Netzwerkswitch• KVM (keyboard, video, mouse) Switch

(für die Tastaturumschaltung)• Server: DNS, DHCP, Radius (zur

Authentifizierung), Certificate Services, LDAP, File und Printserver (geben Dateien frei)

• Raid-System mit 10 Platten: Storage für Server

• 5 Rechner• HSM Hardware Security Module

(Verschlüsselung für die Certificate Services) und als Beschleuniger für die Firewall (VPN)

• USV

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Verkabelung und Rückansicht

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Topologien – OSI Layer 1

• Baumtopologie• Verbindung mehrerer

Sternentopologien• Üblicherweise werden die

Verteiler hierarchisch verbunden

• Fällt ein Verteiler aus, ist das dazugehörige Netz oder die Netze tot, je nachdem wie viele Netzwerke daran hängen.

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Netzwerktypen (Auswahl)

• Lokale Netze• LAN

• Local Area Network• Netz in einem örtlich

begrenzten Bereich, der einer einzigen Organisation angehört.

• Kurze Strecke, hohe Bandbreite

• z.B. UKLAN• WLAN

• Wireless LAN• Ein LAN auf Funkbasis

• z.B. UKLAN

• Nicht-lokale Netze• WAN

• Wide Area Network• Internet• Lange Strecken, geringe

Bandbreite• MAN

• Metropolitan Area Network• Ein Stadtnetz wie z.B.

Netcologne• VPN

• Virtual Private Network• Verschlüsselte

Verbindung zweier LANs oder eines Clients mit einem LAN über eine öffentliche Leitung/Internet

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