4. Computerarbeitsplatz und Netzwerke nutzen, pflegen und konfigurieren: Netzwerk

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Netzwerk-Begriffe

File-Server:

  • Mittelpunkt eines Netzwerkes
  • Verwaltet den gesamten Datenbestand und stellt alle Daten und Programme bereit

Host:

  • Hostrechner erfüllen Kommunikationsaufgaben
  • zentrale Dienstleistungsrechner

Gateway:(Einfahrt)

  • ermöglicht die Kommunikation zwischen Rechnern, die in unterschiedlichen Datennetzen oder Datei-Diensten integriert sind (z.B. zwischen Compuserver bzw. BTX/T-Online und dem INTERNET)
  • Übersetzt unterschiedliche Netzwerkprotokolle
  • Verbindet LANs mit externen Netzwerkkonfigurationen oder WANs mit GANs

Repeater:

  • Gerät zur Signalverstärkung
  • wenn mit zunehmender Kabellänge die im Netzwerk gesendeten Daten zu schwach oder fehlerhaft den Empfänger erreichen.
  • Hauptsächlich bei Netzwerken der Bus-Topologie
  • Durch Repeater wird das Netzwerk in Segmente unterteilt

Bridge:

  • ermöglicht Netzwerkerweiterung (bezogen auf Kabellänge und Stationen-Anzahl)
  • Verbindung von LANs mit gleicher Netzwerktopologie möglich
  • Bridges erhöhen die Ausfall-Sicherheit des Netzwerkes

Router:

  • Entscheidet, welchen Weg die Daten nehmen
  • können Netzwerke auch unterschiedlicher Topologien miteinander verbinden
  • Unterstützt mehrere Protokolle (Multiprotokoll-Router)

Brouter:

  • Bridge-/Router-Kombination

Hub:

  • Knotenpunkt von Leitungen in einem sternförmig angelegten Netzwerk

SCSI:

  • Small Computer System Interface 10 base 2
  • Durchlaufstärke (10 Mbit/s) – Entfernung von den Geräten (200 m)
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3
Durchschnitt: 3 (1 Stimme)

Netzwerke

Peer to Peer

  • keinen festen Server
  • zur Vernetzung kleinerer Anlagen

Client-Server-Netz

  • hat einen oder mehrere feste Server
  • zur Vernetzung komplexer Rechnernetze mit mehreren 100 PCs

Topologien

  • Bus Netz
  • nutzt Koaxialkabel
  • linear Netzwerk mit Terminatoren am Ende
  • Leitungslänge ist begrenzt
  • Anschluss weiterer Stationen nur durch Unterbrechung des Netzes
  • billig

Ring-Netz

  • Server nicht unbedingt notwendig (Peer to Peer)
  • keine Längenbeschränkung
  • Erweiterung nur durch Unterbrechung des Rings
  • Ausfall eines Rechners legt Netz lahm, wenn keine Überbrückungskabel vorhanden sind

Stern-Netz

  • keine Datenkollision (Jamming)
  • Erweiterung ohne Unterbrechung
  • am teuersten
  • Twisted Pair Kabel braucht es
  • läuft mit HUB
  • kann peer to peer aber auch mit Server sein

Kabelverbindungen

Koaxialkabel

  • Kupferkabel
  • bis zu 10 mbit/s
  • für Ethernet-Netze

Twisted Pair

  • Am meisten genutzt
  • 2 verdrillte Kupferleitungen, deshalb weniger Störfelder
  • Im Sternen-Netz vorzufinden
  • UTP=Unshild = ohne Abschirmung ca 64 kbit/s
  • STP=Shild = mit Abschirmung 10-100 mbit/s

Glasfaserkabel

  • 1 dünne Glasfaser umhüllt vom Glasmantel
  • Abhösicher
  • ca 100 mbit/s bis 1 Gbit/s
  • zu teuer deshalb meist für Backbone-Netze genutzt

Ethernet

  • häufigste Netzwerkarchitektur
  • 1-10 mbit/s
  • Fast Ethernet 100mbit/s
  • arbeitet mit CSMA/CD Zugriffsverfahren (Carrier Multiple Access Collison Detect)
  • Carrier Sense = Abhören des Netzes zum Senden und Empfangen
  • Multiple Access = Rechner sendet Daten, wenn Netz frei ist, sonst nach Wartezeit
  • Senden zwei Rechner gleichzeitig kommt es zur Datenkollison (Jamming) und dann setzt die Collision Detection ein. Das merkt die Störung und meldet es an alle Rechner. Dann wird erneut gesendet, wenn freie
  • Leitung.

Token Passing

  • Token Ring Netze haben eine Übertragugsrate von 4 bis 16 mbit/s
  • Token Passing sendet im Netz Signale. Einmal Frei Toen und belegt-Token
  • wenn der rechner dann was senden will, wandelt er das Frei-Token in belegt-Token um und hängt daran seine Daten, die er dann sendet. Nach dem Erhalt wird eine Bestätigung wieder zum Sender geschickt und das Token passing weiß das es die Daten aus dem Netz nehmen kann. Das belegt-Token wird wieder in ein Frei-Token gewandelt und kreist wieder im Netz.

Hub

  • Aktive Hubs enthalten Repeater und verstärken zusätzlich das Datensignal
  • zum Verbinden mehrerer Rechner, ohne das Netz unterbrochen wird

Router

  • verbindet auch unterschiedliche Netzwerke
  • somit auch Anbindung ans Internet möglich

Repeater

  • ist ein Zwischenverstärker

Bridge

  • ist im Repeater eingebaut
  • Netzwerkstruktur muss gleich sein, aber Betriebssystem kann unterschiedlich sein!

Gateway

  • Mischung aus Hub, Bridge, Router, Repeater
  • Kann alle Topologien und Systeme miteinander verbinden
Bewertung: 
2.5
Durchschnitt: 2.5 (2 Stimmen)

Koaxialkabel

Anwendungsgebiete:

  • Netzwerkverkabelung (meistens Busnetz und ARCnet)
  • Funk- und Fernsehtechnik

Aufbau:

  • besteht zumeist aus Kupfer (=> Kupferkoaxialkabel)
  • besteht aus 3 Schichten
  1. Kabelkern: mittels elektrischer Impulse werden Daten gesendet oder empfangen
  2. Mantel: besteht aus nichtleitendem Material (Dielektrium)
  3. Drahtgeflecht: zur Abschirmung
  • außen ist eine Kunststoffschicht zum isolieren

Koaxialkabel lassen sich in Breitband- und Basisbandkabel unterteilen

Breitbandkabel: (Funk- und Fernsehtechnik)

  • erlauben gleichzeitige Übertragung mehrerer Datenkanäle (z.B. ARD, ZDF)
  • Den Kanälen werden bestimmte exklusive Bandbreiten zugeordnet
  • Sie teilen sich die Bandbreite und können daher gleichzeitig übertragen werden.

Basisbandkabel: (Ethernet)

  • es gibt nur einen Datenkanal
  • digitale Daten werden bidirektional über eine analoge Frequenz übertragen
  • Dazu ist die gesamte Bandbreite erforderlich.

Dämpfung:

  • Abschwächung der Signalstärke beim Durchlaufen des Kabels
  • Dicke Kabelkern-Querschnitte bewirken eine geringere Dämpfung und ermöglichen daher weitere Übertragungswege.
  • Thicknet: dickes Koaxkabel
  • Thinnet: dünnes Koaxkabel

 

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Netzwerkkabel

Übertragungsmedien

Koaxialkabel
Max. Übertragungsrate: 10 Mbps
Es gibt Thicknet Durchmesser: 1cm, Kabellänge: bis 500m
oder Thinnet Durchmesser. 0,5cm, max. Länge: 185m, leicht zu verlegen, billig

Twisted-Pair-Kabel
Besteht in der einfachsten Form aus zwei isolierten Adern, die verdrillt sind.
Übertragungsrate. Bis 100Mbps
Es gibt das Kabel geschirmt oder ungeschirmt.

Glasfaserkabel
Besteht aus dünnen Glaszylindern, dem Kern oder Core, der von einer Glasschicht umgeben ist. Die Signale werden nur in eine Richtung geschickt.
Hohe Übertragungsrate, gute Sicherheit, Kabelkosten sind ok.
Nachteile: teuere Gerätetechnik

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Netzwerkprotokolle

MAC-Adresse

  • festgelegte Adresse, an die Hardware gebunden

  • kann nicht verändert werden

  • ermöglicht die grundlegenste Kommunikation zwischen Geräten innerhalb des LAN ohne Router

IP - Internet Protokoll

IP-Adressen werden lokal vom Router vergeben (über DHCP oder manuell vom Admin).

Im Internet wird dem Internetanschluss vom Internet-Service-Provider (ISP) eine IP-Adresse vergeben. Der Router ist dabei die “Brücke” zwischen der vom ISP vergebenen IP-Adresse und den lokalen Adressen des Netzwerks.

 

Jedes Gerät (Client) erhält eine Adresse, damit es innerhalb eines Netzwerks identifiziert und angesprochen werden kann.

Aufbau

Max. 32 Bit (4 Blöcke á 8 Bit)

172.16.x.x → Netz-ID, sozusagen die “Vorwahl” des Netzes

x.x.36.125 → Host-ID, Adresse der Clients

 

Die mögliche Anzahl der Clients ist begrenzt, je nachdem wie viele Blöcke der IP-Adresse Netz-ID sind und wie viele veränderbare Host-ID. Dies erkennt man über die Subnetzmaske.

Subnetzmaske

255.255.0.0 → Eine 255 zeigt an, dass es sich um die Netz-ID handelt

255.255.0.0 → 0 signalisiert den Bereich der Host-ID

Begrenzung / mögliche Anzahl der Clients

Ein Block der IP-Adresse kann maximal 8 Bit (0-255) haben. Die möglichen Clients sind also begrenzt. Zusätzlich verboten für Clients sind die Adressen .0 (IP-Adresse des Netzes) und .255 (sog. Broadcast-ID, über diese können alle Clients gleichzeitig angesprochen werden). Es bleiben also 254 mögliche Adressen pro Block. In unserem Beispiel 2 Blöcke der Host-ID

→ 16 Bit = 2^16 = 65.536 mögliche Adressen.

Weitere Protokolle und deren Nutzen

http / https

Hypertext transfer protocol, dient der Übertragung von HTML (Hypertext Markup Language). Der Zusatz “s” (https) steht für “secure” und bedeutet, dass die Verbindung zwischen Client und Server verschlüsselt ist.

ftp

File transfer protocol, dient der Übertragung von Dateien auf Server (bspw. um eine Website hochzuladen oder große Daten zu übertragen). Kann sowohl über den Browser als auch über spezielle FTP-Programme verwendet werden.

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Twisted-Pair-Kabel

Twisted Pair

Anwendungsgebiete:

  • Telefon- und Computernetze

Aufbau:

  • verdrillte isolierte Kupferleitungen
  • meist mit Kunststoffhülle ummantelt
  • Mehrere verdrillte Kabelpaare erhöhen die Datenübertragung und Flexibilität der Netzwerkarchitektur
  • Verdrillung verbessert die elektrische Leitereigenschaft
  • Um den Übersprech-Effekt (z.B. im Telefon) zu verringern gibt es Kabel mit zusätzlichen Abschirmungsfolien.

UTP (Unshielded Twisted Pair):

  • Kabel ohne jegliche Abschirmung
  • maximale Kabellänge: 100 m
  • Einsatzgebiet: Ethernet mit Twisted-Pair

STP (Shielded Twisted Pair)

  • besitzen Abschirmung für jede Ader, jedes Adernpaar und zusätzlich einen Gesamtschirm
  • Anwendung: strukturierte Verkabelung, Token-Ring
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