KOMMUNIKATIONSNETZE UND -PROTOKOLLE 1. EINFÜHRUNG. KNP: 1. Einführung. 1 / v5. prof. dr. Werner Winzerling

Transkript

1 KOMMUNIKATIONSNETZE UND -PROTOKOLLE 1. EINFÜHRUNG 1 / v5

2 1. EINFÜHRUNG 1.1 ÜBERALL RECHNERNETZE! 1.2 Netzarten 1.3 Vermittlungsarten 1.4 Internet der Dinge Zugang 2 / v5

3 VOM TERMINALNETZ ZUM RECHNERNETZ früher System: Homogene Architektur Einsatz: Unternehmens-intern heute System: Heterogener Verbund Einsatz: Unternehmens-übergreifend Erfordert Rechnernetz Netz 3 / v5

4 EINSATZBEISPIELE IN UNTERNEHMEN Gemeinsame Nutzung von Ressourcen Standort-unabhängige Nutzung von Programmen, Daten, Geräten Nieder mit der Tyrannei der Geographie Hohe Zuverlässigkeit Ersatzquellen bei Ausfall Kosteneinsparung Kleine Computer: besseres Preis-Leistungsverhältnis Großrechner: zwar mal leistungsfähiger, aber: > 1000 mal teurer Benutzer: PC am Arbeitsplatz, Daten auf Datei-Server Skalierbarkeit Wenn mehr Leistung benötigt wird: weitere Server hinzufügen Kommunikationsmedium , Videokonferenz, Foren Gemeinsam bearbeitete und genutzte Dokumente 4 / v5

5 ENTWICKLUNG DER NUTZERZAHL Zahl der Computernutzer 10 9 Web-Browser GUI-Terminal Schalttafel Lochstreifen erste Rechner 1945 Lochkarte Druckliste Zeichenterminal Blockterminal Stapel-EDVA Timesharing Windows-PC Web- Technologie heute 5 / v5 Lücke+

6 KNOWLEDGE NAVIGATOR (APPLE 1987) fiktiver Computer, den John Sculley von Apple 1987 (vor 28 Jahren!) erstmals beschrieb TECHNOLOGIEN DES KNOWLEDGE NAVIGATORS: Weltweite Kommunikationstechnologie Echtzeit-Animationen zur Visualisierung komplexer Modelle in 3D Datenbank-Technologien als umfassende Informationssysteme Multimediale Anwendungen für intuitive Bedienung Spracheingabe Maschinelle Übersetzung fremdsprachiger Texte Künstliche Intelligenz für intelligente persönliche Agenten BASIS EINES APPLE-WEBESPOTS: 6 / v5

7 Unnützes Wissen Video wurde 1987 für eine Keynote Speech von John Sculley ( Präsident und CEO von Apple) produziert Das Video war 1987 auf die Zukunft im September 2011 ausgerichtet Im Januar 2010 präsentierte Apple mit das ipad und Im Oktober 2011 präsentierte Apple mit dem iphone4s Siri Zu dem Knowledge Navigator gab es damals eine heiße Diskussion: Es wurde kritisiert, dass 7 / v5 Lücke+

8 EINSATZBEISPIELE IM PRIVATBEREICH Zugriff auf entfernte Informationen Informationszugriff (WWW) Home-Banking, Home-Shopping e-learning Interpersonelle Anwendungen Chat, Foren, Newsgruppen Videokonferenzen Interaktive Unterhaltung Audio- und Video-Streaming Netzwerkspiele 8 / v5

9 DAS MITMACH-NETZ WEB 2.0 (SOCIAL MEDIA) Neue Technologien haben in ihrem Zusammenwirken im Internet weitere Einsatzmöglichkeiten geschaffen Diese werden mit dem Begriff Web 2.0 (bzw. Social Media) auch als Mitmach-Netz bezeichnet Das Web 2.0 fokussiert auf die Beteiligung der Nutzer bei der Erstellung von Internetinhalten und somit auf die Erschließung der kollektiven Intelligenz der Masse. Das Web mutiert dabei zu einer Plattform, bei der statt Software die Datenbestände im Vordergrund stehen. [ENZYKLOPÄDIE DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK] Nutzer treten nicht nur als Konsumenten von Informationen und Diensten im Internet auf, sondern stellen auch selbst Informationen und Dienste bereit. 9 / v5

10 DAS MITMACH-NETZ WEB 2.0 (SOCIAL MEDIA) Neue Technologien haben in ihrem Zusammenwirken im Internet weitere Einsatzmöglichkeiten geschaffen Diese werden mit dem Begriff Web 2.0 (bzw. Social Media) auch als Mitmach- Netz bezeichnet BLOGS: WIKIS: SOZIALE NETZE: MEDIEN- PLATTFORMEN: 10 / v5 Lücke+

11 Shopping, etwas mal anders / v5

12 Shopping, etwas mal anders / v5

13 ZUSAMMENFASSUNG: ÜBERALL RECHNERNETZE Rechnernetze haben heute für die Computernutzung eine zentrale Bedeutung Rechnernetze können für zahlreiche Dienste in Unternehmen und von Privatpersonen genutzt werden Für Unternehmen bieten vernetzte Personal Computer und gemeinsam genutzte Server eine hohe Flexibilität und ein gutes Preis-/Leistungs-verhältnis Im privaten Bereich bieten Netze Zugang zu einer Vielzahl an Informationen und Unterhaltungsressourcen Das Web 2.0 hat weitere Mitmach -Nutzungsmöglichkeiten geschaffen 13 / v5

14 1. EINFÜHRUNG 1.1 Überall Rechnernetze! 1.2 NETZARTEN 1.3 Vermittlungsarten 1.4 Internet der Dinge Zugang 14 / v5

15 ÜBERTRAGUNGSTECHNIK Gemeinsamer Broadcast-Kanal Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Für alle Teilnehmer existiert ein gemeinsamer Übertragungskanal Alle angeschlossenen Maschinen hören Kanal ab und entnehmen nur für sie bestimmten Nachrichten Einsatz im Nahbereich (LAN, Funk) Zwischen den Netzknoten existieren direkte Verbindungen Nachrichten werden ggf. über Zwischenknoten geleitet (Routing) Einsatz im Weitverkehrsbereich (WAN) 15 / v5

16 ÜBERTRAGUNGSTECHNIK: BROADCAST A B C D N Übertragung einer Nachricht von B nach D 16 / v5

17 ADRESSIERUNG IN BROADCAST-NETZEN BEISPIEL FLUGHAFEN: Alle hören die Nachricht, aber nur die Angesprochenen (Adressierten) reagieren. Einzel-Adressierung Broadcast-(Alle) Adressierung Multicast-(Gruppen)- Adressierung 17 / v5 Lücke+

18 ÜBERTRAGUNGSTECHNIK: PUNKT-ZU-PUNKT B A C N N 18 / v5

19 NETZARTEN NACH AUSDEHNUNG NETZART AUSDEHNUNG EIGENSCHAFT Lokale Netze LAN Stadt-Netze Campus-Netz MAN Fernnetze WAN Netzverbund Internet Gebäude bzw. -komplex begrenztes Gelände (Stadt) großen geographischen Bereich Verbindet unterschiedliche Netze Begrenzte Größe meist Broadcast-Technik eigene Architektur im Unterschied zu LANs kombinierte oft Daten, Sprachübertragung und Kabelfernsehen Punkt-zu-Punkt-Netze Unterscheidet zwischen Endsystemen (Host) und Router für Vermittlungsaufgaben Eigentliche Bedeutung des Internet Verbindet unterschiedliche Netze (heterogene LAN, MAN, WAN, drahtlos) Verbindet Netze verschiedener Netzbetreiber 19 / v5

20 INTERNET = VERBUNDNETZ... aus der Sicht des Nutzers... als ein Netz von Netzen Host Host Host Physikalisches Netzwerk Router Host INTERNET Host Host Host Host 20 / v5

21 ZUSAMMENFASSUNG: NETZARTEN Broadcast-Kanal Für alle Teilnehmer existiert ein gemeinsamer Übertragungskanal Teilnehmer entnehmen nur die für sie bestimmten Nachrichten Typischer Einsatz: LAN im Nahbereich Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Zwischen den Netzknoten existieren direkte Verbindungen Nachrichten werden über Zwischenknoten geleitet (Routing) Typischer Einsatz: WAN im Fernbereich Je nach Netztechnologie und Ausweitung wird unterschieden zwischen LAN, MAN und WAN Das Internet ist ein Netzverbund unterschiedlicher heterogener Netze 21 / v5

22 1. EINFÜHRUNG 1.1 Überall Rechnernetze! 1.2 Netzarten 1.3 VERMITTLUNGSARTEN 1.4 Internet der Dinge Zugang 22 / v5

23 VERBINDUNGS-ARTEN Analogien zu Telefon und Brief 23 / v5

24 VERBINDUNGS-ARTEN VERBINDUNGSORIENTIERTER DIENST VERBINDUNGLOSER DIENST Fernsprechnetz Briefpost 24 / v5

25 VERBINDUNGSORIENTIERTER DIENST BEISPIEL: FERNSPRECHNETZ Zwischen Quelle und Ziel wird zunächst eine Verbindung aufgebaut, über die anschließend die Nachrichten transportiert werden Vermittlung Vermittlung 25 / v5

26 VERBINDUNGSORIENTIERTER DIENST 1. Verbindungsaufbau Aufbauen einer Verbindung zwischen Quelle und Ziel Vermittlung Vermittlung 26 / v5

27 VERBINDUNGSORIENTIERTER DIENST 2. Nachrichtenübertragung Übertragung der Nachrichten zwischen Quelle und Ziel Vermittlung Vermittlung 27 / v5

28 VERBINDUNGSORIENTIERTER DIENST 3. Verbindungsabbau Abbau der Verbindung Vermittlung Vermittlung 28 / v5

29 EIGENSCHAFTEN VERBINDUNGSORIENTIERUNG Ein verbindungsorientierter Dienst hat 3 Phasen: Verbindungsaufbau 2. Datenübertragung Verbindungsabbau Die Ziel-Adresse wird nur während des Verbindungsaufbaus benötigt Verbindung funktioniert wie ein Rohr: Sender schiebt Nachricht an dem einen Ende hinein und Empfänger nimmt die Nachricht am anderen Ende wieder heraus Reihenfolge der Nachrichten bleibt so unverändert Rohr-Verbindung wird beim Verbindungsaufbau eingerichtet und bleibt bis zum Verbindungsabbau bestehen 29 / v5

30 VERBINDUNGS-ARTEN VERBINDUNGSORIENTIERTER DIENST VERBINDUNGLOSER DIENST Fernsprechnetz Briefpost 30 / v5

31 VERBINDUNGSLOSER DIENST 31 / v5

32 EIGENSCHAFTEN VERBINDUNGSLOS Mr. Daniel Dumkopf 18 Willow Lane White Plains, NY Jede Nachricht trägt die volle Adresse und wird unabhängig von jeder anderen Nachrichten transportiert Die Wegwahl wird für jede einzelne Nachricht getroffen Die Ankunftsreihenfolge ist nicht garantiert: Eine früher abgesendete Nachricht kann später ankommen, als eine später abgesendete Nachricht 32 / v5

33 PAKETVERMITTLUNG auch: SPEICHERVERMITTLUNG A N4 N6 N2 N5 N3 N1 Die zu übertragende Nachricht wird in mehrere Pakete aufgeteilt und von der Quelle zum Ziel transportiert B Netzwerk 33 / v5

34 BESTÄTIGT ODER UNBESTÄTIGT BESTÄTIGTER DIENST Der Sender erhält vom Empfänger eine explizite Bestätigung nach Ankunft der Nachricht UNBESTÄTIGTER DIENST Der Sender erhält keine Bestätigung vom Empfänger ANALOGIE 34 / v5 Lücke+

35 ZUSAMMENFASSUNG: VERMITTLUNGSARTEN (1) Bei der LEITUNGSVERMITTLUNG wird zwischen Quelle und Ziel eine Leitung durchgeschaltet, über die anschließend die Nachrichten transportiert werden auch: VERBINDUNGSORIENTIERTER Kommunikationsdienst 3 Phasen: Verbindungsaufbau, Datenübertragung und Verbindungsabbau Die Wegewahl erfolgt nur zum Verbindungsaufbau Nachrichten kommen beim Empfänger immer in der Reihenfolge an, in der diese abgesandt wurden 35 / v5

36 ZUSAMMENFASSUNG: VERMITTLUNGSARTEN (2) Bei der PAKETVERMITTLUNG (Speichervermittlung) wird die zu übertragende Nachricht in mehrere Pakete aufgeteilt und von der Quelle zum Ziel transportiert auch: VERBINDUNGSLOSER Kommunikationsdienst Jede Nachricht trägt die volle Adresse und wird unabhängig von anderen Nachrichten transportiert Dadurch ist die Ankunftsreihenfolge der Nachrichten nicht garantiert Die Wegewahl wird für jede einzelne Nachricht getroffen 36 / v5

37 ZUSAMMENFASSUNG: VERMITTLUNGSARTEN (3) Sowohl verbindungsorientierte wie auch verbindungslose Kommunikationsdienste können BESTÄTIGT oder UNBESTÄTIGT erfolgen Nur der bestätigt Dienst garantiert die Zustellung einer Nachricht Die Bestätigung wird durch die Kommunikations-Software des Empfängers automatisch gesendet 37 / v5

38 1. EINFÜHRUNG 1.1 Überall Rechnernetze! 1.2 Netzarten 1.3 Vermittlungsarten 1.4 INTERNET DER DINGE Zugang 38 / v5

39 INTERNET DER DINGE Das INTERNET DER DINGE bezeichnet die Idee eines erweiterten Internet, welches neben klassischen Rechnern und mobilen Endgeräten auch beliebige physische Gegenstände mittels Sensoren und Aktoren in seine Infrastruktur einbindet und so zu Anbietern bzw. Konsumenten verschiedenster digitaler Dienste macht. QUELLE: ENZYKLOPÄDIE DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK 39 / v5

40 INTERNET DER DINGE KLASSISCHE INTERNET-NUTZUNG INTERNET DER DINGE Quelle: c t 2013, Heft 9 40 / v5

41 DIE TECHNIK DES INTERNET DER DINGE DIE DINGE sind vernetzt (Funknetze) und können untereinander kommunizieren sind adressierbar und können über Verzeichnisse gefunden werden sammeln mit Sensoren Informationen aus der Umgebung können mit Aktoren auf die Umgebung einwirken besitzen eine eingebettete Informationsverarbeitung können ihren physischen Aufenthaltsort lokalisieren (GPS) können über geeignete Benutzerschnittstellen mit Menschen kommunizieren. 41 / v5

42 INTERNET DER DINGE - BEISPIEL 42 / v5 Quelle: c t 2013, Heft 9

43 INTERNET DER DINGE - BEISPIEL 43 / v5 Quelle: c t 2013, Heft 9

44 INTERNET DER DINGE - BEISPIEL 44 / v5 Quelle: c t 2013, Heft 9

45 INTERNET DER DINGE - BEISPIEL 45 / v5 Quelle: c t 2013, Heft 9

46 PROBLEME: INTERNET DER DINGE Die c t berichtete 2013: Die Haustechnik der Kirche St. Stephanus in Beckum (NRW) war ungeschützt über das Internet erreichbar. Video 1 Video 2 46 / v5

47 1. EINFÜHRUNG 1.1 Überall Rechnernetze! 1.2 Netzarten 1.3 Vermittlungsarten 1.4 Internet der Dinge ZUGANG 47 / v5

48 ARCHITEKTUR EINES -SYSTEMS UA: USER AGENT UA UA UA MTA MTA MTA UA MTA MTA: MESSAGE TRANSFER AGENT 48 / v5

49 CLIENT UND SERVER EINES -SYSTEMS -CLIENT -SERVER UA MTA USER AGENT MESSAGE TRANSFER AGENT Der Zugriff auf ein -System erfolgt über den UA ( -Client) Jeder UA ist mit einem MTA ( -Server) verbunden, auf dem der Benutzer ein Konto (Zugriffsberechtigung) besitzt Der Sender-MTA überträgt eine zur Empfänger-MTA Empfänger-MTA speichert die Nachricht, bis der UA diese abholt Ein UA muss keine ständige Verbindung zum MTA unterhalten Bei einem Web-Mailer liegt der UA zusammen mit dem MTA auf dem Server 49 / v5

50 PROTOKOLLE DES -SYSTEMS -Client -Server Client Senden: SMTP-Protokoll Empfangen: POP-Protokoll IMAP-Protokoll Server SMTP: POP: IMAP: Simple Mail Transport Protocol Post Office Protocol Internet Message Access Protocol Zum Senden immer SMTP POP bzw. IMAP zum Abholen der s vom -Server POP ist einfaches Protokoll für i. A. nur einen Client IMAP erlaubt mehrere Clients sowie Ordner-Strukturen auf Server (und Client) 50 / v5

51 -SERVER DER HS FULDA -Client -Server SMTP: smtp.hs-fulda.de Client POP3: mail.hs-fulda.de Server IMAP: mail.hs-fulda.de Zum Senden immer SMTP POP bzw. IMAP zum Abholen der s vom -Server POP ist einfaches Protokoll für i. A. nur einen Client IMAP erlaubt mehrere Clients sowie Ordner-Strukturen auf Server (und Client) 51 / v5

52 -SERVER DER HS FULDA SMTP (Standard)-Port: 25 Verschlüsselung: TSL Senden DNS: smtp.hs-fulda.de Anmeldung: Ja: wie POP, IMAP IMAP Empfangen DNS: mail.hs-fulda.de (Sicherheits)-Port: 993 Verschlüsselung: SSL Benutzername: FD-Kennung POP3 Empfangen DNS: mail.hs-fulda.de (Standard)-Port: 995 Verschlüsselung: SSL Benutzername: FD-Kennung 52 / v5

53 EINRICHTUNG EINES -CLIENTS SIEHE AUCH: ACHTUNG LIVE-DEMO! 53 / v5

54 HAUSAUFGABE: -CLIENT (Falls sie es nicht bereits getan haben): Richten Sie zunächst auf Ihrem persönlichen PC / Notebook / Smartphone o. Ä. einen -Client für den -Server der HS Fulda ein. Senden Sie an die unterstehende Adresse eine mit dem angegebenen Betreff Absender der vorname.nachname@informatik.hs-fulda.de Eine über den Web-Mail-Zugang der HS Fulda gilt nicht! EMPFÄNGER: lvarn@informatik.hs-fulda.de BETREFF: BEISPIEL FÜR BETREFF: Mail.Nachname.Vorname Mail.Winzerling.Werner 54 / v5