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1 Rüdiger Schreiner Computernetzwerke Von den Grundlagen 7iir* l-iinlrti/tn unh %Jm 1 ff %Jm I 1 Hm m i \яг I 1 %Ja Ш 1 %й$ «Fit i 1 ÄnwonHiinn., UUcidiUcllclc ftuifoijc HANSER

2 1 Netzwerke zur Geschichte Netzwerke, der Beginn Definition eines Netzwerkes Das OSI-Modell Übersicht über das OSI-Modell Layer I, die physikalische Schicht (Physical) Layer II, die Sicherungsschicht (Data Link) Layer III, die Vermittlungsschicht (Network) Layer IV, die Transportschicht (Transport Layer) Layer V, die Kommunikations-/ Sitzungsschicht (Session) Layer VI, die Darstellungsschicht (Presentation) Layer VII, die Anwendungsschicht (Application) Übertragungswege im OSI-Modell Allgemeine Bemerkungen 9 2 Layer I des OSl-Modells Die Medien Die Thin-Wire-Verkabelung (Koaxialkabel) Die Restriktionen der Koaxialverkabelung Verlegung der Koaxialverkabelung Kleiner Exkurs in die Physik - Bussysteme Vor- und Nachteile der Koaxialverkabelung Die universelle Gebäudeverkabelung (UGV) Kabeltypen Twisted Pair Verlegung der universellen Gebäudeverkabelung Geräteverbindungen Glasfaser Exkurs Physik- Glasfasertypen, Lichtwellenleiter, Effekte Lichtleitung in der Faser Die Stufenindexfaser Längenbeschränkung und Grenzen/Dispersion Die Gradientenindexfaser Qualitäten und Längenbeschränkung 25

3 Inhalt Die Mono- oder Singlemode-Faser Dispersion allgemein Verlegung und Handhabung Laser sind gefährlich High-Speed-Verfahren Die Gesamtverkabelung Gebäude/Büro Geschwindigkeit Miniswitches Fiber-to-the-Desk Kabeltypen/Dateneinspeisung/Entnahme Kabeltypen Kabelkategorien Transceiver Zugriffs verfahren CSMA/CD Defekte Collision Detection/Carrier Sensing Andere Verfahren - kollisionsfreie Verfahren CSMA/CA Token Ring Token Bus 44 3 Layer II, die Sicherungsschicht Adressen Adressermittlung/ARP Trennung der Kollisionsbereiche/Bridges Bridges, die Vermittler im Netz Versteckte Bridges, Layer II im Hub? Für Interessierte: High-Speed-Bridging Der Meister der Brücken, der Switch Geswitchte Topologien Verminderung der Kollisionen Switches erhöhen die Security Keine Kollisionen - keine Detection, Duplex Loops - das Netzwerk bricht zusammen Loops - verwirrte Bridges Spanning Tree, Loops werden abgefangen Probleme mit dem Spanning Tree Layer П-Pakete Anmerkungen zu den Geräten 66 4 Layer IM, die Vermittlungsschicht Neue Adressen Adressklassen Subnetze IV. 4. Besondere Adressen 71 Vül

4 4.2 Segmentierung der Netze Wer gehört zu welchem (Sub-)Netz? Kommunikation in und zwischen LANs Die Subnetzmaske Asymmetrische Segmentierung Ermittlung des Netzes/Subnetzes Der Router, Weiterleitung auf Layer III Das Spiel mit den Layer II-Adressen Router-Loopback-Adressen Reservierte und spezielle Adressen Multicast-Adressen/Testadressen Private Adressen APIPA, Automatic Private IP Addressing Superprivate Adressen DasIP-Paket Das Verfallsdatum TTL Fragmentierung von IP-Paketen, MTU Routing, die weltweite Wegfmdung Distance Vector und Link State Statisches und dynamisches Routing, nah und fern Beeinflussung der Routen, Failover QoS, Quality of Service Das Domain Name System (DNS) Zuordnung Namen zu Adressen Auflösung der Adressen, Forward Lookup Auflösung der Namen, Reverse Lookup Namen auflösen, nslookup Automatische Vergabe von Adressen, DHCP DHCP-Relay Windows-Namen Single-, Broad- und Multicast Broad- und Multicast auf Layer II und III PING und TRACEROUTE, kleine Helfer Layer IV, die Transportschicht Ports und Sockets Das Transmission Control Protocol Das TCP-Datagram TCP-Verbindungen Das User Datagram Protocol Das UDP-Datagram Security auf Layer III und IV, Router und Firewall Unterschiede zwischen Router und Firewall Zonen einer Firewall Mehr Intelligenz bei der Weiterleitung/DMZ Firewall-Philosophien NAT, PAT und Masquerading 125

5 Inhalt 6 VLANs, virtuelle Netze VLAN-Kennung, Tags Trunks Verkehr zwischen VLANs VLAN-Transport, Trank zum Router Vorteile der VLANs Grenzen der VLANs Bemerkungen zu VLANs Erweiterungen der VLAN-Umgebungen Spanning-Tree Pruning Eigene IP-Adresse für Switches Lernfähige Umgebungen Delegation der VLAN-Verwaltung Default/Native VLAN Bemerkung VPN -virtuelle private Netzwerke Tunnel Security Mechanismus Split oder Closed Tunnel Modi der Datenverschlüsselung VPN durch Firewalls Andere Tunneltechniken Verschlüsselung Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Hybrid-Verschlüsselung Wireless LAN, Funknetze, Voice Wireless LAN, Funknetze Access-Points und Antennen, Anschlüsse Störungen Andere Funknetze Signaldämpfung Interferenzen Signal-Vervielfachung Hidden-Node-Problem Generelles Die Funkzelle und die Kanäle Standards und Parameter Betriebsmodi Namen Verschlüsselung Aufbau eines Infrastruktur-WLAN Stromversorgung Wi-Fi und Proprietäres 167

6 8.2 Voice over IP VoIP im Privatbereich VoIP im Firmenbereich Powerline - eine Alternative Zukunft Netzzugang, Szenarien ISDN/Telefon DSL/ADSL Breitbandkabel Stand- oder Mietleitungen Satellit Anyconnect - das Handy-/Funkdatennetz WiMAX Gebäudeverbindungen Richtfunkverbindungen Richtlaser Hardware Kombi-Geräte Serverhosting Router und Firewalls, Empfehlungen Repetitorium/Verständnisfragen Einführung Layer Layer II Layer III Layer IV Allgemeines Steckertypen Thin-Wire UGV Glasfaser ST-Stecker (Straight Tip) SC-Stecker MT-RJ-Stecker LC-Stecker E2000-Stecker Bemerkungen zu Steckertypen Schutz der Patchkabel und Dosen Exkurse Exkurs Zahlensysteme, Bit, Byte, binär Binär ist nicht digital Bit und Byte Zahlensysteme in der Computerwelt Das Dezimalsystem 210

7 Das Binärsystem Das Hexadezimalsystem Umrechnung der Systeme Exkurs: Beispiel eines Routing-Vorganges Praxis/Übungen Arp-Requests Kommunikation auf Layer III Layer II-Loop-Probleme Die Subnetzmaske Das Default Gateway Nameserver Routen prüfen Prüfen der Verbindungen auf Layer IV APIPA-Adressierang Das Kernel-Routing Die Routing-Tabelle Beeinflussen des Routings Mehrere Netzwerkadapter Genau hineingesehen - Network Analyzer ARP-Request Telnet-Session Szenarien/Planung/Beispiele Netzwerke im privaten Bereich Internet-Connection-Sharing Der Anschluss, ein Router, WAN-Setup Der Anschluss, LAN-Setup Der Anschluss, Diverses Büros und Kleinfirmen Mittlere und größere Firmen Planung eines Netzwerkes Verkabelung Der Strom Klima Impressionen Fehleranalyse Ein Rechner oder mehrere sind nicht am Netz Alle Rechner sind nicht am Netz Router prüfen Einige Rechner ohne Internet Netzwerk langsam Verzeichnis der Abkürzungen 285 Register 289