Aufbau und Betrieb von Internet-Diensten und Netzwerken: Topologien, Protokolle und Dienste

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1 Aufbau und Betrieb von Internet-Diensten und Netzwerken: Topologien, Protokolle und Dienste 1

2 INHALTSVERZEICHNIS 1 UNTERLAGEN Theorieskriptum 1: Grundlagen lokaler Netze Arbeitsblatt 1: PCs vernetzen Theorieskriptum 2: Internetgrundlagen Arbeitsblatt 2: Internet 30 2 QUELLEN- UND LITERATURANGABEN Schulbücher Diverse andere Bücher 31

3 1 UNTERLAGEN 1.1 Theorieskriptum 1: Grundlagen lokaler Netze Skriptum: Grundlagen lokaler Netze I. Einteilung von Netzen Peer-to-Peer-Prinzip vs. Client-Server-Prinzip Peer-to-Peer-Netze (engl. peer = Gleichgestellter, Ebenbürtiger): Alle Computer sind gleichberechtigt, dh sie stellen Verzeichnisse, Hardware (zb Drucker) etc. mittels Freigaben zur Verfügung und benutzen andererseits die Freigaben der anderen Rechner. Jeder Computer eines solchen Netzes ist somit gleichzeitig Server (PC, der Ressourcen Dateien, Programme etc. - zur Verfügung stellt) und Client (PC, der auf diese Ressourcen zugreift). Vorteile: Kostengünstig Einfach einzurichten Nachteile: Eignen sich nur für kleine Netzwerke bis maximal 10 Computern Datensicherung muss von jedem PC-User selbst durchgeführt werden Client-Server-Netze Ein besonders leistungsstarker Computer dient als Server und stellt den Clients die Ressourcen zur Verfügung. Vorteile: Benutzer, Dateien etc. können zentral verwaltet werden Zentrale Datensicherung Nachteile: Es wird ein eigener Server benötigt, der nicht als Arbeitsstation zur Verfügung steht Fällt der Server aus, können die Clients nicht mehr auf ihre Dateien etc. zugreifen Serverbetriebssysteme sind zb Windows Server 2003 von Microsoft oder die kostengünstige Open-Source-Alternative Linux. Mag. Kristin van Dyck 3

4 Aufgabe 1: Recherchiere im Internet: 1. Was ist die Aufgabe eines Fileservers/Druckerservers/Webservers? 2. Was versteht man unter einem Samba-Server? Räumliche Einteilung von Netzen LAN (Local Area Network) Lokales Netzwerk, das auf ein relativ kleines Gebiet beschränkt ist, also zb das Netzwerk einer Firma oder einer Schule. WAN (Wide Area Network) Netzwerk, welches keiner räumlichen Beschränkung unterliegt und Netze verschiedener Länder und sogar Kontinente verbindet. Das Internet ist ein die ganze Welt umfassendes WAN. Netzwerktopologien 1 Topologie (von griechisch tópos Ort, Platz und logos Lehre, Wissen, Wort ) Allgemein: Lehre von der Lage, der räumlichen Anordnung Bezogen auf Computernetze: Aufbau bzw. Struktur der Verbindungen in einem Netzwerk Busnetzwerk Eine Bus-Topologie besteht aus einem Hauptkabel (= Bus), an das alle Geräte (= Netzwerkkarten) angeschlossen sind. Vorteile Der Ausfall eines Rechners hat keine Konsequenzen Technisch relativ einfach Nur geringe Kosten, da nur geringe Kabelmengen erforderlich sind Alle Endgeräte sind an den Bus angeschlossen 1 Bilder aus Mag. Kristin van Dyck 4

5 Nachteile Alle Daten werden über ein einziges Kabel übertragen Eine Störung des Übertragungsmediums an einer einzigen Stelle im Bus (defektes Kabel, lockere Steckverbindung, defekte Netzwerkkarte) blockiert den gesamten Netzstrang (die Suche nach der Fehlerquelle ist dann oft sehr aufwändig) Es kann immer nur eine Station Daten senden. Während des Sendens sind alle anderen blockiert (Datenstau). Stern Der Stern bildet die heute am häufigsten eingesetzte Netzwerktopologie. Alle Clients werden bei einer Sterntopologie mit einem zentralen Knoten (zb Hub oder Switch s. weiter unten) verbunden. Dieser Knoten übernimmt die Verteilung der Datenpakete. Vorteile Der Ausfall eines Endgerätes hat keine Auswirkung auf den Rest des Netzes Fehlersuche einfach Höhere Übertragungsraten möglich (100Mbit, 1000Mbit,...) Nachteile: Relativ aufwändige Verkabelung Verteilerausfall möglich und sehr unangenehm Jedes Endgerät ist mit dem Verteiler verbunden, die Endgeräte untereinander sind nicht verbunden (Einfacher) Ring Die Computer sind zu einem Ring zusammengeschlossen. Die zu übertragende Information wird von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergeleitet, bis sie ihren Bestimmungsort erreicht. Vorteile Es können große Entfernungen können überbrückt werden (im Kilometerbereich). Jedes Endgerät ist mit genau zwei anderen verbunden Nachteile: Bei Ausfall einer einzelnen Arbeitsstation fällt das ganze Netz aus. Aufgabe 2: Informiere dich im Internet (Wikipedia!), was man unter einer Baumtopologie versteht, und fasse dein Ergebnis mit eigenen Worten in einem Satz zusammen. Mag. Kristin van Dyck 5

6 II. Hardware Um Computer miteinander zu verbinden, braucht man neben einem netzwerkfähigen Betriebssystem (gängig sind vor allem Linux oder Windows) folgende Hardware: Netzwerkkarte für jeden PC, der vernetzt werden soll Twisted-Pair-Kabel Hub/Switch Netzwerkkarte (NIC Network Interface Card) 2 Die Netzwerkkarte ist die Schnittstelle zwischen PC und Netzwerk. In den meisten neueren PCs ist eine solche Netzwerkkarte schon eingebaut. Jede Netzwerkkarte bekommt bei ihrer Herstellung eine eigene Nummer zugewiesen (die sog. MAC- Adresse) über die sie eindeutig identifiziert werden kann. Herausfinden kann man die Mac-Adresse ( physikalische Adresse) an der Eingabeaufforderung (Start Ausführen cmd) mit dem Befehl ipconfig /all. Aufgabe 3: Wie lautet die Mac-Adresse des PCs, an dem du gerade arbeitest? Twisted-Pair-Kabel 3 Der Datenaustausch in den heute am häufigsten anzutreffenden Sterntopologien (aber auch in der Bustopologie) erfolgt nach dem sog. Ethernetverfahren einer kabelgebundene Datennetztechnologie. Zur Verkabelung werden heute Twisted-Pair-Kabel das sind achtadrige Kupferkabel verwendet. Gängig sind derzeit TP-Kabel der Kategorie 5, sog. Cat 5 Kabel. Die PCs werden mittels Kabel an einen Netzwerkverteiler (Hub oder Switch) angeschlossen. Dieser Verteiler leitet die angeschlossenen Signale weiter. Will man zwei Computer direkt verbinden (also ohne Verteiler), braucht man dazu ein gekreuztes TP-Kabel, auch Kreuz- oder Crosskabel genannt, da in einem Steckerende einige Adern vertauscht sind. Die beiden Steckerenden eines ungekreuzten Patchkabels TP-Kabel gibt es vorkonfektioniert zu kaufen, man spricht dann von Patchkabeln. Zum Vergleich die beiden Steckerenden eines Crosskabels, bei welchem alle Adern getauscht sind. 2 Bild aus 3 Bilder aus Mag. Kristin van Dyck 6

7 Unterschied Hub/Switch Im Gegensatz zum Hub, der die Datenpakete an alle Workstations leitet, merkt sich der Switch die Mac-Adresse der Netzwerkkarten der an ihm (= an seinen Ports ) angeschlossenen Hosts und leitet die Daten nur an jene Hosts weiter, für die sie bestimmt sind. Somit entsteht viel weniger Datenverkehr, was bedeutet, dass der Switch schneller und effizienter arbeitet als der Hub. Da sich die Switches auch preislich kaum mehr von den unintelligenteren Hubs unterscheiden, haben sie diese so gut wie vom Markt verdrängt. III. Protokolle und IP-Adressierung Damit Computer überhaupt miteinander kommunizieren können, bedarf es bestimmter Regeln und Befehle, der sog. Protokolle. Das bekannteste dieser Protokolle, das auch im Internet verwendet wird, ist TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Eigentlich steht TCP/IP für eine ganze Familie von Netzwerkprotokollen man spricht von einem Protokollstapel oder stack. IP-Adressen In TCP-IP basierten Netzen insbesondere auch im Internet - werden Rechner anhand einer Adresse, der sog. IP-Adresse, identifiziert. Jede Netzwerkkarte benötigt also innerhalb eines Netzwerkes außer der MAC-Adresse noch eine eindeutige IP-Adresse. Die IP-Adresse ist eine Zahl mit 32 Bits (4 Bytes) im Binärsystem, also zb: Da diese Darstellungsweise für den Menschen schwer nachvollziehbar ist, wandelt man diese Zahl ins Dezimalsystem um und teilt sie 4 gleich lange Blöcke von 0 bis 255: Nachrechnen kann man dies gut im Windows-Rechner: Ansicht Wissenschaftlich Zahl im Dezimalsystem eingeben (Punkt bei Dez) und auf Binär umstellen (Punkt bei Bin) und umgekehrt. Aufgabe 4: Wandle folgende IP-Adressen in das Binärsystem um und umgekehrt: Mag. Kristin van Dyck 7

8 Jede IP-Adresse besteht ähnlich einer Telefonnummer - aus 2 Teilen, der Netzwerk-ID (dies wäre also eine Art Vorwahl ) und der Host-ID (der eigentlichen Telefonnummer). Netzwerk-ID: ist der erste Teil der IP-Adresse. Computer im selben Netzwerk müssen dieselbe Netzwerk-ID haben. Host-ID: ist der zweite Teil der IP-Adresse und kennzeichnet den einzelnen PC bzw. dessen Netzwerkkarte. Hosts im selben Netz (= sie haben dieselbe Netz-ID) können miteinander kommunizieren, Hosts in verschiedenen Netzen brauchen eine Vermittlungsstelle, also einen Router. Dies erklärt, warum man einen Router braucht, um ein kleines Heimnetzwerk mit einem anderen Netzwerk wie dem Internet verbinden zu können. Netzwerkklassen 4 IP-Adressen werden in Adressklassen eingeteilt: Klasse Netz-ID max. Netze max. Anzahl Hosts A bis ,7 Millionen B bis C bis Millionen 254 Klasse A Netz - ID Host-ID Klasse B Netz - ID Host-ID Klasse C Netz - ID Host-ID Bei Klasse A-Netzen ist also der erste Zahlenblock der IP-Adresse die Netzwerk-ID, in der Klasse B sind es die ersten beiden Zahlenblöcke, in der Klasse C die ersten drei. In LANs werden sog. private IP-Adressen verwendet. Diese Adressen werden nicht geroutet, dh nicht an andere Netze wie das Internet weitergegeben. So ist es möglich, dass weltweit jedes LAN die gleichen IP-Adressen verwendet sie müssen ja nur innerhalb des eigenen Netzwerks eindeutig sein. Nicht-geroutete (=private) Netze für den LAN-Gebrauch: 1 Klasse A-Netz: bis Klasse B-Netze: bis Klasse C-Netze: bis Zahlen und Grafik nach Fasching, Josef, Madritsch Reinhold, Perger, Paul, Sima. Kurt, Steinthaler, Gert, Webpublishing. Angewandte Informatik 2 + 3, (Westermann Wien), Wien 2003, S. 30 Mag. Kristin van Dyck 8

9 Beispiel IP-Adressvergabe: 5 Aufgabe 5: : Netz-ID = Host-ID = : Netz-ID = Host-ID =.. Könnten diese zwei PCs miteinander kommunizieren? Begründe deine Antwort.. Subnetzmasken 6 Wie schon erwähnt, werden IP-Adressen in Netzwerk-ID und Host-ID eingeteilt. Diese Einteilung erfolgt mittels einer Art Schablone, der Subnetzmaske. Diese ist wie die IP- Adresse eine 32-Bit-lange Abfolge von 0 und 1. Die Bits für die Hosts sind alle auf 0, die für die Netzwerkadresse sind alle auf 1 gesetzt. Im Dezimalsystem bezeichnet daher die Zahl 255 der Subnetzmaske das Netz und die Zahl 0 den Host. Somit ergeben sich in Verbindung mit den Netzwerkklassen folgende Standard- Subnetzmasken: Subnetzmaske in einem Klasse A-Netz: Subnetzmaske in einem Klasse B-Netz: Subnetzmaske in einem Klasse C-Netz: Bild: auch in Italien wird das so gehandhabt ;-) 6 nach Fasching, Josef, Madritsch Reinhold, Perger, Paul, Sima. Kurt, Steinthaler, Gert, Webpublishing. Angewandte Informatik 2 + 3, (Westermann Wien), Wien 2003, S vlg. auch Leiden, Candace, Wilensky, Marshall, TCP/IP für Dummies, (mitp-verlag), Bonn 2003, S Mag. Kristin van Dyck 9

10 Klasse A Klasse B Klasse C Beispiel: IP-Adresse: Subnetzmaske: Netz-ID: Host-ID: 12 Aufgabe 6: Wie lauten die Klassen, Subnetzmasken, Netzwerk-IDs und Host-IDs für die folgenden IP- Adressen? IP-Adresse Klasse/Subnetzmaske Netz-ID Host-ID Gehe nun auf und überprüfe die Richtigkeit deiner Lösungen. Einen weiteren IP-Kalkulator findest du unter zb: Die hier vorgestellte Vorgehensweise ist eine Vereinfachung des reellen Subnetmasking für unsere Zwecke reicht diese Standard-Adressierung allerdings völlig aus. Statische Adressierung DHCP DNS Wir kennen schon den Befehl ipconfig /all zur Ermittlung der MAC-Adresse. In einem kleinen Heimnetzwerk könnte dieser Befehl zb folgende zusätzliche Informationen liefern: Aufgabe 7: Die IP-Adresse des Hosts lautet Die Subnetzmaske lautet.. Mag. Kristin van Dyck 10

11 Statische Adressierung Jeder Rechner benötigt eine IP-Adresse, eine Subnetzmaske und ein paar weitere Informationen. Im einfachsten Fall wird diese in den Eigenschaften der Netzwerkkarte eingetragen: Kontextmenü auf Icon Netzwerkumgebung am Desktop (falls nicht vorhanden einblenden: Systemsteuerung Anzeige Desktop Desktop anpassen) LAN-Verbindung Kontextmenü: Eigenschaften Eigenschaften von Internetprotokoll: (andere Möglichkeit: Start Systemsteuerung Netzwerkverbindungen LAN-Verbindung Kontextmenü: Eigenschaften Eigenschaften von Internetprotokoll) Standardgateway: Hier wird die Adresse des Rechners eingetragen, der die Verbindung zum Internet herstellt, bei kleinen Heimnetzwerken handelt es sich meist um einen Router, dessen Adresse oft mit festgelegt wird. DNS-Server (s. unten): Hier kann bei einem kleinen Heimnetzwerk die Adresse des Routers eingetragen werden, also wieder Im Web-Interface des Routers werden dann die erforderlichen Daten (Benutzername, Kennwort, DNS-Server etc.) eingetragen. Diese Daten erhält man von seinem ISP. Man spricht von statischer Adressierung, ja jeder Host immer dieselbe Adresse hat. Diese Art der Adressierung eignet sich gut für kleine Netze, bei denen selten neue PCs dazukommen. Dynamische Adressierung: DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) In größeren Netzwerken ist es umständlich alle Hosts sozusagen zu Fuß konfigurieren zu müssen. Meist übernimmt diese Aufgabe ein DHCP-Server die heute handelsüblichen Router haben einen solchen Server integriert. Man aktiviert ihn dann einfach per Klick im Router. Der DHCP-Server weist dann beim Hochfahren jedem PC eine IP-Adresse für eine bestimmte Zeit (die Leasedauer) zu. Zudem werden andere Infos wie IP-Adresse, Subnetzmaske, Gateway und DNS an den Host übertragen. Mag. Kristin van Dyck 11

12 DHCP aktiviert liefert bei einem anderen Client desselben Netzwerks wie oben folgendes Ergebnis: Aufgabe 8: Gebe nun in der Eingabeaufforderung ipconfig /all ein und interpretiere die Ergebnisse. DNS (Domain Name System) Da sich der Mensch IP-Adressen schlecht merken kann, werden die einzelnen Rechner im lokalen Netzwerk und natürlich auch im Internet mit Namen benannt. So ist es zb möglich statt der IP-Adresse einfach nur einzugeben um auf die Homepage des österreichischen ECDL zu gelangen. Dies geschieht mittels DNS, einem der wichtigsten Dienste im Internet.. Das DNS ist eine weltweit auf Tausende von Servern verteilte hierarchische Datenbank, die den Namensraum des Internets verwaltet.. Für lokale Netze ist es auch möglich, ein vom Internet unabhängiges DNS zu betreiben. Ein DNS-Server löst also IP-Adressen in Namen auf (forward lookup) und umgekehrt (reverse lookup) Herausfinden kann man den Namen bzw. die IP-Adresse eines Rechners mittels des Befehls nslookup an der Eingabeaufforderung. In unserem obigen Beispiel sieht das dann so aus: nslookup liefert als Ergebnis die IP-Adresse nslookup liefert als Ergebnis den Namen Mag. Kristin van Dyck 12

13 1.2 Arbeitsblatt 1: PCs vernetzen Arbeitsmaterialien: 2 Computer 1 Cross-Link-Kabel Arbeitsmaterial für Zusatzübung 1: Drucker Arbeitsblatt 1: PCs vernetzen 1. Verbindet die beiden Computer mit dem Cross-Link-Kabel und meldet euch auf beiden PCs lokal als Administrator an. (Kontrolliert, ob die Dioden der Netzwerkkarte leuchten!) 2. Weist den Netzwerkkarten der beiden PCs ihre (statischen) IP-Adressen zu: Kontextmenü auf Icon Netzwerkumgebung am Desktop (falls nicht vorhanden einblenden: Systemsteuerung Anzeige Desktop Desktop anpassen) LAN- Verbindung Kontextmenü: Eigenschaften Eigenschaften von Internetprotokoll: (andere Möglichkeit: Start Systemsteuerung Netzwerkverbindungen LAN-Verbindung Kontextmenü: Eigenschaften Eigenschaften von Internetprotokoll) PC links PC rechts: Subnetzmaske: (wird automatisch eingetragen, sobald man in das Feld klickt) Gateway und DNS-Serveradressen: freilassen (da wir keine Internetanbindung einrichten) Neustart des Computers. Gateway: DNS-Server: Hier würde die Adresse des Rechners eingetragen, der die Verbindung zum Internet herstellt, bei kleinen Heimnetzwerken handelt es sich meist um einen Router, dessen Adresse gern mit festgelegt wird. Hier kann bei einem kleinen Heimnetzwerk die Adresse des Routers eingetragen werden, also wieder Ein DNS-Server (DNS = Domain-Name-Service) wandelt IP-Adressen in Namen um und umgekehrt. Im Web-Interface des Routers werden dann die erforderlichen Daten (Benutzername, Kennwort, DNS- Server etc.) eingetragen. Diese Daten erhält man von seinem ISP. Mag. Kristin van Dyck 13

14 Kontrolliert, ob sich die Computer finden: Start Ausführen cmd. Der linke Computer pingt den rechten Computer folgendermaßen an: ping Der rechte den linken mit: ping So sollte das Ergebnis aussehen: 3. Computernamen und Arbeitsgruppe neu benennen: Wie die IP-Adresse darf auch der Name jedes Computers im Netz nur ein Mal vorkommen. Der Name der Arbeitsgruppe muss hingegen auf allen PCs derselbe sein. Für beide Namen (Computer/Arbeitsgruppe) gilt: Nicht länger als 15 Zeichen, keine Leerzeichen. Start Systemsteuerung System (oder Kontextmenü auf Arbeitsplatz am Desktop) Eigenschaften Computername - Ändern Namen der Computer: pc-links, pc-rechts Name der Arbeitsgruppe: UNSER_NETZ Neustart Im Windows Explorer sieht das neue Heimnetzwerk nun etwa folgendermaßen aus: Achtung: Es dauert manchmal eine Weile, bis die PCs auch im Explorer sichtbar sind. Bringt also Geduld mit und klickt nicht wild herum sonst stürzt der PC ab! Mag. Kristin van Dyck 14

15 4. Freigaben einrichten Damit nun wirklich Dateien zwischen den beiden Rechnern ausgetauscht werden können, müssen Ordner freigeben werden. Derartige freigegebene Ordner sind auch in der Netzwerkumgebung sichtbar. Erstellt nun direkt auf C:\ folgende Ordner mit untenstehenden Dateien. Öffnet die soeben erstellten Dateien und schreibt euren Namen hinein. Links: buchhaltung_links: diverses_links: rechnungen_links: Rechts: privat_rechts: geschäftlich_rechts: buchhaltung_2003.doc foto.txt aufstellung.xls brief_marta.doc tabelle_maier.xls Danach schaltet auf beiden PCs die einfache Dateifreigabe ab (die einfache Dateifreigabe ist unübersichtlich und bietet zu wenige Einstellmöglichkeiten): Start Systemsteuerung Ordneroptionen Ansicht Hakerl weg bei Einfache Dateifreigabe verwenden (empfohlen). Nun gebt die Ordner frei: Kontextmenü auf den jeweiligen Ordner Eigenschaften Freigabe diesen Ordner freigeben. Frage 1: Woran erkennt ihr einen freigegebenen Ordner?. Im Explorer sollte das jetzt so aussehen: Mag. Kristin van Dyck 15

16 Unter Berechtigungen nun Folgendes einstellen: Links: buchhaltung_links: Vollzugriff diverses_links: Ändern rechnungen_links: Lesen Rechts: privat_rechts: Ändern geschäftlich_rechts: Lesen 5. Testet nun den Netzwerkzugriff Spielt euch nun mit den Dateien, indem ihr sie hin und her kopiert und verschiebt. Versucht auch in jede Datei am PC des anderen etwas hineinzuschreiben bzw. Dateien zu löschen oder neu zu erstellen. Frage 2: Warum ist dies in manchen Ordnern bzw. Dateien möglich und in anderen nicht?.. Zusatzübung 1: Drucker freigeben 1. Schließt den Drucker an den linken Computer an und installiert ihn per Plug&Play. 2. Gebt den Drucker frei: Systemsteuerung Drucker und Faxgeräte Kontextmenü auf den Drucker Freigabe. Der Drucker wird am rechten PC automatisch hinzugefügt. Kontrolliert dies in der Systemsteuerung - Drucker und Faxgeräte am rechten PC und macht einen Probedruck. 3. Falls der Drucker nicht automatisch hinzugefügt wurde, kann man ihn manuell installieren. Probiert dies aus, indem ihr den automatisch installierten Drucker am rechten PC wieder löscht und manuell installiert: Drucker hinzufügen Netzwerkdrucker oder Drucker, der an einen anderen Computer angeschlossen ist Drucker suchen und die Frage nach dem Druckertreiber mit Ja beantworten.. Macht einen Probedruck. Zusatzübung 2: Zusätzliche Benutzer einrichten Wir wollen nun 2 neue Benutzer Lager und Buchhaltung erstellen. Beide sind eingeschränkte User. Buchhaltung darf ohne Beschränkungen freigegebene Dateien und Ordner ändern, löschen etc. Lager hingegen bekommt nur Leserechte. 1. Erstellt nun auf beiden PCs die beiden neuen Benutzer (also links und rechts beide Benutzer): Start Systemsteuerung Benutzerkonten neues Konto erstellen als Namen Buchhaltung bzw. Lager eingeben Kontotyp = eingeschränkt. 2. Kennwort erstellen: Das Konto anklicken und bei Kennwort erstellen als Kennwort 123 eingeben. Dies bei beiden Konten an beiden PCs machen. Mag. Kristin van Dyck 16

17 3. Nun unter C: (nicht in der Netzwerkumgebung des Explorers!) bei beiden PCs die neuen Berechtigungen für jeden Ordner vergeben: Den Benutzer Jeder entfernen und die Benutzer Buchhaltung und Lager hinzufügen. Dann folgende Berechtigungen vergeben: Buchhaltung: Ändern, Lager: Lesen. 4. Meldet euch nun als Benutzer Lager bzw. Buchhaltung an und testet die Berechtigungen wie bei Frage 2. Frage 3: Was ist das Ergebnis eurer Tests? Mag. Kristin van Dyck 17

18 1.3 Theorieskriptum 2: Internetgrundlagen Skriptum: Internetgrundlagen I. Einige technische Grundlagen und Grundbegriffe Vermittlungsverfahren 7 Leitungsvermittlung (Kanalvermittlung) Bestes Beispiel für die Leitungsvermittlung ist das klassische Telefonnetz: Die Verbindung wird für genau ein Gespräch physikalisch aufgebaut und nach dem Gespräch wieder abgebaut. Während des Gesprächs steht die leitungsvermittelte Verbindung nur genau einem Gesprächspartnerpaar zur Verfügung. Paketvermittlung Ein Kanal bzw. eine Leitung wird von vielen Anwendern gleichzeitig verwendet: Die Daten werden in kleine Pakete zerlegt, mit Adresse von Absender und Empfänger versehen und dann über ein Netz (Telefonnetz, aber auch andere Netze) verschickt. Anschließend werden die Pakete beim Empfänger wieder zusammengesetzt. Auf dem Weg zum Empfänger passieren die Datenpakete mehrer Vermittlungsstellen (Router oder Gateway genannt), die anhand der Adresse die Weiterleitung veranlassen. Quelle: Übertragungsmethoden 8 Digitale Übertragung Die einzelnen Bits werden so übertragen, wie sie auch vom Computer verarbeitet werden: ein definierter Strompegel wird für Eins, ein anderer für Null verwendet. Beispiel: ISDN-Leitungen Analoge Übertragung Das digitale Signal wird in ein Signal von hoher Frequenz umgewandelt. Diese Aufgabe erledigt ein Modem, das dazu dient, die digitalen Nullen und Einsen in einen hohen Ton umzuwandeln, der dann über das (analoge) Telefonnetz übertragen werden kann. Auch ADSL und Funk verwenden analogen Übertragungsmethoden. 7 nach Kalthofen, Leo, Haider, Andrea, Marik, Gabriele, Möslinger, Thomas, Strassern, Barbara, Wiesinger, Irene, Wiesinger, Hubert, Informatik und angewandte Informatik. HLW, (Tauner), Linz 2005, S nach Kalthofen, Leo, Haider, Andrea, Marik, Gabriele, Möslinger, Thomas, Strassern, Barbara, Wiesinger, Irene, Wiesinger, Hubert, Informatik und angewandte Informatik. HLW, (Tauner), Linz 2005, S Mag. Kristin van Dyck 18

19 Übertragungsgeschwindigkeit Die Übertragungsgeschwindigkeit wird in Bits/Sekunde gemessen. Große Übertragungsgeschwindigkeiten werden in Kilo- oder Megabytes gemessen. Achtung: Multiplikationsfaktor ist hier 1000 und nicht Also zb 56K-Modem (56 KBits/s) überträgt Bits pro Sekunde Bandbreite: bezeichnet die theoretische maximale Geschwindigkeit (wird selten erreicht, weil man sich zb Bandbreite mit anderen teilen muss etc.) Durchsatz: bezeichnet die effektive Geschwindigkeit Arten von Internetzugängen Über Telefonanschluss: Modem Modems mit ihrer begrenzten Sende- und Empfangsleistung waren der erste Internetzugang heute werden sie zunehmend durch andere Techniken abgelöst. Realisiert wird die Verbindung über die analogen Telefonleitungen. ISDN (Integrated Services Digital Network) 9 ist ein internationaler Standard für ein digitales Telekommunikationsnetz. Durch Ablösung des analogen Telefonanschlusses durch Digitaltechnik konnte die Leistungsfähigkeit der Teilnehmeranschlussleitung verdoppelt werden (gleichzeitig zwei Gespräche), dabei blieb die Bedienung der Endgeräte für den Benutzer gleich. Der Zugang zum Internet ist mit ISDN etwas schneller als mit einem Modem. Noch schnelleren Zugang zum Internet bietet die DSL-Technik, die sich mit einem digitalen oder analogen Anschluss die Teilnehmeranschlussleitung teilen kann. Vorteile: o Schneller als Moden: 64KBit/s o Telefon bleibt beim Surfen frei o Rufnummer wird übermittelt Nachteile: o Um die Übertragungsrate von 64KBit/s zu erreichen, muss der Kommunikationspartner ebenfalls über einen ISDN-Anschluss verfügen o ISDN-Anschluss ist teurer als normaler Telefonanschluss o Wie beim Modem fallen Online-Kosten an ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ist die zurzeit häufigste Anschlusstechnik für digitale Breitbandanschlüsse für Teilnehmer (Endkunden) ins Internet. Die vorhandenen Kupfertelefonleitungen werden in 3 Kanäle aufgeteilt: einen Sprachkanal, einen Datensendekanal (Upstream) und einen Datenempfangskanal (Downstream). So kann man gleichzeitig surfen und telefonieren. Asymmetrisch bedeutet, dass die Datenübertragungsraten in Sende- und Empfangsrichtung unterschiedlich sind, und zwar vom Teilnehmer aus gesehen in Empfangsrichtung (downlink) also vom Provider - erheblich größer als in Senderichtung (uplink) also zum Provider. Dies entspricht den Bedürfnissen der User, die ja viel mehr Daten vom Internet haben wollen, als sie selber senden. 9 nach Mag. Kristin van Dyck 19

20 Vorteile: o Sehr hohe Geschwindigkeit o Nicht die Onlinezeit, sondern die übertragene Datenmenge wird verrechnet im Allgemeinen keine zusätzlichen Onlinekosten o Telefonleitung bleibt frei Nachteile: o Oft nur in Großstädten verfügbar Telekabelzugang Breitbandinternetzugänge über TV-Kabelnetze sind nach ADSL-Anschlüssen die am häufigsten verwendete breitbandige Zugangstechnik. 10 Die Geschwindigkeiten sind mittlerweile mit denen von ADSL vergleichbar. Satellitenverbindungen Bei Internet via Satellit handelt es sich um eine satellitengestützte, meist breitbandige Anbindung an das Internet, deren Nutzung durch den Einsatz eines geostationären Satelliten im gesamten Ausstrahlungsbereich des Satelliten möglich ist, z.b. europaweit über ASTRA. 11 Die Datenraten sind fantastisch, dafür aber ist dieser Zugang sehr teuer und für Privatleute nicht leistbar. Stromnetz Internet per Steckdose ist technisch zwar schon machbar, steckt aber noch in den Kinderschuhen. 12 Funk Die Datenübertragung erfolgt drahtlos mit Hilfe elektrischer Wellen Aufgabe 1: Vergleiche die Internetprodukte von UPC (www.upc.at) und der Salzburg-AG (www.salzburg-ag.at). Welchen Anschluss würdest du bestellen? Warum? vgl. 11 vlg. 12 nach Mag. Kristin van Dyck 20

21 Was ist das Internet 13 II. Wie funktioniert das Internet Grundsätzlich kann man das Internet als ein dezentralisiertes, offenes und paketbezogenes Computernetzwerk charakterisieren. Das Internet ist ein dezentralisiertes weltweites Netzwerk, weil es keine zentrale Kontrollaufsicht gibt. Es ist ein verbundenes Netz von Host-Computern, wobei jeder dieser Hosts von jedem Punkt im Netzwerk abgerufen werden kann. Deshalb kann ein Internetbenutzer von einem Hostcomputer auf der anderen Straßenseite genauso leicht Informationen abfragen, wie wenn dieser auf der anderen Seite der Weltkugel stünde. Es gibt keine Hierarchie, nach der die Information fließen muss oder überwacht werden kann. Statt dessen regeln Router den Fluss der Daten von und zu jedem einzelnen Anschlusspunkt. Jeder dieser Router hat normalerweise mehrere Möglichkeiten, um Daten weiterzuleiten. Einzig die Auslastung der einzelnen Verbindungen des Routers zum Zeitpunkt des Einlangens der Daten bestimmen, auf welchem Weg diese weitergeleitet werden. Deshalb ist auch jeder Versuch, das Internet zu zensurieren, von vornherein zum Scheitern verurteilt. Wird einer der Router überwacht - und dadurch automatisch langsamer oder sogar ganz blockiert - wird einfach um ihn herumgeleitet. Das Internet ist ein offenes Netzwerk, weil es nur offene Protokolle verwendet, so dass verschiedenste Arten von Netzwerken in das Internet eingebunden werden können. Das Internet kann jede Möglichkeit zur Datenübertragung nutzen, sei es die Kupfer- oder Glasfaserkabel der Post, Koaxialkabel der Kabel-TV-Gesellschaften oder Funkverbindungen. Das Internet verbindet Tausende von lokalen und regionalen Netzwerken, wobei verschiedenste Arten von Computern benützt werden. Dies alles wird gewährleistet durch das TCP/IP-Protokoll, das die Basis jedes Internetdienstes darstellt. Das Internet ist ein paketbezogenes Netzwerk, da alle Daten, die über das Internet übertragen werden, in kleine Datenpakete aufgespalten werden. Anders als bei herkömmlichen Netzen wie dem öffentlichen Telefonnetz wird zwischen den Internetteilnehmern keine andauernde Verbindung aufgebaut. Mit anderen Worten: bei der Datenübertragung von Anwender zu Anwender wird kein vorausbestimmter Übertragungsweg eingehalten. Die Daten fließen frei im Netzwerk von Router zu Router, wobei die verschiedenen Datenpakete von einem einzigen Dokument auch unterschiedliche Wege benutzen können. Sobald alle Datenpakete beim Benutzer eingelangt sind, werden diese wieder zusammengebaut und am Bildschirm des PCs angezeigt oder dementsprechend weiterverarbeitet. Falls ein Datenpaket fehlt, wird es neu angefordert. Dieses System erlaubt es, Netzwerkressourcen sehr effizient auszunützen, da mehrere Kommunikationsvorgänge gleichzeitig über dieselben Leitungen übertragen werden können. 13 nach Mag. Kristin van Dyck 21

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