PLANUNG, REALISIERUNG, DOKUMENTATION

Transkript

1 anatol BADACH sebastian RIEGER NETZWERK- PROJEKTE PLANUNG, REALISIERUNG, DOKUMENTATION UND SICHERHEIT VON NETZWERKEN

2 Badach/Rieger Netzwerkprojekte Bleiben Sie auf dem Laufenden! Der Hanser Computerbuch-Newsletter informiert Sie regelmäßig über neue Bücher und Termine aus den verschiedenen Bereichen der IT. Profitieren Sie auch von Gewinnspielen und exklusiven Leseproben. Gleich anmelden unter

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4 III Anatol Badach Sebastian Rieger Netzwerkprojekte Planung, Realisierung, Dokumentation und Sicherheit von Netzwerken

5 IV Die Autoren: Prof. Dr.-Ing. Anatol Badach und Prof. Dr. Sebastian Rieger, Hochschule Fulda Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen oder Teilen davon entsteht. Ebenso übernehmen Autoren und Verlag keine Gewähr dafür, dass beschriebene Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeich nungen usw. in diesem Buch berechtigt deshalb auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden Carl Hanser Verlag München, Lektorat: Brigitte Bauer-Schiewek Herstellung: Irene Weilhart Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, München Umschlagrealisation: Stephan Rönigk Druck und Bindung: Kösel, Krugzell Ausstattung patentrechtlich geschützt. Kösel FD 351, Patent-Nr Printed in Germany Print-ISBN: E-Book-ISBN:

6 Inhalt 1 Netzwerkprojekte: Ziele, Risiken, Vorgehensweise, Koordination Netzwerkprojekt und IT-Infrastruktur Herausforderungen bei Netzwerkprojekten Stellenwert der IT im Unternehmen Verschiedene Aspekte der Netzwerkprojekte Netzwerk-Redesign als Migrationsprozess Gründe für Netzwerkprojekte Ziele bei Netzwerkprojekten...12 Typische Kategorien der Ziele beim Netzwerk-Redesign...12 Typische Megaziele beim Netzwerk-Design Bekannte Einflussfaktoren Unvorhersehbare Einflussfaktoren...19 Risikofaktoren bei Netzwerkprojekten...19 Risikomanagement allgemeine Vorgehensweise...21 Neue Herausforderungen Strukturierte Vorgehensweise Lebenszyklus eines Netzwerks Wesentliche Phasen bei der Netzwerkplanung Schritte der Planung und Realisierung von Netzwerken Realisierungsphase eines Netzwerks Netzwerkbetrieb und eventuelle Verbesserungen Schweizer-Käse-Modell bei der Netzwerkplanung...34 Modell des Netzwerk-Designs...34 Modell des Netzwerk-Redesigns Netzwerkprojekte und Wasserfallmodell Koordination des Netzwerkprojekts Dekomposition des Systemkonzepts Modell eines Teilsystemkonzepts Spezifikation eines Teilsystemkonzepts Erstellung des Projektablaufplans...44

7 VI Inhalt 1.5 Bedeutung der Netzwerkdokumentation Netzwerkdokumentation als Teil des Projekts Prinzip der rechnergestützten Netzwerkdokumentation Grundlegende Aspekte der Netzwerksicherheit Voraussetzungen für den Projekterfolg Prozessmodellierung in Netzwerkprojekten Bedeutung von ITSM bei Netzwerkprojekten Konzept von ITIL Bedeutung für Netzwerkprojekte Einsatz von PRINCE Abschließende Bemerkungen Analyse der Ist-Situation Ist-Analyse Ziele, Aufgaben, Dokumentation Ziel und Schwerpunkte der Ist-Analyse Hauptaufgaben der Ist-Analyse beim Redesign Hauptaufgaben der Ist-Analyse beim Design Dokumentation der Ist-Analyse Modellierung der Ist-Analyse Ist-Analyse beim Netzwerk-Design Ist-Analyse beim Netzwerk-Redesign Spezifikation von Zielvorstellungen Spezifikation von Schwachstellen Bestandsaufnahme des Ist-Zustands Analyse der Netzwerkdokumentation Analyse der Netzwerkstruktur Erhebung der Systeme Erhebung von Anwendungen Funktionelle Analyse Strategische Analyse Investitionsschutzrelevante Strategien Funktionsrelevante Strategien Organisatorische Analyse Technische Analyse Problem- und Anforderungsanalyse Eigenschaften von Wunschanforderungen

8 Inhalt VII Katalog von Wunschanforderungen Abhängigkeiten zwischen Wunschanforderungen Verweismatrix auf die Abhängigkeiten Spezifikation von Abhängigkeiten Zusammenstellung von Wunschanforderungen Physikalische Netzwerkinfrastruktur Anforderungen Anforderungen an das IP-Kommunikationssystem Wunschanforderungen an die Internetdienste Abschließende Bemerkungen Soll-Analyse Bestimmung von Projektanforderungen Ziel und Aufgaben der Soll-Analyse Soll-Analyse von Zielvorstellungen Soll-Analyse von Schwachstellen Eigenschaften der Projektziele Analyse der Realisierbarkeit Untersuchung einer Zielvorstellung Untersuchung einer Schwachstelle Dokumentation der Soll-Analyse Spezifikation von Projektanforderungen Netzwerkprojekt und sein Strukturplan Katalog von Projektanforderungen Katalog von Arbeitspaketen Erfassung von Projektabhängigkeiten Wichtige Entscheidungen bei der Soll-Analyse Make-or-Buy-Entscheidungen Analyse der strategischen Bedeutung des IT-Diensts Analyse der zu erwartenden Dienstqualität Analyse von Möglichkeiten der Dienstrealisierung Analyse von zu erwartenden Kosten Einsatz der SWOT-Analyse Idee der SWOT-Analyse Vorgehensweise bei der SWOT-Analyse Beispiel: SWOT-Analyse von VoIP-Hosting...158

9 VIII Inhalt 3.4 Zusammenstellung von Projektanforderungen Physikalische Netzwerkinfrastruktur Anforderungen Anforderungen an das IP-Kommunikationssystem Anforderungen an die Internetdienste Abschließende Bemerkungen Grundlagen zur Entwicklung des Systemkonzepts Komponenten des Systemkonzepts Physikalische Netzwerkinfrastrukturen Physikalische Netzwerkstrukturierung Funktionsbereiche in Netzwerken Strukturierter Aufbau eines Netzwerks Auf mehrere Gebäude verteilte Netzwerke Auf ein Gebäude begrenzte Netzwerke Konzept der strukturierten Verkabelung Verkabelung in einem Gebäude Netzstruktur mit FTTD im Zusammenspiel mit VoIP Redundante Auslegung der Verkabelung Hochverfügbare Netzwerkinfrastrukturen Negative Auswirkungen der Redundanz beim L2-Switching Einsatz des Protokolls STP RSTP und MSTP als Weiterentwicklung von STP Notwendigkeit von STP/RSTP Lösungen für Layer 2 Multipathing Redundante Auslegung von Distribution Switches Design von Datacenter-Netzwerken Klassisches Design von Datacenter-Netzwerken ToR-Architektur mit gemeinsamen Server- und Speicher-Racks ToR-Architektur mit getrennten Server- und Speicher-Racks EoR-Architektur in Datacentern Design von Datacenter-Netzwerken mit FCoE Partielle Konvergenz von LAN und SAN Globale Konvergenz von LAN und SAN Räumliche Strukturierung von Datacenter-Netzwerken

10 Inhalt IX 4.4 IP-Kommunikationssystem Design-Aspekte Ziele der logischen Netzwerkstrukturierung Grundlagen der logischen Netzwerkstrukturierung Bedeutung von VLAN Tagging Bildung von VLANs in Client-LANs Multilayer-Struktur vom Server-LAN mit Servervirtualisierung Anbindung von virtuellen Servern an Server Access Switches Bildung von VLANs im Server-LAN Distribution/Aggregation-Switch-überspannende VLANs Logische Struktur des IP-Kommunikationssystems Weitere Design-Aspekte Einsatz von privaten IP-Adressen Einsatz des Internetprotokolls IPv Design-Aspekte der Sprachkommunikation VoIP mit SIP: Systemkomponenten, ihre Funktionen Netzwerk mit Unterstützung von VoIP VoIP-VLAN mit offizielen IPv4-Adressen VoIP-VLAN mit privaten IPv4-Adressen Weitere VoIP-Design-Aspekte VoIP-Leistungsmerkmale VoIP-Adressierungsaspekte Bereitstellung der Internetdienste Hochverfügbare Internetanbindung Redundante Router-Auslegung Lastverteilung am Internatzugang Gestalung des Internetverkehrs mit BGP Hochverfügbare Internetdienste Webdienst Hochverfügbare Websysteme mit Load Balancing Hochverfügbare Websysteme mit Content-aware Web-Switching Hochverfügbare Internetdienste & Co Load Balancing für den dienst Universelle Load Balancer für hochverfügbare Internetdienste Verbesserung des diensts durch Filterung und Archivierung Vorgehensweise bei der Datensicherung...261

11 X Inhalt 4.8 Abschließende Bemerkungen Netzwerkdokumentation Struktur und Bestandteile Grundlegendes zur Netzwerkdokumentation Anforderungen an die Netzwerkdokumentation Struktur der Netzwerkdokumentation Netzwerkmodell hinsichtlich der Dokumentation Objektorientierte Form der Netzwerkdokumentation Objektorientiertes Netzwerkmodell Dokumentation der Netzwerkobjekte Dokumentation von Nachbarschaften Dokumentation der physikalischen Netzwerkstruktur Dokumentation des Client-LAN Dokumentation von Installationsstrecken Anbindung von Client-Rechnern an Access Switches Anbindung von Access Switches an Distribution Switches Anbindung des Client-LAN an das Core-Netzwerk Dokumentation des Server-LAN Anbindung des Server-LAN das Core-Netzwerk Anbindung von Server-ASs an Aggregation Switches Anbindung von Server an Access Switches Dokumentation von Wirt-Servern Anbindung von Servern an LAN und SAN Dokumentation der logischen Struktur Weitere Bestandteile der Dokumentation Dokumentation der Sprachkommunikation Dokumentation des Internetzugangs Dokumentation der Datensicherung Abschließende Bemerkungen Planung und Realisierung der Netzwerksicherheit Probleme der Netzwerksicherheit Aspekte der Netzwerksicherheit Ziele der Netzwerksicherheit Sicherheitsproblembereiche in Netzwerken

12 Inhalt XI Einführung einer DMZ Sicherheitsproblembereiche bei einer DMZ und 2-stufiger Firewall Sicherheitsproblembereiche bei einer DMZ und 1-stufiger Firewall Phasen des Netzwerksicherheitsprozesses Netzwerksicherheitsprozess als PDCA-Zyklus Initiierung des Netzwerksicherheitsprozesses Vorgehensweise bei der Initiierung Netzwerkstrukturanalyse Erhebung der Systeme Erhebung von Anwendungen Bildung der Sicherheitsproblembereiche Festlegung der Koordinationsprinzipien Planung der Netzwerksicherheit Phasen und Zustände bei der Planung Schweizer-Käse-Modell bei der Planung Realisierung der Netzwerksicherheit Überwachung und Verbesserung der Netzwerksicherheit Ermittlung des Schutzbedarfs Beschreibung der Sicherheitsschwachstelle Bedrohungsanalyse Ziele und Vorgehensweise Aussage über den Schutzbedarf Risikoanalyse Erfassung des Schutzbedarfs Festlegung von Sicherheitsanforderungen Schutzbestimmung von Sicherheitsschwachstellen Erfassung der Schutzbestimmung Konzept für die Netzwerksicherheit Modell der Behebung einer Sicherheitsschwachstelle Spezifikation von Sicherheitslösungen Sicherheitslösungen für die Netzwerkinfrastruktur Lösungsansätze für einen sicheren Netzzugang Lösungen für die Sicherheit von Remote Access Services Sicherheitslösungen für externe Kommunikation Lösungsansätze für die Sicherheit im Serverbereich...345

13 XII Inhalt Sicherheitslösungen für den Clientbereich Lösungsvorschläge für die Sicherheit im Benutzerbereich Lösungsansätze für sichere Client-Server-Anwendungen Abschließende Bemerkungen Analyse der Wirtschaftlichkeit von Netzwerkprojekten Wirtschaftlichkeit von Netzwerkprojekten Grundlagen, Analysen Verschiedene Aspekte der Wirtschaftlichkeitsanalyse Netzwerkprojekte und Verkettung der Nutzeffekte Netzwerkprojekte interne und externe Effekte Zeitlicher Verlauf der Wirtschaftlichkeit Multidimensionale Wirtschaftlichkeitsanalyse Aufwandschätzung beim Netzwerkprojekt Kostenschätzung während der Netzwerkplanung Kostenermittlung während der Netzwerkrealisierung WiBe eine Einführung Wirtschaftlichkeitsanalyse im monetären Sinne Monetäre Wirtschaftlichkeit der Netzwerkplanung und -realisierung Monetäre Wirtschaftlichkeit des Netzwerkbetriebs TCO-Analyse und ihre Bedeutung Nicht-monetäre Wirtschaftlichkeitsanalysen Analyse der Dringlichkeit von Netzwerk-Redesign Analyse der qualitativ-strategischen Wirtschaftlichkeit Analyse der Wirtschaftlichkeit infolge externer Effekte Abschließende Bemerkungen Phasen der Netzwerkrealisierung Vorgehensweise bei der Netzwerkrealisierung Struktur des Lastenhefts Ausschreibung Konzept und Durchführung Festlegung von Rahmenbedingungen Ausschreibungsunterlagen Bewertung der Angebote Vertrag und Vertragszusätze

14 Inhalt XIII 8.4 Pflichtenheft für die Netzwerkrealisierung Netzwerkinstallation und -inbetriebnahme Aktivitäten bei der Netzwerkinstallation und -inbetriebnahme Technische Überprüfung des Netzwerks Vorgehensweise bei der Abnahme Netzwerkbetrieb und Notfallmanagement Notfallmanagement Ziele und Bestandteile Notfallmanagement als kontinuierlicher Prozess Notfallhandbuch Struktur und typische Angaben Betriebshandbuch Ziel, Struktur und Inhalt Abschließende Bemerkungen Aktuelle Netzwerktechnologien und Trends Ethernet-Standards Kompatibilität von Ethernet-Generationen Klassische Ethernets mit 10 Mbit/s Ethernets mit 100 Mbit/s Varianten von Gigabit Ethernets Arten von 10 Gigabit Ethernets und 100 Gigabit Ethernets Layer-2/3-Switches Funktionsweise, Einsatz Layer-2-Switches Weiterleitung von MAC-Frames Betriebsarten von Layer-2-Switches Layer-3-Switches Weiterleitung von IP-Paketen Generationen von Layer-3-Switches Switch/Bridge Port Extension Konzept von BPE nach IEEE 802.1Qbh Modell der BPE-basierten Netzwerke Einsatz von BPE in privaten Netzwerken Idee der Auslagerung von Ports eines L2-Switches Konzept und Bedeutung von TRILL Bedeutung von TRILL in Datacentern Übermittlung von Ethernet-Frames bei TRILL...435

15 XIV Inhalt Bedeutung von VLAN over VLAN mit TRILL Idee und Einsatz von Shortest Path Bridging Grundlegende Idee von SPB SPB-Variante SPBV SPB-Variante SPBM Einsatz von SPB in Datacentern VXLANs eine besondere Art von VLANs Vom VLAN zum VXLAN VXLANs oberhalb Layer-3-Netzwerke SDN Software Defined Networking Allgemeines SDN-Konzept Grundlegende SDN-Architektur OF-Switch logische Struktur und Funktionsweise OF-Switch-Funktionen auf Basis nur einer Flow Table IT-Outsourcing Arten und Möglichkeiten Realisierungsarten von IT-Outsourcing Managed Services fremde Systembetreuung Co-Location Services Hosting Services Bereitstellung einzelner Dienste Managed Hosting Bereitstellung mehrerer Dienste Cloud Computing Dienstleistung aus der Steckdose Abschließende Bemerkungen Literatur Abkürzungsverzeichnis Index...477

16 Vorwort Jedes Vorhaben, mit dem man ein bestimmtes Ziel erreichen möchte, unabhängig davon, wie groß das Ziel ist, kann als Projekt angesehen werden. Das Vorhaben mit dem Ziel, ein neues Netzwerk in einem Unternehmen bzw. einer Institution einzurichten oder ein bereits bestehendes Netzwerk zu modernisieren, stellt in der Regel ein sehr komplexes Projekt dar. Damit ein derartiges Projekt erfolgreich durchgeführt werden kann, ist eine strukturierte, gut durchdachte Vorgehensweise während dessen Planungsund Realisierungsphasen erforderlich. Bevor man aber mit der Entwicklung des Systemkonzepts für ein Netzwerk beginnt, muss zuerst, um neue Zielvorstellungen und bei der Modernisierung eines Netzwerks zusätzlich bestehende zu beseitigende Schwachstellen zu erfassen, eine umfangreiche Analyse der aktuellen Situation (Ist-Analyse) erfolgen. Danach folgt eine Soll-Analyse von erfassten Zielvorstellungen, die ermittelt, welche Ziele wie weit erreicht werden sollen. Wurden die beiden Analysen vollständig durchgeführt und übersichtlich dokumentiert, dienen sie als Grundstein zum Projekterfolg. Aufbauend auf den Ergebnissen der Soll-Analyse in Form eines Katalogs von Systemanforderungen und den zusätzlichen Erkenntnissen aus der Ist-Analyse wird das Konzept für das Netzwerk also das Systemkonzept entwickelt. Die grundlegende Voraussetzung für ein gut funktionierendes, zukunftssicheres Systemkonzept eines Netzwerks ist die Berücksichtigung neuer Entwicklungen und aktuell geltender Trends. In den letzten Jahren hat sich die Netzwerkwelt sehr stark verändert und verändert sich infolge neuer Entwicklungen noch weiter. Die Virtualisierung im Netzwerkbereich und die Nutzung von virtuellen Rechnern verlangt insbesondere neue Konzepte zur Gestaltung von Datacentern. Folglich sieht man sich bei Netzwerkprojekten immer neuen Herausforderungen gegenüber. Dieses Buch hat das Ziel, eine breite und fundierte Darstellung verschiedener Aspekte der Planung und Realisierung komplexer Netzwerkinfrastrukturen zu vermitteln und geht hierbei u.a. auf die folgenden Themenbereiche ein: Vorgehensweise bei Netzwerkprojekten und deren Koordination, Durchführung der Ist- und Soll-Analyse, technische Grundlagen zur Entwicklung des Systemkonzepts, Erstellung der vollständigen, präzisen und übersichtlichen Netzwerkdokumentation, Planung und Realisierung der Netzwerksicherheit, Analyse der Wirtschaftlichkeit von Netzwerkprojekten, Vorgehensweise bei der Netzwerkrealisierung (Ausschreibung, Installation und Inbetriebnahme) und Informationen über aktuelle Trends im Netzwerkbereich. Das Buch ist so aufgebaut, dass zunächst jeweils die notwendigen Grundlagen und verschiedene Ideen dargestellt und danach praktische Anwendungen diskutiert werden. Damit eignet es sich nicht nur als Lehrbuch für Studierende und Neueinsteiger, sondern auch als Nachschlagewerk für alle Experten, zu deren Aufgabengebieten die Entwick- Ein Netzwerk aufzubauen oder zu modernisieren ist ein komplexes Projekt Immer neue Herausforderungen bei Netzwerkprojekten Ziel des Buches An wen richtet sich das Buch?

17 XVI Vorwort Struktur des Buches Kapitel 1 Kapitel 2 Kapitel 3 Kapitel 4 lung, Planung wie auch Betreuung verschiedener Netzwerke gehören. Die praxisorientierte und mit über 250 Abbildungen illustrierte Darstellung der Inhalte sollte allen Netzwerk-Fans die Nutzung dieses Buches zum Selbststudium ermöglichen. Die Struktur des Buches wird am Ende des Vorworts gezeigt. Wie dort ersichtlich führt Kapitel 1 in die Komplexität der Netzwerkprojekte ein. Den technischen Aspekten der Netzwerkplanung widmen sich dann die Kapitel 2, 3, 4 und 5. Die Planung und Realisierung der Netzwerksicherheit stellt Kapitel 6 vor. Mit der in Kapitel 7 dargestellten Analyse der Wirtschaftlichkeit von Netzwerkprojekten wird die Planungsphase beendet. Anschließend präsentiert Kapitel 8 sowohl die Vorgehensweise bei der Netzwerkrealisierung, von der Ausschreibung bis zur Inbetriebnahme, als auch die Strukturen und Inhalte von Betriebs- und Notfallhandbüchern, um den reibungslosen Netzwerkbetrieb in allen Situationen garantieren zu können. Mit der Präsentation von aktuellen Trends im Netzwerkbereich wird dieses Buch in Kapitel 9 abgerundet. Betrachtet man die einzelnen Kapitel dieses Buches etwas detaillierter, so lassen sie sich wie folgt kurz charakterisieren: Einen fundierten Überblick über die wichtigsten Aspekte von Netzwerkprojekten gibt Kapitel 1 und geht u.a. auf die folgenden Probleme ein: In welchen Schritten sollte ein Netzwerkprojekt durchgeführt werden? Welche Bedeutung hat das Schweizer-Käse- Modell für die Netzwerkplanung und wie kann dieses verwendet werden? Wie kann das Netzwerkprojekt in mehrere Teilsystemkonzepte zerlegt und wie können die einzelnen Teilsystemkonzepte für die Zwecke der Projektkoordination spezifiziert werden? Wo liegen die Herausforderungen und Risiken bei Netzwerkprojekten? Welche Bedeutung haben die Standards ITIL und PRINCE bei Netzwerkprojekten? Die Ziele, Vorgehensweisen und alle Bereiche der Ist-Analyse bei Netzwerkprojekten erläutert Kapitel 2 und geht u.a. auf folgende Fragestellungen ein: Welche Aufgaben hat die Ist-Analyse beim Netzwerk-Design oder -Redesign? Wie sollte sie strukturiert durchgeführt und hierbei übersichtlich dokumentiert werden? Wie kann man Schwachstellen und Verbesserungswünsche präzise spezifizieren? Was soll während der Bestandsaufnahme des Ist-Zustands einer Netzwerkinfrastruktur besonders analysiert werden? Welche Bedeutung hat dabei die strategische, organisatorische und technische Analyse? Dieses Kapitel gibt eine fundierte Darstellung der Soll-Analyse beim Design- bzw. Redesign einer Netzwerkinfrastruktur und geht auf die folgenden Probleme ein: Welche Aufgaben und Ziele hat die Soll-Analyse? Wie werden die Ergebnisse der Ist-Analyse während der Soll-Analyse untersucht? Welche Eigenschaften sollten die Projektanforderungen besitzen und wie sollte man diese spezifizieren? Welche Bedeutung hat der Strukturplan eines Netzwerkprojekts? Wie kann man einen Katalog von Projektanforderungen verfassen? Was sollte man bei Make-or-Buy-Entscheidungen analysieren? Worin besteht die SWOT-Analyse, wann und wie kann diese eingesetzt werden? Wichtige Grundlagen zur Entwicklung der Systemkonzepte für Netzwerke vermittelt das Kapitel 4 und erörtert u.a. die folgenden Probleme: Welche Teilkonzepte gehören

18 Vorwort XVII zum Gesamtkonzept eines Netzwerks und was muss bei deren Entwicklung berücksichtigt werden? Welche technischen Besonderheiten und Strategien sind bei der Konzeption der physikalischen Netzwerkstruktur zu beachten? Wie lassen sich verschiedene Konzepte von Datacentern umsetzen? Welche Möglichkeiten es gibt, große Netzwerke logisch zu strukturieren? Wie könnte das Konzept für Sprachkommunikation nach VoIP aussehen? Wie kann man die Internetdienste einrichten und welche technischen Aspekte sollte man hierbei berücksichtigen? Das Kapitel 5 geht auf die wichtigsten Aspekte der Netzwerkdokumentation ein und erläutert u.a.: Welche Anforderungen werden an die Netzwerkdokumentation gestellt? Welche Struktur und Inhalte soll die Netzwerkdokumentation enthalten? Welche Netzwerkmodelle liegen der Dokumentation zugrunde? In welcher Form kann die physikalische und logische Netzwerkstruktur präzise und übersichtlich dokumentiert werden? Wie kann man Netzwerkfunktionen und -dienste dokumentieren, um einen effizienten und sicheren Netzwerkbetrieb gewährleisten zu können? Basierend auf der in den Kapiteln 2 und 3 vorgestellten Ist- und Soll-Analyse erläutert Kapitel 6 die Vorgehensweise bei der Planung und Realisierung der Netzwerksicherheit und geht u.a. auf folgende Fragen ein: Welche Sicherheitsrisiken können in Netzwerkprojekten entstehen? Wie kann man Sicherheitsschwachstellen präzise spezifizieren? Wie kann ein Sicherheitsprozess zur Reduzierung von Risiken umgesetzt werden? Welche grundlegenden Konzepte, Technologien und Werkzeuge können für die Realisierung der Netzwerksicherheit eingesetzt werden? Wie können eine kontinuierliche Überwachung und Verbesserung der Netzwerksicherheit erzielt werden? Wie können die geplanten Sicherheitsmaßnahmen präzise und übersichtlich dokumentiert werden? Kapitel 7 gibt eine kompakte und fundierte Darstellung der Möglichkeiten zur Analyse der Wirtschaftlichkeit von Netzwerkprojekten und erörtert u.a. die folgenden Aspekte: Welche Probleme ergeben sich bei der Wirtschaftlichkeitsanalyse von Netzwerkprojekten und warum? Welche Kosten und Nutzeffekte sind bei der Überprüfung der Wirtschaftlichkeit zu berücksichtigen? Wie wird die Wirtschaftlichkeit im monetären Sinne analysiert? Warum ist eine erweiterte Wirtschaftlichkeitsanalyse von Netzwerkprojekten im nicht-monetären Sinne notwendig und wie wird sie durchgeführt? Das Kapitel 8 beinhaltet eine fundierte Darstellung von allen wichtigen Aktivitäten, die nach der Entwicklung des Systemkonzepts auf dem Weg zum Netzwerkbetrieb durchgeführt werden müssen, und geht insbesondere auf die folgenden Probleme ein: Wie geht man bei der Netzwerkrealisierung vor und was ist dabei zu beachten? Welche Bedeutung und Inhalte haben Lasten- und Pflichtenheft? Wie soll eine Ausschreibung durchgeführt werden? Wie geht man bei der Installation eines Netzwerks und dessen Inbetriebnahme vor, welche Aspekte müssen dabei wie berücksichtigt werden? Welche Strukturen und Bestandteile haben Betriebs- und Notfallhandbuch? Wichtige Grundlagen, die man bei Netzwerkprojekten benötigt, und einen Überblick über neue Konzepte im Netzwerkbereich vermittelt das Kapitel 9 und geht u.a. auf die folgenden Probleme ein: Welche Varianten von Fast- und Gigabit-Ethernets gibt es und für welche Zwecke eignen sie sich? Wie funktionieren Layer-2- und Layer-3-Switches, Kapitel 5 Kapitel 6 Kapitel 7 Kapitel 8 Kapitel 9

19 XVIII Vorwort Idee für dieses Buch Danksagung was ist bei deren Einsatz zu berücksichtigen und welche Generationen von Switches gibt es? Welche Bedeutung können bei Netzwerkprojekten die Konzepte BPE (Bridge Port Extension), TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links), SPB (Shortest Path Bridging) und VXLAN (Virtual Extensible LAN) haben? Worin besteht die Bedeutung von SDN (Software Defined Networking) in zukünftigen Netzwerken? Wann können einzelne Arten von IT-Outsourcing in Frage kommen? Das Fehlen eines Buches über Netzwerkprojekte mit diesen Inhalten hat man während der jahrelangen Durchführung der Lehrveranstaltung Netzwerkprojekte Planung und Durchführung an der Hochschule Fulda im Fachbereich Angewandte Informatik gespürt. Aus dieser Notwendigkeit heraus ist die Idee für dieses Buch entstanden. Ein solches Buch kann nicht geschrieben werden ohne Anregungen von außen und einen entsprechenden Erfahrungsaustausch. An dieser Stelle danken wir allen Firmen und Personen, die uns mit ihren Anregungen unterstützt haben. Ein besonderer Dank gilt Herrn Charly Pützfeld, der in der Anfangsphase zur Entstehung dieses Buches beigetragen und auch mehrere Ideen geliefert hat. Für zeitberaubendes Korrekturlesen möchten wir uns besonders bei Kati Badach, bei Herrn Bernhard Rieger und bei Herrn Georg Tuschinsky recht herzlich bedanken. Ihre Bereitschaft und erbrachte Leistung war für uns eine große Hilfe. Für die gute Zusammenarbeit mit dem Hanser Verlag und für die uns entgegengebrachte Geduld möchten wir uns insbesondere bei Frau Margarete Metzger, Frau Brigitte Bauer-Schiewek und Frau Irene Weilhart aufrichtig bedanken. Nicht zuletzt möchten wir auch unseren Familien für die unendliche Geduld, die sie uns während des Schreibens dieses Buches entgegenbrachten, danken. Fulda, im August 2013 Anatol Badach und Sebastian Rieger Abschließend sei an dieser Stelle angemerkt, dass das die ganze Erde umspannende Internet zusammen mit allen daran angeschlossenen Netzwerken eine phantastische, virtuelle Welt voller Bäume bildet genau wie unsere reale Welt. Dieses Buch möchten wir daher all jenen widmen, die dank ihrer technischen Schöpfungen zur Entstehung dieser virtuellen Welt beigetragen haben, und ebenso denen, die sich dafür engagieren diese Welt weiterzuentwickeln und aufrechtzuerhalten, sodass sie uns allen nützen kann.

20 Struktur des Buches Dieses Buch präsentiert in seinen 9 Kapiteln alle wichtigen Aspekte der Planung und Realisierung komplexer Netzwerkinfrastrukturen und kann nicht wie ein spannender Roman in einem Schlag durchgelesen werden. Es kann vielmehr von Netzwerkplanern und -administratoren in unterschiedlichen Phasen (vgl. Kapitel 1 bis 8) von Netzwerkprojekten zur Hand genommen werden. Hierbei können dann die einzelnen Kapitel iterativ gelesen und verwendet werden. Das vorliegende Bild zeigt die logische Struktur des Buches und Abhängigkeiten zwischen Inhalten einzelner Kapitel, um den Lesern eine Orientierung zu geben, aus welchen Kapiteln Kenntnisse benötig werden, um beim Lesen verschiedene, von einander abhängige Themenbereiche besser zu verstehen. 2 = K C = F A J M A H F H A JA EA A 4 EI E A 8 HC A D A I M A EI A H@ E = JE 6 A? D EI? D A ) I F A JA 5 E? D A H D A EJI = I F A JA = F ) = O I A H1I J 5 EJK = JE = F! 5 ) = O I A * A I JE K C L 2 H A J= B H@ A HK C A = F " / = C A K H- JM E? K A I 5 O I JA A F JI = F # A J M A K A J= JE 5 JHK JK = F $ 2 = K C > A HM =? D K A H A J M A H I E? D A HD A EJ $! - H EJJ K A I 5? D K J > = HBI $ ". A I J A C K C L 5 E? D A HD A EJI = B H@ A HK C A $ # A F JB H@ EA A J M A H I E? D A HD A EJ 5 F A EBE = JE L 5 E? D A H D A EJI = = D A 8 H C = > A = F % ) = O I A H9 EHJI? D = BJ E? D A EJ L A J M A H F H A JA 8 H C = > A = F & 2 D = I A H A J M A H HA = EI EA HK C 4 A = EI EA HK C ) K I I? D HA E> K C A F K H? D B D HK C A J M A H E I J= = JE E > A JHEA > = D A E EI JH = JE I D > K? D A J M A H > A JHEA > JB= = = C A A J * A JH EA > I D > K? D JB= D > K? D = F ' ) JK A A A J M A H JA? D C EA 6 I

21 XX Die Autoren Die Autoren Prof. Dr.-Ing. Anatol Badach über 30 Jahre auf den Gebieten Informatik und Telekommunikation beruflich tätig; Promotion (1975), Habilitation (1983). Von Dezember 1985 bis August 2012 war er Professor im Fachbereich Angewandte Informatik an der Hochschule Fulda. Seine Schwerpunkte in Lehre und Forschung waren: Rechnerkommunikation, Netzwerktechnologien und Multiservice Networking. Er hat u.a. auf den Gebieten: Netzwerktechnologien und Protokolle, VoIP und Next Generation Networking geforscht und verfolgt mit Engagement einige wichtige Entwicklungen weiter. Prof. Badach ist Autor zahlreicher Veröffentlichungen und mehrerer Fachbücher, darunter Voice over IP Die Technik, Technik der IP-Netze (Mitautor), Web-Technologien (Mitautor), Integrierte Unternehmensnetze, Datenkommunikation mit ISDN, High Speed Internetworking (Mitautor), ISDN im Einsatz. Seine Erfahrung vermittelt er weiter als Leiter/Referent bei Fachkongressen und -seminaren, Berater bei innovativen Projekten und Entwicklungen, Autor von Fachbeiträgen. Für Näheres siehe: Prof. Dr. Sebastian Rieger war nach seinem Studium von 2003 bis 2010 bei der Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbh Göttingen (GWDG), als Hochschulrechenzentrum der Georg- August-Universität Göttingen und Rechen- und IT-Kompetenzzentrum der Max-Planck-Gesellschaft und danach bis 2012 am Steinbuch Centre for Computing (SCC) als Rechenzentrum des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) tätig. Im Rahmen seiner Zeit an beiden wissenschaftlichen Rechenzentren war er federführend an der Planung und Realisierung zahlreicher Netzwerkprojekte und innovativer IT-Dienste beteiligt. Darüber hinaus arbeitete er an mehreren Forschungsprojekten und der Realisierung von netzwerkbasierten Diensten in Rechenzentrumsverbünden und Forschungsnetzen (insb. DFN und BelWue). Seit Oktober 2012 hat er die Professur für Multimediale Kommunikationsnetze am Fachbereich Angewandte Informatik der Hochschule Fulda übernommen. Für Näheres siehe: