IT- und Medientechnik

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1 IT- und Medientechnik Vorlesung 5: Wintersemester 2014/2015 h_da, Lehrbeauftragter

2 Themenübersicht der Vorlesung Hard- und Software Hardware: CPU, Speicher, Bus, I/O,... Software: System-, Unterstützungs-, Anwendungssoftware Quellcode und Entwicklerdokumentation Programmiersprachen, Dokumentation Phasen der Softwareentwicklung, Software-Entwicklungsmethoden Netzwerke und Internet Geschichte, Netzwerk-Strukturen Protokolle und Technologien, Standards, Cloud Techniken der Datenübertragung Sockets, Ports, LAN vs. WAN, VPN Digitalisierung von Inhalten und elektronische Übertragung Dateiformate, Kompression, Backups IT- und Medientechnik

3 Netzwerke und Internet Netzwerke Netzwerkkommunikation Netzwerktopologien Internet Geschichte IP-Nummern, TCP/IP, IPv4, Ipv6, Domains, DNS WWW: Webserver, Browser, URL, HTTP, HTML, CSS, Javascript, weitere Protokolle: SMTP/MIME, HTTP, FTP, SSH,... Standardisierungsgremien XML Cloud IT- und Medientechnik

4 Netzwerkkommunikation Daten Netzwerk ein Verbund von zwei oder mehr Rechnern zum Zweck des Datenaustauschs IT- und Medientechnik

5 Netzwerkkommunikation Netzwerkkabel Netzwerkkabel durch Spannungsschwankungen werden Signale über ein oder mehrere Kabel geschickt, die 0 und 1 Werte darstellen IT- und Medientechnik

6 Netzwerkkommunikation Funkverbindung Funkverbindung durch Sendeschwankungen werden Signale über ein oder mehrere Frequenzbereiche im Funk geschickt, die 0 und 1 Werte darstellen WLAN, Bluetooth, DECT, NFC, RFID, Satellit,... IT- und Medientechnik

7 Netzwerktopologien da normalerweise mehr als nur zwei Rechner miteinander vernetzt sind, gibt es unterschiedliche Strukturen, wie Netzwerke aufgebaut werden können die Struktur der Verbindungen wird als Netzwerktopologie bezeichnet die Netzwerktopologie ist wichtig für die Verbindungsgeschwindigkeit zwischen den Rechnern und für die Ausfallsicherheit IT- und Medientechnik

8 Netzwerktopologien: Linie IT- und Medientechnik

9 Netzwerk-Terminologie Knoten Hop als Knoten wird ein einzelner Rechner oder sonstiger Verbindungspunkt in einem Netzwerk bezeichnet als Hop wird in einem Rechnernetzwerk der Weg von einem Knoten zum nächsten bezeichnet A B C 2 Hops von Knoten A nach C IT- und Medientechnik

10 Netzwerktopologien: Linie Ausfallsicherheit: schlecht Ausfall eines einzigen Knotens kann das Netz unterbrechen Verbindungsgeschwindigkeit: schlecht im schlimmsten Fall müssen alle Knoten durchlaufen werden bei n Knoten maximal n-1 Hops IT- und Medientechnik

11 Netzwerktopologien: Ring IT- und Medientechnik

12 Netzwerktopologien: Ring Ausfallsicherheit: gut Ausfall eines einzigen Knotens unterbricht das Netz nicht mindestens zwei Knoten müssen ausfallen, um das Netz zu unterbrechen Verbindungsgeschwindigkeit: mäßig nei n Knoten maximal Hops n 2 IT- und Medientechnik

13 Netzwerktopologien: Stern IT- und Medientechnik

14 Netzwerktopologien: Stern Ausfallsicherheit: mäßig der zentrale Knoten darf nicht ausfallen wenn äußere Knoten ausfallen, wird das Netz nicht unterbrochen Verbindungsgeschwindigkeit: sehr gut maximal 2 Hops IT- und Medientechnik

15 Beispiel: Stern-Netzwerk - Heimnetzwerk PC Netzwerkdrucker Router Laptop Internet-TV IT- und Medientechnik

16 Netzwerktopologien: Baum IT- und Medientechnik

17 Netzwerktopologien: Baum Ausfallsicherheit: mäßig genau ein Weg von einem Knoten einem anderen Verbindungsgeschwindigkeit: mäßig IT- und Medientechnik

18 Netzwerktopologien: Teilvermascht IT- und Medientechnik

19 Netzwerktopologien: Teilvermascht Ausfallsicherheit: gut oftmals mehrere Wege von einem Knoten zu einem anderen Verbindungsgeschwindigkeit: gut IT- und Medientechnik

20 Netzwerktopologien: Vollvermascht IT- und Medientechnik

21 Netzwerktopologien: Vollvermascht Ausfallsicherheit: sehr gut auch wenn mehrere Knoten ausfallen, ist das Netzwerk nicht unterbrochen Verbindungsgeschwindigkeit: sehr gut genau ein Hop zwischen allen Knoten IT- und Medientechnik

22 Netzwerktopologien Linie kostengünstig bei n Knoten werden n-1 Verbindungen benötigt ausfallunsicher IT- und Medientechnik

23 Netzwerktopologien Linie Vollvermascht kostengünstig bei n Knoten werden n-1 Verbindungen benötigt ausfallunsicher sehr teuer bei n Knoten werden Verbindungen benötigt ausfallsicher n( n 1) 2 IT- und Medientechnik

24 Netzwerktopologien Linie Vollvermascht kostengünstig bei n Knoten werden n-1 Verbindungen benötigt ausfallunsicher sehr teuer bei n Knoten werden Verbindungen benötigt ausfallsicher n( n 1) 2 Teilvermascht guter Kompromiss recht kostengünstig und ziemlich ausfallsicher IT- und Medientechnik

25 Die Geschichte des Internets ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) Vorläufer des heutigen Internets Ziel war die Vernetzung von Forschungseinrichtungen und Universitäten in den USA Ende 1969 wurden die ersten 3 Universitäten mit einer weiteren Forschungseinrichtung vernetzt Juni 1970: 9 Knotenpunkte vernetzt Dezember 1970: 13 Knotenpunkte vernetzt September 1971: 18 Kontenpunkte vernetzt (mit 23 Servern) 1973: Satellitenlink zwischen USA und Norwegen 1975: ARPANET offiziell als operativ erklärt 1981: 213 Server im ARPANET vernetzt 1983: TCP/IP als Hauptnetzwerkprotokoll eingeführt (davor NCP) 1990: offiziell abgeschaltet IT- und Medientechnik

26 Die Geschichte des Internets ab 1984: Deutsches Forschungsnetz (DFN) Netzwerkinfrastruktur zur Vernetzung deutscher Hochschulen und Forschungseinrichtungen Anschubfinanzierung durch Bundesministerium für Forschung und Technologie BMFT (heute Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF) Deutsches Forschungsnetz (Stand: ) IT- und Medientechnik

27 Die Geschichte des Internets ab 1986: National Science Foundation Network (NSFNET) Ausbau leistungsstarker Netzwerkinfrastrukturen für Forschungseinrichtungen und Universitäten in den USA basierend auf den Technologien des ARPANETs IT- und Medientechnik

28 Die Geschichte des Internets INTERNET Ende der 1980er kamen die ersten kommerziellen Internetanbieter zu den Universitäten und Forschungseinrichtungen dazu Nutzung aber noch stark reguliert 1995 NSFNET deaktiviert ab dann zahlreiche kommerzielle Dienstleistungsanbieter Anteil am weltweiten bidirektionalen Datenverkehr 1993: ~ 1% (hauptsächlich Forschung) 2000: ~ 51% (hauptsächlich Forschung und Wirtschaft) 2007: ~ 97% (private Nutzung überwiegt) IT- und Medientechnik

29 Die Geschichte einiger Internettechnologien FTP: 1971 File Transfer Protocol Übertragung von Daten von einem Rechner zu einem anderen Mitte 1970er am Anfang nur reine Textnachrichten und heute Versand beliebiger Daten WWW: 1990 World Wide Web Webseiten, die per Browser betrachtet werden HTTP, HTML, JavaScript, IT- und Medientechnik

30 Internet vs. Intranet Internet: öffentliches Netzwerk Intranet: internes, nichtöffentliches Netzwerk oftmals gibt es eine Schnittstelle (Gateway) zwischen dem Internet und einem Intranet Internet A gateway Intranet B IT- und Medientechnik

31 IP-Adressen eindeutige Nummer, über die sich verschiedene Knoten im Internet gegenseitig identifizieren IP = Internet Protocol heute hauptsächlich IPv4-Adressen bestehen aus 4 Nummern jeweils von 0 bis 255, getrennt durch einen Punkt IT- und Medientechnik

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