Netzwerkarchitekturen

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1 Netzwerkarchitekturen Architekturen von Netzwerken lassen sich aufgrund der zu überbrückenden Entfernungen wie folgt differenzieren: Personal Area Network (PAN): Meist in einem Raum über z.b. Bluetooth realisiert Local Area Network (LAN): Meist im Gebäude oder Grundstücksbereich einer Unternehmung Wide Area Network (WAN): Weitverkehrsnetze, teilweise auch länderübergreifend Global Area Network (GAN): Global Weitverkehrsnetze (z.b. Internet) # 36

2 Lokale Netze Die wesentlichen Merkmale eines lokalen Netzes sind: kurze Reichweite, einige 100 m bis zu wenigen km bei Verwendung von Kupferkabeln, meist als Koaxial-Kabel und bis zu 20 km bei der Verwendung von Glasfasern hohe Bandbreite, bei Kupferkabeln üblicherweise bis zu 20 MBit/s, heute bis zu 1 GBit/s niedrige Fehlerrate, weniger als 10-9 auf der Bitübertragungsschicht # 37

3 Netztopologien # 38

4 Vorteile durch Vernetzung? Datenverbund > Zugriff auf im Netz gespeicherte Daten > z.b. über File-Server Betriebsmittelverbund > Nutzung der Hard- und Software durch alle angeschlossenen Rechner > z.b. über Druckerserver Lastverbund > Verteilung der benötigten Rechenleistung auf angeschlossene Rechner Kommunikationsverbund > Kommunikation über z.b. # 39

5 Bewertungskriterien Netzwerke (I) Welche Anwendungen/Dienste werden über das Netz zur Verfügung gestellt? Art der Kommunikation Prozess zu Prozess Benutzer-Kommunikation (z. B. elektronische Post) Dateizugriffe Dateiübertragung Dateizugriff Lastausgleich remote execution gemeinsame Geräte Drucker-Server Datenbank-Server Art des Rechnerverbundes Welche Entfernungen sind zu überwinden? Verbindungsstruktur (Topologie) einfach oder komplex? # 40

6 Bewertungskriterien Netzwerke (I) Welche Anwendungen/Dienste werden über das Netz zur Verfügung gestellt? Art der Kommunikation Prozess zu Prozess Benutzer-Kommunikation (z. B. elektronische Post) Dateizugriffe Dateiübertragung Dateizugriff Lastausgleich remote execution gemeinsame Geräte Drucker-Server Datenbank-Server Art des Rechnerverbundes Welche Entfernungen sind zu überwinden? Verbindungsstruktur (Topologie) einfach oder komplex? # 41

7 Bewertungskriterien Netzwerke (II) Leistungsaspekt Übertragungsrate Antwort-Zeitverhalten Fehlerraten (Vertraulichkeit, Verfügbarkeit, Integrität) Werkzeuge für das Netzwerkmanagement Normungsstand Kosten der Realisierung Entwicklung Beschaffung Aufwand für Netzwartung und management Schulung bautechnische Randbedingungen Koexistenzen mit bestehenden Lösungen # 42

8 Physikalische Übertragungsmedien Leitergebunden verdrillte Leitungen Thinwire und Backbone Lichtwellenleiter Leiterungebunden WLAN, Bluetooth Erdrichtfunk Satellitenfunk Infrarotlicht # 43

9 Bewertungskriterien für die Leistungsfähigkeit eines Leitungssystems Datendurchsatz: Der Datendurchsatz eines Rechnernetzes wird in Bit pro Sekunde (Bit/s) angegeben. Bit-Fehlerwahrscheinlichkeit: Eine Bit-Fehlerwahrscheinlichkeit von z. B bedeutet, dass 1 Bit von übertragenen Bits fehlerhaft ist. Störanfälligkeit abhängig von den mediumspezifischen Charakteristika die mit dem Medium überbrückbaren Entfernungen Sicherheit (Abhörmöglichkeiten) # 44

10 Überblick System- und Netzarchitekturen Stichworte: Standards, Client-Server, ISO-OSI usw. Anwendungsdienste Stichworte: Datenbanken, Bürodienste, Onlinedienste, Firewalls usw. Systemnahe Software Stichworte: Betriebssysteme, Benutzeroberflächen usw. # 45

11 Komponenten eines IS Anwendungssoftware # 46 Datenhaltungsdienste Archivierungsdienste Datensicherungsdienste Bürodienste/Arbeitshilfen Telekommunikationsdienste Sicherheitsdienste Systemnahe Software Hardware und Netware

12 Datenhaltungsdienste notwendig für jedes IS Unterscheidung zwischen Dateisystemen Datenbanken Dateien Datensätze # 47

13 Konventionelle Datenhaltung im Dateisystem Anwendungsprogramm 1 Datei A Anwendungsprogramm 2 Datei B Anwendungsprogramm n Datei C # 48

14 Aufbau eines Datenbanksystems Anwendungsprogramm 1 Anwendungsprogramm 2 Datenbanksystem Datenbankmanagementsystem Datenbank Anwendungsprogramm n # 49

15 Definition Ein Datenbanksystem (DBS) wird definiert als ein System zur Beschreibung, Speicherung und Wiedergewinnung von umfangreichen Datenmengen, die von mehreren Anwendern und mehreren Anwendungen benutzt werden. # 50

16 Vorteile von Datenbanken Mit dem Einsatz von Datenbanken will man verhindern, dass Veränderungen der Daten und ihrer Strukturen zwangsläufig Programmänderungen nach sich ziehen (Datenunabhängigkeit). verhindern, dass sich jeder Programmierer mit der internen Organisation der Daten befassen muss. verhindern, dass Daten mehrfach gespeichert werden. unterschiedliche Sichten auf Daten ermöglichen. ermöglichen, dass Daten mehreren Nutzern parallel zugänglich sind. einen Schutz spezieller Daten vor unberechtigtem Zugriff gewährleisten. verhindern, dass jeder Nutzer unkontrolliert auf die Daten zugreifen kann. # 51

17 Nachteile von Datenbanken Nachteile von Datenbanken können sein aufwändiger hinsichtlich Soft- und Hardwareanforderungen Aufwand für Datensicherung größer Zugriff muss gewährleistet sein, z.b. Netzwerk erforderlich # 52

18 Datenmodelle von Datenbanksystemen hierarchisches Datenbanksystem netzwerkartiges Datenbanksystem relationales Datenbanksystem objektorientiertes Datenbanksystem # 53

19 Hierarchisches Datenmodell Kunde Name Adresse Bestellung KdNr Artikel BesNr Menge ArtNr Bezng. Lieferant Preis LNr Name Adresse # 54

20 Netzwerkartiges Datenmodell Kunde Artikel KdNr Name Adresse Bestellung ArtNr Bezng. Lieferant Preis BesNr Menge LNr Name Adresse # 55

21 Relationales Datenmodell Kunde KdNr Name Adresse Bestellung BesNr KdNr ArtNr Menge Artikel ArtNr Bezeichung LNr Preis Lieferant LNr Name Adresse # 56

22 Neuere Entwicklungen objektorientierte Datenbanken NoSQL-Datenbanken # 57

23 Integrität von Daten Ziel: Korrekte Daten Primärschlüssel (Hauptordnungsbegriff): Datenfeld oder die Kombination aus mehreren Datenfeldern, welcher die einzelnen Datensätze eindeutig identifiziert Fremdschlüssel: Bezug zu anderem Datensatz # 58

24 Integritätsregeln in rel. Datenbanken Bei der Wertebereichsintegrität muss der Wert aller Schlüsselattribute einer Tabelle innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegen. Bei der Integrität der Entität muss jede Tabelle einen Primärschlüssel enthalten. Keine Komponente des Primärschlüssels darf einen NULL -Wert enthalten. Bei der referentiellen Integrität muss es für jeden Wert eines Fremdschlüssels ungleich einem NULL -Wert in einer anderen Tabelle der Datenbank ein entsprechender Primärschlüssel mit diesem Wert geben. Die semantische Integrität beinhaltet Zustandsbedingungen, Übergangsbedingungen und Ablaufbedingungen bezüglich Nichtschlüsselattributen aus der Sicht eines speziellen Anwendungsprogramms. # 59

25 Datenschutz in DBS Abgestufte Schutzeinheiten Eindeutige Schnittstellen Dezentrale Autorisierung (zuständige Fachabteilung) Dynamische Autorisierung (laufender Betrieb) Kooperative Autorisierung (unterschiedliche, gleichzeitig) Datenfluss- und Inferenzkontrolle # 60

26 Restart und Recovery Einrichtungen und Maßnahmen für einen korrekten Wiederanlauf eines Datenbank-Systems Dafür notwendig: Dynamisches Zurücksetzen Wiederanlauf mit Sicherungskopie und Synchronisationspunkt (Forward Recovery) # 61

27 Datenhaltung und Systemarchitektur Datenhaltung in zentralen IS Datenhaltung bei IS am Arbeitsplatz Datenhaltung bei lokal vernetzten IS Verteilte Datenhaltung Datenhaltung bei lokal vernetzten IS Datenbankserver Datenhaltung bei lokal vernetzten IS Verteilte Datenbanken Datenhaltung bei global vernetzten IS # 62

28 Definition Eine verteilte Datenbank besteht aus mehreren Rechnersystemen (Knoten), die durch ein Netzwerk miteinander verbunden sind, in welchem gilt: Jeder Knoten enthält ein eigenständiges DBMS, wobei die Durchführung und Kontrolle lokaler Datenbankoperationen allein durch das lokale DBMS erfolgt; Nutzer (bzw. Anwendungen) können an jedem Knoten des Netzwerkes zu Daten aller anderen Knoten des Netzwerks genauso zugreifen, wie zu den Daten ihres lokalen Knotens. # 63

29 Vorteile einer verteilten Datenbank Verteilte Datenbanken bieten: Lokationsunabhängigkeit: Ein Nutzer muss nicht wissen, wo die Daten im System gespeichert sind; Entschärfung von Kapazitäts- und Performance-Engpässen: Datenbestände können zwischen den Knoten verlagert werden; Leichtere Modifikation im Netz: Durch die Verlagerung von Knoten im Netz können organisatorische Änderungen technisch einfacher durchgeführt werden; Portabilität der IS; Lokale Autonomie: Jeder Knoten stellt ein autonomes System dar. # 64

30 Datenbankbewertungskriterien Standard-SQL-Schnittstelle (bei SQL-Datenbanken) Funktionsumfang Verbreitungsgrad des jeweiligen Datenbankproduktes Transaktionskonzept Multi-User-Konzept Datenschutzmechanismen Integrierte Entwicklungswerkzeuge Unterstützung Client-Server-Architektur Lade- und Entladeprogramme für Daten (z. B. Altdatenbestände oder Daten aus anderen Systemen), die in einem anderen/fremden Dateiformat vorliegen. Schnittstellen zu Tabellenkalkulations- und Textverarbeitungsprogrammen Integrierte Masken- und Reportgeneratoren # 65

31 Ablage und Archivierung # 66

32 Definition Dokumente sind elektronisch, auf Papier oder sonstigem Datenträger gespeicherte Informationen. Im engeren Sinne kann ein Dokument auch eine Urkunde sein. Es kann textueller, grafischer oder sonstiger Art (z. B. Sprache) sein. # 67

33 Ablage- und Archivierungsdienste Anforderungen an die Ablage bzw. den Archivierungsdienst sind: hierarchisches Management von elektronischen Ordnern, Mappen oder Vorgängen, differenzierte Zugriffsberechtigungen, nach Funktionen (Lesen, Ändern, Löschen, Anfügen, Kopieren, Drucken), nach Gruppen, Personen, Organisationseinheiten, Indexierung nach frei wählbaren Stichworten bzw. wahlweise automatische Indexierung mit entsprechender Software für Thesauruspflege, Volltextrecherche, Wiedervorlagefunktion, verteilte Ablage und Archivierung mit automatisierter Auslagerung auf kostengünstigere Speichermedien (optische Platten). # 68

34 Datensicherungsdienste Problem: Zerstörung von Daten durch - Unglücke - Hardwarefehler - Bedienungsfehler - mutwillige Zerstörung, Sabotage Empfehlung Plattenspiegelung Backup-Strategie # 69

35 Bürodienste IKS zur Unterstützung von Büroarbeiten (sog. Bürokommunikationssysteme bzw. Bürosysteme) sollten mindestens die folgenden Funktionalitäten bieten: Dokumentbearbeitung, Dokumentverteilung, Dokumentarchivierung sowie eine Anzahl von Arbeitshilfen. # 70

36 Bürodienst Dokumentbearbeitung Textverarbeitung Tabellenkalkulation Geschäfts- und Präsentationsgrafikbearbeitung # 71

37 Textverarbeitung mit Word 5 # 72

38 Textverarbeitung mit Word 2007 # 73

39 Bewertungskriterien Textverarbeitungssystem Rechtschreibprüfung (halbautomatisch, automatisch) Formatvorlagen Layoutfunktionen (wie z. B. Blocksatz, unterschiedliche Schrifttypen und Schriftgrößen, Umrandungen, unterschiedliche Zeilenabstände, unterschiedliche Seitenformate) Such- und Ersetzungsfunktionen Unterstützung unterschiedlicher Sprachen automatischer Zeilen- und Seitenumbruch Mehrspaltenverarbeitung (umlaufende, synchronisierte) Bausteinverarbeitung (inkl. Grafikbausteinen) Serienbriefe Masken- und Formularbearbeitung Unterstützung unterschiedlicher marktüblicher Drucker # 74

40 Tabellenkalkulation # 75

41 Geschäfts- und Präsentationsgrafiken # 76

42 Bewertungskriterien Grafikprogramme Erstellen von Geschäftsgrafiken Erstellen von Präsentationsfolien unterschiedliche Zoomeinstellungen Zeichnen und Bearbeiten von Standardobjekten wie z. B. unterschiedliche geometrische Funktionen Textverarbeitungsfunktionalität Farben und Farbpaletten Muster und Flächenfüllung Filterprogramme zur Konvertierung von Bildern aus anderen Grafikprogrammen Grafikbibliotheken (sog. Cliparts) Unterstützung unterschiedlicher marktüblicher Drucker # 77

43 Bürodienst Dokumentenverteilung Workflow-Systeme Terminkalender # 78

44 Bewertungskriterien für -Systeme Postverarbeitung und verwaltung: Katalogisieren von Ein- und Ausgangspost mit dem Bearbeitungsstatus; Oberfläche mit unterschiedlichen Ordnern Komfort der Benutzeroberfläche Bearbeitung und Versand beliebiger Dokumente mit Grafiken, Sprache und Bilder inklusive des automatischen Aufrufes geeigneter Editoren Standard-Kurzmitteilung: Einfacher Texteditor; Standard-Rückantwort; WAS-WAR-WANN- Funktion Adressierung von Personen oder Organisationseinheiten als Empfänger; zeitversetztes Senden Weiterleitung/Umleitung: Definition von Stellvertretern; Automatischer Hinweis an Absender bei Abwesenheit; Abbildung von Vorzimmerfunktionen Klassifizierung der Übermittlung: eilig, vertraulich, Einschreiben, zur Kenntnis, Blindkopie Verschlüsselungsmöglichkeiten Rückruf versehentlich versandter Dokumente Durchgängige Statusmitteilung Adressbuchfunktionen Verknüpfen von Dokumenten zu Akten Schnittstellen zu anderen Programmen/Anwendungen # 79

45 Workflow-Systeme # 80

46 Bewertungskriterien Workflow-Systeme Laufwegssteuerung formalisierte Vorgänge und individuelle Vorgänge Arbeitsplätze als Empfänger/Sender Programme als Empfänger/Sender dynamische Laufwegssteuerung (abhängig von Inhalten und erfolgter Verarbeitung) differenzierte Befugnisse Einzelner oder von Gruppen für die Bearbeitung der Dokumente und des Laufwegs (lesen, ändern, löschen, anfügen, kopieren, drucken) Statuskontrolle differenzierte Statusverfolgung Mitzeichnungsverfahren Revisionsfähiger Nachweis Ausnahmebehandlung # 81

47 Terminkalender # 82

48 Beurteilungskriterien elektronischer Terminkalender Kalender mit Terminverfolgung Reservieren von Terminen Stornieren von Terminen Automatischer Terminabgleich Vereinbaren von Gruppenterminen Freigabe des Kalender Termin-Rundfrage Synchronisation mit mobilen Geräten # 83

49 Merkmale von Groupware Systemen Gemeinsame Texterstellung und Textkommentierung Planung von Besprechungs- und Einzelterminen Elektronische Besprechungen, Diskussionsgruppen und Konferenzen Gezielte -Verteilung Gemeinsame Dateien, Verzeichnisse und Datenbanken # 84

50 Groupware # 85