CAS ICT Modul Netzwerk

Transkript

1 CAS ICT Modul Netzwerk Tag 1 Teil 1/2 Christoph Röthenmund

2 Vorstellungsrunde * * * * * * * * * * * * Christoph Röthenmund 42 Verheiratet, 4 Jahre alter Sohn Auslandschweizer seit 2015 Wirtschaftsinformatiker HF 3 Jahre System Engineer bei Getronics 8 ½ Jahre Informatikdienste Stadt Bern als System Engineer und IT-Projektleiter 1 ½ Jahre BIT als Testmanager und System Engineer 3 Jahre Projektleiter Grünflächenmanagement bei Stadtgrün Bern / 3 Jahre ext. System Engineer bei Informatikdienste Stadt Bern Seit 2014 IT-Projektleiter bei der Berner Fachhochschule (BFH) Hobbies: Famile, Privatpilot PPL (A) SEP und TMG, Flugsimulation Kontakt: christoph@roethenmund.ch

3 Programm 08:30-12:00 Uhr und 13:00 16:30 Uhr Tag 1 (Wältistrasse 40) * Grundbegriffe und Verständnis * Vertiefung Tag 2 (Wältistrasse 40) * Praxis (Labor) * Netzwerksimulator (Filius) Tag 3 (Fellerstrasse HKB, Beerhaus) * Besichtigung des Rechenzentrums der Informatikdienste der Stadt Bern * «Wunschkonzert» * Modulnachweis

4 Erwartungen / Ziele * Welche Erwartungen habt ihr? * Wünsche? Ziele: * Grundbegriffe / verschiedene Netzwerkkomponenten / gebräuchliche Protokolle * Einfache Analyse eines Schulnetzwerkes * Probleme im Netzwerk eingrenzen * SAI Netzwerk verstehen / Problematik Firewall und https

5 Wie funktioniert das Internet? * The Dawn of the Net Deutsch * The Dawn of the Net Englisches Original

6 Internet / Netzwerk / Begriffe * Router * Firewall * Switch * Router-Switch * Packet * TCP-IP * Internet * DNS * HTTP * HTTPS * SMTP * FTP * DHCP * Port * Protokoll * LAN / WAN / WLAN * VPN * SSL * IPv4 / ipv6 * Auto Private IP Adressing APIPA * Private / Öffentliche IP-Adressen * MAC-Adresse * Web-Server * DB-Server * Applikations-Server * Print-Server * Proxy-Server * Datenbank-Server * Mail-Server * Client-Server * Peer-to-Peer * CSMA/CD * Cloud * Heimautomation * Kabeltypen (Kupfer, Glas)

7 Internet / Netzwerk / Begriffe * Übung: Begriffe der vorherigen Folie zuordnen in verschiedene Kategorien wie z.b. Protokolle (30 min) * Hardware zuordnen zu den Begriffen * Begriffe einander erklären

8 Definition Netzwerk Ein Netzwerk ist ein räumlich verteiltes System von Rechnern, die miteinander verbunden sind. Dadurch wird ein Austausch von Daten möglich.

9 Ziele eines Netzwerkes Gruppenarbeit: Welche Vor- und Nachteile bietet ein Netzwerk gegenüber einzelnen Systemen

10 Was soll mit einem Netzwerk erreicht werden? * Austausch von Informationen, Mails, Dokumenten, * Gemeinsame Nutzung von Ressourcen (Netzwerkdrucker, Speicher, ) * Zugriff auf zentrale Datenbestände von allen angeschlossenen Systemen * Verteiltes Arbeiten von mehreren Personen an einem Projekt / Dokument * Erleichterung der Datensicherung (NAS, Festplattenbackup, ) * Erhöhung der Verfügbarkeit, d.h. bei Ausfall eines Systems übernimmt ein anderes System dessen Aufgaben * Optimale Auslastung der Ressourcen (verteiltes Rechnen, Spezialaufgaben) * Computercluster, oder dt. Rechnerverbund (Erhöhung der Rechenkapazität oder Verfügbarkeit) * Optimierung der Wartung (Rechte, identische Systeme, Gruppen)

11 Nachteile / Probleme eines Netzwerkes * Datenschutz (unbefugtes Ausspähen von Daten) * Datensicherheit * (Trojaner, Viren, Phishing, Eindringen in durch Hacker, Datenverlust durch Hardwaredefekte, Diebstahl von Daten)

12 Definition LAN / MAN / WAN Räumliche Ausdehnung von Netzwerken: * LAN: Das Local Area Network ist gekennzeichnet durch eine begrenzte räumliche Ausdehnung (z.b. auf ein Firmengelände). Dabei werden im Normalfall keine Leitungen öffentlicher Anbieter genutzt. * MAN: Das Metropolitan Area Network zeichnet sich durch die regionale Ausdehnung auf das Gebiet einer Stadt oder auf das Gelände einer größeren Firma aus. Ein MAN besitzt vergleichsweise hohe Datenübertragungsraten. * WAN: Das Wide Area Network zeichnet sich durch eine unbegrenzte geografische Ausdehnung aus. Für die Datenübertragung werden öffentliche Leitungen benutzt.

13 Verschiedene Medien Kabelgebundene Netzwerke * Glas * Kupfer Funknetzwerke * Edge (2G)* * 3G * 4G * 5G * WLAN * Bluetooth * NFR * * * = mittlerweile am aussterben, einige Provider haben es schon abgestellt

14 Zugriffsverfahren * Über das Zugriffsverfahren wird der Medienzugriff in Netzwerken festgelegt. Im OSI- Modell wird darunter die Kommunikation zwischen dem Physical Layer (Schicht 1 = Bitübertragungsschicht) und dem MAC-Layer (Schicht 2a = Teil der Sicherungsschicht) verstanden. * Über das Zugriffsverfahren wird geregelt, welche Station, d. h. welches Datenendgerät zu welchem Zeitpunkt welche Datenmenge an wen übertragen darf. * Im LAN ist wichtig festzulegen, wie die beteiligten Stationen und Netzkomponenten auf das Netzwerkkabel zugreifen. Die Regelung des Zugriffs und die damit verknüpfte Übertragung von geeigneten Daten in einem festgelegten Rahmen, gehören zu den Hauptaufgaben des MAC-Layers. Im Zusammenhang mit dem MAC- Layer wird meist nicht von Netzwerk-Kabeln gesprochen, sondern von Übertragungsmedien. * IEEE für das Ethernet, * IEEE 802.3u für das Fast-Ethernet, * IEEE 802.3z für das Gigabit-Ethernet Quelle: Wikipedia, OSI Modell:

15 Zugriffsverfahren CSMA/CD * Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (zu Deutsch etwa: Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung und Kollisionserkennung ) Das CSMA/CD-Verfahren gleicht einer Gesprächsrunde ohne Moderator. Bei Gesprächsüberschneidung (Kollision) wird die Kommunikation unterbrochen und nach einer kurzen Pause fortgesetzt. Die Verursacher der Kommunikation müssen anschließend länger schweigen als die übrigen Diskussionsteilnehmer. Dies sind die Regeln: * Jeder Teilnehmer darf nur dann reden, wenn kein anderer redet. * Sollten mehrere Teilnehmer gleichzeitig in einer Gesprächspause beginnen zu reden, so haben sie alle sofort ihren Gesprächsbeitrag abzubrechen. * Durch die Verzögerung ergibt sich, wer als Nächster reden darf. Quelle: Hattenhauer, Rüdiger: Informatik für Schule und Ausbildung; Pearson Schule 2010

16 Zugriffsverfahren CSMA/CD * Wenn ein Gerät Daten senden möchte, hält es sich an folgenden Ablauf: * 1. Horchen: Zuerst muss das Medium überwacht werden, ob es belegt ist. Frei: Wenn das Medium eine bestimmte Zeit lang (IFS) frei ist, weiter mit Schritt 2. Belegt: Weiter mit Schritt 1. * 2. Senden: Informationsübertragung, zugleich wird das Medium fortwährend weiter abgehört. Erfolg: Übertragung wird erfolgreich abgeschlossen und eine Erfolgsmeldung an höhere Netzwerkschichten gemeldet, weiter mit Schritt 5. Kollision: Wird eine Kollision entdeckt, beende die Datenübertragung und setze ein definiertes Störsignal (jam) auf die Leitung um sicherzustellen, dass alle anderen Transceiver die Kollision ebenfalls erkennen, dann weiter mit Schritt 3. * 3. Leitung ist belegt: Überprüfung der Anzahl der Übertragungsversuche: Maximum nicht erreicht: Eine zufällige Zeit (Backoff, s. u.) abwarten, dann wieder bei Schritt 1 beginnen. Maximum erreicht: Weiter mit Schritt 4. * 4. Fehler: Maximale Anzahl von Übertragungsversuchen wurde überschritten. Ein Fehler wird an die höheren Netzwerkschichten gemeldet, weiter mit Schritt 5. * 5. Ende: Übertragungsmodus verlassen Quelle:

17 Peer-to-Peer vs Client-Server * Einzel oder Kleingruppenarbeit: Recherche im Internet * Begriffsdefinitionen Erklärung * Vor- und Nachteile * Was sind: * File-Server * Print-Server * Application-Server * Mail-Server * Web-Server * Proxy-Server * Datenbank-Server

18 Definition Peer-to-Peer * Alle Rechner im Netz sind gleichberechtigt. Die Ressourcen im gesamten Netz sind auf alle beteiligten Rechner verteilt. Jeder Benutzer ist lokal selbst für die Sicherheit und Freigabe der Ressourcen verantwortlich. * Beispiel: Workgroup, Filesharing * Vorteile: * einfach einzurichten * Kostengünstig (keine Extrakosten für Server) * Kein spezielles Serverbetriebssystem * Erforderlich * Nachteile: * Keine zentrale Verwaltung * Ab einer gewissen Größe wird das Netz unübersichtlich und schwer zu koordinieren * Probleme beim Datenschutz und Datensicherheit

19 Definition Client-Server * Es findet eine Aufgabenteilung statt. Einer oder mehrere Rechner stellen zentral als Server (engl. serve = dienen ) Ressourcen und Dienste zur Verfügung. Die übrigen Rechner (Clients) können nach erfolgreicher Anmeldung auf diese Dienstleistungen zugreifen. * Vorteile: * Zentrale Verwaltung von Nutzern und Ressourcen (Daten, Geräte) * Administrator als Verantwortlicher für das Funktionieren des Netzwerks * Probleme bei der Datensicherheit und beim Datenschutz sind durch geschultes Personal besser in den Griff zu bekommen * Nachteile: * Serverausfall = Totalausfall des Netzwerkes * Hohe Kosten durch geschultes Personal, Server und spezielle Betriebssysteme

20 Serverdienste * File-Server: Dateiserver, dient zur zentralen Datenablage der angeschlossenen Rechner * Print-Server: Druckerserver, verarbeitet und bereitet Druckaufträge auf * Application-Server: Stellt Anwendungen zur Verfügung, oft zusammen mit Datenbanken * Mail-Server: Dient dem Versand und Empfang sowie der Zwischenspeicherung der digitalen Briefe ( s) (Exchange, OpenXchange) * Web-Server: Serverdienst, welcher Daten resp. Dateien über das http- Protokoll zur Verfügung stellt. (Apache Webserver, IIS) * Proxy-Server: vermittelt und dient als Zwischenspeicher (Cache) für häufig abgerufene Webseiten * Datenbank-Server: speichert und bearbeitet Daten (MySQL-Server mit phpmyadmin als GUI oder MS SQL)

21 Schulnetzwerk * Lessions Learned: * 1. Netzwerk * 2. Netzwerk * 3. Netzwerk * 4. andere Faktoren

22 Müsterchen aus der Praxis * Computer geht nicht * Programm X geht nicht * Internet geht nicht * Server läuft nicht

23 Häufige Probleme * Kabellänge (100m) * WLAN und LAN gleichzeitig * DHCP keine freie IP-Adresse * Automatische Private Adresse APIPA * Falscher DNS * Kabel im Kreis * Falsche Fixe Adresse eingerichtet

24 Diagnosetools Nützliche Werkzeuge * Ipconfig * Ping * Nslookup * Tracert MAC : Applications > Utilities > Network Utility WINDOWS: cmd.exe, dann «ipconfig /all»; «ping etc.

25 Ausblick 2. Teil * Netzwerksimulation * Fehlersuche in der Praxis * Netzwerkschema (Symbole und zeichnen) * VPN * RAS * Terminalserver / Citrix * Verschiedene Netze konfigurieren

26 Wunschkonzert / Fragen Fragen