Aktive Komponenten. Betriebsarten

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1 Aktive Komponenten Betriebsarten Simplex: Ein Sender sendet Informationen an einen Empfänger. Der Empfänger kann selbst keine Informationen senden. Ein Beispiel dafür ist der Rundfunk. Die Rundfunkanstalten senden die Informationen, das Radio, das sie empfängt, ist ein reiner Empfänger. Halbduplex: Beide Geräte, die an der Kommunikation teilnehmen, können sowohl Informationen senden, wie auch empfangen, jedoch nicht gleichzeitig. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist immer ein Gerät entweder Sender oder Empfänger. Beispiele für den halbduplex Betrieb sind das Walkie-Talkie oder ein Ethernet Hub. Vollduplex: Beide Teilnehmer einer Kommunikation können gleichzeitig Informationen Senden und Empfangen. Beispiele hierfür sind das Telefon oder ein Ethernet Switch. etz Stuttgart Seite 1

2 Hub Der "Sharing Hub" oder kurz "Hub", gehört zur Klasse der Multiport Repeater. Wie der Name Repeater schon vermuten lässt, werden eingehende Datenpakete nicht einfach verstärkt, sondern wieder komplett erneuert und an allen anderen Ports ausgegeben. So werden eventuell aufgetretene Signalstörungen an eingehenden Netzwerk-Paketen gar nicht erst weitergegeben, sondern eliminiert. Da der Hub seine Pakete nicht zielgerecht zustellen kann, sondern, wie gesagt, die Signale immer an allen Ports ausgibt, stellt er somit die einfachste und günstigste Variante zum Aufbau eines Netzwerkes dar. Doch seine einfache Arbeitsweise bedingt auch einige Nachteile: nur eine Übertragungsrate und zwar die, des langsamsten Teilnehmers ist möglich höhere Geschwindigkeiten als 100 Mbit/s sind nicht möglich sendet ein Teilnehmer Daten, so sind alle Leitungen belegt wollen 2 oder mehrere Teilnehmer gleichzeitig senden, kommt es zu Kollisionen und so zur Zerstörung der Datenpakete der Datenverkehr kann von jedem Teilnehmer mitgehört werden es dürfen maximal 4 Hubs bzw. bei 100 Mbit/s maximal zwei oder gar keine Hubs, abhängig von der Geräteklasse, hintereinander geschaltet werden (Repeaterregeln). Repeaterregeln Hubs können nicht beliebig kaskadiert werden. Für die Kaskadierung gelten verschiedene Regeln für die verschiedenen Kabeltypen und Übertragungsraten. Zur Anwendung der Regel muss der "längste Weg" zwischen zwei Endgeräten analysiert werden. Wir beschränken uns hier auf die Repeaterregeln für Twisted Pair Kabel: 5-4 Regel für 10 MBit bei Twisted Pair Erlaubt sind maximal 5 Kabelsegmente und 4 Repeater. 3-2 Regel für 100 MBit für Twisted Pair etz Stuttgart Seite 2

3 Erlaubt sind maximal 2 Kabelsegmente mit je 100 Metern und ein Verbindungssegment zwischen zwei Hubs mit 5 Metern Länge. Die maximale Entfernung zwischen zwei Stationen beträgt 205 m. Diese Regel gilt nur, wenn sogenannte Class II Repeater (max. 0,45 µs Delay) verwendet werden. Bei langsameren Class I Repeatern kann nicht kaskadiert werden. Switch Der "Switching Hub" oder kurz Switch (engl. Schalter) genannt, stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Hub dar. Natürlich werden zur Fehlervermeidung ebenfalls alle Datenpakete wieder komplett erneuert, jedoch diesmal nur am ermittelten Zielport ausgegeben. Der Zielport wird über die Empfängeradresse identifiziert. Hierdurch werden gleich zwei Verbesserungen erreicht: Es wird verhindert, dass Daten von anderen Teilnehmern mitgehört werden können Es können gleichzeitig mehrere Verbindungen hergestellt werden Weitere elektronische Eigenschaften der Switch bringen zusätzliche Vorteile: Mittels Datenpufferung - ein Netzwerkpaket wird, in der heute überwiegend verwendeten Betriebsart "Store-and-Forward", im Switch vollständig gepuffert und auf Unversehrtheit geprüft, bevor es weitergeleitet wird - gelingt es sogar, Teilnehmer mit unterschiedlichen Übertragungsraten zu integrieren. Da ein Switch in der Betriebsart Store-and-Forward keine defekten Pakete bzw. Kollisionen weiterleitet und zudem bei der Twisted Pair Verkabelung getrennte Sende- und Empfangsleitungen existieren, ist neben Halbduplex auch ein Vollduplexbetrieb möglich. Durch die rasante Entwicklung der Mikroelektronik in den letzten Jahren, bildet der Switch heutzutage in nahezu allen Firmen- und Heimnetzwerken die zentrale Verteilerstelle und hat den früher preiswerteren Sharing Hub fast komplett verdrängt. etz Stuttgart Seite 3

4 Router (Netzwerkverbinder) Ein Router ist eine Netzwerkkomponente, die mehrere Rechnernetze koppelt. Das bedeutet, bei ihm eintreffende Netzwerk-Pakete werden analysiert und zum vorgesehenen Zielnetz weitergeleitet oder "geroutet". Dieses Routing funktioniert auch über mehrere, durch Router verbundene Netze hinweg, wie beispielsweise im Internet. So wird ein Datenaustausch mit Teilnehmern anderer, auch weit entfernter Netze ermöglicht. Zwingend notwendig für die erfolgreiche Weiterleitung, also die Wegwahl in ein anderes Netz, ist daher eine spezielle logische Adresse, die IP-Adresse. Anhand dieser Adresse lässt sich das Zielnetzwerk identifizieren und ermöglicht so dem Router anhand von Routingtabellen die richtige Netzwerkschnittstelle und den nächsten Router auf dem Weg zum Ziel zu finden. Im Gegensatz zu den Konzentratoren wie Switch und Hub, die eine zentrale Verteilerstelle eines Netzwerkes bilden, arbeitet der Router eher wie ein Netzwerkteilnehmer. Verwechseln Sie daher den Router nicht mit einem handelsüblichen "DSL-Router", indem meist ein Switch und noch weitere Komponenten integriert sind. etz Stuttgart Seite 4

5 Firewall Firewall: Eine Firewall ist eine Software- oder Hardwarekomponente, die den Zugriff auf ein Gerät im Netzwerk, oder das Netzwerk selbst einschränkt. Sinn der Firewall ist es, den unbefugten Zugriff auf Daten der Geräte im Netzwerk zu unterbinden, bzw. das Einschleusen von Schadsoftware zu verhindern. Eine Firewall kann entweder als Software direkt auf dem Computer installiert werden, der geschützt werden soll, oder als externes Gerät ein gesamtes Netzwerk schützen. DSL-Router haben, bedingt durch ihre Arbeitsweise, der "Network Address Translation", abgekürzt NAT, bereits eine gewisse Firewall- Funktionalität. Netzwork Address Translation (NAT): Der Adressumsetzer (engl. Network Address Translation, abgekürzt NAT) tauscht IP-Adressen in den Netzwerkpaketen aus, um so Geräten in einem Privaten Netzwerk den Zugriff auf das Internet zu ermöglichen. Dieses NAT-Verfahren findet meist in den heutigen DSL-Routern und Hardware Firewalls Verwendung, die dann ihre öffentliche IP-Adresse aus dem Provider-Netz mit der privaten IP-Adresse des anfragenden internen Hosts austauschen und so den Internetzugang herstellen. Um von einem privaten Netzwerk in ein öffentliches Netzwerk zu gelangen, um zum Beispiel im Internet zu surfen, ist eine Adressumwandlung (NAT) nötig, da private Adressen im Internet nicht geroutet werden. Dies übernimmt ein sogenannter Adressumsetzer. Dieser stellt im Gegensatz zu einem echten Router, automatisch eine kleine Firewall dar, da nur eine Verbindung vom privaten Netz in das öffentliche Netz und nicht umgekehrt aufgebaut werden kann. NAT-Firewalls ermöglichen einen Verbindungsaufbau vom lokalen Netzwerk in das öffentliche Netzwerk. Die NAT-Firewall merkt sich, von welchem Gerät der Verbindungsaufbau initiiert wurde und sendet dann die Antwortpakete aus dem Internet an dieses Gerät weiter. Wird jedoch umgekehrt versucht, aus dem Internet Verbindungen zu einem Gerät in ein privaten Netzwerk zu initiieren, so scheitert dies in aller Regel an der NAT-Firewall, da diese einerseits keinen Verbindungsaufbau aus dem Internet zulässt und zudem die private Adresse des Gerätes im Internet gar nicht sichtbar ist. Ein Verbindungsaufbau aus dem Internet lässt sich, falls erwünscht, mit verschiedenen Maßnahmen dennoch auf der NAT-Firewall konfigurieren. Solche Einstellungen sollten jedoch mit bedacht etz Stuttgart Seite 5

6 gewählt werden, da sie die Firewall-Funktionalität des NAT-Routers zum Teil, oder auch vollständig, wieder aufhebt. WLAN-DSL-Router Ein WLAN-DSL-Router ist eine Gerätekombination aus folgenden Komponenten: Ein Access Point zur Einbindung von Wireless LAN Geräten Ein Switch, als zentralem Verteiler des internen bzw. privaten Netzwerks Ein Adressumsetzer (NAT-Firewall) zur Verbindung mit dem Internet Ein DSL-Modem zum Anschluss an den DSL-Zugang Ein DHCP Server zur IP-Konfiguration der Geräte des lokalen Netzwerks Ein DNS Server zur Namensauflösung von DNS-Namen für die lokalen Geräte Einem WEB Server zur Konfiguration des DSL-Routers TCP und UDP TCP und UDP sind sogenannte Transportprotokolle, die auf dem Internet Protokoll (IP) aufbauen. Beide führen sogenannte "Ports" ein. Dies sind Nummern, die entweder einen Server-Dienst, oder ein Client- Programm auf einem Gerät identifizieren. Damit wird es möglich, dass ein Gerät gleichzeitig mehrere Verbindungen mit anderen Geräten im Netzwerk aufrecht erhält. TCP ist ein "verbindungsorientiertes Protokoll". Das bedeutet, dass vor dem eigentlichen Datenverkehr eine Verbindung mit dem Verbindungspartner aufgebaut wird, so dass ein gesicherter Datentransport ermöglicht wird. Datenpakete müssen vom Empfänger bestätigt werden, so dass verlorene Pakete erneut gesendet werden. Dagegen ist UDP ein verbindungsloses Protokoll. Das bedeutet, dass kein konkreter Verbindungsaufbau zwischen Empfänger und Sender stattfindet und der Sender auch keine Empfangsbestätigung für gesendete Pakete erhält. Dies hat zur Folge, dass bei UDP Datenverluste auftreten können. Der Vorteil ist jedoch das UDP schneller ist und weniger Netzwerkverkehr verursacht. Dienst Dienstbeschreibung UDP-Port TCP-Port etz Stuttgart Seite 6

7 DHCP DNS HTTP (Web) Media / Streaming Dateifreigabe Automatische Zuweisung der Netzwerkeinstellungen (IP-Adresse, Netzmaske, Router, DNS-Server,...) Auflösung der DNS-Namen in IP-Adressen (z. B.: -> ) Darstellung von Internetseiten über HTTP (Hypertext Transport Protocol) Auslieferung von Streaming Media-Daten übers Netz (z. B. Twonky Media Server) Die Windows Ordnerfreigabe ermöglicht den Zugriff auf Dateien anderer Rechner. Die Adressierung erfolgt über die UNC-Schreibweise (\\Server\Freigabe) (Client) Abkürzungen: DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name System Im Domain Name System werden die typischen dreistufigen Internet-Adressen gebildet: Rechnername.Domäne.Top-Level-Domäne Beispiel: HTTP UNC Hypertext Transport Protocol Das Standardprotokoll zur Übertragung von Internet Seiten des World Wide Web Universal Naming Convention Ein Namensschema, um Ressourcen in einem Netzwerk anzusprechen. Die UNC Schreibweise für eine Netzwerkfreigabe lautet: \\Servername\Freigabename Eine einzelne Date kann dann wie folgt angesprochen werden: \\Servername\Freigabename\Ordnername\Dateiname etz Stuttgart Seite 7