Mediengestalter für Digital- und Printmedien / Drucker. Die wichtigsten Netzwerk-Themen auf einen Blick. OSI-Schichtenmodell

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1 1 Noch unvollständig! Die wichtigsten Netzwerk-Themen auf einen Blick OSI-Schichtenmodell Datenhandling Hardware Netzwerktopologien Netzwerkkonfiguration am Arbeitsplatz Klassifikationen WAN/LAN/MAN Kabelarten UTP/STP LWL Nutzungsmöglichkeiten Schnittstellen USB Firewire SCSI Vernetzungskonzepte Zentralrechner Peer-to-Peer Client-Server File-Sharing Resource-Sharing Remote Access/Login Zugriffsrechte Sicherheit

2 2 Rechner- Warum? Vorteile. File-Sharing: Der Datenbestand ist zentral auf einem Rechner dem Server gespeichert. Ein Daten-Backup (Daten-Sicherung) muss nur auf einem Rechner (Server) durchgeführt werden. Sicherheit: Durch Passwörter und Zugriffsrechte auf die Datenbestände (Anwendungs-Programme, Bilder, Planungsunterlagen usw.) ist ein hoher Datenschutz gewährleistet. Resource-Sharing: Ein weiterer Vorteil liegt in der gemeinsamen Nutzung von Peripheriegeräten. Z.B. Drucker, Scanner, ISDN-Datenübertragung oder eine zentrale Internetanbindung (Web-Server, Proxy-Server). Electronic Mail wird zur schnellen Kommunikation untereinander genutzt. Dabei ist es völlig unerheblich, ob sich der Zielrechner einer im gleichen Büro oder z.b in New York befindet. Es besteht zudem die Möglichkeit eines komfortablen Datenaustausches, da sich Dateien als sogenannte Attachechments an die anhängen lassen. Remote-Access/Login: Das Einloggen in ein Netzwerk (das an das öffentli. Tel.-Netz angeschlossen ist) ist von beliebiger Stelle möglich. Dadurch hat z. B. ein Systembetreuer die Möglichkeit, auf ein Netzwerk zuzugreifen und es zu administrieren (verwalten), auch wenn er hunderte von Kilometern entfernt ist.

3 3 Vernetzungskonzepte 1. Zentralrechnerkonzept Mehrere Terminals sind an einem zentralen Host-Rechner angeschlossen. Dieser bearbeitet die Aufgaben nacheinander. Betriebssystem: Unix Anwendung: Banken, Infosysteme. Vorteile Kosteneinsparung: Terminals (nur Tastatur+Monitor) weniger Kosten je Nutzer Entlastung von Datenverwaltung Nachteile Großrechner muß laufen spezielle(s) Räume und Personal für Großrechner 2. Peer-to-peer: Alle Rechner im Netz sind gleichberechtigt und gleichwertig. Verteilte Serverfunktion. Betriebssystem: Win ab 3.11, Mac OS, Linux Anwendung: Kleine Büros, Spiele einfache Konfiguration und Verwaltung des Netzes geringe Kosten keine zentrale Datenverwaltung- und Sicherung (Backup) nur empfehlenswert bis zu ca. 10 Rechnern 3. Client-Server-Konzept: Auch bei diesem Konzept sind alle Arbeitsstationen (Clients) miteinander verbunden HUB). Zusätzlich dazu stehen einige Rechner zur Verfügung, die spezielle Aufgaben für die Clients übernehmen. Diese Rechner werden als Server bezeichnet. Betriebssystem: Novell, Win-NT / Server, MacOS Anwendungen: hauptsächlich Firmen-LAN s Vorteile zentrale Datenverwaltung (Backup) File/Printer-Sharing Nachteile Höhere Kosten (Server + Server-Software) aufwändige Verwaltung/Anministration Hier ein paar Beispiele: Fileserver/Applicationserver: hier sind Dateien, Datenbanken und Programme gespeichert und werden den Clients zur Verfügung gestellt Printserver: dieser Server übernimmt die Steuerung der Drucker Kommunikationsserver: hier werden z.b. -Konten verwaltet (Mail-Server) oder Datenübertragungen durchgeführt (ISDN-Server) Proxiserver: hier sind beispielsweise häufig aufgesuchte Webseiten zwischengespeichert, um sie schneller wieder aufzurufen zu können.

4 4 Netzwerktopologien. Topologie ist die Lehre von der Lage und Anordnung geometrischer Gebilde im Raum. Bezogen auf die Netzwerktechnik ist es die Art und Weise, wie die Rechner miteinander verbunden sind. Bus-Topologie: Alle Rechner einschließlich Server werden an eine zentrale Leitung (Bus, Koaxialkabel) angeschlossen. Am Ende des Busses muss damit die Datensignale nicht reflektiert werden ein Abschlusswiderstand (Terminator) angebracht werden. einfache Installation geringer Verkabelungsaufwand geringe Kosten Leitungslänge ist begrenzt schwierige Fehlersuche bei Netzausfall geringere Netzwerkleistung bei steigender Teihlnehmerzahl geringe Abhörsicherheit Stern-Topologie: Die Verbindung der Rechner erfolgt mit Hilfe eines so genannten Sternverteilers (Hub/Switch). Der Rechner wird durch Einstecken einer Zweidrahtleitung (Twisted Pair Kabel, RJ 45) an das bestehende Netz angeschlossen. Ein Server ist für den Betrieb eines Sternnetzes nicht zwingend. Es kann auch als Peer-to-Peer Netz betrieben werden. keine Datenkollisionen (Jamming, Switch erforderlich) einfache Erweiterung des Netzes gute Absicherung (gegen unerlaubten Zugriff) aufwändige Verkabelung (ein Leitungspaar zu jedem Rechner) begrenzte Leitungslänge vom einzelnen Rechner zum Hub/Switch Bei Ausfall des Hub/Switch kein Datenaustausch mehr möglich hohe Kosten (Kabel, Switch)

5 5 Ring-Topologie: Alle Arbeitsstationen und der (die) Server (nicht unbedingt notwendig!) werden in Form eines Ringes miteinander verbunden. Die Daten des Quellrechners werden ins Netz eingespeist und wandern von Rechner zu Rechner, bis der Zielrechner sie anhand ihrer Adresse erkennt. hohe Ausfallsicherheit durch Einsatz eines Doppelrings (FDDI) keine Einschränkung der Länge des Netzes, da die einzelnen Rechner als Zwischenverstärker wirken hoher Verkabelungsaufwand, da zu jedem Rechner eine Doppelleitung geführt werden muss zur Erweiterung muss der Ring unterbrochen werden

6 6 Kabelarten Man unterscheidet zwischen leitergebundener und leiterungebundener Vernetzung. Für drahtgebundene Verbindungen kommen im wesentlichen drei Medien in Frage: Twisted Pair, Koaxialkabel und Lichtwellenleiter (LWL). Ein Beispiel für drahtlose Verbindungen ist z.b. Infrarotschnittstelle (Maus, Tastatur) oder ein W-LAN (Funknetzwerk). Twisted Pair: Ein Twisted Pair Kabel ist eine Leitung mit vier verdrillten Adernpaaren aus Kupfer. Man bekommt es in verschiedenen Ausführungen. UTP (Unshielded Twisted Pair) S/UTP (Screened Unshielded Twisted Pair) S/STP (Screened Shielded Twisted Pair) Twisted Pair wird u.a. bei einem Stern-Netz (Ethernet) eingesetzt. Die Verbindung erfolgt normalerweise mittels RJ-45 Stecker. Twisted Pair Kabel sind in 7 Kategorien unterteilt. Die zulässige Kabellänge sowie die max. Taktung des Netzes muss bei der Auswahl des Kabels beachtet werden. Koaxialkabel (Antennenkabel): Diese Kabel bestehen aus einer inneren Kupferader, die von einer Isolationsschicht gefolgt von einem Kupferdrahtnetz umgeben ist. Das Netz dient sowohl als Leiter als auch zur Abschirmung. Koaxialkabel werden in erster Linie in Netzen mit Bus-Topologie verwendet. Man unterscheidet zwischen zwei Kabeltypen: Thin-Ethernet (10Base2) Länge des Stranges: max. 185 m Terminator: 50 Ohm Thick-Ethernet (10Base5) Länge des Stranges: max. 500 m Terminator: 95 Ohm Koaxialkabel-vernetzte Rechner sind bedingt durch fehlerhafte Verbindungen störungsanfälliger als Twisted-Pair- oder LWL (Lichtwellen-Leiter)-vernetzte Rechner. LWL (Lichtwellenleiter): Lichtwellenleiter bieten die z.zt. höchsten Übertragungsraten. Sie bestehen aus einer 0,1mm dünnen Glasfaser, die von einem Glasmantel mit anderem Brechungsindex umhüllt ist. Die Lichtimpulse bewegen sich entlang der inneren Faser. extrem hohe Übertragungsraten völlig unempfindlich gegenüber elektrischen oder elektromagnetischen Störeinflüssen Abhörsicherheit Für die Realisation eines 1000 MBit (Gigabit) Ethernet-Verbindung stehen 2 LWL-Typen zur Verfügung. 1000Base SX: max. Kabellänge zwischen 220 und 550 m 1000Base LX: max. Kabellänge zwischen 550 und 5000 m Bedingt durch die hohen Kosten ist der Einsatz dieser Technologie meistens auf so genannte Backbones beschränkt.

7 7 Zugriffsverfahren Man kann zwischen drei Zugriffsverfahren unterscheiden, nämlich Ethernet, Token Passing und FDDI. Ethernet (CSMA/CD >> Carrier Sense Multiple Access / Collision Detected) Funktionsweise: alle Rechner hören das Netz ab, um festzustellen ob Daten zu empfangen sind oder Daten gesendet werden können ein Rechner beginnt zu senden, wenn das Netz frei ist, anderfalls erfolgt nach kurzer Zeit ein neuer Versuch kommt es zu einer Datenkollision, sendet der Rechner, der die Kollision als erster entdeckt, ein Störsignal (Jamming-Signal), welches den anderen Rechnern eine Netzstörung signalisiert nach einer kurzen Zufallszeit wird wieder versucht zu senden. einfache Installation kostengünstiges Netz Erweiterung problemlos möglich einfaches anzapfen und abhören des Netzes häufige Datenkollisionen führt einer erheblichen Reduzierung der Übertragungsrate Übertragungsgeschwindigkeiten: 10 MBit / s > Ethernet 100 MBit / s > Fast-Ethernet 1000 MBit / s > GigaBit-Ethernet (LWL)

8 8 Token Ring (Token Passing) Der wichtigste Unterschied zu Ethernet ist, dass bei Token Passing ein Zugriffsverfahren verwendet wird, das Datenkollisionen verhindert. Funktion: ein bestimmtes Bitmuster (3 Byte Länge) kreist als sogenanntes Frei-Token sollen Daten gesendet werden, wandelt der entsprechende Rechner das Frei-Token in ein Belegt-Token um der Empfangsrechner kopiert die Daten in seinen Speicher und setzt im letzten Byte ein Bestätigungsbit sobald die Daten den Senderechner wieder erreichen, nimmt dieser die Daten aus dem Netz und wandelt das Belegt-Token wieder in ein Frei-Token um die Ringgröße unterliegt nahezu keiner Beschränkung, da auch hier die Rechner als Zwischenverstärker fungieren keine Datenkollision sendewillige Rechner müssen auf Frei-Token warten kostenintensiv im Vergleich zu Ethernet langsam im Vergleich zu GigaBit-Ethernet Medium: Twisted Pair FDDI (Fibre Distributed Data Interface) Dieses Verfahren wird vorwiegend als Backbone zur Verbindung mehrerer Teilnetze oder Standorte genutzt. Funktion: Die Funktion entspricht einem modifiziertem Token-Passing Verfahren. Es wird jedoch aus Sicherheitsgründen ein Doppelring verwendet. Verbesserung gegenüber Token-Passing: Es können sich gleichzeitig mehrere Pakete im Ring befinden. Übertragungsgeschwindigkeit: 100 MBit / s Medium: Lichtwellenleiter oder Kupfer (CDDI)

9 9 OSI-Schichtenmodell OSI steht für Open System Interconnection Damit Rechner miteinander kommunizieren können, muss es so etwas wie eine gemeinsame Sprache geben. Der Datenverkehr wird von sogenannten Protokollen geregelt. Die ISO (International Standardization Organisation) entwickelte 1983 ein Referenzmodell, welches in 7 Schichten oder Layer unterteilt ist. Die ersten vier Schichten bezeichnet man als transportorientierte Schichten und die letzten drei als anwendungsorientierte Schichten. Schicht 1: Bitübertragungsschicht Übertragungsmedien: lokale Netze, Telefonleitungen (Modem), integrierte Digitalleitungen (ISDN) Protokoll der Schicht: RS-232-C (serielle Schnittstelle) Schicht 2: Sicherungsschicht Eine Aufgabe der Sicherungsschicht besteht in der Festlegung des Zugriffsverfahrens. Verfahren: CSMA / CD, Token-Passing Schicht 3: Vermittlungsschicht Die dritte Schicht kümmert sich um das Routing der einzelnen Datenpakete. Protokoll: IP (Internet Protocol) Schicht 4: Transportschicht Diese Schicht hat u.a. die Aufgabe, die zu übertragenden Daten auf Senderseite in kleinere Einheiten zu zerlegen und auf Empfängerseite die Vollständigkeit zu prüfen und die Pakete wieder zusammen zusetzten. Protokoll: TCP (Transmission Control Protocol) Schicht 5: Sitzungsschicht Diese ist die erste anwendungsorientierte Schicht. Hier wird u.a. die Zuordnung logischer Namen zu den physikalischen Adressen vollzogen. Dies dient zum einfachen Austausch von Adressen auf Anwenderebene. Beispiel: DNS (Domain Name Server) Schicht 6: Darstellungsschicht Die Schicht ist für die Syntax und die Semantik der übertragenen Informationen zuständig. Dazu werden die Daten einheitlich kodiert. Der wichtigste Internationale Code ist der ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Schicht 7: Anwendungsschicht Die letzte Schicht stellt die Schnittstelle zum Anwender dar. Protokolle: , FTP und Telnet

10 10 Netzwerkkomponenten Netzwerkkarten: Der Netzwerkcontroller muss im wesentlichen zwei Aufgaben erfüllen. Physikalischer Netzzugang gem. Schicht 1 OSI Regelung des Zugriffsverfahrens gem. Schicht 2 OSI Jede Ethernet-Karte besitzt eine weltweit einmalige Netzwerkadresse (Burnt-in-Adresse). Übertragungsgeschwindigkeiten: 10 MBit / s > Ethernet 100 MBit / s > Fast-Ethernet 1000 MBit / s > GigaBit-Ethernet (LWL) Anschlüsse: RJ-45 > Twisted Pair BNC > Koaxialkabel Fiber SC > LWL Fiber ST > LWL Combokarten besitzen mehrere Anschlüsse. NW-Karten werden als ISA- oder PCI Karten angeboten, wobei der PCI- Bus eine bessere Performance bietet. Für die Realisation eines Token- Ring-Netzes werden spezielle Token-Ring-Karten benötigt. Repeater: Diese Zwischenverstärker verbinden Kabelsegmente desselben Kabelund Netzwerktyps (Schicht 1 OSI). Hub und Switch: Das sind Komponenten für sternförmige Netze. Ein Hub ist ein Sternverteiler mit 4, 8, 16 oder mehr Ports (Schicht 1 OSI). Switches sind intelligente Hubs, die kollisionsfreie Punkt-zu-punkt Verbindungen garantieren (Schicht 2 OSI). Bridge: Die zu verbindenden Teilnetze müssen zwar vom gleichen Typ sein, dürfen aber unterschiedliche Zugriffsverfahren nutzen. Die Bridge dient u.a. der Entkopplung von Teilnetzen. Es sind Netze bis zu 20 Km Länge möglich (Schicht 2 OSI). Router: Sie dienen zur Verbindung von Teilnetzen mit gleichem Protokoll (Ausnahme: Multiprotokoll-Router). Es gibt statische und dynamische Router. Ohne Router wäre der Austausch von Daten im weltweiten Internet nicht möglich. (Schicht 2 OSI) Gateway (-Rechner): Ein Gateway dient zur Verbindung zweier beliebiger Netze. Die Netze müssen keine Gemeinsamkeiten besitzen in punkto Typ, Zugriffsverfahren und Codekonvertierung. Typische Anwendung: Anbindung eines lokalen Netzes an das Internet mittels einer ISDN-Karte. Über den Gateway-Rechner können andere Arbeitsstationen ohne eigene ISDN-Karte ins Inertnet. (Schicht 2 OSI)