Netzwerktechnik
Was ist ein Netzwerk?
Verbund von PC, Laptop, Handy, Festplatte, Drucker, Scanner usw. die durch Kabel oder einer Funkverbindung verbunden sind.
Man unterscheidet Netzwerke nach:
- Größe: LAN, WAN.
- Hierarchie: Client-Server Netzwerken, Peer-to-Peer
Damit eine Kommunikation funktioniert, muss die Adressierung eindeutig und die Protokolle klar sein.
Hardware
Router
Ein Router verbindet zwei Netzwerke.Er besitzt mindestens zwei Netzwerkschnittstellen, wobei eine für das Local Area Network (LAN) und die andere für das Wide Area Network (WAN) zuständig ist. Er sendet alle Datenpakete an den richtigen Anschluss, unter der die Zieladresse erreichbar ist. Dazu führt er eine Routingtabelle. Im Gegensatz zum Switch würde er Daten ohne IP-Adresse nicht weiterleiten.
Switch
Er macht aus einem Anschluss gleich mehrere Netzwerkanschlüsse. Intern speichert er sich eine Tabelle ab, so das der Switch genau weiß, welche Netzwerkschnittstelle (bekannt über seine MAC-Adresse) an welchem Port (Netzwerkanschluss) zu finden ist.
Die MAC-Adresse:
Jede Netzwerkkarte (Network Interface Card / NIC) verfügt über eine einmalige Nummer, der so genannten MAC-Adresse (Media Access Control). (Länge von 6 Byte=48 Bit).
Beispiel: 00-06-78-25-7C-A1
Die IP-Adresse:
32 Bit lange eindeutige Adresse mit 4 Abschnitten zu je 8 Bit, Adresse wird durch 4 Dezimalzahlen angegeben.
Beispiel:
192.168.101.5
| dezimal: | 192 | 168 | 101 | 5 |
|---|---|---|---|---|
| dual: | 11000000 | 10101000 | 01100101 | 00000101 |
IPv6 - Adressen haben eine Länge von 128 Bit, so sind viel mehr Endgeräte adressierbar. (theoretisch: 600 Billiarden pro mm2)
Subnetzmaske:
Die IP-Adresse enthält die Netzwerkadresse und die Computeradresse. Die Trennung zwischen den beiden Teilen wird von der Subnetzmaske festgelegt.
Beispiel:
| im Zehnersystem | im Dualsystem | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 192. | 168. | 101. | 5 | 11000000 | 10101000 | 01100101 | 00000101 |
| 255. | 255. | 255. | 0 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
Die Netzwerkadresse ist der Teil, in der die Subnetzmaske 1 ist. Eine direkte Kommunikation kann nur von Rechnern innerhalb des gleichen Subnetzes funktionieren. Mit Rechnern aus anderen Subnetzen kann nur über ein Router kommuniziert werden, dessen IP-Adresse als Standardgateway eingetragen sein muss.
Private IP-Adressen:
Ist ein Netzwerk nicht direkt mit dem Internet verbunden, so werden private IP-Adressen vergeben. Das Netzwerk kann dennoch über einen Router mit dem Internet verbunden werden.
Klasse A: 10.0.0.0 bis 10.255.255.255 /Subnetz: 255.0.0.0 Klasse C: 192.168.0.0 bis 192.168.255.0 (256 Netze mit jeweils 254 Hosts)
Loopback-Device:
127.0.0.1: Pakete, die an das Netz 127.0.0.0 geschickt werden, werden nicht auf die Leitung ausgegeben, sondern intern verarbeitet. Mit Hilfe dieser Netzwerkadresse sind Netzwerkanwendungen auch möglich, falls keine Netzwerkkarte vorhanden (bzw. defekt) ist.
DHCP:
Dynamic Host Configuration Protocol: der DHCP - Server vergibt eine IP-Adresse (auf Zeit). Außerdem wird das Default- bzw. Standard-Gateway und die DNS-Serveradressen mit angegeben.
TCP/IP - Protokoll
- Fragmentierung: Die Daten werden in kleinere Pakete zerlegt.
- Adressierung: die Pakete erhalten eindeutige Adresse (mit Absender und Empfängerverweis
- Routing: die Pakete werden vom Sender zum Empfänger über Router verschickt. Die Pakete werden unabhängig voneinander verschickt, d.h. auf unterschiedliche geografischen Wegen.
- Defragmentierung: Die Pakete werden wieder zusammengesetzt
- Überprüfung: Fehlende oder defekte Pakete werden erneut angefordert. Im Gegensatz zu TCP wird bei UDP auf eine Überprüfung verzichtet. Für den Preis der schnelleren Übertragung verzichtet man auf eine 100%ige Übertragung, wie z.B. bei Videoübertragung (hier kommt es auch nicht auf jedes Paket an).
Adressierung von Anwendungen mit Portnummern:
Die IP-Adresse identifiziert eindeutig einen Rechner. Auf diesem können jedoch unterschiedliche Anwendungen (Server, Services) laufen:
| 21 | ftp | Datenaustausch zum FTP - Server |
|---|---|---|
| 25 | smtp | Simple Mail Transfer Protocol zum Verschicken von Mails |
| 53 | dns | Domain Name System wandelt IP-Adressen in Namen um, ähnlich wir bei einer Telefonauskunft |
| 80 | http | Hypertext Transfer Protocol ist das Standardprotokoll bei der Kommunikation zwischen Internetclient und Webserver |
| 110 | POP3 | Post Office Protocol 3 ist ein Verfahren zum Empfangen von E-Mails |
| 443 | https | Hypertext Transfer Protocol Secure ist die sichere (verschlüsselte) Version von HTTP, da die Datenübertragung das Verschlüsselungsprotokoll SSL einsetzt. |
| 143 | IMAP | Internet Message Access Protocol erlaubt das Verwalten von Emails auf dem Server, samt Ordnerstrukturen. |
Aufbau eines Datenpaketes:
Ein Datenpaket wird von „oben nach unten“ verpackt, jede Schicht reicht dass Paket an das nächst untere weiter, wo zusätzliche Informationen hinzugefügt werden. Beimn Empfänger wird das Paket dann von „unten nach oben“ ausgepackt und weitergeleitet.
HTTP - Abfrage:
eine Anfrage an einen Webserver Die Kommunikation findet nach dem Client-Server-Prinzip statt. Der Browser schickt eine Anfrage an den Webserver. Er bearbeitet die Anfrage und sendet das Ergebnis zurück. Danach ist die Verbindung beendet.
Eine typische Adresse zur Abfrage:
http://Servername.Domainname.Top-Level-Domain:TCP-Port/Pfad/Datei?Parameter und Wert
http://www.nwt-unterricht.de:80/dokuwiki/doku.php?id=html:start