INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 1 Fachhochschule Wels Mechatronik Wirtschaft - MEWI FH Campus Wels Einführung in die Informatik VL 3: Netzwerkgrundlagen:

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1 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 1 Fachhochschule Wels Mechatronik Wirtschaft - MEWI FH Campus Wels Einführung in die Informatik VL 3: Netzwerkgrundlagen: LAN, WLAN, Internet WS 2011 / 2012 Dr. Karl H. Kellermayr

2 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 2 Definition Netzwerk o Begriffsfestlegung Sobald zwei Rechner per Kabel oder Funk (kurz mit einem Kommunikationskanal) miteinander verbunden sind und Daten austauschen können, kann man von einem Computernetzwerk in der kleinsten Variante sprechen. Zwei Rechner, ein Kabel: ein Netzwerk

3 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 3 Problemstellungen in einem typischen Netz o Übertragungstechnik (Signale, Daten müssen über eine Kommunikationsmedium, einen Kommunikationskanal übertragen werden) o Vermittlungstechnik (Kommunikationskanäle vom Sender zum Empfänger müssen aufgebaut werden) o Kommunikationssteuerung nach ISO OSI (der Kommunikationsvorgang muss automatisiert abgewickelt werden – Basis hierfür sind Schnittstellen und Protokolle basierend auf dem ISO OSI Referenzmodell – Daten werden als Datenpaket mit Steuerinformation übermittelt und finden automatisch den Weg zum Empfänger) o Wichtige konkrete Netz - Technologie: Internet Allgemeiner Fall Komplexes Netz

4 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 4 Aufgabenstellungen in einem typischen Netz o Netzwerkmanagement, Netzverwaltung o Ressourcen (Programme, Dateien, Drucker,…) für die Netzwerkbenutzer bereitstellen, gezieltes freigeben und Sicherheit (vor Missbrauch) gewähren! o Dienste (Dienstleistungen) bereitstellen. o Arbeitsteilung nach dem Client-Server Prinzip. Allgemeiner Fall Komplexes Netz

5 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 5 Hardware-Komponenten zur Vernetzung o Verbindungskabel »Kupferkabel »Koaxialkabel »Glasfaserkabel »Funk »Infrarot o Netzwerkkarte »Weltweit einmalige, eindeutige und unveränderbare Kartennummer (Knoten- Adresse MAC Adresse) und Netzzugangs- und Kommunikationssteuerung

6 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 6 Gründe und Ziele einer Vernetzung o Verbesserte Kommunikation o Steigerung der Effektivität im Datenverbund o Kostensenkung im Funktionsverbund o Optimaler Organisationsverbund »Einfach und effiziente Datensicherung »Absicherung der Verfügbarkeit »Optimierung der Rechnerauslastung »Optimierung der Wartung (Ferndiagnose, Fernwartung)

7 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 7 Die wichtigsten Grundkonzepte der Vernetzung: o Peer to Peer Netze o Client – Server Netze

8 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 8 Peer-to-Peer-Netzwerk o Vernetzung mehrerer gleichwertiger Computer »Jeder Computer kann sowohl ein Server als auch ein Client sein. »Jeder Computer dient zunächst als Arbeitsstation für einen Mitarbeiter und kann Dienstleistungen für einen anderen Computer ausführen. o Einsatzgebiete »Einige wenige Benutzer (< 10) möchten z.B. einen Drucker gemeinsam nutzen und gelegentlich auf den gleichen Datenbestand zugreifen.

9 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 9 Server basierende Netze (Client-Server Netze: NetWare, Microsoft Windows 2003 Server etc.) Netzwerkdrucker WAN Programme Daten Plattenspeicher für das ges. Netz Print-Server File-Server Kom-Server App. Server etc. Server Client

10 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 10 Server basierende Netze (Client-Server Netze: NetWare, Microsoft Windows 2003 Server etc.) Zwei oder mehrere Rechner (PCs) die so miteinander verbunden sind, dass sie Ressourcen und Peripheriegeräte (z.B. Festplattenlaufwerke, Drucker, Daten) gemeinsam benutzen können, wobei mindestens ein Rechner als Server fungiert. Der Server ist ein Rechner, auf dem das Netzwerk- Betriebssystem ausgeführt wird und der die Kommunikation und gemeinsamen Netzwerk- Ressourcen steuert. Die Client-Computer sind die einzelnen Benutzer-Rechner, die an das Netzwerk angeschlossen sind.

11 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 11 Client und Server sind selbstständige Prozesse o Client »Richtet Anforderung an Server »Client-Software –Verwaltet Anforderungen des Anwenders –Gibt Informationen an Netzwerkkarte weiter –Nimmt ankommende Daten entgegen und stellt diese dem Anwender zur Verfügung o Server »Erbringt angeforderte Dienstleistung »Server-Software –Verwaltet ankommende Anforderungen –Erledigt die entsprechenden Arbeiten –Gibt Rückmeldung an den Absender der Anforderung

12 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 12 Server o Server-Arten »File-Server »Druck-Server »Anwendungs-Server »Mail-Server »Fax-Server »CD-ROM Server »Datenbank-Server »Proxy-Server (Gateway) »Web-Server usw. o Zugriff auf den Server »Anmeldung mit Namen und Passwort »Zugriff auf Netzwerkressourcen (Netzwerklaufwerke, Netzwerkdrucker, Kommunikationsdienste wie Faxmöglichkeit und Internetzugang

13 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 13 Datenraten Datenübertragungsgeschwindigkeit ? o Übertragungsgeschwindigkeiten werden in Bit pro Sekunde angegeben. o Schreibweise bps (bit pro Sekunde, bits per second), z. B. Mbps für MegaBit pro Sekunde. o Andere gebräuchliche Abkürzungen wären Mbit/s oder MBit/sec.

14 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 14 PAN Vernetzung von Netzen: Persönliche, lokale Netze, regionale, Fern- und Globalnetze bilden ein (strukturiertes) Netz von Netzen WAN MAN LAN T TT WAN MAN GAN WAN PAN TTT GAN PAN

15 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 15 Klassifizierung von Computernetzen nach der räumlichen Ausdehnung o PANPersonal Area Network (Endgeräte am privaten Arbeitsplatz) o LANLocal Area Network (Privatbesitz, Wirkungsbereich eines Gebäudes, eines Grundstückes, einer Firma) o MANMetropolitan Area Network (Wirkungsbereich eines Großraumes, wie etwa einer Stadt) o WAN Wide Area Net work (Wirkungsbereich eines Landes, eines Kontinentes wie Europa) o GANGlobal Area Network (Wirkungsbereich global, weltweit)

16 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 16 Einordnung der PAN / LAN / MAN / WAN / GAN 1101001k10k100k Entfernung (m) 1k 10k 100k 1M 10M 100M Datenrate (Bit/s) Telefon - Nebenstellen (PBX) ISDN Prozessor- kopplung Busse MAN LAN 64 kBit/s WAN / GAN Privat 1000M PAN Öffentlich

17 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 17 Vernetzung von Netzen: Private lokale Netze werden öffentlich Fernnetze zu einem Netz von Netzen TT T T T T T Privates Netz Öffentliches Netz LokalesNetz Netzzugang Ort A T Teilnehmer Ort B Ortsvermittlung Ort A Ortsvermittlung Ort B Fernvermittlung Haupt- anschluss Nebenstellen- anschluss Wichtiges Beispiel: Telefonnetz (private Nebenestellen, Ortsnetz, Fernnetz)

18 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 18 Adressierung und Zustandekommen einer Verbindung im Telefonnetz: Jeder Teilnehmer ist in einemSub-Netz durch eine eindeutige Nummer erreichbar. Zwischen den Netzen gibt es Verbindungsleitungen. Beispiel: An der FH sind alle Mitarbeiter durch eine 4 stellige Nebenstellnummer (privates Netz) erreichbar. Die FH Wels ist im Netz Wels (Ortsvermittlungsnetz 07242) durch die Nummer 72811 (Hauptanschluss) erreichbar. Mitarbeiter FH Nr. 3610 FH Wels Nr. 72811 Damit ein Teilnehmer aus dem Ortsnetz Linz den Mitarbeiter der FH anrufen kann muss er 0724 – 72811 – 3610 wählen. Damit wird für die Abwicklung des Gesprächs eine Leitung durchgeschaltet- Ortsnetz Wels 07242 Ortsnetz Linz 0732

19 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 19 Topologien für Netze Bus, Stern, Ring, Mischformen, Masche, Baum o Topology…räumliche Anordnung, räumliche Struktur o Es ist zu unterscheiden zwischen »Physikalischer Topologie welche physikalische Verkehrswege bestehen wie zwischen den vernetzten Geräten »Logische Topologie welche Verkehrsregeln bestehen zwischen den vernetzten Geräten, wer darf wie, wann auf die physikalischen Verkehrswege zugreifen

20 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 20 Topologische Klassifizierung von Computernetzen a) vermaschte Netze, b) Sternnetze c) Baumartige Netze, d) Busse, e) Ringe f) Mischformen

21 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 21 Datenkommunikation über das (analoge) Telefonnetz erfordert Signalanpassung über Modems MO dulation DEM odulation Nutzung des analogen Frequenzbandes zwischen 300 Hz und ca. 3,3 kHz für digitale Daten (durch MODEM): Frequenz f 0 für LOGISCH 0 Frequenz f 1 für LOGISCH 1 f0f0 f1f1

22 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 22 Analoges Telefon Analoges Telefon Sprachsignale werden in analoge elektrische Signale umgewandelt. Als solche werden sie übertragen (und vermittelt) und beim Empfänger wieder in ein analoges Sprachsignal analoges Sprachsignal rückgewandelt Nachteil: Analoge Signalübertragung ist störungsanfällig Durch Verzerrungen, Rauschen, Einstreuungen wird Signal verfälscht..

23 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 23 Es (gab) gibt weiter dienstspezifische Netze - jeder Dienst hat sein eigenes Netz, eigene Technik und spezielle Endgeräte Fernsprechen Fernschreiben Datenübermittlung Telefon Telex Rechner Bildschirme PCs Sprechfunk Funkgeräte

24 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 24 Digitales Telefon Digitales Telefon Sprachsignale werden in P uls- C ode- M odulierte el.digitale Signale umgewandelt Als solche werden sie übertragen (und vermittelt) und beim Empfänger wieder in ein analoges Sprachsignal rückgewandelt. Vorteil: Digitale Signalübertragung ist störungssicher (Qualität der Nutzsignale unabhängig von Verzerrungen etc.) PCM 011010001010 Digitale Telefonie

25 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 25 Dienstintegrierte Netze - unterschiedliche Dienste werden über die entsprechenden Endgeräte in einem Netz abgewickelt

26 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 26 Technische Kommunikation ISDN Grundprinzipien n Basiert auf dem i ntegrierten D igital n etz (IDN) für Telefonie (digitale Übertragung und Vermittlung) n Entwickelt sich aus dem IDN für Telefonie durch Einfügen zusätzlicher Funktionen und Eigenschaften (einschließlich solcher anderer spezialiserter Netze, wie z.B. Paketvermittlung aus Datennetzen) n Ist durch einige wesentliche Hauptmerkmale gekennzeichnet, wie z.B. dadurch, das im gleichen Netz die Übermittlung von Sprachsignale und Nicht- Sprachsignalen (z.B. Daten, Bilder,etc.) stattfindet. n Ist durch eine beschränkte Typenvielfalt normierter Benützerschnittstellen gekennzeichnet n Neue Dienste werden auf der Basis vermittelter 64 kBit / s-Verbindungen konzipiert ISDN

27 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 27 VERMITTLUNGSTECHNIK IN NETZEN: 3 ZENTRALE TECHNIKEN o Leitungsvermittlung o Nachrichtenvermittlung o Paketvermittlung

28 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 28 Das Telefonnetz basiert auf dem Prinzip der Leitungsvermittlung Phasen einer verbindungsorientierten Kommunikation nach dem Leitungsvermittlungsprinzip

29 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 29 Das Prinzip der Nachrichtenvermittlung (store and forward) T T Belegung Empfangsbestätigung Zuüber- tragende Nachricht Zwischen- speicherung Zwischen- speicherung Zwischen- speicherung Zustellung Empfangene Nachricht

30 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 30 Paketvermittlung - Nachrichten werden in Pakete aufgeteilt und finden autonom ihren Weg durch das Netz DATENNETZE UND DAS INTERNET BASIEREN AUF PAKETVERMITTLUNG Paket 1 Paket 2 Paket 3 Nachricht Paket 3 Paket 2 Paket 1 Bei der Paketvermittlung wird zur besseren Auslastung des Netzes und zur Verbesserung der Fairness im Netz eine Nachricht in viele Pakete unterteil.

31 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 31 Adressierung und Zustandekommen einer Verbindung im Telefonnetz: Jeder Teilnehmer ist in einemSub-Netz durch eine eindeutige Nummer erreichbar. Zwischen den Netzen gibt es Verbindungsleitungen. Beispiel: An der FH sind alle Mitarbeiter durch eine 4 stellige Nebenstellnummer (privates Netz) erreichbar. Die FH Wels ist im Netz Wels (Ortsvermittlungsnetz 07242) durch die Nummer 72811 (Hauptanschluss) erreichbar. Mitarbeiter FH Nr. 3610 FH Wels Nr. 72811 Damit ein Teilnehmer aus dem Ortsnetz Linz den Mitarbeiter der FH anrufen kann muss er 0724 – 72811 – 3610 wählen. Damit wird für die Abwicklung des Gesprächs eine Leitung durchgeschaltet- Ortsnetz Wels 07242 Ortsnetz Linz 0732

32 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 32 Die Datenpakete finden in Paketvermittlungsnetzen autonom ihren Weg von der Quelle zum Ziel Öffentliches Netz (Netz von Netzen) Privates lokales Netz (Quelle) Privates lokales Netz (Ziel) Netzzugangsknoten bei Provider Router (Standardgateway) ins öffentliche Netz Jeder Teilnehmer hat in einem Sub-Netz eine weltweit eindeutige Adresse. Die Sub-Netze sind über Router zu einem globalen Netz vernetzt. Ein Datenpaket welches an eine Zieladresse abgeschickt wird verfügt im Paketkopf über die erforderlichen Adressinformationen. Ein Paket welches an ein Ziel in einem anderen Netz geschickt wird, wird vom Router (Standardgateway) in ein übergeordnetes Netz geschickt, bis es das Zielnetz erreicht. Dort wird es vom Router an die Zieladresse geschickt. Jedes Netz ist charakterisiert durch Netzadresse und Subnetzmaske Jede Stationen haben eindeutige Adresse: Host und Netzadresse

33 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 33 Das OSI Referenzmodell, das 7-Schichtenmodell der ISO für die offenen Kommunikation

34 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 34 Vernetzung heterogener Systeme nach dem Prinzip Open System Interconnection – Schichtenmodell (Schalenmodell) Der allgemeine Fall N Systeme N (Anschluss-) Leitungen, N Schnittstellenimplementierungen Systeme 1 Systeme 2 Systeme 3 Systeme 4 Systeme 5

35 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 35 Das OSI-7-Schichtenmodell der ISO

36 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 36 OSI Open System Interconnection ISO-7 Schichten Referenzmodell 7. Anwendungsschicht 6. Präsentationsschicht 5. Sitzungsschicht 4. Transportschicht 3. Netzwerkschicht 2.Datenverbindungsschicht 1. Physikalische Schicht physikalisches Medium

37 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 37 OSI-Modell als Basis für die Vernetzung von Netzen System A System B Anwendung A Schicht 1 Schicht 2 Schicht 3 Schicht 4 Anwendung B Schicht 1´ Schicht 2´ Schicht 3´ Schicht 4´ Subnetz (z.B.Ortsnetz A) FHS Wels lokales Netz Subnetz (z.B.Ortsnetz B) Internes Netz eines Internet-Providers Subnetz (z.B.Fernnetz) ISDN der Post N-Relay System (Router) N-Relay System (Router) Datenpaket (ähnlich Datei) Netzinfrastruktur Schicht 7 bis 5 Schicht 7 bis 5

38 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 38 Kommunikationsarchitektur nach OSI Application Presentation Session Transport Network DataLink Physical Anwendung Darstellung Sitzung Transport Vermittlung Sicherung Übertragung Schicht 5 Protokoll Schicht 7 Schicht 6 Schicht 5 Schicht 4 Schicht 3 Schicht 2 Schicht 1 Data-Link Physical Vermittlungsknoten Informationsfluß zwischen den Schichten - reale Kommunikation zwischen Stationen logische Kommunikation zwischen den Instanzen derselben Schicht

39 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 39 Anwendung Transport Netzwerk Sicherung Bitübertragung Anwendung Transport Netzwerk Sicherung Bitübertragung Medium Sicherung Bitübertragung Sicherung Bitübertragung Netzwerk Funk

40 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 40 Lokal Netze - LANs Lokal Area Netze o ETHERNET o (mehr als 70 % aller LANs, Tendenz weiter stark steigend)

41 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 41 ETHERNET o 1976 – Bob, Robert Metcalf – PARC, Palo Alto Research Center Californien o 1980 Weiterentwicklung durch D igital Equipment, I ntel und X erox (DIX Standard) o 1980 – Institut of Electrical and Electronic Engineers startet Projektgruppe 802 – IEEE 802. o Ethernet ist Standard IEEE 802.3 Robert M. Metcalfe and David R. Boggs.``Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks,'' Association for Computing Machinery, Vol 19/No 7, July 1976.

42 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 42 Klassische LAN Ethernet - Verkabelung mit Thicknet (Bustopologie) Transceiver … Trans mitter –Re ceiver … Signal über Kontaktstift auf Kabel bringen und von dort empfangen AUI …Attachment Unit Interface … Verbindung Netzwerkkarte Transceiver über 15 poligen DIX-Stecker DIX …Digital Intel Xerox … das Konsortium der Firmen Digital Equipment, Intel und Xerox, das seit 1980 die Ethernet Entwicklung vorantreibt!

43 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 43 Ethernet Übertragung o Nur eine Station darf zu einem Zeitpunkt übertragen o Signal breitet sich über das gesamte Kabel aus o Alle angeschlossenen aktiven Stationen empfangen das Signal (nur die Zielstation greift auf Signal zu) o Zugriff wird über CSMA/CD gesteuert – Carrier Sense Multiple Access mit Collision Detection Ethernet Kabel als shared bus Sendender Computer überträgt einen Datenrahmen Signal breitet sich über das ges. Kabel aus Ziel Computer empfängt eine Kopie des Datenrahmens

44 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 44 Grundsätzlicher Ansatz bei Ethernet: »Der gesamte Datenverkehr ist auf allen Knoten erkennbar »Problematik bei sehr vielen Stationen: Kollisionen, Kollisionen, Kollisionen,… »Ethernet ist schlechthin der Standard Connectivität (zunehmend auch für die Automatisierungstechnik) NNNNNNNNNNNNNNNN

45 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 45 Wie Daten über Ethernet übertragen werden WICHTIGER ASPEKT - Adressierung Ethernet Header IP Header TCP Header Daten Ethernet Kontrolnummer TCP Verkehr über das Ethernet Adressierung auf Ebene 2 (LAN – Shared Medium – Ethernet) Adressierung auf Ebene 3 (Netzwerk – IP) Adressierung auf Ebene 4 (Transport – TCP / Anwendungsport)

46 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 46 CSMA – Carrier Sense Multiple Access o Durch gleichzeitigen Zugriff von zwei oder mehreren Stationen kann es zu Kollisionen kommen o CSMA mit Collision Detect (CD) »Jede sendende Station horcht auf das Medium während der Übertragung »Wenn das empfangene Signal nicht mit dem gesendenden übereinstimmt wird dies al Interfernz, als Kollision erkannt »Übertragung wird beendet, Jam Signal, Back off, neuerlicher Sendeversuch nach einer bestimmten Zeit

47 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 47 CSMA / CD als Signal Zeitdiagramm A B C Zeit Sendewunsch

48 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 48 CSMA / CD A B C Zeit Sendewunsch Signalausbreitung

49 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 49 CSMA / CD A B C Zeit Sendewunsch

50 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 50 CSMA / CD A B C Zeit Sendewunsch Collision

51 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 51 CSMA / CD – Die Entstehung von Collisionen A B C Zeit Sendewunsch Collision wird von C erkannt Collision wird von A erkannt

52 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 52 Zugriffsverfahren bei CSMA/CD Rahmen transmission idle Rahmen contention: Zeitschlitze von Übertragungsversuchen mit Kollisionen Rahmen Zeit 3 Alternative Zustände (1) transmission - Übertragung (2) contention - Wettstreit (3) idle – Frei

53 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 53 Segmentierung bei Ethernet Segment 1 Segment 2 Repeater Zwischen Segmenten Verstärker: alle Signale aus dem einen Segment werden in das andere Segment übertragen! Vorteil: Größere Ausdehnung, Mehr Teilnehmer Nachteil: Mehr Teilnehmer verursachen mehr Kollisionen – geringerer Durchsatz

54 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 54 Segmentierung bei Ethernet Achtung ! Es darf zu keinen Schleifen kommen.

55 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 55 Sternförmiges Ethernet mit HUB (Twisted Pair und Glasfaser Kabel)

56 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 56 Ethernet mit HUB (passiver Stern) A B C HUB 10 Base T : Twisted Pair Kabel Weiterentwicklung auf 100 Mbps 100 Base T und auf 1 Gbps 1000Base T Max 100 m 100 Base…wird auch als fast Ethernet bezeichnet.

57 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 57 Einfaches 10/100/1000 Base-T LAN »Ein 10/100Base-T Hub verbindet mehrere Geräte PC RJ-45 Stecker NIC 10/100Base-T Hub (Multiport Repeater) 10Base-T oder 100Base-T EIA-568B Cat5 Verdrahtung Ethernet Geräte N NN N

58 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 58 Etwas Komplexeres 10/100 /1000 Base-T LAN 10/100Base-T Hubs (Multiport Repeaters) NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN Zum Unternehmens Backbone »Mit Hubs sehen alle Geräte den gesamten Netzverkehr

59 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 59 LANs mit Switch (Switching Hubs) NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN NNNN Zum Unternehmens Backbone »Durch Switches kann man Datenverkehr lokalisieren »Bildung von Collision Domains Lokaler Verkehr Segmentierte Collision Domain Lokaler Verkehr Verkehr von Quelle zu Senke Repeater Hub Switching Hub

60 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 60 Wireless LANs, drahtlose Netzwerke o Drahtlose LANs setzen sich in den letzten Jahren immer stärker durch, und haben in sehr kurzer Zeit den Marktdurchbruch geschafft. o Mit den herkömmlich verkabelten Systemen gibt es immer wieder Probleme: »Nachteil an verkabelten Netzwerken ist ihre mangelnde Flexibilität z.B. –wenn ein Betrieb umstrukturiert wird, oder –eine Anlage an einen anderen Ort überstellt werden muss. »In z.B. historischen geschützten Gebäuden oder einfach aus ästhetischen Gründen können manchmal keine Kabel verlegt werden. »Große Anfälligkeit gegenüber Katastrophen (Feuer, Erdbeben).

61 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 61 WLAN – IEEE 802.11 o Derzeit gibt es drei verschiedene Standards für Wireless LANs. »IEEE 802.11b »IEEE 802.11a »IEEE 802.11g o IEEE 802.11b ist der älteste und bereits sehr verbreitete Standard. o 802.11b kompatible Geräte funken mit einer brutto Datenrate von 11MBit/s (was netto ca. 5.5 MBit/s entspricht).

62 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 62 Drahtlose LANs nach IEEE CSMA/CD 802.1 Higher Layer Interface 802.2 Logical Link Control (LLC) MAC Token Bus Token Ring MAN Fiber Optics Wireless WLAN 802.5802.4 802.11 802.3802.6 802.8 Kabel Base- and Broadband, Fiber Optics Wireless MAC 802.15 Wireless WPAN MAC 802.16 Wireless WMAN 802.10 Standard for Interoperable LAN Security (SILS) 802.9 Integrated Services LAN (ISLAN) MAC Broad Band 802.7 Wireless Personal Area Network Wireless Metropolitan Area Network

63 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 63 WLAN – IEEE 802.11 o Als Frequenz wird das 2,4 GHz Band verwendet. Diese Frequenz wird auch in Mikrowellenöfen und beim Personal Area Network (PAN) Bluetooth eingesetzt. o Die Abstrahlenergie der Sender ist kleiner als 100mW. o Der Radius eines vom Accesspoint abgedeckten Bereichs ist abhängig von den räumlichen Gegebenheiten Richtwert 30-40 m

64 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 64 WLAN – IEEE 802.11 o Der Frequenzbereich (2,400 bis 2,4835 GHz) für 802.11b Wireless LANs ist in Kanäle aufgeteilt. o In Europa sind 13 Kanäle zugelassen, in den USA 11. o Diese Kanäle sind nicht überlappungsfrei, so dass es zu Störungen zwischen Accesspoints auf benachbarten Kanälen kommen kann. o Um diese zu vermeiden, werden idealerweise nur 3 Kanäle benutzt, z.B. 1, 6, 11.

65 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 65 WLAN: 13 überlappende Funkkanäle im Frequenzbereich von 2,4000 bis 2,4835 GHz

66 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 66 Mehrkanalkonfiguration eines Infrastruktur WLANs

67 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 67 Infrastruktur und ad-hoc Netzwerke o Es wird grundsätzlich unterschieden zwischen einem »Infrastrukturnetz und einem »ad-hoc Netzwerk. MT...Mobilteil AP...Access Point MT AP MT MT..Mobilteil eil MT

68 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 68 Das INTERNET Protokolle - TCP / IP

69 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 69 Internet o Internet lateinisch = zwischen englisch = Netz => "Zwischennetz" (Netz der Netze) Das Internet verbindet weltweit einzelne, voneinander unabhängige Rechnernetze. => Möglichkeit des weltweiten Datenaustausches und der weltweiten Kommunikation

70 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 70 Intranet - Extranet - Internet Kunden Internet Extranet Intranet Firmensitz Lieferant Aussenstelle Partner

71 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 71 Tim Berners-Lee: Der Erfinder und Entwickler des WWW - World Wide Web o Großen Beitrag zur raschen Verbreitung des Internets hat das World Wide Web, auch WWW o Entwickelt wurde das WWW 1990 in Genf auf Initiative von Physikern am Kernforschungszentrum CERN als weltweit verteilte, interaktive Datenbank wissenschaftlicher Arbeiten zum Thema "Hochenergiephysik". o Die erste Version wurde vom britischen Quantenphysiker Tim Berners-Lee implementiert. o Im Sommer 1991 wurde das WWW erstmals im Internet bekannt gegeben. o Benutzeroberfläche des WWW bilden sehr einfach zu handhabende Programme, die Browser. o Der erste Browser wurde 1992 vom CERN entwickelt.

72 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 72 Protokolle / Protokoll-Stack o Durch verschiedene Protokolle werden immer nur Teilaufgaben der Kommunikation abgehandelt. o Daher werden mehrere zusammengehörende Protokolle zu Protokollfamilien, Protokoll Stacks zusammengefasst: »NetBIOS bzw. NetBEUI »TCP / IP

73 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 73 Was ist / versteht man unter TCP/IP o Protokollsatz (primär Transport und Netzwerkebene) der es Rechner ermöglicht, Ressourcen über ein Netzwerk zu teilen »Der Ausdruck TCP/IP wird oft auch für andere Protokolle außer TCP und IP benützt »Internet besteht im wesentlichen nur aus vier Schichten oder Ebenen –Anwendungsschicht (FTP, SMTP, HTTP) –Transportschicht (TCP) –Vernetzungsschicht (IP) –Netzzugangsschicht (Ethernet, Token Ring, V.24, X.21)

74 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 74 Netzwerk und Transportebene im Internet Der TCP/IP Stack

75 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 75 Transportschicht (TCP) » Präsentiert eine zuverlässige Verbindung für Anwendungen » Unterteilt Daten in Pakete (und fügt sie beim Empfang in der richtigen Reihenfolge zusammen) » Daten werden wiederverschickt, wenn ein Paket verschwindet (Fehlerbehebung) » Identifiziert Verbindungen durch 16-Bit Portnummern

76 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 76 Die Transporteben: TCP und UDP o Datenübertragung, o Zuverlässigkeit, o Flusskontrolle, o Multiplexing, o Verbindungen, o Prioritäten und o Sicherheit.

77 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 77 TCP Port o Ein Server bietet seine Dienste über Ports an. o Nummern zwischen 0 und 65 535 (Die Ports von 0 bis 1023 sind fest vergeben) Transporteinheit – Port stellt Verbindung zu Anwendung her

78 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 78 Vernetzzungsschicht (IP) - NETZWERKEBENE o Adressierte Rechner und Netze o Verbindet viele LANs o Benutzt ein (unzuverlässiges) Datagram- Protocol »Pakete können in Unordnung oder auch gar nicht ankommen » Identifiziert Verbindungen durch IP-Adressen

79 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 79 IP - Adresse

80 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 80 Adressierung im Netz (Internet) Komponenten eines Netz können auf verschiedenen Ebenen adressiert werden. Auf der Physikalischen Eben durch die Physikalische Anschlussleitung Auf der der Datalink-Ebene in einem LAN durch die MAC Adresse (nur im LAN von Bedeutung) Auf der Netzwerkebene durch die IP Adresse – weltweit eindeutig im Netz!

81 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 81 Aufbau der eindeutigen IP Adressen, einer Adresse der Netzwerkebene o Unter IP v4 besteht jede Adresse aus 32 Bit (4 mal 8 Bit – 4 durch Punkt getrennte Zahlen kleiner 255) o Unter IP v6 wird jede Adresse aus 128 Bit bestehen o Jede Adresse besteht aus einer »Netzadresse »Und Hostadresse

82 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 82 Aufbau der eindeutigen IP Adressen, einer Adresse der Netzwerkebene o Netzadressen Sind in Klassen gegliedert wenige Klasse A Netze erlauben viele Hosts zu adressieren…. 2 24 -2=16.777.214 Es gibt nur 126 Klasse A Netze Klasse B... 2 16 -2=65.534 Hosts (es gibt 2 14 =16.384 Klasse B Subnetze) Klasse C … 2 8 -2=254 Hosts (es gibt 2 21 =2.097.152 Klasse C Subnetze)

83 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 83 Klasse A Netze 7 Bit für Netzadressen (127 ist eine spezielle Adress Loopback Adresse) 24 Bit für Hostadressen (2 24 -2= 16.777.214 Hosts adressierbar)

84 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 84 Klasse B Netze 14 Bit für Netzadressen (2 14 = 16.384 Subnetze adressierbar ) 16 Bit für Hostadressen (2 16 -2= 65.534 Hosts adressierbar)

85 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 85 Klasse C Netze 21 Bit für Netzadressen (2 21 = 2.097.152 Subnetze adressierbar ) 8 Bit für Hostadressen (2 8 -2= 254 Hosts adressierbar)

86 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 86 Private IP-Adressbereiche? Es gibt zu wenige IP Adressen, daher werden gewisse im Internet nicht geroutet und können mehrfach verwendet werden.

87 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 87 Wichtige Parameter der Netzwerkeinstellung OSI- Schicht Anwendung Darstellung Sitzung (Kommunikationssteuerung) Transport Vermittlung / Netz Sicherung,Zugang / Data Link Bitübertragung Wichtige Parameter / Einstellungen MAC Adresse IP Adresse, Subnetz Maske, Standard Gateway DNS Server Statisch oder dynamisch mit DHCP Fest durch Karte bestimmt. Zuordnung IP zu MAC durch ARP Protokoll auf IP Ebene

88 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 88 Wie kann man seine Netzwerkeinstellungen einsehen IPCONFIG / ALL

89 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 89 Bildung von Subnetzen und die Subnet-Maske KlasseSubnet-Maske A255.0.0.0 B255.255.0.0 C255.255.255.0 Außer der IP-Adresse selbst ist bei der Adressierung im Internet die Subnet-Maske von großer Bedeutung. Mit ihr wird im wesentlichen ein Subnet festgelegt, in dem sich der Host befindet Jeder Router muss schnell erkennen, ob ein Paket die gleiche Netzadresse hat wie das eigene Netz oder ob es in ein anderes Netz geschickt werden soll.

90 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 90 Bildung von Subnetzen und die Subnet-Maske 255 entspricht binär 1111 1111 Durch komponentenweise logische-Verknüpfung der Netzwerkadresse mit der Subnetzmaske Kann rasch ermittelt werden ob die Ziel-Netzadresse gleich der eigenen Netzadresse ist

91 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 91 Ein Internet, ein Netz von Netzen wird auf Ebene 3 durch Router gebildet Netz 2 Router Netz 1 Netz 3 Klasse A Netz 125.0.0.0 Klasse B Netz 129.22.0.0 Klasse C Netz 195.22.100.0 In so einem Netz können ca. 16 Mio. Rechner sein! In so einem Netz können bis zu 254 Rechner sein! In so einem Netz können bis zu 65.534 Rechner sein!

92 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 92 Internet-Protokol (IP) Router o Router befördern Pakete an IP-Adressen o Nur IP-Verkehr (nicht der ganze, darunter liegende LAN - Ethernet Verkehr) wird befördert. Darum können diese Router nicht von anderen Protokollen benutzt werden o Eine Sammlung von richtig konfigurierten IP- Routern bildet ein IP Netzwerk (Internet)

93 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 93 Routing im Internet (erfolgt auf der IP-Ebene!) Ethernet- LAN 1 Rechner A Ethernet LAN 2 Rechner C Router 2 ÜBER ROUTER von Netz zu Netz Router 1 Indirekte Zustellung IM GLEICHEN NETZ Rechner B Direkte Zustellung

94 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 94 Die TCP/IP Protokollfamilie Quelle: Wojtek Internet Standardanwendungen Socket Prog.

95 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 95 OSI Einbindung in Windows NT Netzwerkarchitektur RPCProviderNamed Pipes Benutzermodus Kernel-Modus 7.Anwendung 6.Präsentation 5. Sitzung NetBios-Treiber Redirector Server WinSock-Treiber 4. Transport Transport Driver Interface (TDI-Schnittstelle) Network Device Interface Specification (NDIS- Schnittstelle) Transportprotokolle STREAMS (LLC) (MAC) Treiber der Netzwerkkarten Netzwerkkarten 3. Netzwerk 2. Datenverbindung 1. Physikalisch

96 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 96 Schnittstellen für die Netzwerk - Anwendungseinbindung Anwendungen im Benutzermodus Dateisysteme TDI Transport Driver Interface NetBEUI (Microsoft) TCP/IP NWLink (IPX/SPX) (Novell) NDIS Network Device Interface Specification Windows Socket Treiber Adresse Socket: Port: 1200 IP:10.49.1.100 Subnet Mask: 255.255.255.0 Gateway (Router): 10.49.1.1 MAC Adresse: o Verbindungsmedium »Kupferkabel »Koaxialkabel »Glasfaserkabel »Funk »Infrarot o Netzwerkkarte »Weltweit einmalige, eindeutige und unveränderbare Kartennummer (Knoten-Adresse – MAC Adresse)

97 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 97 FTP - Dateien HTTP - WWW SMTP - Email Telnet – Virtuelles Terminal Standard - Internetanwendungen Server Ports: Telnet – 23 SMTP – 25 HTTP – 80 FTP – 21, 20

98 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 98 Erweiterung auf Netzwerkfunktionen - Der Redirector Anwendung User-Mode Kernel-Mode I/O Manager NTFS FAT Festplatten Gerätetreiber Alle Netzwerkfunktionen werden über den I/O Manager bearbeitet. Von den beteiligten Komponenten werden Netz-Zugriffe wie Zugriffe auf Dateien behandelt. Redirector Netzwerk TDI NDIS

99 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 99 Der Explorer als Benutzeroberfläche im Netz User-Mode Kernel-Mode I/O Manager NTFS FAT Festplatten Gerätetreiber Redirector Netzwerk TDI NDIS

100 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 100 E-Mail als Client Server Anwendung Mail Client Internet, Intranet oder Extranet Mail Server

101 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 101 Protokolle der Anwendungsebene: eMail Mail User Agent Mail Server o Die Komponenten: »Mail User Agenten (Client) »Mail Server »Warteschlange »Postfächer (Mailboxes) o Protokolle: »Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) –übermittelt Mail an Server: l Vom Client zum lokalen Mail Server l Von Mail Server zu Mail Server »Post Office Protocol (POP) –Mail Access Protokoll –Stellt Mail vom Server zum Client zu SMTP Mail Server SMTP POP

102 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 102 SMTP Mail Server Das SMTP Modell SMTP Sender SMTP Receiver User Datei System Internet SMTP Befehle, Handshake, Mail Mail Clients Datei System Abspeichern der Mails am lokalen Rechner Abspeichern der Server lokalen Rechner Internet Information Server oder Exchange Server

103 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 103 WWW BASIEREND AUF HTTP UND HTML HTTP, HTTPS…Transportmechanismus HTML…Markup, Formatierung der Information XML…Strukturierte Daten (Datenbanken)

104 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 104 World Wide Web - WWW » Ursprünglich am CERN als ein verstreutes Hypermediasystem angefangen » Eine grosse Samlung miteinander verbundener Dokumente die die Welt umfasst Hypertext: Ein Text der Verweise auf andere Dokumente enthält, die sich per Tastendruck sofort öffnen lassen, auch wenn sie sich wie im WWW üblich, auf einen völlig anderen System, irgendwo auf dieser Welt. Ein anderes Hypertext Beispiel ist die Windows Online Hilfe (lokaler Hypertext)

105 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 105 World Wide Web (WWW) Benutzer benützen Betrachterprogramme, Browser (Mosaic, Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer) die Dokumente von entfernten Servern holen Mehrheit der Dokumente kommt von HTTP-Servern (Hyper Text Transfer Protocol) und sind mit HTML (Hyper Text Markup Language) formatiert Die meisten Betrachterprogramme unterstützen auch andere Protokolle wie FTP und Gopher

106 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 106 Das Client Server Prinzip des WWW HTTP ist das (ein) Transportprotokoll über das Internet (Klartext, ASCII Zeichen). HTTPS grundsätzlich wie HTTP aber die Übertragung erfolgt verschlüsselt. Web-Server Web Browser Internet, Intranet oder Extranet

107 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 107 Statische HTTP Transaktion

108 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 108 HTTP - Anfrage –Unter Windows, im Internet Explorer fragt der Benutzer Dokument an mit http://www.fh-wels.at/Studium/ an –der Internet Explorer baut eine Verbindung zum Port 80 auf und schickt GET /Studium/ HTTP/1.0 Connection: Keep-Alive User-Agent: Mozilla/2.0 (Win95; I) Host: www.fh-wels.at Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, */* HTTP

109 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 109 HTTP - Antwort –Server www.fh-wels.at anwortet am Port 80 mit: HTTP/1.0 200 OK Server: LV_HTTP/1.0 Date: Wed, 10 Apr 1996 21:03:05 GMT Content-type: text/html Content-length: 469 Directory of /proposals/ etc.. HTTP HTML

110 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 110 Hyper Text Markup Language (HTML) –Sprache zur Beschreibung Hypertextdokumente –Besteht aus schlichtem Text mit verankerten Befehlen (Tags) –Tags können das Aussehen (fett, kursiv, etc.), Bilder, Links und Formularelemente beschreiben –Links deuten andere Dokument an und sind in der Gestalt von URLs (Universal Resource Locators) –Formularelemente können Eingaben annehmen (Text, Menüs, Knöpfe) die dann an einen Server weitergeschickt werden können

111 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 111 HTML, die Sprache des Internet Meine erste Web-Seite Willkommen auf meiner Homepage!... </html Hypertext, Hypertext Markup Language - HTML Für die Erstellung ist nur ein ganz gewöhnlicher Texteditor erforderlich!

112 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 112 Hyperlinks machen die HTML-Seite komplett! oEin Hyperlink wird prinzipiell mit dem Tag eingeleitet und mit abgeschlossen. oDer Text, der sich zwischen diesen beiden Tags befindet, wird unterstrichen dargestellt und farblich abgesetzt, so dass sofort zu erkennen ist: Dieser Text kann angeklickt werden. oHinter »a href=« schreibt man das Verzeichnis und den Namen der Datei, auf die verwiesen werden soll: Index oBefindet sich das Dokument dagegen auf einem anderen Server, muss die komplette URL angegeben werden: Website FH Wels

113 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 113 Über Hyperlinks können Seiten geradezu beliebig verlinkt werden Seitenablaufdiagramm = Navigationsmöglichkeit durch eine Web-Site Home - page

114 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 114 Ein HTML-Dokument mit dem Editor erstellt

115 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 115 Ein HTML-Dokument (Text und Bild) mit dem Editor erstellt

116 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 116 HTML – Die Sprache des Internet Einfache Web - Seite mit Grafik ICH BIN EINE BEISPIELSEITE MIT TEXT UND GRAFIK Dies ist ganz normaler Text. Wenn Sie sich die HTML-Datei, die hinter einer Web-Seite steckt, ansehen möchten, wählen Sie in der Menüleiste von Internet Explorer Ansicht - Quelltext anzeigen, oder Sie klicken mit der rechten Maustaste auf die Web-Seite und wählen im Kontextmenü Quelltext anzeigen. Dokument erstellen, editieren z.B. mit einem normalen Texteditor: Speichern als: Text_und_Grafik.txt Oder speichern als: Text_und_Grafik.htm

117 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 117 Das Erscheinungsbild: Einfache Web - Seite mit Grafik ICH BIN EINE BEISPIELSEITE MIT TEXT UND GRAFIK Dies ist ganz normaler Text. Wenn Sie sich die HTML-Datei, die hinter einer Web-Seite steckt, ansehen möchten, wählen Sie in der Menüleiste von Internet Explorer Ansicht - Quelltext anzeigen, oder Sie klicken mit der rechten Maustaste auf die Web-Seite und wählen im Kontextmenü Quelltext anzeigen. WARUM der UNTERSCHIED?

118 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 118 Information im Internet oStatische und oDynamische HTML Seiten Dynamische HTML Seiten enthalten Skript -Befehle, das sind Programmanweisungen die der Browser ausführen kann.

119 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 119 Ein dynamisches HTML-Dokument (einfaches Skript enthalten) mit dem Editor erstellt

120 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 120 Ein dynamisches HTML-Dokument (einfaches Skript enthalten) mit Browser betrachtet

121 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 121 Was ist und was bringt XML Extensible Markup Language Stukturierte Daten (wie in Datenbanken) ausgezeichnet, d.h. Stukturiert rein durch ASCII Text! Plattfomunabhängig, interoperable,…=>ZUKUNFTSTECHNOLOGIE

122 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 122 XML Strukturierte Daten: XML Datei XSL Stylsheet HTML Formatierung in Browser Anzeige in Browser

123 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 123 Ein HTML-Dokument mit dem Editor erstellt

124 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 124 Statische HTTP Transaktion Ein Benutzer verlangt ein HTML Dokument mit zwei Bildern ANFRAGE Request: URL Request: 1. Bild Request: 2.Bild ANTWORT Return: HTML doc Return: 1. Bild Return: 2. Bild ClientServer Parses document Parser: Dokument oder Text wird in sein Bestandteile zerlegt um seine syntaktische Struktur zu analysieren

125 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 125 Dynamische HTTP Transaktion (Starten einer Anwendung am Server – z.B. Datenbank)

126 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 126 Dynamische HTTP Transaktion Eine URL kann eine CGI-Anwendung beschreiben CGI...Common Gateway Interface (Formulardaten verarbeiten etc.) Requests form Posts filled out form Returns form Processes data Returns to server ClientServerCGI Forwards to CGI Returns CGI result

127 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 127 Das Domain Name System DNS für die benutzergerechte Adressierung im Internet Wie wird ein DNS Name aufgelöst?

128 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 128 Adressen im Internet: DNS Adressen: Domain Name System o Internet Adressen können auch in einer für Menschen leichter lesbaren Form geschrieben werden: »D omain N ame S ystem (DNS) Server übersetzen diese Adressen in IP-Addressen » Mehrere Domainnamen können die gleiche IP- Adresse beschreiben –www.natinst.com = webserver.natinst.com= 130.164.1.31

129 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 129 Domänenkonzept für fbit-Intranet FH-Wels microsoft comat fh-wels fbit Student1 Student1.fbit.fh-wels.at Domänen Subdomäne Rechner ni Student2 SERVER1 Student2.fbit.fh-wels.at server1.fbit.fh-wels.at

130 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 130 DNS als Besispiel für Directory Services

131 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 131 Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet

132 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 132 Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet

133 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 133 Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet

134 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 134 Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet

135 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 135 Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet

136 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 136 Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet

137 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 137 Die letzte Meile im Telefonnetz für hochleistungs – Datenverbindungen: ADSL (Digitaltechnik macht es möglich)

138 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 138 xDSL und ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line o ADSL steht für Asymmetrical Digital Subscriber Line und ist ein asynchroner digitaler Teilnehmeranschluss an ein Kommunikationsnetz. o Es ist eine spezielle Ausprägung der xDSL – Technologie: »HDSL, High bit rate Digital Subscriber Line; »VDSL, Very high bit rate Digital Subscriber Line.

139 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 139 o ADSL, Asymmetrical Digital Subscriber Line (asymmetrische digitale Teilnehmeranschlussleitung), ist eine mehrere Jahre alte Technik für eine Breitband- Hochgeschwindigkeits- Internetanbindung über die normale (Kupfer-)Telefonleitung (»letzte Meile«), die seit Ende 1999 auch in Österreich zur Verfügung steht.

140 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 140 o Bei ADSL wird das Frequenzband in Teilbänder für die Übertragung eines UPLINK und DOWNLINK Kanals unterteilt, wobei beide Frequenzbänder unterschiedliche Bandbreiten haben – daher auch die Bezeichnung asymmetrisch o Mit ADSL sind Übertragungen bis zu 8 Mbit/s über normale Telefonkabel realisierbar. o Für die bidirektionale Übertragung steht ein Frequenzband mit Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 640 kbit/s zur Verfügung.

141 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 141 POTS oder ISDN Übertragungstechnik bei ADSL? ADSL ermöglicht die die Nutzung der normalen Telefon- Zweidrahtkupferadern aus der Telefonie zur Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit auf der letzten Meile. Damit sind Datenraten bis zu 8 Mbps auf den in den meisten Büros und Haushalten bereits vorhandenen Telefonleitungen möglich. Aber: WIE IST DAS MÖGLICH MIT 2-Drahtleitungen???

142 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 142 Ausgangssituation für ADSL – was ist in fast jedem Haushalt verfügbar a Übertragungsmaß Frequenz f [kHz] POTS 0,3 4 POTS oder ISDN 2 bis 3 km Zweidrahtleitung Übertragungscharakteristik des Kabels für den Telefonanschluss Wie ist mit einer Bandbreite von unter 4 kHz eine Datenrate von 8 MBps möglich ?

143 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 143 ADSL über analoge Telefonanschlussleitung POTS – Plain Old Telephon System 1123 252627281 254255256 … … 256 Kanäle zu je 4,3125 kHz a Übertragungsmaß Frequenz f [kHz] POTS 0,3 426 1381130 Upstream & Downstream Downstream 4,3125 kHz POTS 2 bis 3 km Zweidrahtleitung

144 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 144 ADSL über einen ISDN Anschluss 1123 313233341 222223224 … … 224 Kanäle zu je 4,3125 kHz a Übertragungsmaß Frequenz f [kHz] ISDN 144 kbps 0,3 120140 2801104 UpstreamDownstream 4,3125 kHz ISDN Netz 2 bis 3 km Zweidrahtleitung

145 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 145 Strukturschaltbild eines ADSL Anschlusses POTS ADSL Modem Splitter ADSL Modem Splitter ADSL Line Termination Vermittlung ATM Daten Sprache Telefonie

146 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 146 USB Schnittstelle – Universal Serial Bus

147 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 147 USB - Künftige Standardschnittstelle für Tastatur, Bildschirm, Lautsprecher, Mikrofon, Drucker, Scanner Modem, Telefon etc. Baum-Topologie max. 127 Geräte

148 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 148 USB 2.0 bis 480 Mbps

149 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 149 DAQ

150 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 150 USB –Eigenschaften o einheitliche Stecker für alle Geräte o Stromversorgung der Geräte o Baum-Verkabelung o für weniger Kabelsalat hot-plugable verschiedene Geschwindigkeiten o Low-Speed: 1.5Mbps Full-Speed: 12Mbps High-Speed: 480Mbps (USB 2.0)

151 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 151 Bluetooth – PANs Das drahtlose Headset, die drahtlose Maus oder Tastatur, das drahtlose Rechnernetz etc.

152 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 152 Bluetooth Anfang 1998 begann eine Gruppe führender Unternehmen der Computer- und Telekommunikationsbranche, darunter Intel, IBM, Toshiba, Ericsson und Nokia, eine Methode zu entwickeln, mit der eine Vielzahl mobiler Geräte schnell und einfach ohne Kabel miteinander verbunden werden können.

153 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 153 Bluetooth o Damit sichergestellt ist, dass sich die Technologie nahtlos in vielen Geräten implementieren lässt, gründeten sie eine Interessengemeinschaft, die am 20. Mai 1998 offiziell vorgestellt wurde. um eine offene, nicht mit Lizenzgebühren belegte Technologie-Spezifikation mit dem Codenamen "Bluetooth" zu entwerfen. o Der Special Interest Group (SIG) traten schnell Firmen wie 3COM/Palm, Axis Communication, Compaq, Dell, Lucent Technologies UK Limited, Motorola, Qualcomm und Xircom bei, und sie regt die Beteiligung aller Unternehmen an, die daran interessiert sind, ein genormtes Verfahren zur drahtlosen Verbindung aller Arten von Geräten über kurze Entfernungen zu entwickeln.

154 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 154 Bluetooth o Winzige und preisgünstige Kurzstrecken-Transceiver (Sender + Empfänger) werden in die heute verfügbaren mobilen Geräte integriert, entweder durch direkten Einbau oder über einen Adapter, z. B. eine PC-Card. o Die Funkverbindung erfolgt im weltweit lizenzfrei verfügbaren 2,45 GHz - ISM Frequenzband und unterstützt »Datenübertragungsraten von bis zu 721 kbps sowie »drei Sprachkanäle. o Die Bluetooth-Spezifikation strebt einen Stromverbrauch zwischen 30 µA in einem "Hold"-Modus und 8-30 mA im Übertragungsmodus an, was einer Leistung von weniger als einem Zehntel Watt entspricht.

155 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 155 Funktechnik im freien ISM Band FrequenzBandbreiteErzielbare Datenrate 900 MHz26 MHz500 kBit/s 2,4 GHz83,5 MHz 1 – 50 Mbit/s (typisch 11 Mbit/s) 5,725 GHz125 MHz bis und über 50 Mbit/s

156 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 156 Zellulares System mit Raummultiplexing

157 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 157 Bluetooth o Bluetooth ist eine low-cost Variante zur Übertragung von Sprache und Daten. o Die erreichbare Datenrate beträgt 1 Mbit/s. o Bei einer Sendeleistung von 100 mW ist eine Reichweite »bis zu 100 m möglich, »der typisch e Übertragungsbereich liegt aber bei 10 m. o Die Bluetoothgeräte sind in sogenannten Piconets organisiert. o In jedem Piconet stellt ein Gerät den Master dar, bis zu 7 weitere Geräte arbeiten als Slaves. Dabei teilen sich nur jene Geräte das selbe Piconet, die momentan aktiv Daten austauschen. o Piconets können Scaternets zusammengefasst werden.

158 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 158 Piconets - Ad hoc Netze

159 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 159 Typischer Bluetooth – Kommunikationsablauf Verbindungsanfrage annehmen Eingehende Meldung Daten- Übertragung starten Mit Ja annehmen MT 2 Daten übertragen MT 1 Zeit Daten übertragen

160 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 160 Wie erfolgt der Netzzugang eines konkreten Rechners IPCONFIG /ALL

161 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 161 (eindeutige) Netzzugangsparameter Jeder Rechner im Internet hat einen weltweit eindeutigen Namen (URL – Universal Ressource Locater - DNS): Hostname.DomainName Hostname DomainName Peer to Peer oder Client Server Netz

162 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 162 Netzzugangsparameter Internet – TCP/IP und Ethernet Kabel Ethernet Anschluss aktiver WLAN Netzzugang Eindeutige physikalische MAC Adresse (Ebene 2 ISO/OSI Eindeutige IP Adresse Subnetz Maske 255.255.255.0 Der Weg ins Netz Weltweit eindeutige 12 stellige Hexadezimalzahl (48 stellige Dualzahl) 00-16-6F-7C-FD-5C 16 = 96.359.742.812 10

163 INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 163 Lokales Netz (Intranet) Netze und Subnetze Öffentliches Internet Direktzustellen im Subnetz Rechner 10.48.1.101 Subnetz 10.48. Mein Rechner 10.48.1.207 Strukturiert in Subnetze Subnetz 10.49.10 Router DNS Server 10.49.10.11 193.170.125.210 Netzzugangs Router zum öffentlichen Netz bei Provider Paket wird an Router im Subnetz geschickt und findet so eigenständig seinen Weg zum Ziel