Grundlagen der Datenkommunikation

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1 Grundlagen der Datenkommunikation
Version Dezember 2002 Vortragsfolien zur Unterlage „Der PC im Netz“ ISBN Franzis Verlag 2002

2 Kap. 2 verschiedene Organisationsformen der Datenkommunikation
zentrales System mehrstufig Verbundsystem online vs. offline Betriebsarten: batch vs. dialog Teilnehmer vs Teihbaher S. 18 ff.

3 Kap. 2 Abb. 1 – Organisationsform zentrale DV

4 Kap. 2 Abb. 2– Organisationsform mehrstufiges System

5 Kap. 2 Abb. 3 – Organisationsform Verbundsystem

6 Kap. 2 Abb. 4 – Betriebsarten von Datenfernverarbeitungssystemen
batch technisch Dialog Realtime Betriebsarten Teilhaber Anwendungssicht Teilnehmer

7 Kap. 2 – Grundbegriffe der Vernetzung
Lokale Netze (LAN) unterscheiden sich technisch – (heute noch) von Weitverkehrsnetzen (WAN) Ein leistungsfähiges Netz benötigt ein starkes Rückgrat (Backbone) Lokale Vernetzung: Kabel und Hardware nach der „strukturierten Verkabelung“ Es gibt Peer-To-Peer-Netze und Client-Server-Netze Endgeräte und Anwendungen: Frontend, Backend Client, Server Komponenten für lokale Netze: LAN-Karten Twisted-Pair Kabel / RJ45-Kabel Hub (Sternkoppler) Switch (intelligenter Hub) S. 24 ff.

8 BACKBONE Kap. 2 Abb. 5 – Backbone Standort „D“ Standort „C“
Standort „A“ Standort „B“

9 Kap. 2 Abb. 6 – strukturierte Verkabelung
tertiär tertiär tertiär tertiär sekundär sekundär tertiär tertiär primär

10 Kap. 2 Abb. 7 – Frontend, Backend, Client, Server
Frontends: Browser NT Clients Browser NT Clients Browser NT Clients Netz: Web-Server Mail Server File Server Backends:

11 Kap. 2 – Schnittstelle und Protokoll
„Sprachregelung“ Stecker, Spannungspegel, Kabellänge Programmaufrufe, Parameternamen, Rückgabewerte So , X Protokoll: „Verhaltensregeln“ wer redet wann, Verbindungsaufbau, Verbindungsabbau ftp, X S. 35

12 Kap. 2 Abb. 9 und 10 - Datenübermittlungssystem
DEE DÜE DÜE DEE Übertragungs- kanal DEE DEE DÜE DÜE Übertragungskanal

13 Kap. 2 – Das OSI Referenzmodell
OSI-Modell Internet-Modell 7 (Anwendung) Application Layer 6 (Darstellung) 5 (Kommunikation) 4 (Transport) Transport Layer 3 (Vermittlung) Network Layer 2 (Sicherung) Link Layer 1 (Bitübertragung)

14 Kap. 2 – Standards, Normen und Gremien
IEEE Lan-Normung IEEE 802 ISO Europäische Normung ITU / CCITT Postgesellschaften DIN Deutsche Normung

15 Kap.3 – Abb. 11 Nachrichtenkanal Sender Wandler Wandler Empfänger

16 Kap. 3 – Analog, Digital, Codes, Modulation
Daten = Messwerte analog = kontinuierlich vs. digital = diskret Übertragen von Messwerten => Kodieren von Daten Dual-binär vs. Dezimal-Dekadisch Modulation: digitale Daten auf analogem Netz PCM-Verfahren ISO-7-Bit Code S. 47 ff.

17 Kap.3 Abb. 12

18 Kap. 3 – Abb. 13

19 Kap. 3 – Abb. 14

20 Kap. 3 – Kenngrößen: Geschwindigkeit und Fehlerrate
Leitungen deformieren Rechtecksignale DÜE packen mehrere Bits in ein Signal Schrittgeschwindigkeit, Übertragungskapazität, Transfergeschwindigkeit Fehlerhäufigkeit: Anzahl fehlerhafter Bits / Gesamtzahl Bits S. 63 ff.

21 Kap. 3 – Abb. 15 Signal- Spannung „1“ „1“ „1“ „0“ Zeit

22 Kap. 3 – Abb. 16 Signal- Spannung 3=I I 2=I0 Zeit 1=0I 0=00

23 Kap. 4 – Bits und Leitungen
Übertragungsarten: seriell vs. parallel Bitsynchronismus und Zeichensynchronismus Start-Stop-Verfahren vs. Synchronverfahren Standverbindungen vs. Wählverbindungen S. 71 ff.

24 Kap. 4 – Abb. 17

25 Kap. 4 - Abb. 18

26 Kap.5 – Lokale Netze Netztopologien: Bus, Stern, Ring CSMA / CD (BUS-orientiertes Übertragungsverfahren) Ethernet: das häufigste CSMA/CD-Verfahren S. 81 ff.

27 Kap. 5 – Abb. 19

28 Kap. 5 – Abb. 20 Ethernet – Zwei PCs ohne Hub
NIC Kreuz- Kabel NIC

29 Kap. 5 – Abb. 21 Ethernet – Mehrere PCs mit Hub
NIC NIC NIC NIC

30 Kap. 5 – Abb. 22 Cheapernet-Kabel

31 Kap. 6 – Abb 35 Migration von Einzelarbeitsplätzen zu vernetzten Arbeitsplätzen
1.) 2.) 3.)

32 Kap. 6 – Abb. 35 - Prinzip des WAN
Provider A Provider B Provider C Inhalt: Prinzip WAN Dateinahme: Prinzip WAN.gif

33 Kap. 6 – Abb. 36 - Technik des WAN
2 1 A B C Inhalt: Detailliertere Darstellung WAN Dateinahme: Technik WAN.gif 3 4 5

34 Kap. 6 – Abb. 37 - Vernetzung einer Mittelstandsfirma
Standort München 2 Mbit/s-Leitung Standort Düsseldorf Inhalt: Darstellung der Vernetzung einer Mittelstandsfirma Dateinahme: Firmenvernetzung WAN.gif ISDN-Anschluss Standort Köln

35 Kap. 6 – Abb. 38 ISDN - Prinzip des Anschluss
Digitaler Vermittlungsknoten S0 Uk0 NTBA Nebenstellen- anlage Terminal- Adapter ISDN-PC ISDN- Telefon G4-Fax

36 Kap. 6 – Abb. 39 Peer-to-Peer Verbindung über ISDN und analoges Telefon
ISDN Karte NTBA Modem ISDN- Netz Analoges Telefon- Netz

37 Kap. 6 – Abb. 45 ISDN - PC und Nebenstellenanlage
Digitaler Vermittlungsknoten ISDN Karte NTBA Nebenstellen- anlage Modem

38 Kap. 6 – Abb. 44 ISDN - interner Aufbau eines Terminaladapters

39 Kap. 6 – Abb. 40 Protokollstapel - cfos/Win über Capi
Anwendung für Modem cfos / Win CAPI ISDN-Karte NTBA

40 Kap. 6 - Abb. 42 ISDN Anschlussarten
nationales ISDN Euro - ISDN Basis- Anschluss Primär- Multiplex- Anschluss Basis- Anschluss Primär- Multiplex- Anschluss Mehrgeräte- Anschluss Anlagen- Anschluss

41 Kap. 6 – Abb. 43 Anschluss Unix-Rechner an ISDN (über Terminaladapter)
X.25- Karte X.21 TA S0 NTBA ISDN- Netz

42 Kap. 6 – Abb. 48 ADSL - Aufteilung der Frequenzbänder
ISDN POTS (analoges Telefon) Frequenz 0 Hz 4 kHz 130 kHz 1 MHz

43 Kap. 6 – Abb. 46 ADSL-Protokollstapel
Anwendung (www, ftp...) OSI 5-7 TCP/IP OSI 3-4 PPPoE OSI 2 Ethernet OSI 1-2 ADSL-Modem

44 Kap. 6 - Abb. 47 PPPoE Datenpaket

45 Kap. 6 – Abb. 50 ADSL-Anschluss mehrerer PCs über einen Hub
zum Splitter NTBBA Hub

46 Kap. 6 – Abb. 49 ADSL-Splitter für die Aufteilung der Frequenzbänder

47 Kap. 6 – Abb. 51 ADSL - Anschluss mehrerer PCs über einen Software-Router
Unix-Router zum Splitter NTBBA

48 Kap. 7 – Abb. 52 Leitungsprotokoll im OSI-Modell

49 Kap. 7 – Abb. 53 Basic Mode Datenblock
PAD SYN STX Text ETX ETB BCC

50 Kap. 7 – Abb. 54 Datenstrom mit Protokollelementen

51 Kap. 7 – Abb. 55 und 56 HDSL Blöcke
I-Block Flag ADR STEU Text/Daten FCS S-Block Flag ADR STEU FCS

52 Kap. 7 – Abb. 57 PPP – Phasendiagramm des Protokollautomaten
Establish OPENED UP Dead Authenticate FAIL SUCCESS / NONE FAIL Network DOWN Terminate CLOSE

53 Kap. 7 - Abb. 58 PPP Paket Aufbau

54 Kap. 7 – Abb. 60 IP im OSI- und im Internet-Modell
Anwendung Anwendung (z.B. ftp, Web..) OSI 5-7 Transport Transport-Protokoll (TCP oder UDP) OSI 4 Internet IP OSI 3 Link Leitungsprotokoll (z.B. PPP) OSI 2 Bitübertragung (z.B. ISDN) OSI 1

55 Kap. 7 – Abb. 61 IP Datetenpaket

56 Kap. 7 – Abb. 62 IP-Adressen in verschiedenen grossen Netzen

57 Kap. 7 – Abb UDP Datagramm

58 Kap. 7 – Abb. 64 und 65 TCP-Datenpaket, Spezialbits

59 Kap. 7 - Abb. 66 TCP Phasendiagramm

60 Kap. 7 – Abb. 67 Protokollschachtelung

61 Kap. 7 – Abb 72 TCP-IP-Testaufbau

62 Kap. 7 – Testprogramme für TCP/IP-Netze
Beschrieben in RFC 2151 für alle Betriebssysteme: ping traceroute und auch: Analyser-Software S. 194 ff.

63 Diskettenrouter für (alte) PCs geringe Hardwareanforderungen
Kap. 7 – Software-Router fli4l: Diskettenrouter für (alte) PCs geringe Hardwareanforderungen auch ohne UNIX-Kenntnisse einsetzbar Weitere Möglichkeiten: Router unter LINUX aufsetzen NAT32 unter Windows S. 203 ff.

64 Kap. 8 – Übersicht anwendungsorientierte Protokolle
OSI-Protokolle: FTAM Dateitransfer MHS / X.400 elektronische Post VT Virtuelles Terminal Internet-Protokolle: FTP Dateitransfer POP3 , Zugang zum Postfach IMAP , Zugang zum Postfach (neu) SMTP , Mail versenden TELNET Remote (UNIX-) Terminal HTTP World Wide Web-Protokoll viele „Hintergrundprotokolle“ S. 252 ff.

65 Kap. 8 – http im OSI Referenzmodell
Kap. 8 – http im OSI Referenzmodell Partner 1 Partner 2 Bezeichnung 7 Web-Browser MS Internet Explorer, Netscape Comunicator oder Opera..... Web-Server MS Internet Information Server, Netscape Enterprise Server, Apache, Xitami... 6  http  5 Router 4 TCP 3 IP 2 PPP Ether- 1 ISDN net S. 261

66 Kap. 9 – Netze und Netzsicherheit
Der erste Schritt: ein Datensicherheitskonzept Hilfe bietet: Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Sicherheitstechnik für Netze: Paketfilter Proxy Firewall (Proxy zwischen zwei Paketfiltern) S. 275

67 Kap. 9 – Abb. 94 „Die richtige Firewall“
Client Server Proxy Server- Prozess Client- Prozess Paket- Filter Paket- Filter Eigenes, sicheres Netz Zielnetz S. 279

68 1980 NSFNET (auch Colleges) 1989 auch in Europa (RIPE)
Kap. 9 – Das Internet Historie: 1969 ARPANET (nur Militär) 1980 NSFNET (auch Colleges) 1989 auch in Europa (RIPE) 1991 „Geburtsstunde“ des WWW 1994 Beginn der „Kommerzialisierung“ in Europa Technik: weltweiter Verbund von Computernetzen TCP/IP Protokollfamilie Organisation: Koordinierungsstelle: ISOC (Förderung des Info-Austausches) Ältestenrat: IAB (regelt Technik) InterNic: Verteilt Top-Level-Domains DENIC: verteilt de-Domains

69 Kap. 10 – Client / Server Gartner-Group-Modell: Beschreibt Verteilung der Client- und Server-Softwarekomponenten Kommerzielle Entwicklungs- und Betriebsumgebungen: ONC DCE Trends: Ende der der 80er: Rightsizing (vom Mainframe zum PC) Mitte der 90er: der PC kann alles (Fette Clients) Ende der 90er: der PC kann manches (dünne Clients) Heute: Back to the roots: Web-basierte Konzepte Morgen: Anytime, Anywhere .... (mobile Konzepte für alles und jeden)

70 7.4 - Ein Router verbindet drei Netze
Netz B Netz A Netz C