LF3

Quelle

💡 Die folgenden Notizen sind ein Zwischenstand der gemeinsamen Unterrichtsaufzeichnungen der Klasse und werden hier weiter erarbeitet:

https://hedgedoc.c3d2.de/LF3

Weitere Quellen

zu Netzwerkthemen:

Historie Computernetze

Grundlagen

Zahlensysteme

Grund: - Darstellung von Daten / Adressen

Binär

  • Umrechnung
  • von Anzahl Bit auf max. Adressierungsanzahl schließen -3 Bit -> 2^3 = 8 -> 8 Adressen möglich
  • Adressraum IPv4 (32 Bit) und IPv6 (128 Bit)
  • Darstellung IPv4-Adresse: 192.168.0.1
  • ASCII-Code Darstellung Zeichen
  • Übungen

Hexadezimal

  • Umrechnung
  • Darstellung MAC_Adresse / Bedeutung
  • Übungen

Datenmengen

Grund: Speicherplatz

  • Bit/Byte
  • KB / MB / TB etc.
  • KiB / MiB / TiB etc.
  • Übungen

Datenübertragungsrate

  • C= D/t
  • Übungen

Aussagenlogik

  • NOT / AND / OR / XOR
  • Übungen

Schichtenmodelle in der Netzwerktechnik

Einführung

  • Beispiel: Post-Analogie
  • Prinzip: Einkapseln / Entkapseln Daten
  • Begriffe: Header und Nutzdaten/Payload

OSI-Modell

=> theoretischer (zum Verständnsi)

  • Aufbau 7 Schichten (Bild)
  • Aufgaben der Schichten
  • Unterscheidung anwendungsorienterte und transportorientierte Schichten

💡 OSI Zusammenfassung aus LF7

DoD / (TCP/IP)- Modell

=> praxisorientierter

  • Aufbau 4 Schichten (Bild)
  • Zusammenfassung 5-7 OSI / und 1-2 OSI

Funktionsweise der Schichtenmodell

  • Übergabepunkte Schnittstellen: Sockets
  • Kommunikation: Netzwerkprotokolle Regelung von: - Reihenfolge, Fehlerbahndlung etc.
  • Zweck: Standardisierung

OSI-Modell

Layer 1

Minimalbeispiel OSI 1: Sender -> Signalübertragung -> Empfänger (zwei Geräte)

  • Erläuterung an Skizze und Praxisbsp.: Stromkreis / Datenübertragung (Kabel/kabellos)
  • Übertragunseinheit: Bit
  • Netzwerkgeräte: Stecker/Kabel (VW-Kabeltypen!!!) -> ohne Strom passiv / Repeater / Hub -> mit Strom aktiv
  • Netzwerkprotokoll(VW-NP): Ethernet -> Aufgabe: Definition der Stecker, Kabel, Signalübertragungsraten etc.
  • Topologie(VW-T): Point-to-Point

Glasfaser

Small Form-factor Pluggable (SFP)

Fehlersuche (VW-FS)

  • Stecker nicht richtig gesteckt?
    • => Schauen ob die LEDs an der Netzwerkkarte blinken
  • Signalübertragung nicht möglich oder in nicht ausreichender Qualität?
  • Kabel kaputt?

💡 Ob ein Kabel defekt ist, kann mit einem Kabeltester überprüft werden.

💻 Unter Linux kann man nachschauen, ob eine physische Verbindung (Layer1) existiert. Auf der Kommandozeile (Shell) gibt man dafür folgenden Befehl ein:

ip link

💡 Beispielausgabe:

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
   link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DORMANT group default qlen 1000
   link/ether f8:59:71:c3:b8:6a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: eth0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
   link/ether 54:e1:ad:23:7c:b4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

💬❗ Erklären Sie die obrige Ausgabe des Befehls ip link. Was erkennen Sie in der Ausgabe?

Wieviele Netzwerkkarten hat der Computer?

An Welcher der Netzwerkkarten ist ein Netzwerk auf Layer1 angeschlossen („state UP“)?

Layer 2

=> Mehrere Sender -> Signalübertragung -> Mehrere Empfänger (Netz von Geräten - LAN) // OSI 2

  • alle erhaten alle Nachrichten
  • Probleme: unnötiger Netzverkehr / Möglichkeit von Kollisionen
  • Ziel: jeder erhält nur seine Nachricht
  • Problembehandlung: Zugriffsverfahren und Adressierung

❓❗ Wie ist eigentlich ein Hub aufgebaut?

Kollisionsdomäne und CSMA/CD (CA)

  • Zugriffsverfahren auf ein Übertragungsmedium: Kabel CSMA/CD / kabellos CSMA /CA
  • Kolisionsdomäne: Begrenzung zwischen Hubs und Geräten

=> Das Problem wird gelöst, wenn wir einen Switch (Layer2) statt eines Hubs verwenden

Switch (Layer2)

=> vom Englischen für „Schalter“, „Umschalter“ oder „Weiche“, auch Netzwerkweiche oder Verteiler genannt

  • Ist ein aktives Verbindungselement
  • Hat mehrere Anschlüsse („Ports“ / „Interfaces“)
  • Der Switch trennt die Kollisionsdomänen (Layer1) die an der verschiedenen Ports angeschlossen sind

❓❗ Woher weiß der Switch für einen Frame der übertragen werden soll, an welchen Zielport das Frame durchgeleitet werden soll?

Adressierung

  • Adresse: MAC-Adresse
  • Übertragunseinheit: Ethernet-Frame (VW-Ethernet_Frame)
  • Netzwerkgerät: Netzwerkkarte / Switch (dumme/schlaue (managebare) Switch)
  • Netzwerkprotokoll: Ethernet -> Aufgabe: Festlegung Aufbau Ethernetframe / Prüfung auf Korrekthiet kein Bit umgefallen ist unterwegs (Prüfsumme -> hintendran / Rahmen)
  • Topologie: Stern / verzweigter Stern (häufigste Verwendung etc.)
Fehlersuche und Anzeige der MAC-Adresse

💻 Unter der Windows-CMD oder Powershell:

ipconfig /all

💻 Unter der Linux-Shell:

ip link
Ethernet-Frame

Ausblick: Nochmal sehr gut erklärt

Layer 3

=> Zusammenschluss Mehrerer Netze (LANS und Internet-Wolke (WAN, GAN))

  • Ziel: eine kurz, effiziente, möglichst schnelle Route über mehrere hierarchich aufgebaute Netze (LAN/MAN/WAN/GAN) hinweg zum Zielempfänger finden

Umsetzung

  • Adressierung: IP-Adresse

  • Übertragungseinheit: Paket (Begriff: MTU - verschiedene Netze)

  • Netzwerkgerät: Router (Begriff: Gateway (Rolle!! -> Routing zwischen verschiedene Netzen !!)

  • Wiederholung: Anzeige IP-Adresse

  • Windows befehl: ipconfig / Linux ip?

  • Netzwerkprotokolle: IP / IPSec / ICMP

  • Unterteilung private und öffentliche Netze

  • Vergabe von der IANA

  • private Adresssen im Netz nicht geroutet (kurz Erwähnung NAT)

  • IPv4 Adressbereiche (historisch Gebrauch der Klassen A,B,C->D/E Sonderfälle ) / feste zugehörige Subnetzmasken -> wegen Adressknappheit

  • CIDR

  • Wie Funktioniert Adressierung? IPv4

  • -> Problemstellung an kleiner Anzahl Bits erklären

  • zu einer IP-Kofiguration gehört immer Subnetzmaske (Folge von 1en /Bits, dann Nullen-> Unterteilt Adresse in Netzanteil und Hostanteil (Anzahl 1en vorne)

  • Größe der Subnetzmaske ändert sich-> wie verändert sich die Anzahl der Netze und die Anzahl der möglichen Adressen im Hostanteil?

  • Netzadresse finden: IP-Adresse mit AND-Operation Sunetzmaske -> Netz-ID (Hostanteil Nullen)

  • Broadcastadresse: alle Host-Bits auf 1

  • alle möglichen Adressen innerhalb Netz-ID und Broadcast-ID können an Hosts vergeben werden

  • Achtung! wegen Netz-ID und Broadcastadresse Anzahl Hostadressen mins 2!!

  • Übungen

  • Adressbereiche privater Adressen der einzelnen Klassen kennen -> Festlegung

  • Spezialladresse 127. > localhost

-Fehlersuche? -IP-Adresse vorhanden? Ipconfig /

  • eigenes Gerät /a nderes Gerät erreichbar ? ping - Befehl

  • Übung. Ping Befehl mit Variation / Doku ping anschauen -> verschieden Paketgröße etc.

  • Übung tracerote - > Wegeverfolgung der Pakete

  • (arp-Protokoll - Vermittlung zwischen )

  • (Adressbehandlung /Subnetz/Hostteil -> Erwähnung IANA / ICMP Aufgabe: Fehlermeldungen / Diagnose Netzwerk

  • (ARP zw OSi 2/3)

  • Topologien:? hier weglassen ??

  • Fehlersuche: ipconfig / ping / tracert

Aufteilung von IPv4-Netzen -> Subnetting (IPv6 -> später im Jahr)
  • Erläuterung
  • Übungen

Zuständigkeit für Zuverlässigkeit des Transports

  • TCP/UDP ....

Dokumentation (von Netzwerken)

Textbasierte Dateiformate

LaTeX

LaTeX ist eine Auszeichnungssprache und ein Dateiformat, um insbesondere Texte, die mathematische Formeln enthalten, zu schreiben und für den Druck oder die Bildschirmansicht zu formatieren.

Automatische Übersetzung dank struktrierter Daten

Beispiel:

💡 http://johannesloetzsch.de/software/polyglot_tex/example/test_de_en.pdf

Markdown (*.md)

HedgeDoc

=> Zum kollaborativen Bearbeiten vom MD

QR-Codes

In duckduckgo:

qr https://hedgedoc.c3d2.de/LF3