3. Aufbau und Funktionsweise von Netzwerken Flashcards
(25 cards)
Definition von Netzwerk
Ein Netzwerk ist eine Infrastruktur, die Datenendgeräten die Kommunikation, den Datenaustausch und die Nutzung gemeinsamer Ressourcen transparent ermöglicht.
Terminalsysteme
- Mit Haupt-/Zentralrechner mehrere Terminals verbunden mit nur einer Ein- und Ausgabemöglichkeit (z. B. Monitor, Maus und Tastatur)
- Der Zentralrechner führt alle Rechenoperationen aus und übernimmt die gesamte Speicherverwaltung
Personal Computer (PC)
- autonom funktionsfähiger Computer
- Bedarf über Netzwerke zwischen Computern zu kommunizieren und Ressourcen zu teilen
heutige Unternehmensnetzwerke:
PCs führen eigenständig Anwendungen aus und haben ein eigenes Betriebssystem, während zentrale Serverdienste wie Fileserver die Speicherung und den Abruf von Daten übernehmen.
Internet & Netzwerkeffekte
Das Internet wurde ursprünglich zur Vernetzung von Universitätsrechnern geschaffen und verbreitete sich ab den 1990er-Jahren auch in der breiten Bevölkerung. Der Nutzen von Netzwerken steigt mit der Anzahl der Teilnehmer, was durch Metcalfe’s Law beschrieben wird.
Metcalfe’s Law
Metcalfe’s Law besagt, dass der Nutzen eines Netzwerks zum Quadrat der Anzahl der Nutzer wächst.
Social Media & Netzwerkeffekte
Bei Plattformen wie Facebook oder Instagram steigt der Nutzen für den einzelnen Nutzer mit der Anzahl der Nutzer insgesamt, was Netzwerkeffekte verstärkt und Unternehmen dazu motiviert, früh am Markt präsent zu sein (First Mover Advantage).
Winner-Take-It-All Märkte
In digitalen Märkten, die von Netzwerkeffekten geprägt sind, dominieren oft ein oder wenige Unternehmen den gesamten Markt, da die Nützlichkeit einer Plattform mit wenigen oder ohne relevante Nutzer drastisch sinkt.
Welche Datenübertragungsarten gibt es?
Netzwerke übertragen Daten entweder kabelgebunden (Kupfer- oder Glasfaserkabel) oder kabellos (Mobilfunknetze wie UMTS, LTE und WLAN).
Welche Netzwerkarten gibt es?
LAN (Local Area Network) = lokal begrenztes Netzwerk, innerhalb eines Gebäudes
MAN (Metropolitan Area Network) = weiter reichendes Netzwerk, innerhalb eines Stadtgebiets
WAN (Wide Area Network) = Länder- oder Kontinent übergreifende Netzwerke
Was ist eine Netzwerk-Topologie?
Die Verbindungsstruktur eines Netzwerks, dargestellt als Topologie, beeinflusst wichtige Faktoren wie Ausfallsicherheit, Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit und repräsentiert Geräte und Verbindungen als Knoten und Kanten.
(Ring, Mesh, Star, Fully Connected, Line, Tree, Bus)
Datenübertragung in Paketen
Daten werden im Netzwerk in Paketen übertragen, die neben den eigentlichen Inhalten auch Steuerungsdaten (z. B. Quell- und Zieladresse) enthalten
Netzwerk-Hardwarekomponenten
Ein Netzwerk nutzt verschiedene Hardwarekomponenten mit spezifischen Funktionen, darunter Router, Switches, Gateways, Hubs und Modems.
Was ist ein OSI-Modell?
Das 1984 von der ISO entwickelte OSI-Modell stellt die Netzwerkkommunikation übersichtlich in sieben Schichten dar, wobei der Abstraktionsgrad in Schicht 1 bis zu Schicht 7 zunimmt.
Schichten des OSI-Modells
Layer 1: Physikalische Schicht – behandelt die Übertragung von Rohdaten über ein physisches Medium.
Layer 2: Sicherungsschicht – sorgt für die fehlerfreie Übertragung von Datenrahmen zwischen zwei direkt verbundenen Knoten.
Layer 3: Vermittlungsschicht – verantwortlich für das Routing von Datenpaketen zwischen verschiedenen Netzwerken.
Layer 4: Transportschicht – gewährleistet die zuverlässige Datenübertragung zwischen Endgeräten.
Layer 5: Kommunikationsschicht – stellt Verbindungen zwischen Anwendungen her und verwaltet diese.
Layer 6: Darstellungsschicht – übersetzt Daten zwischen dem Netzwerkformat und dem Anwendungsformat.
Layer 7: Anwendungsschicht – bietet Netzwerkdienste direkt für Anwendungen an.
Struktur des Internets
Das Internet ist ein globales Netzwerk aus vielen Teilnetzwerken und funktioniert durch eine Reihe standardisierter Protokolle, die auf verschiedenen Ebenen des OSI-Modells basieren. Es sorgt dafür, dass jede verbundene Person die richtigen Informationen erhält.
Adressierung im Internet (IP)
Das Internet Protocol (IP) stellt sicher, dass jedes Gerät eine eindeutige IP-Adresse erhält, damit Daten korrekt zugestellt werden. IPv4 (32 Bit, ca. 4 Mrd. Adressen) wurde durch IPv6 (128 Bit, ca. 28 Sextillionen Adressen) erweitert, um den steigenden Adressbedarf zu decken.
Dynamische Adressvergabe (DHCP)
Das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) weist jedem Gerät eine IP-Adresse zu.
Domain Name System (DNS)
übersetzt URLs wie „www.pfh.de“ in IP-Adressen, damit Browser die richtigen Inhalte anzeigen können.
Datenübertragungsprotokoll TCP
Transmission Control Protocol (TCP) stellt eine sichere, verbindungsorientierte Kommunikation sicher und erkennt durch Sequenznummern, ob Nachrichten vollständig empfangen wurden. Es besteht aus dem Header (Quellport, Zielport, Sequenznummer) und dem eigentlichen Inhalt (Payload). Es eignet sich besser für E-Mail, Web-Browsing und File-Transfer.
Datenübertragungsprotokoll UDP
Das User Datagram Protocol (UDP) ist schneller, verzichtet jedoch auf Empfangsbestätigung, was zu Fehleranfälligkeit führt. Es eignet sich besser für Streaming von Audio und Video, Videochat und Online-Games.
Rolle von DHCP, IP, DNS und TCP beim Aufruf einer Website
IP gibt jeder Webseite eine eindeutige Adresse, DHCP stellt sicher, dass Geräte in einem Netzwerk automatisch eine IP-Adresse zugewiesen bekommen, DNS liefert diese eindeutige IP-Adresse auf Basis der eingegebenen URL, und TCP gibt das Format vor, in dem die Webseite mit dem aufrufenden Webbrowser Daten austauscht.
Traceroute und Datenweiterleitung im Internet
Ein Webseitenaufruf erfolgt über mehrere Zwischenstationen („Hops“) auf verschiedenen Routern, da das Internet ein dezentraler Verbund aus Netzwerken ist. Jeder Router kennt den Weg nur zum nächsten Router, wodurch sich das Datenpaket schrittweise dem Ziel nähert.
Wer kontrolliert das Internet?
Die Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) koordiniert die Vergabe von einmaligen Namen und Adressen im Internet. Dazu gehört die Koordination des Domain Name Systems und die Zuteilung von IP-Adressen.
Welche Datenübertragungsprotokolle gibt es?
TCP (Transmission Control Protocol) und UDP (User Datagram Protocol)
