Stand: September 2009 / Axel Wagner - saar.de

1 Kommunikation in RechnernetzenNetzwerkeStand: September 2009 / Axel WagnerVorbemerkungenDieses knappe Skript st tzt sich auf vielf ltige im Internet frei zug ngliche Informationen (siehe Linkliste). Es ist f r den Unterricht Informatik ab Klasse 10 konzipiert und soll elementare Grundbegriffe und technische Zusammenh nge sind bei Sch lern nur punktuelle und wenig strukturierte Kenntnisse (wenn berhaupt) ber Netzwerke vorhanden. Mit diesem Skript soll ein ein Einstieg in die Funktionsweise des Internet und seiner Dienste gegeben Skript stellt ein Ger st zur Vorbereitung dar und ist f r den Unterricht entsprechend zu k rzen. Wagner , Seite 1 in RechnernetzenInhaltsverzeichnisEinf eines , DNS, & und Dienste in der , (Transport Control Protocol).

2 24IP (Internet Protocol) ..28 Die in - Demilitarisierte & Wagner , Seite 2 in RechnernetzenGrundlagen NetzwerkeEinf hrungAls Folge des Sputnik-Schocks 1957 wurde Ende der 60er-Jahre von einer Projektgruppe des amerikanischen Verteidigungsministeriums (ARPA) ein Computer-Netz konstruiert, das viele Teilnetze ohne zentrale Kontrolle zu einem weltumspannenden Netzwerk verbinden kann. Bis Anfang 1970 waren 4 Netzknoten installiert. In den Jahren 1974 bis 1978 wurde das TCP/IP-Protokoll entwickelt: Das Internet war Internet ist ein offener Computer-Verbund, der seinen Anfang an US-amerikanischen Universit ten und Forschungsst tten nahm.

3 Es war so gestaltet, dass bei Zerst rung eines Teiles der Rest weiterhin funktionieren sollte. Es gibt kein "Hauptkabel" und keinen "Zentralcomputer". Es wurde von Wissenschaftlern und Universit ten, kommerziellen Unternehmen weiterentwickelt. Heute ist es jedermann ber sog. Provider zug nglich. Es handelt sich nicht um ein einheitliches Netzwerk, sondern um einen Zusammenschluss unterschiedlichster Rechner und Netzwerke. Jedes einzelne Netz wird separat verwaltet und unterliegt somit auch keiner globalen Kontrolle. Jede Information wird in Form von Datenpaketen zum Empf nger transportiert. Der Weg ist dabei nicht vorgegeben. Die bertragungswegen k nnen Kupferkabel, optische Kabel, Telefonleitungen oder Satellitenverbindungen dieses Netz weltweit funktioniert, m ssen Standards f r die Kennung von Rechnern und Standards f r die bertragungstechnologie definiert sein.

4 Wagner , Seite 3 in RechnernetzenArchitektur eines Netzwerks[3]Die Architektur beschreibt die Art des Zusammenwirkens der dieser Netzwerkart ist jeder Rechner : Sie stellen sog. Dienste (von anderen nutzbare Betriebsmittel) bereit. Dienste k nnen Programme, gemeinsamen Speicherplatz, Drucker oder Zugriff auf das Internet erm glichen Beispiele: Webserver, Mailserver, DruckserverClients (Workstations) sind Nutzer der Dienste. Wagner , Seite 4 & InternetSaarpfalz-GymnasiumLAN-3 RouterLAN-2 RouterRouterKommunikation in Rechnernetzen Wagner , Seite 5 l i e n t ( K u n d e)Anfrage anden ServerS e r v e r ( D i e n e r )Ein Server ist ein Programm, welches eine Datenanfrage von einem Client (-Programm) empf ngt und Antwortdaten LAN (Local Area Network)Kommunikation in RechnernetzenLAN (Local Area Network)Gruppe von Computern, die innerhalb einer eng begrenzten Ausdehnung, innerhalb eines Hauses oder mehrerer Geb ude vernetzt sind.

5 Die Computer besitzen meistens einen gemeinsamen (Wide Area Network)Verbindet man Netzwerke ber sog. Router, dann entsteht ein Weitverkehrsnetz (WAN). Ein WAN ist in seiner Ausdehnung nicht begrenzt. Ein Beispiel f r ein WAN ist das , Server, Drucker, Router sind ber Datenkabel (TP-Kabel, Glasfaser) miteinander verbunden. Anmeldungen am Netz, Daten- und Programmanforderungen, Druckauftr ge sowie Internetzugriffe werden vom Netzwerkbetriebssystem kontrolliert und Netzwerkbetriebssystem verwaltet die Benutzer und ihre Rechte. Es gibt Lese-, Schreib- und Ausf hrungsrechte f r Dateien und f r Verzeichnisse, Druckrechte oder Rechte f r den Internetzugriff.

6 Ber diese Rechte l sst sich ein Netzwerk sicher einrichten. Wagner , Seite 6 in RechnernetzenNetzwerkprotokolleDamit Computer im Netzwerk sich miteinander verst ndigen k nnen, m ssen Sie die gleiche "Sprache sprechen". Es muss also verbindlich festgelegt sein, wie die Informationen von Computer A zu Rechner B kommen. Diese Aufgabe bernehmen in Netzen die Protokolle. Grundlage ist, dass die beteiligten Ger te ber Adressen eindeutig identifizierbar TCP/IP Protokoll. Das Transmission Control Protocol kontrolliert dabei die bertragung. Das Internet Protocol kontrolliert die Adressierung. Wie sprechen deshalb auch von IP-Adresse. AdressierungAlle Ger te im Netzwerk ben tigen eine AdresseIP-Adressen bestehen aus 4 Dezimalzahlen zwischen 0 und 255, die durch je einen Punkt getrennt sind (dotted decimal notation).

7 Beispiel: Daten suchen sich mit Hilfe der Router ihren Weg zum Ziel selbstst ndig. Wagner , Seite 7 in RechnernetzenDomain, DNS, URLDa IP-Adressen nur schwer zu merken sind, gibt es zus tzlich Dom nennamen, die den IP-Adressen eindeutig zugeordnet Domain (dt. Dom ne) identifiziert einen Computer eindeutig ohne Verwendung der obigen Beispiel ist gleichbedeutend mit der Domain sog. Domain Name Service (DNS) im Internet ist f r die Umsetzung von Namen in IP-Adressen zust ist vergleichbar mit einem Telefonbuch, das die Namen der Teilnehmer in ihre Telefonnummer aufl : Der Benutzer kann mit Namen arbeiten, der Computer verwendet die zugeh rige : Wie kann man einen DNS-Error mit Hilfe des Browsers erzeugen?

8 URLN ormalerweise tippt man den Dom nennamen als Teil einer Webadresse (URL) im Browser Name einer Domain besteht aus einer Folge von durch Punkten getrennte englische Bezeichnung Top Level Domain (TLD) bezeichnet dabei den letzten Namen dieser f r TLDdeDeutschland frFrankreich chSchweiz eduUSA (Computer im US-Bildungssystem) comUSA (Computer in US-Firmen) govUSA (Computer in der US-Verwaltung) Beispiele f r bung: Dom ne ber IP-Adresse und Domainname ansprechen (Ping-Befehl oder Browser) Wagner , Seite 8 in Rechnernetzen ber den Domainnamen kann man einen Computer (eine Computergruppe) eindeutig identifizieren. Damit auch eine einzelne HTML-Datei ansprechbar sein soll, muss eine vollst ndige Adressangabe, die URL (Uniform Resource Locator) angegeben : Beim Aufruf der URL ~awa/infsek1 wird die URL in seine Bestandteile zerlegt: Protokoll: http (f r Webseiten)Nach dem Doppelpunkt folgt // Dies ist der Beginn einer absoluten : : ~awaUnterverzeichnis infsek1 Datei: (nicht zwingend) steht vor dem Dom nennamen die Angabe "www".

9 Dies ist ein Verzeichnis, in dem sich die ffentlichen Dokumente befinden. Root Zone Wagner , Seite 9 in RechnernetzenAdressierungQuelle: [10]Das Internet besteht aus Millionen von Computern, welche miteinander verbunden sind. Ist ein LAN mit dem Internet verbunden, wird es damit auch zu einem Teil des Internet. Damit alle LAN's miteinander Daten austauschen k nnen, m ssen sie voneinander unterscheidbar das IP-Protokoll eingef hrt. Jedes System im Internet besitzt eine eindeutige 32-Bit-Adresse. IP-Adressen sind weltweit eindeutig InterNIC (Inter Network Information Center) ist die zentrale Vergabestelle DENIC ist f r Deutschland zust ndig Es gibt unterschiedliche Adressklassen f r verschiedene Anzahlen von IP-AdressenIP-AdressenJede Quelle oder Ziel von IP-Paketen muss eine IP-Adresse besitzen.

10 IP-Adressen besitzen eine L nge von 32 k nnen nicht beliebig gew hlt werden IP-Adressen bestehen aus 4 Dezimalzahlen, die durch je einen Punkt getrennt sind (dotted-decimal notation)Beispiel: Bin r: Der vordere Teil ( ) gibt an, zu welchem Netz der Rechner geh rt (Netzwerk-ID) Der hintere Teil (.19) beschreibt den Rechner (Host-ID)Zur Unterscheidung von Netzwerk-ID und Host-ID dient die Subnetzmaske. Die auf 1 gesetzten Bit der Subnetzmaske markieren in der 32-Bit-Adresse die : Bin r: 11111111. 11111111. 11111111. 00000000 Die Bin rstellen, die das Netzwerk kennzeichnen, werden mit der Subnetzmaske angegeben. Die 0-Bit der Subnetzmaske geben an, dass die Bit der IP-Adresse ignoriert werden.