Computernetzwerke - Von den Grundlagen zur Funktion und Anwendung

von: Rüdiger Schreiner

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2016

ISBN: 9783446449428

Sprache: Deutsch

354 Seiten, Download: 24492 KB

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Computernetzwerke - Von den Grundlagen zur Funktion und Anwendung

	Vorwort	14
	Vorwort zur sechsten Auflage	16
	1 Zur Geschichte der Netzwerke	18
	1.1 Netzwerke – der Beginn	18
	1.2 Definition eines Netzwerkes	20
	1.3 Das OSI-Modell	20
	1.4 Übersicht über das OSI-Modell	21
	1.4.1 Layer I – die physikalische Schicht (Physical)	21
	1.4.2 Layer II – die Sicherungsschicht (Data Link)	22
	1.4.3 Layer III – die Vermittlungsschicht (Network)	22
	1.4.4 Layer IV – die Transportschicht (Transport Layer)	22
	1.4.5 Layer V – die Kommunikations-/Sitzungsschicht (Session)	23
	1.4.6 Layer VI – die Darstellungsschicht (Presentation)	23
	1.4.7 Layer VII – die Anwendungsschicht (Application)	23
	1.5 Übertragungswege im OSI-Modell	24
	1.6 Allgemeine Bemerkungen	26
	2 Layer I des OSI-Modells	28
	2.1 Die Medien	28
	2.2 Die Thin-Wire-Verkabelung (Koaxialkabel)	28
	2.2.1 Die Restriktionen der Koaxialverkabelung	30
	2.2.2 Verlegung der Koaxialverkabelung	30
	2.2.3 Exkurs in die Physik – Bussysteme	31
	2.2.4 Vor- und Nachteile der Koaxialverkabelung	32
	2.3 Die universelle Gebäudeverkabelung (UGV)	32
	2.3.1 Kabeltypen Twisted Pair	33
	2.3.2 Verlegung der universellen Gebäudeverkabelung	34
	2.3.3 Geräteverbindungen	34
	2.4 Glasfaser	36
	2.4.1 Exkurs in die Physik – Glasfasertypen, Lichtwellenleiter, Effekte	36
	2.4.2 Lichtleitung in der Faser	36
	2.4.3 Die Stufenindexfaser	38
	2.4.4 Längenbeschränkung und Grenzen/Dispersion	38
	2.4.5 Die Gradientenindexfaser	40
	2.4.6 Qualitäten und Längenbeschränkung	41
	2.4.7 Die Mono- oder Singlemode-Faser	41
	2.4.8 Dispersion allgemein	42
	2.5 Verlegung und Handhabung	42
	2.6 Laser sind gefährlich	43
	2.7 High-Speed-Verfahren	44
	2.8 Die Gesamtverkabelung	44
	2.8.1 Gebäude/Büro	44
	2.8.2 Geschwindigkeit	46
	2.8.3 Miniswitches	47
	2.8.4 Fiber-to-the-Desk	47
	2.9 Kabeltypen/Dateneinspeisung/Entnahme	48
	2.9.1 Kabeltypen	48
	2.9.2 Kabelkategorien	51
	2.10 Transceiver	52
	2.11 Zugriffsverfahren	55
	2.11.1 CSMA/CD	55
	2.11.2 Defekte Collision Detection/Carrier Sensing	57
	2.11.3 Andere Verfahren – kollisionsfreie Verfahren	57
	2.11.4 CSMA/CA	58
	2.11.5 Token Ring	58
	2.11.6 Token Bus	59
	3 Layer II – die Sicherungsschicht	60
	3.1 Adressen	60
	3.1.1 Adressermittlung/ARP	61
	3.2 Trennung der Kollisionsbereiche/Bridges	62
	3.3 Bridges – die Vermittler im Netz	64
	3.4 Versteckte Bridges, Layer II im Hub?	65
	3.5 Für Interessierte: High-Speed-Bridging	66
	3.6 Der Meister der Brücken – der Switch	68
	3.6.1 Geswitchte Topologien	69
	3.6.2 Verminderung der Kollisionen	69
	3.6.3 Switches erhöhen die Security	70
	3.7 Keine Kollisionen – keine Detection, Duplex	70
	3.8 Loops – das Netzwerk bricht zusammen	71
	3.8.1 Loops – verwirrte Bridges	71
	3.8.2 Spanning Tree, Loops werden abgefangen	76
	3.8.3 Probleme mit dem Spanning Tree	77
	3.9 Layer II-Pakete	78
	3.10 Anmerkungen zu den Geräten	79
	4 Layer III – die Vermittlungsschicht	82
	4.1 Neue Adressen	82
	4.1.1 Adressklassen	83
	4.1.2 Subnetze	85
	4.1.3 Besondere Adressen	86
	4.2 Segmentierung der Netze	86
	4.2.1 Wer gehört zu welchem (Sub-)Netz?	87
	4.2.2 Kommunikation in und zwischen LANs	87
	4.2.3 Die Subnetzmaske	87
	4.2.4 Asymmetrische Segmentierung	90
	4.2.5 Ermittlung des Netzes/Subnetzes	91
	4.3 Der Router, Weiterleitung auf Layer III	93
	4.3.1 Das Spiel mit den Layer II-Adressen	95
	4.3.2 Router-Loopback-Adressen	98
	4.4 Reservierte und spezielle Adressen	98
	4.4.1 Multicast-Adressen/Testadressen	99
	4.4.2 Private Adressen	99
	4.4.3 APIPA – Automatic Private IP Addressing	99
	4.4.4 Superprivate Adressen	100
	4.5 Das IP-Paket	100
	4.5.1 Das Verfallsdatum TTL	102
	4.5.2 Fragmentierung von IP-Paketen, MTU	102
	4.6 Routing – die weltweite Wegfindung	103
	4.6.1 Distance Vector und Link State	103
	4.6.2 Statisches und dynamisches Routing, nah und fern	104
	4.6.3 Beeinflussung der Routen, Failover	106
	4.7 QoS – Quality of Service	106
	4.8 Das Domain Name System (DNS)	107
	4.8.1 Zuordnung von Namen zu Adressen	108
	4.8.2 Auflösung der Adressen, Forward Lookup	109
	4.8.3 Auflösung der Namen, Reverse Lookup	111
	4.8.4 Namen auflösen, nslookup	112
	4.8.5 Automatische Vergabe von Adressen, DHCP	112
	4.8.6 DHCP-Relay	113
	4.8.7 Windows-Namen	114
	4.9 Single-, Broad- und Multicast	116
	4.9.1 Broad- und Multicast auf Layer II und III	118
	4.10 PING und TRACEROUTE – die kleinen Helfer	122
	5 Layer IV – die Transportschicht	124
	5.1 Ports und Sockets	124
	5.2 Das Transmission Control Protocol	126
	5.2.1 Das TCP-Datagram	127
	5.2.2 TCP-Verbindungen	128
	5.3 Das User Datagram Protocol	130
	5.3.1 Das UDP-Datagram	131
	5.4 Security auf Layer III und IV, Router und Firewall	131
	5.4.1 Unterschiede zwischen Router und Firewall	132
	5.4.2 Zonen einer Firewall	132
	5.4.3 Mehr Intelligenz bei der Weiterleitung/DMZ	133
	5.4.4 Firewall-Philosophien	135
	5.5 NAT, PAT und Masquerading	136
	6 VLANs – virtuelle Netze	140
	6.1 VLAN-Kennung, Tags	142
	6.2 Trunks	143
	6.3 Verkehr zwischen VLANs	144
	6.4 VLAN-Transport, Trunk zum Router	146
	6.5 Vorteile der VLANs	146
	6.6 Grenzen der VLANs	147
	6.7 Bemerkungen zu VLANs	148
	6.8 Erweiterungen der VLAN-Umgebungen	150
	6.8.1 Spanning-Tree	150
	6.8.2 Pruning	150
	6.8.3 Eigene IP-Adresse für Switches	151
	6.8.4 Lernfähige Umgebungen	152
	6.8.5 Delegation der VLAN-Verwaltung	153
	6.8.6 Default/Native VLAN	154
	6.8.7 Fazit	155
	7 VPN – virtuelle private Netzwerke	156
	7.1 Tunnel	156
	7.1.1 Security	158
	7.1.2 Mechanismus	159
	7.1.3 Split oder Closed Tunnel	159
	7.1.4 Modi der Datenverschlüsselung	160
	7.1.5 VPN durch Firewalls	160
	7.1.6 Andere Tunneltechniken	161
	7.2 Verschlüsselung	161
	7.2.1 Symmetrische Verschlüsselung	161
	7.2.2 Asymmetrische Verschlüsselung	162
	7.2.3 Hybrid-Verschlüsselung	163
	8 Wireless LAN, Funknetze, Voice	164
	8.1 Access-Points und Antennen, Anschlüsse	166
	8.2 Störungen	166
	8.2.1 Interferenzen, Multipath-Effekt	167
	8.2.2 Hidden-Node-Problem	167
	8.2.3 Generelles	168
	8.3 Die Funkzelle und die Kanäle	168
	8.4 Betriebsmodi	169
	8.5 Namen, das Beacon	170
	8.6 Verschlüsselung	170
	8.7 Aufbau eines Infrastruktur-WLAN	170
	8.8 Stromversorgung der Sender	172
	8.9 Mesh	173
	8.10 Wi-Fi und Proprietäres	174
	8.11 Voice over IP	175
	8.11.1 VoIP im Privatbereich	175
	8.11.2 VoIP im Firmenbereich	176
	8.12 Powerline – eine Alternative	177
	8.13 Zukunft	178
	8.14 Standards und Parameter	179
	8.14.1 802.11	179
	8.14.2 Bandspreizung	180
	8.14.3 802.11b	184
	8.14.4 802.11a	184
	8.14.5 802.11h	185
	8.14.6 802.11g	185
	8.14.7 802.11n	185
	8.15 Kompatibilität und Effizienz	188
	8.16 Super-High-Speed, die Zukunft	189
	8.16.1 802.11ac	189
	8.16.2 802.11ad	189
	9 Netzzugang, Szenarien	190
	9.1 ISDN/Telefon	190
	9.1.1 Wartungsverbindungen	191
	9.2 DSL/ADSL	192
	9.3 Breitbandkabel	193
	9.4 Stand- oder Mietleitungen	193
	9.4.1 Fiber to the Home	195
	9.5 Satellit	195
	9.6 Anyconnect – das Handy-/Funkdatennetz	196
	9.7 WiMAX	197
	9.8 LTE	198
	9.9 Gebäudeverbindungen	198
	9.9.1 Richtfunkverbindungen	198
	9.9.2 Richtlaser	199
	9.10 Hardware	199
	9.11 Kombi-Geräte	200
	9.12 Serverhosting	201
	9.13 Router und Firewalls – Empfehlungen	202
	10 IP Version 6	204
	10.1 Die IP V6-Adresse	204
	10.2 Adressierung	206
	10.2.1 Unicast-Adressen	206
	10.2.2 Multicast-Adressen	208
	10.2.3 Anycast-Adressen	209
	10.3 Adress-Zoo – welche sind notwendig?	209
	10.4 Interface-ID	209
	10.5 Privacy-Extension	211
	10.6 ICMPV6	211
	10.6.1 Nachbarermittlung, NDP	212
	10.6.2 Adress-Caches	213
	10.7 Zusammenfassung der IP V6-Adressen	214
	10.8 Adressvergabe	214
	10.8.1 Feste Konfiguration	214
	10.8.2 DHCPV6, Stateful Autoconfiguration	215
	10.8.3 Autokonfiguration, Stateless Autoconfiguration	215
	10.8.4 Adresszustand	215
	10.9 Umnummerierung eines Netzes	216
	10.10 MTU	216
	10.11 Router-Redirection	216
	10.12 Das IP V6-Paket	217
	10.13 VPN in IP V6	218
	10.14 Quality of Service	218
	10.15 Kommunikation beider Welten	219
	10.15.1 Encapsulierung	219
	10.15.2 Fixe und dynamische Tunnel	219
	10.15.3 Fix, Gateway-to-Gateway-Tunneling	219
	10.15.4 Automatische Tunnel	220
	10.16 DNS in IP V6	222
	10.17 DHCPV6	223
	10.18 Zusammenfassung	223
	11 Netzwerkspeicher	224
	11.1 Dateiübertragung, TFTP und FTP	224
	11.1.1 TFTP – Trivial File Transfer Protocol	225
	11.1.2 FTP – File Transfer Protocol	225
	11.2 Filesharing	228
	11.2.1 DAS – Direct Attached Storage	228
	11.2.2 NAS – Network Attached Storage	228
	11.2.3 WEBDAV	231
	11.2.4 Gefährliche Helfer – Netsharing	232
	11.3 PXE, ein kleiner Exkurs	233
	11.4 SAN – Storage Area Network	234
	12 Repetitorium und Verständnisfragen	238
	12.1 Einführung	238
	12.2 Layer I	239
	12.3 Layer II	242
	12.4 Layer III	245
	12.5 Layer IV	249
	12.6 Allgemeines	251
	12.7 IP Version 6	253
	13 Steckertypen	256
	13.1 Thin-Wire	256
	13.2 UGV	257
	13.3 Glasfaser	258
	13.3.1 ST-Stecker (Straight Tip)	258
	13.3.2 SC-Stecker	259
	13.3.3 MT-RJ-Stecker	260
	13.3.4 LC-Stecker	260
	13.3.5 E2000-Stecker	260
	13.4 Bemerkungen zu Steckertypen	261
	13.5 Schutz der Patchkabel und Dosen	261
	14 Exkurse	264
	14.1 Exkurs in die Zahlensysteme: Bit, Byte, binär	264
	14.1.1 Binär ist nicht digital	264
	14.1.2 Bit und Byte	265
	14.2 Zahlensysteme in der Computerwelt	265
	14.2.1 Das Dezimalsystem	265
	14.2.2 Das Binärsystem	266
	14.2.3 Das Hexadezimalsystem	266
	14.2.4 Umrechnung der Systeme	267
	14.3 Exkurs: Beispiel eines Routing-Vorganges	271
	15 Praxis/Übungen	274
	15.1 Arp-Requests	275
	15.2 Kommunikation auf Layer III	279
	15.3 Layer II-Loop-Probleme	280
	15.4 Die Subnetzmaske	282
	15.5 Das Default Gateway	284
	15.6 Nameserver	286
	15.7 Routen prüfen	289
	15.8 Prüfen der Verbindungen auf Layer IV	290
	15.9 APIPA-Adressierung	293
	15.10 Das Kernel-Routing	293
	15.10.1 Die Routing-Tabelle	294
	15.10.2 Beeinflussen des Routings	295
	15.10.3 Mehrere Netzwerkadapter	296
	15.11 Genau hineingesehen – der Network Analyzer	299
	15.11.1 ARP-Request	299
	15.11.2 Telnet-Session	301
	15.12 IPv6	302
	16 Szenarien, Planung, Beispiele	306
	16.1 Netzwerke im privaten Bereich	306
	16.1.1 Internet-Connection-Sharing	307
	16.1.2 Der Anschluss, ein Router, WAN-Setup	308
	16.1.3 Der Anschluss, LAN-Setup	311
	16.1.4 Der Anschluss, Diverses	314
	16.2 Büros und Kleinfirmen	314
	16.3 Mittlere und größere Firmen	315
	16.4 Planung eines Netzwerkes	316
	16.4.1 Verkabelung	316
	16.5 Der Strom	320
	16.6 Klima	320
	16.7 Impressionen	320
	17 Fehleranalyse	332
	17.1 Ein Rechner oder mehrere sind nicht am Netz	332
	17.2 Alle Rechner sind nicht am Netz	335
	17.3 Router prüfen	335
	17.4 Einige Rechner ohne Internet	336
	17.5 Netzwerk ist langsam	336
	Abkürzungsverzeichnis	338
	Index	342

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