Netzwerktechnik verstehen

Ein Netzwerk ist der Zusammenschluss von mindestens zwei Computern oder anderen elektronischen Geräten. Ziel eines Netzwerkes ist der Austausch von Daten der Netzwerkteilnehmer und die Nutzung gemeinsamer Ressourcen wie Speicherplatz, Programme oder Netzwerkdrucker. Die Verbindung zwischen den einzelnen Geräten kann kabelgebunden oder drahtlos über eine Funkverbindung sein. Mischformen sind selbstverständlich möglich und ihnen bist du bestimmt schon einmal im Heimnetzwerk begegnet, wenn du z. B. mit deinen Computer per LAN-Kabel und mit deinem Smartphone per WLAN im Internet surfst.

In der Definition eines Netzwerks hast du gesehen, dass man erst ab zwei Teilnehmern von einem Netzwerk spricht … nur mit sich selbst zu chatten ist schließlich ziemlich langweilig. Die einfachste Form eines Netzwerks ist die Verbindung von zwei Computern. Im digitalen Zeitalter ist das jedoch die Ausnahme. Heutzutage sind dutzende, hunderte, teilweise sogar mehrere tausende Geräte in einem Netzwerk miteinander verbunden. Dass man nicht einfach jedes Gerät irgendwie mit einem anderen Gerät kommunizieren lassen kann, sollte bereits aus sicherheitstechnischer Sicht klar sein. Aus diesem Grund bedarf es in größeren Netzwerken einer IT-InfraSTRUKTUR. An dem Wort STRUKTUR siehst du bereits, dass man ein Netzwerk vor der eigentlichen “Implementierung” planen muss.

Ein wichtiger Stützpfeiler dieser Planung ist die Wahl einer geeigneten Netzwerktopologie. Darunter versteht man die Art, wie die Geräte in einem Netzwerk miteinander verbunden sind bzw. kommunizieren. Man unterscheidet dabei zwischen der physikalischen und logischen Topologie:

• Die physikalische Topologie meint die physische Verkabelung im Netzwerk.
• Die logische Topologie beinhaltet hingegen den Datenfluss zwischen den Netzwerkteilnehmern.

Mathematisch betrachtet handelt es sich bei einer Netzwerktopologie um einen Graphen. Die Netzwerkgeräte sind dabei die Knotenpunkte und die Verbindungen zwischen den Geräten die Kanten.

Mit der Zeit haben sich bestimmte Netztopologien herausgebildet, die wir in diesem Video besprechen wollen. Dabei gehen wir auf den Aufbau, den Verkabelungsaufwand, sowie die Vor- und Nachteile ein.

Ein Netzwerk ist der kabelgebundene oder kabellose Zusammenschluss von mindestens zwei IT-Geräten, wodurch ein Austausch von Daten und die Nutzung gemeinsamer Ressourcen (z.B. Speicherplatz, Drucker, Programme) ermöglicht wird. Die einfachste Form eines Netzwerks stellt die Kabelverbindung von genau zwei Rechnern dar, bei denen es keine hierarchische Beziehung zwischen den Teilnehmern gibt, d. h. das klassische Client-Server-Modell findet hier keine Anwendung. Ein solches Netzwerk bezeichnet man auch als Peer-to-Peer (P2P) Netzwerk.

In der Netzwerktechnik gibt es eine Reihe von dreistelligen Abkürzungen, die alle für unterschiedliche Netzwerktypen stehen. Netzwerktypen unterscheiden sich in ihrer Größe und geographischen Ausrichtung voneinander. Von einigen hast du bestimmt schonmal gehört, wie etwa dem Local Area Network (LAN) oder dem Virtual Private Network (VPN). Es gibt aber noch viele, viele weitere, die wir uns alle in diesem Video anschauen werden.

Client oder Server? Das ist hier die Frage! In diesem Video beschäftigen wir uns mit dem sogenannten Client-Server-Modell. Was ist das Client-Server-Modell? Hierbei handelt es sich um ein Architekturkonzept, mit dem die Dienste und Aufgaben innerhalb eines Netzwerks verteilt werden. Dabei gibt es zwei Arten von Rechnern, nämlich die Clients und die Server.

Inhalte:

• Einführung
• Was ist das Client-Server-Modell?
• Clients und Server
• Was ist ein Server?
• Was ist ein Client?
• Vorteile des Client-Server-Modells
• Nachteile des Client-Server-Modells
• Alternativen zum Client-Server-Modell

In einem Netzwerk gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Geräte, die alle ihren ganz eigenen Zweck erfüllen. Sie kommunizieren drahtlos über WiFi und Bluetooth oder kabelgebunden miteinander. Um komplexer Netzwerkstrukturen aufbauen zu können, bedarf es bestimmter Netzwerkgeräte, mit denen bspw. eine Stern-Topologie umgesetzt werden kann. Zudem möchte man häufig nicht nur im lokalen Netzwerk (dem LAN) die Geräte miteinander reden lassen, sondern auch andere Endpunkte im großen weiten Internet erreichen. Zur Umsetzung dieser ambitionierten Ziele gibt es eine Reihe bekannter Netzwerkgeräte, von denen du bestimmt schon gehört und die du ggf. sogar im eigenen Heimnetzwerk verbaut hast. Hubs, Switche und Router. In diesem Video möchte ich dir erklären, wie sich die Arbeitsweisen dieser Geräte voneinander unterscheiden und wann man was sinnvollerweise nutzen sollte.

In diesem Video lernst du, was man unter einem Modem und einem Router versteht. Moment, Modem, Router, ist das nicht dasselbe? Nein! Es handelt sich hierbei um zwei verschiedene Geräte mit unterschiedlichen Funktionen innerhalb eines Netzwerks.

Um zu Hause oder im Büro Internet nutzen zu können, benötigst du ein Modem. Das ist die eigentliche Brücke ins Internet. Ein Modem stellt eine Verbindung zu deinem Internet Service Provider (kurz ISP) her, der dir dann den Zugang ins Internet ermöglicht. Das Modem vermittelt also zwischen dir und deinem ISP. Das Wort Modem setzt sich aus den beiden Begriffen „Modulator“ und „Demodulator“ zusammen. Was ist damit gemeint? Da ein Computer nur digitale Signale verarbeiten kann und die Signale im Internet analoger Natur sind, braucht es einen Übersetzer, der die vom Computer ausgehenden Signale in analoge Signale und die vom Internet eingehenden Signale in digitale Signale umwandelt. Die Umwandlung von digitalen in analoge Signale wie Radiowellen nennt man Modulation und die Umwandlung von analogen in digitale Signale Demodulation. Ein Modem ist also dafür da, die vom Computer ausgehenden Signale zu modulieren und die vom Internet eintreffenden Signale zu demodulieren. Ein Modem liegt an der Telefonleitung an und stellt darüber eine Verbindung zum Internet her. Sie können allerdings nur ein einziges Gerät via Kabel mit dem Internet verbinden, weshalb sie mittlerweile kaum noch verwendet werden. Was man heute nutzt, stelle ich dir später vor. Ein Modem arbeitet auf Schicht 1 des ISO OSI Schichtenmodells, also der physikalischen bzw. Bitübertragungsschicht.

Kommen wir nun zu den Routern. Diese arbeiten im Vergleich zu Modems auf Schicht 3 des ISO-OSI-Schichtenmodells, also der Netzwerkschicht. Ein Router kann verschiedene Geräte innerhalb eines Netzwerks kabelgebunden via Ethernet oder kabellos via WLAN miteinander verbinden. Bei der Aussprache kannst du entweder RAUTER oder Router sagen. Die Aussprache, die ich am häufigsten in meinem Umfeld höre, ist Router. Ein Router befindet sich zwischen den Geräten in einem Netzwerk und dem Modem. Dadurch wird die Internetverbindung vom Modem allen an den Routern angeschlossenen Geräten zur Verfügung gestellt. Zur Adressierung werden sogenannte IP-Adressen verwendet. Wenn du Näheres zu IP-Adressen erfahren möchtest, kannst du dir mein Video dazu anschauen, das ich dir unten in der Videobeschreibung verlinkt habe. Wenn ein Paket beim Router ankommt, dann schaut sich dieser die IP-Adresse an und stellt fest, ob das Paket für sein eigenes oder ein anderes Netzwerk gedacht ist. Ist es an sein eigenes Netzwerk adressiert, akzeptiert der Router das Paket und leitet es intern weiter. Wenn das Paket jedoch für ein anderes Netzwerk gedacht ist, schiebt er es direkt weiter. Aufgrund dieser Funktion nennt man Router auch „Gateways eines Netzwerks“. Damit sich ein Paket über mehrere Router hinweg den Weg zum Ziel bahnen kann, sind passende Routing-Protokolle vonnöten, die wiederum geeignete Algorithmen implementiert haben, mit denen z.B. kürzeste Wege vom Start zum Ziel gefunden werden können. Der Dijkstra-Algorithmus ist ein Beispiel dafür.

Die Kommunikation bzw. der Transport von Daten im Internet ist eine sehr komplexe Aufgabe. Man sieht sich mit einer Vielzahl an Herausforderungen wie unterschiedlichen Übertragungsmedien, verschiedenen Datenraten entlang einzelner Links, fehlerhaften Paketen, Paketverlusten, Paketduplikaten, Millionen von Teilnehmern und unterschiedlichsten (Web-)Anwendungen konfrontiert. Es bedarf also einer Netzwerkarchitektur, die eine Bewältigung dieser Herausforderungen zulässt. Um eine Kommunikation im Internet oder anderen Netzwerken mit unterschiedlichen Geräten zu vereinheitlichen, wurde das ISO-OSI-Referenzmodell entwickelt. Bei ihm wird das Internet in verschiedene Schichten unterteilt, innerhalb derer bestimmte Aufgaben erledigt werden. Bildlich kannst du dir das wie eine Torte vorstellen, bei der jede einzelne Schicht zum vollendeten Geschmackserlebnis beiträgt. Dieses Schichtenmodell soll sicherstellen, dass die Kommunikation von Geräten herstellerunabhängig funktioniert. Es ist heute die Designgrundlage für jegliche Kommunikationsprotokolle. Doch wofür steht die Abkürzung “ISO-OSI”? All das und noch vieles mehr erfährst du in diesem Video.

Die folgenden Begriffe sind synonym zu verwenden:
OSI Schichtenmodell, OSI Modell, ISO OSI Modell, Schichtenmodell, Internet Schichtenmodell (hier gibt es aber nur 5 Schichten)!

Inhalte:

• Vorwort/Intro
• Einführung
• Wofür steht “ISO-OSI”
• Die 7 Schichten des ISO-OSI-Schichtenmodells
• Layer 1 – Die Bitübertragungsschicht
• Layer 2 – Die Sicherungsschicht
• Layer 3 – Die Netzwerkschicht
• Layer 4 – Die Transportschicht
• Layer 5 – Die Sitzungsschicht
• Layer 6 – Die Darstellungsschicht
• Layer 7 – Die Anwendungsschicht
• Warum gibt es das Schichtenmodell?
• Weitere Schichten

Was versteht man in der Netzwerktechnik unter Ports?

Am besten lässt sich dieser Begriff im Kontext erklären. Stelle dir dafür vor, du möchtest jemandem einen Brief schicken. Was benötigst du? Natürlich eine Adresse, bestehend aus einem Straßennamen, einer Hausnummer, einer PLZ und einem Ort. Das kann z. B. die “Internetstraße 42 in 1337 Neulandshausen” sein. Das würde einer IP-Adresse entsprechen. Was sind dann aber die Ports? Was haben wir vergessen? Richtig, die Apartment-Nummer.

Wenn die Empfangsadresse nämlich ein Hochhaus mit mehreren Parteien ist, muss natürlich noch geklärt werden, an welchen Bewohner des Hochhauses genau diese Adresse geht. Diese Information entspricht dem Port bzw. der Portnummer. Man könnte natürlich auch einfach den Namen drauf schreiben, doch da wir wissen, dass an den Briefkästen vor der Tür aus Datenschutzgründen nur Nummern stehen, genügt die Apartment-Nummer.

Im Netzwerk-Kontext lassen sich mit der Hilfe von Ports UDP- oder TCP-Verbindungen eindeutig bestimmten Anwendungen zuordnen. Für einen Verbindungsaufbau wird auf beiden Seiten ein Port benötigt, also sowohl beim Sender als auch beim Empfänger. Klar, du wohnst schließlich auch an einem Ort mit einer Adresse und einem Apartment an dieser Adresse. Mit der Kombination aus IP-Adresse UND Port lassen sich also bestimmte Anwendungen oder Dienste eindeutig adressieren bzw. ansprechen.

In diesem Video werden die Eigenschaften der beiden Transportprotokolle TCP und UDP gegenübergestellt. Zudem soll die Frage geklärt werden, wann man welches Protokoll verwenden sollte.

Inhalte:

• Einführung
• Intro
• Unterschiede
• Wann welches Protokoll

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Ein Port ist der Teil einer Netzwerk-Adresse, der die Zuordnung von TCP- und UDP-Verbindungen und -Datenpaketen zu Server- und Client-Programmen durch Betriebssysteme bewirkt. Zu jeder Verbindung dieser beiden Protokolle gehören stets zwei Ports, je einer auf Seite des Clients und des Servers.

Gültige Portnummern sind 0 bis 65 535 (= 216 − 1).
Quelle: de.wikipedia.org

Was braucht man, um ins Internet zu kommen? Richtig, einen Laptop, ein Smartphone oder ein Tablet UND eine IP-Adresse. Obwohl bestimmt jeder schon einmal von IP-Adressen gehört hat, wissen viele nicht genau, wofür sie da sind und dass man mit ihnen bspw. nicht so einfach den genauen Standort einer Person ermitteln kann. Deshalb möchte ich dir mit diesem Video in einfachen Worten erklären, was IP-Adressen sind, wofür man sie braucht und wie man seine eigene IP Adresse ganz einfach herausbekommt und sogar ändern kann.

Was ist eine IP-Adresse bzw. was sind IP Adressen? Die Abkürzung IP steht für “Internet Protokoll” und eine IP-Adresse ist somit eine “Internet-Protokoll-Adresse”. Das Internet-Protokoll befindet sich auf Schicht 3 des ISO OSI Referenzmodells, also der Netzwerkschicht..

Inhalte:

• Einführung
• Was ist eine IP Adresse und wofür braucht man sie?
• Wie ist eine IP-Adresse aufgebaut?
• Datenübertragung mit IP-Adressen
• Lokale IP-Adressen (private IP-Adresse)
• Wie kannst du deine IP-Adresse herausfinden?
• Wie kannst du die IP-Adresse einer Webseite herausfinden (ping)?
• IP-Adressen verschleiern (VPN)

Heute geht es nicht um DNA, sondern um DNS! Aber ist das nicht dasselbe? In der Biologie stimmt das natürlich. Dort versteht man unter DNA bzw. DNS die Desoxyribonukleinsäure oder vereinfacht ausgedrückt “Die Bausteine des Lebens”. Da ich aber einen Informatik-Kanal betreibe, werden wir hier natürlich das “Domain Name System” (kurz DNS) Protokoll besprechen, das eine nicht minder wichtige Funktion im Internet einnimmt wie die DNA im menschlichen Körper..

Inhalte:

• Einführung
• Wieso ist DNS wichtig?
• “DNS” im Handy
• IP Adresse mit ping abfragen
• nslookup
• Die “Telefonbücher des Internets”
• Primary Nameserver, Secondary Nameserver
• Aufbau eines Domain-Namens
• DNS Zonen
• DNS Zonendatei
• Beispiel für die Namensauflösung mit DNS
• DNS Cache