gf2:netzwerke:teil2 [DokuWiki CSC]

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====Datenkabel und kabellose Verbindungen zwischen Endgeräten ====

Neben den Verbindung von Servern auf verschieden Kontinenten durch Tiefseekabel, welche aus Glasfaser bestehen, kennen Sie noch andere Kabeltypen. Vermutlich begegnen Sie in Ihrem Alltag einem Netzwerkkabel, einem USB Kabel oder auch einem FireWire Kabel. Hier ein kurzer Überblick über die Kabel und die jeweilige Übertragungsgeschwindigkeit von Daten. 

^Kabel ^Abbildung ^Eigenschaften, Bandbreite und Informationen ^
|**Ethernetkabel** |{{:gf2:netzwerke:ethernetkabel.jpg?direct&200|[[https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/|CC BY-NC-SA Ethernetkabel-Bild von Håkon Mosvold Larsen ]]}}| Ethernetkabel, auch bekannt als Netzwerkkabel, wird zum Verkabeln ein lokales Netzwerk genutzt, besteht aus mehrfachen Kupferkern. Die Übertragungsrate beträgt (wegen der angeschlossenen Geräte, die langsamer senden / empfangen) 40 Gigabit/s, möglich wären aber zehnmal mehr.|

|**Glasfaserkabel**|{{:gf2:netzwerke:glasfaser.jpg?direct&200|[[https://live.staticflickr.com/4820/45493321815_496e9f5f8e_b.jpg|CC BY-SA 2.0 Glasfaserkabel-Bild von Christoph Scholz]]}} | Glasfaserkabel besteht, wie der Name schon andeutet, aus einem Glaskern, durch den die Daten als Lichtsignale (Impulse) fliessen. Der Vorteil gegenüber dem Kupferkabel ist die erhöhte Übertragungsgeschwindigkeit und es sind vor allem keine Signalverstärker über Langdistanzen mehr nötig. Die Übertragungsrate beträgt ca. 10 Gbits/s.|

|**Funkverbindung** | {{:gf2:netzwerke:wifi_logo.png?direct&200|[[https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ae/WiFi_Logo.svg|Wi-Fi]]}}| Kabellose Verbindungen, Funkverbindungen gibt es einige verschiedene, die Sie kennen und täglich nutzen. Als Beispiel sei die W-LAN-Verbindung: Hier wird eine Funkverbindung erstellt. Bei der Funkverbindung sind die Geräte über Radiowellen durch die Luft übertragen. \\ Die Übertragungsrate ist von vielen anderen Einflüssen abhängig und kann  stark variieren. Meist ca. {{youtube>sGDvulsFfYs}} |

|**USB**|{{:gf2:netzwerke:usb.jpg?direct&400 |[[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0| Green Cell, CC BY-SA 4.0  via Wikimedia Commons]]}}|Das USB-Kabel, oder Universal-Serial-Bus ist ein Kabel, welches Bit-seriell überträgt(nur ein Kanal im Gegensatz zu einem VGA Kabel). Mittlerweile haben sich die Geräte (Computer, Drucker,Kameras, ...) auf diesen Anschluss geeinigt und die Vielzahl der verschiedenen Kabel und Anschlüsse sind mehrheitlich verschwunden. Fast alle diese Schnittstellenvarianten wurden durch USB ersetzt.  Trotz des Begriffs „Bus“ in der Bezeichnung „Universal Serial Bus“ bietet USB eine organisierte Struktur für den Datenfluss, wobei der Computer (Root-Hub) die Kommunikation zwischen den Geräten steuert. Die Übertragungsgeschwindigkeit kann je nach Kabeltyp  zwischen 5 GB/s, 10 GB/s oder 20 GB/s variieren|


<color #7092be>**Was bedeutet Übertragungsgeschwindigkeit von Daten?**</color> \\
Die Übertragungsgeschwindigkeit von Daten bezeichnet die Anzahl Daten pro Zeiteinheit, mit der diese zwischen zwei Geräten in einem Netzwerk übertragen werden. Üblicherweise wird diese Geschwindigkeit in Bits pro Sekunde (B/s oder Bps) gemessen. Ist die Geschwindigkeit hoch, werden die Daten schnell gesendet oder empfangen.

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**Aufgabe - Kabelsalat**\\
Hier ein kurzes Zuordnen von verschiedenen Anschlüssen und Bezeichnungen von Kabeln. 
Lösen Sie das  [[https://learningapps.org/28588531| Learningapp]] und festigen Sie so das Erkennen der verschiedenen Kabeltypen.\\ \\
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**Aufgaben zur Übertragungsgeschwindigkeit**\\
  - Eine Datei wird von einer Festplatte in zwei Formaten heruntergeladen. Einmal mit USB als zip-Datei (123 MiB) und einmal mit FireWire als pdf-Datei (103 MiB). Dabei ist die Geschwindigkeit für USB  480 Mibit/s, und jene für FireWire 400 Mibit/s. Welche Datei ist schneller heruntergeladen?
  - Die maximale Bandbreite zum Upload mit dem gewählten Anbieter beträgt 1024 Kbit/s. Wie lange dauert das Ziehen einer 400 MB grossen Datei, die auf 20 Prozent ihres Datenbestandes komprimiert wird (Angabe in Minute, Sekunde). Die tatsächliche Ladegeschwindigkeit wird um 80 Prozent der maximalen Bandbreite reduziert.
  - Ein LKW transportiert 200 Magnetbänder je 250 GB zwischen Braunschweig und Wolfsburg. Er benötigt dafür 20 min.
    * Welche Datenrate erreicht der LKW?
    * Wie lange dauert die Übertragung derselben Datenmenge über ein Glasfasernetz mit 622 Mbit/s?
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==== Netzwerkkomponenten ====
<color #7092be>**Netzwerkschnittstelle**</color>\\ 
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Das kleinstmögliche Netzwerk ist die Verbindung von zwei Computern via Ethernetkabel. Dafür brauchen beide Computer eine Netzwerkkarte bzw. Netzwerkschnittstelle oder NIC (Network Interface Card) bzw. einen integrierten Netzwerkanschluss. Dies ist eine erste Hardware-Voraussetzung für ein Netzwerk. Die Netzwerkkarte (mit W-LAN-Modul) ist serienmässig in jedem Rechner zu finden. In den Smartphones findet sich ein W-LAN-Adapter und in manchen sogar ein Ethernet-Anschluss.

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<color #7092be>**Router**</color>\\
{{ :gf2:netzwerke:router.jpg?direct&150|[[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode |© Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons)Belkin_Wireless_G_Router_F5D7231-4_Version_1000de-1121.jpg), „Belkin Wireless G Router F5D7231-4 Version 1000de-1121“]]}}
Ein Router hat eine CPU, einen Speicher und Anschlüsse (sog. Ports) und ist ein zentraler Knotenpunkt, der die gleichzeitige und gemeinsame Nutzung von Ressourcen, wie Servern, Druckern, Netzwerken und Internetverbindungen, durch mehrere Geräte ermöglicht. Router spielen eine wichtige Rolle bei der effizienten Verwaltung der Datenübertragung zwischen Geräten innerhalb eines lokalen Netzwerks und auch zwischen verschiedenen Netzwerken. Nur dank des Routers können Sie das Internet, gemeinsame Drucker oder Server nutzen. \\
Ein Router ermöglicht die Datenübertragung zwischen Geräten oder kann Daten an einen anderen Router weiterleiten. Sie verbinden Geräte in einem lokalen Netzwerk und ermöglichen die Kommunikation zwischen den Geräten und die Übertragung von Daten. Router ermöglichen auch die Verbindung und den Austausch von Daten zwischen Netzwerken an verschiedenen geografischen Standorten, so auch dem Internet. \\
Router haben oftmals einen integrierten DHCP-Server, dieser kann aktiviert werden, um automatisch den Geräten im Netzwerk eine IP-Adresse zuweisen zu können. Die meisten Router haben auch eingebaute Firewalls und schützen so vor Malware. (Malware: schädliche Software, die entwickelt wurde, um Computer, Netzwerke oder Geräte zu infiltrieren, zu beschädigen oder sensible Daten zu stehlen.) 
Router sind Verkehrsfluss-Kontrolleure (Trafficcontroller), die Datenpakete zwischen Geräten oder Netzwerken präzise und effizient weiterleiten. Wird ein Datenpaket vom Router empfangen, so liest der Router die Ziel-IP-Adresse heraus und schaut in der eigenen Routingtabelle nach, um die effizienteste Route für die Datenübertragung zu bestimmen und das Paket auf den Weg zu schicken. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der rechtzeitigen und effizienten Datenpaketübermittlung. \\
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<color #7092be>**Switch**</color>\\
{{ :gf2:netzwerke:switch.jpg?direct&100|[[www.heimnetzwerke.net|CC BY 4.0 via Wikimedia Commons]]}}
Switches bieten die Möglichkeit, nicht nur Computer untereinander sonder auch beliebig viele Computer an einen Router zu schliessen, obwohl der Router nur eine bestimmte Anzahl anschlüsse besitzt. Diese Geräte verteilen gleichzeitig auch die ankommenden Datenpakete richtig. Im Unterschied zum Router kann ein Switch keine Netzwerke verbinden. Switches sind somit eine Art intelligente "Mehrfachsteckleisten".
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<color #7092be>**Firewall**</color>\\
{{ :gf2:netzwerke:firewall.png?direct&400|[[http://bs.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Firewall_bs.jpg|CC BY-SA 3.0 de von Mhare 2007]]}}
Für die Sicherheit im Netzwerk ist eine Firewall zuständig. Sie schützt das Netzwerk vor möglichen Angriffen indem diese alle eingehenden Pakete (und somit auch Anfragen von ausserhalb des Netzwerks) filtert und überprüft. Oft ist diese im Router direkt integriet. In grossen Netzwerken (von Firmen o.ä.) sind dies eigenständige Geräte. Firewalls im Router brauchen keine Ressourcen auf den einzelnen Endgeräten und bieten einen höheren Schutz als die Software, die als Schutz auf den einzlenen Geräten installiert werden kann. 
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<color #7092be>**Server**</color>\\
Ein Server ist ein Computer mit speziellen Aufgaben. Beispielsweise gibt es Webserver (hostet Websites und stellt diese über das Internet bereit), 
oder auch Datenbankserver (verwaltet und stellt Datenbanken zur Verfügung) oder Ihnen bekannt sind sicher auch Mailserver (Verarbeitet und speichert E-Mails).Ein Server ist ein Computer in einem Netzwerk mit einer zentralen Aufgabe, denn er stellt spezielle Dienste und Ressourcen bereitstellt, die von anderen Geräten angefordert werden). 
[[gf2:netzwerke:teil3|Weiter - Adressierung]]

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**Auftrag**\\
Das folgende Learningapp ist ein Video, welches die Komponenten zusammenfasst und während des Videos werden immer wieder Verständnisfragen gestellt, die beantwortet werden sollten. [[https://learningapps.org/view1975243]]
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