Netzwerktechnik / VHS BS / 04. - 08.03.24

Orientierung

• Orientierungsphase
• Zeiten, Pausen
• Herdt-Skripte (Anm.: TN-Zahl gering, Kosten)
• TN-Themen
• Interessierte an Prüfung, Prüfung terminieren

Anmerkungen zu Unterlagen und zum "Roter Faden" im Seminar:

Im Rahmen des Modul "Netzwerk- und Internettechnik" des FITSN gibt es auch ein Herdt-Skript

• Netzwerke - Grundlagen (Matchcode: NW_2019; 11. Auflage Mai 2019),

damit die Teilnehmer den häufig erst einmal theoretischen Ausführungen und Darstellungen gut folgen können. In Zeiten von Seminaren mit deutlich veringerten Teilnehmerzahlen müssen die Seminaranbieter hier manchmal "nachsteuern".

Das Seminar begleite ich neben diesem ausführlichen Beitrag zusätzlich noch mit einer

• ausführlichen Bildschirm-Präsentation (Anm.: wird den TN per PDF zur Verfügung gestellt)

und weiteren Online- und Offline-Unterlagen.

Diese Unterlage wird - nach Möglichkeit - zu den aktuellen Seminaren aufgefrischt.

Roter Faden

Diesen Begriff hört man in meinen Seminaren häufiger ;-). Gemeint ist hier: Das grundsätzliche Verständnis der fraglichen IT-Techniken. Am Besten gleich so, dass man auch nach einer Zeit ohne Beschäftigung mit diesen Techniken sehr schnell wieder in Fahrt kommt.

Unter einem roten Faden versteht man ein Grundmotiv, einen leitenden Gedanken, einen Weg oder auch eine Richtlinie. „Etwas zieht sich wie ein roter Faden durch etwas“ bedeutet beispielsweise, dass man darin eine durchgehende Struktur oder ein Ziel erkennen kann.

Quelle: Wikipedia - Roter Faden

Hinweis zu Online-Recherchen

Hier die Haupt-Recherche-Quellen im Seminar:

• Wikipedia (de.wikipedia.org) mit guten Darstellungen zu den Netzwerktechniken und Fachbegriffen
• [leider nicht mehr online] Netzmafia Skripte vom Team "Prof. Jürgen Plate"

und los geht es ...

Topics:

• Bit & Byte
• Netzwerke einsetzen
• Arbeitsgruppe vs. Domäne
• Topologien

Bit & Byte 

(Grundlagen - Wiki Link Bit)

Binary Digit, 1 Bit ist 0 oder 1, 1 Byte entspricht normaler Weise 8 Bit

• 2 hoch 10 ist 1 ki - kibi (2¹⁰ = 1024 aka kilo)
• 2 hoch 20 ist 1 Mi - Mibi (2²⁰ = 1024*1024 aka Mega)
• 2 hoch 30 ist 1 Gi - Gibi (aka Giga); 2 hoch 32 entspricht 2² * 2³⁰ also 4 Gi (4 Milliarden)
• danach: Pi (Pebi / Peta), Ei (Exbi / Exa), ... Wikipedia Tabelle zu Größenordnungen 

Wikipedia kennzeichnet 1024er Werte mit kleinem i (z. Bsp. ki - kibi, Mi - Mibi, Gi - Gibi, ...)

Wenn wir später IP-Adressen und das zugehörige Subnetting verstehen wollen, dann benötigen wir das Grundverständnis zu Binären (also Dualen) Zahlen:

Hexadezimalen Zahlen: 0,...,9,A,B,C,D,E,F mit 4 Bit pro hexadezimaler Zahl

Netzwerke einsetzen

Vorteile:

Man kann gemeinsam Hardware (z.B. Spezial-Hardware wie teuere Plotter oder 3D-Drucker) teilen und Dateien/Dokumente einfach austauschen oder sogar gemeinsam bearbeiten.

Nachteile:

Der Aufwand für Verkabelungen oder Drahtlos-Techniken ist größer. Die Sicherheit/Datenschutz im Netzwerk ist besonders zu beachten.

Arbeitsgruppe vs. Domäne

Anm.: Zuweisung zu Arbeitsgruppen / Domains in Windows stellt nur Hierarchien/Ordnungen zur Verfügung, das hat nichts mit der Netzwerkfunktionalität zu tun!

Der Aufwand und Gegenwert für die eingesetzten Techniken muss analysiert werden: TCO (Total cost of Ownership), ROI (Return of Investment)

Anmeldungen können "lokal" oder "am Server" durchgeführt werden:

die Technik heißt bei Windows immer SAM (Security Account Management) und den Vorgang nennt man Authentifizierung.

Topologien

(Wiki-Link)

Grundsätzliche Eigenschaften und technische Umsetzungen (Hinweis: das Netz aus "Kilometer Höhe")

• Ring
  keine Kollisionen, Standard als Token-Ring mit Token Passing (IEEE 802.5)
• Bus
  Kollisionen als Prinzip, Standard als Ethernet mit CSMA/CD (Norm IEEE 802.3 Übersichtsgrafik TecChannel)
• Stern
  Umsetzung mittels Hub (inkl. Kollisionen) und Switch (ohne Kollisionen), besser Verkabelungen mit TP-Kabeln statt BNC-Kabeln (Koaxialkabel)

Quelle: Netzwerk Topologien Wikipedia - Urheber Parzi als gemeinfrei veröffentlicht

Anmerkung zum Wikipedia Topologien Bild: beim Bus hätte ich gerne noch die Terminatoren an den beiden Bus-Enden!

Akronyme für "Netzgrößen/Umgebungen"

• LAN - Local Area Network (Private Netzwerke; Anm.: alle Netze "Privat", die nicht Öffentlich sind, das hat also nichts mit Ihrem "Zuhause" zu tun, sondern dort handelt es sich auch um Ihre "Firmennetze")
• WAN - Wide Area Network (Weitverkehrsnetze, Öffentliches Netzwerk → Internet - "Netz der Netze")
• WLAN - Wireless LAN (Drahtlose Netze)
• VLAN - Virtual LAN (moderne Verteilertechniken; siehe später Switches mit Zusatzfunktionen/Techniken)
• NAS, SAN - Netzwerkspeicher (genauere Unterscheidung folgt)
• PAN - Personal Area Network

Topics:

• Ethernet
• Zugriffsverfahren Ethernet mit Kollisionen
• LAN (Local Area Network mit Ethernet-Techniken)
• Netzwerkadapter (NIC - Network Interface Card)
• 7-Schichten ISO/OSI-Modell

Ethernet

... eine erste Annäherung an Ethernet Netzwerktechniken (Wiki-Link)

Geschwindigkeiten:

• 10 MBit/s - Ethernet
• 100 MBit/s - Fast Ethernet
• 1000 MBit/s (entspricht 1 GBit/s) - Giga Ethernet (GE)
• 10 GBit/s - 10 GE

Anm.: aktuell (Jahr 2021/2022) Übergang/Einführung von Multi-GigaBit-Vernetzungen (s.a. NBase-T): 1...2,5...5...10 GBit/s Ethernet

Kabel:

• Koaxialkabel RG58
• Twisted Pair Kabel (TP - RJ45 Stecker)

Kabelqualitäten in Cat 3, 5, 5/5e, 6/6a, 7 oder auch schon 8 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Mantelungen (UTP, STP, FTP in Kombinationen)
Preise recherchieren und vergleichen

Kabellängen Twisted Pair: min. 45 - 60 cm - max. 100 m zwischen 2 aktiven Netzwerktechniken, also z.B. NIC (Network Interface Card) und Switch

Alt/früher: Kabel für Direktverbindungung als Cross-Over-Kabel (heutige Techniken kommen immer klar)

Zugriffsverfahren Ethernet mit Kollisionen

Etablierte Verfahren:

• CSMA / CD (Collision Detection) - die „Grundidee“ zur Norm IEEE 802.3 (Ethernet – LAN)
• CSMA / CA (Collision Avoidance) - Einsatz in WLAN-FunkzellenVor- und Nachteile kennen; Norm IEEE 802.11  

Vor- und Nachteile  der Draht- und Drahtlosen Umsetzungen kennen

Vermeidung von Kollisionen mittels:

• Switch statt Hub nutzen (Anm.: heute Standard; Hub nur noch für spezielle Netzwerklösungen)
• Token-Passing (z.B. Token-Ring; Anm.: nicht mehr üblich)
• Master-kontrollierte Netze (z.B. ISDN)

Anm.: Master-kontrollierte Technik wäre für Netzwerke sehr aufwendig.

LAN (Local Area Network mit Ethernet-Techniken)

Ethernet: entwickelt bei den Xerox Palo Alto Research Center (PARC) seit ca. 1973 beim Entwicklungsteam Robert Metcalfe

Einsatz von zentralen Verteilern (Hub, Switch) basieren auf Netzwerkverbindungstechniken Repeater bzw. Bridge
Technisch:

• Hub ist Multi-Port-Repeater
• Switch ist Multi-Port-Bridge

HW-Adressen im Ethernet: MAC-Adressen (Link zu Grafik Ethernetpaket auf Wikipedia);
48 Bit = 6 Byte entspricht 12 Hexadezimalen Stellen (6 für Hersteller/Vendor, 6 für Gerät/Device)

Geschwindigkeiten:

• 10 Mbps (10Base2, 10Base5, 10Base-T)
• 100 Mbps (Fast Ethernet, 100Base-TX)
• 1000 Mbps = 1 Gbps (Giga Ethernet, 1000Base-T) mindestens Cat 5e (besser Cat 6)
• Multi-Gigabit-Ethernet: 2,5 und 5 Gbps (NBase-T)
• 10 Gbps (10GBase-T, LWL oder Kupferkabel!) mindestens Cat 6a (besser eigentlich 7 oder auch 8); 10GBase-T ohne PoE (Power over Ethernet)
• 40 Gbps ... 100 Gbps ... ;-)

Spezialprodukte waren auch vor den Normen für NBase-T (mit 1 - 2,5 - 5 und 10 GBit) verfügbar: NBase-T Norm IEEE 802.bz (s.a. Multi-Gigabit-Ethernet )

Beispiele:

• Bericht KarteTragant / Delock 89456 http://www.tragant.de/produkt/G_3LAN_3_1/89456/merkmale.html
• Heise Beiträge: c‘t 16.18.058 (Heft 18 aus 2016) und c't 20.16.52 (Heft 16 aus 2020 - Artikel Lan Extraflott)
  Stichwort: Multi-Gigabit-Ethernet auch - unter besten Rahmenbedingungen und kurzen Kabellängen - mit Cat 5e möglich!

Übertragungsmedien:

• TP-Kabel:
  Cat 5/5e (Fast Ethernet mit 100m Normlänge; 2,5, 5 oder auch 10 GBit/s bei geeigneter HW und ggf. kurzen Kabeln),
  Cat 6/6a, 7 (geeignet für 1 GE und 10 GE, ...)
• LWL: Monomode/Singlemode, Multimode

Youtube Video 10 Gigabit Home Networking: How to Connect - RJ45 Twisted Pair vs Fiber vs Direct Attach Copper

Netzwerkadapter (NIC - Network Interface Card)

Anschlusstechniken und Technikumsetzungen diskutieren

Insbesondere auch Geschwindigkeiten von Schnittstellen und HDDs/SSDs im Vergleich zu den aktuellen Ethernet Standards:

• 1 GE und
• 10 GE - Giga Ethernet und die Geschwindigkeiten
• dazwischen: 1 ... 2,5 ... 5 ... 10 GBit/s (Standard: NBase-T)

Technische Umsetzungen: On-Board (also in Chipsätzen integriert) und mit Erweiterungen/Erweiterungskarten als

• PCI
  Peripheral Component Interconnect; PCI-Bus ca. 133 MB/s
• PCIe - PCI Express
  PCIe Version 3.0 mit ca. 1 GBit/s pro Lane (also: 125 MB/s)
  PCIe Version 4.0 mit ca. 2 GBit/s pro Lane (also: 250 MB/s)
  PCIe Version 5.0 mit ca. 4 GBit/s pro Lane (also: ca. 1 GB/s - Einführung in 2022)
  Beispiel für Bandbreiten PCIe:
  4 Lanes ergeben bei PCIe v3 also 4 GBit/s (ca. 400 - 500 MByte/s - reicht also für Multi-GigaBit mit 2,5 oder knapp 5 GBit/s )
• PCMCIA (PC Memory Card Int. Assoc.)
  siehe Notebooks (Hinweis: Legacy/veraltet - von USB überholt)
• USB - Universal Serial Bus
  Anm.: Ermittlung Bandbreite mit Teiler 10 bei USB Techniken!
  Genau auf Versionen achten: USB 3.1 bzw. USB 3.2 Gen 1 vs Gen 2; also:
  USB 3.2 Gen 1 bzw. USB 3.1 Gen 1 (früher: USB 3.0) ca. 5 GBit/s entspricht also ca. 500 MB/s
  USB 3.2 Gen 2 bzw. USB 3.1 Gen 2 mit ca. 10 GBit/s dann ca. 900 MB/s
  USB 3.2 Gen 2 2x2 mit ca. 20 GBit/s
  USB 4.0 wurde mit Thunderbolt 3:  40 Gbit/s
• Firewire (IEEE 1394 oder i.Link; z.B. mit 800 MBit/s)
• Thunderbolt 3
  Version 3 mit Bandbreite bis 40 Gbps und Unterstützung aller digitaler Übertragungen inkl. Video-Ausgaben mit mehrfach UHD/4K
  gegenüber USB 3.1 Gen 2 mit ca. 1 GB/s (wenn überhaupt technisch als Gen 2 verfügbar) lassen sich hier ca. 4 GByte/s und alle abwärtskompatiblen Formate und Geschwindigkeiten übertragen! 10 GbE stellt ebenfalls kein Bandbreitenproblem dar!
  Anm.: wird bei Thunderbolt 4 mit USB 4 (als Nachfolger zu USB 3.2) zusammengelegt und behält 40 Gbps!

Tipp: Video auf Sonntech Website mit Darstellungen zu Effizienz und Geschwindigkeitsvorteilen über die GE-Adapter.

Für aktuell knapp 170,- € kann man über Thunderbolt 3 in den Genuss von 10 Giga Ethernet Technik kommen (Test in ct.18.20.046). Für knapp die Hälfte reicht es bei USB 3.2 Schnittstellen immerhin zu 5 Giga Ethernet per Multi-Gigabit-Ethernet; z.B. Qnap qna-uc5g1t (USB 3.2 to 5 GE) .

Heute alles immer als Plug & Play (PnP); Hot PnP als Lösung im laufenden Betrieb.

Planspiel mit Transportgeschwindigkeiten für 100 GB über Netzwerktechnik:

• Giga Ethernet (1 GE) - ca. 17 Minuten
  100 GB bei (ca.) 100 MB/s benötigen 1000 Sekunden; daraus folgen also: 1000/60 min = 16,6 Minuten
• 10 Giga Ethernet (10 GE) - ca. 2 Minuten
  100 GB bei (ca.) würden theoretisch (!) also ca. knappe 2 Minuten dauern, wenn man Speichermedien hätte, die mit einer Geschwindigkeit von 1000 MB/s lesen/schreiben können.
  Anm.: SSM (Solid State Module) via PCIe/NVme (mit min. x4 Lanes PCIe 3.0 oder auch 4.0) angeschlossen schaffen ab 3000 MB/s und auch mal gerne bis zu 5000 MB/s

Booten über das Netzwerk mittels PXE (Wikipedia Link) bzw. TFTP

7-Schichten ISO/OSI-Modell

(Wiki Link)

Protokolle: definierte Vorgehensweisen - siehe "Diplomatisches Protokoll"
Schnittstellen zwischen Schichten: SAP (Service Access Point)

Vergleich mit 4-Schichten DOD-Modell (mit Ethernet/TCP/IP): Layer 1 (1+2) - 2 (3) - 3 (4) - 4 (5-7)
Netzzugangsschicht ist 1+2 (z.B. Ethernet)

Tabellarische Übersicht des 7-Schichten ISO/OSI-Modells

Hier die entsprechende Darstellung auf Wikipedia (inkl. Verlinkung zum entsprechnenden Beitrag)

Englische Merksätze:

• Layer 1 → 7
  Please do not throw sausage pizza away
• Layer 7 → 1
  All people seem to need data processing 

Topics:

• Übertragungsmedien
• Übertragungsmedien - Kabel
• Lichtwellenleiter - Technik
• Strukturierte Verkabelung
• Drahtlos - WLAN

Übertragungsmedien

... eine erste Übersicht

Bit vs. Byte; Bit pro Sekunde (bps) vs. Baud
Anm.: Bps meint dann Byte pro Sekunde
Beachten: kleines b (für Bit) und großes „B“ (für Byte)

Leitungsgebunde vs. Ungebunde Übertragungen

Beispiele Ungebunden:

• WLAN
• Richtfunk (RiFu)
• Infrarot
• Laser (sehr effizient und leistungsfähig; aber natürlich empfindlich gegen Störungen der Sichtverbindung

Übertragungseigenschaften: Dämpfung (dB), Empfindlichkeit gegen „Störungen“ (z.B. EMV)

Fachbegriffe zur Verlegung:

• Zug-/Abriebfestigkeit (mechanische Belastung),
• Flexibilität (Verlegekomfort),
• Robustheit gegen: Tiere,
• klimatische Einflüsse,
• Feuer

Übertragungsmedien - Kabel

Koaxialkabel: BNC-Kabel (Bayonet Neill Concelman) für klassische Busse (siehe früher: T-Stücke, Terminatoren)

Twisted-Pair-Kabel (TP-Kabel): UTP - Unshielded TP; STP -  Shielded TP

Norm: ISO/IEC-11801 (2002)E
Bezeichnung (z.B.): S/FTP - Screened Foiled Twisted Pair

Stecker: RJ45 mit 8P8C – 8 Kontaktpos. / 8 Kontakte

Glasfaser – Lichtwellenleiter (LWL): Monomode vs. Multimode; Bandbreiten, Kabellängen

Lichtwellenleiter - Technik

Vorteile

• Bandbreite
• Abhörsicherheit
• Gewicht
• Dämpfung
• keine Potentialübertragung (Blitzschutz)
• Störanfälligkeit (EMV)

Nachteile:

• mechanische Empfindlichkeit
• Preis für HW
• keine Stromübertragung

Modentechnologien: (Link)

• Singlemodefaser (ein Mode / Welle)
  Durchmesser < 9µm; als 9/125-µm für große Entfernungen (km)
• Multimodefaser (viele Moden / Wellen)
  größere Durchmesser; Fasern 50/ oder 62,5/125µm; LAN (1000Base-SX, 1000 Base-LX; mehrere Hundert m - ca. 200 bis 550 m)
• Multimodestufenfaser
  Multimodefaser für Kurzstrecken; Einsatz in Flugzeugen, Autos, Hifi, …

LC-Stecker - Lampert Connector (oder auch Lucent Connector)ist ein Small-Form-Factor-Stecker und der verbreitete Steckertyp, ähnelt als Duplex-Stecker dem RJ45, kompakte Bauform → SFP-Module (Small Form-factor Pluggable / SFP+ dann 10 GE); früher auch: Mini-GBIC genannt

SC-Stecker - Suscriber Connector - Kunststoffgehäuse im rechteckiges Design, Push-Pull-Technik, Multimode- und Monomode

Preis-/Leistungsschlager für SFP+ 10 GE Switches aus dem Hause Mikrotik:
https://mikrotik.com/product/crs305_1g_4s_in (4 Ports 10 GE SFP+) für knapp 150 Euro (sofern lieferbar)
Youtube Video zum Switch mit "Tommy von Lawrence Systems":
MikroTik CRS305-1G-4S+IN 10G Switch Setup Review With VLANS - YouTube

Strukturierte Verkabelung

Theorie und Bereiche:

• Primärbereich (LWL, VDSL)
• Sekundärbereich (LWL, TP)
• Tertiärbereich (meist TP) (Wiki Link)

Idee: Einmal Kabel „rein“ – nie mehr „ran“ - also: Planung / Analyse wichtig - Investieren in zukunftsichere Techniken

Plan: jederzeit nachträgliche Zuordnung von Telefon- und/oder Datensignalleitungen an die Enddosen

Technik für Verkabelungen:

• Verteilerschränke
• Patchpanel (Rangierfeld, Patchfeld)
• Patchkabel (mit RJ45-Steckern)
• Verlegekabel (Kabelrollen)
• Anschlussdosen (UAE - Universal Anschluss Einheit
  Link Reichelt inkl. Montagevideo, Youtube Einbau/Anschluss Cat 6a Dose  
  IAE - ISDN Anschluss Einheit)
• Kabel: Cat 6a oder gar besser noch Cat 7

Drahtlos - WLAN

Vor- und Nachteile kennen, Norm IEEE 802.11 (Wikipedia)

Sicherheit / Verschlüsselung kritische Aspekte und wichtige technische Umsetzungen (siehe WPA2/3)

Access Points vs. AdHoc Verbindungen

Spread-Spectrum-Verfahren
2,4 GHz, 5 GHz und zukünftig (vielleicht) 60 GHz (Anm.: 802.11ad für 60 GHz Band

Schnellere Standards:

• 802.11ac bis max. Brutto 1,3 Gbps (Netto ca. 30-40%, wenn alles gut läuft: gute Verbindung, alleinige Nutzung der Funkzelle)
• 802.11ax bis max. Brutto (fast) 10 Gbps (!)

Zugriffsverfahren: CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance - Kollisionsvermeidung)

Netzwerknamen: ESSID (bzw. SSID) - Extended Service Set Identifier

WLAN-Konfiguration absichern! Vorschläge diskutieren:

• SSID als Zellname für den AP ggf. "verbergen"
  Anm.: bringt häufig mehr "Probleme" (z.B. bei Kopplung von weiteren Wlan-Komponenten) als wirklichen Sicherheitszuwachs
• Verschlüsselung mit WPA/WPA2 und WPA3 (auf kein Fall WEP nutzen!)
• MAC-Adress-Filterung
  Anm.: MAC-Adressen können (per Software) auch geändert und "vorgetäuscht" werden - Fachbegriff: MAC-Adress-Spoofing
• Sendestärken optimieren mittels Positionierung Access Point
  oder Minderung zum Stromsparen oder zur Sicherung gegen Eindringlinge
• WLAN-Gastzugänge in getrenntem Subnetz
• Schalter für WLAN on/off

Alternative Drahtlos-Kommunikation:

• Infrarot
• Laser
• Bluetooth

Topics:

• IANA.org - Internetadressen und Domainnamen
• IPv4
• IPv4-Adressbereiche
• Subnetting
• IPv6
• Tools für die Netzwerkanalyse

IANA.org - Internetadressen und Domainnamen

Recherchen auf IANA-Portal zu öffentlichen IP-Adressen und Domain-Namen - der Aufbau der Domainnames ist hierarchisch:

(root)              .
                   / \
                  /   \
(tld)            de   com
                /       \
               /         \
(dom)        bahn      nytimes
             / \            \
            /   \            \
(host)    www    \           www
                  \
(subdom)     reiseauskunft    

TLD - Top Level Domains: .com .net .org .mil .us .edu .gov sind die ersten TLDs aus den Anfängen des Internet.

.de .at .ch,  - diese und andere TLDs wie .tv oder .ws gehören zu den länderspezifischen TLD (ccTLD - country coded TLD - hier: Tuvalu, Western Samoa)

TLD .de wird von der Denic verwaltet.

Erste Hinweise auf reservierte Adressen: 10.x.y.z (Private Use), 127.x.y.z (Loopback-Device)

IPv4

(Rechnungen / Subnetting - WikiLink Netzmaske)

Grundlagen: 32-Bit Adresse aufgeteilt in Netzwerk- und Hosts-Abschnitt mittels Subnetzmaske

Maskierung also wörtlich zu nehmen: links Einsen - rechts Nullen 

Beispielrechnungen: 

10   .   181  .   195  .   107    / 24   (CIDR)
--------.--------.--------.--------
00001010 10110101 11000011 01101011   
255  .   255  .   255  .    0 
11111111 11111111 11111111 00000000 
Netzwerk  ---------------| |- Hosts
hier: 24 Bit für Netzwerk - 8 Bit für Hosts 
ergibt 2 hoch 8: 256 - 2 = 254 Hosts
Wir ziehen 2 Adressen ab:
Netzwerk-Adresse (alle Host-Bits werden 0)
hier:   10.181.195.0 
Hosts:  10.181.195.1 … 10.181.195.254
Broadcast-Adresse (alle Host-Bits werden 1)
hier:   10.181.195.255

oder mit einer von den Oktettgrenze abweichenden Netzmaske: (23 statt 24 Bit mit Einsen)

10   .   181  .   195     .   107    / 23   (CIDR)
--------.--------.-------   -.--------
00001010 10110101 1100001   1 01101011 
255  .   255  .   254  .    0 
11111111 11111111 1111111   0 00000000 
Netzwerk  --------------|   |--- Hosts
hier: 23 Bit für Netzwerk - 9 Bit für Hosts
ergibt 2 hoch 9: 512 - 2 = 510 Hosts
Wir ziehen 2 Adressen ab:
Netzwerk-Adresse (alle Host-Bits werden 0)
hier:   10.181.194.0 
Hosts:  10.181.194.1 … 10.181.195.254
Broadcast-Adresse (alle Host-Bits werden 1)
hier:   10.181.195.255

Weitere Beispiele mit und ohne IP-Calculator durchgerechnet.

Hier ein Beispiel aus einem Schulungsraum:

CIDR Schreibweise mit Schrägstrichen - Classless Inter-Domain Routing
also z.B. : 18 Bit für das Netzwerk und restliche 14 Bit für die Hosts
bedeutet: 2 hoch 14 = 16.384 Kombination also 16.384 - 2 = 16.382 Hosts

2 Möglichkeiten für die Anzahl für die Hosts abziehen, weil

• alle Host-Bits gleich 0 kennzeichnet die Netzwerkadresse des Teilnetz
• alle Host-Bits gleich 1 kennzeichnet die Broadcast-Adresse des Teilnetz

Bestimmen der Netzwerk- und Broadcast-Adressen über Wandlung der IP-Adresse in Bits und Einsetzen der entsprechenden Host-Bits mit 0 (Netzwerk) oder 1 (Broadcast)

Subnetze können im Oktett für Trennung Netzwerk/Hosts nur Kombinationen 1/0 wie folgt haben:

1 0000000 = 128 (1 Bit)
11 000000 = 192 (2 Bit)
111 00000 = 224 (3 Bit)
1111 0000 = 240 (4 Bit)
11111 000 = 248 (5 Bit)
111111 00 = 252 (6 Bit)
1111111 0 = 254 (7 Bit)
11111111  = 255 (8 Bit)

Alle anderen Kombinationen sind nicht erlaubt. Diese werden bei Konfigurationsversuchen in Windows auch von der Konfiguration ausgeschlossen.

Andere OS werden über einfache Textdateien konfiguriert und wir müssen selber wissen, welchen Subnetzmasken und Werte sinnvoll sind!

Subnetting

Das Aufteilen von einem Subnetz (Segment) in gewünschte Anzahl von Subnetzen (Segmenten):

Übungen zu Subnetting, Hosts, Netzwerk- und Broadcast-Adressen
Einsatz von Tools und Internetseiten zur Subnetz-Berechnung; Beispiellinks zu IP-Calculator: Link 1, Link 2

IPv4-Adressbereiche

Organisation durch IANA (www.iana.org), Einteilung der "Internet Welt" in 5 "NIC-Kontinente" (Europa: Ripe NCC ; FTP-Site mit IPv4-Blöcken: Übersicht Blöcke) - Anm. die Übersicht Blöcke ist FTP-Link, den viele Browser nicht mehr öffnen wollen/können)

klassisch: Class A bis C Netze mit Standard-Netzwerkmasken (/8, /16, /24)

Private Adressbereiche für Class A (beginnen bei Most Significant Bit / MSB ganz links mit "0"), B (beginnen mit "10") und C (beginnen mit "110")

Recherche nach IP-Adressen und Nummern mittels Dienst whois (z.B. über Netzwerktool whois auf heise.de)

Trennung von "Privaten IP-Adressen" (Wiki Link)und "Öffentlicher IP-Adresse". Die meisten Kunden erhalten dynamische (wechselnde) öffentliche IP-Adressen!

Beispiel: Anbindung mit statischer IP-Adresse über ISP für die VHS Braunschweig

DHCP - Dynamic Configuration Protocol (Wikipedia Link) - Service für das automatische Vergeben von IP-Konfigurationen an Clients

Reservierte Adressbereiche (siehe Wikipedia IPv4  - Abschnitt "Besondere Adressen"; es folgen ein paar Beispiele)

• Private Adressbereiche
  10.0.0.0 / 8
  172.16-31.0.0 / 12
  192.168.0.0 / 16
• Loopback / Localnet
  127.0.0.0 / 8
• APIPA - bei Microsoft: Automatic Private IP-Adresse
  Alternative Begriffe bei Linux: Avahi / Zeroconf; bei MacOS: Bonjour
  169.254.0.0 / 16

Das Alles wie immer bei der IANA als vollständige Liste mit allen verteilten IPv4-Adressblöcken.

Subnetting - Übung

Teilen von Netzen über das "Verschieben" von Subnetmask 1-0-Grenze nach Rechts

Beispielrechnung: Klassisches Class C Netz 192.168.178.0 / 24 hat (normalerweise) 254 Hosts
Ziel: wir wollen 4 Teilnetze erzeugen; man benötigt 2 zusätzliche Netzwerkbits (2 hoch 2 = 2² = 4)

Hinweis: mit "2 hoch" Berechnungen können rechnerisch 2, 4, 8, 16, 32, ... Teilnetze erstellt werden. Bei Wünschen mit Zwischenwerten (z.B. 6 Teilnetze) muss man die höhere Teilnetzzuweisung nutzen: 6 Teilnetze gewünscht - wir brauchen also 3 Zusatzbits mit tatsächlich 2³ = 8 Kombinationen.

Beweggründe:

• bessere Verwaltung großer Netze durch mehrere kleine Netze
• Sicherheit
• Flexibilität
• Übersichtlichkeit
• Verleihen von IP-Räumen an andere ISPs

IPv6

(Wiki Link IPv4 - Wiki Link IPv6)

Die ca. 4 Mrd. IPv4-Adressbereiche (32 Bit für IPv4) sind vergeben (siehe IANA - Februar 2011)!

Neu mit IPv6 jetzt 128 Bit Länge (→ 340 Sextillionen); das entspricht einer Vergrößerung gegenüber IPv4 um den Faktor 2 hoch 96 (Faktor ≈7,9·10 hoch 28 - das ist eine Zahl mit 28 Nullen!)

Test- und Infoseiten zu IPv6: Link1 , Link2 , Link3

Wikipedia Artikel zu IP-Adressen:

Diese Anzahl reicht aus, um für jeden Quadratmillimeter der Erdoberfläche mindestens 665.570.793.348.866.944 (= 6,65 · 10 hoch 17) IP-Adressen bereitzustellen.

Tools für die Netzwerkanalyse

die ersten Tools für die Eingabeaufforderung (Win + R; also Ausführen und cmd  oder natürlich die PowerShell)
Hilfen mittels Parameter /? anzeigen lassen; cls  löscht die Eingabeaufforderung (Strg + L in der PowerShell)

ipconfig /all  - Anzeige der Konfigurationen und Eigenschaften für die NICs (Network Interface Card)

Anm.: über Windows-GUI mittels Netzwerk- und Freigabecenter - Adapter - ... Details

ping www.bahn.de  (der Profitest für eine funktionsfähige Onlineverbindung für einen Rechner)

tracert www.stanford.edu  (Route der Pakete durch das Internet zum Zielrechner

arp -a  (Adress Resolution Protocol - Zuordnungen von MAC-Adressen zu IPv4-Adressen)

Tipp: falls gesuchte MAC/Maschine nicht im ARP-Cache, dann einfach erst kurz ping an IP/Maschine und dann arp -a

Topics:

• DNS
• nslookup, host, dig
• DHCP und NAT-Routing
• Internet, Dienste im Internet, Ports
• NAT-Routing (Network Adress Translation bei IPv4)
• Netzwerk / VLAN / Wireshark Specials
• Spezielle Netzwerkkopplungen

DNS

(Hierarchie - Wiki Link)

Root-Server, Subdomains, Domains, TLD (Top Level Domains: .com, .de - Verwaltung in Händen der IANA)
Beispiel: rechnername.subdom.domain.tld.  (FQDN - Fully Qualified Domain Name)

Anm.: technisch also am Ende (rechts) noch ein abschließender Punkt (Root-Level), wenn man es ganz genau nimmt!

Auflösung von Namen (z.B. www.vhs-braunschweig.de) in IP-Adresse (194.95.249.210) als Forward Lookup oder auch umgekehrt als Reverse Lookup.

Registrierung über NICs (Network Information Center - DENIC für TLD de); praktisch über Hosting-Anbieter (Beispiele: 1und1, Strato, Hosteurope)

whois Recherche

direkt über die NIC (z.B. DeNIC) oder Webportale (Heise Netze, Netzmafia)
Beispiele / Übungen: vhs-braunschweig.de, telekom.de, bahn.de, nytimes.com, ...
Domain-Inhaber, Admin-C, Tech-C, Zonen-Informationen mit zuständigen DNS-Servern (NS)

Namen auflösen mit DNS (Domain Name Service)

DNS mit Forward und Reverse Lookup;
Forward Lookup löst www.vhs-braunschweig.de in 85.13.141.51
Reverse Lookup löst die andere Richtung auf: IP-Adresse in Hostname (FQDN)

manuelle Auflösung auf Clientseite (jedes Betriebssystem) mittels hosts-Datei:
Windows: C:\Windows\System32\Drivers\etc\hosts  (Adminrechte zum Bearbeiten nötig)

Gründe für hosts-Einträge:

• DNS-Probleme lösen (z.B. lange DNS-Auflösungszeiten)
• Umleitung von "schädlichen" Seiten auf 127.0.0.1 (localhost als Sackgasse)
• eigene Namen für Maschinen im LAN auflösen (192.168.11.66  www.intranetserver.lokal)

Anm.: in Microsoft-Netzen ständig verfügbare Namensauflösung für Maschinennamen mit NetBT:
Lokale Auflösung in Windows-Netzen mit Umwandlung der NetBIOS-Namen der Windows Rechner in die Privaten LAN-IPs mittels NetBT (NetBIOS over TCP/IP - siehe Ausgabe von ipconfig /all  Technik NetBT)

nslookup, host, dig

Recherche und Übungen (alternative Linux-Tools dig, host)

über bestimmte Internet-Portale und Tools Heise - Netze - DNS-Abfrage)
Tipp: zuständigen DNS-Server für Domain im Vorab über eine Whois-Recherche herausfinden

Befehlszeile (cmd): nslookup aufrufen
> server ns5.kasserver.com   (zuständigen Server definieren
optional; gerne auch server 8.8.8.8 einen Public-Google-DNS-Server versuchen
> set querytype=ANY   (alle vorhandenen DNS-Einträge abfragen)

Übersicht (unvolständig) zur DNS Eintragstypen:

• A (IPv4 Adressen),
• AAAA (IPv6 Adressen),
• MX (Mail Exchanger, die Mailserver für die Domain),
• NS (Nameserver),
• CNAME ("Aliase")

In der interaktiven nslookup Shell dann Recherche:
> vhs-braunschweig.de   (gewünschte Domain)
> exit   (interaktives nslookup verlassen)

Linux Tools mit WSL (Windows Subsystem Linux)

Mit Hilfe einer Linux-Umgebung (in Windows 10/11) können wir in einem Linux (hier: Ubuntu) die Standardbefehle ausprobieren:

host vhs-braunschweig.de   - einfacher Grundaufruf mit host

dig @ns5.kasserver.com vhs-braunschweig.de ANY   - mit Hilfe von autorisierendem DNS-Server die Domain abfragen

dig @ns5.kasserver.com vhs-braunschweig.de A +short  - nur Interesse an Eintrag A (IPv4 Adresse) und Kurzausgabe

Hilfen in Linux mit Man-Pages: man dig  aufrufen und mit q verlassen

Infrastruktur mit DNS, DHCP und NAT-Routing

Wir erarbeiten uns die Infrastruktur-Dienste für unsere Netzwerke.

Hinweis: Wird als Praxis in Seminaren "Windows Server" oder "Linux Workshop" von den Teilnehmern in eigenen Installationen mit virtuellen Installationen durchgeführt.

Insbesondere für das essentielle NAT-Routing werden zusätzliche Infomaterialien und Übungen bereitgestellt.

NAT-Routing (Network Adress Translation bei IPv4)

"Nat-ting" ermöglicht mittels Zuordnung von Anfragen aus Privatem Netz (LAN - Adresse : Port) zu Antworten aus dem Öffentlichen Netz (WAN - Adresse : Port) die gleichzeitige Nutzung einer einzigen Internetverbindung mit einer öffentlichen IP und eine ("sichere") Blockade nicht gewünschter Pakete in Richtung LAN.

Technik: es handelt sich technisch um eine Port-Umsetzung
... um sogenanntes Masquerading - eine besondere Form des "SNAT - Source NAT", bei der die öffentliche Adresse wechseln darf (Port and Address Translation - Animation als PPT oder SWF - oder: kompendium.infotip.de - Netzwerkkomponenten Router und Gateways)

Hinweis: umgekehrt - also bei Zugriffen aus dem WAN in das LAN - benötigt man "DNAT - Destination NAT"; oft auch als Port-Weiterleitung (Port-Forwarding) bezeichnet!

Wichtig: mit IPv6 fällt dieser Mechanismus weg und wir müssen uns über andere Sicherungsmechanismen (→ Firewall) Gedanken machen!

Tipp:  netstat -an  (zeigt die entsprechenden lokalen und remote Adressen und Ports)

Internet, Dienste im Internet, Ports

Das Internet wurde Ende der 60er / Anfang der 70er entwickelt und nutzt seit 1973 das TCP-Protocol. (Wikipedia Link)
Technisch sei immer wieder an das grundsätzliche Client/Server-Prinzip erinnert.

Die Umsetzung von Internet-Technologie (TCP/IP-Protokolle) im eigenen LAN wird Intranet genannt.

Organisationen:

• IETF - Internet Engineering Task Force (Wiki Link)
  kümmern sich um die RFCs (Request for Comments)
• ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (Wiki Link)
  hat die Funktion der IANA übernommen
• IANA - Internet Assigned Numbers Authority (Wiki Link)
  IP-Adressen, Domains
• IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers (Wiki Link)
  siehe IEEE 802.3 (Ethernet) oder 802.11 (WLAN)

Ports - die "Durchwahlnummern" für die Ansprache eines Servers

16-Bit Länge (0...65.535);
Well-Known-Port (0...1023 - WikiLink) diskutiert und recherchiert

WWW - World Wide Web (Wiki Link)

entwickelt/erfunden ab 1989 von Tim Berners-Lee am Cern (Schweiz)
http (Port 80), https (143 - http secure mit SSL - Secure Socket Layer)
WWW-Server: Apache, IIS (Internet Informations Server von Microsoft)
WWW-Clients: BROWSER (Mozilla Firefox, MS Internet Explorer, Google Chrome)

E-Mail - Electronic Mail (Wiki Link)

Elektronische Postkarten mit Anhängen,
smtp (25 - versenden), pop (110 - empfangen klassisch), imap (143 - empfangen - mit Verwaltung auf Server),
sichere Varianten gewünscht wie z.B. secure imap, secure smtp
Mail-Server: Exchange Server (MS), Lotus Domino, hMailserver, postfix. sendmail
Mail-Clients: Mozilla Thunderbird, MS Outlook, Lotus Notes, Eudora, Pegasus Mail

FTP - File Transfer Protocol (Wiki Link)

FTP arbeitet klassisch mit 2 Ports (!): Port 20 Daten und Port 21 Steuerung

Sichere Varianten: sftp bzw. secure ftp (Port 22; eigentlich ssh); Tipp: möglichst verschlüsselte Variante ftps vermeiden!

FTP-Server: IIS, FileZilla Server; Linux: proftpd, vsftpd
FTP-Clients: Browser (nur noch mit Erweiterungen und mit Einschränkungen nutzbar, keine Wiederaufnahme Downloads), FileZilla, WinSCP, Windows Explorer

Andere Dienste:

• NTP: Network Time Protocol (123)
• NNTP: Network News Protocol (119)
• Telnet (23)
• SSH (Secure Shell - Port 22)
• Finger (79)

Netzwerk / VLAN / Wireshark Specials

[Nicht Prüfungsrelevant] Hier mal zur Übersicht und zum Selbststudium eine Linkliste:

VLAN Router:

• https://www.batna24.com/de/vlan-konfiguration-fur-mikrotik-und-cisco
• https://web.andrejansen.de/das-netzwerk-setup-und-konfiguration/
• http://www.stueben.de/vlans-mit-unifi-usg-und-ap-fritzbox-und-netgear-switches/
• https://stevessmarthomeguide.com/vlans-home-networks/
• https://de.wikipedia.org/wiki/Virtual_Local_Area_Network

Netzwerkschrank - Homelab - Youtube Serie

• Netzwerkschrank #1: Hardware, Aufbau und Einrichten im Haus - DIY Tutorial
  https://www.youtube.com/watch?v=aV7b13WP-jY&t=0s
• Netzwerkschrank #2: VLAN - Grundlagen Tutorial deutsch | 💭 Was ist tagging, PvID, VLANID?
  https://www.youtube.com/watch?v=-Hul1S0dAo0
• Netzwerkschrank #3: VLAN am switch einrichten und konfigurieren
  https://www.youtube.com/watch?v=zKQyQcILtyk

Zyxel

• https://www.youtube.com/watch?v=KT1eomO-1UY
• https://support.zyxel.eu/hc/de/articles/360001390814-So-konfigurieren-Sie-VLAN-auf-Zyxel-Switche

DrayTek Vigor 2962

• https://www.neon24.de/DrayTek-Vigor2962
• https://www.draytek.de/vigor2962.html
• http://draytek.com/download_de/Firmwares-Router/Vigor2962/DrayTek_Vigor2962_V1.1_Schnellstartanleitung_deutsch.pdf
• http://eu.draytek.com:12962/ (Live Demo)

Mikrotik

• CSS32624G2S Cloud Smart Switch 326-24G-2S+RM 24 x Gigabit  
  https://www.reichelt.de/cloud-smart-switch-326-24g-2s-rm-24-x-gigabit-mtk-css32624g2s-p238775.html
• Preis-/Leistungsschlager für SFP+ 10 GE Switches aus dem Hause Mikrotik:
  https://mikrotik.com/product/crs305_1g_4s_in (4 Ports 10 GE SFP+) für knapp 150 Euro (sofern lieferbar)
• Youtube Video zum Switch mit "Tommy von Lawrence Systems":
  MikroTik CRS305-1G-4S+IN 10G Switch Setup Review With VLANS - YouTube

Wireshark / NMAP - Youtube Channels "for Network Specialists"

• Youtube Serie Chris Greer: https://www.youtube.com/watch?v=OU-A2EmVrKQ (Serie)
• NMAP - das Netzwerk-"Monstertool" - Youtube David Bombal: https://www.youtube.com/watch?v=F2PXe_o7KqM

Spezielle Netzwerkkopplungen

Proxy ("Stellvertreter" - Wiki Link)

für bestimmte Protokolle als sicherste Trennung zum öffentlichen Netz: Web-Proxy, FTP-Proxy, Mail-Proxy;

die jeweiligen Clients müssen entsprechend konfiguriert sein (siehe auch Konfigurationen Web-Clients Browser);
Einsatz von Proxy-Cache zur Zwischenspeicherung abgerufener Informationen
auch für die Anonymisierung (bzw. Veränderung Client-Adresse) von Webzugriffen geeignet (z.B. BBC  Video für deutsche Zugriffe gesperrt)

Gateway (Wiki Link)

Vermittlung zwischen Client/Server Seiten mit unterschiedlichen Protokollen

z.B. Web-Mail-Gateways die für das Mailing in Browsern (siehe web.de, gmx.net) sorgen
Client: https ↔ Web-Mail-Gateway ↔ Server: smtp/imap
oder auch: Mail-Fax-Gateway

Firewall (Wiki Link)

Klassische Filterung der eingehenden und ausgehenden Transportprotkolle (TCP / UDP) in Kombination mit Ports

Auch auf höheren Schichten als Application Firewall (Layer 7) oder in Speziallösungen als IDS (Intrusion Detection Systems)
Aktuelle Firewall-Techniken beherschen also Frames und Pakete der Schichten 2 bis 7!

OPNsense (bzw. pfSense)

Sehr gute YouTube Video von (z.B.) Channel Jims Garage mit beispielhafter Umsetzung von OPNsense Installation auf Virtualisierung ProxmoxVE als Video-Serie

• Ultimate Beginner's Guide to OpnSense - Installation - Part 1
  https://www.youtube.com/watch?v=vJBoCgptF-0
• How to Configure OpnSense - vLAN, VPN, Port Forward, Firewall Rules, WireGuard, DHCP... - Part 2
  https://www.youtube.com/watch?v=UI5tO1hP2q8

Da wird dann das gesamte Wissen benötigt und zusammengebaut. Aber: das sind schon auch teils sehr fortgeschrittene Netzwerktechniken.

Topics:

• ISP Zugangstechniken (Internet Service Provider)
• Telefonie- und DSL-Haustechnik
• DSL-Router

ISP Zugangstechniken (Internet Service Provider)

Gegenüberstellung: Download vs. Upload (auch: Downstream / Upstream)

2-Draht-Kupferkabel kommen klassisch im "Haus" an (POTS - Plain Old Telephony Service)
Wünschenswert: FTTH (Fibre to the Home) - ein Glasfaserkabel mit Übergangspunkt im "Haus"

Klassische DFÜ-Techniken (Datenfernübertragung):

• Analoges Modem 56.000 Bit/s (56k-Modem), oft auch geringere effektive Übertragungsgeschwindigkeit (Verhandlungssache / Handshake) und im Uplink langsamer
• ISDN (Wiki Link) mit 2 B-Kanälen zu 64 kBit/s, 1 D-Kanal mit 16 kBit/s, Kanalbündelung 128 kBit/s, garantierte Geschwindigkeit in beide Richtungen

Bis ISDN klassische Zugänge mittels DFÜ (Datenfernübertragung - Zugangsprotokoll PPP Point-to-Point Protcol)

Anm.: ur-alte Zugangstechnik für T-Online/BTX inkl. SW T-Online-Decoder war SLIP und ging nur mit der Decoder-Software der Telekom!

Dann kommen die "Breitband" (Broadband) Techniken:

xDSL (Wiki Link) mit diversen Digital Subscriber Line Varianten, größte Verbreitung
ADSL/ADSL2+ (Asymmetrisch, technisch bis 25 MBit/s aber als Produkte oft nur bis 16 MBit/s),
VDSL: ab 25 MBit/s, 50, 100 MBit/s, ...; beispielhafte Kombination "VDSL 100" (100 MBit/s Download / 40 MBit/s Upload)

Anm.: ab ADSL2+ werden die Angebote nur noch ausschließlich mit IP-Technik vertrieben (siehe Triple-Play: Internet, TV, Telefon),
d.h. man hat keine klassische Telefonie mehr (technisch: kein Splitter mehr)
Anschlusstechnisch ändert sich die ADSL-Technik (in Deutschland) von Annex-B zu Annex-J (Erinnerung: kein Splitter mehr)

Spezielle DSL-Technik: SDSL (Symmetrisches DSL für Standortverbindungen)

Lösungen jenseits der Kupferkabel für klassische Telefonie:

Mobilfunktechniken (Wiki Link):

• GPRS, EDGE (2G)
• UMTS / HSPA (HSDPA/HSUPA) / HSPA+ (3G)
• LTE (3.9G) / LTE-Advanced (4G)
• 5G

Tarife, Kosten, technische Verfügbarkeit, Verbreitung/Abdeckung, Tethering (Smartphone wird zum Hot Spot / Access Point; falls Ihre Mobiltarife dieses erlauben)

Anm. zu 5G-Technik: natürlich noch einmal höhere Geschwindikeiten, aber vor Allem nahezu "Echtzeit/RealTime" Übertragungen

Alternativen: PowerLine, Satellit und natürlich Kabelnetze (heute mit Rückkanal)

Über die Bundesnetzagentur hat man Zugriff auf ein genormtes und anerkanntes Tool Breitbandmessung:

• https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Mediathek/Videos/Erklaerfilme_VP/TK_Breitbandmessung.html
• https://www.breitbandmessung.de/
• https://download.breitbandmessung.de/bbm/Beschreibung-Die_Desktop-App_der_Breitbandmessung_aus_Sicht_des_Nutzers.pdf

Man sollte die Beispiele und Vorgaben genau nachvollziehen.

Telefonie- und DSL-Haustechnik

(siehe auch: Strukturierte Verkabelung)

Notwendige Techniken für Analog-Techniken (TAE-Dosen, NFN-Kodierte Buchsen / Stecker, Wiki Link)
Betrieb in digitaler ISDN-Technik mittels NTBA, für den Anschluss analoger Endgeräte a/b-Adapter bzw. Einsatz kompletter TK-Anlagen

DSL-Technik klassisch anschließen über Splitter (Trennung von Analog/DSL bzw. ISDN/DSL)
diese "Trennung" fällt bei Technik Annex-J (siehe VDSL) dann weg - also kein Splitter mehr, aber eben auch keine "klassische" Telefonietechniken

DSL-Modem baut Verbindung mit DSL-Provider mittels PPPoE (Point-to-Point-Protocol over Ethernet) auf

Triple Play (Internet, TV, Telefonie/VOIP)
VOIP (Voice over IP - Telefonieren über das IP-Netz)

Bei Wegfall klassicher Telefonanschlüsse (Analog, ISDN): Probleme mit Analogen Endgeräten (Notruftasten, Taxirufe, Faxgeräte), Tarife müssen geklärt werden

Anm.: ISDN-Telefontechnik wird nicht mehr geschult, weil langsam aus Praxisumgebung verschwunden! (Infos zu ISDN auf diesem Portal)

DSL-Router

am Beispiel des AVM 7590 Modells (Link):

• VDSL (bis 300 MBit/s) - oder ADSL/ADSL2+
• IP-basiertes, analoges oder ISDN-Festnetz
• 4 x Gigabit-Ethernet
• LAN- und WLAN-Gastzugang (z.B. 192.168.179.0/24 statt Büro mit 192.168.178.0/24)
• 1 x Gigabit-Ethernet an Kabel-/DSL-/Glasfaser-Modem oder Netzwerk
• 4x4 WLAN AC + N mit Mulit-User MIMO
• WLAN AC (5 GHz) mit bis zu 1.733MBit/s
• WLAN N (2,4 GHz) mit bis zu 800 MBit/s
• 2 x USB 3.0 für Speicher und Drucker
• DECT-Basisstation für bis zu 6 Handgeräte
• ISDN-S0-Bus für ISDN-Telefone oder ISDN-Telefonanlage
• 2 x a/b-Port für analoge Telefone, Anrufbeantworter und Fax

und noch weiteren verbaute Techniken:
Sicherer Fernzugang über das Internet mit VPN (IPSec); Unterstützung von IPv6; WLAN-Taster (manuelles Ein-/Ausschalten von WLAN); Wi-Fi Protected Setup (WPS); Erweiterung der WLAN-Funkreichweite mittels Repeaterfunktion; Faxfunktion inklusive E-Mail-Weiterleitung (fax to mail); Mediaserver stellt Geräten im Heimnetz Musik, Bilder und Videos zur Verfügung (SMB, FTP, UPnP AV); Mit MyFRITZ! von überall sicherer Zugriff auf die eigene FRITZ!Box; FRITZ!NAS – einfacher Zugriff auf alle Dateien im Netzwerk

Topics:

• Betriebssysteme und Services im Netzwerk
• Web-Clients (Browser)
• URL
• FTP-Client
• Email-Client
• openSSH Special
• Sicherheit in privaten und öffentlichen Netzen

Betriebssysteme und Services im Netzwerk

Betriebssysteme (OS):

• Windows bzw. Windows Server von Microsoft:
  aktuelle Versionen: Windows 10, Windows Server 2012 R2 / Server 2016
• Unix, Sun Solaris (heute Oracle), HP-UX (Hewlett Packard), AIX (IBM), …
• GNU/Linux: ab 1991 von Linus Torvalds entwickelt – heute „überall“ (Android, SmartTV, …)
  Linux-Derivate: Debian / Ubuntu / Knoppix,
  Enterprise Linuxe: RHEL (Red Hat Enterprise Linux - RHEL) / CentOS / Fedora; SLES (SUSE Linux Enterprise Server - SLES) / openSUSE,
  Smartphone/Tablets: Android (Google)
• FreeBSD (Free Berkley Software Department)
  ab 1993 entwickelt (siehe heute als Teil Mac OS X);
  Schwerpunkt: Einsatz als Unterbau für Netzwerk-Analyse-OS: siehe pfsense (Fa. / Produkte Netgate) bzw. opnsense 
• Cisco IOS (Internetwork Operating System Software)
  Betriebssystem von Routern und Switches aus dem Hause Cisco

Kern-Dienste / Core-Services:

• File Service
• Print Service
• Authentification (Authentifizierung)
• Directory Service (MS Active Directory)

Spezielle Dienste:

• Groupware
  Microsoft Exchange, IBM Domino
• Datenbanken
  Microsoft SQL Server, Oracle Database, IBM Informix, IBM DB2
• Webserver
  Apache, nginx, lighttpd

Samba (Linux als Directory Server und/oder Fileserver im heterogenen Netz mit Windows; Name wegen SMB-Protokoll bei Windows

Server Anforderungen

Anforderungen an die Hardware: Verfügbarkeit / Zuverlässigkeit (24/7), Konsistenz/Integrität, Leistung (CPU, RAM, Datenspeicher), Skalierung (Modularität, Hot-Swap)
Redundanzen gefordert: Cluster, Server-Farmen, HA-Concepts (High Availability)

Absicherungen über USV

Virtualisierungslösungen in modernen Netzwerk-Infrastrukturen erleichtern Sicherungen und Betrieb

Kurze Darstellungen:

RAID

Die Idee mehrere Datenträger in einem Verbund zu betreiben. Man wünscht sich hierdurch:

• Geschwindigkeit - theoretische Verdopplung möglich
  Beispiel: "parallel" betriebene Festplatten mit einzeln ca. 180 MB/s schaffen dann "doppelte" (z.B.) 350 MB/s
  Das Beispiel der HDD wird dann mit Standard SATA-SSD zu 450 MB/s pro SSD und per RAID dann zu ca. 900 MB/s
• Redundanz / Ausfallsicherheit
  Daten werden mittels mehrfachem intelligentem Ablegen verteilt über mehrere Datenträger auch bei Verlust von einem (oder auch mehreren) Datenträgern wiederherstellbar. Wichtige Fragen: Können die Daten im laufenden Betrieb wiederhergestellt werden (hot)? Wie lange dauert die Wiederherstellung? Darf während der Wiederherstellung weiter mit dem RAID-Speicher gearbeitet werden?

Die Umsetzung von RAID kann per Software (die Betriebssysteme) oder aber über eigenständige RAID-Controller (Hardware) erfolgen.

Beispiele für RAID-Level: (Windows 10 unterstütz 0, 1; Windows Server: 0, 1, 5)

• 0 (Striping) - keine Redundanz!
• 1 (Mirroring)
• 5 Striping mit Parität (1 HD Ausfall erlaubt)
• 6 (min. 4 HDs - 2 HDs Ausfall erlaubt)

Wichtig: RAID ersetzt keine Backup-Philosopie und -Technik.

Die Hersteller von NAS/SAN-Lösungen bieten oft auch eigene RAID-Technologien an.

NAS vs. SAN - Gegenüberstellung

• NAS - Dateibasiert
  Protokolle: CIFS/SMB, NFS, FTP
• SAN - Blockorientiert
  Protokolle: iSCSI, Fibre Channel (FC) bzw. FCoE (FC over Ethernet)

Ein iSCSI-Gerät sieht dann im Betriebssystem wie eine lokal eingebaute Festplatte aus (siehe bei Windows: Datenträgerverwaltung)

Web-Clients  (Browser)

→ Hausaufgabe: "alle" Einstellungen eines aktuellen Browser kennen!

Beispiel: Mozilla Firefox mit allen Einstellungen und Konfigurationen / Sicherheitsaspekte und Techniken:

• Spracheinstellung (Beispiel: mozilla.org)
• Javascript
• Passwörter
• Chronik
• Lesezeichen
• Cookies
• SSL/TLS für Verschlüsselungen mit https

Alternative Browser:

Microsoft Internet Explorer (hier: ActiveX, BHO - Browser Help Objects) - wird bei Microsoft abgelöst durch Edge (mit Chromium Technik)
Opera, Google Chrome (bzw. ohne Telemetrie / Tracking: Chromium), Safari (Apple), Vivalde, Brave, ...

Speziell Erweiterungen mit Sicherheitsproblemen beachten:
Plug-Ins für Adobe Flash (mit Flash "Cookies", Webcam + Mikro), JAVA (Java Runtime Environment JRE - nicht verwechseln mit JavaScript)

URL

Uniform Ressource Locator - Wiki Link - wir schauen uns mal ein Beispiel an:

• http: // (Protokoll)
  
• username:passwort@   (Benutzername und Passwort)
  
• www   (Webserver Name)
• .bahn   (Domain - auch Subdomains subdomain.domain.tld)
• .de   (TLD - Top Level Domain; hier ccTLD)
• :80   (Port - hier Standard-Port - Well Known Port - obsolet)
  
• /ordner/unterordner/   (Ordnerstruktur auf Server)
  
• index.php   (Webdokument - hier PHP-Skript)
  
• ?artikel=BE15&kunde=1234   (Parameter - hier für dynamisches PHP-Skript)
  im lokalen Netz als Netzwerkpfad siehe UNC: \\server\freigabe\ordnerstruktur\datei.ext   

Hier auch Wiederholung und Komplettierung mit 7-Schichten-ISO-OSI / URL
(Wiederholung/Zusammenfassung inkl. Hintergrundinfos)

Digitales Tafelbild

FTP-Client

Beispiel: FileZilla mit Filezilla Server

Zugangsdaten für FTP: Servername, Benutzername, Passwort, Port

Sicherheitsanalyse mit Tool Wireshark (früher Ethereal) zum Nachweis, dass die Benutzerdaten (ohne Verschlüsselung) im Klartext durch das Netz gehen; Empfehlung daher: Secure FTP (eigentlich SSH - Secure Shell)

E-Mail

Topics:

Sicherheit bei der Nutzung,
Konfigurationen für den Client Outlook (beispielhafte Anleitung, effizientiere E-Mails mit IMAP; Darstellungen zu IMAP im Seminar, Hilfelink 1und1),
Authentifizierungen mit Benutzername und Passwort für Posteingang und natürlich auch für den Posteingang gefordert (Stichworte: Offenes Relay; SMTP after POP)

openSSH Special

[Nicht Prüfungsrelevant] Die beste und sicherste Kommunikation zwischen Hosts/Servern ist auch auf den Windows Systemen angekommen!

Beispielhafte Darstellung: Docs Microsoft - openSSH first install 

{code lang:powershell showtitle:false lines:false hidden:false}Get-WindowsCapability -Online | Where-Object Name -like 'OpenSSH*'
# Install the OpenSSH Server
Add-WindowsCapability -Online -Name OpenSSH.Server~~~~0.0.1.0

# Start the sshd service
Start-Service sshd

# OPTIONAL but recommended:
Set-Service -Name sshd -StartupType 'Automatic'

# Confirm the Firewall rule is configured. It should be created automatically by setup. Run the following to verify
if (!(Get-NetFirewallRule -Name "OpenSSH-Server-In-TCP" -ErrorAction SilentlyContinue | Select-Object Name, Enabled)) {
    Write-Output "Firewall Rule 'OpenSSH-Server-In-TCP' does not exist, creating it..."
    New-NetFirewallRule -Name 'OpenSSH-Server-In-TCP' -DisplayName 'OpenSSH Server (sshd)' -Enabled True -Direction Inbound -Protocol TCP -Action Allow -LocalPort 22
} else {
    Write-Output "Firewall rule 'OpenSSH-Server-In-TCP' has been created and exists."
}{/code}

Die PowerShell-Code (siehe Installationen - Add...) müssen in einer Administrator-PowerShell ausgeführt werden.

Sicherheit in privaten und öffentlichen Netzen

→ s.a. Modul "Datenschutz und Datensicherheit" des FITSN

BSI - Bundesministerium für Sicherheit in der Informationstechnik
mit Infoportal BSI für Bürger - www.bis-fuer-buerger.de

Verschiedene Online-/Offline-Quellen:

Hinweis auf Zeitschriften zum Thema Netzwerk/Sicherheit:
CHIP Special "Spionage? Nein, danke! - Der große Datenschutz-Ratgeber"
Themen: Die Windows Firewall, Sicherer Surfen per VPN-Tunnel (AVM-VPN), Sichere E-Mails dank Verschlüsselung, Anonym im Web mit dem Tor-Browser

c't Security 2014  (gibt es auch aktueller Version) Spurensuche auf Ihrem PC: Tools gegen Datensammelwut; Forensik u. c't Bankix auf Live-DVD (wird nicht mehr gepflegt), Test Kinderschutz-Tools, Cloud-Daten verschlüsseln, Trojaner-Tricks erkennen

Tails - eine spezielles Live-OS für Privatsphäre und Anonymität - für Tor vorbereitet...

Tor - the onion router - Privacy Online (Tor-Browser)

VPN (Virtual Private Network - Wiki Link)

Geschlossenes sicheres Netzwerk, welches einen externen Host über das öffentliche Netz im privaten Netz integriert.
Techniken:

• IPsec
  Umsetzungen mit Hilfe der Windows Server Techniken (DirectAccess / VPN)
  Komplettlösungen HW / SW: Netgate SG-1100 (Einstieg mit Umsetzungen von pfSense)
• OpenVPN
  als Speziallösung bei AVM im Einsatz
• WireGuard (aktuell: März 2021 Security Problems with pfsense unter BSD - Netgate entfernt WireGuard aus Produkten)
  OpenSource Lösung mit starker Linux Community
  siehe Browser Firefox 87: Mozilla VPN in Zusammenarbeit mit Mullvad / WireGuard)
• Tunnel-Protokolle (veraltet und unsicher siehe PPTP),
• Proprietäre Systeme wie Hamachi

Oft die beste (und einfachste) Umsetzung: Komplettlösungen diverser TK-Unternehmen und von Layer3-Switch/Router-Herstellern.

Siehe auch: Angebot von AVM mit Fritz-Boxen (Link1, Link2 ) und VPN-Software (Youtube Video - Windows Anleitung); Hersteller Allnet mit Infos / PDFs (Link); Anm.: auch hier natürlich eigentlich CISCO Marktführer

Speziell: Sicheres Homebanking
Nutzen von https, aktuelle Browser und Systemumgebung
ChipTAN oder MobilTAN nutzen statt der klassischen einfachen TAN-Blöcke
Anforderungen seit 2020: MFA - Multi-Factor-Authentication (Multi-Faktor-Authentisierung- mindestens 2FA 2-Faktor-Auth.)

Diverse Live-CDs wie ehemals Bankix (wird von der c't aber nicht mehr gepflegt!), Bildschirmtastatur

Topics:

• Bücher, Literatur
• Prüfungsvorbereitung
• (Digitale) Unterlagen für TN
• Screenshots aus Vorseminar

Bücher, Literatur

siehe Anhang der PDF/PowerPoint-Unterlage
und aktuell Rheinwerk Verlag: Computer-Netzwerke; ISBN 978-3-8362-6499-0 (Link)
oder auch PC-Netzwerke; ISBN 978-3-8362-6443-3 (Link)

und die diversen Fachzeitschriften: c't, iX, ...

Prüfungsvorbereitung

Empfehlung: bitte auf das "Wesentliche" konzentrieren!

• dieser Seminarbeitrag ("Roter Faden" NIT) zum Seminar
• PDF/Präsentation zu Seminar Netzwerk- und Internettechnik
• LZK/BWR Modul "NIT" des FITSN (s.u.)
• Musterprüfung Modul "NIT" des FITSN (s.u.)
  Anm.: das ist ein Muster, ggf. auch Fragen "leicht außerhalb" des "Roten Fadens"
• Herdt-Skript - aber: nicht die Vertiefungen, die wir nicht behandelt haben!

(Digitale) Unterlagen für TN

Digitale Sammlung zur Seminarwoche NIT Trainer J. Brandes

Unterlagen

• PDF/Präsentation zu Seminar Netzwerk- und Internettechnik
• Screenshots Seminarwoche ("Diashow" zum Seminar)
• Tafelbilder (Scribbles) der Seminarwoche

Letzte TN-Fragen, Feedback-Bögen, TN-Bescheinigungen

Screenshots aus Vorseminar

Die Trainees erhalten die komplette Screenshot-Sammlung aus dem laufenden Seminar (ca. 200 Screenshot / Tag) über einen digitalen Verteiler.

Zur beispielhaften Darstellung habe ich hier die ehemals extra aufbereiteten Sonder-Screenshots für die Website aufbereitet (Jahrgänge 2019 + 2020).

Aus Vorseminar 2019

Aus Vorseminar 2020