LF03: Klassenarbeit

May 16, 2024

Lernzettel: Netzwerkgrundlagen

OSI-Schichtenmodell

Das OSI-Schichtenmodell (Open Systems Interconnection Model) ist ein konzeptionelles Modell, das die Kommunikation in Netzwerken in sieben Schichten unterteilt:

  1. Bitübertragungsschicht (Physical Layer)

    • Aufgabe: Übertragung von Bits (0 und 1) über physische Medien (Kabel, Funk).
    • Funktion: Definition von Hardware-Spezifikationen, Signalübertragung, Bit-Synchronisation.

  2. Sicherungsschicht (Data Link Layer)

    • Aufgabe: Sicherstellung der fehlerfreien Übertragung von Datenrahmen zwischen direkt verbundenen Geräten.
    • Funktion: Fehlererkennung und -korrektur, Medienzugriffskontrolle (MAC).

  3. Vermittlungsschicht / Netzwerkschicht (Network Layer)

    • Aufgabe: Routing von Datenpaketen zwischen verschiedenen Netzwerken.
    • Funktion: Logische Adressierung (z.B. IP-Adressen), Paketweiterleitung, Router.

  4. Transportschicht (Transport Layer)

    • Aufgabe: Gewährleistung einer zuverlässigen oder unzuverlässigen Datenübertragung zwischen Endsystemen.
    • Funktion: Segmentierung und Wiederzusammenfügung von Daten, Fehlererkennung und -korrektur, Flusskontrolle.
    • Protokolle: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

  5. Sitzungsschicht (Session Layer)

    • Aufgabe: Verwaltung und Steuerung von Sitzungen zwischen Anwendungen.
    • Funktion: Sitzungsaufbau, -führung und -abbau, Sitzungswiederherstellung.

  6. Darstellungsschicht (Presentation Layer)

    • Aufgabe: Datenumwandlung und -verschlüsselung.
    • Funktion: Datenkompression, Datenformatierung, Verschlüsselung und Entschlüsselung.

  7. Anwendungsschicht (Application Layer)

    • Aufgabe: Bereitstellung von Netzwerkdiensten für Anwendungen.
    • Funktion: Schnittstellen für Benutzer und Anwendungen, z.B. HTTP, FTP, SMTP.

IPv6

  • Infoblatt:
    • Aufgabe: IPv6 (Internet Protocol Version 6) ist der Nachfolger von IPv4, entwickelt zur Bewältigung der IP-Adressknappheit.
    • Funktion: Bereitstellung einer größeren Adressierungskapazität (128-Bit-Adressen), effizienteres Routing, verbesserte Sicherheit.
    • Merkmale:
      • Adressformat: 128 Bit, dargestellt in hexadezimaler Notation (z.B. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334).
      • Adressbereiche: Unicast, Anycast, Multicast.
      • Autokonfiguration: Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC).

Bitübertragungsschicht

  • Aufgabe: Übertragung von Bits über physische Kommunikationswege.
  • Funktion:
    • Physikalische Eigenschaften des Übertragungsmediums (Kabeltypen, Stecker, elektrische Signale, Funkwellen).
    • Definition von Schnittstellen und Übertragungsmodi (synchron/asynchron).

Sicherungsschicht

  • Aufgabe: Fehlerfreie Übertragung von Datenrahmen zwischen benachbarten Netzwerkgeräten.
  • Funktion:
    • MAC-Adressen zur eindeutigen Identifikation von Netzwerkgeräten.
    • Fehlererkennung und -korrektur (z.B. CRC).
    • Kontrolle des Medienzugriffs (CSMA/CD bei Ethernet).

Vermittlungsschicht / Netzwerkschicht

  • Aufgabe: Vermittlung und Weiterleitung von Datenpaketen zwischen verschiedenen Netzwerken.

  • Funktion:

    • Logische Adressierung (IP-Adressen).
    • Routing von Datenpaketen über Netzwerke hinweg.
    • Fragmentierung und Reassemblierung von Paketen.

Transportschicht

  • Aufgabe: Sicherstellung einer zuverlässigen oder unzuverlässigen Ende-zu-Ende-Datenübertragung.
  • Funktion:
    • Segmentierung und Wiederzusammenfügung von Daten.
    • Flusskontrolle und Staukontrolle.
    • Fehlererkennung und -korrektur.

TCP und UDP

  • TCP (Transmission Control Protocol):

    • Aufgabe: Zuverlässige, verbindungsorientierte Datenübertragung.
    • Funktion: Fehlerkorrektur, Flusskontrolle, Segmente.
    • Anwendungsfälle: Webbrowser (HTTP/HTTPS), E-Mail (SMTP, IMAP, POP3).

  • UDP (User Datagram Protocol):

    • Aufgabe: Unzuverlässige, verbindungslose Datenübertragung.
    • Funktion: Keine Fehlerkorrektur, schnelle Übertragung.
    • Anwendungsfälle: Videostreaming, Online-Spiele, DNS-Anfragen.

Segmente vs. Pakete

  • Segmente: Datenabschnitte auf der Transportschicht, speziell für TCP.
  • Pakete: Datenabschnitte auf der Netzwerkschicht, die Informationen über die Quelle und das Ziel enthalten.

Ports

  • Aufgabe: Identifikation von spezifischen Anwendungen oder Diensten auf einem Host.
  • Funktion:
    • Ports sind nummerierte Endpunkte für die Kommunikation auf der Transportschicht.
    • Beispiele: HTTP (Port 80), HTTPS (Port 443), FTP (Port 21).