Basic Networking Concepts-Beginners Guide

Heute sind Computernetzwerke überall.

Sie finden sie in Wohnungen, Büros, Fabriken, Krankenhäusern, Freizeitzentren etc.

Aber wie werden sie erstellt?

In diesem Tutorial lernen Sie die grundlegenden Netzwerktechnologien, Begriffe und Konzepte kennen, die in allen Arten von Netzwerken verwendet werden, sowohl in kabelgebundenen als auch in kabellosen, zu Hause und im Büro.

Heim- und Büronetzwerke

Das Netzwerk, das Sie zu Hause haben, verwendet die gleichen Netzwerktechnologien, Protokolle und Dienste, die auch in großen Firmennetzwerken und im Internet verwendet werden.

Der einzige wirkliche Unterschied zwischen einem Heimnetzwerk und einem großen Firmennetzwerk ist die Größe.

Ein Heimnetzwerk wird zwischen 1 und 20 Geräten haben und ein Firmennetzwerk wird viele Tausende haben.

Wenn Sie ganz neu in der Netzwerktechnik sind, dann wird der Grundkurs Sie in die grundlegenden Netzwerkprotokolle einführen, die in kleinen Heim-/Büronetzwerken und im Internet verwendet werden.

Einrichten und Aufbau eines Heimnetzwerks wird einige grundlegende Netzwerkkomponenten einführen und Ihnen zeigen, wie man ein Heimnetzwerk aufbaut und es mit dem Internet verbindet.

Netzwerk-Typen und -Strukturen

Netzwerke können kabelgebunden oder drahtlos sein, wobei die meisten Netzwerke eine Mischung aus beidem sind.

Kabelgebundene vs. drahtlose Netzwerke

Früher (vor 2008) waren Netzwerke überwiegend kabelgebunden.

Heute verwenden die meisten Netzwerke jedoch eine Mischung aus kabelgebundenem und drahtlosem Netzwerk.

Kabelgebundene Netzwerke verwenden Ethernet als Datenübertragungsprotokoll. Es ist unwahrscheinlich, dass sich dies mit dem IOT ändern wird, da IOT-Geräte überwiegend drahtlos sein werden.

Kabelgebundene Netzwerke – Vorteile und Nachteile

Kabelgebundene Netzwerke haben die folgenden Vorteile/Nachteile:
Vorteile:

• Ethernet-Ports sind an fast allen Laptops/PCs und Netbooks zu finden, selbst an denen, die 8 Jahre alt sind.
• Kabelgebundene Netzwerke sind schneller als drahtlose. Die Datenraten wurden in regelmäßigen Abständen von den ursprünglichen 10 Megabit pro Sekunde auf 1 Gigabit pro Sekunde erhöht. Die meisten Heimnetzwerke verwenden 10-100Mbps.
• Sicherer als Wireless

Nachteile

• Müssen Kabel verwenden, die unansehnlich, schwierig zu verlegen und teuer sein können.
• Können nicht einfach zwischen Gebäuden verwendet werden (Planung etc.).
• Beachten Sie, dass eine neue Technologie, die Netzkabel verwendet, viele dieser Nachteile überwindet. Powerline-Netzwerke sind in Heim- und kleinen Büronetzwerken üblich
• Sie werden von Mobiltelefonen und Tablets nicht unterstützt.

Drahtlose Netzwerke – Vorteile und Nachteile

Drahtlose Netzwerke verwenden Wi-fi als Datenverbindungsprotokoll. Es werden jedoch auch andere drahtlose Optionen für das IOT (Internet der Dinge) entwickelt. Siehe Drahtlose Netzwerktechnologien für das IOT

Drahtlose Netzwerke haben folgende Vorteile/Nachteile:

Vorteile

• Generell einfacher einzurichten.
• Kann sowohl in Heim- als auch in öffentlichen Netzwerken verwendet werden
• Keine Kabel erforderlich.
• Kann mit Mobiltelefonen und Tablets verwendet werden.

Nachteile von drahtlosen Netzwerken

• Generell langsamer als kabelgebundene Netzwerke.
• Beschränkt durch die Reichweite.
• Anfällig für Abhörmaßnahmen.
• Abhängig von der Einrichtung nicht so sicher.

Netzwerktopologien und Layout

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, wie Netzwerkknoten miteinander verbunden werden können. In kleinen Netzwerken spielt dies normalerweise keine Rolle, aber je größer die Netzwerke werden, desto wichtiger wird es.

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, wie Netzwerkknoten miteinander verbunden werden können.

Gebräuchliche Verbindungstechnologien wie Wi-Fi, Bluetooth usw. sind so konzipiert, dass sie mit einer bestimmten Netzwerktopologie arbeiten.

Bei der Entwicklung von Netzwerken und der Auswahl von Verbindungsprotokollen ist es wichtig, diese Topologien zu kennen.

Gängig sind:

• Bus
• Ring
• Mesh
• Stern
• Hybrid

Jede dieser Topologien hat Vor- und Nachteile. Dieser Artikel über Netzwerktopologien bietet einen sehr guten Überblick über jede Topologie mit Vor- und Nachteilen.

Frühe Ethernet-Netzwerke verwendeten eine Bus-Struktur, moderne Ethernet-Netzwerke und Wi-Fi-Netzwerke verwenden eine Stern-Bus-Struktur (Hybrid).

Allerdings werden sowohl Wi-Fi als auch Bluetooth aufgerüstet, um Mesh-Netzwerke zu unterstützen.

Netzwerk-Topologie – Physikalisch vs. Logisch

Wie die Knoten in einem Netzwerk miteinander kommunizieren, kann sich stark davon unterscheiden, wie sie physikalisch miteinander verbunden sind.

Die meisten Heim- und kleinen Büronetzwerke verwenden eine physikalische Bustopologie.

Gängige logische Typologien sind Peer-to-Peer und Client-Server.

Das Web (WWW) ist ein Client-Server-Netzwerk auf logischer Ebene.

Peer-to-Peer- und Client-Server-Netzwerke

In einem Peer-to-Peer-Netzwerk sind alle Knoten gleichberechtigt und jeder Knoten kann mit jedem anderen Knoten sprechen.

Kein Knoten hat eine besondere Rolle. Dies war das ursprüngliche Netzwerkmodell des Windows-Netzwerks. (Windows für Workgroups)- Diagramm unten:

Vorteile und Nachteile

Vorteile:

• Leichter einzurichten
• Nicht von einem einzelnen Knoten abhängig
• Mehr Ausfallsicherheit
• Bessere Verteilung des Netzwerkverkehrs
• Kein zentraler Administrator erforderlich
• Weniger teure Hardware erforderlich

Nachteile:

• Weniger sicher und schwieriger zu sichern
• Schwieriger zu verwalten
• Schwieriger zu sichern
• Schwieriger, Informationen zu finden.

Dies war das ursprüngliche Netzwerkmodell, das in frühen Windows-Netzwerken (Windows für Workgroups) verwendet wurde.

Ein modernes Beispiel für Peer-to-Peer-Netzwerke ist BitTorrent.

Obwohl dieses Netzwerkmodell derzeit nicht populär ist, könnte es mit dem Internet der Dinge (IOT) populärer werden.

Client-Server

In einem Client-Server-Netzwerk hat ein Server eine spezielle Rolle, z. B. Dateiserver, Domain-Controller, Webserver usw.

Ein Client verbindet sich mit einem Server, um die entsprechenden Dienste zu nutzen.

Dies ist das Netzwerkmodell, das im Web und im Internet sowie in modernen großen Windows-Netzwerken verwendet wird.Diagramm unten:

Vorteile und Nachteile

Vorteile:

• Einfaches Auffinden von Ressourcen, da sie sich auf einem dedizierten Knoten befinden, d.h. einem Server
• Einfach zu sichern
• Einfach zu administrieren
• Einfach zu sichern

Nachteile:

• Server sind ein Single Point of Failure
• Teure Hardware erforderlich
• Netzwerkverkehr wird konzentriert

Ein modernes Beispiel für Client-Server-Netzwerke ist das Web. Facebook, Twitter, die Google-Suche und viele andere Webdienste nutzen dieses Netzwerkmodell.

Netzwerkgröße

Netzwerke variieren erheblich in ihrer Größe.Die folgenden Begriffe werden häufig verwendet:

• PAN – Personal Area Network – verbindet lokale Geräte, z.B. PC mit Drucker
• LAN – Local Area Network – verbindet Geräte in einem Büro oder in Büros
• MAN – Metropolitan Area Network – verbindet Geräte über mehrere Gebäude hinweg, wie z.B. einen Campus
• WAN – Wide Area Network – verbindet Geräte über ein Land/Länder hinweg.

Netzwerkebenen und -schichten und Protokolle

Ein Protokoll definiert eine Reihe von Regeln, die festlegen, wie Computer miteinander kommunizieren.

Ethernet und Wi-Fi sind Data-Link-Protokolle, die für das Framing von Daten auf dem Medium (Kabel oder drahtlos) verantwortlich sind.

Sie können für die Übertragung von Protokollen auf höherer Ebene (IP usw.) verwendet werden.

Ethernet und Wi-Fi verwenden eine Adresse auf physikalischer Ebene, die als MAC-Adresse bekannt ist und 48 Bit lang ist.

EUI 64-Adressen sind MAC-Adressen mit 64 Bit, die MAC-Adressen bei IPV6, 6LoWPAN, ZigBee und anderen neuen Netzwerkprotokollen ersetzen werden. Details finden Sie in diesem Wiki.

Netzwerke können in verschiedene Ebenen oder Schichten unterteilt werden.

Jede Ebene oder Schicht ist für eine bestimmte Funktion zuständig.

Das OSI verwendet ein 7-Schichten-Modell und TCP/IP-Netzwerke verwenden ein 4-Schichten-Modell.

Da TCP/IP-Netzwerke am weitesten verbreitet sind, ist das TCP/IP-Modell am wichtigsten zu verstehen. Die Ebenen sind:

• Datenverbindungsebene – z.B. Ethernet, Wi-Fi
• Netzwerkebene – z.B. IP, – IPv4 Adressklassen und Subnetting und IPv6 für Anfänger erklärt.
• Transportebene – z.B. TCP, UDP – Siehe TCP vs UDP
• Anwendungsebene – z.B. HTTP – Siehe HTTP für Anfänger

Details finden Sie unter Verstehen der TCP/IP-Protokollsuite und TCP-Port und Sockets.

Netzwerkadressierung

Was ist eine IP-Adresse?

Jedes Gerät, das an ein Netzwerk und das Internet angeschlossen ist, hat eine IP-Adresse.

Eine Internet-Protokoll-Adresse (IP-Adresse) ist eine numerische Bezeichnung, die jedem Gerät (z.B., Eine IP-Adresse ist eine numerische Bezeichnung für jedes Gerät (z. B. Computer, Drucker), das an einem Computernetzwerk teilnimmt, das das Internet-Protokoll für die Kommunikation verwendet. -WikI

Es gibt zwei Versionen von IP, IPv4 und IPv6.

IPv4 wird seit den Anfängen des Internets verwendet und ist im Internet und in Heim-/Firmennetzwerken im Einsatz.

IPv4 verwendet 32 Bits für die Adressierung, aber aufgrund des schnellen Wachstums des Internets sind alle IPv4-Adressen vergeben (Stand 2013).

Techniken wie NAT (Network Address Translation) haben die Lebensdauer von IPv4 verlängert, indem sie die Verwendung von privaten IP-Adressen innerhalb von Netzwerken ermöglichen.

Allerdings wird IPv4 irgendwann durch IPV6 ersetzt, das 128 Bits für die Adresse verwendet und somit viel mehr Hosts (Computer/Geräte) aufnehmen kann.

Die Einführung von IPv6 im gesamten Internet geschieht langsam, und IPv4 wird uns noch viele Jahre begleiten, besonders in Heim- und kleinen Büronetzwerken.

Mit der Einführung von IP6 wird es auch notwendig sein, mit zwei Adressen zu arbeiten, bis die Migration abgeschlossen ist und IP4 eingestellt wird.

IP-Adressen sind logische Adressen und werden von einem Netzwerkadministrator zugewiesen oder können automatisch zugewiesen werden (mit DHCP).

Wichtig ist, dass die IP-Adresse eines Gerätes nicht fest ist.

Öffentliche und private IP-Adressen

Bei IPv4 und IPV6 gibt es sowohl öffentliche als auch private Adressbereiche.

Die privaten Adressen werden für Heim-/Geschäftsnetzwerke verwendet und die Adressen sind nicht im Internet routingfähig, d.h. sie reisen nicht über das Internet.

Für IP4 beginnen die privaten Adressen mit

10.x.x.x oder 192.168.x.x oder 172.16.x.x

Öffentliche Adressen sind von überall im Internet erreichbar und können geroutet werden.

Weitere Informationen finden Sie unter Interne und externe IP-Adressen

IP-Adressvergabe

Die meisten modernen Netzwerke verwenden eine automatische IP-Adressvergabe über DHCP, eine manuelle Vergabe erfolgt nur in besonderen Fällen.

Für Heimnetzwerke stellt in der Regel der Internet-Router oder -Hub die DHCP-Dienste für das Netzwerk bereit.

Für größere Netzwerke wird in der Regel ein dedizierter DHCP-Server verwendet.

Die meisten Windows-Rechner weisen sich automatisch ihre eigene Adresse zu, wenn sie keinen DHCP-Server finden.

Das kann zu Problemen führen, siehe Fehlersuche bei Internetverbindungen.

IP-Adressen und Domain-Namen

Computer verwenden Zahlen (IP-Adressen), aber Menschen verwenden Namen, da sie sich diese viel leichter merken können.

Wenn Sie einen Domain-Namen in Ihren Webbrowser eingeben, wird der Name von einem DNS-Server, der sich normalerweise im Internet befindet, in eine IP-Adresse übersetzt.

Ihr Computer löst den Namen mithilfe eines Namensauflösungsprozesses auf. Siehe

• Auflösung von Host-Namen in IP-Adressen
• DNS-Lookups erklärt
• Verstehen von DNS
• Die DNS-Struktur erklärt
• DNS-Zonen erklärt
• Die Hosts-Datei verstehen

Andere Netzwerk-Tutorials

• Binäre Zahlen für Einsteiger verstehen
• TCP vs. UDP – Was ist der Unterschied?
• Anleitung für Anfänger zur Verwendung von nslookup