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K. N.
Diese Lernkarten decken die technischen Grundlagen der Informatik für fortgeschrittene Studierende ab. Sie konzentrieren sich auf Netzwerkprotokolle wie TCP und UDP, die Funktionsweise von DNS, sowie Mechanismen zur zuverlässigen Datenübertragung und Fehlerbehebung in Netzwerken. Die Karteikarten sind ideal für Studierende, die sich auf Prüfungen im Bereich der Netzwerkinformatik vorbereiten und ein tieferes Verständnis der Kommunikation zwischen Servern und Clients erlangen möchten.
Cartes-fiches
86
Utilisateurs
2
Langue
Allemand
Catégorie
Informatique
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
23.04.2016 / 17.10.2023

Cartes-fiches

Was ist ein Rechnernetz?

Zusammenschluss verschiedener elektronischer Systeme, der die Kommunikation der einzelnen Systeme untereinander ermöglicht.

Was ist ein Protokoll?

Definition des Formates und der Reihenfolge des Nachrichtenaustausches zwischen kommunizierenden Entitäten sowie der Handlungen, die bei Übertragung und/oder Empfang einer Nachricht (oder anderer Ereignisse) ausgeführt werden.

Was versteht man unter dem Begriff Tier?

Internet Service Provider (ISP) werden zur Unterscheidung der Größe ihrer Netzstruktur in Rangordnungen (Tier) eingeteilt. 

Was sind Tier-1, Tier-2 und Tier-3 Internet Service Provider?

Tier-1-ISP: Betreiber großer IP-basierter Netzwerke, miteinander verbunden, geichberechtigte Partner

Tier-2-ISP: kleinere, oft nationale oder regionale ISPs, mit einem oder mehrere Tier-1-ISPs und oft auch anderen Tier-2-ISPs verbunden

Tier-3-ISP: kleine regionale Provider, Kunden von Tier-1- und 2-ISPs

Welche Motivation gibt es für Rechnerverbünde?

- Lastverbund

- Leistungsverbund

- Verfügbarkeitsverbund

- Datenverbund

- Funktionsverbund

Welches Ziel hat ein Lastverbund?

Gleichmäßige Auslastung verschiedener Ressourcen durch Aufteilung stoßweise anfallender Lasten auf verschiedene Rechner:

- Jeder Rechner kann die Aufgabe ausführen, Rechnerwahl durch Lastmanager

- Abfangen von Leistungsanforderungsspitzen, Vermeidung von Leerlaufzeiten

Welches Ziel hat ein Leistungsverbund?

Verringerte Antwortzeiten durch Aufteilung einer Aufgabe in Teilaufgaben:

- Aufgabe muss zerlegbar sein

- Verwaltungsoverhead muss in gesundem Verhältnis zu gesparter Antwortzeit stehen

Welches Ziel hat ein Verfügbarkeitsverbund?

Weiterbetrieb bei Ausfall einzelner Rechner des Verbunds

Welches Ziel hat ein Datenverbund?

Bessere Auslastung von Ressourcen, erhöhte Verfügbarkeit benötigter Daten:

- geografisch verteilter Datenablageverbund

- Herausforderung: Datenkonsistenz

Welches Ziel hat ein Funktionsverbund?

Bereitstellung spezieller Funktionen an verschiedenen Stellen:

- Teilung von Aufgaben

- Einbindung von Spezialrechnern, die Aufgaben für andere übernehmen (z.B. Druckserver)

Wie ist das ISO/OSI-Referenzmodell aufgebaut?

Anwendungsschicht: Unterstützung von Netzwerkanwendungen wie FTP, SMTP, HTTP

Darstellungsschicht: Ermöglicht es Anwendungen, die Bedeutung von Daten zu interpretieren (z.B. Verschlüsselung)

Kommunikationsschicht: Synchronisation, Setzen von Wiederherstellungspunkten

Transportschicht: Datentransfer zwischen Prozessen (TCP, UDP)

Netzwerkschicht: Weiterleiten der Daten von einem Sender zu einem Empfänger (IP, Routing-Protokolle)

Sicherungsschicht: Datentransfer zwischen benachbarten Netzwerksystemen (Ethernet)

Bitübertragungsschicht: Bits auf der Leitung

Was sind Router?

Netzwerkgeräte, die Netzwerkpakete zwischen mehreren Rechnernetzen weiterleiten können.

Nutzung meistens zur

- Internetanbindung

- sicheren Kopplung mehrerer Standorte (Virtual Private Network)

- direkten Kopplung mehrerer lokaler Netzwerksegmente

Was ist ein Switch?

Kopplungselement, das Netzwerksegmente miteinander verbindet

- sorgt innerhalb eines Segments dafür, dass Datenframes an ihr Ziel gelanden

- Weiterleitungsentscheidung anhand selbsttätig gelernter Hardware-Adressen der angeschlossenen Geräte

Was ist ein Repeater?

- zur Verbindung von Geräten in einem Rechnernetz

- Arbeit auf Ebene der Bitübertragungsschicht

- Verstärkung des Signal eines Netzteilnehmers auf Bitebene

- halbiert zur Verfügung stehende Übertragungsrate

Was unterscheidet den Repeater beim Weiterleiten vom Switch?

Switch: Sucht sich zielgerichtet Ports des Empfängers

Repeater: Leitet Bits an alle Netzteilnehmer weiter

Was ist eine Topologie und wofür ist sie entscheidend?

- Struktur der Verbindungen mehrerer Geräte bei einem Computernetz untereinander

- entscheidend für Ausfallsicherheit

- nützlich zur Bewertung einer Netz-Performance

Nach welchen Kriterien werden Topologien bewertet?

- Durchmesser: maximale direkte Entfernung zwischen zwei Knoten (größerer Durchmesser --> größere Transferzeit)

- Grad: mittlere Anzahl der Links pro Knoten (höherer Grad --> höhere Kosten)

- Bisektionsweite: minimale Anzahl von Links, die durchschnitten werden müssen, um Netz mit n Knoten in 2 Netze mit je n/2 Knoten zu teilen (niedrigere Bisektionsweite --> ungünstigerer Zeitbedarf für Datenaustausch)

- Symmetrie: Netz sieht von jedem Betrachtungspunkt aus gleich aus (Vereinfachung von Programmierung, Lastverteilung und Routing, da es keine Spezialfälle gibt)

- Skalierbarkeit: kleinstes Netzinkrement (Anzahl Knoten und Links), um das man Topologie erweitern kann, um vertretbaren Aufwand, keine Leistungseinbußen und Beibehaltung topologischer Eigenschaften zu garantieren

- Konnektivität: minimale Anzahl Knoten oder Links, die durchtrennt werden müssen, damit Netz als solches nicht mehr funktionsfähig ist

Welche Topologien gibt es?

Linie, Baum, Stern, Ring, Vollvermascht, Vermascht, Bus

Beschreiben Sie die Topologie Ring.

- je zwei Teilnehmer über Zweipunktverbindung miteinander verbunden

- Weiterleitung der Information von Teilnehmer zu Teilnehmer, bis Bestimmungort erreicht ist

- jeder Teilnehmer kann gleichzeitig als Repeater wirken --> Überbrückung großer Entfernungen

- Problem: Ring wird bei Ausfall eines Teilnehmers unterbrochen

- Lösung: Einsatz eines Ringleitungsverteilers RLV, sodass jedes Gerät nur mit einem Kabel mit dem RLV verbunden ist und RLV Daten von einem Port zum nächsten Port weiterreicht --> technisch eine Sterntopologie, logisch eine Ring-Topologie

Von welcher Topologie ist die Linien-Topologie eine Sonderform?

Von der Ring-Topologie: Linie ist ein "offener" Ring, bei dem erster und letzter Rechner nicht miteinander verbunden sind --> sehr anfällig, da Ausfall eines Rechners die gesamte weitere Datenübertragung unmöglich macht

Beschreiben Sie die Topologie Bus.

- Verbindung aller Geräte mit einem Bus
- nur ein Sender pro Zeit
- Ausfall eines Rechners ohne Konsequenzen
- Störung am Bus blockiert den gesamten Netzstrang
- leicht abhörbar (Stichwort: Sniffer)
- nur geringe Auslastung möglich (sonst viele Kollisionen)
 

Beschreiben Sie die Topologie Vollvermascht.

- jeder Teilnehmer mit jedem anderen Teilnehmer verbunden

- Durchmesser = 1, nur Direktverbindungen

Beschreiben Sie die Topologie Teilvermascht.

- jeder Teilnehmer mit einem oder mehreren anderen Teilnehmern verbunden

- Ausfall eines Teilnehmers: im Regelfall durch Routing (Umleiten) der Daten weitere Kommunikation möglich

- im Gegensatz zu vollvermaschten Netzen vergleichsweise komplexes Routing, wenn Netz nicht regulär und symmetrisch ist (viele Spezialfälle)

Beschreiben Sie die Topologie Stern.

- alle Teilnehmer an einen zentralen Teilnehmer mit Zweipunktverbindung angeschlossen

- Ausfall des zentralen Teilnehmers: Ausfall aller Verbindungsmöglichkeiten

- Ausfall eines Endgerätes ohne Konsequenzen

Beschreiben Sie die Topologie Baum.

- hierarchische Vernetzung von mehreren Netzen der Sterntopologie

- Ausfall eines Endgerätes ohne Konsequenzen

- Ausfall einer Wurzel (Verteiler) verursacht Ausfall des davon ausgehenden Unterbaums

- mögliche Engpässe an der Wurzel, da jede Kommunikation zwischen den beiden Baumhälften über sie geht

Bewerten Sie die Ring-Topologie hinsichtlich der Kriterien Durchmesser, Grad, Bisektionsweite, Symmetrie, Skalierbarkeit und Konnektivität.

Durchmesser: n/2
Grad: 2 regulär
Bisektionsweite: 2
Symmetrie: Ja
Skalierbarkeit: Ja
Konnektivität: 2

Bewerten Sie die Linien-Topologie hinsichtlich der Kriterien Durchmesser, Grad, Bisektionsweite, Symmetrie, Skalierbarkeit und Konnektivität.

Durchmesser: n-1
Grad: 2- 2/n nicht regulär
Bisektionsweite: 1
Symmetrie: Nein
Skalierbarkeit: Ja
Konnektivität: 1

Bewerten Sie die Teilvermascht-Topologie hinsichtlich der Kriterien Durchmesser, Grad, Bisektionsweite, Symmetrie, Skalierbarkeit und Konnektivität.

Durchmesser: variabel
Grad: in der Regel hoch, nicht regulär
Bisektionsweite: variabel
Symmetrie: Nein
Skalierbarkeit: Ja
Konnektivität: variabel

Bewerten Sie die Vollvermascht-Topologie hinsichtlich der Kriterien Durchmesser, Grad, Bisektionsweite, Symmetrie, Skalierbarkeit und Konnektivität.

Durchmesser: 1
Grad: n-1 regulär
Bisektionsweite: (n/2)^2
Symmetrie: Ja
Skalierbarkeit: Nein
Konnektivität: n-1

Bewerten Sie die Bus-Topologie hinsichtlich der Kriterien Durchmesser, Grad, Bisektionsweite, Symmetrie, Skalierbarkeit und Konnektivität.

Durchmesser: 1
Grad: 1
Bisektionsweite: 1
Symmetrie: Ja
Skalierbarkeit: Ja
Konnektivität: 1

Bewerten Sie die Stern-Topologie hinsichtlich der Kriterien Durchmesser, Grad, Bisektionsweite, Symmetrie, Skalierbarkeit und Konnektivität.

Durchmesser: 2
Grad: 2 - 2/n, nicht regulär
Bisektionsweite: -
Symmetrie: Nein
Skalierbarkeit: Ja
Konnektivität: 1

Bewerten Sie die Baum-Topologie hinsichtlich der Kriterien Durchmesser, Grad, Bisektionsweite, Symmetrie, Skalierbarkeit und Konnektivität.

Durchmesser: variabel
Grad: variabel, nicht regulär
Bisektionsweite: 1
Symmetrie: Nein
Skalierbarkeit: Ja
Konnektivität: 1

Nennen Sie wichtige Eigenschaften einer Netzwerkanbindung.

Bandbreite, Stabilität und Nutzungsart (Geteilt, Exklusiv)

Beschreiben Sie eine reine Peer-To-Peer-Architektur.

- keine externen Server
- direkte Kommunikation beliebiger Endsysteme miteinander
- Peers: Anbieter und Konsument zugleich
- Peers nur sporadisch angeschlossen
- Bezeichnungswechsel möglich

Beschreiben Sie eine Client-Server-Architektur.

Server:
- hoch verfügbar (24/7)
- definierter Name / Adresse

Client:
- kommuniziert immer mit dem Server
- sporadisch angeschlossen
- keine feste Adresse

Beschreiben Sie ein Beispiel für eine Kombination der Client-Server-Architektur und der P2P-Architektur.

Instant Messaging:
- P2P: Chat zwischen 2 Benutzern
- Client-Server: zentralisierte Dienste zum Erkennen von Anwesenheit, Zustand, Aufenthaltsort eines Anwenders
- Benutzer registriert seine aktuelle Adresse beim Server und fragt nach Infos über Freunde und Bekannte

Wie kann die Funktionalität eines Sockets beschrieben werden?

Vergleich: Tür zwischen den Layern 7 (Applikation) und 4 (Transport)
- sendender Prozess schiebt Nachricht durch Tür
- Transportinfrastruktur hinter der Tür sorgt für den Transport der Nachricht zum Socket des empfangenden Prozesses

Nennen Sie Beispiele für Protokolle der Anwendungsschicht.

HTTP, FTP, SMTP, IMAP

Nennen Sie Beispiele für Protokolle der Transportschicht.

TCP, UDP

Nennen Sie Beispiele für Protokolle der Netzwerkschicht.

IP, ICMP

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