Netzwerke

Client: Clients sind Computer, die eine Anfrage an einen Server senden, um Daten oder Dienstleistungen zu erhalten.

Server: Server sind Computer, die die Anfragen von Clients bearbeiten, und eine Antwort zurück an den Client liefern.

Router: Router sind Netzwerkgeräte, die Datenpakete zwischen verschiedenen Netzwerken an den richtigen Zielort weiterleiten.

DNS: DNS ist ein Dienst, der Domainnamen (z.B. www.google.com) in IP-Adressen (z.B. 172.217.14.238) und umgekehrt auflöst.

Switch: Switches verbinden mehrere Geräte in einem lokalen Netzwerk miteinander. Sie leiten anhand der MAC-Adresse des Zielgeräts, ein Datenpaket an den richtigen Port weiter.

Client-Server-Verbindung: Eine Client-Server-Verbindung ist eine Architektur, in der ein Computer (Client) eine Anfrage an einen anderen Computer (Server) sendet, um eine Dienstleistung oder Daten zu erhalten. Der Server bearbeitet die Anfrage und sendet eine Antwort zurück an den Client. Diese Art von Verbindung wird oft im Internet und in Netzwerken verwendet, um zentralisierte Ressourcen und Dienste bereitzustellen.

Peer-to-Peer-Verbindung: Peer-to-Peer (P2P) ist eine Netzwerkarchitektur, in der Computer direkt miteinander verbunden sind und als gleichberechtigte Partner (Peers) agieren, ohne dass ein zentraler Server benötigt wird. In einem P2P-Netzwerk kann jeder Computer sowohl als Client als auch als Server fungieren und Daten direkt mit anderen Teilnehmern austauschen. P2P wird häufig für den Austausch von Dateien oder die Übertragung von Daten genutzt, ohne dass eine zentrale Instanz dafür verantwortlich ist.

Broadcast-Sendung: Broadcast bedeutet, dass eine Nachricht oder ein Signal an alle Empfänger in einem bestimmten Netzwerk gesendet wird. Eine Broadcast-Sendung ist eine Übertragung, die an alle Geräte in einem Netzwerk gesendet wird, anstatt nur an ein einzelnes Gerät gerichtet zu sein.

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Die wichtigsten Beurteilungskriterien für Netzwerktopologien sind:

Leistung: Wie schnell können Daten im Netzwerk übertragen werden?

Skalierbarkeit: Wie einfach lässt sich das Netzwerk erweitern, um neue Geräte oder Systeme hinzuzufügen?

Fehlertoleranz: Wie gut funktioniert das Netzwerk, wenn ein Fehler auftritt?

Sicherheit: Wie gut sind die Daten im Netzwerk vor unbefugtem Zugriff geschützt?

Kosten: Wie hoch sind die Kosten für die Implementierung und Wartung des Netzwerks?

Komplexität: Wie einfach ist die Installation und Konfiguration des Netzwerks?

Wartung: Wie einfach ist es, Fehler im Netzwerk zu beheben?

Zur Übertragung von Daten zwischen Geräten, müssen diese zunächst Binär Codiert werden:
Zu Beginn wird das jeweilige, zu codierende Zeichen seinem Codepunkt (eindeutiger ganzzahliger Wert, definiert im ASCII Zeichencode) zugeordnet.
Im zweiten Schritt wird dieser Codepunkt in eine binäre Zahl umgewandelt.

Die Binär codierten Daten werden mithilfe von Binären Leitungscodes über eine Leitung, mithilfe verschiedener Spannungen für 0 und 1, gesendet:
NRZ-Code (non return to zero): Beim Taktwechsel ändert die Übertragungsleitung den Pegel (Spannung / Lichtstärke) entsprechend der Daten auf der Datenleitung. Bleiben die Daten bei Taktwechsel unverändert (z.B. wird nach einer 0 eine weitere 0 übertragen), bleibt der Pegel gleich.
NRZI-Code (non return to zero invert): Beim Taktwechsel ändert die Übertragungsleitung den Pegel (Spannung / Lichtstärke) bei einer 1 in der Datenleitung.
Manchester-Code: Die Übertragungsleitung wechselt in der Taktmitte den Pegel. Bei einer 1 in der Datenleitung wird der Pegel von 0 auf 1, bei einer 0 in der Datenleitung von 1 auf 0 gewechselt. Beim Taktwechsel können Hilfswechsel stattfinden, um z.B. bei zwei aufeinanderfolgenden 1sen einen neuen Wechsel von 0 auf 1 in der Taktmitte zu ermöglichen. Relevant sind immer nur die Wechsel in der Taktmitte.

Eine gute Darstellung der Binären Leitungscodes  ist unter folgendem Link zu finden: projekte.gymnasium-odenthal.de

Um sicherzustellen, dass bei der Übertragung keine Daten beschädigt oder verloren gehen, werden Prüfverfahren verwendet:
Paritätsbit: Dem eigentlichen Datenblock wird ein zusätzliches, sogenanntes Paritätsbit angehängt. Sind im Datenblock eine gerade Anzahl von Einsen vorhanden, so wird eine 0 angehängt, andernfalls eine1.
Prüfsumme: Die Prüfsumme wird berechnet, indem alle Bits des Datenblocks addiert werden. Von dieser Summe wird dann der Rest modulo n berechnet und dem eigentlichen Datenblock angehängt. Bei n = 2 entspricht dies dem Paritätsbit-Verfahren.
Gewichtete Prüfsumme: Die gewichtete Prüfsumme ist eine erweiterte Form der Prüfsumme. Hierbei werden die einzelnen Bits der Datenkette mit unterschiedlichen Gewichten multipliziert (z. B. mit der Wichtungsfolge 1,2,3,4,...,m) und in die Quersumme eingerechnet. Auch hier wird der Rest von modulo n an den Datenblock angehängt.

Das OSI-Modell strukturiert die oben genanten Aspekte der Netzwerkkommunikation in sieben klar definierte Schichten mit spezifischen Aufgaben:

Anwendungsschicht: Bietet Dienste und Funktionen für Netzwerknutzer, somit Programme /Anwendungen, die die Verbindung zu den unteren Schichten herstellen).

Darstellungsschicht: Entschlüsselt Daten zur Darstellung auf dem Endgerät

Sitzungsschicht: Sorgt für die Sichere Verbindung zwischen zwei Rechnern (tritt ein Problem auf wird die Verbindung neu aufgesetzt)

Transportschicht: Macht Datenpakete für den Transport bereit (Teilt sie wenn nötig in kleinere Pakete auf).

Vermittlungsschicht: Vermittelt Daten zwischen verschiedenen Netzen, durch Ermittlung des besten Pfades zwischen Knotenpunkten. 

Sicherungsschicht: Erkennt und behebt Fehler in übertragenden Daten.

Bitübertragungsschicht: Stellt die physikalische Verbindung zwischen Geräten zur Datenübertragung her.