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2025-06-10 08:43:48 +02:00
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+# Einführung
+
+## Fachthemen
+- [OSI](#iso-osi-7-schichtenmodell)-, [Hybrid](#hybrid-referenzmodell) und [TCP/IP-Referenzmodell](#osi-modell-und-tcp-ip-suite)
+- [Datenkapselung](#datenkapselung-klausur) / -entkapselung
+- [Sockets](#sockets), [Protokollgraph](#der-protokollgraph)
+- [Hardwarebausteine](#zusammenfassung-hw-bausteine) bzw. Kopplungselemente
+- ICMP, ARP, DHCP und DNS
+- Strukturierte Verkabelung
+- Kollisions- und Broadcast-Domäne
+- Ethernet (IEEE 802.3) mit CSMA/CD
+- Wireless LAN (IEEE 802.11) mit CSMA/CA und RTS/CTS
+- Subnetting (IPv4), Berechnung kleiner Subnetze
+- Routing versus Switching, VLAN, MPLS
+- Sockets (Prozess-zu-Prozess-Kommunikation)
+- 5er-Tupel (Quell-IP, Quell-Port, Ziel-IP, Ziel-Port, Transportprotokoll)
+- Router, Routing Protokolle und Distance Vector Routing
+- UDP(Header) und TCP(Header)
+- TCP Verbindungsauf- und abbau
+- TCP Flusskontrolle und Sliding Window
+- TCP Fehlerbehandlung durch Go-Back-N und Selective Repeat
+- TCP Slow Start und Congestion Avoidance
+- Flow Control versus Congestion Control
+- Silly-Window-Problem und Lösungen (Clarke und Nagle)
+- Gute Abschätzungen für TCP Timeout (Jacobson/Karels)
+- HTTP1.1 und HTTP2 über TLS und TCP
+- HTTP3 über (TLS1.3 und QUIC) über UDP
+
+## Wertschöpfung für Anwendungen
+![image_557.png](image_557.png)
+
+## Technik der Netze
+> Pakete = konvergente Verpackung von Daten
+
+![image_559.png](image_559.png)
+
+
+## IP Header
+### IPv4
+![image_605.png](image_605.png)
+
+### IPv6
+![image_561.png](image_561.png)
+
+### Vergleich IPv4 IPv6
+![image_562.png](image_562.png)
+
+#### IPv6 Header
+
+| Version  | Traffic Class / Flow Label                      | Payload Length                | Next Header                                             | Hop Limit       |
+|----------|-------------------------------------------------|-------------------------------|---------------------------------------------------------|-----------------|
+| wie IPv4 | Unterstützung von [QoS](#qos-parameter-klausur) | Paketlänge ohne Header [Byte] | wie "Protocol" in IPv4 / Typ des 1. Erweiterungsheaders | wie TTL in IPv4 |
+
+
+## QoS Parameter (!!!KLAUSUR!!!)
+### Throughput
+- [bytes/s]
+- min/max/avg benötigter Durchsatz
+
+### Packet Loss
+### Delay
+- [ms]
+- max tolerierbare Verzögerung
+- One-Way-Delay
+- Round-Trip-Delay (RTT)
+
+### Jitter (=Delay Variation)
+- [ms]
+- Welche Fluktuationen in der Verzögerung sind akzeptierbar?
+
+### Availability
+- [%]
+- Mit welcher Wahrscheinlichkeit ist der Service verfügbar?
+  - manchmal "five times 9" = 99,999% der Zeit
+
+
+## Schichtenmodelle
+### Internet
+![image_563.png](image_563.png)
+
+### ISO-OSI 7-Schichtenmodell
+
+|                                             |                                 |
+|---------------------------------------------|---------------------------------|
+| [Anwendung](#7-application-layer)           | ![image_564.png](image_564.png) |
+| [Präsentation](#6-presentation-layer)       | ![image_565.png](image_565.png) |
+| [Kommunikationssteuerung](#5-session-layer) | ![image_566.png](image_566.png) |
+| [Transport](#4-transport-layer)             | ![image_567.png](image_567.png) |
+| [Verbindung/Vermittlung](#3-network-layer)  | ![image_568.png](image_568.png) |
+| [Sicherung](#2-data-link-layer)             | ![image_569.png](image_569.png) |
+| [Bitübertragung](#1-physical-layer)         | ![image_570.png](image_570.png) |
+
+#### Schichten
+##### 1. Physical Layer
+- **ungesicherte** Verbindung zwischen Systemen
+- Übertragung unstrukturierter Bitfolgen über physikalisches Medium
+- Physikalischer Anschluss, Umsetzung der Daten in Signale
+
+##### 2. Data Link Layer
+- gesicherter Datentransfer zwischen **direkt verbundenen** Dienstnehmern
+  - Punkt-zu-Punkt-Übertragung
+- Zerlegung des Bitstroms ([1. Schicht](#1-physical-layer)) in Rahmen (_frames_)
+- **Fehlererkennung /-behebung**, Bestätigungsrahmen
+
+##### 3. Network Layer
+- Logische Adressierung des Zielsystems, Fragmentierung
+- Wegewahl (Routing → **Internetworking**), Vermittlung, Staukontrolle
+
+##### 4. Transport Layer
+- (fehlerfreier) Datentransfer **von Endpunkt zu Endpunkt**
+- bietet Transparenz bzgl. Übertragungs- und Vermittlungstechnik
+
+##### 5. Session Layer
+- Ablaufsteuerung und -koordinierung (Synchronisation im weitesten Sinn)
+- **Kommunikationsbeziehung als Sitzung**, Dialogsteuerung
+- Verbindungsaufbau / -abbau, Durchführung und Flusskontrolle
+
+##### 6. Presentation Layer
+- Datendarstellung von Informationen (Syntax, Semantik)
+  - _Konvertierung EBCDIC ↔ ASCII_
+  - _Entschlüsselung_
+- Kommunikation ermöglichen trotz **unterschiedlicher lokaler Datenformate** der Teilnehmer bzw. Endgeräte
+
+##### 7. Application Layer
+- macht OSI-Benutzer Dienste verfügbar
+- stellt unterschiedliche **Dienste** bereit
+  - _Dateitransfer, zuverlässiger Datenaustausch, entfernter Prozduraufruf_
+    - _HyperText Transfer Protocol (HTTP) für Webbrowser_
+
+##### (8. User)
+
+
+#### Darstellungen OSI-Modell
+  ![image_572.png](image_572.png)
+  
+  ![image_573.png](image_573.png)
+  
+  ![What is the OSI Model.webp](What is the OSI Model.webp)
+
+#### OSI-Modell und TCP/IP-Suite
+![image_574.png](image_574.png)
+
+![image_599.png](image_599.png)
+
+### Hybrid-Referenzmodell
+#### OSI vs. Hybrid
+![image_575.png](image_575.png)
+
+![image_576.png](image_576.png)
+
+![image_684.png](image_684.png)
+
+#### Hybrid-Modell: Schnittstellen
+![image_577.png](image_577.png)
+
+##### Treiber
+> Schnittstelle zwischen Betriebssystem und Hardware, 
+> werden i.d.R. vom Hersteller der Hardware bereitgestellt
+
+##### Sockets
+> Schnittstelle zwischen Betriebssystem und Anwendung
+- Implementierung als Teil des Kernels oder als separate Bibliothek
+- Kombination von IP-Adresse und Port
+
+![image_578.png](image_578.png)
+
+### Horizontale vs. vertikale Kommunikation
+**Vertikale Kommunikation**
+- Nachricht wird Schicht für Schicht verpackt (Daten-Kapselung)
+- Dann Schicht für Schicht wieder entpackt (Daten-Entkapselung)
+
+**Horizontale Kommunikation**
+- muss nicht gekapselt werden, Schicht arbeitet mit gleicher Protokollfunktion
+
+
+## Router vs. Switch
+| Features        | Router                 | Switch   |
+|-----------------|------------------------|----------|
+| Speed           | slower                 | faster   |
+| OSI-Layer       | Layer 3                | Layer 2  |
+| Addressing used | IP                     | MAC      |
+| Broadcast L3    | Blocks                 | Forwards |
+| Security        | mehr features → higher | lower    |
+
+
+## Zusammenfassung HW-Bausteine
+- Repeater
+  - Regeneriert und verstärkt elektr. Signal
+  - keine Bitinterpretation
+  - kennt keine Pakete / MAC-Adressen
+- Hub
+  - Konzentrator für LANs
+    - Multiport-Repeater
+- Bridge/Switch
+  - physikalische Trennung von Netzen
+  - Fehler- / Lasttrennung
+  - meist Mechanismen zum Filtern
+  - rudimentäre Mechanismen zur Wegefindung
+    - Routing Bridge
+- Router
+  - Entkopplung der (Teil-) Netze auf logischer Basis
+    - aufgrund von Layer-3-Adressen
+      - (IPv4, IPv6)
+  - Steuert Verkehr zwischen Netzen
+    - Routing
+  - Arbeitet Protokollabhängig
+- Gateway
+  - Umwandlung von Diensten
+    - _ISDN-Telefonie auf VoIP_
+  - Security-Mechanismen möglich
+    - _Firewall, Proxy_
+
+  
+
+## Datenkapselung (Klausur!)
+![image_600.png](image_600.png)
+### konkretes Beispiel Datenkapselung
+![image_601.png](image_601.png)
+
+- **Protokolle sind ineinander geschachtelt**
+- Schicht n nimmt Dienste der Schicht n-1 in Anspruch und stellt Schicht n+1 Dienste bereit
+- Beispiel TCP-Paket über IP-Netzwerk mit Ethernet:
+  - ![image_603.png](image_603.png)
+  - ![image_604.png](image_604.png)
+
+## Der Protokollgraph
+![image_606.png](image_606.png)
+- Struktur einer Eieruhr
+- IP als Mittelpunkt
+  - gemeinsame Methode zum Austausch zwischen div. Netzwerken
+- Unterhalb von IP beliebig viele versch. Technologien
+  - _Ethernet, WLAN, Bluetooth, ..._
+
+
+## Klassifikation von Netzwerken
+### Nach Entfernung / Distanz
+![image_607.png](image_607.png)
+> Schadet nicht je ein Beispiel zu kennen, evtl. Klausur
+> ![image_608.png](image_608.png)
+
+### Leitungs- / Paketvermittelt
+- Leitungsvermittelt
+  - Leitung nur zwischen Sender und Empfänger
+- Paketvermittelt
+  - Paket mit ganz vielen, muss sich Empfänger selbst suchen
+
+### Drahtgebunden oder Drahtlos