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