Hinweise zur Vorlesung "Rechnernetze"

Die Vorlesung liefert ein grundlegendes Verständnis für die Kommunikation zwischen Anwendungen bzw. Prozessen in heutigen Netzen.

Der Hörer soll durch diese Veranstaltung in die Lage versetzt werden, den Datenfluss in den heute meist Internet-Protokoll (IP) basierten Netzen genau zu verstehen. Der Inhalt richtet sich dabei sowohl an die technischen als auch stärker softwareorientiere Studiengänge. Das vermittelte Verständnis ist dabei auch eine elementare Grundlage für u.a. die Entwicklung von Verteilten Anwendungen.

Ein Themenschwerpunkt liegt zunächst, neben allgemeinen grundlegenden Aspekten der Kommunikation am Beispiel des OSI-Referenzmodells, auf der genauen Betrachtung der Arbeitsweise des aktuellen Internet-Protokolls Version-4 (IPv4) sowie auch des zukünftigen "IP Version-6" (IPv6) und den in den Internet-Architekur genutzen Transportprotokollen UDP und TCP.

Darauf aufsetzend erfolgt eine exemplarisch vertiefte Betrachtung praxisrelevanter Anwendungsprotokolle, wie z.B. das Domain Name System (DNS) Protokoll,  das Simple Mail Transport Protocol (SMTP), sowie auch das FTP, HTTP und einige andere Vertreter. Aber auch essentielle Techniken, wie die Network Address Translation (NAT) und der Einsatz von Proxy-Server Diensten wird hier beleuchtet.

Abschließend soll auch ein hinreichendes Verständnis für den praktischen Aufbau und den eher technischen Betrieb moderner Unternehmensnetze vermittelt werden. Dazu werden die grundlegenden Eigenschaften aktueller Netztechnologien im Bereich der Lokalen Netze (LAN) als auch drahtloser Netze (WLAN) genauso ausführlich besprochen, wie die Arbeitsweise dabei eingesetzter Koppelelemente und Vermittlungsstrategien (u.a. IP-Routing), die zum Aufbau größerer Netzstrukturen benötigt werden.

Speziell dieser letzte Abschnitt wiederum bildet dann auch eine wesentliche Grundlage für spätere Betrachtungen im Bereich der „Netzwerksicherheit“, denn wer die Abläufe nicht kennt, kann sonst hier wenig bewirken.

Weitere speziell technische Ergänzungen finden sich auch in Vorlesungen, wie Digitale Kommunikation,  Elektrotechnik und Elektronik,  sowie auch in der Veranstaltung "Grundlagen der Informationstechnik" wieder. Das Gebiet der Nachrichtentechnik wird speziell nur im Rahmen eines späteren Masterstudiums angeboten.

 

Grundlegenden Vorlesungsinhalte des Praxisteils

  • Kurze Einführung
    • Organisatorisches
    • Themen und Zielsetzung
    • Literaturhinweise
  • Allgemeine Grundlagen der Kommunikation in Rechnernetzen
    • Kurze Einführung und Grundbegriffe
    • Herstellneutrale Kommunikationsarchitekturen
      • Das ISO-OSI Referenzmodell
  • Die Funktionsweise der Internet-Architektur
    • Die aktuelle Internetarchitektur (IPv4)
    • Aufbau von IPv4-Netzen, Subnetze und CIDR
    • Die UDP- und die TCP-Kommunikation
      • Die Socket-Schnittstelle
    • Exemplarische Betrachtung einzelner Anwendungsprotokolle
      • DNS, TELNET/SSH, SMTP/POP3, HTTP, FTP
    • Internet Control Message Protocol (ICMP)
    • Die Network Address Translation (NAT) Technik
    • Der Einsatz von Proxy-Servern
    • Das Internet Protocol Version 6 (IPv6)
      • Architektur, Paketaufbau, Adress- und Netzstrukturen
  • Technik Lokaler Netze (LANs)
    • Struktur lokaler Netze
    • Die IP-Kommunikation im LAN (IPv4, IPv6)
    • Die aktuellen Ethernet-Technologien (10,100,1000,10GbE)
      • Das klassisches CSMA/CD-Zugriffsverfahren
    • Weitere LAN-Technologien im Überblick
  • Koppelelemente und Vermittlungstechniken
    • Kopplung auf dem Layer-1 mit Repeatern
    • Kopplung auf dem Layer-2 mittels Brücken und Switches
    • Vermittlung auf dem Layer-3 mit Routern
      • Einfaches IPv4-Routing mit dem RIP
      • Hierarchisches Routing mit OSPF
      • Routing zwischen Autonomen Systemen (AS) mit BGP
      • Drahtlose Netze (Wireless LANs) nach 802.11a/b/g
  • Verzeichnisdienste (Directory Services)
    • Zielsetzung und grundlegendes Konzept des CCITT/ITU-T X.500
    • Herstellerspezifische Lösungen (Active Directory, Novell eDirectory)
    • Das Lightweight Directory Access Protocol (LDAP)

Einzelne Themen werden im nachfolgenden Praktikum in Theorie und Praxis weiter vertieft und punktuell auch ergänzt.