Grundlagen der Internettechnologien und Netzwerke

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  • Internet vs. internet

    • Was ist der Unterschied zwischen einem internet und dem Internet?

      Ein internet (interconnected networks) ist eine Menge von Netzwerken, die über vermittelnde Netzwerkknoten (Router) miteinander verbunden sind.
      Das Internet ist das größte internet der Welt, also "unser" Internet, das aus dem ARPANet entstanden ist und auf der TCP/IP-Protokollfamilie basiert.
  • Internet-Adressen und Netzwerke

    • Wie ist eine Internet-Adresse (IPv4) aufgebaut?

      Eine IPv4-Adresse ist eine vorzeichenlose 32-Bit-Zahl, die in der Regel als vier aufeinanderfolgende dezimal notierte Bytes (Zahlen zwischen 0 und 255), durch je einen Punkt voneinander getrennt, geschrieben wird.
    • Was ist eine Netzwerkmaske und wofür wird sie eingesetzt?

      Eine Netzwerkmaske wird wie eine IPv4-Adresse dargestellt. Sie dient der Spezifikation von (Sub-)Netzwerken. Jede binäre Eins der 32 Bits kennzeichnet eine entsprechende Bitposition in der IP-Adresse, die in allen IP-Adressen desselben (Sub-)Netzwerks den gleichen Wert haben muss.
    • Welche alternative Notation wird für die Subnetzwerkspezifikation verwendet?

      Die CIDR-Notation (Classless Inter-Domain Routing): IP-Adresse/N, 0≤N≤32, wobei N die Anzahl der führenden binären Einsen in der Netzmaske spezifiziert.
    • Für welche Zwecke werden die Adressbereiche 10.0.0.0/8, 169.254.0.0/16, 172.16.0.0/12 und 192.168.0.0/16 eingesetzt?

      Diese Adressbereiche werden für private (nicht-öffentliche) Netzwerke genutzt, deren IP-Pakete nicht in den öffentlichen Bereich des Internets weitergeleitet (geroutet) werden. Daher können diese Adressbereiche mehrfach, insbesondere für Heim-(SOHO-)Netzwerke, vergeben werden.
    • Was ist unter der Netzwerk-Basisadresse und der Broadcast-Adresse zu verstehen?

      Die Netzwerk-Basisadresse ist die numerisch kleinste Adresse eines Netzwerks. Sie kennzeichnet dieses Netzwerk als Ganzes und wird nicht als Adresse eines Hosts benutzt. Die Broadcast-Adresse ist die numerisch größte Adresse eines Netzwerks. Sie wird für Sendungen an alle Hosts des Netzwerks verwendet und wird nicht als Adresse eines einzelnen Hosts benutzt.
  • IPv4-Adressen und Subnetze

    • Welche Vor- und Nachteile hat das CIDR-Schema?

      Vorteil: Flexibilität bei der Aufteilung und dadurch bessere Ausnutzung des IPv4-Adressraums.
      Nachteil: Fehlkonfigurationen sind leichter möglich.
    • Was ist unter 132.195.93.240/28 zu verstehen?

      Das ist die CIDR-Notation des Netzwerks mit Basisadresse 132.195.93.240 und Netzmaske 255.255.255.240 (Adressbereich 132.195.93.240 - 132.195.93.255).
  • Automatische Netzwerkkonfiguration

    • Warum funktioniert das Netzwerk mit einer 169.254.x.x Adresse oft nicht?

      Der Rechner hat sich automatisch eine private IP-Adresse ohne Adresskonflikte im APIPA-Bereich ermittelt. Mit dieser Adresse kann der Rechner nur mit Hosts kommunizieren, die ebenfalls eine Adresse in diesem privaten Netzwerk haben.
  • Router und Routing

    • Was sind Router und welchem Zweck dienen sie?

      Router vermitteln als Knoten, die mehreren Netzwerken angehören, IP-Pakete zwischen zwei oder mehr Netzwerken des Internets (bzw. eines internets). Router (Gateways) sind in der Regel Hosts mit mehreren Netzwerkschnittstellen.
    • Welche grundlegenden Eigenschaften sollten beim Routing erfüllt sein?
      • Universalität: Jedes Paket kann weitervermittelt werden.
      • Optimalität: Für die Vermittlung wird der schnellste/kürzeste Weg genutzt.
    • Wie werden Pakete im Internet übertragen?

      Die Paketvermittlung erfolgt per Speichervermittlung (Store-and-Forward).
    • Welches Verfahren wird für die Weiterleitung verwendet?

      Teilstreckenvermittlung (Next-Hop-Forwarding): Jeder Paketvermittler ist nur für die nächste Teilstrecke (Hop) zuständig.
    • Welche Adressinformationen werden hierfür verwendet?

      Die Weiterleitung der Pakete erfolgt quellenunabhängig nur anhand der Zieladresse.
    • Welchen Vorteil haben virtuelle IP-Adressen?

      IP-Adressen bieten ein Internet-weit einheitliches Adressschema, das vermöge seiner Adresshierarchie ein sinnvolles und effizientes Routing gemäß Präfix/Suffix ermöglicht.
  • MAC-Adressen und ARP

    • Wozu dient die Hardware-/MAC-Adresse?

      MAC-Adressen (Media Access Control) sind die Hardwareadressen jedes einzelnen Netzwerkadapters, die zur eindeutigen Identifikation dieses Adapters im Netzwerk dienen.
    • Was ist eine ARP-Tabelle (ARP cache)?

      In der ARP-Tabelle werden die Zuordnungen von IP-Adressen zu (physischen) MAC-Adressen für das lokale Netzwerk gespeichert.
    • Welche Optimierungen werden genutzt?
      • Aktualisierung der ARP-Tabelle durch alle ankommenden ARP-Pakete.
      • Speicherung der Daten des (per ARP-Broadcast) Anfragenden durch den antwortenden Host.
  • Switches und Hubs

    • Welche Vorteile bringen Switches gegenüber Hubs?

      Die Zustellung der Netzwerkrahmen erfolgt bei einem Switch vermöge der SAT (Source Address Table) über den korrekten Port. Dies verhindert die Teilung der Bandbreite und ermöglicht parallele Datenübertragungen.
  • IP-Datagramme

    • Welchen Vorteil weisen IP-Datagramme auf?

      IP-Datagramme werden auf der Vermittlungsschicht (Internet Layer) spezifiziert und abstrahieren von der Netzwerk-Hardware.
    • Wie werden Endlosschleifen verhindert?

      Durch den TTL-Eintrag (Time-To-Live) im IP-Header wird ein maximaler Hop-Count festgelegt.
  • TCP und UDP

    • Was unterscheidet TCP und UDP?
      • TCP: Langsam, sicher, verbindungsorientiert, reihenfolgeerhaltend.
      • UDP: Schnell, unsicher (fire-and-forget), verbindungslos.
  • ICMP

    • Welchen Zwecken dient das ICMP-Protokoll?

      ICMP dient der Übermittlung von Status- und Fehlermeldungen bei der Vermittlung von IP-Paketen.
  • IPv4 vs. IPv6

    • Vorteile von IPv6:
      • Sehr großer Adressraum (128 Bit).
      • Integrierte Sicherheit (IPsec) und QoS.
      • Schnelleres Routing durch neues Headerformat.
  • DHCP

    • Aufgabe eines DHCP-Servers:

      Ein DHCP-Dienst dient der automatischen Konfiguration der Vermittlungsschicht anfragender Hosts (IP-Adresse, Netzmaske, Gateway etc.).
  • NA(P)T

    • Was ist NAT/NAPT?

      Durch NA(P)T werden Adressinformationen in IP-Datagrammen automatisch durch den Router ersetzt, sodass Hosts aus privaten Netzwerken mit dem Internet kommunizieren können.
  • Internetdienste, Ports und Sockets

    • Zweck von Ports:

      Ein Socket, die Kombination aus IP-Adresse und Port, spezifiziert einen Kommunikationsendpunkt für Internetdienste.
  • DNS (Domain Name System)

    • Aufgabe des DNS:

      Namensauflösung, also die Zuordnung von lesbaren symbolischen Hostnamen zu IP-Adressen (und umgekehrt).
  • E-Mail-Protokolle

    • IMAP vs. SMTP:

      IMAP dient dem Zugriff auf Mailboxen (Posteingang), SMTP dem Versenden von E-Mails (Postausgang).
  • Spam-Vermeidung

    • Methoden: Whitelists, Blacklists und Graylisting.
    • Kontraproduktiv: Anklicken von Links, Antworten auf Spam oder automatische Empfangsbestätigungen.
  • WWW-Kernstandards

    • HTTP: Applikationsprotokoll für die Interaktion.
    • HTML: Dokumentenbeschreibungssprache.
    • URL: Eindeutige Adresse einer Ressource.
  • VPN (Virtual Private Network)

    • Definition: Ein VPN ist ein virtuelles LAN im Internet (Overlay Network), bei dem die beteiligten Hosts über sichere Tunnel miteinander kommunizieren.
  • Sicherheit im Internet

    • Hauptziele: Authentizität, Integrität und Vertraulichkeit.

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