Netzwerk-Glossar: Komponenten, Protokolle & Befehle

Netzwerk-Grundlagen

Netzwerkkomponenten

Elemente, die eine physische oder logische Verbindung zwischen verschiedenen Netzwerkelementen ermöglichen.

Dämpfung

Der Effekt, bei dem ein Signal aufgrund von Entfernung oder Störungen im Übertragungsmedium schwächer wird. Dies kann zu zufälligen Signalveränderungen führen.

Hub

Ein Gerät, das alle Netzwerkverbindungen sammelt. Im Gegensatz zu Switches leitet ein Hub empfangene Informationen an alle angeschlossenen Ports weiter (Broadcast). Ein Ausfall des Hubs beeinträchtigt das gesamte Segment.

• Funktionsweise: Arbeitet auf der physikalischen Schicht (Schicht 1) des OSI-Modells.
• Merkmale:
  • Analysiert keine Informationen.
  • Teilt den Verkehr nicht auf, sondern verbreitet ihn.
  • Kann aktive (mit eigener Stromversorgung und Signalverstärkung) oder passive (ohne eigene Stromversorgung) Verbindungen haben.
  • Verfügt über Anschlüsse für Endgeräte und für die Verbindung mit anderen Hubs.

Bridge (Brücke)

Ein Gerät, das Netzwerke mit unterschiedlichen Topologien und Protokollen miteinander verbindet, oft auch Subnetze. Es arbeitet auf der Sicherungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells.

• Merkmale:
  • Verfügt über zwei verschiedene Anschlüsse, einen für jedes zu verbindende Netzwerk.
  • Verbindet Netzwerke transparent, ohne dass Änderungen an den bestehenden Netzwerken erforderlich sind.
  • Es gibt lokale Bridges (verbinden direkt benachbarte Netzwerke) und Remote-Bridges (ermöglichen die physische Verbindung entfernter Netzwerke).

Switch (Netzwerk-Switch)

Ein Gerät, das Computer in Netzwerken miteinander verbindet und auf der Sicherungsschicht (Schicht 2) des OSI-Modells arbeitet.

• Vorteile:
  • Bietet eine höhere Leistung als Bridges bei der Verbindung von Netzwerksegmenten.
  • Ist effizienter als Hubs bei der Verbindung von Computern, da er Daten gezielt an den Empfänger sendet (kein Broadcast an alle Ports, außer bei unbekannten MAC-Adressen).
• Anwendungen:
  • Wird zur Segmentierung von Netzwerken eingesetzt, um deren Leistung zu verbessern.
  • Grundlage für die Gestaltung virtueller privater Netzwerke (VLANs).

Netzwerk-Router

Ein Gerät (Hardware oder Software), das Pakete zwischen verschiedenen Netzwerken weiterleitet. Router arbeiten auf der Vermittlungsschicht (Schicht 3) des OSI-Modells und verfügen über mehrere IP-Schnittstellen, eine für jedes verbundene Netzwerk.

• Funktionen:
  1. Paketfilterung: Dient als Sicherheitsfunktion (Firewall).
  2. Technologie-Integrator: Ermöglicht die Verbindung unterschiedlicher Netzwerktechnologien.
  3. Skalierbarkeit: Ein Schlüsselelement für die Skalierbarkeit von Netzwerken.
• Routing: Der Standardpfad (Default Route) wird verwendet, wenn keine spezifische Route für ein Ziel bekannt ist.

Gateway

Ein Gerät, das die Zusammenschaltung von Netzwerken mit unterschiedlichen Architekturen ermöglicht. Gateways können bis zur Transportschicht (Schicht 4) des OSI-Modells arbeiten.

• Aufgaben:
  • Lösen von Inkompatibilitäten.
  • Fehlerbehandlung.
  • Anpassung an verschiedene Verbindungstypen.
  • Verwaltung von Nachrichtengrößen.

VLAN (Virtual Local Area Network)

Ein VLAN ist eine Gruppe von Netzwerk-Knoten, die über Switches verbunden sind und als logisches Netzwerksegment agieren. Es ermöglicht die Trennung von Benutzern, die sich physisch im selben Netzwerk befinden.

• Vorteile:
  • Erhöhte Netzwerkgeschwindigkeit.
  • Optimierte Bandbreitennutzung.
  • Verbesserte Sicherheit.
• Konfigurationsarten:
  • Basierend auf MAC-Adressen.
  • Basierend auf Ports.
  • Basierend auf virtuellen Adressen.
• Standard: IEEE 802.1Q.

Drahtlose Netzwerke (WLAN)

Netzwerke, bei denen die Signalübertragung über Funkwellen und die Luft erfolgt. Sie bieten in der Regel eine geringere Sicherheit im Vergleich zu kabelgebundenen Netzwerken.

• Wi-Fi:
  • Standard: IEEE 802.11.
  • Verfügen oft über eine flexible, teils unorganisierte Topologie.
• WiMAX:
  • Standard: IEEE 802.16.
  • Dient der Vernetzung von Stadtgebieten (Metropolitan Area Networks) und kann die Interkonnektivität von Wi-Fi-Netzwerken ergänzen.

Routing-Tabelle

Jeder Netzknoten (insbesondere Router) besitzt eine Routing-Tabelle, die Informationen zur Weiterleitung von Datenpaketen enthält.

• Standardpfad (Default Route): Wird verwendet, wenn keine spezifische Route für ein Ziel bekannt ist.
• Verwaltung: Der route-Befehl wird zum Hinzufügen, Löschen und Anzeigen von Routen verwendet.
• Struktur: Eine Routing-Tabelle setzt sich typischerweise aus Spalten wie Ziel (Destination) und Nächster Hop (Next Hop) zusammen.
• Zieladressen: Im Feld 'Ziel' können folgende Adresstypen stehen:
  • Spezifische IP-Adresse.
  • Netzwerkadresse.
  • Standardroute (oft repräsentiert durch 0.0.0.0, die für die Weiterleitung an ein unbekanntes Ziel oder an den Router steht).

Netzwerk-Protokolle und Modelle

Netzwerk-Protokolle

Protokolle sind Standards und Regeln, die es Kommunikationspartnern ermöglichen, Daten auszutauschen und die Kommunikation zu verstehen. Sie sind oft in Schichten strukturiert.

OSI-Modell (Open Systems Interconnection)

Das OSI-Modell ist ein Referenzmodell, das eine geschichtete Netzwerkarchitektur definiert. Es besteht aus 7 Schichten, die in drei Hauptblöcke unterteilt werden können:

1. Anwendungsblock:
   • Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer)
   • Schicht 6: Präsentationsschicht (Presentation Layer)
   • Schicht 5: Sitzungsschicht (Session Layer)
2. Transportblock:
   • Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer)
3. Übertragungsblock:
   • Schicht 3: Vermittlungsschicht (Network Layer)
   • Schicht 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer)
   • Schicht 1: Physikalische Schicht (Physical Layer)

Anwendungsschicht (Schicht 7)

Diese Schicht nimmt Netzwerkanforderungen von Anwendungen entgegen und leitet sie an die Präsentationsschicht weiter. Beispiele für Protokolle auf dieser Ebene sind DNS oder FTP.

Präsentationsschicht (Schicht 6)

Diese Schicht kümmert sich um das Datenformat, komprimiert, verschlüsselt und entschlüsselt Daten.

Sitzungsschicht (Schicht 5)

Ermöglicht den Aufbau, die Verwaltung und den Abbau von Sitzungen zwischen den Endpunkten einer Kommunikation.

Transportschicht (Schicht 4)

Diese Schicht steuert den Datenfluss zwischen den Endpunkten der Kommunikation. Beispiele für Protokolle auf dieser Ebene sind TCP oder UDP.

Vermittlungsschicht (Schicht 3)

Diese Schicht ist für das Weiterleiten von Daten an ihr Ziel zuständig. Sie bestimmt Prioritäten und wählt die beste Route.

Sicherungsschicht (Schicht 2)

Diese Schicht kontrolliert den Datenfluss zwischen benachbarten Knoten eines Kommunikationssystems, einschließlich Geschwindigkeits- und Fehlerkontrolle.

Physikalische Schicht (Schicht 1)

Diese Schicht wandelt Bytes für die Übertragung in der physikalischen Umgebung um und umgekehrt. Sie arbeitet direkt mit den elektrischen, optischen oder Funk-Signalen.

TCP/IP-Protokollfamilie

Die TCP/IP-Protokollfamilie ermöglicht die nahtlose Kommunikation zwischen beliebigen Geräten weltweit, unabhängig von deren physikalischen Eigenschaften. Sie ist der De-facto-Standard für die Internetkommunikation und besteht aus vier Schichten:

1. Anwendungsschicht
2. Transportschicht
3. Internetschicht
4. Netzzugangsschicht

ARP (Address Resolution Protocol)

Ein Protokoll, das eine IP-Adresse in eine physikalische MAC-Adresse auflöst. Es arbeitet unbemerkt für den Benutzer.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

Ermöglicht es einem Gerät, seine IP-Adresse von einem Server (z.B. DHCP) anhand seiner MAC-Adresse zu erhalten. (Dieses Protokoll ist weitgehend veraltet.)

ICMP (Internet Control Message Protocol)

Dient dem Austausch von Kontroll- und Fehlermeldungen zwischen Netzwerkgeräten. Es meldet Fehler, korrigiert sie aber nicht direkt.

IP (Internet Protocol)

Das Internet Protocol ermöglicht die Kommunikation von Daten über ein paketvermitteltes Netzwerk ohne vorherige verbindungsorientierte Einrichtung.

• Übertragungseinheit: Verwendet das Datagramm als grundlegende Übertragungseinheit (bis zu 64 KB).
• Versionen: Die aktuelle Version ist IPv6, die IPv4 erweitert und schrittweise ersetzt.

TCP (Transmission Control Protocol)

Ein verbindungsorientiertes Protokoll, das einen zuverlässigen Datentransfer gewährleistet, indem es den Empfang von Datenpaketen bestätigt und verlorene Pakete erneut sendet.

UDP (User Datagram Protocol)

Ein verbindungsloses Protokoll auf der Transportschicht, das einen schnellen, aber unzuverlässigen Datentransfer bietet. Es wird bevorzugt, wenn Geschwindigkeit wichtiger ist als die garantierte Zustellung (z.B. bei Streaming).

IP-Adresse

Eine IP-Adresse ist eine eindeutige numerische Bezeichnung für jeden Computer oder jedes Gerät in einem Netzwerk oder im globalen Internet.

• Typen:
  • Öffentliche IP-Adressen: Weltweit eindeutig und im Internet routbar.
  • Private IP-Adressen: Werden innerhalb privater Netzwerke verwendet und sind nicht direkt im Internet routbar.
• Zuweisung:
  • Statisch: Manuell zugewiesen und dauerhaft.
  • Dynamisch: Automatisch zugewiesen (z.B. per DHCP) und temporär.
• Private IP-Adressbereiche (IPv4):
  • Klasse A: 10.0.0.0 bis 10.255.255.255
  • Klasse B: 172.16.0.0 bis 172.31.255.255
  • Klasse C: 192.168.0.0 bis 192.168.255.255

Subnetzmaske (Netzwerkmaske)

Eine Subnetzmaske legt fest, wie viele Bits einer IP-Adresse den Netzwerkanteil und wie viele den Hostanteil repräsentieren.

• Der Netzwerkanteil wird durch Einsen (1) in der Maske identifiziert.
• Der Hostanteil wird durch Nullen (0) identifiziert.
• Die Bits sind nicht vermischt (z.B. 11111111.11111111.11111111.00000000).
• Standard-Subnetzmasken (IPv4):
  • Klasse A: 255.0.0.0
  • Klasse B: 255.255.0.0
  • Klasse C: 255.255.255.0

Netzwerk-Diagnose und -Verwaltung (Befehle)

PING

Ein Befehl zur Diagnose der Konnektivität zwischen dem lokalen Computer und einer Remote-IP-Adresse oder einem Hostnamen. Er sendet ICMP-Echo-Anfragen und misst die Antwortzeit.

TRACERT (Traceroute)

Zeigt alle Zwischen-IP-Adressen (Hops) an, die ein Datenpaket zwischen dem lokalen Computer und einer angegebenen Ziel-IP-Adresse durchläuft.

IPCONFIG

Ein Befehl zur Anzeige oder Aktualisierung der TCP/IP-Konfiguration des lokalen Computers (z.B. IP-Adresse, Subnetzmaske, Gateway).

NETSTAT

Zeigt den Status der TCP/IP-Netzwerkverbindungen auf dem lokalen Computer an, einschließlich offener Ports und aktiver Verbindungen.

ROUTE

Ein Befehl zum Anzeigen oder Ändern der Routing-Tabelle auf dem lokalen Computer.

ARP (Befehl)

Ein Befehl zur Anzeige und Verwaltung des ARP-Caches, der IP-Adressen physikalischen MAC-Adressen zuordnet.

NBTSTAT

Zeigt Protokollstatistiken und aktuelle Verbindungen für NetBIOS über TCP/IP (NBT) an. Kann auch den NetBIOS-Namen-Cache und die Lmhosts-Datei anzeigen.

TELNET

Ein Protokoll und Befehl, der den Zugriff auf einen Remote-Host im Terminal-Modus ermöglicht (oft unverschlüsselt und daher durch SSH ersetzt).

HOSTNAME

Ein Befehl, der den Namen des lokalen Computers anzeigt.

FTP-Client

Eine Anwendung, die das Übertragen von Dateien (Hochladen und Herunterladen) zu und von einem FTP-Server ermöglicht.