• Rechnernetze II: Die Internetverbindung
  • anonym
  • 27.01.2025
  • Informatik
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Wie funk­ti­o­niert ei­gent­lich die In­ter­net­ver­bin­dung?

Rech­ner­net­ze ver­bin­den Ge­rä­te wie Com­pu­ter, Smart­phones oder Dru­cker, damit sie mit­ein­an­der kom­mu­ni­zie­ren und Daten aus­tau­schen kön­nen. Je nach Größe, Ver­wen­dungs­zweck und tech­ni­scher Um­set­zung un­ter­schei­det man ver­schie­de­ne Arten von Netz­wer­ken. Die wich­tigs­ten Ka­te­go­rien sind LAN (Local Area Net­work), WAN (Wide Area Net­work), MAN (Me­tro­po­li­tan Area Net­work) und PAN (Per­so­nal Area Net­work). Jedes die­ser Netz­wer­ke er­füllt un­ter­schied­li­che Auf­ga­ben und spielt eine wich­ti­ge Rolle im All­tag.



Das In­ter­net ge­langt über ein Modem, das Si­gna­le vom In­ter­net­an­bie­ter (ISP) um­wan­delt, in den Rou­ter. Der Rou­ter ver­teilt die Ver­bin­dung an alle Ge­rä­te im Netz­werk, ent­we­der über Kabel oder WLAN. Er sorgt au­ßer­dem dafür, dass die Da­ten­pa­ke­te an die rich­ti­gen Ge­rä­te ge­sen­det wer­den, wäh­rend die Ge­rä­te durch ihre IP-​Adressen und MAC-​Adressen ein­deu­tig iden­ti­fi­ziert wer­den.



1. LAN – Local Area Net­work

Ein LAN (Local Area Net­work) ist ein lo­ka­les Netz­werk, das Ge­rä­te an einem ein­zi­gen Stand­ort ver­bin­det. Das kön­nen zum Bei­spiel ein Haus, ein Klas­sen­zim­mer, ein Büro oder eine Schu­le sein. Ty­pi­sche Ge­rä­te in einem LAN sind Com­pu­ter, Dru­cker, Ta­blets oder Smart­phones. Die Ver­bin­dung er­folgt oft über Netz­werk­ka­bel oder draht­los über WLAN.

Ein LAN hat den Vor­teil, dass es sehr schnell, zu­ver­läs­sig und ein­fach ein­zu­rich­ten ist. Au­ßer­dem er­mög­licht es den Ge­rä­ten im Netz­werk, mit­ein­an­der zu kom­mu­ni­zie­ren und Res­sour­cen wie Dru­cker, Da­tei­en oder In­ter­net­zu­gän­ge ge­mein­sam zu nut­zen. Ein Bei­spiel für ein LAN ist das WLAN in dei­nem Zu­hau­se: Alle Ge­rä­te, die mit dei­nem Rou­ter ver­bun­den sind, ge­hö­ren zu die­sem lo­ka­len Netz­werk.



2. WAN – Wide Area Net­work

Ein WAN (Wide Area Net­work) ist ein Netz­werk, das meh­re­re LANs und MANs über große Ent­fer­nun­gen mit­ein­an­der ver­bin­det. Ein WAN kann sich über ein gan­zes Land, meh­re­re Län­der oder sogar die ganze Welt er­stre­cken. Das be­kann­tes­te WAN ist das In­ter­net, das Mil­li­o­nen von Netz­wer­ken welt­weit mit­ein­an­der ver­bin­det.

WANs nut­zen ver­schie­de­ne Tech­no­lo­gien, wie Glas­fa­ser­ka­bel, Sa­tel­li­ten oder öf­fent­li­che Kom­mu­ni­ka­ti­ons­net­ze, um die große Reich­wei­te zu er­mög­li­chen. Un­ter­neh­men mit Büros in ver­schie­de­nen Städ­ten oder Län­dern nut­zen oft WANs, um ihre Stand­or­te zu ver­bin­den. Der Nach­teil eines WANs ist, dass es lang­sa­mer und teu­rer sein kann als ein LAN oder MAN, da die Daten über große Ent­fer­nun­gen über­tra­gen wer­den müs­sen.





3. PAN – Per­so­nal Area Net­work

Ein PAN (Per­so­nal Area Net­work) ist ein per­sön­li­ches Netz­werk, das eine sehr klei­ne Reich­wei­te hat und meist Ge­rä­te ver­bin­det, die einer ein­zel­nen Per­son ge­hö­ren. Ein Bei­spiel für ein PAN ist die Ver­bin­dung zwi­schen dei­nem Smart­phone und dei­ner Smart­watch, dei­nem Lap­top und einem Bluetooth-​Kopfhörer oder dei­nem Ta­blet und einem Dru­cker.

Die Kom­mu­ni­ka­ti­on im PAN er­folgt oft draht­los über Blue­tooth, WLAN oder In­fra­rot. PANs sind sehr fle­xi­bel und ein­fach ein­zu­rich­ten, da sie keine große In­fra­struk­tur be­nö­ti­gen. Al­ler­dings ist die Reich­wei­te eines PANs auf we­ni­ge Meter be­grenzt, wes­halb sie vor allem für per­sön­li­che Ge­rä­te ge­nutzt wer­den.



4. MAN – Me­tro­po­li­tan Area Net­work

Ein MAN (Me­tro­po­li­tan Area Net­work) ist ein Netz­werk, das eine grö­ße­re Re­gi­on, zum Bei­spiel eine Stadt oder eine grö­ße­re Ge­mein­de, ab­deckt. Es ver­bin­det meh­re­re LANs mit­ein­an­der und er­mög­licht so die Kom­mu­ni­ka­ti­on und den Da­ten­aus­tausch zwi­schen ver­schie­de­nen Ge­bäu­den oder Stand­or­ten in einem städ­ti­schen Ge­biet.

Bei­spie­le für MANs sind Netz­wer­ke, die Uni­ver­si­tä­ten, Un­ter­neh­men oder öf­fent­li­che Ein­rich­tun­gen in­ner­halb einer Stadt mit­ein­an­der ver­bin­den. Ein MAN kann über Glas­fa­ser­ka­bel oder an­de­re Hoch­ge­schwin­dig­keits­ver­bin­dun­gen be­trie­ben wer­den. Der Vor­teil eines MANs liegt darin, dass es eine schnel­le und ef­fi­zi­en­te Ver­bin­dung für eine grö­ße­re Re­gi­on bie­tet, ohne so groß und kom­plex wie ein WAN zu sein.





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1. Ein   ist ein Netz­werk, das Ge­rä­te an einem ein­zel­nen, be­grenz­ten Stand­ort ver­bin­det, wie z. B. in einem Haus, einer Schu­le oder einem Büro. Es ist schnell, ein­fach auf­zu­bau­en und er­mög­licht den Ge­rä­ten, Res­sour­cen wie Dru­cker oder Da­tei­en ge­mein­sam zu nut­zen. Die Ver­bin­dung er­folgt oft über   oder   über  .

2. Das   deckt ein grö­ße­res Ge­biet ab, wie eine Stadt oder Ge­mein­de, und ver­bin­det meh­re­re   mit­ein­an­der. Es wird häu­fig von Uni­ver­si­tä­ten oder Un­ter­neh­men ver­wen­det, um Stand­or­te in­ner­halb eines städ­ti­schen Be­reichs zu ver­net­zen.

3. Das   ver­bin­det Netz­wer­ke über weite Ent­fer­nun­gen, zum Bei­spiel zwi­schen ver­schie­de­nen Län­dern oder Kon­ti­nen­ten. Es kann aus meh­re­ren   und   be­stehen und nutzt Tech­no­lo­gien wie Glas­fa­ser­ka­bel oder Sa­tel­li­ten. Das   ist das be­kann­tes­te Bei­spiel dafür.

4. Ein   ist ein per­sön­li­ches Netz­werk, das Ge­rä­te wie Smart­phones, Smart­wat­ches oder Kopf­hö­rer mit­ein­an­der ver­bin­det. Es hat eine ge­rin­ge Reich­wei­te und funk­ti­o­niert oft draht­los über   oder  .



Sub­netz­mas­ken

Ping

Der Be­griff „Ping“ steht für ein Tool, das zur Über­prü­fung von Netz­werk­ver­bin­dun­gen ver­wen­det wird. Es funk­ti­o­niert wie ein „Echo“: Ein Gerät sen­det eine klei­ne Da­ten­an­fra­ge (Ping) an ein an­de­res Gerät im Netz­werk, und die­ses Gerät ant­wor­tet, wenn es er­reich­bar ist. Mit einem Ping kannst du über­prü­fen, ob ein Gerät im Netz­werk aktiv ist und wie lange die Da­ten­über­tra­gung dau­ert.

Bei­spiel:

Du möch­test tes­ten, ob dein Com­pu­ter mit dem Rou­ter ver­bun­den ist. Du gibst den Be­fehl ping 192.168.0.1 ein, und der Rou­ter ant­wor­tet mit einer Be­stä­ti­gung.



Sub­netz­mas­ken

Eine Sub­netz­mas­ke ist eine Zahl, die fest­legt, wie viele Ge­rä­te in einem Netz­werk mit­ein­an­der ver­bun­den sein kön­nen. Sie teilt die IP-​Adresse in zwei Teile:

  • Netz­werk­adres­se: Iden­ti­fi­ziert das Netz­werk.

  • Host­adres­se: Iden­ti­fi­ziert die Ge­rä­te in­ner­halb des Netz­werks.

Bei­spiel:

Die Sub­netz­mas­ke 255.255.255.0 be­deu­tet, dass bis zu 256 Adres­sen im Netz­werk mög­lich sind (von 192.168.0.0 bis 192.168.0.255). Davon wer­den 2 Adres­sen für spe­zi­el­le Funk­ti­o­nen be­nö­tigt (Netz­werk­adres­se und Broadcast-​Adresse), so­dass 254 Ge­rä­te ver­bun­den wer­den kön­nen.



MAC-​Adresse

Die MAC-​Adresse (Media Ac­cess Control-​Adresse) ist die ein­deu­ti­ge phy­si­sche Adres­se eines Ge­räts in einem Netz­werk. Sie wird von der Hard­ware, wie der Netz­werk­kar­te, fest­ge­legt und sieht aus wie eine Kom­bi­na­ti­on aus Zah­len und Buch­sta­ben, z. B.:

00:1A:2B:3C:4D:5E.

Wich­tig:

  • Eine MAC-​Adresse ist welt­weit ein­zig­ar­tig.

  • Sie wird be­nutzt, um Ge­rä­te in­ner­halb eines lo­ka­len Netz­werks ein­deu­tig zu iden­ti­fi­zie­ren.



Ver­gleich:

Wäh­rend die IP-​Adresse eines Ge­räts wie eine Haus­adres­se ist, ist die MAC-​Adresse wie eine Se­ri­en­num­mer des Brief­kas­tens.

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Auf­ga­ben
1. Ping in Ak­ti­on
Er­klä­re mit dei­nen ei­ge­nen Wor­ten, wofür der Ping-​Befehl ge­nutzt wird. Nenne ein Bei­spiel, wie du ihn im All­tag ver­wen­den könn­test.

2. Sub­netz­mas­ke be­rech­nen
Ein Netz­werk hat die Sub­netz­mas­ke 255.255.255.0.
a) Wie viele Ge­rä­te kön­nen in die­sem Netz­werk ma­xi­mal ver­bun­den wer­den?
b) Was pas­siert, wenn du mehr Ge­rä­te an­schlie­ßen möch­test?

3. MAC-​Adresse iden­ti­fi­zie­ren
a) Warum ist die MAC-​Adresse eines Ge­räts welt­weit ein­zig­ar­tig?
b) Wo könn­te man die MAC-​Adresse eines Smart­phones oder Com­pu­ters fin­den?

4. Sub­netz­mas­ke vs. MAC-​Adresse
Ver­glei­che die Sub­netz­mas­ke und die MAC-​Adresse.
a) Wel­che der bei­den ist fest in der Hard­ware in­te­griert?
b) Wel­che wird ge­nutzt, um Netz­wer­ke und Ge­rä­te zu or­ga­ni­sie­ren?

5. Ping und Netz­werk­pro­ble­me
Stel­le dir vor, du kannst keine Ver­bin­dung zu einer Web­sei­te her­stel­len. Du nutzt den Be­fehl ping www.goog­le.com und er­hältst keine Ant­wort. Was könn­ten mög­li­che Ur­sa­chen sein, und was könn­test du tun, um das Pro­blem zu lösen?
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