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Über dieses Buch

Dieses Buch vermittelt die technischen Grundlagen von Computernetzen. Neben den Aspekten physikalischer und logischer Kommunikation in verteilten Systemen zeigt es den Bezug zur anwendungsorientierten Kommunikation in Computernetzen und im Internet of Things. Unterscheidung und Zusammenhänge von physikalischer, logischer sowie anwendungsorientierter Kommunikation für verteilte Anwendungen und das Internet of Things werden erklärt und Techniken für das Performance Engineering in Computernetzen unter Berücksichtigung von Algorithmen und Protokollen erläutert. Durch seine gute Didaktik und viele Übungsaufgaben ist das Buch sowohl zur Vorlesungsbegleitung als auch für das Selbststudium optimal geeignet.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Überblick

Frontmatter

Kapitel 1. Aufbau und Gliederung

Zusammenfassung
In diesem Buch werden technische Grundlagen von Computernetzen vermittelt. Um abstrakte Inhalte zu veranschaulichen und so die inhaltliche Erarbeitung zu erleichtern, umfasst der Text zahlreiche Beispiele. Das Buch beinhaltet neben der Beschreibung der einzelnen Techniken, Standards und Systeme ebenfalls Verweise auf die jeweiligen Standards, die bei Bedarf für die Vertiefung der Materie herangezogen werden können.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 2. Einführung

Zusammenfassung
Bereits im 19. Jahrhundert wurden die ersten Vorläufer der Computer entwickelt. Die elektronische Kommunikation hatte ihren Ursprung sogar schon etwas früher mit der Entwicklung der elektronischen Telegraphen um 1753. Die Kombination beider Entwicklungen ermöglicht die Vernetzung von Computern zum Austausch von Informationen.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kommunikation auf physikalischer Ebene

Frontmatter

Kapitel 3. Wired Networks

Zusammenfassung
Mit den englischen Begriffen Wireless und Wired Network lassen sich zwei Welten der Netzkommunikation unterscheiden: Die kabelgebundene Netzkommunikation, die Informationsbits über Kupfer- oder Glasfaserkabel überträgt, und die drahtlose Kommunikation, bei der Informationen ihren Weg durch das Medium Luft nehmen. In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit den verschiedenen Netzstandards und Protokollen für die kabelgebundene und direkte physikalische Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Endgeräten.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 4. Wireless Networks

Zusammenfassung
Neben den normalen kabelgebundenen Netzen sind auch die drahtlosen Technologien aus der heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Bereits aktuelle Smartphones unterstützen direkt mehrere drahtlose Kommunikationstechniken.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kommunikation auf logischer Ebene

Frontmatter

Kapitel 5. Grundlagen

Zusammenfassung
Die logische Kommunikation zwischen verschiedenen Endpunkten in einem Computernetz setzt zunächst eine physikalische Verbindung über eine nahezu beliebige Anzahl von Knotenpunkten voraus, ist jedoch von der Ausgestaltung der physikalischen Verbindung unabhängig, sodass es auf der logischen Ebene zunächst keinen Unterschied macht, ob eine Verbindung abschnittsweise kabelgebunden oder kabellos ist. Auch unterschiedliche Techniken können zum Einsatz kommen, ohne dass dies auf der logischen Ebene von Bedeutung ist.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 6. Internet Protocol Version 4

Zusammenfassung
Das Internet Protocol in Version 4 (IPv4) wurde im Jahr 1981 in dem Request for Comments RFC 791 [Pos81c] spezifiziert und ist ein DoD-Standard (Department of Defence), der auf dem ARPA-Internet-Protokoll in der sechsten Version basiert.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 7. Internet Protocol Version 6

Zusammenfassung
Schon seit dem Jahr 1995 gibt es eine Weiterentwicklung des Internet-Protokolls der Version 4 (IPv4). Das Internet Protocol in Version 6 (IPv6) wurde von der Internet Engineering Task Force (IETF) in dem RFC 1883 [DH95] standardisiert und in den folgenden Jahren immer weiter verbessert und ergänzt [DH98, ASNN07, Kri09, AB10, ACJR11, KWK+12, ECW13, Gon13]. Heute wird IPv6 von allen modernen Betriebssystemen neben IPv4 unterstützt.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 8. Adressierung von Anwendungen

Zusammenfassung
Unter  Verwendung des Internet Protocols (IP) wird die Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Hosts ermöglicht. Um jedoch pro Host die parallele Kommunikation mehrerer Anwendungen zu ermöglichen, werden weitere Mechanismen benötigt, die sowohl gemäß ISO/OSI-Referenzmodell als auch TCP/IP-Modell auf dem Transport Layer spezifiziert sind.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 9. Routing

Zusammenfassung
Das Routing von Paketen ist ein essentieller Bestandteil der logischen Kommunikation und dient dazu, den optimalen Pfad für Pakete zwischen zwei Hosts durch ein logisches Netz zu finden. Grundlage für das Routing der Pakete ist die Suche nach Pfaden.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 10. Domain Name System (DNS)

Zusammenfassung
DasDomain Name System (DNS) ist einer der wichtigsten Bestandteile des Internets und wurde von der IETF mit einer großen Menge von RFCs spezifiziert (Auszugsweise: [Moc87a, Moc87b, 3rd13]).
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 11. Virtual Private Network (VPN)

Zusammenfassung
Virtual Private Networks (VPN) sind eine wichtige Komponente der heutigen Netzkommunikation. Diese speziellen Netze unterscheiden sich in zwei Eigenschaften von herkömmlichen Netzen: VPNs sind virtuell und privat.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 12. Sicherheit in Computernetzen

Zusammenfassung
Die Sicherheit von Computernetzen, vor allem die Sicherheit im Internet, ist heute ein großes Thema. Berichte über Angriffe und Skandale im Bereich der IT-Sicherheit häufen sich und sind fast pausenlos in den Medien vertreten. In den nächsten Abschnitten gibt es zunächst eine Abgrenzung des Sicherheitsbegriffs (Abschn. 12.1), Angriffsmöglichkeiten auf der logischen Netzebene (Abschn. 12.2) und eine kurze Einführung in Firewalls in Abschn. 12.3.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 13. Kommunikation auf Anwendungsebene

Zusammenfassung
Mit der Kommunikation auf Anwendungsebene ist die netzunabhängige Kommunikation von mindestens zwei Anwendungsprozessen gemeint, welche von der Anwendungsschicht des ISO/OSI-Referenzmodells (siehe Abb. 13.1) umgesetzt wird. Die Adressierung von Elementen sowie die Ermöglichung verbindungsloser und verbindungsorientierter Kommunikation verschiedener Anwendungsinstanzen wird bereits durch die Protokolle der darunter liegenden Schichten sichergestellt, sodass diese als Dienst für die Anwendungsebene bereitstehen.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Performance Engineering

Frontmatter

Kapitel 14. Quality of Service

Zusammenfassung
Die Anforderungen von Anwendungen an die Performance eines Computernetzes divergieren in Abhängigkeit vieler Parameter. Anwendungen mit Echtzeitkommunikation oder interaktiver Benutzerkommunikation haben andere Anforderungen als E-Mail-Verkehr oder einfache Datentransfer. Anwendungen mit unterschiedlichen Anforderungen an die Performance konkurrieren stets um die zur Verfügung stehenden Ressourcen in einem Computernetz. Um allen Anforderungen an die Performance und damit die erreichbare Dienstgüte (Englisch: Quality of Service) gerecht zu werden, sind Mechanismen vorzusehen, die es erlauben, Verkehr differenziert zu behandeln und entsprechend ihrer Anforderungen im Computernetz weiterzuleiten.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 15. Virtualisierung von Netzfunktionen

Zusammenfassung
In einem Moment zu wissen, was im nächsten Moment benötigt wird, stellt jedwede Form von Netzbetreibern vor Herausforderungen, unabhängig davon, ob es sich beispielsweise um Stromnetze, Kommunikationsnetze oder Computernetze handelt.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Internet of Things

Frontmatter

Kapitel 16. Grundlagen für allgemeine Anwendungen

Zusammenfassung
Internet of Things (IoT), zu deutsch das Internet der Dinge, ist mittlerweile in wichtiger Begriff in der modernen IT-Welt geworden.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

Kapitel 17. Grundlagen für industrielle Anwendungen

Zusammenfassung
Im fertigungsnahen Umfeld des produzierenden Gewerbes werden Kommunikationsnetze eingesetzt, um die Datenübertragung zwischen den an der Fertigung beteiligten Komponenten sicherzustellen. Kommunikationsnetze ermöglichen den Austausch von Informationen und machen die moderne computergestützte Fertigung erst möglich. In diesem Kapitel werden die kommunizierenden Systeme und die eingesetzten Kommunikationsnetze vorgestellt. Dazu werden Referenzmodelle und Datenaustauschprotokolle betrachtet.
Patrick-Benjamin Bök, Andreas Noack, Marcel Müller, Daniel Behnke

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