planung:netzwerke [DokuWiki CSC]

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====== Netzwerke ======
Ein Netzwerk entsteht, wenn man zwei oder mehr Computer über ein Netzwerkkabel oder auch kabellos miteinander verbindet.
{{ :gf2:netzwerk.png?direct&400|}}
Auf diesem Weg können  <color #7092be>**Rechner können miteinander kommunizieren**</color> und <color #7092be>**Daten**</color> werden ausgetauscht. 
<color #7092be>**Was sind Daten und was Datenpakete?**</color>\\
Als Daten versteht man nicht nur E-Mails, Fotos oder Dokumente, sondern auch Programme, Clouddienste oder das Aufrufen einer Website gelten als Datenaustausch. \\ 
Daten werden in sogenannten Paketen verschickt. Die Daten innerhalb des Pakets werden oft auch als «payload» bezeichnet, dies kann ein HTML-Code einer Website oder ein Teil einer JPG-Datei oder ein paar Millisekunden eines YouTube-Clips. Die Paketgrösse ist ca. 1.5 Kilobyte. Viele Sendungsdaten sind grösser und müssen in vielen einzelnen Paketen durch das Internet geschickt werden. Damit die Pakete ihren Weg durch das Netz finden, braucht es noch weitere Informationen (sogenannte **Metadaten**), dies wären beispielsweise die Sender-IP-Adresse und die Empfänger-IP-Adresse, oder eine Sequenznummer, die angibt, dass beispielsweise dieses Paket das fünfte von insgesamt siebzehn ist, die zu einer bestimmten Nachricht gehören. \\
{{ :gf2:datenpaket.png?direct&400| [[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons |Michel Bakni, CC BY-SA 4.0]]}}
\\
Diese Datenübertragung erfolgt über Funkwellen (WLAN, Bluetooth...), Kupferkabel (Ethernet, USB, ...) oder Glasfaserkabel. \\

===== Kabel, die Kontinente verbinden =====
<color #7092be>**Seit wann können Daten über die ganze Welt ausgetauscht werden und wie geschieht dies?**</color> \\ 
Sicher ist die Briefpost eine der ältesten Möglichkeiten, Informationen (Daten) auszutauschen. Ein grosser Schritt im Informationsaustausch konnte mit dem Verlegen von Seekabeln für das Telegrafieren (ca. 1870) bzw. Telefonieren (ca 1965) gemacht werden.  

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Diskutieren Sie die folgenden Aussagen. Sind diese wahr oder falsch? Argumentieren und begründen Sie!
  - Unsere heutige Kommunikation ist ein riesiger Datenstrom, der nie abbricht. Er verbindet Menschen auf der ganzen Welt.
  - Unsere Kommunikation (und die gesamte Weltwirtschaft) ist stark von Tiefseekabeln abhängig.
  - Die Kontrolle über die Daten und die Netzwerke ist teilweise bei grossen Unternehmen.
  - Es werden fast ausschliesslich Glasfaserkabel verwendet, da diese sehr schnell eine grosse Bandbreite bereitstellen. 
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===Erste Kabel waren die Telegrafenkabel ===
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**Auftrag** \\
Schauen Sie zum Einstieg das [[https://www.srf.ch/play/tv/-/video/-?urn=urn:srf:video:75a5ae13-233b-4f81-9e11-e42585d59cd3 | Video]], so erhalten Sie einen guten Überblick.\\
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Um **1870** herum wird das erste transatlantische Telegrafenkabel – das erste Seekabel durch ein Dampfschiff von England nach Neufundland verlegt. Einige Jahre zuvor wurde ein Kabel durch den Ärmelkanal verlegt. Diese Kabel waren im Kern aus Kupfer, es wurde somit Strom übertragen. \\ 
{{atlantic_cable_map.jpg?direct&400|[[https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Atlantic_cable_Map.jpg|Quelle]]}}
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Ungefähr **1967** wurde dann ein erstes Transatlantisches Telefonkabel (TAT) von Schottland nach Neufundland verlegt. Die Verbindung verfügte über 36 Kanäle und in den ersten 24 Stunden wurden 588 Anrufe getätigt. Drei Minuten telefonieren von der Schweiz in die USA (Etats-Unis) kosteten 52.50 Fr. [[https://blog.ub.unibas.ch/2022/01/21/3-minuten-telefongesprach-nach-usa-kosten-165-franken/|Quelle]]
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Heute sind die **Tiefseekabel** nicht mehr aus Kupfer, sondern aus **Glasfaser** und es gibt eine Vielzahl davon. Grund dafür ist die grosse Bandbreite von Glasfaserkabeln und der viel geringere Datenqualitätsverlust bei diesem Kabeltyp.\\

**Wie funktioniert ein Glasfaserkabel überhaupt?** Hier wird das elektrische Signal  (die 0 und 1 – Codes) in Lichtsignale umgewandelt und diese Lichtsignale werden durch die Kabel geschickt. Der Grund ist, Licht ist schnell und im Ultraschallbereich gibt es viele verschiedene Wellenlängen (gleichzusetzen mit den vielen Kanälen im Telefonnetz) die genutzt werden können. Kurz erklärt wird der Lichtimpuls innerhalb des Kabels durch sehr viele Totalreflexionen an den „Kabelwänden“ von einem Ende zum anderen gespiegelt.{{ :gf2:glasfaser2.jpg?direct&400 |[[https://www.telekom.com/de/konzern/details/glasfaserkabel-als-lichtwellenleiter-fuer-schnelles-internet-612108|Quelle]]}}
\\

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**Auftrag - Kabel politisch / geopolitisch **\\
Betrachtet man die Karte aller Tiefseekabel https://www.submarinecablemap.com/ , kann eventuell die Meldung von Watson am 26. Februar dieses Jahres kommentiert werden: "Die islamistische Rebellenbewegung Huthi hat angeblich Unterwasser-Internetkabel sabotiert.“ 
[[https://www.watson.ch/digital/terrorismus/139160447-sabotageakt-huthis-kappen-laut-berichten-wichtige-internetkabel-im-meer| Quellenlink]]
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Der allergrösste Teil des interkontinentalen Datenverkehrs fliesst über Tiefseekabel und nicht wie vermutet über Satellit. Diese Tatsache zeigt die geopolitische Wichtigkeit von Datenkabeln auf.  
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<panel title="Weiterführende Informationen">
**Links**\\
  * https://www.srf.ch/news/international/kuenftige-ziele-im-cyber-krieg-tiefseekabel-sehr-verletzlich-und-wie-geschaffen-fuer-sabotage \\ 
  * https://www.srf.ch/news/international/cyber-angriffe-unter-wasser-tiefsee-internetkabel-verletzlich-und-doch-erstaunlich-robust
  * https://de.wikipedia.org/wiki/Transatlantisches_Telefonkabel

</panel>
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===Kabellose Verbindungen und Datenkabel unterscheiden können===
Neben den Verbindung von Servern auf verschieden Kontinenten durch Tiefseekabel, welche aus Glasfaser bestehen, kennen Sie noch andere Kabeltypen. Vermutlich begegnen Sie in Ihrem Alltag einem Netzwerkkabel, einem USB Kabel oder auch einem FireWire Kabel. Hier ein kurzer Überblick über die Kabel und die jeweilige Übertragungsgeschwindigkeit von Daten. 

  * Ethernetkabel {{:gf1:ethernetkabel.jpg?direct&200|}} [[https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/|CC BY-NC-SA Ethernetkabel-Bild von Håkon Mosvold Larsen ]] auch bekannt als Netzwerkkabel, wird zum Verkabeln ein lokales Netzwerk genutzt, besteht aus mehrfachen Kupferkern. Die Übertragungsrate beträgt (wegen der angeschlossenen Geräte, die langsamer senden / empfangen) 40 Gigabit/s. Möglich wären aber zehnmal mehr.

  * Glasfaserkabel besteht, wie der Name schon andeutet, aus einem Glaskern, durch den die Daten als Lichtsignale (Impulse) fliessen. Der Vorteil gegenüber dem Kupferkabel ist die erhöhte Übertragungsgeschwindigkeit und es sind vor allem keine Signalverstärker über Langdistanzen mehr nötig.[[https://flic.kr/p/2cj6aMF |CC BY-SA 2.0 Glasfaserkabel-Bild von Christoph Scholz]]
  * Funkverbindung: als Beispiel sei die kabellose LAN-Verbindung genannt. \\ W-LAN-Verbindung: Hier wird eine Funkverbindung erstellt. Wie kam es zu dieser Technik {{ youtube>link:sGDvulsFfYs }} Bei der Funkverbindung sind die Geräte nicht mit einem Kabel verbunden. Die Signale werden mittels Radiowellen durch die Luft übertragen. Alle Smartphones nutzen diese Übertragungsart, die auch WLAN (Wireless Local Area Network) genannt wird.

  * FireWire 
  * Koaxialkabel

**Was bedeutet Übertragungsgeschwindigkeit von Daten?**

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**Aufgabe**\\ 
Lösen Sie das folgende  [[https://learningapps.org/28588531| Learningapp]] und festigen Sie so das Erkennen der verschiedenen Kabeltypen.
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=== Komponenten im Computer ===
Netzwerkkarte
W-Lan Option

Rauter
[[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0 | CC BY-SA 4.0 Bild von Wikimedia]]
Switch
Modem
Hubs
Server




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**Aufgaben**\\
  - Eine 5,4 MiB grosse Datei soll aus dem Internet herunter geladen werden. Wie lange dauert die Übertragung mit...
    * einem Modem (56 kiBit/s)?
    * einer ISDN Karte (64 kiBit/s)?
    * über ADSL (2 MiBit/s)?
    * über einen direkten Netzwerk Zugang (100 Mibit/s)?

  - Eine Datei wird von einer Festplatte in zwei Formaten heruntergeladen. Einmal mit USB als zip-Datei (123 MiB) und einmal mit FireWire als pdf-Datei (103 MiB).Dabei ist die Geschwindigkeit für USB  480 Mibit/s, und jene für FireWire 400 Mibit/s. Welche Datei ist schneller heruntergeladen?

  - Die maximale Bandbreite zum Upload mit t-DSL 16000 beträgt 1024 Kbit/s. Wie lange dauert das Ziehen einer 400 MB großen Datei, die auf 20 Prozent ihres Datenbestandes komprimiert wird (Angabe in Minute, Sekunde). Die tatsächliche Ladegeschwindigkeit wird um 80 Prozent der maximalen Bandbreite reduziert.

  - Ein DSL-Anschluss besitzt eine max. Datenrate von 1024 Kbit/s für den Upload. Durchschnittlich werden lediglich 63 Prozent des Wertes erreicht.
    * Wie lange dauert der Download einer 11 MiB großen Datei in Minuten und Sekunden?
    * Wie teuer ist der Download, wenn die Datenübertragung 0,9 Rappen/min kostet?
  - Ein LKW transportiert 200 Magnetbänder je 250 GB zwischen Braunschweig und Wolfsburg. Er benötigt dafür 20 min.
    * Welche Datenrate erreicht der LKW?
    * Wie lange dauert die Übertragung derselben Datenmenge über ein Glasfasernetz mit 622 Mbit/s?
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