\begin{document}
\title{Das Modem - die Schnittstelle ins Internet}
-\subtitle{Bin ich schon drin?}
+\subtitle{Vom kalten Krieg bis zur digitalen Revolution}
\author[M. Lenk]{Melanie Lenk \\ \texttt{mali@malinet.org}}
-\date{25. April 2006}
+\date{9. Mai 2006}
\AtBeginSection[]
{
\section{Das Modem}
- \subsection{Begriffserkl"arung}
+ \subsection{Motivation und Begriffserkl"arung}
\begin{frame}
\frametitle{Das Modem}
- \framesubtitle{Begriffserkl"arung}
+ \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung}
+ Motivation
+ \begin{itemize}
+ \item Notwendigkeit des {\bf schnellen} Informationsaustauschs
+ \item Verarbeitung {\bf gro"ser} Datenmengen \\
+ $\Rightarrow$ Daten"ubertragung zwischen (zwei) Computern
+ \item Telefonnetz (Ursprung 1880) weit verbreitet
+ \end{itemize}
+ \pause
+ $\Rightarrow$ Idee: Kommunikation der Computer "uber das Telefonnetz\\
+ \vspace{0.5cm}
+ \pause
+ {\color{red} Problem:} Telefonnetz konzipiert zur "Ubertragung von Sprache\\
+ \vspace{0.2cm}
+ \pause
+ {\color{green} L"osung:} Wandlung digitaler Information in T"one und zur"uck
+ \begin{center}
+ $\rightarrow$ {\bf Modem} $\leftarrow$
+ \end{center}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung}
\begin{center}
{\bf Modem} $\Rightarrow$ {\bf Mo}dulator/{\bf Dem}odulator
\end{center}
\subsection{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ 1950: {\bf SAGE} - {\bf S}emi {\bf A}utomatic {\bf G}round {\bf E}nvironment
+ \begin{columns}
+ \column{9.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item Automatisches Kontrollsystem zum Aufsp"uren/Verfolgen und Abfangen gegnerischer Bomber
+ \item 1958: IBM AN/FSQ-7 (Whirlwind II) R"ohrenrechner, $55.000$ Elektronenr"ohren, Ferrit-Kernspeicher, 275 Tonnen, $2.000 \, m^2$, $3 \, MW$
+ \end{itemize}
+ \column{4.0cm}
+ \includegraphics[width=2.3cm]{sage.eps}
+ \end{columns}
+ \vspace{0.3cm}
+ \begin{center}
+ \includegraphics[height=2.7cm]{sage_computer.eps}
+ \includegraphics[height=2.7cm]{sage_building.eps}
+ \includegraphics[height=2.7cm]{sage_terminal.eps}
+ \end{center}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ 1950: {\bf SAGE} - {\bf S}emi {\bf A}utomatic {\bf G}round {\bf E}nvironment
+ \begin{columns}
+ \column{8.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item Zeitpunkt der Einsetzbarkeit: Bedrohung durch sowjetische Bomber ersetzt durch sowjetische Raketen\\
+ $\Rightarrow$ SAGE g"anzlich ungeeignet
+ \item wesentlicher {\color{red} Einfluss} auf {\color{red} Entwicklung} von Computersystemen, Echtzeitverarbeitung von Informationen und der {\color{red} Vernetzung durch Modems}
+ \item 1957: IBM / American Airlines mini-SAGE, zentralisierter Vertrieb von Flugtickets
+ \begin{center}
+ Terminals $\leftarrow$ Modem $\rightarrow$ Zentralrechner
+ \end{center}
+ \end{itemize}
+ \column{4.0cm}
+ \includegraphics[width=4.0cm]{sabre.eps}
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ AT\&T - {\bf A}merican {\bf T}elephone \& {\bf T}elegraph Corporation
+ \begin{columns}
+ \column{8.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item nordamerikanischer Telekommunikationskonzern
+ \item Monopolstellung in USA und Kanada
+ \item Nur AT\&T Ger"ate durften elektrisch mit dem Netzwerk verbunden werden
+ \begin{itemize}
+ \item 1958: 2 {\bf digital subset} Ger"ate
+ \item 1960: {\bf 202 Data-Phone}:\\
+ halbduplex, asynchron
+ \item 1962: {\bf 201A/B Data-Phone}:\\
+ halbduplex, synchron, PSK, 2000 bps \\
+ (std. Telefonleitung) / \\
+ vollduplex, synchron, PSK, 2400 bps\\
+ (4 Adern)
+ \item 1962: {\bf 103A Data-Phone}:\\
+ vollduplex, FSK, 300 bps \\
+ (std. Telefonleitung)
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+ \column{4.0cm}
+ \includegraphics[width=4cm]{bell_systems_dataphone.eps}
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ Der Akustikkoppler und Ger"ate anderer Hersteller
+ \begin{columns}
+ \column{8.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item AT\&T Monopol $\Rightarrow$ Akustikkoppler\\
+ \begin{itemize}
+ \item Kopplung elektrischer Signale durch akustische Signale
+ \item Lautsprecher am Mikrofon des Telefonh"orers
+ \item Mikrofon am Lautsprecher des Telefonh"orers
+ \item $\Rightarrow$ "Ubertragung von Signalen in beiden Richtungen
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+ \column{4.0cm}
+ \includegraphics[width=4cm]{akustikkoppler.eps}
+ \end{columns}
+ \begin{columns}
+ \column{12.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item 1968: Gerichtsurteil, Erlaubnis f"ur nicht-AT\&T Ger"ate\\
+ (komplexe/teure Tests) \\
+ $\Rightarrow$ Akustikkoppler bis 1980 weit verbreitet
+ \item 1972: {\em Vadic VA3400}\\
+ vollduplex, 1200 bps, std. Telefonleitung
+ \end{itemize}
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ Das Smartmodem
+ \begin{columns}
+ \column{8.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item 1981: Hayes Communications\\
+ \begin{itemize}
+ \item Std. Modemchip + Befehls-Controller
+ \item Modem im {\bf data} oder {\bf command} mode
+ \item {\bf data mode}:\\
+ Daten werden zum Modem der Gegenstelle gesendet
+ \item {\bf command mode}:\\
+ Daten werden als Befehle (AT-Befehlssatz) interpretiert und ausgef"uhrt
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+ \column{4.0cm}
+ \includegraphics[width=4.0cm]{hayesmodem.eps}
+ \end{columns}
+ \begin{columns}
+ \column{12.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item $\Rightarrow$ Modem kann selbstst"andig w"ahlen bzw. abheben
+ \item Hayes command set (AT-Befehlssatz) bis heute Basis computergesteuerter Modems
+ \end{itemize}
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ Zunahme der "Ubertragungsraten
+ \begin{itemize}
+ \item bis Mitte 80er:\\
+ 300 und 1200 bps, Akustikkoppler weicht dem Smartmodem
+ \item Sp"ate 80er:\\
+ 2400 bps, Modems unterst"utzen alle Standards
+ \item {\bf Minitel}: Franz"osischer Vidiotext Online Service \\
+ hohe/niedrige Geschwindigkeit f"ur Empfang/Versand von Daten
+ \item 1984: {\bf Trailblazer Modems} bis zu 19.000 bps \\
+ Dynamische Geschwindigkeit f"ur Empfang/Versand \\
+ (Aushandlung durch einen extra Kanal je nach Bedarf)
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ Zunahme der "Ubertragungsraten
+ \begin{itemize}
+ \item Ende 80er: 9600 bps v.32 Standard ({\bf Echounterdr"uckung})
+ \item 1994: 28.800 bps v.34 Standard \\
+ Modemchip ersetzt durch \dq flexiblere\dq{} DSP und Microcontroller L"osungen (Kompatibilit"at zu anderen Standards)
+ \item 1996: 56k v.90 Standard \\
+ \begin{itemize}
+ \item Einf"uhrung des digitalen Telefonnetzes seit 1990 \\
+ $\Rightarrow$ 16 bit Sprachsample, Samplingrate 4 kHz \\
+ $\Rightarrow$ Datendurchsatz von 64 kbps
+ \item Ein Bit Kommando pro Byte \\
+ $\Rightarrow$ realer Datendurchsatz von 56 kbps
+ \item digitale Leitung $\Rightarrow$ AD/DA-Wandlung wenig sinnvoll \\
+ $\Rightarrow$ v.91 Standard, vollst"andig digital \\
+ (Entwicklung ausgestorben auf Grund von ADSL und Kabelmodems)
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ Deutsche Post - Modems in Deutschland
+ \begin{itemize}
+ \item 1983: BTX, Bildschirmtext
+ \item Bis Mitte 1980 nur posteigene Modems erlaubt
+ \item Modem als Netzabschluss \\
+ $\Rightarrow$ Hoheitsbereich der staatlichen Deutschen Bundespost
+ \item Zunahme privater Modems (schneller, billiger) \\
+ $\Rightarrow$ Modem-Monopol nicht l"anger aufrechterhaltbar
+ \end{itemize}
+ \vspace{0.2cm}
+ \begin{center}
+ \includegraphics[height=3.7cm]{btx-modem.eps}
+ \includegraphics[height=3.7cm]{btx-terminal.eps}
+ \end{center}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
+ Standleitungsmodems (Anfang 1990)
+ \begin{itemize}
+ \item x{\bf DSL}-Modem: {\bf D}igital {\bf S}ubscriber {\bf L}ine\\
+ {\bf NTBBA}: {\bf N}etwork {\bf T}ermination {\bf B}road{\bf b}and {\bf A}ccess\\
+ (Netzabschluss f"ur Breitbandzugang)
+ \begin{itemize}
+ \item Daten"ubertragung "uber digitale Teilnehmeranschlussleitung
+ \item hochfrequentes Signal $\Rightarrow$ starke D"ampfung $\Rightarrow$ Reichweite begrenzt (3 km)
+ \end{itemize}
+ \begin{center}
+ \includegraphics[width=6.0cm]{dsl.eps}
+ \end{center}
+ \item Kabelmodem \\
+ Daten"ubertragung "uber das TV-Kabelnetz
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
\subsection{Modem-Varianten}
- \subsection{Anschluss am PC}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Modem-Varianten}
+ Man unterscheidet folgende Modemtypen:
+ \begin{itemize}
+ \item Telefonmodems\\
+ Angepasst an die Besonderheiten des Telefonnetzes
+ \begin{itemize}
+ \item Akustikkoppler
+ \item Smartmodem
+ \item Faxmodem
+ \item Voicemodem
+ \item Soft/Winmodem
+ \end{itemize}
+ \item Standleitungsmodems \\
+ Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu fester Vermittlungsstelle
+ \begin{itemize}
+ \item xDSL-Modem
+ \item Kabelnetz-Modem
+ \end{itemize}
+ \item Funkmodems \\
+ selbes Prinzip: digitale Information $\rightarrow$ analoges Radiosignal
+ \item Stromleitungsmodem \\
+ Modulation von Datensignalen auf die Stromleitung
+ \end{itemize}
+\end{frame}
- \subsection{Aufbau und Technik}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Modem-Varianten}
+ Das Softmodem bzw. Winmodem
+ \begin{itemize}
+ \item Modem mit stark abgespeckter/reduzierter Hardware
+ \item Fehlende Hardwarefunktionalit"at auf Software (Treiber) ausgelagert
+ \item Onboard Soundhardware ersetzt analoge Koponente des Modems
+\pause
+ \item $\Rightarrow$ {\color{blue} billiger/flexibler als herk"ommliche Modems}
+ \item $\Rightarrow$ {\color{red} h"ohere CPU Auslastung f"ur nichttriviale Tonerzeugung} (z.B. schlecht f"ur Onlinegaming)
+ \item $\Rightarrow$ {\color{red} stark abh"angig vom Treiber} (Betriebssystem(version))
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Modem-Varianten}
+ Das Funkmodem
+ \begin{columns}
+ \column{8.0cm}
+ \begin{itemize}
+ \item Funkmodems notwendig f"ur digitale Daten"ubertragung durch die Luft
+ \item Modulation digitaler Signale auf analoges Radiosignal
+ \item Beispiele: WiFi Standard (IEEE 802.11, WLAN), Mobilfunk (GSM), GPS, DVB-S/T
+ \end{itemize}
+ \column{4.0cm}
+ \includegraphics[width=4.0cm]{wlan.eps}
+ \end{columns}
+\pause
+ \vspace{0.3cm}
+ Das Stromleitungsmodem
+ \begin{columns}
+ \column{12cm}
+ \begin{itemize}
+ \item Modulation digitaler Datensiganle auf die Stromleitung
+ \item Beispiele:
+ \begin{itemize}
+ \item Rundsteuertechnik der Energieversorgungsunternehmen \\
+ (Umschaltung der Stromz"ahler auf Tag/Nacht)
+ \item Babyfon, Homeplug (st"orungsanf"allig, abh"orbar)
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
+ \subsection{Bauformen und Anschluss am PC}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Bauformen und Anschluss am PC}
+ Unterschiedliche Bauformen und Schnittstellen zum Computer
+ \begin{columns}
+ \column{7.0cm}
+ \begin{itemize}
+\pause
+ \item Externe Modems
+ \begin{itemize}
+\pause
+ \item Smart/Fax/Voicemodem: \\
+ RS232 (serielle Schnittstelle), USB
+\pause
+ \item xDSL/Kabel: Ethernet, USB
+ \end{itemize}
+\pause
+ \item Steckkartenmodem\\
+ PCI, ISA, PCMCIA, propriet"are Sockel
+\pause
+ \item Onboard Modem
+ \end{itemize}
+ \column{5.0cm}
+ \only<1-2>{
+ \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps}
+ }
+ \only<3>{
+ \includegraphics[height=5.0cm]{smartmodem.eps}
+ }
+ \only<4>{
+ \includegraphics[height=5.0cm]{dslmodem.eps}
+ }
+ \only<5>{
+ \includegraphics[height=2.5cm]{isamodem.eps}
+ \includegraphics[height=2.5cm]{pcimodem.eps}
+ }
+ \only<6>{
+ \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps}
+ }
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
+ \subsection{Aufbau und Funktionsweise}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise}
+ Aufgaben des Modems
+ \begin{itemize}
+ \item Schnittstelle zur Telefonleitung
+ \item Kontrolle "uber die Telefonleitung "ubernehmen (go off-hook)
+ \item Rufaufbau durch W"ahlen der Telefonnummer
+ \item Einigung auf gemeinsame Sprache (Protokoll) mit Modem der Gegenstelle
+ \item Umwandlung digitaler Daten in analoge Signale und umgekehrt
+ (f"ur Kommunikation "uber die Telefonleitung)
+ \item "Ubertragen und Empfangen von Daten
+ \item Terminieren der Verbindung (go on-hook)
+ \end{itemize}
+\pause
+ $\Rightarrow$ Ziel: {\color{red} exakte} "Ubertragung von Daten in {\color{red} angemessener Zeit}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise}
+ Einschub: technische Grundlagen des Telefonnetzes
+ \begin{itemize}
+ \item entworfen f"ur Sprach"ubertragung
+ \item analoges Signal (300 Hz - 3.4 kHz) "uber zweiadriges Kupferkabel
+ \item Teilnehmeranschlussleitung durch Vermittlungsstelle mit Telefonnetzwerk verbunden
+ \item Speisung durch 60 Volt Batterie
+ \end{itemize}
+ \vspace{0.3cm}
+\pause
+ $\Rightarrow$ {\color{red} Probleme} im Telefonnetz
+ \begin{itemize}
+ \item Signalverz"ogerungen
+ \item Echosignale
+ \item unterschiedliche Signalpegel (Rauschen)
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise}
+ Funktioneller Aufbau des Modems
+ \begin{center}
+ \includegraphics[width=10cm]{aufbau.eps}
+ \end{center}
+ \begin{itemize}
+\pause
+ \item {\bf D}ata {\bf A}ccess {\bf A}rrangement \\
+ Schnittstelle: Modem $\leftrightarrow$ Telefonnetz
+ \begin{itemize}
+ \item galvanische Entkopplung vom Telefonnetz
+ \item Erkennung des Klingeltons
+ \item Erkennung des CallerID Signals
+ \item Ausf"uhrung des Abhebe- und Auflegevorganges
+ \end{itemize}
+\pause
+ \item {\bf A}nalog {\bf F}ront {\bf E}nd \\
+ Modem Coder/Decoder (modem codec)
+ \begin{itemize}
+ \item Analog-Digital-Wandlung (ADC)
+ \item Digital-Analog-Wandlung (DAC)
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise}
+ Funktioneller Aufbau des Modems
+ \begin{center}
+ \includegraphics[width=10cm]{aufbau.eps}
+ \end{center}
+ \begin{itemize}
+ \item {\bf D}igital {\bf S}ignal {\bf P}rocessor \\
+ Spezieller Mikroprozessor optimiert f"ur mathematische Operationen
+ (FFT: Zeit $\rightarrow$ Frequenzdarstellung)
+ \begin{itemize}
+ \item Rauschunterdr"uckung
+ \item Modulation/Demodulation (Daten $\leftrightarrow$ Tr"agersignal)
+ \end{itemize}
+\pause
+ \item Modem Control \\
+ Schnittstelle zum Terminal
+ \begin{itemize}
+ \item Steuerung des DSP
+ \item Interpretation der AT-Kommandos
+ \item Fehlerkorrektur
+ \item Datenkompression
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise}
+ Speziell xDSL:
+ \begin{itemize}
+ \item Frequenzbereich Telefonnetz (analog/ISDN): 300 Hz - 3.4 kHz
+ \item Frequenzbereich xDSL: 138 kHz - 1.04 MHz (VDSL 30 Mhz)
+ \item Beide Frequenzbereiche teilen sich den Kupferdraht
+ \end{itemize}
+ \vspace{0.2cm}
+\pause
+ $\Rightarrow$ {\color{red} ben"otigte Hardware}:\\
+ \begin{itemize}
+ \item BBAE, Breitbandanschlusseinheit (Splitter)
+ \item Trennung bzw. Zusammenf"ugen der Frequenzbereiche (Tiefpassfilter)
+ \end{itemize}
+ \only<1>{
+ \includegraphics[height=3cm]{blankv.eps}
+ }
+ \only<2>{
+ \begin{center}
+ \includegraphics[height=3cm]{splitter.eps}
+ \includegraphics[height=3cm]{splitter-offen.eps}
+ \end{center}
+ }
+\end{frame}
\subsection{Anschaffungskriterien}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Modem}
+ \framesubtitle{Anschaffungskriterien}
+ Vorgehensweise
+ \begin{enumerate}
+ \item Verf"ugbarkeit von xDSL pr"ufen (x=A)\\
+ \begin{itemize}
+ \item Modem/Splitter meist kostenlos vom Anbieter zur Verf"ugung gestellt
+ \item Anschlussgeb"uhr 10 - 15 Euro, Flatrate: 10 - 20 Euro
+ \end{itemize}
+ \item Alternative 1: skyDSL
+ \begin{itemize}
+ \item Empfang via Satelitenreceiver
+ \item R"uckkanal "uber 56k/ISDN (evtl. versteckte Kosten)
+ \item teure Hardware n"otig (Sch"ussel, LNB, DVB-S Karte)
+ \end{itemize}
+ \item Alternative 2: 56k/ISDN
+ \begin{itemize}
+ \item sehr langsam
+ \item kein Flatrate-Angebot vorhanden \\
+ (Achtung: Telefonflat darf daf"ur nicht genutzt werden)
+ \end{itemize}
+ \end{enumerate}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+\begin{center}
+ \includegraphics[width=10cm]{internet-modem_n.eps}
+\end{center}
+\end{frame}
+
\section{Das Internet}
\subsection{Begriffserkl"arung}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Begriffserkl"arung}
+ \begin{center}
+ {\bf Inter}connected {\bf Net}works
+ \end{center}
+ \begin{itemize}
+ \item "offentlich zug"angliches weltweites Netzwerk
+ \item Verbund vieler voneinander unabh"angiger Netzwerke (Router)
+ \item standardisierte Kommunikation, {\bf I}nternet{\bf p}rotokoll (IP)
+ \end{itemize}
+\pause
+ \vspace{0.4cm}
+ \begin{center}
+ {\color{red} Nicht} zu verwechseln mit dem {\bf W}orld {\bf W}ide {\bf W}eb (WWW)
+ \end{center}
+\end{frame}
+
\subsection{Entstehung des Internets}
- \subsection{Aufbau und Struktur}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Entstehung des Internet}
+ Folgen des kalten Krieges (~1950/60)
+ \begin{itemize}
+ \item UdSSR: Sputnik, erste unbemannte Weltraummission \\
+ \item US: {\bf D}efense {\bf A}dvanced {\bf R}esearch {\bf P}rojects {\bf A}gency (DARPA) \\
+ \begin{itemize}
+ \item Weiterentwicklung von SAGE\\
+ (erstes vernetztes landesweites Radar System)
+ \item verteiltes Kommunikationssystem\\
+ (Sicherstellung st"orungsfreier Kommunikation im Falle eines Atomkrieges)
+ \end{itemize}
+ \item J.C.R. Licklider (1960):\\
+ Notwendigkeit eines globalen universellen Netzwerkes\\
+ $\rightarrow$ L. Roberts, P. Baran (MIT): {\color{red} packet switching}
+ \end{itemize}
+ \vspace{0.2cm}
+ packet switching: (Verfahren zur Speichevermittlung im Netzwerk)\\
+ Unterteilung langer Nachrichten in kleine Datenpakete (Datagramm)
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Entstehung des Internet}
+ Vom Milit"arprojekt zur zivilen Nutzung
+ \begin{itemize}
+ \item 1969: ARPANET, 4 Forschungseinrichtungen vernetzt
+ \item Entwicklung von C und Unix \\
+ $\rightarrow$ neue Kommunikationsanwendungen und Protokolle (RFC)
+ \item 1984: Zweitelung des ARPANET:\\
+ $\rightarrow$ milit"arisches {\bf Mil}itary {\bf Net}work (MILNET) \\
+ $\rightarrow$ wissenschaftliches ARPANET
+ \item Europa:\\
+ $\rightarrow$ Eunet (Niederlande, D"anemark, Schweden England)\\
+ $\rightarrow$ Datex-P (Deutsche Bundespost)
+ \end{itemize}
+ \vspace{0.2cm}
+ {\color{red} Buchtipp}: Clifford Stoll, Das Kuckuksei.
+\end{frame}
+
+ \subsection{Struktur des Internet}
- \subsection{Internetprotokolle}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Struktur des Internet}
+ Klassifizierung von Netzwerken
+ \begin{itemize}
+\pause
+ \item LAN ({\bf L}ocal {\bf A}rea {\bf N}etwork):\\
+ \begin{itemize}
+ \item geographisch auf ein Gel"ande begrenztes Netzwerk
+ \item meist keine Nutzung von Leitungen "offentlicher Anbieter
+ \item Netz unterliegt selbstst"andiger Aufsicht
+ \end{itemize}
+\pause
+ \item MAN ({\bf M}etropolitan {\bf A}rea {\bf N}etwork):\\
+ regionale Ausdehnung auf ein Ballungszentrum
+\pause
+ \item WAN ({\bf W}ide {\bf A}rea {\bf N}etwork):
+ \begin{itemize}
+ \item Weitverkehrsnetz
+ \item unbegrenzte geographische Audehnung
+ \item "offentliche Leitungen zur "Ubertragung
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+\pause
+ \vspace{0.2cm}
+ {\color{red} Internet}: Zusammenschluss der verschiedenen Netzwerke "uber leistungsstarke Verbindungen (Backbones) an sogenannten Internetknoten
+ (Bsp: DE-CIX, Frankfurt am Main)
+\end{frame}
- \subsection{Wichtige Dienste im Internet}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Struktur des Internet}
+ \begin{columns}
+ \column{7cm}
+ resultierende Eigenschaften des dezentralen Netzwerks:\\
+ $\Rightarrow$ mehrere m"ogliche Verbindungswege \\
+ $\Rightarrow$ Ausfallsicher
+ \column{5cm}
+ \includegraphics[width=5cm]{xan.eps}
+ \end{columns}
+ \vspace{0.2cm}
+ beteiligte Netzwerke:
+ \begin{itemize}
+ \item kommerzielle Firmennetzwerke
+ \item wissenschaftliche Netzwerke:\\
+ Universit"aten, Forschungseinrichtungen
+ \item Providernetzwerke
+ \item Regierungsnetzwerke
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+ \subsection{Internetprotokolle und Dienste}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Internetprotokolle und Dienste}
+ Das ISO/OSI Referenzmodell -\\
+ {\tiny Schichtenmodell f"ur die Kommunikation offener, informationsverarbeitender Systeme}
+ \vspace{0.5cm}
+ \begin{columns}
+ \column{12.5cm}
+ \includegraphics[width=12.5cm]{osi.eps}
+ \end{columns}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Internetprotokolle und Dienste}
+ Das Ethernet
+ \begin{itemize}
+ \item Bit"ubertragungsschicht:\\
+ Bewerkstelligung digitaler Bit"ubertragung auf leitungsgebundene/leitungslose "Ubertragungsstrecke
+ \item Sicherungsschicht:\\
+ Aufteilen des Bitdatenstromes in Bl"ocke mit Folgenummer und Pr"ufsumme\\
+ $\Rightarrow$ fehlerfreie "Ubertragung + Zugriff auf "Ubertragungsmedium
+ \item global eindeutige MAC-Adresse (6x8 Bit Schl"ussel)
+ \item CSMA/CD\\
+ (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):\\
+ Regelung des gemeinsamen Zugriffs vieler Syteme auf ein "Ubertragungsmedium
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Internetprotokolle und Dienste}
+ {\bf I}nternet {\bf P}rotocol (IP)
+ \begin{itemize}
+ \item Vermittlungsschicht des OSI-Modells
+ \item unabhh"angig vom "Ubertragungsmedium\\
+ (Bsp: eingekapselt in Ethernet Frame)
+ \item global eindeutige IP-Adresse (IPv4: 4x8 Bit, IPv6: 8x16 Bit)
+ \item Vergabe der Dressen durch die {\bf I}nternet {\bf C}orporation
+ for {\bf A}ssigned {\bf N}ames and {\bf N}umbers (ICANN)
+ \item logische Gruppierung durch Subnetzmasken
+ \item Wegewahl/Weiterleitung von Datenpaketen (Routing/Forwarding) zwischen Netzknoten
+ \item Grundlage des Internet
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Internetprotokolle und Dienste}
+ IP basierende Dienste:
+ \begin{itemize}
+ \item RIP (Routing Internet Protocol):\\
+ Distanzvektor-Algorithmus zur dynamischen Erstellung der Routingtabelle\\
+ (Netzwerk-Router Kombination $+$ Kosten)\\
+ \item ARP (Adress Resolution Protocol):\\
+ Aufl"osung von MAC in IP-Adressen
+ \item DNS (Domain Name System):\\
+ \begin{itemize}
+ \item Umsetzung von Domainnamen in IP-Adressen (lookup)\\
+ \item und umgekehrt (reverse lookup)\\
+ \item Namensaufl"osung fr"uher: 'hosts'-Datei
+ \end{itemize}
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Internetprotokolle und Dienste}
+ {\bf T}ransmission {\bf C}ontrol {\bf P}rotocol
+ \begin{itemize}
+ \item Transpotschicht des OSI-Modells
+ \item setzt auf IP auf
+ \item zuverl"assiges, verbindungsorientiertes Transportprotokoll
+ \item Bereitstellung eines virtuellen Kanals zwischen zwei Endpunkten (Socket)
+ \item Segmentierung von Datenpaketen und Stauvermeidung
+ \end{itemize}
+ {\bf U}ser {\bf D}atagram {\bf P}rotocol
+ \begin{itemize}
+ \item einfaches, minimales, verbindungsloses Netzprotokoll
+ \item keine Sicherung der Daten"ubertragung
+ \item Entstanden aus Entwicklung der Sprach"ubertragung
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Internetprotokolle und Dienste}
+ {\bf H}yper{\bf t}ext {\bf T}ransfer {\bf P}rotocol (HTTP)
+ \begin{itemize}
+ \item Anwedndungsschicht im OSI-Modell
+ \item Kommunikationsschema f"ur Datei"ubertragung zwischen zwei Rechnern
+ \item zustandsloses Protokoll (Anfrage, Antwort, Verbindungsende)
+ \end{itemize}
+ \begin{center}
+ {\bf\color{red} W}orld {\bf\color{red} W}ide {\bf\color{red} W}eb: wichtigster Dienst des HTTP(S)-Protokolls
+ \end{center}
+ {\bf S}imple {\bf M}ail {\bf T}ransfer {\bf P}rotocol
+ \begin{itemize}
+ \item textbasiertes Protokoll
+ \item keine Authentifizierung des Absenders (sp"ater ESMTP)
+ \item haupts"achlich genutzt zur Einspeisung und Weiterleitung von E-Mails
+ \end{itemize}
+ \begin{center}
+ {\color{red} Aber}: spezialisiertere Protokolle zum Abholen von Nachrichten (POP3, IMAP)
+ \end{center}
+\end{frame}
\subsection{Gefahren im Internet}
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Gefahren im Internet}
+ Viren und W"urmer
+ \begin{itemize}
+ \item passiver/aktiver, sich selbst weiter verbreitender Programmcode
+ \item Verbreitung vorallem durch E-Mails
+ \item M\$ Administrator Benutzer leben gef"ahrlich
+ \end{itemize}
+ Spoofing
+ \begin{itemize}
+ \item urspr"unglich:\\
+ Verschleierung der eigenen Identit"at
+ \item heute:\\
+ Methoden zur Untergrabung von Authentifizierungsverfahren
+ \item ARP/DNS/IP/Mail/URL - Spoofing
+ \item unter anderem zur Realisierung von Man-In-The-Middle-Angriffen
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Gefahren im Internet}
+ Angriffe auf Dienste eines Servers (Dienstanbieter)
+ \begin{itemize}
+ \item {\bf D}enial {\bf o}f {\bf S}ervice Attacken (DoS)\\
+ primitiv: "Uberlastung eines Serverdienstes durch hohe Anzahl von Anfragen
+ \item {\bf D}istributed {\bf DoS} (DDoS)\\
+ cleverer: koordiniertes, verteiltes Anfragen des Dienstes (etwa durch W"urmer)
+ \item {\bf D}istributed {\bf R}eflected {\bf DoS} (DRDoS)\\
+ ultimativ: Anfragen mit gef"alschter Absenderadresse eines regul"aren Dienstanbieters\\
+ $\Rightarrow$ Antworten der Anfrage stellen DoS-Attacke dar\\
+ $\Rightarrow$ fast nicht nachvollziehbar f"ur das Opfer
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Das Internet}
+ \framesubtitle{Gefahren im Internet}
+ Angriffe auf Dienste eines Servers (Dienstanbieter)\\
+ \vspace{0.3cm}
+ {\bf B}uffer {\bf O}ver{\bf f}low Attacken (BOF)\\
+ \begin{itemize}
+ \item Speicher"uberlauf durch Programmfehler\\
+ (zu gro"se Datenmengen in daf"ur zu kleinen Speicherbereich)
+ \item Ausf"uhren von b"osen Maschinencode:\\
+ "Uberschreiben der R"ucksprungadresse eines Unterprogramms mit Code
+ \end{itemize}
+ \vspace{0.2cm}
+ {\color{red} Abhilfe}:
+ \begin{itemize}
+ \item M\$ Server vermeiden (viele bekannte Exploits)
+ \item Nicht-PC-Hardware als Firewall\\
+ (viele BOF-Implementationen auf x86 Architektur)
+ \item regelm"a"sige Updates der Server Programme
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Zusammenfassung}
+ \tableofcontents%[pausesections]
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Danke f"ur die Aufmerksamkeit}
+ \begin{center}
+ {\color{red} Folien/Skript/Abbildungen}: {\small http://malinet.org/talks/modem/} \\
+ \vspace{0.2cm}
+ (wie Ihr da hinkommt wisst Ihr ja nun ...)
+ \end{center}
+ \vspace{0.5cm}
+ \begin{center}
+ GET /fragen.txt HTTP/1.1
+ \end{center}
+\end{frame}
+
\end{document}
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