X-Git-Url: https://hackdaworld.org/gitweb/?p=lectures%2Flatex.git;a=blobdiff_plain;f=modem%2Fmodem_talk.tex;h=bb4f0471079ceded676378dd9a0de6a5815fc3f3;hp=55b524b145f03a8d77e2178fffda4f9150ef8c32;hb=2dd676baf28a447b1d05d545244de5ce5f8cdc9e;hpb=999bb3da8218f0b31921a7bb65b97d51e8f27584 diff --git a/modem/modem_talk.tex b/modem/modem_talk.tex index 55b524b..bb4f047 100644 --- a/modem/modem_talk.tex +++ b/modem/modem_talk.tex @@ -22,9 +22,9 @@ \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[] { @@ -51,11 +51,34 @@ \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} @@ -71,26 +94,790 @@ \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}