Computer-Netzwerke

Harald Zisler begann seine Arbeit im EDV-Bereich vor 30 Jahren. Seit 1996 beschäftigt er sich in Theorie und Praxis mit Computer-Netzwerken. Er ist Autor technischer Fachbücher und von Fachzeitschriftenbeiträgen in den Themenkreisen EDV und Kommunikationstechnik. Zudem befasst er sich intensiv mit reeBSD, Linux, Datenbanken, Datenschutz und Datensicherheit.

Geleitwort des Fachgutachters
15
Vorwort
17
1
Grundlagen moderner Netzwerke
19
1.1
Definition und Eigenschaften von Netzwerken
20
1.2
Die Netzwerkprotokollfamilie TCP/IP
22
1.3
OSI-Schichtenmodell und TCP/IP-Referenzmodell
23
1.4
Räumliche Abgrenzung von Netzwerken
27
1.5
Regel- und Nachschlagewerk für TCP/IP-Netze (RFCs)
27
1.6
Prüfungsfragen
28
2
Netzwerktechnik
29
2.1
Elektrische Netzwerkverbindungen und -standards
30
2.1.1
Netzwerke mit Koaxialkabeln
31
2.1.2
Netze mit Twisted-Pair-Kabeln
34
2.1.3
Aufbau, Bezeichnung und Kategorien von Twisted-Pair-Kabeln
36
2.1.4
Stecker- und Kabelbelegungen
40
2.1.5
Anschlusskomponenten für Twisted-Pair-Kabel
43
2.1.6
Herstellung von Kabelverbindungen mit der Schneid-Klemmtechnik (LSA)
45
2.1.7
Montage von RJ45-Steckern
48
2.1.8
Prüfen von Kabeln und Kabelverbindungen
51
2.1.9
Kennzeichnen, Suchen und Finden von Kabelverbindungen
56
2.1.10
Power over Ethernet (PoE)
58
2.2
Lichtwellenleiter, Kabel und Verbinder
58
2.2.1
Übersicht über die Netzwerkstandards mit Glasfaserkabel
60
2.2.2
Aufbau und Funktion von Glasfaserkabeln
62
2.2.3
Dauerhafte Glasfaserverbindungen
65
2.2.4
Lichtwellenleiter-Steckverbindungen
66
2.2.5
Umgang mit der LWL-Technik
69
2.2.6
Aufbau eines einfachen Leitungs- und Kabeltesters
71
2.2.7
Prüfen von LWL-Kabeln und -Verbindungen
72
2.3
Datenübertragung per Funktechnik
73
2.3.1
WLAN (Wireless LAN, Wi-Fi)
73
2.3.2
Datenübertragung über öffentliche Funknetze
75
2.3.3
Powerline Communication (PLC)
75
2.4
Technische Anbindung von Rechnern und Netzen
76
2.5
Weitere Netzwerkkomponenten
77
2.6
Zugriffsverfahren
78
2.6.1
CSMA/CD, Kollisionserkennung
78
2.6.2
CSMA/CA, Kollisionsvermeidung
78
2.7
Prüfungsfragen
78
3
Adressierung im Netzwerk - Theorie
79
3.1
Physikalische Adresse (MAC-Adresse)
79
3.2
Ethernet-Pakete (Ethernet-Frames)
81
3.3
Zusammenführung von MAC- und IP-Adresse
82
3.3.1
Address Resolution Protocol (ARP), IPv4
82
3.3.2
Neighbor Discovery Protocol (NDP), IPv6
84
3.4
IP-Adressen
87
3.5
IPv4-Adressen
88
3.5.1
Netzwerkklassen im IPv4
88
3.5.2
Netz- und Subnetzmaske, Unterteilung von Netzen
89
3.5.3
Berechnungen
92
3.5.4
Private Adressen des IPv4
94
3.5.5
Zeroconf - konfigurationsfreie Vernetzung von Rechnern
95
3.5.6
Localnet und Localhost
96
3.5.7
Weitere reservierte Adressen
97
3.6
IPv6-Adressen
98
3.6.1
Adresstypen des IPv6
100
3.6.2
IPv6-Loopback-Adresse
103
3.6.3
Unspezifizierte Adresse
104
3.6.4
IPv4- in IPv6-Adressen und umgekehrt
104
3.6.5
Tunnel-Adressen
105
3.6.6
Kryptografisch erzeugte Adressen (CGA)
107
3.6.7
Lokale Adressen
107
3.6.8
Übersicht der Präfixe von IPv6-Adressen
107
3.6.9
Adresswahl und -benutzung
108
3.7
Internetprotokoll
109
3.7.1
Der IPv4-Header
110
3.7.2
Der IPv6-Header
112
3.8
Prüfungsfragen
114
3.8.1
Berechnungen
114
3.8.2
IP-Adressen
114
4
MAC- und IP-Adressen in der Praxis
115
4.1
MAC-Adressen
115
4.1.1
Ermitteln der MAC-Adresse
115
4.1.2
Ändern der MAC-Adresse
117
4.1.3
Manuelles Setzen und Ändern von MAC-Adressen mittels »arp«
118
4.1.4
ARP-Spoofing erkennen
118
4.2
IP-Adressen setzen
118
4.2.1
Netzwerkkonfiguration von PCs
120
4.2.2
IP-Adresskonfiguration von weiteren Netzwerkgeräten
128
4.2.3
Zentrale IP-Adressverwaltung mit dem DHCP-Server
130
4.2.4
Zeroconf
137
4.3
Verwendung von Rechnernamen
137
4.3.1
Der Urtyp: Adressauflösung in der »hosts«-Datei
138
4.3.2
Der Domain Name Server (DNS) und seine Konfiguration
139
4.3.3
Einstellungen beim Client
149
4.4
Überprüfung der Erreichbarkeit und Namensauflösung von Hosts
151
4.4.1
Prüfung der Erreichbarkeit und Namensauflösung mit »ping« bzw. »ping6«
151
4.4.2
Werkzeuge für Nameserver-Abfragen (»nslookup«, »host«, »dig«)
153
4.4.3
Mitschnitte von DNS-Abfragen mit Netzwerkdiagnoseprogrammen
155
4.5
Zentrale Netzwerkgeräte auf Sicherungs- und Vermittlungsebene
157
4.5.1
Bridges - Verbinden von Netzwerkteilen
157
4.5.2
Hubs - die Sammelschiene für TP-Netze
158
4.6
Switches - Verbindungsknoten ohne Kollisionen
159
4.6.1
Funktionalität
159
4.6.2
Schleifen - Attentat oder Redundanz?
160
4.6.3
Verbindungen zwischen Switches (Link Aggregation, Port Trunking, Channel Bundling)
162
4.6.4
Virtuelle Netze (VLAN)
164
4.6.5
Switch und Sicherheit
166
4.6.6
Geräteauswahl
168
4.6.7
Anzeigen und Anschlüsse am Switch
169
4.6.8
Konfiguration eines Switchs allgemein
171
4.6.9
Spanning Tree am Switch aktivieren
171
4.6.10
VLAN-Konfiguration von Switches
172
4.6.11
Konfiguration von Rechnern für tagged VLANs
174
4.7
Routing - Netzwerkgrenzen überschreiten
177
4.7.1
Gemeinsame Nutzung einer IP-Adresse mit PAT
180
4.7.2
Festlegen des Standard-Gateways
180
4.7.3
Routing-Tabelle abfragen (»netstat«)
181
4.7.4
Routenverfolgung mit »traceroute«
182
4.7.5
Route manuell hinzufügen (»route add«)
183
4.7.6
Route löschen (»route«)
185
4.8
Multicast-Routing
186
4.9
Praxisübungen
187
4.9.1
Glasfasern
187
4.9.2
TP-Verkabelung
187
4.9.3
Switches
187
4.9.4
MAC- und IP-Adressen
188
4.9.5
Namensauflösung
188
4.9.6
Routing
188
4.9.7
Sicherheit im lokalen Netz
188
5
Steuer- und Fehlercodes mit ICMP und ICMPv6 übertragen
191
5.1
ICMP-Pakete (IPv4)
192
5.2
ICMPv6-Pakete
193
6
Datentransport mit TCP und UDP
197
6.1
Transmission Control Protocol (TCP)
197
6.1.1
Das TCP-Paket
198
6.1.2
TCP: Verbindungsaufbau
200
6.1.3
TCP: Transportkontrolle
201
6.1.4
TCP: Verbindungsabbau
202
6.2
User Datagram Protocol (UDP)
203
6.2.1
UDP: Der UDP-Datagram-Header
204
6.3
Nutzung von Services mittels Ports und Sockets
205
6.3.1
Sockets und deren Schreibweise
206
6.3.2
Übersicht über die Port-Nummern
207
6.3.3
Ports und Sicherheit
209
6.4
Die Firewall
211
6.4.1
Integration der Firewall in das Netzwerk
212
6.4.2
Regeln definieren
214
6.5
Der Proxyserver
218
6.5.1
Lokaler Proxyserver
219
6.5.2
Proxyserver als eigenständiger Netzwerkteilnehmer
219
6.5.3
Squid, ein Proxyserver
220
6.6
Port and Address Translation (PAT), Network Address Translation (NAT)
221
6.7
Praxis
223
6.7.1
Verbindungsaufbau zu einem Dienst mit geänderter Port-Nummer
223
6.7.2
Durchführen von Portscans zum Austesten von Sicherheitsproblemen
224
6.7.3
Schließen von Ports
225
6.8
Prüfungsfragen
226
6.8.1
TCP-Protokoll
226
6.8.2
Ports und Sockets
227
6.8.3
Firewall
227
7
Kommunikation und Sitzung
229
7.1
SMB/CIFS (Datei-, Druck- und Nachrichtendienste)
229
7.1.1
Grundlagen
230
7.1.2
Freigaben von Verzeichnissen und Druckern unter Windows
230
7.1.3
»nmbd« und »smbd« unter Linux/FreeBSD
231
7.1.4
Die Samba-Konfigurationsdatei »smb.conf«
232
7.1.5
Testen der Konfiguration
235
7.1.6
Aufnehmen und Bearbeiten von Samba-Benutzern
236
7.1.7
Starten, Stoppen und Neustart der Samba-Daemons
237
7.1.8
Netzlaufwerk verbinden (Windows 7, 8/8.1 und 10)
237
7.1.9
Client-Zugriffe unter Linux/FreeBSD
238
7.1.10
Zugriffskontrolle mit »smbstatus«
241
7.1.11
Die »net«-Befehle für die Windows-Batchprogrammierung
242
7.2
Network File System (NFS)
243
7.2.1
Konfiguration des NFS-Servers
243
7.2.2
Konfiguration des NFS-Clients
246
7.3
HTTP für die Informationen im Internet
247
7.3.1
Grundlagen des HTTP-Protokolls
247
7.3.2
Serverprogramme
252
7.3.3
Client-Programme
253
7.3.4
Webbrowser und Sicherheit
254
7.4
Mail-Transport
255
7.4.1
Grundlagen des SMTP/ESMTP-Protokolls
255
7.4.2
Konfigurationshinweise
259
7.4.3
Anhänge von E-Mails, MIME, S/MIME
261
7.5
Secure Shell (SSH) und Secure Socket Layer (SSL), Transport Layer Security (TLS)
265
7.5.1
Secure Shell (SSH)
265
7.5.2
SSL und TLS
266
7.6
Praxisübungen
267
7.6.1
Konfiguration des Samba-Servers
267
7.6.2
NFS-Server
267
7.6.3
HTTP, Sicherheit
268
7.6.4
E-Mail
268
8
Standards für den Datenaustausch
269
9
Netzwerkanwendungen
275
9.1
Datenübertragung
275
9.1.1
File Transfer Protocol (FTP), Server
275
9.1.2
File Transfer Protocol (FTP), Clients
276
9.1.3
Benutzerkommandos für FTP- und SFTP-Sitzungen
278
9.1.4
Datentransfer mit »netread« und »netwrite«
280
9.1.5
Verschlüsselte Datentransfers und Kommandoausgaben mit »cryptcat«
282
9.1.6
Secure Copy (scp), Ersatz für Remote Copy (rcp)
284
9.1.7
SSHFS: entfernte Verzeichnisse lokal nutzen
284
9.2
SSH, SFTP und SCP: Schlüssel erzeugen zur Erhöhung der Sicherheit oder zur kennwortfreien Anmeldung
286
9.3
Aufbau eines SSH-Tunnels
288
9.4
Fernsitzungen
289
9.4.1
Telnet
289
9.4.2
Secure Shell (SSH), nur Textdarstellung
289
9.4.3
Display-Umleitung für X11-Sitzungen
290
9.4.4
SSH zur Display-Umleitung für X11
291
9.4.5
Virtual Network Computing (VNC)
292
9.4.6
X2Go (Server und Client)
294
9.5
Telefonie-Anwendungen über Netzwerke (VoIP)
306
9.5.1
Grundlagen
306
9.5.2
Endeinrichtungen und ihre Konfiguration
310
9.5.3
Besonderheiten der Netzwerkinfrastruktur für VoIP
311
9.5.4
Sonderfall Fax: T38
312
9.5.5
Sicherheit
312
9.5.6
Anwendungsbeispiel: »Gegensprechanlage« im LAN mittels VoIP
313
9.5.7
Remote Desktop Protocol (RDP)
314
10
Netzwerkpraxis
315
10.1
Planung von Netzwerken
315
10.1.1
Bedarf ermitteln
315
10.1.2
Ermitteln des Ist-Zustands
317
10.1.3
Berücksichtigung räumlicher und baulicher Verhältnisse
318
10.1.4
Investitionssicherheit
319
10.1.5
Ausfallsicherheiten vorsehen
319
10.1.6
Zentrales oder verteiltes Switching
320
10.2
Netzwerke mit Kupferkabeln
322
10.2.1
Kabel (Cat. 5 und Cat. 7)
323
10.2.2
Anforderungen an Kabeltrassen und Installationskanäle
323
10.2.3
Dosen und Patchfelder
324
10.3
Netzwerke mit Glasfaserkabeln
326
10.3.1
Kabeltrassen für LWL-Kabel
327
10.3.2
Dosen und Patchfelder
328
10.3.3
Medienkonverter
328
10.3.4
LWL-Multiplexer
329
10.4
Geräte für Netzwerkverbindungen und -dienste
329
10.4.1
Netzwerkkarten
329
10.4.2
WLAN-Router und -Sticks
330
10.4.3
Router
331
10.4.4
Switches
355
10.4.5
Printserver
356
10.4.6
Netzwerkspeicher (NAS)
358
10.4.7
Modems für den Netzzugang
359
10.5
Einbindung externer Netzwerkteilnehmer
361
10.6
Sicherheit
362
10.6.1
Abschottung wichtiger Rechner
363
10.6.2
Netzwerkverbindung mit einem Virtual Private Network (VPN)
365
10.6.3
WLAN sicher konfigurieren
371
10.6.4
SSH-Tunnel mit PuTTy aufbauen
372
10.6.5
Sichere Konfiguration von Printservern
375
10.6.6
Sicherer E-Mail-Verkehr
378
10.6.7
Sicherer Internetzugang mit IPv6
379
10.6.8
Mit Portknocking Brute Force-Angriffe vermeiden
380
10.7
Prüf- und Diagnoseprogramme für Netzwerke
383
10.7.1
Rechtliche Hinweise
383
10.7.2
Verbindungen mit »netstat« anzeigen
383
10.7.3
Hosts und Ports mit »nmap« finden
384
10.7.4
Datenverkehr protokollieren (Wireshark, tcpdump)
388
10.7.5
Netzaktivitäten mit »darkstat« messen
390
10.7.6
Netzlast mit »fping« erzeugen
392
10.7.7
Weitere Einsatzmöglichkeiten von »fping«
392
10.7.8
Die Erreichbarkeit von Hosts mit »ping« bzw. »ping6« prüfen
394
10.7.9
»cryptcat«: im Dienste der Sicherheit
395
10.7.10
Weitere Systemabfragen auf Linux-Systemen
398
Anhang
401
A
Fehlertafeln
401
B
Auflösungen zu den Prüfungsfragen
409
C
Netzwerkbegriffe kurz erklärt
415
Index
433

Der Autor schafft das Kunststück, Grundlegendes und Relevantes für mehrerlei Zielpublikum zu liefern. c't zur Vorauflage