Kurs: Computernetzwerke

Was du in 8 Einheiten lernst

1. 1

   Paketvermittlung und Netzwerkleistung

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   Erkläre, wie Zugangsnetze, Paketvermittlung und das Netz aus Netzen der Internetanbieter Daten übertragen, und berechne Verzögerung, Paketverlust und Durchsatz.

   5 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Beschreibe, wie Geräte am Netzrand angebunden werden
   2. 2.Vergleiche Paketvermittlung und Leitungsvermittlung
   3. 3.Erkläre, wie Internetanbieter ein Netz aus Netzen bilden
   4. 4.Berechne Verzögerung, Paketverlust und Durchsatz
   5. 5.Untersuche Netzwerkpfade mit Traceroute
2. 2

   Anwendungsschicht

   Erkläre, wie Anwendungsprotokolle wie HTTP, DNS und SMTP funktionieren, vergleiche Client-Server- und Peer-to-Peer-Architekturen und schreibe einfache Programme mit Sockets.

   6 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Erkläre den Aufbau vernetzter Anwendungen und ihre Anforderungen an das Netz
   2. 2.Erkläre, wie Webseiten mit HTTP übertragen werden
   3. 3.Erkläre, wie DNS Namen in Adressen auflöst
   4. 4.Erkläre, wie E-Mails gesendet, zugestellt und gelesen werden
   5. 5.Erkläre, wie Inhalte in großem Maßstab verteilt werden
   6. 6.Schreibe einfache Client- und Serverprogramme mit Sockets
3. 3

   Transportschicht

   Erkläre Multiplexing, UDP und die Grundprinzipien zuverlässiger Datenübertragung und beschreibe, wie TCP Verbindungen, Sequenznummern und Flusskontrolle verwaltet.

   5 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Erkläre die Aufgaben der Transportschicht für Anwendungen
   2. 2.Nutze UDP und beurteile, wann es geeignet ist
   3. 3.Entwickle eine zuverlässige Datenübertragung aus den Grundprinzipien
   4. 4.Erkläre, wie TCP Verbindungen aufbaut und seine Daten nummeriert
   5. 5.Erkläre, wie TCP Daten zuverlässig überträgt und das Sendetempo an den Empfänger anpasst
4. 4

   Überlastkontrolle in Netzen

   Erkläre Ursachen und Kosten von Überlastung und wie Algorithmen der TCP-Überlastkontrolle die Bandbreite fair aufteilen.

   6 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Erkläre, warum Netze überlastet werden und welche Kosten dadurch entstehen
   2. 2.Erkläre, wie die klassische TCP-Überlastkontrolle das Überlastfenster anpasst
   3. 3.Analysiere, wie konkurrierende Datenströme einen Engpass fair aufteilen
   4. 4.Erkläre, wie Router Überlastung vor einem Pufferüberlauf signalisieren
   5. 5.Vergleiche moderne Algorithmen zur Überlastkontrolle: CUBIC und BBR
   6. 6.Erkläre, wie QUIC Überlastkontrolle in einem neuen Transportprotokoll umsetzt
5. 5

   Vermittlungsschicht Datenebene

   Erkläre, wie Router Pakete weiterleiten, wie IPv4- und IPv6-Datagramme aufgebaut sind und wie NAT und verallgemeinerte Weiterleitung funktionieren.

   5 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Erkläre, wie ein Router Pakete zu ihrem Ziel weiterleitet
   2. 2.Lies und analysiere IPv4-Datagramme
   3. 3.Erkläre, wie DHCP und NAT Hosts mit dem Internet verbinden
   4. 4.Vergleiche IPv6 mit IPv4 und erkläre den Übergang
   5. 5.Erkläre verallgemeinerte Weiterleitung, SDN und Middleboxes
6. 6

   Routing und Steuerungsebene

   Berechne Routen mit Link-State- und Distanzvektoralgorithmen und erkläre, wie OSPF, BGP und SDN-Controller Weiterleitungstabellen erstellen.

   6 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Berechne Routen mit Link-State- und Distanzvektoralgorithmen
   2. 2.Nutze OSPF für das Routing innerhalb eines autonomen Systems
   3. 3.Nutze BGP für das Routing zwischen Netzen
   4. 4.Erkläre, wie ein SDN-Controller Weiterleitungstabellen erstellt
   5. 5.Melde Fehler und teste Pfade mit ICMP
   6. 6.Verwalte Netze mit SNMP, NETCONF und YANG
7. 7

   Sicherungsschicht

   Erkläre Fehlererkennung, Mehrfachzugriffsprotokolle, Ethernet-Switching, ARP und VLANs sowie die Anbindung mobiler Hosts über WLAN und Mobilfunknetze.

   6 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Erkläre die Aufgaben der Sicherungsschicht und erkenne Übertragungsfehler
   2. 2.Teile einen Kanal mithilfe von Mehrfachzugriffsprotokollen
   3. 3.Adressiere und vermittle Datenrahmen in Ethernet-LANs
   4. 4.Erkläre Rechenzentrumsnetze und verfolge eine Webanfrage durch alle Schichten
   5. 5.Erkläre, wie Funkverbindungen und WLANs funktionieren
   6. 6.Erkläre, wie Mobilfunknetze Teilnehmer anbinden und ihre Mobilität unterstützen
8. 8

   Sicherheit in Computernetzen

   Erkläre, wie Kryptografie in Netzwerkprotokollen Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität gewährleistet und wie TLS, IPsec, Firewalls und Angriffserkennung Netze schützen.

   6 Lernziele

   Was du lernst

   1. 1.Schütze die Vertraulichkeit von Netzwerknachrichten mit Kryptografie
   2. 2.Schütze die Nachrichtenintegrität und weise die Identität der Kommunikationspartner nach
   3. 3.Sichere TCP-Verbindungen mit TLS
   4. 4.Schütze IP-Verkehr mit IPsec und VPNs
   5. 5.Sichere den Funkzugang in WLANs und Mobilfunknetzen
   6. 6.Schütze Netze mit Firewalls und Angriffserkennung