Rechnerkommunikation - Cheatsheet

Grundlegende Kommunikationsmodelle

Definition:

Grundlegende Kommunikationsmodelle beschreiben den Austausch von Informationen zwischen Sender und Empfänger in Rechnernetzen.

Details:

• OSI-Modell - 7 Schichten: Physikalisch, Sicherung, Vermittlung, Transport, Sitzung, Darstellung, Anwendung
• TCP/IP-Modell - 4 Schichten: Netzwerkzugriff, Internet, Transport, Anwendung
• Sender und Empfänger nutzen Protokolle zur Kommunikation
• Wichtige Konzepte: Datenkapselung, Schnittstellen, Dienstzugriffspunkte

Fehlererkennung und -korrektur

Definition:

Prozesse zur Identifikation und Behebung von Fehlern in der Datenübertragung.

Details:

• Fehlererkennung: Detektion von Übertragungsfehlern (z.B. Paritätsbit, CRC, Checksummen)
• Fehlerkorrektur: Korrektur erkannter Fehler (z.B. Hamming-Code, Reed-Solomon-Code)
• Paritätsbit: Ein zusätzliches Bit zur Fehlererkennung
• CRC: Zyklische Redundanzprüfung, nutzt Polynomdivision
• Checksummen: Summierung der Daten zur einfache Fehlerprüfung
• Hamming-Code: Fehlerkorrektur durch zusätzliche Prüf-Bits
• Reed-Solomon-Code: Korrektur mehrerer Fehler, besonders in Speichermedien und Kommunikation

Protokollstapel und Schichtenmodelle

Definition:

Protokollstack besteht aus verschiedenen Schichten, die jeweils spezifische Netzwerkfunktionen übernehmen. Schichtenmodelle wie das OSI-Modell strukturieren und standardisieren Kommunikationsprozesse.

Details:

• OSI-Modell: 7 Schichten (Physisch, Sicherung, Netzwerk, Transport, Sitzung, Darstellung, Anwendung)
• TCP/IP-Modell: 4 Schichten (Netzzugang, Internet, Transport, Anwendung)
• Jede Schicht erfüllt eine spezifische Aufgabe und bietet definierte Schnittstellen zur darüber- bzw. darunterliegenden Schicht
• Anwendungsschicht: Interaktion direkt mit Software-Apps
• Transportschicht: End-to-End-Kommunikation, Fehlererkennung und -korrektur
• Netzwerkschicht: Routing, logische Adressierung (IP)
• Sicherungsschicht: MAC-Adressen, Fehler- und Flusskontrolle
• Physische Schicht: Übertragung von Rohbits über ein Medium
• Vorteile der Schichtenmodelle: Modularität, Interoperabilität, Einfacheres Design und Verständnis

Schichten des OSI-Modells

Definition:

OSI-Modell: Referenzmodell zur Beschreibung der Kommunikationsfunktionen von Systemen in der Netzwerktechnik.

Details:

• 7 Schichten-Modell: Anwendungsschicht, Darstellungsschicht, Sitzungsschicht, Transportschicht, Netzwerkschicht, Sicherungsschicht, Bitübertragungsschicht
• Jede Schicht bietet spezifische Funktionen und Dienste für die darüber liegende Schicht
• Schichten interagieren nur mit direkt benachbarten Schichten
• Grundsätzlich verantwortlich für Interoperabilität und Standardisierung in Netzwerkkommunikation

Vergleich OSI und TCP/IP

Definition:

Vergleich zwischen dem OSI-Modell und dem TCP/IP-Modell in der Rechnerkommunikation.

Details:

• OSI-Modell hat 7 Schichten: Physikalisch, Sicherung, Netzwerk, Transport, Sitzung, Darstellung, Anwendung
• TCP/IP-Modell hat 4 Schichten: Netzwerkschicht, Internetschicht, Transportschicht, Anwendungsschicht
• OSI ist ein theoretisches Modell, während TCP/IP praktischer angewendet wird
• TCP/IP kombiniert Anwendung-, Darstellungs- und Sitzungsschicht des OSI-Modells in einer Schicht
• OSI-Modell beschreibt 'Was' und 'Wie', TCP/IP 'Wie'
• Schichtenaufteilung in der Praxis unterschiedlich umgesetzt
• Trotz Unterschiede bei der Schichtenanzahl gleiche grundlegende Prinzipien in der Netzwerkommunikation

Verschlüsselungstechniken

Definition:

Methoden zur Sicherstellung der Vertraulichkeit von Daten durch Ver- und Entschlüsselung.

Details:

• Symmetrische Verschlüsselung: Gleicher Schlüssel für Ver- und Entschlüsselung (z.B. AES, DES).
• Asymmetrische Verschlüsselung: Verschiedene Schlüssel für Ver- und Entschlüsselung (z.B. RSA).
• Public Key Infrastruktur (PKI): Ermöglicht sichere Verteilung von öffentlichen Schlüsseln.
• Hash-Funktionen: Einweg-Verschlüsselung, z.B. für Passwortspeicherung (z.B. SHA-256).
• Blockchiffre: Verschlüsselung in Datenblöcken, z.B. AES.
• Stromchiffre: Verschlüsselung als Datenstrom, z.B. RC4.
• \textbf{Mathematische Grundlagen}: Sicherheitsbeweis basiert auf komplizierten mathematischen Problemen (z.B. Faktorisierung großer Zahlen in RSA).

Schutz vor Netzwerkanomalien und Angriffen

Definition:

Schutz vor Netzwerkanomalien und Angriffen: Methoden und Technologien zur Erkennung, Vermeidung und Behebung von ungewollten und bösartigen Aktivitäten in Netzwerken.

Details:

• Intrusion Detection System (IDS): Überwachung des Netzwerkverkehrs auf verdächtige Aktivitäten.
• Intrusion Prevention System (IPS): Erweitertes IDS, das aktive Maßnahmen zur Verhinderung von Angriffen ergreift.
• Firewalls: Filtern des ein- und ausgehenden Datenverkehrs basierend auf festgelegten Regeln.
• VLANs: Segmentierung des Netzwerks zur Begrenzung des Schadenspotenzials.
• Verschlüsselung: Schutz der Daten durch Verschlüsselung (z.B. SSL/TLS).
• Security Information and Event Management (SIEM): Zentralisiertes Management und Analyse von Sicherheitsdaten.
• Anomalieerkennung: Nutzung von Algorithmen zur Erkennung ungewöhnlicher Muster im Netzwerkverkehr.

Grundlagen verteilter Systeme

Definition:

Grundlagen verteilter Systeme umfassen Prinzipien und Techniken zur Entwicklung und Analyse von Systemen, deren Komponenten über mehrere Knoten verteilt sind und miteinander kommunizieren.

Details:

• Verteilte Systeme: Sammlung unabhängiger Computer, die sich als einheitliches System präsentieren
• Ziele: Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit, Fehlertoleranz, Transparenz
• Kommunikationsmodelle: Client-Server, Peer-to-Peer
• Synchronisation: Logische Uhren, globale Zustände
• Replikation: Datenkonsistenz, verteilte Datenbanken
• Sicherheitsaspekte: Authentifizierung, Autorisierung, Datenschutz
• Architekturen: Schichten-, Objekt-, serviceorientierte Architekturen
• Beispieltechnologien: CORBA, RMI, Webdienste