Wirtschaftsinformatik (Bachelor-Studiengang): Grundlagen der WI (1. Semester)

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WU / CM, Kurs vom 01.04.2002 - 30.09.2002

Grundlagen der Wirtschaftsinformatik: Kommunikation und Rechnerverbund: Grundbegriffe der (Daten-)Kommunikation, Datenübertragung (Datenübertragungssystem, Übertragungsmedien, Vor- und Nachteile der Netzwerk-Topologien, Schichten im ISO-OSI-Referenzmodell, TCP/IP-Familie, Leistungsmerkmale für die Datenübertragung), Rechnernetze (Klassifizierung von Rechnernetzen nach geografischen Merkmalen, Klassifizierung von Rechnernetzen nach Nutzergruppen, Verbundarten eines Rechnernetzes, Kopplungseinheiten von Rechnernetzen, Strukturierung der Verkabelung / Kopplung, Zugriffsverfahren im Netzbetrieb), Verteilte Systeme (Client/Server-Architekturen), Kommunikationsnetze und -dienste (Bandbreiten gängiger Kommunikationsnetze, Arten von Kommunikationsdiensten), Internet / Intranet (Internet (Interconnected Networks), Intranet).

  1. Grundbegriffe der (Daten-)Kommunikation
  2. Datenübertragung
  3. Rechnernetze
  4. Verteilte Systeme (Client/Server-Architekturen)
  5. Kommunikationsnetze und -dienste
  6. Internet / Intranet

Grundbegriffe der (Daten-)Kommunikation

Kommunikation:

Austausch von Informationen (Übertragung von Daten) zum Zwecke eines optimalen Handelns im Hinblick auf gegebene Ziele.

Datenübertragung:

Transport von Daten zwischen räumlich voneinander entfernten Geräten (Datenstationen) unter Benutzung von Datenübertragungswegen und Übertragungsverfahren.

Protokoll:

Sämtliche Vereinbarungen und Regeln, die zur Abwicklung der Kommunikation zwischen Partnern beachtet werden müssen (z.B. bzgl. Aufbau, Überwachung, Abbau einer Verbindung).

Datenübertragungssystem:

Zwei oder mehr Datenstationen, die zum Zwecke des Datenaustausches durch Datenübertragungswege miteinander verbunden sind.

Rechnernetz bzw. Rechnerverbundsystem:

Entsteht durch den Zusammenschluss selbständiger Rechner mit Hilfe eines Datenübertragungssystems.

Kommunikations- oder Datenübertragungsnetz:

Besteht aus einem zur Datenübertragung geeigneten System von Hardware-Einrichtungen.

Kommunikationsdienst oder Datenübertragungsdienst:

Stellt unter Verwendung eines Datenübertragungsnetzes Übertragungsleistungen und bestimmte Dienste zur Verfügung. Entweder nur reine Datenübertragung oder ggfs. auch sogenannte Mehrwertdienste (Value added networks / services).

Formen des Informationsaustausches:

Systematik der Kommunikationsarten:

Beteiligte Partner:

Verbindungsart:

Medium:

Physikalische Signalart:

Zeitverhalten:

Zugang:

Architektur:

Partnerzahl:

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Datenübertragung

Datenübertragungssystem

Datenübertragungssystem

Bildbeschreibung "Datenübertragungssystem": Eine Datenstation enthält die Datenendeinrichtung sowie die Datenübertragungseinrichtung. Datenendeinrichtung und Datenübertragungseinrichtung sind über eine Schnittstelle (eine Datenverbindung) miteinander verbunden. Zwei Datenstationen kommunizieren miteinander über den sogenannten Datenübertragungsweg, welcher an beiden Enden über eine Schnittstelle zur Datenstation verfügt.

Datenstation (DST):

Hardware-Einrichtungen, die Daten senden und/oder empfangen, bzw. mit denen der Zugang zu Datenübertragungswegen hergestellt wird.

Datenübertragungswege:

Medien, durch die Daten von einer Datenstation zu einer anderen übertragen werden (Leitungen, Funk, Vermittlungskomponenten).

Datenendeinrichtung (DEE):

Übernimmt die Eingabe, die Darstellung und das Senden und Empfangen von Daten.

Datenübertragungseinrichtung (DÜE):

Übernimmt die Anpassung der Signale zwischen Datenendeinrichtung und Datenübertragungsweg (z.B. Modem).

Komponenten einer Datenstation:

Eine Datenstation besteht aus Datenendeinrichtung (Eingabe-Ausgabe-Einheit und Fernbetriebseinheit), Synchronisiereinheit und Datenübertragungseinheit (Signalumsetzer, Anschalteinheit und Fehlerschutzeinheit).

Übertragungsmedien

Übertragungsmedien

Bildbeschreibung "Übertragungsmedien": Eine physikalische Vebindung kann sein: eine Kabelverbindung, eine Funkverbindung oder eine optische Verbindung. Bei der Kabelverbindung wird in Kupferkabel und Glasfaserkabel unterschieden. Kupferkabel sind desweiteren unterteilbar in Adernpaare und Koaxialkabel. Bei der Funkverbindung wird in Terrestrischen Funk und Satellitenfunk unterschieden. Der Terrestrische Funk ist desweiteren unterteilbar in Zellularfunk und Richtfunk. Bei der optische Verbindung wird in Infrarotverbindung und Laserverbindung unterschieden.

Vor- und Nachteile der Netzwerk-Topologien

Ring / Linie:

Grundstruktur Ring / Linie

Bildbeschreibung "Grundstruktur Ring / Linie": In einer Ringstruktur sind die Netzelemente in einem Kreis angeordnet. Ausschließlich direkt nebeneinander liegende Elemente sind miteinander verbunden. In einer Linienstruktur sind die Netzelemente in einer Gerade/Linie angeordnet. Ausschließlich direkt nebeneinander liegende Elemente sind miteinander verbunden. Es gibt ein Anfangs- und ein Endelement.

  1. Vorteile:
    • minimaler Leitungsaufwand
    • einfach erweiterbar
  2. Nachteile:
    • Überlastung bei hohem Volumen
    • Totalausfall bei Ausfall einer Station

Vollständiges / (teil-)vermaschtes Netz:

Vollständiges / (teil-)vermaschtes Netz

Bildbeschreibung "Vollständiges / (teil-)vermaschtes Netz": In einem vollständig vermaschten Netz sind die Netzelemente in einem Kreis angeordnet und alle Elemente sind miteinander verbunden. In einem (teil-)vermaschten Netz sind die Netzelemente in einem Kreis angeordnet und einige Elemente sind auch miteinander verbunden.

  1. Vorteile:
    • extrem leistungsfähig
    • unempfindlich gegen Störungen
  2. Nachteile:
    • besonders aufwendig und teuer
      Anzahl = 0,5 (n2-n)

Stern:

Stern

Bildbeschreibung "Stern": In einer Sternstruktur sind die Netzelemente in einem Stern angeordnet. Ein Element liegt in der Mitte. Von diesem ausgehend sind einzelne Elemente sternförmig angebunden.

  1. Vorteile:
    • einfache Struktur
    • unempfindlich gegen Ausfälle von Knoten/Verbindungen
  2. Nachteile:
    • Abhängigkeit von der Zentrale
    • Starke Beanspruchung des Server

Baum:

Baum

Bildbeschreibung "Baum": In einer Baumstruktur sind die Netzelemente wie in einer Linie angeordnet. Von den einzelnen Linienelementen gehen Verzweigungen zu weiteren Netzelementen ab.

  1. Vorteile:
    • einfache Struktur
    • leicht erweiterbar
  2. Nachteile:
    • Abhängigkeit von Wurzelknoten

Bus:

Bus

Bildbeschreibung "Bus": In einer Busstruktur sind die Netzelemente rechts und links von einer Linie abgehend angeordnet.

  1. Vorteile:
    • keine Beeinträchtigung durch einzelnen Stationsausfall
    • Senden in beide Richtungen
  2. Nachteile:
    • begrenzte Längenausdehnung

Schichten im ISO-OSI-Referenzmodell

OSI: Open Systems Interconnection

anwendungsorientiert:

Schicht 7 = Anwendungsschicht (Application Layer). Bereitstellung von Diensten zur Unterstützung verteilt operierender Anwendungen.

Schicht 6 = Darstellungsschicht (Presentation Layer). Transformation rechnerinterner Darstellungsformen in ein abstraktes, einheitliches Format.

Schicht 5 = Sitzungsschicht (Session Layer). Aufbau und Verwaltung von Sitzungen (Dialogsteuerung, Token-Management, Synchronisation)

transportorientiert:

Schicht 4 = Transportschicht (Transport Layer). Bereitstellung eines sicheren und effizienten Datentransports zwischen Endsystemen.

Schicht 3 = Vermittlungsschicht (Network Layer). Transport von Datenpaketen durch Netze und ggf. über Transitsysteme, Routing.

Schicht 2 = Sicherungsschicht (Data Link Layer). Gewährleistung eines sicheren Transports von Dateneinheiten auf Übertragungswegen.

Schicht 1 = Bitübertragungsschicht (Physical Layer). Übertragung ungesicherter Bitströme auf dem Übertragungsmedium.

TCP/IP-Familie

zu Nr. 5/6/7 (Schicht: Prozess / Applikation):

zu Nr. 4 (Schicht: Transport Host-to-Host):

zu Nr. 3 (Schicht: Vermittlung Internet):

zu Nr. 1/2 (Schicht: Netzwerk):

Leistungsmerkmale für die Datenübertragung

Übertragungszeit:

Durchsatz:

Übertragungssicherheit:

Fehlererkennung:

Beurteilungskriterien für die Datenübertragung:

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Rechnernetze

Klassifizierung von Rechnernetzen nach geografischen Merkmalen

Global Area Network (GAN):

Wide Area Network (WAN):

Local Area Network (LAN):

Metropolitan Area Network (MAN):

Klassifizierung von Rechnernetzen nach Nutzergruppen

Öffentliche Datennetze:

Nichtöffentliche Netze (standortübergreifend):

Corporate Networks:

Virtuelle Private Networks (VPN):

Verbundarten eines Rechnernetzes

Kopplungseinheiten von Rechnernetzen

Repeater:

Reine Verstärkerfunktion auf unterster Ebene ISO/OSI.

Bridge:

Verbindet Netze auf Ebene 2 (Sicherungsschicht), unterschiedliche Übertragungsmedien und Zugriffsverfahren erlaubt.

Router:

Verbindet Netze auf Ebene 3 (Vermittlungsschicht), entscheidet über den schnellsten Transportweg.

Switch:

Einfache und schnelle Kopplungseinheit, keine Kenntnis über die Netztopologie, Alternative zum Router zum Aufbau Virtueller LAN (VLAN).

Hub:

"Verteilerkasten" für den Anschluss von Netzstationen, kann Bridge-, Router-, Konzentratorfunktion integrieren.

Gateway:

Rechner zur Verbindung unterschiedlicher Netze.

Strukturierung der Verkabelung / Kopplung

Backbone-Netz:

Backbone-Netz

Bildbeschreibung "Backbone-Netz": In einem Backbone-Netz sind die Netzelemente wie in einer Busstruktur angeordnet. Desweitern befinden sich von diesem Bus abgehend verschiedene Ringstrukturen.

Zugriffsverfahren im Netzbetrieb

Token-Passing:

CSMA/CD (Wettkampf):

Zeitverfahren:

Polling-Verfahren:

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Verteilte Systeme (Client/Server-Architekturen)

Client-Server-Architektur: Rechnerverbund mehrerer Rechner in einem arbeitsteiligen Konzept.
Bestimmte Rechner erbringen als Server Dienstleistungen für andere Rechner, die Clients.

Beispiele für Server:

Beispiel einer Client-Server-Architektur:

Beispiel einer Client-Server-Architektur

Bildbeschreibung "Beispiel einer Client-Server-Architektur": Ausgangspunkt ist ein Anwendungs-Server. Von diesem abgehend befinden sich sternförmig ein Client und Datei-Server, ein Client und Druck-Server, verschiedene Clients sowie ein Kommunikations-Server. Der Kommunikations-Server wiederum enthält Verbindungen zu mehrerern Clients sowie einem Remote Client.

Alternativen der Client-/Server-Verteilung:

Die nachstehende Grafik zeigt fünf Varianten der Verteilung von Daten, Anwendung und Darstellung auf Server- bzw. Client-Seite:

Alternativen der Client-/Server-Verteilung

Bildbeschreibung "Alternativen der Client-/Server-Verteilung": Alternativen sind Remote Windowing (Darstellung erfolgt auf der Client-Seite, Daten und Anwendung liegen auf der Server-Seite), Kooperative Verarbeitung (Darstellung erfolgt auf der Client-Seite, Daten liegen auf der Server-Seite, Anwendungen liegen sowohl auf der Client- als auch auf der Server-Seite), Remote Data Base (Darstellung und Anwendung erfolgen auf der Client-Seite, Daten liegen auf der Server-Seite), Verteilte Datenbank (Darstellung und Anwendung erfolgen auf der Client-Seite, Daten liegen sowohl auf der Client- als auch auf der Server-Seite), Rightsizing (Darstellung, Anwendung und Daten liegen auf der Client-Seite).

Beispiel einer verteilten Anwendung im Internet:

Beispiel einer verteilten Anwendung im Internet

Bildbeschreibung "Beispiel einer verteilten Anwendung im Internet": Ein Client ist über das Internet/Intranet mit einem WWW-Server verbunden. Der WWW-Server ist über ein lokales Netz mit einem Datenbank-Server verbunden. Abläufe: Auf dem Client wird eine Anmeldemaske dargestellt und Name sowie Passwort übertragen. Der WWW-Server initialisiert die Datenbankabfrage. Der Datenbank-Server ermittelt die Auswahlkriterien und überträgt diese an den WWW-Server. Dieser leitet die Auswahlkriterien an den Client weiter. Auf dem Client wird die Anmeldemaske dargestellt und Name sowie Passwort erneut an den WWW-Server übertragen. Der WWW-Server initialisiert erneut die Datenbankabfrage. Der Datenbank-Server ermittelt und überträgt die Zeugnisse. Der WWW-Server startet den Faxversand oder überträgt die Zeugnisparameter. Der Client selektiert das Zeugnis und als letztes erfolgt der Faxversand seitens des WWW-Server.

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Kommunikationsnetze und -dienste

Bandbreiten gängiger Kommunikationsnetze

Kommunikationstechniken und ihre Bandbreiten, gemessen in bps (bits per second).

Festnetztelephonie:

Mobilkommunikation:

Lokale Netze:

Weitverkehrsbreitbandnetze:

Optische Fernverbindungsstrecken:

Arten von Kommunikationsdiensten

Teledienste:

Trägerdienste:

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Internet / Intranet

Internet (Interconnected Networks)

Gesamtheit aller autonomen Netze und Dienste, die über TCP/IP-Verbindungen erreichbar sind.

Zugang über:

Adressierung im Internet:

  1. IP (Internet Protocol):
    Definiert die Struktur der weltweit eindeutigen numerischen Internet-Adressen (IP-Adresse) zur Identifizierung eines Rechners im Netz und zur Weiterleitung (Routing) der Datenpakete.

    Temporäre Einwahl: Dynamische Zuweisung einer IP-Adresse
  2. DNS (Domain Name Service):
    • Symbolische Namen (Domain Name) für IP-Adressen
    • Übersetzung IPDomain Name durch Name Server
    • Hierarchischer Aufbau, mit steigender Stufe von links nach rechts.
      Beispiel: www.fhtw-berlin.de = Web-Server der FHTW
    • Verwaltung durch eigens eingerichtete Organisationen:
      • Deutschland: DENIC (Deutsches Network Information Center)
      • International: ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)

Wichtige Internet-Dienste:

Elemente des World Wide Web (WWW):

Intranet

Auf dem TCP/IP-Standard basierendes internes Netzwerk.

Ziele: