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- © 2015-2023, Daniel Garmann
<dgarmann@freenet.de>, Gymnasium Odenthal, Lizenz: CC-BY-SA- © 2023, Andreas B. Mundt
<andi@debian.org>, Überarbeitung mit kleineren Änderungen, Markdown
Inhaltsverzeichnis
FILIUS2 wurde initial an der Universität Siegen entwickelt, um Unterricht zu Netzwerken und dem Internet zu unterstützen. Zielgruppe sind Lernende in der Sekundarstufe allgemein bildender Schulen. Mit FILIUS werden Lernaktivitäten ermöglicht, die insbesondere entdeckendes Lernen unterstützen sollen. Die Entwickler von FILIUS geben an:
FILIUS ist eine explorative Lernsoftware zum Thema Internetworking. Sie dient dem Erlernen von Grundwissen zum Internets und steht jedem frei zur Verfügung, der sich mit dem Thema Internet näher befassen möchte, ist aber insbesondere für den Einsatz in Schulen gedacht. Die Absicht der Entwickler dieser Software ist es, möglichst viele Nutzer zu gewinnen. Die Etablierung nicht nur an Schulen in Nordrhein-Westfalen, sondern in ganz Deutschland wäre der denkbar größte Erfolg und Lohn für die Mühen, die das Entwickler-Team auf sich genommen hat. Kurz gesagt: Jeder ist herzlich eingeladen die Software herunter zu laden.3
Mit diesem Skript soll Ihnen als Lehrende/r eine Möglichkeit aufgezeigt werden, wie Sie das Programm im Unterricht einsetzen können. Die Erläuterungen werden stets durch Aufgaben ergänzt, deren jeweilige Musterlösung als Download verfügbar ist.
Nach dem ersten Start des Programms erhalten Sie die Möglichkeit, die Sprache einzustellen, welche dann dauerhaft4 gespeichert bleibt. Ab nun zeigt sich das Programm nach dem Start mit folgender Oberfläche:
Das Programm unterscheidet zwischen drei verschiedenen Arbeitsmodi, dem Entwurfsmodus, dem Simulationsmodus und dem Dokumentationsmodus:
In den Entwurfsmodus wechseln Sie, indem Sie auf den Hammer in der oberen Symbolleiste klicken. Dieser Modus
ermöglicht Ihnen den Aufbau oder die Veränderung eines Netzwerkes.
FILIUS befindet sich nach dem Programmstart stets in diesem Modus.
In den Simulationsmodus gelangen Sie, indem Sie auf den grünen Pfeil
klicken. Dieser Modus erlaubt es Ihnen, das
aufgebaute Netzwerk zu simulieren, unterschiedliche Netzwerkanwendungen
auf den Rechnern zu installieren und auszuführen.
Den Dokumentationsmodus erreichen Sie, indem Sie auf den Bleistift
klicken. Dieser Modus ermöglicht es, das Netzwerk
durch Annotationen zu ergänzen und symbolische Gruppierungen im Netzwerk
vorzunehmen.
Bevor Sie nun konkrete Netzwerke aufbauen, werden hier zunächst allgemein die Bedienungsmodi und wesentlichen Komponenten von FILIUS und den simulierten Netzwerken vorgestellt.
In diesem Kapitel wird die Funktionsweise der in FILIUS verwendeten Komponenten allgemein erläutert. Im Anschluss daran werden Sie diese Komponenten nutzen, um schrittweise komplexer werdende Netzwerke aufzubauen und zu simulieren.
FILIUS bietet auf der linken Symbolleiste einen Katalog von Komponenten an, welche im Arbeitsbereich beliebig positioniert, vernetzt, verändert und auch wieder entfernt werden können. Alle Komponenten werden mit der linken Maustaste per Drag & Drop in den weißen Arbeitsbereich gezogen, Kabel werden mit jeweils einem Klick auf die zu vernetzenden Komponenten gelegt. Die Kabelverbindungen aktualisieren sich selbständig, wenn eine Komponente neu positioniert wird. Mithilfe der rechten Maustaste können Sowohl Kabel als auch Komponenten wieder entfernt werden. Im Folgenden soll nun zunächst die Funktion der einzelnen Komponenten allgemein erläutert werden. Eine Konkretisierung erfolgt dann im Kapitel zum Aufbau und Test von Netzwerken.
FILIUS bietet zwei verschiedene Arten von Computern an, die im virtuellen Netzwerk verbunden werden können. Beide Computerarten sind bezüglich ihrer Funktionalität identisch, allerdings bietet es sich an, eine logische Unterscheidung vorzunehmen.
Wählen Sie für Computer, welche die Funktion eines Clients
übernehmen, stets ein Notebook , und für Computer, die die Funktion eines Servers
ausüben, stets den Rechner 
.
Beide Computerarten werden mit der linken Maustaste auf den Arbeitsbereich gezogen. Die Netzwerk-Konfiguration eines Computers erhalten Sie mit Doppelklick auf das Computersymbol. In dem folgenden Fenster können Sie nun Einstellungen bezüglich des Rechnernamens, seiner IP-Adresse und seiner Subnetzmaske vornehmen. Die Standardkonfiguration eines Rechners sieht dabei wie folgt aus:
Wenn Ihnen bzw. Ihren Schülern der Aufbau einer IP-Adresse nicht geläufig ist, so lesen Sie bitte zunächst das Kapitel A zu IP-Adressen im Anhang.
Computer können mithilfe von Kabeln 
verbunden werden. Nachdem Sie das Kabel
gewählt haben, können Sie nun nacheinander zwei andere Komponenten auf
dem Arbeitsbereich anklicken, welche daraufhin mit einem Kabel verbunden
werden.
Sobald mehr als zwei Computer miteinander verbunden werden sollen,
benötigen Sie einen zentralen Knotenpunkt. Die einfachste Art des
Knotenpunkts bietet Ihnen FILIUS mit dem Switch 
. Auch für dieses
Komponente können Sie die Einstellungen mithilfe eines Doppelklicks
anzeigen und ändern. Ein Switch “merkt” sich nach der ersten
Netzwerkanfrage die an ihm angeschlossenen Computer und leitet
Netzwerksignale entsprechend weiter. Ein Switch verbindet üblicherweise
allerdings nur Computer eines einzelnen Netzwerksegments.
Die Funktionalität des Routers (auch: Vermittlungsrechners) besteht darin, anhand einer Weiterleitungstabelle IP-Pakete über Netzwerkgrenzen hinweg zu vermitteln, d.h. weiterzuleiten.
Möchten Sie IP-Pakete aus einem Netzwerk in ein anderes Netzwerk
versenden, so benötigen Sie zur Verbindung der Netzwerke einen Router
. Damit dieser seine
Arbeit richtig durchführen kann, müssen alle an ihn angeschlossenen
Komponenten in unterschiedlichen Netzwerksegmenten liegen. Dies gilt
auch für einzelne Rechner, die evtl. an ihn angeschlossen werden.
Zu Anfang fragt FILIUS, wie viele Schnittstellen der Router
bereitstellen soll. Die hier eingestellte Anzahl kann später in den
Einstellungen des Vermittlungsrechners (Doppelklick auf den Router)
unter der Registerkarte "Allgemein" korrigiert werden.
In den Einstellungen finden Sie auch zu jeder Schnittstelle eine Registerkarte für die Einstellung der Netzwerkkarte des daran befindlichen Netzwerks. Tragen Sie hier die IP-Adresse ein, an die Netzwerksignale gesendet werden sollen (in der Regel die erste oder letzte verfügbare Adresse des Netzwerks). Ebenso muss dann an allen im Netzwerk befindlichen Computern ein Gateway eingetragen werden. Die genauen Einstellungen werden später bei einer entsprechenden Aufgabenstellung konkretisiert.
FILIUS bietet Ihnen die Möglichkeit, über ein real existierendes
Netzwerk mehrere FILIUS-Programme miteinander zu vernetzen und damit
Netzwerksignale im real existierenden Netzwerk zu versenden5. Dafür müssen alle beteiligten
FILIUS-Instanzen ein Modem 
im jeweils eigenen virtuellen Netzwerk einbinden. In
einem der beteiligten virtuellen Netzwerke muss in den Einstellungen das
Modem als Empfänger eingestellt werden, indem das Häkchen vor
"Auf eingehende Verbindungsanfrage warten" gesetzt wird und
über den Button "Aktivieren" die Annahme der Verbindungen
bestätigt wird.
Alle Modems der anderen beteiligten virtuellen Netzwerke können nun über die real existierende Netzwerk IP-Adresse des Empfänger-Modems eine reale Netzwerkverbindung aufbauen. Alle verbunden Modems zeigen den erfolgreichen Verbindungsaufbau durch einen kleinen grünen Punkt an.
FILIUS erlaubt es Ihnen im Simulationsmodus, Software auf den
einzelnen Computern zu installieren, zu deinstallieren und sie
auszuführen. Bitte wechseln Sie dafür in diesen Modus, indem Sie auf den
grünen Pfeil klicken.
Die Software ist vorwiegend dazu gedacht, Netzwerkaktivitäten auf
unterschiedlichen Ebenen des Schichtenmodells sichtbar zu machen. Die
Veranschaulichung der Netzwerkaktivität kann mithilfe des Reglers 
in der Geschwindigkeit
variiert werden. Dazu gehört zum einen die Darstellung der
Netzwerksignale an den Leitungen als auch die Darstellung der Signale im
Schichtenmodell, welches man für jeden Rechner mithilfe der rechten
Maustaste aufrufen kann.
Doch bevor Sie eine Netzwerkaktivität beobachten können, ist es notwendig, Software zu installieren. Mithilfe eines Doppelklicks auf einen Computer oder über dessen Kontextmenü gelangen Sie auf den Desktop des jeweiligen Computers:
Über das Symbol zur Software-Installation 
können Sie nun beliebige Software installieren 
oder deinstallieren 
. Im Folgenden sollen auch hier
zunächst die Funktion der einzelnen Netzwerkanwendungen allgemein
erläutert werden. Eine Konkretisierung erfolgt dann im Kapitel zum
Aufbau und der Simulation von Netzwerken.
FILIUS unterscheiden drei Arten von Anwendungen: Client-Anwendungen, Server-Anwendungen und System-Anwendungen. Diese werden nun den jeweiligen Gruppen entsprechend kurz vorgestellt.
Diese Anwendung ermöglicht es Ihnen, real existierende Dateien von Ihrer Festplatte auf den virtuellen Computer zu übertragen.
Über diese Anwendung haben Sie die Möglichkeit, Systembefehle über eine Kommandozeilen abzusetzen. Eine Liste der verfügbaren Befehle wird Ihnen nach dem Start des Terminals angezeigt.
Mit Ihm können Sie einfache Textdateien z.B.
HTML-Dateien erstellen und bearbeiten. Natürlich können Sie
auch zuvor mit dem Datei-Explorer importierte Dateien verändern.
Hier können Sie Ihre Firewall einrichten, indem Sie bestimmte Ports netzwerkintern oder netzwerkübergreifend sperren oder öffnen.
Dieses Programm erlaubt es Ihnen, ein Bild zu öffnen und zu betrachten.
Diese Anwendung ermöglicht es Ihnen, Emails virtuell zu versenden und zu empfangen.
Mit ihm können Sie Webseiten betrachten. Der Browser kann mit den wichtigsten html-Befehlen umgehen.
Der Client dient dazu, mit einem Server in Kontakt zu treten. Diese Software ermöglicht einen einfachen Test, ob das Netzwerk funktioniert.
Mithilfe dieser `Peer-To-Peer-Anwendung können Sie
Dateien in einem virtuellen Netzwerk teilen.
Mit ihm können Sie die Auflösung symbolischen Rechnernamen in zugehörige IP-Adressen simulieren.
Diese Anwendung erlaubt es Ihnen, mehrere eMail-Konten einzurichten, welche dann mit den eMail-Programmen genutzt werden können
Hiermit machen Sie einen Computer zu einem Webserver, sodass andere
Rechner mithilfe des Webbrowsers auf die Seiteninhalte dieses Computers
zugreifen können. Eine voreingestellte index.html finden
Sie im virtuellen Verzeichnis root/webserver.
Einmal gestartet spiegelt der Echo-Server alle
eingehenden Nachrichten an den jeweiligen Client zurück.
FILIUS ermöglicht es, Netzwerkstrukturen zu dokumentieren und
symbolisch zu gruppieren. Bitte wechseln Sie dafür in diesen Modus,
indem Sie auf den Bleistift klicken .
FILIUS bietet in diesem Modus zwei verschiedene Möglichkeiten, das virtuelle Netzwerk zu dokumentieren, welche hier kurz vorgestellt werden sollen. Im weiteren Verlauf dieses Skripts wird nicht weiter auf Dokumentationsmöglichkeiten eingegangen, dem Leser steht es aber selbstverständlich frei, eigene virtuelle Netzwerke sinnvoll zu dokumentieren.
Mithilfe von Textfeldern können ergänzende Informationen in das virtuelle Netzwerk eingefügt werden. Die Textfelder haben keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Netzwerks im Entwurfsmodus oder auf die Netzwerkaktivitäten im Simulationsmodus.
Das Gleiche gilt für die Gliederungsflächen. Sie dienen dazu, einzelne Teile des virtuellen Netzwerks symbolisch zu gruppieren. Die Flächen können an den Rändern auf die passende Größe gezogen werden und werden nach Verlassen des Dokumentationsmodus hinter die Komponenten gelegt.
Mit der Schaltfläche Exportieren wird das virtuelle Netzwerk als Portable Network Graphic (PNG-Datei) gespeichert.
Im Folgenden sollen nun Netzwerke mit wachsender Komplexität
aufgebaut und getestet werden. Eine Verzahnung von Entwurfs- und
Simulationsmodus ist dabei unumgänglich. Anhand des Symbols bei der
Aufgabenstellung erkennen Sie, ob die jeweilige Aufgabe im Entwurfs-
oder im Simulationsmodus durchzuführen ist.
Die einfachste Art Daten zwischen zwei Rechnern auszutauschen besteht darin, die Rechner direkt mit einem Netzwerkkabel zu verbinden. Man spricht hier von einer Point-To-Point-Verbindung. In der Praxis können so zwei Rechner direkt mit einem sogenannten crossover-Kabel verbunden werden.
Aufgabe 1
Die Computer sollen die abgebildeten Namen sowie die IP-Adressen
192.168.0.10/24und192.168.0.11/24besitzen. Durch die Subnetzmaske/24bzw.255.255.255.0stellen Sie sicher, dass beide Computer im selben Netzwerk liegen.Hinweis: Wenn Sie die Namen nicht manuell eingeben wollen, so können Sie durch ein Häkchen vor
"IP-Adresse als Name verwenden"den Namen automatisch setzen lassen.Aufgabe 2a
0.10eine Befehlszeile. Starten Sie die Befehlszeile und testen Sie die Verbindung zum Rechner0.11mit dem Befehlping 192.168.0.11. Beobachten Sie die Netzwerkaktivität, indem Sie sich den Datenaustausch von Rechner0.10anzeigen lassen.
An dem Fenster erkennt man, dass der Computer viermal ein ICMP-Paket an den anderen Computer schickt (
ping). Der Computer wartet nun jedes Mal ab, ob eine Antwort (pong) von dem anderen Computer zurück kommt. Diesen Datenaustausch kann man auch in dem Datenaustausch-Fenster erkennen, wobei die ersten beiden Zeilen des Datenaustauschs zum Adress Resolution Protocol gehören, welches die physikalische Adresse des Rechners ermittelt. Die nächsten acht Zeilen stehen jeweils paarweise für einenping-pongAustausch und gehören zum Internet Control Message Protocol (ICMP), welches Bestandteil des Internetprotokolls IPv4 ist:
Man erkennt auch, dass die Netzwerkaktivität maximal auf der Vermittlungsschicht abläuft. Höher liegende Schichten werden für diesen Verbindungstest noch nicht benötigt. Durch Klick auf eine einzelne Zeile des Datenaustauschs werden Informationen der darunter liegenden Schichten sowie konkrete Informationen zu den einzelnen verwendeten Schichten angezeigt.
Aufgabe 2b
ipconfig, oderhost localhostoderdir. Der Sinn deshost-Befehls wird zu einem späteren Zeitpunkt im Zusammenhang mit einem DNS-Server evtl. deutlicher.
Sobald Sie in einem Netzwerk mehr als zwei Rechner verbinden wollen, benötigen Sie einen Switch, an den Sie beliebig viele Rechner anschließen können. Der Switch merkt sich im Simulationsmodus alle MAC-Adressen der an ihn angeschlossenen Netzwerkschnittstellen, soass er nach der ersten Netzwerkaktivität stets die Datenpakete an den zugehörigen Port (Anschlussbuchse) weiterleiten kann. Dieses Komponente nutzen wir nun, um drei Rechner miteinander zu verbinden.
Aufgabe 3
192.168.0.12/24, welcher damit im gleichen Netzwerk liegt. Achten Sie darauf, dass Sie von nun an für Computer mit der Funktion eines Servers das Rechner-Symbol
Aufgabe 4
0.12einenEcho-Serverund starten diesen auf dem voreingestellten Port55555. Installieren Sie auf einem Client einenEinfachen Clientund verbinden Sie diesen mit dem Server. Senden Sie vom Client einige Textnachrichten und beobachten Sie den Effekt. Schauen Sie sich auch die Netzwerkaktivität im Datenaustausch-Fenster des Clients an.
Sie können am Datenaustausch beobachten, dass bereits bei der Anmeldung die Transportschicht eine Rolle in der Netzwerkaktivität spielt. Die Verbindung des Clients mit dem Server durchläuft also schon drei Schichten. Die ersten beiden Zeilen des Datenaustauschs gehören wieder zur Ermittlung der Zuordnung MAC-IP-Adresse (Address Resolution Protocol, ARP).
Sobald nun eine Nachricht geschickt wird, tritt die vierte Schicht, die Anwendungsschicht, in Aktion. Die Anwendung, also der
Einfache Client, benötigt zur Kommunikation zunächst die Anwendungsschicht, dann die Transportschicht, dann die Vermittlungsschicht und schließlich die Netzzugangsschicht. Dies erkennen Sie, wenn Sie auf die erste dunkelblau hinterlegte Zeile klicken und Ihnen das rechts abgebildete Schichtenmodell angezeigt wird.
Bei zukünftigen Aufgaben im Simulationsmodus sollten Sie immer Mal wieder den Datenaustausch im Datenaustausch-Fenster anschauen, um zu verstehen, welche Informationen die jeweilige Anwendung tatsächlich über das Netz schickt. Sie werden z.B. bei der Versendung von eMails erkennen, welche Datenflut über das Netzwerk verschickt werden muss.
Doch bevor Sie neue Anwendungen installieren und testen sollen, erweitern Sie Ihr bestehendes Netzwerk mit drei Rechnern um ein weiteres Netzwerk mit drei zusätzlichen Rechnern.
Aufgabe 5
192.168.1.10/24bis192.168.1.12/24. Verbinden Sie anschließend die beiden Netzwerke mit einem Vermittlungsrechner, welcher die Netzwerkkarten mit den Adressen192.168.0.1/24und192.168.1.1/24besitzt.
ping-Befehl die Verbindung von Rechner0.10zum Rechner1.10.Wenn Sie alles so gemacht haben, wie oben beschrieben, so zeigt Ihnen FILIUS die folgende Fehlermeldung an:
Das Problem liegt darin, dass die Verbindungsanfrage das Netz verlassen müsste. Allerdings ist bei den einzelnen Rechnern noch kein Gateway eingestellt, welches bestimmt, wohin Pakete geschickt werden, die nicht an Adressen im eigenen Netzwerk adressiert sind.
Aufgabe 6
192.168.0.1. Diese Adresse wählen Sie als Gateway der drei linken Computer. Entsprechend stellen Sie das Gateway192.168.1.1für die drei rechten Computer ein.
Sie erkennen am Protokoll (Datenaustausch-Fenster), dass die erste Verbindungsanfrage wesentlich länger dauert, als die folgenden drei Anfragen. Dies liegt daran, dass die Weiterleitungstabellen der beiden Switche zu Anfang noch leer sind und bei der ersten Anfrage befüllt werden.
Aufgabe 7
Einfachen ClientundEcho-Server. Installieren Sie dazu auf dem Rechner1.10einenEinfachen Clientund verbinden Sie ihn mit dem Server0.12.
Eine der wichtigsten Aufgaben des heutigen Internets ist zweifelsohne das World Wide Web. Mithilfe von FILIUS können Sie die grundlegenden Abläufe bei der Kommunikation zwischen einem Webbrowser und einem irgendwo anders befindlichen Webserver simulieren und analysieren.
Unser bisher aufgebautes Netz ist für diesen Zweck bereits
ausreichend, der Server 0.12 soll dabei die Funktion des
Webservers übernehmen, der Rechner 1.10 übernimmt die
Funktion des Webbrowsers. Doch zunächst kümmern wir uns um den
Webserver.
Aufgabe 8
0.12einen Webserver und einen Texteditor. Starten Sie den Texteditor und öffnen Sie hiermit die Dateiindex.htmlaus dem virtuellen Verzeichnisroot/webserver. Passen Sie denhtml-Code so an, dass eine Seite mit Ihren Informationen angezeigt wird. Erstellen Sie auch eine neue Seitekontakt.html, welche von der Startseite verlinkt werden soll.
Aufgabe 9
"Starten"(linkes Bild).Installieren Sie dann auf dem Rechner
1.10einen Webbrowser. Starten Sie den Browser und bauen Sie eine Verbindung zum Webserver auf, indem Sie die URLhttp://192.168.0.12in die Adressleiste des Webbrowsers eingeben (rechtes Bild).
Allerdings entspricht diese Art der Kommunikation in dem Browser noch nicht der gewohnten Art, Webseiten anderer Server aufzurufen. Sie sind es gewohnt, eine Webseite über eine URL aufzurufen, die nicht die IP-Adresse des Webservers enthält. Die Zuordnung zwischen Rechnername und zugehöriger IP-Adresse übernimmt ein Domain Name System Server, kurz DNS-Server, der nun von Ihnen eingerichtet werden soll.
Aufgabe 10
192.168.2.10/24und dem Gateway192.168.2.1. Ändern Sie die Anzahl der Schnittstellen am Vermittlungsrechner auf drei ab, indem Sie auf der Registerkarte"Allgemein"des Vermittlungsrechners den Button"Verbindungen verwalten"anklicken. Ergänzen Sie die auf der neuen Registerkarte zur dritten Netzwerkkarte die Einstellungen: IP-Adresse192.168.2.1/24und damit Netzmaske255.255.255.0. Verbinden Sie anschließend den neuen Server mit dem Vermittlungsrechner.
Damit nun alle Rechner die Auflösung der IP-Adresse über den DNS-Server nutzen können, muss in den Einstellungen eines jeden Rechners die IP-Adresse des DNS-Servers eingetragen werden.
Aufgabe 11
192.168.2.10ein. Dies entspricht dem gerade erstellten Domain Name Server.
Nun müssen Sie dem Webserver noch eine passende URL geben und im DNS-Server eintragen.
Aufgabe 12a
2.10die AnwendungDNS-Serverund starten Sie diese Anwendung direkt mit einem Doppelklick. Tragen Sie in die Eingabefelder den Rechnernamen (Domainnamen)www.filius.deund die zugehörige IP-Adresse192.168.0.12ein und bestätigen Sie die Eingaben mit dem Button"Hinzufügen". Starten Sie abschließend den DNS-Server mit dem Button"Starten"(linkes Bild). Testen Sie die Verbindung von Ihrem Webbrowser nun mit der URLhttp://www.filius.de(rechtes Bild).
Wenn Ihnen der Browser “Server konnte nicht erreicht werden!” anzeigt, so liegt es in der Regel daran, dass Sie entweder den DNS-Server nicht gestartet haben oder dass Sie eine URL aufgerufen haben, deren in der URL enthaltener Rechnernamen noch nicht in der Tabelle des DNS-Servers eingetragen wurde.
Aufgabe 12b
host-Befehl, nun allerdings mit dem Rechnernamenwww.filius.de. Sie werden sehen, dass der DNS-Server nun seine Dienste tut und die richtige IP-Adresse ermittelt:
FILIUS erlaubt es Ihnen, den eMailverkehr zwischen verschiedenen eMail-Servern zu simulieren. Zunächst werden Sie einen einzelnen eMail-Server einrichten, der von einem eMail-Programm verwendet wird. Später werden Sie mehrere miteinander vernetzte eMail-Server einrichten.
Aufgabe 13
0.12, auf dem zuvor Ihr Web-Server lief, nun die Anwendung “eMail-Server” und starten Sie diese Anwendung direkt mit einem Doppelklick. Richten Sie ein neues Konto mit dem Benutzernamenbobund dem Passwortbobein (linkes Bild). Kontrollieren Sie Ihre Eingaben in der Konten-Liste (rechtes Bild). Starten Sie anschließend den eMail-Server über den Button Starten.
Als nächstes muss der DNS-Server so eingerichtet werden, dass er die Maildomain auflösen kann.
Aufgabe 14
2.10. Fügen Sie einen neuen Mailaustausch mit der Maildomainfilius.deund dem Domainnamen des Mailserverswww.filius.deein. Starten Sie den Server erneut.
Nun muss nur noch das eMail-Programm installiert und eingerichtet werden.
Aufgabe 15
0.10, auf dem Sie zu Anfang die Befehlszeile installiert hatten, nun die Anwendung"E-mail Programm"und starten Sie diese. Klicken Sie auf den Button"Konto einrichten"und tragen Sie die folgenden Informationen Ihres eMail-Servers ein (linkes Bild):
Name:
bob
eMail-Adresse:
bob@filius.de
POP3-Server:
www.filius.de
POP3-Port:
110
SMTP-Server:
www.filius.de
SMTP-Port:
25
Benutzername:
bob
Passwort:
bob
Schreiben Sie anschließend an
bob@filius.de(also an sich selbst) eine eMail und rufen Sie diese auch wieder ab (rechtes Bild).
Aufgabe 16
bert@filius.de. Richten Sie ein eMail-Programm auf dem Rechner0.11entsprechend ein, dassbobundbertsich gegenseitig Nachrichten schicken können.
Zuletzt werden Sie nun einen zweiten eMail-Server einrichten, welcher
sich im Netz auf der rechten Seite (192.168.1.0) befinden
soll.
Aufgabe 17
1.13, richten Sie hierauf einen Mailserver mit der Maildomainfilia.comein. Fügen Sie abschließend ein Kontoalice@filia.comhinzu.
Erweitern Sie die Mailaustausch-Tabelle des DNS-Servers, dass auch diese neue Maildomain erkannt wird. Richten Sie auf dem Rechner
1.10ein eMail-Programm füralice@filia.comein. Testen Sie den eMail-Versand zwischenbob@filius.deundalice@filia.com.
Nachdem Sie nun die grundlegenden Funktionen von FILIUS kennen gelernt haben, soll nun noch ein kleiner Ausblick zeigen, welche Möglichkeiten FILIUS weiterhin bietet. Inwieweit diese Erweiterungen im Unterricht integriert werden können, ist von der Lerngruppe und den Systemvoraussetzungen abhängig.
Bereits bei den Komponenten wurde Ihnen das Modem als Möglichkeit vorgestellt, das virtuelle Netzwerk zu verlassen und Netzwerksignale über das reale Netzwerk zu versenden. Voraussetzung zur Nutzung dieser Funktionalität ist, dass entsprechende Verbindungen nicht durch lokale Firewalls unterbunden werden. Veranschaulichen Sie sich die Funktionsweise an folgendem kleinen Beispiel, in dem lediglich ein Rechner über das Modem das virtuelle Netzwerk verlassen kann.
Aufgabe 18
"Auf eingehende Verbindungsanfrage warten"und klicken Sie auf den Button"Aktivieren". Stellen Sie dann am Computer B das Modem so ein, dass es sich mit Computer A verbindet. Tragen Sie dazu die reale IP des Computers A in das Feld IP-Adresse ein und drücken Sie danach auf den Button"Verbinden". Beide Modems leuchten bei erfolgreicher Verbindungsaufnahme grün.
Ab jetzt können Sie auf beiden Computern A und B die virtuellen
Rechner für den Netzwerkbetrieb einrichten. Z.B. könnten Sie einen
Echo-Server auf dem virtuellen Rechner auf Computer A
installieren, wogegen auf dem virtuellen Rechner auf Computer B ein
Einfacher Client installiert wird. Nachdem Sie den
Echo-Server gestartet haben, sollte sich der virtuelle
Rechner auf Computer B mit dem Echo-Server verbinden
können.
Aufgabe 19
Echo-Serverund denEinfachen Clientauf den virtuellen Rechnern der beiden Computer A und B. Starten Sie denEcho-Serverund testen Sie denEinfachen Client. Testen Sie auch andere Anwendungen auf den virtuellen Rechnern. Schauen Sie sich auch den Datenaustausch auf den Rechnern an.
FILIUS bietet Ihnen die Möglichkeit, mehrere Rechner einem Peer-To-Peer-Netzwerk hinzuzufügen und über dieses Netzwerk Dateien mithilfe der Anwendung Gnutella auszutauschen.
Alle Rechner in einem solchen Netzwerk haben sowohl Client- als auch Server-Funktionalität. Im folgenden Netzwerk wird jedoch für alle vernetzten Computer das Laptop-Symbol verwendet.
Aufgabe 20
index.htmlaus dem Verzeichniswebserverin das Verzeichnispeer2peer.Starten Sie nun auf dem Rechner
0.12die Anwendung"Gnutella"und treten Sie dem Netz von Rechner0.10bei (IP-Adresse192.168.0.10). Die Liste der verbundenen Nachbarn sollte sich selbstständig aktualisieren (linkes Bild). Nun können Sie im Netz nach der Dateiindex.htmlsuchen und gefundene Datei herunterladen (rechtes Bild).
In großen Netzwerken ist es günstig, die IP-Adress-Vergabe der Computer in diesem Netzwerk automatisch durchzuführen; ein DHCP-Server übernimmt diese Aufgabe. FILIUS besitzt ebenfalls die Möglichkeit, DHCP-Server einzurichten und deren Funktion zu simulieren. Im folgenden Ergänzen Sie nun das Netzwerk der letzten Aufgabe um einen DHCP-Server:
Aufgabe 21a
10.0.0.10/24und richten Sie dann über den Button den Server als DHCP-Server ein.
Nun zeigt Ihnen FILIUS einen Dialog, in dem Sie die Einstellungen für den DHCPServer vornehmen können. Übernehmen Sie den Adressbereich von
10.0.0.100bis10.0.0.200und aktivieren Sie DHCP mit einem Häkchen vor"DHCP aktivieren".
Aufgabe 21b
"DHCP zur Konfiguration verwenden". Sie erkennen, dass zuvor gewählten Einstellungen schattiert dargestellt werden und nicht mehr änderbar sind.
ipconfig, welche IP-Adresse dem Rechner vom DHCP-Server zugewiesen wurde.
FILIUS bietet Ihnen die Möglichkeit, eigene Software, welche auf den virtuellen Rechner installiert und gestartet werden kann, zu erstellen und einzubinden.
Über das Symbol gelangen
Sie zu einem Assistenten, der Ihnen die Integration eigener Software,
z.B. eines selbst erstellten Chat-Servers und Chat-Clients ermöglicht.
FILIUS stellt Ihnen dafür ein Programmraster zur Verfügung, welches Sie
dann Ihren Vorstellungen entsprechend anpassen können.
Im Kapitel zur Verbindung zweier Netzwerke über einen Vermittlungsrechner haben wir uns darauf beschränkt, alle Netzwerke über einen einzelnen Vermittlungsrechner zu vernetzen. Die Realität sieht allerdings anders aus, denn üblicherweise sind viele Vermittlungsrechner in Form eines vermaschten Netzes miteinander verbunden, d.h. der Weg eines Datenpakets ist nicht unbedingt eindeutig bestimmt. Betrachten wir zunächst folgendes Beispiel:
Aufgabe 22a
2.0.0.0/24verbunden ist und mit Router III im Netzwerk3.0.0.0/24verbunden ist. Geben Sie dem Router I immer die erste Adresse im Netzwerk. Richten Sie dann den Router II so ein, dass er mit Router III im Netzwerk1.0.0.0/24verbunden ist. Geben Sie dem Router II immer die zweite Adresse im Netzwerk. Geben Sie abschließend dem Router III immer die dritte Adresse im Netzwerk.
Insgesamt ergibt sich dann folgendes Bild:
Nun fehlen noch die Einstellungen für die Weiterleitungen. Richten Sie zunächst die Gateways für die Rechner der einzelnen Netze ein:
Aufgabe 22b
0.10aus dem LAN A das Gateway192.168.0.1ein, d.h. der Router I wird als Gateway verwendet. Richten Sie analog für den Rechner1.10aus dem LAN B das Gateway192.168.1.1ein und für den Rechner2.10aus dem LAN C das Gateway192.168.2.1.
FILIUS besitzt die Möglichkeit, die Weiterleitung im Netzwerk
zwischen verschiedenen Routern selbstständig zu übernehmen. Dafür muss
in den einzelnen Vermittlungsrechnern das Häkchen hinter
"Automatisches Routing" gesetzt werden und danach
übernehmen die Vermittlungsrechner das automatische Routing über das
Routing Information Protocol (RIP). Für ein besseres
Verständnis, wie das Routing tatsächlich abläuft, besitzt FILIUS aber
immer noch die Möglichkeit, die Weiterleitung im Netzwerk manuell
einzurichten. Jeder Router besitzt seine eigene Weiterleitungstabelle,
welche angibt, wie eingehende Pakete weitergeleitet werden. Folgende
Tabellen ergeben sich für das oben dargestellte Netzwerk mit drei
Routern:
| Ziel | Netzmaske | Next Hop | Interface |
|---|---|---|---|
| 192.168.1.0 | 255.255.255.0 | 2.0.0.2 | 2.0.0.1 |
| 192.168.2.0 | 255.255.255.0 | 3.0.0.3 | 3.0.0.1 |
| Ziel | Netzmaske | Next Hop | Interface |
|---|---|---|---|
| 192.168.0.0 | 255.255.255.0 | 2.0.0.1 | 2.0.0.2 |
| 192.168.2.0 | 255.255.255.0 | 1.0.0.3 | 3.0.0.2 |
| Ziel | Netzmaske | Next Hop | Interface |
|---|---|---|---|
| 192.168.0.0 | 255.255.255.0 | 3.0.0.1 | 3.0.0.3 |
| 192.168.1.0 | 255.255.255.0 | 1.0.0.2 | 1.0.0.3 |
Aufgabe 22c
"Alle Einträge anzeigen".
2.10einenEcho-Serverund auf dem Rechner0.10einenEinfachen Client. Verbinden Sie den Client mit dem Server und beobachten Sie die Netzwerkaktivität.
IP-Adressen in der Internet-Protocol Version 4 (IPv4)
bestehen aus 32 Bit, aufgeteilt in 4 Blöcke mit je 8 Bit. Damit sind
IP-Adressen von 0.0.0.0 bis 255.255.255.255
möglich. Zum besseren Verständnis des Routing-Prozesses ist eine
Darstellung der Dezimalzahlen im Binärsystem hilfreich.
Aufgabe A1
Wiederholen Sie die Umrechung zwischen dem Binär- und dem Dezimalsystem. Wandeln anschließend in das jeweils andere Stellenwertsystem um.
- )
1101 1110₂- )
0011 1111₂- )
1111 1101₂- )
0101 1010₂- )
96₁₀- )
254₁₀- )
17₁₀- )
127₁₀
Eine Subnetzmaske ist in IPv4 ebenfalls eine 32-Bit-Zahl, welche eine IP-Adresse in Netzwerkteil und Geräteteil trennt. Durch UND-Verknüpfung der IP mit der Subnetzmaske erhält man den Netzwerkteil. Durch UND-Verknüpfung mit der invertierten Subnetzmaske erhält man den Geräteteil.
Die kleinste Adresse des Netzwerks beschreibt das Netzwerk selbst, die größte Adresse ist für Broadcasts reserviert.
Beispiel:
IP-Adresse:
192.145.96.201 = 11000000.10010001.01100000.11001001Subnetzmaske:
255.255.255.240 = 11111111.11111111.11111111.11110000UND-Verknüpfung ergibt den Netzwerkteil:
192.145.96.192 = 11000000.10010001.01100000.11000000UND-Verknüpfung mit der invertierten Subnetzmaske ergibt den Geräteteil:
0.0.0.9 = 00000000.00000000.00000000.00001001Die größte Adresse im Netzwerk (alle Gerätebits
= 1) ist für Broadcasts reserviert.Broadcast:
192.145.96.207 = 11000000.10010001.01100000.11001111Nutzbarer Adressbereich im Netzwerk:
192.145.96.193 = 11000000.10010001.01100000.11000001bis192.145.96.206 = 11000000.10010001.01100000.11001110Oft wird als Default-Gateway die erste oder letzte nutzbare Adresse verwendet, hier also
192.145.96.193oder192.145.96.206.Der Netzwerkteil (alle Gerätebits
=0) ist gleichzeitig die Netz(werk)adresse.Aufgabe A2
Vervollständigen Sie die folgende Tabelle!
IP Subnetzmaske Netz-ID Geräteteil erste nutzbare Adresse Broadcast Adresse Anzahl nutzbarer Adressen 192.168.213.15 255.255.255.192 172.16.5.254 255.255.255.0 172.254.13.8 255.255.248.0 10.38.133.5 255.255.0.0 10.0.0.15 255.0.0.0 Aufgabe A3
Eine Nachricht wird im Netzwerk mit der Subnetzmaske
255.255.248.0von einem Rechner mit der IP-Adresse192.168.203.15an einen Rechner mit der IP-Adresse192.168.200.65geschickt. Bleibt die Nachricht im selben Netzwerk-Segment oder muss sie über ein Gateway geroutet werden?
