Erklären Sie was ein Internet Protocol (IP) ist.
Paketvermittelndes Netzwerk (packet switched) auf Basis der Festnetzinfrastruktur
Daten werden von Sender in Pakete zerteilt und mit Kommunikationsprotokoll verschickt
Router bestimmen den Weg der Daten durch das Netz zur IP-Adresse
Empfänger setzt Datenpakete wieder vollständig zusammen
Erklären was ein Autonomous System (AS) ist.
Ein AS ist ein einzelnes IP-Netz oder mehrere zusammengeschaltete IP-Netze, welche als Einheit verwaltet werden. Diese AS werden zum Internet vernetzt
Typischerweise wird ein AS von einem Internet Service Provider/großen Unternehmen/Universität betrieben
Das Inter-AS-Routing erfolgt nach dem Boarder Gateway Protokoll (BGP), welches dem Router alle verfügbaren Verbindungen aufzeigt, über die ein Datenpaket verschickt werden kann
Endkunden müssen die Dienste von ISP nutzen, um Anwendungen des Internets nutzen zu können
Die Physischen Infrastruktur-Elemente des Internets gehören verschiedenene privaten und öffentlichen Investoren
Beschreiben Sie kurz die Entstehung des Internets in den 60er und 70er Jahren.
60er Jahre: US-Verteidigungsministerium gründet in Koopertation mit Universitäten die Advanced Research Projects Agency (ARPA) mit dem Ziel eine System zur Aufrechterhaltung der Kommunikation zwischen Streitkräften und Behörden nach atomaren Schlag zu etablieren
1969: ARPA finanziert die Vernetzung der Großrechner von vier Universtitäten über Telefonleitungen - ARPANET
1971: Erste E-Mail über ARPANET
1984: Erste E-Mail in Deutschland (Uni Karlsruhe)
Beschreiben den Unterschied zwischen dem klassischen Telefonnetz und dem Internet und die jeweiligen Vor- und Nachteile.
Circuit Switched
Packet Switched
Leitungsvermittelndes Telefonnetzwerk garantiert fest, stehende Verbindung zwischen zwei Anschlüssen
Paketvermittelndes Netzwerk auf Basis des Festnetzes leitet kleine Datenpakete dynamisch über verfügbare
(+) Geringere Verzögerung, da weniger Routingaufwand
(+) Konstante Leitungsqualität
(+) Pakete finden ihr Ziel ohne dezididerte Leitung -> Bessere Ausnutzung von Leitungskapazitäten
(-) ineffizient, da eine gesamte Leitung reserviert wird (unabhängig von tatsächlich notwendiger Bandbreite)
(-) Schwankende Übertragungsqualität, höhere Latenz
Geben Sie einen kurzen Abriss über die frühe Geschichte des Internets.
Geschichte des Internets in den 90er Jahren
1989: Tim Berners-Lee entwickelt am CERN das World Wide Web
1991: Erstmals kommerzieller Datenverkehr erlaubt
Private ISPs decken stetig wachsende kommerzielle Nachfrage
1995: Internet Explorer wird gelaunched
Erste Websiten The Economist, Yahoo
Erklären Sie die zwei Arten der pyhsischen Zusammenschaltung von AS.
Direkte Zusammenschaltung
Indirekte Zusammenschaltung über Internet Exchange Points (IXP)
Hohe Übertragungsqualität-/Geschwindigkeit
Hohe Kosten für das Verlegen von Leitungen und Transaktionskosten
Findet vor allem im Backbone-Netz Anwendung
Geringere Kosten als über direkte Verbindungen, AS zahlen Mitgliedsbeitrag
Bündelung des Datenverkehrs kann in Spitzenzeiten leichter zu Engpässen führen
Erläutern Sie die Funktion eines IXPs.
Physischer Knoten, an denen sich mindestens drei AS anschließen um Datenverkehr untereinander auszutauschen
IXPs definieren in der Regel klare, offene Bedingungen für den Zugang
AS zahlen in Abhängigkeit der Übertragungsgeschwindigkeit
Es gibt kommerziell und nicht-kommerziell betriebene IXPs
Erklären Sie im Zusammenhang des vertraglichen Zusammenschaltens von AS, die Methoden “Peering” und “Transit”
Peering
Datenaustausch zwischen Netzbetreibern findet (meistens) ohne finanziellen Ausgleich nach dem Best-effort Prinzip statt
Zumeist Netzbetreiber vergleichbarer Größe
Peering-Partner tauschen nur eigene Daten und die ihrer Kunden aus
Transit
Ein AS leitet Daten eines anderen AS gegen Gebühr weiter
Vereinbarung zwischen AS unterschiedlicher Größe: der kleinere AS braucht den anderen als Zugang zum Internet
Gebühr richtet sich nach Kapazität, erreichbaren Anschlusspunkten, Qualität
Attraktiv für kleine Netzbetreiber
Skizzieren Sie grob die klassische Hierarchie AS.
Nennen Sie Geschäftsmodelle der ersten und zweiten Generation, die durch das Internet entstanden.
Erste Generation: E-Commerce, Suchmaschinen -> Google, Amazon, eBay, PayPal
Zweite Generation: Content Networks -> YouTube, Skype, Facebook
Erläutern Sie die Grenzen des klassichen Internets.
Probleme der Router im klassischen Internet
Router bestimmt, über welche Leitung ein Paket gehen soll
Ist diese belegt, wird das Paket zunächst zwischengespeichert
Ist der Buffer voll, müssen Pakete “fallen gelassen” werden -> “Jitter”
Quality of Service (QoS) - Qualitätsparameter des Internets
Geringe Latenz: Dauer der Signalübertragung
Durchsatz: Datenmenge pro Zeiteinheit
Geringe Paketverlustrate
Kein Jitter: Varianz in der Latenz
Wie sieht das Hierarchie des Internets nach deren Auflösung aus?
Was ist ein Content Delivery Network?
CDN speichern gleiche Inhalte redundant auf verschiedenen Servern (Points of Presence) weltweit
Suchanfrage eines Kunden wird von kostengünstigeren oder naheliegendsten Server bedient
Durch die geographische Nähe des Servers zum Nutzer lässt sich eine Routen durch das Kernnetz vermeiden -> weniger Sprünge zwischen Routern (Hops) und damit verbesserte Übertragungsqualität
Beispiel: Akamai, Netflix mit eigenem CDN
Nennen Sie die vier wesentlichen Entwicklungsfelder der Next Generation Networks.
Zugangsnetz: Einsatz neuer Technologien zur Erreichung hoher Bandbreiten („Next Generation Access“ - NGA)
Core Network: Paketbasierte Datenübermittlung in allen Netzen unter dem gemeinsamen Standard des Internet Protocols (IP) führt zur Konvergenz der verschiedenen Teilnetze.
Kontrollschicht: Aktive Netzsteuerung und Übernahme von Informations- , Verwaltungs-, Sicherheits- und Abrechnungsfunktionen (Netzbetreiber). Offene Schnittstellen sollen unabhängigen Anbietern Netzzugriff garantieren.
Endgeräte: Umrüstung auf IP-basierte Kommunikation, betrifft momentan vor allem telefone (VoIP) und TV (TVIP)
Erklären Sie das Ende-zu-Ende Prinzip.
Dezentrale Struktur: Datenfluss wird größtenteils durch Sender und Empfänger gesteuert
Vorteile
Nutzer an den Enden verfügen als Kollektiv über erhebliche Rechnerleistung, deshalb ist es sinnvoll, die Steuerung dort anzusiedeln
Endgeräte wissen besser, was der Nutzer möchte
Nachteile
Beschränkungen der QoS in der Datenübertragung, Datenverlust, Jitter, begrenzte und unzuverlässige Geschwindigkeit
Daher QoS-sensible Anwendungen nur bedingt möglich
Welche Implikationen ergeben sich für die Kontrollschicht und nennen Sie in dem Zusammenhang Vor- und Nachteile.
Datenpakete können mit Kontrollschicht durch das Netz gelenkt werden
Dies ermöglicht Optimierung und Priorisierung und damit QoS und entsprechende Diesnte
Gatekeeper-Funktion der Kontrollschicht: Manipulationsspielraum
Wer kontrolliert die Kontrollschicht?
Erklären Sie den Begriff Netzneutralität und den ökonomischen Hintergrund der Debatte.
Die Maxime “Netzneutralität”
Net neutrality prohibits ISPs from speeding up, slowing down or blocking Internet traffic based on its source, ownership or destination
ISPs dürfen keine Zahlungen bspw. von Content-Anbietern für Vorzugsbehandlung annehmen
Ökonomischer Hintergund
ISPs beklagen Umsatzverluste und fehlende Mittel für (gesellschaftlich erwünschte) Netzinvestitionen
Argumentation der Netzbetreiber im Detail
Deregulierung führt zu intensivem Preiswettbewerb
Klassische entgeltpflichtige Netzdienste (Telefon, SMS) werden durch kostenlose Over-the-Top Dienste (WhatsApp, SKype) ersetzt
Ausbau neuer Glafasernetze erfordert hohe Investitionen, die somit nicht adäquat finanziert werden können
Wie könnte daher das Internet ohne Netzneutralität aussehen?
Nennen Sie jeweils Argumente für und gegen Netzneutralität.
Argumente Pro NN
Missbrauchpotential von QoS-Technologien durch gezielte Diskrimminierung
Netzbetreiber können Anreize besitzen, denn Best-Effort-Internet vorhandene Ressourcen zu entziehen, um Endkunden auf eigene, kostenpflichtige Dienste umzulenken
Inbesondere könnendie Netzanbieter mit einzelnen CN kooperieren, die dafür bezahlen müssen und andere diskrimminieren
Durch beide Formen wird der Wettbewerb auf der Dienstebene verzerrt
Argumente Contra NN
Qualitätsdifferenzierte Übertragung hat effizienzsteigernde Wirkung
QoS-Technologen können höhere Anforderungen realisieren
Netzeffizienzsteigerungen möglich
Bildung und Vermarktung unterschiedlicher Qualitätsklassen bietet den ISPs die Möglichkeit, an den Gewinnen der CDN zu partizipieren
-> Beteiligung an Netzinvestitionen
Wie schaut die rechtliche Situation sowohl in den USA als auch in der EU aus?
USA: Nachdem die Trump-Administration die NN abgeschafft hat, hat die Biden Regierung 2021 eine Durchführungsverordnung erlassen -> FCC im 2 vs 2 Deadlock
EU: Bekenntnis zum Best-Effort Prinzip, Datentransport unabhängig Inhalt, Herkunft und Anwendung, Provider können allerdings Spezialdienste anbieten -> Hintertür
Erklären Sie die Begriffe “Zero Rating” und “Traffic Shaping”.
Zero Rating: Datenvolumen für ausgewählte Dienste wird von Mobilfunktanbieter bzw. ISP kostenfrei angeboten -> StreamON - Spotify
-> EuGH 2021: Nulltarifoptionen verstoßen gegen die Verordnung über den Zugang zum offenen Internet
Traffic Shaping: Bandbreitenreduzierung bestimmter Dienste durch Verzögeurng der Paketzustellung -> StreamON: HD-Qualität extra bezahlen
Nennen Sie zwei aktuelle Entwicklungen im Internet.
Cloud Computing: Ermöglicht Unternehmen und Privatpersonen Rechenleistung, Software und Speicherkapazitäten aus dem Internet zu beziehen - Vorteile: keine Investitionskosten für eigene Infrastruktur, kein Adminaufwand
Internet of Things: Netzwerk physischer Objekte, die untereinander Daten austauschen - Autnome Fahrzeuge
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