Klausur

Lastenheft (Sicht des Kunden)

• Dokumentiert, was der Kunde will (Anforderungskatalog)

• Enthält Erwartungen, Anforderungen, Wünsche des Kunden

• Grundlage für das Angebot und das Pflichtenheft

• Wird oft als Kundenspezifikation bezeichnet

• Hilft dem Kunden, sich mit seinen Zielen auseinanderzusetzen

• Dient dem Auftragnehmer als Orientierung während des Projekts

Aufbau Lastenheft

• Ist-Zustand beschreiben (Voraussetzungen)

• Grobe Ziele definieren

• Zuständigkeiten angeben

• Anforderungen in Muss- und Wunsch-Kriterien aufteilen

• Quantitative Größen festlegen

• Anforderungen übersichtlich nach Schlagwörtern sortieren

Pflichtenheft (Antwort des Auftragnehmers)

• Dokumentiert, wie das Projekt umgesetzt wird

• Antwort auf das Lastenheft

• Konkrete Umsetzungsvorschläge des Auftragnehmers

• Arbeitet mit Ausschlussprinzip (Fälle werden ein- oder ausgeschlossen)

• Elementare Arbeitsgrundlage für die Projektumsetzung

• Muss vom Auftraggeber freigegeben werden, bevor Umsetzung beginnt

Aufbau Pflichtenheft

• Ausgangssituation dokumentieren, Ziele definieren

• Muss-, Wunsch- und Abgrenzungskriterien kennzeichnen

• Prozessabläufe beschreiben, Stärken/Schwächen aufführen

• Soll-Konzept erstellen (Beschreibung der geplanten Lösung)

• Technische Strukturen beschreiben (falls nötig)

• Tabellarische Übersicht wichtiger Daten, Anmerkungen, Notizen

• Checklisten, Ablaufpläne, Belege als Anhang hinzufügen

1. RAID schützt Anwendungsdaten auf Festplatten und SSDs

2. Bietet Balance zwischen Schutz, Leistung und Kosten

3. Höhere Leistung/Schutz = höhere Kosten

4. RAID-Level definiert Schutz- und Leistungsgrad

5. RAID = Zusammenschluss mehrerer physischer Laufwerke zu einer logischen Festplatte (LUN)

6. RAID bleibt relevant trotz neuer Technologien (Erasure Coding, SSDs)

7. Hersteller unterstützen weiterhin verschiedene RAID-Level

Was du im Bild siehst

• Netz (links) → das ist der normale Strom aus der Steckdose (Wechselstrom).

• Geräte (rechts) → z. B. dein PC, Server oder was du absichern willst.

Normalbetrieb (grüne Pfeile)

• Der Strom aus dem Netz geht direkt zu den Geräten.

• Gleichzeitig lädt der Gleichrichter die Batterie (Akkumulator) auf.

• Der Wechselrichter macht in dieser Zeit fast nichts – er wartet nur.

Bei Netzausfall (rote Pfeile)

• Wenn der Strom weg ist, schaltet die USV automatisch um.

• Die Batterie gibt Gleichstrom ab.

• Der Wechselrichter macht daraus wieder Wechselstrom, den deine Geräte brauchen.

• So bekommen deine Geräte weiter Strom, bis die Batterie leer ist.

• Deutsch: „Spannungsunabhängig“

• Wird auch Line-Interactive-USV genannt.

• Unterschied zur VFD (die du vorher hattest):

  • Hier gibt es einen AVR (Automatic Voltage Regulator).

  • Der AVR korrigiert Spannungsschwankungen (zu hoch oder zu niedrig), ohne dass gleich auf Batterie umgeschaltet werden muss.

Im Normalbetrieb (grüne Pfeile)

• Strom aus dem Netz geht durch den AVR → wird geregelt → Geräte bekommen eine stabile Spannung.

• Gleichrichter lädt Batterie, wie bei VFD.

• Wechselrichter wartet.

Bei Netzausfall (rote Pfeile)

• Batterie übernimmt wie vorher.

• Gleichstrom → Wechselrichter → Wechselstrom → Geräte laufen weiter.

Vorteile gegenüber VFD

• Besserer Schutz: Auch bei Spannungsschwankungen (z. B. Unterspannung, Überspannung) bleiben Geräte stabil versorgt.

• Batterie wird geschont: Sie wird nur bei echtem Stromausfall benutzt, nicht bei kleinen Schwankungen.

Kurz-Merkpunkte für dich:

• VI (Voltage Independent) = Line-Interactive-USV

• AVR regelt Spannung ohne Batterieeinsatz.

• Batterie übernimmt nur bei Stromausfall.

• Schutz ist besser als bei VFD.

• Deutsch: „Spannungs- und frequenzunabhängig“

• Wird auch Online-USV oder Doppelwandler-USV genannt.

• Hauptunterschied: Hier sind deine Geräte immer vom Netz getrennt – sie bekommen ihren Strom ständig aus dem Wechselrichter.

Wie funktioniert das?

Normalbetrieb (grüne Pfeile)

1. Netzstrom geht in den Gleichrichter → wird zu Gleichstrom.

2. Gleichstrom lädt die Batterie und geht gleichzeitig in den Wechselrichter.

3. Wechselrichter macht daraus wieder sauberen Wechselstrom → versorgt deine Geräte.

➡️ Deine Geräte sind also immer am Wechselrichter, nicht direkt am Netz.

Bei Netzausfall (rote Pfeile)

• Gleichrichter bekommt keinen Strom mehr.

• Batterie liefert Gleichstrom → Wechselrichter → Geräte laufen weiter.

• Kein Umschalten nötig, weil Geräte eh schon am Wechselrichter hängen → keine Unterbrechung, nicht mal für Millisekunden.

Bei USV-Defekt/Überlast (blaue Pfeile)

• Es gibt eine Bypass-Leitung → Geräte bekommen Strom direkt vom Netz, damit sie weiterlaufen.

Vorteile von VFI

• Beste Stromqualität: Spannung und Frequenz sind immer perfekt.

• Kein Umschaltmoment: Geräte merken keinen Netzausfall.

• Filtert Störungen komplett raus: Spannungsschwankungen, Frequenzfehler, harmonische Verzerrungen → alles egal.

• Ideal für kritische Geräte (Server, Medizintechnik, Rechenzentren).

Nachteil

• Teurer als VFD und VI.

• Wirkungsgrad etwas geringer (weil der Strom immer umgewandelt wird).

Merksatz:

VFI = Strom immer „neu gemacht“ → Geräte bekommen perfekt sauberen Strom, egal was im Netz passiert.

1. Ethernet = Technik für kabelgebundene Datennetze (LAN)

   • umfasst Software (Protokolle) + Hardware (Kabel, Netzwerkkarten, Verteiler)

2. Ermöglicht Datenaustausch in Form von Frames zwischen Geräten im LAN (Computer, Drucker usw.)

3. Übertragungsraten: 1 Mbit/s bis aktuell 400 Gbit/s

   • in Entwicklung: 800 Gbit/s und 1,6 Tbit/s

4. Reichweite:

   • klassisches LAN → innerhalb eines Gebäudes

   • über Glasfaser → bis 80 km (proprietär auch mehr)

5. Ethernet legt fest:

   • Kabeltypen und Stecker

   • Signalübertragung (Bitübertragungsschicht)

   • Paketformate (Datenrahmen)

6. OSI-Modell:

   • Layer 1 (Physikalische Schicht)

   • Layer 2 (Data-Link-Schicht)

7. Entspricht IEEE-Norm 802.3

• Standard: IEEE 802.3af (Clause 33).

• Übertragung von Daten + Strom über dasselbe Twisted-Pair-Kabel.

• Funktionsweise:

  • ungenutzte Adern → Strom

  • oder Gleichstrom zusätzlich zum Datensignal.

  • nur PoE-fähige Geräte werden mit Strom versorgt (Schutzlogik).

• Leistungsklassen:

  • 802.3af (PoE, 2003) → 48 V, bis 15,4 W

  • 802.3at (PoE+, 2009) → bis 30 W bei 54 V

  • 802.3bt (4PPoE, 2018) → bis 100 W über alle 4 Aderpaare

Schema: XX / YZZ

• XX = Gesamtschirmung

  
  

  • U = ungeschirmt (Unshielded)

  • F = Folienschirm (Foiled)

  • S = Geflechtschirm (Screened)

  • SF = Folie + Geflecht

  
  

• Y = Aderpaarschirmung

  
  

  • U = ungeschirmt

  • F = Folienschirm

  • S = Geflechtschirm

  
  

• ZZ = Kabelart

  
  

  • TP = Twisted Pair

  • QP = Quad Pair

  
  

• Standard für die Kontaktierung von RJ-45-Steckern & Buchsen

• Definiert zwei Varianten: TIA-568A und TIA-568B

• Erstellt von: EIA, TIA und ITU

• Einsatz in:

  • LANs (Ethernet: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T)

  • digitale Telefonsysteme

• TIA-568A heute häufiger genutzt

Anschlüsse

• 48x 10/100/1000BASE-T RJ45 → 48 normale Kupferports, bis 1 Gbit/s

• 2x 1G RJ45/SFP Combo → entweder RJ45 oder Glasfaser (SFP-Modul) nutzbar

• 2x 1G/10G SFP+ → Glasfaser-Ports bis 10 Gbit/s

• IEEE 802.3af/at → unterstützt Power over Ethernet (PoE / PoE+).

• BCM56150 → Broadcom-Chipsatz, Herzstück des Switches.

  • 👉 Bestimmt Leistungsfähigkeit und Funktionen

• Switching-Kapazität

  • 176 Gbit/s → maximale Datenmenge, die intern gleichzeitig verarbeitet werden kann.

  • 👉 Je höher, desto besser für viele gleichzeitige Verbindungen.

• Weiterleitungsrate

  • 132 Mpps (Million packets per second) → wie viele Datenpakete pro Sekunde weitergeleitet werden können.

  • 👉 Wichtig, wenn viele kleine Pakete im Netzwerk unterwegs sind.

  
  

• Gerät auf OSI Layer 2 (Datenlink-Schicht).

• Kann LANs mit verschiedenen physikalischen Medien verbinden (z. B. Koax ↔ Twisted Pair).

• Protokolltransparent → höhere Schichten (Layer 3–7) müssen identisch sein.

• Wird oft als Multiport-Bridge bezeichnet (ähnliche Funktion).

• Jeder Port = eigenes Netzsegment → jedem Segment steht volle Bandbreite zur Verfügung.

• Switch untersucht Pakete → leitet anhand der MAC-Adresse gezielt an den richtigen Port weiter.

• Ports können direkt miteinander dediziert verschaltet werden → keine Störungen durch andere.

• Switches wandeln Ethernet-Busstruktur in Bus-/Sternstruktur um.

• Pakete können gleichzeitig zwischen unterschiedlichen Segmenten übertragen werden.

• Ergebnis: mehr Bandbreite im gesamten Netz.

• Optimale Nutzung:

  
  

  • Datenlast gleichmäßig auf Ports verteilen.

  • Viel kommunizierende Systeme am selben Switch-Port oder Switch anschließen → reduziert Last zwischen Segmenten.

  • Starke Sender/Empfänger ggf. mit eigenem Port (Private Ethernet).

  
  

Hub (OSI Layer 1 – Bitübertragungsschicht)

• Nur ein Datenpaket gleichzeitig → alle teilen sich die Bandbreite.

• Geschwindigkeit: meist 10 oder 10/100 Mbit/s.

• Dummes Gerät: weiß nicht, welcher Port welches Gerät hat.

• Schickt eingehende Datenpakete an alle Ports gleichzeitig (Broadcast).

• Keine Konfiguration nötig.

• Billiger als ein Switch.

👉 Nachteil: Viele Kollisionen, geteilte Bandbreite, unsicher (jeder kann mithören).

Switch (OSI Layer 2 – Sicherungsschicht)

• Mehrere Datenpakete gleichzeitig möglich → parallele Kommunikation.

• Höhere Gesamtbandbreite → jeder Port hat eigene Geschwindigkeit.

• Intelligentes Gerät: lernt MAC-Adressen → sendet Daten nur an den richtigen Port.

• Geschwindigkeit: 10, 100, 1000 Mbit/s (heute auch 10 Gbit/s und mehr).

• Keine Konfiguration nötig, aber möglich (z. B. VLANs, QoS).

• Teurer als Hub, aber Standard in modernen Netzen.

• Repeater (Layer 1, Bitübertragungsschicht)

  • Aufgabe: hebt die Längenbeschränkung eines Ethernet-Segments auf.

  • Lokaler Repeater

  • verbindet zwei Segmente (max. je 100 m).

  • arbeitet wie ein „Signalverstärker“ → regeneriert das Signal.

• Remote-Repeater

  • besteht aus einem Repeater-Paar, verbunden durch einen Lichtwellenleiter (max. 1000 m).

  • wichtig: an den Lichtwellenleiter können keine Endgeräte angeschlossen werden.

  • Begrenzung: max. 4 Repeater pro Netz erlaubt → ergibt maximale Gesamtlänge von 2500 m.

  • Ein Remote-Repeater-Paar zählt wie ein lokaler Repeater.

• Hub = Multiport-Repeater für Twisted Pair.

• Arbeitet auf Layer 1.

• Sternförmige Vernetzung, viele Ports (4–32).

• Uplink-Port erlaubt die Verbindung mehrerer Hubs (Kaskadierung).

• Multiport-Repeater = mehrere Segmente an einem Gerät zusammenführen.

• Bis zu 8 Cheapernet-Segmente möglich.

• Verbindung zum Ethernet über Transceiver.

• Stackable = mehrere Repeater zusammenschaltbar (Backbone via 10BASE2 oder spezielle Ports).

• Bridge = Layer 2, trennt Kollisionsdomänen.

• Arbeitet mit MAC-Adressen, baut Adresstabelle auf.

• Vorteile: Sicherheit, Ausfallschutz, mehr Durchsatz, Spanning Tree.

• Begrenzung: max. 7 Bridges in Reihe (IEEE 802.1).

• Bridges tauschen Informationen über BPDU (Bridge Protocol Data Units) aus.

  
  

Ein Access-Switch ist der Switch, an dem Endgeräte hängen:

• PCs, Laptops

• Drucker

• IP-Telefone

• Access Points

Dieser Switch ist perfekt dafür, weil:

• 48 Ports → viele Geräte anschließbar

• PoE+ Unterstützung (802.3af/at) → versorgt Telefone oder Access Points direkt mit Strom

• 1G pro Port → reicht völlig aus für normale Clients

• VLAN-Unterstützung (4.000 VLANs) → Netzwerk kann segmentiert werden

• Stacking möglich → mehrere Switches lassen sich wie ein großer Switch betreiben

• Verwaltung (SNMP, Web) → einfaches Management

• 1U (1 Rack Unit) = Standardgröße für die meisten Switches

  • Höhe: 1,75 Zoll ≈ 4,45 cm

  • Passt in ein 19-Zoll-Rack (das ist der Standard-Schrank für Netzwerkgeräte)

• Breite: 19 Zoll (≈ 48,26 cm) – damit er ins Rack passt

• Tiefe: variiert je nach Modell (meist 25–45 cm, bei größeren Core-Switches auch mehr)

Allgemein

• Standard: IEEE 802.3 (Ethernet) für Kupfer & Glasfaser

• IEEE 802.11 = WLAN (Funk)

• Muss geerdet werden

Ethernet über Kupfer

• Geschwindigkeiten: 100 Mbit, 1 Gbit, 2,5 Gbit, 5 Gbit, 10 Gbit, 40 Gbit, bis 100 Gbit

• Reichweite: 100 m

• Kabeltypen: Cat 5 / 5e / 6 / 6A / 7 / 8 (8.1, 8.2 und höher)

• Standards: 100Base-T, 1GBase-T

• Vorteile:

  • Stabil & robust

  • Bricht nicht so schnell

  • Leicht zu installieren

  • Günstig

  • PoE-fähig (Power over Ethernet)

• Konfektionierungsstandard:

  • TIA-568A oder TIA-568B (vorher entscheiden)

Ethernet über Glasfaser

• Größere Distanzen möglich

• Höhere Geschwindigkeiten

• Keine elektromagnetischen Störungen (EMI-frei)

• Abhörsicher

• Nachteil: Transceiver-Module (Lichtquellen) verschleißen

Glasfaser-Stecker & Kabel

• Stecker:

  • ST (veraltet)

  • SC (aktueller Standard)

• Kabeltypen:

  • Multimode (Gebäude, kurze Strecken)

  • Monomode (lange Strecken)

• Qualitäten:

  • OM3, OM4 (für unterschiedliche Reichweiten/Geschwindigkeiten)

OSI – Schicht 2 (Data Link Layer)

MAC-Adress-Management

• MAC-Adresse ruft alle Geräte im Netzwerk (Broadcast)

• Empfänger-Gerät nimmt Paket, fügt eigene MAC-Adresse ein

• Sendet Paket zurück ins Netz (Antwort)

ARP-Protokoll

• Liest MAC-Adressen im Netzwerk aus (IP → MAC-Abfrage)

STP – Spanning Tree Protocol

• Verhindert Schleifen/Mehrfachrouten im Netz

• Nutzt BPDU (Bridge Protocol Data Unit) → wird alle 2 Sekunden als Multicast gesendet

Switch-Portzustände bei STP

OSI-Schicht 3 – Vermittlungsschicht (Network Layer)

🔑 Aufgabe:

• Sorgt dafür, dass Daten von einem Netz in ein anderes übertragen werden können.

• Wählt den besten Weg (Routing) durch das Netzwerk bis zum Ziel.

Wichtige Funktionen von Layer 3

• Logische Adressierung

  • Verwendet IP-Adressen (IPv4 oder IPv6)

  • Ermöglicht eindeutige Identifikation von Geräten über Netzgrenzen hinweg

• Routing

  • Bestimmt den Weg zum Ziel (Routingtabellen)

  • Findet den „nächsten Hop“ (nächster Router)

• Fragmentierung

  • Teilt zu große Pakete in kleinere Stücke (damit sie durch jedes Netz passen)

• Paketweiterleitung (Forwarding)

  • Jedes Paket wird an den nächsten Router gesendet, bis es beim Ziel ankommt

Typische Geräte & Protokolle

• Router, Layer-3-Switches, Firewalls

• Protokolle: IP, ICMP (Ping), ARP (MAC-Adresse ermitteln), RIP, OSPF, BGP

Ablauf beim Senden eines Pakets (vereinfacht)

1. DNS → Ziel-IP wird ermittelt

2. Routing → passender nächster Router aus Routingtabelle ausgewählt

3. ARP → MAC-Adresse des Routers erfragt

4. Paketaufbau:

   • Ziel-IP = Empfänger

   • Quell-IP = Absender

   • Ziel-MAC = MAC des nächsten Routers

   • Quell-MAC = eigene MAC

5. NAT (falls vorhanden):

   • Router ersetzt private IP durch seine öffentliche IP

   • Merkt sich Zuordnung (NAT-Tabelle)

Wichtiger Unterschied zu Layer 2

• Layer 2: Arbeitet nur innerhalb eines Netzes → verwendet MAC-Adressen

• Layer 3: Verbindet verschiedene Netze → verwendet IP-Adressen

Merksatz:

Layer 3 = „Postverteilung“ auf großer Ebene

• IP-Adresse = Adresse auf dem Briefumschlag

• Routing = bestimmt, über welche Straße / welchen Postweg der Brief geht

• Jeder Router = eine Art Postamt, das den Brief weiterleitet, bis er ankommt

OSI-Schicht 4 – Transportschicht

🔑 Aufgabe:

• Stellt sicher, dass Daten zuverlässig und in der richtigen Reihenfolge beim Empfänger ankommen.

• Trennt Datenströme von verschiedenen Anwendungen (z. B. Browser, E-Mail).

Wichtige Funktionen

• Port-Adressierung → z. B. Port 80 = HTTP, Port 443 = HTTPS

• Segmentierung & Reassembly → teilt Daten in kleine Segmente und setzt sie wieder zusammen

• Fehlerkontrolle → prüft, ob Daten korrekt ankommen

• Flusskontrolle → passt Datenrate an, damit Empfänger nicht überlastet wird

Wichtige Protokolle

• TCP (Transmission Control Protocol):

  • Verbindungsorientiert (Aufbau: SYN, ACK)

  • Zuverlässig (liefert fehlende Segmente nach)

  • Für Web, E-Mail, FTP, etc.

• UDP (User Datagram Protocol):

  • Verbindungslos, schnell

  • Keine Garantie für Zustellung (z. B. Streaming, VoIP)