Prüfungsfrage V Fach Informatik Thema "Kommunikation in Netzen" im Schuljahr 2009/10

Letztmalig dran rumgefummelt: 10.05.10 09:18:32

	Die Basis der modernen Netzwerkkommunikation weltweit sind die Errungenschaften der Nachrichtentechnik aus der Pionierzeit der selben. Namen wie Heinrich Hertz, Luigi Marconi, Carl Chappé, Samuel Morse, Werner von Siemens, Gauß und Weber, Claude Baudot, Alexander Graham Bell, Thomas Alva Edison - allen gemeinsam ist, dass sie bei weitem keine Informatiker waren. Aber ihre Erfindungen wirken weit in die heutige Technik hinein.
	1. Das Thema 2. Die Aufgabe 3. Hilfsmittel 4. Erwartungsbild Teil I 5. Zusatzfragen 6. Referenzbild der Zusatzfragen 7. Verweisstruktur
	Informatikprüfung Aufgabe V SJ 2009/10 - Thema Kommunuikation in Netzen - das Logo inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-) Wissen für Fortgeschrittene der Informatik

1. Das Thema

	Netzwerke sind in aller Munde und zwischenzeitlich auch zum Gegenstand für ganz privates Arbeiten am PC geworden. Aus der Welt mit all ihren PCs sind sie jedenfalls nicht mehr wegzudenken und selbst Laien nutzen mehr oder weniger erfolgreich das Internet als Medium. „Nachrichtensattelliten sind im Grunde genommen nichts anderes als die konsequente Fortsetzung von Buschtrommeln und Rauchzeichen!“ ein Nachrichtenfachmann
	Aufgaben eines Rechnernetzes Ein Rechnernetz ist ein Zusammenschluss von Informationsverarbeitungssystemen zur, Kommunikation, gemeinsamen Ressourcennutzung und entfernten Rechnernutzung. Die Kommunikation erfolgt über Protokolle, die nach mit dem OSI-Schichtenmodell strukturiert werden können. Ressourcenverbund Datenverbund Unmittelbarkeit des Informationszugriffs Zugriffskontrolle Sicherheitsmanagement
	Sichtweise auf ein Rechnernetz (ist ein Stück weit Graphentheorie) Computer sind durch Kommunikationsnetze verbunden Computer sind Knoten innerhalb eines Netzes Knoten: Computer, Mobiltelefone, Aktoren, Sensoren, PDA, Router, Bridges, Switches, ... Kanten: Kabel, WLAN, Bluetooth, UMTS, GPRS, GSM, Telefonkabel, Fernsehkabel, ...
	Kriterien zur Bewertung von Netzwerken Latenz (Verzögerung, engl. latency) - Zeit, die eine leere Nachricht braucht, um vom Sender zum Empfänger zu gelangen; Zeit zur Etablierung einer Verbindung Durchsatz (Übertragungsrate, engl. transfer rate) - Geschwindigkeit, mit der Daten übertragen werden, sobald eine Verbindung etabliert ist (Einheit bps, engl. bits per second) Nachrichtenübertragungszeit = Latenz + Nachrichtenlänge/Durchsatz Zuverlässigkeit - bei großer räumlicher Ausdehnung wichtig Round-Trip-Time - Zeit, die benötigt wir, um eine Nachricht vom Sender zum Empfänger und wieder zurück zu senden

2. Die Aufgabe

	Mittels des Programmes "Packet Tracer" lassen sich kleine Netzwerke aufbauen, konfigurieren und testen. Wir benötigen zu Aufgabenlösung Router, Switches, Server und Workstations. Diese müssen mit Fast-Ethernets verbunden werden und erhalten ihre IP-Adresse über den DHCP-Server (das vermittelt in Packet Tracer allerdings der Router).
	Fragekomplex I Teil 1 - Kommunikation in Netzwerken Lehrplanbezug Anforderungsniveau Arbeitszeit Erstellen Sie ein kleines lokales Netzwerk mit DHCP-Dienst sowie folgenden Komponenten: drei Clients mit den Hostnames "ARKTUR", "VEGA" sowie "ANDROMEDA" zwei Servern mit den Hostnames "SPICA" und "ORION" Verwenden Sie einen Switch für die Verbindung der Hosts untereinander Setzen Sie einen Router zum Einschalten des DHCP-Servers bzw. -Dienstes (IP-Adresse: 192.168.26.1) in einer zweiten Variante arbeiten Sie mit festen IP-Adressen sowie insgesamt 7 Workstations, deren Name-Konvention Sie eigenständig festlegen sollen ... verwenden Sie dazu PacketTracer als Programm Beherrschen des bewussten Umgangs mit ausgewählten Netzdiensten einfache Kommunikationsprotokolle Leitungs- und Paketvermittlung dynamische und statische Adressierung Einsatz spezifischer Applikationen Rechtestruktur II Vorbereitung maximal 10 Minuten Referieren maximal 5 Minuten
	3 Punkte
	Fragekomplex I Teil 2 - Kommunikation in Netzwerken Lehrplanbezug Anforderungsniveau Arbeitszeit Begründen Sie den Einsatz von Netzwerken beschreiben Sie die prinzipielle Arbeitsweise eines DHCP-Servers! welche Aufgabe erledigt ein Name-Server in einem lokalen Netzwerk? nach welchem Konzept funktioniert die Wahrung des geheimen Passwortes eines Benutzers? Welche Angriffsmöglichkeiten auf zu sichernde Netzwerke sehen Sie? Übertragen der Kommunikationsebenen und Vernetzungsstrukturen auf Computernetze Schichtenmodell Dienste im Intra- und Internet Beherrschen des bewussten Umgangs mit ausgewählten Netzdiensten II bis III Vorbereitung maximal 10 Minuten Referieren maximal 10 Minuten
	5 Punkte

3. Hilfsmittel

	Zur Lösung der Aufgabe wird das Werkzeug PacketTracer benötigt. Schwerpunkt bleibt die Beschreibung des Systems sowie der Einstellung der unterschiedlichen beteiligten Komponenten
	... Standard kann fast alles außer Verschiebung - genial zum Code brechen geeignet ... funktioniert absolut einwandfrei   Cryptool

4. Erwartungsbild Teil I

	Im Groben sollten die Lösungen eigentlich sehr eindeutig sein, so dass es keine großen Varianzen vom Thema geben dürfte und die lösungen höchtens auf unvollständig hinauslaufen können. Ansonsten gilt grundsätzlich: richtig oder falsch, denn entweder habe ich den Text dechiffriert oder nicht.
	zu Fragekomplex I
	5 Punkte

5. Zusatzfragen

	Hier nun soll ein vollkommen neuer Bereich aufgerollt werden - wir begeben uns in die Programmierungstechnik, den Bereich Datenbanken sowie Netzwerktechnik - also etwas zum Hauptthema vollkommen "Artfremden" in Bezug auf das Hauptthema.
	Fragekomplex II - Informatische Modelle
	Computersysteme arbeiten bekanntlich ausschließlich mit dem Binärsystem geben Sie eine Übersicht, wie man eine angegebene Dezimalzahl im Bereich von 40.000 bis 65.000 in eine Binär- bzw. Hexadezimalzahl überführt!
	3 Punkte
	Fragekomplex I - Informatische Modelle
	wie werden mittels des Binärsystems 16,7 Mio Farbwerte für Pixelgrafiken codiert? Und was ist dann der Unterschied zwischen JPEG- und BMP-Formaten?
	3 Punkte
	begründen Sie, warum beim Überlaufen des definierten INTEGER die Zahl negativ wird?
	3 Punkte

6. Referenzbild der Zusatzfragen

	Die Möglichkeiten sind nun etwas weiter gespannt und folgerichtig auch das Auswahlkriterium entsprechend toleranter. Grundsätzlich läuft jedoch die Umrechnung einer Dezimalzahl in eine beliebiges Zahlensystem auf eine Moulo-Division mit der Basis des Zielzahlensystems hinaus, wobei immer der ganzzahlige Rest notiert wird! Von hinten her gelesen erhält man das Zielzahlensystem.
	Computersysteme arbeiten bekanntlich ausschließlich mit dem Binärsystem geben Sie eine Übersicht, wie man eine eingegebene Dezimalzahl im Bereich von 40.000 bis 65.000 in eine Binär- bzw. Hexadezimalzahl überführt!
	Dezimal in Binärsystem Gegeben sei die Dezimalzahl 79D Grundoperation Ergebnis Rest 79 : 2 = 39 Rest 1 39 : 2 =19 Rest 1 19 : 2 = 9 Rest 1 9 : 2 = 4 Rest 1 4 : 2 = 2 Rest 0 2 : 2 = 1 Rest 0 1 : 2 = 0 Rest 1 1001111B
	213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 4. Tetrade 3. Tetrade 2. Tetrade 1. Tetrade 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 2 2 C B Verfahren: Dezimalzahlen werden durch fortlaufende Division des ganzzahligen Ergebnisses durch zwei erreicht, indem der jeweils vorhandene Rest (0 oder 1) notiert und von hinten her in die Zahl eingetragen wird. führe die Division wirklich bis zum Ergebnis "0" ... die letzte Zeile lautet immer 1 : 2 = 0 Rest 1 (... das muss sie auch, denn sonst beginnen unsere Binärzahlen mit einer "Vornull" - und das ist ja nun mal Quatsch!!! beginne bei der Binärnotation immer mit dem "letzten Rest"
	3 Punkte Zeitkalkulation: ca. 5 Minuten
	wie werden mittels des Binärsystems 16,7 Mio Farbwerte für Pixelgrafiken codiert?
	Durch byteweise Zuordnung für die drei Grundfarben Rot Grün Blau - daraus ergeben sich dann 255 × 255 × 255 ≈ 16,7 Mio RGB-Modell auf 3 × 8 Bit das JPEG-Format ist komprimiert und das BMP-Format nicht
	2 Punkte Zeitkalkulation: ca. 5 Minuten
	begründen Sie, warum beim Überlaufen des definierten INTEGER die Zahl negativ wird?
	das höchstwertigste Bit dient als Vorzeichenbit und wenn dies gesetzt ist, so wird die abgebildete Zahl negativ dargestellt wobei gilt: Minus zu repräsentierender Dezimalwert auf 15 Bit   215 214 213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 Dezimal 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 -2 höchstwertigstes Bit als negatives Vorzeichen
	2 Punkte Zeitkalkulation: ca. 5 Minuten

7. Verweisstruktur

	Anders wird in diesem Block lediglich das Ausgangsverfahren für die Chiffrierung gehandhabt - es wird eben Morsecode verwendet, welcher in sich POLYBIUS-Code birgt. Erst wenn diese Codes ausgelesen sind, geht's ans eigentliche Dechiffrieren der Nachricht.
	Kryptologische Systeme Signale Steganografie Codes Transpositionschiffre CÄSAR-Chiffre Vigenère-Chiffre ... und hier nun geht's zur ENIGMA die Kryptoanalyse
	Kryptologische Verfahren CÄSAR-Chiffrier-, Dechiffrier- und Knackprogramme Playfair-Chiffre     Flaggensignale Morse-Code Polybius-Code Chappé-Semaphore

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© Frank Rost am 15. April 2010 um 15.26 Uhr