Here are a few examples:

• The Roman emperor sends an order to a governor in a distant province. Ridden messengers serve as a network.

• You send a postcard home from your holiday.

• A professor calls the secretary's office.

• The bank employee sends an electronic quote request to the exchange.

• A student sends a message as SMS to a fellow student.

• A user sends a file to a print server for printing.

These simple examples already reveal some of the main topics around networks. The first fundamental problem is:

• How does the message get from sender to receiver?

      This raises the question of addressing and mediation. First, a unique destination address is required to identify the recipient. Then, starting from the start address, a route to the destination can be defined.

Other basic questions concern the performance of the canal:

• How fast can how much data be transferred?
  Both physical limits (how many packets fit into a Postbus?) and the distribution of the load among the different nodes in the network must be considered.
  Other aspects play a role in the design and operation of networks, such as, among others:

• • Physical realisation
  • network architecture
  • surcharges
  • Security to third parties
  • Reliability in case of transmission errors
  • reliability

We will focus in particular on the connection between computers. Traditionally, this differs in requirements and technology from communication networks used for telephone connections. However, the boundaries between the various networks, especially between computer networks and other communication networks, are becoming increasingly blurred due to progressive digitalization. For example, systems that make it possible to make phone calls via computer connections ( Voice over IP ) are becoming increasingly widespread. A major advantage here is the elimination of a second, separate cabling. Mobile devices already offer combinations of telephone and computer. The transition to digital content, such as audio or photography, is also well advanced in the entertainment sector. The general trend is towards intelligent end devices. This means that the networking of all these devices is playing an increasingly important role. Think of the vision of an intelligent house in which sensors and devices for climate control, lighting, security, communication and entertainment are interlinked.

In the course of this so-called convergence of different networks, it is foreseeable that the techniques of computer communication will be used in more and more areas in the future. However, the combination of different services with very different requirements in terms of reliability and response time leads to new, demanding challenges for network design.

The main function of IP (Internet Protocol) is to add address information to data packets and forward them via the network to the corresponding destination address. To understand how IP works, you need to be familiar with the concepts that determine the intermediate and final destination addresses of a data packet.

To determine the location of a target host with respect to the source computer, IP addresses are divided into classes. This is called class-based IP addressing. You must assign IP addresses to all computers connected to the network. Network segments connected via a router are called subnets. Dividing the network into subnets for the purpose of assigning IP addresses is called subnetting.

Hierzu einige Beispiele:

• Der römische Kaiser schickt einen Befehl an einen Statthalter in einer entfernten Provinz. Als Netzwerk dienen berittene Boten.
• Sie schicken eine Ansichtskarte aus dem Urlaub nach Hause.
• Ein Professor ruft im Sekretariat seiner Hochschule an.
• Die Bankmitarbeiterin sendet eine elektronische Kursabfrage an die Börse.
• Ein Student verschickt eine Nachricht als SMS an einen Kommilitonen.
• Ein Benutzer schickt eine Datei zum Ausdrucken an einen Druck-Server.

Anhand dieser einfachen Beispiele lassen sich bereits einige der Hauptthematiken rund um Netzwerke erkennen. Das erste fundamentale Problem lautet:

• Wie kommt die Nachricht vom Sender zum Empfänger?
  Daraus ergibt sich die Frage nach der Adressierung und Vermittlung. Zunächst benötigt man eine eindeutige Zieladresse, um den Empfänger identifizieren zu können. Dann kann, ausgehend von der Startadresse, ein Weg zum Ziel festgelegt werden.

Weitere Grundfragen betreffen die Leistungsfähigkeit des Kanals:

• Wie schnell können wie viele Daten übertragen werden?
  Dabei sind sowohl physikalische Grenzen (wie viele Pakete passen in ein Postauto?) als auch die Verteilung der Last unter den verschiedenen Teilnehmern im Netzwerk zu betrachten. Im Zusammenhang mit Entwurf und Betrieb von Netzwerken spielen noch weitere Gesichtspunkte eine Rolle, wie unter anderem:
  • Physikalische Realisierung
  • Netzwerkarchitektur
  • Gebühren
  • Sicherheit gegenüber Dritten
  • Zuverlässigkeit im Falle von Übertragungsfehlern
  • Ausfallsicherheit

Wir gehen hier insbesondere auf die Verbindung zwischen Rechnern ein. Traditionell unterscheidet sich diese in Anforderung und Technik von Kommunikationsnetzen, wie sie für Telefonverbindungen genutzt werden. Bedingt durch die fortschreitende Digitalisierung verschwimmen aber zunehmend die Grenzen zwischen den verschiedenen Netzwerken, insbesondere zwischen Rechnernetzen und anderen Kommunikationsnetzen. So finden beispielsweise Systeme, die es ermöglichen, über Computerverbindungen zu telefonieren ( Voice over IP ), zunehmend Verbreitung. Ein großer Vorteil besteht hierbei im Wegfall einer zweiten, getrennten Verkabelung. Bei mobilen Endgeräten werden bereits Kombinationen von Telefon und Rechner angeboten. Auch im Unterhaltungsbereich ist der Übergang zu digitalen Inhalten, etwa bei Audio oder Fotografie, bereits weit fortgeschritten. Ganz allgemein geht der Trend hin zu intelligenten Endgeräten. Damit spielt die Vernetzung all dieser Geräte eine immer wichtigere Rolle. Man denke etwa an die Vision eines intelligenten Hauses, bei dem Sensoren und Geräte zur Klimasteuerung, Beleuchtung, Sicherheit, Kommunikation und Unterhaltung untereinander verknüpft sind.

Im Zuge dieser so genannten Konvergenz verschiedener Netze ist abzusehen, dass die Techniken der Rechnerkommunikation zukünftig in immer mehr Bereichen Anwendung finden werden. Allerdings führt die Kombination verschiedener Dienste mit sehr unterschiedlichen Anforderungen bezüglich Ausfallsicherheit und Antwortzeit zu neuen, anspruchsvollen Herausforderungen für den Entwurf von Netzwerken.

Die Hauptfunktion von IP (Internetprotokoll) ist es, Adressinformationen zu Datenpaketen hinzuzufügen und diese über das Netzwerk an die entsprechende Zieladresse weiterzuleiten. Um zu verstehen, wie IP dabei vorgeht, müssen Sie mit den Konzepten vertraut sein, die die Zwischen- und Endzieladressen eines Datenpakets bestimmen.

Um den Standort eines Zielhosts bezüglich des Quellcomputers zu bestimmen, sind IP-Adressen in Klassen unterteilt. Dies wird als klassenbasierte IPAdressierung bezeichnet. Sie müssen allen Computern, die mit dem Netzwerk verbunden sind, IP-Adressen zuweisen. Über einen Router verbundene Netzwerksegmente werden als Subnetze bezeichnet. Das Aufteilen des Netzwerkes in Subnetze zum Zwecke der Zuweisung von IP-Adressen wird als Subnetting bezeichnet.