Lösungen

Aufgabe 1: Grundlegende Begriffe

1. Definition von Bandbreite:
   • Bandbreite ist die maximale Datenmenge, die über eine Netzwerkverbindung in einem bestimmten Zeitraum übertragen werden kann.
2. Einheiten der Bandbreite:
   • Bits pro Sekunde (bps)
   • Kilobits pro Sekunde (Kbps)
   • Megabits pro Sekunde (Mbps)
   • Gigabits pro Sekunde (Gbps)
3. Unterschied zwischen Bandbreite und Datendurchsatz:
   • Bandbreite ist die theoretische maximale Übertragungsrate, während der Datendurchsatz die tatsächlich erreichte Übertragungsrate darstellt.

Aufgabe 2: Bandbreitenmessung

1. Speedtest-Tools:
   • Speedtest-Tools liefern Informationen über Download-Geschwindigkeit, Upload-Geschwindigkeit und Latenzzeit.
   • Beispiele: Ookla Speedtest, Fast.com, Google Speed Test.
2. Iperf:
   • Iperf wird verwendet, indem ein Host als Server (iperf -s) und der andere als Client (iperf -c <Server-IP-Adresse>) konfiguriert wird. Der Client sendet Daten an den Server, und die Bandbreite wird gemessen.
3. NetFlow:
   • NetFlow ist ein Protokoll, das zur Sammlung und Analyse von IP-Verkehrsdaten von Netzwerkgeräten verwendet wird. Es hilft, detaillierte Einblicke in den Netzwerkverkehr zu gewinnen und potenzielle Engpässe zu identifizieren.

Aufgabe 3: Faktoren, die die Bandbreite beeinflussen

1. Physische Medien:
   • Glasfaserkabel bieten höhere Bandbreiten und geringere Latenzzeiten im Vergleich zu Kupferkabeln. Kupferkabel sind anfälliger für Signalverluste über lange Entfernungen.
2. Netzwerkgeräte:
   • Router und Switches beeinflussen die Bandbreite durch ihre Verarbeitungs- und Weiterleitungskapazität. Überlastete oder veraltete Geräte können Engpässe verursachen.
3. Protokolle und Overhead:
   • Netzwerkprotokolle wie TCP/IP verursachen Overhead durch Header-Informationen und Fehlerkorrekturmechanismen, die die effektive Bandbreite verringern.

Aufgabe 4: Optimierung der Bandbreite

1. Netzwerk-Design:
   • Strategien wie Segmentierung (Unterteilung des Netzwerks in kleinere Subnetze), Redundanz (Implementierung redundanter Pfade und Geräte) und Skalierbarkeit (Planung für zukünftiges Wachstum) helfen, ein Netzwerk effizient zu gestalten und die Bandbreite zu optimieren.
2. Traffic Shaping und QoS:
   • Traffic Shaping reguliert den Datenverkehr, um die verfügbare Bandbreite effizient zu nutzen. QoS (Quality of Service) priorisiert wichtigen Datenverkehr, um sicherzustellen, dass dieser bevorzugt behandelt wird.
3. Datenkomprimierung:
   • Datenkomprimierung reduziert die Größe der zu übertragenden Daten, wodurch die verfügbare Bandbreite effizienter genutzt wird. Methoden umfassen verlustfreie Komprimierung (z.B. ZIP) und verlustbehaftete Komprimierung (z.B. JPEG).

Aufgabe 5: Bandbreite in verschiedenen Netzwerktypen

1. LAN:
   • Techniken zur Maximierung der Bandbreite in einem lokalen Netzwerk umfassen den Einsatz von Gigabit Ethernet, Netzwerk-Segmentierung und VLANs (Virtual Local Area Networks).
2. WAN:
   • Herausforderungen bei der Bandbreitennutzung in Weitverkehrsnetzen können durch Technologien wie MPLS (Multiprotocol Label Switching), WAN-Optimierung und Datenkomprimierung gelöst werden.
3. WLAN:
   • Optimierungstechniken für drahtlose Netzwerke umfassen den Einsatz moderner Wi-Fi-Standards (802.11ac/ax), strategische Platzierung von Access Points und Kanalmanagement, um Interferenzen zu minimieren.

Aufgabe 6: Anwendungen und Bandbreitenanforderungen

1. VoIP:
   • Typischerweise werden für VoIP 100 Kbps bis 150 Kbps pro Gespräch benötigt. Optimierungstechniken umfassen QoS zur Priorisierung des VoIP-Datenverkehrs und Traffic Shaping zur effizienten Nutzung der Bandbreite.
2. Videostreaming:
   • HD-Streaming benötigt etwa 5 Mbps, während 4K-Streaming bis zu 25 Mbps oder mehr benötigt. Technologien wie Adaptive Bitrate Streaming und Content Delivery Networks (CDNs) helfen, die Qualität zu sichern.
3. Cloud-Services und Remote-Arbeit:
   • Allgemeine Cloud-Dienste erfordern mindestens 10 Mbps, während intensive Anwendungen wie Videobearbeitung bis zu 50 Mbps oder mehr benötigen. Maßnahmen wie VPNs (Virtual Private Networks) und WAN-Optimierung verbessern die Effizienz.