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Netzwerktechnik ist der "Kleber", der die aktuellen Betriebssysteme in der vernetzten Online-Welt verbindet. In unserem Bildungsurlaub zum Modul "Netzwerk- und Internettechnik" des Zertifikats "Fachkraft IT-Systeme und Netzwerke" werden wir alle praxisrelevanten Technologien und Normen (inkl. IPv6) erarbeiten.

So sollte dann letztlich auch der heimische Router keine Geheimnisse mehr bereit halten, sondern sich perfekt und sicher konfigurieren lassen. Hier die Rahmendaten unseres Seminars:

Ort: VHS Braunschweig, Heydenstraße 2, Raum 2.11
Zeiten: Mo, 11.03.2019 - Fr. 15.03.2019, jeweils 08.30 - 16.00 Uhr
Freiwillige Prüfung: wird im Rahmen der Veranstaltung mit den interessierten TN abgesprochen
Aktuelles Interesse: 4 TN wollen die Prüfung machen!
Termin: Mi., 20.03.2019; 17.00 Uhr; Raum 2.11 (3 TN)
Erstkorrektur - Status: erledigt - 24.03.2019 - ich gratuliere allen TN zu tollen Leistungen!

Ich werde unser Seminar an dieser Stelle - wie immer ausführlich - mit unserem "Roten Faden" begleiten ...

Ihr Trainer Joe Brandes

 

Tag 01 - Montag

Montag, 11.03.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Orientierungsphase, Zeiten, Herdt-Skripte, Interessierte an Prüfung, Cobra-Shop

Anmerkungen zu "Roter Faden" im Seminar:

Im Rahmen des Modul "Netzwerk- und Internettechnik" des FITSN halten wir uns hier auch an die Vorgaben/Reihenfolgen im begleitenden Herdt-Skript "Netzwerke - Grundlagen" (Matchcode: NW; 10. Auflage September 2016), damit die Teilnehmer den häufig erst einmal theoretischen Ausführungen und Darstellungen gut folgen können.
Das Skript begleite ich zusätzlich noch mit einer ausführlichen Bildschirm-Präsentation.

Hinweis zu Online-Recherchen

Wikipedia (de.wikipedia.org) mit guten Darstellungen zu den Netzwerktechniken und Fachbegriffen
Netzmafia (Link) Skripte vom Team "Prof. Jürgen Plate"
und los geht es ...

Bit & Byte 

(Grundlagen - Wiki Link Bit)

Binary Digit, 1 Bit ist 0 oder 1, 1 Byte entspricht normaler Weise 8 Bit
2 hoch 10 ist 1 ki (1024), 2 hoch 20 ist 1 Mi (1024*1024), 2 hoch 30 ist 1 Gi... also 2 hoch 32 entspricht 4 Gi (4 Milliarden);
auch Wikipedia kennzeichnet 1024er Werte mit kleinem i (z. Bsp. ki - kibi, Mi - Mibi, Gi - Gibi)
führt dann auch zu hexadezimalen Zahlen: 0,...,9,A,B,C,D,E,F mit 4 Bit pro hexadezimaler Zahl

Netzwerke einsetzen

Vorteile: gemeinsam Hardware (z.B. Spezial-HW wie teuere Plotter oder 3D-Drucker) teilen und Dateien/Dokumente einfach austauschen oder sogar gemeinsam bearbeiten
Nachteile: Aufwand für Verkabelungen oder Drahtlos-Techniken, Sicherheit/Datenschutz im Netzwerk

Arbeitsgruppe vs Domäne

Anm.: Zuweisung zu Arbeitsgruppen / Domains in Windows stellt nur Hierarchien/Ordnungen zur Verfügung
das hat nichts mit der Netzwerkfunktionalität zu tun!
Der Aufwand und Gegenwert für die eingesetzten Techniken muss analysiert werden: TCO (Total cost of Ownership), ROI (Return of Investment)

Arbeitsgruppe Domäne
engl. Workgroup engl. Domain
alle Rechner gleichberechtigt
P2P - Peer-to-Peer
Rechner als Clients und Server
Client-/Server-Prinzip
aktuelle Serversoftware:
Windows Server 2012 R2 / 2016
Clients:
die Pro/Enterprise Varianten (keine Home-Varianten)
lokale Verwaltungen
alle Einstellungen lokal an eigener Maschine
zentrale Verwaltungen
Benutzer, Gruppen, Berechtigungen / Richtlinien

Anmeldungen können "lokal" oder "am Server" durchgeführt werden: die Technik heißt bei Windows immer SAM (Security Account Management) und den Vorgang nennt man Authentifizierung.

Topologien

(Wiki-Link)

grundsätzliche Eigenschaften und technische Umsetzungen
Ring: keine Kollisionen, Standard als Token-Ring mit Token Passing (IEEE 802.5)
Bus: Kollisionen als Prinzip, Standard als Ethernet mit CSMA/CD (Norm IEEE 802.3 Übersichtsgrafik TecChannel)
Stern: Umsetzung mittels Hub (inkl. Kollisionen) und Switch (ohne Kollisionen)

Akronyme für "Netzgrößen/Umgebungen"

LAN - Local Area Network (Private Netzwerke; Anm.: alle Netze "Privat", die nicht Öffentlich sind, das hat also nichts mit Ihrem "Zuhause" zu tun, sondern dort handelt es sich auch um Ihre "Firmennetze")
WAN - Wide Area Network (Weitverkehrsnetze, Öffentliches Netzwerk → Internet - "Netz der Netze")
WLAN - Wireless LAN (Drahtlose Netze)
VLAN - Virtual LAN (moderne Verteilertechniken; siehe später Switches mit Zusatzfunktionen/Techniken)
NAS, SAN - Netzwerkspeicher
PAN - Personal Area Network

Ethernet

eine erste Annäherung an Ethernet Netzwerktechniken (Wiki-Link)

Geschwindigkeiten: 10 MBit/s, 100 MBit/s, 1000 MBit/s (entspricht 1 GBit/s), 10 GBit/s

Kabel: Koaxialkabel RG58, Twisted Pair Kabel (TP - RJ45 Stecker),
Kabelqualitäten in Cat 3, 5, 5/5e, 6/6a und 7 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Mantelungen (UTP, STP, FTP in Kombinationen);
Preise recherchiert und verglichen

Kabellängen TP: min. 45cm - max. 100m zwischen 2 aktiven Netzwerktechniken, also z.B. NIC (Network Interface Card) und Switch
früher: Kabel für Direktverbindungung Cross-Over-Kabel (heutige Techniken kommen immer klar)

Übertragungsmedien

eine erste Übersicht

Bit vs. Byte; Bit pro Sekunde (bps) vs. Baud
Anm.: Bps meint dann Byte pro Sekunde; also beachten: kleines und großes „B“

Leitungsgebunden vs. Ungebunden
Beispiele Ungebunden: WLAN, Richtfunk (Rifi), Infrarot, Laser (sehr effizient und leistungsfähig; aber natürlich empfindlich gegen Störungen der Sichtverbindung

Übertragungseigenschaften: Dämpfung (dB), Empfindlichkeit gegen „Störungen“ (z.B. EMV)
Verlegung: Zug-/Abriebfestigkeit (mechanische Belastung), Flexibilität (Verlegekomfort), Robustheit gegen: Tiere, klimatische Einflüsse, Feuer

Übertragungsmedien - Kabel

Koaxialkabel: BNC-Kabel (Bayonet Neill Concelman) für klassische Busse (siehe früher: T-Stücke, Terminatoren)
Twisted-Pair-Kabel (TP-Kabel): UTP - Unshielded TP; STP -  Shielded TP;
Norm: ISO/IEC-11801 (2002)E
Bezeichnung (z.B.): S/FTP - Screened Foiled Twisted Pair
Stecker: RJ45 mit 8P8C – 8 Kontaktpos. / 8 Kontakte
Glasfaser – Lichtwellenleiter (LWL): Monomode vs. Multimode; Bandbreiten, Kabellängen

Lichtwellenleiter - Technik

Vorteile: Bandbreite, Abhörsicherheit, Gewicht, Dämpfung, keine Potentialübertragung (Blitzschutz), Störanfälligkeit (EMV)
Nachteile: mechanische Empfindlichkeit, Preis für HW, keine Stromübertragung

Modentechnologien: (Link)
Singlemodefaser (ein Mode / Welle): Durchmesser < 9µm; als 9/125-µm für große Entfernungen
Multimodefaser (viele Moden / Wellen): größere Durchmesser; Fasern 50/ oder 62,5/125µm; LAN (1000Base-SX)
Multimodestufenfaser: Multimodefaser für Kurzstrecken; Einsatz in Flugzeugen, Autos, Hifi, …

LC-Stecker - Lampert Connector (oder auch Lucent Connector)ist ein Small-Form-Factor-Stecker und der verbreitete Steckertyp, ähnelt als Duplex-Stecker dem RJ45, kompakte Bauform → SFP-Module (Small Form-factor Pluggable); auch: Mini-GBIC genannt
SC-Stecker - Suscriber Connector - Kunststoffgehäuse im rechteckiges Design, Push-Pull-Technik, Multimode- und Monomode

Strukturierte Verkabelung

Theorie und Bereiche: Primärbereich (LWL, VDSL); Sekundärbereich (LWL, TP); Tertiärbereich (meist TP) (Wiki Link)

Idee: Einmal Kabel „rein“ – nie mehr „ran“ - also: Planung / Analyse wichtig - Investieren in zukunftsichere Techniken

Plan: jederzeit nachträgliche Zuordnung von Telefon- oder Datensignalleitungen an die Enddosen
Technik: Verteilerschränke; Patchpanel (Rangierfeld, Patchfeld), Patchkabel (mit RJ45-Steckern), Verlegekabel (Kabelrollen), Anschlussdosen (UAE - Universal Anschluss Einheit - Link Reichelt inkl. Montagevideo, IAE - ISDN Anschluss Einheit), Kabel: Cat 6a oder gar besser noch Cat 7

Drahtlos - WLAN

Vor- und Nachteile kennen, Norm IEEE 802.11 (Wikipedia)

Sicherheit / Verschlüsselung kritische Aspekte und wichtige technische Umsetzungen (siehe WPA/WPA2)
Access Points vs. AdHoc Verbindungen

Spread-Spectrum-Verfahren
2,4 GHz, 5 GHz und zukünftig (vielleicht) 60 GHz (Anm.: 802.11ad für 60 GHz Band

Aktueller schnellster Standard: 802.11ac bis max. Brutto 1,3 Gbps (Netto ca. 30-40%, wenn alles gut läuft: gute Verbindung, alleinige Nutzung der Funkzelle)
Zugriffsverfahren: CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance - Kollisionsvermeidung)
Netzwerknamen: ESSID (bzw. SSID) - Extended Service Set Identifier

WLAN-Konfiguration absichern! Vorschläge diskutiert : SSID als Zellname für den AP ggf. "verbergen", Verschlüsselung mit WPA/WPA2 (kein WEP mehr!); MAC-Adress-Filterung, Sendestärken optimieren mittels Positionierung Access Point oder Minderung zum Stromsparen oder zur Sicherung gegen Eindringlinge, WLAN-Gastzugänge in getrenntem Subnetz, Schalter für WLAN on/off

Alternative Drahtlos-Kommunikation: Infrarot, Laser, Bluetooth

Tools für die Netzwerkanalyse (Teil I)
die ersten Tools für die Eingabeaufforderung (Win + R; also Ausführen und cmd  oder natürlich die PowerShell)
Hilfen mittels Parameter /? anzeigen lassen; cls  löscht die Eingabeaufforderung (Strg + L in der PowerShell)
ipconfig /all  - Anzeige der Konfigurationen und Eigenschaften für die NICs (Network Interface Card)
Anm.: über Windows-GUI mittels Netzwerk- und Freigabecenter - Adapter - ... Details
ping www.bahn.de  (der Profitest für eine funktionsfähige Onlineverbindung für einen Rechner)
tracert www.stanford.edu  (Route der Pakete durch das Internet zum Zielrechner
arp -a  (Adress Resolution Protocol - Zuordnungen von MAC-Adressen zu IPv4-Adressen)

  • Trainer-Präsentation NITTrainer-Präsentation NIT
  • MAC-AdresseMAC-Adresse
  • TP-WerkzeugTP-Werkzeug
  • IEEE 802.3 - EthernetIEEE 802.3 - Ethernet
  • NIC-KonfigurationNIC-Konfiguration
  • traceroutetraceroute

Tag 02 - Dienstag

Dienstag, 12.03.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Rekapitulation zu Tag 01, TN-Fragen, Koordination "Prüfung" mit VHS BS und TN

Netzwerkadapter (NIC - Network Interface Card)

Anschlusstechniken und Technikumsetzungen diskutiert
insbesondere auch Geschwindigkeiten von Schnittstellen und HDDs/SSDs im Vergleich zu den aktuellen Ethernet Standards:
1 GE und 10 GE - Giga Ethernet

Technische Umsetzungen:
On-Board (also in Chipsätzen integriert)
Erweiterungskarten als:
PCI (Peripheral Component Interconnect; PCI-Bus ca. 133 MB/s)
PCIe (PCI Express v. 3.0 mit ca. 1 GBit/s pro Lane)
PCMCIA (PC Memory Card Int. Assoc.)
USB (Universal Serial Bus - Anm.: Ermittlung Bandbreite mit Teiler 10 bei USB Techniken)
→ USB 3.0 ca. 1 GBit/s entspricht also ca. 100 MB/s; USB 3.1 mit ca. 10 GBit/s dann ca. 1 GB/s
Firewire (IEEE 1394 oder i.Link; z.B. mit 800 MBit/s)
Thunderbolt (Version 3 bis 40 Gbps und Unterstützung aller digitaler Übertragungen inkl. Video-Ausgaben mit mehrfach UHD/4K)
Heute alles als Plug & Play (PnP); Hot PnP – im laufenden Betrieb

Booten über das Netzwerk mittels PXE (Wikipedia Link) bzw. TFTP

Zugriffsverfahren Ethernet mit Kollisionen

Etablierte Verfahren:
CSMA / CD (Collision Detection) - die „Grundidee“ zur Norm IEEE 802.3 (Ethernet – LAN)
CSMA / CA (Collision Avoidance) - Einsatz in WLAN-FunkzellenVor- und Nachteile kennen

Vor- und Nachteile  der Draht- und Drahtlosen Umsetzungen kennen

Vermeidung von Kollisionen mittels:
Switch statt Hub nutzen (Anm.: heute Standard)
Token-Passing (z.B. Token-Ring; Anm.: nicht mehr üblich)
Master-kontrollierte Netze (z.B. ISDN; Anm.: wäre für Netzwerke sehr aufwendig)

LAN (Local Area Network mit Ethernet-Techniken)

Ethernet: entwickelt bei den Xerox Palo Alto Research Center (PARC) seit ca. 1973 beim Entwicklungsteam Robert Metcalfe

Einsatz von zentralen Verteilern (Hub, Switch)

HW-Adressen im Ethernet:
MAC-Adressen (Link zu Grafik Ethernetpaket auf Wikipedia);
48 Bit = 6 Byte → 12 Hexadezimale Stellen (6 für Hersteller, 6 für Gerät)

Geschwindigkeiten:
10 Mbps (10Base2, 10Base5, 10BaseT),
100 Mbps (Fast Ethernet, 100BaseTX),
1000 Mbps = 1 Gbps (Giga Ethernet, 1000BaseT) mindestens Cat 5e (besser Cat 6)
10 Gbps (10GBaseT, LWL oder Kupferkabel!) mindestens Cat 6a (besser 7); 10GBaseT ohne PoE (Power over Ethernet)

Spezialprodukt für NBase-T (mit 1 - 2,5 - 5 und 10 GBit): NBase-T Norm IEEE 802.bz 
Beispiel: Tragant / Delock 89456 http://www.tragant.de/produkt/G_3LAN_3_1/89456/merkmale.html (siehe auch Heise Beitrag: c‘t 16.18.058)

Übertragungsmedien beachten
TP-Kabel:
Cat 5/5e (Fast Ethernet mit 100m Normlänge; 2,5 oder 5 GBit/s bei geeigneter HW und kurzen Kabeln),
6/6a, 7 (geeignet für 1 GE und 10 GE, ...)
LWL:
Monomode/Singlemode,
Multimode

Betriebssysteme und Services im Netzwerk

Betriebssysteme (OS):
Windows bzw. Windows Server von Microsoft: aktuelle Versionen: Windows 10, Windows Server 2012 R2 / Server 2016
Unix: Sun Solaris (heute Oracle), HP-UX (Hewlett Packard), AIX (IBM), …
GNU/Linux: ab 1991 von Linus Torvalds entwickelt – heute „überall“ (Android, SmartTV, …)
Linux-Derivate: Debian / Ubuntu / Knoppix, RHEL (Red Hat Enterprise Linux - RHEL) / CentOS / Fedora,SLES (SUSE Linux Enterprise Server - SLES) / openSUSE, Android (Google)
FreeBSD (Free Berkley Software Department): ab 1993 entwickelt (siehe heute Mac OS X)
Cisco IOS (Internetwork Operating System Software): Betriebssystem von Routern und Switches aus dem Hause Cisco

Kern-Dienste / Core-Services:
File Service, Print Service, Authentification (Authentifizierung), Directory Service (MS Active Directory)

Spezielle Dienste:
Groupware: MS Exchange, IBM Domino
Datenbanken: Microsoft SQL Server, Oracle Database, IBM Informix, IBM DB2
Webserver: Apache, nginx, lighttpd;
Samba (Linux als Directory Server und/oder Fileserver im heterogenen Netz mit Windows, Name wegen SMB-Protokoll bei Windows)

Server Anforderungen:
Anforderungen an die Hardware: Verfügbarkeit / Zuverlässigkeit (24/7), Konsistenz/Integrität, Leistung (CPU, RAM, Datenspeicher), Skalierung (Modularität, Hot-Swap)
Redundanzen gefordert: Cluster, Server-Farmen, HA-Concepts (High Availability)
Absicherungen über USV

Virtualisierungslösungen in modernen Netzwerk-Infrastrukturen erleichtern Sicherungen und Betrieb

Kurze Darstellungen:
RAID (Idee: Geschwindigkeit / Redundanz) - Level 0 (Striping), 1 (Mirroring), 5 Striping mit Parität (1 HD Ausfall erlaubt), 6 (min. 4 HDs - 2 HDs Ausfall erlaubt)
NAS (Dateibasiert - Protokolle: CIFS/SMB, NFS, FTP) vs. SAN (Blockorientiert - Protokolle: iSCSI, Fibre Channel bzw. FCoE)

7-Schichten ISO/OSI-Modell

(Wiki Link)

Protokolle: definierte Vorgehensweisen - siehe "Diplomatisches Protokoll"
Schnittstellen zwischen Schichten: SAP (Service Access Point)

Vergleich mit 4-Schichten DOD-Modell (mit Ethernet/TCP/IP): Layer 1 (1+2) - 2 (3) - 3 (4) - 4 (5-7)
Netzzugangsschicht ist 1+2 (z.B. Ethernet), Netzwerkprotokolle sind auf 3+4

7 - application Layer - HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3, IMAP, DNS, DHCP, Telnet, ...
6 - presentation Layer - Verschlüsselungen (SSL), Datenkomprimierung, Formatierungen: z.B. HTML, UTF-8, ...
5 - session Layer - z.B. RPC (Remote Procedure Call) oder auch Browser Tabs, Mail Accounts, ...
4 - transport Layer - Ports, TCP (verbindungsorientiert, UDP (verbindungslos), SPX, klassische (Port)-Firewall
3 - network Layer - IPv4, IPv6, IPsec, ICMP, IPX, Layer-3-Switch
2 - data link Layer - ARP, MAC, Bridge, Switch (Multiport-Bridge), CSMA/CD
1 - physical Layer - Kabel, Stecker, Repeater, Hub (Multiport-Repeater)

Merksatz engl. Layer 1 → 7 : Please do not throw sausage pizza away 
bzw. engl. Layer 7 → 1 : All people seem to need data processing 

  • Ethernet GeschwindigkeitenEthernet Geschwindigkeiten
  • arparp
  • 10GE(2x) + 1GE(8x)10GE(2x) + 1GE(8x)
  • NBase-TNBase-T
  • RAIDRAID
  • 7-Schichten ISO/OSI7-Schichten ISO/OSI

 

Tag 03 - Mittwoch

Mittwoch, 13.03.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Rekapitulation, TN-Fragen; Termin freiwillige Prüfung: Mi., 20.03.2019, 17.00 Uhr, Raum 2.11

IANA.org - Internetadressen und Domainnamen

erste Recherchen auf IANA-Portal zu öffentlichen IP-Adressen und Domain-Namen (TLD - Top Level Domains: .com, .de, ...)
die TLDs .tv oder .ws gehören zu den länderspezifischen TLD (ccTLD - country coded TLD)
TLD .de in Verwaltung der Denic
erste Hinweise auf reservierte Adressen: 10.x.y.z (Private Use), 127.x.y.z (Loopback-Device)

IPv4

(Rechnungen / Subnetting - WikiLink Netzmaske)

Grundlagen: 32-Bit Adresse geteilt in Netzwerk- und Hosts-Abschnitt mittels Subnetzmaske
Maskierung also wörtlich zu nehmen: links Einsen - rechts Nullen 
Beispielrechnungen: 

10   .   181  .   195  .   107    / 24   (CIDR)
--------.--------.--------.--------
00001010 10110101 11000011 01101011   
255  .   255  .   255  .    0
11111111 11111111 11111111 00000000
Netzwerk  ---------------| |- Hosts
hier: 24 Bit für Netzwerk - 8 Bit für Hosts
ergibt 2 hoch 8: 256 - 2 = 254 Hosts
Wir ziehen 2 Adressen ab:
Netzwerk-Adresse (alle Host-Bits werden 0)
hier:   10.181.195.0
Hosts:  10.181.195.1 … 10.181.195.254
Broadcast-Adresse (alle Host-Bits werden 1)
hier:   10.181.195.255

oder mit einer von den Oktettgrenzen abweichenden Netzmaske

10   .   181  .   195     .   107    / 23   (CIDR)
--------.--------.-------   -.--------
00001010 10110101 1100001   1 01101011
255  .   255  .   254  .    0
11111111 11111111 1111111   0 00000000
Netzwerk  --------------|   |--- Hosts
hier: 23 Bit für Netzwerk - 9 Bit für Hosts
ergibt 2 hoch 9: 512 - 2 = 510 Hosts
Wir ziehen 2 Adressen ab:
Netzwerk-Adresse (alle Host-Bits werden 0)
hier:   10.181.194.0
Hosts:  10.181.194.1 … 10.181.195.254
Broadcast-Adresse (alle Host-Bits werden 1)
hier:   10.181.195.255

Weitere Beispiele mit und ohne IP-Calculator durchgerechnet.

ip subnet 10 100 211 117 croped 800px

Hier das Beispiel aus aktuellem Schulungsraum:

10 . 100 . 203 . 117 / 23 (CIDR)
--------.--------.--- -----.--------
00001010 01100100 110 01011 01110101
255 . 255 . 224 . 0
11111111 11111111 111 00000 00000000
Netzwerk -----------| |--- Hosts
hier: 19 Bit für Netzwerk - 13 Bit für Hosts
ergibt 2 hoch 13: 8192 - 2 = 8190 Hosts
Wir ziehen 2 Adressen ab:
Netzwerk-Adresse (alle Host-Bits werden 0)
hier: 10.100.192.0
Hosts: 10.100.192.1 … 10.100.223.254
Broadcast-Adresse (alle Host-Bits werden 1)
hier: 10.100.223.255

CIDR Schreibweise mit Schrägstrichen - Classless Inter-Domain Routing
also z.B. : 18 Bit für das Netzwerk und restliche 14 Bit für die Hosts
bedeutet: 2 hoch 14 = 16.384 Kombination also 16.384 - 2 = 16.382 Hosts
2 Möglichkeiten für Hosts abziehen, weil
- alle Host-Bits gleich 0 kennzeichnet die Netzwerkadresse des Teilnetz
- alle Host-Bits gleich 1 kennzeichnet die Broadcast-Adresse des Teilnetz
bestimmen der NW- und BC-Adressen über Wandlung der IP-Adresse in Bits und Einsetzen der entsprechenden Host-Bits mit 0 (Netzwerk) oder 1 (Broadcast)
Subnetze können im Oktett für Trennung Netzwerk/Hosts nur Kombinationen 1/0 wie folgt haben:
10000000 = 128 , 11000000 = 192 , 11100000 = 224 , 11110000 = 240 , 11111000 = 248 , 11111100 = 252, 11111110 = 254

Übungen zu Subnetting, Hosts, Netzwerk- und Broadcast-Adressen
Einsatz von Tools und Internetseiten zur Subnetz-Berechnung
IP-Calculator: Link 1, Link 2

IPv4-Adressbereiche

Organisation durch IANA (www.iana.org), Einteilung der "Internet Welt" in 5 "NIC-Kontinente" (Europa: Ripe NCC - Übersicht Blöcke)
klassisch: Class A bis C Netze mit Standard-Netzwerkmasken (/8, /16, /24), Private Adressbereiche für Class A (beginnen bei Most Significant Bit / MSB ganz links mit "0") bis C (beginnen mit "110")
Recherche nach IP-Adressen und Nummern mittels Dienst whois (z.B. über Netzwerktool whois auf heise.de)
Trennung von "Privaten IP-Adressen" (Wiki Link)und "Öffentlicher IP-Adresse", die meisten Kunden erhalten dynamische (täglich wechselnde) öffentliche IP-Adressen,
Beispiel Anbindung mit statischer IP-Adresse über QSC für die VHS Braunschweig
DHCP - Dynamic Configuration Protocol (Wikipedia Link) - Service für das automatische Vergeben von IP-Konfigurationen an Clients

Reservierte Adressbereiche (siehe Wikipedia IPv4 - Abschnitt "Besondere Adressen")
Private Adressbereiche (10.0.0.0/8; 172.16-31.0.0/12; 192.168.0.0/16)
Loopback / Localnet 127.0.0.0/8
APIPA (bei Microsoft Automatic Private IP-Adressing; Linux: Avahi / Zeroconf; MacOS: Bonjour) 169.254.0.0/16

IPv6

(Wiki Link IPv4 - Wiki Link IPv6)

Die ca. 4 Mrd. IPv4-Adressbereiche (32 Bit für IPv4) sind vergeben (siehe IANA - Februar 2011)!

Neu mit IPv6 jetzt 128 Bit Länge (→ 340 Sextillionen); das entspricht einer Vergrößerung gegenüber IPv4 um den Faktor 2 hoch 96 (Faktor ≈7,9·10 hoch 28 - das ist eine Zahl mit 28 Nullen!)

Test- und Infoseiten zu IPv6: Link1 , Link2 , Link3
Wikipedia Artikel zu IP-Adressen: "Diese Anzahl reicht aus, um für jeden Quadratmillimeter der Erdoberfläche mindestens 665.570.793.348.866.944 (= 6,65 · 10 hoch 17) IP-Adressen bereitzustellen."

DNS

(Hierarchie - Wiki Link)

Root-Server, Subdomains, Domains, TLD (Top Level Domains: .com, .de - Verwaltung in Händen der IANA)
Beispiel: rechnername.subdom.domain.tld.  (FQDN - Fully Qualified Domain Name)

technisch also am Ende (rechts) noch ein abschließender Punkt (Root-Level), wenn man es ganz genau nimmt
Auflösung von Namen (z.B. www.vhs-braunschweig.de) in IP-Adresse (194.95.249.210) als Forward Lookup oder auch umgekehrt als Reverse Lookup
Registrierung über NICs (Network Information Center - DENIC für TLD de); praktisch über Hosting-Anbieter (Beispiele: 1und1, Strato, Hosteurope)

whois Recherche

direkt über die NIC (z.B. DeNIC) oder Webportale (Heise Netze, Netzmafia)
Beispiele / Übungen: vhs-braunschweig.de, telekom.de
Domain-Inhaber, Admin-C, Tech-C, Zonen-Informationen mit zuständigen DNS-Servern

Namen auflösen mit DNS (Domain Name Service)

DNS mit Forward und Reverse Lookup;
Forward Lookup löst www.vhs-braunschweig.de in 194.95.249.210
Reverse Lookup löst die andere Richtung auf: IP-Adresse in Hostname (FQDN)

manuelle Auflösung auf Clientseite (jedes Betriebssystem) mittels hosts-Datei:
Windows: C:\Windows\System32\Drivers\etc\hosts  (Adminrechte zum Bearbeiten nötig)

Gründe für hosts-Einträge:
DNS-Probleme lösen (z.B. lange DNS-Auflösungszeiten)
Umleitung von "schädlichen" Seiten auf 127.0.0.1 (localhost als Sackgasse)
eigene Namen für Maschinen im LAN auflösen (192.168.11.66  www.intranetserver.lokal)

in Microsoft-Netzen ständig verfügbare Namensauflösung für Maschinennamen:
Lokale Auflösung in Windows-Netzen mit Umwandlung der NetBIOS-Namen der Windows Rechner in die Privaten LAN-IPs mittels NetBT (NetBIOS over TCP/IP - siehe Ausgabe von ipconfg /all  Technik NetBT)

nslookup

Recherche und Übungen (alternative Linux-Tools dig, host)

über bestimmte Internet-Portale und Tools Heise - Netze - DNS-Abfrage)
Tipp: zuständigen DNS-Server für Domain im Vorab über eine Whois-Recherche herausfinden

Befehlszeile (cmd): nslookup aufrufen
> server ns5.kasserver.com   (zuständigen Server definieren
optional; gerne auch server 8.8.8.8 einen Public-Google-DNS-Server versuchen
> set querytype=ANY   (alle vorhandenen DNS-Einträge abfragen)
A (IPv4 Adressen),
AAAA (IPv6 Adressen),
MX (Mail Exchanger, die Mailserver für die Domain),
NS (Nameserver),
CNAME ("Aliase")
> vhs-braunschweig.de   (gewünschte Domain)
> exit   (interaktives nslookup verlassen)

  • iana.orgiana.org
  • falsche IP-Konf.falsche IP-Konf.
  • IP-KalkulatorIP-Kalkulator
  • denic.dedenic.de
  • whois Recherchewhois Recherche
  • nslookup Analysenslookup Analyse

 

Tag 04 - Donnerstag

Donnerstag, 14.03.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Rekapitulation, TN-Fragen

Wiederholung/Übung zu whois, nslookup : braunschweig.de recherchiert!

Subnetting

teilen von Netzen über das "Verschieben" von Subnetmask 1-0-Grenze nach Rechts:
Beispiel.: klassisches Class C Netz 192.168.178.0 / 24 hat 254 Hosts
Ziel: 4 Teilnetze erzeugen → man benötigt 2 zus. Netzwerkbits (2 hoch 2 = 4)

subnetting 800px

Beweggründe:
bessere Verwaltung großer Netze durch mehrere kleine Netze, Sicherheit, Flexibilität, Übersichtlichkeit, Verleihen von IP-Räumen an andere ISPs

DHCP und NAT-Routing

DHCP auf  Windows Server 2016 (VM) gezeigt und mit VM-Clients (Win10, Debian) getestet
Online-Zugang dann später durch NAT-Routing
Dokumentation gezeigt ("Raumplan") mit Verschaltungen / Netzwerkinfrastruktur / Netzwerk- und Rechneradressen (siehe WinServer-Seminare)

Internet, Dienste im Internet, Ports

Das Internet wurde Ende der 60er / Anfang der 70er entwickelt und nutzt seit 1973 das TCP-Protocol. (Wikipedia Link)
Technisch sei immer wieder an das grundsätzliche Client/Server-Prinzip erinnert.
Die Umsetzung von Internet-Technologie (TCP/IP-Protokolle) wird Intranet genannt.

Organisationen:

  • IETF - Internet Engineering Task Force (Wiki Link)
    kümmern sich um die RFCs (Request for Comments)
  • ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (Wiki Link)
    hat die Funktion der IANA übernommen
  • IANA - Internet Assigned Numbers Authority (Wiki Link)
    IP-Adressen, Domains
  • IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers (Wiki Link)
    siehe IEEE 802.3 (Ethernet) oder 802.11 (WLAN)

Ports als "Durchwahlnummern" für die Ansprache eines Servers,
16-Bit Länge (0...65.535);
Well-Known-Port (0...1023 - WikiLink) diskutiert und recherchiert

WWW
World Wide Web (Wiki Link), entwickelt/erfunden seit 1989 von Tim Berners-Lee am Cern (Schweiz)
http (Port 80), https (143 - http secure mit SSL - Secure Socket Layer)
WWW-Server: Apache, IIS (Internet Informations Server von Microsoft)
WWW-Clients: BROWSER (Mozilla Firefox, MS Internet Explorer, Google Chrome)

E-Mail
Electronic Mail (Wiki Link) (Elektronische Postkarten mit Anhängen),
smtp (25 - versenden), pop (110 - empfangen klassisch), imap (143 - empfangen - mit Verwaltung auf Server),
sichere Varianten gewünscht wie z.B. secure imap, secure smtp
Mail-Server: Exchange Server (MS), Lotus Domino, hMailserver, postfix. sendmail
Mail-Clients: Mozilla Thunderbird, MS Outlook, Lotus Notes, Eudora, Pegasus Mail

FTP
File Transfer Protocol (Wiki Link) (Port 20 Daten /21 Steuerung);
sichere Variante sftp bzw. secure ftp (Port 22; eigentlich ssh); Tipp: ftps vermeiden!
FTP-Server: IIS, FileZilla Server; Linux: proftpd, vsftpd
FTP-Clients: Browser (mit Einschränkungen, Wiederaufnahme Downloads), FileZilla

Andere Dienste:
NTP: Network Time Protocol (123); NNTP: Network News Protocol (119); Telnet (23); SSH (Secure Shell - Port 22), Finger (79)

NAT-Routing (Network Adress Translation bei IPv4)

ermöglicht mittels Zuordnung von Anfragen aus Privatem Netz (LAN - Adresse : Port) zu Antworten aus dem Öffentlichen Netz (WAN - Adresse : Port) die gleichzeitige Nutzung einer einzigen Internetverbindung mit einer öffentlichen IP und eine ("sichere") Blockade nicht gewünschter Pakete in Richtung LAN

Technik: es handelt sich technisch um eine Port-Umsetzung
... um sogenanntes Masquerading - eine besondere Form des "SNAT - Source NAT", bei der die öffentliche Adresse wechseln darf (Port and Address Translation - Animation als PPT oder SWF - oder: kompendium.infotip.de - Netzwerkkomponenten Router und Gateways)

Hinweis: umgekehrt - also bei Zugriffen aus dem WAN in das LAN - benötigt man "DNAT - Destination NAT"; oft auch als Port-Weiterleitung (Port-Forwarding) bezeichnet!

wichtig: mit IPv6 fällt dieser Mechanismus weg und wir müssen uns über andere Sicherungsmechanismen (→ Firewall) Gedanken machen!

Tipp:  netstat -an  (zeigt die entsprechenden lokalen und remote Adressen und Ports)

ISP Zugangstechniken (Internet Service Provider)

Gegenüberstellung: Download vs. Upload (auch: Downstream / Upstream)

isp und co router 800px

2-Draht-Kupferkabel kommen im "Haus" an (POTS - Plain Old Telephony Service)

Klassische DFÜ-Techniken:
Analoges Modem 56.000 Bit/s (56k-Modem), oft auch geringere effektive Übertragungsgeschwindigkeit (Verhandlungssache / Handshake) und im Uplink langsamer
ISDN (Wiki Link) mit 2 B-Kanälen zu 64 kBit/s, 1 D-Kanal mit 16 kBit/s, Kanalbündelung 128 kBit/s, garantierte Geschwindigkeit in beide Richtungen
bis ISDN klassische Zugänge mittels DFÜ (Datenfernübertragung - Zugangsprotokoll PPP Point-to-Point Protcol)

Anm.: ur-alte Zugangstechnik für T-Online/BTX inkl. SW T-Online-Decoder war SLIP und ging nur mit der Decoder-SW der Telekom!

dann kommen die "Breitband" (Broadband) Techniken:
xDSL (Wiki Link) mit diversen Digital Subscriber Line Varianten,
größte Verbreitung ADSL/ADSL2+ (Asymmetrisch, technisch bis 25 MBit/s aber als Produkte oft nur bis 16 MBit/s),
VDSL: ab 25 MBit/s, 50, 100 MBit/s, ...; beispielhafte Kombination "VDSL 100" (100 MBit/s Download / 40 MBit/s Upload)

Anm.: ab ADSL2+ werden die Angebote nur noch ausschließlich mit IP-Technik vertrieben (siehe Triple-Play),
d.h. man hat keine klassische Telefonie mehr (technisch: kein Splitter mehr); Anschlusstechnisch ändert sich die ADSL-Technik (in Deutschland) von Annex-B zu Annex-J

speziell: SDSL (Symmetrisches DSL für Standortverbindungen)

Lösungen jenseits der Kupferkabel für klassische Telefonie:
Mobilfunktechniken (Wiki Link): GPRS, EDGE (2G), UMTS / HSPA (HSDPA/HSUPA) / HSPA+ (3G), LTE (3.9G) / LTE-Advanced (4G) und in "Kürze ;-)" 5G
Tarife, Kosten, technische Verfügbarkeit, Verbreitung/Abdeckung, Tethering (Smartphone wird zum Hot Spot / Access Point; falls Ihre Mobiltarife dieses erlauben)
Anm. zu 5G-Technik: natürlich noch einmal höhere Geschwindikeiten, aber vor Allem nahezu "Echtzeit/RealTime" Übertragungen

PowerLine, Satellit und natürlich Kabelnetze (heute mit Rückkanal)

Telefonie- und DSL-Haustechnik

(siehe auch: Strukturierte Verkabelung)

notwendige Techniken für Analog-Techniken (TAE-Dosen, NFN-Kodierte Buchsen / Stecker, Wiki Link)
Betrieb in digitaler ISDN-Technik mittels NTBA, für den Anschluss analoger Endgeräte a/b-Adapter bzw. Einsatz kompletter TK-Anlagen

DSL-Technik anschließen über Splitter (Trennung von Analog/DSL bzw. ISDN/DSL),

DSL-Modem baut Verbindung mit DSL-Provider mittels PPPoE (Point-to-Point-Protocol over Ethernet) auf

Triple Play (Internet, TV, Telefonie/VOIP),
VOIP (Voice over IP - Telefonieren über das IP-Netz),
Bei Wegfall klassicher Telefonanschlüsse (Analog, ISDN): Probleme mit Analogen Endgeräten (Notruftasten, Taxirufe, Faxgeräte), Tarife müssen geklärt werden

Anm.: ISDN-Telefontechnik nicht mehr geschult, weil langsam aus Praxisumgebung verschwunden! (Infos zu ISDN auf diesem Portal)

DSL-Router

am Beispiel des AVM 7590 Modells (Link):

  • VDSL (bis 300 MBit/s) - oder ADSL/ADSL2+
  • IP-basiertes, analoges oder ISDN-Festnetz
  • 4 x Gigabit-Ethernet
  • LAN- und WLAN-Gastzugang (z.B. 192.168.179.0/24 statt Büro mit 192.168.178.0/24)
  • 1 x Gigabit-Ethernet an Kabel-/DSL-/Glasfaser-Modem oder Netzwerk
  • 4x4 WLAN AC + N mit Mulit-User MIMO
  • WLAN AC (5 GHz) mit bis zu 1.733MBit/s
  • WLAN N (2,4 GHz) mit bis zu 800 MBit/s
  • 2 x USB 3.0 für Speicher und Drucker
  • DECT-Basisstation für bis zu 6 Handgeräte
  • ISDN-S0-Bus für ISDN-Telefone oder ISDN-Telefonanlage
  • 2 x a/b-Port für analoge Telefone, Anrufbeantworter und Fax

und noch:
Sicherer Fernzugang über das Internet mit VPN (IPSec); Unterstützung von IPv6; WLAN-Taster (manuelles Ein-/Ausschalten von WLAN); Wi-Fi Protected Setup (WPS); Erweiterung der WLAN-Funkreichweite mittels Repeaterfunktion; Faxfunktion inklusive E-Mail-Weiterleitung (fax to mail); Mediaserver stellt Geräten im Heimnetz Musik, Bilder und Videos zur Verfügung (SMB, FTP, UPnP AV); Mit MyFRITZ! von überall sicherer Zugriff auf die eigene FRITZ!Box; FRITZ!NAS – einfacher Zugriff auf alle Dateien im Netzwerk

 

  • Portnummer - 16 BitPortnummer - 16 Bit
  • Well Known PortsWell Known Ports
  • InternetInternet
  • netstat -annetstat -an
  • einfacher Speedtesteinfacher Speedtest
  • Gäste-NetzGäste-Netz

 

Tag 05 - Freitag

Freitag, 15.03.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Rekapitulation, TN-Fragen, heute: die "Schicht 7" mit den Applikationsprotokollen und Clients

Komplettierung der "Netze-Show" mit Virtueller Domäne auf Trainer-PC:
DHCP (Fixed Address), NAT-Routing, DNS (Forward und Reverse Lookup)

Bücher, Literatur

siehe Anhang der PDF/PowerPoint-Unterlage
und aktuell Rheinwerk Verlag: Computer-NetzwerkeISBN 978-3-8362-6499-0 (Link)
oder auch PC-Netzwerke; ISBN 978-3-8362-6443-3 (Link)

und die diversen Fachzeitschriften: c't, iX, ...

Client-Techniken

Web-Clients  (Browser)

→ Hausaufgabe: "alle" Einstellungen eines aktuellen Browser kennen!

Beispiel: Mozilla Firefox mit allen Einstellungen und Konfigurationen, Spracheinstellung (mit Beispiel mozilla-europe.org), Sicherheitsaspekte und Techniken: Javascript, Passwörter, Chronik, Lesezeichen, Cookies, SSL/TLS für Verschlüsselungen mit https

Andere Browser:
Microsoft Internet Explorer (hier: ActiveX, BHO - Browser Help Objects), Opera, Google Chrome, Safari, ...
Speziell Erweiterungen mit Sicherheitsproblemen:
Plug-Ins für Adobe Flash (mit Flash "Cookies", Webcam + Mikro), JAVA (Java Runtime Environment JRE - nicht verwechseln mit JavaScript)

URL (Uniform Ressource Locator - Wiki Link) -

http: // (Protokoll)
username:passwort@   (Benutzername und Passwort)
www   (Webserver Name)
.bahn   (Domain - auch Subdomains subdomain.domain.tld)
.de   (TLD - Top Level Domain; hier ccTLD)
:80   (Port - hier Standard-Port - Well Known Port - obsolet)
/ordner/unterordner/   (Ordnerstruktur auf Server)
index.php   (Webdokument - hier PHP-Skript)
?artikel=BE15&kunde=1234   (Parameter - hier für dynamisches PHP-Skript)
im lokalen Netz als Netzwerkpfad siehe UNC: \\server\freigabe\ordnerstruktur\datei.ext   

Wiederholung mit 7-Schichten-ISO-OSI / URL
Wiederholung/Zusammenfassung inkl. Hintergrundinfos
7 schichten 800px
Digitales Tafelbild

FTP-Client

Beispiel: FileZilla mit Filezilla Server

Zugangsdaten für FTP: Servername, Benutzername, Passwort, Port

Sicherheitsanalyse mit Tool Wireshark (früher Ethereal) zum Nachweis, dass die Benutzerdaten (ohne Verschlüsselung) im Klartext durch das Netz gehen; Empfehlung daher: Secure FTP (eigentlich SSH - Secure Shell)

E-Mail

Sicherheit bei der Nutzung, Konfigurationen für den Client Outlook (beispielhafte Anleitung, effizientiere E-Mails mit IMAP; Darstellungen zu IMAP im Seminar, Hilfelink 1und1),
Authentifizierungen mit Benutzername und Passwort für Posteingang und natürlich auch für den Posteingang gefordert (Stichworte: Offenes Relay; SMTP after POP)

Spezielle Netzwerkkopplungen

Proxy ("Stellvertreter" - Wiki Link)

für bestimmte Protokolle als sicherste Trennung zum öffentlichen Netz: Web-Proxy, FTP-Proxy, Mail-Proxy;

die jeweiligen Clients müssen entsprechend konfiguriert sein (siehe auch Konfigurationen Web-Clients Browser);
Einsatz von Proxy-Cache zur Zwischenspeicherung abgerufener Informationen
auch für die Anonymisierung (bzw. Veränderung Client-Adresse) von Webzugriffen geeignet (z.B. BBC  Video für deutsche Zugriffe gesperrt)

Gateway (Wiki Link)

Vermittlung zwischen Client/Server Seiten mit unterschiedlichen Protokollen

gateway 800px

z.B. Web-Mail-Gateways die für das Mailing in Browsern (siehe web.de, gmx.net) sorgen
Client: https ↔ Web-Mail-Gateway ↔ Server: smtp/imap
oder auch: Mail-Fax-Gateway

Firewall (Wiki Link)

klassische Filterung der eingehenden und ausgehenden Transportprotkolle (TCP / UDP) in Kombination mit Ports,

auch auf höheren Schichten als Application Firewall (Layer 7) oder in Speziallösungen als IDS (Intrusion Detection Systems)
Aktuelle Firewall-Techniken beherschen Frames und Pakete der Schichten 2 bis 7!

Sicherheit in privaten und öffentlichen Netzen

→ s.a. Modul "Datenschutz und Datensicherheit" des FITSN (wird von mir nicht angeboten)

Hinweis auf Zeitschriften zum Thema Netzwerk/Sicherheit:
CHIP Special "Spionage? Nein, danke! - Der große Datenschutz-Ratgeber"
Themen: Die Windows Firewall, Sicherer Surfen per VPN-Tunnel (AVM-VPN), Sichere E-Mails dank Verschlüsselung, Anonym im Web mit dem Tor-Browser

c't Security 2014  (gibt es auch aktueller) Spurensuche auf Ihrem PC: Tools gegen Datensammelwut; Forensik u. c't Bankix auf Live-DVD, Test Kinderschutz-Tools, Cloud-Daten verschlüsseln, Trojaner-Tricks erkennen

Tails - eine spezielles Live-OS für Privatsphäre und Anonymität - für Tor vorbereitet...

Tor - the onion router - Privacy Online (Tor-Browser)

Speziell: VPN (Virtual Private Network - Wiki Link)
geschlossenes sicheres Netzwerk, welches einen externen Host über das öffentliche Netz im privaten Netz integriert, Techniken mittels IPsec, Tunnel-Protokollen, Proprietäre Systeme wie Hamachi, Komplettlösungen diverser TK-Unternehmen
Speziell: Angebot von AVM mit Fritz-Boxen (Link) und VPN-Software (Youtube Video - Windows Anleitung), Hersteller Allnet mit Infos / PDFs (Link); Anm.: auch hier natürlich eigentlich CISCO Marktführer

Speziell: Sicheres Homebanking
Nutzen von https, aktuelle Browser und Systemumgebung, ChipTAN oder MobilTAN nutzen statt der klassischen einfachen TAN-Blöcke,
Live-CDs wie Bankix (von der c't), Bildschirmtastatur

Prüfungsvorbereitung

Empfehlung: bitte auf das "Wesentliche" konzentrieren!

  • PDF/Präsentation zu Seminar Netzwerk- und Internettechnik
  • dieser Seminarbeitrag ("Roter Faden" NIT)
  • LZK/BWR Modul "NIT" des FITSN (s.u.)
  • Musterprüfung Modul "NIT" des FITSN (s.u.)
  • Herdt-Skript - aber: nicht die Vertiefungen, die wir nicht behandelt haben!

(Digitale) Unterlagen für TN

Digitale Sammlung zur Seminarwoche NIT Trainer J. Brandes

Unterlagen

  • PDF/Präsentation zu Seminar Netzwerk- und Internettechnik
  • Screenshots Seminarwoche ("Diashow" zum Seminar)
  • Tafelbilder (Scribbles) der Seminarwoche

Letzte TN-Fragen, Feedback-Bögen, TN-Bescheinigungen

 

  • GatewayGateway
  • Desktop FirewallDesktop Firewall
  • Flash PlayerFlash Player
  • Browser - AdBlockerBrowser - AdBlocker
  • WiresharkWireshark
  • E-Mail SecureE-Mail Secure

 

 

Ihr Trainer Joe Brandes

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Natürlich stellt die IT einen Schwerpunkt in meinem Leben dar - aber eben nicht nur ...

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Wer einmal zum Snookerqueue gegriffen hat, der wird es wohl nicht wieder weglegen. Und ich spiele auch immer wieder gerne eine Partie Billard mit den Kumpels und Vereinskameraden. Der Verein freut sich über jeden, der einmal in unserem schicken Vereinsheim vorbeischauen möchte.

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