Über das Internet kann man mit Hilfe eines Web-Browsers auf Web-Seiten zugreifen. In diesem Kapitel sollen Sie kennenlernen, wie man eine Webseite wie www.wikipedia.de bereitstellen und darauf zugreifen kann.
Wir simulieren das Internet mit Filius.
Sie sollten folgendes sehen:
Sie sollten folgendes sehen:
Sie sollten folgendes sehen:
Die Datei index.html ist die Datei, welche der Webserver an den Webclient über das Internet sendet, wenn man im Webbrowser die IP-Adresse des Webservers eingegeben hat. Die Datei index.html ist eine Textdatei, die in der Seitenbeschreibungssprache HTML verfasst ist. HTML wurde entwickelt, damit Internetseiten nicht nur Texte anzeigen können, sondern auch gut aussehen (je nachdem, ob der Webautor weiss, wie man eine gut aussehende Webseite gestaltet).
<html>
<head>
<title>Informatik am Gymnasium Westerstede</title>
</head>
<body bgcolor="#ccddff" style="font-family:Verdana; text-align:center;">
<h2> Filius-Webserver </h2>
<p>Herzlich Willkommen auf dem Webserver mit der IP: 10.1.1.2</p>
</body>
</html>
Damit der Inhalt der Datei index.html angezeigt werden kann, benötigen wir einen Web-Browser.
Sie sollten folgendes sehen:
Der Webclient kann mit Hilfe eines Webbrowsers Informationen von einem Webserver abrufen, der diese mit Hilfe der Sprache HTML in einer Textdatei bereitstellt.
Verändern Sie die Datei index.html auf dem Webserver, starten Sie den Webserver neu und beobachten Sie Veränderungen.
Zu der Adresse https://www.wikipedia.de gehört, wie Sie es im Kapitel Internet-Adressen gelernt haben, die IPv4 134.119.24.29. Wenn Sie in einem Browser den Namen www.wikipedia.de eingeben, sucht ein spezieller Internet-Server die dazugehörende IP-Adresse heraus und verbindet Ihren Webclient mit der gefundenen IP-Adresse. Dieser spezielle Internetserver heißt DNS-Server.
Ein DNS-Server (Domain-Name-System-Server) liefert zu einer Webadresse (URL = Uniform Resource Locator) die dazugehörende IP-Adresse heraus, so dass Webclient und Webserver miteinander über die IP-Adresse kommunizieren können.
Sie sollen jetzt Ihr Mini-Internet in Filius mit einem DNS-Server erweitern, so dass Sie über die Eingabe einer URL (z.B. www.wikipedia.de) auf den Webserver zugreifen können.
Verändern Sie Ihr Mini-Internet wie folgt:
Sie sollten folgendes sehen:
Sie sollten folgenden sehen:
Damit funktioniert unser Mini-Internet.
Dokumentieren Sie den Erfolg Ihrer Interneterweiterung mit einer Bildschirmkopie und lassen Sie diese Ihrer Lehrkraft in der vereinbarten Weise zukommen
(Wert: 5 XP)
Eine mögliche Lösung könnte wie folgt aussehen, aber verwenden Sie bitte einen eigenen Domänennnamen:
Im echten Internet befinden sich Webserver, DNS-Server und Webclients normalerweise in unterschiedlichen IP-Netzen (siehe Kapitel Internet-Routing). Im folgenden sollen Sie ein Mini-Internet aufbauen, das aus getrennten Teilnetzen besteht, die über Internet-Router miteinander verbunden sind.
Sie sollten folgendes sehen:
Wir wollen die beiden häufigst besuchten Internetseiten der Welt (Google, Facebook) in unserem Mini-Internet simulieren.
Finden Sie heraus, welche IPv4-Adressen die deutschen Seiten von Google und Facebook haben.
Lösung:
Die Adressen können variieren, da Google und Facebook so groß sind, dass mehrere IP-Adressen den URLs zugeordnet sind. Wenn Sie der Anleitung ohne umzudenken folgen wollen, verwenden Sie am besten die in der folgenden Anleitung angegebenen IP-Adressen.
Sie sollten folgendes sehen:
Die Webclients können nicht mit den Web-Servern kommunizieren, da diese in unserem simulierten Mini-Internet in unterschiedlichen IP-Netzen liegen. Die Webclients befinden sich im IP-Netz 10.1.1.x, der Google-Server im IP-Netz 172.217.19.x und der Facebook-Server im IP-Netz 185.60.217.x. In das Mini-Internet müssen Router (Vermittlungsrechner) eingebaut werden, damit die IP-Netze miteinander kommunizieren können.
Aufgabe (für Internet-Profis): Verbinden Sie die Teilnetze mit Routern, ohne Hilfe der folgenden Anleitung.
Aufgabe (für angehende Internet-Profis): Verbinden Sie die Teilnetze mit Routern, mit Hilfe der folgenden Anleitung.
Sie sollten folgendes sehen:
Sie sollten folgendes sehen:
Den Computern, die an die Router angeschlossen sind, muss nun mitgeteilt werden, an welchen Router sie angeschlossen sind.
Jetzt muss den Routern beigebracht werden, wie diese miteinander kommunizieren können:
1) Webclient-Router und Google-Router
2) Webclient-Router und Facebook-Router
3) Google-Router und Facebook-Router
Damit können die verschiedenen IP-Netze mit Hilfe der Router miteinander kommunizieren. Die Verbindungsnetzwerke zwischen den Routern nennt man das Internet-Backbone.
Testen Sie die Verbindung zwischen den Webclients und den Webservern, indem Sie nochmals versuchen die IP-Adressen der Webserver anzupingen.
Wenn Sie das Netzwerk richtig konfiguriert haben, sollten Sie folgendes sehen:
Richten Sie auf dem Google- und dem Facbook-Webserver eine kleine Internetseite ein, indem Sie jeweils die Datei index.html im Ordner webserver verändern und den Webserver starten.
Sie sollten z.B. folgendes sehen:
Es ist lästig, wenn man die IP-Adresse eingeben muss, um die Webserver zu erreichen. Sie sollen das Mini-Internet um einen DNS-Server ergänzen. Es gibt öffentliche DNS-Server, die man nutzen kann, um URLs und deren zugehörige IP-Adressen zu finden. Einer dieser öffentlichen DNS-Server ist z.B. 8.8.8.8, der von Google betrieben wird. Dieser soll in unser virtuelles Mini-Internet eingebaut werden.
Aufgabe (für Internet-Profis): Bauen Sie einen DNS-Server mit der IP 8.8.8.8 in unser Mini-Internet ohne Hilfe der folgenden Anleitung ein.
Aufgabe (für angehende Internet-Profis): Bauen Sie einen DNS-Server mit der IP 8.8.8.8 in unser Mini-Internet mit Hilfe der folgenden Anleitung ein.
Der DNS-Server mit der IP-Adresse 8.8.8.8 liegt in einem anderen IP-Netz als die anderen Internetteilnehmer, wir benötigen also einen weiteren Router für den DNS-Server.
1) Webclient-Router und DNS-Router
2) Facebook-Router und DNS-Router
Mit Hilfe des vierten Routers kann jetzt der DNS-Server in das Netzwerk integriert werden.
Jetzt muss noch der DNS-Server konfiguriert und gestartet werden:
Sie sollten folgendes sehen:
Jetzt wird es spannend. Unser Mini-Internet sollte funktionieren. Testen Sie die Funktion, indem Sie von einem der Webclients im Webbrowser jeweils die simulierten Seiten www.google.de und www.facebook.de aufrufen.
Sie sollten folgendes sehen:
Es ist mühsam in einem Netzwerk mit Webclients jeden einzelnen Rechner mit der richtigen IP-Adresse, dem Gateway, dem DNS-Server,... zu konfigurieren. In unserer Schule müsste jeder, der ein eigenes Gerät mit dem Netzwerk verbinden möchte, diese Daten per Hand in seinem Gerät einstellen. Dabei kann es etliche Probleme geben: wenn versehentlich zwei gleiche IP-Adressen verwendet werden, kann sich nur eines der beiden Geräte mit dem Netzwerk verbinden, das andere wird geblockt. Wird das Gateway versehentlich falsch eingetragen, funktioniert die Internetverbindung nicht.
Die richtige Konfiguration für ein Netzwerk kann mit Hilfe eines DHCP-Servers automatisiert werden. Im DHCP-Server werden alle Einstellungen für das Netzwerk festgelegt und ein Gerät, das an das Netzwerk angeschlossen wird, bekommt die Einstellungen automatisch vom DHCP-Server zugewiesen.
Im letzten Schritt soll in das Webclient-Netz unseres Mini-Internets ein DHCP-Server integriert werden:
Sie sollten folgendes sehen:
Sie sollten folgendes sehen:
Die IP-Adresse der beiden Notebooks passt nicht zum 10.1.1.x-Netz, aber es gibt einen aktiven DHCP-Server in diesem Teilnetz. Starten Sie die Simulation und beobachten Sie, was geschieht.
Nach wenigen Sekunden ändern sich die IP-Adressen der beiden Webclients zu 10.1.1.20 und 10.1.1.21. Wenn Sie den Mauszeiger, ohne dabie zu klicken, auf einen der beiden neuen Clients halten, sehen Sie im Tooltip, dass alle Einstellungen korrekt vorgenommen wurden. Der DHCP-Server prüft, welche IP-Adressen bereits vergeben wurden, gibt neuen Geräten automatisch eine noch freie IP-Adresse und sorgt dafür, dass alle anderen Einstellungen korrekt übernommen werden.
Mit Hilfe eines DHCP-Server kann man sich also mit einem Netzwerk verbinden, auch wenn man keine Ahnung von Netzwerktechnik hat.
Testen Sie die neuen Webclients, indem Sie die beiden Internetserver kontaktieren.
Sie sollten folgendes sehen:
Erweitern Sie das Mini-Internet mit einem weiteren Google-Webserver Ihrer Wahl im Google-Netz, indem Sie den Webserver mit einer 172.217.19.x-Adresse an den Google-Router anschließen.
Lassen Sie die gespeichert Filius-Datei in der vereinbarten Weise Ihrer Lehrkraft zukommen.
(Wert: 3 XP)
Erweitern Sie das Mini-Internet mit einem weiteren Webserver Ihrer Wahl im IP-Netz 31.16.2.x und verbinden Sie diesen Webserver über einen neuen Router mit dem vorhandenen Mini-Internet.
Lassen Sie die gespeichert Filius-Datei in der vereinbarten Weise Ihrer Lehrkraft zukommen.
(Wert: 10 XP)
Erweitern Sie das Mini-Internet mit einem weiteren Webserver Ihrer Wahl im IP-Netz 31.16.2.x und verbinden Sie diesen Webserver über einen neuen Router mit dem vorhandenen Mini-Internet. Erweitern Sie das Mini-Internet mit einem weiteren Webclient-Netz im IP-Netz 120.10.30.x, das über einen eigenen Router mit dem Internet verbunden ist und lassen Sie die Webclients mit Hilfe eines DHCP-Servers automatisch konfigurieren.
Lassen Sie die gespeichert Filius-Datei in der vereinbarten Weise Ihrer Lehrkraft zukommen.
(Wert: 15 XP)
Eine mögliche Lösung für die Quest 2.3 wäre (Sie müssen "nur" noch die interne Konfiguration hinbekommen :-)):
Wenn Sie sich das Internet-Backbone (also die Verbindungsnetze zwischen den Routern) ansehen, dann erkennen Sie ein entscheidendes Merkmal des modernen Internets:
Es gibt keinen zentralen Server, dessen Ausfall das gesamte Internet stoppen würde. Stattdessen gibt es ein Netzwerk von Internet-Routern, die unabhängig voneinander den Internetverkehr weiterleiten können. Fällt einer der Internet-Router aus, kann nur das Teil-Netzwerk und die Webserver, die an dem ausgefallenen Router angeschlossen sind, nicht mehr an der Internetkommunikation teilnehmen, während die Kommunikation der anderen Teilnehmer problemlos funktioniert.
Aufgrund dieser dezentralen Architektur ist das Internet weitgehend stabil und verlässlich. Testen können Sie die Stabilität des Internets mit Filius, indem Sie einen der Router einfach löschen und dann in der Simulation beobachten, wie der Internetverkehr über die anderen Router weitergeleitet wird.
Im Moment gibt es nur einen DNS-Server in unserem Mini-Internet. Sollte dieser ausfallen, könnte man die Webserver nicht mehr über die URLs ansprechen. Daher gibt es im realen Internet eine Vielzahl von DNS-Servern, welche die Zuordnung von IP-Adresse und URLs der Webseiten speichern und sich gegenseitig aktualisieren. Fällt einer dieser DNS-Server aus, übernehmen die anderen die Anfragen oder es werden Reserve-DNS-Server automatisch aktiviert.