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Empfehlung zur Umsetzung des Vertiefungsgebietes Netzwerke

Empfehlung zur Umsetzung des Vertiefungsgebietes Netzwerke

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Vertiefungsgebiet Netzwerke

Die Technik und die Verwendung von elektronischen Datennetzen ist im Rahmen der Informatik ein Teilgebiet, das starken aktuellen Entwicklungen unterworfen ist. Eine Abgrenzung und Beschränkung der im Schulunterricht zu behandelnden Inhalte ist hier besonders schwierig. Da die Bedeutsamkeit dieses Themenbereichs ständig zunimmt, wird dazu ermutigt, sich ggf. auch auf ein schulisch noch wenig erschlossenes Gebiet informatischen Arbeitens einzulassen.

Von den unten genannten inhaltlichen Schwerpunkten muss eine bewusste Auswahl getroffen werden, schon bereits im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Zeitumfang. Darüber hinaus sind die technischen Möglichkeiten der Lernumgebung zu bedenken.

Gewisse Aspekte der Datensicherheit und des Datenschutzes, aber auch rechtliche und gesellschaftliche Fragen werden unter Umständen schon im vorangegangenen Unterricht thematisiert worden sein, müssen dann also in diesem Wahlgebiet lediglich spezifisch ergänzt werden.

Ein zentrales Anliegen sollte jedoch sein, zu vermitteln, wie die physikalisch-technischen Gegebenheiten die praktische Realisierung von Netzwerken aus informatischer Sicht bestimmen.

Die Verwendung eines Netzwerkes rein aus Anwendersicht, z.B. die Erstellung eines Webprojektes, ist hingegen kein wesentlicher Teil dieses Wahlgebietes.

Die Kommunikation zwischen Rechnern basiert auf dem ISO/OSI-Referenzmodell, das für die Behandlung des Themas Rechnernetze einen übergeordneten Rahmen liefert. Es ist empfehlenswert, die Anzahl der Schichten auf vier zu begrenzen (Anwendungsschicht, Transportschicht, Netzwerkschicht und physikalische Schicht).

Es bietet sich an, die aufgeführten Inhalte aus der Sicht des schulischen Netzwerkes zu behandeln.

Ein möglicher Einstieg in das Thema ist z.B. die Verwendung eines Werkzeuges, das Netzwerkverkehr mitschneidet und diesen analysieren kann (siehe: Online-Kurs zum Thema Computernetzwerke von A. Rittershofer, Quellenangabe in der Link-Liste). Ein möglicher Abschluss des Projektes ist eine "LAN-Party", in der ein lokales Netzwerk aufgebaut wird. Ein solches Projekt verbindet die erworbene Technikkompetenz mit der Lebenswirklichkeit von Schülern.

Vorschläge für Schwerpunktvorhaben:

  • Ziele, Anforderungen und Einsatzgebiete von vernetzten Systemen
  • Netzwerktechnik, Hardware, physikalische Komponenten
  • Protokolle und Dienste
  • Datenschutz und Datensicherheit
  • Rechtliche und gesellschaftliche Aspekte

Fachinhalte

Kompetenzen

Vernetzungen

Grundlagen

  • Ziele und Aufgaben von Netzen
    - gemeinsamer Zugriff auf Daten
    - gemeinsame Nutzung von
    Hard- und Software
    - Lastverbund
    - Verfügbarkeitsverbund
  • Klassifizierung nach Übertragungsweiten, Netztopologien (GAN, WAN, MAN, LAN
  • Geschichte der Vernetzung am Beispiel des Internets

  • Anforderung an Netze klassifizieren und beurteilen
  • Aufgaben in ihrer Vielfalt kennen und am eigenen Schulnetz bewusst machen
  • Netze einordnen (z. B. Schulnetz, LAN-Party-Netz)
  • Entwicklung von Computernetzen im historischen Bezug darstellen können

 

  • Internetorientierter Zugang im ersten Jahr Informatikunterricht
  • Einordnung in die geschichtliche Entwicklung der Informatik (erstes Unterrichtsjahr)

Datenübertragung

  • Aufbau und Komponenten von Datennetzen an ausgewählten Beispielen, z.B.
    - Ethernet
    - Tokenring
    - WLAN (Funknetze)
    - Telefon/ISDN
    - Mobilfunk (GSM und UMTS)
    - WAN/Internet
  • Übertragungsmedien, z.B.
    - BNC-Kabel
    - RJ45
    - Lichtwellenleiter
    - Funk
  • Hardwarekomponenten, z.B.
    - Hub
    - Switch
    - Router
  • Übertragungstechniken
    - Paket- und
    - Leitungsvermittlung
  • Struktur von Datennetzen erläutern
  • Unterschiede und Einsatzgebiete von Übertragungsmedien und Hardwarekomponenten kennen
  • die Vorteile der paketorientierten Vermittlung am Beispiel Internet erläutern
  • die rasante technologische Entwicklung von Rechnernetzen erkennen und abschätzen
  • Technische Informatik, Rechnerstrukturen
  • Codierung, Fehlererkennung, Kompressionsver-

    fahren

 

TCP/IP Netzwerke

  • IP
  • Adressierung und Pakete
  • Routing und Netzwerkklassen
  • evtl. Ausblick auf IPv6

 

  • Bedeutung von Protokollen
  • Aufbau und Eigenschaften von IP und TCP beschreiben
  • Funktion und Aufgaben von Routing und Netzwerklassen benennen

  • Graphentheorie (Routing-Algorithmen, Mathematik)

Dienste und Anwendungen

  • DNS
  • Telnet, FTP
  • HTTP
  • E-Mail (SMTP, POP3)
  • Kommunikation über Ports und Sockets

  • Zusammenhang zwischen Domain, IP-Adresse und physikalischer Adresse herausarbeiten und verstehen
  • Dienste des Internet kennen und abgrenzen

  • Sicherheitsfragen beim Datenaustausch
  • Programmierung von verteilten Anwendungen (Projektsemester)

 

Datenschutz und Datensicherheit

  • Sicherheitsrisiken, z.B.
    - Viren
    - Paketschnüffler
    - aktive Inhalte
    - Würmer
    - Trojaner
  • Schutzmaßnahmen
    - Identitätskontrolle
    - Authentizitätskontrolle
  • Verschlüsselung
  • Firewalls

  • Sicherheitsrisiken in Netzen (z. B. LAN, Internet) kennen und beurteilen
  • Schutzmaßnahmen anwenden
  • Informationsquellen über Gefahren und Abwehrmöglichkeiten kennen und bewerten
  • Kryptologie
  • Bezüge zum Zeitgeschehen

 

Rechtliche und gesellschaftliche Aspekte

  • Rechtliche Grundlagen
    - Urheberrecht
    - Telekommunikations- recht
    - informationelle Selbstbestimmung
  • Gesellschaftliche Auswirkungen an Beispielen aus den Bereichen Arbeitswelt, Wirtschaft und Verwaltung

  • rechtlichen Grundlagen überblicken und beachten
  • gesellschaftliche Auswirkungen exemplarisch untersuchen und beurteilen

 

  • Zu gesellschaftlichen Diskussionen können Bezüge mit Hilfe aktueller Quellen hergestellt werden (Politische Weltkunde)
  • Neue Wettbewerbs-strukturen, z. B. im mobilen Telefonieren und Datenverkehr (Wirtschaftslehre)

Redaktionell verantwortlich: Frank Oppermann