Im Rahmen dieser Projektarbeit werden die bestehenden Netzwerklösungen abgeschafft und durch ein komplett neues Netzwerksystem ersetzt. Die Projektarbeit befasst sich daher mit den Schwerpunkten, Planung und Bau eines Netzwerkes innerhalb der Schulliegenschaft, im ersten Teil. Im zweiten Teil werden Netzwerkkomponenten wie Switche, Router usw. in innerhalb der Netzwerklandschaft in wichtige Funktionsbereiche eingeteilt. Der abschließende und dritte Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Sicherheit von Netzwerken sowie im Ansatz mit der Netzwerkprogrammierung für eine digitale Schulplattform.
Der Landkreis X beabsichtigt im Rahmen eines deutschlandweiten Digitalpakts in seinen Liegenschaften die Digitalisierung in den Schulen voranzutreiben. Dabei sollen die infrastrukturellen Maßnahmen für jede Liegenschaft anhand ihres Bedarfs bewertet und jeder Standort nach Erfordernis mit neuer Netzwerkinfrastruktur ergänzt oder ggf. neu erschlossen werden. Für die Umsetzung des Praxisprojekts ist dabei die Wahl auf die Schulliegenschaft, dem Ratsgymnasium Y gefallen.
Dabei war es auch nützlich, dass für die Liegenschaft bereits im Jahr 2014 eine Bestandsanalyse aller elektrotechnischen Anlagen durchgeführt worden ist. In dessen Verlauf auch der technische Zustand der vorhandenen Netzwerktechnik mit bewertet wurde. Auf dieser Grundlage konnte mit den weiteren Planungen, zügig angeknüpft werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Abgrenzung
1.3 Zielsetzung
2 Netzwerkgrundlagen
2.1 Funktionen von Netzwerken
2.2 Physische Eigenschaften von Leitungsträgern
2.3 Netzwerkverkabelung
3 Netzwerkplanung und Umsetzung
3.1 Vorbetrachtung der Anforderungen
3.2 Nutzeranforderung und Zustandsbewertung
3.3 Entwurf Netzschema
3.4 Netzwerkkomponenten
4 Umsetzung und Problemanalyse
5 Netzwerkgeräte
5.1 Zentrale aktive Netzwerkkomponenten
5.2 Wichtige Funktionsbereiche im Netzwerk
5.3 Justieren mit VLANs, Spanning Tree und Routing
6 Sicherheit in Netzwerken
6.1 Klassische Schwachstellen der Websicherheit
6.2 Mit Crawlern Ziele ausfindig machen
7 Netzwerkprogrammierung
7.1 Aufbau / Voraussetzungen iServe
7.2 Schulserver erweitern
7.2.1 Pflichtenheft
7.2.1.1 Musskritierien
7.2.1.2 Wunschkriterien
7.2.1.3 Abgrenzungskriterien
7.2.1.4 Produkteinsatz
7.2.1.5 Zielgruppe
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Planung und Realisierung eines modernen, strukturierten Netzwerksystems für das Ratsgymnasium, um die veralteten, dezentralen Strukturen durch eine leistungsfähige und zukunftssichere IT-Infrastruktur zu ersetzen. Die Forschungsfrage konzentriert sich dabei darauf, wie eine den aktuellen Anforderungen entsprechende Vernetzung unter Berücksichtigung von Denkmalschutz und betrieblichen Bedürfnissen technisch umgesetzt werden kann.
- Analyse und Ablösung bestehender, inkompatibler Netzwerk-Inseln
- Planung strukturierter Verkabelung gemäß aktuellen technischen Standards
- Einteilung in logische Funktionsbereiche durch VLANs und Routing-Strategien
- Erhöhung der Netzwerksicherheit und Implementierung von Schulserver-Diensten
Auszug aus dem Buch
3.1 Vorbetrachtung der Anforderungen
Mit Anlauf der Planung sind die aktuell gültigen Vorschriften für den Aufbau von Netzwerken mit den meist landeseigenen Vorschriften für Schulen zu ergänzen. Für Schulen kann dabei eine ganze Reihe an Vorschriften zu Rate gezogen werden, nennenswert sind hier die ‚Planungsrichtlinie von IT Infrastrukturen‘ sowie auch die benötigte ‚Planungsrichtlinien für Schulen‘.
Das Ratsgymnasium verfügt aktuell über dezentrale Lösungen für ein Datennetz. Das Datennetz ist historisch des jeweils aktuellen Bedarfs gewachsen und beinhaltet mittlerweile inkompatible Strukturen untereinander. Nach erfolgter Bewertung der Netzwerklösungen erfüllen diese nach heutigem Stand der Technik, nicht mehr die aktuellen Anforderungen. Auf Basis dieser Erkenntnisse und der Nutzerunzufriedenheit wird für die Schule ein neues Netzwerk geplant. Kosten für den Umbau werden in dieser Arbeit nicht behandelt, jedoch steht für diese Maßnahme ein Gesamtbudget von 400.000 € zur Verfügung.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung der Ausgangssituation des Ratsgymnasiums und Begründung der Notwendigkeit einer neuen Netzwerkinfrastruktur.
2 Netzwerkgrundlagen: Definition zentraler Netzwerkbegriffe, Funktionen sowie physikalischer Leitungstechniken wie Twisted Pair und Lichtwellenleiter.
3 Netzwerkplanung und Umsetzung: Darstellung des methodischen Vorgehens nach DIN 276 sowie die konkrete Ausarbeitung des Netzschemas für die Liegenschaft.
4 Umsetzung und Problemanalyse: Untersuchung von Signalverläufen und Frequenzspektren zur Fehleranalyse bei der Leitungsverlegung.
5 Netzwerkgeräte: Beschreibung der hierarchischen Layer-Struktur und zentraler aktiver Komponenten wie Router und Switche für den Schulbetrieb.
6 Sicherheit in Netzwerken: Erörterung gängiger Schwachstellen im Web und Methoden zur Absicherung, inklusive des Einsatzes von Webcrawlern als Analyse-Tool.
7 Netzwerkprogrammierung: Behandlung der Anforderungen an den Schulserver iServe und Definition der funktionalen Kriterien für dessen Erweiterung.
Schlüsselwörter
Netzwerkplanung, Strukturierte Verkabelung, Ratsgymnasium, Datennetz, VLAN, Routing, IT-Infrastruktur, iServe, Websicherheit, Netzwerkanalyse, Signalverlauf, Serverdienste, Patchfelder, LWL, Ethernet
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit dokumentiert die Planung und den systematischen Aufbau einer neuen, strukturierten Netzwerkinfrastruktur für das Ratsgymnasium.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Netzwerkkonzeption, der physikalischen Verkabelung, der aktiven Komponentensteuerung mittels VLANs sowie der Netzwerksicherheit und Serveradministration.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Hauptziel ist die Ersetzung der historisch gewachsenen, dezentralen und inkompatiblen EDV-Strukturen durch ein einheitliches, leistungsfähiges Netzwerksystem.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Planung orientiert sich an der DIN 276 sowie den Leistungsphasen der HOAI, ergänzt durch technische Bestandsanalysen und eine mathematische Betrachtung der Signalqualität.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst neben der physikalischen Planung und Hardware-Auswahl auch die logische Segmentierung des Netzes und die sicherheitstechnischen Aspekte von Webanwendungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Netzwerkplanung, strukturierte Verkabelung, VLAN, iServe-Integration und IT-Sicherheit.
Welche Rolle spielen Lichtwellenleiter in der Planung?
Aufgrund der hohen Anforderungen an Bandbreite und der Distanzen innerhalb der Liegenschaft dienen Singlemode- und Multimode-LWL als Rückgrat der Primär- und Sekundärverkabelung.
Warum wird das Spanning-Tree-Protokoll eingesetzt?
Spanning-Tree verhindert unerwünschte Schleifenbildung (Loops) in der Netzwerktopologie, die zu kritischen Broadcast-Stürmen führen könnten.
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- Anonym (Autor), 2021, Netzwerkplanung einer Schulliegenschaft. Digitale Infrastruktur, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1466234
