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| '''Computernetzwerk''' - Ermöglicht die Kommunikation technischer Systeme | | '''Computernetzwerk''' - [[Kommunikation]] [[technischer Systeme]] |
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| == Beschreibung == | | == Beschreibung == |
| Ein '''Rechnernetz''', '''Computernetz''' oder '''Computernetzwerk''' ist ein Zusammenschluss verschiedener technischer, primär selbstständiger [[Elektronik|elektronischer]] Systeme (insbesondere [[Computer]]n, aber auch [[Sensor]]en, [[Aktor]]en, [[Software-Agent|Agenten]] und sonstigen funktechnischen Komponenten), der die [[Kommunikation]] der einzelnen Systeme untereinander ermöglicht.
| | ; Bezeichnungen |
| ; Ziel ist hierbei z. B.
| | * Rechnernetz |
| * die gemeinsame Nutzung von Ressourcen wie [[Netzwerkdrucker]]n, [[Server]]n, [[Datei]]en und [[Datenbank]]en. | | * Computernetz |
| * Wichtig ist auch die Möglichkeit zur zentralen Verwaltung von [[Netzwerkkomponente|Netzwerkgeräten]], Netzwerkbenutzern, deren [[Berechtigungskonzept|Berechtigungen]] und [[Daten]]. | | * Computernetzwerk |
| * Besondere Bedeutung hat heute auch die direkte Kommunikation zwischen den Netzwerknutzern ([[Chat]], [[VoIP]]-Telefonie etc.). | |
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| ; Die Kommunikation erfolgt über verschiedene [[Netzwerkprotokoll|Protokolle]], die mit dem [[OSI-Modell|ISO/OSI-Modell]] strukturiert werden können. | | ; Zusammenschluss technischer Systeme |
| * Obwohl in der Praxis kein Rechnernetz das ISO/OSI-Modell vollständig abbildet, ist es von entscheidender Bedeutung für das Verständnis von Rechnernetzen, da hierbei aus kleinen grundlegenden Strukturen durch Verknüpfung größere und komplexere Strukturen gebildet werden.
| | * [[Kommunikation]] |
| * Dabei greifen höhere (komplexere) Protokollschichten auf die Funktionalitäten einfacherer darunter liegender Protokollschichten zu.
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| ; Ein wichtiges Prinzip dabei ist, dass den meisten Protokollschichten jeweils sogenannte [[Nutzdaten]] zum Transport übergeben werden können.
| | Selbstständige [[Elektronik|elektronische]] Systeme |
| * Die Protokollschicht fügt zu diesen Nutzdaten (deren Inhalt sie weitgehend ignoriert) vorn und teilweise hinten weitere Daten an, die für die Abwicklung des Transportes durch die Protokollschicht wichtig sind. | | * [[Computer]] |
| * Jedoch gibt es auch hiervon Ausnahmen, da einige Protokolle nicht dazu gedacht sind, fremde Nutzdaten zu transportieren, sondern ausschließlich als eigenständige [[Informationssystem]]e für bestimmte Aufgaben fungieren. | | * [[Sensor]]en |
| | * [[Aktor]]en |
| | * [[Software-Agent|Agenten]] |
| | * funktechnische Komponenten |
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| ; Die allgemein bekannteste Netzstruktur ist das [[Internet]], und die bekanntesten Protokolle sind das [[Transmission Control Protocol|TCP (Transmission Control Protocol)]] und das [[Internet Protocol|IP (Internet Protocol)]], jedoch spielt auch im Internet eine Reihe weiterer Protokolle wichtige Rollen.
| | == Ziele == |
| * Das Internet selbst ist kein homogenes Netz, sondern besteht aus einer Vielzahl teils recht unterschiedlich konzipierter [[Subnetz|Teilnetze]] (Subnetze), die nur die oberen Protokollschichten gemeinsam haben und die Nutzdatenübertragung auf den unteren Protokollschichten teilweise sehr unterschiedlich handhaben. | | {| class="wikitable options big" |
| | |- |
| | ! Option !! Beschreibung |
| | |- |
| | | Gemeinsame Ressourcen || |
| | * [[Netzwerkdrucker]] |
| | * [[Server]] |
| | * [[Datei]]en |
| | * [[Datenbank]]en |
| | |- |
| | | Verwaltung || |
| | * [[Netzwerk/Hardware|Netzwerkgeräten]] |
| | * [[Benutzer]] |
| | * [[Berechtigungskonzept|Berechtigungen]] |
| | * [[Daten]] |
| | |- |
| | | Kommunikation || |
| | * [[Chat]] |
| | * [[VoIP]]-Telefonie |
| | |} |
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| Als '''Zentralrechner''' oder '''Hauptrechner''' wird innerhalb eines Rechnernetzes derjenige Computer – meist ein [[Großrechner]] – bezeichnet, der den übrigen angeschlossenen Rechnern (etwa [[Arbeitsplatzrechner]]n oder [[Terminal (Computer)|Terminals]]) bzw. den darauf betriebenen [[Computerprogramm|Programmen]] [[Daten]], [[Dienst (Informatik)|Dienste]], [[Dienstprogramm|Systemprogramme]], [[Anwendungssoftware|Anwendungsprogramme]] u. Ä. zur Verfügung stellt.
| | == Aufgaben == |
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| == Topologien ==
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| [[Netzwerktopologie]]
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| == Organisatorische Abdeckung (Netzarchitektur) == | | == Protokolle == |
| ; Dieses Kriterium wird oft benutzt, da es weniger kompliziert erscheint als andere Eigenschaften von Netzen.
| | [[Netzwerkprotokoll]] |
| * In der Praxis hat diese Unterscheidung aber nur begrenzte Bedeutung.
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| === Lokale Netze ===
| | <noinclude> |
| * [[Body Area Network]] (BAN)
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| * [[Wireless Body Area Network]] (WBAN) als Begriff
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| * [[Personal Area Network]] (PAN)
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| * [[Wireless Personal Area Network]] (WPAN) als Begriff
| |
| * [[Local Area Network]] (LAN)
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| * [[Wireless LAN]] (WLAN) als Begriff
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| === Nichtlokale Netze ===
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| * [[Metropolitan Area Network]] (MAN)
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| * [[Wide Area Network]] (WAN)
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| * [[Global Area Network]] (GAN)
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| * [[Virtual Private Network]] (VPN)
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| === Andere Netze ===
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| * [[Storage Area Network]] (SAN)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.snia.org/education/storage_networking_primer/san/what_san |titel=What Is a Storage Area Network (SAN)? {{!}} SNIA |abruf=2022-08-29}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Jon Tate, Pall Beck, Hector Hugo Ibarra, Shanmuganathan Kumaravel, Libor Miklas |url=https://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/sg245470.pdf |titel=Introduction to Storage Area Networks |werk=ibm.com/redbooks |hrsg=IBM |datum=2017-12 |seiten=12 |sprache=en |abruf=2022-08-29}}</ref>
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| == Übertragungsweg ==
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| === Leitungsgebundene Netze ===
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| ==== Ethernet ====
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| ; Die verbreitetste Technik bei [[Festnetz#Details zu den Leitungstypen im Festnetz|leitungsgebundenen Netzen]] ist das [[Ethernet]], das vor allem in lokalen Firmennetzen und Heimnetzen Verwendung findet.
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| * Es wird heute mit Kupferkabeln in den Ausprägungen 10BASE-T, 100BASE-TX und 1000BASE-T erstellt und verwendet.
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| * Dabei bezeichnet die Zahl jeweils die theoretische maximale Übertragungsgeschwindigkeit ([[Kanalkapazität]]) von 10, 100 oder 1000 [[Megabit|Mbit]] pro Sekunde.
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| * Das '''T''' sagt aus, dass es sich um ein verdrilltes Kupferkabel handelt ([[Twisted-Pair-Kabel|Twisted Pair]]).
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| * Je nach Geschwindigkeit ist ein Kabel der entsprechenden Qualität nötig, die nach [[Twisted-Pair-Kabel#Kategorien|Kategorien]] standardisiert ist. Für 100 Mbit ist dies z. B. CAT5, bei 1000 Mbit ist CAT5e, CAT5+ oder CAT6 zu verwenden.
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| ; Es gibt ebenfalls unterschiedliche Standards, um Ethernet über [[Glasfaser]]verbindungen zu realisieren, z. B. 10BASE-FL, 100BASE-FX, 1000BASE-SX/-LX und verschiedene 10-Gigabit-Standards beginnend mit „10GBASE-“.
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| ; Das ursprüngliche Zugriffsverfahren bei Ethernet ist [[CSMA/CD]] (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection), wobei jeder Rechner erst überprüft, ob die Leitung (Carrier) frei ist und, wenn dies der Fall ist, sendet.
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| * Es kann sein, dass ein weiterer Rechner dasselbe tut und es zur Kollision kommt.
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| * Sobald diese Kollision erkannt wird (Collision Detection), brechen beide Rechner das Senden ab und beide probieren es zu einem zufälligen Zeitpunkt später erneut.
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| * Die Adressierung erfolgt mittels der [[Media Access Control|MAC]]-Adresse.
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| Die inzwischen weitaus häufiger anzutreffende Form ist die eines „geswitchten“ Netzwerks, bei dem intelligentere Konzentratoren (Switches) verwendet werden, die einen kollisionsfreien [[Duplex (Nachrichtentechnik)|Vollduplex-Betrieb]] erlauben und in Summe einen wesentlich höheren Gesamtdurchsatz ermöglichen.
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| ==== Token Ring ====
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| ; Einen anderen Weg der Zugriffskontrolle ging das [[Token-Ring]]-Netz, das vor allem für Netze mit speziellen Qualitätsanforderungen benutzt wird.
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| * Der Vorteil von Token-Ring-Netzen ist, dass jeder Rechner nach spätestens einer bestimmten Zeit etwas senden kann.
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| * Dazu wird ein sogenanntes Token (zu Deutsch Pfandmünze) in Form eines kleinen Informationspaketes herumgereicht.
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| * Wer das Token hat, darf eine Weile Nutzdaten senden, hört dann wieder auf und gibt das Token weiter.
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| * Die Reihenfolge, in der es weitergegeben wird, ist genau festgelegt und ringförmig, wodurch man das Token immer wieder bekommt.
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| * Token-Ring-Netze sind oft so aufgebaut, dass jeder Rechner jeweils mit seinen zwei Nachbarn im Ring direkt verbunden ist und diesen entweder das Token weiterreicht oder eine Information übergibt.
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| ; [[Token Ring over Ethernet]]
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| * Dabei hängen alle Rechner in einem gemeinsam genutzten Ethernet zusammen, aber geben sich dort jeweils ein Token reihum weiter ([[Token-Passing]]), wodurch Kollisionen vermieden werden und die Leitung besser genutzt wird.
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| * Das Komplizierte an diesem virtuellen Ring ist, dass erst einmal geklärt werden muss, welche Rechner existieren und welche Reihenfolge sie im virtuellen Ring einnehmen.
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| * Zudem muss man erkennen, wenn neue Rechner hinzukommen oder bestehende im Ring verschwinden.
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| ; Wichtig sind die Eigenschaften von Token-Ring-Netzen in sicherheitskritischen Netzen, in denen es darauf ankommt, präzise zu wissen, wie lange es maximal dauert, bis eine Nachricht gesendet werden kann.
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| * Dies lässt sich leicht anhand der Anzahl der Rechner, also an der Länge des Rings ermitteln.
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| * Solche Netze werden zum Beispiel in der Automobiltechnik und in der Finanzbranche für kritische Systeme eingesetzt.
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| ==== PowerLAN ====
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| ; Das [[PowerLAN]] macht sich das vorhandene [[Stromnetz]] zunutze, um ein Netzwerk aufzubauen.
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| * Spezielle Adapter stellen dazu über die Steckdose die Verbindung zwischen dem Stromnetz und einem Netzwerkgerät her.
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| * Die zu übertragenden Informationen werden dazu auf der Sendeseite auf die Leitung zusätzlich aufmoduliert und auf der Empfängerseite wieder demoduliert.
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| * Mindestens zwei PowerLAN-Adapter werden benötigt, um ein Netzwerk aufzubauen.
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| * Aus technischer Sicht handelt es sich bei dieser leitungsgebundenen Vernetzung um eine [[Trägerfrequenzanlage]].
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| ; Da die übertragenen Daten ähnlich wie bei einem Funknetz frei im Stromnetz verteilt werden, spielen Sicherheitsaspekte auch hier eine wichtige Rolle.
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| * Daher kommt in der Regel eine [[Kryptografie]] der Informationen zum Einsatz.
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| * Weiterhin sind Störeinflüsse zu berücksichtigen, die einerseits vom PowerLAN als Trägerfrequenzanlage ausgehen, umgekehrt jedoch auch von außen auf dieses einwirken und die Übertragung beeinflussen können.
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| === Funknetze ===
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| ; Verbreitete Techniken bei [[Funknetz]]en
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| ==== Infrastruktur-Netze ====
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| * [[Mobilfunknetz]]e wie [[Global System for Mobile Communications|GSM]], [[Universal Mobile Telecommunications System|UMTS]] oder [[Long Term Evolution|LTE]]
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| * [[Wireless LAN|WLANs]] im Infrastruktur-Modus, das heißt mit Schnittstelle zu einem leitungsgebundenen Netz mittels [[Wireless Access Point|Basisstation]].
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| * Am weitesten verbreitet sind WLANs vom Typ [[IEEE 802.11]]
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| ==== Ad-hoc-Netze (MANET) ====
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| * [[Wireless LAN|WLANs]] vom Typ IEEE 802.11 im Ad-hoc-Modus.
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| * In diesem Modus kommunizieren die Geräte des Netzes ohne zusätzliche Infrastruktur.
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| * die mit sehr geringer Reichweite Geräte in unmittelbarer Umgebung verbinden, sogenannten [[Wireless Personal Area Network]]s (WPAN)
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| * [[Bluetooth]]
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| * Netzstrukturen für [[Sensornetz]]e, aktuelles Forschungsgebiet
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| == Physikalische Komponenten (Hardware) ==
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| [[Datei:Netzwerktechnik Geräte und Schichten.drawio.png|alternativtext=Zuordnung von Netzwerkinfrastruktur-Geräten zu Schichten|mini|340x340px|Zuordnung von Netzwerkinfrastruktur-Geräten zu den Schichten, auf denen diese arbeiten.]]
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| Zur physischen und logischen Umsetzung der Vernetzung sind neben passiven Komponenten (Antennen, Kabel, Glasfasern, Steckverbinder, Anschlussdosen) in der Regel auch aktive Komponenten erforderlich, um die Funktionalität zu gewährleisten.
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| * Beispiele sind [[Gateway (Informatik)|Gateway]], [[Router]], [[Switch (Netzwerktechnik)|Switch]], [[Accesspoint]], früher auch [[Hub (Netzwerktechnik)|Hub]], [[Repeater]] und [[Bridge|Bridge]].
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| * Solche Komponenten können in manchen Fällen auch als virtuelle (Software-) und nicht als physikalische Hardwarelösung realisiert sein.
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| == Anhang == | | == Anhang == |
| === Siehe auch === | | === Siehe auch === |
| # [[Internetworking]]
| | {{Special:PrefixIndex/Netzwerk}} |
| # [[Netzwerkdienst]]
| | ---- |
| * [[Netzwerksicherheit]] | | * [[Netzwerktopologie]] |
| # [[Netzwerktechniker]]
| | * [[Netzarchitektur]] |
| # [[Feldbus]] (Rechnernetze für die Automatisierungstechnik)
| | * [[Übertragungsweg]] |
| # [[Diffusionsnetz]]
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| ==== Unterseiten ====
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| {{Special:PrefixIndex/Computernetzwerk}}
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| ==== Sicherheit ====
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| ==== Dokumentation ====
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| ===== RFC =====
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| ===== Man-Pages =====
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| ===== Info-Pages =====
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| ==== Links ====
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| ===== Einzelnachweise =====
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| <references />
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| ===== Projekt =====
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| ===== Weblinks ===== | | ===== Weblinks ===== |
| # https://de.wikipedia.org/wiki/Rechnernetz | | # https://de.wikipedia.org/wiki/Rechnernetz |
| # Wikibooks|Netzwerktechnik
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| # Franz-Joachim Kauffels: [http://www.ip-insider.de/specials/netzwerk-grundlagen/ Grundlagenwissen: Basis für effizientes und übergreifendes Netzwerk-Management]
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| === Testfragen ===
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| ''Testfrage 1''
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| ''Testfrage 2''
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| ''Testfrage 3''
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| ''Testfrage 4''
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| ''Testfrage 5''
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| [[Kategorie:Netzwerk]] | | [[Kategorie:Netzwerk]] |
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