Am Anfang wardas Ethernet... Die Grundlage für das Internet. -Kongreß. Übersicht

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1 Übersicht Armin Schön,25.November200 Unterschiedliche Netzwerkarchitekturen Anforderungen von Netzdiensten und zurverfügung stehende Bandbreite von Medien Eigenschaften vontwisted Pair Netzwerken Notwendige Zusatzhardware für Netzwerke Der richtigeaufbau von Netzwerken Das Private Netz MöglicherAufbau eines Firmennetzes Das OSI-Schichtenmodell Fehlererkennung und Fehlerkorrekturbei Übertragungsfehlern Vielfachzugriffsverfahren Folie

2 Netzwerkarchitekturen GeringerInstallationsaufwand Existenz einerbackupverbindung langsam Bus + EinfacheVerdrahtung + Kostengünstig - Fehleranfällig - Geteilte Kapazität Ring Stern Vollvermascht HoheGeschwindigkeit HoheSicherheit Extremer Installationsaufwand viel Netzwerkhandling pro System volle Bandbreite pro Client Aufwendige Installation Abhängig vomserver Mischungen allerarchitekturen sind möglich! Armin Schön,25.November200 Folie2

3 Anforderungenvon Netzdiensten Telnet FTP (File Transfer) Netzdateisysteme (NFS) WWW Videoverteilung Video Studioqualität Sprachübertragung Charakteristika Anforderung Volumen Bitrate Verzögerung Echtzeit Fehlerrate mittel hoch mittel hoch sehrhoch mittel hoch hoch hoch hoch hoch <2MBit 32MBit 64kBit --- nein nein nein nein nein ja ja ja hoch toleriert konstante Bitrate nein nein nein nein nein ja/nein ja ja Verkehrseigenschaften Burstartig ja ja ja ja ja nein nein nein Armin Schön,25.November200 Folie3

4 Netwerkmedienundihre Bandbreite Medium Bandbreite Fehleranfälligkeit Einsatz KupferDoppelader, bis 2MBit/s -4-6 mittel (0 0 ) Lokale Netze (LAN),Telefonnetz imteinehmerabschlußbereich TwistedPair (Differentiell) groß,bis ca.gbit/s -7 (<0 ) LokaleNetze,digitales Multimedia Koaxialkabel groß,bis einige 00MBit/s -6 (<0 ) Lokale Netze, Kabelfernsehen Lichtwellenleiter sehrgroß, bis einige GBit/s -9 sehr (0 ) LAN,Weitverkehrsnetze, Telefonnetz Infrarot,bismax.2MBit/s -4-6 mittel (0 0 ) LAN Funk Richtfunk Mobilfunk wenige kbit/s bis zu mehreren 00MBit/s, wenige kbit/s -6 (<0 ) -2-3 groß (0 0 ) Weitverkehrsnetze, Telefonnetz persönliche Kommunikation Armin Schön,25.November200 Folie4

5 NetzdiensteundtechnischeEigenschaften TP Funktionenohne Server Spiele im Netz Fileaustausch zwischen den Rechnern Resourcenteilung (Drucker, Modem) Telnet,FTP,etc. Funktionenmit Server Automatische Datensicherungmehrer Rechnerauf ein Backupgerät GemeinsamerEinstieg mehrererrechner insinternet Fileserver/Printserver Faxserver Firewall /Security EigenschaftenvonTwisted PairNetzen Vorteile: Hohe ÜbertragungsratenmitTwisted Pair (0MBit/s, 00MBit/sund neugb/s) Übertragung erfolgt differntiell (störunempfindlich) Unanfälliggegen Kabelschädenund offene Kabelenden HeuteQuasi-Standard Nachteile: HöhererVerdrahtungsaufwand,daAufbau quasi Sternförmig BeiZusammenschluß vonmehreren Rechnern zusätzlichehardware(hub,switch)erforderlich Armin Schön,25.November200 Folie5

6 Zusatzhardwareundderen Funktion HUB Switch Bridge Router Ein HUB faßt mehrererechner zu einem Knoten zusammen.was aufirgendeinemder Ports empfangenwird, wird gleichermaßen aufalle anderen Ports ausgegeben. Es erfolgtkeine geziehlteweiterverteilung.die Geschwindigkeit desnetzwerkes wirdvom langsamstenteilnehmer bestimmt, auch wennes sichum einen sog. Autosensing HUB handelt. Ein Hub wird oftauch als Sternkopplerbezeichnet. Ein Switch bietet wie einhubdie Möglichkeit,mehrere Netzteilnehmersternförmigmiteinanderzu verbinden. Ein Switch lernt sozusagen dieethernet-adresse derangeschlossenenteilnehmerund leitet nurpakete fürdie betreffenden Rechneran dieseweiter.mit einemautosensing Switch können auchgeräteunterschiedlicher Übertragungsraten miteinanderverkoppelt werden,ohne dieschnelleren Geräte zuverlangsamen. Eine Bridge verbindetnetzsegmentemiteinander.aucheinebridgelernt die Ethernet-Adressen der angeschlossenenteilnehmer.nur Pakete fürdie betroffenenrechner dürfen die Bridge passieren.hierwerden keine Broadcast-Messages weitergeleitet, d.h.die einzelnensegmente sindlogischvoneinander getrennt.die Liste derrechnerwirdentweder manuell erstellt oderwird dynamischvonder Bridge generiert. Ein Routeranalysiertdie eingehendenpaketeund entscheidetanhand vonsog. Routing-Tabellen,wohindas Paket weiterverschickt werdensoll. Ein Routerkannhiergegenüber den anderenkomponentenauch zwischen unterschiedlichennetztechnologien und/oder-protokollen 'vermitteln'. Armin Schön,25.November200 Folie6

7 DerrichtigeAufbau des privatenintranets TwistedPair 2Rechner ZweiRechner können direkt mit einem Kabel verbunden werden.dies mußallerdings Sende- und Empfangsportsgedrehthaben. (TxD_ aufrxd_2undtxd_2 aufrxd_) MehrRechner Zwischen HUB unddenrechnernbenötigt man je einsog. Patchkabel. DasDrehenderEmpfangsund Sendeports übernimmt hierderhub. HUBod. Switch Bei dieserartentfallen diefür Ethernettypischen Kollisionen und die Bandbreite kann voll zur Übertragung verwendetwerden! JenachAuslastung kann es beiselberbandbreite um das bis zu 20-fache schnellersein. 0-Base/T Armin Schön,25.November200 Folie7

8 MöglicherAufbau eines größerennetzwerkes DSL ISDN Backbone Router Ethernet Switch Servermit div.diensten HUB PCs Workstations HUB HUB... Switch Armin Schön,25.November200 PCs Folie8 PCs

9 Das OSI-Schichtenmodell Analogie einerzwischenmenschlichen Kommunikation PhilosophA Chinesisch Gedanken zur Weltpolitik Philosoph B Spanisch Schicht7 Anwendungsschicht(Application Layer) Schicht6 Darstellungsschicht (Presentation Layer) DolmetscherA Sätzeohne genauesverständnis fürinhalt Dolmetscher B Schicht5 Sitzungsschicht (SessionLayer) Schicht4 Transportschicht(TransportLayer) IngenieurA erkennt Buchstaben undmorstdiese Zeichen in bestimmter Reihenfolge Ingenieur B erkennt Buchstaben und morst diese Schicht3 Netzwerkschicht(Vermittlungsschicht, NetworkLayer) Schicht2 Sicherungsschicht (Data Link Layer) physikalischer Weg Schicht PhysikalischeSchicht (Bitübertragungsschicht, PhysicalLayer) Armin Schön,25.November200 Folie9

10 Armin Schön,25.November200 -Kongreß Fehlererkennung undfehlerkorrektur Sender STÖRUNG Bei derübertragung von Informationen kannes zu Fehlern kommen.trotzder besten Fehlerkorrektur und-erkennung kann dierestfehlerwahrscheinlichkeitp nie Null werden! u Empfänger Fehlererkennung DasberühmtesteVerfahrenzurFehlererkennungdürfte wohl die Paritätsprüfung sein (hiereven-parity): Bitfehler !!!unentdeckter Fehler!!! Auch wenn dasparity-bit falsch ist, werden die Datenals ungültigdeklariert. Andere Fehlererkennungsverfahren sind z.b.crc (Cyclic Redundancy Check)oder Prüfsummen Folie0 Vorwärtsfehlerkorrektur DiesesVerfahren soll nun an einemwesentlich vereinfachten Beispiel gezeigt werden. Es sollen4bit übertragen werden (b b4).dazu werden4redundanzbits(r r4) hinzugefügt. Die Prüfbits sollen nachdem Even-ParityVerfahren gebildet werden. b b2 b3 b 4 r r 2 r3 r4 Aufbau der Übertragungsmatrix Genau ein Fehlerkann stets korrigiert werden 0 2Parity-Bits falsch=> Datumfalsch Parity-Bit falsch=> Parityfalsch Ursprünglich zu übertragendedaten 0 Fehlernicht in einem Kreuzpunkt => erkannt Fehler mit Kreuzpunkt => falsches Ergebnis

11 Wiederholungsstrategien Jedesgesendete Packetmußbestätigt werden.so ergibt sich eine bestimmte Signallaufzeit. Es ist allerdings sehrunwirtschaftlich, aufbestätigung der Packete zuwarten! A Kanalausnutzung= B Asendet ein Paket Signallaufzeit Bempfängtdas Paket Verarbeitungsdauer Bsendet Quittung Signallaufzeit AempfängtQuittung Asendet nächstes Paket Paketdauer+Quittungsdauer Paketdauer+Quittungsdauer +Pausendauer Füreine Satelitenverbindungmit38,4kBit/sbeieiner Laufzeit von 25ms,einerPaketlänge von000bit und einerquittungslänge von 48Bitergibtsich eine Kanalausnutzung vonetwa9,8% )Stop-And-Wait 2)Go-Back-N 2 3)Selective-Repeat 2 2 Fehler Paketnummer => Pufferdes Empfängers wird geschohnt => Pufferdes Empfängers muß alle richtigen Paketezwischenpuffern 4 Armin Schön,25.November200 Folie

12 Vielfachzugriffsverfahren )Aufteilungimbereich Bei diesemverfahren bekommt jeder am Netz angeschlossene Rechnereinenbestimmten schlitzauf demübertragungsmedium.teilnehmer,die im Moment keinen Datenverkehrabwickeln blockieren,also das Medium fürandere. Frequenz 3)SlottedALOHA DiesesVerfahrenisteinanderesmögliches imbereich. JedersendewilligeTeilnehmergreiftauf einen schlitz miteinergewissenwahrscheinlichkeit zu. Diese Methode wirdbeidem weit verbreitetenethernet eingesetzt. Da hier aberzweiteilnehmer in einem schlitz senden können,kommt es zukollisionen: )AufteilungimFrequenzbereich Armin Schön,25.November200 Bei diesemverfahren wirdjedemteilnehmer amnetz ein eigener Frequenzbereich zugeteilt, aufdem erdaten senden darf.auch hier wirddie Bandbreite durchnicht sendende Rechner blockiert. Des weiterenerfordert diese Methode aufwendigetechnik. Frequenz Host Host 2 Host 3 Folie2 Host Host 2 Host3 Host 4 Host 5 Esist zu erkennen, daß die Kollisionenmit zunehmenden Übertragungsaufkommen zunehmen.beiverfahren dieserartwird also prinzipiell einteilderkapazizät zurwiederholung benötigt. Den maximalen Datendurchsatzerreicht manhierbei etwa 6% derkapazität!steigtdas Datenaufkommen weiterhinan,sonehmendie effektiv übertragenen Daten wieder ab.

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