Lokale Funk- und Festnetze. 1 Einleitung. 1.1 Klassifizierung von Netzen. 1.2 Charakteristika lokaler Netze. 1.3 Projekt IEEE 802
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- Brigitte Geiger
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1 Schaubild eines netzes: Lokale Funk- und Festnetze 1 Einleitung 1.1 Klassifizierung von Netzen 1.2 Charakteristika lokaler Netze 1.3 Projekt IEEE 802 Datentransportnetz 1.4 Wachstum lokaler Netze 1.5 Kopplung lokaler Netze 1.6 Arcnet
2 Klassifizierung von Netzen nach ihrer Größe: Klassifizierung von Netzen nach ihrer Nutzung: Mehrere auf einem Chip - Vielkernprozessor auf einer Platine - Multiprozessor in einem Gehäuse - Multicomputer in einem Raum Local in einem Gebäude Area Network auf einem Campus (LAN) Lastverbund Verfügbarkeitsverbund Kommunikationsverbund Datenverbund Funktionsverbund in einer Region Metropolitan (Durchmesser 1 km 30 km) Area Network (MAN) sonst Wide Area Network (WAN) Sicherheitsverbund Wartungsverbund Bemerkung: Es ist auch die Abkürzung GAN für Global Area Network in Gebrauch. Bemerkung: Ein "Virtual Private Network" dient auch der Einrichtung eines Sicherheitsbereichs.
3 Situation vor Einführung lokaler Netze: Lokales Netz: Schaubild eines lokalen Netzes: s A B C X Gemeinsames Übertragungsmedium Ursprüngliche Kennzeichen lokaler Netze: (a) (b) Hohe Datenraten Niedrige Fehlerraten (c) Geringe geographische Ausdehnung (d) Einheitliches gemeinsames Übertragungsmedium (e) Gemeinsame Ressourcen-Nutzung Erste Abhilfe: Einführung von Konzentratoren Heutige Näherungsdefinition: "A Local Area Network is a single broadcast domain."
4 Zur Paketübertragung in einem Netzwerk: Paket Paket R R R Quellrechner Zielrechner Typische Vertreter lokaler Netze: Ethernet, Token Ring, Arcnet, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), DQDB (Distributed Queue Dual Bus), Wireless LAN. Probleme: Netzadressierung (Netze,, Prozesse), Adreßumsetzung, Segmentierung und Reassemblierung, Wegewahl (Zeitpunkt, Wegaufbau, Wegabbau), Flußkontrolle (innerhalb eines Netzen, an den Netzrändern), Fehlerkontrolle (Verlust, Duplizierung, Verfälschung von Paketen, Zeitüberwachung), Nutzung der Verbindungen (Trennen und Zusammenführen von Datenströmen, verschiedene Multiplexverfahren), Anpassung an das Transportmedium (Codierung, Signalisierung). Übertragungsraten einfacher früher lokaler Netze: Netz Übertragungsrate AppleTalk 256 Kb/s Arcnet 2,5 Mb/s Token Ring (ursprünglich) 4 Mb/s Ethernet (ursprünglich) 10 Mb/s Token Ring (verbessert) 16 Mb/s (Bemerkung: Arcnet = Attached Resource Computer Network) Einfache Topologien: Bus, Ring, Stern. Bemerkung: Man unterscheidet zwischen physikalischer und logischer Topologie.
5 Netztopologien: Ringnetz: Busnetz: Sternnetz: Hierarchisches Netz: Gliederung des IEEE-Projektes 802: (neuerdings: LAN / MAN Standards Committee (LMSC)) 802.1: High Level Interface (HILI) Working Group 802.2: Logical Link Control (LLC) Working Group 802.3: Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Working Group 802.4: Token Bus Working Group 802.5: Token Ring Working Group 802.6: Metropolitan Area Network (MAN) Working Group 802.7: Broadband Technical Advisory Group (BBTAG) 802.8: Fiber Optics Technical Advisory Group (FOTAG) 802.9: Integrated Services LAN (ISLAN) Working Group : Standard for Interoperable LAN Security (SILS) Working Group : Wireless LAN (WLAN) Working Group : Demand Priority Working Group : Cable-TV Based Broadband Communication Network Working Group : Wireless Personal Area Network (WPAN) Working Group : Broadband Wireless Access (BWA) Working Group : Resilient Packet Ring (RPR) Working Group : Radio Regulatory Technical Advisory Group : Coexistence Technical Advisory Group : Mobile Broadband Wireless Access Working Group : Media Independent Handover Working Group : Wireless Regional Area Networks Working Group Bemerkung: Zur Zeit sind nur die Gruppen 1, 3, 11 und aktiv. LMSC arbeitet eng zusammen mit ISO JTC1/SC6.
6 IEEE 802 IEEE 802 Referenzmodell Implementationsmodell Upper Layer Protocols Upper Layer Protocols Zum Wachstum lokaler Netze: (a) Einsatz zentraler Server Kapazität Logical Link Control Logical Link Control Medium Access Control Medium Access Control Physical Medium Independent Sublayer (Optional) Media Independent Interface (Optional) Physical Medium Dependent Sublayer Zeit Medium Medium (b) Einsatz eines lokalen Netzes Bemerkung: Kapazität IEEE 802 normiert im wesentlichen nur die beiden untersten Ebenen des OSI-Modells. Zeit
7 Ein größeres lokales Netz: n mit Routerfunktion RA RB RC Man kennt vier Koppelglieder für lokale Netze: Netz 1 Repeater (Regenerator), arbeitet auf OSI-Ebene Bridge (), arbeitet auf OSI-Ebene 2. Router, arbeitet auf OSI-Ebene 3. Netz 2 Netz 3 Gateway, arbeitet auf OSI-Ebenen Abkürzung: OSI = Open Systems Interconnection Netz 4 Netz 5 Netz 6 RD RE RF RG
8 Beispiel zu Rahmenformat: FDDI-Rahmenformat: Arcnet: Abkürzung von Attached Resource Computer Network PA SD FC DA SA Info. FCS ED FS Kennzeichen: PA: Präambel ( 64 Bit ) SD: Startbegrenzer ( 8 Bit ) FC: Paketkontrolle ( 8 Bit ) DA: Zieladresse ( 16/48 Bit ) SA: Quelladresse ( 16/48 Bit ) Info.: Nutzdaten ( 0 - x Oktette ) FCS: Prüfsumme (CRC) ( 32 Bit ) ED: Endbegrenzer ( 4 Bit ) FS: Rahmenstatus ( 12 Bit ) Bemerkungen: (i) Dies gibt den Aufbau des FDDI-Rahmens vor einer Leitungscodierung (z. B. 4B/5B-NRZI) wieder. (ii) Ein Rahmen darf höchstens 4500 Oktette umfassen, daher liegt die Maximalzahl der Nutzoktette zwischen 4472 und 4480 Oktetten. Als Prüfpolynom wird CRC-32 verwendet. CRC-32 = x 32 + x 26 + x 23 + x 22 + x 16 + x 12 + x 11 + x 10 + x 8 + x 7 + x 5 + x 4 + x 2 + x + 1 Einführung 1977 durch Datapoint Corporation als lokales Netz für Büros, heute aus den Büros verdrängt durch Ethernet. Einsatz als Feldbus in der Industrie. Nutzung einer Token Ring Architektur. Datenraten von 30 b/s bis 10 Mb/s, ursprünglich 2,5 Mb/s. Netzgröße bis 255 Teilnehmer. Nutzdaten pro Paket von 0 Oktetten bis 507 Oktetten. Universelle Datenträger von verdrillten Kupferadern über Koaxialkabel bis zu Glasfasern. Die OSI-Schichten 1 und 2 sind in Hardware implementiert. Automatisches Einklinken und Ausklinken von Teilnehmern in einen arbeitenden Ring.
9 Zur Topologie von Arcnet: (a) physikalische Struktur: erweiterter Stern HUB HUB (b) logische Struktur: Ring, der logische Nachbar ist der mit der nächst höheren Adresse Format eines "long frame" von Arcnet (RFC 1201) - nur Softwaresicht - source destination 0 offset. unused.. (offset octets). protocol ID split flag sequence + number + (2 octets) client data.. (512 - offset octets).....
10 Datenpakete für Arcnet (RFC 1051): Normal Packet Extended Packet ALERT* ALERT* SOH (1) SOH (1) SID SID + DID + + DID + COUNT NUL (0) SYSTEM CODE COUNT SYSTEM CODE : DATA : : DATA : + CRC CRC ALERT*: Sechs Einserbit kennzeichnen einen Rahmenbeginn. SID: Adresse des Senders. DID: Adresse des Empfängers. COUNT: Zahl der Datenoktette. SYSTEM CODE: Anzeige des höheren Protokolls, z. B. 240 für IP, 241 for ARP. CRC: Schutzcode (CRC-16). Symbole: <SD> - Starting Delimiter (6 Bitsymbole 1) <RSU> - Reconfiguration Symbol Unit (9 Bitsymbole) <ISU> - Information Symbol Unit 110 d0 d1 d3 d4 d5 d6 d7 (11 Bitsymbole) Jede Dateneinheit besteht aus acht Datenbit und drei Einleitungsbit. <SOH> - Start of Header (0x01) <ENQ> - Enquiry (0x85) <ACK> - Acknowledgement (0x86) <NAK> - Negative Acknowledgement (0x15) <EOT> - End of Transmission (0x04) Identifiziert das Token. <NID> - Next Node Identification Identifikation des nächsten Knoten im Ring. <SID> - Source Node Identification <DID> - Destination Node Identification <CP> - Continuation Pointer Bestimmt die Größe der Nutzdaten. <SC> - System Code Identifiziert das höhere Protokoll. < DATA > - Daten <FCS> - Frame Check Sequence Schutzcode (CRC-16) Bemerkung: CRC-16 = x 16 + x 15 + x = (x+1) * ( x 15 + x + 1)
11 Grundrahmen: ITT - Invitation to Transmit (Token) <SD><EOT><NID><NID> FBE - Free Buffer Enquiry <SD><ENQ><DID><DID> ACK - Acknowledgement <SD><ACK> NAK - Negative Acknowledgement <SD><NAK> PAC - Packet <SD><SOH><SID><DID><DID><CIP><SC> <... DATA... ><FCS>
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