9.Vorlesung Netzwerke

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1 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 1/43 9.Vorlesung Netzwerke Dr. Christian Baun Hochschule Darmstadt Fachbereich Informatik

2 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 2/43 Wiederholung vom letzten Mal Sitzungsschicht Darstellungsschicht Anwendungsschicht Anwendungsprotokolle Namensauflösung (DNS) Automatische Vergabe von Adressen (DHCP) Zeitsynchronisierung (NTP) Fernsteuerung von Computern (Telnet, SSH) Übertragung von Daten (HTTP) s austauschen (SMTP) s herunterladen (POP3) Dateien hochladen und herunterladen (FTP)

3 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 3/43 Heute Netzwerktechnologien (Kabelgebundene Netzwerke) Token Ring Ethernet Medienzugriffsverfahren CSMA/CD Übertragungsmedien Strukturierte Verkabelung

4 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 4/43 Netzwerktechnologien Im Rahmen der Vorlesung betrachten wir die kabelgebundenen Netzwerktechnologien Token Ring und Ethernet Schwerpunkte: Unterschiedliche Geräte in Netzwerken Verfahren zur Mediumszugriffsteuerung (Medium Access Control) Unterschiedliche Übertragungsmedien

5 Token Ring IEEE-Standard Ringnetzwerk, in dem die Rechner logisch zu einem Ring verbunden sind Ein Token kreist über den Ring Das Token wird immer von einem Rechner zum nächsten weitergereicht Geschwindigkeit: 4 Mbit/s oder 16 Mbit/s Die Anschlussart an das Medium ist aktiv Die Netzwerkstationen beteiligen sich fortwährend aktiv an der Weitergabe des Tokens Entwicklung 1981 durch die englische Firma Procom Weiterentwicklung ab Mitte der 1980er Jahre durch IBM 1985 für den original IBM PC mit 4 Mbit/s vorgestellt 1989: 16 Mbit/s Ab 1998 gab es auch einen Standard für 100 Mbit/s War lange Zeit Standard bei Netzwerken von IBM Veraltet, seit IBM Vermarktung und Vertrieb von Token Ring 2004 beendet hat Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 5/43

6 Arbeitsweise von Token Ring Das über den Ring kreisende Token realisiert ein deterministisches Zugriffsverfahren Das Token wird immer von einem Rechner zum nächsten weitergereicht Auch im Leerlauf geben die Stationen den Token-Rahmen fortwährend weiter Möchte ein Rechner Daten versenden, wartet er, bis das Token ihn erreicht hat Dann hängt der Rechner seine Nutzdaten an das Token an Er ergänzt das Token um die nötigen Steuersignale Er setzt das Token-Bit von 0 (Freies Token) auf 1 (Datenrahmen) Der Rechner gibt den Datenrahmen wieder in den Ring, wo dieser genau wie das Frei-Token zuvor von einem Knoten zum nächsten weitergereicht wird Erhält der gewünschte Empfänger den an ihn adressierten Datenrahmen, kopiert er die Nutzdaten und quittiert den Datenempfang Der Sender erhält die Quittung und sendet das Token mit den nächsten Nutzdaten oder setzt ein freies Token auf den Ring Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 6/43

7 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 7/43 Deterministisches Zugriffsverfahren Die Sendezeit für jeden Teilnehmer ist nach dem Erhalt des Token beschränkt und jeder Teilnehmer erhält irgendwann das Token Ist ein Teilnehmer mit dem Senden fertig, gibt er das Senderecht an einen anderen Teilnehmer weiter Dieser Teilnehmer darf durch den Erhalt des Senderechts ebenfalls über einen bestimmten Zeitraum Daten senden Macht der Teilnehmer von seinem Senderecht keinen Gebrauch, gibt er das Senderecht direkt an einen anderen Teilnehmer weiter Das Token-Passing-Verfahren ist ein faires Zugriffsverfahren denn kein Teilnehmer wird bei der Weitergabe des Token übergangen Es ist garantiert, dass jeder Teilnehmer nach einer bestimmten Wartezeit, deren maximale Dauer vorhersehbar ist, Daten senden darf

8 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 8/43 Ethernet 1976 von Robert Metcalfe am Xerox Palo Alto Research Center entwickelt Diese erste Version des Ethernet arbeitete noch mit 2,94 Mbit/s IEEE-Standard ab 1983 mit 10 Mbit/s Seit den 1990er Jahren die meistverwendeten LAN-Technik Hat andere LAN-Standards wie Token Ring komplett verdrängt oder wie FDDI zu Nischenprodukten für Spezialanwendungen gemacht Es existieren Versionen für Koaxialkabel, Twisted-Pair-Kabel und Glasfaser-Kabel bis maximal 10 Gbit/s Die Anschlussart an das Medium ist passiv

9 Ethernet-Varianten (1/2) Es existieren zahlreiche Ethernet-Standards, die sich u.a. in der Übertragungsrate und dem Übertragungsmedium unterscheiden Es existieren noch weitere Varianten Alle diese Varianten sind Erweiterungen des ersten Standards 10BASE5 Standard Übertragungsrate Übertragungsmedium 10BASE2/5 10 MBit/s Koaxialkabel mit 50 Ohm Wellenwiderstand 10BROAD36 10 MBit/s Koaxialkabel (TV) mit 75 Ohm Wellenwiderstand 10BASE-FB/FL/FP/SX 10 MBit/s Glasfaserkabel 10BASE-T 10 MBit/s Twisted-Pair-Kabel 100BASE-FX 100 MBit/s Glasfaserkabel 100BASE-T2/T4/TX 100 MBit/s Twisted-Pair-Kabel 1000BASE-CX MBit/s Shielded Twisted Pair (Kabel mit Schirmung) 1000BASE-LX/SX/ZX MBit/s Glasfaserkabel 1000BASE-T MBit/s Twisted-Pair-Kabel 10GBASE-LRM/LX4/SR MBit/s Glasfaserkabel (Multimode-Fasern) 10GBASE-ER/LR/LW MBit/s Glasfaserkabel (Singlemode-Fasern) 10GBASE-CX MBit/s Doppelt-twinaxiale Kupferkabel 10GBASE-T MBit/s Twisted-Pair-Kabel Namensschema: 1.Teil: Übertragungsrate 2.Teil: Übertragungsverfahren (Basisband oder Breitband) 3.Teil: 100facher Faktor der maximalen Segmentlänge oder das Medium Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 9/43

10 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Ethernet-Varianten (2/2) Der Name 10Base5 z.b. sagt aus: Übertragungsrate: 10 MBit/s Basisband-Übertragungsverfahren Maximale Segmentlänge: 5 100m = 500m 2 Übertragungsverfahren sind möglich: 1 Basisband (BASE) 2 Breitband (BROAD)

11 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Ethernet-Varianten Basisband (BASE) Die Daten werden direkt (im Basisband) auf dem Kabel übertragen Basisbandsysteme haben keine Trägerfrequenzen Das Frequenzspektrum des Sendesignals und die von ihm eingenommene Bandbreite ist direkt abhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit Digitale Signale werden direkt in Form von Impulsen in das Kabel oder den Lichtwellenleiter eingespeist und belegen die gesamte Bandbreite des Kabels oder einen Teil davon Der ungenutzte Teil der Bandbreite ist nicht mehr für andere Dienste nutzbar Basisbandsysteme bieten also nur einen Kanal Mit einer Ausnahme arbeiten alle Ethernet-Standards mit dem Basisbandverfahren Quelle:

12 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Ethernet-Varianten Breitband (BROAD) Die Daten werden auf Trägerfrequenz aufmoduliert durch Modulation können mehrere Signale gleichzeitig in unterschiedlichen Frequenzbereichen übertragen werden. Ausschließlich 10BROAD36 verwendete das Breitbandverfahren Wegen der hohen Hardwarekosten (der technische Aufwand ist hoch) war das System nicht erfolgreich Einige Anwendungsbereiche des Breitbandkonzepts heute: Das Kabelfernsehnetz, in dem verschiedene Fernsehkanäle (mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen), Radiokanäle, Telefon und Internet zur Verfügung stehen Das Elektrizitätsnetz, über das auch Netzwerkverbindungen aufgebaut werden können (= Powerline Communication) Quelle:

13 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Medienzugriffsverfahren CSMA/CD Anders als bei Token Ring kann die Wartezeit und die Datenmenge, die zu einem bestimmten Zeitpunkt bei Ethernet übertragen werden kann, nicht eindeutig vorhergesagt werden Alle Teilnehmer stehen in Bezug auf den Medienzugriff in direktem Wettbewerb zueinander Die Dauer der Wartezeit und die Datenmenge hängt ab von der Anzahl der Teilnehmer und der Datenmenge ab, die von den einzelnen Teilnehmer versendet wird Das Medienzugriffsverfahren von Ethernet ist Carrier Sense Multiple Access Collision Detection (CSMA/CD) Medienzugriffsverfahren für Mehrfachzugang mit Trägerprüfung und Kollisionserkennung

14 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Bedeutung von CSMA/CD Carrier Sense (CS) Jede Station hört vor dem Senden den Kanal ab, und sendet nur dann, wenn der Kanal frei ist, d.h. alle Knoten können zwischen einer freien und besetzten Verbindungsleitung unterscheiden Multiple Access (MA) Alle Stationen greifen auf dasselbe Übertragungsmedium konkurrierend zu Collision Detection (CD) Jede Station hört auch während des Sendens den Kanal ab, um eine etwa auftretende Kollision möglichst früh zu entdecken und entsprechende Fehlerbehandlung durchzuführen Bildquelle:

15 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Arbeitsweise von CSMA/CD (1/2) Bildquelle: Wikipedia Will ein Gerät Daten senden, hält es folgenden Ablauf ein 1 Medium überwachen Medium frei = Schritt 2 Medium belegt = Schritt 3 2 Daten senden und Medium weiter abhören Erfolgreiche Übertragung = Schritt 5 Erfolgsmeldung an höhere Netzwerkschichten melden Kollision wird entdeckt Sendevorgang abbrechen und Störsignal (Jam) versenden, um die Kollision bekannt zu geben = Schritt 3

16 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Arbeitsweise von CSMA/CD (2/2) Bildquelle: Wikipedia 3 Leitung belegt. Anzahl der Übertragungsversuche prüfen: Maximum nicht erreicht Zufällige Zeit warten = Schritt 1 Die zufällige Zeit wird mit dem Backoff-Verfahren berechnet Maximum erreicht = Schritt 4 4 Fehler Maximale Anzahl der Übertragungsversuchen überschritten Fehler an höhere Netzwerkschichten melden = Schritt 5 5 Übertragungsmodus verlassen

17 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Beispiel zu CSMA/CD

18 Eine Kollision muss vom Sender erkannt werden, damit er eine Sendewiederholung durchführen kann Es ist wichtig, dass ein Rahmen noch nicht fertig gesendet ist, wenn es zur Kollision kommt Ansonsten ist das Gerät vielleicht schon mit der Übertragung fertig und glaubt an einen erfolgreichen Abschluss Jede Rahmen muss eine gewisse Mindestlänge haben Diese minimale Rahmenlänge (Framelänge) muss so dimensioniert sein, dass die Sendedauer für ein Rahmen minimaler Länge die maximale RoundTripDelayTime (RTDT) nicht unterschritten wird Die RTDT ist die Zeit, die ein Datenpaket benötigt, um vom einen Ende des Netzes zum weitest entfernten anderen Ende des Netzes zu gelangen und wieder zurück Dadurch ist sichergestellt, dass eine Kollision, die im ungünstigsten Fall erst kurz vor dem Empfänger auftritt, sich noch bis zum Sender ausbreiten kann, ohne dass dieser mit dem Senden fertig hat So erkennt der Sender die Kollision, weiß dass sein Rahmen nicht richtig beim Empfänger angekommen ist, und kann es später erneut versuchen Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Netzwerkausdehnung und Kollisionserkennung

19 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Minimale Rahmenlänge und Kollisionserkennung (Beispiel) Für Ethernet ist eine maximal zulässige Netzwerkausdehnung und eine dazu minimale Rahmenlänge von 64 Byte festgelegt Um die minimale Rahmenlänge zu berechnen, bei der eine Kollisionserkennung noch gewährleistet ist, gilt: P = 2 U D V P = Minimale Rahmenlänge (Bit) U = Datenübertragungsgeschwindigkeit des Mediums (Bit pro Sekunde) D = Geographische Länge des Netzes (Meter) V = Signalgeschwindigkeit auf dem Medium (Meter pro Sekunde) Rechenbeispiel für Ethernet 10Base5 mit 10 MBit/s und Koaxialkabel: U = 10 MBit/s = Bit pro Sekunde D = Meter (das ist die Maximallänge für 10Base5) V = Lichtgeschwindigkeit Ausbreitungsfaktor Lichtgeschwindigkeit c = Meter pro Sekunde Ausbreitungsfaktor ABF = 0,77 bei Koaxialkabeln V = c ABF Meter pro Sekunde P = Bit 28 Byte Die minimale Rahmenlänge von 64 Byte ist also mehr als ausreichend

20 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Netzwerkausdehnung und Kollisionserkennung (Beispiel) Um die maximale Ausdehnung zwischen zwei Stationen zu berechnen, bei der eine Kollisionserkennung noch gewährleistet ist, gilt: 2 S max = V t Frame S max = Maximale Ausdehnung mit Kollisionserkennung V = Signalgeschwindigkeit auf dem Medium (Meter pro Sekunde) t Frame = Sendedauer eines Rahmens pro Sekunde Rechenbeispiel für Ethernet 10Base5 mit 10 MBit und Koaxialkabel: V = Meter pro Sekunde = Meter pro Sekunde Sendedauer t Frame = Übertragungsdauer für ein Bit Anzahl der Bits Anzahl der Bits in einem Rahmen = 512 (= 64 Byte) Übertragungsdauer für ein Bit bei 10 MBit/s = 0,1 Mikrosekunden Ein Rahmen mit der kleinsten erlaubten Rahmenlänge vom 64 Byte benötigt somit 51,2 Mikrosekunden, um komplett gesendet zu werden Ein 51, 2µs langes Signal legt im Koaxialkabel folgende Strecke zurück: = , 20 m = km Ein 64 Byte großer Rahmen braucht für m = m weniger als die Hälfte der minimalen Übertragungsdauer von 51,2 Mikrosekunden Die maximale Ausdehnung von 2,5 km ist also ausreichend eng bemessen

21 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 CSMA/CD heute Medienzugriffsverfahren wie CSMA/CD sind bei der Bus-Topologie nötig, wo alle Geräte direkt mit einem gemeinsamen Medium verbunden sind Fast alle auf Ethernet basierende LANs verwenden heute die Stern-Topologie mit Switches Switche verhindern Kollisionen Bei WLAN kommt das CSMA/CA zum Einsatz Dieses kann Kollisionen nicht erkennen, aber versuchen zu vermeiden (minimieren) CA steht für Collision Avoidance Vorgehensweise: erst hören, dann sprechen (listen before talk)

22 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Übertragungsmedien Es existieren verschiedene Übertragungsmedien für Computernetze 1 Leitungsgebundene Übertragungsmedien Elektrischer Leiter: Daten werden über Twisted-Pair-Kabel (verdrillte Kabel) oder Koaxialkabel in Form elektrischer Impulse übertragen Lichtwellenleiter: Daten werden als Lichtimpulse übertragen 2 Nicht-leitungsgebundene Übertragung (Drahtlose Übertragung) Gerichtet: Richtfunk, Satelliten-Direktfunk, optischer Richtfunk (Laser) Funktechnik: Daten werden als elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich (Radiowellen) Infrarot: Daten werden als elektromagnetische Wellen im Spektralbereich übertragen Laser: Daten werden als Lichtimpulse übertragen Ungerichtet: Mobilfunk, Terrestrischer Rundfunk, Satelliten-Rundfunk Übertragungsmedien im Ethernet-Standard Ethernet kennt 3 Arten leitungsgebundener Übertragungsmedien: Koaxialkabel, Twisted-Pair-Kabel, Lichtwellenleiter

23 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Dämpfung Bei Verbindungsleitungen besteht immer das Problem der Dämpfung (Signalabschwächung) Alle Übertragungsmedien sind gedämpft Das gilt für optische ebenso wie für elektrische Übertragungsmedien Wegen der Dämpfung ist die ohne Verstärkung erreichbare Reichweite bei allen Übertragungsmedien begrenzt

24 Koaxialkabel (Koaxkabel) Bildquelle des Kabels: Zweipolige Kabel mit konzentrischem (koaxialem) Aufbau Der innere Leiter führt das Signal Der äußere Leiter liegt auf Masse und umhüllt den inneren vollständig Wegen dieser Abschirmung des signalführenden Leiters durch die Umhüllung mit der Masse gibt es weniger elektromagnetische Störungen Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43

25 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Koaxialkabel bei 10BASE5 Thick Ethernet 10BASE5 (Yellow Cable oder Thick Ethernet) 10 mm dicke Koaxialkabel (RG-8) mit 50 Ohm Wellenwiderstand Zum Anschluss von Geräten muss mit einer Bohrschablone ein Loch in das Kabel gebohrt werden Bildquelle: felixblindow/networke.html Durch das Loch wird über eine Vampirklemme der Transceiver mit der Seele des Koaxialkabels verbunden Der Rechner wird über ein Transceiver Kabel (DB15) mit dem Transceiver verbunden Bildquelle: Wikipedia

26 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Koaxialkabel bei 10BASE2 ThinWire Der Hardwareaufwand bei 10BASE5 ist kostenintensiv Eine preisgünstigere Lösung ist 10BASE2 (Cheapernet oder ThinWire) 6 mm dicke Koaxialkabel (RG-58) mit 50 Ohm Wellenwiderstand Die Kabel sind dünner, flexibler und einfacher zu verlegen als das bei 10BASE5 der Fall ist Kabel und Netzwerkgeräte haben BNC-Anschlüsse Verbindungsstecker (T-Stücke) verbinden Geräte mit dem Medium Abschlusswiederstände (50 Ohm) verhindern Reflexionen

27 Twisted-Pair-Kabel (verdrillte Kabel) Kabel, bei denen die Adern paarweise miteinander verdrillt sind Verdrillte Adernpaare bieten einen besseren Schutz gegen magnetischen Wechselfelder und elektrostatische Beeinflussungen von außen als Adern, die nur parallel geführt sind 10BASE-T verwendet von den 4 Adernpaaren 2 zum Senden von Daten und 2 zum Empfangen von Daten 10BASE-T verwendet Stecker und Buchsen nach dem Standard RJ-45 Das ist mittlerweile Standard für kupferbasierte IT-Vernetzung Bildquelle: Google Bildersuche Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43

28 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Komplementärsignal Über das Adernpaar wird jeweils ein Komplementärsignal gesendet (auf einer Ader 0 V bis +2,8 V und auf der anderen Ader 0 V bis -2,8 V) So kann der Empfänger die Leitungsstörungen herausfiltern Zudem wird die elektromagnetische Abstrahlung reduziert ((+Nutzsignal) + (+Störsignal)) (( Nutzsignal) + (Störsignal)) = 2 Nutzsignal Quelle: Jörg Rech. Ethernet. Heise

29 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Pinbelegung (1/2) Bei 10BASE-T sind 4 PINs belegt Die Signale TD+ und TD- sind ein Signalpaar für den Datenausgang Die Signale RD+ und RD- sind ein Signalpaar für den Dateneingang 2 Rechner direkt verbindet man mit einem Crossover-Kabel Es verbindet jeweils den Datenausgang eines Geräts mit dem Dateieingang des anderen Geräts um umgekehrt Die PINs sind kreuzweise miteinander verbunden Mehr als 2 Netzwerkgeräte vernetzt man mit 1:1-Kabeln In diesem Fall benötigt man einen Hub oder Switch Die meisten (alle?) Hubs und Switches haben einen Uplink-Port Damit verbindet man den Hub oder Switch mit einem weiteren Hub oder Switch Der Uplink-Port ist um Gegensatz zu den übrigen Ports gekreuzt

30 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Pibelegung (2/2) Bildquelle:

31 Das Bezeichnungsschema hat die Form XX/YZZ XX steht für die Gesamtschirmung U = ungeschirmt, F = Folie, S = Geflecht, SF = Geflecht und Folie Y steht für die Aderpaarschirmung U = ungeschirmt, F = Folie, S = Geflecht ZZ steht für Twisted Pair (TP) oder Quad Pair (QP) Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Abschirmung bei Twisted-Pair-Kabeln Ein elektrisch leitender Schirm bietet zusätzlich Schutz gegen äußere elektromagnetische Felder Man unterscheidet verschiedene Arten von Twisted-Pair-Kabeln Bezeichnung Name Gesamtschirm Paarschirm U/UTP Unshielded Twisted Pair keiner keiner U/FTP Foiled Twisted Pair keiner Folie U/STP Shielded Twisted Pair keiner Drahtgeflecht S/UTP Screened Unshielded Twisted Pair Drahtgeflecht keiner S/FTP Screened Foiled Twisted Pair Drahtgeflecht Folie S/STP Screened Shielded Twisted Pair Drahtgeflecht Drahtgeflecht F/UTP Foiled Unshielded Twisted Pair Folie keiner F/FTP Foiled Foiled Twisted Pair Folie Folie F/STP Foiled Shielded Twisted Pair Folie Drahtgeflecht SF/UTP Screened Foiled Unshielded Twisted Pair Folie und Drahtgeflecht keiner SF/FTP Screened Foiled Foiled Twisted Pair Folie und Drahtgeflecht Folie

32 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Schirm oder nicht Schirm? Die Schirme müssen auf beiden Seiten des Kabels geerdet sein, sonst kommt es zur Abstrahlverstärkung Einseitige Erdung führt zu Antennenwirkung Es kommt zum Ausgleichsstrom zwischen den Systemen (I = U/R) Ergebnis: Störungen im Betrieb oder gar Zerstörung Fazit: Schirmung ist nur dann sinnvoll, wenn beide Seiten auf dem selben Erdungspotenzial liegen! Schirmung niemals zwischen Gebäuden! = Lieber Glasfaserkabel zwischen Gebäuden verlegen

33 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Kategorien von Twisted-Pair-Kabeln (1/4) Es existieren TP-Kabel unterschiedlicher Leistungsfähigkeit (Kategorie) Die Leistungsfähigkeit einer Netzwerkverbindung wird von der Komponente mit der der geringsten Kategorie bestimmt Sind z.b. Cat-6-fähigen Netzwerkgeräte über ein Cat-5-Kabel verbunden, reduziert sich die Leistungsfähigkeit der Verbindung auf Kategorie 5 Kategorie 1 Typische Telefonkabel (für Modems geeignet) Keine Abschirmung Für Datenübertragung ungeeignet Maximale Betriebsfrequenz: 100 khz Kategorie 2 Typische ISDN-Kabel Maximale Betriebsfrequenz: 1 MHz oder 1,5 MHz

34 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Kategorien von Twisted-Pair-Kabeln (2/4) Kategorie 3 Maximale Betriebsfrequenz: 16 MHz Für 10 MBit-Ethernet (10BASE-T) geeignet Für 100-,MBit-Ethernet (100BASE-T4) geeignet Hierbei werden alle vier Adernpaare verwendet werden Kaum noch verbreitet (außer für Telefonkabel) Kategorie 4 Maximale Betriebsfrequenz: 20 MHz Maximale Übertragungskapazität: 16 Mbit/s (= Token Ring) Wenig verbreitet Kategorie 5/5e Maximale Betriebsfrequenz: 100 MHz Für Fast- (100BASE-TX) und Gigabit-Ethernet (1000BASE-T) geeignet Bei 1000BASE-T werden alle vier Adernpaare verwendet Cat-5e sind garantiert Gigabit-Ethernet-tauglich und erfüllen strengere Prüfstandards als Cat-5-Kabel Häufigste Verkabelung

35 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Kategorien von Twisted-Pair-Kabeln (3/4) Kategorie 6/6a/6e Maximale Betriebsfrequenz für Cat-6: 250 MHz Maximale Betriebsfrequenz für Cat-6a: 625 MHz Maximale Betriebsfrequenz für Cat-6e: 500 MHz Cat-6 ist für Gigabit-Ethernet (1000BASE-T) geeignet Cat-6a ist kein Standard und wird aktuell nicht weiterverfolgt, da es neue Stecker erfordert Cat-6a ist für Ethernet mit 10 GBit/s (10GBASE-T) mit Segmentlängen von 100 m geeignet Cat-6e ist für Ethernet mit 10 GBit/s (10GBASE-T) mit Segmentlängen von 55 m geeignet

36 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Kategorien von Twisted-Pair-Kabeln (4/4) Kategorie 7/7a Maximale Betriebsfrequenz für Cat-7: 600 MHz Maximale Betriebsfrequenz für Cat-7a: 1000 MHz Cat-7a-Kabel sind besser Abgeschirmt als Cat-7-Kabel Cat-7 und Cat-7a sind noch keine Standards Cat-7 und Cat-7a sind für Ethernet mit 10 GBit/s (10GBASE-T) geeignet Über Cat-7 und Cat-7a kann man Gigabit-Ethernet (1000BASE-T), diverse Fernsehkanäle und Telefon gleichzeitig betreiben

37 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Lichtwellenleiter Werden häufig auch Glasfaserkabel genannt Verwenden Licht als Informationsträger Als Lichtquelle wird eine normale LED oder eine Laser-LED verwendet Arbeiten mit Wellenlängen von 850, 1300 oder 1550 nm Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts im Glas: ca km/s Technische Vorteile gegenüber Koaxial- und TP-Kabeln Ermöglichen hohe Datenübertragungsraten über große Distanzen Haben keine elektromagnetische Abstrahlung Unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Einflüssen Nachteile: Höhere Kosten für die Verkabelung und aktive Komponenten (LEDs) Vorhandene TP-Kabel-Infrastruktur kann nicht verwendet werden Wird nur da eingesetzt, wo Kupferkabel nicht leistungsfähig genug sind

38 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Aufbau von Lichtwellenleitern Ein Lichtwellenleiter besteht (von innen nach außen) aus: 1 Einem lichtübertragenden Kern (Core) aus Quarzglas 2 Einem Mantel (Cladding) Hat einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern und bewirkt durch Totalreflexion an der Grenzschicht zum Kern die Führung der Strahlung 3 Einer Schutzbeschichtung (Coating oder Buffer) um den Mantel 4 Einer äußeren Schutzhülle (Jacket) Bildquelle: Wikipedia Aufbau, Abmessungen und Brechungsindex von Kern und Mantel bestimmten die Anzahl der Moden, die sich in den Fasern des Lichtwellenleiters ausbreiten können Jeder Mode entspricht einem Weg im Lichtwellenleiter Multimodefasern besitzen bis mehrere tausend Moden und Monomodefasern nur einen Grundmode Kürzere Strecken (bis ca. 500 m) = Multimodefasern Längere Strecken (bis ca. 70 km) = Monomodefasern

39 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Arten von Lichtwellenleitern Bildquelle: Links im Bild ist der Eingangsimpuls zu sehen und rechts im Bild der Ausgangsimpuls Bei Multimode-Gradienten- Lichtwellenleitern ist der Brechzahlenverlauf im Kern zu den Rändern hin kontinuierlich Lichtstrahlen werden an den verschiedenen Schichten des Kerns vom Lot weg gebrochen und verlaufen in gekrümmten Bahnen

40 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Strukturierte Verkabelung Aufbauplan für zukunftsorientierte und anwendungsunabhängige Netzwerkinfrastruktur, auf der verschiedene Dienste (Sprache oder Daten) übertragen werden Möglichst wenig unterschiedliche Übertragungsmedien sollen die Übertragung möglichst vieler Anwendungen (Dienste) erlauben Ziele Unterstützung aller heutigen und zukünftigen Kommunikationssysteme Kapazitätsreserve hinsichtlich der Grenzfrequenz Teure Fehlinstallationen und Erweiterungen vermeiden Installation neuer Netzwerkkomponenten erleichtern Unterscheidung in Primär-, Sekundär- und Tertiärbereich

41 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Primärbereich Gebäudeübergreifende Verkabelung Nennt man auch Campusverkabelung oder Geländeverkabelung Redundante Kabeltrassen mit Lichtwellenleitern (Glasfaser) Beginnt und endet an Gebäudeverteilern Gründe für Einsatz von Lichtwellenleitern Relativ große Entfernung Erdungsproblematik Benötigte Bandbreite Beispiel: Backbone zwischen Gebäuden eines Campus Bildquelle: sites/net/ htm

42 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Sekundärbereich Gebäudeinternes Backbone Verbindet die Gebäudeverteiler mit einzelnen Etagenverteilern Innerhalb des Gebäudes zwischen Zentralraum (bzw. Gebäudeverteiler) und Etagenverteiler Verkabelung einzelner Etagen und Stockwerke innerhalb eines Gebäudes untereinander Kupfer- oder Lichtwellenleiter (Glasfaser) Meist Glasfaser wegen Längenproblematik und Bandbreite (Dämpfung!) Bildquelle: sites/net/ htm

43 Dr. Christian Baun 9.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /43 Tertiärbereich Meist sternförmige Verkabelung auf Etagenebene Verbindet die Anschlussdosen mit Etagenverteilern Im Etagenverteilern befindet sich ein Netzwerkschrank mit Patchfeld Meist Kupferkabel (Twisted-Pair-Kabel) wegen der geringen Kosten Für die Verbindung zwischen den Anschlussdosen mit den Endgeräten verwendet man kurze Anschlusskabel (1 bis 10 m) Bildquelle: sites/net/ htm