Jörg Rech. Ethernet. Technologien und Protokolle für die Computervernetzung. 2., aktualisierte und überarbeitete Auflage. Heise

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1 Jörg Rech Ethernet Technologien und Protokolle für die Computervernetzung 2., aktualisierte und überarbeitete Auflage Heise

2 Inhalt 1 Eine Einführung in Netzwerke Erforderliche Netzwerkelemente Netzwerkdienste Übertragungsmedien Netzwerkprotokolle Die Netzwerktopologien Einteilung der Netzwerke Die Netzwerktechnologien Die Sprache der Computer Die Datenübertragung Asynchrone und synchrone Datenübertragung Die Frequenz Das Datensignal Die Bandbreite Bitrate oder Datenrate Baudrate Übertragungsfrequenz versus Übertragungsrate Kanalkapazität Paketvermittlung Grundlegende Zugriffs verfahren Netzwerkarchitekturen Ein Überblick über den Inhalt dieses Buchs 29 2 Ethernet Die Geschichte des Ethernet Das IEEE-Konsortium Der Ethernet-Standard Der Physical Layer Teilbereiche des Physical Layer Physical Line Signaling (PLS) Attachment Unit Interface (AUI) Die Media Access Unit (MAU) Das Physical Medium Attachment (PMA) Das Medium Dependent Interface (MDI) Die Kommunikation zwischen AUI und MAU Das SQE-Testsignal Die Jabber-Schutzfunktion BASE BASE BROAD BASE-T 49

3 xii Inhalt 2.7 lobase-f lobase-fl BASE-FB BASE-FP Das Manchester-Codierungsverfahren Media Access Control (MAC) Das Zugriffsverfahren (CSMA/CD) Halb- oder Vollduplex Der Zugriff auf das Medium Die Kollisionserkennung Die Ausbreitung einer Kollision Die Ausbreitung einer Kollisionsdomäne Sperrzeit der Kollisionserkennung Die späten Kollisionen, Late Collisions Der Backoff-Prozess Frameformate bei Ethernet Adressenformate Die Präambel laut DIX und IEEE Die Frameformate im Ethernet Ziel- und Quelladresse eines Frames Ethernet oder IEEE Logical Link Control (LLC) Die verschiedenen Frametypen Plug&Play bei der Frameauswahl 82 3 Fast Ethernet Der Reconciliation Layer und das МП Die Kommunikation über das МП BASE-X-Erweiterungen im Ethernet-Standard Der Physical Coding Sublayer (PCS) Das Physical Medium Attachment (PMA) Der Physical Medium Dependent Sublayer (PMD) Das 4B/5B-Codierungsverfahren Der Start-of-Stream und End-of-Stream Delimiter BASE-TX MLT-3 und Scrambling Link Integrity Test bei 100BASE-TX BASE-T BASE-T BASE-FX BASE-FX für große Distanzen Die Auto-Negotiation-Funktion Der Normal Link Pulse Der Auto-Negotiation-Informationsaustausch Auto-Negotiation-Handshake Die Next-Page-Funktion 107

4 Inhalt Extended-Next-Page-Funktion Probleme mit der Auto-Negotiation Flow Control nach IEEE 802.3x Gigabit-Ethernet BASE-X-Erweiterungen im Ethernet-Standard Der Physical Layer von 1000BASE-X Die Kommunikation über das GMII Der Physical Coding Sublayer (PCS) Das Physical Medium Attachment (PMA) Der Physical Medium Dependent Sublayer (PMD) Die 8B/10B-Codierung Die Unterdrückung des Gleichspannungsanteils Symbole BASE-SX BASE-LX BASE-CX Auto-Negotiation bei 1000BASE-SX, 1000BASE-LX und 1000BASE-CX BASE-T Der Physical Layer von 1000BASE-T Digital Signal Processing Die Master-Slave-Rolle Scrambling bei 1000BASE-T Das 4D-PAM5-Codierangsverfahren von 1000BASE-T Die Trellis-Codierung Der Viterbi-Decoder Die Partial-Response-Filter Die Hybridfunktion Echo Cancellation Minimierung des Crosstalk Das Startup-Protokoll von 1000BASE-T Auto-Negotiation- und MDI/MDI-X-Funktion bei 1000BASE-T Auto-Negotiation bei 1000BASE-T Neue Anforderungen an das TP-Kabel logigabit-ethernet logigabit-ethernet für Glasfaser PHY-Details Die 10GBASE-LX-4-Lösung Die 10GBASE-SR-Lösung Die 10GBASE-LR-Lösung B/66B-Codierung logigabit-wan-lösungen(logbase-ewund-lw) GBASE-CX-4 170

5 xiv Inhalt BASE-T logbase-t-herausforderung GBASE-T-PHY Powermanagement Master-Slave-Rolle Auto-Negotiation bei 10GBASE-T Trainingssequenz Anforderungen an die Netzwerkinfrastruktur Die Ethernet-Zukunft Ethernet Internals Längenbeschränkung im Ethernet Die Einhaltung der Bitzeiten Die Eingrenzung der Kollisionsdomäne Die Regel Berechnung des Path Delay Value (PDV) Berechnung der Interframe-Gap- Verluste Die Berechnung der PDV im Netzwerk mit 100 MBit/s Die PDV bei 1000BASE-X Power over Ethernet Leistungsklassen PD-Erkennungsprozess PD-Klassifizierungssignatur PoE-Schaltzeiten PoE in der Praxis IEEE 802.3at Ethernet-Verkabelung Standards und Spezifizierungen für die Verkabelung Die EIA/TIA-Normierung Die ISO/IEC Normierung Die Norm EN Die Normen EN x-x Die Normen EN und EN Kabeltypen Twisted-Pair-Kabel Koaxialkabel Lichtwellenleiter Der Aufbau der Lichtwellenleiter Entscheidende Faktoren bei der Netzwerkverkabelung Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Sicherheit Verlegung Verkabelungsbereiche der strukturierten Verkabelung.. 270

6 Inhalt xv 8 Ethernet-Komponenten Netzwerkkarten Netzwerkkarten für 10 MBit/s mit UTP/Koax Netzwerkkarten für 10 MBit/s und Lichtwellenleiter Netzwerkkarten für 10/100 MBit/s mit TP Netzwerkkarten für 100 MBit/s mit Lichtwellenleitern Quattro-Netzwerkkarte für 10/100 MBit/s mit 4-mal TP Netzwerkkalten für 1000 MBit/s Netzwerkkarten für 1000 MBit/s mit Lichtwellenleitern Netzwerkkarten für 1000 MBit/s mit TP Netzwerkkarten für 10 GBit/s Repeater und Hubs Repeater für 10 MBit/s Repeater für 100 MBit/s Ethernet Bridge Dualspeed Hubs für 10/100 MBit/s Repeater für 1000 MBit/s Switches Switching Hubs für 10/100 MBit/s Switching Hubs für 1000 MBit/s Tranceiver-Module für Switches Die Managementfähigkeit von Hubs und Switches Medienwandler Midspan und Splitter Die Projektierung und Planung eines Netzwerks Konzepte für den Aufbau eines Netzwerks Die Performance-Betrachtung Der Mythos 40 Prozent" Messung der Netzwerk-Performance Traffic-Analyse Werkzeuge, um Trends im Netzwerk zu erkennen Wie charakterisiert man ein Netzwerk? Die Auswertung von Netzwerkstatistiken Netzwerkprotokolle Grundlagen: Was sind Protokolle? Bits und Bytes Die Protokolle der Schichten 3 und Routing Verbindungslose und verbindungsorientierte Kommunikation Einführung in die TCP/IP-Protokollfamilie Request for Comment (RFC) Päckchen packen Das Internet Protocol IP-Header Maximum Transmission Unit (MTU) 369

7 Time to Live (TTL) Protokolle der höheren Schicht IP-Adressen Optionen Adressierung in ТСРЛР-Netzwerken Was sind IP-Adressen? Struktur der IP-Adressen Die Schreibweise von IP-Adressen IP-Adressklassen Klasse-A-Adressen Klasse-B-Adresse Klasse-C-Adresse Klasse-D-Adresse Klasse-E-Adresse Die IP-Adressbereiche Spezielle IP-Adressen Multicasts Private IP-Adressen Subnetze Das Subnetting Das Subnetting einer Klasse-A-Adresse Das Subnetting einer Klasse-C-Adresse Das Supernetting Routing im ТСРЯР-Netzwerk Aufbau der Router Das Routing Default-Router Routingprotokolle Das Routing Information Protocol Der RIP-Header Austausch der Routinginformationen Default Route Probleme des RIP Routingschleifen Das RIP-II Das Open Shortest Path First Die OSPF-Routing-Hierarchie Der Shortest-Path-First-Algorithmus Der OSPF-Header Das OSPF-Hello-Paket Das OSPF-Database-Description-Paket Das OSPF-Link-State-Advertisement-Format Das OSPF-Link-State-Request-Paket Das OSPF-Link-State-Update-Paket Das OSPF-Link-State-Acknowledgement-Paket Das Address Resolution Protocol Die statische oder dynamische Adressauflösung Die Funktion des ARP 418

8 Inhalt xvii Zeitverhalten der ARP-Einträge Doppelte Adressen Die ARP-Pakete Das Reserve Address Resolution Protocol Das ICMP als Sprachrohr im ТСРЯР-Netzwerk ICMP-Header Das ICMP aller Ping ICMP-Meldung Ziel nicht erreichbar ICMP-Meldung Netzwerk nicht erreichbar ICMP-Meldung Protokoll nicht zustellbar ICMP-Meldung IP-Datagramm nicht teilbar ICMP meldet Routingfehler Unterschiedliche Implementierungen Die ТСРЯР-Transport-Protokolle Das Transmission Control Protocol (TCP) TCP-Header Die Sicherheit des TCP Flow Control Aufbau einer TCP-Verbindung Verlauf der TCP-Verbindung Das Schließen einer TCP-Verbindung Das User Datagram Protocol (UDP) Der UDP-Header Einführung in die Novell-Protokollfamilie Das IPX Der IPX-Header Die Kontrollfelder des IPX-Headers Das SPX Der SPX-Header Handshake SPX-Fehlerkontrolle Wartezeiten SPX-II Novell-spezifische Routingprotokolle Das SAP Die Serviceanfragen Die Protokolle der 5-7-Schicht Das Server-Message-Block-Protokoll Der SMB-Header Das Netware Core Protocol Der NCP-Header Fehleranalyse im Netzwerk Überprüfung der Verkabelung Überprüfung der aktiven Komponenten Ping 506

9 xviii Inhalt 13.3 Überprüfung der Netzwerkstatistiken Protokollanalyse Die Durchführung der Protokollanalyse Header-Informationen Richtige Platzierung der Protokollanalysatoren Analysesysteme Software-Analysatoren Aufbau eines Software-Analysators Der Microsoft-Netzwerkmonitor Die Installation des Microsoft-Netzwerkmonitors Netzwerkmonitor-Agenten Der Netzwerkmonitor in der Praxis Die Aufzeichnung des Datenstroms Das Capture Summary Window Detailinformationen Beeinflussung der aufgezeichneten Datenmenge Anzeigefilter für die Übersichtlichkeit Das Setzen von Filtern Adressdatenbank Die Trigger-Funktion Anzeige der Netzwerkstatistiken Der Dedicate Capture Mode Der Protokoll-Parser Anzeige der vorhandenen Netzwerkmonitore 530 Anhang A - Abkürzungen 531 Anhang В - Literatur 535 Index 539