Lehrbuch der Kommunikationstechnik. Bernhard J. Hauser

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1 Lehrbuch der Kommunikationstechnik Bernhard J. Hauser

2 Inhaltsverzeichnis Einführung Geschichtliches Das tägliche Netzwerkleben Der Anfang: Von Abakus bis ZUSE Mainframerechner Die ersten PCs PC-Netze Das erste Netzwerk Die Weiterentwicklung des Sneakernet Serverdienste Begriffsbestimmungen Einteilung der Netze nach geographischer Ausdehnung Analoge und Digitale Signale Leitungs- und Paketvermittlung Adressierungsarten Datenübertragung Datenübertragungsrate C Multiplexing Die Betriebsarten Zeitmultiplex, Time Division Multiplexing TDM Frequenzmultiplex, Frequency Division Multiplexing FDM Wellenängenmultiplex, Wave Division Multiplexing WDM Raummultiplex, Space Div. Multiplexing SDM Übungen Grundlagen 34 Netzwerktopologien und Verkabelung Netzwerk-Topologien Grundtopologien Stern / Star Ring Mischtopologien Zugriffsverfahren 41

3 INHALTSVERZEICHNIS CSMA/CD CSMA/CA Token Passing UGV - Universelle Gebäudeverkabelung Strukturierte Verkabelung Netzklassen und -kategorien Abnahmemessung Netzwerkmedien Netzwerkbezeichnungen Kupferleitungen Lichtwellenleiter LWL Drahtlose Verbindungen Übungen Netzwerk-Topologien 60 Referenzmodelle, Netzwerkgeräte Schichtenmodelle Schichtenmodelle in der Kommunikation Das DoD- oder TCP/IP-Modell Das ISO/OSI-Schichtenmodell Protokollstack Encapsulation, Verkapselung Netzwerkgeräte Repeater und Hub Bridge und Switch Router Gateway Übungsaufgaben Schichtenmodelle 76 Adressierung Ports - Transport-Layer IP-Adressen - Network-Layer MAC Adressen - Netzwork-Access-Layer IP-Adressklassen Class A Class B Class C Class D Class E Aufteilen der IP in Netz- und Hostanteil Subnetzmaske in dotted decimals CIDR-Notation Subnetting I Spezialadressen und Ausnahmen Subnetting II Private Adressbereiche IP-Einstellungen Das neue IP - IPv6 91

4 INHALTSVERZEICHNIS Übungen Adressen und Subnetting Adressen Subnetting 92 5 Netzwerkprotokolle Application-Layer, TCP/IP Layer Transport-Layer, TCP/IP Layer Das TCP-Protokoll Das User Datagram Protocol Internet-Layer, TCP/IP Layer Network-Access-Layer, TCP/IP Layer Ethernet Verkapselung, Encapsulation Adressauflösung ARP Address Resolution Protokoll DNS-Protocol Ein Beispiel zur Namensauflösung DHCP-Protocol TCP-Handshake Windowing Übungen Netzwerkprotokolle Protokolle TCP/UDP Switching und Routing Switching Fast-Forward-Switch Store-and-Forward-Switch Fragment-Free-Switch Spanning tree Virtuelle LANs, VLANs Routing Routing - Wie arbeitet ein Router? Routing Protocols Dynamisches Routing Count-to-infinity Routing-Tabellen Routed Protocols Berechnen der Netz-Adresse Default Gateway NAT/PAT Network Address Translation / Port Address Translation Proxy-Routing Virtual Privat Network, VPN 151

5 INHALTSVERZEICHNIS 6.3 Übungsaufgaben Routing/Switching 154 Übertragungstechnik Ersatzschaltbild einer Kupferleitung HF-Verhalten einer Leitung Signaldämpfung Signallaufzeit Verkürzungsfaktor k bzw. NVP Signalreflexion Reflexionsgrad Berechnen der Leitungslänge Der Wellenwiderstand ZW Wellenwiderstand allgemein Wellenwiderstand in der Praxis Aufbau von Kupferleitungen Koaxialleitungen Twisted-Pair-Leitungen Verdrahtungsschemen Dämpfung und Übersprechen Logarithmisches Dämpfungsmaß in db Übersprechen, Crosstalk Signal-Rausch-Abstand Dämpfungs-Übersprech-Verhältnis ACR Alien-Crosstalk SI-Einheit absolute Pegel Modulationsverfahren Amplitudenmodulation AM Amplituden-Umtastung ASK Frequenzmodulation FM Frequenz-Umtastung FSK Phasenmodulation PM und Phasenumtastung PSK Quadratur-Amplituden-Modulation QAM Spektrale Effizienz Shannon-Hartley-Theorem Baudrate Bd Codierungsverfahren NRZ-Code RZ-Code Return to Zero-Code Manchestercode AMI-Code MLT-3-Code Blockcodes Taktrückgewinnung Lichtwellenleiter Grundlagen der Optik 201

6 INHALTSVERZEICHNIS Signalausbreitung im Lichtwellenleiter Indexprofile DSL ADSL DSL heute Drahtlose Netze, Wireless LANs WLAN-Standards WLAN-Betriebsarten Übungen Übertragungstechnik Leitungsbeläge Dämpfung Übungen Lichtwellenleiter Übungsaufgaben DSL Übungsaufgaben WLAN Öffentliche Netze Festnetz Das Analogtelefon ISDN Integrated Services Digital Network POTS Piain old Telephone Service PSTN Public switched Telephone Network Das Kernnetz Zugangsnetz Mobilfunk GSM, das 2G-Netz GPRS, das 2,5G-Netz UMTS, das 3G-Netz LTE, das 4G-Netz, das NGMN Internet Kabelfernsehnetz Der Netzaufbau Datenraten Übungsaufgaben öffentliche Netze Anhang Normen und Normungsgrernien IEEE802 - Institute of Electrotechnics and Electronics Engineers ISO, Internationale Organisation für Normung IEC, International Electrotechnical Commission ITU, International Telecommunication Union Deutsches Institut für Normung DIN Lösungen der Übungsaufgaben Formeln Tabellen dezibel TCP-und UDP-Ports 263

7 10 INHALTSVERZEICHNIS Einige Ethernet-Protokolltypen Zahlendarstellungen Binär- und Dezimalpräfixe Bildnachweis 267

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