Metropolitan Area Network (MAN) Schnelle LANs, WANs und MANs

Transkript

1 Metropolitan Area Network (MAN) Schnelle LANs, WANs und MANs derzeitige Entwicklung bei LANs höhere Geschwindigkeit bei (noch) gemeinsam genutzter Bandbreite von reiner Datenkommunikation in Richtung integrierte Dienste auch größere Ausdehnungen (100 km) d.h. high-speed LAN auch als MAN derzeitige Entwicklung bei MANs Richtung LANs z.b. Breitbandkabelnetz der Telekom nutzen als LAN, WAN Richtung WANs Ausdehnung über eine Stadt Hohe Übertragungsraten ( > 100 MBit/s) Übertragung von Anforderung Daten asynchron Sprache, Video isochron derzeitige Entwicklung bei WANs (Wide area networks) höhere Geschwindigkeit / Bandbreite pro Anschluß von Audio (Video) in Richtung integrierte Dienste incl.daten auch geringere Ausdehnung, d.h. WAN auch als MAN (und LAN) die Grenzen zwischen den drei Begriffen werden zunehmend fließend Typischer MAN-Verkehr Verbindung von LANs Digitale Bilder, Sprache, Video Konventioneller Verkehr CSMA/CD als MAC-Verfahren erfordert bei großen Entfernungen/ hohen Bitraten sehr lange Rahmen dann Token oder Zeitschlitz besser geeignet

2 Fiber Distributed Data Interface (FDDI) FDDI-Komponenten und das ISO/OSI-Modell Entwicklung basiert auf Token Ring-Prinzip standardisiert 1988 in ISO 9314 seit 1990 im Einsatz Physikalische Eigenschaften Ring: optisches LAN/MAN mit 100 MBit/s bis zu 200 km Länge bis zu 2 km Abstand zwischen einzelnen Stationen bis zu 500 beliebige Stationen Angenommene Fehlerrate < 2,5*10-10 Protokoll Zeitgesteuertes Verfahren mit Token Erweiterung von Early Token Release Verkehrsarten asynchron: je nach Auslastung erfolgt Zuteilung von Sendedauer synchron: feste Bandbreite/Zeit SMAP = Station Management Agent Process SMT = Station Management Bandbreitenreservierung Ring Management: - Monitoring der Protokollparameter (wie Timer) Connection Management: - Physik. Verbindung erhalten, logische Topologie verwalten MAC = Media Access Control Timed Token Protokoll umsetzen Timer bereitstellen FCS (frame check sequence) berechnen und auswerten PHY = Physical Layer Protocol Zugriff auf Ring MAC erlauben Synchronisation, Pufferung Kodierung PMD = Physical Layer Medium Dependent Optische Parameter LWL und Verbindungen

3 Anwendungsbeispiel für FDDI FDDI-Ringtopologie 2 Glasfaserringe entgegengesetzte, unidirektionale Übertragungsrichtung Primärring: eigentliche Kommunikation Sekundärring: Backup Stationen können Überbrückungen schalten

4 Physikalische Schnittstelle Kodierung: 4-Bit zu 5-Bit 4 Bit Gruppen werden als Gruppe von 5 Bit übertragen physikalische Datenrate beträgt 125 MBit/s Modulation: NRZI (Non Return to Zero Inverted) 0 : keine Zustandsänderung 1 : Zustandsänderung mindestens jedes 2. Bit ein Signalübergang Taktrückgewinnung IEEE 802.6: Distributed Queue Dual Bus (DQDB) Beispiel für MAN kompatibel mit IEEE 802.x MAC-Rahmenformat für asynchronen (paketvermittelten) Datenverkehr kompatibel mit B-ISDN (ATM) Zellstruktur und Datenraten für isochronen (leitungsvermittelten) Verkehr (Sprache, Video) nationale Telekom s wollen DQDB zukünftig einsetzen Anschluß an die Glasfaser Doppelbus 2 unidirektionale Busse A und B für Datentransfer Übertragung in entgegengesetzte Richtungen Medium nicht festgelegt: Glasfaser, Koax, Funk... Station an beiden Bussen über Access Unit (ACU) angeschlossen je Bus: Lesezugriff und unidirektionaler Schreibzugriff Slotgenerator generiert alle 125 µsec einen Rahmen Trunk coupling unit in diesen tragen Stationen ihre Daten ein

5 Anwendungsbeispiele Vermittlungsschicht: Übersicht a) LAN Funktion Verbindungskonzepte Dienst: verbindungsorientiert, verbindungslos Realisierung: virtuelle Verbindung, Datagramm Leitwegbestimmung (Routing) statisch dynamisch b) MAN Überlastkontrolle (Congestion Control) Verhinderungsverfahren Behebungsverfahren Verklemmungen Beispiele: X.25, Datex-P, Internet Vermittlungsschicht (IP)

6 Funktionen Aufgaben im einzelnen Primär Bereitstellung Virtuelle Verbindungen und Datagrammübertragung Leitwegbestimmung/Wegewahl (Routing) Überlastkontrolle (Congestion Control) Internetworking: Übergänge zwischen Netze bereitstellen Adressierung Dienstgütebehandlung (Quality of Service, QoS) - Beispiel: Bandbreite, Verzögerung, Fehlerhäufigkeit - Verhandlung der zu erbringenden Dienstgüte vs. Kosten Datentransfer von Endsystem zu Endsystem mehrere Teilstrecken (hops) (heterogene) Subnetz werke Unterschiede der Endsysteme bei Übertragung kompensieren Zuständigkeiten an der Schnittstelle: Vermittlungs - Transportdienst Schicht 1 bis incl. Schicht 3: Netzbetreiber ab Schicht 4: Anwender/Kunde/Firma/Institut Angebotene Dienste einheitlich für Endsysteme unabhängig von Netzwerktechnologie unabhängig von Anzahl, Typ und Topologie der Subnetze globales Adressierungskonzept Definition Subnetz : Ein oder mehrere Zwischensysteme, die eine Vermittlungsfunktion bereitstellen und durch die offene Endsysteme Netzverbindungen aufbauen können Sekundär (je nach Dienst und Anforderung) Multiplexen von Netzverbindungen Segmentieren und Reassemblieren von Paketen Fehlererkennung und -behebung Flußsteuerung als Mittel zur Überlastbehebung Reihenfolgeerhalt Dafür notwendige Kenntnisse Topologie der Subnetze Adresse / Lage der Endsysteme Anforderungen an die Dienstgüte Netzzustand (Last,...) Begriffsvereinbarung Dateneinheit in der Vermittlungsschicht: Paket Sicherungsschicht: Rahmen/Frame Bitübertragungsschicht: Bit/Byte

7 Verbindungskonzepte: verbindungsorientiert Verbindungskonzepte: verbindungslos auch: connection oriented, circuit switched auch: connection less, packet switched, best-try, send-and-pray Eigenschaften: bereitgestellter Dienst: Virtuelle Verbindung es wird eine Leitung zum Ziel geschaltet (i.a. eine virtuelle) 3-phasige Interaktion - Verbindungsaufbau - Datentransfer - Verbindungsabbau Aushandlung der Qualität des Dienstes (Quality of Service) (z.b. Durchsatz, Fehlerwahrscheinlichkeit, Verzögerung) Zuverlässige Kommunikation in beide Richtungen (Duplex) - Kein Verlust, keine Duplikate, keine Modifikation - Folgesicherung Flußkontrolle Vergleichsweise komplexe Protokolle Eigenschaften : bereitgestellter Dienst: Datagramm Netzwerk übermittelt Pakete als isolierte Einheiten (Datagramme) durch die einzelnen Knoten Simplexbetrieb keine Quittung unzuverlässige Kommunikation : Verlust, Duplizierung, Modifikation, Reihenfolgefehler möglich Keine Flußkontrolle Analog: vergleichsweise einfache Protokolle Briefdienst Analog: Telefondienst

8 Vergleich der Verbindungskonzepte Vorteile des verbindungsorientierten Dienstes einfache Idee, schon beim Telefon realisiert Vereinfachung der höheren Schichten, da sicherer dedizierte Verbindungen garantieren zeitliche Mindestparameter (z.b. für Sprache, Video etc.) vielseitig Virtuelle Verbindung Verbindungsaufbau Phase Auswahl eines (logischen) Pfades IS (intermediate systems) speichern Pfadinformation Netzwerk reserviert alle für die Verbindung notwendigen Ressourcen Vorteile des verbindungslosen Dienstes sehr flexibel und dezentrale Grundstruktur kein aufwendiger Verbindungsaufbau- und abbau (wichtig für kleinere, aber viele Pakete viele Transaktionen) besser für einfache Datenkommunikation: SEND-PACKET, RECEIVE-PACKET Netzauslastung lokal und dezentral manipulierbar Standard im Internet = IP preiswert Transfer Phase Alle Pakete folgen dem gewählten Pfad Paket enthält VCI_Nummer (virtual circuit identifier, Identifikationsnummer der virtuell geschalteten Leitung, sie ist keine Adreßinformation!) damit kann zwischen Paketen unterschieden werden, die die gleiche Leitung benutzen, aber nicht zur gleichen Sendung gehören IS benutzt gespeicherte Pfadinformation zur Bestimmung des Nachfolgers Verbindungsabbau Phase : Netzwerk vergißt Pfad gibt reservierte Ressourcen frei