Themen. Sicherungsschicht. Rahmenbildung. Häufig bereitgestellte Dienste. Fehlererkennung. Stefan Szalowski Rechnernetze Sicherungsschicht

Transkript

1 Themen Sicherungsschicht Rahmenbildung Häufig bereitgestellte Dienste Fehlererkennung

2 OSI-Modell: Data Link Layer TCP/IP-Modell: Netzwerk, Host-zu-Netz Aufgaben: Dienste für Verbindungsschicht bereitstellen Erkennen/Korrigieren von Übertragungsfehlern Regulierung des Datenflusses

3 Einordnung Quelle: Prentice Hall

4 Einordnung

5 Rahmenbildung Verbindungsschicht überträgt Pakete vom Sender zum Empfänger virtuell Nutzt dafür die Dienste der Sicherungsschicht real Quelle: Prentice Hall

6 Rahmenbildung Verbindungsschicht übergibt Pakete an die Sicherungsschicht Sicherungsschicht kapselt die Pakete in Rahmen Frames Quelle: Prentice Hall

7 Häufig bereitgestellte Dienste Unbestätigter verbindungsloser Dienst Verbindungslos keine logische Verbindung zw. Sender und Empfänger Ablauf Sender überträgt Frames Kein Warten auf Bestätigung, ob Rahmen angekommen Sinnvoll, wenn verspätete Daten schlimmer als verlorene z.b. bei Sprachübertragung

8 Häufig bereitgestellte Dienste Bestätigter verbindungsloser Dienst Verbindungslos keine logische Verbindung zw. Sender und Empfänger Ablauf Sender überträgt Frames Warten auf Bestätigung, ob Rahmen angekommen Wenn ja, weitere Frames senden Wenn nicht, z.b. Übertragung wiederholen Sinnvoll, bei unzuverlässigen Übertragungskanälen z.b. bei drahtlosen Systemen

9 Häufig bereitgestellte Dienste Bestätigter verbindungsorientierter Dienst Verbindungsorientiert logische Verbindung zw. Sender und Empfänger Ablauf Sender und Empfänger bauen Verbindung auf Sender überträgt Frames Warten auf Bestätigung, ob Rahmen angekommen Wenn ja, nächste Frames senden Wenn nicht, z.b. Übertragung wiederholen Sender und Empfänger bauen Verbindung ab

10 Genutzte Dienste der Bitübertragungsschicht Rahmen der Sicherungsschicht werden als Bitströme an Bitübertragungsschicht weitergegeben Bitübertragungsschicht überträgt Signale Signale werden als Bitströme interpretiert Übertragung kann fehlerhaft sein Erkennung von Rahmen-Grenzen auf Empfängerseite wichtig

11 Methoden der Rahmenaufteilung Zeichenzahl Problem: Durch Übertragungsfehler kann der folgende Rahmen nicht gefunden werden Quelle: Prentice Hall

12 Methoden der Rahmenaufteilung Byte-Stuffing Besonderes Flag-Byte am Anfang und Ende das Frames Problem: Was ist, wenn das Flag-Byte in den Nutzdaten vorkommt?

13 Methoden der Rahmenaufteilung Byte-Stuffing Einfügen eines Escape-Byte vor dem Flag-Byte in den Nutzdaten Quelle: Prentice Hall

14 Methoden der Rahmenaufteilung Bit-Stuffing Jeder Rahmen beginnt und endet mit (Flag) Einfügen einer 0 nach in den Nutzdaten Quelle: Prentice Hall

15 Fehlererkennung / Fehlerkorrektur Fragestellungen: Wie erkennt der Empfänger, ob Daten falsch übertragen wurden? Wie erkennt der Empfänger, ob er die Daten korrigieren kann? Paritätsbitverfahren CRC Methode

16 Paritätsbitverfahren Zeilenparität Anhängen eines Paritätsbit vor der Übertragung: Bsp.: Gerade Parität Daten Fehler erkannt, da hätte ankommen müssen Paritätsbit hinzufügen Parität überprüfen Daten+Paritätsbit Übertragung Fehler in Übertragung

17 Paritätsbitverfahren Zeilenparität Was ist damit? Daten Fehler erkannt wo kein Fehler in den Daten Paritätsbit hinzufügen Parität überprüfen Daten+Paritätsbit Übertragung Fehler in Übertragung

18 Paritätsbitverfahren Zeilenparität Was ist damit? Daten Kein Fehler erkannt wo Fehler in den Daten Paritätsbit hinzufügen Parität überprüfen Daten+Paritätsbit Übertragung Fehler in Übertragung

19 Paritätsbitverfahren Zeilenparität Erkennen von Einfachfehlern Keine Möglichkeit der Korrektur

20 Paritätsbitverfahren Paritätsbits für Zeilen und Spalten Zusammenfassen von Daten zu Blöcken Bsp.: ungerade Parität fehlerfrei erkennbar korrigierbar erkennbar nicht erkennbar Quelle: Prof. Günther

21 Paritätsbitverfahren Paritätsbits für Zeilen und Spalten Zusammenfassen von Daten zu Blöcken Bsp.: ungerade Parität fehlerfrei erkennbar korrigierbar erkennbar nicht erkennbar Quelle: Prof. Günther

22 Paritätsbitverfahren Paritätsbits für Zeilen und Spalten Zusammenfassen von Daten zu Blöcken Bsp.: ungerade Parität fehlerfrei erkennbar korrigierbar erkennbar nicht erkennbar Quelle: Prof. Günther

23 Paritätsbitverfahren Paritätsbits für Zeilen und Spalten Zusammenfassen von Daten zu Blöcken Bsp.: ungerade Parität fehlerfrei erkennbar korrigierbar erkennbar nicht erkennbar Quelle: Prof. Günther

24 Paritätsbitverfahren Paritätsbits für Zeilen und Spalten Erkennen von Einfach-, Zweifach, Dreifachfehlern Korrektur von Einfachfehlern Aber: Korrektur kann zu mehr falschen Bits führen

25 CRC Methode Cyclic Redundancy Check Verwendung von binären Polynom-Codes Erzeugung einer Prüfsumme für einen zu sendenden Rahmen Erkennung von Fehler-Bündeln (Bursts)

26 CRC Methode: Prinzip Nachricht als Binärzahl Generatorpolynom als Konstante G(x): (k+1 bit) M(x): (n bit) Berechnung der Prüfinformation Division: (M(x) * noch etwas ) / G(x) Übertragung von M(x) + Prüfinformation

27 CRC Methode: Modulo-2-Arithmetik Operation: XOR A B + - XOR

28 CRC Methode: Formal Ramen M(x): M x = x 9 x 8 x 6 x 4 x 3 x 1= Generatorpolynom G(x): G x =x 4 x 1=10011 Multiplikation von M(x) mit Grad von G(x): x k =10000 Division durch G(x): Q x = M x x k / G x Rest R x =1110 Rest der Division ist Prüfinformation Anhängen der Prüfinformation an den Rahmen

29 CRC Methode: Beispielrechnung Quelle: Prentice Hall

30 CRC Methode: Empfänger dividiert übertragenen Frame (incl. Prüfinformation) durch Generatorpolynom Wenn Rest == 0: kein Fehler Wenn Rest!= 0: Fehler Erkennen von Einfach-, Zweifachfehlern Erkennen von ungeradzahligen Fehlern Erkennen von Fehlerbündeln Standardisierte Generatorpolynome: CRC-16: x 16 + x 15 + x CRC-CCITT: x 16 + x 15 + x CRC-32: x 32 + x 26 + x 23 + x 16 + x 12 + x 11 + x 10 + x 8 + x 7 + x 5 + x 4 + x 2 + x +1