2 Kommunikationssysteme. vs2 1

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1 2 Kommunikationssysteme vs2

2 Kommunikationssysteme bieten Kommunikationsdienste an, die das Senden und Empfangen von Nachrichten erlauben (sending & receiving messages) bestehen aus - Kommunikationsnetz (communication network), - Kommunikations-Hardware: Netzanschlüsse/Netzkarten (network controller/adapter) - Kommunikations-Software vs2 2

3 2. Kommunikationsnetze sind zentrales Thema von Telematik! Grobklassifikation nach räumlicher Ausdehnung: LAN (local-area network) Lokalnetz MAN (metropolitan-area network) Regionalnetz WAN (wide-area network) Weitverkehrsnetz Def.: Internetz (internet) = ein Netz von Netzen, z.b. das Internet vs2 3

4 Netztyp ist bestimmt durch - Topologie der Verbindungsleitungen (z.b. Punkt-zu-Punkt, Stern, Ring, Bus,...) - Technologie der Verbindungsleitungen (z.b. Funk, LWL, Koaxialkabel,...) - Codierung auf den Verbindungsleitungen (z.b. Manchester, NRZ,...) vs2 4

5 Punkt-zu-Punkt Stern Bus Ring vs2 5

6 Bus Virtueller Ring Physische Topologie ungleich logischer Topologie vs2 6

7 2.2 Kommunikationsdienste und protokolle (communication services & protocols) Kommunikationsdienst = Operationen zum Senden/Empfangen von Nachrichten Kommunikationsprotokoll = Vereinbarung zwischen Sender und Empfänger darüber, wie die Daten/Nachrichten übertragen werden Implementierung des Dienstes vs2 7

8 Protokolle müssen berücksichtigen: Erkennung/Korrektur von Übertragungsfehlern Flußsteuerung (Pufferüberlauf, Stau) Vermittlung über Umwege Adressierung von Kommunikationspartnern heterogene Datenrepräsentation: Hardware, Übersetzer, Programmiersprachen - proprietäre Lösungen (z.b. IBM SNA) - Normen (z.b. ISO OSI oder Internet-Protokolle) vs2 8

9 Architektur von Kommunikationssoftware: Protokollhierarchie, d.h. Software ist in Schichten (s) strukturiert 7 Anwendung (application) 6 Darstellung (presentation) Anwendungsprotokolle: SSH, FTP, HTTP,... 5 Sitzung (session) 4 Transport (transport) 3 Vermittlung (network) Anwendungssystem Transportsystem TCP, UDP IP 2 Sicherung (data link) Bitübertragung (physical!) (diverse, für verschiedene Netztypen) ISO OSI Internet vs2 9

10 Sender Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Data AH Data PH Data SH Data TH Data NH Data DH Data DT Bits Receiver Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Actual data transmission path vs2

11 Verbindungsorientierte vs. verbindungslose Dienste/Protokolle verbindungsorientiert (connection-oriented) (z.b. TCP, X.25) Sender und Empfänger stellen eine Verbindung zwischeneinander her, d.h. sie etablieren einen virtuellen Kanal, über den ein zuverlässiger Nachrichtenfluß möglich ist: Invariante: die Folge der empfangenen Nachrichten ist Präfix der Folge der gesendeten Nachrichten; Lebendigkeit: jede gesendete Nachricht kann auch irgendwann empfangen werden. verbindungslos (connectionless) (z.b. IP, UDP) Nachrichten werden ohne Vorbereitung bestmöglich (best effort), aber ohne jede Zuverlässigkeitsgarantie (betr. Reihenfolge, Verlust, Duplizieren) übertragen. vs2

12 Beispiel für ein einfaches verbindungsorientiertes Protokoll: Alternating Bit Protocol (handshake protocol) realisiert zuverlässigen Simplex-Kanal (unidirektional) über unzuverlässigen Duplex-Kanal (bidirektional) mit Flußsteuerung und Fehlerbehandlung. Idee: jede Nachricht einzeln quittieren: acknowledgement schicken; wenn Quittung ausbleibt (timeout!), Nachricht wiederholen; wenn Nachricht ausbleibt, Quittung wiederholen. 2. Idee: Nachrichten und Quittungen durchnumerieren 3. Idee: Durchnumerieren mod 2 genügt! vs2 2

13 Sender Empfänger Daten ungleiche Bits, korrekt verarbeiten quittieren Timeout! nochmal senden ACK gleiche Bits, korrekt Daten gleiche Bits, Fehler! Daten nochmal quittieren ungleiche Bits, Fehler! ACK ungleiche Bits, korrekt verarbeiten ignorieren... vs2 3