06 - Arbeitsunterlagen DVT GK12.2 2013/2014 Ethernet Lehrkraft: Kurs: 0
Klasse / Kurs: Datum: Thema / LS: DVT GK12.1 2013/2014 Arbeitsauftrag Zeit: 5 Minuten Aufgabe I: Ihnen wurde eine Nummer (1..3) zugeteilt. Ihr Schwerpunktthema für das spätere Dreiergespräch und für Sie als Experte ist: 1 Ethernet in Schicht 1 2 Ethernet in Schicht 2 3 sonstige Themen Zeit: 45 Minuten Aufgabe II: Folgen Sie aufmerksam der Präsentation und machen Sie sich in den Materialien ausreichend Notizen. Achten sie besonders auf Ihr Schwerpunktthema. Zeit: 5 Minuten Aufgabe III: Gehen Sie Ihre Unterlagen nochmals durch. Ergänzen Sie eventuell Ihren Mitschrieb um wichtige Informationen und/oder Fragen bei Unklarheiten. Zeit: 5 Minuten Aufgabe IV: Setzen Sie sich in Ihrer Expertengruppe zusammen und klären Sie dort noch Ihre offenen Fragen zu Ihrem Thema. Zeit: je 10 Minuten Aufgabe V: Setzen Sie sich in einer Stammgruppe zusammen und gehen Sie die Schwerpunktthemen der Reihe nach im Dreiergespräch durch. Zeit: 5 Minuten Auftrag VI: Lösen Sie die Sortieraufgabe in Einzelarbeit und klären Sie anschließend die Begriffe Ihrer weiß-ich-noch-nicht -Kategorie 1
Klasse / Kurs: Datum: Thema / LS: DVT GK12.1 2013/2014 Zeit: 40 Minuten Auftrag VII: Ausfüllen der Kann-Liste Material: Begriffsliste Begriff weiß ich weiß ich nicht Ethernet Basisbandübertragung Breitbandübertragung Aufbau Ethernet-Frame CRC-Prüfsumme CSMA/CD Hub/Repeater Bridge Switch Bedeutung Weiß ich und kann ich erklären + + + Weiß ich, hab darüber gelesen und weiß genau, wo es steht + + Kenn ich, wenn ich es sehe. + Ich habe schon mal davon gehört - Ich weiß gerade nicht, was es damit auf sich hat - - Das ist mir neu - - - 2
Klasse / Kurs: Datum: Thema / LS: DVT GK12.1 2013/2014 Kann-Liste Ich kann TNW Tax einige wichtige Ethernet-Standards nennen. A-01 (Liste) X den Unterschied zwischen Basisband- und Breitbandübertragung erläutern. die Notwendigkeit einer Taktrückgewinnung bei Ethernet begründen. den Aufbau eines Ethernet-Frames erläutern. A-02 (Text) XX A-03 (Text) XX A-04 (Skizze+Text) XX eine CRC-Prüfsumme berechnen. A-05 XXX das Mehrfachzugriffsprotokoll CSMA/CD erläutern. A-06 (Text) XX den Unterschied zwischen Hub, Bridge und Switch erläutern. A-07 (Text) XX Ihre persönliche Gesamtsumme: maximal möglich: Kreuze Ich bin mit meiner Anzahl von Kreuzen zufrieden nicht zufrieden 3
Klasse / Kurs: Datum: Thema / LS: DVT GK12.1 2013/2014 A-01 Aufgabensammlung für die Freie Phase Nennen sie einige wichtige Ethernet-Standards. A-02 Erläutern Sie den Unterschied zwischen Basisband- und Breitbandübertragung. A-03 Erläutern Sie, warum eine Taktrückgewinnung für die Leitungskodierung von Ethernet vorhanden sein muss. 4
Klasse / Kurs: Datum: Thema / LS: DVT GK12.1 2013/2014 A-04 Erläutern Sie den Aufbau des Ethernet-Frames, in dem Sie die nachfolgende Skizze ergänzen und die einzelnen Bestandteile des Ethernet-Frames kurz beschreiben. 5
Klasse / Kurs: Datum: Thema / LS: DVT GK12.1 2013/2014 A-05 Berechnen Sie für das folgende Beispiel die CRC-Prüfsumme und überprüfen Sie ihr Ergebnis durch Gegenrechnung. Datenbits: 1 0 1 0 0 1 1 1 1 Generator: 1 0 0 1 6
Klasse / Kurs: Datum: Thema / LS: DVT GK12.1 2013/2014 A-06 Zwei verbundene Netzwerkadapter A und B wollen gleichzeitig Daten übermitteln. Beschreiben Sie den Sendeablauf unter Verwendung des CSMA/CD-Protokolls. A-07 Erläutern Sie den Unterschied zwischen den LAN-Geräten Hub, Bridge und Switch. 7
Ethernet Definition Ethernet Ethernet ist eine Technologie, die Software (Protokolle usw.) und Hardware (Kabel, Verteiler, Netzwerkkarten usw.) für kabelgebundene Datennetze spezifiziert, welche ursprünglich für lokale Datennetze (LANs) gedacht war und daher auch als LAN-Technik bezeichnet wird. Sie ermöglicht den Datenaustausch in Form von Datenframes zwischen den in einem lokalen Netz (LAN) angeschlossenen Geräten (Computer, Drucker und dergleichen). Auszug aus dem Ethernet-Wikipedia-Artikel Erste Planungsskizze zu Ethernet vom Erfinder Robert Metcalf. OSI-Modell Schicht VII Anwendungsschicht (Application) Schicht VI Darstellungsschicht (Presentation) Schicht V Kommunikationsschicht (Session) HTTP,FTP,SMTP Schicht IV Transportschicht (Transport) Schicht III Vermittlungsschicht (Network) TCP/IP Schicht II Sicherungsschicht (Data Link) Schicht I Physikalische Schicht (Physical) Ethernet 1
Ethernet ist nicht gleich Ethernet 10GBase-LW4 100 Base-T 10Base-FP 10Base-FB 100Base-T4 1000Base-ZX 10 Base2 10GBase-EW 1000Base-LX 10Base-SX Ethernet ist nicht gleich Ethernet 100 Base-T Kabel- und Stecker Übertragungsgeschwindigkeit Übertragungsverfahren Ethernet ist nicht gleich Ethernet Ethernet mit 10 MBit/s 100 MBit/s 1000 MBit/s 10 GBit/s 10Base5 100Base-TX 1000Base-T 10GBase-T 10Base2 100Base-T4 1000Base-SX 10GBase-CX4 10Base-T 100Base-T2 1000Base-LX 10GBase-LX4 10Base-FL 100Base-FX 1000Base-LH 10GBase-LW4 10Base-FB 1000Base-ZX 10GBase-SR 10Base-FP 1000Base-CX 10GBase-LR 10Base-SX Koaxialkabel Twisted-Pair-Kabel Glasfaserkabel 10GBase-ER 10GBase-SW 10GBase-LW 10GBase-EW 2
Schicht 1 Kabel und Stecker 10Base5 Koaxialkabel mit T-Stück und Abschlusswiderstand 100Base-TX Twisted-Pair Kabel mit RJ-45 Stecker 1000Base-SX Glasfaserkabel Schicht 1 - Topologie 10Base2, 10Base5: Ring-Topologie Praktisch alle anderen Ethernet-Varianten: Stern-Topologie Schicht 1 - Bitübertragungsverfahren Basisbandübertragung Gleichzeitiges Senden mehrerer Netzteilnehmer über das gleiche Medium nur über Zeitmultiplexing. 10 Mbit/s Signalübertragung mit 10 MHz 3
Schicht 1 - Bitübertragungsverfahren Breitbandübertragung Gleichzeitiges Senden mehrerer Netzteilnehmer über das gleiche Medium durch Frequenzmultiplexing. Einsatz im Fernsehnetz oder DSL. Schicht 1 - Leitungskodierung 10Base-T: Manchester-Kodierung Achtung: Ethernet überträgt asynchron. Die Leitungskodierung muss daher eine Taktrückgewinnung ermöglichen! 100Base-TX: 4B5B + MLT3 Schicht 2 - Ethernet-Frame TCP- Header TCP-DATA TCP-frame IP- Header IP-DATA IP-frame Ethernet- Header Ethernet-DATA Ethernetframe CRC 4
Schicht 2 - Ethernet-Frame 8 Byte Präampel Zieladresse Quelladresse Typ Daten CRC 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011 Die ersten 7 Byte dienen zum Aufwecken und Synchronisieren des Empfängers. Das Byte 8 warnt vor: Jetzt kommt wichtiges Zeug! Schicht 2 - Ethernet-Frame 8 Byte 6 Byte 6 Byte Zieladresse Quelladresse Präampel Typ Daten CRC Quell- und Zieladresse entsprechen den LAN-Adressen (MAC-Adressen) Von Sender und Empfänger. Beispiel: 5A-3B-CC-08-13-F1 Physikalische Adresse == Zieladresse Rahmen an Vermittlungsschicht weitergeben Physikalische Adresse!= Zieladresse Rahmen verwerfen Schicht 2 - Ethernet-Frame 8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte Zieladresse Quelladresse Präampel Typ Daten CRC Typfeld 0x0800 0x0806 0x0842 0x8035 0x809B 0x80F3 0x8100 0x8137 0x8138 0x86DD 0x8863 0x8864 Protokoll IP Internet Protocol, Version 4 (IPv4) Address Resolution Protocol (ARP) Wake on LAN (WoL) Reverse Address Resolution Protocol (RARP) AppleTalk (EtherTalk) Appletalk Address Resolution Protocol (AARP) VLAN Tag (VLAN) Novell IPX (alt) Novell IP Internet Protocol, Version 6 (IPv6) PPPoE Discovery PPPoE Session Das Typ-Feld gibt Auskunft über das verwendete Protokoll der nächsthöheren Schicht innerhalb der Nutzdaten. 5
Schicht 2 - Ethernet-Frame Daten CRC Daten werden bei Ethernet mit dem niederwertigsten Bit zuerst übertragen. 0xD5 entspricht der Bitsequenz 1101 0101 Übertragung: 1010 1011 Schicht 2 - Ethernet-Frame 8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte Zieladresse Quelladresse Präampel Typ 8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte Zieladresse Quelladresse Präampel Typ Daten CRC Signifikante Bits für Berechnung von 32-Bit-CRC-Code Generator für CRC-32: 0x04C11DB7 Schicht 2 - Mehrfachzugriffsprotokoll Ethernet verwendet das Zufallszugriffsprotokoll CSMA/CD. CSMA = Carrier-Sense-Multiple-Access CD = Collision-Detection 6
Wie erkennt der Sender Kollisionen? Messung der Leitung und Abgleich mit dem eigenen Sendesignal. Warum ist ein JAM-Signal nötig? Damit jeder Adapter von der Kollision erfährt. 110100100100010 110 A B Wie wird die Backoff-Zeit bestimmt? Z.B. über eine Berechnung, basierend auf der MAC-Adresse des Adapters. Hub, Bridge, Switch Ein Hub/Repeater verstärkt die einkommenden Signale und leitet sie an alle Ports weiter. Ein Hub arbeitet nur auf Schicht 1! Hub, Bridge, Switch Eine Bridge ist ein Hub mit Gedächtnis. Er verbindet zwei LAN-Segmente miteinander und merkt sich deren MAC-Adressen. Frames werden nur in das entsprechende LAN-Segment weitergeleitet, wenn sich das Ziel des Frames dort befindet. Ein Bridge arbeitet auf Schicht 2! 7
Hub, Bridge, Switch Frames können durch den Einsatz von Switches zielgerichtet transportiert werden! Ein Switch ist ein Bridge mit mehreren Ports (Multiport-Bridge). Ein Switch legt dazu eine Tabelle an, in der zu jedem Port die MAC- Adresse des angeschlossenen Adapters gespeichert wird. 8