Anatol Badach Erwin Hoffmann Olaf Knauer High Speed Internetworking Grundlagen und Konzepte für den Einsatz von FDDI und ATM TECHNISCHE HOCHSCHULE DARMSTADT G e s a iv f b i b I i o t h e k ß o i ' i c< f.» t- wirr Ü c i'i o M s I e h r e :' 'r. T T ADDISON-WESLEY PUBLISHING COMPANY Bonn Paris Reading, Massachusetts Menlo Park, California New York Don Mills, Ontario Wokingham, England Amsterdam Milan Sydney Tokyo Singapore Madrid San Juan Seoul Mexico City Taipei, Taiwan
V 1 Vorwort Internetworking-Grundlagen 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5 1.5.6 1.6 1.6.1 1.6.2 LANs, FDDI, MAN und WANs LAN-, MAN- und WAN-Besonderheiten Übertragungstechniken LAN-Topologien FDDI-Grundlagen WAN-Konzept X.25-Notwendigkeit ISDN-Grundlagen Logische Architektur von Kommunikationsnetzen Typische LAN-Anwendungen Mehrfachnutzung von Ressourcen Verteilte Anwendungen Server-Evolution Internetworking-Aspekte LAN-Kopplungselemente im Überblick Direkte LAN-Kopplung LAN-Kopplung über WANs Evolution des Internetworkings LAN-Übertragungsmedien Eigenschaften von elektrischen Leitungen Symmetrische elektrische Kabel Koaxialkabel Eigenschaften von optischen Übertragungsmedien Typen von Lichtwellenleitern Einfluß der Leitungskodierung Strukturierte Verkabelungssysteme Konzept der strukturierten Verkabelung Hierarchische Strukturen der LAN-Vernetzung 11 15 15 16 19 22 26 28 30 33 37 44 45 47 49 50 51 53 54 56 60 61 64 65 66 69 71 74 74 76 LAN-Technologien 79 2.1 LANs nach IEEE 802.x 80 2.1.1 Logisches LAN-Modell 80 2.1.2 MAC-Adressen 84
2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 Inhaltsverzeichnis LLC-Schicht LLC-MAC-Schnittstelle Implementierung der LLC-Schicht Erweiterung der Adressierung der LLC-Schicht Ethernet-ZIEEE 802.3-LANs Besonderheiten von IEEE 802.3-LANs lobase 5 lobase 2 lobase T lobase F Mediumzugriffsverfahren - CSMA/CD Bitübertragungsschicht Einsatz von Repeatern für Vernetzung von IEEE 802.3-LANs Token Ring Aufbau von Token Ring-LANs Bitübertragungsschicht MAC-Schicht Token Ring-Management Prioritätsstufen im Token Ring Verkabelungsaspekte DQDB-MAN nach IEEE 802.6 DQDB-MAN-Konzept Übertragung aller Informationsarten Zugriffsverfahren DQDB LAN-Datenverkehr im MAN Rekonfigurationsfähigkeit Basiskonfigurationen vom DQDB-MAN 86 95 97 98 101 101 105 106 108 110 111 115 116 121 121 123 124 127 130 131 133 133 135 138 140 141 142 Kommunikationsprotokolle 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.3 Funktionen der Kommunikationsprotokolle Fehlerkontrolle Flußkontrolle Überlastkontrolle TCP/IP-Protokollfamilie TCP/IP-Protokolle im Schichtenmodell Zusammenarbeit von TCP, UDP und IP IP-Protokoll TCP-Protokoll UDP-Protokoll Internet-Adressen und Subnetz-Bildung ARP/RARP-Protokoll IP über serielle Leitungen OSI-Protokolle für Internetworking von LANs und WANs 145 145 146 150 152 153 154 157 159 162 165 166 168 170 171
3.3.1 Grundlagen des Internetworkings von LANs und WANs 171 3.3.2 Einsatzbeispiele von OSI-Protokollen der Netzwerkschicht 177 3.3.3 Adressierung in heterogenen WAN/LAN-Verbundsystemen 180 3.3.4 Verbindungsorientierte Netzdienste nach dem Protokoll X.25 183 3.3.5. Protokoll CLNP (ISO IP) 191 3.3.6 Transportprotokoll 195 3.4 NetWare-Protokolle IPX/SPX 196 3.4.1 Arbeitsplatzarchitektur unter NetWare 197 3.4.2 Server-Architektur unter NetWare 199 3.4.3 IPX-Protokoll 201 3.4.4 SPX-Protokoll 204 3.4.5 Routing Information Protocol (RIP) 205 3.4.6 Service Advertising Protocol (SAP) 206 3.4.7 NetWare Core Protocol (NCP) 208 3.4.8 Protokollzusammenspiel von NetWare 209 3.4.9 ODI-Konzept der NetWare 210 3.4.10 Virtual Loadable Modules 213 3.5 Protokolle unter LAN-Manager 214 3.5.1 NetBIOS 215 3.5.2 NetBEUI Protokoll 219 3.5.3 NDIS 221 4 Internetworking mit Bridges und Routern 223 4.1 Internetworking-Ziele 224 4.2 Funktionsweise von Bridges 225 4.2.1 Bridge-Aufgaben 227 4.2.2 Lokale Bridges 229 4.2.3 Remote Bridges 232 4.2.4 Multiport-Bridges 235 4.2.5 Lastverteilung mit Bridges 236 4.3 Transparente Bridges 238 4.3.1 Lernfähigkeit und Aging-Funktion 240 4.3.2 Spanning Tree-Algorithmus 244 4.4 Source Routing Bridges 251 4.5 Funktionsweise und Einsatz von Routern 255 4.5.1 Aufgabe eines Routers 256 4.5.2 Router-Funktion im Schichtenmodell 257 4.5.3 Adressierungsaspekte beim Router-Einsatz 260 4.5.4 Router-Multiprotokollfähigkeit 263 4.5.5 Routing-Aspekte 265 4.6 TCP/IP-Routing-Protokolle 270 4.6.1 Routing-Besonderheiten in TCP/IP-Netzen 270 4.6.2 TCP/IP-Routing-Protokoll RIP 273
4.6.3 OSPF 276 4.6.4 Routing-Protokoll EGP 285 4.6.5 Routing-Protokoll BGP 288 4.7 OSI-Routing-Protokolle 292 4.7.1 OSI-Routing-Besonderheiten 292 4.7.2 ES-IS-Protokoll 295 4.7.3 IS-IS-Protokoll 299 4.8 Routing bei NetWare 306 4.9 Router kontra Bridge 309 5 FDDI-Technik 313 5.1 FDDI-Spezifikation 313 5.1.1 Mediumabhängige Festlegungen 315 5.1.2 Bitübertragung 319 5.1.3 MAC-Festlegungen 324 5.1.4 Station Management 328 5.2 Stationstypen und ihre Einsatzmöglichkeiten 332 5.2.1 FDDI - Stationstypen 332 5.2.2 Mögliche FDDI-Konfigurationen 334 5.2.3 Verbindungsregeln einzelner FDDI-Stationstypen 338 5.2.4 Strukturen von FDDI-Stationen 340 5.3 FDDI-Zugriffsverfahren 343 5.3.1 Synchroner und Asynchroner Frame-Verkehr 345 5.3.2 Ablauf des Zugriffsverfahrens 349 5.4 Ring-Inbetriebnahme und Fehlertoleranz im FDDI 353 5.4.1 Ring-Inbetriebnahme 353 5.4.2 Fehlertoleranz 354 5.4.3 Ring-Rekonfiguration 356 5.5 FDDI-Weiterentwicklung 357 5.5.1 FDDMI 358 5.5.2 Koexistenz von FDDI-I und FDDI-II 362 5.5.3 FDDI über Twisted-Pair-Kupferkabel 364 6 LAN-Vernetzung mit FDDI 369 6.1 Probleme der LAN-Vernetzung mit FDDI 369 6.2 FDDI-Bridges als Kopplungselemente 370 6.2.1 Encapsulation Bridge 371 6.2.2 Transparente Bridges 373 6.2.3 Notwendigkeit für Translation Bridges 375 6.2.4 Arbeitsweise von FDDI-Translation Bridges 380 6.2.5 Frame Stripping beim FDDI 384 6^2.6 Source Routing/Transparentes Bridging 386 6.3 FDDI Bridging Router (BRouter) 389
6.4 Performance Aspekte beim Einsatz von FDDI 391 6.4.1 Grundlagen der Netzwerk-Performance 391 6.4.2 Einfluß des MAC-Protokolls 393 6.4.3 Messungen der FDDI-Performance 398 6.4.4 Performance-Eigenschaften von FDDI-Bridges 400 Globale und integrierte Unternehmensnetze mit LANs, FDDI, MAN, ISDN und ATM 405 7.1 LAN/FDDI-Integration mit ISDN 406 7.1.1 Anwendungen der LAN/FDDI-Integration mit ISDN 406 7.1.2 Bereitstellung von LAN-Anwendungen am ISDN-Arbeitsplatz 411 7.1.3 LAN-spezifische Software-Erweiterungen am ISDN-Arbeitsplatz 413 7.1.4 Bereitstellung von ISDN-Diensten und -Anwendungen am LAN-Arbeitsplatz 414 7.2 MAN-Anwendungen 418 7.2.1 MAN-Dienste 418 7.2.2 MAN-Strukturierung und Anschlußvarianten 419 7.2.3 LAN/FDDI-Kopplung über MAN 422 7.3 ATM-Technik und -Einsatz 426 7.3.1 ATM-Konzept 427 7.3.2 Dienste in ATM-Netzen 434 7.3.3 LAN-Datenstrom über ATM 439 7.3.3 ATM-LANs 443 7.3.4 Globale Unternehmensnetze auf ATM-Basis 448 7.4 Einsatz der LAN/FDDI/MAN/ATMSystemintegration 452 7.4.1. LAN/FDDI/MAN-Integration über ATM-Netze 452 7.4.2 ATM-Router 455 7.4.3 Standortübergreifende DV- und TK-Integration über ATM-Netze 458 Netzmanagement 461 8.1 Grundlagen des Netzmanagements (NM) 461 8.1.1 Grundstruktur eines NM-Systems 461 8.1.2 Sicherheitsaspekte in NM-Systemen 465 8.1.3 Management von unternehmensweiten Netzen 467 8.1.4 Management-Werkzeuge 470 8.2 Netzmanagement-Funktionen 471 8.2.1 Konfigurations-Management 471 8.2.2 Fehler-Management 472 8.2.3 Leistungs-Management 474 8.2.4 Sicherheits-Management 475 8.2.5 Abrechnungs-Management 479 8.3 OSI-Netzmanagement 480 8.3.1 Management-Konzept 480
10 Inhaltsverzeichnis 8.3.2 Funktionsmodell des OSI-Managements 8.3.3 Management-Dienste 8.3.4 Informations und Datenmodell 8.4 Netzmanagement mit SNMP 8.4.1 SNMPvl-Management-Modell 8.4.2 Management-Informationsmodell 8.4.3 Management-Protokoll SNMPvl 8.4.4 SNMPv2-Management-Modell 8.4.5 Sicherheitskonzept bei SNMPv2 8.4.6 Koexistenz von SNMPvl und SNMPv2 in einem Netz 8.5 Planung eines integrierten NM-Systems 8.5.1 Anforderungen an ein integriertes NM-System 8.5.2 Vorgehensweise bei der Planung eines integrierten NM-Systems 9 Planungsaspekte für Unternehmensnetze 9.1 Heute für die Applikationen von Morgen planen 9.1.1 Entwicklung der LAN-Topologien 9.1.2 Wachsender Bedarf an Bandbreite 9.1.3 Bus-, Ring- oder besser doch Stern-Topologie? 9.1.4 Switching Hubs 9.2 Anforderungen an die Verkabelungsinfrastruktur 9.2.1 Auswahlkriterien für die Verkablungsinfrakstruktur 9.2.2 Neuere Spezifikationen der UTP-Kabeltypen 9.2.3 Verbindungselemente - der passende Stecker 9.2.4 Verkabelung und elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 9.3 Erstellung eines Netz-Systemkonzepts 9.3.1 Elemente der Netz-Planung 9.3.2 Ermittlung der Ist-Situation und der Bedarfskriterien 9.3.3 Kriterien für ein neues Unternehmensnetz 9.3.4 FDDI als strategisches HS-LAN 9.3.5 Integration von ISDN-, MAN- und ATM-Diensten in das Unternehmensnetz 9.3.6 Prävention und Beseitigung von Netzfehlern Anhang A Internetworking-relevante RFCs (Stand April 1994) 484 487 488 489 490 492 497 500 504 505 507 507 511 515 516 516 520 522 525 532 532 534 538 540 543 544 548 549 551 554 559 563 Anhang B Anhang L Anhang S Abkürzungsverzeichnis Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis 569 577 585