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Netzwerktechnik

Netzwerktechnik. Protokolle der Schichten 1 und 2. Janine Hennig. Übersicht. ISO/OSI – Modell Physikalische Übertragungsmedien Protokolle im LAN Protokolle im WAN. Übersicht. ISO/OSI – Modell Bitübertragungsschicht Sicherungsschicht Physikalische Übertragungsmedien Protokolle im LAN

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Presentation Transcript

  1. Netzwerktechnik Protokolle der Schichten 1 und 2 Janine Hennig

  2. Übersicht • ISO/OSI – Modell • Physikalische Übertragungsmedien • Protokolle im LAN • Protokolle im WAN

  3. Übersicht • ISO/OSI – Modell • Bitübertragungsschicht • Sicherungsschicht • Physikalische Übertragungsmedien • Protokolle im LAN • Protokolle im WAN

  4. ISO/OSI – Modell

  5. ISO/OSI – Modell In dem „physical layer“ werden die binären Signale über-tragen. Es werden mechanische, elektrische und prozedu-ale Schnittstellen festgelegt. Aufgaben:typische Hardware: • Bit-Codierung • Netzwerkkarte • Zugriffsverfahren • Repeater • Signalanpassung • Media Converter • Definition der Anschlüsse

  6. ISO/OSI – Modell Der „data layer“ stellt eine zuverlässige Informationsüber-tragung durch den geordneten Zugriff auf das Übertra-gungsmedium und die Strukturierung der Daten sicher. Aufgaben:typische Hardware: • Gruppierung der Bits zu Rahmen • Netzwerkkarte • Steuer-, Address-, Prüfsummen-, • Bridge • Datenfelder Fehlererkennung • Switch

  7. ISO/OSI – Modell Higher layers Logical Link Control Media Access Control Reconcilation Medium Independant Interface Physical Coding Sublayer Physical Medium Attachment Physical Medium Dependant Medium Dependant Interface Medium

  8. Übersicht • ISO/OSI – Modell • Physikalische Übertragungsmedien • Übertragungsrate • Übertragungsmodi • Kodierverfahren • Störquellen • Zugriffsverfahren • Kabel und Geräte • Protokolle im LAN • Protokolle im WAN

  9. Physikalische Übertragungsmedien Übertragung Kupferkabel, Lichtwellenleiter Funk

  10. Physikalische Übertragungsmedien Übertragungsrate Cheapernet (10Base-2), Ethernet (10Base-T), Asynchronous DSL, 10Base-T und F, FDDI ATM Analoges Telefon, Modem, ISDN, DSL GBit-Ethernet 103 106 109[Bit/s]

  11. Physikalische Übertragungsmedien Übertragungsmodi • analog digital • simplex, halbduplex, vollduplex • synchron, asynchron • seriell, parallel

  12. Physikalische Übertragungsmedien Kodierverfahren Takt Bits NRZ NRZI Manchester Diff. Manchester

  13. Physikalische Übertragungsmedien Kodierverfahren 4B/5B • Nibbles • → nie Symbole mit mehr als drei Nullen in Folge • 32 verschiede Symbole (je 16 zur Nutzdatenübertragung und zu Steuerzwecke) • Nachteil ist der 25%ige Overhead • z.B. bei FDDI auf 125 MBit/s → Nutzdatenrate 100 MBit/s 8B/10B • → 256 Kombinationen + 786 weitere Kombinationen (für Sonderzeichen und ungültige Zeichen) • Anwendung: Fiber – Channel sowie bei den ATM

  14. Physikalische Übertragungsmedien Störquellen

  15. Physikalische Übertragungsmedien Zugriffsverfahren deterministisch • Token Passing • Polling • Time – Multiplexing (bsw. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)) zufällig (random access) • Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/ CD) • Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/ CA)

  16. Physikalische Übertragungsmedien Kabel Twisted Pair Vorteil: Nachteil: • Kostengünstig − störempfindlich • Beliebige Topologie − niedrige Übertragungskapazität Unshield Screened/ Unshield Screened/ Shield Industrial Twisted Pair Twisted Pair Twisted Pair TP

  17. Physikalische Übertragungsmedien Kabel Twisted Pair Leistungsklassen: • konventionelles Telefonkabel 1 MBit/s • Einsatz für ISDN 4 MBit/s • UTP und STP – Kabel für Ethernet (10Base-T) und Token Ring bis 100 m (16 MHz spezifiziert’) 10 MBit/s • UTP und STP – Kabel auch für größere Entfernungen (20 MHz spezifiziert’) 20 MBit/s • Standardkabel für Fast Ethernet und FDDI (100MHz) • für ATM (Frequenzbereich ab 200MHz) • Frequenzbereich bis 600 MHz

  18. Physikalische Übertragungsmedien Kabel Koaxialkabel Vorteil: Nachteil: • hohe Bandbreite − nur ein Kabel • digitale Übertragung − Längenbegrenzung (10 km) • wenig störempfindlich− Keine Abhörsicherheit • preisgünstig → hoher Entwicklungsgrad 1 Innenleiter 2 Dielektrikum 3 Außenleiter 4 Isolierung

  19. Physikalische Übertragungsmedien Kabel Glasfaser Vorteil: Nachteil: • unbegrenzte Übertragungsrate − keine Bus-Struktur • guter Datenschutz − schwierige Verbindungstechnik • geringes Gewicht, kleiner Querschnitt − teuer

  20. Physikalische Übertragungsmedien Geräte Universal Serial Bus (USB) • hot – plugging • “keine“ Eignung für zeitkritische Anwendungen • Host-Controller (Master) notwendig • Begrenzung von einem Gerät pro USB - Port • über HUBs → 127 Geräten → Baumstrukturen Small Computer System Interface (SCSI) • Anbindung von Festplatten, Scanner, CD-ROM/ DVD-Laufwerk/ -Brenner • Abschluss jedes Stranges mit zwei Terminatoren • Lokal UnitNumber (LUN) FireWire • i.Link oder IEEE 1394 (Nachfolger für SCSI) • FireWire 800: bis 88 MBit/s

  21. Physikalische Übertragungsmedien Geräte Repeater • Regeneriert und verstärkt das elektrische Signal • Längenbeschränkung des Ethernet wird „aufgehoben“ • 5 Kabelsegmente – 4 Repeater – 3 Segmente mit Rechnern Media ConverterÜbertragung von Informationen von einem Leitungstyp zu einem anderen Bsp.: 10/100Base-TX = Fast Ethernet Media Converter Übersetzung Signal TP 100Base-TX cable → 100Base-FX fiber optic cable

  22. Übersicht • ISO/OSI – Modell • Physikalische Übertragungsmedien • Protokolle im LAN • Ethernet • FDDI • Geräte • Protokolle im WAN

  23. Protokolle im LAN Ethernet 10Base-2 • IEEE 802.3: 10MBit/s, 200 m • bis zu 30 Stationen • 5 – 4 – 3 – Repeater – Regel • → max.Entfernung zwischen zwei Stationen 2.5 km 10Base-5 • IEEE 802.3: 10MBit/s, 500 m • Yellow Cable (TP, Cheapernet) • hat LLC → können zwar gleichem physikalischen Netz koexistieren aber nicht kommunizieren • darf 2,5 km

  24. Protokolle im LAN Ethernet 100Base-X • IEEE802.3u: 100MBit/s • TP/ Koax (bis 200 m), LWL (bis 2 km) • Zugriffsverfahren: CSMA/CD • Nachteile: • Kollisionsanfälligkeit bei hoher Anzahl von Anwendern • Längenrestriktion • Probleme bei echtzeitkritischen Anwendungen • → Ethernet – Switch schaltet kollisionsfreien Kanal mit der vollen Ethernet-Bandbreite zwischen dem Empfangs- und dem Ausgangsport • hat LLC • können zwar gleichem physikalischen Netz koexistieren aber nicht kommunizieren

  25. Protokolle im LAN Ethernet 1000Base-X oder GBit-Ethernet • IEEE802.3z und ab • TP, LWL • Zugriffsverfahren: CSMA/CD • 8B/10B-Codierung • Nachteile: • Übersprechen zwischen den Adernpaaren • Schicht für Link - Aggregation • paralleles Arbeiten über mehrere MAC – Säulen • Leistungsredundanz • grobe Skalierung der Bandbreite

  26. Protokolle im LAN FDDI Fiber Distributed Data Interface • Arbeitsgruppe X3T9.5. → unter ISO 9314 • Übertragungsrate: 100MBit/s • FDDI Eigenschaft: • Stationsmanagement • Frame control • FDDI – MAC • PMD • 4B/ 5B Kodierung • TP, LWL → 100 km • synchronous mode (X3T12 ANSI Standard) Zuordnung einer fester Übertragungsbandbreite (QoS) Bsp.: 30 Stationen für jede 2 MBit/s fest reserviert → 40 MBit/s für übrige Stationen zur normalen Datenübertragung übrig

  27. Protokolle im LAN FDDI Bridge/ Router Dual Attached Stations Ethernet Token Ring FDDI Concentrator FDDI Concentrator Single Attached Stations

  28. Protokolle im LAN Geräte Bridge/Switch• nimmt physikalische Trennung von Netzen vor • führt Fehler- und Lasttrennung durch • rudimentäre Mechanismen zur Wegfindung u. U. vorhanden („routing Bridge“)• Arten: - Frame–Switching (cut through, store & forward) - Cell–Switching HUB • Verstärkerkomponente→ Sternförmige Vernetzung möglich • Verbindung mehrer TP -Kabelsegmente über ein Tranceiver - Anschluss mit dem Ethernet • Kaskadierung (4, 8, 16, 32 Ports)

  29. Übersicht • Physikalische Übertragungsmedien • ISO/OSI – Modell • Protokolle im LAN • Protokolle im WAN • ISDN • DSL • wireless • ATM

  30. Protokolle im WAN Geräte Modem • Digitale Informationen ↔ analoge Signal • Abstimmung wichtiger Parameter: - Übertragungsgeschwindigkeit - Fehlerkorrektur - Datenkompression - Protokolle ISDN• Ablösung des analogen Telefons • Teilnehmervermittlungsstelle → Network Terminal Basis Anschluss → Hausgeräte • B-Kanal (binär) 64kBit/s; D-Kanal (Systemdaten) 16kBit/s • max. 12 Anschlussmöglichkeiten, 8 Endgeräte, 4 Telefone

  31. Protokolle im WAN Geräte Wireless• Standard der IEEE 802.11 • Modus: - Ad – hoc – Modus - Infrastruktur – Modus • → Teilnehmer teilen sich Leistung • Verschlüsselungsverfahren nötig • Reichweite 80 m in geschlossenen Räumen

  32. Protokolle im WAN ATM Asynchron Transfer Mode • vom CCITT • feste Paketlänge (Zellen) 5 Byte Header, 48 Byte Daten • verbindungsorientierte Übertragung • Zuordnung: jeder „time slot“ = Kanal (QoS) • TP, LWL (100 MBit/s) • ATM Adaption Layer • Verbindung: • Point to Point • Point to Multi – point • Multi – point to Multi – point • Koppelnetzarchitektur

  33. Protokolle im WAN ATM

  34. Literatur Bücher • T. Kipping: Technologie – Wegweiser: Netze, Hüting Verlag, Heidelberg: 1996 • S. Müller: Lokale Netze, PC-Netzwerke, Carl Hanser Verlag, München Wien:1991 • U. Heuert: Vorlesung Rechnernetze • K. Lipinski: Lexikon LAN – Technologien, MITP – Verlag GmbH, Bonn: 2001 • M. Hein, T. Vollmer: Bay Networks ATM LAN Guide, 2. Aufl., Fossil – Verlag, Köln: 1998 • http://www.et-inf.fho-emden.de/~haass/dat/mux.pdf • http://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0603061.htm • ww.wikipedia.de • www.itwissen.de Internet

  35. Protokolle der Schichten 1 und 2 Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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