Simplex: gerichtet in eine Richtung S E
Systeme: PC`s, TK- Einrichtungen
Kommunikation: Kabelgebunden à Twisted pair
à Koaxialkabel
optisch à Lichtwellenleiter
à Freiraumübertragung
Funkübertragung à verschiedene Standards
Netzknoten: Sende- Empfangsysteme, zwischenliegende Systeme
Funktionen: Vermittlungsfunktion (Routing), Speicherfunktion (Store), Regeneration (Repeater), Protokollwandlung (Gateway), Senden (TX), Empfangen (RX)
Verbindungsstrecken: Kabel, Funk, Licht
Begriff Kommunikation: Austausch (zweiseitig oder mehrseitig) Übermittlung (einseitig)
Ohne oder mit Kontrolle der korrekten Übertragung
Mit oder ohne Zeitanforderungen
Einfache Kommunikationsmodelle
Einfaches Modell: Punkt zu Punkt Verbindung TX RX
RX
TX
TX
RX
Local Area Network Metropoliten Area Network Wide Area Network
1 km 10 km 100 km
Grundstück Ballungsraum (Stadt) Welt
Privat Kabelnetze Telefongesellschaft
Keine Gesetze Gesetze des Betreibers Gesetze des Staates
GAN (Global Area Network)
Austausch von Daten (digital) Sprache, Binärfiles, Bilder
Leitungsungebunden Leitungsgebunden
Laser Funk Infrarot Mikrowelle metallischer Leiter nicht metallischer Leiter
Symmetrische Koaxleitung Glasfaser
Kupferleitung
Stufenindex Gradienten
Monomode
Übertragungsverfahren
Basisbandverfahren Trägerbandverfahren Breitbandverfahren
Buszugriffsverfahren
Deterministische stochastische
Verfahren Verfahren
(senden der Daten genau zeitlich definiert) (senden der Daten zeitlich zufällig)
CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection
50 OHM Ethernet RG58 Thin, Chespernet
10 Base2
10 Base5 Theck, Yellow Cabel
75 Ohm Breitband-Dienste (Fernsehen)
93 Ohm Arcnet RG62
105 Ohm Twinax
Kategorie |
Klasse |
Frequenzbereich |
Netzanwendung |
Cat.1 |
A |
100 kHz |
Analoge Sprache |
Cat.2 |
B |
1 |
Digitales Telefon |
Cat.3 |
C |
16 |
Einfache Datendienste |
Cat.4 |
|
20 |
|
Cat.5 |
D |
100 |
Hochleistungsdatendienste |
Cat.6 |
E |
300 |
Höchstleistungsdatendienste |
Simplex: gerichtet in eine Richtung S E
E S
Halbduplex: wechselseitige Übertragung, zeitmultiplex (Umschalteinrichtung zum Wechsel der Übertagungsrichtung) S E
E S
Vollduplex: „gleichzeitige“ Übertragung in beide Richtungen (Gegensprechen) Bsp.: Frequenzmultiplex S E
E S
Asynchrone Übertragung: kein gemeinsamer Zeittakt zwischen TX und RX
Taktinformation durch ein Starbit oder eine Startsequenz (Festgelegte Bitfolge) bestimmt
Zeichen und Blockende durch Stoppbit
Synchrone Übertragung: alle Binärzeichen in festen Zeitraster
Synchronismus zwischen den Stationen
Taktübertragung durch separate Taktleitung, selbsttaktende Leitungscodierungen,
(enthalten Informationen und den Takt in den Signalflanken
Einzelverbindung- Unicast
Gruppenverbindung- Multicast
Rundsenden (an alle)- Broadcast
Hardware Software Übertragungsprotokolle
Netzwerkkarten spezielle Teile des Betriebssystems legen Art und Weise der
ISDN-Karten Treiber Datenübertragung fest
Netzwerkkabel Netzwerk-Betriebssysteme (Schichtenmodell)
Internationale Standards
Einfaches Netz: zwei Computer INTERLNK INTERSVR
PC2
PC1
COM
Peer to peer- Netzwerk: keine Zusatzsoftware (ab W3.11)
Alle Rechner gleichberechtigt
Jeder kann Ressourcen zur Verfügung stellen (speziell Ordner, Drucker, Modem, Freigabe)
Keine zentrale Verwaltungsinstanz
Geringe Datensicherheit
Für kleine Netze geeignet
Preiswerte Lösung
Client-Server Netzwerke: mindestens ein Rechner in der Hierarchie höher (Server)
Ein leistungsfähiger Rechner
(heute- Netzerkennung und Passwort) (künftig- biometrische Verfahren)
Groupware à Net Meeting: Chat, Witheboard, gemeinsame Dokumentenbearbeitung
Datenverbund
Funktionsverbund
Datensicherung zentral, automatisch
Verfügbarkeit Ausfall, Zuverlässigkeit
Lastverbund
Wartung Fernwartung
Topologien: Verbindungsstruktur eines Netzes
Physikalische Topologie Logische Topologie
Lage, Form der Verkabelung Zugriffsorganisation müssen nicht Übereinstimmen jeder Knoten mit jeden verbundenhohe Zahl von Verbindungsleitungen (teuer)Erweiterungen schwer möglich .
Optimale Verbindungseigenschaften
Kein Routing ~dann störanfällig
Mit Routing ~sehr zuverlässig (Alternativstrecken)
Geschlossene Kette gerichteter Punkt zu Punkt –Verbindungen
Jede Station ist aktiv (Repeater)
Große Netze Daten nur eine Richtung
Ausfall einer Stationen = Netzausfall (wenn nicht spezielle Maßnahmen)
Kein Routing nötig (falls Information adressiert)
Gut für Lichtwellenleiter
Sternstruktur
Zentrale, die alle Verbindungen übernimmt
Leistungsfähig, genügend Anschlüsse Verteiler (HUB)
Ausfall der Zentrale= Netzausfall
Auch als Broadcast- Netz
Gemeinsame Übertragungsmedien
Stationen passiv angekoppelt
Keine Signalverstärkung
Hinzufügen oder entfernen von Strukturen problemlos
Kabelunterbrechung= Netzausfall
Anfang und Ende des Buskabels müssen terminiert sein (Abschlusswiederstand)
Leistugsfähig
Es existieren zwischen den einzelnen Netzknoten jeweils mehrer Verbindungen.
Wenn eine Verbindung ausfällt, kann auf eine andere Verbindung zurückgegriffen werden.
DB logarithmisches Maß |a|db 20*Lg |Uausg| gemessen am gleichen Wiederstand
Koaxialkabel: war häufigste Form der Netzwerkverkabelung, sie sind günstig und wenig störanfällig.
Besteht aus Mantel, Abschirmung, Isolation und Innenleiter
Ausführungen: 75 OHM (RG 59), für Breitbandnetze (Kabelfernsehen)
50 OHM (RG 58), für Computer-Vernetzung
93 OHM (RG 62), für ArcNet- Netzwerke oder IBM 3270-Terminals
Um eine Reflektion zu verhindern, müssen die beiden Enden mittels eines Sbschlusswiederstandes in Größe der Impedanz, terminiert werden.
Die Abschirmung darf keinen Kontakt zum Innenleiter aufweisen.
Thicknet (10Base5): wird auch als „Yellow Cable“ oder Standard-Ethernet Kabel bezeichnet.
Durchmesser beträgt 1 cm und ist bis 500 m verwendbar
Verwendung bei kleineren Thinnet- Netzwerke als Backbone
Nur ein Abschlusswiederstand muss geerdet werden
Thinnet (10Base2): wird oft als Cheapernet bezeichnet
Mantel ist grau oder schwarz
Durchmesser 0,5 cm und bis 185 m im Busnetz verwendbar
Für schnelle und einfache Vernetzung weniger PCs bietet sich das Thinnet-Kabel an
WLAN: Vorteil: Geräte sind ortsveränderlich
Reichweite relativ gering, vom Gebäudeaufbau abhängig
Nicht abhörsicher
Kann gestört werden
ISM-Frequenzbereiche (I-Industrie, S-Spiel, M-Medizin
Multifrequenz
Frequenzhopping Brandspreiteverfahren
(Frequenzunterbänder) (volle Bandbreite)
Konfiguration Plug and Play
Interrupt IRQ zuweisen, Jumper
I/O Adresse DIP-Schalter, Software
MAC-Adresse (Media Access Control)
Fest in jeder Karte eingebrannt, kann nicht geändert werden
Signalübertragung
Bassband (BASE) bei allen LAN-Standards Breitband (Signal auf einen oder mehrere Signal direkt übertragen Trägerfrequenzen moduliert (WAN)
Bitfolge: 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 100 ns-> 10Mbit/s
Zugriffsverfahren MAC-Verfahren
Detaminiestisch stochastisch
Senden nur wenn zufälliges senden
Zugriffserlaubnis vorhanden, Möglichkeit, dass Kollisionen
Token auftreten, die aufgelöst werden müssen
Bsp.Master Slave Bsp. ALOHA-Verfahren
TOKEN PASSING (logischer Ring)
Demond Priority CSMAICD
CSMAICA- Avoidance
CSMAICD :
XEROX Anfang 70 Jahre
1.Variante 100 Rechner 2,94 Mbit/s
normales Ethernet 10 Mbit/s
Schnellere Varianten, Fast Ethernet 100 Mbit/s
Gigabit Ethernet 1000 Mbit/s
Nur 40 % der vollen Brandbreite nutzbar bezüglich der Struktur der Datenpakete (Frames) gibt es zwei Varianten.
Ursprünglich Standard IEEE802.3
Varianten: 10 Base 5 max. Segmentlänge in 100 m (500m) (gerundet)
Datenrate Basisband
5-4-3-Regel: 5 Segmente, max. 4 Repeater (Signalverstärker) nur an 3 Segmente dürfen aktive Stationen angeschlossen werden
10BASE T->Twisted Pair
100BASET (Fast Ethernet) Verlegung erfolgt als Sterntopologie
10BASE-F
Glasfaser (2000m)
1000 BASE SX-Glasfaser (Multimode)500m
LX- Glasfaser 550m (Multimode), 2000m (Monomode)
CX- Twinax BNC- 25m
T - UTP 100m
Kat5 vierpaarig
RLV (Ringleitungsverteiler): Bsp. IBM 8228
ARC-N et IEEE802,4(1977 Datapoint)
passiv, aktiv
Normen/ Modelle
Kommunikationshindernis= Unverträglichkeiten zwischen Standards
Erforderlich: Übergänge (Gateways) in sehr großer Zahl
Gemeinsamer Zwischenstandard
Standard:
• ungehinderte Kommunikation
• technische Entwicklung nicht behindern
• ordnungspolitisches Instrument
• Firmenstandards
• Am Markt als „de facts“ Standard
• Von Behörden „de jure“ festgelegt
• Standards müssen global gültig und anwendbar sein
• Es existieren weltweit entsprechende Gremien
• ISO TC Technischer Committee
SC Subcomm.
TC97 Information Processing Systems
Protokolle Kommunikationsregeln im Netzwerk
Protokollfamilien
Protokollstock (Stock= Stapel)
ISO OSI 7Schichten-Modell
1-3 Transportfunktion (~protokolle)
4-7 Anwendungsfunktionen (~protokolle)
Es existieren Abwandlungen, die sowohl mehr als auch weniger Schichten enthalten können
Schichten verbunden über SAP (Service Accers Point)
SAP ist eine Schnittstelle
Von oben nach unten 7 1
Jede Schicht übernimmt die Netzdaten von der darrüberliegenden und fügt ihre Verwaltungsinformationen zu
Verwaltungsdaten, Header
Schicht1 (Physikal Layer) Bitübertragungsschicht: gewährleistet ungesicherte Binärübertragung auf der Strecke
Mechanisch, Elektrisch
Schicht2 (Data-Link-Layer) Sicherungs-/Datenverbindungs-Schicht): Fernanmeldung (Paket, Datagramm)
Quelladresse, Zieladresse, Steuerinformationen
Gesicherte Übertragung
Flusskontrolle
Schicht3 (Network-Layer) Vermittlungs-/Netzwerk-Schicht: optimaler Verbindungsweg (Routing)
Muss im gesamten Netz existieren
Routing (Vermittlung)
Leitungsvermittlung Paketvermittlung
Adressinformation vor Verbindungsaufnahme schaltet Adressinformationen sind in jedem
Permanenten Kanal durch, da während der Dateipunkt erhalten und werden von
Gesamten Verbindung besteht Schicht 3 in Router ausgewertet
Schicht 4 (Transport-Layer) Transportschicht
Adressübersetzung z.B. Name Rufnummer
MTU- MAX. Transmission Unit
Transport
Präampel Synchronisation
101010 7 Byte
Quelladresse Source Address SA
Zieladresse Destination DA
Typ 2Byte übergeordneter Protokolltyp
Protokollstacks
Net BIOS (Net BEU) nicht routingfähig
IPX/SPX
TCP/IP: heute Standard, systemübergreifend, für heterogene Netze geeignet, im Internet weltweit realisiert,
es gibt nur 4 Schichten
TCP/IP OSI
4 Anwendung (5,6,7) z.B http, FTP
3 Transport (4) TCP
2 Internet (3) IP
1 Subnetz (1,2) Ethernet, FRAME
Adressierung: 32 Bit=4Byte (IP Version 4)
(neue Version Ipv6->6Byte)
Schreibweise 0...255.0...255.0...255.0...255
„Private Adressbereiche“ werden im Internet nicht geroutet für LAN
TCP : Dienstunterscheidung durch Portnummer (z.T. der Anwendung fest zugeordnet in den RFC (Request for Commats)
Protokollstock: Subnet-Schicht
• Punkt zu Punkt Festverbindung
• Wählverbindung (ISDN, analog, xDSL)
• Paketnetz X25, ATM
• LAN (ARP-> Adress Reulution Protokoll
Internet-Schicht
Transportschicht
Anwendung: Ping, Mail, (Pop3, SMTP), http, FTP, TELNET
Strukturierte Verkabelung
Tendenzen: Integration verschiedener Netze, viele Dienste= ein Netz
Verkabelung im Gebäude soll zukunftssicher sein
Konzept Strukturierte Verkabelung EN 50173
3 Bereiche Primär-Sekundär-Tertiär
2LWL LWL/CU
Geräte zur Kopplung von Netzen
• Repeater : Signalverstärker, Regenerator
Schicht 1
Beide Seiten, gleiche Netztechnologie
Cu LWL Cu
~2km
HUB aktive (auch Verstärker)
Passive (nur Signalverteiler
Bridge
• Verbindet verschiedene Netze (z.B. Ethernet= Token Ring)
• Wertet Schicht zwei aus (Hardwareadressen anhand von Adresstabellen)
Router (Schicht 3)