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Folien zum Buch Rechnernetze 5. aktualisierte Auflage Hanser, 2014 Wolfgang Riggert

Folien zum Buch Rechnernetze 5. aktualisierte Auflage Hanser, 2014 Wolfgang Riggert. 80-20-Regel. Serverbandbreite und – geschwindigkeit steigen Latenzzeit-Reduktion Multimedia-Anwendungen Multicast-Anwendungen. 20 %. 20 %. 80 % Workgroup. 80 % Backbone. Topologie-Übersicht.

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  1. Folien zum Buch Rechnernetze 5. aktualisierte Auflage Hanser, 2014 Wolfgang Riggert

  2. 80-20-Regel • Serverbandbreite und –geschwindigkeit steigen • Latenzzeit-Reduktion • Multimedia-Anwendungen • Multicast-Anwendungen 20 % 20 % 80 % Workgroup 80 % Backbone

  3. Topologie-Übersicht

  4. Anzahl der Kommunikationsteilnehmer Unicast: One-to-one Kommunikation U M Multicast: One-to-many Kommunikation M M A Anycast: One-to-nearest Kommunikation A A

  5. Anzahl der Kommunikationsteilnehmer

  6. ISO-Schichten Application 7. Presentation 6. Session 5. Transport 4. Network 3. Data Link 2. Physical 1.

  7. ISO-/OSI-Referenzmodel Application Anwendung 7. 7. Presentation Darstellung 6. 6. Anwendungssystem Session Sitzung 5. 5. Transport Transport 4. 4. Network Vermittlung 3. 3. Transportsystem Data Link Sicherung 2. 2. Physical Bitübertragung 1. 1.

  8. ISO-Referenzmodell vs. DoD-Modell OSI-Modell DoD-Modell Netzwerk-Funktion Anwendung Prozess/ Anwendung • Anwendung • Benutzerschnittstelle Darstellung Sitzung Transport Host-to-Host • Garantierte Zustellung Netzwerk Internet • „Routing“ zwischen Netzwerken Netzwerkzugang Sicherung • Physikalische Verbindungzwischen zwei Punkten Bitübertragung

  9. ISO-/OSI-Referenzmodel 24 16 8 0 Beispiel: Ablage des Wortes = 7654321016 im Speicher: Zum Beispiel: • Intel IA-32 • MIPS64 • Alpha • SPARC • 29K • MIPS64 • Alpha (optional)

  10. Nutzdaten vs. Overhead Host A Host B Anwendungsprotokoll 7. 7. Anwendung Anwendung Darstellungsprotokoll 6. 6. Darstellung Darstellung Sitzungsprotokoll 5. 5. Sitzung Sitzung Transportprotokoll 4. 4. Transport Transport Subnetz Netzwerk- protokoll 3. 3. Netzwerk Netzwerk Subnetz-interne Protokolle Sicherungs- protokoll 2. 2. Sicherung Sicherung Physikalisches Protokoll 1. 1. Bitübertragung Bitübertragung Physikalisches Medium

  11. Analoge Übertragung Spannung (V) Amplitude Phase Zeit Periode Frequenz = 1/Periode

  12. Signalerkennung Signal t Abtastzeitraum Abtastzeitraum Abtastzeitraum Undefiniert Undefiniert

  13. Bedeutung des Abtastzeitpunktes Sender Empfänger Signal Taktraster Abtastzeitpunkt Abtastfrequenz zu hoch

  14. Codierungsverfahren

  15. Primärverkabelung Lichtwellenleiterkabel für den Backbonebereich

  16. Sekundärverkabelung Lichtwellenleiter- oder Kupferkabel für den Steigbereich

  17. Tertiärverkabelung Kupferkabel für den Horizontalbereich

  18. Strukturierte Verkabelung Primärbereich Sekundärbereich (Vertikalverkabelung) Tertiärbereich (Horizontalverkabelung) 3 2 1

  19. Distributed vs. Collapsed Backbone Distributed Backbone Collapsed Backbone Tertiärverkabelung Tertiärverkabelung Verzicht auf Sekundärverkabelung Sekundärverkabelung Primärverkabelung Primärverkabelung

  20. Glasfaseraufbau Core Primary Coating Secondary Coating Cladding

  21. Unterschiedliche Glasfaserkabel

  22. Multimode-Stufenfaser Refractive Index Profile Dispersion High-Order Mode r η2 η Input Pulse Output Pulse η1 r Stufenindex Low-Order Mode

  23. Multimode-Gradientenfaser Refractive Index Profile Dispersion r η2 η Input Pulse Output Pulse η1 r Gradientenindex

  24. Aufbau eines Kupferkabels mit 8 Adern

  25. Übertragung auf 4 Paaren

  26. Ethernet-Entwurf R. Metcalfe

  27. Ethernet-Entwurf Station TAP Interface Cable Transceiver Interface The Ether Controller Terminator

  28. Ethernet V2 Minimale Framegröße: 64 bis max. 1518 Bytes Frame 1 Frame 2 20 Bytes Interframe Gap (20 Bytes Abstand zwischen zwei Frames)

  29. CSMA nein Medium frei? ja Sende-willig Daten senden

  30. CSMA/CD nein Medium frei? Medium frei? ja ja Sende-willig Daten senden Versand erfolgreich nein Warten Störsignal senden

  31. CSMA/CD: Zusammenfassung Carrier-Sense A möchte senden und horcht t0 A A A A B B B B C C C C D D D D Carrier-Sense A sendet C möchte senden und horcht t1 Kollision A und C senden Kollision! t2 Ausbreitung der Kollision t3

  32. Übertragungskapazität

  33. 10Base5-Architektur Abschluss- widerstand Dropkabel max. 50m min. 2,5m Koaxialkabel Transceiver AUI Max. Segmentlänge 500m

  34. 10Base2-Architektur Abschluss- widerstand Koaxial- kabel min. 0,5m Anschluss BNC-Stecker Max. Segmentlänge 185m

  35. 5-4-3 Regel Diese Regel beschreibt die max. Netzausdehnung des Ethernets: 5Segmente können durch 4 Repeater/Hubs verbunden werden, wobei nur 3 Segmente Host aufnehmen dürfen. 500m 500m 500m 500m 500m 2.500m

  36. 10BaseT-Architektur PCs Server 100m 100m 100m 100m 100m

  37. Fast Ethernet: Medienunterstützung 100 Mbps MAC (Media Access Control) 802.3 CSMA/CD Ethernet MII (AUI Äquivalent) 100BaseTX 2-Paar CAT5 2-Paar STP 100BaseFX Multimode Glasfaser 100BaseT4 4-Paar CAT3 4 und 5 UTP

  38. Migration: Ethernet zu FastEthernet Kein Wechsel Anwendungen Anwendungen Kein Wechsel Management Management Kein Wechsel CSMA/CD MAC CSMA/CD MAC Wahlmöglichkeit Wahlmöglichkeit Coax (10Base5) Coax (10Base2) Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat. 3, 4, 5) Fiber (100BaseFX) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat. 5) Fiber (10BaseF) TwistedPair (10BaseT) (Cat. 3, 4, 5) Ethernet Fast Ethernet

  39. Migration: FastEthernetzu GigabitEthernet Kein Wechsel Anwendungen Anwendungen Kein Wechsel Management Management Kein Wechsel CSMA/CD MAC CSMA/CD MAC Wahlmöglichkeit Wahlmöglichkeit Lang WL Optics (1000BaseLX) Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat. 3, 4, 5) Kurz WL Optics (1000BaseSX) Fiber (100BaseFX) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat. 5) Shielded TP (1000BaseCX) Twisted Pair (1000BaseT) Fast Ethernet Gigabit Ethernet

  40. ELFEXT-Werte

  41. Gigabit-Schichtendiagramm Gigabit-EthernetIEEE 802.3 1000BaseCXIEEE 802.3z 1000BaseTIEEE 802.3ab 1000BaseSXIEEE 802.3z 1000BaseLXIEEE 802.3z MM LWL850 nm MM LWL1300 nm SM LWL1300 nm Twinax STP150 Ohm Cat. 5100 Ohm 62,5 µm550 m* 9/10 µm3000 m* 2 Paare25 m* 4 Paare100 m* 50 µm500 m*550 m* 62,5 µm220 m*275 m* 50 µm550 m*

  42. 10-Gigabit-Schichten MAC (Media Access Control) ReconciliationSublayer XGMII (10 Gigabit Media Independant Interface 64B/66B PCS PMA PMD 8B/10B PCS PMA PMD 64B/66B PCS WIS PMA PMD MDI MDI MDI 10GBase-R 10GBase-W 10GBase-X

  43. IPv4-Header

  44. ARP-Paketaufbau Operation Code ARP request= 1 ARP reply = 2 RARP request= 3 RARP reply = 4 Die Hardware Adresse entspricht der MAC-Adresse, die Protokolladresse der IP-Adresse.

  45. Paketschichtung Daten TCP/UDP Header Daten IP Header TCP/UDP Header Daten Ethernet Header IP Header TCP/UDP Header Daten Ethernet Trailer

  46. TCP Header

  47. TCP-Verbindungsaufbau Hanna Fritz SYN (Kann ich mit dir sprechen?) SYN, ACK (Sicher, was gibt‘s?) ACK, Daten (Gut, ich höre dich, blabla…)

  48. TCP-Verbindungsabbau Hanna Fritz FIN (Das ist genug für heute, bye.) ACK (OK, tschüss!) ACK (Verbindung geschlossen) FIN

  49. IP-Adressbeispiel 1 Verwaltung ITK-Abteilung 10.0.2.250 10.0.2.10-59 10.0.1.250 10.0.1.10-24 10.0.1.1 10.0.2.1 10.0.3.1 10.0.3.1 10.0.3.1 Geschäftsleitung 10.0.3.10-49 10.0.3.250

  50. IP-Adressbeispiel 2 Ein bekanntes Netz, sieben Subnetze. Internet Lokaler Router

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