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

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

2 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser Regel  Serverbandbreite und –geschwindigkeit steigen  Latenzzeit-Reduktion  Multimedia-Anwendungen  Multicast-Anwendungen

3 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Topologie-Übersicht BusRingStern

4 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Anzahl der Kommunikationsteilnehmer M M M A A A U Unicast: One-to-one Kommunikation Multicast: One-to-many Kommunikation Anycast: One-to-nearest Kommunikation

5 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Anzahl der Kommunikationsteilnehmer

6 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 ISO-Schichten Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical

7 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 ISO-/OSI-Referenzmodel Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Anwendung Darstellung Sitzung Transport Vermittlung Sicherung Bitübertragung Anwendungssystem Transportsystem

8 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 ISO-Referenzmodell vs. DoD-Modell Anwendung Sitzung Darstellung Transport Netzwerk Sicherung Bitübertragung Prozess/ Anwendung Prozess/ Anwendung Host-to-Host Internet Netzwerkzugang OSI-ModellDoD-Modell Netzwerk-Funktion  Anwendung  Benutzerschnittstelle  Garantierte Zustellung  „Routing“ zwischen Netzwerken  Physikalische Verbindung zwischen zwei Punkten

9 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 ISO-/OSI-Referenzmodel Beispiel: Ablage des Wortes = im Speicher: Little Endian n+376 n+254 n+132 Adresse n10 Big Endian n+310 n+232 n+154 Adresse n76 Intel IA-32 MIPS64 Alpha SPARC 29K MIPS64 Alpha (optional) Zum Beispiel:

10 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Subnetz Host BHost A Nutzdaten vs. Overhead Anwendung Sitzung Darstellung Transport Netzwerk Sicherung Anwendung Sitzung Darstellung Transport Netzwerk Sicherung Anwendungsprotokoll Darstellungsprotokoll Sitzungsprotokoll Transportprotokoll Netzwerk-protokoll Sicherungs-protokoll PhysikalischesProtokoll Subnetz-interne Protokolle Bitübertragung PhysikalischesMedium

11 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Analoge Übertragung Amplitude Periode Zeit Spannung (V) Phase Frequenz = 1/Periode

12 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Signalerkennung Bereich für 1 Bereich für 0 Abtastzeitraum Undefiniert Signal t

13 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Bedeutung des Abtastzeitpunktes Signal Taktraster Abtastzeitpunkt Abtastfrequenz zu hoch SenderEmpfänger

14 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Codierungsverfahren Manchester NRZI Non Return to Zero Inverted MLT-3 Multilevel Transmission Encoding - 3 Levels

15 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Primärverkabelung Lichtwellenleiterkabel für den Backbonebereich

16 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Sekundärverkabelung Lichtwellenleiter- oder Kupferkabel für den Steigbereich

17 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Tertiärverkabelung Kupferkabel für den Horizontalbereich

18 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Strukturierte Verkabelung 1.Primärbereich 2.Sekundärbereich (Vertikalverkabelung) 3.Tertiärbereich (Horizontalverkabelung) 1 2 3

19 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Distributed vs. Collapsed Backbone Distributed Backbone Collapsed Backbone Tertiärverkabelung Primärverkabelung Sekundärverkabelung Primärverkabelung Verzicht auf Sekundärverkabelung

20 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Glasfaseraufbau Primary Coating Secondary CoatingCladding Core

21 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Unterschiedliche Glasfaserkabel

22 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Multimode-Stufenfaser Dispersion High-Order Mode Low-Order Mode Output Pulse r r Refractive Index Profile η η2η2 η1η1 Stufenindex Input Pulse

23 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Multimode-Gradientenfaser Dispersion Output Pulse r r Refractive Index Profile η η2η2 η1η1 Gradientenindex Input Pulse

24 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Aufbau eines Kupferkabels mit 8 Adern

25 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Übertragung auf 4 Paaren

26 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Ethernet-Entwurf R. Metcalfe

27 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Ethernet-Entwurf Transceiver TAP Interface Cable Interface Controller Station Terminator The Ether

28 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Ethernet V2 Minimale Framegröße: 64 bis max Bytes Interframe Gap (20 Bytes Abstand zwischen zwei Frames) 20 Bytes Frame 1 Frame 2

29 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 CSMA Sende- willig Medium frei? Daten senden ja nein

30 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 CSMA/CD Sende- willig Medium frei? Daten senden nein Störsignal senden Medium frei? Versand erfolgreich Warten ja nein

31 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 CSMA/CD: Zusammenfassung ABCD ABCD ABCD ABCD Carrier-Sense Kollision t0t0 t1t1 t2t2 t3t3 A möchte senden und horcht A sendet C möchte senden und horcht A und C senden Kollision! Ausbreitung der Kollision

32 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Übertragungskapazität

33 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser Base5-Architektur Dropkabel max. 50m Koaxialkabel min. 2,5m Transceiver AUI Abschluss- widerstand Max. Segmentlänge 500m

34 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser Base2-Architektur Abschluss- widerstand Max. Segmentlänge 185m Koaxial- kabel min. 0,5m Anschluss BNC-Stecker

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

36 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser BaseT-Architektur 100m PCs Server

37 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Fast Ethernet: Medienunterstützung 100 Mbps MAC (Media Access Control) CSMA/CD Ethernet 100 Mbps MAC (Media Access Control) CSMA/CD Ethernet MII (AUI Äquivalent) 100BaseTX 2-Paar CAT5 2-Paar STP 100BaseTX 2-Paar CAT5 2-Paar STP 100BaseT4 4-Paar CAT3 4 und 5 UTP 100BaseT4 4-Paar CAT3 4 und 5 UTP 100BaseFX Multimode Glasfaser 100BaseFX Multimode Glasfaser

38 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Migration: Ethernet zu FastEthernet Anwendungen Management CSMA/CD MAC Fiber (10BaseF) Fiber (10BaseF) Anwendungen Management CSMA/CD MAC Kein Wechsel TwistedPair (10BaseT) (Cat. 3, 4, 5) TwistedPair (10BaseT) (Cat. 3, 4, 5) Fiber (100BaseFX) Fiber (100BaseFX) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat. 5) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat. 5) Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat. 3, 4, 5) Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat. 3, 4, 5) Coax (10Base2) Coax (10Base2) Coax (10Base5) Coax (10Base5) EthernetFast Ethernet Wahlmöglichkeit

39 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Migration: FastEthernet zu GigabitEthernet Anwendungen Management CSMA/CD MAC Kein Wechsel Fiber (100BaseFX) Fiber (100BaseFX) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat. 5) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat. 5) Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat. 3, 4, 5) Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat. 3, 4, 5) Fast Ethernet Wahlmöglichkeit Anwendungen Management CSMA/CD MAC Shielded TP (1000BaseCX) Shielded TP (1000BaseCX) Kurz WL Optics (1000BaseSX) Kurz WL Optics (1000BaseSX) Gigabit Ethernet Twisted Pair (1000BaseT) Twisted Pair (1000BaseT) Lang WL Optics (1000BaseLX) Lang WL Optics (1000BaseLX) Wahlmöglichkeit

40 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 ELFEXT-Werte

41 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Gigabit-Schichtendiagramm Gigabit-Ethernet IEEE BaseCX IEEE 802.3z 50 µm 500 m* 550 m* 1000BaseSX IEEE 802.3z 1000BaseLX IEEE 802.3z 1000BaseT IEEE 802.3ab MM LWL 850 nm MM LWL 1300 nm SM LWL 1300 nm Twinax STP 150 Ohm Cat Ohm 62,5 µm 220 m* 275 m* 50 µm 550 m* 62,5 µm 550 m* 9/10 µm 3000 m* 2 Paare 25 m* 4 Paare 100 m*

42 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser Gigabit-Schichten MAC (Media Access Control) Reconciliation Sublayer MAC (Media Access Control) Reconciliation Sublayer XGMII (10 Gigabit Media Independant Interface 64B/66B PCS PMA PMD 64B/66B PCS PMA PMD 64B/66B PCS WIS PMA PMD 64B/66B PCS WIS PMA PMD 8B/10B PCS PMA PMD 8B/10B PCS PMA PMD 10GBase-R10GBase-W 10GBase-X MDI

43 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 IPv4-Header

44 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 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 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Paketschichtung Anwendungsschicht (Telnet, FTP etc.) Transportschicht (TCP, UDP) Netzwerkschicht (IP) Verbindungsschicht (Ethernet, TR etc.) Daten TCP/UDP Header TCP/UDP Header IP Header Ethernet Header Ethernet Header Daten TCP/UDP Header TCP/UDP Header IP Header Daten TCP/UDP Header TCP/UDP Header Daten Ethernet Trailer Ethernet Trailer

46 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 TCP Header

47 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 TCP-Verbindungsaufbau SYN (Kann ich mit dir sprechen?) SYN, ACK (Sicher, was gibt‘s?) ACK, Daten (Gut, ich höre dich, blabla…) Hanna Fritz

48 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 TCP-Verbindungsabbau FIN (Das ist genug für heute, bye.) ACK (OK, tschüss!) ACK (Verbindung geschlossen) Hanna Fritz FIN

49 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Verwaltung IP-Adressbeispiel 1 ITK-Abteilung Geschäftsleitung

50 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 IP-Adressbeispiel 2 Internet Unternehmens- netzwerk Ein bekanntes Netz, sieben Subnetze. Lokaler Router

51 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Netzwerk- und Hosteinteilung der Adressklassen

52 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 IP-Adresshierarchie Netzwerk-ID:Identifikation des physikalischen Netzwerkes Host-ID:Identifikation des Rechners am Netzwerk Netzwerk-ID:Identifikation des physikalischen Netzwerkes Host-ID:Identifikation des Rechners am Netzwerk Netzwerk des Unternehmens XY (Netzwerk-ID) Rechner des Mitarbeiters des Unternehmens XY (Host-ID)

53 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Host-Adressen E0E1 IP: /16IP: / NetworkHost

54 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 IP-Header-Veränderungen

55 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 IPv4-Header

56 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 IPv6-Header

57 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Extension Header IPv6 Header Next Header = TCP TCP Header und Daten IPv6 Header Next Header = Routing Header Next Header = TCP TCP Header und Daten IPv6 Header Next Header = Routing Header Next Header = Fragment Routing Header Next Header = TCP Fragment of TCP Header und Daten

58 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Adressklassen für IPv6 GlobalUnique-LocalLink-Local

59 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Home Agent Kommunikation in Mobile IPv6 Kommunikationspartner Foreign Agent Mobiler Rechner Dreiecksverbindung

60 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Broadcast- und Kollisionsdomäne Broadcastdomäne Kollisionsdomäne Layer 2-Switches trennen Kollisions- aber keine Broadcastdomänen

61 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Cut-Through-Verfahren DASAL oder TypePDU + PADFCS – 15004Bytes Cut Through Latency Fifo-Latency Cut Through-Switching First in First out Quelle: Bildungsinitiative Networking Ermitteln des Zielports aus der Switchingtabelle Herstellen der Verbindung

62 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Store-and-Forward-Verfahren DASAL oder TypePDU + PADFCS – 15004Bytes Lifo- Latency Fifo-Latency First in First out Quelle: Bildungsinitiative Networking Ermitteln des Zielports aus der Switchingtabelle Herstellen der Verbindung Last in 64 bis zu 1518 Bytes Store and Forward Switching

63 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Switchingablauf MAC Adresse: MAC Adresse: 0002.ABCD.EF12 Frame Paket Destination 0002.ABCD.EF12 E0E6 Switching Tabelle

64 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Redundante Switches Switch 3Switch 1 Switch 2 PC 2

65 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Redundante Bridges Station B Station A 1/1 1/2 2/1 2/2 Bridge 1Bridge 2 Segment B Segment A

66 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Routerszenario Station A Router 1 Station B Router 2 Station C Station D

67 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Routingablauf Router 1Router 2Router 3 Netz ANetz D Netz BNetz C E0S0 S1S0E0 NetzInterface AE0 BS0 C D NetzInterface BS0 CS1 AS0 DS1 NetzInterface CS0 DE0 BS0 A

68 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Routingtabelle

69 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Routingschleife Netzwerk 1 unerreichbar Alternativroute: Netzwerk 1, Hops 4 Netzwerk 1 ausgefallen Alternativroute: Netzwerk 1, Hops 3 B C D AE

70 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 TTL-Ablauf IP S: Sender D: Ziel TTL = 1 TTL = 0 Router ARouter B Router ARouter B TTL = 1TTL = 0 Sender Ziel S: Router A D: Sender TTL expired IP S: Sender D: Ziel TTL = 2 IP S: Sender D: Ziel TTL = 1 S: Router B D: Sender TTL expired S: Router B D: Sender TTL expired

71 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Switch-Router-Taxonomie Switch everywhere Switch where you can, route where you must Route once, switch afterwards Route everywhere Layer 3 Routing Layer 3 Cut-Through Layer 2/3 VLAN- Switching Layer 2 Switching KontrolleKosten

72 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 MIB-Baum

73 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Serverplatzierung Router 1Router 2 Die Server hinter einem Router zu platzieren, stellt sicher, dass das MAC-Spoofing diese Server nicht beeinträchtigt.

74 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Serverplatzierung Wellenlänge Frequenz [Hz] 3.000km30km m3m3cm300µm3µm30nm0.3nm NF- Bereich HF- Bereich Mikrowellen- Bereich Optischer Bereich Röntgen/ Gamma- bereich Analoge Telefonie AM-Radio TV & FM- Radio Mobile Telefonie Mikrowellen- ofen Röntgenbilder

75 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Access Point 54 Mbit/s Bandbreite CSMA/CA

76 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Kanalüberlappung Channel

77 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 Kanalabdeckung Ch1 Ch11 Ch6 Ch11 Ch6 Ch1 Ch11 Ch1 Ch11

78 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 WLAN-Zeitspannen Medium belegt Nächster Frame DIFSSIFS PIFS DIFS Zufälliger Backoff-Mechanismus Wartezeit

79 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 WLAN-Paketformat 123 Rechner 1Access Point 1Access Point 2Rechner 2

80 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 5. Auflage, Carl Hanser 2014 WEP-Funktion Initialisierungsvektor = 24 Bit Zufallszahl IV Schlüssel 40 oder 104 Bit Klartext kombinierenRC4-Algorithmus XORXOR kombinieren Integritätsalgorithmus Prüfsummenberechnung IV Schlüsseltext


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