D - CA - XVIII - CC - 1 HUMBOLDT-UNIVERSITÄT ZU BERLIN INSTITUT FÜR INFORMATIK Vorlesung 18 Computerkommunikation Sommersemester 2000 Leitung: Prof. Dr.

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1 D - CA - XVIII - CC - 1 HUMBOLDT-UNIVERSITÄT ZU BERLIN INSTITUT FÜR INFORMATIK Vorlesung 18 Computerkommunikation Sommersemester 2000 Leitung: Prof. Dr. Miroslaw Malek

2 D - CA - XVIII - CC - 2 NETZE WANs - Wide-Area Networks = Long-Haul Networks (z.B. Internet) LANs - Local Area Networks (z.B. Ethernet) Computer System E/A-Busse (z.B. Banyan)...0.0001 0.1 1 10...... KM

3 D - CA - XVIII - CC - 3 MOTIVATION WIDE-AREA NETWORKS –E-MAIL –WORLD-WIDE-WEB –GEMEINSAME NUTZUNG UMFANGREICHER RECHENRESSOURCEN, DIE GEOGRAPHISCH VERTEILT SIND –ORTSUNABHÄNIGE KOOPERATION LOCAL AREA NETWORKS –E-MAIL –KOOPERATIONSMANAGEMENT –GEMEINSAME NUTZUNG LOKALER RESSOURCEN (HARDWARE & SOFTWARE) –SYSTEM VERBESSERUNG (GUTE DRUCKER, EXTRA INTELLIGENT TERMINALS) COMPUTERBUSSE –VERBINDUNG DER KOMPONENTEN EINES COMPUTERSYSTEMS –HIGH-PERFORMANCE COMPUTING –RESPONSIVE COMPUTING (FEHLERTOLERANZ, ECHTZEIT)

4 D - CA - XVIII - CC - 4 LAN - DEFINITION ANWENDUNGSBEREICH: GEOGRAPHISCH VERTEILTE GEBÄUDE ODER ANLAGEN, DIE NICHT WEITER ALS EIN PAAR KILOMETER AUSEINANDER LIEGEN VERWALTER: EINZELNE ORGANISATION ZUGRIFFSART: EINFACHE KONTROLLSYSTEME –(z.B. CSMA/CD - Carrier Seme Multiple Access / Collision Detection; Token Passing Ring) –gewöhnlich kein Routing –einfach erweiterbar –billig TECHNOLOGIE: SEHR SCHNELLE UND BILLIGE ÜBERTRAGUNGSMEDIEN MIT EINFACHEN ANSCHLUSSADAPTERN

5 D - CA - XVIII - CC - 5 LAN MOTIVATION: –LOKALE RESSOURCEN GEMEINSAM NUTZEN (FILESERVER, MAIN-FRAMES, ETC.) –MAIL-SYSTEM –INTEGRIERTE SYSTEME IN UNIVERSITÄT UND INDUSTRIE

6 D - CA - XVIII - CC - 6 SYSTEMARCHITEKTUR HARDWAREORGANISATION FÜR ZUVERLÄSSIGE, BILLIGE UND SCHNELLE KOMMUNIKATION ADRESSIERUNG UND ROUTING NETZPROTOKOLLE SCHNITTSTELLEN VERKABELUNG VERBINDUNG VON LANs UND LONG-HAUL NETZEN EINFACHE ERWEITERBARKEIT ZU BEACHTENDE PUNKTE

7 D - CA - XVIII - CC - 7 BUSSE SCSI - Small Computer System Interface, "scuzzy. VMEbus - (VersaModule Eurocard bus) 32Adressbus 32Datenbus 32Steuerbus 32E/A-Bus 64 Bits

8 D - CA - XVIII - CC - 8 BUSORGANISATION FÜR DIRECT MEMORY ACCESS (DMA) A) Einzelbus-Struktur Steuer- register und -schaltkreise Speicher- adress- zähler- register Speicher- datenpuffer Word- zähler Haupt- speicher CPU Gerät DMA Controller Bus

9 D - CA - XVIII - CC - 9 BUSORGANISATION FÜR DIRECT MEMORY ACCESS (DMA) B) Doppelbus-Struktur mit Floating" DMA-Controller Haupt- speicher DMA- Controller E/A-Gerät CPU E/A-Bus Speicher-Bus

10 D - CA - XVIII - CC - 10 LOCAL AREA NETZE ÜBERTRAGUNSGESCHWINDIGKEIT 1 Mbps-100 Mbps BESTANDTEILE EINES LANs ÜBERTRAGSUNGSMEDIUM (Koaxialkabel) ZUGRIFF- (KONTROLL-) MECHANISMEN (HARDWAREPROTOKOLLE) SCHNITTSTELLEN (ADAPTER) SOFTWAREPROTOKOLLE

11 D - CA - XVIII - CC - 11 LAN TOPOLOGIEN........................ BUS RING STERNE

12 D - CA - XVIII - CC - 12 KONTROLL- ODER ZUGRIFFS- MECHANISMEN WER ÜBERTRÄGT ALS NÄCHSTES? ZENTRALISIERT: - POLLING (PROBING) - INTERRUPTS VERTEILT: - CONTROL TOKEN (z.B. Token Passing Ring) - DAISY CHAINING - MESSAGE SLOTS - INSERTION BUFFERS (e.g., Pierce Loop) - RIVALISIEREND (z.B. CSMA/CD) (A)AUF KOLLISION PRÜFEN (B)ZUGRIFF NACH ZUFÄLLIGEN VERZÖGERUNGEN (AUF KOSTEN DER BANDBREITE) -> EINFACHE ADAPTER (1) OHNE PRÜFEN AUF KOLLISION (2) PRÜFEN VOR DER ÜBERTRAGUNG (3) PRÜFEN WÄHREND DER ÜBERTRAGUNG (BEI KOAX EINFACH ZU IMPLEMENTIEREN, BEI FUNK NICHT MÖGLICH)

13 D - CA - XVIII - CC - 13 ÜBERTRAGUNGSTECHNOLOGIEN BIT-SERIELLE ÜBERTRAGUNG AUF (1) BASEBAND - TWISTED PAIR - KOAX - FIBER (KEIN BUS) - ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE, 155 Mbps MBITS/SEC mit OC-3, bis zu 2,488 Mbps = 2.488 Gbps) EINFACHE ADAPTER 1-12 Mbps (2) BROADBAND - CATV - FIBER (KEIN BUS) TEURE ADAPTER 100 Mbps (VIDEOÜBERTRAGUNG) - ULTRANET 1 - 2 Gbps (3) KABELLOS (z.B. RF-Signale, Infrarot)

14 D - CA - XVIII - CC - 14

15 D - CA - XVIII - CC - 15 EIGENSCHAFTEN VON ATM LANS UND WANS

16 D - CA - XVIII - CC - 16 ÜBERTRAGUNGSSICHERHEIT ATM ATM KOMPROMISSE ZWISCHEN COMMON KEY UND PUBLIC KEY VERSCHLÜSSELUNG/ENTSCHLÜSSELUNG COMMON KEY- GLEICHER SCHLÜSSEL FÜR VER- UND ENTSCHLÜSSELUNG FÜR ALLE BENUTZER PUBLIC KEY - GLEICHER SCHLÜSSEL FÜR VERSCHLÜSSELUNG ABER EIN PRIVATER SCHLÜSSEL FÜR ENTSCHLÜSSELUNG Zertifikations- autorität sicheres LAN crypto unit öffentliches Netz sicheres LAN Autorität über Zugriffs- berechtigung sicheres LAN crypto unit crypto unit

17 D - CA - XVIII - CC - 17 SCHNITTSTELLENDESIGN HOST NETZ Host- spezifischer Teil SCHNITTSTELLE NETZSPEZIFISCHER TEIL: - EMPFANGSSTEUERUNG - ÜBERTRAGUNGSSTEUERUNG - ADRESSAUSWERTUNG - SIGNALSETZUNG Netz- spezifischer Teil

18 D - CA - XVIII - CC - 18 METHODEN DER NETZERWEITERUNG REPEATER BRIDGES GATEWAY WIDE AREA NETWORK SUBNET 1) REPEATERS 2) BRIDGES 3) GATEWAYS

19 D - CA - XVIII - CC - 19 REPEATER (einfachste Verbindung von Netzen) - KEINE ÄNDERUNG VON ÜBERTRAGUNGSRATEN - KEINE ÄNDERUNG DES PROTOKOLLS BRIDGES - ÜBERTRAGUNGSRATEN KÖNNEN SICH ÄNDERN - ZUGRIFFSARTEN KÖNNEN SICH ÄNDERN - KEINE ÄNDERUNG DES PROTOKOLLS - KEINE FRAGMENTIERUNG GATEWAYS - ÄNDERUNG DES PROTOKOLLS - FRAGMENTIERUNG - ÄNDERUNG VON ÜBERTRAGUNGSRATEN - ÄNDERUNG VON ZUGRIFFSARTEN

20 D - CA - XVIII - CC - 20 ZUSAMMENFASSUNG - NETZE WANs LANs BUSSE TOPOLOGIE UNBESTIMMT STRUKTURIERT (z.B. Stern, Ring, Baum) BUS ROUTING EXPLICIT IMPLICIT IMPLIZIT DATENTRANSFER SPEICHERN UND WEITERLEITEN (PUFFERPROBLEM) PRÜFEN UND WEITERLEITEN DIREKT TRANSFERMODUS SERIELL, PAKETBASIEREND SERIAL,MESSAGE BASED PARALLEL, Byte- oder Word-basierend SCHNITTSTELLE MODEMS, ISDN KARTEN (z.B. Ethernet) KEINE oder KANÄLE PROTOKOLLE KOMPLEX (incl. Routing, z.B. TCP/IP) EINFACH (z.B. CSMA/CD) EINFACH KOSTEN HOCH NIEDRIG MITTEL ZUVER- LÄSSIGKEIT FEHLERTOLERANT, GUT SEHR HOCH aber NICHT FEHLERTOLERANT SEHR HOCH aber NICHT FEHLERTOLERANT