Folien zum Buch Rechnernetze 4. aktualisierte Auflage Hanser, 2012

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1 Folien zum Buch Rechnernetze 4. aktualisierte Auflage Hanser, 2012
Wolfgang Riggert

2 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
80-20-Regel 20% 80% Backbone Serverbandbreite und –geschwindigkeit steigen Latenzzeit-Reduktion Multimedia-Anwendungen Multicast-Anwendungen 20% 80% Workgroup Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

3 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Topologie-Übersicht Bus Ring Stern Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

4 Anzahl der Kommunikationsteilnehmer
Unicast: one-to-one Kommunikation Multicast: one-to-many Kommunikation Anycast: one-to-nearest Kommunikation M A U Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

5 Philosophenmodell mit drei Schichten
Philosophenschicht Übersetzerschicht Technikschicht – reale Übertragung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

6 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
ISO-Schichten 7. Application 6. Presentation 5. Session 4. Transport 3. Network 2. Data Link 1. Physical Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

7 ISO-/OSI-Referenzmodel
7. Application Anwendung Anwendung 6. Presentation Darstellung 5. Session Sitzung 4. Transport Transport Transport 3. Network Netzwerk 2. Data Link Leitung/Sicherheit 1. Physical Bitübertragung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

8 Vergleich ISO-Referenzmodell – DoD-Modell
OSI-Modell DOD-Modell Netzwerk Funktion Anwendung Prozess/ Anwendung Darstellung Anwendung Benutzerschnittstelle Sitzung Transport Host-to-Host Garantierte Zustellung „Routing“ zwischen Netzwerken Netzwerk Internet Sicherung/Leitung Netzwerkzugang Physikalische Verbindung zwischen zwei Punkten Bitübertragung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

9 Bytedarstellung nach Prozessortyp
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10 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Nutzdaten vs. Overhead Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

11 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Analoge Übertragung Spannung in Volt Amplitude Phase Periode Zeit Frequenz = 1 / Periode Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

12 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Signalerkennung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

13 Bedeutung des Abtastzeitpunktes
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14 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Codierungsverfahren 1 Daten Manchester NRZI MLT-3 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

15 Primärverkabelung Lichtwellenleiterkabel für den Backbonebereich
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16 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Sekundärverkabelung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

17 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Tertiärverkabelung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

18 Strukturierte Verkabelung
1 Primärbereich 2 Sekundärbereich /Vertikalverkabelung 3 Tertiärbereich / Horizontalverkabelung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

19 Distributed und Collapsed Backbone
Distributed Backbone Collapsed Backbone Tertiärverkabelung Primärverkabelung Sekundärverkabelung Tertiärverkabelung Primärverkabelung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

20 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Glasfaseraufbau Core Cladding primary Coating secondary Coating Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

21 Unterschiedliche Glasfaserkabel
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22 Multimode-Stufenfaser
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23 Multimode-Gradientenfaser
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24 Aufbau eines Kupferkabels mit 8 Adern
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25 Übertragung auf 4 Paaren
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26 Ethernet-Entwurf R.Metcalfe
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27 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Ethernet-Entwurf Station TAP Interface cable Transgener Interface The Ether Controller Terminator Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

28 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Ethernet V2 Präambel 8 Bytes Ziel-MAC-Adresse 6 Bytes Quell-MAC-Adresse Typ 2 Bytes Daten 46 bis 1500 Bytes Prüfsumme 4 Bytes Minimale Framegröße : 64 Bytes – Maximum 1518 Bytes Frame 1 Frame 2 Präambel 8 Bytes Ziel-MAC-Adresse 6 Bytes Quell-MAC-Adresse Typ 2 Bytes Daten 46 bis 1500 Bytes Prüfsumme 4 Bytes IFG Präambel 8 Bytes Ziel-MAC-Adresse 6 Bytes Quell-MAC-Adresse Typ 2 Bytes Daten 46 bis 1500 Bytes Prüfsumme 4 Bytes 20 Bytes Abstand zwischen zwei Frames = Interframe Gap Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

29 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
CSMA nein ja sende- willig Medium frei? Daten senden Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

30 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
CSMA/CD nein ja ja sende- willig Medium frei? Daten senden Medium frei? Versand erfolgreich nein Störsignal senden Warten Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

31 CSMA/CD Zusammenfassung
Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012 Quelle: Bildungsinitiative Networking

32 Übertragungskapazität
64 128 256 512 768 1024 1280 1518 14,880 8,445 4,528 2,349 1,586 1,197 961 812 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 Bedeutung der IFG Paketanzahl pro Sekunde Framegröße (Bytes) Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

33 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
10Base 5 Architektur 1 2 3 Abschluss- widerstand Dropkabel max. 50 m min. 2.5 m Koaxial- kabel Transceiver AUI maximale Segmentlänge 500 m Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

34 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
10Base 2 Architektur Abschluss- widerstand Koaxial- kabel min. 0.5 m 1 2 3 Anschluss BNC-Stecker maximale Segmentlänge 185 m Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

35 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
5-4-3 Regel Diese Regel beschreibt die max. Netzausdehnung des Ethernets : 5 Segmente können durch 4 Repeater/Hubs verbunden werden, wobei nur drei Segmente Host aufnehmen dürfen. B A 500 m 500 m 2500 m Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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10Base T Architektur PCs Server 100 m 100 m 100 m Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

37 100 Mbps MAC (Media Access Control)
Fast Ethernet : Medienunterstützung 100 Mbps MAC (Media Access Control) 802.3 CSMA/CD Ethernet MII (AUI Äquivalent) 100BaseTX 2-Paar CAT5 2-Paar STP 100BaseT4 4-Paar CAT3 4 und 5 UTP 100BaseFX Multimode Glasfaser Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

38 Migration: Ethernet zu Fast Ethernet
Kein Wechsel Anwendungen Anwendungen Management Management CSMA/CD MAC CSMA/CD MAC Wahlmöglichkeit Wahlmöglichkeit Coax (10Base5) Coax (10Base2) Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat 3, 4, 5) Fiber (10BaseF) TP - (10BaseT) (Cat 3, 4, 5) Fiber (100BaseFX) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat 5) Fast Ethernet Ethernet Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

39 Übergang von Fast-Ethernet zu Gigabit-Ethernet
Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat 3, 4, 5) Fiber (100BaseFX) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat 5) Wahlmöglichkeit Fast Ethernet CSMA/CD MAC Management Anwendungen Gigabit Ethernet Kein Wechsel Kompatibel CSMA/CD MAC Management Anwendungen Wahlmöglichkeit Shielded Twisted Pr (1000BaseCX) Kurz WL Optics (1000BaseSX) Twisted Pair (1000BaseT) Lang WL Optics (1000BaseLX) Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

40 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
ELFEXT-Werte Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

41 Gigabit-Schichtendiagramm
Gigabit-Ethernet IEEE 802.3 1000BaseSX IEEE 802.3z 1000BaseLX IEEE 802.3z 1000BaseCX IEEE 802.3z 1000BaseT IEEE 802.3ab MM LWL 850 nm MM LWL 1300 nm SM LWL 1300 nm Twinax STP 150 Ohm Kat Ohm 50 µm 500 m* 550 m* 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* Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

42 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
10-Gigabit-Schichten MAC (Media Access Control ) Reconciliation Sublayer (RS) MAC (Media Access Control) XGMII (10 Gigabit Media Independant Interface 64B/66B PCS PMA PMD WIS 8B/10B PCS MDI 10GBASE - R W X Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

43 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
IPv4-Header 4 8 16 31 Version IHL Type of Service Paketlänge (in Bytes) Identifikation Flags Fragmentation Offset Time to Live Protokoll Header Prüfsumme Quell- IP Adresse Ziel-IP Adresse Optionen Padding DATEN Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

44 ARP-Paketaufbau 4 8 16 31 Hardware-Adresse Protokoll-Adresse
4 8 16 31 Hardware-Adresse Protokoll-Adresse Hardwareadresslänge in Byte Hardware- und Protokolladresse des Senders Operation Code Protokolladresslänge in Byte Hardware- und Protokolladresse des Empfängers 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 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

45 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Paketschichtung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

46 TCP Header 4 8 16 31 Destination TCP Port Nummer
4 8 16 31 Destination TCP Port Nummer Source TCP Port Nummer Sequenz Nummer Acknowledgement Nummer Offset Reserviert Window Größe Optionen Padding TCP Prüfsumme Urgent Pointer Daten Flags Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

47 TCP-Verbindungsaufbau
SYN (Kann ich mit Dir sprechen?) SYN, ACK (Sicher, was gibt‘s?) ACK, Daten (Gut, ich höre Dich, blabla ..) Fritz Hanna Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

48 TCP-Verbindungsabbau
FIN (Das ist genug für heute, bye FIN, ACK (OK, tschüss!) (Verbindung geschlossen) Fritz Hanna Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

49 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
IP-Adressbeispiel 1 Verwaltung EDV - Abteilung Geschäftsleitung 2.1 1.1 3.1 3.250 3.10 3.49 1.250 1.10 1.24 2.250 2.10 2.59 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

50 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
IP-Adressbeispiel 2 lokaler Router Unterneh-mensnetz Internet Ein bekanntes Netz, sieben Subnetze Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

51 Netzwerk- und Hosteinteilung der Adressklassen
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52 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
IP-Adresshierarchie Netzwerk-ID = Identifikation des physikalischen Netzwerkes Host-ID = Identifikation des Rechners am Netzwerk Netzwerk der Firma XY (Netzwerk-ID) Rechner des Mitarbeiters der Firma XY (Host-ID) Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

53 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Host-Adressen Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

54 IP-Header-Veränderungen
0 Bit 31 Ver IHL Gesamtlänge Flags Fragment Offset 32 Bit Quell - Adresse 32 Bit Ziel 4 8 24 16 Service Type Optionen und Padding Time to Live Header Prüfsumme Protokoll entfernt geändert Identifikation Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

55 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
IPv4-Header Version Headerlänge Dienstgüte Paketlänge in Byte Identifikation Flags Fragment Offset Time to Live Protokoll Headerprüfsumme Quell-IP-Adresse Ziel-IP-Adresse Optionen Padding Nutzdaten Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

56 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
IPv6-Header Version Klasse Flow Label Nutzlastlänge Nächster Header Hop Limit 128 Bit Quelladresse 128 Bit Zieladresse Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

57 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Extension Header IPv6 Header Next Header = TCP TCP Header und Daten IPv6 Header Next Header = Routing Routing Header Next Header = TCP TCP Header und Daten IPv6 Header Next Header = Routing Routing Header Next Header =Fragment Fragment Header Next Header = TCP Fragment of TCP Header und Daten Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

58 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Adressklassen für IPv6 Link - Local Unique- Global Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

59 Kommunikation in Mobile IPv6
Kommunikationspartner Home Agent Foreign Agent Mobiler Rechner Dreiecksverbindung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

60 Broadcast- und Kollisionsdomäne
2 1 Broadcastdomäne Kollisionsdomäne 4 3 Layer 2-Switches trennen Kollisions- aber keine Broadcastdomänen Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

61 Cut-Through-Verfahren
Quelle: Bildungsinitiative Networking Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

62 Store-and-Forward-Verfahren
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63 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Switchingablauf MAC Address Output Interface AAAA.1111.BBBB Ethernet 10 AFFC Ethernet 5 Ethernet 0 AA05 Ethernet 0 0002.ABCD.EF12 Ethernet 6 0005.3ADB.1112 Ethernet 6 Destination 0002.ABCD.EF12 Frame Paket E0 E6 Switching Tabelle MAC Adresse: MAC Adresse: 0002.ABCD.EF12 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

64 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Redundante Switches PC 1 PC 2 Switch 2 Switch 3 Switch 1 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

65 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Redundante Bridges Redundante Bridges Station A Station B Segment A Segment B Bridge 1 1/1 1/2 2/1 2/2 Bridge 2 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

66 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Routerszenario Station A Station B Router 1 Router 2 Station C Station D Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

67 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Routingablauf Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

68 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Routingtabelle Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

69 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Routingschleife B Netzwerk1 unerreichbar A E C Alternativroute: Netzwerk 1, Hops 3 Alternativroute: Netzwerk 1, Hops 4 D Netzwerk 1 ausgefallen Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

70 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
TTL-Ablauf IP S: Sender D: Ziel TTL=1 TTL=0 Sender S: Router A D: Sender TTL expired Router A Router B Ziel IP S: Sender D: Ziel TTL=2 IP S: Sender D: Ziel TTL=1 TTL=1 TTL=0 Sender Router A Router B Ziel S: Router B D: Sender TTL expired S: Router B D: Sender TTL expired Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

71 Switch-Router-Taxonomie
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72 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
MIB-Baum Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

73 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Serverplatzierung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

74 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Wireless-Spektrum Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

75 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Access Point Access Point 54 Mbit/s Bandbreite CSMA/CA Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

76 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Kanalüberlappung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

77 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
Kanalabdeckung Channel 1 Channel 6 Channel 11 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

78 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
WLAN-Zeitspannen DIFS PIFS zufälliger Backoff-Mechanismus DIFS SIFS Medium belegt nächster Frame Wartezeit Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

79 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
WLAN-Paketformat 1 2 Access Point 1 3 Access Point 2 Rechner 1 Rechner 2 1 Frame Control Duration Access Point 1 Rechner 1 Rechner 2 Sequence Control 2 Frame Control Duration Access Point 2 Access Point 1 Rechner 2 Sequence Control Rechner 1 3 Frame Control Duration Rechner 2 Access Point 2 Sequence Control Rechner 1 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

80 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012
WEP-Funktion Initialisierungsvektor = 24 Bit Zufallszahl IV IV Schlüsseltext Schlüssel 40 oder 104 Bit kombinieren RC4-Algorithmus X O R Klartext kombinieren Integritätsalgorithmus Prüfsummenberechnung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012