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

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

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

3 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 M M A A 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 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 6. Presentation 5. Session 4. Transport 3. Network 2. Data Link 1. Physical Anwendung Darstellung Sitzung Transport Netzwerk Leitung/Sicherheit Bitübertragung Anwendung Transport Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

9 Bytedarstellung nach Prozessortyp Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

10 Nutzdaten vs. Overhead Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

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

13 Bedeutung des Abtastzeitpunktes Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

14 Codierungsverfahren Daten Manchester NRZI MLT-3 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

16 Sekundärverkabelung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

17 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 Tertiärverkabelung Primärverkabelung Tertiärverkabelung Primärverkabelung Sekundärverkabelung Distributed BackboneCollapsed Backbone Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

21 Unterschiedliche Glasfaserkabel Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

22 Multimode-Stufenfaser Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

23 Multimode-Gradientenfaser Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

24 Aufbau eines Kupferkabels mit 8 Adern Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

25 Übertragung auf 4 Paaren

26 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012 Ethernet-Entwurf R.Metcalfe

27 Ethernet-Entwurf Transgener TAP Interface cable Interface Controller Station Terminator The Ether Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

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

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

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

32 Übertragungskapazität Paketanzahl pro Sekunde Framegröße (Bytes) ,880 8,445 4,528 2,349 1,586 1, ,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 Bedeutung der IFG Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

33 10Base 5 Architektur 123 Abschluss- widerstand Koaxial- kabel min. 2.5 m maximale Segmentlänge 500 m Dropkabel max. 50 m Transceiver AUI Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

34 10Base 2 Architektur 123 Abschluss- widerstand Koaxial- kabel min. 0.5 m maximale Segmentlänge 185 m Anschluss BNC-Stecker Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

35 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. 500 m 2500 m A B Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

36 10Base T Architektur Server PCs 100 m Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

38 Coax(10Base5) Coax Coax(10Base2) Fiber(10BaseF) TP - (10BaseT) (Cat 3, 4, 5) Wahlmöglichkeit Ethernet CSMA/CD MAC Anwendungen Management Vier Paar UTP (100BaseT4) (Cat 3, 4, 5) (100BaseT4) (Cat 3, 4, 5) Fiber(100BaseFX) 2 Paar UTP, STP (100BaseTX) (Cat 5) Wahlmöglichkeit Fast Ethernet CSMA/CD MAC Management Anwendungen Kein Wechsel Migration: Ethernet zu Fast 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) (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) Shielded Twisted Pr (1000BaseCX) Kurz WL Optics (1000BaseSX) Kurz WL Optics (1000BaseSX) Twisted Pair (1000BaseT) Twisted Pair (1000BaseT) Lang WL Optics (1000BaseLX) Lang WL Optics (1000BaseLX) Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

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

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

44 ARP-Paketaufbau Operation code ARP request = 1 ARP reply = 2 RARP request = 3 RARP reply = Hardware-Adresse Protokoll-Adresse Hardwareadresslänge in Byte Hardware- und Protokolladresse des Senders Operation Code Protokolladresslänge in Byte Hardware- und Protokolladresse des Empfängers Die Hardware Adresse entspricht der MAC-Adresse, die Protokolladresse der IP-Adresse Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

45 Paketschichtung

46 TCP Header Destination TCP Port NummerSource TCP Port Nummer Sequenz Nummer Acknowledgement Nummer OffsetReserviertWindow Größe OptionenPadding TCP PrüfsummeUrgent Pointer Daten Flags Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

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

49 IP-Adressbeispiel 1 Verwaltung EDV-Abteilung Geschäftsleitung Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

50 IP-Adressbeispiel 2 lokaler Router Internet Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

51 Netzwerk- und Hosteinteilung der Adressklassen Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

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

54 IP-Header-Veränderungen 0 Bit31 VerIHLGesamtlänge FlagsFragment Offset 32 Bit Quell-Adresse 32 BitZiel-Adresse Service Type Optionen undPadding Time to LiveHeaderPrüfsummeProtokoll entfernt geändert Identifikation Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012

55 VersionHeaderlängeDienstgütePaketlänge in Byte IdentifikationFlagsFragment Offset Time to LiveProtokollHeaderprüfsumme Quell-IP-Adresse Ziel-IP-Adresse OptionenPadding Nutzdaten Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012 IPv4-Header

56 VersionKlasseFlow Label NutzlastlängeNächster Header Hop Limit 128 Bit Quelladresse 128 Bit Zieladresse Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012 IPv6-Header

57 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 Extension Header

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

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

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

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

62 Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012 Store-and-Forward-Verfahren

63 MAC Adresse: 0002.ABCD.EF12 E0E6 Switching Tabelle MAC Address AAAA.1111.BBBBEthernet AFFCEthernet Ethernet AA05Ethernet ABCD.EF12Ethernet ADB.1112Ethernet 6 FramePaket Destination 0002.ABCD.EF12 Output Interface MAC Adresse: Wolfgang Riggert, Rechnernetze, 4. Auflage, Carl Hanser 2012 Switchingablauf

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

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

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

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

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

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

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

72 MIB-Baum

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

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

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

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

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

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

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

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


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