2 Kommunikationssysteme

Kommunikationssysteme bieten Kommunikationsdienste an, die das Senden und Empfangen von Nachrichten erlauben (sending & receiving messages) bestehen aus - Kommunikationsnetz (communication network), - Kommunikations-Hardware: Netzanschlüsse/Netzkarten (network controller/adapter) - Kommunikations-Software

2.1 Kommunikationsnetze sind zentrales Thema von  Telematik ! Grobklassifikation nach räumlicher Ausdehnung: LAN (local-area network) Lokalnetz MAN (metropolitan-area network) Regionalnetz WAN (wide-area network) Weitverkehrsnetz England: JANET (Joint Academic Network) USA: ARPANET, MILNET / NIPR (non-classified)), Abilene (Internet2) Def.: Internetz (internet) = ein Netz von Netzen, z.B. „das“ Internet

Netztyp ist bestimmt durch - Topologie der Verbindungsleitungen (z.B. Punkt-zu-Punkt, Stern, Ring, Bus, ...) - Technologie der Verbindungsleitungen (z.B. Funk, LWL, TP, Koaxialkabel, ...) - Codierung auf den Verbindungsleitungen (z.B. Manchester, NRZ, ...)

Stern Punkt-zu-Punkt Bus Ring

ungleich logischer Topologie Virtueller Ring ungleich logischer Topologie Bus Physische Topologie

2.2 Kommunikationsdienste und –protokolle (communication services & protocols) Kommunikationsdienst = Operationen zum Senden/Empfangen von Nachrichten Kommunikationsprotokoll = Vereinbarung zwischen Sender und Empfänger darüber, wie die Daten/Nachrichten übertragen werden ⊂ Kommunikationssoftware ≈ Implementierung des Dienstes

Protokolle müssen berücksichtigen:  Adressierung von Kommunikationspartnern  Erkennung/Korrektur von Übertragungsfehlern  Flußsteuerung (Pufferüberlauf, Stau)  Vermittlung über Umwege  heterogene Datenrepräsentation: Hardware, Übersetzer, Programmiersprachen SNA=Systems Network Architecture  - proprietäre Lösungen (z.B. IBM SNA) - Normen (z.B. ISO OSI oder Internet-Protokolle)

(diverse, für verschiedene Architektur von Kommunikationssoftware: Protokollhierarchie, d.h. Software ist in Schichten (layers) strukturiert 7 Anwendung (application) 6 Darstellung (presentation) 5 Sitzung (session) 4 Transport (transport) 3 Vermittlung (network) 2 Sicherung (data link) 1 Bitübertragung (physical !) ISO OSI Anwendungsprotokolle: SSH, FTP, HTTP, . . . TCP, UDP IP (diverse, für verschiedene Netztypen) Internet Transportsystem Anwendungssystem

Actual data transmission path Presentation layer Sender Receiver Data AH Data Application layer Actual data transmission path PH Data Presentation layer SH Data Session layer TH Data Transport layer NH Data Network layer DH Data DT Data link layer Bits Physical layer

Verbindungslose vs. verbindungsorientierte Dienste/Protokolle verbindungslos (connectionless) (z.B. IP, UDP) Nachrichten werden ohne Vorbereitung „bestmöglich“ (best effort), aber ohne jede Zuverlässigkeitsgarantie (betr. Reihenfolge, Verlust, Duplizieren) übertragen. verbindungsorientiert (connection-oriented) (z.B. TCP, X.25) Sender und Empfänger stellen eine Verbindung zwischen- einander her, d.h. sie etablieren einen virtuellen Kanal, über den ein zuverlässiger Nachrichtenfluß möglich ist: Invariante: die Folge der empfangenen Nachrichten ist Präfix der Folge der gesendeten Nachrichten; Lebendigkeit: jede gesendete Nachricht kann auch irgend- wann empfangen werden.

Beispiel für ein einfaches verbindungsorientiertes Protokoll: Alternating Bit Protocol (handshake protocol) realisiert zuverlässigen Simplex-Kanal (unidirektional) über unzuverlässigen Duplex-Kanal (bidirektional) mit Flußsteuerung und Fehlerbehandlung 1. Idee: jede Nachricht einzeln quittieren (acknowledgement, ACK); wenn Quittung ausbleibt (timeout!), Nachricht wiederholen; wenn Nachricht ausbleibt, Quittung wiederholen. Tafel! 2. Idee: Nachrichten und Quittungen durchnumerieren 3. Idee: Durchnumerieren mod 2 genügt !

Sender Empfänger 1 1 Daten 1 ungleiche Bits, Ú korrekt 1 verarbeiten 1 Empfänger 1 1 Daten 1 ungleiche Bits, Ú korrekt 1 verarbeiten 1 ACK quittieren gleiche Bits, Ú korrekt 1 gleiche Bits, Ú Fehler! Timeout! nochmal senden Daten nochmal quittieren ungleiche Bits, ignorieren... ACK 1 Daten ungleiche Bits, Ú korrekt verarbeiten Tafel!