Lokale und globale Netzwerke

Präsentation zum Thema: "Lokale und globale Netzwerke"—  Präsentation transkript:

1 Lokale und globale Netzwerke
Die Bandbreite

2 Diese charakteristische Größe wird Bandbreite genannt.
Definition Eine ganz wichtige Eigenschaft von LANs oder WANs ist die Menge der übertragbaren Daten in einem bestimmten Zeitraum, also ihre Leistung zur Datenübertragung. Diese charakteristische Größe wird Bandbreite genannt.

3 Definition Die kleinste übertragbare Informations-einheit wird als 1 Bit bezeichnet. 1 Bit kann entweder den Wert „0“ oder „1“ annehmen. Die grundlegende Zeiteinheit ist 1 Sekunde.

4 Definition Soll also die Menge der Informationen angegeben werden die in einem bestimmten Zeitraum übertragen wird, so kann dieser Datenfluss in der Einheit „Bit pro Sekunde“ angegeben werden.

5 Einheiten Da die Leistungsfähigkeit von Netzwerken viel größer als wenige Bit pro Sekunde ist gibt es einige gängige Variationen der Einheit: Einheit Abkürzung Äquivalent Bit pro Sekunde Bp/s 1 Bit/s = Basiseinheit Kilobit pro Sekunde Kbp/s 1 kBit/s = 103 Bit/s Megabit pro Sekunde Mbp/s 1 MBit/s = 106 Bit/s Gigabit pro Sekunde Gbp/s 1 GBit/s = 109 Bit/s

6 Veranschaulichung Der Begriff „Bandbreite“ ist gerade zu Beginn etwas abstrakt und damit schwer zu verstehen. Mit Hilfe zweier Vergleiche soll das Verständnis jedoch erleichtert werden: Bandbreite im Vergleich zu einem Rohrsystem Bandbreite im Vergleich zu einem Straßennetz

7 Veranschaulichung (Rohre)
Bandbreite Rohrdurchmesser Netzwerkkomponenten Pumpen, Ventile, ... Stellen Sie sich hier z. B. die Rohre vor, über die Ihr Haus mit Frischwasser versorgt und Abwasser abgeleitet wird. Die hier eingesetzten Rohre sind verschieden: Die städtischen Versorgungsrohre haben einen Durchmesser von ca. 2 Metern, während Ihr Wasserhahn in der Küche 3/4 Zoll im Durchmesser misst. Der Durchmesser des Rohres bestimmt seine Wasserkapazität. Hier kann das Wasser mit den Daten und der Durchmesser des Rohres mit der Bandbreite verglichen werden. Datenpakete durchfließendem Wasser

8 Veranschaulichung (Strasse)
Bandbreite Anzahl der Fahrspuren Netzwerkkomponenten Auffahrten, Ampeln, ... Stellen Sie sich einmal die Straßen vor, die es in Ihrem Wohnort oder Ihrer Stadt gibt. Von dreispurigen Autobahnen zweigen zweispurige Ausfahrten ab, die über normale Straßen bis zu Ihrer Einfahrt führen. In diesem Beispiel entspricht die Anzahl der Fahrbahnen der Bandbreite, und die Anzahl der Fahrzeuge der Datenmenge, die übertragen werden kann. Datenpakete Fahrzeuge

9 Maximale Bandbreite Jeder Nutzer in einem Netzwerk möchte seine Daten mit der größtmöglichen Geschwindigkeit übertragen. Jeder Nutzer hätte also gerne die maximale Bandbreite zu seiner Verfügung.

10 Von was hängt jedoch die maximal zur Verfügung stehende Bandbreite ab?
Maximale Bandbreite Von was hängt jedoch die maximal zur Verfügung stehende Bandbreite ab? Übertragungsmedium (Kupferleitung, Glasfaserkabel, Funk) Verschiedene Medien und verschiedene LAN- und WAN-Technologien weisen unterschiedliche Bandbreiten auf. Dies ist auf die unterschiedliche physikalische Beschaffenheit und die verschiedenen Bauformen zurückzuführen. Es gibt physikalische Unterschiede im Hinblick auf die Ausbreitung von Signalen. Je nachdem, ob paarweise verdrillte Adernpaare, Koaxialkabel, Glasfaserkabel oder drahtlose Medien verwendet werden, gibt es verschiedene Einschränkungen für die Datenübertragungskapazität oder Bandbreite des Mediums. Die eigentliche Bandbreite wird jedoch durch die zur Erzeugung und Erkennung von Netzsignalen verwendeten Technologien bestimmt. Je nach verwendeter Technologie, z. B. 10BASE-T oder Fast-Ethernet (100BASE-TX), wird die Bandbreite jedoch durch die Netzkarte und die verwendete Signalform festgelegt und nicht von den Beschränkungen des Mediums selbst. Es ist nicht erforderlich, die Bandbreite der verschiedenen Medien und der verschiedenen Technologien auswendig zu lernen, die Schüler sollten jedoch wissen, dass Glasfaserkabel die höchste theoretische Bandbreite bieten und einfache Telefonkabel die niedrigste Bandbreite aufweisen. UTP, STP, drahtlose Medien und Koaxialkabel liegen dazwischen. Erzeugung und Erkennung der Netzsignale (Netzwerkkarte)

11 Bandbreiten typischer Medien
Typisches Medium Max. Bandbreite Max. Entfernung Funk (WLAN) 54 MBit/s 100 m 50-Ohm-Koaxialkabel (Ethernet 10Base5) 100 MBit/s 500 m Ungeschirmtes, paarweise verdrilltes Adernpaar (UTP) Cat 5 (Ethernet 10Base-T) Glasfaserkabel (Ethernet 1000Base-LX) 1000 GBit/s 3000 m Verschiedene Medien und verschiedene LAN- und WAN-Technologien weisen unterschiedliche Bandbreiten auf. Dies ist auf die unterschiedliche physikalische Beschaffenheit und die verschiedenen Bauformen zurückzuführen. Es gibt physikalische Unterschiede im Hinblick auf die Ausbreitung von Signalen. Je nachdem, ob paarweise verdrillte Adernpaare, Koaxialkabel, Glasfaserkabel oder drahtlose Medien verwendet werden, gibt es verschiedene Einschränkungen für die Datenübertragungskapazität oder Bandbreite des Mediums. Die eigentliche Bandbreite wird jedoch durch die zur Erzeugung und Erkennung von Netzsignalen verwendeten Technologien bestimmt. Je nach verwendeter Technologie, z. B. 10BASE-T oder Fast-Ethernet (100BASE-TX), wird die Bandbreite jedoch durch die Netzkarte und die verwendete Signalform festgelegt und nicht von den Beschränkungen des Mediums selbst. Es ist nicht erforderlich, die Bandbreite der verschiedenen Medien und der verschiedenen Technologien auswendig zu lernen, die Schüler sollten jedoch wissen, dass Glasfaserkabel die höchste theoretische Bandbreite bieten und einfache Telefonkabel die niedrigste Bandbreite aufweisen. UTP, STP, drahtlose Medien und Koaxialkabel liegen dazwischen.

12 Dies hat verschiedene Ursachen:
Durchsatz Leider wird in der Praxis die maximale Bandbreite praktisch nie erreicht. Dies hat verschiedene Ursachen: Typ der übertragenen Daten Aufbau (Topologie) des Netzes Anzahl der Benutzer im gleichen Netz Auslastung der beteiligten Rechner Nehmen wir einmal an, dass Sie gerade ein brandneues Kabelmodem installiert haben. Es dauert aber eine halbe Ewigkeit, um den Film, den Sie sich ansehen bzw. die Web-Seite oder die Software, die Sie herunterladen möchten, zu empfangen. Und Sie haben geglaubt, dass Sie die in der Werbung versprochene Bandbreite auch wirklich nutzen können?

13 Durchsatz Die Menge der tatsächlich über ein Netzwerk übertragenen Daten wird als Durchsatz bezeichnet. Der Durchsatz wird in der gleichen Einheit wie die Bandbreite angegeben*: „Bit pro Sekunde“ * bzw. in den Abwandlungen kBit/s, MBit/s, GBit/s

14 Durchsatz ≤ Bandbreite
Es gilt stets: Durchsatz ≤ Bandbreite Beim Einrichten eines Netzes ist es wichtig, die theoretisch mögliche Bandbreite zu beachten. Die Geschwindigkeit eines Netzes wird nie höher sein, als die eingesetzten Medien es zulassen! Wenn Sie mit einem Netz arbeiten, sollten Sie den Durchsatz ermitteln und entscheiden, ob dieser Durchsatz für die Benutzer ausreichend ist.

15 Bedeutung der Bandbreite
Sie ist begrenzt Sie kann Kosten sparen Sie ist ein wichtiger Maßstab für die Planung und die Leistung eines Netzes Der Bedarf an Bandbreite nimmt ständig zu (1) Unabhängig von dem eingesetzten Medium ist die Bandbreite, bedingt durch die Naturgesetze, beschränkt. Beispielsweise ist die Bandbreite bzw. der Durchsatz eines konventionellen Modems aufgrund der physikalischen Eigenschaften der für Telefonleitungen in Wohnhäusern verwendeten paarweise verdrillten Adernpaare auf 56 Kbit/s beschränkt. Die Bandbreite des elektromagnetischen Spektrums ist begrenzt, da es nur eine beschränkte Anzahl von Radio- und Mikrowellenfrequenzen und Frequenzen im infraroten Bereich gibt. Aus diesem Grund wacht in Deutschland eine eigens dafür eingerichtete Behörde, die Regulierungsbehörde für Post und Telekommunikation, über die Vergabe von Frequenzen. Glasfasern bieten fast unbegrenzte Bandbreiten. Derzeit werden immer noch neue Technologien entwickelt und implementiert, mit denen das Bandbreitenpotential von Glasfaserverbindungen für Netze voll ausgeschöpft werden kann. (2) Wer die Bedeutung von Bandbreite versteht und sich mit ihren physikalischen Grenzen vertraut machen, kann sehr viel Geld sparen. Die Kosten, die die verschiedenen Internet-Provider für ihre Dienste berechnen, hängen teilweise davon ab, welche durchschnittliche und welche Spitzenbandbreite Sie benötigen. (3) Die Bandbreite ist sehr häufig ein fester Vertragsbestandteil beim Aufbau, Analyse oder Verbesserung von Netzwerken. (4) Die Ansprüche an die Bandbreite, die ein Benutzer oder ein Unternehmen bzw. eine Einrichtung an ein Netz stellt, werden im Laufe der Zeit steigen. Heutige Multimedia-Software benötigt eine höhere Bandbreite als die Anwendungen, mit denen Mitte der neunziger Jahre gearbeitet wurde. Findige Programmierer entwickeln ständig neue Anwendungen für immer komplexere Kommunikationsaufgaben, die wiederum immer höhere Bandbreiten erforderlich machen.

16 Quiz Was versteht man unter der „Bandbreite“ eines bestimmten Übertragungsmediums? Wie viel Bit können pro Sekunde theoretisch maximal per WLAN übertragen werden? Gegeben sind die zwei Kennzahlen 100 MBit/s und 87 MBit/s eines Netzes. Welche der Zahlen gibt die Bandbreite, welche den Durchsatz an? Die Bandbreite eines Mediums ist die theoretisch maximale Datenmenge die in einer bestimmten Zeit über dieses Medium übertragen werden kann. Derzeit können maximal 54 MBit/s, also 54 Millionen Bit pro Sekunde, übertragen werden. Die Bandbreite beträgt 100 MBit/s, der Durchsatz 87 MBit/s, da der Durchsatz immer kleiner als die Bandbreite ist. Die Bandbreite ist die theoretisch pro Zeiteinheit über ein Medium übertragbare Datenmenge. Der Durchsatz gibt den praktisch erreichten Datendurchsatz an. Erklären Sie den Unterschied zwischen Bandbreite und Durchsatz.

17 Quiz Sie starten gleichzeitig zwei Datenübertragungen:
Den Inhalt einer 31/2‘‘ Diskette über eine ISDN Leitung (Bandbreite: 64 kBit/s pro Kanal). Die Daten einer 10 GB Festplatte über eine OC-48 Leitung (=Backbone von Datennetz-betreiber; Bandbreite: 2, GBit/s) Welche Datenübertragung ist schneller beendet?

18 Quiz Lösung: Die Übertragung der großen Datenmenge der Festplatte geht aufgrund der zur Verfügung stehenden Bandbreite schneller als die wenigen Daten der Diskette über die ISDN-Leitung (trotz Kopplung beider Kanäle).

19 -- Ende --