Foliensatz 4 - Grundlagenmodul "Vernetzte IT-Systeme" zum Kurs: https://www.youtube.com/playlist?list=PLUmJBq0_Gyrj2Bgnx_MoL37oFTj3KlQpR

1. Vernetzte IT-Systeme
4. Direktverbindungsnetze
Prof. Dr. Volkmar Langer
Florian Schimanke
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2. Vernetzte IT-Systeme
4. Direktverbindungsnetze
4.1 Ethernet Grundlagen
Prof. Dr. Volkmar Langer
Florian Schimanke

3. Direktverbindungsnetzwerk
Eine Idee wird vierzig: 22. Mai 2013 – 40 Jahre Ethernet
Direktverbindungsnetze 3
Bob Metcalf, University of Texas at Austin, http://bit.ly/1t2f8eZ , Stand 15.8.2014

4. Direktverbindung – Shared Media
Wie wird der Zugriff auf das Medium geregelt?
– Medienzugriffssteuerung
– Fairness: Durchsatz und Verzögerung
– Kodierung und Framebildung
– Zuverlässigkeit und Fehlererkennung
– …
Direktverbindungsnetze 4

5. Protokoll: CSMA/CD
Direktverbindungsnetze 5
1
2
3
CS
carrier sense
1
2
3
MA
multiple access
1
2
3
CD
collision detection

6. Ethernet-Algorithmus
Station ist
sendebereit Medium abhören
Daten übertragen
und Medium
abhören
Übertragung
beendet
Direktverbindungsnetze
Backoff Time
abwarten
Übertragung
abbrechen u. Jam-
Signal senden
Medium
frei?
Kollision
entdeckt
?
6

7. Einordnung ins ISO/OSI-RM
Layer 2 - Ethernet

8. Differenzierung in Sublayern
Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Sitzungsschicht
Transportschicht
Vermittlungsschicht
Sicherungsschicht
Bitübertragungs-schicht
Logische Verbindungssteuerung
2b: LLC logical link control
2a: MAC medium access control
Medien Zugriffssteuerung
Übertragungsmedium

9. Ethernetframe II nach IEEE 802.3
7 + 1 Byte 6 + 6 Byte 2 Byte 46- 1500 Byte 4 Byte
Präambel Zieladresse Quelladress
SOF Typ Daten… ggf. Pad FCS
e
Präambel SOF Bitfolge 10101010…10101011; Synchronisation und Frameanfang
Zieladresse Quelladresse MAC – Adressen von Empfänger und Sender
Typ Typ-Feld zur Identifizierung der Layer 3 Protokolle – z.B. ARP, IP, usw.
Daten… ggf. Pad 46-1500 Bytes Daten, die ggf. durch Pad 0…45 aufgefüllt werden
FCS Frame check sequence: CRC32 – Checksummenbildung, Fehlererkennung

10. MAC Adressen – IEEE 802.3
weltweit eindeutige Identifikation
des Netzwerkadapters
6 Byte (48 Bit) lang
Darstellung byteweise
hexadezimal
00-60-2F-B2-95-5A
Hersteller-
Kennung
(hier Cisco)
Adressen
224
~16,7 Millionen

11. Unicast und Broadcast
Bsp. Unicast HTTP 969 GET /wiki/Wikipedia: Hauptseite HTTP/1.1
Bsp. Broadcast: ARP 60 Who has 192.168.2.15? Tell 192.168.14.191

12. Vernetzte IT-Systeme
4. Direktverbindungsnetze
4.2 Ethernet Technologien
Prof. Dr. Volkmar Langer
Florian Schimanke

13. Ethernet - ursprünglich
Transceiver
Bus-abschluss
Yellow Cable (thick Coaxial)
max. 500m
Bus-abschluss
10 Base 5
10Mbps
Basisband
(digital)
500m Segmentlänge

14. Ethernet heute – switched Ethernet
x Base T/SX/LX
xMbps
Basisband
(digital)
Twisted Pair/LWL

15. Ethernet Evolution
Ethernet
Evolution
Standard
Ethernet
Fast
Ethernet
Giga
Ethernet
Ten-Giga
Ethernet
10 Mbps 100 Mbps 1 Gbps 10 Gbps
100-Giga
Ethernet
100 Gbps

16. Ethernet im IEEE Komitee
802.1.
802.2.
802.3. 802.4. 802.5. 802.6.
 802.1. Higher Layer Interface Standard ( OSI, X.25 )
 802.2. Logical Link Control ( LLC )
 802.3. CCSSMMAA//CCDD
 802.4. Tokenbus
 802.5. Token Ring
 802.6. DQDB ( Distributed Queue Double Bus )

17. Ethernet im IEEE Komitee
http://www.ieee802.org/
 802.3 Ethernet
 802.3u Fast Ethernet
 802.3z Gigabit Ethernet
 802.3an 10 Gigabit Ethernet (BaseT)
 802.3ae 10 Gigabit Ethernet (Base SR,LR – LWL)
 802.3ba-2010 40 GBE, 100 GBE Standards
802.3bq 40GBASE-T (2014)
…
http://www.ieee802.org/3/

18. Ethernet vom LAN zum Carrier
Metro Ethernet Forum, http://metroethernetforum.org/ , Stand 18.08.2014

19. Vernetzte IT-Systeme
4. Direktverbindungsnetze
4.3 Funknetze
Prof. Dr. Volkmar Langer
Florian Schimanke

20. Entfernungsklassen bei Funknetzen
Mbit/s
1000
100
10
1
WPAN WLAN WMAN WWAN
Bluetooth
3.0
2.0
WiFi
802.11n
802.11a/g
802.11b
WiMax
802.16m
802.16e
802.16-
2004
4G
LTE
(3,9G)
3G+(HSPA)
3G (UMTS)
IEEE802.15 IEEE802.11 IEEE802.16 3GPP
~ 10m ~ 100m ~ 50 km ~ 30km

21. WLAN – OSI Schichten
Anwendungsschicht
Darstellungsschicht
Sitzungsschicht
Transportschicht
Vermittlungsschicht
Sicherungsschicht
Bitübertragungs-schicht
LLC logical link control
802.11 Media Access Control
802.11 Physical Layer
Convergence Protocol (PLCP)
802.11
Infrarot
„Übertragungsmedium“
802.11
FHSS*
802.11
DSSS*
*FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum
*DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum

22. WLAN – Standards
Standard Jahr Frequenz
GHz
Reichweite
(innen/außen)
Datenrate
Mbit/s
802.11 1997 2,4 20/100m 2
802.11b 1999 2,4 40/140m 11
802.11g 2003 2,4 40/140m 54
802.11a/h 1999/2003 5 35/120m 54
802.11n 2009 2,4/5 70/250m 600
Vgl. IEEE 802.11 Working Group for WLAN, http://www.ieee802.org/11/ , Stand 20.8.2014

23. WLAN – Topologien
Ad-hoc-Netzwerke BSS Basic Service Set Infrastructure
Access Point
Switch
ESS Extended Service Set Infrastructure
Access Point
Access Point
WLC
Switch Access Point

24. Herausforderung – technische Dimension

25. Herausforderung – Ausleuchtung
Bild HSW, WLAN Signaldämpfung, 21.08.2014

26. Herausforderung – Datenschutz
Verschlüsselungsstandard WiFi Protected Access2: WPA2
 2004, WiFi Alliance
 basiert auf AES (Advanced Encryption Standard)
 IEEE 802.11 Standard (Revision, 2007)
Vgl. AirTight, http://www.airtightnetworks.com/WPA2-Hole196 , Stand 21.08.2014

27. IEEE 802.11ac/ad
802.11n 802.11ac 802.11ad
max. Übertragungsrate 600 Mbit/s 3,2 Gbit/s 7 Gbit/s
max. Reichweite ca. 100m ca. 50m ca. 10m
Frequenzband 2,4/5 GHz 5 GHz 60 GHz
max.
4 x 4 8 x 8 1
Sende/Empfangseinheiten
Antennentechnik MIMO MU-MIMO Beamforming
max. Kanalbreite 40 MHz 160 MHz 2 GHz
Modulationsverfahren QAM-64 QAM-256 QAM-64
Vgl. IEEE 802.11 Working Group for WLAN, http://www.ieee802.org/11/ , Stand 20.8.2014

28. Quellenhinweise
[1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in
die Netzwerk- und Internet-Technologien, 2., überarbeitete und
erweiterte Auflage 2010, Wiesbaden: Vieweg + Teubner Verlag.
[2] M. Sauter: Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme. Von UMTS
und HSDPA,GSM und GPRS zu Wireless LAN und Bluetooth
Piconetzen, 3., erweiterte Auflage 2008, Wiesbaden: Vieweg + Teubner
Verlag.
[3] BSI, Sichere Nutzung von WLAN (ISi-WLAN), BSI-Leitlinie zur
Internet-Sicherheit (ISi-L), Version 1.0, 2009,
https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/Internetsicher
heit/isi_wlan_leitlinie_pdf.pdf?__blob=publicationFile , Stand 20.8.2014
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