Kap 1. ISO-OSI Referenzmodell OSI - Open System Interkonektion Architektur - Schichten
- Protokolle
- Schnittstellen zwischen den Schichten 1. Physikalische Ebene
Eigenschaften der physikalischen Verbindungen 2. DataLink Ebene
Steuerung der Übertragung (z.B. BSC; DHDLL => WAN Eth, TR, FDDI => LAN ) 3. Netzwerk Ebene
Steuerung der Nachrichten ( Meldungen ) innerhalb des globen Netzes. Aufteilen der Nachrichten in Pakete
4. Transport Ebene
Übertragung der Meldungen unabhängig vom Datennetz.
5. Sitzungs Ebene
Steuerung der logischen Verbindungen ( Verbindungen zwischen Reden - Prozesse ) 6. Darstellungs Ebene (Präsentation)
Interprätation der übermittelten Pakete.
7. Anwendungs Ebene (Applikation)
Informationsdienste für Anwendungen 1,2,3 => Kommunikationssysteme 1.2 Schichten Konzept
Terminologie: - Service User - Service Provider
- Service Access Point ( SAP )
[= Sockets im Falle von TCP / UDP ] - Protokoll Data Unit ( PDU )
- Protokoll Entity Funktionen:
- Encapsulation Daten komprimieren/codieren zur schnelleren Übertragung & Sicherheit
- Segmentation Daten können nicht so schnell weitergereicht werden, wie sie ankommen.
( Ethernet nur 1500 Byte auf einmal Token Ring 4000 Bytes )
=> Daten zerlegen und mit Identifizierung versehen um sie wieder zusammensetzen zu können.
- connection Establishment / ( Verbindungsaufbau, abbau ) Close
- Flow Controll Verbindung ist aufgebaut, Daten werden übertragen
( Flußkontrolle ) Puffer des gegenübers voll => bitte um Wartezeit
=> es darf nicht gesendet werden
! Verbindung muß bestehen bleiben.
- Error Controll Wenn Daten nicht “verstanden” werden ( Fehlerkontrolle ) => Korrektur des Packets
- Multiplexing Mehrere Verbindungen pro Kanal zu übertragen Informations-Aufbau: (Meldungsaufbau) innerhalb des Schichtenturms.
Kommunikationsmechanismus zwischen Schichten Service Spezifikationen:
- Request - Indication - Response - Confirm
Protocol Operation Timer Interface: Abarbeitung in Echtzeit!
Menagment Interface: Fehler?-> Bereinigung Kap 2: Protokoll-Klassifikation
2.1 Simple Nonpolling (Prot) Vereinbarung
DTE = Daten Terminal Equipment
1. RTS/CTS - Methode
Verbindunsaufbau ( Handshake / MODEM - Leitungen ) Ÿ RTS (4) ->
Ÿ CTS (5) <- Ÿ DTR (20) ->
Ÿ DSR (6) <-
Ÿ RD (2) ->
Ÿ RD (3) <- Ÿ Erde (7) ---
DTE RS232C DTE
Beschreibung RS232C:
Pins: 1 Schutzerde, 2 Sendeleitung, 3 Empfangsleitung 7 Betriebserde +3 bis +15 = 0, -3 bis -15 = 1
2 3 4 5 6
RTS CTS 20
Asynchron: Bitweise übertragen:
T => Baud - Rate
Ÿ 9,6 Kbit/sec Ÿ
Ÿ 56 Kbit/sec Ÿ
Synchrone - DÜ
Datenübertragung
DATA
CTS <- off (Ende) 2. Xon / Xoff - Methode
Ÿ Kein Verbindungsaufbau Ÿ Keine Bestätigung
Start Data 5-6-7 Parity Stop
1 Bit 1 1/2 Bit even 2Bit
odd
Start
Stop
T
Takt Tx Rx
SYN SYN Kopf DATEN BCC
BCC ~ CRC
PAD Pause
0x16 0x16
max 1-1.5sec
Ÿ Flusskontrolle mittels Xoff 2.2 Polling / Selekt Konzept
Konfiguration: Punkt zu Punkt Verbindung Verbindungsaufbau:
A) Data Receive: - Poll (Aufforderung Daten zu senden)
B) Data Send: - Select / ACK (Aufforderung Daten zu empfangen ) NAK ( not ACK ) ( ACK = Acknowledged) P = Primary ( Master )
S = Secondary ( Trabant ) Verbindungsaufbau:
A) EOT B) EOT
Konfiguration: Multipunkt - Verbindung ( 1 Binary, und Secondary über1 Kanal! ) A) Master - Slave - Verbindung
B) Slave - Slave - Verbindung 2.3 Fehlerkontrolle
Mechanismen:
Ÿ STOP & WAIT
Ÿ Zeitzähler -> Zeitüberwachung
Ÿ Wiederholzähler-> Wiederholungs - Überwachung Ÿ Durchnummerierung von Meldungend
(Pol, Frames)
Ÿ Durchnummerierung von Bestätigungen Szenario: STOP & WAIT mit WZ + ZZ
D0
Auswertung Bestätigung
BCC Kopf Pos. ACK Neg. NAK D1
STOP nac 1. Sendung WAIT
WAIT => ZZ setzen
ACK0
D1 WZ =+1
WAIT WZ = 0 ACK1
ZZ = 0
D0 ACK0
1. STOP & WAIT:
Vorteile: - Einfach zu implementieren.
- Datiepakete werden nicht durchnummeriert Nur die ACK-Pakete werden nummeriert Bzw. ACK0 / ACK 1
Nachteile: Performance WAIT intervall >>> Sendeintervall Beispiel: BSC / MSV1 ist laut STOP & WAIT Mechanismus implementiert 2. SELECTIVE REPEAT::
Sehr selten verwendet 3. GO-BACK to N
( Auf Folie ausbessern bei Methode GO-BACK-N auf der unteren Leitung fehlt ACK1 ) 2.4. Flußkontrolle:
Wieviele Pakete sind ohne Bestätigung nacheinander zu senden????
Abängigkeit:
Ÿ Puffergrößeauf beiden Seiten
Ÿ Auswertungszeit (Verfügbarkeit) auf beiden Seiten
Lösung: Anzahl Pakete wird vor der Übertragung von beiden Seiten ausgehandelt Fenster-Technik (WINDOW)
Sliding Window
2.5 Zeichenorientierte Protokolle für DataLink Ebene / WAN Varianten:
Ÿ BSC (IBM) -> Labor Übung Ÿ MSV1 (Siemens)
Ÿ DDCMP (DIGITAL) 2.5.1. BSC
Phasen:
Ÿ Verb. Aufbau
Ÿ Datei-Übertragung / Text-Übermittlung Ÿ Verb. Abbau
Prinzip:
Ÿ STOP & WAIT
Ÿ Master-Slave ( Sendeaufforderung / Empfangsaufforderung )
Polling / Select
Ÿ Synchron Datenübertragung Ÿ Zeichenorientiert
Formate:
1. Non-Transparent-Data
BCC: Wird berechnet (ähnlich wie CRC) gemäß eines vorher vereinbarten Algorithmus
Über alle Daten einschließlich ETX ausschließlich STX BCCS vgl BCCE -> Ergebnis -> pos. ACK
-> neg. ACK (NACK)
PADPAD SYN SYN STX DATA
ETX
BCC PAD Sonderzeichen
S. E.
BCCs BCCe
2. Mehr-Block Übertagung -> Leader = Feste Länge
( Information bezüglich Adresse des Empfängers = Z.B. Innerhalb einer Multipunkt-Konfiguration ) Protokoll-Ablauf:
Bemerkung: Es gibt KEINE Std. Darstellungsform.
Varianten:
Ÿ Als Zustandsdiagramm Ÿ Als Flußsequenzen Ÿ Etc.
PAD
SYN SYN ENQ PAD Empfang ACK0
Empfang ENQ
ACK0 Station bereit, Verbindung aufzunehmen.
(Meldung zu empfangen)
SYN SYN STX DATA PAD
BCCETX
unnumerierte Blöcke
Empfang Block
BCCm vgl. BCCs => OK
(vorausgesetz: STX & ETX erkannt!
ACK1 STOP&WAIT
... DATA ... Empfänger
( pos. ACK werden alternierend (ACK0/1) gesendet)
ACK0
EOT
.... Station wartet erneut auf
Verbindungsaufbau Verbindungsaufbau
Master Station
Ablauf-> Fehlerfrei
Ablauf-Seqeunzen:
1: Fehlerfreier Ablauf bei DÜ
Anfrage = ENQ
Bestätigung 0 = ACK 0 1 = ACK 1
Ablauf -> Fehlerkontrolle ( Sequenz ) Anfrage
Best. 0 Datenblock
Best. 1
Datenblock Best. 0 usw.
A B
Fehler
Fehler
TIME-OUT Datenblock n
Best 1 Anfrage Best 1 Datenblock n+1
Wait ca. 3sec a)
Schlussfolgerung
( - DBlock n richtig angekommen - Weiter mit DBlock n+1 )
b) Datenblock n
Best 1
Datenblock n+1 Wait ca. 3sec TIME-OUT Anfrage
Best 1
Datenblock n+1 usw.
Best 1 => Datenblock n ist zuletzt richtig erhalten.
Datenblock n+1 erneut senden
Flußkontrolle:
A Verzögerung durch Sender
B Verzögerung durch Empfänger
A B(Sender)
D. Bl(n)
Verz. Best(DLF DLF)
WZ=0 keine mögl.
D.Bl(n) aus zu W.
Wartezeit = 2sec
Wartezeit = 2sec VerzögZeit)
Anfrage (ENQ)
(DLE DLE) ENQQ
2sec Best.1
D-BL(n+1) Best 0
A B(Sender)
Zeitraum ca. 2sec D. Bl(n)
Best.1
Wartezeit Verzögerung( STX ENQ)
Wartezeit
Zeitraum ca 2sec Rückfrage (NAK)
(STX ENQ)
NAK Zeitraum ca 2sec
D. BL(n+1)
ACK0
2.5.2. MSV1
MSV1 basiert auf BSC Pasen: = BSC
Prinzip:
Ÿ Ähnlich BSC Ÿ Unterschiede:
Ÿ Die Initiative zum Senden oder Empfangen ist nur auf der Seite des MASTERS
Formate: = BSC
Konfig ->Pkt zu Pkt-Verbindung
Mehrpaket-Verbindung ( Verbindung MSV2, MSV1 + KMS ) Prot.-Ablauf: Darstellung ( Kein Standard )
Konventionen:
Initiative
nur auf M-Seite - Sendeauff: Polling -Empfänger: Selekt.
_______________
RVI -> Reverse Interrupt
WABT => Wait Before Transmit (Verzögerung) _______________
DVA (Master)
Terminal ( Sklave )
Zeichen die von Term empfangen werden.
Zeichen die vom Term nicht richtig empfangen sind
Zeichen die von DVA empfangen werden
bzw nicht richtig empfangen
WZ DVA WZ T ZZ DVA ZZ T
Data-Link Pysikalisch
WAN LAN -BSC MSV1 DDCMP
HDLC (Bestandteil der x.25 def.) -(SDLC)
2.5.3 DDCMP (Digital Equipment) Verbesserungen:
Ÿ Längere Daten werden übertragen Ÿ Meldungen werden durchnummeriert
Ÿ Fehlerkontrolle: Go Back to N ( folge vom durchnummerieren ) Ÿ Bessere Informationen im Falle von negativer Bestätigung Formate:
1. Nummerierte Datenblöcke:
Ÿ Count: #Bytes innerhalb des Datenfeldes.
Ÿ Flag: Steuerung der DÜ-Richtung
Q-Bit = 1 => d.h. Es wird der Empfangsstation gemeldet, daß nach dem Blockende SYN-Zeichen folgen
S-Bit = 1 => - wird der Empfangsstation das Ende der DÜ gemeldet.
(Select) - sie wird zur Antwort aufgefordert Ÿ Rcv.Nr => # des zuletzt korrekt empfangenen Datenblocks Ÿ Tsm.Nr => Sendelaufnummer für den gerade gesendeten Block 2. Unnummerierte Blöcke
2.1 -> ENQ-Identifizierer:
A) -> ACK
B) -> NAK -> anhand von Type- und Subtype - Felder werden die Gründe angegeben.
C) -> REP-Message D) -> START E) -> START-ACK 2.2 DLE -> Id.
Maintanance Message
Response entspricht RCV Sender Nr. Entspricht RSV Empfänger S
Y N
S Y N
S O H
Count Flag
Rcv.Nr Tsm Nr St. Adr Header
BCC Header 14B 2B 8Bit 8Bit 8Bit 16Bit
Data-Feld Modulo8
BCC Data
16 Bit 8B
S Y N
S Y N
E(D) N(L) Q(E)
Type Subtype Flags Response Nr. St.Adr. BCC
8Bit 6Bit 2Bit 8Bit 8Bit 8Bit 16Bit
3. X.25 ( DATEX-P )
Packet-Vermittlungs-Netz.
Architektur: S.A-Blatt X.25/1 Ebene1 -> X.21
-> X.21 bis = RS232C
DEE = Data Endeinrichtung DTE = Data Term Equipment
DÜE = Data übertragungs Einrichtung DCE = Data Communication Equipment Zugangsmöglichkeit: Siehe Arbeitsblatt 3/2 PAD = Packet Assembly Disassembly Triple X Recommandation: X.28, X.29, X.3 Ebene 2:
Ÿ Steuermechanismen für die Übermittlung von Meldungen.
Ÿ Varianten: LAP -> Link Access Protocol
Unterstützt eine nicht symetrische Betriebsart ( M - Slave ) LAPB -> LAP Version B
Unterstützt symetrischen Betrieb
( erlaubt jeder der beiden Stationen die initiative zu ergreifen.) LAPB ist auch als HDLC bekannt
DEE DÜE
Transmit Controll Recv Indication
SIGNAL ELEM TIMING BYTE TIMING
Gnd
DTE DCE
X.21 Recommandation of ITU(CCITT)
Funktionen:
Ÿ Auf- und Abbau der Verbindung zwischen DEE und X.25-Netzknoten.
Ÿ Fehlerkontrolle durch Rahmenprüfung: Fortlaufende Nummerrierung der Datenrahmen.
Ÿ Fehlerkorrektur von fehlerhaften Meldungen.
Ÿ Weitermelden von nicht korregierbaren Fehlern zur nächsthöheren Ebene.
Ÿ Übertragung mit voller Daten-TRANSPARENZ durch festgelegtes Format.
Format:
Typen:
A) Daten -> I-Frame
B) Steuer -> S-Frame ( Supervisory ) -> U-Frame ( Unnumberd )
Control Frames:
S-Typ -> 4 Varianten U-Typ -> 15 Varianten FLAG Adresse Control 01111110
Data CRC FLAG
8Bit 8Bit 8Bit 16Bit
01....10
X.21/X.21bis HDLC X.25-Ebene
DLC Phys.
X...., X....
X.25 ISO. RM
(LAP,LAPB) Wiederholung
Höhere Protokolle
B) Stations-Arten B1: PRIMARY:
Ÿ Übernimmt die Kontrolle der Verbindung
Ÿ Primary sendet sogenannte “COMMANDS” und erhält als Antwort ->
“RESPONCE”
B2: SECONDARY:
Ÿ Agiert wie ein Sklave
Ÿ Antwortet mit “RESPONCE” und “PR-COM”
B3: COMBINED:
Ÿ Sendet und erhalt “COMMANDS” und “RESPONCE”
Ÿ Eine Combined-Station hält Verbindung nur mit einer anderern Combined-Station
C) Operations-Modi (Betriebsarten)
C1: SNRM: Set Normal Responce Mode
SEC darf nur dann senden, wenn sie die entsprechende ERLAUBNIS vom PRIMARY erhalten hat.
D.h. PRIMARY muß den SECONDARY pollen.
C2: SARM: Set Asynchron Responce Mode SECONDARY darf
ohne Erlaubnis senden D.h. PR muß nicht den SECONDARY
pollen.
Vorteil: Höhere Effizienz
C3: SABM: Set Asynchron Balanced Mode Verwendet für
COMBINED-Stations die ohne ERLAUNIS der
Partner-COMBINED senden darf.
D) Konfigurationen
D1: Unbalanced:
[UN: Unbalanced Normal]
Ÿ Punkt zu Punkt Verbindung oder Multipunkt Ÿ Hdx oder Vdx
Ÿ PRIMARY ist verantwortlich für die Festlegung der Operations-Modi
P S1
S2
S3
D2: Symetrical:
[ UA: Unbalanced Asynchron ] Ÿ Jede Station erhält 2 logische
Teile
Ÿ Jedes Teil steht mit dem Partner-Teil in Form von Punkt zu Punkt unbalanced in Verbindung.
D3: Balanced:
[ BA: Balanced Asynchron ]
Ÿ Punkt zu Punkt Verbindung zwischen den 2 C-Stationen
Ÿ C-Station hat den gleichen Status und kann jederzeit Informations-Transfer initieren.
Ÿ Jede Station hat eine ähnliche Verantwortung für die Überwachung/Steuerung der Verbindung
E) HDLC-Varianten:
E1: LAP: Link Access Procedure
Ÿ Unterstütz eine Unbalanced-Operation-Modi
Ÿ Es ist erforderlich daß beide Partner die COMMANDS => SARM und UA senden bevor eine Verbindung zustande kommt.
Ÿ Festlegen einer PRIMARY-Station und einer SECONDARY-Station ist absolut notwendig.
E2: LAPB: LAP Balanced
Ÿ Unterstützt eine Balanced-Operation-Modi
Ÿ Ein symetrischer Betrieb ist möglich da jeder der beiden Stationen eine logische PRIMARY-Einheit beinhaltet.
E3: LLC: Logical Link Control ( IEEE 802.2, ISO 8802.2 ) (( 802 ist LAN .x ist Untergruppe )) Ÿ Erlaubt die Schnittstelle zwischen LANs und WANs
Ÿ Verwendet Asynchronos Balance Mod-Opartion-Modi
Ÿ Liefert die Schnittstelle zwischen höheren Schichten und LAN-MAC-Ebene ( MAC => Medium Access Controll )
E4: LAPD: LAP für D-Channel Ÿ Verwendet als DLC für
ISDN-Netze
( ISDN -> Kanäle B1 + B2 + D ) (B sind Datenkanäle und D Kontrolleitung)
E5: LAPX: LAPB- eXtended.
Ÿ Verwendet für Teletex Standards
P
S
P
S
Station A Station B
C C
F) Meldungsformate (Bitorientierte Protokoll)
Bem: Innerhalb des Daten-Stroms erscheint NIEMALS ein Bitmuster der gleichen Form wie FLAG.
Der Sender prüft den Bit-Strom und inseriert entsprechende Bits (Bit-Stuffing ) falls notwendig.
Meldungstypen:
Ÿ I-Frame -> Information Frame
Ÿ S-Frame -> Supervisory Frame ( 4 Mld ) Ÿ U-Frame -> Unnumbered Frame ( 14 Mld ) I-Frame:
Bem.: Bestätigungssegementnummer: Meldungsnummer die zuletzt korrekt erhalten wurde.
P/F -> Poll Es wird signalisiert, daß der Empfänger/sender aufhört zu senden -> Final und auf Antwort wartet.
S-Frame:
FLAG 01111110
Adresse Kontroll Daten (Bit-Strom)
CRC FLAG
011...10
8Bit 8Bit 16Bit
Bestätiguns Segmentnummer
7 6 5 4 3 2 1 0
0 ID für I-Frame P/F Meldungs-Segmentnummer
7 6 5 4 3 2 1 0
Bestätigungs Segmentnummer
P/F Typ
0 1
0 0 -> RR Receive Ready 0 1 -> RNR Receive Not Ready 1 0 -> REJ Reject
1 1 -> SREJ Selective Reject
U-Frame:
Bem: 0 0 0 x 1 1 -> SARM: Set Asynchron Response Mode
1 0 0 x 0 0 -> SNRM: Set Normal Response Mode:
-> SABM: Set Asynchron Balanced Mode:
-> DISC: Disconnect -> SIM: Set Init Mode -> UP: Unnumbered Poll
. . -> UI: Unnumbered Inform
. . -> XID: Exchange Identification
. . -> UA: Unnumbered ACK
-> CMDR: Command Reject -> DM: Disconnect Mode
-> RD: Request Disconnect Mode -> RIM: Request Init Mode -> FRMR: Frame Reject Protokoll-Ablauf:
Phasen:
Ÿ Verbindungs Aufbau Ÿ Daten Übermittlung Ÿ Verbindungs Abbau
7 6 5 4 3 2 1 0
Typ P/F 1 1
ID- für U-Frame Typ
A) Fehlerfreien Protokollablauf: (Bsp)
B) Fehlerhafter Protokollablauf
PRIMARY SECONDARY
Verb.
Aufbau
SNRM,P
(U-Frame) UA, F
I 0,0/ I 1,0 / I 2,0,P Segm. Nr Best Nr.
I 0,3/I1,3/I2,3/I3,3/ P/F = 1 =>
Warte auf Best d.h. -Alle Mld bis Mld #3 sind
korrekt angekommen - Ich warte auf Mld #3 I 4,3,F
I 3,5/I 4,5/I 5,5,P
I5,6/I6,6/I7,6/I0,6,F I6,1/I7,1/I0,1,P
PR,1,F (S-Frame) I1,1/I2,1,P
PR,3,F
DISC,P
UA,F
Datenübermittlung
Verb.
Abbau
PRIMARY SECONDARY
Verbindungsaufbau
... ...
I0,0/I1,0/I2,0,P
I0,3/I1,3/I2,3/I3,3/i4,3F
I3,5/I4,5/I5,5,P Meldung #4 kommt nicht an
I5,4/I6,4/i7,4/i0,4,F
Es wird nur Meld #3 bestätigt I4,1/I5,1 /I6,1,P
Ab Meldung #4 werden alle bereits gesendete Meldungen erneut gesendet
I2,1,P
PR,2,F I2,1,P
PR,3,F
3.3 X.25 Ebene 3
Spezifiziert die Mechanismen für Auf- und Abbau der Verbindungen sowie die Regeln für das Betreiben der virtuellen Verbindungen.
Funktionen:
Ÿ Auf- und Abbau von gewählten virtuellen Verbindungen Ÿ Bereitstellung von permanenten virtuellen Verbindungen
Ÿ Multiplexen der physikalischen Leitung in bis zu 4096 logische Kanäle Ÿ Flußkontrolle getrennt für jeden Kanal
Ÿ Fortlaufende Nummerierung der Datenpakete zur Sicherstellung der Reihenfolge beim Empfänger
Ÿ Möglichkeit zur Unterbrechung des normalen Datenflusses unter Umgehung der Flußkontrolle
Meldungstypen Konfig:
Typen
1. Call Setup-Clearing 2. Data & Interrupt 3. Flow Control & Reset 4. Restart
5. Diagnosis
Op Modi für verschiedene Verbindungsarten
SVC => switched virtual call ( Gewählte Verbindung ) PVC => permanent virtual call
DEE
DTE
DÜE
DCE
DÜE
DCE
DEE
DTE
Meldungsformate:
P(R) = Received Pak#
P(S) = Sended Pak#
16 Gr. Nummer
256 Kanäle/Gruppe => insg. = 4096 M = 0: letztes Paket
= 1: Paket folgt
Kap 4: Data Link für LANs 4.1 Konfig / Topologien:
A) Bus / Baum B) Ring C) Star D) Hybrid A) Bus
Bem: Ein als Ring angeordnetes System wie oben beschrieben ist trotzdem ein Bus, da er an beiden Enden terminiert wird.
P(R)
7 6 5 4 3 2 1 0
P(S) 0
log. Kanal Gr.Nr logische Kanal Nr.
M Kennzeichen des Formates
Benutzerdaten
50 Ohm
Terminator passive Ankopplung
shared Medium
(d.h. Kapazität: Falls 10St
Medium 10Mbit/sec
Erg.-> max. Durchschnitt.1Mbit/sec/St
B) Ring
Ÿ Meldung passiert alle Stationen
Ÿ Bem: Falls eine Station ausgeschaltet wird => ist der Ring unterbrochen Lösung: Trennung von Station und
Netzkopplung
Topology = STAR Stationszustände:
Ÿ Hörer Ÿ Transmitter Ÿ Bypass
4.2 Data Link Schichten Architektur
Medium Access Control Logical Link Control St
St
St
Ring-Leitungsverteilung
St St
Relays
1 n
Data Link
Physik Ebene
PHY
PMD: Coax, FO, UTP; STP Baseband(10MHz) Broadband
MAC : 802.3->CSMA/CD(Eth) 802.5->Token Ring
LLC: 802.2 Netw.
Mgm.
802.1
4.3 MAC für CSMA / CD - Netze:
Prinzip:
CS = Carrier Sense MA = Multiple Access CD = Collision Detection
Nach Kollilsion folgt ein sogenanntes: Backoff Backoff-Zeit = Random Zahl
CD CS = ? CD CS = ?
Kollision
Inter Frame Gap: Pause nach Senden, benötigt, damit die anderen Stationen feststellen können ob Netz frei.
Jam Size: Diese Bits müssen noch gesendet werden, damit jede Station Zeit hat zu erkennt, Das Kollision vorliegt.
- Architektur von 802.3 - MAC-Ebene
Anschlussmöglichkeiten:
A) Thin-Wire Anschluss LLC
MAC
PLS Physik: Signalising Data
Link
PMA AUI
MAU MDI Scnitt-
stelle
PLS+...
BNC
Thin Wire Coax-Kabel
max 180m
Shared Segment
B) Twisted Pair
C) Thick Wire (Yellow Cable - Gelbes Kabel) Slot-Time:
Ÿ Operations-Prinzip
Ÿ Slot-Time ist Zeit-Intervall (Worst-Case) um eine Kollision festzustellen
Slot-Time = 512bit x microsec.
Ÿ Back-off-Zeit:
k:= min (#Versuche, 10h) r:= random(0,2k)
Warte-Zeit (delay) := r * Slot-Time Signalising - Ebene:
Ÿ Übertragung findet in digitaler Form statt.
Ÿ Digitale Binärdaten werden gemäß “Manchester Code” umformatiert und übertragen.
Binäre DÜ
Erwünscht -> Ein Übergangssignal / Bit Lösung -> Manchester Code
Switch
RJ45 (8polliger Stecker)
Schnittstelle Twisted Pair
legt min. Länge des Frames fest 2,5km
1 0 0
1 1 1 0
4.3 Meldungsformate Typen:
A) Eth III (gemäß DIX-Vorschrift)
B) 802.3-Format gemäß IEEE-Empfehlung
Bzw. ISO-8802.3 - Std.
IS 8802.3 - endgültiger Std.
A)
Preamble -> Synchron
MAC-Adr = Hardware. XXX.YYY
Herstellerspezifisch Kartenspezifisch
Type: => Protokoll-ID: Protokoll, dass über MAC weiter transportiert wird.
Beispiel: 0800H -> IP Pause -> Inter Frame Gap = 9,6 microsec.
Diese Pause muss zwischen zwei Frames sein.
B) Ähnlich wie a bis auf Type-Feld Type -> Länge des Datenfeldes
Bem -> Ein Teil des Datenfeldes beinhaltet Header-Felder für die LLC-Schicht D.h. IEEE-Vorschirft schlägt die Verwendung von LLC (über den MAC) vor.
SFD = Short Frame Delimiter
LLC-Header
Preamble Dest.
MAC-Adr.
Source MAC-Adr.
Type DATA CRC
microsec.
8 6 6 2 46-1500 4
Bytes
9,6
Preamble Dest.
MAC-Adr.
Source MAC-Adr.
DATA CRC
microsec.
6 6 2 46-1500 4
Bytes
9,6
SFD Length PAD
7 1
Länge DSAP SSAP Control Prot. ID Type Data
1b 1b 1b 3b
LLC Header
SAP SNAP
DSAP/SSAP -> Dest / Source Service Access Point LLC -> ist standartisiert gemäß 8802.2
Erkennung der Meldungsformate( automatisch am Netz ) Falls Type-Feld > 1500 => Meldungstyp a Falls Type-Feld =< 1500 => Meldungstype b Adressen-Varianten:
A) Direkt: XXX.YYY
Herst. Spez. Kartenspezifisch B) Broadcast: FF...FF
C) Multicast: LSBit innerhalb MSByte = 1 Last Significent Most Significent
Verwendet für Adressierung von Gruppen von Stationen oder Anwendung innerhalb Station
Ethernet-Varianten (Vorschriftsmäßig)
10 BASE 5: 10 Mbit/sec, Basisband, 500 m Segmentlänge 10 BASE 2: ....
10 BROAD 36 1 BASE 5
10 BASE T Twisted Pair
Diese Verkabelungsvariante kann auch für Fast-Ethernet verwendet werden.
Schlußvolgerung: z. Zt werden fast nur Verkabelungen von Typ TP verwendet.
Ethernet Fast Ethernet
Baudrate 10 Mbit 100 Mbit
Interframe Gap 9,6 microsec. 0,96 microsec
Bit Time 100 microsec. 10 microsec
Slot Time 512 bits 512 bits
Transmit Attempt Limit 16 16
Backoff Limit 10 10
Jam Size 32 bit 32 bit
Maximum Frame Size 1518 Bytes 1518 Bytes
Minimum Frame Size 64 Bytes 64 Bytes
Adress Size 48 bit 48 bit
Geschwindigkeit 10 Mbit/s 100 Mbit/s
Kosten gering doppelt von Ethenet
Technologie:
IEEE-Standart 802.3 802.3
MAC CSMA/CD CSMA/CD
Topologie Bus/Stern Stern
Unterstütze Kabel Koax, UTP, LWL UTP, STP, LWL
“ TP-Kabel Cat. 3,4,5 Cat. 3,4,5
Max Länge der TP-Link
Element 100m 100m
Vollduplex-Ethernet (FDE) Ja Ja
Media Independent Interface AUI MII
Einschub Kabelvarianten
UTP unshielded
S/UTP screended unshielded
STP shielded
S/STP screened shielded
STP 150 Ohm 20MHz Tokenring
UTP-1 100 Ohm 100kHz -
UTP-2 -”- -”- Appeltalk
UTP-3 -”- 16MHz 10Base
UTP-4(cat4) -”- 20MHz Token-Ring (16MBit)
UTP-5(cat5) -”- 100MHz 100BaseTx
Cat.6 -”- 600MHz 1000Base
4.4 Token Ring
- Prinzip: Token Ring => A) 4MBit/sec definiert.
B) Verbesserte Variante -> 16MBit/sec (Early Token Release Methode) - Topology
- Meldungsformat AB´s (Ethernet) 1.26
Aufgabe
Meldungs-Aufbau für Cl <---> Server Verbindung Man braucht R#, BR# für die ganze Strecke
Lösung: -(Spione) Discovery Frames werden in das ganze Netz gesendet.
Ak1(Aktive Kopplung) St1
St2 Ak2
Ak3 St3
Ak1 Ak2 Ak8/16
St St
Ringleitungs-Verteiler
Lobe- Relays
R1
R2
R6
R3 R4
2 R5
1
3
4
5
6
7
8
Server Client Number)
BR(Bridge St1
St n
- Server analysiert die Discovery Frames und sendet einen Frame mit optimaler Wegbeschreibung (R#, BR#) zurück.
Discovery Frames + Weg-Beschreibung entspricht Aktion heißt Source Routing Bem: Source Routing entspricht nicht Ebene 3 des OSI-Modells
entspricht nicht Router
entspricht nicht Routing Algorithmus/Protokolle
Entfernen eines Frames vom Monitor:
Kap. 5. LLC Logical Link Control Prinzip:
Rolle: Unabhängigkeit zwischen höheren Protokollen und MAC-Ebene Anw: entspricht Protokol-Suiten z.B. TCP/IP, IPX, etc
LLC-Schnittstellen nach oben:
SAP = Service Access Points
M M=1
S1
S2
S3 S4
AMP
Managment Module Ringverwal- tung
LLC
MAC
Physik
Data Link
TR 802.5
- Ring Error Monitor - Network Manager - Ring Parameter Server
Meldungs-Arten: Typ 1: Datagramm
Typ 2: Verbindungsorientiert + Bestätigung Typ 3: Verbindungslos + Bestätigung Meldungs-Aufbau: innerhalb des Protokollstacks TCP/IP
Kap 6. Netzwerk und Transport-Schichten gemäß TCP/IP Verschriften (RFC) Vorschriften gemäß Request For Comment Spezifik-Vorschlag.
Adresierung innerhalb TCP/IP Netze 1. -> DA MAC = ?
-> IP Adresse des Empfängers = bekannt.
A) Erfahren ob Empfänger - innerhabl der IP-Domain ist - außerhabl der IP-Domain ist Vergleich IP-Adresse mit Eigene Subnet Maske.
IP-Adresse + SM => innerhalb
=> außerhalb B) b1) innerhalb
Per Broadcast-Meldung die MAC-Adresse erfahren.
IP-Addresse ----ARP----> MAC-Adresse B2) außerhalb
Meldung wird an einen Router (optimaler Router falls möglich) übergeben um sie Weiterzuleiten. Router übernimmt den Auftraug und versucht über einen optimalen Weg die Meldung zum End-Empfänger weiterzuleiten ( Bem: Dazwischen können Andere Router beteiligt werden)
Per Broadcast Meldung (ARP) die MAC-Adresse des Routers erfahren.
IP-Router (Default-Router) --- ARP ---> MAC-Adresse (Router) FTP; HTTP; SMTP; Anw.
TCP; UDP
IP; +...
LLC MAC-Eth
-TR
-BSC -MSV1 -X.25 Physik
LAN WAN
Transport
Netzwerke
DL
(HDLC)
6.1 Netzwerk Ebene
Adressierung: pro Station => -IP-Adresse -Subnetzmaske -Default Gateway
( Gateway ist ein alter Begriff für Router ) -Name
Adressierung der Stationen innerhalb eines globalen Netzwerks via Namen.
Bekannt -> Name des Empfängers Unbekannt -> IP-Adresse
Lösung: IP-Addresse wird erfahren von einem sogenannten DNS-Server Mittels DNS-Protokoll.
DNS-Server - beinhaltet Tabellen mit Zuordnung IP-Adresse -> Name als auch Zusätzliche Informationen.
IP-Addresse <--- DNS-Protokoll --- Name-Empfänger Aufgabe der Netzwerk-Ebene
Ÿ Adressierung
Ÿ Übertragung von Meldungen
Ÿ via verschiedenen Netzbereich zwischen Sender und Empfänger innerhalb eines globalen Netzes
IP-Adressen: 32 Bit (IPV4)
Klassen: A -> Fast Ausverkauft B -> Ausverkauft C-> Fast Ausverkauft Lösung: Varianten
A) Migration von IPV4 -> IPV6 B) Einsatz von Krücken!
Adressen:
Netz-ID Domäne
Subnetz (Abt, Fb)
Host-ID (Firma, UNI ...)
IP-Protokoll:
- Datagramm-Typ
(d.h. => Verbindungslos
=> keine Bestätigung ) IP-Meldungs-Format:
Einschub: Funktionsweise Traceroute:
Erst wird ein Paket mit Lebensdauer 1 geschickt, dann Lebensdauer 2, 3 ...
!! Es könnte passieren, das sich der Weg währenddessen ändert. !!
!!!! Prüfung: Identifikaiton der einzelnen
IP-Header-Information in Snifferdump !!!!
Subnetmask -> Beispiel: Subnetmaske = 255.255.255.240 IP-Adresse/Empfänger = X . X . X .16 240 -> .... 1111 0000 Maske
UND .... 0001 0000 0001 0000
Vergleich mit Resultat => Unterschied.
0000 0000 d.h.IP-Empfänger ist außerhalb
Ÿ IP-Format.
Ÿ TTL -> Vermeidung des ewigen Rotierens
-> Folge: Meldungstracing ( Traceroute ) Ÿ IP-Adressierung
Ÿ Adressgestaltung, Klassen Ÿ Subnetzmaske
Ÿ Domain Name Service
Falls IP-Adresse/Empfänger unbekannt aber Name/Empfänger Bekannt. Dann Domain Name Server wird per Protokoll angesprochen.
Prinzip:
Ÿ Namen-Struktur
Ÿ Auflösung Name/Empfänger ----DNS---> IP-Adresse/Empfänger Ÿ ARP -Adress Resolution Pool
Netzw. ( IP ....
LLC MAC
Dt/ WAN Physikalisch
IP-Adresse/Empfänger ----ARP---> MAC-Adresse/Empfänger ARP-Meldungs-Format
6.2 TCP-Transportebene Ÿ Protokolltypen:
Ÿ TCP: Gesichertes Protokoll:
Ÿ Verbindungsorientiert Ÿ Meldungsbestätigung Ÿ Flußkontrolle
Ÿ UDP ist ein ungesichertes Transportprotokoll = DATAGRAMM Ÿ TCP-Meldungsformat:
A)
- SP mit DP Prinzip
Szenario
Hostbereich X.X.X.1-14
TCP
Ports
A B
C Ports
Ports Station:
IP A
WAN/
LAN
TCP
TCP TELNET
FTP/S
20 21
TELNET
IP + Port-Nr = Socket A
20 21 23
23 FTP/C
IP = 1.1.1.1
R
1.1.1.17
1.1.1.2
Hostbereich X.X.X.17-30
!!! Wichtig für die Prüfung !!!
Feststellen ob die Adresse innerhalb oder außerhalb (über den Router) stattfindet A) Außerhalb
SubnetMask = .1111 0000 SubnetMask = .1111 0000
UND UND
Adresse Rechner = .0001 0001 Eigener Rechner = .0000 0001 .0001 0000 <--- Vergleich ---> .0000 0000 Ergebnis ungleich, deswegen außerhalb
B) Innerhalb
SubnetMask = .1111 0000 SubnetMask = .1111 0000
UND UND
Adresse Rechner = .0000 0010 Eigener Rechner = .0000 0001 .0000 0000 <--- Vergleich ---> .0000 0000 Ergebnis gleich, deswegen innerhalb
7. Anwendung ( ab 5.4.3 ) 7.1 FTP
Prinzip: - Client FTP - Prozess wird in Verbindung mit Server FTP - Prozess gebracht.
Voraussetzung -> Server-Prozess läuft permanent.
FTP TCP IP LLC MAC
20
7.2 Electronic Mail
Terminologie: gemäß X.400 MTA, MVA, Mailqueue - Architektur: FH-Implementierung - Prot. -Ablauf: SMTP
- Komandos: gemäß RFC 821 - Prot. -Ablauf: POP3
- Komandos: gemäß RFC 1460 7.3 HTTP Server
HTTP-Prot: Request-Response-Prot.
8. Konfiguration
8.1 PCs + LANs - Anbindungen an das INTERNET A) Methoden
B) Konfigurationen
A) Varianten: - Dialup - Verbindung --- Online-Account --- SLIP / PPP ( Fullfunction ) - Standleitungen
( in der Regel Telefon-Leitung
Geschwindigkeit >> Normale Telefonverbindung
8.2 Virtuelle Private Networks: VPN 8.3 Netzwerk Komponenten
8.3.1 Positionierung
1 1
2 2
3 3
7 7
Repeat Router/SLW3
Bridge/Switch Hub Gateway
8.3.2 Bridges
-Eth. Bridge -> Spanning Tree
Meldungen sollen nicht ewig rotieren, deswegen festgelegter Weg -TR Bridges -> Source Routing
Verbindung: TR <-> Eth.
D.h. 1) Umsetzung von TR-MAC <-> Eth-MAC
2) Umsetzung von Spanning Tree Algorithmus <-> Source Routing
8.3.3. Switches
Eigenschaften: - Erhöhung des Netzwerkdurchsatzes - Filterung
- Protokollunabhängig -Wire-Speed
TR
Eth.BR. -> In der Regel => Router wird eingesetzt.
Eth1 Eth2
Transport BR: Keine Umsetzung STA <-> SR nötig
Verbindung
Verbindung
St1 St10 St11 St2
“Switched”-Netze vs. “Shared”-Netze A) Shared (Kollisions Domäne)
Übertagungskapazität wird
“geshared”
LAN-BBreite St(Kap) = #St.
B) Switched
Arbeitsprinzip:
- Modularität:
- Kontrolle / Managment
Erfolgt via AGENTEN => MIB - dynamisch - statisch
MIB -> Standard: MIB I, MIB II, RMON I, II -> Privat: MIB
- Port Mirroring für Analyse S1 S2 ...
Sn Sniffer
Vermehrfachung der Bandbreite
...
Mirror Port
Sniffer Sniffer
sieht alles ( Sieht nur die verbindung
zum switch )
ATM TR Eth FDDI Gigabit
Slot1 Slot2 ....
- Wichtige Verbindungen werden mit Trunks realisiert (viel schneller)
- Cut Throug und Store and Forward
Cut Throug: schneller, gibt aber Fehler weiter
Store and Forward: langsamer, gibt aber keine Fehler weiter - Configurationsbeispiele
- VLAN
Switch 1
Switch 2
Switch 3 50
PC
50 PC
50 PC
Server Trunk
Trunk
n VLAN-1
VLAN -2 P1 P2 P3 P4
P10
P12 P12
Broadcast- Domäne
HUB P5 => 5xMAC-Adresse P5
Sx1 Sx6 ( Bei Realisierung über Ports, automatisch in einem VLAN )
Sl1 Sl7
VLANs sind voneinander GETRENNT VLAN-Aufbau basierend auf Ports
basierend auf MAC-Adresse basierend auf IP-Adresse
basierend auf Protokoll-(Anwendungs-Protokoll) VLAN-Routing entspricht Layer3 SWITCH
Arbeitsprinzip:
Methoden zwecks Beschleunigung der Verbindung die Router beinhalten Beispiel: 3COM-Lösung: Fast-IP-Verbindung
Besprechung vor der Prüfung
1. Netwerk architekturmodell.
Referenzmodell:
Impliziete Modelle: TCP/IP Bem: Physik:
- Serielle DÜ - Asynchron - Synchron - X.21 (kein Thema) 2. Data Link Ebene 2.1 WAN
- Zeichenorientierte Protokolle
BSC*(Lab), MSV1, DDCMP ( Erkennung von Protokoll-
prinzipien: Vergleiche ) - Bitorientierte Protokolle:
-X.25 - X.21
- HDLC \ Verleiche zu - Ebene 3 / Zeichenor.
Rolle, Ablauf.
2.2. LAN
2.2.1 MAControll = Zugriffsverfahren:
- CSMA(lab)/CD* (Analyse) - 10 / 100 MBit
Typ, Länge, Statistiken, Fehlerbehandlung, Adressierung - Token Ring: Prinzipien, Vergleich zu CSMA/CD
2.2.2 LLC
- Rolle, Konzept (SAPs), Kommandos (grobe Übersicht), Schnittstelle nach oben und nach unten. Erkennung bei der Analyse
3. Höhere Protokollebene(basierend auf TCP/IP) 3.1 Netzwerkschicht
- Adressierung innerhalb TCP/IP-Netze: IP, Subnetzmaske, DNS, Router Broadcast
- Steuerung: ARP, ICMP, (Trace), Fragmentierung - Analyse*(lab)
3.2 Transportschicht
3.2.1 TCP*(lab)(Analyse) Ablauf; Phasen(Verbindungsaufbau, abbau..) Schnittstellen nach oben und nach unten (Ports)
3.2.2 UDP*(Analyse) Vergleich zu TCP Anwendung
Transportebene Netzwerkebene
DL
Physik MAC(LAN) LLC(LAN)
3.3 Anwendungsschicht:
- FTP*
- E-Mail: Prinzip und Erkennung (Ports, ... ) - HTTP: Prinzip und Erkennung
4. Konfigurationen:
4.1 Positionierung von Netzwerk-Geräten:
HUB, BRIDGE, ROUTER
4.2 Bridge/Switch für Ethernet: - Konfiguration, Rolle, Spanning Tree Algorithmus Switch vs Bridge
- VLAN vs LAN 4.3 LANs-Anbindung an das INTERNET
- Konfiguration und verwendete Protokolle: PPP, TCP, X.25, SLIP, ISDN, ....
- Virtuelle Private Netzwerke: Rolle, Konfiguration und Mechanismus (Tunneling) 4.4 Routing
- Routing Algorithmus
- Routing Protokolle: nur RIP (mehr nicht)
- Verwendung/Rolle des Routers bei Adressierung innerhalb globale Netze.
