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Aufzählung der Netzwerktypen

  1. Allgemeines:

 

Ich möchte hier zu aller Anfang einmal über Datennetze im allgemeinen Rede und dann spezifisch auf ein spezielles System nämlich LAN eingehen.

Nun, was sind Datennetze eigentlich? Jeder von uns besitzt einen Computer, und beschäftigt sich ein wenig damit. Die einfachste und kleinste Möglichkeit ein Datennetz zu erstellen ist das Nullmodemkabel, mit dem die Möglichkeit besteht, zwei Rechner ohne Netzwerkkarte über ein einfaches Kabel zu verbinden.

Die erste richtige Möglichkeit, die ich euch in dieser Aufzählung näherbringen will, ist das Local Area Network, in der Kurzform LAN.

  1. Aufzählung der Netzwerktypen

 

    1. Local Area Networks (LAN)

 

Das Local Area Network (LAN) ist ein lokal begrenztes, privates Netz zur Datenübermittlung mit hoher Geschwindigkeit zwischen Dateneinrichtungen (Workstations) und angeschlossenen zentralen Dienstbringern (Servern). Die Kommunikation innerhalb eines LAN erfolgt verbindungslos, d.h. es erfolgt kein Verbindungsaufbau vor und nach dem Datenaustausch. Innerhalb dieses Netzes werden Datenpakete ausgetauscht, die mit einer Netzwerkadresse versehen sind. Die Stationen an diesem Netz und der angeschlossene Server erkennen die eigenen Adresse und nehmen das gesendete Datenpaket an. Im Server sind Programme und Daten gespeichert; er kann auch Anpassungseinrichtungen enthalten, die, die Kommunikation außerhalb des Lokalen Netzes ermöglichen. Übliche Übergänge sind X.25- oder ISDN-Übergänge (S0 oder S2M).

 

 

BILD 1 Grundstruktur eines LAN

 

 

Ein weiteres Kennzeichen von lokalen Netzen ist die Nutzung der gemeinsamen Übertragungsmediums mit der vollen Bandbreite für die Übertragung der Nutzinformation. Innerhalb des LAN gibt es keine zentrale Steuerung, die den Zugriff regelt. Der gemeinsame Kommunikationskanal ist auch nicht in Zeitschlitze aufgeteilt. Sondern stellt für jede Kommunikation mit der vollen Übertragungsrate zur Verfügung.

 

Der Zugriff auf das Übertragungsmedium wird bei verschiedenen LAN Typen unterschiedlich geregelt. Die beiden wichtigsten Zugriffsverfahren sind:

  • das Kollisionsverfahren ( z.B. Ethernet)

  • Zugriff nach erhaltener Sendeberechtigung (z.B. Token Ring)

Bein Kollisionsverfahren greifen die Stationen bei Sendebedarf in Konkurrenz zu anderen Stationen auf das gemeinsame Übertragungsmedium zu. Haben zwei Stationen gleichzeitig einen Sendebedarf, kommt es zu einer Kollision, die durch ein geeignetes Verfahren geregelt werden muß. Hierzu muß die Kollision erkannt, und die geeignete Prozedur gestartet werden, die den Stationen einen geregelten Zugriff auf das Übertragungsmedium nacheinander erlaubt. Bei dem zweiten Verfahren darf eine Station mit Sendebedarf erst nach Erhalt einer speziellen Sendeberechtigung auf das Übertragungsmedium zugreifen. Diese Sendeberechtigung kann zum Beispiel ein bestimmtes Bitmuster sein, welches nur einmal im Netz vorhanden ist und von Station zu Station weitergegeben wird. Eine Kollision findet in einem solchen Netz im Normalfall nicht statt, dafür muß eine Station vor dem Aussenden der Nutzdaten immer erst auf die Sendeberechtigung (Token genannt) waren.

 

 

2.2 Lokale Netze im Referenzmodell:

 

BILD Übersicht der LAN Festlegung nach IEEE

 

 

Wenn man das obig gezeigte Bild betrachtet, so kann man erkennen, daß die Schicht 2 in zwei Teilschichten aufgeteilt ist.

  • die MAC-Schicht (Medium Access Control)

  • die LLC-Schicht (Local Link Control)

 

Die MAC-Schicht ist unabhängig vom LAN-Typ definiert. In der MAC-Schicht wird der Zugriff auf das Übertragungsmedium geregelt und die Netzadressen der einzelnen Stationen ausgewertet. Durch die Dienste de MAC-Schicht stellt sich das gesamte LAN für zwei Partnerinstanzen der LLC-Schicht wie ein Draht zwischen den beiden Stationen dar. Die vielen möglichen Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen werden durch die Auswertung der Netzwerkadressen und die Zugriffsregelung auf das Übertragungsmedium auf viele mögliche Punkt-zu-Punkt-Verbindungen von LLC-Instanzen reduziert. Die verwendeten Rahmenstrukturen der MAC-Übertragungsblöcke werden in den folgenden Abschnitten je LAN-Typ dargestellt.

 

Die LLC-Schicht dient der Sicherung der Übertragung und Basiert auf einem HDLC-Verfahren. Den höheren Schichten werden drei verschiedene Dienste angeboten:

 

  • unquittierte, verbindungslose Übertragung

  • quittierte, verbindungslose Übertragung

  • verbindungsorientierte Übertragung

Der weitaus am Häufigsten in einem LAN benutzte Dienst ist der, der unquittierten verbindungslosen Übertragung. Bei diesem Dienst (LLC Typ 1) werden die Nutzinformationen in UI-Blöcken übertragen. Die UI-Blöcke sind den I-Blöcken des HDLC-LAPB-Verfahrens ähnlich, sie sind jedoch unnummeriert. Da in UI-Blöcken keine N(S) uns N(R) enthalten sind, können sie auch nicht quittiert werden. Eine Initialisierung mit SABM ist ebenfalls nicht notwendig. Der Sicherungsdienst beschränkt sich auf die Erzeugung und Prüfung der FCS in UI-Blöcken. Beim quittierten, verbindungslosen LCC-Dienst werden UI-Blöcke der LCC-Schicht durch die MAC-Schicht transportiert und von der Empfangsinstanz der MAC-Schicht bestätigt.

Der verbindungsorientierte Dienst der LCC-Schicht wird zur Zeit kaum von lokalen Netzen verwendet. Das verwendete Protokoll entspricht dem HDLC-LAPB-Verfahren.

    1. Ethernet

Im Ethernet werden Daten über einen gemeinsamen Übertragungskanal transportiert. Der Zugriff auf diesen Übertragungskanal erfolgt nach dem Kollisionsverfahren („carrier sense multiple access with collision detection“-CSMA/CD). Die Datenrate im Ethernet ist im allgemeinen 10Mbit/s. Jede Station, die Daten zu senden hat, versucht auf den gemeinsamen Datenübertragungskanal zuzugreifen, wenn sie ihn zuvor als frei erkannt hat. Greifen zwei Stationen gleichzeitig auf den Kanal zu so kommt es zu einer Kollision. Das CSMA/CD-Verfahren regelt diese Kollisionen. Durch dieses Verfahren wird die Buskollision erkannt, beide Stationen beenden die Übertragung und senden ein spezielles Kollisionssignal (Jam-Signal). Jede Station versucht die Aussendung ihrer Daten nach bestimmter Zeit wieder. Diese Zeit ist für jede Station unterschiedlich, da es ansonsten wieder zu einer Kollision derselben Stationen kommen kann. Hat sich nun eine Station durchgesetzt, so kann diese nun ihr vollständiges Datenpaket senden. Alle Stationen am LAN lesen diese Daten und vergleichen die Adresse mit der eigenen Adresse. Stimmen diese Adressen überein so werden die Daten anschließend von der Station übernommen. Netze nach dem CSMA/CD-Verfahren haben meistens eine Busstruktur.

 

 

BILD: Ethernetstruktur

 

 

Preamble
 
8
Destination Address
2 .. 6
Source Address
2 .. 6
Type
Field
2
Data Field
48 to 1500
FCS
 
4

Das Ethernet Paketformat.

Maximale Paketlänge: 1526 byte

Minimale Paketlänge: 72 byte

Preamable: 8-Byte-Synchronmuster aus abwechselnd 1 und 0

Destination Address: Zieladresse 2 bis 6 byte

Source Address: Quellenadresse 2 bis 6 byte

Type Field: Kennzeichnet Protokollinformationen oder Nutzdaten im Datenfeld

Data Field: Nutzdaten mit einer Länge von 48 byte bis 1500 byte.

Frame Check Sequence: Blockprüfzeichen

Minimaler Abstand zwischen zwei Paketen: 9,6ms

 

Die Reichweite in einem Ethernet hängt mit der Kollisionserkennung durch die Stationen zusammen. Die Kollision wird von den beteiligten Stationen innerhalb eines festgelegten Fensters dedektiert, die zeitliche Größe des Fensters ist durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Übertragungsmedium gegeben. Durch diese physikalische Gegebenheit ist die Ausdehnung eines Ethernets begrenzt. Durch den Einsatz von Bridges und Router können größere Netze gestaltet werden, da durch diese Elemente eigene Kollisionsbereiche (Kollisionsdomäne) gebildet werden.

 

BILD Segmentschaltung durch Brücken

 

Zur Bildung eines LAN auf Ethernet-Basis stehen inzwischen viele verschiedene Übertragungsmedien zur Verfügung.

 

Ethernet-Typ
Medium
Max. Länge
Bemerkungen
10Base5
(gelbes Koaxial-kabel
Koaxial-Kabel
500m
Die klassische Ethernet-Verkabelung Der Anschluß erfolgt über Transreciver und „Vampir“-Klemmen am Koaxial-Kabel
10Base2
(Thinnet oder Cheaper net)
Koaxial-Kabel
185m
Verwendet wird ein dünnes Koaxial-Kabel. Der Anschluß erfolgt über Transreciver und BNC-Stecker
10BaseT
Verdrillte Kupferkabel (geschirmt – STP oder ungeschirmt – UTP
100m
Die Stationen werden in einer Sternkonfiguration an sogenannte Sternkoppler herangeführt.
10BaseFB
Lichtwellenleiter
2km
Dieser Typ wird meist für Ethernet-Backbone-Netzte zwischen Sternkopplern verwendet.
10BaseFL
Lichtwellenleiter
2km
Der 10BaseFL Typ wird haupsächlich zwischen Regeneratoren eingesetzt.

Inzwischen werden vergleichbare Schnittstellen auch mit 100 Mbit/s angeboten (z.B. 100BaseT) auf die in diesem Referat allerdings nicht näher eingegangen wird.

2.3 Token Ring

 

Alle Endeinrichtungen und Server werden mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (Koaxial-, 4-Draht-Kupfer-Kabel oder Lichtwellenleiter) zwischen dem Sender einer Station und dem Empfänger der Nachbarstation zusammengeschaltet, so daß ein geschlossener Ring entsteht. Die Nutzinformationen werden von einer sendenden Station zu der adressierten Empfängerstation transportiert, indem alle Sender und Empfänger anderer Stationen, die zwischen den beiden Stationen liegen, mitverwendet werden. Die Sender und Empfänger aller Stationen und die Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen ihnen stellen zusammen das gemeinsame Übertragungsmedium dar. Für den Zugriff auf dieses Übertragungsmedium wird im Netz ein spezielles Paket von Station zu Station gesendet, das sogenannte „Token“. Das Token ist die Sendeberechtigung für eine Station am Netz. Stationen, die keine Daten zu senden haben, geben das Token an die nächste Station weiter. Stationen die Daten zu senden haben, können mit dem senden beginnen, sobald sie das Token empfangen haben, wobei immer nur eine Station Daten übertragen kann. Das Token wird dann als besetzt gekennzeichnet. Erst wenn die Daten von der Empfängerstation quittiert werden, ist das Token wider frei, und die nächste Station kann ihre Sendung beginnen.

Netze nach dem Token-Verfahren können als Ring oder als Bus mit 4 oder 16 Mbit/s ausgeführt sein. Die logische Struktur muß dabei auch nicht der geographischen Struktur entsprechen.

 

 

BILD: Token Ring Struktur

 

Token Ring Rahmenstruktur

 

 

Das Token Ring Zugriffsverfahren:

 

Beim Token-Verfahren wird der Zugriff auf das gemeinsame Übertragungsmedium dadurch geregelt, daß im Netz ständig ein bestimmtes Muster für das Zugriffsrecht (Token) wandert. Stationen die keine Daten zu senden haben geben den Token weiter. Stationen mit Sendewunsch senden nach dem Erhalt des Token ihre Daten an die gewünschte Station, und geben den Token anschließend wieder an die nächste Station weiter. Nur Stationen die im Besitz des Token Sind dürfen Daten senden, hierfür steht ihnen eine begrenzte Zeit zur Verfügung. Das Token wird nun als „besetzt“ gekennzeichnet und läuft nun zusammen mit den Nutzdaten durchs Netz, bis der Empfänger erreicht ist. Der Empfänger nimmt die Daten auf und sendet das Besetzt-Token zusammen mit einer Quittung an die Sendestation zurück. Nachdem die Sendestation die Quittung erhalten hat, wird wieder ein Frei-Token erzeugt und im Netz an die nächste Station gegeben.

Token Ring Zugriffssteuerung

    1. FDDI

 

FDDI (Fiber Distrbuted Data Interface) ist ein Hochgeschwindigkeitsnetz basierend auf die Verwendung von Lichtwellenleitern (Gradientenfaser 62,5 mm oder Monomodefaser 9,5 mm), es wird häufig als Backbone-Netz zur Verbindung von LAN eingesetzt. Ein FDDI besteht aus einem doppelten Glasfaserring, der zweite Ring dient im allgemeinen nicht zur Datenübertragung, sondern ist aus Sicherheitsgründen vorhanden. Dadurch kann in einem FDDI-Netz bei einem Ausfall einer Trasse eine Rekonfiguration vorgenommen werden, wodurch das Netz noch die volle Leistungsfähigkeit beibehält. Die Datenrate beträgt ca. 100 Mbit/s, die Reichweite ca. 10km (mit besonderen Maßnahmen 40km), das Zugriffsverfahren entspricht einem verbesserten Token-Verfahren. Im Gegensatz zu einem Token-Ring-Verfahren kann in einem FDDI-Netz jede Station an das Token anhängen, es können also mehrere Blöcke verschiedener Stationen in einem Token überragen werden.

 

 

 

BILD: Struktur eines FDDI-Netzes

 

FDDI-Rahmen:

 

 
SFS
 
 
 
 
 
 
 
FES
 
PA
4 bit
SD
2 bit
FC
2 bit
DA
4 .. 12 bit
SA
4 .. 12 bit
RI
0 .. 30 bit
Data
>0
FCS
8 bit
ED
1 bit
FS
3 bit

 

Token

PA
4 bit
SD
2 bit
FC
2 bit
ED
1 bit

SFS: Start of Frame Sequence

PA: Preamble

SD: Starting Delimiter

FC: Frame Control

DA: Destination Address

SA: Source Address

RI: Routing Information

DATA: Nutzdaten

FCS: Frame Check Sequence

EFS: End of Frame Sequence

ED: Ending Delimiter

FS: Frame Status

BILD: FDDI Zugriffssteuerung

2.5 Switching Technologien

Die herkömmlichen LAN in ihrer klassischen Netzstrukturen sind heute in der Praxis kaum anzutreffen. In den meisten Fällen ist weder Baum- noch Ringstrukturen anzutreffen, sondern vielfach werden Netzwerke sternförmig angelegt. Diese Struktur bietet gegenüber anderen eine höhere Flexibilität bei Veränderungen im Netz und eine leichtere Konfiguration, welche Anschlüsse beispielsweise zu einem Ethernet-Ast und damit zu einer „Colision-Domain“ gehören. Letzteres beeinflußt die Häufigkeit der Kollisionen im Netz und damit den möglichen Datendurchsatz. Aber auch mit diesen Maßnahmen kommt man aufgrund der Zugriffsverfaren auf das gemeinsame Übertragungsmedium über eine Auslastung von ca. 60% kaum hinaus. Eine Abhilfe soll hier die Einführung von sogenannten „Switching-Mode-Technologien

“ bewirken. Die lokalen Netzte verlassen damit das Prinzip des gemeinsamen Übertragungsmediums und wenden Mechanismen der Vermittlungstechnik an. Die sternförmigen Leitungen zwischen dem Switch und der Workstation stehen in ihrer vollen Bandbreite zur Verfügung, da diese nicht mit mehreren Stationen geteilt werden müssen. Für die einzelne Workstation bedeutet dies eine erhebliche Leistungssteigerung.

 

 

BILD: LAN Switching Technologie

 

In den meisten Fällen erfolgt die Vermittlung der Ethernet- oder Token-Ring-Rahmen anhand der MAC-Adresse. Durch ein zentrales Koppelelement können parallele Verbindungen gleichzeitig und unabhängig voneinander unterhalten werden, wodurch das Gesamtsystem eine weitere Leistungssteigerung erfährt. Mit den inzwischen zur Verfügung stehenden 100 Mbit/s-Ethernet-Schnittstellen können sehr leistungsfähige Netze gebildet werden, die teilweise sogar die Leistungsfähigkeit des ATM-LAN übersteigen. (ATM-LAN basiert auf vermittelter Kommunikation, sternförmiger Verkabelung und Koppelelementen in den ATM-Switches.

 

 

2.6 Die TCP/IP-Protokoll-Familie

In den höheren Schichte (oberhalb der LLC) hat sich in fast allen Systemen die DoD-Protokollfamilie durchgesetzt (DoD – Department of Defense). Diese Protokollfamilie wird auch unter dem Schlagwort TCP/IP (Transmission Control Protokoll/Internet Protokoll) zusammengefaßt das den Kern der DoD-Protokolle darstellt. Die Protokollentwicklung fand parallel zu der Definition des OSI-Referenzmodelles statt, wodurch einige Festlegungen nicht mit dem OSI-Referenzmodell übereinstimmen. Der TCP/IP-Kern umfaßt die Schichten 3 und 4, wobei IP einem Protokoll der Schicht 3 entspricht und TCP ein Schicht 4 Protokoll bereitstellt. Die Protokollfamilie TCP/IP ist in Unix.Systemen zu einem Defacto-Standart geworden, sie sind auf fast allen Unix-Rechnern verfügbar. Oberhalb der TCP-Ebene werden im DoD-Modell direkt die Anwendungen angesprochen. Bei diesen DoD-Anwendungen handelt es sich um vergleichsweise einfache Anwendungen im Vergleich zu der OSI-Definition einer Anwendung.

Die TCP/IP_Protokollfamilie

 

2.6.1. Adressen

In LAN wird, entsprechend der verschiedenen Ebenen, zwischen HW Adresse (Adresse an die MAC-Schicht), und der Internet-Adresse (IP-Adresse) unterschieden. Jede Einrichtung im LAN hat eine oder mehrere MAC- bzw. IP-Adressen, die der Einrichtung bekannt sind. Die MAC-Adressen im Ethernet zum Beispiel werden weltweit eindeutig vergeben, die IP-Adressen können je nach Konfiguration lokal oder weltweit eindeutig vergeben werden. Zur Unterstützung der gegenseitigen Abbildung von MAC- und IP-Adressen dient das Adress Resolution Protocol (ARP). Einrichtungen im LAN können anhand einer MAC-Adresse die IP-Adresse erfragen, die Übersetzung erfolgt durch ARP-Tabellen.

In höheren Schichten können die einzelnen LAN-Komponenten auch über Namen angesprochen werden. Die Verwaltung von Namen und IP-Adressen erfolgt in einem „Domain Name Server“ (DNS).

2.6.2 Das Internet-Protokoll (IP)

Das Internet-Protokoll entspricht einem Schicht 3 Protokoll, für den verbindungslosen Nachrichtentransport, basierend auf dem Datagramdienst. Jedes Paket hat ein Informationsfeld mit einer begrenzten Länge von maximal 64Kbyte. Längere Nachrichten müssen durch mehrere Datagramme transportiert werden; jedes einzelne Datagram ist dann ein Fragment der Gesamtnachricht und nimmt einen eigenen Weg durch das Netz. Da durch das Internerprotokoll keine Verbindung aufgebaut wird, entlang der die Datenpakete transportiert werden, sind in jedem Diagramm die Quellen- und Zieladressen enthalten. Die korrekte Reihenfolge der IP-Pakete wird nicht sichergestellt,, dies muß durch den Transportdienst der nächsthöheren Schicht erfolgen.

 

Leistungen des Internet-Protokolls:

  • Fragmentierung und Defragmentierung von Datenpaketen

  • Routing – Verkehrslenkung der Pakete zur Zielstation im gewünschten Net anhand der IP-Adresse und Tabellen in den IP-Routern

  • Fehlerbehandlung und Fehlermeldung (auf Wunsch)

Elemente im Nachrichtenkopf:

  • Längenangabe;

  • Dienstart (TCP;UDP oder andere – es werden diverse Protokolle unterstützt, denen jeweils eine Protokollnummer zugeordnet ist.

  • Identifizierung (zusammengehörender Pakete)

  • Mehr. Fragmete (es kommen noch weitere, oder es ist das letzte Paket)

  • Fragment-Offset (Position des Fragments in der Gesamtnachricht)

  • Lebensdauer (zeitliche Begrenzung der Lebensdauer dieses Paketes, max. 255, in der Praxis wird keine Sekundenbasis verwendet, sondern jedes Netzellement vermindert dieses Feld um 1)

  • Prüfsequenz für das Kopffeld

  • Quellen- und Zieladresse (verschiedene Formate werden unterstützt)

  • Optionsfeld (Sicherungen, Leitwegbestimmungen, Fehlermeldung, Zeitstempelung und vieles mehr)

 

Bei der gesicherten Datenübertragung wird ein spezielles Hilfsprotokoll verwendet, das „Internet Control Message Protocol“ (ICMP). Dieses Protokoll stellt nicht nur den gesicherten Datentransport für IP-Nachrichten bereit, sondern bietet auch weitere Analysemöglichkeiten in Fehlerfällen, oder auf Anfrage von Management-Instanzen.

Die Leitung der einzelnen Datenpakete erfolgt innerhalb des eigenen LAN direkt, außerhalb des eigenen LAN über Router. Router leiten die Datenpakete über angelegte Tabellen zum Zielnetz oder zum nächste Router, der für die Erreichung des Zielnetzes erforderlich ist. Die IP-Adressen sind weltweit eindeutig, aber nicht geographisch orientiert, wie beispielsweise Telefonnummern. Sie sind unterteilt in Organisation (z.B. Firma), Teilnetz (optional, kennzeichnet ein LAN von vielen vorhandenen) und Geräteadresse (z.B. Workstation).

 

 

2.6.3. Das Transmission Control Protokoll (TCP)

Das Transmission Control Protokoll TCP bietet einen verbindungsorientierten Transportdienst. Die Zustellung der Datenpakete sowie deren Reihenfolge wird durch den P-Dienst garantiert. Ähnlich wie bei HDLC-Protokollen werden positive Quittungen vom Empfänger an den Sender gegeben, bzw. die Wiederholung von beschädigten oder verlorenen Paketen angefordert. Alle gesendeten Datenpakete werden fortlaufend numeriert, um den Verlust einzelner Pakete erkennen, oder fehlerhafte Pakete neu anfordern zu können. Die TCP-Pakete enthalten Identifizierungen der Quellen und Zielanwendung. Die Zuordnung der Datenpakete zu den entsprechenden Zielanwendungen erfolgt über sogenannte „Ports“. Für Internetanwendungen sind feste Zuordnungen vorhanden, diese Ports werden als „well known „ Ports bezeichnet (z.B. FTP – Port =21, Telnet – Port =23). Die Nutzdaten werden durch die Schicht 4 nach TCP in Blöcke von maximal 64KByte aufgeteilt und n die IP-Schicht gegeben. Auf der Empfängerseite werden die Nachrichtenteile wieder zur ursprünglichen Nachricht zusammengesetzt. Da das unterliegende Internet-Protokoll auf dem verbindungslosen Transport von Nachrichten beruht, können beim Transport einzelne Datenpakete verloren gehen oder in falscher Reihenfolge beim Empfänger eintreffen. Zu den Aufgaben des TCP gehört daher die Wiederholung von Nachrichten, wenn der Empfang von der Partnerinstanz nicht innerhalb einer bestimmten Zeit bestätigt wurde. Wurden einzelne Fragmente der Nachricht in der falschen Reihenfolge empfangen, werden sie durch die Schicht 4 wieder in die ursprüngliche Reihenfolge gebracht. TCP kennt keine unterschiedlichen Blöcke mit entsprechenden Bedeutungen wie sie z.B. in X.25. definiert sind. Im TCP wird die unterschiedliche Bedeutung der TCP-Blöcke durch sogenannte Control Bits“ definiert. Unterschieden werden folgende „Control Bits“:

 

  • URG – Urgent Power gültig

  • ACK – Acknowlegement-Nummer ist gültig

  • PSH – sofortiges Übermitteln von TCP-Dateneinheiten an die Netzebene

  • RST – Zurücksetzen der Verbindung

  • SYN – Synchronisierung der Sequnenznummer

  • FIN – keine Daten mehr zu senden

Die Bedeutung eines Blockes wird durch das Setzen bzw. Rücksetzen bestimmter Bits bzw. einer bestimmten Bitkombination gegeben. Die Kombination unter Verwendung des TCP ist verbindungsorientiert, für die verbindungslose Kommunikation steht, auf de gleichen Ebene das „User Datagram Protocol“ zur Verfügung. Bei der Verwendung des UDP muß eine eventuell erforderliche Fehlersicherung entsprechend in noch höheren Schichten vorgenommen werden. Das UDP wird oft innerhalb von lokalen Netzen mit geringer Fehlerrate verwendet. Der Vorteil des UDP ist die höhere Geschwindigkeit für den Datenaustausch, da Verbindungsaufbau, Verbindungsabbau und die Bestätigung während der Kommunikation entfallen. UDP wird zum Beispiel von NFS (Network File System), RIP (Routing Information Protocol) und SNMP (Simple Network Management Protocol) verwendet.

Die Blöcke des UPD benötigen nur sehr wenig Steuerinformationen, entsprechend besteht das Kopffeld nur aus der Angabe des Quellen und Zielports (Anwendungsadresse), einer Längenangabe und einer „Checksum“ zur Sicherung des Kopffeldes. Der Austausch der Datenpakete erfolgt ohne vorherigen Verbindungsaufbau. Die Empfangenen Pakete werden von der Zieleinrichtung nicht bestätigt. Wie TCP verwendet auch UDP die Dienste des IP. 

TCP-Verbindungsablauf

2.6.4. Anwendungen:

  • Telnet – Remote Login: Das Telnetprotokoll ermöglicht einen Dialog zwischen Computersystemen die ggf. mit unterschiedlichen Betriebssystemen arbeiten. Der Telnetdienst basiert auf dem TCP Dienst. Die beiden Telnet-Partner verwenden als Basis der Kommunikation ein virtuelles Terminal, dessen Eigenschaften beiden Seiten bekannt sind. Weitere Eigenschaften können zwischen den Kommunikationspartnern verhandelt werden.

  • FTP – File Transfer Protocol: FTP ermöglicht die Übertragung von Daten und Programmen zwischen Computersystemen. Die Kommunikation unterscheidet zwei parallele Verbindungen, eine Datenverbindung und eine Steuerverbindung. Um auch zwischen verschiedenen Computersystemen Daten austauschen zu können verwendet FTP für seine Steuerverbindungen die Dienste von Telnet.

  • NFS – Network File System: NFS erlaubt den transparenten Zugriff auf entfernte Dateisysteme und periphere Geräte anderer Systeme. Dem NFS-Benutzer werden die entfernten Dateisysteme als virtuelle Laufwerke dargestellt, mit denen der Benutzer die gleichen Operationen wie mit den Lokalen Laufwerken vornehmen kann.

  • SNMP – Simple Network Management Protocol: Mit Hilfe des SNMP können LAN-Betreiber das Netz unabhängig vom LAN-Typ zentral Steuern und überwachen. SNMP hat sich als Defacto-Standard bei den Herstellern von LAN-Ellementen durchgesetzt und wird in fast allen Komponenten angeboten. Die Kommunikation basiert auf UDP und erfolgt zwischen einem Manager und mehreren Agents. Die „Agent“-Software ist in den einzelnen LAN-Ellementen (Server, Bridge, Gateway, Router, usw.) untergebracht. Auf Anfrage des Managers stellen die Agent Daten zur Verfügung oder führen bestimmte Überwachungen durch und berichten deren Ergebnisse auf Anfrage.

  • X-Windows: X-Windows bietet dem Anwender eine graphische Benutzeroberfläche in Form einer Fenstertechnik. Die X-Windows Anwendung arbeitet nach dem Client-Server-Prinzip.

  • LPR – Line Printer Spooling System: Unter der Verwendung von LPR können Daten auf entfernten Systemen ausgedruckt werden. LPR bedient sich des TCP-Dienstes. Bereitgestellt werden Steuerbefehle zur Einordnung von Druckeraufträgen in Warteschlangen, Anzeigen des Warteschlangeninhalts. Löschen von Warteschlangeneinträgen und Elemente zur Steuerung der Warteschlange. Auf dem Druck-Server muß ein sog. „line printer daemon“ gestartet sein.

  • DNS – Domain Name System: DNS unterstützt den Zugriff auf Netzellemente unter Verwendung der im DNS definierten Namen. Die Anwender und die Anwendungen können die DNS-Dienste nutzen um beispielsweise die Netzelemente über den DNS-Namen anzusprechen. Da DNS wandelt die verwendeten Namen der Netzelemente in IP-Adressen um.

2.7. Verbindungen zwischen LAN

Die Verbindung zwischen LAN-Systemen kann durch vier unterschiedliche Anordnungen erfolgen, die jeweils eine unterschiedliche Qualität der Verbindung bereitstellt.

 

  • Repeater

  • Bridge

  • Router

  • Gateway

LAN KOPPLUNGEN

Repeater stellen Dienste der Schicht 1 zur Verbindung bereit, um verschiedene Medien des LAN miteinander zu verbinden oder gleiche Medien durch Verstärkerfunktionen miteinander zu koppeln. Es ist die einfachste Art einer Netzkopplung; sie erlaubt es jedoch nicht verschiedene LAN-Systeme miteinander zu verbinden.

 

Bridge-Funktionen sind in der Schicht 2, der MAC-Layer untergebracht. Sie erlauben die Verbindung von LAN-Systemen des gleichen Typs. Für Schichten oberhalb der 2. Schicht sind Bridges vollständig transparent. Der Datendurchsatz zwischen zwei Systemen kann durch die Bridgefunktion begrenzt werden, indem nicht alle Pakete zum anderen Netz übertragen werden, sondern nur solche Pakete, die an die Stationen des anderen Netzes adressiert sind. Dadurch kann die Gesammtleistungsfähigkeit gesteigert werden. Ein Repeater ist hierzu beispielsweise nicht in der Lage, da er nur die reinen Schicht-1 Aufgaben übernimmt. Die Stationsadressen sind in der Schicht 2 definiert und können daher von einem Repeater nicht gefiltert werden. Bei Ethernet-Kopplungen werden die auftretenden Kollisionen durch Bridges nicht in das jeweils andere Segment übertragen.

Router-Funktionen sind der Schicht 3 zugeordnet. Sie unterteilen ein Gesamtsystem in verschiedene Untersysteme (Subsysteme), damit auch eventuell in verschiedene und unabhängige administrative Einheiten. Weiterhin können sie in einer komplexen Vernetzung auf Fehlerfälle und bestimmte Lastzustände im Netz flexibel reagieren und alternative Verkehrslenkungen für die Datenpakete bereitstellen. Router sind damit leistungsfähiger als Bridges. Sie stellen den Datenpaketen jeweils den besten Weg von einem zum anderen Netz zur Verfügung. Die Leitung der Datenpakete erfolgt anhand der erhaltenen IP-Adressen (IP-Router)

 

Ein Gateway ist die komplexe Art, zwei LAN miteinander zu verbinden. Es stellt Funktionen aller Schichten des OSI-Referenzmodelles zur Verfügung. Gateways können völlig verschiedene LAN miteinander verbinden und zwischen ihnen alle nötigen Anpassungen anbieten.

Beispiel einer LAN-Kopplung:

Im unten angeführten Bild ist ein Beispiel zweier Ethernet-LAN dargestellt, die über einen Router gekoppelt sind. Die MAC-Adressen sind in den Geräten fest eingestellt und stehen in keiner Beziehung zum jeweiligen Netz. Die IP-Adressen zeigen eine gewisse Struktur, die de