Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002 Grundlagen der Datenkommunikation Version 1.1.3...

Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002

Grundlagen der Datenkommunikation

Version 1.1.3 Dezember 2002

Vortragsfolien zur Unterlage

„Der PC im Netz“ISBN 3-7723-4015-6Franzis Verlag 2002


Kap. 2 verschiedene Organisationsformen der Datenkommunikation

zentrales SystemmehrstufigVerbundsystem

online vs. offline

Betriebsarten:

batch vs. dialogTeilnehmer vs Teihbaher

S. 18 ff.


Kap. 2 Abb. 1 – Organisationsform zentrale DV


Kap. 2 Abb. 2– Organisationsform mehrstufiges System


Kap. 2 Abb. 3 – Organisationsform Verbundsystem


Kap. 2 Abb. 4 – Betriebsarten von Datenfernverarbeitungssystemen

Betriebsarten

technisch

Anwendungssicht

batch

Dialog

Teilnehmer

Teilhaber

Realtime


Kap. 2 – Grundbegriffe der Vernetzung

Lokale Netze (LAN) unterscheiden sich -technisch –(heute noch) von Weitverkehrsnetzen (WAN)

Ein leistungsfähiges Netz benötigt ein starkes Rückgrat (Backbone)

Lokale Vernetzung: Kabel und Hardware nach der „strukturierten Verkabelung“

Es gibt Peer-To-Peer-Netze und Client-Server-Netze

Endgeräte und Anwendungen: Frontend, Backend Client, Server

S. 24 ff.

Komponenten für lokale Netze:LAN-KartenTwisted-Pair Kabel / RJ45-KabelHub (Sternkoppler)Switch (intelligenter Hub)


Kap. 2 Abb. 5 – Backbone

BACKBONE

Standort „A“ Standort „B“

Standort „D“ Standort „C“


Kap. 2 Abb. 6 – strukturierte Verkabelung

primär

tertiär

tertiär

tertiär

tertiär

tertiär

tertiärseku

nd

är

seku

nd

är


Kap. 2 Abb. 7 – Frontend, Backend, Client, Server

Frontends:

Netz:

Backends:

Web-ServerMail Server

File Server

BrowserNT Clients

BrowserNT Clients

BrowserNT Clients


Kap. 2 – Schnittstelle und Protokoll

Schnittstelle:

„Sprachregelung“Stecker, Spannungspegel, KabellängeProgrammaufrufe, Parameternamen, Rückgabewerte------ So , X. 21.....

Protokoll:

„Verhaltensregeln“wer redet wann, Verbindungsaufbau, Verbindungsabbau------ ftp, X.25 .......

S. 35


Kap. 2 Abb. 9 und 10 - Datenübermittlungssystem

DEE DÜE DÜE DEEÜbertragungs-

kanal

Übertragungskanal

DÜE DÜE

DEE DEE


Kap. 2 – Das OSI Referenzmodell

OSI-Modell Internet-Modell

7 (Anwendung) Application Layer

6 (Darstellung)

5 (Kommunikation)

4 (Transport) Transport Layer

3 (Vermittlung) Network Layer

2 (Sicherung) Link Layer

1 (Bitübertragung)


Kap. 2 – Standards, Normen und Gremien

IEEE

Lan-NormungIEEE 802

ISO

Europäische Normung

ITU / CCITT

Postgesellschaften

DIN

Deutsche Normung


Kap.3 – Abb. 11

Sender EmpfängerWandler WandlerNachrichtenkanal


Kap. 3 – Analog, Digital, Codes, Modulation

Daten = Messwerte

analog = kontinuierlich vs. digital = diskret

Übertragen von Messwerten => Kodieren von Daten

Dual-binär vs. Dezimal-Dekadisch

Modulation: digitale Daten auf analogem Netz

PCM-Verfahren

ISO-7-Bit Code

S. 47 ff.


Kap.3 Abb. 12

Digitalisierung PCM Verfahren

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Zeit

Sig

nal

[ m

V ]

0

50

100

150

200

250

dig

ital

isie

rt


Kap. 3 – Abb. 13

Amplitudenmodulation


Kap. 3 – Abb. 14

Frequenzmodulation


Kap. 3 – Kenngrößen: Geschwindigkeit und Fehlerrate

Leitungen deformieren Rechtecksignale

DÜE packen mehrere Bits in ein Signal

Schrittgeschwindigkeit, Übertragungskapazität, Transfergeschwindigkeit

Fehlerhäufigkeit: Anzahl fehlerhafter Bits / Gesamtzahl Bits

S. 63 ff.


Kap. 3 – Abb. 15

„1“

„0“

„1“ „1“

Zeit

Signal-Spannung


Kap. 3 – Abb. 16

Zeit

Signal-Spannung

1=0I

0=00

2=I0

3=I I


Kap. 4 – Bits und Leitungen

S. 71 ff.

Übertragungsarten: seriell vs. parallel

Bitsynchronismus und Zeichensynchronismus

Start-Stop-Verfahren vs. Synchronverfahren

Standverbindungen vs. Wählverbindungen


Kap. 4 – Abb. 17


Kap. 4 - Abb. 18


Kap.5 – Lokale Netze

S. 81 ff.

Netztopologien:Bus, Stern, Ring

CSMA / CD (BUS-orientiertes Übertragungsverfahren)

Ethernet: das häufigste CSMA/CD-Verfahren


Kap. 5 – Abb. 19

Ethernet-Rahmen IEEE 802.2/3Byte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte

Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Inhalt PreambelStartbegrenzung

ZieladresseQuelladresse

Länge DSAP SSAPCTRL Protokoll-ID

Type Nutzdaten, 38 bis 1492 ByteKontrollsumme (Frame Check Sequence, CRC)


Kap. 5 – Abb. 20 Ethernet – Zwei PCs ohne Hub

NIC

NIC

Kreuz-Kabel


Kap. 5 – Abb. 21 Ethernet – Mehrere PCs mit Hub

NIC

NIC

NIC

NIC

Hub


Kap. 5 – Abb. 22 Cheapernet-Kabel


Kap. 6 – Abb 35 Migration von Einzelarbeitsplätzen zu vernetzten Arbeitsplätzen

1.) 2.) 3.)


Provider A

Provider B

Provider C

Kap. 6 – Abb. 35 - Prinzip des WAN


12

A

5

C

B

3

4

Kap. 6 – Abb. 36 - Technik des WAN


Standort München

Standort Köln

Standort Düsseldorf

2 Mbit/s-Leitung

ISDN-Anschluss

Kap. 6 – Abb. 37 - Vernetzung einer Mittelstandsfirma


Kap. 6 – Abb. 38 ISDN - Prinzip des Anschluss

NTBA DigitalerVermittlungsknoten

Terminal-Adapter

Nebenstellen-anlage

ISDN-PC

ISDN-Telefon

G4-Fax

S0 Uk0


ISDNKarte

NTBA ModemISDN-Netz

AnalogesTelefon-Netz

Kap. 6 – Abb. 39 Peer-to-Peer Verbindung über ISDN und analoges Telefon


Kap. 6 – Abb. 45 ISDN - PC und Nebenstellenanlage

ISDNKarte

NTBA DigitalerVermittlungsknoten

Nebenstellen-anlage

Modem


Kap. 6 – Abb. 44 ISDN - interner Aufbau eines Terminaladapters

Beispiel für einen Terminaladapter

Schnitt-stelle

zu denTerminals

PAD

PAD

LAPB,LAPD

LAPB,LAPD

Steuerungs- undSignalisierungs-

konverterHDLC (LAPD)

BitratenadapterX.30 <-> V110

a / b Umsetzer

So-Schnittstelle

Mux/Demux

ISDN-Anschluß

So

Terminal

Terminal

analogesTelefon

G3-Fax

X.21/V.24

X.21/V.24


Kap. 6 – Abb. 40 Protokollstapel - cfos/Win über Capi

Anwendung für Modem

cfos / Win

CAPI

ISDN-Karte

NTBA


Kap. 6 - Abb. 42 ISDN Anschlussarten

ISDN-Anschluss

Euro - ISDN nationales ISDN

Basis-Anschluss

Primär- Multiplex- Anschluss

Basis-Anschluss

Primär- Multiplex- Anschluss

Mehrgeräte-Anschluss

Anlagen-Anschluss


Kap. 6 – Abb. 43 Anschluss Unix-Rechner an ISDN (über Terminaladapter)

X.25-Karte

TA NTBA ISDN-Netz

X.21 S0


Kap. 6 – Abb. 48 ADSL - Aufteilung der Frequenzbänder

Frequenz

POTS(analoges Telefon)

ISDN ADSL

0 Hz 4 kHz 130 kHz 1 MHz


Kap. 6 – Abb. 46 ADSL-Protokollstapel

Anwendung (www, ftp...)

TCP/IP

PPPoE

Ethernet

ADSL-Modem

OSI 5-7

OSI 3-4

OSI 2

OSI 1-2


Kap. 6 - Abb. 47 PPPoE Datenpaket

PPPoE - DatenpaketByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte

Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Inhalt Access-Concentrator-Mac-AdressAccess-Concentrator-Mac-Adress (Weiterf.) Host-Mac-AdressHost-Mac-Adress (Weiterführung)Ether-Type = 0x8866 v = 1 t = 1 Code = 0x00Session-ID = 0x1234 Length = 0x????PPP Protocol = 0xc021 PPP PayloadPPP Payload (Weiterführung)


Kap. 6 – Abb. 50 ADSL-Anschluss mehrerer PCs über einen Hub

NTBBAzumSplitter

Hub


Kap. 6 – Abb. 49 ADSL-Splitter für die Aufteilung der Frequenzbänder


Kap. 6 – Abb. 51 ADSL - Anschluss mehrerer PCs über einen Software-Router

NTBBA

Unix-Router

zumSplitter


Kap. 7 – Abb. 52 Leitungsprotokoll im OSI-Modell

PhysikalischeSchicht

Leitung

Protokoll

Anwendung A

Sicherungsschicht

PhysikalischeSchicht

Sicherungsschicht

Anwendung B

Schnittstelle Schnittstelle

Daten


Kap. 7 – Abb. 53 Basic Mode Datenblock

PAD SYN STX Text ETXETB

BCC


Kap. 7 – Abb. 54 Datenstrom mit Protokollelementen

Nachricht

Flag Bitstrom FCS Flag


Kap. 7 – Abb. 55 und 56 HDSL Blöcke

Flag ADR STEU Text/Daten FCS Flag

I-Block

Flag ADR STEU FCS Flag

S-Block


Kap. 7 – Abb. 57 PPP – Phasendiagramm des Protokollautomaten

Dead

Establish

Authenticate

TerminateNetwork

UP

OPENED

SUCCESS/ NONE

FAILFAIL

CLOSEDOWN


Kap. 7 - Abb. 58 PPP Paket Aufbau

PPPoE - DatenpaketByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte

Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Inhalt Protokollfeld = 0xc021 für LCP-Packet Code IdentifierLength NutzdatenNutzdaten.....(Weiterführung)


Kap. 7 – Abb. 60 IP im OSI- und im Internet-Modell

Anwendung (z.B. ftp, Web..)

Transport-Protokoll (TCP oder UDP)

IP

Leitungsprotokoll (z.B. PPP)

OSI 5-7

OSI 4

OSI 3

OSI 2

Bitübertragung (z.B. ISDN) OSI 1

Anwendung

Transport

Internet

Link


Kap. 7 – Abb. 61 IP Datetenpaket

IP DatagrammByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte

Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Inhalt Version IHL TOS GesamtlängeIdentifikation Flag Fragment OffsetTTL Protokoll Checksumme des HeadersQuelladresseZieladresseOptionen AuffüllenDaten........


Kap. 7 – Abb. 62 IP-Adressen in verschiedenen grossen Netzen

10.1.1.66 10.1.1.67 10.2.12.4 10.2.8.9 10.2.64.2

10.1.1.1 10.2.1.1


Kap. 7 – Abb. 63 UDP Datagramm

UDP DatagrammByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte

Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Inhalt Portnummer Quelle (Source Port) Portnummer Ziel (Destination Port)Länge (Length) Prüfsumme (Checksum)Daten (transparent, in Octets / Bytes) ........


Kap. 7 – Abb. 64 und 65 TCP-Datenpaket, Spezialbits

TCP-SegmentByte 1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte

Bit-Nr. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Inhalt Portnummer Quelle Portnummer ZielSequenz-NummerBestätigungs-Nummer (ACK)Offset reserviert Spezialbits (*) Fenster (Window)Checksumme "Urgent Pointer"Optionen AuffüllenDaten........

Spezialbits (*)Byte 1. Byte

Bit-Nr. 0 0 0 0 0 00 1 2 3 4 5

Inhalt U A P R S FR C S S Y IG K H T N N


Kap. 7 - Abb. 66 TCP Phasendiagramm


Kap. 7 – Abb. 67 Protokollschachtelung


Kap. 7 – Abb 72 TCP-IP-Testaufbau


Kap. 7 – Testprogramme für TCP/IP-Netze

Beschrieben in RFC 2151

für alle Betriebssysteme:pingtraceroute

und auch:Analyser-Software

S. 194 ff.


Kap. 7 – Software-Router

fli4l:Diskettenrouter für (alte) PCs

geringe Hardwareanforderungenauch ohne UNIX-Kenntnisse einsetzbar

S. 203 ff.

Weitere Möglichkeiten:

Router unter LINUX aufsetzen

NAT32 unter Windows


Kap. 8 – Übersicht anwendungsorientierte Protokolle

OSI-Protokolle:

FTAM DateitransferMHS / X.400 elektronische PostVT Virtuelles Terminal

Internet-Protokolle:

FTP DateitransferPOP3 Email, Zugang zum PostfachIMAP Email, Zugang zum Postfach (neu)SMTP Email, Mail versendenTELNET Remote (UNIX-) TerminalHTTP World Wide Web-Protokoll..... viele „Hintergrundprotokolle“

S. 252 ff.


Kap. 8 – http im OSI Referenzmodell

Partner 1 Partner 2

Bezeichnung Bezeichnung

7 Web-BrowserMS Internet

Explorer,Netscape

Comunicatoroder

Opera.....

Web-ServerMS Internet

Information Server,Netscape Enterprise

Server, Apache, Xitami...

7

6 http 6

5 Router 5

4 TCP TCP TCP 4

3 IP IP IP IP 3

2 PPP PPP Ether- Ether- 2

1 ISDN ISDN net net 1

S. 261


Kap. 9 – Netze und Netzsicherheit

Der erste Schritt: ein Datensicherheitskonzept

Hilfe bietet: Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

Sicherheitstechnik für Netze:

PaketfilterProxyFirewall (Proxy zwischen zwei Paketfiltern)

S. 275


Kap. 9 – Abb. 94 „Die richtige Firewall“

ServerClient

Eigenes,sicheres Netz

Zielnetz

Server-Prozess

Client-Prozess

Proxy

Paket-Filter

Paket-Filter

S. 279


Kap. 9 – Das Internet

Historie:1969 ARPANET (nur Militär)1980 NSFNET (auch Colleges)1989 auch in Europa (RIPE)1991 „Geburtsstunde“ des WWW1994 Beginn der „Kommerzialisierung“ in Europa

Technik:weltweiter Verbund von ComputernetzenTCP/IP Protokollfamilie

Organisation:Koordinierungsstelle: ISOC (Förderung des Info-Austausches)Ältestenrat: IAB (regelt Technik)InterNic: Verteilt Top-Level-DomainsDENIC: verteilt de-Domains


Kap. 10 – Client / Server

Gartner-Group-Modell:Beschreibt Verteilung der Client- und Server-Softwarekomponenten

Kommerzielle Entwicklungs- und Betriebsumgebungen:-ONC-DCE

Trends:Ende der der 80er: Rightsizing (vom Mainframe zum PC)Mitte der 90er: der PC kann alles (Fette Clients)Ende der 90er: der PC kann manches (dünne Clients)Heute: Back to the roots: Web-basierte KonzepteMorgen: Anytime, Anywhere .... (mobile Konzepte für alles und jeden)


7.4 - Ein Router verbindet drei Netze

Netz A

Netz C

Netz B

10.1.1.0

10.5.8.0

195.72.5.0

Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002 Grundlagen der Datenkommunikation Version 1.1.3...

Documents

Transcript of Datenkommunikation – (C) Claus Brell 12/2002 Grundlagen der Datenkommunikation Version 1.1.3...