Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme … · Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung...

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Lehrstuhl für Betriebssysteme Fakultät für Informatik Technische Universität München Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme (GRNVS) IN0010 – SoSe 2018 Prof. Dr. Uwe Baumgarten Dr.-Ing. Stephan Günther, Johannes Naab Lehrstuhl für Betriebssysteme Fakultät für Informatik Technische Universität München

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Lehrstuhl für BetriebssystemeFakultät für InformatikTechnische Universität München

Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme (GRNVS)

IN0010 – SoSe 2018

Prof. Dr. Uwe Baumgarten

Dr.-Ing. Stephan Günther, Johannes Naab

Lehrstuhl für BetriebssystemeFakultät für Informatik

Technische Universität München

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Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung

Organisatorisches zur Vorlesung

Zusammenfassung der einzelnen Kapitel

Entstehung des Internets

Schichtenmodelle

Literaturangaben

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung 0-1

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Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung

Organisatorisches zur Vorlesung

Tutorübungen

Programmieraufgaben

Midterm und Quizes

Modulprüfung und Bonusregelung

Vorlesungsunterlagen

Zusammenfassung der einzelnen Kapitel

Entstehung des Internets

Schichtenmodelle

Literaturangaben

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung 0-2

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Organisatorisches zur Vorlesung

• Prof. Dr. Uwe Baumgarten• Email: [email protected]• Raum: 8102.02.603 (Garching Hochbrück)• Sprechstunde: Di 12:00-13:00 Uhr oder nach Vereinbarung

Übungsleitung

• Dr.-Ing. Stephan Günther

• Raum: MI 03.05.061

• Johannes Naab

• Raum: MI 03.05.057

Fragen an die Übungsleitung: [email protected]

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-3

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Organisatorisches zur Vorlesung

Vorlesungsbetrieb

• Termine• Mo 14:15 – 15:45 Uhr s. t., MW 2001• Di 10:00 – 11:30 Uhr s. t., MW 2001

• Zentralübung• Nach Ankündigung findet anstelle einer Vorlesung eine Zentralübung statt• Inhalte sind Programmieraufgaben sowie Klausurvorbereitung

Übungsbetrieb

• Tutorübungen• Wöchentliche Übungsblätter• Bearbeitung während der Tutorübung in Kleingruppen• Keine Anwesenheitspflicht / Hausaufgaben• Bitte machen Sie sich vor der Übung mit dem Inhalt des jeweiligen Übungsblatts vertraut

• Termine und Anmeldung zu den Tutorübungen• Anmeldung über TUMonline• Anmeldung freigeschaltet ab Freitag, 13. April 19:00 – 19:30 Uhr (je nach Gruppe)

(genaue Uhrzeit finden Sie in TUMonline oder auf grnvs.net/tutorgruppen.txt)• Übungsbeginn in der 2. Vorlesungswoche (ab 16. April)

Schülerstudenten

• Schülerstudenten melden sich bitte bei der Übungsleitung ([email protected])

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-4

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Organisatorisches zur Vorlesung

Vorlesungsbetrieb

• Termine• Mo 14:15 – 15:45 Uhr s. t., MW 2001• Di 10:00 – 11:30 Uhr s. t., MW 2001

• Zentralübung• Nach Ankündigung findet anstelle einer Vorlesung eine Zentralübung statt• Inhalte sind Programmieraufgaben sowie Klausurvorbereitung

Übungsbetrieb

• Tutorübungen• Wöchentliche Übungsblätter• Bearbeitung während der Tutorübung in Kleingruppen• Keine Anwesenheitspflicht / Hausaufgaben• Bitte machen Sie sich vor der Übung mit dem Inhalt des jeweiligen Übungsblatts vertraut

• Termine und Anmeldung zu den Tutorübungen• Anmeldung über TUMonline• Anmeldung freigeschaltet ab Freitag, 13. April 19:00 – 19:30 Uhr (je nach Gruppe)

(genaue Uhrzeit finden Sie in TUMonline oder auf grnvs.net/tutorgruppen.txt)• Übungsbeginn in der 2. Vorlesungswoche (ab 16. April)

Schülerstudenten

• Schülerstudenten melden sich bitte bei der Übungsleitung ([email protected])

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-4

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Organisatorisches zur Vorlesung

Vorlesungsbetrieb

• Termine• Mo 14:15 – 15:45 Uhr s. t., MW 2001• Di 10:00 – 11:30 Uhr s. t., MW 2001

• Zentralübung• Nach Ankündigung findet anstelle einer Vorlesung eine Zentralübung statt• Inhalte sind Programmieraufgaben sowie Klausurvorbereitung

Übungsbetrieb

• Tutorübungen• Wöchentliche Übungsblätter• Bearbeitung während der Tutorübung in Kleingruppen• Keine Anwesenheitspflicht / Hausaufgaben• Bitte machen Sie sich vor der Übung mit dem Inhalt des jeweiligen Übungsblatts vertraut

• Termine und Anmeldung zu den Tutorübungen• Anmeldung über TUMonline• Anmeldung freigeschaltet ab Freitag, 13. April 19:00 – 19:30 Uhr (je nach Gruppe)

(genaue Uhrzeit finden Sie in TUMonline oder auf grnvs.net/tutorgruppen.txt)• Übungsbeginn in der 2. Vorlesungswoche (ab 16. April)

Schülerstudenten

• Schülerstudenten melden sich bitte bei der Übungsleitung ([email protected])

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-4

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Tutorübungen

Tag Start Ende # Gruppen

Montag 12:00 14:00 7Montag 16:00 18:00 4Dienstag 08:00 10:00 1Dienstag 12:00 14:00 6Dienstag 14:00 16:00 3Dienstag 16:00 18:00 2Mittwoch 08:00 10:00 1Mittwoch 10:00 12:00 3Mittwoch 12:00 14:00 4Mittwoch 14:00 16:00 2Mittwoch 16:00 18:00 1

Tag Start Ende # Gruppen

Donnerstag 08:00 10:00 1Donnerstag 10:00 12:00 4Donnerstag 12:00 14:00 4Donnerstag 14:00 16:00 1Donnerstag 16:00 18:00 1Freitag 10:00 12:00 1Freitag 14:00 16:00 1Freitag 15:00 17:00 1

• Die jeweils aktuelle Liste mit Übungsterminen, Tutoren und ggf. Änderungen finden Sie aufgrnvs.net/tutorgruppen.txt.

• Es steht aktuell noch nicht fest, welche Gruppe von welchem Tutor gehalten wird.

• Es werden zusätzlich vier Programmierübungen (ohne Anmeldung) zur Unterstützung bei den Program-mieraufgaben angeboten.

Bitte verteilen Sie sich auf gleichzeitig stattfindende Parallelgruppen!

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-5

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Programmieraufgaben

Es gibt semesterbegleitend voraussichtlich 4 Programmieraufgaben:

• Einzelabgaben• Anmeldung über Moodle (ab nächster Woche)• Geplante Aufgaben:

1. Git & FizzBuzz2. Statistiken über empfangene Rahmentypen3. Traceroute4. TCP Sockets

• Rahmenprogramme werden in C und Java zur Verfügung gestellt• Abgabe in anderen Programmiersprachen ist erlaubt• Abgabe der Programmieraufgaben über Git• Automatische Tests der Abgaben (→ Details folgen)

Die Teilnahme an den Programmieraufgaben• ist freiwillig

• aber Bestandteil der Bonusregelung. (→ Details folgen gleich)

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-6

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Programmieraufgaben

Tutorgruppen zu den Programmieraufgaben

Infolge des unterschiedlichen Vorwissens der einzelnen Vorlesungsteilnehmer bieten wir zusätzlich vier spezi-elle Tutorgruppen an:

Tag Raum Start Ende

Montag 12:00 14:00 03.07.023 Noah BergbauerDienstag 12:00 14:00 03.07.023 Christian StampflMittwoch 12:00 14:00 03.07.023 Christian StampflDonnerstag 12:00 14:00 03.07.023 Noah Bergbauer

• Keine Anmeldung notwendig• Konkrete Fragen / Probleme zu den Programmieraufgaben• Kein regulärer Tutorbetrieb (keine Tutoraufgaben)• Die Übungen finden nur dann statt, wenn auch gerade eine Programmieraufgabe zu bearbeiten ist

Anerkennung der Programmieraufgaben aus Vorjahren

Ergebnisse werden nicht direkt anerkannt, aber eigener Code vom Vorjahr darf wieder abgeben werden sofern

• ein deutlicher Hinweis auf die Abgabe vom Vorjahr enthalten ist und• der Code der Aufgabenstellung und den Abgeaberichtlinien entspricht.

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-7

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Midterm und Quizes

Midterm

Wir bieten eine freiwillige Midterm-Klausur:

• schriftlich, 45 Minuten

• closed-book, Taschenrechner erlaubt

• 08.06.2018, 16:30 – 17:15 Uhr (Garching + Stammgelände)

• Anmeldung über TUMonline von 02.05. – 01.06.1

• Multiple Choice Single Answer möglich (max. eine Aufgabe)

• kein „Programmieren am Papier“

Quizes

Während der Vorlesung finden über das Semester verteilt unangekündigte Quizes statt:

• jeweils 10 – 15 Minuten

• schriftlich, Multiple Choice Multiple Answer

• digitale Auswertung mittels TUMexam

Die Teilnahme ist freiwillig, aber Bestandteil des Bonussystems (→ mehr dazu jetzt).

1 Bitte beachten Sie, dass sich der Anmeldezeitraum ggf. ändern kann. Informieren Sie sich bitte rechtzeitig in TUMonline über die aktuellen Fristen.Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-8

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Modulprüfung und Bonusregelung

Endterm / Retake

• schriftlich, 90 Minuten, voraussichtlich 90 Punkte

• closed-book, Taschenrechner erlaubt

• Endterm: 01.08.2018, 08:00 – 09:30 Uhr, Anmeldung vom 02.06. – 30.06.1

• Retake: 29.09.2018, 10:30 – 12:00 Uhr (Samstag!), Anmeldung tba

Bonusregelung

• In den Programmieraufgaben, der Midterm und den Quizes können jeweils bis zu 10 Bonuspunkte er-reicht werden.

• Die Gesamtzahl der anrechenbaren Bonuspunkte beträgt 20, d. h. sofern Sie mehr als 20 Bonuspunkteerzielen, werden dennoch nur 20 angerechnet.

• Die Bonuspunkte werden auf das Ergebnis der Modulprüfung addiert, sofern diese ohne Bonus mindes-tens mit der Note 4,0 bestanden wurde.

• Der Bonus wird auch auf die Retake angerechnet.

1 Bitte beachten Sie, dass sich der Anmeldezeitraum ggf. ändern kann. Informieren Sie sich bitte rechtzeitig in TUMonline über die aktuellen Fristen. Wenn Sie bereits zur Midterm angemeldetwaren, werden Sie automatisch zur Endterm angemeldet. Bitte melden Sie sich nicht zur Midterm an, wenn Sie nur an der Endterm teilnehmen wollen. Sollten Sie zur Midterm teilnehmenwollen aber erst die Retake mitschreiben, melden Sie sich bitte von der Endterm ab und erst zur Retake an. Sie helfen uns damit bei der Planung zur Aufsicht und Anzahl der Hörsäle bzw.Standorte!

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-9

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Modulprüfung und Bonusregelung

Wissenschaftliches Fehlverhalten, Unterschleif und Plagiate

• Programmieraufgaben erfolgen in Einzelarbeit• Diskussion von Konzepten und Ansätzen in Gruppe möglich• Coding selbst muss alleine erfolgen

• Es werden Plagiatschecks durchgeführt

• Eindeutige Hinweise auf Plagiate führen zum Ausschluss aller Beteiligter aus dem Bonussystem• alle Programmieraufgaben, die Midterm-Klausur und die Quizes werden mit 0 Punkten bewertet

• Kopien und Adaptionen externer Quellen wie z. B. StackOverflow sind eindeutig zu kennzeichnen

• Umbenennungen und Umsortierungen stellen keine signifikante Eigenleistung dar

• Täuschung und Ordnungsverstöße in einer Prüfung werden gemäß APSO gemeldet• Gesamter Kurs nicht bestanden• Eine solche Prüfung kann maximal einmal wiederholt werden (§24)• Täuschung kann den Ausschluss aus dem Studiengang nach sich ziehen (§22)

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-10

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Vorlesungsunterlagen

• Vorlesungsunterlagen und Übungsmaterialien werden über HTTP und Git bereitgestellt:

https://[email protected]:material

• Alle Unterlagen, die einem gesonderten Urheberrecht unterliegen (beispielsweise Buchscans), sind nurnach Authentifizierung über git zu erreichen

• Sollten Sie nicht an der TUM studieren (beispielsweise LMU- oder Schülerstudenten), wenden Sie sichbitte an die Übungsleitung: [email protected]

• Für den Zugriff auf die Git Repositories ist eine SSH-Key Abgabe über Moodle erforderlich (selbesProzedere wie Anmeldung zu den Programmieraufgaben)

• Für den Zugriff auf Moodle ist die Vorlesungsanmeldung in TUMonline erforderlich

• Die Vorlesung wird dieses Jahr nicht aufgezeichnet• Vorlesungsaufzeichung von 2013 auf media.net.in.tum.de• Achtung: Inhalte sind nicht deckungsgleich mit diesem Jahr

Hinweis: Aktuelle Informationen zur Vorlesung erhalten Sie ausschließlich über Moodle. Dies betrifft insbeson-dere Informationen zum Stand der Vorlesung oder Updates zu Klausuren.

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Organisatorisches zur Vorlesung 0-11

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Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung

Organisatorisches zur Vorlesung

Zusammenfassung der einzelnen Kapitel

Entstehung des Internets

Schichtenmodelle

Literaturangaben

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung 0-12

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Kapitel 1: Physikalische Schicht

1. Signale, Information und deren Bedeutung• Was sind Signale?• Entropie und Information

2. Klassifizierung von Signalen• Zeit- und Frequenzbereich• Abtastung, Rekonstruktion und Quantisierung

3. Übertragungskanal• Einflüsse des Übertragungskanals auf Signale• Kapazität eines Übertragungskanals (Modell)

4. Nachrichtenübertragung• Quellen- und Kanalkodierung• Impulsformung• Modulation

5. Übertragungsmedien• Elektromagnetisches Spektrum• Koaxialleiter• Twisted-Pair-Kabel• Lichtwellenleiter

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Zusammenfassung der einzelnen Kapitel 0-13

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Kapitel 2: Sicherungsschicht

1. Darstellung von Netzwerken als Graphen• Netztopologien• Adjazenz- und Distanzmatrix• Shortest Path Tree und Minimum Spanning Tree

2. Verbindungscharakterisierung, Mehrfachzugriff und Medienzugriffskontrolle• Serialisierungs- und Ausbreitungsverzögerungen• Nachrichtenflussdiagramme• ALOHA und Slotted ALOHA• CSMA, CSMA/CD und CSMA/CA• Token Passing

3. Rahmenbildung, Adressierung und Fehlerkennung• Erkennung von Rahmengrenzen und Codetransparenz• Adressierung und Fehlererkennung• Fallstudie: IEEE 802.3u (FastEthernet)• Fallstudie: IEEE 802.11a/b/g/n (Wireless LAN)

4. Verbindungen auf Schicht 1 und 2• Hubs, Bridges und Switches• Collision und Broadcast Domains

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Zusammenfassung der einzelnen Kapitel 0-14

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Kapitel 3: Vermittlungsschicht

1. Vermittlungsarten• Leitungsvermittlung• Nachrichtenvermittlung• Paketvermittlung

2. Adressierung im Internet• Internet Protocol version 4 (IPv4)

• Adressauflösung (ARP)• Internet Control Message Protocol (ICMP)• Adressklassen (für Classful Routing)• Subnetting und Präfixe (für Classless Routing)

• Internet Protocol version 6 (IPv6)• Stateless Addresss Autoconfiguration (SLAAC)• Internet Control Message Protocol v6 (ICMPv6)• Neighbor Discovery Protocol (NDP)

3. Routing• Statisches Routing• Longest Prefix Matching• Dynamisches Routing• Algorithmen von Bellman-Ford und Dijkstra• Routingprotokolle (Distance Vector und Link State)• Autonome Systeme

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Zusammenfassung der einzelnen Kapitel 0-15

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Kapitel 4: Transportschicht

1. Aufgaben der Transportschicht

2. Multiplexing durch Port-Nummern

3. Verbindungslose Übertragung: UDP• Case-Study: UDP• Code-Study: SOCK_DGRAM (C)

4. Verbindungsorientierte Übertragung: TCP• Sliding-Window-Protokolle (Go-Back-N und Selective Repeat)• Case-Study: TCP (Fluss- und Staukontrolle)• Code-Study: SOCK_STREAM (C)

5. Network Address Translation (NAT)

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Zusammenfassung der einzelnen Kapitel 0-16

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Kapitel 5: Die Schichten 5 – 7

1. Schichten• Vor- und Nachteile verschiedener Schichtenmodelle

2. Sitzungsschicht• Dienste• Funktionseinheiten• Synchronisation• Quality of Service• Performance Parameter

3. Darstellungsschicht• Datenkompression (Huffman Code)

4. Anwendungsschicht• Namensauflösung im Internet (DNS)• HTTP• SMTP

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Zusammenfassung der einzelnen Kapitel 0-17

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Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung

Organisatorisches zur Vorlesung

Zusammenfassung der einzelnen Kapitel

Entstehung des Internets

Schichtenmodelle

Literaturangaben

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung 0-18

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Entstehung des InternetsÜbersicht bis 1980

1970 1975

1980

69ARPA

NET

70 ARPANetwork

71Mail

72 Cyclades

74TCP/IP

75 Mailclient

78SPA

M

79 Usenet

80ENQUIR

E

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-19

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Entstehung des InternetsARPANET mit den ersten 4 Knoten

• University of California, Los Angeles (UCLA) 1.9.1969

• Stanford Research Institute (SRI) 1.10.1969

• UC Santa Barbara (UCSB) 1.11.1969

• University of Utah 12.1969

SRI

SDS 940

UCLA

SDS Sigma 7

50 kbit/s

UCSB

IBM 360/75

Utah

DEC PDP-10

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-20

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Entstehung des InternetsARPANET mit den ersten 4 Knoten

• University of California, Los Angeles (UCLA) 1.9.1969

• Stanford Research Institute (SRI) 1.10.1969

• UC Santa Barbara (UCSB) 1.11.1969

• University of Utah 12.1969

SRI

SDS 940

UCLA

SDS Sigma 7

50 kbit/s

UCSB

IBM 360/75

Utah

DEC PDP-10

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-20

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Entstehung des InternetsARPANET mit den ersten 4 Knoten

• University of California, Los Angeles (UCLA) 1.9.1969

• Stanford Research Institute (SRI) 1.10.1969

• UC Santa Barbara (UCSB) 1.11.1969

• University of Utah 12.1969

SRI

SDS 940

UCLA

SDS Sigma 7

50 kbit/s

UCSB

IBM 360/75

Utah

DEC PDP-10

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-20

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Entstehung des InternetsARPANET von 1969 bis 1977

ARPANET 1969, 4 Knoten ARPANET 1970, 9 Knoten

ARPANET 1972, 25 Knoten ARPANET 1977, 58 Knoten

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-21

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Entstehung des InternetsÜbersicht von 1980 bis 1994

1980 1985

1990

82 Emoticon

83ARPA

NETmit T

CP/IP

84 DNS

86Pro

tocol

War

s

87 expoentielles Wachstum

88IR

C+ Mor

risW

orm

89 AOL

90W

WW

91 Web Pages + Gopher

93Mos

aic

94 Netscape + Pizza

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-22

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Entstehung des Internets

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1985 1990 1995 2000 2005 2010

Anz

ahl H

osts

in M

io.

Jahreszahl

Anzahl der Hosts von 1981 bis 2012

1984 DNS

1988 IRC

1990 WW

W

1993 Mosaic

1995 Java Script

1998 Google

2001 Wikipedia

2003 Skype

2004 Web 2.0

2005 YouTube

2006 Twitter

2007 IPhone

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-23

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Entstehung des InternetsÜbersicht ab 1994

1995

2000 2005

95Ja

vaScri

pt

98 Google + Filesharing

01W

ikipe

dia

03 VoIP(Skype)

04Fa

cebo

ok+ W

eb2.0

05 Streaming (YouTube)

06Tw

itter

07 iPhone

08US

“Inter

net E

lectio

n”

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-24

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Entstehung des InternetsWeb 2.0 Meme Map, by Tim O’Reilly [2]

Strategic Positioning: The Web as platform

User Positioning: You control your data

Core Competencies of Web 2.0 Companies:

• services, no packaged Software

• architecture of Participation

• cost-effective scalability

• remixable data source and datatransformations

• software above the Level of a singledevice

• harnessing collective intelligence

The Long Tail

’An attitude,not a technology.’

Data as the’Intel inside’

Hackability

perpetual beta

Software that getsbetter the morepeople use it

Emergent:User behavior

not predetermined

Trust your users

Granularaddressabillity of

content

Rich userexperience

Small piecesloosely joined

Play

The right to remix:’some rights reserved’

Wikipedia:radical trust

Flickr:tagging,

not taxonomy

Page rank,eBay reputations,Amazon reviews:

User as contributor

Blogs:participation, not publishing

Google AdSense:customer self-service

BitTorrent:radical decentralization,

service gets betterthe more people use it

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-25

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Entstehung des InternetsWeb 2.0 Meme Map, by Tim O’Reilly [2]

Strategic Positioning: The Web as platform

User Positioning: You control your data

Core Competencies of Web 2.0 Companies:

• services, no packaged Software

• architecture of Participation

• cost-effective scalability

• remixable data source and datatransformations

• software above the Level of a singledevice

• harnessing collective intelligence

The Long Tail

’An attitude,not a technology.’

Data as the’Intel inside’

Hackability

perpetual beta

Software that getsbetter the morepeople use it

Emergent:User behavior

not predetermined

Trust your users

Granularaddressabillity of

content

Rich userexperience

Small piecesloosely joined

Play

The right to remix:’some rights reserved’

Wikipedia:radical trust

Flickr:tagging,

not taxonomy

Page rank,eBay reputations,Amazon reviews:

User as contributor

Blogs:participation, not publishing

Google AdSense:customer self-service

BitTorrent:radical decentralization,

service gets betterthe more people use it

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-25

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Entstehung des InternetsWeb 2.0 Meme Map, by Tim O’Reilly [2]

Strategic Positioning: The Web as platform

User Positioning: You control your data

Core Competencies of Web 2.0 Companies:

• services, no packaged Software

• architecture of Participation

• cost-effective scalability

• remixable data source and datatransformations

• software above the Level of a singledevice

• harnessing collective intelligence

The Long Tail

’An attitude,not a technology.’

Data as the’Intel inside’

Hackability

perpetual beta

Software that getsbetter the morepeople use it

Emergent:User behavior

not predetermined

Trust your users

Granularaddressabillity of

content

Rich userexperience

Small piecesloosely joined

Play

The right to remix:’some rights reserved’

Wikipedia:radical trust

Flickr:tagging,

not taxonomy

Page rank,eBay reputations,Amazon reviews:

User as contributor

Blogs:participation, not publishing

Google AdSense:customer self-service

BitTorrent:radical decentralization,

service gets betterthe more people use it

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-25

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Entstehung des InternetsDas Internet heute

Abbildung 1: Verbindungen zwischen Autonomen System im Internet (2007) [1]

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-26

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Entstehung des InternetsDas Internet heute

Abbildung 2: Lange existierende Autonome Systeme blau hervorgehoben [1]

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Entstehung des Internets 0-27

Page 35: Grundlagen Rechnernetze und Verteilte Systeme … · Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung Organisatorisches zur Vorlesung Zusammenfassung der einzelnen Kapitel Entstehung

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung

Organisatorisches zur Vorlesung

Zusammenfassung der einzelnen Kapitel

Entstehung des Internets

Schichtenmodelle

Was sind Schichtenmodelle?

Wozu sind Schichtenmodelle gut?

Das ISO/OSI-Modell

Literaturangaben

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung 0-28

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Was sind Schichtenmodelle?Ein einfaches Beispiel

Franzose Chinese

Unterhaltung

Dolmetscher Dolmetscher

Übersetzung

Übertragungskanal

Anwendungsschicht

Darstellungsschicht

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-29

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Was sind Schichtenmodelle?Ein einfaches Beispiel

Franzose Chinese

Unterhaltung

Dolmetscher Dolmetscher

Übersetzung

Übertragungskanal

Anwendungsschicht

Darstellungsschicht

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-29

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Was sind Schichtenmodelle?Ein einfaches Beispiel

Franzose Chinese

Unterhaltung

Dolmetscher Dolmetscher

Übersetzung

Übertragungskanal

Anwendungsschicht

Darstellungsschicht

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-29

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Was sind Schichtenmodelle?Ein einfaches Beispiel

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Anwendungsschicht

Darstellungsschicht

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-29

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Wozu sind Schichtenmodelle gut?

• Unterteilung des komplexen Kommunikationsvorgangs

• Niedrigere Schichten bieten höheren Schichten Dienste an

• Höhere Schichten nehmen Dienste der jeweils niedrigeren Schicht in Anspruch

• Abstraktion von der Implementierung einer Schicht

• Festlegung, welche Dienste angeboten werden,aber nicht wie sie erfüllt werden

• Austauschbarkeit einzelner Implementierungen

• Anwendbar auf beliebige Kommunikationsvorgänge

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-30

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Das ISO/OSI-Modell

• Entwickelt zwischen 1979 und 1983 von derInternational Organization for Standardization (ISO)

• OSI model = Open Systems Interconnection model

• Unterteilt die Architektur des Systems, das die Kommunikationsfunktionalität erbringt, in insgesamt 7Schichten

• Jede Schicht erbringt bestimmte Dienste(z. B. Aufteilen einer Nachricht in kleinere Pakete)

• Keine Aussage, wie diese Dienste zu erbringen sind

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-31

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Das ISO/OSI-ModellSchematische Darstellung des OSI-Modells

1

2

3

4

5

6

7

Physikalische Schicht

Sicherungsschicht

Vermittlungsschicht

Transportschicht

Sitzungsschicht

Darstellungsschicht

Anwendungsschicht

1

2

3

4

5

6

7

Physical Layer

Data Link Layer

Network Layer

Transport Layer

Session Layer

Presentation Layer

Application Layer

Kanal (Kupfer, Lichtwellenleiter, Funk)

Horizontale Kommunikation

Vert

ikal

eK

omm

unik

atio

n

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-32

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Das ISO/OSI-ModellDatenaustausch zwischen Schichten

(N + 1)-Schicht

N-Schicht

(N − 1)-Schicht

N-IDU

N-SDU N-ICI

N-PDU

N-PCI

N-PCI

N-SDU (N − 1)-ICI

(N − 1)-IDU

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-33

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Das ISO/OSI-ModellDatenaustausch zwischen Schichten

(N + 1)-Schicht

N-Schicht

(N − 1)-Schicht

N-IDU

N-SDU N-ICI

N-PDU

N-PCI

N-PCI

N-SDU (N − 1)-ICI

(N − 1)-IDU

Die (N + 1)-Schicht nimmt Dienste der N-Schicht in Anspruch:

• Die N-Schicht erhält eine Interface Data Unit (IDU) von der (N + 1)-Schicht.

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-33

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Das ISO/OSI-ModellDatenaustausch zwischen Schichten

(N + 1)-Schicht

N-Schicht

(N − 1)-Schicht

N-IDU

N-SDU N-ICI

N-PDU

N-PCI

N-PCI

N-SDU (N − 1)-ICI

(N − 1)-IDU

N-IDU enthält aus Sicht der N-Schicht

• Nutzdaten (Service Data Unit (SDU)) und

• Kontrollinformationen (Interface Control Information (ICI)), welche zum Erbringen des Dienstes notwen-dig sind (z. B. Länge der SDU oder Adressinformationen).

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-33

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Das ISO/OSI-ModellDatenaustausch zwischen Schichten

(N + 1)-Schicht

N-Schicht

(N − 1)-Schicht

N-IDU

N-SDU N-ICI

N-PDU

N-PCI

N-PCI

N-SDU

(N − 1)-ICI

(N − 1)-IDU

Die N-Schicht

• erbringt auf der N-SDU die angeforderten Dienste,

• fügt sogenannte Protocol Control Information (PCI) für die N-Schicht der Gegenseite hinzu und

• erzeugt so aus PCI und SDU die Protocol Data Unit (PDU).Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-33

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Das ISO/OSI-ModellDatenaustausch zwischen Schichten

(N + 1)-Schicht

N-Schicht

(N − 1)-Schicht

N-IDU

N-SDU N-ICI

N-PDU

N-PCI

N-PCI

N-SDU (N − 1)-ICI

(N − 1)-IDU

Die N-Schicht nutzt den Dienst der (N − 1)-Schicht.

• Sie erzeugt eine (N − 1)-ICI, und

• übergibt diese zusammen mit der N-PDU als (N − 1)-IDU der nächst niedrigeren Schicht

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-33

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Das ISO/OSI-Modell

Üblich ist der Begriff Protocol Data Unit (PDU), welcher auf der N-Schicht

• die (ggf. bearbeiteten) Nutzdaten der (N + 1)-Schicht sowie

• Protokollsteuerungsinformationen (Protocol Control Information - PCI) der N-Schicht

bezeichnet. Die PCI wird dabei häufig in Form eines Headers den Nutzdaten vorangestellt.

PDUs einiger Schichten haben eigene Bezeichnungen. Man spricht von

• Segmenten auf der Transportschicht,

• Paketen auf der Vermittlungsschicht bzw.

• Rahmen (engl. Frames) auf der Sicherungsschicht.

Diese Unterscheidungen ermöglichen es, implizit die gerade betrachtete Schicht anzugeben. Die Verwendungder Begriffe in der Literatur ist allerdings nicht immer einheitlich.

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-34

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Das ISO/OSI-ModellSchwächen des ISO/OSI-Modells

• Die Trennung der Schichten widerspricht manchmal anderen Interessen (z. B. der Effizienz)

• Einige Protokollmechanismen sind nicht klar einer bestimmten Schicht zuzuordnen, bzw. arbeiten sogarauf mehreren Schichten (Cross Layer)

• Die Zuordnung von Protokollen auf einzelne Schichten kann vom konkreten Einsatz der Protokolle ab-hängen

Modellvorstellung

Physikalische Schicht

Sicherungsschicht

Vermittlungsschicht

Transportschicht

Sitzungsschicht

Darstellungsschicht

Anwendungsschicht

Reales Beispiel

IEEE 802.3 (Ethernet)

IPv4 / IPv6

TCP / UDP

HTTP, SMTP, POP3, . . .

Eine kurze Übersicht zum ISO/OSI-Modell finden Sie u. a. in [3].

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Schichtenmodelle 0-35

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Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung

Organisatorisches zur Vorlesung

Zusammenfassung der einzelnen Kapitel

Entstehung des Internets

Schichtenmodelle

Literaturangaben

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung 0-36

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Literaturangaben

[1] C. Harrison.World City-to-City Connections.http://www.chrisharrison.net/index.php/Visualizations/InternetMap.

[2] T. O’Reilly.O’Reilly Network: What Is Web 2.0, Sept. 2005.

[3] E. Stein.Taschenbuch Rechnernetze und Internet, chapter Das OSI-Modell, pages 22–28.Fachbuchverlag Leipzig, 2. edition, 2004.Auszug s. Moodle.

Kapitel 0: Organisatorisches und Einführung — Literaturangaben 0-37