INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 1 Fachhochschule Wels Mechatronik Wirtschaft - MEWI FH Campus Wels...
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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 1
Fachhochschule Wels Mechatronik Wirtschaft - MEWI
FH Campus Wels
Einführung in die Informatik
VL 3:
Netzwerkgrundlagen: LAN, WLAN, Internet
WS 2011 / 2012
Dr. Karl H. Kellermayr
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 2
Definition „Netzwerk“
o Begriffsfestlegung
Sobald zwei Rechner per Kabel oder Funk (kurz mit einem Kommunikationskanal) miteinander
verbunden sind und Daten austauschen können, kann man von einem Computernetzwerk in der
kleinsten Variante sprechen.
Zwei Rechner, ein Kabel: ein Netzwerk
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 3
Problemstellungen in einem typischen Netz
o Übertragungstechnik (Signale, Daten müssen über eine Kommunikationsmedium, einen Kommunikationskanal übertragen werden)
o Vermittlungstechnik (Kommunikationskanäle vom Sender zum Empfänger müssen aufgebaut werden)
o Kommunikationssteuerung nach ISO OSI (der Kommunikationsvorgang muss automatisiert abgewickelt werden – Basis hierfür sind Schnittstellen und Protokolle basierend auf dem ISO OSI Referenzmodell – Daten werden als Datenpaket mit Steuerinformation übermittelt und finden automatisch den Weg zum Empfänger)
o Wichtige konkrete Netz - Technologie: Internet
Allgemeiner Fall Komplexes Netz
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 4
Aufgabenstellungen in einem typischen Netz
o Netzwerkmanagement, Netzverwaltungo Ressourcen (Programme, Dateien, Drucker,…) für die
Netzwerkbenutzer bereitstellen, gezieltes freigeben und „Sicherheit“ (vor Missbrauch) gewähren!
o Dienste (Dienstleistungen) bereitstellen.o Arbeitsteilung nach dem Client-Server Prinzip.
Allgemeiner Fall Komplexes Netz
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 5
Hardware-Komponenten zur Vernetzung
o Verbindungskabel» Kupferkabel» Koaxialkabel» Glasfaserkabel» Funk» Infrarot
o Netzwerkkarte» Weltweit einmalige,
eindeutige und unveränderbare Kartennummer (Knoten-Adresse MAC Adresse) und Netzzugangs- und Kommunikationssteuerung
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 6
Gründe und Ziele einer Vernetzung
o Verbesserte Kommunikationo Steigerung der Effektivität im
Datenverbundo Kostensenkung im Funktionsverbundo Optimaler Organisationsverbund
» Einfach und effiziente Datensicherung» Absicherung der Verfügbarkeit» Optimierung der Rechnerauslastung» Optimierung der Wartung (Ferndiagnose, Fernwartung)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 7
Die wichtigsten Grundkonzepte der Vernetzung:
o Peer to Peer Netzeo Client – Server Netze
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Peer-to-Peer-Netzwerk
o Vernetzung mehrerer gleichwertiger Computer» Jeder Computer kann sowohl ein Server als auch ein Client sein. » Jeder Computer dient zunächst als Arbeitsstation für einen Mitarbeiter
und kann Dienstleistungen für einen anderen Computer ausführen.o Einsatzgebiete
» Einige wenige Benutzer (< 10) möchten z.B. einen Drucker gemeinsam nutzen und gelegentlich auf den gleichen Datenbestand zugreifen.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 9
Server basierende Netze(Client-Server Netze: NetWare, Microsoft Windows 2003 Server etc.)
Netzwerkdrucker
WAN
ProgrammeDatenPlattenspeicherfür das ges. NetzPrint-Server
File-ServerKom-ServerApp. Server etc.
ServerClient
Client
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 13
DatenratenDatenübertragungsgeschwindigkeit ?
o Übertragungsgeschwindigkeiten werden in Bit pro Sekunde angegeben.
o Schreibweise bps (bit pro Sekunde, bits per second), z. B. Mbps für MegaBit pro Sekunde.
o Andere gebräuchliche Abkürzungen wären Mbit/s oder MBit/sec.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 14
PAN
Vernetzung von Netzen: Persönliche, lokale Netze, regionale, Fern- und Globalnetze
bilden ein (strukturiertes) Netz von Netzen
WAN
WAN WAN
MAN
LAN
T T T
WAN
WANMAN
GAN
WAN
PAN
T T T GAN
PAN
PAN
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Klassifizierung von Computernetzen nach der räumlichen Ausdehnung
o PAN Personal Area Network (Endgeräte am privaten Arbeitsplatz)
o LAN Local Area Network (Privatbesitz,Wirkungsbereich eines Gebäudes, eines Grundstückes, einer Firma)
o MAN Metropolitan Area Network (Wirkungsbereich einesGroßraumes, wie etwa einer Stadt)
o WAN Wide Area Net work (Wirkungsbereich eines Landes, eines Kontinentes wie Europa)
o GAN Global Area Network (Wirkungsbereich global, weltweit)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 16
Einordnung der PAN / LAN / MAN / WAN / GAN
1 10 100 1k 10k 100kEntfernung (m)
1k
10k
100k
1M
10M
100M
Datenrate(Bit/s)
Telefon - Nebenstellen (PBX)
ISDN
Prozessor-kopplung
BusseMAN
LAN
64 kBit/s
WAN / GAN
Privat
1000M
PAN
Öffentlich
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 17
Vernetzung von Netzen: Private lokale Netze werden öffentlich Fernnetze zu einem Netz von Netzen
TT
T
T
T
T
T
PrivatesNetz Öffentliches
Netz
Lokales NetzNetzzugang
Ort A
T
TeilnehmerOrt B
OrtsvermittlungOrt A
OrtsvermittlungOrt B
Fernvermittlung
Haupt-anschluss
Nebenstellen-anschluss
Wichtiges Beispiel: Telefonnetz (private Nebenestellen,Ortsnetz, Fernnetz)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 20
Topologische Klassifizierung von Computernetzen
a) b)
c)
d)
e)a) vermaschte Netze, b) Sternnetze c) Baumartige Netze, d) Busse, e) Ringef) Mischformen
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Datenkommunikation über das (analoge) Telefonnetz erfordert Signalanpassung über Modems
Komponenten in einem auf dem Telefonnetzbasierenden Datennetz
ModemModem
analogesTelefonnetz
3.300 Hz
Übertragungsmaß
300 Hz
Frequenz
MOdulation
DEModulation
Nutzung des analogen Frequenzbandes zwischen 300 Hz und ca. 3,3 kHzfür digitale Daten (durch MODEM):
Frequenz f0 für LOGISCH 0Frequenz f1 für LOGISCH 1
f0 f1
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Analoges Telefon
Analoges Telefon Sprachsignale werden in analoge elektrische Signale umgewandelt. Als solche werden sie
übertragen (und vermittelt) und beim Empfänger wieder in ein analoges Sprachsignal analoges Sprachsignal
rückgewandelt
Nachteil: Analoge Signalübertragung ist störungsanfällig Durch Verzerrungen, Rauschen, Einstreuungen wird Signal verfälscht.
.
Analoge Telefonie
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 23
Es (gab) gibt weiter dienstspezifische Netze - jeder Dienst hat sein eigenes Netz, eigene Technik und spezielle Endgeräte
Fernsprechen
Fernschreiben
Datenübermittlung
Telefon
Telex
RechnerBildschirme
PCs
Sprechfunk Funkgeräte
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 24
Digitales Telefon
Digitales Telefon Sprachsignale werden in Puls-Code-Modulierte el.digitale Signale umgewandelt Als
solche werden sie übertragen (und vermittelt) und beim Empfänger wieder in ein analoges Sprachsignal rückgewandelt.
Vorteil: Digitale Signalübertragung ist störungssicher (Qualität der Nutzsignale unabhängig von Verzerrungen etc.)
PCM PCM
011010001010
Digitale Telefonie
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 25
Dienstintegrierte Netze - unterschiedliche Dienste werden über die entsprechenden Endgeräte in einem Netz abgewickelt
ISDNISDNFernsprechen
Fernschreiben
Datenübermittlung
Telefon
Telex
RechnerBildschirmePCs
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VERMITTLUNGSTECHNIK IN NETZEN:
3 ZENTRALE TECHNIKEN
o Leitungsvermittlungo Nachrichtenvermittlungo Paketvermittlung
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 28
Das Telefonnetz basiert auf dem Prinzip der LeitungsvermittlungPhasen einer verbindungsorientierten Kommunikation nach dem
Leitungsvermittlungsprinzip
T T
Belegung
Wählton
Wahlinformation
Freiton
Ruf
Melden
Meldeanzeige
Nachrichtenaustausch
Auflegen
Besetztton
Auflegen
Verbindungs-aufbau
Verbindung
Verbindungs-abbau
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 29
Das Prinzip der Nachrichtenvermittlung (store and forward)
T T
Belegung
Empfangsbestätigung
Zu über-tragendeNachricht
Zwischen-speicherung
Zwischen-speicherung
Zwischen-speicherung
Zustellung
EmpfangeneNachricht
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 30
Paketvermittlung - Nachrichten werden in Pakete aufgeteilt und finden autonom ihren Weg durch das Netz
DATENNETZE UND DAS INTERNET BASIEREN AUF PAKETVERMITTLUNG
Paket 1 Paket 2 Paket 3
Nachricht
Paket 3
Paket 2
Paket 1
Bei der Paketvermittlung wird zur besseren Auslastung des Netzes und zur Verbesserung
der „Fairness“ im Netz eine Nachricht in viele Pakete unterteil.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 32
Die Datenpakete finden in Paketvermittlungsnetzen autonom ihren Weg von der Quelle zum Ziel
Öffentliches Netz(Netz von Netzen)
Privates lokales Netz(Quelle)
Privates lokales Netz(Ziel)
Netzzugangsknoten bei Provider
Router (Standardgateway) ins öffentliche Netz
Jeder Teilnehmer hat in einem “Sub-Netz“ eine weltweit eindeutige Adresse.Die Sub-Netze sind über „Router“ zu einem globalen Netz vernetzt. Ein Datenpaket welches an eine Zieladresse abgeschickt wird verfügt im „Paketkopf“ über die erforderlichenAdressinformationen. Ein Paket welches an ein Ziel in einem anderen Netz geschickt wird, wird vom „Router“ (Standardgateway)in ein übergeordnetes Netz geschickt, bis es das Zielnetz erreicht. Dort wird es vom Router an die Zieladresse geschickt.
Jedes Netz ist charakterisiert durch Netzadresse und
Subnetzmaske
Jede Stationen haben eindeutige Adresse: Host und
Netzadresse
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 33
Das OSI Referenzmodell, das 7-Schichtenmodell der ISO für die offenen
Kommunikation
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 34
Vernetzung heterogener Systeme nach dem Prinzip Open System Interconnection – Schichtenmodell (Schalenmodell)
Der allgemeine FallN Systeme
N (Anschluss-) Leitungen, N Schnittstellenimplementierungen
Systeme 1Systeme 2
Systeme 3
Systeme 4Systeme 5
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 35
Das OSI-7-Schichtenmodell der ISO
OSI: Open System InterconnectionOSI-Schicht Netzwerkkomponente
Anwendung
Darstellung
Sitzung(Kommunikationssteuerung)
Transport
Vermittlung
Sicherung, Zugang
Bitübertragung
Anwendungsprotokolle und Programme
Funktionen des Betriebssystemes unddes Netzwerkbetriebssystemes
Netbios (im PC)
Netzwerkspezifische Protokolle(Internetworking)
Netzwerkkarte, Schnittstellenkarte,Protokollabarbeitung(HDLC, Token-Ring, Ethernet-Zugang)
Kabel und Stecker
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 36
OSI Open System InterconnectionISO-7 Schichten Referenzmodell
7. Anwendungsschicht
6. Präsentationsschicht
5. Sitzungsschicht
4. Transportschicht
3. Netzwerkschicht
2.Datenverbindungsschicht
1. Physikalische Schicht
physikalisches Medium
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 37
OSI-Modell als Basis für die Vernetzung von Netzen
System A System B
AnwendungA
Schicht 1
Schicht 2
Schicht 3
Schicht 4
AnwendungB
Schicht 1´
Schicht 2´
Schicht 3´
Schicht 4´
Subnetz(z.B.Ortsnetz A)
FHS Welslokales Netz
Subnetz(z.B.Ortsnetz B)
Internes Netz einesInternet-Providers
Subnetz(z.B.Fernnetz)ISDN der Post
N-RelaySystem(Router)
N-RelaySystem(Router)
Datenpaket(ähnlich Datei)
NetzinfrastrukturSchicht7 bis 5
Schicht7‘ bis 5‘
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 40
Lokal Netze - LANs Lokal Area Netze
o ETHERNETo (mehr als 70 % aller
LANs, Tendenz weiter stark steigend)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 41
ETHERNETo 1976 – Bob, Robert Metcalf – PARC, Palo Alto
Research Center Californien
o 1980 Weiterentwicklung durch Digital Equipment, Intel und Xerox (DIX Standard)
o 1980 – Institut of Electrical and Electronic Engineers startet Projektgruppe 802 – IEEE 802.
o Ethernet ist Standard IEEE 802.3
Robert M. Metcalfe and David R. Boggs.``Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks,'' Association for Computing Machinery, Vol 19/No 7, July 1976.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 42
Klassische LAN Ethernet - Verkabelung mit Thicknet(Bustopologie)
Transceiver…Transmitter –Receiver …Signal über Kontaktstift auf Kabel bringen und von dort empfangen
AUI …Attachment Unit Interface …Verbindung Netzwerkkarte Transceiver über 15 poligen DIX-Stecker
DIX …Digital Intel Xerox…das Konsortium der Firmen Digital Equipment, Intel und Xerox, das seit 1980die Ethernet Entwicklung vorantreibt!
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 43
Ethernet Übertragung
o Nur eine Station darf zu einem Zeitpunkt übertrageno Signal breitet sich über das gesamte Kabel auso Alle angeschlossenen aktiven Stationen empfangen das
Signal (nur die Zielstation greift auf Signal zu)o Zugriff wird über CSMA/CD gesteuert – Carrier Sense
Multiple Access mit Collision Detection
Ethernet Kabel als „shared bus“
Sendender Computer überträgt einen Datenrahmen
Signal breitet sich über das ges.
Kabel aus
Ziel Computerempfängt eine
Kopie des Datenrahmens
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 45
Wie Daten über Ethernet übertragen werdenWICHTIGER ASPEKT - Adressierung
Ethernet HeaderEthernet Header
IP HeaderIP Header
TCP HeaderTCP Header
DatenDaten
Ethernet KontrolnummerEthernet Kontrolnummer
TCP Verkehr über das Ethernet
Adressierung auf Ebene 2(LAN – Shared Medium – Ethernet)
Adressierung auf Ebene 3(Netzwerk – IP)
Adressierung auf Ebene 4(Transport – TCP / Anwendungsport)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 46
CSMA – Carrier Sense Multiple Access
o Durch gleichzeitigen Zugriff von zwei oder mehreren Stationen kann es zu Kollisionen kommen
o CSMA mit Collision Detect (CD)» Jede sendende Station horcht auf das Medium während
der Übertragung» Wenn das empfangene Signal nicht mit dem gesendenden
übereinstimmt wird dies al Interfernz, als Kollision erkannt» Übertragung wird beendet, Jam Signal, “Back off”,
neuerlicher Sendeversuch nach einer bestimmten Zeit
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 47
CSMA / CD als Signal Zeitdiagramm
A B C
Zeit
Sendewunsch
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 48
CSMA / CD
A B C
Zeit
Sendewunsch
Signalausbreitung
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 49
CSMA / CD
A B C
Zeit
Sendewunsch
Sendewunsch
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 50
CSMA / CD
A B C
Zeit
Sendewunsch
Sendewunsch
Collision
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 51
CSMA / CD – Die Entstehung von Collisionen
A B C
Zeit
Sendewunsch
Sendewunsch
Collision wird vonC erkannt
Collision wird vonA erkannt
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 52
Zugriffsverfahren bei CSMA/CD
Rahmen
transmission idle
Rahmen
contention:Zeitschlitze von
Übertragungsversuchenmit Kollisionen
Rahmen
Zeit
3 Alternative Zustände(1) transmission - Übertragung
(2) contention - Wettstreit
(3) idle – Frei
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 53
Segmentierung bei Ethernet
Segment 1
Segment 2
Repeater
Zwischen Segmenten Verstärker: alle Signale aus dem einen Segment werden
in das andere Segment übertragen!
Vorteil:
Größere Ausdehnung,
Mehr Teilnehmer
Nachteil:
Mehr Teilnehmer verursachen mehr Kollisionen – geringerer Durchsatz
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 54
Segmentierung bei Ethernet
Achtung ! Es darf zu keinenSchleifen kommen.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 56
Ethernet mit HUB (passiver Stern)
A B C
HUB
10 Base T : Twisted Pair Kabel
Weiterentwicklung auf 100 Mbps100 Base T und auf 1 Gbps 1000Base T
Max 100 m
100 Base…wird auch als„fast Ethernet“ bezeichnet.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 58
Etwas Komplexeres 10/100 /1000 Base-T LAN
10/100Base-T Hubs(Multiport Repeaters)
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
Zum Unternehmens Backbone
» Mit Hubs sehen alle Geräte den gesamten Netzverkehr
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 59
LANs mit Switch (Switching Hubs)
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
NN NN
Zum Unternehmens Backbone
» Durch Switches kann man Datenverkehr lokalisieren
» Bildung von „Collision Domains“
Lokaler Verkehr
Segmentierte Collision Domain
Lokaler Verkehr
Verkehr von Quelle zu Senke
Repeater Hub Switching Hub
Switching Hub
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 60
Wireless LANs, drahtlose Netzwerke
o Drahtlose LANs setzen sich in den letzten Jahren immer stärker durch, und haben in sehr kurzer Zeit den Marktdurchbruch geschafft.
o Mit den herkömmlich verkabelten Systemen gibt es immer wieder Probleme: » Nachteil an „verkabelten Netzwerken“ ist ihre mangelnde Flexibilität
z.B. – wenn ein Betrieb umstrukturiert wird, oder – eine Anlage an einen anderen Ort überstellt werden muss.
» In z.B. historischen geschützten Gebäuden oder einfach aus ästhetischen Gründen können manchmal keine Kabel verlegt werden.
» Große Anfälligkeit gegenüber Katastrophen (Feuer, Erdbeben).
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 61
WLAN – IEEE 802.11
o Derzeit gibt es drei verschiedene Standards für Wireless LANs. » IEEE 802.11b » IEEE 802.11a » IEEE 802.11g
o IEEE 802.11b ist der älteste und bereits sehr verbreitete Standard.
o 802.11b kompatible Geräte funken mit einer brutto Datenrate von 11MBit/s (was netto ca. 5.5 MBit/s entspricht).
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 62
Drahtlose LANs nach IEEE
CSMA/CD
802.1 Higher Layer Interface
802.2 Logical Link Control (LLC)
MAC MAC MAC MAC MACMAC
TokenBus
TokenRing
MANFiber Optics
WirelessWLAN
802.5802.4 802.11802.3 802.6 802.8
Kabel Base- and Broadband, Fiber Optics Wireless
MAC
802.15
WirelessWPAN
MAC
802.16
WirelessWMAN
802.
10
Sta
ndar
d fo
r In
tero
pera
ble
LA
N S
ecur
ity
(SIL
S)
802.
9 In
tegr
ated
Ser
vice
s L
AN
(IS
LA
N)
MAC
Broad Band
802.7
Wireless PersonalArea Network
Wireless Metropolitan Area Network
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 63
WLAN – IEEE 802.11
o Als Frequenz wird das 2,4 GHz Band verwendet. Diese Frequenz wird auch in Mikrowellenöfen und beim Personal Area Network (PAN) Bluetooth eingesetzt.
o Die Abstrahlenergie der Sender ist kleiner als 100mW.
o Der Radius eines vom Accesspoint abgedeckten Bereichs ist abhängig von den räumlichen Gegebenheiten Richtwert 30-40 m
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 64
WLAN – IEEE 802.11
o Der Frequenzbereich (2,400 bis 2,4835 GHz) für 802.11b Wireless LANs ist in Kanäle aufgeteilt.
o In Europa sind 13 Kanäle zugelassen, in den USA 11.
o Diese Kanäle sind nicht überlappungsfrei, so dass es zu Störungen zwischen Accesspoints auf benachbarten Kanälen kommen kann.
o Um diese zu vermeiden, werden idealerweise nur 3 Kanäle benutzt, z.B. 1, 6, 11.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 65
WLAN: 13 überlappende Funkkanäle im Frequenzbereich von 2,4000 bis 2,4835 GHz
2412
Kanal 1
2437
Kanal 6
2462
Kanal 11
2417
Kanal 2
2442
Kanal 7
2467
Kanal 12
2422
Kanal 3
2447
Kanal 8
2472
Kanal 13
2427
Kanal 4
2452
Kanal 9
2432
Kanal 5
2457
Kanal 10
2400 2472
K 6
K 1K 11
K 6
K 1
K 1
K 6
K 11
K 6
K 1
K 11
K 1
K 6
K 1
K 1
K 6
K 1K 11
K 6
K 1
K 1
K 6
K 11
K 6
K 1
K 11
K 1
K 6
K 1
K 1
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 66
Mehrkanalkonfiguration eines Infrastruktur WLANs
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 67
Infrastruktur und ad-hoc Netzwerke
o Es wird grundsätzlich unterschieden zwischen einem » Infrastrukturnetz und einem » ad-hoc Netzwerk.
MT...MobilteilAP...Access Point
MT
AP AP AP
MT MT MT MT MT MT MT MT
MT..Mobilteil
eilMT MT MT
MT
MT
MT
MT
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 68
Das INTERNET
Protokolle - TCP / IP
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 69
Internet
o Inter net lateinisch = zwischen englisch = Netz
=> "Zwischennetz" (Netz der Netze)
WWWServerFTP
Server
DomainNameServer
ExternesProviderGateway
TCP/IPEGP
TCP/IPEGP
InternetBackbone
INTERNET
ExternesProviderGateway
InternesProviderGateway
SLIP, PPP,Frame-Relais,ISDN
privater Internet-Benutzer
TCP/IPEGP
TCP/IPIGP
InternetServiceProvider
Firewall(Zugangssicherung)
Router
File- undPrintserver
Anwendungs-server
privatesINTRANET
Das Internet verbindet weltweit einzelne, voneinander unabhängige Rechnernetze.
=> Möglichkeit des weltweiten Datenaustausches und der weltweiten Kommunikation
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 70
Intranet - Extranet - Internet
Kunden
InternetExtranet
Intranet
Firmensitz
Lieferant
Aussenstelle
Partner
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 71
Tim Berners-Lee: Der Erfinder und Entwickler des WWW - World Wide Web
o Großen Beitrag zur raschen Verbreitung des Internets hat das World Wide Web, auch WWW
o Entwickelt wurde das WWW 1990 in Genf auf Initiative von Physikern am Kernforschungszentrum CERN als weltweit verteilte, interaktive Datenbank wissenschaftlicher Arbeiten zum Thema "Hochenergiephysik".
o Die erste Version wurde vom britischen Quantenphysiker Tim Berners-Lee implementiert.
o Im Sommer 1991 wurde das WWW erstmals im Internet bekannt gegeben.
o Benutzeroberfläche des WWW bilden sehr einfach zu handhabende Programme, die Browser.
o Der erste Browser wurde 1992 vom CERN entwickelt.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 72
Protokolle / Protokoll-Stack
o Durch verschiedene Protokolle werden immer nur Teilaufgaben der Kommunikation abgehandelt.
o Daher werden mehrere zusammengehörende Protokolle zu Protokollfamilien, Protokoll Stacks zusammengefasst:» NetBIOS bzw. NetBEUI » TCP / IP
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 73
Was ist / versteht man unter TCP/IP
o Protokollsatz (primär Transport und Netzwerkebene) der es Rechner ermöglicht, Ressourcen über ein Netzwerk zu teilen» Der Ausdruck “TCP/IP” wird oft auch für andere Protokolle
außer TCP und IP benützt» Internet besteht im wesentlichen nur aus vier Schichten oder
Ebenen– Anwendungsschicht (FTP, SMTP, HTTP)– Transportschicht (TCP)– Vernetzungsschicht (IP)– Netzzugangsschicht (Ethernet, Token Ring, V.24, X.21)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 74
Netzwerk und Transportebene im Internet
Application Layer
OSI - 7 Schichtenmodell
Internet Architekturmodell
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data-Link Layer
Physical Layer
Kommunikationsmedium
Host-toHost Transport Layer
Internet Layer
Network Interface
Layer
TCP/IP Protocol Suit
Te
lne
t
FT
P
WW
W
SM
TP
DN
S
RIP
SN
MP
TCP UDP
IP ARP
ICMP IGMP IGP EGP
Mo
de
m
ana
log
Mo
de
m IS
DN
Eth
ern
et
WiF
i WL
AN
Fra
me
Re
lay
AT
M
Mo
de
m G
SM
GP
RS
DH
CP
Der TCP/IP Stack
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 77
TCP Port
o Ein Server bietet seine Dienste über Ports an. o Nummern zwischen 0 und 65 535
(Die Ports von 0 bis 1023 sind fest vergeben)
NetBIOS-Session-Dienst139
http80
Telnet23
FTP (Control Channel)21
FTP (Data Channel)20
BeschreibungTCP Port-Nummer
NetBIOS-Session-Dienst139
http80
Telnet23
FTP (Control Channel)21
FTP (Data Channel)20
BeschreibungTCP Port-Nummer
Transporteinheit – Port stellt Verbindung zu Anwendung her
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 78
Vernetzzungsschicht (IP) - NETZWERKEBENE
o Adressierte Rechner und Netzeo Verbindet viele LANso Benutzt ein (unzuverlässiges) Datagram-
Protocol» Pakete können in Unordnung oder auch gar nicht
ankommen» Identifiziert Verbindungen durch IP-Adressen
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 79
IP - Adresse
32 Bit
w . x . y. z
IP-Adresse im Binärformat (Binärnotation) und in der Dotted Decimal Notation“ (Dezimalnotation)
Binärnotation einer IP Adresse Dezimalnotation
11000000 10101000 00000011 00011000 192.168.3.24
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 80
Adressierung im Netz (Internet)
Komponenten eines Netz können auf verschiedenen Ebenen „adressiert“ werden.
Auf der Physikalischen Eben durch die Physikalische Anschlussleitung
Auf der der Datalink-Ebene in einem LAN durch die MAC Adresse (nur im LAN von Bedeutung)
Auf der Netzwerkebene durch die IP Adresse – weltweit eindeutig im Netz!
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 81
Aufbau der eindeutigen IP Adressen, einer Adresse der Netzwerkebene
o Unter IP v4 besteht jede Adresse aus 32 Bit (4 mal 8 Bit – 4 durch Punkt getrennte Zahlen kleiner 255)
o Unter IP v6 wird jede Adresse aus 128 Bit bestehen
o Jede Adresse besteht aus einer »Netzadresse»Und Hostadresse
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 82
Aufbau der eindeutigen IP Adressen, einer Adresse der Netzwerkebene
o Netzadressen Sind in Klassen gegliedert
wenige Klasse A Netze erlauben viele Hosts zu adressieren…. 2 24-2=16.777.214 Es gibt nur 126 Klasse A Netze
Klasse B ... 2 16-2=65.534 Hosts (es gibt 2 14=16.384 Klasse B Subnetze)
Klasse C … 2 8-2=254 Hosts (es gibt 2 21=2.097.152 Klasse C Subnetze)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 83
Klasse A Netze
0
32 Bit Klasse A IP-Adresse
w . x . y. z
Netz ID Host ID
w {1, ...126}
7 Bit für Netzadressen (127 ist eine spezielle Adress Loopback Adresse)24 Bit für Hostadressen (2 24-2= 16.777.214 Hosts adressierbar)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 84
Klasse B Netze
32 Bit Klasse B IP-Adresse
w . x . y. z
Netz ID Host ID
w {128, ...191}
1 0
14 Bit für Netzadressen (2 14= 16.384 Subnetze adressierbar )16 Bit für Hostadressen (2 16-2= 65.534 Hosts adressierbar)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 85
Klasse C Netze
32 Bit Klasse C IP-Adresse
w . x . y. z
Netz ID Host ID
w {192, ...223}
1 1 0
21 Bit für Netzadressen (2 21= 2.097.152 Subnetze adressierbar )8 Bit für Hostadressen (2 8-2= 254 Hosts adressierbar)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 86
Private IP-Adressbereiche?
192.168.0.1 bis 192.168.255.254C
172.16.0.1 bis 172.31.255.254B
10.0.0.1 bis 10.255.255.254A
AdressraumKlasse
192.168.0.1 bis 192.168.255.254C
172.16.0.1 bis 172.31.255.254B
10.0.0.1 bis 10.255.255.254A
AdressraumKlasse
Es gibt zu wenige IP Adressen, daher werden gewisse im Internet nicht „geroutet“ und können mehrfach verwendet
werden.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 87
Wichtige Parameter der Netzwerkeinstellung
OSI- Schicht
Anwendung
Darstellung
Sitzung(Kommunikationssteuerung)
Transport
Vermittlung / Netz
Sicherung, Zugang / Data Link
Bitübertragung
Wichtige Parameter / Einstellungen
MAC Adresse
IP Adresse, Subnetz Maske, Standard Gateway
DNS Server
Statisch oder dynamisch mit DHCP
Fest durch Karte bestimmt.Zuordnung IP zu MAC durch ARP
Protokoll auf IP Ebene
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 88
Wie kann man seine Netzwerkeinstellungen einsehen
IPCONFIG / ALL
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 91
Ein „Internet“, ein Netz von Netzen wird auf Ebene 3 durch Router gebildet
Netz 2
Router
Netz 1
Netz 3
Klasse A Netz 125.0.0.0
Klasse B Netz 129.22.0.0
Klasse C Netz 195.22.100.0
In so einem Netz können ca. 16 Mio.
Rechner sein!
In so einem Netz können bis zu 254
Rechner sein!
In so einem Netz können bis zu 65.534
Rechner sein!
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 93
Routing im Internet (erfolgt auf der IP-Ebene!)
Ethernet - LAN 1
Rechner A
Ethernet LAN 2
Rec hner C
Router 2
ÜBER ROUTERvon Netz zu Netz
Router 1
Indirekte Zustellung
IM GLEICHEN NETZ
Rechner B
Direkte Zustellung
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 94
Die TCP/IP Protokollfamilie
Quelle: Wojtek
Internet StandardanwendungenSocketProg.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 95
OSI Einbindung in Windows NT Netzwerkarchitektur
RPC Provider Named PipesBenutzermodus
Kernel-Modus7.Anwendung6.Präsentation
5. Sitzung NetBios-Treiber Redirector Server WinSock-Treiber
4. TransportTransport Driver Interface (TDI-Schnittstelle)
Network Device Interface Specification (NDIS- Schnittstelle)
Transportprotokolle
STREAMS
STREAMS(LLC)
(MAC) Treiber der Netzwerkkarten
Netzwerkkarten
3. Netzwerk
2. Datenverbindung
1. Physikalisch
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 96
Schnittstellen für die Netzwerk - Anwendungseinbindung
Anwendungen im Benutzermodus
Dateisysteme
TDI Transport Driver Interface
NetBEUI
(Microsoft)TCP/IP
NWLink
(IPX/SPX) (Novell)
NDIS Network Device Interface Specification
Windows Socket Treiber
„Adresse“ Socket:Port: 1200
IP:10.49.1.100
Subnet Mask: 255.255.255.0
Gateway (Router):10.49.1.1
MAC Adresse:
o Verbindungsmedium»Kupferkabel»Koaxialkabel»Glasfaserkabel»Funk» Infrarot
o Netzwerkkarte»Weltweit einmalige, eindeutige und unveränderbare
Kartennummer (Knoten-Adresse – MAC Adresse)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 97
FTP - DateienHTTP - WWW
SMTP - EmailTelnet – Virtuelles Terminal
Standard - Internetanwendungen
Anwendungen im Benutzermodus
Dateisysteme
TDI Transport Driver Interface
NetBEUI
(Microsoft)TCP/IP
NWLink
(IPX/SPX) (Novell)
NDIS Network Device Interface Specification
Windows Socket Treiber
Server Ports:
Telnet – 23SMTP – 25HTTP – 80FTP – 21, 20
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 98
Erweiterung auf Netzwerkfunktionen - Der Redirector
Anwendung
User-Mode
Kernel-Mode I/O Manager
NTFS FAT
FestplattenGerätetreiber
Alle Netzwerkfunktionen werden über den I/O Manager bearbeitet.Von den beteiligten Komponenten werdenNetz-Zugriffe wie Zugriffe auf Dateien behandelt.
Redirector
Netzwerk
TDI
NDIS
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 99
Der Explorer als Benutzeroberfläche
im Netz
User-Mode
Kernel-Mode I/O Manager
NTFS FAT
FestplattenGerätetreiber
Redirector
Netzwerk
TDI
NDIS
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 100
E-Mail als Client Server Anwendung
MailClient
Internet,Intranet oder
Extranet
Mail Server
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 101
Protokolle der Anwendungsebene: eMail
Mail User Agent
Mail Server
oDie Komponenten: » Mail User Agenten (Client)» Mail Server» Warteschlange» Postfächer (Mailboxes)
oProtokolle:» Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
– übermittelt Mail an Server:Vom Client zum lokalen Mail ServerVon Mail Server zu Mail Server
» Post Office Protocol (POP) – Mail Access Protokoll– Stellt Mail vom Server zum Client zu
SMTP
Mail Server
Mail Server
Mail Server
SMTP
SMTP
POP
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 102
SMTP Mail Server
Das SMTP Modell
SMTPSender
SMTPReceiver
User
Datei System
Internet
SMTP Befehle, Handshake, Mail
Mail Clients
Datei System
Abspeichern der Mails am lokalen Rechner
Abspeichern der Serverlokalen Rechner
Internet Information Server oder Exchange Server
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 103
WWWBASIEREND AUF HTTP UND
HTML
HTTP, HTTPS…TransportmechanismusHTML…Markup, Formatierung der InformationXML…Strukturierte Daten (Datenbanken)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 104
World Wide Web - WWW
» Ursprünglich am CERN als ein „verstreutes Hypermediasystem“ angefangen
» Eine grosse Samlung miteinander verbundener Dokumente die die Welt umfasst
Hypertext: Ein Text der Verweise auf andere Dokumente enthält, die sich per Tastendruck sofort öffnen lassen, auch wenn sie sich wie im WWW üblich, auf einen völlig anderen System, irgendwo auf dieser Welt. Ein anderes Hypertext Beispiel ist die Windows Online Hilfe (lokaler Hypertext)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 105
World Wide Web (WWW)
• Benutzer benützen Betrachterprogramme, Browser (Mosaic, Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer) die Dokumente von entfernten Servern holen
• Mehrheit der Dokumente kommt von HTTP-Servern (Hyper Text Transfer Protocol) und sind mit HTML (Hyper Text Markup Language) formatiert
• Die meisten Betrachterprogramme unterstützen auch andere Protokolle wie FTP und Gopher
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 106
Das Client Server Prinzip des WWW
HTTP ist das (ein) Transportprotokoll über das Internet (Klartext, ASCII Zeichen).
HTTPS grundsätzlich wie HTTP aber die Übertragung erfolgt verschlüsselt.
Web-ServerWebBrowser
Internet,Intranet oder
Extranet
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 107
„Statische“ HTTP Transaktion
Web-ServerWebBrowser
http://www.fhs-wels.ac.at
default.htm
Internet,Intranet oder
Extranet
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 108
HTTP - Anfrage
– Unter Windows, im Internet Explorer fragt der Benutzer Dokument an mit “http://www.fh-wels.at/Studium/” an
– der Internet Explorer baut eine Verbindung zum Port 80 auf und schickt
GET /Studium/ HTTP/1.0Connection: Keep-AliveUser-Agent: Mozilla/2.0 (Win95; I)Host: www.fh-wels.atAccept: image/gif, image/x-xbitmap,
image/jpeg, image/pjpeg, */*
HTTP
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 109
HTTP - Antwort
– Server www.fh-wels.at anwortet am Port 80 mit:HTTP/1.0 200 OKServer: LV_HTTP/1.0Date: Wed, 10 Apr 1996 21:03:05 GMTContent-type: text/htmlContent-length: 469
<html><head><title>Directory of /proposals/</title></head>etc..</html>
HTTP
HTML
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 110
Hyper Text Markup Language (HTML)
– Sprache zur Beschreibung Hypertextdokumente– Besteht aus schlichtem Text mit verankerten Befehlen
(Tags)– Tags können das Aussehen (fett, kursiv, etc.), Bilder, Links
und Formularelemente beschreiben – Links deuten andere Dokument an und sind in der
Gestalt von URLs (Universal Resource Locators)– Formularelemente können Eingaben annehmen (Text,
Menüs, Knöpfe) die dann an einen Server weitergeschickt werden können
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 111
HTML, die Sprache des Internet
<html><head>
<title>Meine erste Web-Seite
</title>
</head>
<body>
Willkommen auf meiner Homepage!
...
</body></html
Hypertext, Hypertext Markup Language - HTML
Für die Erstellung ist nur ein ganz gewöhnlicher Texteditor erforderlich!
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 112
Hyperlinks machen die HTML-Seite komplett!
o Ein Hyperlink wird prinzipiell mit dem Tag <a href="..."> eingeleitet und mit </a> abgeschlossen.
o Der Text, der sich zwischen diesen beiden Tags befindet, wird unterstrichen dargestellt und farblich abgesetzt, so dass sofort zu erkennen ist: Dieser Text kann angeklickt werden.
o Hinter »a href=« schreibt man das Verzeichnis und den Namen der Datei, auf die verwiesen werden soll: <a href="/div/Literatur.html">Index</a>
o Befindet sich das Dokument dagegen auf einem anderen Server, muss die komplette URL angegeben werden: <a href="http://www.fhwels.at/welcome.html">Website FH Wels </a>
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 113
Über Hyperlinks können Seiten geradezu beliebig „verlinkt“ werden
Seitenablaufdiagramm =Navigationsmöglichkeit durch eine Web-Site
Home
Home -
page
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 114
Ein HTML-Dokument mit dem Editor erstellt
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 115
Ein HTML-Dokument (Text und Bild) mit dem Editor erstellt
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 116
HTML – Die Sprache des Internet
<html>
<head><title>Einfache Web - Seite mit Grafik</title></head>
<body>
<p><img SRC="clown.gif" ALIGN="left" HSPACE="10" WIDTH="290" HEIGHT="275"> </p>
<h1>ICH BIN EINE BEISPIELSEITE MIT TEXT UND GRAFIK</h1>
<p>Dies ist ganz normaler Text. Wenn Sie sich die HTML-Datei, die hinter einer Web-Seitesteckt, ansehen möchten, wählen Sie in der Menüleiste von Internet Explorer Ansicht - Quelltext anzeigen, oder Sie klicken mit der rechten Maustaste auf die Web-Seiteund wählen im Kontextmenü Quelltext anzeigen. </p></body></html>
Dokument erstellen, editieren z.B. mit einem normalen Texteditor:
Speichern als:Text_und_Grafik.txt
Oder speichern als:Text_und_Grafik.htm
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 117
Das Erscheinungsbild:
<html>
<head><title>Einfache Web - Seite mit Grafik</title></head>
<body>
<p><img SRC="clown.gif" ALIGN="left" HSPACE="10" WIDTH="290" HEIGHT="275"> </p>
<h1>ICH BIN EINE BEISPIELSEITE MIT TEXT UND GRAFIK</h1>
<p>Dies ist ganz normaler Text. Wenn Sie sich die HTML-Datei, die hinter einer Web-Seitesteckt, ansehen möchten, wählen Sie in der Menüleiste von Internet Explorer Ansicht - Quelltext anzeigen, oder Sie klicken mit der rechten Maustaste auf die Web-Seiteund wählen im Kontextmenü Quelltext anzeigen. </p></body></html>
WARUM der UNTERSCHIED?
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 118
Information im Internet
o Statische und o Dynamische
HTML Seiten
Dynamische HTML Seiten enthalten Skript -Befehle, das sind
Programmanweisungen die der Browser ausführen kann.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 119
Ein dynamisches HTML-Dokument (einfaches Skript enthalten) mit dem Editor erstellt
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 124
Statische HTTP Transaktion
Ein Benutzer verlangt ein HTML Dokument mit zwei Bildern
ANFRAGERequest: URL
Request: 1. Bild
Request: 2.Bild
ANTWORTReturn: HTML doc
Return: 1. Bild
Return: 2. Bild
Client Server
Parses document
Parser:Dokument oder Text wird in sein Bestandteile zerlegt um seine syntaktische Struktur zu analysieren
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 125
„Dynamische“ HTTP Transaktion(Starten einer Anwendung am Server – z.B. Datenbank)
Web-ServerWeb
Browser
Internet,Intranet oder
Extranet
http://www.fhs-wels.ac.at/"Steuerdaten"
Rückmeldung.htm
Anwendung
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 126
Dynamische HTTP TransaktionEine URL kann eine CGI-Anwendung beschreiben
CGI...Common Gateway Interface (Formulardaten verarbeiten etc.)
Requests form
Posts filled out form
Returns form
Processes data
Returns to server
Client Server CGI
Forwards to CGI
Returns CGI result
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 127
Das Domain Name System DNS für die benutzergerechte
Adressierung im Internet
Wie wird ein DNS Name aufgelöst?
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 128
Adressen im Internet: DNS Adressen: Domain Name System
o Internet Adressen können auch in einer für Menschen leichter lesbaren Form geschrieben werden:» Domain Name System (DNS) Server übersetzen
diese Adressen in IP-Addressen» Mehrere Domainnamen können die gleiche IP-
Adresse beschreiben–www.natinst.com = webserver.natinst.com=
130.164.1.31
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 129
Domänenkonzept für fbit-Intranet FH-Wels
microsoft
comat
fh-wels
fbit
Student1Student1.fbit.fh-wels.at
Domänen
Domänen
Subdomäne
Rechner
ni
Student2SERVER1
Student2.fbit.fh-wels.atserver1.fbit.fh-wels.at
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 131
Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet
1 2
Anfragender Client
Lokaler Domain Name Server
Ich brauche die IP-Adresse von www.Name.com
Ich kenne die Adresse nicht, ich frage meinen Root
Server
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 132
Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet
Root Server Lokaler Domain
Name Server
Ich brauche die IP-Adresse von www.name.com
Ich kenne sie nicht, aber ich weiß wo Information über .com Adressen
gefunden werden können
3
4
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 133
Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet
.com Server Lokaler Domain
Name Server
Ich brauche die IP-Adresse von www.name.com
Ich kenne sie nicht, aber ich weiß den lokalen name server für www.name.com
5
6
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 134
Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet
lokaler name
Server für www.name.com
Lokaler Domain Name Server
Ich brauche die IP-Adresse von www.name.com
www.name.com hat die IP Adresse 194.21.23.345
7
8
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 135
Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet
Anfragender Client
Lokaler Domain Name Server
www.name.com hat die IP Adresse 194.21.23.345
9
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 136
Das Domain Name System DNS für die Benutzergerechte Adressierung im Internet
Anfragender Client
www.name.com
Sende mir die Homepage von www.Name.com
www.name.com/index.htm
10 11
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 137
Die „letzte Meile“ im Telefonnetz für hochleistungs – Datenverbindungen:
ADSL(Digitaltechnik macht es
möglich)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 138
xDSL und ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line
o ADSL steht für Asymmetrical Digital Subscriber Line und ist ein asynchroner digitaler Teilnehmeranschluss an ein Kommunikationsnetz.
o Es ist eine spezielle Ausprägung der xDSL –Technologie:» HDSL, High bit rate Digital Subscriber Line; » VDSL, Very high bit rate Digital Subscriber Line.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 141
POTSoder ISDN
Übertragungstechnik bei ADSL?
ADSL ermöglicht die die Nutzung der normalen Telefon-Zweidrahtkupferadern aus der Telefonie zur Datenübertragung mit
hoher Geschwindigkeit „auf der letzten Meile“.
Damit sind Datenraten bis zu 8 Mbps auf den in den meisten Büros und Haushalten bereits vorhandenen Telefonleitungen
möglich.
Aber: WIE IST DAS MÖGLICH MIT 2-Drahtleitungen???
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 142
Ausgangssituation für ADSL – was ist in fast jedem Haushalt verfügbar
a Übertragungsmaß
Frequenz f [kHz]
POTS
0,3 4
POTSoder ISDN
2 bis 3 km Zweidrahtleitung
Übertragungscharakteristik des Kabels für den Telefonanschluss
Wie ist mit einer Bandbreite von unter 4 kHz eine Datenrate von 8 MBps möglich ?
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 143
ADSL über analoge Telefonanschlussleitung POTS – Plain Old Telephon System
11 2 3 25 26 27 28 1254 255 256… …
256 Kanäle zu je 4,3125 kHza Übertragungsmaß
Frequenz f [kHz]
POTS
0,3 4 26 138 1130Upstream& Downstream
Downstream
4,3125 kHz
POTS
2 bis 3 km Zweidrahtleitung
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 144
ADSL über einen ISDN Anschluss
11 2 3 31 32 33 34 1222 223 224… …
224 Kanäle zu je 4,3125 kHza Übertragungsmaß
Frequenz f [kHz]
ISDN144 kbps
0,3 120 140 280 1104Upstream Downstream
4,3125 kHz
ISDN Netz
2 bis 3 km Zweidrahtleitung
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 145
Strukturschaltbild eines ADSL Anschlusses
POTS
ADSL Modem
Splitter
ADSL Modem
Splitter
ADSLLine
Termination
Vermittlung
ATM
Daten
Sprache
Telefonie
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 146
USB Schnittstelle – Universal Serial Bus
USB MonitorUSB Monitor
USB HeadsetUSB Headset
USB MausUSB MausUSB ModemUSB Modem
“A” conn
“B” conn
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 147
USB - Künftige Standardschnittstelle für Tastatur, Bildschirm, Lautsprecher, Mikrofon, Drucker, Scanner Modem, Telefon etc.
Host - Ebene 0
Host
Root-Hub
Ebene 2
Hub 1 Gerät 1
Ebene 1
Hub 2 Gerät 2 Gerät 3
Ebene 3
Gerät 5 Gerät 6Gerät 4
Baum-Topologie
max. 127 Geräte
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 148
USB 2.0 bis 480 Mbps
USB 2.0
Host
Hub
Hub
Hub
Node
Node
Node
Node Node
Hub
Host
Hub
Hub
Hub
Node
Node
Node
Node Node
Hub
Host
Hub
HubHub
Hub
NodeNode
NodeNode
NodeNode
NodeNode NodeNode
HubHub
Maximale Daterate» Low-speed = 1.5 Mbps
» Full-speed = 12 Mbps
» High-speed = 480 Mbps
Master Slave Verfahren: Host ist immer Master
Asynchroner und SynchronerModus möglich
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 149
USB 1.1 / USB 2.0
LangsameGeschwindigkeit
10 kb/s - 100 kb/s
Human interface devices
Keyboards
Mouse
Game peripherals
LangsameGeschwindigkeit
10 kb/s - 100 kb/s
Human interface devices
Keyboards
Mouse
Game peripherals
Mittlere Geschwindigkeit
500 kb/s - 10 Mb/s
Streaming data devices
ISDN
POTS
PBX
Audio
Low-resolution video
Mittlere Geschwindigkeit
500 kb/s - 10 Mb/s
Streaming data devices
ISDN
POTS
PBX
Audio
Low-resolution video
Hohe Geschwindigkeit
25 Mb/s - 500 MB/s
High-speed transfer
High-resolution video
High-density disk
Hohe Geschwindigkeit
25 Mb/s - 500 MB/s
High-speed transfer
High-resolution video
High-density disk
USB 1.1USB 1.1
USB 2.0USB 2.0
DAQ
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 150
USB –Eigenschaften
o einheitliche Stecker für alle Geräte
o Stromversorgung der Geräte o Baum-Verkabelung o für weniger Kabelsalat hot-plugable verschiedene
Geschwindigkeiten o Low-Speed: 1.5Mbps
Full-Speed: 12MbpsHigh-Speed: 480Mbps (USB 2.0)
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 151
Bluetooth – PANs
Das drahtlose Headset, die drahtlose Maus oder Tastatur,
das drahtlose Rechnernetz etc.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 152
Bluetooth
Anfang 1998 begann eine Gruppe führender Unternehmen der Computer- und
Telekommunikationsbranche, darunter Intel, IBM, Toshiba, Ericsson und Nokia, eine Methode zu
entwickeln, mit der eine Vielzahl mobiler Geräte schnell und einfach ohne Kabel miteinander verbunden werden
können.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 153
Bluetootho Damit sichergestellt ist, dass sich die Technologie nahtlos in vielen Geräten
implementieren lässt, gründeten sie eine Interessengemeinschaft, die am 20. Mai 1998 offiziell vorgestellt wurde.
um eine offene, nicht mit Lizenzgebühren belegte Technologie-Spezifikation mit dem Codenamen "Bluetooth" zu entwerfen.
o Der Special Interest Group (SIG) traten schnell Firmen wie 3COM/Palm, Axis Communication, Compaq, Dell, Lucent Technologies UK Limited, Motorola, Qualcomm und Xircom bei, und sie regt die Beteiligung aller Unternehmen an, die daran interessiert sind, ein genormtes Verfahren zur drahtlosen Verbindung aller Arten von Geräten über kurze Entfernungen zu entwickeln.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 154
Bluetootho Winzige und preisgünstige Kurzstrecken-Transceiver (Sender + Empfänger)
werden in die heute verfügbaren mobilen Geräte integriert, entweder durch direkten Einbau oder über einen Adapter, z. B. eine PC-Card.
o Die Funkverbindung erfolgt im weltweit lizenzfrei verfügbaren 2,45 GHz - ISM Frequenzband und unterstützt
» Datenübertragungsraten von bis zu 721 kbps sowie
» drei Sprachkanäle.
o Die Bluetooth-Spezifikation strebt einen Stromverbrauch zwischen 30 µA in einem "Hold"-Modus und 8-30 mA im Übertragungsmodus an, was einer Leistung von weniger als einem Zehntel Watt entspricht.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 155
Funktechnik im freien ISM Band
Frequenz Bandbreite Erzielbare Datenrate
900 MHz 26 MHz 500 kBit/s
2,4 GHz 83,5 MHz1 – 50 Mbit/s (typisch 11 Mbit/s)
5,725 GHz 125 MHzbis und über 50 Mbit/s
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 156
Zellulares System mit Raummultiplexing
:
r 2
r 3
r 1 f
t c
f
t c
f
t c
k 2 k 3 k 4 k 5 k 6 k 1
C...Codierung t.. Zeit f... Frequenz
r 4 f
t c
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 157
Bluetooth
o Bluetooth ist eine low-cost Variante zur Übertragung von Sprache und Daten.
o Die erreichbare Datenrate beträgt 1 Mbit/s.
o Bei einer Sendeleistung von 100 mW ist eine Reichweite » bis zu 100 m möglich, » der typische Übertragungsbereich liegt aber bei 10 m.
o Die Bluetoothgeräte sind in sogenannten Piconets organisiert.
o In jedem Piconet stellt ein Gerät den Master dar, bis zu 7 weitere Geräte arbeiten als Slaves. Dabei teilen sich nur jene Geräte das selbe Piconet, die momentan aktiv Daten austauschen.
o Piconets können Scaternets zusammengefasst werden.
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 158
Piconets - Ad hoc Netze
Ad hoc Netze
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 159
Typischer Bluetooth – Kommunikationsablauf
Verbindungsanfrage annehmen
EingehendeMeldung
Daten-Übertragung
starten
Mit „Ja“ annehmen
MT 2
Datenübertragen
MT 1
Zeit
Datenübertragen
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 160
Wie erfolgt der Netzzugang eines konkreten Rechners
IPCONFIG /ALL
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 161
(eindeutige) NetzzugangsparameterJeder Rechner im Internet hat einen weltweit
eindeutigen Namen(URL – Universal Ressource Locater - DNS):
Hostname.DomainName
Hostname
DomainName
Peer to Peer oder Client Server Netz
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 162
Netzzugangsparameter Internet – TCP/IP und Ethernet
Kabel Ethernet
Anschluss
aktiverWLAN
Netzzugang
Eindeutige physikalische MAC Adresse (Ebene 2 ISO/OSI
Eindeutige IP AdresseSubnetz Maske 255.255.255.0
Der Weg ins Netz
Weltweit eindeutige 12 stellige Hexadezimalzahl (48 stellige Dualzahl)00-16-6F-7C-FD-5C 16 = 96.359.742.812 10
INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 163
Lokales Netz(Intranet)
Netze und Subnetze
ÖffentlichesInternet
Direktzustellen im Subnetz
Rechner 10.48.1.101
Subnetz 10.48.
Mein Rechner 10.48.1.207
Strukturiert in Subnetze
Subnetz 10.49.10
Router
Router
DNSServer
10.49.10.11
193.170.125.210
Netzzugangs Router zum öffentlichen Netz bei Provider
Paket wird an Router im Subnetz geschickt und findet so eigenständig seinen Weg
zum Ziel