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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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.

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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

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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.

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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)

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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Das Prinzip der Nachrichtenvermittlung (store and forward)

T T

Belegung

Empfangsbestätigung

Zu über-tragendeNachricht

Zwischen-speicherung

Zwischen-speicherung

Zwischen-speicherung

Zustellung

EmpfangeneNachricht

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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.

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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

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Das OSI Referenzmodell, das 7-Schichtenmodell der ISO für die offenen

Kommunikation

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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

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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

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OSI Open System InterconnectionISO-7 Schichten Referenzmodell

7. Anwendungsschicht

6. Präsentationsschicht

5. Sitzungsschicht

4. Transportschicht

3. Netzwerkschicht

2.Datenverbindungsschicht

1. Physikalische Schicht

physikalisches Medium

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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‘

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Lokal Netze - LANs Lokal Area Netze

o ETHERNETo (mehr als 70 % aller

LANs, Tendenz weiter stark steigend)

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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.

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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!

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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

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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)

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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

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CSMA / CD als Signal Zeitdiagramm

A B C

Zeit

Sendewunsch

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CSMA / CD

A B C

Zeit

Sendewunsch

Signalausbreitung

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CSMA / CD

A B C

Zeit

Sendewunsch

Sendewunsch

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CSMA / CD

A B C

Zeit

Sendewunsch

Sendewunsch

Collision

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CSMA / CD – Die Entstehung von Collisionen

A B C

Zeit

Sendewunsch

Sendewunsch

Collision wird vonC erkannt

Collision wird vonA erkannt

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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

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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

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Segmentierung bei Ethernet

Achtung ! Es darf zu keinenSchleifen kommen.

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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.

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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

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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

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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).

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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).

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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

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tero

pera

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LA

N S

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(SIL

S)

802.

9 In

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AN

(IS

LA

N)

MAC

Broad Band

802.7

Wireless PersonalArea Network

Wireless Metropolitan Area Network

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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

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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.

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 66

Mehrkanalkonfiguration eines Infrastruktur WLANs

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 68

Das INTERNET

Protokolle - TCP / IP

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 70

Intranet - Extranet - Internet

Kunden

InternetExtranet

Intranet

Firmensitz

Lieferant

Aussenstelle

Partner

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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.

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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

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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)

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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

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lay

AT

M

Mo

de

m G

SM

GP

RS

DH

CP

Der TCP/IP Stack

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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

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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

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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

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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!

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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

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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)

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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)

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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)

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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)

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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.

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 88

Wie kann man seine Netzwerkeinstellungen einsehen

IPCONFIG / ALL

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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!

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 94

Die TCP/IP Protokollfamilie

Quelle: Wojtek

Internet StandardanwendungenSocketProg.

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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

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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)

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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

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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

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 100

E-Mail als Client Server Anwendung

MailClient

Internet,Intranet oder

Extranet

Mail Server

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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

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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

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WWWBASIEREND AUF HTTP UND

HTML

HTTP, HTTPS…TransportmechanismusHTML…Markup, Formatierung der InformationXML…Strukturierte Daten (Datenbanken)

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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)

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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

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 107

„Statische“ HTTP Transaktion

Web-ServerWebBrowser

http://www.fhs-wels.ac.at

default.htm

Internet,Intranet oder

Extranet

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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

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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

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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

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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!

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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>

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 113

Über Hyperlinks können Seiten geradezu beliebig „verlinkt“ werden

Seitenablaufdiagramm =Navigationsmöglichkeit durch eine Web-Site

Home

Home -

page

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 114

Ein HTML-Dokument mit dem Editor erstellt

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 115

Ein HTML-Dokument (Text und Bild) mit dem Editor erstellt

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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&nbsp; - 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

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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&nbsp; - Quelltext anzeigen, oder Sie klicken mit der rechten Maustaste auf die Web-Seiteund wählen im Kontextmenü Quelltext anzeigen. </p></body></html>

WARUM der UNTERSCHIED?

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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.

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 119

Ein dynamisches HTML-Dokument (einfaches Skript enthalten) mit dem Editor erstellt

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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

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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

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 127

Das Domain Name System DNS für die benutzergerechte

Adressierung im Internet

Wie wird ein DNS Name aufgelöst?

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 137

Die „letzte Meile“ im Telefonnetz für hochleistungs – Datenverbindungen:

ADSL(Digitaltechnik macht es

möglich)

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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.

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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???

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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 ?

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 151

Bluetooth – PANs

Das drahtlose Headset, die drahtlose Maus oder Tastatur,

das drahtlose Rechnernetz etc.

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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.

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Piconets - Ad hoc Netze

Ad hoc Netze

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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

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INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 160

Wie erfolgt der Netzzugang eines konkreten Rechners

IPCONFIG /ALL

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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

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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

Page 139: INF1-MEWI-VL03.PPT September 2012 1 Fachhochschule Wels Mechatronik Wirtschaft - MEWI FH Campus Wels Einführung in die Informatik VL 3: Netzwerkgrundlagen:

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