Rechnernetze - Tutorium

zu Kapitel 1

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https://github.com/blauwiggle/Rechnernetze-1-Tutorium

  1. Welche Vor- und Nachteile haben die Netzstrukturen Bus, Ring und Stern?
  2. Welche Variante (Paket- oder Leitungsvermittlung) ist für welche Verkehrsarten geeignet? Welche Variante wird sich warum zukünftig durchsetzen?
  3. Erläutere ...
    1. Die Begriffe LAN, MAN, WAN
    2. Welche Technologien wo bevorzugt eingesetzt werden
    3. Warum ein Schichtenmodell eingeführt wurde.
  4. Vergleichen Sie Leitungsvermittlung und Paketvermittlung unter folgenden Gesichtspunkten Adressierung/Zeitdauer für die Übertragung/Wegewahl zwischen Netzknoten.
  5. Erläutere die Begriffe verbindungslos und verbindungsorientiert.
  1. Erläutere die Adressierungsarten und benenne Einsatzgebiete
    1. unicast
    2. multicast
    3. anycast
    4. broadcast
  2. Wozu benötigt man das OSI-Modell? Beschreibe die Funktion der Schichten. Welches sind die Unterschiede zwischen dem OSI- und dem TCP/IP-Modell?
  3. Warum benötigt man individuelle Adressierungsverfahren auf den OSI-Ebenen 2, 3 und 4?
  4. Ein US-Carrier nennt sich Layer2-Communications. Was kann man aus dem Namen bezüglich der Geschäftsmodelle ableiten?
  5. Welches Kapitel der Vorlesung beschäftigt sich mit welcher Layer.

1. Welche Vor- und Nachteile haben die Netzstrukturen Bus, Ring und Stern?

Bus

Vorteile

  • einfach installier- und erweiterbar
  • kurze Leitungen und geringe Kabelmengen

Nachteile

  • Netzausdehnung begrenzt
  • Ausfallanfällig
  • keine Alternativwege
  • Nur eine Station kann Daten senden

Ring

Vorteile

  • Alle Stationen wirken als Repeater, Überbrückung großer Entfernungen möglich
  • Gleiche Zugriffsmöglichkeiten
  • bei Ringunterbrechung sind trotzdem noch alle Teilnehmer erreichbar

Nachteile

  • Hoher Verkabelungsaufwand
  • Langsam bei vielen angeschlossenen Endgeräten
  • Relativ hohe Latenzen

Stern

Vorteile

  • Leicht erweiterbar
  • Hohe Ausfallsicherheit
  • Leichte Fehlersuche
  • Einfache Vernetzung

Nachteile

  • Netzausfall bei Ausfall/Überlastung der Zentrale (Hub/Switch)
  • Hoher Kabelaufwand

Welche weitere Topologien kennst du?

Baum

Vorteile

  • Erweiterbar
  • Große Entfernungen realisierbar
  • Gut geeignet für Algorithmen

Nachteile

  • Bei Verteilerausfall ist gesamter Unterbaum nicht erreichbar
  • Bei zunehmender Tiefe -> zunehmende Latenz

Vermascht

Vorteile

  • Sicherste Variante
  • Hohe Konnektivität
  • Sehr leistungsfähig

Nachteile

  • Hoher Kabelaufwand

2. Welche Variante (Paket- oder Leitungsvermittlung) ist für welche Verkehrsarten geeignet? Welche Variante wird sich warum zukünftig durchsetzen?

Paketvermittelt

  • Aufteilung der Daten in Pakete
  • Pakete enthalten Adressinformationen
  • Freier Routenwahl der Pakete
  • Eigent sich für zeitunkritische Übertragungen und Übertragungen mit über der Zeit schwankenden Lastprofilen (bessere Ausnutzung der Übertragungskapazitäten)

Leitungsvermittelt

  • Verbindungsaufbau für Dauer der Übertragung
    • Aufbau - Übertragung - Abbau
  • Ständiger Kontakt
  • Feste Bandbreite
  • Geringe Verzögerungszeiten
  • Gut für Echtzeitanwendungen

Was wird sich durchsetzen?

Paketvermittlung

Obwohl ...

  • Pakete in falscher Reihenfolge ankommen können
  • keine konstante Datenrate garantiert wird
  • es zu Überlastungen an einzelnen Vermittlungsstationen kommen kann

Wieso dann?

  • Effizientere Auslastung mehrere Nutzer/Dienster die gleichzeitig kommunizieren können
  • Faire Aufteilung der Ressourcen unter den Teilnehmern
  • Transparente Umleitung des Datenstroms möglich, bei Ausfall einer Vermittlungsstation

3. Erläutere ...

1. Die Begriffe LAN, MAN, WAN

2. Welche Technologien wo bevorzugt eingesetzt werden

3. Warum ein Schichtenmodell eingeführt wurde.

1. Räunliche Ausdehnung

  • LAN - Local Area Network (Raum, Gebäude)
  • MAN - Metropolitan Area Network (City-Netz)
  • WAN - Wide Area Network (Weitverkehr, Internet)

2. Technologien in Netzen

  • LAN - Ethernet, Wireless
  • Access - xDSL, ISDN, Cable, Ethernet, Wireless
  • Metro - SDH/SONET, Ethernet, Ringnetz nur DWDM
  • WAN - SDH/SONET, Maschennetz mit DWDM

3. OSI

Das verschieben wir einfach mal auf Frage 7 ⬇️

4. Vergleichen Sie Leitungsvermittlung und Paketvermittlung unter folgenden Gesichtspunkten Adressierung/Zeitdauer für die Übertragung/Wegewahl zwischen Netzknoten.

Dabei kann es sich auch um Multiplexing einer Leitung handeln. Stell dir vor, dir werden 64 kBit / Sekunde zugeordnet, nachdem du dein mobiles Datenvolumen aufgebraucht hast. Übertragen wird jedoch innerhalb dieser Struktur beispielsweise mit LTE.

Leitung Paket
Adressierung Provider schaltet eine direkte, physikalische Leitung Jedes Paket beinhaltet die Ziel- und Quelladresse
Zeit konstant variiert
Wegewahl konstante Route Route variiert (unter Umständen)

5. Erläutere die Begriffe verbindungslos und verbindungsorientiert.

Verbindungslos

  • kein Verbindungsaufbau, direkte Datenübertragung

Zum Beispiel IP.

Verbindungsorientiert

  1. Verbindungsaufbau
  2. Datenübertragung
  3. Verbindungsabbau

Zum Beispiel telefonieren.

6. Erläutere die Adressierungsarten und benenne Einsatzgebiete

1. unicast

2. multicast

3. anycast

4. broadcast

unicast

Ein Sender und ein Empfänger

Beispiel:

  • Telefon

multicast

Ein Sender und mehrere Empfänger

Beispiele:

  • Zoom
  • BigBlueButton

anycast

Ein Sender ein beliebiger Empfänger innerhalb einer Gruppe

  • Update von Routingtabellen
  • Aktuell genutzt für DNS, soll in IPv6 stärker zum Einsatz kommen

broadcast

Ein Sender und alle empfangen

Beispiel:

  • TV

3. Erläutere ...

3. Warum ein Schichtenmodell eingeführt wurde.

7. Wozu benötigt man das OSI-Modell? Beschreibe die Funktion der Schichten. Welches sind die Unterschiede zwischen dem OSI- und dem TCP/IP-Modell?

Warum war es notwendig das OSI Modell zu entwerfen?

  • Netze wurden immer größer
  • Unterschiedliche Hard- und Software Lösungen waren untereinander nicht kompatibel
  • keine einheitliche Lösung
  • Modell zur Darstellung der Datenkommunikation
  • Grundlage für Weiterentwicklungen und Normen

Dabei stellt jede Schicht der übergeordneten Schicht seine Dienste zur Verfügung und nimmt die Dienste der untergeordneten Schicht in Anspruch.

OSI Layer

Allgemein

Layer Type Dienste
7 Application Netzwerkdienste wie E-Mail, Datentransfer
6 Presentation Übersetzer zwischen verschiedenen Datenformaten, Kompression, Verschlüsselung
5 Session regelt Ablauf einer Session, Sende- und Empfangsrecht, Dialogkontrolle, Prozesssynchronisation
4 Transport transparente Datenübertragung zwischen Endsystemen
3 Network Adressierung und Wegewahl zwischen zwei Hosts, logische Netzstrukturierung
2 Data Link Datentransport über einen einzelnen Übermittlungsabschnitt
1 Physical physikalischer Transport (Stecker, Strom, Spannung, etc.)

OSI Layer

Protokoll Beispiele und Koppelelement

Layer Protokoll Beispiel Koppelelement
7 - Anwendung (Application) HTTP, FTP, SSH Gateway, Content-Switch
6 - Darstellung (Presentation) JPEG, MP3, MPEG Gateway, Content-Switch
5 - Sitzung SIP, RTP, RTCP Gateway, Content-Switch
4 - Transport (Transport) TCP, UDP Gateway, Content-Switch
3 - Vermittlung (Network) IP, ICMP Router
2 - Sicherung (Data Link) Ethernet Switch, Bridge
1 - Bitübertragung (Physical) ❌ Repeater, Hub

TCP/IP Modell

Das TCP/IP Modell dient zur Beschreibung der Kommunikation über das Internet.

8. Warum benötigt man individuelle Adressierungsverfahren auf den OSI-Ebenen 2, 3 und 4?

Individuelle Adressierungen

  • Logische Strukturierung
    • Jede Ebene bietet unterschiedliche Möglichkeiten zur Netzeinteilung
  • Sicherheit
  • Sockets
    • Mehrere verschiedene Verbindungen zwischen zwei Teilnehmern möglich
  • Wenn nur eine Adressierung vorhanden
    • Riesige globale Routingtabellen

9. Ein US-Carrier nennt sich Layer2-Communications. Was kann man aus dem Namen bezüglich der Geschäftsmodelle ableiten?

Layer2 Communications

Headquartered in Houston, Texas, Layer2 Communications, Inc. is an Internet Service Provider (ISP) and global technology aggregator specializing in data, internet, voice and hardware solutions. We collaborate with over 155 suppliers in more than 83 countries around the world to deliver private network solutions to help multi-location companies communicate with ease.

https://www.layer2communications.com/about-us/

Layer2 Communications

  • Bietet Dienstleistungen nah an der Hardware
  • Liefert Metro-Ethernet-Dienste für Gebäudestandorte
  • Arbeitet mit dem Ethernet-Protokoll

10. Welches Kapitel der Vorlesung beschäftigt sich mit welcher Layer.

Kapitel Layer 1 Layer 2 Layer 3 Layer 4
Kapitel 2 ✅
Kapitel 3 ✅
Kapitel 4 ✅
Kapitel 5 ✅
Kapitel 6 ✅
Kapitel 7 ✅

Bis nächste Woche :)

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