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+
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Writerside/topics/04/Rechnernetze/02_HW-BausteineUndVerkabelung.md

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+# HW-Bausteine und Verkabelung
+## Zusammenfassung HW-Bausteine
+### Repeater
+- Regeneriert und verstärkt elektrisches Signal
+- **keine** Bitinterpretation
+- kennt **keine** Pakete / Mac-Adressen
+
+### Hub
+- Konzentrator für LANs
+  - ~**Multiport-[Repeater](#repeater)**
+
+### Bridge / **Switch**
+- Nimmt **physikalische Trennung von Netzen** vor
+- Führt **Fehler- und Lasttrennung** durch
+- Mechanismen zum **Filtern** implementiert
+- Lernt die MAC-Quell-Adressen der aktiven Endgeräte
+- Trennt Kollisions-Domänen im LAN auf Schicht 2
+
+### Router
+- Entkoppelt (Teil-)Netze auf logischer (Protokoll-)Basis 
+  - aufgrund von Layer-3-Adressen
+- Steuert Verkehr zwischen Netzen (**Wegefindung**)
+- Arbeitet **Protokollabhängig**
+- Trennt Broadcast- und Kollisionsdomänen im LAN
+
+### Gateway
+- Nimmt **Umwandlung von Diensten** vor
+  - _ISDN-Telefonie ↔ Voice-over-IP_
+- Security Mechanismen möglich
+  - _Firewall, Proxy_
+
+### Unterschiede Bausteine
+#### Switch vs. Router
+![image_750.png](image_750.png)
+
+##### Routing vs. Switching
+![image_751.png](image_751.png)
+
+#### Weiterleitung vs. Routing
+> ![image_752.png](image_752.png)
+
+## Broadcast-Domäne
+### Bereich/Definition
+> umfasst alle Geräte und Netzwerksegmente, die durch Switches, Hubs und Brücken miteinander
+> verbunden sind, jedoch nicht durch Router getrennt werden
+
+> Layer-2-Switche leiten Broadcasts, insbesondere an alle Ports innerhalb des gleichen
+> VLANs weiter
+
+#### Begrenzung durch Router
+> Router begrenzen Broadcast-Domänen, indem sie Broadcast-Pakete nicht an andere Netzwerke weiterleiten.
+> Dies ist wichtig, da ein unkontrollierter Broadcast-Verkehr das Netzwerk überlasten und die Leistung
+> beeinflussen kann.
+
+### Broadcast-Typen
+> [ARP](01_Internetworking.md#address-resolution-protocol-arp)-Anfragen
+>
+> [DHCP](01_Internetworking.md#dynamic-host-configuration-protocol-dhcp)-Anfragen
+>
+> Essenziell, um Netzwerkadressinformationen zu ermitteln oder zuzuweisen
+
+
+## Kollisionsdomäne
+### Bereich/Definition Kollisionsdomäne
+> Netzwerksegment, in dem Datenpakete kollidieren können, wenn zwei Geräte gleichzeitig senden.
+> Typisch für ältere Ethernet-Netzwerke, die auf einer Bus-Topologie oder Hub basieren und das 
+> [CSMA/CD-Protokoll](#csma-cd-protokoll) (Caarrier Sense Multiple Access with Collision Detection) verwenden.
+
+### Begrenzung
+> Verwendung von Switches oder Routern anstelle von Hubs
+> 
+> Während Hubs das gesamte Netzwerk zu einer KD machen, isoliert jeder Port eines Switches/Routers
+> eine separate KD.
+
+### CSMA/CD-Protokoll
+> Wird verwendet, um Kollisionen zu handhaben. Wenn eine Kollision erkannt wird, stoppen die sendenden
+> Geräte, warten eine zufällige Zeitspanne und versuchen dann erneut, ihre Daten zu senden.
+
+![image_754.png](image_754.png)
+
+## Beispielaufgabe Klausur Broadcast-/Kollisionsdomänen
+- Netzwerkplan gegeben
+- Alle Broadcast- und Kollisionsdomänen einzeichnen
+  - **Router trennen Broadcast-Domänen**
+  - **Router, Switch und Bridge trennen Kollisionsdomänen**
+- ![image_758.png](image_758.png)
+- ![image_755.png](image_755.png)
+- Antwort:
+  - | ![image_756.png](image_756.png) | ![image_757.png](image_757.png) |
+    |---------------------------------|---------------------------------|
+
+## Netzwerktopologien
+> ![image_759.png](image_759.png)
+
+## Strukturierte Verkabelung
+### Primärbereich
+> Gebäudeübergreifende Verkabelung mittels Glasfaser (redundanter Kabeltrassen auf Lichtwellenleiterbasis)
+> 
+> Beginnen und enden an Gebäudeverteilern
+> 
+> Aufgrund der relativ großen Entfernung, Erdungsproblematik, Bandbreite → Glasfaser
+> 
+> Beispiel: Backbone zwischen Gebäuden eines Campus
+
+### Sekundärbereich
+- Gebäudeintern
+  - einzelne Etagenverteiler auf Grundlage von Kupfer- oder Glasfaserkabeln
+- Innerhalb des Gebäudes zwischen Zentralraum und Etagenverteiler
+
+### Tertiärbereich
+- Meist sternförmige Verkabelung **auf Etagenebene**
+  - Endgeräte mit Etagenverteilern verbinden
+- Kupfer- / Glasfaserkabel
+
+
+## Beispielaufgabe Klausur strukturierte Verkabelung
+- ![image_760.png](image_760.png)
+- Lösung:
+  - ![image_761.png](image_761.png)
+
+## Ethernet (IEEE 802.3) in einer Nussschale  
+![614b7c97-4b3a-494a-a287-440020ec46e4.png](614b7c97-4b3a-494a-a287-440020ec46e4.png)
+- Problem: Viele Ethernetstationen greifen konkurrierend auf einen Bus zu
+- Lösung:
+  - Carrier Sensing (CS)
+  - Multiple Access (MA)
+  - Collision Detection (CD)
+  - Binary Exponential Backoff-Algorithmus (BEB)
+- ![image_762.png](image_762.png)
+
+### IEEE 802-Protokollfamilie
+
+### Data Flow (Transmitting Data)
+![image_763.png](image_763.png)
+
+### Data Flow (Receiving Data)
+![image_764.png](image_764.png)
+
+### Ethernet Header
+![image_765.png](image_765.png)
+
+
+## Kabeltypen
+- Kupferkabel
+  - Twisted Pair
+    - Geschirmt / Ungeschirmt
+- Glasfaser
+  - Multimode
+  - Monomode
+
+### Schirmung oder nicht?
+> Schirmung ist nur dann sinnvoll, wenn beide Seiten auf selbem Erdungspotenzial liegen
+> 
+> Niemals zwischen Gebäuden!