diff --git a/Writerside/images/image_788.png b/Writerside/images/image_788.png new file mode 100644 index 0000000..de162bc Binary files /dev/null and b/Writerside/images/image_788.png differ diff --git a/Writerside/images/image_789.png b/Writerside/images/image_789.png new file mode 100644 index 0000000..565f0f1 Binary files /dev/null and b/Writerside/images/image_789.png differ diff --git a/Writerside/images/image_790.png b/Writerside/images/image_790.png new file mode 100644 index 0000000..e434b69 Binary files /dev/null and b/Writerside/images/image_790.png differ diff --git a/Writerside/topics/04/Rechnernetze/02_HW-BausteineUndVerkabelung.md b/Writerside/topics/04/Rechnernetze/02_HW-BausteineUndVerkabelung.md index 46a4261..60617ae 100644 --- a/Writerside/topics/04/Rechnernetze/02_HW-BausteineUndVerkabelung.md +++ b/Writerside/topics/04/Rechnernetze/02_HW-BausteineUndVerkabelung.md @@ -76,8 +76,54 @@ > 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. +> Mehrfachzugang mit Trägerprüfung und Kollisionserkennung + ![image_754.png](image_754.png) +#### Grundprinzipien +##### Carrier Sense (Trägererkennung) +- Ethernetgerät prüft, ob Übertragungsmedium frei ist, bevor es sendet + - für hinreichend lange Zeit (Round-Trip-Delay) keine Übertragung + +##### Multiple Access (Mehrfachzugriff) +- Mehrere Ethernet-Geräte haben gleichzeitig und konkurrierend Zugriff auf das gleiche Übertragungsmedium + - können senden, wenn es frei ist + +##### Collision Detection (Kollisionserkennung) +- Während Übertragung weiterhin Medium abhören, um mögl. Kollision festzustellen + - wenn erkannt: + - spezielles Kollisionserkennungssignal, um alle Geräte im Netzwerk zu informieren +- **NUR der Sender kann die Kollision NUR während des Sendevorgangs erkennen!** + +##### Jam Signal (Störsignal) +- wenn Kollision erkannt: + - spezielles Störsignal, um alle Geräte im Netzwerk zu informieren + +##### Backoff-Algorithmus +- **Verzögerung vor erneutem Versuch** + - alle Geräte warten eine zufällige Zeit vor erneutem Übertragungsversuch + - Wartezeit wird in Slot-Times berechnet + - typ. Slot-Time: `51,2 Mikrosekunden` +- **Exponentieller Backoff** + - Wartezeit wird nach jeder Kollision erhöht, um Wahrscheinlichkeit weiterer Kollisionen zu verringern + +#### Ergänzung: Eine sendewillige Ethernetstation… +![image_791.png](image_791.png) +- hört Kanal vor Übertragung auf Senderaktivität ab +- beginnt frühestens 9,6μs nach Freiwerden des Kanals mit dem Senden + - Inter Frame Gap (IFG) + - ermöglicht es anderen Ethernet-Stationen, das Senderecht zu erlangen + - verhindert Monopolisierung der Übertragung + - gibt Ethernet-Station, die gerade empfangen hat, Zeit, um in Empfangsmodus zurückzuschalten + - wird verwendet, um minimale Pause zu gewährleisten + - ermöglicht es Netzwerkgeräten, Zeit für die Verarbeitung der Frames und für die Erkennung von Kollisionen zu haben + - besonders wichtig in älteren Ethernet-Varianten (10BASE-T) +- Überwacht den Kanal auch während des Sendens +- Bricht Übertragung bei Entdeckung einer Kollision sofort ab + - und sendet Störsignal +- Bleibt für die zufällige BEB-Zeit (Backoff) inaktiv + - Versucht Übertragung danach erneut, wenn Kanal laut CS frei ist + ## Beispielaufgabe Klausur Broadcast-/Kollisionsdomänen - Netzwerkplan gegeben - Alle Broadcast- und Kollisionsdomänen einzeichnen diff --git a/Writerside/topics/04/Rechnernetze/03_GrundlagenNetzwerke_Ethernet.md b/Writerside/topics/04/Rechnernetze/03_GrundlagenNetzwerke_Ethernet.md index 1bfaa56..d0fcf85 100644 --- a/Writerside/topics/04/Rechnernetze/03_GrundlagenNetzwerke_Ethernet.md +++ b/Writerside/topics/04/Rechnernetze/03_GrundlagenNetzwerke_Ethernet.md @@ -1,4 +1,4 @@ -# Ethernet(IEEE 802.3) mit CSMA/CD +# Ethernet(IEEE 802.3) mit [CSMA/CD](02_HW-BausteineUndVerkabelung.md#csma-cd-protokoll) ## Vollduplex vs Halbduplex ![image_787.png](image_787.png) @@ -22,4 +22,66 @@ | Maximale Kabellänge | ~100 Meter, wegen Signalabschwächung und Anforderungen von CSMA/CD | | | | Benutzerfreundlichkeit | Einfachheit in der Implementierung und Wartung | | | | Übertragungsmodi | | Voll-Duplex (gleichzeitig, bidirektional, ohne Kollisionen), Halb-Duplex (mit CSMA/CD), Auto-Negotiation zwischen den beiden Modi | Full-Duplex (CSMA/CD überflüssig, wird meistens genutzt), Auto-Negotiation (ermöglicht beste verfügbare Geschwindigkeit, bester Duplex-Modus) | -| Anwendungsbereiche | | Unternehmensnetzwerke (Backbone, Bereiche mit hohen Bandbreiten), Heimnetzwerke (verbreitet, aber wird durch Gigabit ersetzt) | Unternehmens-/Heimnetzwerke/Serverfarmen (dort, wo hohe Übertragungsraten benötigt werden), Rechenzentren (Standard) | \ No newline at end of file +| Anwendungsbereiche | | Unternehmensnetzwerke (Backbone, Bereiche mit hohen Bandbreiten), Heimnetzwerke (verbreitet, aber wird durch Gigabit ersetzt) | Unternehmens-/Heimnetzwerke/Serverfarmen (dort, wo hohe Übertragungsraten benötigt werden), Rechenzentren (Standard) | + + +## Broadcast-Domänen verkleinern +> Zur Verbesserung der Netzwerk-Performance und Erhöhung der Sicherheit + +### Einsatz von Virtual Local Area Networks (VLANs) +- **Segmentierung des Netzwerks** + - VLANs ermöglichen Aufteilung in logische Netzwerke + - jedes VLAN bildet eine eigene Broadcast-Domäne + - Verkehrt wird innerhalb kleinerer Netzwerke gehalten → Begrenzung +- **Verbesserte Sicherheit** + - Durch Trennung von Netzwerksegmenten + - Broadcasts werden nicht über gesamtes Netzwerk verbreitet +- **VLAN tag** + - ![image_788.png](image_788.png) + +### Verwendung von Layer-3-Switches oder Routern +- **Routing zwischen VLANs** + - können Datenverkehr zwischen VLANs steuern +- **Kontrolle und Sicherheit** + - bieten zusätzliche Funktionen/Möglichkeiten + - _bspw. Zugangskontrolllisten (ACL)_ + +### Einsatz von Subnetting auf der IP-Schicht +- **Aufteilung in kleinere IP-Netzwerke** + - Jedes IP-Subnetz hat eigene Broadcast-Domäne + - reduziert Broadcast-Verkehr + +### Einsatz von Managed Switches +- **Konfigurierbare L2-Switche** + - bieten erweiterte Funktionen an + - VLAN-Konfiguration, Port-Sicherheit, Zugriffskontrollen + - → Reduzierung von Broadcast-Domänen + - → Erhöhung der Netzwerksicherheit + + +## QoS bei Ethernet-Netzwerken +> nicht von Beginn an vorhanden +> +> könnte Perfomance und Sicherheit erhöhen +> +> → Für **Echtzeit-Anwendungen** wie VoIP und Streaming sollten spezielle QoS-Regeln erstellt werden +> um Latenz oder Paketverlust zu minimieren + +### Implementation QoS bei Ethernet-Netzwerken +#### Einsatz von Managed Layer-2-Switches +- **Erweiterte QoS-Funktionen** + - ermöglichen, Datenverkehr basierend auf verschiedenen Kriterien zu priorisieren + - _bspw. Portnummer, VLAN-ID, spezifische Anwendung_ + +#### Priorisierung des Datenverkehrs durch 802.1Q Tagging +- **802.1Q Tagging** + - Tagging von Ethernet-Frames mit einer Priorität + - wird von Routern und Switches genutzt um best. Datenverkehr zu bevorzugen + +#### [Einsatz von VLANs](#einsatz-von-virtual-local-area-networks-vlans) + +#### Einsatz von Layer-3-QoS-Konfigurationen mit DSCP +- **Einsatz von DSCP auf IP-Schicht** (_Differentiated Services Code Point_) + - Markierung von IP-Paketen mit spez. Prioritätsstufen + - Router, Switches können anhand der Markierungen priorisieren/verwalten +