# Ethernet(IEEE 802.3) mit [CSMA/CD](02_HW-BausteineUndVerkabelung.md#csma-cd-protokoll)
## Vollduplex vs Halbduplex
### Vollduplex
- von einem Switch zu einem ausgewählten Host
- von einem Switch zu einem anderen Switch
- von einem Host zu einem anderen Host (über ein Crossover Kabel)
## Ethernet Vergleich
| | Klassisches Ethernet | Fast Ethernet | Gigabit-Ethernet |
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| Übertragungsgeschwindigkeit | 10 Mbit/s | 100 Mbit/s | 1000 Mbit/s (1Gbit/s) |
| Übertragungsmedium | Koaxialkabel, (später) Twisted-Pair, Glasfaser | Twisted-Pair, Glasfaser | Twisted-Pair(IEEE 802.3ab, längere Distanzen), Glasfaser (kurze Distanzen), 1000BASE-CX(sehr kurze Distanzen) |
| Topologie | Bus-Topologie (Koaxialkabel), Stern-Topologie (Geräte über Kabel mit zentralem Hub/Switch verbunden, heute Managed Switches) | | |
| CSMA/CD | wird genutzt | Unterstützung, Veränderungen: Notwendigkeit reduziert(Einführung Switches, Full-Duplex-Verbindungen) | |
| Adressierung und Rahmenstruktur (Frame) | MAC-Adressen (Identifizierung im LAN-Netzwerk) | | |
| Rahmenstruktur (Frame) | Präambel und StartFrame-Delimiter, Ziel-/Quelladressen, Typ-/Längenfeld, Nutzdaten, Prüfsumme | | standardmäßiges Ethernet-Rahmenformat → Rückwärtskompatibilität |
| Codierung | | | PAM5 (Pulse Amplitude Modulation mit 5 Levels) für Twisted-Pair |
| 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) |
## IEEE 802 Protokollfamilie
## 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**
- 
### 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
## Drahtlose Netze
### Uplink und Downlink
### Infrastrukturnetz
#### Station (STA)
- Rechner mit Zugriffsfunktion auf drahtlose Medium und Funktkontakt zum Access Point
#### Basic Service Set (BSS)
- Gruppe von Stationen, die dieselbe Funkfrequenz nutzen
#### Access Point
- Station, die sowohl in das Funk-LAN als auch das verbindende Festnetz integriert ist
#### Portal
- Übergang in ein anderes Festnetz
#### Distribution System
- Verbindung verschiedener Zellen um ein Netz (ESS: Extended Service Set) zu bilden
### WLAN 802.11 mit RTS und CTS
#### Kollisionsvermeidung
> MACA (Multiple Access Collision Avoidance)
- Sender überträgt RTS-Frame an Empfänger
- beinhaltet Feld, wie lange der Sender das Medium benutzen will
- Empfänger antwortet mit CTS-Frame
- beinhaltet ebenfalls Länge des zu übertragenden Frames
- Empfänger sendet nach Erhalt der Daten einen ACK an Sender
- Fall 1
- Anderer Knoten bemerkt CTS Frame
- ist anscheinend nah am Empfänger
- darf so lange nicht übertragen, bis Frame der genannten Länger übertragen wurde
- also bis ACK da ist
- Fall 2
- Nachbarknoten sieht RTS Frame, nicht CTS Frame
- ist nach am Sender, weit genug vom Empfänger weg
- kann nach Belieben übertragen, stört Empfänger nicht
#### Nutzen von Adressfeldern in WLAN-Data-Frames
- Basic Service Set (BSS)
- zwei mögliche Richtungen:
- To DS (AP)
- From DS (AP)
- 
- Independent Basic Service Set (IBSS)
- BSS ohne Verbindung zu anderen Netzen
- kann Ad-hoc-Netz sein
- 
- Wireless Distribution System (WSD) Bridging
- Access Points kommunizieren ohne Kabel
- 
### Vergleich Infrastruktur- und AdHoc-Netzwerk
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## QAM-Modulation
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