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# Ethernet(IEEE 802.3) mit [CSMA/CD](02_HW-BausteineUndVerkabelung.md#csma-cd-protokoll)
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## Vollduplex vs Halbduplex
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### Vollduplex
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- von einem Switch zu einem ausgewählten Host
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- von einem Switch zu einem anderen Switch
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- von einem Host zu einem anderen Host (über ein Crossover Kabel)
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## Ethernet Vergleich
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| | Klassisches Ethernet | Fast Ethernet | Gigabit-Ethernet |
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| Übertragungsgeschwindigkeit | 10 Mbit/s | 100 Mbit/s | 1000 Mbit/s (1Gbit/s) |
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| Übertragungsmedium | Koaxialkabel, (später) Twisted-Pair, Glasfaser | Twisted-Pair, Glasfaser | Twisted-Pair(IEEE 802.3ab, längere Distanzen), Glasfaser (kurze Distanzen), 1000BASE-CX(sehr kurze Distanzen) |
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| Topologie | Bus-Topologie (Koaxialkabel), Stern-Topologie (Geräte über Kabel mit zentralem Hub/Switch verbunden, heute Managed Switches) | | |
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| CSMA/CD | wird genutzt | Unterstützung, Veränderungen: Notwendigkeit reduziert(Einführung Switches, Full-Duplex-Verbindungen) | |
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| Adressierung und Rahmenstruktur (Frame) | MAC-Adressen (Identifizierung im LAN-Netzwerk) | | |
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| Rahmenstruktur (Frame) | Präambel und StartFrame-Delimiter, Ziel-/Quelladressen, Typ-/Längenfeld, Nutzdaten, Prüfsumme | | standardmäßiges Ethernet-Rahmenformat → Rückwärtskompatibilität |
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| Codierung | | | PAM5 (Pulse Amplitude Modulation mit 5 Levels) für Twisted-Pair |
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| Maximale Kabellänge | ~100 Meter, wegen Signalabschwächung und Anforderungen von CSMA/CD | | |
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| Benutzerfreundlichkeit | Einfachheit in der Implementierung und Wartung | | |
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| 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) |
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| 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) |
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## IEEE 802 Protokollfamilie
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## Broadcast-Domänen verkleinern
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> Zur Verbesserung der Netzwerk-Performance und Erhöhung der Sicherheit
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### Einsatz von Virtual Local Area Networks (VLANs)
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- **Segmentierung des Netzwerks**
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- VLANs ermöglichen Aufteilung in logische Netzwerke
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- jedes VLAN bildet eine eigene Broadcast-Domäne
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- Verkehrt wird innerhalb kleinerer Netzwerke gehalten → Begrenzung
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- **Verbesserte Sicherheit**
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- Durch Trennung von Netzwerksegmenten
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- Broadcasts werden nicht über gesamtes Netzwerk verbreitet
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- **VLAN tag**
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### Verwendung von Layer-3-Switches oder Routern
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- **Routing zwischen VLANs**
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- können Datenverkehr zwischen VLANs steuern
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- **Kontrolle und Sicherheit**
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- bieten zusätzliche Funktionen/Möglichkeiten
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- _bspw. Zugangskontrolllisten (ACL)_
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### Einsatz von Subnetting auf der IP-Schicht
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- **Aufteilung in kleinere IP-Netzwerke**
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- Jedes IP-Subnetz hat eigene Broadcast-Domäne
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- reduziert Broadcast-Verkehr
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### Einsatz von Managed Switches
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- **Konfigurierbare L2-Switche**
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- bieten erweiterte Funktionen an
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- VLAN-Konfiguration, Port-Sicherheit, Zugriffskontrollen
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- → Reduzierung von Broadcast-Domänen
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- → Erhöhung der Netzwerksicherheit
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## QoS bei Ethernet-Netzwerken
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> nicht von Beginn an vorhanden
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> könnte Perfomance und Sicherheit erhöhen
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> → Für **Echtzeit-Anwendungen** wie VoIP und Streaming sollten spezielle QoS-Regeln erstellt werden
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> um Latenz oder Paketverlust zu minimieren
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### Implementation QoS bei Ethernet-Netzwerken
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#### Einsatz von Managed Layer-2-Switches
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- **Erweiterte QoS-Funktionen**
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- ermöglichen, Datenverkehr basierend auf verschiedenen Kriterien zu priorisieren
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- _bspw. Portnummer, VLAN-ID, spezifische Anwendung_
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#### Priorisierung des Datenverkehrs durch 802.1Q Tagging
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- **802.1Q Tagging**
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- Tagging von Ethernet-Frames mit einer Priorität
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- wird von Routern und Switches genutzt um best. Datenverkehr zu bevorzugen
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- Struktur
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- Tag-Identifier (gibt an, dass der Tag existiert), VLAN-ID (1-4095), Priorität (0-7(max))
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#### [Einsatz von VLANs](#einsatz-von-virtual-local-area-networks-vlans)
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#### Einsatz von Layer-3-QoS-Konfigurationen mit DSCP
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- **Einsatz von DSCP auf IP-Schicht** (_Differentiated Services Code Point_)
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- Markierung von IP-Paketen mit spez. Prioritätsstufen
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- Router, Switches können anhand der Markierungen priorisieren/verwalten
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## Drahtlose Netze
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### Uplink und Downlink
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### Infrastrukturnetz
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#### Station (STA)
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- Rechner mit Zugriffsfunktion auf drahtlose Medium und Funktkontakt zum Access Point
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#### Basic Service Set (BSS)
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- Gruppe von Stationen, die dieselbe Funkfrequenz nutzen
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#### Access Point
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- Station, die sowohl in das Funk-LAN als auch das verbindende Festnetz integriert ist
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#### Portal
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- Übergang in ein anderes Festnetz
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#### Distribution System
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- Verbindung verschiedener Zellen um ein Netz (ESS: Extended Service Set) zu bilden
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### WLAN 802.11 mit RTS und CTS
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#### Kollisionsvermeidung
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> MACA (Multiple Access Collision Avoidance)
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- Sender überträgt RTS-Frame an Empfänger
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- beinhaltet Feld, wie lange der Sender das Medium benutzen will
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- Empfänger antwortet mit CTS-Frame
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- beinhaltet ebenfalls Länge des zu übertragenden Frames
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- Empfänger sendet nach Erhalt der Daten einen ACK an Sender
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- Fall 1
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- Anderer Knoten bemerkt CTS Frame
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- ist anscheinend nah am Empfänger
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- darf so lange nicht übertragen, bis Frame der genannten Länger übertragen wurde
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- also bis ACK da ist
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- Fall 2
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- Nachbarknoten sieht RTS Frame, nicht CTS Frame
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- ist nach am Sender, weit genug vom Empfänger weg
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- kann nach Belieben übertragen, stört Empfänger nicht
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#### Nutzen von Adressfeldern in WLAN-Data-Frames
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- Basic Service Set (BSS)
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- zwei mögliche Richtungen:
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- To DS (AP)
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- From DS (AP)
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- Independent Basic Service Set (IBSS)
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- BSS ohne Verbindung zu anderen Netzen
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- kann Ad-hoc-Netz sein
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- Wireless Distribution System (WSD) Bridging
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- Access Points kommunizieren ohne Kabel
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### Vergleich Infrastruktur- und AdHoc-Netzwerk
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## QAM-Modulation
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