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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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## 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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#### [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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