HUMBOLDT-UNIVERSITÄT ZU BERLIN INSTITUT FÜR INFORMATIK

1. HUMBOLDT-UNIVERSITÄT ZU BERLIN INSTITUT FÜR INFORMATIK Vorlesung 18 Computerkommunikation Sommersemester 2000 Leitung: Prof. Dr. Miroslaw Malek D - CA - XVIII - CC - 1

2. NETZE • WANs - Wide-Area Networks = Long-Haul Networks (z.B. Internet) • LANs - Local Area Networks (z.B. Ethernet) • Computer System E/A-Busse (z.B. Banyan) ...0.0001 0.1 1 10...... KM D - CA - XVIII - CC - 2

3. MOTIVATION • WIDE-AREA NETWORKS • E-MAIL • WORLD-WIDE-WEB • GEMEINSAME NUTZUNG UMFANGREICHER RECHENRESSOURCEN, DIE GEOGRAPHISCH VERTEILT SIND • ORTSUNABHÄNIGE KOOPERATION • LOCAL AREA NETWORKS • E-MAIL • KOOPERATIONSMANAGEMENT • GEMEINSAME NUTZUNG LOKALER RESSOURCEN (HARDWARE & SOFTWARE) • SYSTEM VERBESSERUNG (GUTE DRUCKER, EXTRA INTELLIGENT TERMINALS) • COMPUTERBUSSE • VERBINDUNG DER KOMPONENTEN EINES COMPUTERSYSTEMS • HIGH-PERFORMANCE COMPUTING • RESPONSIVE COMPUTING (FEHLERTOLERANZ, ECHTZEIT) D - CA - XVIII - CC - 3

4. LAN - DEFINITION • ANWENDUNGSBEREICH: GEOGRAPHISCH VERTEILTE GEBÄUDE ODER ANLAGEN, DIE NICHT WEITER ALS EIN PAAR KILOMETER AUSEINANDER LIEGEN • VERWALTER: EINZELNE ORGANISATION • ZUGRIFFSART: EINFACHE KONTROLLSYSTEME • (z.B. CSMA/CD - Carrier Seme Multiple Access / Collision Detection; Token Passing Ring) • gewöhnlich kein Routing • einfach erweiterbar • billig • TECHNOLOGIE: SEHR SCHNELLE UND BILLIGE ÜBERTRAGUNGSMEDIEN MIT EINFACHEN ANSCHLUSSADAPTERN D - CA - XVIII - CC - 4

5. LAN • MOTIVATION: • LOKALE RESSOURCEN GEMEINSAM NUTZEN (FILESERVER, MAIN-FRAMES, ETC.) • MAIL-SYSTEM • INTEGRIERTE SYSTEME IN UNIVERSITÄT UND INDUSTRIE D - CA - XVIII - CC - 5

6. ZU BEACHTENDE PUNKTE • SYSTEMARCHITEKTUR • HARDWAREORGANISATION FÜR ZUVERLÄSSIGE, BILLIGE UND SCHNELLE KOMMUNIKATION • ADRESSIERUNG UND ROUTING • NETZPROTOKOLLE • SCHNITTSTELLEN • VERKABELUNG • VERBINDUNG VON LANs UND LONG-HAUL NETZEN • EINFACHE ERWEITERBARKEIT D - CA - XVIII - CC - 6

7. BUSSE • SCSI -Small Computer System Interface, "scuzzy“. • VMEbus -(VersaModule Eurocard bus) 32 Adressbus 32 Datenbus 32 Steuerbus 32 E/A-Bus 64 Bits D - CA - XVIII - CC - 7

8. BUSORGANISATION FÜRDIRECT MEMORY ACCESS (DMA) Bus CPU Haupt- speicher A) Einzelbus-Struktur Speicher- adress- zähler- register Word- zähler Steuer- register und -schaltkreise DMA Controller Speicher- datenpuffer Gerät D - CA - XVIII - CC - 8

9. BUSORGANISATION FÜRDIRECT MEMORY ACCESS (DMA) B) Doppelbus-Struktur mit ”Floating" DMA-Controller Haupt- speicher Speicher-Bus CPU DMA- Controller E/A-Gerät E/A-Gerät E/A-Bus D - CA - XVIII - CC - 9

10. LOCAL AREA NETZEÜBERTRAGUNSGESCHWINDIGKEIT1 Mbps-100 Mbps BESTANDTEILE EINES LANs • ÜBERTRAGSUNGSMEDIUM (Koaxialkabel) • ZUGRIFF- (KONTROLL-) MECHANISMEN (HARDWAREPROTOKOLLE) • SCHNITTSTELLEN (ADAPTER) • SOFTWAREPROTOKOLLE D - CA - XVIII - CC - 10

11. BUS LAN TOPOLOGIEN ........................ RING STERNE D - CA - XVIII - CC - 11

12. KONTROLL- ODER ZUGRIFFS- MECHANISMENWER ÜBERTRÄGT ALS NÄCHSTES? ZENTRALISIERT: - POLLING (PROBING) - INTERRUPTS VERTEILT: - CONTROL TOKEN (z.B. Token Passing Ring) - DAISY CHAINING - MESSAGE SLOTS - INSERTION BUFFERS (e.g., Pierce Loop) - RIVALISIEREND (z.B. CSMA/CD) (A) AUF KOLLISION PRÜFEN (B) ZUGRIFF NACH ZUFÄLLIGEN VERZÖGERUNGEN (AUF KOSTEN DER BANDBREITE) -> EINFACHE ADAPTER (1) OHNE PRÜFEN AUF KOLLISION (2) PRÜFEN VOR DER ÜBERTRAGUNG (3) PRÜFEN WÄHREND DER ÜBERTRAGUNG (BEI KOAX EINFACH ZU IMPLEMENTIEREN, BEI FUNK NICHT MÖGLICH) D - CA - XVIII - CC - 12

13. ÜBERTRAGUNGSTECHNOLOGIEN BIT-SERIELLE ÜBERTRAGUNG AUF (1) BASEBAND - TWISTED PAIR - KOAX - FIBER (KEIN BUS) - ATM (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE, 155 Mbps MBITS/SEC mit OC-3, bis zu 2,488 Mbps = 2.488 Gbps) EINFACHE ADAPTER 1-12 Mbps (2) BROADBAND - CATV - FIBER (KEIN BUS) TEURE ADAPTER » 100 Mbps (VIDEOÜBERTRAGUNG) - ULTRANET » 1 - 2 Gbps (3) KABELLOS (z.B. RF-Signale, Infrarot) D - CA - XVIII - CC - 13

14. D - CA - XVIII - CC - 14

15. EIGENSCHAFTEN VONATMLANSUNDWANS D - CA - XVIII - CC - 15

16. ÜBERTRAGUNGSSICHERHEIT Zertifikations- autorität sicheres LAN sicheres LAN öffentliches Netz A T M crypto unit A T M crypto unit crypto unit Autorität über Zugriffs- berechtigung sicheres LAN KOMPROMISSE ZWISCHEN COMMON KEY UND PUBLIC KEY VERSCHLÜSSELUNG/ENTSCHLÜSSELUNG COMMON KEY - GLEICHER SCHLÜSSEL FÜR VER- UND ENTSCHLÜSSELUNG FÜR ALLE BENUTZER PUBLIC KEY - GLEICHER SCHLÜSSEL FÜR VERSCHLÜSSELUNG ABER EIN PRIVATER SCHLÜSSEL FÜR ENTSCHLÜSSELUNG D - CA - XVIII - CC - 16

17. SCHNITTSTELLENDESIGN SCHNITTSTELLE HOST NETZ Host- spezifischer Teil Netz- spezifischer Teil NETZSPEZIFISCHER TEIL: - EMPFANGSSTEUERUNG - ÜBERTRAGUNGSSTEUERUNG - ADRESSAUSWERTUNG - SIGNALSETZUNG D - CA - XVIII - CC - 17

18. METHODEN DER NETZERWEITERUNG 1) REPEATERS 2) BRIDGES 3) GATEWAYS SUBNET WIDE AREA NETWORK GATEWAY BRIDGES REPEATER D - CA - XVIII - CC - 18

19. REPEATER (einfachste Verbindung von Netzen) - KEINE ÄNDERUNG VON ÜBERTRAGUNGSRATEN - KEINE ÄNDERUNG DES PROTOKOLLS BRIDGES - ÜBERTRAGUNGSRATEN KÖNNEN SICH ÄNDERN - ZUGRIFFSARTEN KÖNNEN SICH ÄNDERN - KEINE ÄNDERUNG DES PROTOKOLLS - KEINE FRAGMENTIERUNG GATEWAYS - ÄNDERUNG DES PROTOKOLLS - FRAGMENTIERUNG - ÄNDERUNG VON ÜBERTRAGUNGSRATEN - ÄNDERUNG VON ZUGRIFFSARTEN D - CA - XVIII - CC - 19

20. ZUSAMMENFASSUNG - NETZE PARALLEL, Byte- oder Word-basierend SEHR HOCH aber NICHT KEINE oder KANÄLE FEHLERTOLERANT EINFACH IMPLIZIT MITTEL BUSSE DIREKT BUS SEHR HOCH aber NICHT EINFACH (z.B. CSMA/CD) (z.B. Stern, Ring, Baum) KARTEN (z.B. Ethernet) FEHLERTOLERANT PRÜFEN UND WEITERLEITEN MESSAGE BASED STRUKTURIERT IMPLICIT NIEDRIG SERIAL, LANs (incl. Routing, z.B. TCP/IP) FEHLERTOLERANT, GUT SPEICHERN UND WEITERLEITEN (PUFFERPROBLEM) PAKETBASIEREND MODEMS, ISDN UNBESTIMMT KOMPLEX EXPLICIT SERIELL, HOCH WANs DATENTRANSFER TRANSFERMODUS SCHNITTSTELLE ZUVER- LÄSSIGKEIT PROTOKOLLE TOPOLOGIE ROUTING KOSTEN D - CA - XVIII - CC - 20