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Rechnernetze I


Kamera Anja Michaela Kaiser
von Prof. Dr. Harald Richter

im Wintersemester 2015/2016

Vorlesungskennung: W 1213

· Bitübertragungsschicht
· Echtzeitzugang zu Rechnernetzen
· Echtzeitübertragung in Netzen
· xDSL (digital subscriber line)
· Lokale Netze
· SONET/SDH, Weitverkehrsnetze
· Wegewahl in Weitverkehrsnetzen
· Internet Protocol IP
· Transportschicht, ISO-Transportdienst
· Internet Protocol TCP
· Breitband-ISDN, Asynchronous Transfer Mode (ATM)

Weitere Informationen zur Vorlesung:
Institut für Informatik oder im Vorlesungsverzeichnis

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Vorlesungen


1. Entwicklung der Kommunikationstechnik / 2. Ziele von Rechnernetzen / 3. Standardmodell der Kommunikation: Das ISO-7-Schichtenmodell für offene Systeme

Vorlesung Nr. 1
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 107 Aufrufe

01:10:46

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Inhalt:
1 Entwicklung der Kommunikationstechnik; 2 Ziele von Rechnernetzen; 3 Standardmodell der Kommunikation: Das ISO-7-Schichtenmodell für offene Systeme: 3.1 Blockschaltbild der Kommunikation im ISO-7-Schichtenmodell; 3.2 Grober Aufbau des ISO-7-Schichtenmodells; 3.3 Feiner Aufbau des ISO-7-Schichtenmodells; 3.4 Aufgaben der Schichten des ISO-7-Schichtenmodells

3. Standardmodell der Kommunikation: Das ISO-7-Schichtenmodell für offene Systeme / 4. Bitübertragungsschicht (ISO-Schicht 1)

Vorlesung Nr. 2
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 55 Aufrufe

01:43:13

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Inhalt:
Aufgaben der Schichten des ISO-7-Schichtenmodells, Terminologie und grundlegende Prinzipien im ISO-Modell, Was macht eine Schicht im ISO-Modell?, Hierarchie von Diensten im ISO-Modell,
Indirekte Kommunikation im ISO-Modell (Partnerprotokolle): Direkte und indirekte Kommunikation, Implementierung der direkten und indirekten Kommunikation im Internet; Definition Dienst, Dienstzugangspunkt, Dienstelemente;
Die 4 Arten von ISO-Dienstelementen, Die 3 Phasen der ISO-Kommunikation: Beispiel Presentation.Connect = Verbindungsaufbau der Schicht 6; Zusammenfassung ISO-7-Schichtenmodell, Bitübertragungsschicht (ISO-Schicht 1)

4. Bitübertragungsschicht (ISO-Schicht 1)

Vorlesung Nr. 3
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 28 Aufrufe

01:30:08

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Inhalt:
Spezifikationen in der Bitübertragungsschicht: Mechanische Schnittstellen, Elektrische Schnittstellen auf den Leitungen, Funktionale Schnittstellen, Prozedurale Regeln,
Beispiele für mechanische Spezifikationen, Beispiele für eine elektrische Spezifikation; Asynchrone und synchrone Übertragung: Beispiel für asynchrone Übertragung, Vorteile der asynchronen Übertragung,
Nachteile der asynchronen Übertragung,
Timing-Diagramm einer asynchronen Übertragung: Leitungscode für ein Zeichen, Leitungscode für eine Zeichenfolge; Effekt der auseinander gehenden Uhren,
Synchrone Übertragung, Timing-Diagramm einer synchronen Übertragung; Physikalische Medien: Koaxialkabel, Glasfaserkabel: Absorption in der Faser, Dispersion in der Faser; Technologien bei Glasfasern

4. Bitübertragungsschicht (ISO-Schicht 1)

Vorlesung Nr. 4
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 108 Aufrufe

01:27:43

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Inhalt:
Technologien bei Glasfasern: stufenindex-Faser, Gradientenindex-Faser, Monomode Faser; Vergleich der Glasfasertechnologie, Modulation von Signalen: Beispiele zu Modulationsverfahren;
Codierung von Signalen: Non Return to Zero Codes: NRZ-L-Code, NRZ-M-Code und NRZ-S-Code; Biphase-Codes: Biphase-L, Differential Manchester-Code, Biphase-M, Biphase-S, Modified Miller-Code,
Bipolar-Code, Vorteile der Biphase-Codes; Graphische Beispiel für Leitungscodes, Multiplexen von Signalen: Frequenzmultiplexen

4. Bitübertragungsschicht (ISO-Schicht 1) / 5. Sicherungsschicht (ISO-Schicht 2)

Vorlesung Nr. 5
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 10 Aufrufe

01:29:19

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Inhalt:
Multiplexen von Signalen: Frequemmultiplexen: Grundidee des Frequenzmultiplexens, Prinzipielle Realisierung von Frequenzmultiplexen; Zeitmultiplexen:
Beispiel Telephonvermittlung und Übertragung, Realisierung von synchronen Zeitmultiplexen; Asynchrones Zeitmultiplexen: Aufbau der Datenrahmen bei asynchronem Zeitmultiplex,
Vergleich zwischen synchronem und asynchronem Zeitmultiplex, Mobilfunknetz als Beispiel für gleichzeitiges Zeit- und Frequenzmultiplexen; Sicherungsschicht: Aufgaben der Sicherungsschicht,
Ursachen von Übertragungsfehlern, Fehlercharakteristik bei Übertragungsfehlern, Fehlererkennung: Fehlererkennung durch Paritätsbit

5. Sicherungsschicht (ISO-Schicht 2)

Vorlesung Nr. 6
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 12 Aufrufe

01:39:11

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Inhalt:
Fehlererkennung durch Prüfsumme (CRC): Algorithmus für die CRC-Berechnung, Erstes Beispiel für die CRC-Berechnung, Zweites Beispiel für die CRC-Berechnung,
Beispiele für CRC-Generatorpolynome, Potential der Fehlererkennung durch CRC-CCITT-Polynome, Implementierung der CRC-Berechnung; Bit Stuffing und Rahmenbegrenzer:
Beispiele für Nutzdatentransfer mit 6 Einsen am Stück, Weitere Beispiele für Bit Stuffing, Realisierung des Bitstopfens; Typisches Rahmenformat der Schicht 2:
Sprachregeln bei Schicht 1,2,3; Das Steuerfeld eines ISO-Schicht-2-Rahmens ("Control")

5. Sicherungsschicht (ISO-Schicht 2)

Vorlesung Nr. 7
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 9 Aufrufe

01:28:43

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Inhalt:
Bestätigung: zwei Fälle von Datenverlust, Bestätigung mit Zeitschranke (timeout) auf der Senderseite, Bestätigung mit Zeitschranke und Sequenznummern auf der Sender- und Empfängerseite:
Beispiel für das Erkennen von Duplikaten, Beispiel für eine Sammelquittierung; Fehlerbehebung durch Rahmenwiederholung: Fehlerbehebung mit "go-back-n" und ohne Pufferung beim Empfänger,
Fehlerbehebung mit "go-back-n" und mit Pufferung beim Empfänger, Fehlerbehebung durch "selectiv repeat", Aktive Fehlerkontrolle; Flusssteuerung: Stop-&-Protokoll, Sequenznummern als Ersatz für Acknowledges,
Flusssteuerung im Internet, Stop-and-Wait-Protokoll zur Flusssteuerung zwischen benachbarten Rechnern, Flusssteuerung mit Schiebefenstern: Ablauf beim Schiebefenster, Verhalten von Frontpointer und Backpointer bei Sender umd Empfänger,
Beispielablauf für ein Schiebefensterprotokoll mit r=8 und w=3

5. Sicherungsschicht (ISO-Schicht 2) / 6. Lokale Netze (LANs)

Vorlesung Nr. 8
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 12 Aufrufe

01:35:05

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Inhalt:
Flusssteuerung: Flusssteuerung mit Schiebefenstern: Wahl von Fenstergröße w und Puffergröße r beim Empfänger; Lokale Netze (LANs): Was ist LAN?, Merkmale eines lokalen Netzes, Die Sicherungsschicht im LAN nach IEE 802, Der Medienzugang bei LANs (Schicht 2a, MAC Layer): Wie werden Kollisionen geregelt?; Die Datensicherung bei LANs (Schicht 2b, Logical Link Layer): LCC Typ 1 - Unbestätigter und verbindungsloser Dienst, LLC Typ 2 - Bestätigter verbindungsorientierter Dienst, LLC Typ 3 - Bestätigter verbindungsloser Dienst; Weitere Beispiele von Schicht 2b-Protokollen (nicht ISO und nicht IEEE), LANs mit Kollisionsentdeckung (CSMA/CD): Beispiel: 10Mbit/s-Ethernet mit gemeinsam genutzen Kabel, Medienzugang beim 10Mbit/s-Ethernet mit gemeinsam genutzten Kabel, Moderne Beispiele für gemeinsam genutze Medien, Bedingung für Kollisionserkennung bei CSMA/CD: Kollisionserkennung bei CSMA/CD (Ethernet ohne Switch), Vermeiden von Kollisionen bei CSMA/CD, CSMA/CD-Adressformat, Schicksal der weltweit eindeutigen MAC-Adressen; 1Gb/s- / 10Gb/s-Ethernet: Typen von 1Gb/s- / 10Gb/s-Ethernet ohne/mit Switch

6. Lokale Netze (LANs) / 7. Echtzeitzugang ins Internet

Vorlesung Nr. 9
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 15 Aufrufe

01:32:26

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Inhalt:
Lokale Netze (LANs): 1Gb/s- / 10Gb/s-Ethernet: GB/s-Ethernet-Rahmenformat IEEE 802.3, VLANs; Repeater, Bridge, Switch, Gateway, Router, Hub und Firewall, Adressauflösung im LAN: Adress Resolution Protocol ARP; Verdrahtung lokaler Netze; Echtzeitzugang ins Internet: Multimedia-Anforderungen, Internet-Anwendungen mit und ohne Echtzeit, Echtzeitzugang über das Telefonnetz: Konfiguration bei (DSL-)Modem-Zugang

7. Echtzeitzugang ins Internet

Vorlesung Nr. 10
Aufgezeichnet am 29.09.2016 | 8 Aufrufe

01:28:15

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Inhalt:
Alternative Echtzeitzugangstechnologien: HFC (Hybrid Fiber Coax), FTTC (Fiber to the Curb), FTTH (Fiber to the Home), Echtzeitzugang über xDSL (Digital Subscriber Line): Shannon-Theorem: Kanalkapazität K als Funktion der Leitungslänge eines Kupferkabels, Warum ist die XDSL-Technik wirtschaftlich interessant?, Aufbau eines xDSL-Zugangs, Die verschiedenen Typen von DSL, Leistungsparameter der xDSL-Techniken, Internet-Zugang über Sprachband-Modem oder ISDN, Internet-Zugang über ADSL mit Splitter, Aufteilung der Übertragungsfrequenzen bei CAP-Modulation, ADSL-Übertragungskette, Warum hat ADSL asymmetrische Datenraten?, QAM-Modulation

7. Echtzeitzugang ins Internet / 8. Echtzeit-Übertragung im Internet

Vorlesung Nr. 11
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 8 Aufrufe

01:32:32

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Inhalt:
Echtzeitzugang ins Internet: Echtzeitzugang über xDSL (Digital Subscriber Line): QAM-Modulation: Vectoring, CAP-Modulation, DMT-Modulation: Automatische Bitraten-Adaption bei DMT, Übertragungsverhalten von Telefonkabeln ohne Störungen, Übertragungsverhalten von Telefonkabeln mit Störungen; HDSL "High" Data Rate Digital Subscriber Line, SDSL - Symmetric Digital Subscriber Line, VDSL - Very High Data Rate Digital Subscriber Line, Die xDSL Familie im Überblick; Point-to-Point Echtzeit-Protokoll (PPP) der ISO-Schicht 2b: Funktion von PPP, Protokollphasen von PPP; Echtzeit-Übertragung im Internet: PCM-Verfahren zur Echtzeit-Übertragung: Systemparameter von PCM-Zeitmultiplexsystemen, Aufbau eines typischen T1-PCM-Rahmens, T1-PCM-System (USA und Japan), E1-PCM-System (Welt ohne USA und Japan): Aufbau der Datenrahmen bei E1PCM-Hierarchien: T1-Hierarchie, E1-Hierarchie; Sonet/SDH zur Echtzeit-Übertragung: Warum gibt es Sonet/SDH?, Ziele von Sonet/SDH, Eigenschaften von Sonet/SDH

8. Echtzeit-Übertragung im Internet

Vorlesung Nr. 12
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 12 Aufrufe

01:32:46

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Inhalt:
Sonet/SDH zur Echtzeit-Übertragung: Ziele von SONET/SDH, Eigenschaften von SONET/SDH, Aufbau eines SONET/SDH-Pfades, SONET/SDH als ISO-SCHICHT 1 und 2, Subschichten von SONET/SDH, SONET/SDH Rahmenaufbau: Feinstruktur des SONET/SDH Rahmenaufbaus, Lage des SPE zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rahmen, Abschnitts-, Leistungs- und Pfadinformation; SONET/SDH-Multiplexen, Aufbau eines STS-N-Rahmens

8. Echtzeit-Übertragung im Internet / 9. Stadtnetze (Metropolitan Area Networks, MANs / 10. Weitverkehrsnetze (Wide Area Networks, WANs) / 11. Vermittlungsschicht (ISO-Schicht 3)

Vorlesung Nr. 13
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 16 Aufrufe

01:31:59

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Inhalt:
Sonet/SDH zur Echtzeit-Übertragung: Beispiel für eine Multiplexhierarchie bei SONET/SDH, Multiplexraten bei SONET/SDH, Höhere Datenraten für einen einzigen Sender; Stadtnetze (Metropolitan Area Networks, MANs): Beispiele für ein MAN: FDDI und DQDB, FDDI (Fiber Distributed Data Interface): Beispiel für eine FDDI-Topologie, FDDI als Backbone; Vergleich Ethernet, Token Ring und FDDI: Ethernet (CSMA/CD-Zugangssteuerung), Token Ring (Token-Zugangssteuerung), FDDI; Weitverkehrsnetze (Wide Area Networks, WANs): Unterschied zwischen LANs, MANs und WANs; Vermittlungsschicht (ISO-Schicht 3): Position der Router im ISO-Modell, Aufgaben der ISO-Vermittlungsschicht: Zwei Arten der Datenübertragung in der ISO-Schicht 3:
Eigenschaften von ISO-Schicht-3-virtuellen Verbindungen, Eigenschaften von ISO-Schicht-3-Datagrammen; Virtuelle Verbindungen und Datagramme auf den ISO-Schichten 3 und 4, Perfekte Kanäle bei virtuellen Verbindungen: Aufbau einer virtuellen Verbindung in einem Beispiel-WAN

11. Vermittlungsschicht (ISO-Schicht 3)

Vorlesung Nr. 14
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 25 Aufrufe

01:30:16

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Inhalt:
Aufgaben der ISO-Vermittlungsschicht: Perfekte Kanäle bei virtuellen Verbindungen: Verwaltung virtueller Verbindungen in einem Beispiel-WAN; Routing-Algorithmen für virtuelle Verbindungen und Datagramme: Aufgaben von Routing-Algorithmen, Eigenschaften von Routing-Algorithmen, Klassifikation von Routing-Algorithmen, Statisches Routing: Zusammenfassung statisches Routing, Optimierungen bei Routing-Algorithmen: Mehrfachpfade (Multipath Routing), Realisierung von Mehrfachpfaden, Hierarchische Wegewahl, Beispiel einer zweistufigen Hierarchie; Adaptives Routing, Adaptives und verteiltes Routing: Das "Distanz"vektor-Verfahren, Beispiel für das "Distanz"vektor-Verfahren, Das Link-Zustandsverfahren, Das OSPF-Verfahren; Vermittlungsschicht des Internet (IP): IP V4 und V6, Aufbau eines IP V4-Pakets: Die Header-Felder von IP V4

11. Vermittlungsschicht (ISO-Schicht 3)

Vorlesung Nr. 15
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 26 Aufrufe

01:29:11

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Inhalt:
Aufbau eines IP V4-Pakets: Die Headfelder in IP V4, DSCP (Differentialed Services Code Point), ECN (Explicit Congestion Notification), Ident und Fragment Offset, Beispiele für IP V4-Optionen; Aufbau eines IP V6-Pakets: Bedeutung der ersten 40 Header-Bytes, Quality of Service (QoS) in IP V6: Traffic Class, Flow Label; Adressierung in IP V4: 32 Bit IP V4 Adressen,
Klassenbasierte IP V4 Adressen, Aufbau Klassenbasierter IP V4-Adressen; IP Subnetze

11. Vermittlungsschicht (ISO-Schicht 3) / 12. Transportschicht (ISO Schicht4)

Vorlesung Nr. 16
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 17 Aufrufe

01:29:31

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Inhalt:
Aufbau Klassenbasierter IP V4-Adressen, IP Subnetze, Vorteile von Subnetzen; Transportschicht (ISO Schicht4), Die Internet-Transportschicht, Die Iso-Transportschicht, Aufgaben der ISO-Transportschicht, Weitere Aufgaben der ISO-Transportschicht, Funktionsaufrufe (API) der ISO-Transportschicht, Transportprotokolle im Internet (TCP, UDP), Datensicherung durch TCP, Von TCP erbrachte Dienste, Aufbau eines TCP-Pakets, Unterschiede zwischen Push Flag und URG Flag, Optimierung der Datenübertragung durch TCP, Flusssteuerung und Stausteuerung (congestion control) bei TCP

12. Transportschicht (ISO Schicht4)

Vorlesung Nr. 17
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 20 Aufrufe

01:20:04

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Inhalt:
Transportprotokolle im Internet (TCP, UDP): Flusssteuerung und Stausteuerung (congestion protocol) bei TCP, Slow Start: Beispiel für einen zeitlichen Verlauf von Slow Start; Beispiel für einen zeitlichen Verlauf des Empfänger-Schiebefensters, Adaptiver TCP-Time Out; Berkeley Sockets/WinSockets als die Schnittstelle zu TCP und UDP: Die Berkeley/WinSocket Socket-API: Ablauf der Kommunikation zwischen Client und Server

12. Transportschicht (ISO Schicht4) / 13. Breitbandiger integrierter Service über digitales Netzwerk (B-ISDN)

Vorlesung Nr. 18
Aufgezeichnet am 30.09.2016 | 61 Aufrufe

01:32:57

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Inhalt:
int socket (int domain, int type, int protocol), int bind (int sockfd, const struct sockaddr*my_addr, socklen_t addrlen), int listen (int sockfd, int backlog), int connect (int sockfd, const struct sockaddr*serv_addr, socklen_t addrlen), int accept (int sockfd, struct sockaddr*cliaddr, socklen_t*addrlen), int send (int {sockfd für Client oder sockfd2 für Server}, const void*buffer, size_t length, int flags), int recv (int {sockfd für Client oder sockfd2 für Server}, const void*buffer, size_t length, int flags), int close (int {sockfd für Client oder sockfd2 für Server}), Zusammenfassung Berkeley- Sockets; Breitbandiger integrierter Service über digitales Netzwerk (B-ISDN), Ziele von B-ISDN, ATM (Asynchronus Transfer Mode), Was ist ATM?, Warum gibt es ATM?, Warum heißt ATM ATM?, Beispiel für den asynchronen Transfermodus, Die wichtigsten Eigenschaften von ATM, ATM-Netzaufbau, ATM-Zellen, Die Zukunft von ATM

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