Netzwerkprotokolle und -technologien: Frame-Format, xDSL, WLAN und VPNs

Frame-Format

Frame-Format: Präambel, Start Frame Delimiter, Zieladresse (@ Destination), Quelladresse (@ Source), Protokoll-ID TAG (TPID), TAG Control Information (TCI) [Priorität (7,6,5) CFI = 0, VID (3,2,1,0)], Länge, Daten, Füllung (PAD), Frame Check Sequence.

Autonegotiation

Bestimmt die Übertragungsrate (Tx Rate) für Halbduplex- oder Vollduplex-Betrieb. Bei Inseln mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten legt es die höchstmögliche Geschwindigkeit fest.

xDSL-Netzwerke

Übertragung über verdrillte Paare (Twisted-Pair, Pt-zu-Pt), Bandbreite von 300 bis 3 kHz (2700 Hz). Frequenzen oberhalb und unterhalb werden für Frequenzmultiplexing entfernt.

ADSL / ADSL-Lite

• 64 kbit/s (Downstream) → 1,5 Mbit/s (Upstream) über 5,5 km
• 32 kbit/s (Downstream) → 512 kbit/s (Netto) über 5,5 km

ADSL Normal

• 64 kbit/s → 8 Mbit/s über 5,5 km
• 32 kbit/s → 1,1 Mbit/s

SDSL (Symmetrisch)

Typ: Duplex (Übertragungsgeschwindigkeit = Empfangsgeschwindigkeit).

• Geschwindigkeit: 2 Mbit/s, Distanz: 6,7 km

HDSL

Typ: Duplex, verwendet mehrere Paare.

• Geschwindigkeit (SPD): 2 Mbit/s, Distanz: 4,5 km

VDSL

Asymmetrisch.

• 1,3 Mbit/s → 52 Mbit/s über 1,2 km
• 1,5 Mbit/s → 2,3 Mbit/s

Die Modulation kann GAP (Amplituden-Phasen-Modulation, wie QAM) oder DMT (Discrete Multi-Tone) sein.

ADSL2 / ADSL2+

• L0: Gleiche Ebene wie ADSL, normal.
• L2: Keine Sendeinformation (Tx Info), Leistung auf halber Stufe (kurzzeitiger Abbruch).
• L3: Reduziert an beiden Enden, Übergang von L3 → L0 dauert 3 Sekunden.

Dynamische Geschwindigkeit, hoher Geschwindigkeits-Multiplex, Multi-Channel-Kanal / Voice-over-ADSL, Bandbreite bis zu 2,2 MHz.

Drahtlose Netzwerke (Inalámbricas NETWORKS)

• Radioelektrische Signale: 802.11 WLAN (Endgeräte).
• Optische Signale: 802.16 WiMAX-Netzwerke (Metropolregionen).

Es gibt keine Möglichkeit der Team-Mobilität. Die Geschwindigkeit wird von allen geteilt.

WLAN-Standards

• a: 5 GHz, bis zu 54 Mbit/s
• b: 2,4 GHz, bis zu 11 Mbit/s
• g: 2,4 GHz, bis zu 54 Mbit/s
• n: 2,4 GHz, bis zu 100 Mbit/s

Frequenzdetails 2,4 GHz

14 Kanäle. Kanal 1 startet bei 2412 MHz. Kanalbreite 22 MHz (jeweils 11 MHz auf jeder Seite), Schritte von 5 MHz. Die Kanäle 1, 6 und 11 überlappen sich nicht. (Insgesamt 14 Kanäle bis 2484 MHz, aber nur 12 bis 13 sind nutzbar).

Frequenzdetails 5 GHz

8 Kanäle. Kanal 1 (Kanäle 36 bis 64) startet bei 5,18 GHz. Kanalbreite 20 MHz (jeweils 10 MHz auf jeder Seite), Schritte von 2 MHz.

Hubs und Switches

HUB

HUB: Arbeitet auf der physikalischen Schicht (Physical Layer). Dynamische Bandbreite; wenn mehrere Geräte gleichzeitig senden, kommt es zu Kollisionen. Die gesamte Bandbreite steht allen Geräten zur Verfügung.

HUB-Segmente

Trennen den Verkehr in verschiedenen Netzen (Anmerkung: Hubs verbinden typischerweise nur ein einziges Netzsegment).

• MDIX: Verbindet einen HUB mit einem anderen mithilfe eines Crossover-Kabels.
• MDI: Verbindet einen HUB mit einem anderen mithilfe eines Standardkabels.

SWITCH

Leitet Informationen gezielt an das Zielgerät weiter. Erhöht die Netzwerkleistung.

VLANs

Logische Trennung von Verkehrsströmen im Switch. Jeder Port erhält eine ID. Es können 4096 logische Netzwerke gleichzeitig existieren, aber nur 32/40 (Anmerkung: Die Zahl 32/40 ist unklar, bezieht sich aber auf die Anzahl der gleichzeitig nutzbaren VLANs).

802.11 Frame-Format (Plotformat)

PDPU (Phy Protocol Data Unit) - Long Preamble (für 11 MByte/s)

• Sync (16 Bits): Asynchrone Übertragung.
• SFD (2 Bits): Start Frame Delimiter.
• PLCP-Header: Enthält Sendeinformationen [Signal (2 Bits): Gibt die Sende-Geschwindigkeit an, z.B. 0,1 MBit/s; Service (2 Bits): Dienstfeld; Länge (2 Bits): Informationsgröße; CRC (2 Bits): Fehlerprüfung].
• PSDU (2346 Bytes): Die eigentlichen Daten.

Short Preamble (für 1 MByte/s)

• Sync, DFS (2 Bits): Start Delimiter, invertierter SFD.

Bis hierher (Preamble) läuft die Übertragung mit 1 MByte/s, der PLCP-Teil mit 2 MByte/s.

PSDU: Drei Arten von Frames

• Management (Gestion): Assoziation von Geräten, Deassoziation, Synchronisation, Authentifizierung.
• Control (Steuerung): Medienzugriffsverwaltung und Bestätigung, gesteuerter Zugriff auf Medien [RTS/CTS], ACK.
• Data (Daten): Übertragung der eigentlichen Daten.

Struktur des Daten-Frames: FrameControl (2 Bytes), Dauer (2 Bytes), Addr1 (6 Bytes), Addr2 (6 Bytes), SecControl (2 Bytes) [Fragmentinformationen], Addr4 (6 Bytes), Information (0-2312 Bytes), CRC (4 Bytes).

VPN (Virtual Private Network)

Verbirgt Informationen, die über öffentliche Netze übertragen werden. Es ist vergleichbar mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Pt-zu-Pt).

WiMAX 802.16

Drahtlose Verbindung (Zugriffsbereich für Wi-Fi). Bietet höhere Bandbreite.