06 - Arbeitsunterlagen Ethernet

06 - Arbeitsunterlagen
DVT GK12.2 2013/2014
Ethernet
Lehrkraft:
__________________
Kurs:
0
__________________
Klasse / Kurs:
Thema / LS:
Datum:
DVT GK12.1 2013/2014
Arbeitsauftrag
Zeit: 5 Minuten
Aufgabe I: Ihnen wurde eine Nummer (1..3) zugeteilt. Ihr Schwerpunktthema für das spätere Dreiergespräch und für Sie als Experte ist:
1
2
3
Ethernet in Schicht 1
Ethernet in Schicht 2
sonstige Themen
Zeit: 45 Minuten
Aufgabe II: Folgen Sie aufmerksam der Präsentation und machen Sie sich
in den Materialien ausreichend Notizen. Achten sie besonders auf Ihr
Schwerpunktthema.
Zeit: 5 Minuten
Aufgabe III: Gehen Sie Ihre Unterlagen nochmals durch. Ergänzen Sie
eventuell Ihren Mitschrieb um wichtige Informationen und/oder Fragen bei
Unklarheiten.
Zeit: 5 Minuten
Aufgabe IV: Setzen Sie sich in Ihrer Expertengruppe zusammen und
klären Sie dort noch Ihre offenen Fragen zu Ihrem Thema.
Zeit: je 10 Minuten
Aufgabe V: Setzen Sie sich in einer Stammgruppe zusammen und gehen Sie die Schwerpunktthemen der Reihe nach im Dreiergespräch
durch.
Zeit: 5 Minuten
Auftrag VI: Lösen Sie die Sortieraufgabe in Einzelarbeit und klären Sie anschließend die Begriffe Ihrer „weiß-ich-noch-nicht“-Kategorie
1
Klasse / Kurs:
Thema / LS:
Datum:
DVT GK12.1 2013/2014
Zeit: 40 Minuten
Auftrag VII: Ausfüllen der Kann-Liste
Material: Begriffsliste
Begriff
weiß ich
weiß ich nicht
Ethernet
Basisbandübertragung
Breitbandübertragung
Aufbau Ethernet-Frame
CRC-Prüfsumme
CSMA/CD
Hub/Repeater
Bridge
Switch
Bedeutung
Weiß ich und kann ich erklären
Weiß ich, hab darüber gelesen und weiß genau, wo es steht
Kenn ich, wenn ich es sehe.
Ich habe schon mal davon gehört
Ich weiß gerade nicht, was es damit auf sich hat
Das ist mir neu
+++
++
+
----
2
Klasse / Kurs:
Thema / LS:
Datum:
DVT GK12.1 2013/2014
Kann-Liste
Ich kann…
TNW
Tax
einige wichtige Ethernet-Standards nennen.
A-01 (Liste)
X
den Unterschied zwischen Basisband- und Breitbandübertragung erläutern.
A-02 (Text)
XX
die Notwendigkeit einer Taktrückgewinnung bei Ethernet begründen.
A-03 (Text)
XX
den Aufbau eines Ethernet-Frames erläutern.
A-04 (Skizze+Text) XX
eine CRC-Prüfsumme berechnen.
A-05
XXX
das Mehrfachzugriffsprotokoll CSMA/CD erläutern.
A-06 (Text)
XX
den Unterschied zwischen Hub, Bridge und Switch erläutern.
A-07 (Text)
XX
Ihre persönliche Gesamtsumme:
Ich bin mit meiner „Anzahl von Kreuzen“
maximal möglich:
฀ zufrieden

Kreuze
฀ nicht zufrieden
3
Klasse / Kurs:
Thema / LS:
Datum:
DVT GK12.1 2013/2014
Aufgabensammlung
für die Freie Phase
A-01
Nennen sie einige wichtige Ethernet-Standards.
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A-02
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Basisband- und Breitbandübertragung.
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A-03
Erläutern Sie, warum eine Taktrückgewinnung für die Leitungskodierung von Ethernet vorhanden sein muss.
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4
Klasse / Kurs:
Thema / LS:
Datum:
DVT GK12.1 2013/2014
A-04
Erläutern Sie den Aufbau des Ethernet-Frames, in dem Sie die nachfolgende Skizze ergänzen
und die einzelnen Bestandteile des Ethernet-Frames kurz beschreiben.
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5
Klasse / Kurs:
Thema / LS:
Datum:
DVT GK12.1 2013/2014
A-05
Berechnen Sie für das folgende Beispiel die CRC-Prüfsumme und überprüfen Sie ihr Ergebnis
durch Gegenrechnung.
Datenbits: 1 0 1 0 0 1 1 1 1
Generator: 1 0 0 1
6
Klasse / Kurs:
Thema / LS:
Datum:
DVT GK12.1 2013/2014
A-06
Zwei verbundene Netzwerkadapter A und B wollen gleichzeitig Daten übermitteln. Beschreiben Sie den Sendeablauf unter Verwendung des CSMA/CD-Protokolls.
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A-07
Erläutern Sie den Unterschied zwischen den LAN-Geräten Hub, Bridge und Switch.
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7
Ethernet
Definition Ethernet
Ethernet ist eine Technologie, die Software (Protokolle usw.) und Hardware
(Kabel, Verteiler, Netzwerkkarten usw.) für kabelgebundene Datennetze
spezifiziert, welche ursprünglich für lokale Datennetze (LANs) gedacht war
und daher auch als LAN-Technik bezeichnet wird. Sie ermöglicht den
Datenaustausch in Form von Datenframes zwischen den in einem lokalen
Netz (LAN) angeschlossenen Geräten (Computer, Drucker und dergleichen).
Auszug aus dem Ethernet-Wikipedia-Artikel
Erste Planungsskizze zu Ethernet vom Erfinder Robert Metcalf.
OSI-Modell
Schicht VII
Anwendungsschicht
(Application)
Schicht VI
Darstellungsschicht
(Presentation)
Schicht V
Kommunikationsschicht
(Session)
Schicht IV
Transportschicht
(Transport)
Schicht III
Vermittlungsschicht
(Network)
Schicht II
Sicherungsschicht
(Data Link)
Schicht I
Physikalische Schicht
(Physical)
HTTP,FTP,SMTP…
TCP/IP
Ethernet
1
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
100 Base-T
10GBase-LW4
100Base-T4
10Base-FB
10Base-FP
1000Base-ZX
10 Base2
10GBase-EW
10Base-SX
1000Base-LX
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
100 Base-T
Kabel- und Stecker
Übertragungsgeschwindigkeit
Übertragungsverfahren
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
Ethernet mit
10 MBit/s
100 MBit/s
1000 MBit/s
10Base5
100Base-TX
1000Base-T
10 GBit/s
10GBase-T
10Base2
100Base-T4
1000Base-SX
10GBase-CX4
10Base-T
100Base-T2
1000Base-LX
10GBase-LX4
10Base-FL
100Base-FX
1000Base-LH
10GBase-LW4
10Base-FB
1000Base-ZX
10GBase-SR
10Base-FP
1000Base-CX
10Base-SX
Koaxialkabel
Twisted-Pair-Kabel
Glasfaserkabel
10GBase-LR
10GBase-ER
10GBase-SW
10GBase-LW
10GBase-EW
2
Schicht 1 – Kabel und Stecker
10Base5
Koaxialkabel mit T-Stück und Abschlusswiderstand
100Base-TX
Twisted-Pair Kabel mit RJ-45 Stecker
1000Base-SX
Glasfaserkabel
Schicht 1 - Topologie
10Base2, 10Base5: Ring-Topologie
Praktisch alle anderen
Ethernet-Varianten:
Stern-Topologie
Schicht 1 - Bitübertragungsverfahren
Basisbandübertragung
Gleichzeitiges Senden mehrerer
Netzteilnehmer über das gleiche
Medium nur über Zeitmultiplexing.
10 Mbit/s
Signalübertragung mit 10 MHz
3
Schicht 1 - Bitübertragungsverfahren
Breitbandübertragung
Gleichzeitiges Senden mehrerer
Netzteilnehmer über das gleiche
Medium durch Frequenzmultiplexing.
Einsatz im Fernsehnetz oder DSL.
Schicht 1 - Leitungskodierung
10Base-T: Manchester-Kodierung
Achtung: Ethernet überträgt asynchron.
Die Leitungskodierung muss daher eine
Taktrückgewinnung ermöglichen!
100Base-TX: 4B5B + MLT3
Schicht 2 - Ethernet-Frame
TCPHeader
TCP-DATA
TCP-frame
IPHeader
IP-DATA
IP-frame
EthernetHeader
Ethernet-DATA
CRC
Ethernetframe
4
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
10101010
Zieladresse
10101010
10101010
Quelladresse
10101010
Daten
Typ
10101010
10101010
CRC
10101010
10101011
Die ersten 7 Byte dienen zum Aufwecken und
Synchronisieren des Empfängers.
Das Byte 8 warnt vor: „Jetzt kommt wichtiges Zeug!“
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
6 Byte
Zieladresse
6 Byte
Quelladresse
Daten
Typ
CRC
Quell- und Zieladresse entsprechen den LAN-Adressen (MAC-Adressen)
Von Sender und Empfänger.
Beispiel: 5A-3B-CC-08-13-F1
Physikalische Adresse == Zieladresse
Rahmen an Vermittlungsschicht weitergeben
Physikalische Adresse != Zieladresse
Rahmen verwerfen
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
Typfeld
0x0800
6 Byte
Zieladresse
6 Byte 2 Byte
QuellTyp
adresse
Protokoll
0x0806
Address Resolution Protocol (ARP)
0x8100
0x8137
0x8138
Wake on LAN (WoL)
Reverse Address Resolution Protocol
(RARP)
AppleTalk (EtherTalk)
Appletalk Address Resolution Protocol
(AARP)
VLAN Tag (VLAN)
Novell IPX (alt)
Novell
0x86DD
IP Internet Protocol, Version 6 (IPv6)
0x8863
0x8864
PPPoE Discovery
PPPoE Session
0x809B
0x80F3
CRC
IP Internet Protocol, Version 4 (IPv4)
0x0842
0x8035
Daten
Das Typ-Feld gibt Auskunft über das
verwendete Protokoll der nächsthöheren
Schicht innerhalb der Nutzdaten.
5
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
6 Byte
Zieladresse
Präampel
6 Byte 2 Byte
QuellTyp
adresse
Daten
CRC
Daten werden bei Ethernet mit dem niederwertigsten Bit zuerst übertragen.
0xD5
entspricht der Bitsequenz
Übertragung:
1101 0101
1010 1011
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
6 Byte
Zieladresse
6 Byte 2 Byte
QuellTyp
adresse
Daten
CRC
Signifikante Bits für Berechnung von 32-Bit-CRC-Code
Generator für CRC-32:
0x04C11DB7
Schicht 2 - Mehrfachzugriffsprotokoll
Ethernet verwendet das
Zufallszugriffsprotokoll CSMA/CD.
CSMA = Carrier-Sense-Multiple-Access
CD = Collision-Detection
6
Wie erkennt der Sender Kollisionen?
Messung der Leitung und Abgleich
mit dem eigenen Sendesignal.
Warum ist ein JAM-Signal nötig?
Damit jeder Adapter von der Kollision
erfährt.
110100100100010
110
A
B
Wie wird die Backoff-Zeit bestimmt?
Z.B. über eine Berechnung, basierend
auf der MAC-Adresse des Adapters.
Hub, Bridge, Switch
Ein Hub/Repeater verstärkt die einkommenden
Signale und leitet sie an alle Ports weiter.
Ein Hub arbeitet nur auf Schicht 1!
Hub, Bridge, Switch
Eine Bridge ist ein Hub mit Gedächtnis. Er verbindet zwei LAN-Segmente
miteinander und merkt sich deren MAC-Adressen. Frames werden nur
in das entsprechende LAN-Segment weitergeleitet, wenn sich das Ziel
des Frames dort befindet. Ein Bridge arbeitet auf Schicht 2!
7
Hub, Bridge, Switch
Frames können durch den
Einsatz von Switches
zielgerichtet transportiert
werden!
Ein Switch ist ein Bridge mit mehreren Ports (Multiport-Bridge).
Ein Switch legt dazu eine Tabelle an, in der zu jedem Port die MACAdresse des angeschlossenen Adapters gespeichert wird.
8