Ethernet - Karl Kübel Schule

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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)
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)
Ethernet
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)
TCP/IP
Ethernet
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
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
10GBase-LW4
10Base-FB
100 Base-T
100Base-T4
10Base-FP
1000Base-ZX
10 Base2
10GBase-EW
1000Base-LX
10Base-SX
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
10GBase-LW4
10Base-FB
100 Base-T
100Base-T4
10Base-FP
1000Base-ZX
10 Base2
10GBase-EW
1000Base-LX
10Base-SX
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
100 Base-T
Übertragungsgeschwindigkeit
Übertragungsverfahren
Kabel- und Stecker
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
Ethernet mit
10 MBit/s
100 MBit/s
1000 MBit/s
10 GBit/s
10Base5
100Base-TX
1000Base-T
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
10GBase-LR
10Base-SX
10GBase-ER
10GBase-SW
10GBase-LW
10GBase-EW
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
Ethernet mit
10 MBit/s
100 MBit/s
1000 MBit/s
10 GBit/s
10Base5
100Base-TX
1000Base-T
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
10GBase-LR
10Base-SX
10GBase-ER
10GBase-SW
Twisted-Pair-Kabel
10GBase-LW
10GBase-EW
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
Ethernet mit
10 MBit/s
100 MBit/s
1000 MBit/s
10 GBit/s
10Base5
100Base-TX
1000Base-T
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
10GBase-LR
10Base-SX
10GBase-ER
10GBase-SW
Koaxialkabel
Twisted-Pair-Kabel
10GBase-LW
10GBase-EW
Ethernet ist nicht gleich Ethernet
Ethernet mit
10 MBit/s
100 MBit/s
1000 MBit/s
10 GBit/s
10Base5
100Base-TX
1000Base-T
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
10GBase-LR
10Base-SX
10GBase-ER
10GBase-SW
Koaxialkabel
Twisted-Pair-Kabel
Glasfaserkabel
10GBase-LW
10GBase-EW
Schicht 1 – Kabel und Stecker
10Base5
Koaxialkabel mit T-Stück und Abschlusswiderstand
Schicht 1 – Kabel und Stecker
10Base5
Koaxialkabel mit T-Stück und Abschlusswiderstand
100Base-TX
Twisted-Pair Kabel mit RJ-45 Stecker
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
Schicht 1 - Topologie
10Base2, 10Base5: Ring-Topologie
Praktisch alle anderen
Ethernet-Varianten:
Stern-Topologie
Schicht 1 - Bitübertragungsverfahren
Basisbandübertragung
10 Mbit/s
Signalübertragung mit 10 MHz
Schicht 1 - Bitübertragungsverfahren
Basisbandübertragung
Gleichzeitiges Senden mehrerer
Netzteilnehmer über das gleiche
Medium nur über Zeitmultiplexing.
10 Mbit/s
Signalübertragung mit 10 MHz
Schicht 1 - Bitübertragungsverfahren
Breitbandübertragung
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
Schicht 1 - Leitungskodierung
10Base-T: Manchester-Kodierung
100Base-TX: 4B5B + MLT3
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
Ethernetframe
CRC
Schicht 2 - Ethernet-Frame
Präampel
Zieladresse
Quelladresse
Typ
Daten
CRC
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
10101010
10101010
Zieladresse
10101010
Quelladresse
10101010
Typ
10101010
Daten
10101010
CRC
10101010
10101011
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
10101010
10101010
Zieladresse
10101010
Quelladresse
10101010
Typ
10101010
Die ersten 7 Byte dienen zum Aufwecken und
Synchronisieren des Empfängers.
Das Byte 8 warnt vor: „Jetzt kommt wichtiges Zeug!“
Daten
10101010
CRC
10101010
10101011
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
6 Byte
Zieladresse
6 Byte
Quelladresse
Typ
Daten
CRC
Quell- und Zieladresse entsprechen den LAN-Adressen (MAC-Adressen)
Von Sender und Empfänger.
Beispiel: 5A-3B-CC-08-13-F1
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
6 Byte
Zieladresse
6 Byte
Quelladresse
Typ
Daten
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
6 Byte
Zieladresse
6 Byte 2 Byte
QuellTyp
adresse
IP Internet Protocol, Version 4 (IPv4)
0x0806
Address Resolution Protocol (ARP)
0x0842
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
Protokoll
0x0800
0x8035
Daten
Das Typ-Feld gibt Auskunft über das
verwendete Protokoll der nächsthöheren
Schicht innerhalb der Nutzdaten.
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
6 Byte
Zieladresse
6 Byte 2 Byte
QuellTyp
adresse
Daten
CRC
Daten werden bei Ethernet mit dem niederwertigsten Bit zuerst übertragen.
0xD5
entspricht der Bitsequenz
Übertragung:
1010 1011
1101 0101
Schicht 2 - Ethernet-Frame
8 Byte
Präampel
6 Byte
Zieladresse
6 Byte 2 Byte
QuellTyp
adresse
Daten
Signifikante Bits für Berechnung von 32-Bit-CRC-Code
Generator für CRC-32:
0x04C11DB7
CRC
Schicht 2 - Mehrfachzugriffsprotokoll
Ethernet verwendet das
Zufallszugriffsprotokoll CSMA/CD.
CSMA = Carrier-Sense-Multiple-Access
CD = Collision-Detection
Wie erkennt der Sender Kollisionen?
Messung der Leitung und Abgleich
mit dem eigenen Sendesignal.
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
A
110
B
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
A
110
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!
Hub, Bridge, Switch
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.
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.
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