Computer

Verbundarten
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Computer-Netze
l Lastverbund: Aufteilung der Rechenlast (Jobs) auf mehrere unabhängige
Rechner (kaum Datenaustausch)
Computer Nets
Distributed Computer Systems:
l Funktionsverbund: Verbund spezialisierter Rechner. Die Funktion der
einzelnen Rechner wird allen Rechnern des Verbunds zugänglich.
Beispiel: Workstation + Datenbankrechner +Graphikworkstation
collection of interconnected independent computers for independent
tasks.
l Datenverbund: Mehrere Rechner haben Zugriff auf gemeinsame Daten
Beispiel: Platzreservierung, Auskunftsysteme
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Computer Netze
Verbundarten
l Leistungsverbund: Mehrere Rechner stehen einer Aufgabe (Job) zur
Verfügung (Beschleunigung)
Je nachdem, ob das Netz nur einer geschlossenen Teilnehmergruppe
vorbehalten oder für alle zugänglich ist, unterscheidet man geschlossene
oder offene Netze.
Weitere Unterscheidungsmerkmale sind unter anderem
Beispiel: Parallelrechner.
- ihre Architektur
- ihre räumliche Ausdehnung
l Zuverlässigkeitsverbund: Aufgabenverlagerung im Fehlerfall
- die Art der Vernetzung und das verwendete Übertragungsmedium
- die Betriebsart
Beispiel: fehlertolerante Systeme
- das Zugriffsverfahren und
- das verwendete Protokoll
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Kommunikationsnetz
Components of Computer Nets
Nodes (Knoten):
Channels (Kanäle):
Kommunikations-Knoten: Vermittlungsrechner,
Kommunikations-Kanäle: Bus, Stichleitung, Funk etc.
Wirtsrechner (Host)
Hosts (Wirtsrechner)
Switching Nodes
(Vermittlungsrechner)
serial bus,
point-to-point connection
(Stichleitung)
radio (Funk) etc.
Wirtsrechner
Repeaters connect identical net segments
Bridges connect different nets and forward data
Routers route data to other nets by using global addresses
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Bestandteile eines Rechnernetzes
-
-
-
Repeater
Teilnehmercomputer, Hostcomputer, Hosts oder Stationen
die am Verbundbetrieb beteiligten Computer mit jeweils
eigenem Betriebssystem,
Nachrichtenkanäle oder ein Datennetz für die Verbindung
Teilnehmercomputer untereinander,
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der
Verbindet
zwei
gleichartige
Netze
Kommunikationskomponenten,
die die freizügige, wechselseitige Inanspruchnahme von
Dienstleistungen durch die Teilnehmercomputer
ermöglichen.
Router, Bridges, Gateways
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Bridges
Gateways
connect computer nets
with different
communication
protocols.
Verbindet zwei gleichartige Netz mit Wegewahl.
Größere Übertragungskapazität (parallel)
Ausfallsicherheit
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BACKBONE
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Erreichbarkeit
Backbone, hier handelt es sich um die Verbindung einzelner
Homogener Netze über ein weiteres besonders schnelles Netz,
das dann als Backbone bezeichnet wird.
In einem Rechnernetz sind alle Teilnehmercomputer "logisch"
erreichbar.
Die Ankopplung an das Backbone
erfolgt unter anderen mittels
Router, Repeater oder einer Bridge.
Backbones werden sowohl bei
LAN´s
als auch bei
GAN´s
eingeDie Anbindung
an das
Backbone
setzt. Bekanntestes Beispiel ist hier
kann
über
Bridgesdas letztlich
wohl
das
Internet,
Router
oder
Gatewayist,erfolgen.
dadurch entstanden
dass sich
eine Vielzahl homogener Netze
an das Hochgeschwindigkeitsnetz
angebunden haben,welches führende
amerikanische Forschungseinrichtungen miteinander verbindet.
Logische Erreichbarkeit bedeutet, daß die in das Verbundsystem integrierten Computer auch dann miteinander kommunizieren können, wenn keine physischen Direktverbindungen
zwischen ihnen bestehen.
Logische Erreichbarkeit wird aufgrund
Adressierbarkeit der Computer erzielt.
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der
logischen
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Peer-to-Peer Net
Logische Netze
Peer
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Netzwerktopologie
Beispiele für
Topologien
Pysikalischer und logischer Aufbau von Netzwerken.
Ring
Pysikalisch meint dabei die Anordnung der einzelnen Netzwerkkomponenten und logisch den Datenfluß im Netz.
Man unterscheidet dabei drei Hauptstrukturen:
- Ringstruktur
- Busstruktur
- Sternstruktur,
und zwei weniger gebräuchliche Strukturen:
- Vermaschte Struktur
- Backbone.
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Vermittlungsarten
Vermittlungsarten
Leitungsvermittlung
Vorteile: Sichere Datenübertragung
Schnelle Datenübertragung
Feste Übertragungszeiten
Nachteile: Schlechte Auslastung des Netzes, besonders bei
geringem Datenaufkommen,
begrenzte Anzahl an Verbindungen,
Fehlertoleranz
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Übertragungsarten
Vermittlungsarten
(a) Synchrone Übertragung
Paketvermittlung
Zusammen mit den Netzdaten wird ein Taktsignal übermittelt.
Nachteile: Keine feste Übertragungszeiten,
Aufwendigere Protokolle
Es ermöglicht dem Empfänger, sich in den Übertragungsvorgang einzu
synchronisieren, einzelnen Bitsgruppen voneinander zu trennen und so die Daten
eindeutig zu decodieren.
Vorteile: Bessere Auslastung des Netzes, besonders bei
geringem Datenaufkommen,
Fehlertoleranz
(b) Asynchrone Übertragung
Es wird kein Taktsignal übermittelt.
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Eine eindeutige Decodierung der Daten kann nur dann erfolgen, wenn Sender und
Empfänger dieselbe Datenübertragungsrate verwenden und spezielle
Synchronisationsbits in den Datenstrom eingefügt werden.
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(a) Synchrone Übertragung
Übertragungsarten
Räumliche Abgrenzung von Netzwerken
Zusammen mit den Netzdaten wird ein Taktsignal übermittelt.
Übertragungsarten
Es ermöglicht dem Empfänger, sich in den Übertragungsvorgang einzu
synchronisieren, einzelnen Bitsgruppen voneinander zu trennen und so die Daten
eindeutig zu decodieren.
(b) Asynchrone Übertragung
- Global Area Network (GAN), das sich über nationale
Grenzen hinweg ausdehnt und zur Übertragung der Daten
neben den herkömmlichen erdgebundenen Medien auch
Satellitenverbindungen und Überseekabel in Anspruch nimmt
und dessen bekanntester Vertreter das Internet ist;
- Wide Area Network (WAN), das sich innerhalb nationaler
Grenzen ausdehnt und über tausende Kilometer gehen kann,
beispielsweise das Telefonnetz der Telekom usw.;
Es wird kein Taktsignal übermittelt.
Eine eindeutige Decodierung der Daten kann nur dann erfolgen, wenn Sender und
Empfänger dieselbe Datenübertragungsrate verwenden und spezielle
Synchronisationsbits in den Datenstrom eingefügt werden.
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LAN
- Metroplitan Area Network (MAN), das wie der Name
schon sagt, sich innerhalb den Grenzen eines Stadtbezirks
bewegt und zunehmend an Bedeutung gewinnt;
- Local Area Network (LAN), das häufig auch als Inhouse
Netz bezeichnet wird und sich auf ein oder mehrere Gebäude, jedoch maximal auf eine private Grundstücksfläche
beschränkt
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Ethernet (IEEE802.3)
EinesehrpopuläreNetzwerkformistdassogenannteEthernet, das bereits Anfang der 70er von der Firma XEROX
entwickeltund1980vorgestelltwurde.
...........
...........
EthernetwirdinderRegelalsBusnetzaufgebautunddie
angeschlossenenStationenwerdenmittelsTranceiver,mit
demVerbindungsmedium,meistKoaxialkabel,verbunden.
Interconnect
Als Koaxialkabel kommen das sogenannte Thick-Ethernet
oder
Yellow-Cable und das Thin-EthernetoderCheapernetzum
Einsatz.
Network of workstation within a building
DieZahlderangeschlossenenStationenunddieKabellänge
dereinzelnenSegmenteistbegrenzt.
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Ethernet-Protokoll
CSMA/CD
CSMA/CD (IEEE 802.3)
Beim Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection
kurz CSMA/CD-Protokoll, wird durch die sendewilligen
Stationen vor dem Senden geprüft, (Carrier Sense) ob die Leitung
frei ist und wenn ja, werden die Datenpakete versandt.
Kollisionen auf dem Bus werden durch Wiederholen
des Zugriffs und verzögertes Warten aufgelöst.
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Ringstruktur
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Token Ring (IEEE 802.5)
Neben Ethernet ist das Token-Ring Verfahren die wohl am
häufigsten eingesetzte Vernetzungsart im LAN Bereich.
DiebekanntestenVertreterfürRingnetzesindder
Token-Ring wurde Mitte der 80er von IBM vorgestellt und ermöglicht neben der ausschließlichen Verbindung von PC´s auch die
gleichberechtigte Verwendung von Großrechnern und Pc´s im
Netzwerk.
- Token-Ring vonIBMunddas
- FiberDistributedDataInterface kurzFDDI
VorteilesinddieleichteFehlererkennungunddergeringe
Verkabelungsaufwand.
NachteiligwirktsichdieTatsacheaus,daßbeiAusfalleines
TeilnehmersdasganzeNetzlahmgelegtwird.
Token-Ring Netzwerke werden, wie durch den Namen ausgedrückt, ringförmig vernetzt. Der eigentliche Ring wird dabei
nicht durch die einzelnen Stationen gebildet, sondern über den
sogenannten
MAU (Multistation Access Unit), Ringleitungsverteiler,
realisiert.
DemkanndurchdieVerwendungeinessogenannten
Doppelringsentgegengewirktwerden,deralsredundantes
SysteminUmgebungen,woesaufhöchsteDatensicherheit
ankommt,verwendetwir.
Die Stationen werden mittels zweier Kabel, von denen eines von der
Mau zur Station und eins von der Station zu Mau führt, mit dem
Ringverteiler verbunden.
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LAN-Protokoll:Token Passing
Token Ring Passing (IEEE 802.5)
Beim Token Ring Passing kreist ein Nachrichtenrahmen ständig
in einem logischen Ringnetz.
In diesem als Token bezeichneten Datenrahmen wird durch
eine spezielle Bitfolge im Flagfeld angezeigt, ob der Datenrahmen ansonsten leer ist oder gerade Informationen gesendet
werden.
Da das Token im Ring von Station zu Station geschickt wird und
es nur einen Token gibt, kann natürlich nur die Station senden,
die gerade im Besitz des Token ist, weshalb eine Datenkollision
ausgeschlossen ist.
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TokenBusPassing(IEEE802.4)
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Slotted Ring
DasTokenBusPassingarbeitetimPrinzipähnlichwiedasTokenRingPassing,
nurdasseshierkeinetatsächlichenNachbarngibt.
Beim Slotted Ring kreist im Netzring permanent ein Datenrahmen,
der sowohl für die Versendung einzelner Datenpakete, als auch für
einen kontinuierlichen Datenstrom verwendet werden kann.
BeieinerBusstruktursinddieRechnernichtmiteinander,sonderndirekt
andenzentralenBusgekoppelt.
Der Datenrahmen ist dafür in einzelne feste Bereiche eingeteilt, die
bei der Paketversendung die erforderlichen Daten
(Adressen und zusendende Daten) aufnehmen und weiterreichen,
DiefürdasTokenPassingbenötigtenNachbarstationen
werdendeshalb mitHilfeihrerphysikalischenAdressen gebildet.
oder bei einem kontinuierlichen Datenstrom als Zeitscheiben konstanter
Länge den Übertragungsrahmen in Kanäle teilen, die dann über eine
zentrale Netzwerksteuerung den an der Datenübertragung beteiligten
Stationen zugeordnet werden.
AufdieseWeiseistesmöglich,einenlogischenRingzubilden
unddenToken,genauwiebeimphysikalischenRing,vonStation
zuStationweiterzureichen.
ZurDatenübertragungwirdbeiderIEEE802.4das Breitbandverfahren genommen.
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Slotted Ring
FDDI
FDDI- Ring
Vorteile:
deterministisches Verhalte
leichte Fehlererkennung
Fehlertoleranz möglich
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Räumliche Abgrenzung von Netzwerken
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Internet
Netz aller Netze
- Global Area Network (GAN), das sich über nationale
Grenzen hinweg ausdehnt und zur Übertragung der Daten
neben den herkömmlichen erdgebundenen Medien auch
Satellitenverbindungen und Überseekabel in Anspruch nimmt
und dessen bekanntester Vertreter das Internet ist;
- Wide Area Network (WAN), das sich innerhalb nationaler
Grenzen ausdehnt und über tausende Kilometer gehen kann,
beispielsweise das Telefonnetz der Telekom usw.;
- Metroplitan Area Network (MAN), das wie der Name
schon sagt, sich innerhalb den Grenzen eines Stadtbezirks
bewegt und zunehmend an Bedeutung gewinnt;
- Local Area Network (LAN), das häufig auch als Inhouse
Netz bezeichnet wird und sich auf ein oder mehrere Gebäude, jedoch maximal auf eine private Grundstücksfläche
beschränkt
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