1. Lokale Netze Flashcards
Erläutern Sie ganz allgemein den Begriff Lokales Netz bzw. Lan. Welche grundlegende Funktion bzw. Aufgabe erfüllt so ein LAN
Stellt die technische Infrastruktur zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation für / über ein gemeinsames Medium direkt verbundener Systeme (Interfaces) dar.
Welche OSI – Funktionsschichten umfasst das Lokale Netz/LAN prinzipiell und was ist dabei deren Aufgabe
OSI 1 & 2
OSI-1 (Bitübertragungsschicht) = ungesicherte Übertragung eines Bitstroms auf / über ein (gemeinsam genutztes) Medium
OSI-2 (Sicherungsschicht) = gesicherte Punkt-zu-Punkt Datenübertragung zwischen benachbarte Interfaces
Erläutern Sie im Rahmen der Datenkommunikation kurz den Begriff „Netzwerkarchitektur“. Was ist das und wozu dient so etwas ganz allgemein
Eine Netzwerkarchitektur an sich ist prinzipiell immer ein „Satz von Funktionsschichten“ die quasi übereinandergestellt ein IT-Funktionsschichtenmodell bilden.
Benennen Sie die einzelnen Schichtenfunktionen des OSI-Referenzmodells der ISO und beschreiben Sie in Kurzform inhaltlich deren wesentliche Aufgabe
Benennen Sie die einzelnen Schichtenfunktionen des DoD-Referenzmodells und beschreiben Sie in Kurzform inhaltlich deren wesentliche Aufgabe
Welche Aufgabe bzw. Funktion hat hierbei die Logical Link Control (LLC) Schicht?
Dient zur Realisierung der Unabhängigkeit von spezifischen MAC-Zugriffsverfahren, sowie dem hinzufügen einer geeigneten Protokolladresse, damit auf einem Medium auch unterschiedliche Netzwerkprotokolle gleichzeitig übertragen werden können.
Wofür genau steht hier der Begriff MAC?
Media Access Control
Welche Aufgaben hat speziell der MAC-Layer in der IEEE 802 LAN-Architektur?
Der MAC-Layer stellt je nach Topologie eines Netzes ganz unterschiedliche Arten (Klassen) von Medienzugriffsverfahren (MAC-Protokolle) bereit.
Ist der MAC-Layer in lokalen Netzen immer einheitlich gleich? (mit Begründung)
Nein denn die MAC-Headerstrukturen sind je nach Zugriffsverfahren unterschiedlich.
Beispiel: CSMA/CD oder CSMA/CA
Wozu dient eine MAC-Adresse und wie sieht diese strukturell aus (mit Notatioonsbeispiel) bzw. wer benötigt so eine Adresse überhaupt
Physikalische weltweit eindeutige Adresse eines
Netzwerkinterfaces für die Punkt-zu-Punkt/Mehrpunkt Kommunikation auf Layer-2. Dient also zur Adressierung auf Layer 2.
Die Länge der Adresse beträgt aktuell 6 Bytes bzw. 48-Bit
- 3-Bytes als Herstellerangaben
- 3-Bytes durch den Hersteller frei Nutzbar.
Notationsbeispiel: ac:8e:48:f0:41:45
Jeder, der in einem (Rechnernetz, LAN) mit anderen Teilnehmern kommunizieren möchte, da dies die physikalische Adresse auf Layer 2 darstellt
Wozu wird die MAC denn überhaupt benötigt, wenn ein System (Interface) im LAN doch bereits über eine IPv4-Adresse verfügt
IPv4 auf Layer 3, MAC auf Layer 2. Um Unabhängigkeit der physikalischen Adresse des Interfaces von der logischen IPv4-Adresse zu gewährleisten.
Wie wird bei der Übertragung von MAC-Frames prinzipiell sichergestellt, dass nur korrekt übertragende Dateninhalte weiterverarbeitet werden?
Wie kann der Empfänger eines Datenpaketes (Frames) in einem LAN prinzipiell feststellen, ob ein Paket bei ihm wirklich fehlerfrei angekommen ist?
Durch eine 32 Bit lange Prüfsumme der Frame Check Sequenz am Ende eines MAC-Frames. Der Empfänger berechnet die Prüfsumme, nach dem gleichen Verfahren wie der Sender, bei unterschieden -> Fehler im Frame.
Kommt dafür z.B. das vorgestellte Parity-Verfahren in Frage?
Nein, kann nur 1-Bitfehler erkennen. Bei Mehrbit – Fehlern unbrauchbar.
Was versteht man im Rahmen der IPv4 -Kommunikation in einem LAN unter einem ARP-Request und wann findet dieser statt ? Wofür steht dabei der Begriff „ARP“ + Ablauf?
ARP = Adress Resolution Protocol.
Auflösung der logischen Layer 3 Adresse (IPv4) in die zugehörige physikalische Layer 2 Adresse (MAC -Adresse)
Ablauf:
(1) Abfrage per ARP-Request als Layer-2 Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF)
(2) Der sich erkennende Empfänger sendet per Unicast einen ARP-Reply (mit eigener MAC-Adresse)
Speicherung der richtigen Auflösung in Zwischenspeicher (ARP-Cache)
Findet statt, wenn Sender die MAC des Empfängers nicht im Cache hat
Wozu dient beim Transport von IPv4-Datenpakten in einem LAN das ARP (Protokoll) und wie ist dabei der Ablauf? Erläutern Sie dieses ggf. anhand der nachfolgenden Grafik
Auflösung der logischen Layer 3 Adresse (IPv4) in die zugehörige physikalische Layer 2 Adresse (MAC -Adresse)
Ablauf:
(1) Abfrage per ARP-Request als Layer-2 Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF)
(2) Der sich erkennende Empfänger sendet per Unicast einen ARP-Reply (mit eigener MAC-Adresse)
Speicherung der richtigen Auflösung in Zwischenspeicher (ARP-Cache)
Wie(so) können in z.B. Ethernet-LANs auf dem gleichen Medium (Kabel) die Datenpakete auch unterschiedlicher Netzwerkprotokolle transportiert werden? Wie wird hier das Erkennungsproblem konkret gelöst?
Wie kann man bei Datenpaketen in einen LAN erkennen, um welches Netzwerk-Protokoll es sich dabei handelt (z.B. ARP, IP, IPv6, IPX, Appletalk, … etc)?
Im MAC-Header Ethertype vorhanden. Dieser gibt das genutzte Netzwerkprotokoll zu erkennen.
Wie werden in einem LAN die Interfaces der einzelnen Stationen eindeutig identifiziert und wie sieht diese Identifikation ganz konkret aus (mit Notation)?
Durch MAC-Adresse Physikalische weltweit eindeutige Adresse eines
Netzwerkinterfaces für die Punkt-zu-Punkt/Mehrpunkt Kommunikation auf Layer-2. Dient also zur Adressierung auf Layer 2.
Die Länge der Adresse beträgt aktuell 6 Bytes bzw. 48-Bit
- 3-Bytes als Herstellerangaben
- 3-Bytes durch den Hersteller frei Nutzbar.
Notationsbeispiel: ac:8e:48:f0:41:45
Wozu dient speziell das ARP-Dienstprogramm auf z.B. einem Windows-/Linux-System?
Erlaub die Anzeige und Manipulation des lokalen ARP Cache
In heutigen LANs wird fast ausschließlich die Switching-Technologie eingesetzt. Erläutern sie kurz und präzise den Begriff Ethernet-Switch. Wie arbeitet so ein Gerät prinzipiell?
Ein Switch ist ein Layer 2 Koppelelement auf Basis der abschnittsweisen Punkt-zu-Punkt Übertragung. Transportentscheidung auf Basis der Zieladresse (MAC-Adresse). Abschnittsweise Weiterleitung der Frames
Trennt Kollisionsdomänen, pro Port eine Kollisionsdomäne.
- Erzeugt intern einen virtuellen Datenpfad auf Basis abschnittsweiser Punkt-zu-Punkt Übertragung
Wann werden hier Datenpakete von wo nach wo transportiert, wann aber gerade nicht?
Abschnittsweise Weiterleitung der Frames zum entsprechenden Ziel Port. Wenn defekte MAC-Frames ankommen. Wenn FCS fehlerhaft (nur bei Store and Forward).
Welche Aufgabe hat/Wozu dient in einem Ethernet-Switch speziell die interne Forwarding Database (FDB)? Skizzieren sie dazu deren prinzipiellen Aufbau.
Tabelle speichert MAC-Adressen pro Port. Damit können die Datenpakete an den Switch-Port, an dem der Empfänger hängt, weitergeleitet werden. Ermittlung der Einträge i.d.R durch Self-Learning.
Port Mac-Adresse 1 00:1A:20:9F:C1:27 2 00:0C:10:98:23:6A … …
Was wird in einer (Switch) Forwarding Database (FDB) konkret gespeichert?
Speichert die zu jedem Port gehörenden MAC-Adressen der dortigen Interfaces ab.
Woher stammt hier ein Eintrag in der FDB-Tabelle und wer löscht diesen ggf. wieder?
Ermittlung der Einträge i.d.R durch Self-Learning : Bei Annahme der MACs am Port wird Absender MAC dem Port hinzugefügt. Löschen erfolgt durch Aging Timer
Wann wird in einem Switch ggf. ein MAC-Frame auch mal nicht weitergeleitet?
Wenn defekte MAC-Frames ankommen. Wenn FCS fehlerhaft (nur bei Store and Forward).
Welche beiden grundlegenden Switching-Verfahren kennen sie? Erläutern sie ganz kurz
deren Arbeitsprinzip und wo die jeweiligen Vorteile/Nachteile liegen.
Store and Forward Arbeitsprinzip
Erst vollständig zwischenspeichern, falls korrekt dann weiterleiten
Store and Forward (Vorteile)
Sicherer
Unterschiedliche Geschwindigkeiten pro Port Möglich
Store and Forward (Nachteile)
Langsamer, wegen Zwischenspeicherung
Bandbreitenverlust durch Zwischenspeichern
Cut Through
Weiterleitung bereits nach Erkennung der Ziel MAC Adresse
Cut Through (Vorteile)
schneller, da keine Zwischenprüfung
Cut Through (Nachteile)
Weitertransport auch defekter Pakete möglich
Kein Wechsel der Geschwindigkeiten möglich
Wo liegen die wesentlichen Vorteile eines Switches gegenüber einem klassischen Ethernet-Hub (Repeater)?
Hub arbeitet auf Layer 1 und Switch auf Layer 2, haben an sich ganz unterschiedliche Aufgaben.
Ein klassischer Hub empfängt ein Paket und sendet es an alle anderen Ports weiter, unabhängig davon, ob das angeschlossene Gerät das Paket angefordert hat oder nicht.
Ein Switch lernt die am Port angeschlossene MAC-Adresse des Endgerätes und weiß daher wie und wo die Pakete zuzuordnen sind (Forwarding Database). Kann zudem
unterschiedliche Geschwindigkeiten an den Ports betreiben
Erläutern Sie zunächst ganz allgemein den Begriff „Ethernet Hub System“
Dienen zur Signalverteilung bzw. zur Signalregenerierung. Koppelelement auf dem Layer 1.
Realisiert Umsetzung von einem logischen Ethernet-Bus in eine physikalische Sternstruktur
Wo liegen generell die Vorteile beim Einsatz Hub-basierter Systeme zum Aufbau von Unternehmensnetzen
Es ist eine höhere Ausfallsicherheit gegeben Single Point of Failure. Wechsel des physikalischen Übertragungsmediums möglich
Wo könnten bei Hub-basierten Systemen (u.a. beim Aufbau eines Netzes) auch Nachteile liegen?
Es können große Kollisionsdomänen entstehen. Half Duplex.
Bei Kaskadierung besteht immer die Gefahr von Schleifenbildung
Erläutern sie dem allgemeinen Begriff Hub-System zum technischen Aufbau eines Netzes.
Welche Vorteile und ggf. Welche Nachteile ergeben sich dadurch
Hub-System realisiert physikalische Sterntopologie bei logischer Bustopologie. Weiterleitung einkommender Signale an alle aktiven Ports
Vorteil: höhere Ausfallsicherheit (Single Point of Failure)
Nachteil: große Kollisionsdomäne, Half Duplex
Welches Zugriffsverfahren wird beim HUB-System eingesetzt?
CSMA/CD
Wozu dient in einem solchen Ethernet-Netz das so genannte CSMA/CD-Verfahren
Zur Erkennung von Kollisionen auf dem Bus, damit Mehrfachzugriff auf dem Bus geregelt ist
Was bedeutet im Ethernetz der Begriff Kollisionsdomäne?
Bereich auf dem Layer 1, in dem mehrere Teilnehmer, um das senden auf dem gemeinsamen Medium konkurrieren.
Wo und wann kommt im Ethernetz ggf. das Zugriffverfahren CSMA/CD zum Einsatz?
Wenn zwei oder mehr Stationen an einem Switch Port (z.B. per Repeater) angeschlossen sind. Im Fall das mehrere Stationen eine Nachricht senden, entsteht Kollision, da es sich um einen logischen Bus handelt. –> CSMA/CD greift bei Kollision ein
Was passiert im Falle von Kollisionen wie wird das Problem gelöst (CSMA/CD)?
Im Falle einer erkannten Kollision wird der eigene Sendeversuch sofort abgebrochen. Kollisionsverstärkendes Signalisierungssignal senden (JAM-Signal).
Warten gemäß „Backoff-Strategie“. Wenn Kanal nicht belegt ist, dann erneuter Sendeversuch.
Warum wird beim 10Base-T an Stelle eines Koaxialkabels (verl. 10Base-2/-5) nun ein Twisted-Pair (TP) Kabel eingesetzt? Was ist das und welche Vorteile ergeben sich?
Was versteht man in der LAN-Technik allgemein unter dem sog. Full-Duplex-Betrieb? Was ist hierfür eine wesentliche Voraussetzung? Welche Vorteile ergeben sich daraus?
Senden und empfangen von Daten gleichzeitig. Vorteil: höherer Datendurchsatz
Wann kommt der Duplex-Modus bei einem Switch (ggf.) einmal zum Einsatz?
Innerhalb des Switches immer. An jedem Port möglich, sofern nur ein Teilnehmer angeschlossen
