Grundlagen Flashcards
Welche zwei Übertragungsarten gibt es in Computernetzen?
Leitungsvermittlung (Circuit-Switched Networking), Ursprung im Bereich der Telefonie
Paketvermittlung (Packet-Switched Networking), Daten werden in Pakete verpackt übertragen.
Wie funktioniert das Grundprinzip der Leitungsvermittlung (Circuit-Switched Networking) und wo hat sie ihren Ursprung?
Das Grundprinzip der Leitungsvermittlung (Circuit-Switched Networking), welches ihren Ursprung in der klassischen Telefonie hat, sieht eine physikalisch dedizierte Ende-zu-Ende-Verbindung zwischen zwei oder mehreren Kommunikationspartnern vor. Diese Verbindung steht den Kommunikationspartnern exklusiv zur Verfügung.
Wo liegt der Vorteil der Leitungsvermittlung?
Die Ressourcen werden dediziert für eine Kommunikationsverbindung reserviert und können auch bei Inaktivität nicht durch andere Verbindungen belegt werden, was sowohl für Sprache als auch für andere Daten gilt.
Durch die exklusive Bereitstellung der Ressourcen können beispielsweise Echtzeitanforderungen und damit verbunden auch niedrige Latenzzeiten eingehalten werden, was bei Sprachdaten oder der Steuerung von kritischen Infrastrukturen der Fall ist.
Wie können Telekommunikationsprovider heute trotzdem konkurrenzfähig bleiben?
Telekommunikationsprovider setzen intern zur Weiterleitung Voice-over-IP ein um die eigenen Ressourcen möglichst effizient und sparsam einzusetzen.
Was macht die Paketvermittlung (Packet-Switched Networks) effizienter als die Leitungsvermittlung (Cricuit-Switched Networks)?
Durch den Verzicht auf physikalisch dedizierte Ende-zu-Ende-Verbindungen und den Einsatz von Netzen, welche aus verbundenen Verteilerknoten bestehen, ist die Paketvermittlung hinsichtlich der Ressourcenausnutzung effizienter als die Leitungsvermittlung.
Wie sind die Kommunikationspartner in Packet-Switched Networks miteinander verbunden?
In Packet-Switched Networks sind die miteinander kommunizierenden Parteien über ein Netz aus Verteilerknoten verbunden, anstatt mit einer physikalisch dedizierten Ende-zu-Ende-Verbindung wie bei der Leitungsvermittlung.
Wie werden Parteien in ein Packet-Switched Network eingebunden?
Sofern es sich nicht um Rechenzentren etc. handelt erfolgt die Anbindung der Parteien, beispielsweise über die Einwahl in ein Providernetz via xDSL.
Wie wird eine möglichst schnelle Übertragung mit der Paketvermittlung ermöglicht?
Um Daten möglichst schnell zu übertragen und zur effizienten Ausnutzung der Ressourcen, werden die Nutzdaten in kleine Pakete zerlegt und diese mit einem Header versehen. Die Pakete werden dann von einem Kommunikationspartner über die verschiedenen Knoten im Netz zum anderen Kommunikationspartner übertragen, wo die Nutzdaten der einzelnen Pakete wieder zu den ursprünglichen Daten zusammengesetzt werden.
Müssen Nutzdaten in Paket-Switched Networks einem definierten Weg zwischen den Kommunikationspartnern folgen?
Durch die Paketierung der Nutzdaten müssen die Daten nicht mehr auf einem fest definierten Weg direkt zwischen den Kommunikationspartnern übertragen werden. Die Routen können innerhalb des Netzes sogar paketweise unterschiedlich sein.
Wie werden die Daten in Paket-Switched Networks zum richtigen Empfänger weitergeleitet?
Entsprechend definierter Protokolle müssen Informationen zu den ausgetauschten Daten mit übertragen werden. Dies sind primär Informationen für die Adressierung von Empfänger und Sender, die in einem zum Paket gehörenden Header vorhanden sein müssen.
Wie wird bei der Paketvermittlung der Effizienzgewinn offensichtlich?
Der Effizienzgewinn wird insbesondere bei der Betrachtung von Sprachübertragungen Offensichtlich. Während bei der Leitungsvermittlung auch Pakete übertragen werden, wenn nicht gesprochen wird und nur Hintergrundgeräusche zu hören sind, so werden diese bei der Sprachübertragung in Paket-Switched Networks gezielt herausgefiltert.
Wo liegt der Nachteil von Paket-Switched Networks?
Da keine explizite Reservierung von Ressourcen erfolgt, kann es insbesondere bei hoher Auslastung eines Netzes dazu führen, dass Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Performance nicht ausreichend Anteil an der zur Verfügung stehenden Datenrate erhalten.
Es existieren jedoch verschiedene Verfahren um die Anforderungen an die Performance auch in Paket-Switched Networks zu gewährleisten.
Welche Verbindungsarten gibt es in Packet-Switched Networks?
Es gibt verbindungslose und verbindungsorientierte Kommunikationsverbindungen, welche auch koexistieren können.
Wie funktioniert die verbindungslose Kommunikation in Packet-Switched Networks?
Die Verbindungslose Kommunikation funktioniert ohne vorherigen Verbindungsaufbau zwischen zwei Kommunikationspartnern. Damit Pakete im Netz weitergeleitet werden können und von den Kommunikationspartnern akzeptiert werden, benötigen sie lediglich routbare Adressinformationen.
Drei Vorteile der verbindungslosen Kommunikation in Packet-Switched Networks.
- Da keine Zeit für den Verbindungsaufbau benötigt wird können Daten schnell übertragen werden
- Verbindungslose Kommunikation kann unidirektional erfolgen
- Dadurch kann verbindungslose Kommunikation eine höhere Datenrate erreichen als verbindungsorientierte Kommunikation
Was zeichnet eine Verbindungslose Kommunikation aus?
Dadurch, dass im Voraus keine Verbindung aufgebaut wurde können Pakete unabhängig voneinander weitergeleitet werden. Vom Sender werden die Pakete zwar in Entstehungsreihenfolge versandt, können aber, abhängig von der Auslastung, unterschiedliche Routen im Netz wählen. Dadurch kann es dazu kommen, dass nicht alle Pakete den selben Pfad zwischen Sender und Empfänger haben, was dazu führen kann, dass die Pakete in einer falschen Reihenfolge ankommen und im Puffer des Empfängers sortiert werden müssen.
Welche zwei Nachteile gibt es bei der Verbindungslosen Kommunikation in Packet-Switched Networks?
- Durch die unterschiedlichen Pfade können Pakete in einer falschen Reihenfolge beim Empfänger ankommen und müssen dann zuerst sortiert werden, was wiederum die effektive Übertragungsrate reduziert.
- Eine Verbindungslose Kommunikation ist nicht vor Paketverlusten geschützt. Da keine logische Rückverbindung besteht, kann der Empfänger den Sender nicht über die Ankunft der Pakete informieren. Ausserdem kann mit ausbleibendem Feedback keine Flusskontrolle und somit keine Überlastkontrolle durchgeführt werden
Was ist die Voraussetzung für eine Verbindungsorientierte Kommunikation in Packet-Switched Networks?
Bei einer Verbindungsorientierten Kommunikation wird vor dem Austausch von Nutzdaten über ein fest definiertes Protokoll eine Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern vorausgesetzt.
Wie wird in Packet-Switched Networks eine Verbindung aufgebaut?
Im ersten Schritt teilt der Sender, entsprechend des gewählten Protokolls, mit einer oder mehreren Nachrichten, dem Empfänger den Kommunikationswunsch mit.
Empfängt dieser die Nachrichten und stimmt der Anfrage zu, bestätigt er dies dem Empfänger mit einer entsprechenden Antwort.
Die Nachrichten in beide Richtungen können Meta-Informationen oder Parameter bezüglich der aufzubauenden Verbindung enthalten.
Sind die Daten vollständig übertragen, wir die Verbindung vom Sender geschlossen und dies dem Empfänger mitgeteilt, damit auch dieser die Verbindung schliessen kann.
Wie wird bei der verbindungsorientierten Kommunikation mit Paketvermittlung sichergestellt, dass die Daten vollständig übertragen werden?
Im Gegensatz zur verbindungslosen Kommunikation muss hier in der Regel der Empfang der Pakete durch den Empfänger bestätigt werden, sodass der Sender im Verlustfall einzelne Pakete erneut übertragen kann.
Kann eine virtuell aufgebaute Verbindung im Packet-Switched Network auch einem festen physikalischen Pfad folgen?
Sofern durch die verwendeten Protokolle und Knoten im Netz unterstützt, kann eine virtuell aufgebaute Verbindung auch einem festen physikalischen Pfad folgen. Dies hat den Vorteil, dass Ressourcen auf dem vollständigen Pfad reserviert und somit Anforderungen an die Performance während einer Verbindung dauerhaft eingehalten werden können.
Was ist die Flusskontrolle in der verbindungsorientierten Kommunikation?
Da senderseitig Informationen über die Ankunft, bzw. Verlust von Paketen vorliegt, kann eine Flusskontrolle und somit auch Überlastkontrolle erfolgen. Somit kann der Sender die Ausgangsdatenrate reduzieren, um ein bereits nahezu überlastetes Netz etwas zu entlasten.
Local Area Network (LAN)
LANs sind hinsichtlich ihrer Räumlichen Ausbreitung stark begrenz, zum Beispiel auf ein Grundstück.
Dazu gehören Heimnetzwerke die oft nur aus PCs, Tablets oder Smartphones sowie einem Router bestehen, sowie Firmennetzwerke mit weit mehre als 500 miteinander verbundenen Geräte.
Abhängig der eingesetzten Technik, den Netzwerkadaptern, Kabeln und Koppelelementen erreichen LANs Datenübertragungsraten von bis zu 10Gbit/s.
Metropolitan Area Network (MAN)
MAN sind regional beschränkte Netzwerke, welche die Vernetzung ganzer Wohngebiete oder ein Stadtüberspannendes drahtloses Netzwerk (WMAN) umfassen können.
Datenübertragungsraten von 100Mbit/s bis 10Gbit/s können erreicht werden.
Übersteigt ein MAN die Ausdehnung von 100km, wird von einem Global Area Network (GAN) gesprochen.