Kommunikationssysteme IT an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Kommunikationssysteme IT an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

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Anforderungen eines Kommunikationssystems 

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Was muss ein Netzwerk haben um eine Konnektivität zu bieten 

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Indirekte Verbindung 

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Was ist ein Paketvermittelndes Netzwerk? 

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Was ist ein Leitungsvermittelndes Netzwerk? 

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Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? 

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Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? -Synchrones Zeitmultiplexverfahren 

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Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? -Frequenzmultiplexverfahren 

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Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? -Statisches Multiplexen 

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Zuverlässige Nachrichtenzustellung kann wie gewährleistet werden ?

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Leistungsanforderungen von Anwendungen 

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Merkmale eines Rechnernetzes 

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Kommunikationssysteme IT

Anforderungen eines Kommunikationssystems 

– Identifikation von Einschränkungen und Anforderungen, die das Netzdesign beeinflussen
– Erwartungen, die an das Netzwerk gestellt werden, hängen von dem Blickwinkel ab
– Anwendungsprogrammierer (Dienste, die ihre Anwendung benötigt)
– Netzwerkdesigner (Eigenschaften eines kostengünstigen Designs)
– Netzbetreiber (leicht verwaltbares System)

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Was muss ein Netzwerk haben um eine Konnektivität zu bieten 

– Netzwerk muss Konnektivität zwischen einer Reihe von Computern bieten
– Skalierbarkeit (wichtiges Kriterium im Netzwerkdesign)

-Links, Knoten und Wolken

– Auf niedrigster Ebene kann sich ein Netzwerk aus zwei oder mehr
Rechnern zusammensetzen, die direkt über ein physisches
Medium aneinander angeschlossen sind
– Physisches Medium = Verbindungsleitung
– Daran angeschlossene Rechner = Knoten

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Indirekte Verbindung 

Konnektivität zwischen 2 Knoten bedeutet nicht unbedingt, dass sie physisch direkt
miteinander verbunden sein müssen -> indirekte Verbindung
miteinander

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Was ist ein Paketvermittelndes Netzwerk? 

– Basieren normalerweise auf einer Strategie – Speichervermittlung
– Jeder Knoten in einem speichervermittelten Netzwerk empfängt zuerst ein Paket über eine
Verbindungsleitung vollständig
– Paket wird dabei im internen Speicher des Knotens gespeichert, anschließend wird das
komplette Paket an den nächsten Knoten gesendet
– Wird anstelle der Leitungsvermittlung hauptsächlich aus Effizienzgründen genutzt

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Was ist ein Leitungsvermittelndes Netzwerk? 

– Zuerst wird eine dedizierte Verbindung über eine Folge von Verbindungsleitungen aufgebaut
– Der Quellknoten kann über diese Verbindung einen Bitstrom an einen Zielknoten senden

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Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? 

– Effizienz: die wichtigste Anforderung an Rechnernetze, die uns zur Paketvermittlung als
Strategie führt
– Eine Sammlung von Knoten, die indirekt durch Verschachtelung von Netzwerken miteinander
verbunden sind, können 2 beliebige Hosts über eine Reihe von Verbindungsleitungen und
Knoten Nachrichten miteinander austauschen -> Unterstützung von nur 2 kommunizierenden
Hosts erreichen

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Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? -Synchrones Zeitmultiplexverfahren 

– Basiert auf dem Konzept die Zeit in gleich große Anteile aufzuteilen und jedem Host im
Rundumverfahren Gelegenheit zu geben, seine Daten über die gemeinsame
Verbindungsleitung zu senden
– In Zeitanteil 1 werden Daten des 1. Host-Paares übertragen usw.
– Dieses Verfahren wird solange fortgefahren, bis alle Paare nacheinander übertragen
konnten, dann erhält wieder das 1. Paar Gelegenheit Daten zu übertragen und der
Prozess wiederholt sich

Kommunikationssysteme IT

Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? -Frequenzmultiplexverfahren 

– Jeder Datenstrom wird über die gemeinsame Verbindungsleitung in einer anderen
Frequenz übertragen
– Vergleichbar mit den Signalen unterschiedlicher Fernsehstationen, die im gleichen
Fernsehkabel in je einer anderen Frequenz übertragen werden

Kommunikationssysteme IT

Wie sieht eine Kostengünstige gemeinsame Ressourcennutzung aus? -Statisches Multiplexen 

– 1. Ist mit STDM dahingehend vergleichbar, dass die Verbindungsleitung zu einem
Zeitpunkt nur von einem Datenstrom benutzt wird -> über die Verbindungsleitung fließen
erst die Daten eines Host-Paars etc.
– 2. Im Gegensatz zu STDM werden die Daten von jedem Host-Paar aber nicht innerhalb
eines im Voraus festgesetzten Zeitschlitzes, sondern auf Anfrage übertragen -> wenn nur
ein Host-Paar Daten zu übertragen hat, erhält es Zugriff anstatt darauf warten zu müssen
während die anderen ungenutzt bleiben -> Effizienz durch Vermeidung von Leerlaufzeiten
– 3. Nachdem ein Host-Paar mit dem Senden der Daten beginnt, brauchen wir eine
Methode, um die Übertragung zu begrenzen, damit das nächste Paar übertragen kann ->
eine obere Grenze der Größe des Datenblocks wird gesetzt, der in einem Datenstrom zu
einem bestimmten Zeitpunkt übertragen darf -> Paket
– 4. Weil paketvermittelndes Netzwerk die maximale Paketgröße einschränkt, gelingt es
einem Host vielleicht nicht, eine Nachricht vollständig in einem Paket zu senden ->
Aufteilung auf mehrere Pakete, die dann wieder zusammengesetzt werden müssen

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Zuverlässige Nachrichtenzustellung kann wie gewährleistet werden ?

– Zuverlässige Nachrichtenzustellung ist eines der wichtigsten Funktionen eines Netzwerkes
– Eine wichtige Anforderung an ein Netzwerk besteht darin, bestimmte Ausfallarten zu verbergen,
damit das Netzwerk den nutzenden Anwendungen zuverlässiger scheint, als es tatsächlich ist
– Es wird allgemein in 3 Klassen aufgeteilt:
– Die erste Klasse:
– Betrifft die Bit-Ebene -> Bei Übertragung über eine Verbindungsleitung können in den
Daten Bitfehler auftreten -> 0 zu 1 und umgekehrt
– Häufiger aber treten Burstfehler auf -> es sind mehrere aufeinanderfolgende Bits betroffen
– Bitfehler werden durch Einwirkung von außen verursacht (Blitzschlag, Stromstöße)
– Bitfehler kommen sehr sehr selten vor
– Die zweite Klasse:
– Betrifft die Paketebene -> Das Netzwerk verliert ein komplettes Paket
– Grund: die im Paket enthaltenen Bitfehler konnten nicht korrigiert werden, sodass ein
Paket verworfen werden muss
– Wahrscheinlicher Grund: der Knoten, der das Paket handhaben muss, derart überlastet ist,
dass er das Paket nicht Zwischenspeichern kann und es folglich wegwerfen muss ->
Überlastungsproblem
– Weniger häufig: Die Software, die auf einem Knoten läuft, die das Paket handhaben, macht
einen Fehler
– Große Schwierigkeit: Unterscheidung zwischen wirklich verlorengegangenem Paket und
eines, das zu spät am Ziel ankommt

– Die dritte Klasse:
– Bezieht sich auf die Knoten- und Verbindungsebene -> Verbindungsleitung kann brechen
oder ein angeschlossener Rechner stürzt ab
– Grund: abgestürzte Software, Stromausfall oder einen unbedarften Bediener
– Lassen sich relativ schnell beheben, können aber eine länger andauernde verheerende
Wirkung auf das Netzwerk haben -> Netzwerk fällt nicht unbedingt ganz aus
– Bei Paketvermittelndem Netzwerk: es ist möglich, den Datenverkehr um einen
ausgefallenen Knoten oder eine defekte Leitung herunzuleiten
– Schwierigkeit: zwischen einem ausgefallenen und einem langsamen Rechner bzw. Einer
gebrochenen und einer qualitativ schlechten Verbindungsleitung, die viele Bitfehler
verursacht, zu unterscheiden
– -> Man muss die Anforderungen der Anwendungen und die Grenzen der zugrundeliegenden
Technologie verstehen, um nützliche Kanäle definieren zu können
– -> Die Herausforderung liegt darin, die Lücke zu füllen zwischen dem, was die jeweilige
Anwendung erwartet und dem, was die zugrundeliegende Technologie bereitstellen kann ->
semantische Lücke

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Leistungsanforderungen von Anwendungen 

– Leistung wurde bisher nur aus Sicht des Netzwerks betrachtet, d.h. was eine bestimmte
Verbindungsleitung oder ein Kanal unterstützen kann
– Einige Anwendungen sind in der Lage, eine obere Grenze der von ihnen benötigten Bandbreite
anzugeben
– Aufgrund des geringen Unterschieds zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frames in einem
Videostrom ist es möglich, das Video zu komprimieren -> fließt nicht in konstanter Rate
– Man kann also die durchschnittliche Anforderung an die Bandbreite abschätzen aber die
unmittelbare Rate kann jedoch eventuell höher oder niedriger sein
– Es genügt nicht immer, die durchschnittliche Anforderung einer Anwendung an die Bandbreite
zu kennen
– Es ist aber möglich, für die Größe eines Bursts (=Spitzenrate, die über gewissen Zeitraum
aufrecht gehalten wird oder mit der gesendet werden kann, bis eine gewisse Menge an Daten
übertragen wurde), eine obere Grenze zu setzen
– Ist Spitzenrate > verfügbare Kanalkapazität -> überschüssige Daten müssen wo
zwischengespeichert werden + später übertragen werden
– Bei der Verzögerung spielt es manchmal weniger eine Rolle, ob die Einweglatenz des
Netzwerks 100ms oder 500ms beträgt, sondern vielmehr, dass die Latenz von Paket zu Paket
variiert -> diese Schwankung = Jitter
– Jitter kann Ruckeleffekte bei Videoframes verursachen -> wenn ein Frame zu spät ankommt
– Wenn der Empfänger die obere und untere Grenze der Latenz des Pakets kennt, kann er den
Zeitpunkt, an dem er mit der Wiedergabe des Videos beginnt (also den ersten Frame darstellt),
solange hinauszögern, bis sichergestellt ist, dass er zu jedem Zeitpunkt aktuelle Frames
präsentieren kann
– Er speichert Frames in einem Puffer, verzögert ihn also und glättet damit effektiv das Jitter

Kommunikationssysteme IT

Merkmale eines Rechnernetzes 

– Generalität (aus universeller, programmierbarer Hardware aufgebaut und sind nicht für eine
bestimmte Anwendung optimiert -> sind in der Lage verschiedene Datentypen zu befördern
-> sie unterstützen eine breite, ständig wachsende Palette von Applikationen

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