Netzwerke an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Netzwerke an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

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Beispielhafte Karteikarten für Netzwerke an der Duale Hochschule Baden-Württemberg auf StudySmarter:

Aus welchen Gründen verlor die VPS mit der SPS ihr Bedeutung?

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Unternehmnensleitebene

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Die unteren drei Ebenen der Automatisierungspyramide im Detail

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Büronetzwerke
Büronetzwerke sind nach europäischer Norm EN 50173 „Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen“ (internationales Pendant: ISO/IEC 118001) in drei Bereiche unterteilt

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Sterntopologie

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Linientopologie

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Layer 1: Zugriffsverfahren CSMA/CD

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Layer 2: Die Bridge

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Layer 3: IP-Adressen

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Switches und Bridges trennen die Kollisionsdomänen. Die Router trennen die Broadcast-Domänen. Die Kommunikation erfolgt innerhalb einer Broadcast-Domäne auf Layer 2, zwischen ihnen auf Layer 3. Warum?

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Layer 3: Der Router – Private Adressen

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Layer 3: Der Router – Superprivate Adressen


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Netzwerke

Aus welchen Gründen verlor die VPS mit der SPS ihr Bedeutung?
-viel weniger Verdrahtungs Aufwand
-Flexible an Passung von Steuerungen und Regelungen auf geänderte Bed.

Netzwerke

Unternehmnensleitebene

Produktionsgrobplanung, Kostenrechnung ,Bestellabwicklung, Finanzbuchführung


Netzwerke

Die unteren drei Ebenen der Automatisierungspyramide im Detail

Kommunikation der Ebenen hat unterschiedliche Anforderungen

Leitebene: Keine Echtzeitanforderungen. Hohe Datenmengen

Prozessebene: Teilweise Echtzeit Richtung Sensor/Aktor-Ebene. Größere Datenmenge, insbesondere zur Leitebene

Sensor-/Aktor-Ebene: Echtzeitanforderungen mit wenig Daten

Zwischen den Ebenen sind Übersetzer (Gateways) notwendig, um zwischen unterschiedlichen Feldbussen die Kommunikation zu gewährleisten.

Netzwerke

Büronetzwerke
Büronetzwerke sind nach europäischer Norm EN 50173 „Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen“ (internationales Pendant: ISO/IEC 118001) in drei Bereiche unterteilt

  • Der Primärbereich verbindet einzelne Gebäude untereinander. Jedes Gebäude besitzt einen Gebäudeverteiler, der das Netzwerk innerhalb des Gebäudes verteilt.
  • Der Sekundärbereich verbindet die einzelnen Etagen miteinander. Vom Gebäude- bzw. Standortverteiler wird das Netzwerk sternförmig zu den einzelnen Etagen verbunden.
  • Der Tertiärbereich beschreibt die Verbindung vom Etagenverteiler zu den einzelnen Arbeitsplätzen, an denen Datenendgeräte angeschlossen werden können.

Netzwerke

 

Sterntopologie

Eingesetzt bei hoher Dichte an Teilnehmern

Vorteile: 

  • Niedrige Kosten pro Port (Komponenten mit hohen Portdichten)
  • Flexibilität bei Erweiterungen
  • Einfache Administration und Diagnose
  • Ausfall eines Teilnehmers ohne Auswirkungen für den Rest

Nachteile: 

  • Hohe Kosten und Verkabelungsaufwand bei weit verteilten Systemen (Kabellänge, Kanalvolumen) 
  • Reduzierte Verfügbarkeit wegen des zentralen Knotens.

 

Netzwerke

Linientopologie

Linientopologie

Eingesetzt bei räumlich ausgedehnten, linear aufgebauten Systemen und bei Verbindung mehrerer Teilnehmer innerhalb einer Maschine

Vorteile: 

  • Kostengünstig bei weiträumigen Systemen.
  • Gleiche Topologie wie bei Feldbussen.
  • Aktive Netzwerkkomponenten und Teilnehmer sind im selben Schaltschrank untergebracht.
  • Einfache Stromversorgung.
  • Schutz gegen Umwelteinflüsse.

Nachteile: 


  • Eine Unterbrechung innerhalb der Linie teilt diese in zwei Segmente, die nicht mehr miteinander kommunizieren können.


 

Netzwerke

Layer 1: Zugriffsverfahren CSMA/CD

Layer 1: Zugriffsverfahren CSMA/CD

  • Kommt es zur Kollision merkt das der am nächsten gelegene Netzwerkadapter als erstes und sendet JAM-Block in das gemeinsame Medium -> Alle merken, sie dürfen nicht mehr senden und stoppen
  • Die beiden Stationen, welche die Kollision verursacht haben, wissen, dass ihr Signal zerstört wurde.
  • Um eine sofortige neue Kollision nach einem Jam-Block zu vermeiden, beginnt auf jedem Adapter nach der Kollision (dem Ende des Jam-Signals) ein Timer anzulaufen, bevor alles von vorne beginnt.
     Dabei werden unterschiedliche Verfahren angewandt. Manche Hersteller setzen auf randomisierte Timer, andere bemühen die Hardwareadressen als Berechnungsgrundlage der Wartezeit.

 

Netzwerke

Layer 2: Die Bridge

Layer 2: Die Bridge

Eine Bridge teilt ein Netzwerk in zwei Kollisionsbereiche. Somit ist es möglich, die Netzwerkbelastung zu reduzieren.

  • Die Bridge merkt sich an jedem ihrer Ports die jeweils angeschlossenen Geräte (MAC-Adresse) per ARP-Requests.
  • Ein Rundsenden an alle (Broadcast), wie z.B. ein ARP-Request wird an allen Ports ausgegeben. Ebenso das Senden an noch unbekannte Adressen und Multicasts.
  • Die Bridge speichert die ankommenden Informationen zwischen und packt diese bis zum OSI-Layer 2 aus, um die MAC-Adresse lesen zu können. Dies ermöglicht es, den Layer 1 zu erneuern und zwischen unterschiedlichen Zugriffsverfahren zu verbinden, z.B. Token-Ring-Segment mit Ethernet.
  • Bei Verbindung zweier Netzwerke unterschiedlicher Geschwindigkeiten muss durch einen Steuermechanismus sichergestellt werden, dass die Zwischenspeicher nicht überlaufen.

Netzwerke

Layer 3: IP-Adressen

  • Bei der IANA kann ein Bereich von IP-Adressen beantragt werden. Erhält nun eine Organisation einen Bereich von IP-Adressen zur eigenen Verwaltung, ist dies weltweit registriert.
  • IP-Addressen erstrecken sich im Bereich der Adresse 0.0.0.0 bis 255.255.255.255.
  • IP-Adressen sind streng hierarchisch geordnet. Sie sind in 5 unterschiedliche Klassen unterteilt, die sich darin unterscheiden, wie viele Hosts adressiert werden können und welche Funktionen sie haben.

     
  • Klasse A: sehr große Netzwerke, zum Beispiel Großkonzerne, Provider, Militär und Universitäten.
     Das erste Byte ist fix, die anderen frei: 0.0.0.0 bis 127.255.255.255.
  • Klasse B: mittlere bis große Unternehmen, Universitäten, Provider.
     Die ersten beiden Byte sind fix, der Rest ist frei: 128.0.0.0 bis 191.255.255.255.
  • Klasse C: kleinere Unternehmen, Provider. Klasse C:
     Die ersten drei Byte sind fix, der Rest ist frei: 192.0.0.0 bis 223.255.255.255.
  • Klasse D und E sind nicht für den „normalen“ Netzwerkverkehr vorgesehen.

     
  • Provider sind je nach Größe in allen Klassen vorhanden.
  • Der fixe Bereich nennt sich Netzwerkteil, der freie Hostteil.

Da es nicht gut wäre, wenn zum Beispiel alle 65536 Hosts eines Klasse-B-Netzes auf Layer 1 oder 2 miteinander verschaltet sind, weil beim Rundsenden das Netzwerk völlig überlastet wäre, muss es eine Möglichkeit geben, die Netze innerhalb ihrer Adressbereiche im Hostteil noch weiter zu segmentieren.

  • Das Gerät, das diese Segmentierung ermöglicht, ist der Router.
  • Router sorgen dafür, dass die Kommunikation zwischen LAN-Segmenten bis weltweit funktioniert. 
  • Router leiten Broadcasts normalerweise nicht weiter.

Netzwerke

Switches und Bridges trennen die Kollisionsdomänen. Die Router trennen die Broadcast-Domänen. Die Kommunikation erfolgt innerhalb einer Broadcast-Domäne auf Layer 2, zwischen ihnen auf Layer 3. Warum?

  • In Netzen und Subnetzen gibt es auf Layer 3 fest reservierte Adressen, die keinem Host zugeordnet werden dürfen.
  • So benötigt das Netzwerk selber eine Adresse und es wird eine Adresse für Rundsprüche (Broadcasts) benötigt.
  • Die kleinste Adresse ist die Netzwerkadresse.
  • Die größte Adresse ist die Broadcast-Adresse.

Netzwerke

Layer 3: Der Router – Private Adressen

  • Für bestimmte Zwecke, Tests, Adresstranslation, isolierte Netzwerke ohne Internetanbindung.
  • Private Adressen werden im Internet normalerweise nicht geroutet.
  • „Private Adressen“ sind niemandem zugeteilt, jeder darf sie frei verwenden. Daher dürfen sie im Internet nicht verwendet werden, da ein weltweites Routing nur funktioniert, wenn die Adressen eindeutig lokalisierbar sind.
  • Private Adressen sind in jeder Klasse vorzufinden:
    Klasse A (10.0.0.0 bis 10.255.255.255)
    Klasse B (172.16.0.0 bis 172.31.0.0)
     Klasse C (192.168.0.0 bis 192.168.255.255)

Netzwerke

Layer 3: Der Router – Superprivate Adressen


Layer 3: Der Router – Superprivate Adressen

  • In der Liste der offiziellen Adressen gibt es eine Lücke. Es ist der Bereich von 127.0.0.0 bis 127.255.255.255.
  • Diese Adressen sind sogenannte Loopback-Adressen.
  • Jeder Netzwerkadapter hat eine solche.
  • Sie werden verwendet um Netzwerkapplikationen testen zu können, ohne vernetzt zu sein.
  • Ein Paket an diese Adresse wird vom Netzwerkadapter nicht ins Netz geleitet, sondern sofort wieder zurück, es erscheint so, als wäre es vom Netzwerk hereingekommen.
  • Viele interne Prozesse, Client-Server-Lösungen, etc. senden auf Netzwerkebene Daten, obwohl sie nur (oder auch) für den eigenen Rechner selbst bestimmt sind.
  • Hat ein Rechner mehrere Netzwerkadapter, bekommen sie der Reihe nach aufsteigende Loopback-Adressen.
  • Die erste Adresse, 127.0.0.1 wird im Fachjargon „Localhost“ genannt.

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