Kommunikationsnetze
Kontrollfragen
Grundlegendes
Erläutern Sie das Grundmodell der Telekommunikation. Was bedeutet dabei der Begriff "Medium"?
Es gibt einen Sender und einen Empfänger welche mit Hilfe der Dienstschnittstelle Nachrichten über ein Medium austauschen Können. Das Medium überbrückt dabei die räumliche Distanz zwischen Sender und Empfänger.
Wie kann ein Kommunikationsdienst charakterisiert werden? Kann ein solcher Dienst weiter zerlegt werden?
Ein Dienst lässt sich Charakterisieren durch:
- Einen Dienstnehmer welcher den Dienst in Anspruchnimmt
- Einen Diensterbringer welcher den Dienst anbietet
- Eine Dienstleistung die der Dienst erbringt
Ein Dienst lässt sich wie folgt verfeinern:
Dienstfunktionen die innerhalb eines Dienstes unabhängig voneinander genutzt werden eine solche Funktion setzt sich aus den sogenannten Dienstprimitiven zusammen welche einzelne Protokollfunktionen darstellen. Das zusammensetzen der Dienstfunktionen aus Dienstprimitiven wird auch als Dienstprozedur bezeichnet. Und zu guter letzt können Dienste auch in einer Dienstehierachie auf andere Dienste zugreifen.
Was versteht man unter der Qualität eines Kommunikationsdienstes?
- Angemessenheit (Eignung des Dienstes)
- Technische Leistung (Laufzeit, Antwortzeit, Datenraten, Durchsatz)
- Kosten
- Zuverlässigkeit
- Schutz
Wie hängen Kommunikationsdienst und Kommunikationsprotokoll zusammen?
Ein Kommunikationsprotokoll ist ein Satz von Regeln, nach dem die Kommunikation zwischen einem oder mehreren Kommunikationsdiensten abläuft. (Horizontale Kommunikation)
Warum erfährt das Internet heutzutage einen derartigen Boom?
- Kostengünstig
- Weltweit verfügbar
- Standardisiert
- ...
Vermittlungsprinzipien
Wozu dient die Vermittlung? In welchen Netzen kommt man ohne sie aus? Warum sind nicht alle Netze so aufgebaut?
Die Vermittlung dient dazu das ein Netzwerkteilnehmer nicht zu jedem anderen Teilnehmer eine direkte Verbindung unterhalten muss. In vollständig vermaschte Netzen und Netzen bei denen sich die Teilnehmer ein physikalisches Medium teilen müssen (WLAN Zelle) ist keine Vermittlung notwendig da jeder Teilnehmer sofort mit dem Anderen Kommunizieren kann. Bei großen Netzen ist eine vollständige Vermaschung oder das Teilen eines Physikalischen Mediums nicht mehr Sinnvoll, weil der Aufwand den Nutzen deutlich übersteigt.
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Vermittlung und Signalisierung. Welche Schicht des ISO/OSI-Basisreferenzmodells ist für die Vermittlung zuständig? Welche Instanzen sind notwendig für den Vermittlungsvorgang?
Vermittlung und Signalisierung sind zwei Grund verschiedene Dinge.
Die Signalisierung ist die Kommunikation zwischen dem Endgerät und dem Netz bzw. dem Netz und einem andern Netz um Verbindungen auf und ab zu bauen und den Datenfluss zwischen den beiden netzen zu Steuern.
Die Aufgabe der Vermittlung hingegen ist es das der Signalisierte Verbindungsaufbau bzw. Verbindungsabbau Wunsch auch korrekt umgesetzt wird.Dazu muss meist ein temporärer Kanal durch das Netz gelegt werden welcher meist mehrere Vermittlungsstellen mit einbezieht.
Die Vermittlung wird dabei auf der Schicht 3 und höher gemacht.
Welche Vermittlungsprinzipien können Sie unterscheiden?
- Leitungsvermittlung
- Raummultiplex
- Zeitmultiplex
- Speichervermittlung
- Paketvermittlung
- Virtuelle Verbindungen
- Datagrammvermittlung
- Nachrichtenvermittlung
- Paketvermittlung
Wie funktioniert die Vermittlung in öffentlichen analogen Kommunikationsnetzen? Was versteht man dabei unter einer mehrstufigen Link-Anordnung? Diskutieren Sie deren Vor- und Nachteile
Zwei Teilnehmer werden im analogen Netz über ein Koppelfeld miteinander verbunden. Ohne Mehrstufige Anordnung benötigt man für jede mögliche Verbindung einen Verbindungssatz. Bei einer mehrstufigen Anordnung werden die Ausgänge der Koppelfelder auf die Eingänge von Koppelfeldern mit der nächsten darunterliegenden Schicht von Koppelfeldern verbunden. Lediglich in der Untersten Schicht hat man dann noch Verbindungssätze und auch nicht mehr für jede mögliche Verbindung. Damit Reduziert sich entscheident der Verkabelungsaufwand und neue Teilnehmer können auch recht einfach in ein bestehendes Netz integriert werden. Der große Nachteil ist das nicht mehr alle Teilnehmer gleichzeitig Telefonieren können sondern es wird nur noch eine geringe Anzahl von gleichzeitigen Telefongesprächen unterstützt. (Genau die Anzahl der Verbindungssätze in der untersten Koppelschicht.)
Wie kann die Anzahl der Koppelpunkte bei einer gegeben Teilnehmerzahl minimiert werden? Was muss man dabei beachten?.
Die Anzahl der Koppelpunkte kann im allgemeinen vermindert werden in dem man die Anzahl der Stufen erhöht(Achtung kann auch nach hinten los gehen ... Funktioniert nicht immer → siehe Kapitel2 Folie 21). Damit Reduziert sich aber auch gleichzeitig die Anzahl der parallelen Telefongespräche die man unterstützt.
Erläutern Sie das Prinzip des Zeitmultiplex. Erläutern Sie das beim ISDN zum Einsatz kommende Zeitmultiplex. Was unterscheidet dieses Zeitmultiplex von dem, wie es beispielsweise bei X.25 oder im Internet zum Einsatz kommt?
Beim Zeitmultiplexverfahren steht einem Teilnehmer zu einer bestimmten Zeit die Leitung für eine bestimmte Zeit exklusiv zur Verfügung. Dabei wird den Teilnehmern immer gleichviel Zeit zur Verfügung gestellt und man arbeitet nach dem Round Robin Prinzip. Der Unterschied zwischen dem Zeitmultiplex wie es beim anlogen Telefon Verwendung fand und welches bei X.25 eingesetzt wird ist, dass dieses Zeitmultiplex einem Teilnehmer immer die Leitung zuordnet auch wenn dieser diese gar nicht benötigt. Beim X.25 oder IP Verkehr wird die Leitung nur mit Daten belegt die auch Übertragen werden müssen. Damit können sich allerdings Teilnehmer gegenseitig beeinflussen was beim Zeitmultiplex des analogen Telefons ausgeschlossen ist.
Was versteht man unter einem Übermittlungsabschnitt? Warum ist dieses Konzept für speichervermittelte Netze relevant?
Ein Übermittlungsabschnitt besteht immer aus einem Sender und einem Empfänger sowie einem nicht speichernden Medium (naja fast in dem Draht kann man auch Daten speichern). Eine Übertragung über einen Übermittlungsabschnitt ist erst abgeschlossen wenn alle Daten aus dem Sendepuffer des Senders vollständig übertragen und fehlergeprüft im Empfangspuffer des Empfängers abgelegt wurden. Damit stellt der Übermittlungabschnitt ein Grundbaustein für Speichervermittelte Netze dar.
Über welche Ressourcen müssen speichervermittelnde Netzknoten verfügen? Was passiert, wenn diese Ressourcen knapp werden?
Speichervermittelte Knoten benötigen einen Sende- und einen Empfangspuffer um ankommende Daten zwischenzuspeichern bzw. abgehende Daten auf die Leitung geben zu können. Wird einer dieser Puffer zu klein dann werden Pakete verworfen um Platz zu schaffen. Dafür gibt es verschiedene Strategien die alle Vor- und Nachteile haben.
Was unterscheidet die Nachrichtenvermittlung von der Paketvermittlung?
Bei Nachrichtenvermittlung wird die ganze zu übertragende Nachricht in jedem Netzwerkknoten vollständig wieder zusammengesetzt bevor sie weiter übertragen wird. Bei der Pakevermittlung werden lediglich Bruchstücke dieser Nachricht zwischengespeichert und auch nur so lange bis sie weiter übertragen werden können. Die ganze Nachricht liegt lediglich beim Sender und später beim Empfänger vor.
Welche beiden Ausprägungen der Paketvermittlung kennen Sie? Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile der jeweiligen Ausprägung. Geben Sie Anforderungen seitens der Anwendungen an, gemäß derer Sie sich für die eine repsektive andere Ausprägung entscheiden würden.
- Virtuelle Verbindungen
- Datagrammvermittlung
Beschreiben Sie den Begriff der "virtuellen Verbindung". Geben Sie Protokolle an, die dieses Vermittlungsverfahren realisieren.
Bei einer virtuelle Verbindung wird der Zustand einer Verbindung nicht nur in den Endknoten gehalten sondern auch auf den dazwischen liegenden Netzwerkknoten. Damit nehmen alle gesendeten Nachrichten den gleichen Weg durch das Netz.
Virtuelle Verbindungen werden von folgenden Protokollen angeboten:
- ATM
- X.25
- Frame Relay
Worin unterscheidet sich eine feste virtuelle Verbindung von einer gewählten virtuellen Verbindung?
Feste virtuelle Verbindungen werden vom Administrator fest in den Netzwerkknoten eingerichtet. Gewählte virtuelle Verbindungen können von einer Endstation selbständig initiiert werden.
Wegewahl
Welche Komponenten sind an der Wegewahl beteiligt. Beschreiben Sie die jeweiligen Aufgaben.
- Routing Protokoll
- Das Routingprotokoll dient zum Austausch von Routinginformationen zwischen mehreren Knoten eines Netzes.
- Routing Algorithmen
- Die Routingalgorithmen bilden dern Kern eines Netzwerknotens. Denn sie entscheiden wie die Nachricht weitergeleitet wird. Ihre Informationen dafür bekommen Sie aus der Routingtabelle.
- Routing-Tabellen
- In den Routingtabellen ist eingetragen wie eine Nachricht weitergeleitet werden soll wenn sie ein bestimmtes Ziel erreichen soll.
Was ist eine Routing-Tabelle? Welche Informationen müssen wenigstens in einer Routingtabelle enthalten sein? Wie wird eine Routing-Tabelle erstellt?
Eine Routingtabelle wie oben bereits beschrieben enthält die Informationen darüber wie eine eingehende Nachricht weitergeleitet werden soll.
In einer Routingtabelle müssen wenigstens Zieladresse und nächster Hop eingetragen sein.
Erstellt werden können die Routingtabellen durch Informationsaustausch der Router eines Netzes, durch sogenanntes Backward Learning oder ganz einfach durch manuelle Eingabe durch den Administrator.
Was bedeutet das Adjektiv statisch in Zusammenhang mit Routing-Verfahren?
Das "statisch" bedeutet in diesem Zusammenhang das der Router nicht auf Ereignisse im Netz reagiert. Der Router hat bei diesem Verfahren eine Tabelle mit allen möglichen wegen zu allen Zielen. Wenn er ein Paket weiterleiten soll dann tut er das in dem er eine gewichtete Zufallszahl zieht und dann das Paket auf der zufällig gewählten Route weiterleitet.
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen zentralem und verteiltem Routing.
Beim Zentralen Routing gibt es einen Netzwerknoten der die Routingtabellen für alle im Netz befindlichen Knoten berechnet. Damit gehen alle Pakete immer den bestmöglichsten Weg durch das Netz. Auch kann man das Netz gut warten weil man wenn man etwas am Routing ändern muss so muss das nur diesem einen Knoten mitgeteilt werden der das dann allen anderen Knoten mitteilt. Allerdings hat man so auch einen singel point of failure.
Beim verteilten Routen entscheidet jeder Netzknoten für sich selbst anhand von Daten die er über das Netz gesammelt hat wie Pakete zu einem bestimmten Ziel geroutet werden müssen. Damit gehen zwar die Pakete nicht zwangsläufig immer den besten Weg aber es kann so sehr schnell auf Linkfehler im Netz reagiert werden.
Wie funktioniert eine Wegewahl nach dem Prinzip des Fluten? Was sind die Vorteile, wo sehen Sie Nachteile?
Bei Fluten sendet der Netzwerknoten ein eingehendes Paket auf allen links weiter bis auf den Link auf welchem er das Paket bekommen hat. Damit kommt das Paket garantiert auf dem schnellsten Weg am Zielknoten an. Allerdings hat man Probleme damit das das Paket mehrfach beim Ziel ankommt, das das Netz mit sinnlosen Paketen ausgelastet wird und das man unter Umständen Pakete im Kreis schickt.
Das Delta-Routing kombiniert zentrales und isoliertes Routing. Erklären Sie, wie die diese Kombination vonstatten geht.
Beim Delta-Routing misst jeder Knoten den aktuellen Zustand des Netzes (Auslastung, Verzögerungszeiten, Warteschlangenlängen usw.) und meldet diesen an eine Zentrale. Diese Zentrale berechnet dann die aktuellen Routingtabellen für alle Knoten anhand der gemessenen Werte und schickt eine Liste mit möglichen Wegen zu allen Zielen. Jeder Netzwerkknoten kann dann für sich entscheiden auf welchem dieser Wege ein Paket weitergeleitet werden soll. Wie viele mögliche Wege an die Netzwerkknoten gesendet werden kann man über ein delta bestimmen. Bei einem delta welches gegen 0 geht, ist diese Verfahren ein Zentralesrouting verfahren. Bei einem delte welches gegen unendlich geht, tendiert es zu einem dezentralen Verfahren.
Auf welche Information hin wird beim Distance Vector Routing die Wegewahl getroffen? Erklären Sie das hierbei auftretende "Count to Infinity"-Problem.
Beim Distance Vektorverfahren tauschen benachbarte Knoten miteinander Informationen darüber aus wen sie mit wie viel kosten erreichen können. Immer wenn sich Kosten an einem Knoten ändern meldet er das auch seinem Nachbarn.
Das Problem dieses Verfahrens ist das Count to Infinity Problem welches sich schnell an folgender Konstellation erklären lässt.
<graphviz> digraph G { size ="4,4"; X -> Y [label="1"] Y -> X [label="1"] Y -> Z [label="2"] Z -> Y [label="2"] Z -> X [label="10"] X -> Z [label="10"] </graphviz>
Der Knoten Z lernt schnell das der den Knoten X wesentlich günstiger erreicht wenn er über den Knoten Y geht. Der Knoten Y lernt das er den Knoten X erreicht wenn ihn direkt anspricht aber auch wenn er über Z geht. Nun nehmen wir den Fall an das sich die Kosten auf dem Link vom Knoten Y zum Knoten X schlagartig verschlechtern. Dann teilt der Knoten Y dem Knoten Z mit das sich seine Linkkosten geändert haben und zwar auf das was er sich für den Weg über Knoten Z gemerkt hat. Der Knoten Z merkt das sich seine Linkkosten dadurch auch verschlechtert haben und teil das wiederum dem Konten Y mit der feststellt das sich seine Linkkosten schon wieder geändert haben usw. Die beiden Knoten treiben dieses spielchen so lange bis die Linkkosten unendlich erreicht haben oder aber die Linkkosten von einem anderen Link günstiger sind als sich die Pakete immer hin und her zu schicken.
Was unterscheidet das Distance Vector Routing vom Link State Routing?
Der unterschied besteht darin das beim Link State Routing ein Knoten alle Informationen über die Topologie eines Netzes sammelt die er bekommt und dann mit Hilfe des Dijkstra Algorithmus den besten Weg durch das Netz berechnet. Damit ist diese Verfahren sehr Zeitaufwendig aber es hat nicht das Count to Infinity Problem.
In großen Netzen wird üblicherweise ein hierarchisches Routing eingesetzt.Erläutern Sie dieses und gehen Sie dabei auf die jeweils verwendeten Routing-Tabellen ein.
Beim hierarchischen Routing werden in den Tabellen nicht mehr alle Ziele einzeln gespeichert sondern es werden Ziele zu Gruppen zusammengefasst. Auf diesen Gruppen wird dann nur noch Longestprefixmatch gemacht um den nächsten Hop zu ermitteln. Damit werden die Routingtabelle deutlich kleiner.
Warum muss für die Gruppenkommunikation ein spezielles Wegewahlverfahren verwendet werden?
Das hat mehrere Gründe. Je nach verwendet Multicast sind die Empfänger nicht jedem Sender bekannt oder aber ein Paket hat mehre Zieladressen und die Daten müssen trotzdem den Weg durch Netz finden. Ausserdem möchte man Multicastpakete so lange wie möglich über eine Leitung schicken und erst Kurz vor den Empfängern das Paket duplizieren weil das deutlich an Netzlast spart.
Flusssteuerung, Lastkontrolle und Dienstgüte (QoS)
Was versteht man unter Lastkontrolle? Welche Systeme müssen dabei kooperieren?
An einer Kommunikation sind im allgemeinen mehrere Systeme beteiligt die sich in die Gruppen:
- Sender
- Netzwerk
- Empfänger
unterteilen lassen. Die Aufgabe der Lastkontrolle ist es nun darauf zu achten das die verschiedenen Systeme nicht überlastet werden. Die Auszutauschende Datenmenge muss also den aktuellen Eigenschaften der beteiligten Systeme angepasst werden.
Wo können Engpässe bei einem Kommunikationsvorgang auftreten? Welche Konsequenzen haben diese?
Engpässe können an den folgenden Stellen auftreten:
- beim Empfänger
- Wenn ein Engpass beim Empfänger auftritt dann gehen Daten verloren die das Netz unnötiger weise übertragen hat.
- Im Netzwerk
- Es kann natürlich auch im Netzwerk zu Engpässen kommen wenn die Daten zwischenzeitlich über eine langsame Leitung übertragen werden müssen oder wenn die Daten über einen Leitungsabschnitt müssen welcher gerade stark ausgelastet ist. Auch hier kommt es zu Verzögerung oder gar Verlust der übertragenen Pakete.
Welche Vorgehensweise der Flusssteuerung kennen Sie? Erläutern Sie diese.
- Halt/Weitermeldungen (XON/XOFF)
- Empfänger sendet ein Halt wenn er die Daten nicht mehr verarbeiten kann und ein Weiter wenn er wieder Daten Empfangen kann. Nachteil ist das die Halt Meldung den sender zu spät erreichen kann oder gar verloren geht. Auch die Weitermeldung kann verloren gehen womit die Datenübertragung zum Stillstand kommt.
- Implizite Flussteuerung (STOP & WAIT)
- Das ACK/NACK Paket wird zeitlich ein wenig verzögert.
- Kreditbasierte Flussteuerung (Sliding Window/TCP)
- Dem Sender wird vom Empfänger ein bestimmter Daten Kredit zugewiesen den er dann versenden darf.
Wie funktioniert die implizite Flusssteuerung. Was sind ihre Nachteile?
Bei der impliziten Flusssteuerung wird der Sender gebremst in dem das ACK bzw. NACK Paket zurückgehalten wird. Allerdings entsteht da durch auch das Problem für den Sender das er nicht mehr unterscheiden kann ob ein Paket verloren gegangen ist oder ob der Empfänger einfach nur überlastet ist.
Was versteht man im Zusammenhang mit Kommunikationsnetzen unter einer Verklemmung und wie kommt diese zustande?
Zu einer Verklemmung kann es bei Kredit basierter Flussteuerung kommen, wenn das Kredit Paket verloren geht und der Sender keinen Kredit mehr hat. Dann ist für den Empfänger nicht klar ob der Sender das Paket nicht bekommen hat oder ob der Sender nichts mehr Senden will. Das Resultat ist auf jeden Fall das die Kommunikation zum erliegen kommt.
Wie funktioniert ein Rückstau in Kommunikationsnetzen?
Zu einem Rückstau kann es erst einmal nur in Speichervermittelten Netzen kommen. Er ensteht wenn ein Knoten überlastet ist und er anfängt den Verkehr zu drosseln. Dies kann unter Umständen dafür sorgen die Netzwerkknoten die vor diesem ersten überlasteten Knoten liegen auch in eine Überlastsituation kommen weil sieh ihre Pakete nicht mehr richtig los werden. Das ganze Pflanzt sich dann bis an den Rand des Netzes fort wo die Sender der Daten ausgebremst werden. Die Rückstau-Mechanismen sind zum lösen von netzinternen Überlastsituationen nicht geeignet allerdings können damit die Sender der Daten am Rand des Netzwerkes effektiv ausgebremst werden und somit eine Regulierung des Datenzuflusses vorgenommen werden.
Was versteht man unter der Speicherkapazität einer Übertragungsstrecke und welche Auswirkungen hat diese?
Die Speicherkapazität eine Übertragungsstäcke gibt an wie viel Pakete gleichzeitig auf einer Leitung unterwegs sein können. Sie ist definiert als
L ... Länge der Übertragungsstrecke [km]
K ... Datenrate der Übertragungsstrecke [bit/s]
b ... Größe eines Datenpaketes [bits]
c ... Lichtgeschwindigkeit [km/s]
Der Effekt der durch die Speicherkapazität der Übertragungsstrecke auftreten kann ist das die komplette Nachricht auf dem Medium ist und der Sender damit mit senden fertig ist bevor der Empfänger auch nur 1 bit Empfangen hat. Vorallem beim Stop&Wait verfahren kann das Problematisch werden weil aufgrund das der Sender immer nur ein Paket auf die Leitung geben darf kommt es zu großen Wartezeiten was dazu führt das, das Medium nicht effektiv ausgelastet wird.
Welcher Unterschied besteht zwischen einer kreditbasierten und einer ratenbasierten Flusskontrolle?
Der unterschied besteht darin das man bei ratenbasierter Flusskontrolle angibt wieviel Daten der Empfänger in einem bestimmten Zeitintervall verarbeiten kann. Damit kann man die Zeiten für die rücklaufenden Quittungen einsparen und überlastet den Empfänger dennoch nicht.
Vergleichen Sie die Begriffe "Staukontrolle" und "Verkehrskontrolle", wie sie in der Vorlesung eingeführt wurden.
Mechanismen der Verkehrskontrolle sind präventiv Maßnahmen um Überlast im Netz zu vermeiden. Die Staukontrolle ist dann dafür zuständig falls es zu einem Stau im Netz kommt diesen möglichst schnell aufzulösen.
Was versteht man unter Quality of Service und wie kann dieser erreicht werden? Leiten Sie darausdie relevanten Komponenten einer QoS-Architektur ab.
Quality of Service is the collective effevt of service performance, wich determine the degree of satisfaction of a user of the service ITU-T Recommendation E.800
QoS Architektur:
- QoS Parameter
- Um QoS richtig nutzen zu könne muss man in der Lage sein die QoS-Parameter einstellen zu können.
- Ressourcen
- Auch braucht man die Möglichkeit anzugeben wie viel Übertragungskapazität, Pufferspeicher und Rechenzeit man benötigt
- Resourcenreservierung
- Die Resourcen muss man natürlich auch irgendwie anmelden können
- Ressourcenmanagement
- Es werden ja mehrere Netzwerkteilnehmer QoS Ressourcen anfordern wollen aber wir haben nur eine begrenzte menge von Ressourcen also müssen wir diese verwalten können.
- Dienstklassen
- Nicht für jeden Anwendungsfall braucht man die gleichen Garantien manchmal reicht auch Best Efford.
- Dienstgütemechanismen
- Die Übertragung muss auch überwacht werden und das übernehmen die Dienstgütemechanismen
Gruppenkommunikation
Welche Kommunikationsformen kennen Sie? Beschreiben Sie die Unterschiede und die Beziehungen untereinander.
Kommunikationsform | Abbildung Sender:Empfänger | Beschreibung |
---|---|---|
Unicast | 1:1 | Dies ist die übliche Kommunikationsform für Filetransfer, HTTP Transfer u.ä. |
Multicast | 1:N | Gut geeignet um Multimediastreams zu verteilen. |
Concast | N:1 | |
Multipeer | M:N | |
Broadcast | 1:ALL | Wird gebraucht für z.B. ARP |
Anycast | 1:ALL | Alle Fragen aber einer Antwortet nur (DHCP) |
Welche Merkmale einer Kommunikationsgruppe sind für die Realisierung eines Grupenkommunikationsdienstes wichtig?
- Gruppengröße
- Gruppentopologie
- Gruppenstruktur
- Gruppensematik
- Gruppentransparenz
- Gruppensynamik
- Gruppenexistenz
Welche Art der Adressierung kann in einer Gruppenkommunikation verwendet werden?
- Eindeutige Gruppenadresse
- Lokale Liste alle Gruppenmitglieder
- Prädikatsadressierung
Wie können Gruppenkommunikationsdienste realisiert werden?
- Mit Hilfe von Unicast Paketen die an alle Empfänger gesendet werden
- Broadcast bei Broadcast-fähigen Medien
- Direkt mit Mutlicast wenn das Unterstützt wird
Zu welchen Kommunikationsformen kommt es bei einer Gruppenkommunikation? Was passiert bei Fehlerfällen?
Für das Multicast-Routing wird häufig ein Spanning-Tree-Verfahren eingesetzt. Was steckt hinter einem solchen Verfahren? Erläutern Sie dessen Zweck.
Jeder Router hat für jede Multicastgruppen einen Spanning Tree, in dem alle nachfolgenden Router aufgeführt sind an die die Daten weitergeschickt werden müssen. Jeder Router kann sich mit Hilfe von "Prune" Nachrichten austragen lassen. Das ist zum Beispiel nötig wenn kein Empfänger mehr hinter diesem Router sitzt.
Welches Verfahren zur Weiterleitung von Gruppenkommunikationspaketen wird im so genannten MBone verwendet? Welchen Grund kennen Sie dafür?
Das MBone ist ein Tunnel der alle Multicastfähigen Netze im Internet miteinander verbindet. Die Multicastpakete werden für das Tunneln in Unicastpakete eingepackt und an den nächsten Multicastfähigen Router weitergesendet der diese dann wieder auspackt und weiterverarbeitet.
Warum ist bei einem Gruppenkommunikation eine Ordnungssemantik relevant? Was wird damit ausgesagt? Wieso reicht es nicht aus, den Paketen einfach einen Absendezeitstempel mitzugeben?
Bei einer Gruppenkommunikation spielt die "Happened-Before"-Relation eine Rolle. Erläutern Sie, was damit gemeint ist. Wie kann diese Relation erreicht werden?
Happened-Before sagt aus das wenn A vor B ausgeführt wurde und B vor C dann wurde auch A vor C ausgeführt.
Diese Theorie findet im CBCast Anwendung um die Pakete in eine Ordnung zu bekommen. Dabei wird dem gesendeten Paket zusätzlich noch ein Vektor angehängt der alle zuletzt empfangenen Paketnummern aller Teilnehmer enthält. Somit kann jeder Teilnehmer entscheiden ob er das Paket ausliefern kann oder ob es noch ein wenig verzögert werden muss.
Was versteht man unter einer Totalordnung? Muss dabei die erreichte Ordnung der realen Ordnung bezüglich Paketsendezeiten entsprechen?
Die totale Ordnung heißt das die Reihenfolge mit der die Pakete ausgeliefert werden bei allen Empfänger die gleich ist. Allerdings muss das nicht mit der Sendezeit der Pakete übereinstimmen. Wenn zum Beispiel Sender 1 ein Paket sendet und kurze Zeit später sendet Sender 2 aber der weg vom Sender 2 zu seinem nächsten Empfänger ist viel kürzer als der von Sender 1 dann wird Paket 2 zuerst ausgeliefert und das muss dann bei allen Empfängern genauso passieren.
X.25 und Frame Relay
Welche Schichten des ISO/OSI-Basisreferenzmodell umfasst der X.25-Standard? Geben Sie an, was jeweils standardisiert wird.
Im X.25 Standard sind folgende Schichten Standardisiert worden:
- Schicht 1
- Bitübertragung nach dem X.21 Standard(Leitungen,Steckverbinder,Singalpegel,...)
- Schicht 2
- Nach HDLC in der LAPB Fassung
- Schicht 3
- Pakete usw. (eigentliches X.25)
Bei X-Schnittstellen wird oft das Prinzip "Function by Code" erwähnt im Gegensatz zu "Function by Wire", das bei den V-Schnittstellen realisiert wurde. Erläutern Sie diese beiden Prinzipien.
- Function by Wire
- Bei Function by Wire werden für die Steuersignale wie u.a. Takte und Flusskontrolle extra Leitungen spezifiziert und benötigt.
- Function by Code
- Hier spart man sich die extra Leitungen die man für Function by Wire benötigt, in dem man diese Steuerinformation in bestimmte Leitungscodes umsetzt und neben den Daten mit überträgt
Welche Eigenschaften weist das High-Level Data Link Control Protocol auf?
- Bit-orientiert
- Code-transparent (Bit-Stuffing)
- Halb- und Vollduplexfähig
- P2P oder P2MP
- Symmetrische oder asymmetrische Konfigurationen möglich
- Piggybacking (ACK wird mit den Daten übertragen)
- Sliding Window
In welchen Konfigurationen kann HDLC betrieben werden?
HDLC unterscheidet in eine Leitstation die die Leitsteuerungen übernimmt und Befehle aussendet und in Folgestationen die auf die Befehle reagieren. Damit sind folgende Konfigurationen möglich:
- unsymetrisch
- Die Leitstation fordert die Folgestationen zum Senden oder Empfangen von Daten auf
- symmetrisch
- Die symmetrische Konfiguration besteht aus zwei Hybridstationen die sowohl Folge- als auch Leitstation sein können und vollkommen gleichberechtigt sind.
Beschreiben Sie grob den Aufbau eines HDLC-Rahmens. Was für Blocktypen können unterschieden werden und woran werden diese Typen im Block kenntlich gemacht?
Aufbau eines HLC Rahmens
[01111110][Adresse][Steuerfeld][Datenfeld][Prüffeld][01111110]
HDLC unterscheidet zwischen folgenden Blöcken:
- I-Block
- Repräsentiert einen Datenblock
- S-Block
- Steuerblock zum übertragen der Befehle und Meldungen
- U-Block
- Ein nicht bestätigter Block ohne Folgenummer zur Übertragungssteuerung (u.a. Verbindungsaufbau)
Die Information darüber was für ein Typ ein empfangener Block ist steckt im Steuerfeld des Rahmens
Ein Information Frame in HDLC beinhaltet eine Sende- und eine Empfangsfolgenummer. Welche Bedeutung haben diese Nummern? Wie kann hierdurch eine Datenflussregulierung stattfinden?
- Es drüfen max. 7 Rahmen unbestätigt bleiben ==> der Empfänger kann den Sender drosseln in dem er nicht so schnell bestätigt
Welche Steuerinformationen werden auf Schicht 3 in X.25 dem Paket hinzugefügt?
Aufbau eines X.25 Paket Kopfes:
[GFI][Logische Kanalgruppe][Logische Kanalnummer][Pakettyp]
- GFI (General Format Indenfitier)
- Hier wird angegeben welches Grundfomat in dem X.25 Paket verwendet wird. Man kann in diesem Feld zwischen Modulo 8 und Modulo 128 Folgenummern umschalten. Des weiteren gibt es ein Feld für ACK's und ein Bitfeld um interne Steuerinformationen zu markieren
Erläutern Sie die Bedeutung der logischen Kanalnummer. Wie kommt diese zustande?
Die Logische Kanalnummer identifiziert alle Pakete die zu einer X.25 Verbindung gehören. Allerdings sind diese Kanalnummern nur Lokal gültig und gelten nur für einen bestimmten Vermittlungsabschnitt. Bei einer Verbindung über mehrere Vermittlungsabschnitte können zu einer Verbindung mehrerer Kanalnummern existieren. Die Kanalnummern können von einem Administrator fest eingestellt werden oder sie werden beim Verbindungsaufbau dynamisch vergeben. Abgehende Verbindungen erhalten dabei eine Kanalnummer vom oberen Ende des Gültigkeitsbereich und ankommende Verbindungen Kanalnummern aus dem unteren Gültigkeitsbereich. Somit werden Kollisionen zwischen ankommenden und abgehenden Verbindungen vermieden.
Was für eine Form des Multiplex ermöglicht die Vermittlungsschicht bei X.25? Über wieviele Schicht-2-Verbindungen verfügt eine X.25-Dateneindeinrichtung?
X.25 ist ein Paketvermitteltes, Zeitmultiplexes Übertragunsverfahren welches auf der Schicht 3 maximal 4096 Verbindungen unterstützt. Schicht 2 begrenzt die Anzahl der Verbindungen nicht da hier noch gar kein Verbindungskontext besteht.
Wie lange kann eine X.25-Adresse sein? Wie häufig muss diese übertragen werden?
Die Maximale länge einer X.25 Adresse beträgt 15 Ziffern welche einmal beim Verbindungsaufbau übertragen werden müssen.
Warum findet auch auf Schicht 3 bei X.25 eine Flusskontrolle statt, obwohl diese ja bereits auf der Sicherungsschicht in HDLC realisiert wird?
Die Flusskontrolle auf der Schicht 3 erfüllt genau die gleichen Aufgaben wie die auf der Schicht 2 allerdings kann hier die Verbindung als ganzes betrachtet werden.
Beschreiben Sie grob den Funktionsumfang von X.31.
- Datenübertragung auf dem ISDN D-Kanal 9,6Kbit/s
- Ende zu Ende Verbindung über ISDN B-Kanal
- Gleichzeitige Übertragung über B und D Kanäle
Was unterscheidet Frame Relay besonders von X.25? Welche Voraussetzungen werden dabei stillschweigend angenommen?
- Höhere Geschwindigkeit
- Weniger Sicherungsmechanismen da Kabel gut genug sind
- Geringerer Funktionsumfang => Weniger Overhead
Frame Relay verfügt in der Rahmenstruktur über eine Forward Explicit Congestion Notification und eine Backward Explicit Congestion Notification. Erläutern Sie deren Bedeutung anhand eines Beispiels.
- Forward Explicit Congestion
- Informiert alle nachfolgenden Knoten über die Stausituation
- Backward Explicit Congestion
- Informiert alle vorhergehenden Knoten über die Stausituation
Fernsprechnetze und ISDN
Wie verlief die Digitalisierung des Fernsprechnetzes? Begründen Sie diese Vorgehensweise!
- Digitalisierung der Vermittlungsstationen (Wirtschaftlichkeit)
- Zunahme der non-Voice Dienste => Mussten in das Netz Integriert werden
- Weiternutzung der Vorhandenen Verkabelung
- Heranführung der Digitalisierung an den Endverbraucher
Welchen Umfang hat ein ISDN-Basisanschluss?
- 2-B-Kanäle a 64 KBit/s (unabhängig Nutzbar)
- 1-D Kanal a 16 Kbit/s zur Signalisierung
ISDN weist verschiedene Referenzpunkte auf. Erläutern Sie den allgemeinen Sinn und Zweck der Definition von Referenzpunkten und konkretisieren Sie dieses am Beispiel ISDN.
Referenzpunkte haben den Hintergrund das man hier Schnittstellen definieren kann. Somit können verschiedene Geräte von unterschiedlichen Herstellern genutzt werden und trotzdem zusammen Funktionieren. Da man bei ISDN viele verschiedene Geräte und Dienste in das Netz integrieren wollte war dies also eine Grundvorraussetzung. Die Referenzpunkt bei ISDN sind
- R
- Dieser Referenzpunkt bietet die Schnittstelle für nicht ISDN fähige Geräte
- S
- Vor diesem Referenzpunkt sind alle ISDN fähigen Endgeräte
- T
- Vor diesem Referenzpunkt werden alle lokalen Verbindungen zusammengefasst so das auch internes Telefonieren möglich ist
- U
- Vor diesem Referenzpunkt findet die Codewandlung für den Leitungscode statt
- V
- Nach diesem Referenzpunkt ist die B-Kanalvermittlung definiert
Welche ISDN-Verkabelung benötigen sie beim Teilnehmer?
- Beim Teilnehmer ist eine 4-Draht Leitung notwendig.
Welche Aufgaben erfüllt die S0-Teilnehmerschnittstelle?
- D-Echokanal, Notstrom, ...
Welche Codierung wird auf der S0-Teilnehmerschnittstelle verwendet? Welche Vorteile bietet diese Codierung?
- AMI Code
- Gleichstrom frei
- 0 Setzt sich gegenüber einer 1 durch (Kollisionserkennung für den D-Kanal)
Warum gibt es unterschiedliche Rahmenstrukturen auf dem S0-Bus? Beschreiben Sie grob die Bestandteile der jeweiligen Rahmen. Welche Aussagen können Sie über einen solchen Rahmen treffen?
Es gibt 2 verschiedene Rahmen auf der S0 Schnittstelle da in der Richtung vom NT zum Endverbraucher noch der D-Echokanal übertragen werden muss. Da ISDN ein stricktes Zeitmultiplex hat werden in den Rahmen zu festen Zeiten die beiden B Kanäle und der D Kanal übertragen. Desweiteren gibt es ein paar Ausgleichsbits die die Gleichstromfreiheit der Rahmen garantieren sollen.
Erläutern Sie den Zugriff auf den D-Kanal.
- Auf mindestens 8 binäre 1 im Echo Kanal warten (kann auch mehr sein ==> Prioritäten möglich)
- Anfangen zu senden und schauen ob auf dem Echokanal das selbe wieder ankommt
- Sobald Echo!=gesendet Senden abbrechen da Kollision aufgetreten ist.
Was können Sie über die Uk0-Schnittstelle aussagen?
Welches Übertragungsverfahren wird in Deutschland auf der Uk0-Schnittstelle verwendet? Welche Alternativen hätte es noch gegeben?
Ordnen Sei ISDN in das ISO/OSI-Basisreferenzmodell ein.
B-Kanal geht bis zur Schicht 1 D-Kanal geht bis zur Schicht 3