Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke 
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Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.1.1 Überblick und Anforderungen 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke
VIT – Alles klar? 
August 2014
Überblick 
August 2014 
[1],[2] Kap. 1-3
Überblick 
August 2014
Überblick 
August 2014
Überblick 
August 2014
Überblick 
August 2014
Überblick 
August 2014
Überblick 
August 2014
Überblick 
August 2014
Quellenhinweise 
[1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die 
Netzwerk- und Internet-Technolo...
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.1.2 Überblick und Anforderungen 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke
Netzwerke 
Ein Netzwerk ist eine Menge von Hard- u. Softwarekomponenten, die 
das kooperative Miteinander der beteiligten ...
Ziele für den Einsatz von Netzwerken 
Synergieeffekte Effektive Informations-beschaffung/ 
verteilung 
Flexibler Austausch...
Klass. Ziele: Verbundfunktionalitäten 
Datenverbund 
Verfügbarkeitsverbund 
Funktionsverbund 
Leistungsverbund 
Lastverbun...
Anforderungen – Bsp. E-Commerce 
B2B B2C 
LAN 
Einkauf Produktion Verkauf 
Extranet Intranet 
Internet 
Extranet 
Überblic...
Anforderungen – Bsp. Bandbreite 
1970 1980 1990 2000 2010 2020 
Jahre 
Bandbreite bit/s 
100 Gbit/s 
10 Gbit/s 
1 Gbit/s 
...
Anforderung – Dienstgüte 
QoS: Quality of Service 
Zuverlässigkeit Isochronität 
Verzögerung Auswirkung 
> 600 ms keine Ko...
Anforderung – Qualität 
Verfügbarkeit 
Verfügbarkeit Ausfallzeit 
99,9% 8,75 Stunden/Jahr 
99,99% 53 Minuten/Jahr 
99,999%...
Quellenhinweise 
[1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die 
Netzwerk- und Internet-Technolo...
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.2.1 Strukturierung und Schichtenbildung 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimank...
Generelle Charakterisierung von Netzwerken 
Transport- und Übertragungssystem 
Vermittlung Endsysteme 
Strukturierung und ...
Netzwerkklassen/Entfernungsklassen 
WAN 
vom PAN zum GAN 
0,01 0,1 1 10 100 1.000 
Entfernung [km] 
Bandbreite bit/s 
100 ...
WAN versus LAN 
Pkt.-zu-Pkt. Verbindung 
Transport Dienst 
Netzwerkdienste 
… 
Vielfachzugriff 
Mobildienste 
Webdienste 
...
Topologie 
Die Konfiguration (Anordnung), die durch die Verbindungen 
zwischen den Systemen in einem Netzwerk oder zwische...
Physikalische & Logische Topologie 
Physikalisch Logisch 
Sterntopologie Bustopologie 
Strukturierung und Schichtenbildung...
Physikalische Kommunikationsschicht 
Foto DijutalTim, http://bit.ly/14L6zef, 25.07.2103, 
Strukturierung und Schichtenbild...
Logische Kommunikationsschicht 
Quelle unbekannt 
Strukturierung und Schichtenbildung 29
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.2.2 Strukturierung und Schichtenbildung 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimank...
Schichtenbildung 
Kommunikation 
Strukturierung und Schichtenbildung 31 
Logische Schichten 
Physikalische 
Schicht 
Salam...
Schichtenbildung 
Anwenderschicht 
Übersetzerschicht 
Sicherungsschicht 
Übertragungsschicht 
Strukturierung und Schichten...
Abstraktes Schichtenmodell 
Anwendung Anwendung 
Schnittstellen zu Diensten 
SAP: Service Access Point 
Physikalische Schi...
Dienste 
Antwort 
Dienst-Nutzer Dienst-Nutzer 
Anfrage Anzeige 
Dienst-Erbringer 
SAP: Service Access Point 
Strukturierun...
Primitives im Weg-Zeit-Diagramm 
Dienst- 
Erbringer 
Dienst- 
Nutzer 
Dienst- 
Erbringer 
Strukturierung und Schichtenbild...
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.3.1 ISO/OSI Referenzmodell 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke
Alles klar? – Überblick, aber wie? 
ISO/OSI Referenzmodell 37
ISO/OSI-Referenzmodell 
Reference Model for open systems 
interconnection of the international 
organization for standardi...
Bsp.: E-Mail senden 
ISO/OSI Referenzmodell 39 
E-Mail/Daten 
Wie kommt die Information über 
das Netzwerk zum Empfänger?
Bsp.: E-Mail senden – Anwendungsschicht 
Anwendungsschicht E-Mail/Daten AH 
…diese Daten werden von einem E-Mailprogramm ...
Bsp.: E-Mail senden – Darstellungsschicht 
Anwendungsschicht E-Mail/Daten AH 
Darstellungsschicht E-Mail/Daten AH PH 
…wi...
Bsp.: E-Mail senden – Sitzungsschicht 
Anwendungsschicht E-Mail/Daten AH 
Darstellungsschicht E-Mail/Daten AH PH 
Sitzungs...
Bsp.: E-Mail senden – Transportschicht 
Transportschicht E-Mail/Daten AH PH SH TH 
…logischer Übertragungskanal… 
…TCP, ...
Bsp.: E-Mail senden – Vermittlungsschicht 
Vermittlungsschicht E-Mail/Daten AH PH SH TH NH 
…Vermittlung, Adressierung,… ...
Bsp.: E-Mail senden – Sicherungssschicht 
Rahmen 
Sicherungsschicht LT 
E-Mail/Daten AH PH SH TH NH LH 
…Zugriff auf Medi...
Bsp.: E-Mail senden – Bitübertragungsschicht 
ISO/OSI Referenzmodell 46 
Bitübertragungsschicht 
…“physikalische Schicht“...
Was passiert als nächstes mit den Signalen? 
ISO/OSI Referenzmodell 47
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.3.2 ISO/OSI Referenzmodell 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke
Was passiert als nächstes mit den Signalen? 
Rahmen 
Signale 
ISO/OSI Referenzmodell 49
Vermittler im Netz – Router 
…Signaldecodierung, Bitfolge, … 
…MAC-Adresse, … 
…IP-Adresse 
Datenentkapselung 
ISO/OSI ...
Vermittler im Netz – Router 
…IP-Adresse, 
…MAC-Adresse, 
…Signalcodierung, Bitfolge, … 
Datenkapselung 
ISO/OSI Refere...
Vermittler im Netz – Router 
…Signaldecodierung, Bitfolge, … 
…MAC-Adresse, … 
…IP-Adresse 
Datenentkapselung 
ISO/OSI ...
Vermittler im Netz – Router 
…IP-Adresse, 
…MAC-Adresse, 
…Signalcodierung, Bitfolge, … 
Datenkapselung 
ISO/OSI Refere...
E-Mail kommt beim Server an… 
…Signaldecodierung, Bitfolge, … 
…MAC-Adresse, … 
…IP-Adresse 
…TCP-Port, E-Mail, 
…SMT...
ISO/OSI-Modell 
Application Layer 
Presentation Layer 
Session Layer 
Transport Layer 
Anwendungsschicht 
Darstellungsschi...
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.4 Protokolle und Dienste 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke
Protokolle und Standards 
Protokoll: Die Gesamtheit aller Vereinbarungen für 
den Informationsaustausch zwischen Kommunika...
Inhalte von Protokollen 
1. Art der logischen Verbindungsaufnahme 
und des Abbaus logischer Verbindungen 
2. Reaktion auf ...
Entstehung eines Standards speziell für das Internet 
Internet Official Protocol 
Standards: 
 Veröffentlichung sog. RFCs...
Zusammenspiel der Schichten 
TP-Kabel 
Protokolle und Dienste 60 
WWW-Browser 
HTTP 
TCP 
IP 
LLC 
MAC(WLAN) 
PHY 
WWW-Bro...
Modellzuordnung von Internet Protokollen 
Address Resolution Protocol 
(ARP) RFC 826 
Internet Protocol (IP) 
RFC 791 
Int...
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.5 Leistung 
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Florian Schimanke
Bandbreite 
Allgemein: Maß für die Breite eines Frequenzbandes 
Leistung 64 
Uout 
Uin 
f 
0,707 Bandbreite 
fu fo
Bandbreite in Netzwerken 
 Netzwerkverbindung: Anzahl der Bits/s 
 theoretisch übertragbare Datenmenge pro Zeiteinheit 
...
Latenz (Verzögerung) 
Latenz = Signallaufzeit + Übertragungszeit + Verarbeitungszeit 
Signallaufzeit = Entfernung/Signalge...
Typische RTT-Werte 
Vgl. Lüders, C, u. Winkler, M., Pingpong. in: c't. Hannover 2006,23, S.199. 
Leistung 67 
LAN (TCP) 15...
Verzögerungs-Bandbreite-Produkt 
 gibt an, wie viele Bits sich in Übertragung befinden 
 Datenmenge im Kanal (“in flight...
Burst und Jitter 
• Burst: Spitzenübertragungsrate, die zeitlich begrenzt zu 
erreichen ist (kleinste Latenz) 
• Jitter: L...
Quellenhinweise 
[1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die 
Netzwerk- und Internet-Technolo...
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.6.1 Grundkonzepte Netzplanung 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke
Grundkonzepte der Netzplanung 
• Wie sieht eine typische Vorgehensweise aus? 
• Welche zentralen Aufgaben sind zu lösen? 
...
Typische Projektphasen in der Netzerstellung 
Ist-/Soll-Analyse 
Planungsphase 
Entscheidungs 
-phase 
Freigabe 
Umsetzung...
Checkliste: Ist-/Soll-Analyse aus Sicht des OSI-RM 
• Anwendungsorientierte Schichten 
– Was genau will der Auftraggeber? ...
Typische Projektphasen in der Netzplanung 
Ist-/Soll-Analyse 
Planungsphase 
Entscheidungs 
-phase 
Freigabe 
Umsetzungsph...
Analyse-/Planungsphase 
Phasen der Netzwerkplanung Ergebnisse 
Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 76 
Anwender-/An...
Vernetzte IT-Systeme 
1. Einführung 
1.6.2 Grundkonzepte Netzplanung 
Prof. Dr. Volkmar Langer 
Florian Schimanke
Planungsphase 
größter Planungsaufwand bei Verkabelung nach EN 50173-1 
– Leistungsanforderungen 
– Brandschutzbestimmunge...
Planungsphase 
Simulation – Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Netzentwurfs z.B. 
mit Cisco Packet Tracer: 
Cisco-Hilf...
Planungsphase 
Kostenabschätzung zur Beurteilung eingeholter Angebote 
reichelt Elektronik, Verlegekabel, Stand 08/2013 Ja...
Entscheidungsphase 
Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 81
Umsetzungsphase - Beispiel 
PCT Solutions, Netzplanbeispiel , Stand 12/2011 
Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 82
Testphase 
Candela Technologies, Network Testing, 08 2013 
• Lasttest 
• Anwendertests 
• Ausfallsimulation 
• Simulation ...
Abschlussphase 
 vom Projekt zum sicheren 
Betrieb 
 Anforderungen nach 
Sollkonzept erfüllt 
 Projektdokumentation 
ve...
Hilfsmittel in der Netzplanung 
• Abschätzung der Kosten 
– Jacob Elektronik, http://www.jacob-computer.de/netzwerk_obergr...
Hilfsmittel in der Netzplanung 
• Projektmanagement 
– Projektmanagement und Qualitätssicherung in IT Projekten, 
http://w...
Quellenhinweise 
[1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die 
Netzwerk- und Internet-Technolo...
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VIT 1-2014

  1. 1. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz.
  2. 2. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.1.1 Überblick und Anforderungen Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  3. 3. VIT – Alles klar? August 2014
  4. 4. Überblick August 2014 [1],[2] Kap. 1-3
  5. 5. Überblick August 2014
  6. 6. Überblick August 2014
  7. 7. Überblick August 2014
  8. 8. Überblick August 2014
  9. 9. Überblick August 2014
  10. 10. Überblick August 2014
  11. 11. Überblick August 2014
  12. 12. Quellenhinweise [1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die Netzwerk- und Internet-Technologien, 2., überarbeitete und erweiterte Auflage 2010, Wiesbaden: Vieweg + Teubner Verlag. [2] L.L. Peterson, B.S. Davie: Computernetze – Eine systemorientierte Einführung, dpunkt.verlag Heidelberg, 2008 [3] Tanenbaum, Andrew S.: Computernetzwerke. 4., überarb. Aufl., [4. Nachdr.]. München: Pearson-Studium (InformatikNetzwerke), 2007 [4] Cisco Networking Academy Program, 1. und 2. Semester CCNA, 3. Auflage, Markt und Technik Verlag, München, 2007 [5] Cisco Academy @ HSW: https://www.hsw-elearning.de/cisco/, 2013 August 2014
  13. 13. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.1.2 Überblick und Anforderungen Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  14. 14. Netzwerke Ein Netzwerk ist eine Menge von Hard- u. Softwarekomponenten, die das kooperative Miteinander der beteiligten Systeme ermöglicht Netzwerke umfassen:  technische Einrichtungen (Endgeräte, Leitwege, Vermittlungs-und Anschlussstellen)  Übertragungs- und Vermittlungsverfahren (Protokolle) Überblick und Anforderungen 14
  15. 15. Ziele für den Einsatz von Netzwerken Synergieeffekte Effektive Informations-beschaffung/ verteilung Flexibler Austausch von Daten/Programmen Überblick und Anforderungen 15 Ressourcen- Sharing
  16. 16. Klass. Ziele: Verbundfunktionalitäten Datenverbund Verfügbarkeitsverbund Funktionsverbund Leistungsverbund Lastverbund [1], S.34ff Überblick und Anforderungen 16
  17. 17. Anforderungen – Bsp. E-Commerce B2B B2C LAN Einkauf Produktion Verkauf Extranet Intranet Internet Extranet Überblick und Anforderungen 17
  18. 18. Anforderungen – Bsp. Bandbreite 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Jahre Bandbreite bit/s 100 Gbit/s 10 Gbit/s 1 Gbit/s 100Mbit/s 10 Mbit/s 1 Mbit/s 100 kbit/s 10 kbit/s 1 kbit/s Text Grafik Bilder Audio Video Überblick und Anforderungen 18
  19. 19. Anforderung – Dienstgüte QoS: Quality of Service Zuverlässigkeit Isochronität Verzögerung Auswirkung > 600 ms keine Kommunikation möglich 600 ms keine zusammenhängende Kommunikation möglich 250 ms stark störend 50 ms kaum wahrnehmbar Überblick und Anforderungen 19
  20. 20. Anforderung – Qualität Verfügbarkeit Verfügbarkeit Ausfallzeit 99,9% 8,75 Stunden/Jahr 99,99% 53 Minuten/Jahr 99,999% 5 Minuten/Jahr Sicherheit Usermobilität Skalierbarkeit Überblick und Anforderungen 20
  21. 21. Quellenhinweise [1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die Netzwerk- und Internet-Technologien, 2., überarbeitete und erweiterte Auflage 2010, Wiesbaden: Vieweg + Teubner Verlag. Überblick und Anforderungen 21
  22. 22. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.2.1 Strukturierung und Schichtenbildung Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  23. 23. Generelle Charakterisierung von Netzwerken Transport- und Übertragungssystem Vermittlung Endsysteme Strukturierung und Schichtenbildung 23
  24. 24. Netzwerkklassen/Entfernungsklassen WAN vom PAN zum GAN 0,01 0,1 1 10 100 1.000 Entfernung [km] Bandbreite bit/s 100 Gbit/s 10 Gbit/s 1 Gbit/s 100Mbit/s 10 Mbit/s 1 Mbit/s 100 kbit/s 10 kbit/s 1 kbit/s 10.000 LAN/SAN PAN MAN GAN Strukturierung und Schichtenbildung 24
  25. 25. WAN versus LAN Pkt.-zu-Pkt. Verbindung Transport Dienst Netzwerkdienste … Vielfachzugriff Mobildienste Webdienste Strukturierung und Schichtenbildung 25 Printdienste DBdienste
  26. 26. Topologie Die Konfiguration (Anordnung), die durch die Verbindungen zwischen den Systemen in einem Netzwerk oder zwischen mehreren solcher Netzwerke gebildet wird. Foto von J. Mallos, flickr, http://bit.ly/12JpJfe, 23.7.2013 Strukturierung und Schichtenbildung 26
  27. 27. Physikalische & Logische Topologie Physikalisch Logisch Sterntopologie Bustopologie Strukturierung und Schichtenbildung 27
  28. 28. Physikalische Kommunikationsschicht Foto DijutalTim, http://bit.ly/14L6zef, 25.07.2103, Strukturierung und Schichtenbildung 28
  29. 29. Logische Kommunikationsschicht Quelle unbekannt Strukturierung und Schichtenbildung 29
  30. 30. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.2.2 Strukturierung und Schichtenbildung Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  31. 31. Schichtenbildung Kommunikation Strukturierung und Schichtenbildung 31 Logische Schichten Physikalische Schicht Salami- Taktik
  32. 32. Schichtenbildung Anwenderschicht Übersetzerschicht Sicherungsschicht Übertragungsschicht Strukturierung und Schichtenbildung 32
  33. 33. Abstraktes Schichtenmodell Anwendung Anwendung Schnittstellen zu Diensten SAP: Service Access Point Physikalische Schicht Strukturierung und Schichtenbildung 33 vertikale Kommunikation vertikale Kommunikation horizontale Kommunikation virtuelle Kommunikation
  34. 34. Dienste Antwort Dienst-Nutzer Dienst-Nutzer Anfrage Anzeige Dienst-Erbringer SAP: Service Access Point Strukturierung und Schichtenbildung 34 Funktionalität einer Schicht ist die Menge ihrer Dienste Datenaustausch erfolgt nach festgelegten Regeln, den Protokollen Dienste werden am SAP einem Dienst-Nutzer von einem Dienst- Erbringer angeboten Bestätigung
  35. 35. Primitives im Weg-Zeit-Diagramm Dienst- Erbringer Dienst- Nutzer Dienst- Erbringer Strukturierung und Schichtenbildung 35 Dienst- Nutzer t t t t unbestätigter Dienst (unconfirmed service) bestätigter Dienst (confirmed service) request indication indication request confirm response
  36. 36. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.3.1 ISO/OSI Referenzmodell Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  37. 37. Alles klar? – Überblick, aber wie? ISO/OSI Referenzmodell 37
  38. 38. ISO/OSI-Referenzmodell Reference Model for open systems interconnection of the international organization for standardization  Zentrale Punkte für den Entwurf des Referenzmodells (1978): – offene Kommunikationssysteme erfordern Protokolle – Komplexität erfordert Einteilung des Problems in verschiedene Schichten – hierarichische Strukturierung legt die Beziehung zwischen den Schichten fest (services)  Die Schnittstelle zwischen zwei Schichten ist von oben nach unten gesehen eine Auftraggeber- /Auftragnehmer-Schnittstelle! ISO/OSI Referenzmodell 38 Foto von N. Matthews http://bit.ly/13ahPeT , 23.07.2014
  39. 39. Bsp.: E-Mail senden ISO/OSI Referenzmodell 39 E-Mail/Daten Wie kommt die Information über das Netzwerk zum Empfänger?
  40. 40. Bsp.: E-Mail senden – Anwendungsschicht Anwendungsschicht E-Mail/Daten AH …diese Daten werden von einem E-Mailprogramm gesendet …SMTP als Protokoll der obersten Schicht …Schnittstelle zum Anwender ISO/OSI Referenzmodell 40
  41. 41. Bsp.: E-Mail senden – Darstellungsschicht Anwendungsschicht E-Mail/Daten AH Darstellungsschicht E-Mail/Daten AH PH …wie wird die Information dargestellt? …ASCII, HTML, JPG, MPEG4,… …Komprimierung, Verschlüsselung,… ISO/OSI Referenzmodell 41
  42. 42. Bsp.: E-Mail senden – Sitzungsschicht Anwendungsschicht E-Mail/Daten AH Darstellungsschicht E-Mail/Daten AH PH Sitzungsschicht E-Mail/Daten AH PH SH anwendungsorientierte Schichten 7-5 …soll eine Netzwerkverbindung aufgebaut werden? …Kommunikationssteuerung… …SMTP, HTTP, FTP, ISO8326, X.215,… ISO/OSI Referenzmodell 42
  43. 43. Bsp.: E-Mail senden – Transportschicht Transportschicht E-Mail/Daten AH PH SH TH …logischer Übertragungskanal… …TCP, UDP, …Port: 16123 an Port: 25 ISO/OSI Referenzmodell 43
  44. 44. Bsp.: E-Mail senden – Vermittlungsschicht Vermittlungsschicht E-Mail/Daten AH PH SH TH NH …Vermittlung, Adressierung,… … IP, ICMP, IPv6, X.25, RIP, OSPF,… …SA:83.218.36.218; DA: 173.194.113.117 ISO/OSI Referenzmodell 44
  45. 45. Bsp.: E-Mail senden – Sicherungssschicht Rahmen Sicherungsschicht LT E-Mail/Daten AH PH SH TH NH LH …Zugriff auf Medium, Fehlererkennung,… … ISO 8802.3 (Ethernet), ISO 8802.11n, PPP,… …MAC-SA: 94-DE-80-B3-96-75 ISO/OSI Referenzmodell 45
  46. 46. Bsp.: E-Mail senden – Bitübertragungsschicht ISO/OSI Referenzmodell 46 Bitübertragungsschicht …“physikalische Schicht“ …Signalcodierung, Übertragungsmedien,… …Hub, Repeater, MODEM, STP, LWL, RJ45,…
  47. 47. Was passiert als nächstes mit den Signalen? ISO/OSI Referenzmodell 47
  48. 48. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.3.2 ISO/OSI Referenzmodell Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  49. 49. Was passiert als nächstes mit den Signalen? Rahmen Signale ISO/OSI Referenzmodell 49
  50. 50. Vermittler im Netz – Router …Signaldecodierung, Bitfolge, … …MAC-Adresse, … …IP-Adresse Datenentkapselung ISO/OSI Referenzmodell 50
  51. 51. Vermittler im Netz – Router …IP-Adresse, …MAC-Adresse, …Signalcodierung, Bitfolge, … Datenkapselung ISO/OSI Referenzmodell 51
  52. 52. Vermittler im Netz – Router …Signaldecodierung, Bitfolge, … …MAC-Adresse, … …IP-Adresse Datenentkapselung ISO/OSI Referenzmodell 52
  53. 53. Vermittler im Netz – Router …IP-Adresse, …MAC-Adresse, …Signalcodierung, Bitfolge, … Datenkapselung ISO/OSI Referenzmodell 53
  54. 54. E-Mail kommt beim Server an… …Signaldecodierung, Bitfolge, … …MAC-Adresse, … …IP-Adresse …TCP-Port, E-Mail, …SMTP Datenentkapselung ISO/OSI Referenzmodell 54
  55. 55. ISO/OSI-Modell Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Anwendungsschicht Darstellungsschicht Sitzungsschicht Transportschicht Vermittlungsschicht Sicherungsschicht Übertragungsmedium Network Layer Link Layer Physical Layer Bitübertragungs-schicht ISO/OSI Referenzmodell Seite 55
  56. 56. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.4 Protokolle und Dienste Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  57. 57. Protokolle und Standards Protokoll: Die Gesamtheit aller Vereinbarungen für den Informationsaustausch zwischen Kommunikations-partnern wird als Protokoll bezeichnet. Standards: In einer Norm (DIN, EN, ISO) festgelegte Anforderungen über eine Vorgehensweise, einen Zustand, eine Leistung oder eine Qualitätsausführung. Protokolle und Dienste 57
  58. 58. Inhalte von Protokollen 1. Art der logischen Verbindungsaufnahme und des Abbaus logischer Verbindungen 2. Reaktion auf best. Ereignisse, z.B. auf fehlerhafte Informationsübertragungen 3. zeitlicher Kommunikationsablauf (timing) 4. Formate und Codes der Steuernachrichten, Zustandsinformationen und der Daten- bzw. Nachrichtentexte RFC 793, TCP, http://tools.ietf.org/html/rfc793 Stand 7.7.2014 Protokolle und Dienste 58
  59. 59. Entstehung eines Standards speziell für das Internet Internet Official Protocol Standards:  Veröffentlichung sog. RFCs (request for comments) durch das IAB (Internet Architecture Board)  Prüfung und Erklärung zum Proposed Standard  frühestens nach einem halben Jahr: Draft Standard  Letzte Stufe: Internet Official Protocol Standard (fester Bestandteil der Internetspezifikationen) Vorschlag, Anregung Status: nur zur Information Status: experimentell Proposed Standard Draft Standard Full Standard Protokolle und Dienste 59
  60. 60. Zusammenspiel der Schichten TP-Kabel Protokolle und Dienste 60 WWW-Browser HTTP TCP IP LLC MAC(WLAN) PHY WWW-Browser HTTP TCP IP LLC MAC(ETH) PHY LLC MAC(WLAN) PHY MAC(ETH) PHY LLC MAC(ETH) PHY MAC(PPPoE) PHY IP Funk TP-Kabel LWL
  61. 61. Modellzuordnung von Internet Protokollen Address Resolution Protocol (ARP) RFC 826 Internet Protocol (IP) RFC 791 Internet Control Message Protocol (ICMP) RFC 792 Ethernet, Token Passing, ATM, FDDI, PPP, PPPoE… Anwendung, Prozess Host-to-Host Internet Protokolle und Dienste 61 Anwendung Darstellung Sitzung Netzwerk Sicherung Bitübertragung verdrillte Doppelader, Koaxialkabel, LWL, drahtlose Übertragung Netzwerk- Zugriff Transport Transmission Control Protocol (TCP) RFC 793 User Datagramm Protocol (UDP) RFC 768 OSI Modell Internet Protocol Suite DOD Modell Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) RFC 821 File Transfer Protocol (FTP) RFC 959 Hypertext Transfer Protocol (HTTP) RFC 1945 Domain Name System (DNS) RFC 1034 Simple Network Management Protocol (SNMP) RFC 1157 E-Mail File Transfer Hypertext Domain Name Service Netzwerk Management
  62. 62. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.5 Leistung Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  63. 63. Bandbreite Allgemein: Maß für die Breite eines Frequenzbandes Leistung 64 Uout Uin f 0,707 Bandbreite fu fo
  64. 64. Bandbreite in Netzwerken  Netzwerkverbindung: Anzahl der Bits/s  theoretisch übertragbare Datenmenge pro Zeiteinheit  Bsp. Ethernet 10 Mbit/s, Fast Ethernet 100 Mbit/s  Brutto-/Nettobandbreite  Unterschied zwischen theoretisch verfügbarer Bandbreite und der tatsächlich gemessenen Bandbreite  Begriff: Durchsatz für gemessene Leistung! 1Mbit/s: Bitbreite 1 s 2 Mbit/s: Bitbreite 0,5 s Leistung 65
  65. 65. Latenz (Verzögerung) Latenz = Signallaufzeit + Übertragungszeit + Verarbeitungszeit Signallaufzeit = Entfernung/Signalgeschwindigkeit Übertragungszeit = Paketgröße/Bandbreite Transferzeit = Signallaufzeit + Übertragungszeit Round-Trip-Time (RTT) = Paketumlauf-/antwortzeit Zeit Leistung 66 Signal-laufzeit Übertra-gungszeit Transferzeit Round-Trip-Time (leere Nachricht) Daten Verarbei-tungszeit Latenz Round-Trip-Time vgl. [2] Kap. 1
  66. 66. Typische RTT-Werte Vgl. Lüders, C, u. Winkler, M., Pingpong. in: c't. Hannover 2006,23, S.199. Leistung 67 LAN (TCP) 1500 Byte 100BaseT 1ms WLAN 802.11b 10ms DSL-6000 40ms ISDN 200ms UMTS 300-400ms Internet jenseits des Routers innerhalb D < 50ms nach USA 100-150ms nach Fernost ca. 300ms Ping via http://ping.eu/ping/, 23.08.2013
  67. 67. Verzögerungs-Bandbreite-Produkt  gibt an, wie viele Bits sich in Übertragung befinden  Datenmenge im Kanal (“in flight” or “in the pipe”) • Bsp: Transatlantik-Leitung (45 Mbit/s, Signallaufzeit 50 ms): 2.25 · 106 Bit ≈ 280 KB Verzögerung Bandbreite Übertragungsleitung [3,4] Kap. 4 Leistung 68
  68. 68. Burst und Jitter • Burst: Spitzenübertragungsrate, die zeitlich begrenzt zu erreichen ist (kleinste Latenz) • Jitter: Latenzschwankungen (Bandbreitenbegrenzung) – verursacht durch Pufferung und Konkurrenz um eine Verbindung – Folge: Datenpakete treffen in unregelmäßigen Abständen ein – Problem z.B. bei Audio-/Videoübertragung 4 3 2 1 4 3 2 1 Zeit WAN Leistung 69
  69. 69. Quellenhinweise [1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die Netzwerk- und Internet-Technologien, 2., überarbeitete und erweiterte Auflage 2010, Wiesbaden: Vieweg + Teubner Verlag. [2] L.L. Peterson, B.S. Davie: Computernetze – Eine systemorientierte Einführung, dpunkt.verlag Heidelberg, 2008 [3] Tanenbaum, Andrew S.: Computernetzwerke. 4., überarb. Aufl., [4. Nachdr.]. München: Pearson-Studium (InformatikNetzwerke), 2007 [4] Cisco Networking Academy Program, 1. und 2. Semester CCNA, 3. Auflage, Markt und Technik Verlag, München, 2007 [5] Cisco Academy @ HSW: http://cisco.hsw-hameln.de, 2011 Leistung 70
  70. 70. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.6.1 Grundkonzepte Netzplanung Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  71. 71. Grundkonzepte der Netzplanung • Wie sieht eine typische Vorgehensweise aus? • Welche zentralen Aufgaben sind zu lösen? • Welche Hilfsmittel stehen zur Verfügung? • Was kommt nach der Planung? Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 72 Bild von Deadlyhappen, http://bit.ly/18dBqhS , 8.8.2013
  72. 72. Typische Projektphasen in der Netzerstellung Ist-/Soll-Analyse Planungsphase Entscheidungs -phase Freigabe Umsetzungsphase Testphase Abschlussphase Änderungen erforderlich Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 73
  73. 73. Checkliste: Ist-/Soll-Analyse aus Sicht des OSI-RM • Anwendungsorientierte Schichten – Was genau will der Auftraggeber? – Welche Anwendungen sollen an welchen Stellen betrieben werden? – Sollen Echtzeitanwendungen betrieben werden? – Welche Performance und Verfügbarkeit ist erforderlich? – … • Transportorientierte Schichten – Handelt es sich um eine Neueinrichtung oder soll eine bestehende IT-Infrastruktur verbessert oder erneuert werden? – Ist eine ggf. bestehende IT-Infrastruktur homogen oder heterogen? – Wie sehen die konkreten Leistungsanforderungen aus? – Welche Endgeräte sollen betrieben werden? – … Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 74
  74. 74. Typische Projektphasen in der Netzplanung Ist-/Soll-Analyse Planungsphase Entscheidungs -phase Freigabe Umsetzungsphase Testphase Abschlussphase Änderungen erforderlich Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 75
  75. 75. Analyse-/Planungsphase Phasen der Netzwerkplanung Ergebnisse Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 76 Anwender-/Anwen-dungsanalyse Datenflussanalyse logischer Entwurf Physikalischer Entwurf Adressierung und Routing Ist-Analyse Soll-Konzept Anforderungen aus Sichter der Benutzer und der Anwendungen Erwartete Datenflüsse (Menge/Zeit, Qualitätsanforderungen) Diagramme der Netzstruktur mit Teilnetzen und Zwischensystemen Detaillierte Pläne für Verkabelung und sämtliche Netzwerkkomponenten Adressierungsplan, Routingbereiche und eingesetzte Routingprotokolle
  76. 76. Vernetzte IT-Systeme 1. Einführung 1.6.2 Grundkonzepte Netzplanung Prof. Dr. Volkmar Langer Florian Schimanke
  77. 77. Planungsphase größter Planungsaufwand bei Verkabelung nach EN 50173-1 – Leistungsanforderungen – Brandschutzbestimmungen – Vorschriften zur EMV nach EN 55022 Klasse B – Erstellung eines Leitungsverzeichnisses, Ausschreibung/Vergabe – Zeitrahmen für die Planung – Kostenrahmen – … Elektronik Kompendium, Strukturierte Verkabelung, Stand 08/2013 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 78
  78. 78. Planungsphase Simulation – Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Netzentwurfs z.B. mit Cisco Packet Tracer: Cisco-Hilfe für Studenten, Ping-Probleme, Stand 08/2012 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 79
  79. 79. Planungsphase Kostenabschätzung zur Beurteilung eingeholter Angebote reichelt Elektronik, Verlegekabel, Stand 08/2013 Jacob Elektronik, Netzwerke, Stand 08/2013 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 80
  80. 80. Entscheidungsphase Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 81
  81. 81. Umsetzungsphase - Beispiel PCT Solutions, Netzplanbeispiel , Stand 12/2011 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 82
  82. 82. Testphase Candela Technologies, Network Testing, 08 2013 • Lasttest • Anwendertests • Ausfallsimulation • Simulation und Optimierung • … SimpleServerMonitor, Screenshoot, 08 2013 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 83
  83. 83. Abschlussphase  vom Projekt zum sicheren Betrieb  Anforderungen nach Sollkonzept erfüllt  Projektdokumentation vervollständigen  Schulungen erfolgreich durchgeführt  Prozesse für Dauerbetrieb definiert und implementiert  Netzwerkmanagement etabliert bzw. angepasst CC Virtual Private Network, Wikipedia, http://bit.ly/chg8qB 08,2013 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 84
  84. 84. Hilfsmittel in der Netzplanung • Abschätzung der Kosten – Jacob Elektronik, http://www.jacob-computer.de/netzwerk_obergruppe_11600.html, Stand 08. 2014 – Reichelt Elektronik, http://www.reichelt.de/Netzwerktechnik/2/index.html?;ACTION=2;LA=0;GROUPID=761;SHOW= 1;SID=11UDIhzH8AAAIAAE5Bhx4c855a0dec8d96335a09f4c0d9e1e21a0, Stand: 08.2014 – HP Networking Online Configurator, http://h17007.www1.hp.com/us/en/products/configurator/index.aspx, Stand 08.2014 • Tools – Network Notepad Freeware Edition, http://www.networknotepad.com/index.html, Stand 08.2014 – Network Topology Icons, http://www.cisco.com/web/about/ac50/ac47/2.html, Stand 08.2014 – Candela Technologies,Network Testing and Emulation Solutions, http://www.candelatech.com/index.php, Stand 08.2014 – Cisco Packet Tracer, http://www.cisco.com/web/learning/netacad/course_catalog/PacketTracer.html, Stand 08.2014 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 85
  85. 85. Hilfsmittel in der Netzplanung • Projektmanagement – Projektmanagement und Qualitätssicherung in IT Projekten, http://www.pmqs.de/ , Stand: 08.2014 – Leitfaden für Projektmanager, http://www.pm-handbuch.com/ , Stand: 08.2014 – Suchmaschine für PM-Informationen und Tools, http://www.projektmanagementkatalog.de/ , Stand: 08.2014 • Network Design – Wireless / Networking, About.com – Netzplanungshilfen, http://compnetworking.about.com/, Stand 08.2014 – Cisco Packet Tracer, http://www.cisco.com/web/learning/netacad/course_catalog/PacketTracer.html, Stand 08.2014 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 86
  86. 86. Quellenhinweise [1] J. Scherff: Grundkurs Computernetze. Eine kompakte Einführung in die Netzwerk- und Internet-Technologien, 2., überarbeitete und erweiterte Auflage 2010, Wiesbaden: Vieweg + Teubner Verlag. [2] L.L. Peterson, B.S. Davie: Computernetze – Eine systemorientierte Einführung, dpunkt.verlag Heidelberg, 2008 [3] Tanenbaum, Andrew S.: Computernetzwerke. 4., überarb. Aufl., [4. Nachdr.]. München: Pearson-Studium (InformatikNetzwerke), 2007 [4] Cisco Networking Academy Program, 1. und 2. Semester CCNA, 3. Auflage, Markt und Technik Verlag, München, 2007 [5] Cisco Academy @ HSW: http://cisco.hsw-hameln.de, 2013 Einführung - Grundkonzepte Netzwerkplanung 87

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