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Grundlagen der
IP-Kommunikation



                                                            Ein Vortrag von:
                                                         Franziskus Scharpff
                                        Ground Zero Systemintegration Berlin

        Ground Zero Systemintegration
            www.Showcontrol.net
Agenda
     Anwendungsfälle für etablierte Netzwerke
1.
     in der Showtechnik
     Begriffe
2.

     Aufbau eines Netzwerks
3.

     Nutzer der Netzwerke
4.

     Ein Blick auf „unsere“ Protokolle
5.

     Konsequenzen für die Anwendung
6.




                    Ground Zero Systemintegration
                        www.Showcontrol.net
Anwendungsfälle für etablierte
Netzwerke in der Showtechnik


      Lokales Kontrollnetzwerk
      - DMX
      Lokales interaktives Netzwerk
      - MSC Koppelung von Geräten
      Contentdistribution / Livestreams
      - Videodaten per SDI



              Ground Zero Systemintegration
                  www.Showcontrol.net
Lokales Kontrollnetzwerk




         Ground Zero Systemintegration
             www.Showcontrol.net
Lokales interaktives
Netzwerk




          Ground Zero Systemintegration
              www.Showcontrol.net
Contentdistribution




         Ground Zero Systemintegration
             www.Showcontrol.net
Begriffe
–   Ethernet und TCP/IP
    Analogie ist RS485 und DMX

–   CSMA/CD
    Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection
    Abhören, Senden, Kollisionen vermeiden!




                      Ground Zero Systemintegration
                          www.Showcontrol.net
Daher:
 - Ethernet ist ein nicht geeignetes Netzwerk
     für die Showtechnik!
 - Es ist nicht deterministisch!
 - Es benutzt einfache Plastikstecker!




                   Ground Zero Systemintegration
                       www.Showcontrol.net
Daher:
 - Ethernet ist ein nicht geeignetes Netzwerk
     für die Showtechnik!
 - Es ist nicht deterministisch!
 - Es benutzt einfache Plastikstecker!

 ABER:

 - Es ist preiswert und gut dokumentiert.
 - Es ist von Hause aus Bidirektional.
 - Es funktioniert!

                   Ground Zero Systemintegration
                       www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks
   Verkabelung
            Kupfer
  Standard       Max. Frequenz                                  Nutzung
   CAT 3             16 MHz                                      10BaseT

   CAT 5             100 MHz                           100BaseT, auch 1000BaseT

   CAT 5e            100 MHz                     100BaseT bis 350m, 1000BaseT

   CAT 6             300 MHz                             100BaseT, 1000BaseT

   CAT 7             600 MHz                           1000BaseT (10GbsaseT?)

                                                            spezifiziert bis 100m, danach übersprechen!



                       Ground Zero Systemintegration
                           www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks

Pinbelegung bei RJ45




                   Ground Zero Systemintegration
                       www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks

    Verkabelung
             Glasfaser

  Standard           Fasertyp                                Reichweite

 1000Base-SX         Multimode                             200m bei 62,5µm
                                                            500m bei 50µm
1000Base-LX/LH     Multimode und                           Multimode 500m
                    Monomode                             Monomode bis zu 10km
 10GBase-SR          Multimode                               26m bis 82m

 10GBase-LX        Multimode und                           Multimode 500m
                    Monomode                             Monomode bis zu 10km


                         Ground Zero Systemintegration
                             www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks

    Verkabelung
          WLAN

  Standard      Bandbreite

 IEEE 802.11b    11 Mbps            2,4 GHz, 13 Kanäle, 3 gleichzeitig nutzbar

 IEEE 802.11g    54 Mbps            2,4 GHz, 13 Kanäle, 3 gleichzeitig nutzbar

 IEEE 802.11a    54 Mbps            5,4 GHz, 19 Kanäle, ALLE gleichz. nutzbar

IEEE 802.11g+    108 Mbps           2,4 GHz, 13 Kanäle, 3 gleichzeitig nutzbar




                     Ground Zero Systemintegration
                         www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks
 Die WLAN – Lüge!

Die Übertragungsrate
nimmt mit der Entfernung
stark ab! Bei den
kommenden Standards
(g+ usw.) wird das
genauso sein!




                                                           Quelle:
                                                           Wireless LANs
                                                           Networker's
                                                           Guide



                           Ground Zero Systemintegration
                               www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks
 Aktive Komponenten:
 –   Switches       entkoppeln Netzwerktrafik
 –   Router         verbinden Netzwerke
 –   Firewalls      verbinden mit dem Internet und schützen davor
 –   Accesspoints            ermöglichen WLAN-Clients den Zugriff




                     Ground Zero Systemintegration
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Aufbau eines Netzwerks

 Ein Datenpaket:




 IHL: Information Header Length
 TOS: Type of Service




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Aufbau eines Netzwerks
 Wie finden wir uns?

 IP-Adressen!
    Adresse:    192.168.0.11
    Subnetz:    255.255.255.0
    Gateway:    192.168.0.1
    DNS:        192.168.0.1




                Ground Zero Systemintegration
                    www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks

 Private Adressbereiche:

 IP-Bereich:                10.xxx.xxx.xxx
 Netzmaske:                 255.000.000.000

 IP-Bereich:                172.16.xxx.xxx bis
                            172.31.255.255
 Netzmaske:                 255.255.000.000

 IP-Bereich:                192.168.xxx.xxx
 Netzmaske:                 255.255.255.000
               Ground Zero Systemintegration
                   www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks

 Basis - Protokolle
  TCP      Transmission Control Protocol
          sichere Datenübertragung



 UDP      User Datagram Protocol
          schnelle Datenübertragung



 ICMP     Internet Control Message Protocol
          Kontrollnachrichten (Ping), Flusskontrolle



                     Ground Zero Systemintegration
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Aufbau eines Netzwerks

 höhere Protokolle
  http    Hyper Text Transport Protocol
          Webbrowser, Textbasiert


 ftp      File Transport Protocol
          Datenübertragung, Binär UND Text


 SNMP     Simple Network Management Pr.
          Überwachung, Alarm (Cobra-Net auch Volume, Source ..)




                    Ground Zero Systemintegration
                        www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks
Weitere Dienste:
   - DHCP          Dynamic Host Configuration Protocol
                   Konfiguriert einen Client automatisch
   - DNS           Domain Name Service
                   Setzt Klartextadressen in IP-Adressen um
                                             IP-
   - NTP           Network Time Protocol
                   aktualisiert die Uhrzeit


Eigentlich kein Dienst:
    - PXE            Preboot Execution Environment
                   ermöglicht das Booten des Betriebssystem (Imagetechnologien)
                   ermö




                                   Ground Zero Systemintegration
                                       www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks
PXE im Einsatz




                 Ground Zero Systemintegration
                     www.Showcontrol.net
Aufbau eines Netzwerks
SPAM verschicken:
Da SMTP ein textbasiertes Protokoll ist, kann unter den gängigen Betriebssystemen mit dem Kommandozeilen-Programm telnet
                                                        gä                                 Kommandozeilen-
eine E-Mail von Hand verschickt werden. Absender- und Empfängeradresse sind frei wählbar. Aus diesem Grund ist die
     E-                                   Absender-      Empfä                      wä
Verlässlichkeit der Absenderangabe einer E-Mail nicht gegeben. (Anmerkung: es können sich sogar die Adressen im MAIL FROM-
Verlä                                      E-                                   kö                                   FROM-
und RCPT TO-Kommando (sog. Envelope-From bzw. Envelope-To) von den Adressen im From:- und To:-Mailheader
           TO-                 Envelope-             Envelope- To)                     From:-    To:-
unterscheiden.) Eine typische SMTP-Sitzung zum Versenden einer E-Mail sieht folgendermaßen aus:
                              SMTP-                                E-         folgendermaß


Client                                                       Server
                                                             220 mail.example.com SMTP Foo Mailserver
HELO mail.example.org                                        250 Hello mail.example.org, nice to meet you
                                                                       mail.example.org,
MAIL FROM:<hans.muster@example.org>
     FROM:<hans.muster@example.org>                          250 Sender OK
RCPT TO:foo@example.com
      TO:foo@example.com                                     250 Recipient OK
DATA                                                         354 End data with <CR><LF>.<CR><LF>
From: <hans.muster@example.org>
From: <hans.muster@example.org>
To: <foo@example.com>
    <foo@example.com>
Subject: Testmail
Subject:

Testmail
.
                                                             250 Message accepted for delivery
QUIT                                                         221 See you later

                                                                         Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Simple_Mail_Transfer_Protocol
                                                                                 http://de.wikipedia.org/wiki/


                                               Ground Zero Systemintegration
                                                   www.Showcontrol.net
Typisches Netzwerk




         Ground Zero Systemintegration
             www.Showcontrol.net
Hausinterne Topologie




         Ground Zero Systemintegration
             www.Showcontrol.net
„Unsere“ Protokolle

Ein Blick auf „unsere“ Protokolle
  –   Streaming (Buffering)
  –   Cobra - Net
  –   Soundweb - Net
  –   Art – Net
  –   VPN


                 Ground Zero Systemintegration
                     www.Showcontrol.net
Konsequenzen für die
      Anwendung
CAT 6 oder CAT 7 legen.
Lange Strecken mit Installationskabel.
Endgeräte über Patchkabel anschließen.
Getrennte „Traffic“-Domains
Ethernet rechnerisch nicht über 60% auslasten.




                 Ground Zero Systemintegration
                     www.Showcontrol.net
Weitere Entwicklung

 ACN
 warten auf Godot?

 Cobra-Net (Audio)
 kommt ein Konkurrent?

 Video-Net?
 1080i mit MPEG4 ~ 10 Mbit/s




                          Ground Zero Systemintegration
                              www.Showcontrol.net
Links:
 http://www.wikipedia.de
 http://de.wikipedia.org/wiki/Kategorie:Netzwerkprotokoll_auf_Anwendungsschicht
 http://de.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Media_Server

 http://www.artisticlicence.com/                (Art-Net)
 http://www.cobranet.info                       (Cobra-Net)




                                   Ground Zero Systemintegration
                                       www.Showcontrol.net

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Grundlagen der IP Kommunikation

  • 1. Grundlagen der IP-Kommunikation Ein Vortrag von: Franziskus Scharpff Ground Zero Systemintegration Berlin Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 2. Agenda Anwendungsfälle für etablierte Netzwerke 1. in der Showtechnik Begriffe 2. Aufbau eines Netzwerks 3. Nutzer der Netzwerke 4. Ein Blick auf „unsere“ Protokolle 5. Konsequenzen für die Anwendung 6. Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 3. Anwendungsfälle für etablierte Netzwerke in der Showtechnik Lokales Kontrollnetzwerk - DMX Lokales interaktives Netzwerk - MSC Koppelung von Geräten Contentdistribution / Livestreams - Videodaten per SDI Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 4. Lokales Kontrollnetzwerk Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 5. Lokales interaktives Netzwerk Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 6. Contentdistribution Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 7. Begriffe – Ethernet und TCP/IP Analogie ist RS485 und DMX – CSMA/CD Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection Abhören, Senden, Kollisionen vermeiden! Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 8. Daher: - Ethernet ist ein nicht geeignetes Netzwerk für die Showtechnik! - Es ist nicht deterministisch! - Es benutzt einfache Plastikstecker! Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 9. Daher: - Ethernet ist ein nicht geeignetes Netzwerk für die Showtechnik! - Es ist nicht deterministisch! - Es benutzt einfache Plastikstecker! ABER: - Es ist preiswert und gut dokumentiert. - Es ist von Hause aus Bidirektional. - Es funktioniert! Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 10. Aufbau eines Netzwerks Verkabelung Kupfer Standard Max. Frequenz Nutzung CAT 3 16 MHz 10BaseT CAT 5 100 MHz 100BaseT, auch 1000BaseT CAT 5e 100 MHz 100BaseT bis 350m, 1000BaseT CAT 6 300 MHz 100BaseT, 1000BaseT CAT 7 600 MHz 1000BaseT (10GbsaseT?) spezifiziert bis 100m, danach übersprechen! Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 11. Aufbau eines Netzwerks Pinbelegung bei RJ45 Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 12. Aufbau eines Netzwerks Verkabelung Glasfaser Standard Fasertyp Reichweite 1000Base-SX Multimode 200m bei 62,5µm 500m bei 50µm 1000Base-LX/LH Multimode und Multimode 500m Monomode Monomode bis zu 10km 10GBase-SR Multimode 26m bis 82m 10GBase-LX Multimode und Multimode 500m Monomode Monomode bis zu 10km Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 13. Aufbau eines Netzwerks Verkabelung WLAN Standard Bandbreite IEEE 802.11b 11 Mbps 2,4 GHz, 13 Kanäle, 3 gleichzeitig nutzbar IEEE 802.11g 54 Mbps 2,4 GHz, 13 Kanäle, 3 gleichzeitig nutzbar IEEE 802.11a 54 Mbps 5,4 GHz, 19 Kanäle, ALLE gleichz. nutzbar IEEE 802.11g+ 108 Mbps 2,4 GHz, 13 Kanäle, 3 gleichzeitig nutzbar Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 14. Aufbau eines Netzwerks Die WLAN – Lüge! Die Übertragungsrate nimmt mit der Entfernung stark ab! Bei den kommenden Standards (g+ usw.) wird das genauso sein! Quelle: Wireless LANs Networker's Guide Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 15. Aufbau eines Netzwerks Aktive Komponenten: – Switches entkoppeln Netzwerktrafik – Router verbinden Netzwerke – Firewalls verbinden mit dem Internet und schützen davor – Accesspoints ermöglichen WLAN-Clients den Zugriff Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 16. Aufbau eines Netzwerks Ein Datenpaket: IHL: Information Header Length TOS: Type of Service Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 17. Aufbau eines Netzwerks Wie finden wir uns? IP-Adressen! Adresse: 192.168.0.11 Subnetz: 255.255.255.0 Gateway: 192.168.0.1 DNS: 192.168.0.1 Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 18. Aufbau eines Netzwerks Private Adressbereiche: IP-Bereich: 10.xxx.xxx.xxx Netzmaske: 255.000.000.000 IP-Bereich: 172.16.xxx.xxx bis 172.31.255.255 Netzmaske: 255.255.000.000 IP-Bereich: 192.168.xxx.xxx Netzmaske: 255.255.255.000 Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 19. Aufbau eines Netzwerks Basis - Protokolle TCP Transmission Control Protocol sichere Datenübertragung UDP User Datagram Protocol schnelle Datenübertragung ICMP Internet Control Message Protocol Kontrollnachrichten (Ping), Flusskontrolle Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 20. Aufbau eines Netzwerks höhere Protokolle http Hyper Text Transport Protocol Webbrowser, Textbasiert ftp File Transport Protocol Datenübertragung, Binär UND Text SNMP Simple Network Management Pr. Überwachung, Alarm (Cobra-Net auch Volume, Source ..) Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 21. Aufbau eines Netzwerks Weitere Dienste: - DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Konfiguriert einen Client automatisch - DNS Domain Name Service Setzt Klartextadressen in IP-Adressen um IP- - NTP Network Time Protocol aktualisiert die Uhrzeit Eigentlich kein Dienst: - PXE Preboot Execution Environment ermöglicht das Booten des Betriebssystem (Imagetechnologien) ermö Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 22. Aufbau eines Netzwerks PXE im Einsatz Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 23. Aufbau eines Netzwerks SPAM verschicken: Da SMTP ein textbasiertes Protokoll ist, kann unter den gängigen Betriebssystemen mit dem Kommandozeilen-Programm telnet gä Kommandozeilen- eine E-Mail von Hand verschickt werden. Absender- und Empfängeradresse sind frei wählbar. Aus diesem Grund ist die E- Absender- Empfä wä Verlässlichkeit der Absenderangabe einer E-Mail nicht gegeben. (Anmerkung: es können sich sogar die Adressen im MAIL FROM- Verlä E- kö FROM- und RCPT TO-Kommando (sog. Envelope-From bzw. Envelope-To) von den Adressen im From:- und To:-Mailheader TO- Envelope- Envelope- To) From:- To:- unterscheiden.) Eine typische SMTP-Sitzung zum Versenden einer E-Mail sieht folgendermaßen aus: SMTP- E- folgendermaß Client Server 220 mail.example.com SMTP Foo Mailserver HELO mail.example.org 250 Hello mail.example.org, nice to meet you mail.example.org, MAIL FROM:<hans.muster@example.org> FROM:<hans.muster@example.org> 250 Sender OK RCPT TO:foo@example.com TO:foo@example.com 250 Recipient OK DATA 354 End data with <CR><LF>.<CR><LF> From: <hans.muster@example.org> From: <hans.muster@example.org> To: <foo@example.com> <foo@example.com> Subject: Testmail Subject: Testmail . 250 Message accepted for delivery QUIT 221 See you later Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Simple_Mail_Transfer_Protocol http://de.wikipedia.org/wiki/ Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 24. Typisches Netzwerk Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 25. Hausinterne Topologie Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 26. „Unsere“ Protokolle Ein Blick auf „unsere“ Protokolle – Streaming (Buffering) – Cobra - Net – Soundweb - Net – Art – Net – VPN Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 27. Konsequenzen für die Anwendung CAT 6 oder CAT 7 legen. Lange Strecken mit Installationskabel. Endgeräte über Patchkabel anschließen. Getrennte „Traffic“-Domains Ethernet rechnerisch nicht über 60% auslasten. Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 28. Weitere Entwicklung ACN warten auf Godot? Cobra-Net (Audio) kommt ein Konkurrent? Video-Net? 1080i mit MPEG4 ~ 10 Mbit/s Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net
  • 29. Links: http://www.wikipedia.de http://de.wikipedia.org/wiki/Kategorie:Netzwerkprotokoll_auf_Anwendungsschicht http://de.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Media_Server http://www.artisticlicence.com/ (Art-Net) http://www.cobranet.info (Cobra-Net) Ground Zero Systemintegration www.Showcontrol.net