Referat Netzwerke - Grundlagen, Adapter, Ethernet

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

ISO/OSI - Modell

Topologien

Protokolle

Kabel

Adapter

Ethernet Adapter

Ethernet PC-Card-Adapter

Fast Ethernet Adapter

Fast Ethernet PC-Card-Adapter

FDDI-Adapter

Ethernet

10 MBit/s Ethernet

100 MBit/s Fast Ethernet

1000BASE-T Gigabit Ethernet

FDDI

ATM

Token Ring

Netzwerkmanagement

Kabeltester

Remote Monitoring

Fragen bei der Einrichtung eines Netzwerkes

Grundlagen

Um Daten zwischen Rechnersystemen zu transportieren, braucht man Hardware und Software. Zuerst müssen die beteiligten Systeme durch ein Datentransportmedium, in der Regel ein Kabel, miteinander verbunden sein. Doch ein passendes Kabel allein genügt nicht, es muss auch definiert sein, wie die Rechner miteinander kommunizieren. Beispielsweise wie Daten zu einem Paket zusammengefasst werden, wie sichergestellt wird, dass alle Pakete richtig beim Empfänger ankommen und im Fehlerfall neu gesendet werden, wie auf Basis dieser Pakete dann Files transferiert werden und wie Anwendungen auf anderen Rechnern auch genutzt werden können.

ISO/OSI - Modell

Ebene 1:          bit - Übertragungsschicht

Transparente Übertragung von bit-Sequenzen über ein beliebiges Medium, Unterstützung unterschiedlicher Übertragungsarten, keine explizite Fehlerbehandlung

Ebene 2:          Sicherungsschicht

Aufbau einer möglichst fehlerfreien Verbindung zwischen Endsystem und Netzzugang, Zusammenfassung der Daten in Pakete, Paketsynchronisation, Fehlererkennung und Korrektur

Ebene 3:          Vermittlungsschicht

Anwahl und Steuerung des Transporternetzes, Wegewahl (Routing), Vermittlung, Kopplung unterschiedlicher Transportnetze, Multiplexing eines physischen Netzzuganges

Ebene 4:          Transportschicht

Aufbau und Unterhaltung einer Verbindung zwischen zwei Endsystemen , Bereitstellung eines netzunabhängigen Transportmechanismus, Adressierung des Endteilnehmers

Ebene 5:          Kommunikationssteuerungsschicht

Einrichtung und Steuerung von Sitzungen, Zugangskontrolle, Definition von Aufsetzpunkten

Ebene 6:          Darstellungsschicht

Globale einheitliche Informationsdarstellung und Interpretation, Verschlüsselung, Datenkompression

Ebene 7:          Anwendungsschicht

Spezifische Anwendungen (Dateitransfer, Jobtransfer, Nachrichtensysteme, verteilte Datenbanken, etc.)

Topologien

Die Topologie eines Netzwerkes beschreibt die physikalische Verbindung von Netzwerkknoten. In der Regel unterscheidet man zwischen vier Grundtypen.

Bus: Bei der Bustopologie kommunizieren die Netzwerkstationen über ein gemeinsames Kabel. Ein typischer Vertreter dieser Topologie ist das Thick-Wire-Kabel, das vor allem früher bei Ethernet-Netzen zum Einsatz kam.

Stern: Von einer Sterntopologie spricht man, wenn von einem zentralen Punkt (z.B. Hub) eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit den einzelnen Netzwerkknoten besteht. Als Beispiel kann hier ein Ethernet TwistedPair Hub aufgeführt werden, an dem alle Netzwerkknoten angeschlossen sind.

Ring: Wie der Name schon sagt, ist bei dieser Topologie die Verkabelung als Ring ausgeführt. Typische Vertreter dieser Topologie sind Token-Ring und FDDI-Netze.

Baum: Eine Baumstruktur wird z.B. erreicht, indem einzelne Hubs über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen kaskadiert werden. Die Netzwerkknoten werden dabei an nicht für die Kaskadierung benötigten Ports angeschlossen.

Ein Netzwerk ist jedoch nicht auf eine Topologie beschränkt, sondern es können mehrere Topologien vorkommen. Je grösser ein Netz ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass mehrere Topologien miteinander verbunden sind.

Wichtige Netzwerkprotokolle

Es gibt eine Vielzahl von Protokollen, welche die unterschiedlichsten Aufgaben in der Kommunikation zwischen Netzwerkknoten übernehmen.

Netzwerkprotokolle können in routbare und nicht routbare eingeteilt werden. Um ein Netzwerkprotokoll routen zu können muss es über eine Layer 3-Netzwerkadresse verfügen. Zu den routbaren Protokollen gehören z.B. IP, IPX, OSI. Nicht routbar sind z.B. NetBEUI und NetBIOS.

1.3.1 TCP/IP

Das vom amerikanischen Verteidigungsministerium definierte TCP/IP ist das Protokoll, welches auf jeder wichtigen Rechnerplattform verfügbar ist. Es wurde nicht für ein spezielles Nachrichtentransportsystem konzipiert, sondern für den Einsatz auf unterschiedlichen Medien und Rechner.

1.3.2 OSI (Open Systems Interconnection)

Als alternative zu TCP/IP gibt es das standardisierte Netzwerkprotokoll OSI zur Vernetzung von heterogenen Netzwerken. OSI spielt in der heutigen Netzwerkwelt jedoch keine grosse Rolle.

1.3.3 IPX/SPX

IPX ist das klassische Netzwerkprotokoll des in der PC-Vernetzung marktführenden Netzwerkbetriebssystems NetWare von NOVELL. Das Protokoll ist routbar und wird daher auch von vielen Multiprotokoll-Routern unterstützt. Mit neuen NetWare-Versionen und IntranetWare hat NOVELL den Wandel zu IP als Default-Protokoll vollzogen.

NetBIOS

NetBIOS ist ein von IBM entwickeltes Netzwerkprotokoll zur Peer-to-Peer-Kommunikation zwischen PCs. NetBIOS kann nicht geroutet werden, da es keinen Netzwerklayer hat, auf dem ein Router aufsetzen könnte.

1.3.5 NetBEUI (NetBIOS Enhanced User Interface)

NetBEUI ist ein Standardprotokoll zwischen PCs, das von einigen Netzwerkbetriebsysstemen verwendet wird um Point-to-Point-LANS aufzubauen. Diese Protokoll sollte nur verwendet werden wenn wenige PCs miteinander vernetzt werden sollen, da der administrative Aufwand erheblich ist.

Kabel

1.4.1 Transceiver-Kabel

Transceiver-Kabel mit AUI-Anschlüssen eignen sich, um die Verkabelung zwischen einzelnen Transceivern und Stationen vorzunehmen. Das Standardkabel (BNE3x-xx-T) ist für Längen von bis zu 40m geeignet, und das wesentlich flexiblere Office-Transceiver-Kabel (BNE4x-0x-T) kann für Längen von bis zu 5m eingesetzt werden.

1.4.2 ThickWire

ThickWire (10BASE5) ist ein Coax-Kabel und für die Datenübertragung in 10 Mbit/s-Ethernet-LANs ausgelegt. Angeboten werden bereits konfektionierte 10BASE5-Kabel in unterschiedlichen Längen. Als Zubehör sind unter anderem auch die zum Abschluss eines ThickWire-Segments benötigten Terminatoren erhältlich.

1.4.3 ThinWire

ThinWire (10BASE2) ist ebenso wie ThickWire (10BASE5) ein Coaxkabel, das als Übertragungsmedium in 10 Mbit/s-Ethernet-LANs eingesetzt wird. Die ThinWire-Ausführung ist jedoch dünner, flexibler sowie preiswerter und unterscheidet sich ausserdem auch hinsichtlich der Konfigurationsregeln von 10BASE5.

1.4.4 TwistedPair

Twisted-Pair-Kabel bestehen aus Leiterpaaren, die miterinander berdrillt sind, um Störsignale zwischen den Leitern zu verhindern. Einen gewissen Schutz vor elektromagnetischen Einstreuungen bieten die ungeschirmten Versionen, wobei ein verbesserter Schutz durch die geschirmten Versionen erzielt werden kann. Die im Produktspektrum enthaltenen UTP (Unshielded Twisted Pair) und SUTP-Kabel (Screened Unshielded Twisted Pair) sowie die speziell nach ANSI TP-PMD gekreuzten FDDI-Kupferkabel entsprechen alle der Kategorie 5 und sind somit problemlos bis zu einer Betriebsfrequenz von 100 MHz für Technologien wie Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI und ATM einsetzbar.

Bild: Twisted Pair-Kabel, CB-SUTP-1

1.4.5 Lichtleiter

Wenn es um hohe Übertragungsgeschwindigkeiten und gleichzeitig grosse Übertragungsstrecken geht, empfiehlt sich der Einsatz von Lichtleitern. Der Vorteil von Lichtleitern gegenüber Kupfer ist die niedrige Fehlerrate und der optimale Blitz- und Störschutz bei gleichzeitiger einfacher Installation durch die extrem dünnen und daher flexiblen Innenleiter. Bei den Lichtleitern handelt es sich um konfektionierte Duplex-Multimode-Lichtleiter, die für Entfernungen bis zu 2 km und einer Übertragungsrate von 100 Mbit/s eingesetzt werden können.

Adapter

Vor der Anschaffung eines Netzwerkadapters muss man sich folgende Fragen stellen:

An welchen Kabeltyp soll der Adapter angeschlossen werden (UTP-Kabel Kategorie 3, 4, 5 oder Lichtleiter)?

Welcher Bustyp hat der Rechner (PCI, EISA, ISA, PC-Card)?

Gibt es passende Treiber für das eingesetzte Netzwerkbetriebssystem?

2.1 Ethernet Adapter

Anbieter Lantronix

Anbieter Digital

Anbieter 3Com

Anbieter Allied Telesyn

2.2 Ethernet PC-Card-Adapter

Anbieter 3Com

Anbieter Xircom

2.3 10/100 Mbit/s Fast Ethernet Adapter

Anbieter 3Com

Anbieter Lantronix

Anbieter Digital

Anbieter Allied Telesyn

Anbieter Adaptec

2.4 10/100 Mbit/s PC-Card-Adapter

Anbieter Xircom

2.5 FDDI-Adapter

Anbieter Digital

Anbieter Interphase

Ethernet

3.1 10 Mbit/s Ethernet

Standard Ethernet, Fast Ethernet und Gigabit Ethernet verwenden das gleiche Zugriffsverfahren, daher ist die Migration vom Standard Ethernet zu den schnelleren Technologien sehr einfach zu realisiern, da nur wenige Anderungen beachtet werden müssen.

Die Besonderheit vom Ethernet-Standard IEEE 802.3 ist die Nutzung eines einzelnen Kommunikationskanals durch viele Stationen, ohne dass eine einzelne Station den Zugang kontrolliert. Sobald eine Station Daten übertragen möchte, prüft sie, ob der Übertragungskanal frei ist (CS = Carrier Sense). Ist dies der Fall, beginnt die Station mit der Datenübertragung. Gleichzeitig hört die Station auf das Signal im Kabel. Hat eine andere Station (fast) gleichzeitig (MA = Multiple Access) mit der Übertragung begonnen, wird eine Kollision von der sendenden Station festgestellt (CD = Collision Detect), und es werden von der sendenden Station für einen kurzen Zeitraum sogenannte Jam-Signale übertragen, damit die anderen Stationen über die Kollision ebenfalls informiert werden und wissen, dass die übertragenen Daten ungültig sind. Danach warten die sendewilligen Stationen eine zufällige Zeitperiode ab und versuchen dann die Übertragung erneut. Dieses Zugangsverfahren wird CSMA/CD genannt.

3.1.1 Repeater

Mehrere Ethernet-Segmente - ThinWire, ThickWire und auch anderer Kabeltypen - lassen sich mit Repeatern oder auch mit Bridges und Bridge/Routern zusammenschalten. 

Repeater werden zum einen eingesetzt, wenn ein Segment das Limit seiner physikalisch erlaubten Ausdehnung (z.B. 500m bei 10BASE5, 185m bei 10BASE2) erreicht hat, aber erweitert werden soll. Oder auch aus Gründen der Verfügbarkeit des Netzes, wenn es in mehrere Segmente unterteilt werden soll, da Repeater verhindern, dass fehlerhafte elektrische Signale von einem Segment auf ein anderes übertragen werden.

Ein Repeater ist ein Signalregenerator, der mehrere (mindestens zwei) Netzwerkanschlüsse hat. Er arbeitet auf der Ebene 1 des OSI-Modells. Sobald er auf einem seiner Eingänge die ersten Bits eines übertragenen Pakets empfängt, schickt er ihn auf allen Ausgängen fast ohne Zeitverzögerung weiter. Eine Modifikation der Daten erfolgt nicht.

3.1.1.1 Repeater

Anbieter Allied Telesyn

Auf alle Produkte bietet Allied Telesyn einen kostenlosen Vorabaustausch von defekten Produkten innerhalb der Gewährleistungspflicht.

3.1.1.2 Multiport Repeater (Hubs)

Anbieter Allied Telesyn

Anbieter Lantronix

3.1.2 Bridges

Eine Bridge erweitert das Netzwerk über die für ein 802.3-Ethernet-LAN spezifizierte Begrenzung hinaus (Anzahl Knoten, maximale Entfernung usw.), durch Trennung der Collision Domains. Sie erhöht die Ausfallsicherheit , da Störungen von der einen Seite einer Bridge nicht auf die andere Seite gelangen.

Sie verbessert die Datensicherheit , da Informationen, die zwischen Knoten auf einer Seite der Bridge ausgetauscht werden, nicht auf der anderen Seite der Bridge abgehört werden können - man denke nur an die Benutzerpasswörter, die übers Netz zwischen Rechner und Servern übertragen werden.

Und schliesslich optimieren sie den Durchsatz , denn in durch Bridges getrennten Segmenten können jeweils unterschiedliche Blöcke gleichzeitig transferiert werden. Allerdings erzeugen Brücken dadurch, dass sie die Blöcke zwischen speichern eine zusätzliche Verzögerung und können deswegen bei kaum ausgelasteten Netzen die Performance sogar verschlechtern.

Bild: Einsatz von Ethernet-Bridges

Anbieter Lantronix

3.1.3 Switches

Ethernet überträgt mit einer Geschwindigkeit von 10 Mbit/s. Noch vor einigen Jahren schien diese Geschwindigkeit auch für grössere Netze auszureichen. Durch den gestiegenen Bedarf an Kommunikation erreicht man die Leistungsgrenze von  Ethernet inzwischen sehr schnell.

Reicht die Bandbreite für Ethernet nicht, braucht man ein schnelleres zentrales Medium als Backbone. Entweder setzt man FDDI, ATM, Fast Ethernet oder Gigabit Ethernet als Backbone-Technologie ein und verbindet die Ethernet-Segmente über Bridges mit dem schnellen Backbone, oder aber man verwendet einen Ethernet-Switch oder eine Multiport Bridge mit einem schnellen internen Bus als Backbone (collapsed Backbone).

Anbieter Lantronix

Anbieter Cisco

3.1.4 Router

Router verbinden, im Gegensatz zu Bridges, in OSI-Schicht 3 auch Netze unterschiedlicher Topologien. Sie sind Dreh- und Angelpunkt in strukturiert aufgebauten LAN- und WAN-Netzen. Mit der Fähigkeit, unterschiedliche Netztypen sowie unterschiedliche Protokolle zu routen, ist eine optimale Verkehrslenkung und Netzauslastung möglich. Routing wird erst dann erforderlich, wenn Kommunikation zwischen Stationen in unterschiedlichen Subnetzen erfolgen soll.

Sie sind nicht protokolltransparent, sondern müssen in der Lage sein, alle verwendeten Protokolle zu erkennen, da sie Informationsblöcke protokollspezifisch umsetzen. Das heisst, die verwendeten Protokolle müssen routbar sein oder entsprechend umgesetzt bzw. in andere Protokolle eingepackt werden. Da nicht alle Protokolle geroutet werden können, sind die meisten Router auch in der Lage, Pakete zu bridgen, deshalb ist die Bezeichnung Bridge/Router für solche Geräte präziser.

Gegenüber Bridges gewährleisten Router eine bessere Isolation des Datenverkehrs, da sie Broadcasts zum Beispiel nicht standardmässig weiterleiten. Allerdings verlangsamen Router den Datentransfer in der Regel. In verzweigten Netzverbunden, insbesondere in WANs, führen sie Daten jedoch effektiver zum Ziel. Router sind andererseits meist teurer als Bridges. Deswegen muss im Bedarfsfall analysiert werden, was sinnvoller ist.

Die logischen Adressen in einem Netzwerk können von Routern ausgewertet werden, um mit Hilfe anzulegender interner Routing-Tabellen den optimalen Weg (Route) vom Sender zum Empfänger zu finden. Router gibt es in den verschiedensten Ausprägungen. So gibt es local Router, welche vor allem aus Sicherheitsgründen eingesetzt werden, wenn z.B. im LAN nur zwischen bestimmten Knoten die Kommunikation erlaubt werden soll. Die wohl grösste installierte Basis haben die seriellen Bridge/Router für die LAN-zu-LAN-Kopplung.

3.2 100 Mbit/s Fast Ethernet

Was ist eigentlich 100BASE-T? Vereinfacht ausgedrückt ist es Ethernet, nur zehn mal schneller. Überall wo das Standard Ethernet seine Grenzen erreicht, wird nach einer neuen Alternative gesucht. Natürlich wäre es möglich FDDI oder ATM einzusetzen, jedoch sind beide Möglichkeiten sehr teuer. Das Ziel der Initiatoren von Fast Ethernet war es, ein möglichst kostengünstiges Hochgeschwindigkeitsnetz anbieten zu können.

3.2.1 100BASE-T Zugriffsverfahren

100BASE-T benutzt ebenso wie 10BASE-T das Kollisionsprotokoll CSMA/CD als Zugriffsverfahren. Der stochastische Netzzugriff erlaubt keine dedizierte Zuordnung von Bandbreite.

3.2.2 100BASE-T Network Interface Card (NIC)

Wie beim 10 Mbit/s Ethernet wird auch bei 100 Mbit/s Fast Ethernet zum Anschluss von Geräten (Server/Clients etc.) ans Netzwerk ein Netzwerkadapter, oder auch Network Interface Card (NIC) genannt, benötigt.

3.2.3 100BASE-T Repeater

100 Mbit/s Fast Ethernet Repeater arbeiten genau wie 10 Mbit/s Ethernet Repeater nur mit dem Unterschied das die Übertragungsgeschwindigkeit höher ist.

3.2.3.1 Fast Ethernet Hubs

Anbieter Lantronix

Anbieter Allied Telesyn

3.2.3.2 Dual Speed Hubs

Dual Speed Hubs sind ideal für die Einbindung von Fast Ethernet in ein Ethernet-Netzwerk. Alle Ports sind mit einer 10/100 Mbit/s Autosensing-Funktionausgestattet.

Anbieter Lantronix

Anbieter Allied Telesyn

3.2.4 100BASE-T Switches

Wie bei den Repeatern gilt auch bei den 100BASE-T Switches die gleiche Aussage dass sie prinzipiell wie Switches aus dem 10 Mbit/s Ethernet arbeiten. Sie müssen nur mit einer zehn mal höheren Datenrate fertig werden. Dies wird durch den Einsatz von leistungsfähigen Prozessoren und mehr Speicher erreicht, was allerdings auch höhere Kosten nach sich zieht.

Switches sind ein fundamentales Element für die Konfiguration von Fast Ethernet Netzen, da über sie der Übergang von 10 Mbit/s auf 100 Mbit/s erfolgt und man ja normalerweise nicht alle Knoten im Netz gleichzeitig auf 100 Mbit/s umstellen kann oder möchte. Etliche Hersteller haben mittlerweile Fast Ethernet Switches im Programm, die sich, auf einem oder auch mehreren Ports, mittels des nWay-Protokolls auf die Übertragungseigenschaften der Gegenstelle (Full oder Halfduplex, 10 oder 100 Mbit/s) einstellen können. Auch bei der Erweiterung von Fast Ethernet Netzen sind sie unentbehrlich aufgrund der Restriktionen bezüglich Kabellängen und Repeatern, da durch den Einsatz eines Switches auch eine neue Collision Domain entsteht. Nicht zu vergessen auch im Fast Ethernet gilt natürlich dass mit Switches die Bandbreite im Netz erhöht wird.

Anbieter Lantronix

Anbieter Allied Telesyn

3.3 1000Base-T Gigabit Ethernet

Im Moment setzt sich 100Base-T (Fast Ethernet) immer stärker durch und bei vielen Installationen reich Fast Ethernet schon bis zum Desktop. Deswegen sind Neztwerkverwalter auf der Suche nach einer schnelleren Backbone-Technologie, die einfach zu implementieren und auch kostengünstig ist. Natürlich gäbe es wieder die Möglichkeit ATM einzusetzen, aber ATM ist sehr teuer und auch schwierig in vorhandene Ethernet-Netzwerke einzugliedern. Genau deshalb haben sich namhafte Hersteller wie 3Com, Cisco, Sun Microsystems, Bay Networks und Intel zusammengeschlossen und die Gigabit Ethernet-Allianz (GEA) gegründet. Ziel der GEA ist es, in Zusammenarbeit mit der IEEE einen Gigabit Ethernet Standard unter dem Namen IEEE 802.3z zu entwickeln. Die Anzahl an Gigabit Ethernet Produkte nimmt sprunghaft zu, sodass in naher Zukunft sich Gigabit Ethernet auch im High-Speed Backbonebereich als Standardtechnologie durchsetzen wird.

Neben der höheren Bandbreite bei Gigabit Ethernet ergeben sich für den Anwender noch weitere Vorteile: Da der Aufbau der Datenpakete und das Zugriffsverfahren identisch mit Ethernet bzw. Fast Ethernet ist, sind praktisch keine Anderungen an Management-Software, Netzwerkbetriebssystem und Anwendungsprogrammen erforderlich. Deshalb ist auch die Eingliederung in vorhandene Netze sehr einfach.

3.3.1 Zugriffsverfahren

Wie auch bei den bestehenden Ethernet-Standards IEEE 802.3 (10 Mbit/s) und IEEE 802.3u (100 Mbit/s) kommt bei Gigabit Ethernet das Kollisionsprotokoll CSMA/CD zum Einsatz kommen.

3.3.2 Komponenten

3.3.2.1 Gigabit Ethernet Server Adapter von 3Com

Mit einer Gigabit Ethernet Server Adapter - Karte ist es möglich High-End Server direkt in ein Gigabit Ethernet Netzwerk einzubinden.

Anbieter 3Com

3.3.2.2 Corebuilder 3500 von 3Com

Der Corebuilder 3500 Layer 3 Switch ermöglicht eine flexible Verbindung von Ethernet, Fast-Ethernet und Gigabit Ethernet.

Anbieter 3Com

3.3.2.3 Gigabit Switches

Anbieter 3Com

Anbieter Allied Telesyn

FDDI

FDDI ( Fiber Distributed Data Interface) ist eine Möglichkeit zur Erhöhung der Bandbreit in einem Netzwerk wenn die 10 Mbit/s von Standard Ethernet nicht mehr ausreichen. Insbesondere wenn es sich um räumlich ausgedehnte Netzwerke handelt. Durch seinen hohen Durchsatz und der grossen Zuverlässigkeit wird FDDI oft als zentrales High-Speed Backbone, z.B. zur Kopplung von Ethernet-Segmenten eingesetzt. Für den FDDI-Ethernet-Übergang werden entsprechende Produkte angeboten. Bandbreiten-intensive Stationen, wie z.B. zentrale Server, können unter Umgehung des Ethernet-Flaschenhalses direkt in den FDDI-Ring eingebunden werden.

Die Vorteile von FDDI sind die relativ hohe Nettodatenübertragungsrate, die Fehlertoleranz aufgrund der Doppelring-Topologie und die elektromagnetische Unempfindlichkeit bei Verwendung von Lichtleiter als Übertragungsmedium. Aufgrund seines MAC-Protokolls bietet FDDI eine faire und flexible Aufteilung der Bandbreite unter den Stationen. Im Gegensatz zu Ethernet ist FDDI auch für laufzeitabhängige Multimedia-Anwendungen geeignet, da es eine maximale Verzögerungszeit garantiert. Durch die Erweiterung von FDDI auch für die Verwendung von TwistedPair-Kupferkabel neben den Multimode- und Singlemode-Lichtleitern ist FDDI eigentlich eine irreführende Bezeichnung. Bei FDDI über TwistedPair-Kupferkabel spricht man deshalb auch von CDDI (Copper Distributed Data Interface).

FDDI ist ideal als schnelles Backbone-Netz. Ethernet-Segmente können über Bridges mit FDDI verbunden werden. Mit Hilfe von Translation-Bridges können Ethernet-Rechner mit FDDI-Rechner kommunizieren.

4.1 Zugriffsverfahren

FDDI arbeitet nicht wie Ethernet stochastisch mit CSMA/CD als Zugriffsverfahren, sondern deterministisch nach dem Token-Passing-Prinzip.

Stationen dürfen nicht zu beliebigen Zeitpunkten senden, sondern nur wenn sie im Besitz des Tokens sind. Um die Sendedauer und damit die zur Verfügung stehende Bandbreite fair aufteilen zu können, darf eine Station ein empfangenes Token nur für eine bestimmte Zeit behalten. Während dieser Zeit kann die Station ihre Daten auf den Ring senden. Wenn eine Station das Token empfängt, nimmt es das Token vom Ring und sendet sofort seine Daten. Hat die Station die zur Verfügung stehende Zeit beansprucht, wird das Token wieder freigegeben und wird nach dem letzten Datenframe ausgesandt.

4.2 Topologie

FDDI basiert meist auf Lichtleitern als Übertragungsmedium. Die Übertragungsrate ist 100 Mbit/s . Anders als Ethernet ist FDDI keine Bus-Topologie, sondern eine Doppel-Ring-Topologie .

Der Maximalabstand zwischen zwei Stationen liegt bei 2 km, die maximal erlaubte Länge (Umfang) eines Rings beträgt 100 km. Im Normalfall werden die Daten auf dem Primärring übertragen. Bei einer Unterbrechung dieses primären Rings bemerkt die Station vor der Unterbrechung den Fehler und überträgt den Datenblock auf den Anschluss des sekundären Rings. Der Ausgang des sekundären Rings ist nicht mit derselben Station verbunden wie der primäre, sondern mit der jeweils letzten Station rückwärts, also in der Gegenrichtung.

Das Datenpaket läuft so Station für Station durch den Ring zurück (unbearbeitet), bis es die andere Seite der Unterbrechungsstelle erreicht. Die Station dort hat ebenso die Unterbrechung erkannt und setzt das Paket wieder in der ursprünglichen Richtung auf den primären Ring auf. Die unterbrochene Stelle wird auf diese Weise überbrückt. Das Auftrennen des Rings an einer einzelnen Stelle führt also nicht zu einer Unterbrechung des Netzes. Gleiches gilt beim Totalausfall einer Station, die von den beiden benachbarten Stationen überbrückt wird. Fällt gleichzeitig eine zweite Station aus, so zerfällt der Ring in zwei Teilringe. Doch ein Ring kann nicht nur aus einzelnen Stationen, sondern auch aus Bäumen von Stationen (Baumtopologie) gebildet werden.

4.3 Kabel

Drei Kabeltypen sind für FDDI spezifiziert: Multimode-, Singlemode-Lichtleiter und TwistedPair. Der Unterschied zwischen Singlemode- und Multimode-Lichtleiter besteht im Durchmesser der lichtführenden Faser. Bei Singlemode beträgt er 8 - 10 Micron, bei Multimode sind 62.5 Micron üblich, kann aber je nach Anwendung zwischen 50 und 200 Micron betragen. Um den Kern herum befindet sich in der Regel ein Mantel von 125 Micron.

Die Kosten der beiden Kabeltypen selbst unterscheiden sich nur unwesentlich. Singlemode Anschlusskomponenten sind aber deutlich teurer als bei Multimode. Mit Singlemode kann man dafür aber grössere Entfernungen überbrücken (max. 40 km) und hat eine höhere Bandbreite zur Verfügung.

Siehe auch 1.4.5 Lichtleiter

4.4 Komponenten

4.4.1 FDDI - Adapter

FDDI - Adapter ermöglichen die Anbindung von PCs und Workstations an die High-Speed-Technologie FDDI. DAS-Adapter dienen der direkten Einbindung einer Station in den Ring.

Siehe 2.3 FDDI-Adapter

4.4.2 Konzentratoren

Konzentratoren sind die Schlüsselgeräte in der Doppelring-Topologie. Es handelt sich dabei um intelligente Hubs zum Anschluss von SAS-Stationen.

Konzentratoren können auch kaskadiert werden, so lässt sich eine baumartige Struktur aufbauen. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, einen solchen Baum mit einem Ring zu verbinden. Ein FDDI-Netzwerk kann auch lediglich als Stern aus einem Konzentrator mit daran angeschlossenen Stationen konfiguriert werden

4.4.3 FDDI/Ethernet Bridges/Switches

Als Bindeglied zwischen Ethernet und FDDI werden FDDI/Ethernet Bridges/Switches eingesetzt. Um unabhängig von einem bestimmten Hersteller zu sein, sollten Translating Bridges verwendet werden, die nach dem IEEE 802.1d, 802.3 und ANSI-FDDI-Standard arbeiten. Sie sind protokollunabhängig und erlauben die Kommunikation zwischen Rechnern am FDDI und Rechnern am Ethernet.

Auch FDDI/Ethernet Bridges/Switches können als SAS oder DAS ins Netz eingebunden werden.

Zum Beispiel der DIGITAL Multiswitch 900 von Cabletron bietet die Möglichkeit verschiedene Netze miteinander zu verbinden. Für FDDI stehen die DECconcentrator900 FDDI-Konzentrator-Module zur Verfügung. Der MultiSwitch 900 eignet sich aufgrund seiner flexiblen Backplane besonders für die Integration von FDDI und Ethernet, denn speziell dafür wurden die Module der DECswitch900-Reihe entwickelt.

ATM

ATM steht als Abkürzung für Asynchronous Transfer Mode. Hinter diesem Begriff verbirgt sich ein extrem schnelles Übertragungsverfahren für Netzwerke . ATM gilt heute als Schlüsseltechnologie der Zukunft zur Implementierung universeller HighSpeed-Netze zumal auch die Einbindung in WAN-Topologien problemlos ist, da alle grossen Netzwerkprovider ATM unterstützen.

5.1 Technologie

Bei ATM werden alle Arten von Informationen in Paketen mit fester Länge (53 Bytes) befördert, die als Zellen bezeichnet werden. Der Protokoll-Overhead dieser Zellen beträgt ca. 10%. 48 Bytes stehen für Nutzdaten zur Verfügung, 5 Bytes sind für Kontrollinformation reserviert. Aus dieser Datenstruktur resultieren einige wesentliche Eigenschaften von ATM. Durch die einheitliche Länge aller Zellen entsteht eine kalkulierbare Verzögerung bei der Übertragung beliebiger Informationen, wodurch auch bei mehreren konkurrierenden Datenströmen für die einzelnen Anwendungen garantierte Bandbreiten vergeben werden können. Das von anderen Topologien bekannte Problem längerer Pakete, die z.B. bei Filetransfers auftreten und andere Anwendungen blockieren, tritt durch die Zellstruktur bei ATM nicht auf. Die Zellengröße ist grundsätzlich für alle Dienste geeignet ist. Da nun die meisten Informationen nicht in einer einzelnen ATM-Zelle unterzubringen sind, werden die unterschiedlich langen Pakete höherer Netzwerkschichten mit dem Anpassungsmechanismus SAR ( Segmentation and Reassembly) des sendenden ATM-Adapters auf ATM-Zellen aufgeteilt und am Ziel wieder zusammengesetzt.

5.2 Schnittstellen

Eine entscheidende Rolle bei ATM spielen die Schnittstellen. Zur Auswahl stehen unter anderem die vom ATM-Forum akzeptierten SONET-Schnittstellen ( Synchronous Optical Network) mit 622 Mbit/s und 155 Mbit/s für Glasfaser und UTP-Kabel, TAXI mit 100 Mbit/s für Lichtleiterkabel und 52 Mbit/s für UTP. Die verbreitete 100-Mbit/s-TAXI-Schnittstelle kann von einigen Herstellern auch umschaltbar mit 140 Mbit/s betrieben werden; diese Lösung ist aber nirgendwo standardisiert. Die ATM-Schnittstellen und die unterstützten Kabeltypen sind in der Tabelle zusammengefasst. Zusätzliche Schnittstellen wie SONET STS48c (2.4 Gbit/s) befinden sich noch im Standardisierungsprozess oder werden nur von einzelnen Herstellern unterstützt.

5.3 Komponenten

Token Ring

Token-Ring ist eine von IBM entwickelte Netzwerktechnologie. Das Wort Token bezieht sich auf das Zugriffsverfahren. Die Bezeichnung Ring beschreibt die Topologie in Form eines physikalischen Rings. Ein Token-Ring-Netzwerk ist vor allem dann zu empfehlen, wenn Systeme auch gleichzeitig Zugang zu IBM-Rechnern erhalten sollen.

6.1 Zugriffsverfahren

Token-Ring arbeitet nach dem Token-Passing-Verfahren. Die Zugriffskontrolle ist grundlegend anders als bei Ethernet. Eine Station kann erst dann senden, wenn sie dazu die Berechtigung erhält. Diese Berechtigung wird von einem im Ring kreisenden Datenpaket  erteilt, dem sogenannten Token. Der Adapter, der zuerst eingeschaltet wurde, übernimmt die Generierung des Token. Sobald weitere Stationen im Netz hinzukommen, empfangen sie das Token, verstärken es und senden es weiter. Eine sendebereite Station erkennt am Token, ob das Netz frei ist. In diesem Fall wird das Token als belegt markiert und die Daten werden mit Absende- und Zieladresse angehängt. Die Empfangsstation bestätigt den Empfang im Token und schickt es weiter. Kommt es wieder beim Sender an, wird es als Frei-Token an die nächste Station weitergegeben. Das Zeitverhalten des Netzes wird durch die Länge des Rings und die Anzahl der Stationen bestimmt.

Bei diesem sogenannten deterministischen Zugriffsverfahren kann es im Gegensatz zu Ethernet nicht vorkommen, dass bei hoher Netzbelastung einzelne Stationen unbestimmt lange warten müssen, bis sie senden können. Token-Ring bietet eine bestimmbare maximale Wartezeit. Allerdings muss auch bei geringer Belastung immer auf ein freies Token gewartet werden, woraus sich Zeitnachteile gegenüber Ethernet ergeben können.

6.2 Kabel

Für Token-Ring gibt es unterschiedliche Kabeltypen und -anschlüsse. In der Regel wird ein STP-Kabel (Shielded TwistedPair) verwendet. Die Verkabelung erfolgt zwar sternförmig, wegen der doppelten Leitungsführung (Hin- und Rückleitung) entsteht jedoch ein physikalischer Ring.

6.3 Komponenten

Es gibt zwei unterschiedliche Token-Ring-Adapter, die sich in der Übertragungsgeschwindigkeit unterscheiden. Es gibt 4 und 16 Mbit/s Adapter. Alle im Netz befindlichen Adapter müssen mit der gleichen Übertragungsgeschwindigkeit arbeiten. Heutzutage werden fast nur noch Adapter für 16 Mbit/s produziert, aber es sind auch noch viele Netze auf 4 Mbit/s ausgelegt.

Über Multi-Station Access Units (MAUs) werden die einzelnen Stationen sternförmig angeschlossen. Die Zuführungskabel besitzen aber zwei getrennte Leiter für den Transport der Signale zu und von der Station, so dass ein physikalischer Ring realisiert wird. Mit einem einzelnen MAU kann ein funktionsfähiges Netzwerk aufgebaut werden. Für grössere Netzwerke werden mehrere MAUs eingebunden.

Netzwerkmanagement

Kabeltester

Unternehmen sind immer mehr von der Funktionsfähigkeit ihrer Netzwerke abhängig. Aus diesem Grund werden immer öfter Kabeltester zur Vermeidung teurer Netzwerkausfälle verwendet.

7.1.1) Kabeltester der Kategorie 3 und 4

Kabel in Ethernet- und Token-Ring-LANs können mit Kabeltestern dieser Kategorie überprüft werden. Einfache Modelle, wie der CableMapper (FL-620) von Fluke, eignen sich zur einfachen und schnellen Fehlersuche.

Bessere und teurere Modelle, wie der CableMeter650 (FL-650) von Fluke, eignen sich zur Messung, Überprüfung und Zertifizierung von Kabeln in LAN-Netzwerken. Mit dem CableMeter652 (FL-652) können, durch eine zusätzliche Messfrequenz, auch Token-Ring-Netze getestet werden.

7.1.2) Kabeltester der Kategorie 5

Microtest PENTASCANP

Mit dem PENTASCAN können alle relevanten Kabeleigenschaften gemessen, zertifiziert und protokolliert werden. Es können bis zu 500 Messungen gespeichert werden und über die serielle Schnittstelle auf einen PC übertragen werden.

Fluke DSP-100

Im Gegensatz zum PENTASCAN führt der DSP-100 seine Messungen digital durch. Durch die digitale Messung wird die Messzeit auf 20 Sekunden verkürzt. Genau wie der PENTASCAN verfügt auch er einen Speicher, in dem bis zu 500 Messergebnisse festgehalten werden können, und eine serielle Schnittstelle.

7.1.3) Kabeltester der Kategorie 6 und 7

OMNIScanner

Mit dem OMNIScanner können ausschliesslich TwistedPair-Kabel getestet werden. Die Überprüfung von Gigabit Ethernet, ATM und TokenRing wird mit diesem Kabeltester möglich.

Remote Monitoring

Remote Monitoring analysiert die Aktivität des Ethernet-Segments in dem er installiert ist und meldet dies einem zentralen Netzwerk-Management-System.

Fragen bei der Einrichtung eines Netzwerkes

Welche Technologie verwende ich für mein Netzwerk? (Ethernet, FDDI, ATM, )

Fast Ethernet ist heute fast schon Standard. Deshalb sollte man für den Aufbau eines neuen Netzwerkes nur mehr Fast Ethernet in Erwägung ziehen. FDDI und ATM sind meist zu teuer.

Welche Art von Kabel verwende ich? (ThickWire, ThinWire, TwistedPair, )

Hier muss individuell entschieden werden, welche Art von Kabel benötigt wird. Es hängt zumeist von der Entfernung der Stationen ab.

Welche Art von Anschluss wähle ich? (RJ45, BNC, AUI, )

Heute werden zumeist RJ45-Anschlüsse verwendet. Egal für was man sich entscheidet, auf jeden Fall sollte man beim Kauf von weiteren Komponenten darauf achten.

Die oben genannten Kriterien sind auch ein wichtiges Entscheidungsmerkmal für welche Ausführung einer Netzwerkkomponente man sich entscheidet.