Local Area Network

• Topologie: Netzwek-Struktur, wie die Knoten vebunden sind
• Knoten: Stationen in einem Netzwerk

• Topologie

  • Bus: Knoten passiv an Übertragungsmedium angeschlossen
  • Linien: Zwei benachbarte Knoten verbunden. Beliebt in der Automaiton. Keine Ausfalltoleranz.
  • Ring: Linientopologie mit verbundenen Enden. Redundant. Endlos-Schlaufen müssen verhindert werden. Doppel-Ring für hohe Verfügbarkeit.
  • Stern: Zentraler Verteiler (Hub, Switch). Entkoppelt Knoten. Single Point of Failure.
  • Baum: Hierarchische Sterntopologie.

• Übertragungsart

  • Unicast: Sende an genau einen Knoten. Paket mit Adresse des Empfängers. Belastet alle anderen nicht.
  • Broadcast: Sende an alle Knoten.
  • Multicast: Sende an Gruppe. Management der Grupper erfordert Hilfsprotokoll.

• IEEE 802.3 (Ethernet)

  • [Bitrate in Mbin/s]-[Base-/Broadband]-[Codierung des Mediums] => 100-BASE-T heisst 1GBit/s Ethernet mit Basisband-Kanalcodierung und Twisted Pair-Kabeln.

• Shared Ethernet

  • Leitungscodierung

    • Manchester-Code: Taktrückgewinnung, gleichstromfrei, nicht eindeutig bei 0-, 1-Folgen deshalb Bitsync mit Preamble, SDF.

  • CSMA/CD Zugriffsverfahren: keine zentralen Kontrollelemente, jeder Knoten autonom

    • Senden ohne Koll.: Warten bis Kanal frei, dann Preamble und SFD. Bei Kollision überlagern sich Signale und sind erkennbar an höherem Signalpegel
    • Empfang ohne Koll.: Physical-Layer sync Preablme mit Datalink-Layer und wird zum Empfangsknoten.
    • Senden mit Koll.: Bei Kollision (gleichzeitiger Sendestart) wird ein Jam-Signal (32Bit) gesendet damit die Prüfsume am Ende falsch ist. Neuer Versuch bestimmt durch Binary Exponential Backoff. Wartezeit ist vielfaches der Slot-Zeit (512 Bitzeiten).

• Ethernet-Frame 1518B + 12B)

  • Preamble (7B), Start Frame Delimiter SDF (1B) => Auf Physical-Layer, 1-0-Bitfolge mit 1-1-Bits am Ende

  • Frame (64-1518B)

    • Dest Address (6B), Src Address (6B) => 6 Byte ANSI-Adresse in Hex, Organizationally Unique Identifier (OUI) je nach Herstellerfirma, restl. 24Bits Laufnummer. I/G-Bit bei Src muss 0 sein.
      • I/G (Erstes Bit) => 0 -> Individual (MAC-Adr. für Geräte), 1 -> Group (Multi-, Broadcast)
      • U/L (Zeites Bit) => 0 -> Universally- , 1 -> Locally Administrated Address
    • Lenght/Type (2B)
      • <= 1500 effektive Anzahl Bytes in Data
      • >= 1536 Protokoll im Datenfeld (Normalfall)
    • Data (46-1500B) => Nutzdaten, Padding mit Nullbytes bei weniger als 46B Datenmenge
    • Frame Check Sequence FCS (4B) => CRC32 Checksum

  • Interpacket Gap IPG (12B) => Auf Physical-Layer, mind. 96Bit-Zeiten, min. Abstand zwischen Frames

• Repeater

  • Lösung für Limitierung durch Dämpfung
  • Segmente koppeln mit bidirektionaler Signalverstärkern (Repeater)
  • Empfängt und sendet Daten weiter, nur Physical Layer
  • Amplitude, Preamble, Flanken, Jitter wird restauriert
  • Hub (deu. Mittelpunkt) = Multiport Repeater
  • Ausgabe von Jam-Signalen bei Kollision

  • Signalunterdrückung nach 5ms Sendezeit (Jabber Suppression)

  • Begrenzung der Anzahl Repeatern

    • Round Trip Delay, Kollisionerkennung während dem Senden
    • Interpacket Gap Shrinkage,