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Netzwerke (Subject) / Grundlagen (Lesson)

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• Welche drei Medien zum Zweck der Datenkommunikation sind weit verbreitet? Metall / Kupfer (Strom / Spannung)Glasfaser (Licht)Äther (elektromagnetische Wellen)Schall / Ultraschall
• Was ist analoges und was ein digitales Netz? analog: Bei einem analogen Netz werden die Funksignale durch die Modulation von Schwingungsfrequenzen übertragen. Auf eine konstante Trägerfrequenz werden schwingende Informationssignale aufmoduliert. Die Veränderungen von der Stärke des Wellenaussschlages und Frequenz ergeben dabei die Information. digital: Bei einem digitalen Netz werden Ketten von 1/0 (Ja/Nein) Informationen übertragen, deren Zahl und Reihenfolge die übertragene Information enthält.
• Was wird unter einer ungeraden Parität verstanden? Und was unter einer geraden? Wozu dient das Verfahren der Parität? Ein Paritätsbit (PY) ist ein zeichendiskretes Prüfbit, das zur Fehlererkennung in der Paritätsprüfung eingesetzt wird. Das Paritätsbit wird zu den Datenbits hinzugefügt, wodurch die Bitsumme gerade oder ungerade wird. Empfangsseitig wird die Bitsumme überprüft.   Entspricht die Bitsumme nicht der vorgegebenen Parität, - die beispielsweise gerade sein muss - dann liegt ein Übertragungsfehler vor. Eine gerade Parität ist dann gegeben, wenn durch das hinzugefügte Bit die Gesamtzahl der Einsen in einer Dateneinheit geradzahlig wird. Ist das Paritätsbit immer 1, spricht man von einer Mark-Parität.
• Das Verfahren der Paritätsprüfung hat einen Nachteil. Welcher ist dies? Bei einer geraden Parität können nur ungerade fehlerhafte Bitfolgen entdeckt werden und umgekehrt.
• Welche zwei prinzipiellen Verfahren zur Erkennung von Bitfehlern innerhalb eines Pakets gibt es? Parität und Prüfsummenbildung Bei der Prüfsummenbildung werden die Bytes eines Blocks als integer Werte betrachtet und durch eine mathematische Funktion verarbeitet, welche einen besonderen Wert berechnet, der repräsentativ für den gesamten Block ist. Diese Prüfsumme würde schon bei einer minimalen Änderung des Blockes verändert und ein Fehler daher sofort erkannt werden.
• Aus welchen Bestandteilen besteht ein Datenpaket? Welcher Bestandteil muss immer vorhanden sein? Header - Verwaltungsinformationen    ( pflicht )Body     - DatenTrailer   - Daten zur Fehlererkennung  ( optional )
• Was wird unter einem Zeitmultiplexverfahren verstanden? Und was unter einem Frequenzmultiplexverfahren? Zeitmultiplexing: Ein Zeitfenster wird exklusiv einem Sender zugeordnet. (Sie wechseln sich bei der Nutzung der Leitung ab) Frequenzmultiplexing: Es werden verschiedene Frequenzen fürs Senden genutzt, die sich nicht gegenseitig stören. Somit ist gleichzeitiges Senden möglich.
• Wie sieht der grundsätzliche Aufbau einer Bitkette bei der asynchronen Datenübertragung eines Bytes samt Fehlererkennung auf dem Medium aus? Und wie ohne Fehlererkennung? Vor dem Senden eines Bytes ist zunächst stets eine Pause, in der das Signal für 0 gesendet wird. Vor dem Senden der Informationen wird ein 1-Bit gesendet, das zur temporären Synchronisation des Empfänger-Taktgenerators dient und anschließend die festgelegte Anzahl an Bits gesendet. Am Ende werden noch ein oder zwei Stoppbits zum Ausklingen in die Pause gesendet. Es gibt keinen einheitlichen Datentakt.
• Durch welche Vereinbarung zwischen Sender und Empfänger wird es möglich, dass der Empfänger erschließen kann, dass der Sender nichts gesendet hat? Beachten Sie dabei, dass auf der Leitung immer ein eindeutiges Signal mit der Bedeutung 0 oder 1 lie Bei der asynchronen Übertragung gibt es Start und Stopbits, die dem Empfänger eine Pause des Senders vermitteln. Bei der synchronen Übertragung werden Start und Stopbits weggelassen, dafür werden vom Sender permament Bytes mit der Bedeutung "nichts" gesendet. Informationen werden dann vom Sender mit Hilfe von Paketen übertragen, danach folgt entweder ein weiteres Paket oder aber die Synchronisationszeichen mit den eben erwähnten nichtssagenden Bytes.
• Wozu dient ein Modem? Für welche Arten von Netzen sind Modems erforderlich? Für was ist das Wort „Modem“ ein Kürzel? Modem bildet sich aus den Worten Modulator und Demodulator.Binäre Daten werden vom Sender in analoge moduliert und vom Empfänger werden die analogen Daten wieder in binäre/digitale Daten demoduliert.Das Modem ist eine Datenübertragungseinrichtung und dient zur Übertragung analoger Signale zwischen digitalen Geräten.
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• Worin besteht der wichtigste Unterschied zwischen der synchronen und der asynchronen Übertragungsart? Welche der beiden Übertragungsarten ist leistungsfähiger? Bei der synchronen Datenübertragung wird die Übertragung einzelner Bits zwischen Sender und Empfänger mit einem Taktsignal zeitlich synchronisiert. Es müssen dabei gleiche Taktfrequenzen zwischen Sender und Empfänger vorliegen, es besteht dadurch eine starre Phasenbeziehung zwischen den Signalen. Bei der asynchronen Übertragung hingegen werden Sender und Empfänger nur während der Dauer der Übertragung synchronisiert, danach können sie asynchron werden. Es liegt dann keine starre Phasenbeziehung mehr vor und es können beliebig lange Pausen auftreten. Die synchrone Datenübertragung ist wesentlich leistungsfähiger, bei der älteren asynchronen Datenübertragung wird die Leitung nur zu 70% ausgenutzt.
• Welche üblichen Modulationsverfahren zur Kodierung digitaler Signale für analoge Netze gibt es? Nennen Sie drei. Frequenzmodulation - es wird das Signal, digital oder analog, durch unterschiedliche Frequenzen kodiert Amplitudenmodulation - es wird das Signal, digital oder analog, durch unterschiedliche Signalstärken kodiert Phasenmodulation - wird das digitale Signal durch ein kontinuierliches Sinus-Signal oder durch einen Phasensprung (Auslassen eines Kurvenbereichs) kodiert
• Beschreiben Sie das Prinzip der Pulse Code Modulation. Werden hierbei digitale Daten für ein analoges Netz aufbereitet? Die Pulse Code Modulation (PCM) ist ein Pulsmodulationsverfahren, das ein analoges Signal in ein zeit - und wertdiskretes digitales Signal umsetzt. Bei der PCM werden zunächst in einem festen Zeitraser Abtastungen pro Sekunde durchgeführt, die den Spannungswert der Kurve (analoges Signal) messen. Die Spannungswerte werden entsprechend den diskreten Intervallen gerundet (Quantisierung), wobei die Nummer des Intervalls den Kodierungswert ergibt. Die kontinuierlich gemessenen Kodierungswerte werden dann sequentiell übertragen. Die empfangenen Kodierungswerte werden Spannungswerte zugeordnet, die schnell genug erzeugt werden. Das Ergebnis ist eine rechteckförmige Kurve.
• Welche Idee macht das Manchester-Codierungsverfahren aus? Beim Manchester-Codierungsverfahren tragen die Flanken des Signals, bezogen auf das Taktsignal die Information. Mit Flanken sind dabei die Übergänge zwischen den beiden Signalzuständen high (H) and low (L) gemeint. Eine fallende Flanke bedeutet eine logische 1, eine steigende Flanke eine logische Null.
• Welche drei „Reinformen“ für Topologien von Netzwerken gibt es? Stern - zentraler Teilnehmer (Hub/Switch), alle sind mit einer Punkt zu Punkt Verbindung an ihm angeschlossen Bus - alle Geräte sind mit demselben Übertragungsmedium verbunden (keine aktiven Komponenten dazwischen) Ring - jeweils zwei Teilnehmer sind über eine Punkt zu Punkt Verbindung miteinander verbunden (gemeinsam bilden sie einen Ring)
• Was bedeuten die Kürzel LAN, WAN und MAN? LAN (Local Area Network)Netzwerk innerhalb eines Gebäudes, Gebäudekomplexes, meistensinnerhalb eines Grundstücks, Bereich bis 500m Radius. MAN (Metropolitan Area Network)Stadtnetzwerk: innerhalb Stadt oder größeren Gemeinde, Bereich bis 10 km Radius WAN (Wide Area Network)Netzwerk, was über ein MAN hinaus geht Heute wird eigentlich stattdessen vom "Internet" geredet.
• Was ist ein „Handshake“? Ist ein Handshake eine Form der Bestätigung von Paketen? Ein Handshake beschreibt das Prinzip, nach einer Sendeoperation immer auf eine Bestätigung oder Ablehnung des Empfängers zu warten. Dies beschreibt aber lediglich den 2-Wege Handshake. Es gibt noch weitere Formen wie z.B. den 3-Wege Handshake
• Bei Protokollen können Deadlocks auftreten. Was ist ein Deadlock? Skizzieren Sie ein kleines Beispiel dafür samt Skizze des Ablaufs. Ein Deadlock beschreibt das Warten auf ein Ereignis, das nicht eintreten kann. Es ist daher ein strukturell logisches Problem. Als Beispiel dient ein Protokoll, nach dem der Empfänger nur eine Bestätigung senden darf, wenn er ein Paket empfangen hat und der Sender nur weiter senden darf, wenn er eine Bestätigung vom Empfänger erhalten halt. Wenn nun ein Paket während der Datenübertragung verloren geht, bleibt die gesamte Kommunikation stehen weil weder Sender noch Empfänger dazu befugt sind etwas zu unternehmen.
• Wie kann der Verlust eines Pakets direkt nach dem Empfang eines (anderen) Pakets festgestellt werden? Durch Nummerierung der Pakete. Der Empfänger erkennt das das erhaltene Datenpaket in der chronologisch falschen Reihenfolge vom Sender abgeschickt worden ist und verwirft das Paket. Danach kommt es über den Time-Out Mechanismus zur Wiederholung des Sendevorgangs.
• Wie lässt sich der Verlust eines Pakets erfolgreich behandeln? Durch die Nutzung eines Handshake Protokolls lässt sich der Verlust eines Paketes feststellen und behandeln. Der Empfänger erhält das vom Sender geschickte Datenpaket nicht und schickt daher auch keine Bestätigung zurück. Durch den Time-Out Mechanismus des Senders wird das verloren gegangene Paket vom Sender nach einiger Zeit erneut geschickt.
• Welche drei Flusskontroll-Verfahren sind üblich? Erläutern Sie diese. Das erste Verfahren bilden Halt/Weiter Meldungen. Hat der Empfänger für weitere Pakete keine Kapazität, sendet er ein XOFF (Stopp) -Signal, hat er wieder Kapazität, dann ein XON (weiter) -Signal. Das XOFF Signal muss früh genug vom Empfänger gesendet werden weil der Sender ein angefanges Paket nicht abbrechen kann, dabei kann unter Umständen auch das XOFF Signal selbst verloren gehen. Das zweite Verfahren ist das Kredit – Verfahren. Der Empfänger erlaubt dem Sender eine bestimmte Menge von Pakete zu senden über Kreditpunkte. Nach jedem Senden wird ein Kredit-Punkt entfernt. Hat der Sender keine Punkte, so muss er schweigen. Der Empfänger kann jederzeit den Kredit erhöhen. Das Sliding Window-(Schiebefenster) Verfahren ist eine Kombination aus Flusskontrolle und Bestätigung, wobei es möglich ist, mit einem Paket mehrere Empfangene zu bestätigen, indem die höchste Nummer aller zu bestätigenden Pakete übertragen wird (Pakete mit niedrigerer Nummer sind damit mitbestätigt). Ein Fenster ist ein Bereich von aufsteigenden Paketnummern, die ohne Bestätigung vom Sender für weitere Pakete benutzt werden können. Die Fenstergröße (Windowsize) ist damit der maximale Vorlauf, den der Sender gegenüber dem Empfänger haben darf (entspricht dem Kreditrahmen im vorherigen Verfahren). In der Praxis kommen Fenstergrößen im Bereich von 4 bis 16 vor.
• Was ist grundsätzlich eine virtuelle Verbindung? Nennen Sie die drei Phasen einer virtuellen Verbindung. Sind virtuelle Verbindungen ohne Phasen sinnvoll? Wie sähen diese dann aus? Eine virtuelle Verbindung ist die Realisierung einer Nachbildung einer realen Verbindung mit deren erwünschten Eigenschaften. Alle Verbindungen, die auf Medien aufsetzen (dh. Nicht die Medien selbst) sind virtuelle Verbindungen. Virtuelle Verbindungen müssen in einem Dialog zwischen den Multiplexern vereinbart werden. Es gibt dafür 3 Phasen: Die Aufbauphase, die Datentransferphase (Betriebsphase) und die Abbauphase. Eine virtuelle Verbindung kann auch durch die Zusammensetzung mehrerer Teilverbindungen realisiert werden. Dies geschieht in der Aufbauphase. Auf die Abbauphase kann bei solchen virtuellen Netzwerkverbindungen unter Umständen verzichtet werden, in etwa wenn eine dauerhafte Verbindung eingerichtet werden soll. Auch möglich ist eine Paketvermittlung, bei der lediglich ein Weg durch das Netzwerk festgelegt wird, der dann von allen Paketen der Virtuellen Verbindung genutzt wird.
• Worin besteht das Ziel des Routings? Das Routing ist ein Verfahren zur Bestimmung des Weges der Datenpakete durch ein Netzwerk. Bei verbindungsorientierten Netzen wird das Routing einmalig zum Beginn der Verbindung durchgeführt. Alle Pakete nehmen dabei denselben Weg durch das Netz. Bei verbindungslosen Netzen wird das Routing für jedes Paket einzeln durchgeführt. Jedes Paket wird individuell durch das Netzwerk befördert, was die Reihendolge der Pakete beim Empfang verändern kann. Durch Routing können Pakete schneller vom Sender zum Empfänger befördert werden, weil ihnen der kürzeste Weg zum Empfänger gewiesen werden kann.
• Wann sind Nullmodems notwendig? Wann Cross-Over-Kabel? Was ist das Entscheidende bei einem Nullmodem bzw. Cross-Over-Kabel? Ein Nullmodem ist eine Drahtverbindung mit vertauschten Leitungen (um beim Senden/Empfangen verschiedene Adern zu nutzen, aber trotzdem die selbe Pinbelegung zu haben).Es verbindet zwei gleiche Geräte (Computer) über deren serielle Schnittstelle, damit diese Daten austauschen könen. Im Bereich der Ethernet-Netzwerktechnik ist das entsprechende Bauteil das Cross-over-Kabel.
• Was wird unter Broadcast-Senden verstanden? Und was unter Broadcast-Empfangen? Im Normalfall kennt der Sender den Empfänger und der Empfänger den Sender (Unicast und Multicast). Broadcast-Sender schicken hingegen an beliebige, den Sendern unbekannten Empfängern Datenpakete. Dies können auch beliebig viele Empfänger sein, die Spanne reicht von allen Empfängern im Netz des Senders bis zu keinem einzigen. Ein Broadcast wird vor allem dann verwendet, wenn die Adresse des Empfängers (bzw. der Empfänger) beim Verschicken der Datenpakete noch unbekannt ist.

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