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RVS (Fach) / RvS1 (Lektion)

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• Rechnernetz Durch Telekommunikationssystem verbundene Rechnerknoten
• Telekommunikationssystem System, das Teilnehmern Kommunikationsdienste anbietet (in der Regel selbst durch Rechnernetz implementiert)
• Verteiltes System Anwendung, deren Komponenten sich an verschiedenen Orten befinden. Komponenten sind in Rechnernetz installiert. Werden lokal von den Rechnerknoten ausgeführt und kommunizieren miteinander mit Hilfe eines Telekommunikationssystems.
• Besonderheiten verteilter Systeme Kommunikation: unzuverlässig, teuer, langsam => Lose Kopplung: Kommunikation selten, Synchronisation schwach, Fehlertoleranz => Nebenläufigkeit (Concurrency): Weitgehend unabhängige Fortschritte => Dezentrale Kontrolle: Weitgehende Autonomie, lokale Kontrolle auf Basis partieller Sichten, vollständige Sicht des globalen Systemzustands wird vermieden, da das zu teuer ist (Einfrieren)
• Dienstleistende Systeme Instanzen: Menge von Dienstnehmern Diensterbringer (offenes Subsystem) Kommunikation: vertikale Kommunikation (Abwicklung von Dienstleistungen zwischen Dienstnehmer und Dienstleister) horizontale Kommunikation (Zwischen Dienstnehmern) Kommunikationssysteme: in der Zeit: Datenhaltungssystem im Raum: Telekommunikationssystem Dienstleistungen dienen dem Nachrichtenaustausch zwischen Dienstnehmern Diensterbringer interpretiert Nachrichten nicht
• Kommunikationsdienst Bietet Teilnehmern Dienstleistungen zum Nachrichtenaustausch an. Wichtige Eigenschaften der Dienstleistungen betreffen: Partneradressierung Datagramme (verbindungslose Kommunikation, z.B. UDP) Verbindungsorientierung: Verbindungen und virtuelle Verbindungen (z.B. TCP) Zwei-/Mehrpartnerkommunikation (Uni-/Multi-/Broadcast) Richtung (Simplex, Duplex, Halbduplex)  
• Kommunikationsdienst: Sichten Statische Sicht: Die Dienstschnittstelle ist gegliedert in Dienstzugangspunkte welchen Dienstadressen zugeordnet sind. Dynamische Sicht: An der Dienstschnittstelle treten im Verlauf der Zeit Ereignisse auf: Die Anforderung und Ausführung einer Dienstleistung repräsentiert sich in zusammengehörigen Dienststimuli und Dienstreaktionen.
• Dienstnehmer-Rollen und Dienstformen Rollen: Initiator, Anrufer, Client, Kunde Beantworter, Ausführer, Server, Dienstleister Grundformen: Unbestätigter Dienst: Request (Anforderung) -> Indication (Anzeige) Bestätigter Dienst: Request (Anforderung) -> Indication (Anzeige)/Response(Antwort) -> Confirmation (Bestätigung)
• Kommunikation und Kontext - Datagramme und Verbindungen Kommunikation ohne Kontext - Datagramm Dienst enthält alle benötigten Informationen (z.B. Brief, Telegramm, UDP-Datagramm) Kommunikation im Kontext - Verbindung Verbindung wird aufgebaut, Kommunikation entlang der Verbindung, Verbindung wird abgebaut (z.B. Telefon, TCP-Verbindung)
• Kommunikationsdienste - Richtungsbetrieb Simplex (nur eine Richtung): A -> B A -> B A -> B   Duplex (Beide Richtungen, Überkreuzung möglich): A -> B A <- B A -> B   Halbduplex (Beide Richtungen, Überkreuzung nicht möglich): A -> B A -> B A <- B
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• Kommunikationsdienst - Nachrichtenreihenfolge Auslieferungsdisziplin: reihenfolgentreue (FIFO) zufällig priorisierte FIFO-Queues
• Kommunikationsdienst - Qualität Leistung: Nachrichtenlaufzeit, Verzögerung Durchsatz (Bandbreite, Bitrate) Entfernung Zuverlässigkeit: Verfügbarkeit Fehler Kosten: Grundkosten Dienstleistungskosten Datensicherheit: Verfälschung/Integrität Vertraulichkeit Zurechenbarkeit
• Fehlerarten Verfälschung Phantom Duplikat Verlust Vertauschung
• Protokolle: Definition Ein Protokoll ist eine Menge von Regeln und Formaten (semantisch und syntaktisch), die das Kommunikationsverhalten von Instanzen zur Ausführung von Funktionen regelt. Alle Kommunikationsaktivitäten im Internet werden von Protokollen bestimmt. Protokollstandards ermöglichen die Offenheit des Internets für Komponenten unterschiedlichster Bauart. Ein Kommunikationsprotokoll definiert das Kommunikationsverhalten von Instanzen, welche einen Basis-Kommunikationsdienst nutzen, um einen (höherwertigen) Ziel-Kommunikationsdienst zu erbringen. Es wird definiert über: Zieldienst Basisdienst Instanzenverhalten PDU-Formate
• Schichtung von Diensten und Protokollen Schicht 2 (Schließt Schicht 2 und Schicht 1 ein): erbrachter Dienst Instanzen und Protokoll der Schicht Schicht 1 (Schließt Schicht 0 ein): erbrachter Dienst Instanzen und Protokoll der Schicht Basisdienst - Medium (Schicht 0)
• Internet Millionen vernetzter Computer (Endsysteme, Hosts) PCs, Server Toaster, Cola-Automaten Kommunikationsleitungen Kupfer-, Glasfaserleitungen Funk, Satellitenfunk Transitsysteme (Router) leiten Daten weiter
• Internet - Struktur Netz-Peripherie End-Systeme (PCs, Workstations, Server) Netz-Kern Transitsysteme (Router, ein Netz von Netzen) Subnetze Teilnetze Übertragungsmedien: Kommunikationsleitungen
• Internet - Peripherie End - Systeme (Hosts) beherbergen Applikationen und Server-Programme sind Endpunkte der Verbindung Client-Server-Modell Client stellt Anfangen und erhält Service Server ist "immer" verfügbar Peer-To-Peer-Modell keine dedizierten Server z.B. KaZaA
• Internet - Datentransportdienste TCP - Transmission Control Protocol - verbindungsorientiert Zuverlässiger Datentransfer in richtiger Reihenfolge UDP - User Datagram Protocol - verbindungslos Unzuverlässiger Datentransfer
• Internet - Kern Geflecht von verbundenen Routern Leitungsvermittlung (circuit switching) pro Verbindung eine Leitung (Telefonnetz) Paketvermittlung (packet switching) Daten werden in einzelnen Paketen durch das Netz geschickt (Briefpost)
• Netz-Kerne (allgemein) - Multiplexing Benutzung einer Verbindungsleitung durch mehrere Verbindungen Die Netz-Resource (z.B. Bandbreite) wird aufgeteilt Die "Teile" werden einzelnen Verbindungen zugeteilt Keine Mitbenutzung unbenutzter "Teile" durch andere Verbindungen Die Aufteilung der Bandbreite erfolgt durch Frequenzmultiplexing (frequency division) oder Zeitmultiplexing (time division)
• Netz-Kerne (allgemein): Paketvermittlung Der Datenstrom wird in seperat zu transportierende Pakete aufgeteilt. Mehrere Verbindungen teilen sich eine Leitung. Jedes Paket nutzt die volle Bandbreite Die Ressourcen werden nach Bedarf genutzt. Keine garantierte Bandbreite für den Datenstrom. (Die Summe der benötigten Ressourcen kann die Summe der vorhandenen übersteigen) Pakete im Puffer warten auf freie Ressource (Store and Forward - Prinzip)
• Netz-Kerne (allgemein): Routing Datagramm-Netz Die Zieladresse bestimmt den nächsten Hop Verschiedene Pakete des selben Datenstroms können unterschiedliche Wege nehmen Virtual-Circuit Netz (VC, virtuelles Leitungsnetz) Jedes Paket hat eine Marke (Tag), die den nächsten Hop bestimmt Pfad wird beim Verbindungsaufbau festgelegt Router speichert Verbindungsdaten  
• Physikalische Medien Verdrillte Adernpaare (geschirmt, ungeschirmt) Koaxialkabel Glasfaser Funkkanäle (erdgebunden, Satelliten)  
• Verzögerung in Paketnetzen Knoten-Verarbeitung Warteschlangen-Aufenthalt Übertragungsverzögerung (Paketlänge und Übertragungsrate) Signalverzögerung (Ausbreitungsgeschwindigkeit der Signale in Medium)
• Verzögerung-Bandbreiten-Produkt Relative Bedeutung von Nachrichtenlaufzeit und Bandbreite für kurze Nachrichten ist die Laufzeit wichtiger als die Bandbreite für lange Nachrichten ist die Bandbreite wichtiger als die Laufzeit Produkt aus Bandbreite und Laufzeit entspricht der Datenmenge die sich im Transit befinden kann  
• Schichtenmodelle ISO/OSI Kommunikation Offener Systeme - Basis-Referenzmodell allgemeines Modell, das sich auf die logische Architektur konzentriert (Welche Funktionen können in welchem Zusammenhang in einer Kommunikation auftreten?) TCP/IP Internet-Protokollstack Für (beinahe) alle Systeme implementiert  
• ISO/OSI-Basisreferenzmodell: Schichten Anwendungsschicht (Application Layer) Darstellungsschicht (Presentation Layer) Kommunikationssteuerungsschicht (Session Layer) Transportschicht (Transport Layer) Vermittlungsschicht (Network Layer) Sicherungsschicht (Data Link Layer) Bitübertragungsschicht (Physical Layer)
• Anwendungsschicht höchste Ebene, stellt die Kommunikationsdienstleistungen bereit, die direkt von einer Anwendung benötigt werden
• Darstellungsschicht reicht die Dienstleistungen des Session-Dienstes weiter stellt Dienstleistungen bereit, mit denen sich Anwendungsprozesse über die Syntax der Nachricht abstimmen können
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• Kommunikationssteuerungsschicht bietet Dienstleistungen an, die zur Eröffnung, Durchführung und Beendigung einer Kommunikationsbeziehung (Session) notwendig sind. Dienstleistungen zur Realisierung anwendungsnaher Fehlerbehandlungsmaßnahmen: Synchronisation, Wiederaufsetzen, Stornieren, Unterbrechen, Wiederaufnehmen
• Transportschicht bildet Transportsystem erweitert Endsystemverbindungen (Rechner - Rechner) zu Anwenderverbindungen (Anwender - Anwender) Anwender = Anwendungsprozesse behandelt Ende-zu-Ende-Qualitätsaspekte
• Vermittlungsschicht bildet Datennetz unterstützt beliebige Konnektivität im Netz
• Sicherungsschicht je Link stellt zuverlässige Links zur Verfügung Flußkontrolle, Fehlererkennung und -korrektur
• Bitübertragungsschicht je Link stellt ungesicherte Links für die Übertragung von Bitfolgen zur Verfügung
• ISO/OSI-Basisreferenzmodell: Begriffe (N)-Schicht/(N)-layer Alle Instanzen einer Hierarchie-Ebene (peer-entities). Diese kommunizieren über den Basiskommunikationsdienst (N-1)-Dienst und erbringen den Zielkommunikationsdienst (N)-Dienst. (N)-Dienst/(N)-service Fähigkeit der (N)-Schicht (und der Schichten darunter), die der (N+1)-Schicht an der Grenze zwischen (N)-Schicht und (N+1)-Schicht zur Verfügung gestellt wird. (N)-Protokoll/(N)-protocol Verhaltens- und Formatfestlegungen (semantisch und syntaktisch) zum Kommunikationsverhalten der (N)-Instanzen. (N)-Dienstzugangspunkt/(N)-service-access-point Punkt, an dem der (N)-Dienst den (N+1)-Instanzen (oder Nutzern) zur Verfügung gestellt wird. (N)-Adresse/(N)-address Kennung, zur Identifikation eines (N)-Dienstzugangspunkts. (N)-Protokolldateneinheit/(N)-PDU/(N)-protocol data unit Nachricht welche (N)-Instanz gemäß (N)-Protokoll einer anderen (N)-Instanz sendet, besteht aus (N)-Protokollinformation: (N)-PCI Nutzdaten der (N+1)-Instanzen
• TCP/IP Protokollstapel application layer unterstützt verteilte Applikationen. umfasst die ISO/OSI Schichten 5,6, und 7. Anwendungsprotokolle: FTP, SMTP, HTTP, SNMP, DNS,... transport layer Datenübertragung von Anwendung zu Anwendung (Port zu Port) Transportprotokolle: TCP, UDP network layer transportiert (routet) Datagramme von Endsystem zu Endsystem Internet-Protokoll IP, Routing-Protokolle data link layer Datentransfer zwischen benachbarten Systemen PPP, Ethernet physical layer Bitübertragung auf der Leitung oder im Funkkanal RS-232, Ethernet

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