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Datenkommunikation (Fach) / Datennetze (Lektion)

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• Beschreiben Sie die AMI-Leitungscodierung! Ternäre Signal-Kodierung ("-" / "=" / "+"). 􀂆 Ein 1-Bit wird durch alternierende (Alternating) "+"- und "-"-Signale dargestellt (Wechselregel), ein 0-Bit durch ein "="-Signal.   Eigenschaften 􀂆 Taktrückgewinnung leicht 􀂆 Nach Senden einer Anzahl von n Nullen (im Beispiel: n = 3) wird statt eines "="-Signals ein die Wechselregel verletzendes "+"- bzw. "-"-Signal gesendet. 􀂆 Gleichanteile ausgleichbar Seite 129
• Wo liegen je 2 Vor- und Nachteile mehrwertiger Leitungscodierungen? (KEINE LÖSUNG) KEINE LÖSUNG
• Was versteht man unter Modulation? Welches sind die gängigen Modulationsarten? Modulation ist die Veränderung einer Schwingung (= Trägerschwingung) entsprechend dem Verlauf eines zweiten Signals (= Nutzsignal) Grundannahme 􀂆 Sinusförmige Trägerschwingung 􀂄 Abhängig davon, ob die Amplitude A, die Frequenz f oder die Phase ϕ durch das modulierende Signal verändert wird, unterscheidet man folgende Modulationsverfahren 􀂆 Amplitudenmodulation 􀂆 Frequenzmodulation 􀂆 Phasenmodulation
• Unterscheiden Sie die Phasenzustands- von der Phasendifferenzmodulation! Variante 1: Phasenzustandsmodulation: 􀂆 1-Bit: Träger und moduliertes Signal in Phase 􀂆 0-Bit: moduliertes Signal eilt Trägersignal um 180° voraus 􀂆 Trägersignal als Referenzsignal nötig Seite 138   Variante 2: Phasendifferenzmodulation 􀂆 0-Bit: Phasensprung im modulierten Signal um 90 Grad 􀂆 1-Bit: Phasensprung um 270 Grad 􀂆 Referenzsignal wird nicht mehr benötigt Seite 139
• Was versteht man unter Multiplexing? Mehrfachnutzung von Übertragungswegen 􀂆 Mehrere logische Übertragungen werden parallel oder zeitlich verzahnt auf einem physikalischen Verbindungsweg ausgeführt Vorteile 􀂆 bessere Auslastung von Übertragungswegen 􀂆 Kostenvorteil durch Ressourcen-Sharing Seite 144
• Unterscheiden Sie synchrones und asynchrones Zeitmultiplexing! Zeitscheibenbasierte Zuteilung der kompletten Übertragungsbandbreite des Übertragungsweges an jeweils genau einen Kanal 􀂄 Nachteile von FDM und STDM 􀂆 Vordefinierte Zahl logischer Kanäle 􀂆 Von einem Kanal nicht benutzte Zeitscheiben werden nicht für andere   sendebereite Kanäle verfügbar gemacht Seite 148   Kanalzuteilung On-Demand 􀂆 Datenblöcke werden in Pakete begrenzter Maximalgröße aufgeteilt (damit ein Sender den Kanal mit einem Paket beliebiger Größe nicht beliebig lange belegen kann) 􀂆 Einreihung in Paket-Warteschlange gemäß Zuteilungsstrategie 􀂆 Paketverlust bei Warteschlangenüberlauf (Congestion)   􀂆 Paketheader enthält Verbindungsinformation (Packet Switching) Seite 149
• Welche Übertragungsmedien kennen Sie? Welches sind jeweils deren besondere Vorteile? Verbindungen basieren auf einer Vielzahl unterschiedlicher physikalischer Medien, darunter 􀂆 Twisted Pair (verdrillte Kupferkabel) 􀂆 Koaxialkabel (Fernsehkabel) 􀂆 Lichtwellenleiter („Glasfaser“) 􀂆 Vakuum (Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot) 􀂄 Daten lassen sich mit unterschiedlichen Techniken über jedes dieser Medien übertragen 􀂄 Kriterien der Medienauswahl 􀂆 Benötigte Datenübertragungsrate 􀂆 Geforderte Reichweite 􀂆 Damit verbundene Kosten   Seite 166 – Seite 189
• Wovon hängt die Medienauswahl ab? 􀂄 Kriterien der Medienauswahl 􀂆 Benötigte Datenübertragungsrate 􀂆 Geforderte Reichweite 􀂆 Damit verbundene Kosten   Seite 166 – Seite 189
• Was versteht man unter Kabelkategorien? Daten lassen sich mit unterschiedlichen Techniken über jedes dieser   Medien übertragen
• Unterscheiden Sie die Multimode-Stufenfaser von der Multimode-Gradientenfaser von der Monomode-Glasfaser! Seite 166 – Seite 189  
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• Was bedeutet ein hohes Bandbreiten-Längen-Produkt? KEINE LÖSUNG KEINE LÖSUNG
• Welche Formen der nicht-leitungsgebundenen Datenübertragung kennen Sie und welche 6 Vor- und Nachteile sind damit verbunden? (KEINE LÖSUNG) KEINE LÖSUNG
• Nennen Sie wesentliche Steuerleitungen der V.24-Schnittstelle? Request To Send (RTS): Steuerleitung wird gesetzt, falls DEE die DÜE darüber informieren möchte, daß Daten übertragen werden sollen. Entscheidet die DÜE, daß das ok. ist, setzt diese die CTS-Leitung - danach beginnt die DEE mit der Datenübertragung. 􀂄 Clear To Send (CTS): Wird durch die DÜE gesetzt, nachdem ein RTS-Signal empfangen wurde, um der DEE anzuzeigen, daß sie übertragen kann. 􀂄 Data Terminal Ready (DTR): Wird durch die DEE gesetzt, um die DÜE darüber zu informieren, daß die DEE jetzt bereit dazu ist, Daten zu empfangen oder zu senden. 􀂄 Data Set Ready (DSR): Wird durch die DÜE gesetzt u.a. als Antwort auf ein DTR der DEE. Die DEE überwacht diese Leitung, um zu prüfen, ob die DÜE bereit ist. 􀂄 Receive Signal Line Detect (RSLD): Wird durch die DÜE gesetzt, um der DEE zu signalisieren, daß die DÜE Verbindung zu einer weiteren DÜE aufgebaut hat. Ist auch als Carrier Detect (CD) bekannt. 􀂄 Transmit Data (TD): Datenleitung für bitweises Senden. 􀂄 Receive Data (RD): Datenleitung für bitweises Empfangen. 􀂄 Protective Ground (PD): geerdeter Anschluß   􀂄 Signal Ground (SG): Masse; Referenz für alle Steuer- u. Datenleitungen Seite 155
• Wobei hilft ein Null-Modem-Kabel? Mit Hilfe eines speziellen Null-Modem-Verbindungskabels wird beiden DEEs vorgegaukelt, dass sie jeweils mit DÜEs kommunizieren Seite 158
• Welche Rolle spielen Start- und Stoppbits beim V.24-Datentransfer? Da der Empfänger nicht zwischen einer ruhenden Leitung und einem initialen 1-Bit unterscheiden kann, sendet der Sender vorab ein zusätzliches 0-Bit als Startbit, dem dann die eigentlichen Datenbits des Zeichens ununterbrochen Folgen Danach muss die Datenleitung für eine Mindestdauer ruhen: das ist wiederum genau die Zeit, die zur Übertragung eines einzelnen Bits benötigt wird   (=Stoppbit)
• Welche 5 grundlegenden Netzwerktopologien kennen Sie? Netz-Topologie 􀂆 Struktur der Zusammenschaltung der am Netz beteiligten Rechner bzw. Netzkomponenten 􀂄 Basistopologien 􀂆 Ring 􀂆 Bus 􀂆 Stern / Baum 2D-Gitter und Arrays Irreguläres, teilweises und vollständig vermaschtes Netz   (Clique, n-dimensionaler Würfel)
• Was ist der Unterschied zwischen physikalischer und logischer Topologie? Logische Stern-Topologie (hängt wesentlich von Netzwerksoftware ab) Seite 193
• Was versteht man unter strukturierter Verkabelung? Was versteht man in diesem Zusammenhang unter dem Primär-, Sekundär- und Tertiärbereich? Heute existiert ein allgemeines Strukturmodell (genormte Topologie) für die Verkabelung, das als „Strukturierte Verkabelung“ normiert wurde Seite 197 Primär: Geländeverkabelung Sekundär. Gebäudeverkabelung Tertiärbereich Etagenverkabelung
• Was sind die Aufgaben der Sicherungsschicht? Fehlerfreie, effiziente Übertragung von Bitströmen zwischen benachbarten Datenstationen
• Muss die Sicherungsschicht in LANs anders arbeiten als in WANs (mit Begründung)? KEINE LÖSUNG KEINE LÖSUNG
• Welches Prinzip setzt die Sicherungsschicht zur Erfüllung ihrer zentralen Aufgabe ein? KEINE LÖSUNG KEINE LÖSUNG
• Skizzieren Sie qualitativ den Zusammenhang zwischen Nutzdatenrate und Rahmengröße bei fehlerbehafteten Übertragungskanälen! Seite 233? Ff
• Was sind Paritätsbits und was kann man quantitativ mit ihnen erreichen? KEINE LÖSUNG KEINE LÖSUNG
• Unterscheiden sie fehlererkennende von fehlerkorrigierenden Datenübertragungsverfahren! KEINE LÖSUNG KEINE LÖSUNG
• Woraus bestehen Rahmen? Seite 237
• Was ist ein Code? Code = Menge aller Codeworte
• Was versteht man unter dem Hamming-Abstand zweier Binärworte? Was versteht man unter dem Hamming-Abstand eines Codes? Als Hamming-Abstand d zweier Binärworte u und v wird die Anzahl der Bitpositionen bezeichnet, an denen sich u und v unterscheiden Beispiel: u = 011101 v = 110100 d(u,v) = 3 also: Anzahl der 1-Bits von XOR(u,v)
• Welchen Hamming-Abstand muss ein Code besitzen der die Erkennung von e-Bit-Fehlern gestattet? Welcher Abstand wird für die Korrektur von e-Bit-Fehlern benötigt? Für einen Code C heißt D(C) Hamming-Abstand von C mit ...entspricht dem minimalen Abstand zwischen zwei unterschiedlichen Codeworten aus C 􀂄 Der Hamming-Abstand eines Codes C bestimmt seine Fehlererkennungsund korrektureigenschaften 􀂆 Notwendig für die Erkennung von e-Bit-Fehlern ist ein Code C mit D(C) ≥ e + 1 􀂆 Notwendig für die Korrektur von e-Bit-Fehlern ist ein Code C mit   D(C) ≥ 2e + 1, Seite 217
• Wie viele Redundanzbits werden für ein fehlerkorrigierendes Verfahren für 1-Bit-Fehler mindestens benötigt, wenn die Nutzdaten m-Bit breit sind (formelmäßiger Zusammenhang)? Vorgabe: zu übertragen seien Datenworte der Länge m 􀂄 Problem Welche Länge n müssen die Codewörter eines Codes C besitzen, der die Korrektur von 1-Bit-Fehlern gestattet bzw. mit n = m + r: wie viele Prüfbits r werden benötigt? 􀂄 Lösung Es gibt 2m legale Datencodes. Pro Codewort w gibt es n illegale Codeworte v mit d(w,v) = 1 Zu einem legalen Datencode der Länge m gehören demnach n+1 Codeworte der Länge n, die für einen 0- bzw. 1-Bit-Fehler stehen. 2n ist die Gesamtzahl aller möglichen Codeworte. Nun gilt: (n+1)2m ≤ 2n ⇔ (m+r+1)2m ≤ 2m+r ⇔ (m+r+1)≤ 2r   Seite 220
• Wie ist der Einsatz fehlerkorrigierender Verfahren auf Übertragungskanälen mit geringer Bitfehlerwahrscheinlichkeit im Vergleich zum Einsatz fehlererkennender Verfahren zu bewerten? KEINE LÖSUNG KEINE LÖSUNG
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• Beschreiben Sie den Hamming-Code! Der Hamming-Code liefert als 1-Bit-Korrektur-Code für m Datenbits eine Codierung mit minimalem r gemäß (m+r+1)≤ 2r und wird wie folgt entwickelt (n = m + r): 􀂆 Die Bits des Codewortes werden mit 1 beginnend von links durchnumeriert (bis n). 􀂆 Die Bits, die Potenzen von zwei sind (1, 2, 4, ...), sind Prüfbits; alle anderen (3, 5, 6, 7, 9,...) werden mit den m-Datenbits aufgefüllt. 􀂆 Jedes Prüfbit prüft die Parität einer bestimmten Bitreihe (zu der auch das Prüfbit selbst gehört). 􀂆 Um zu sehen, zu welchem Prüfbit das Datenbit an Position k gehört, schreibe k als Summe von Zweierpotenzen; Beispiel: 11 = 1 + 2 + 8. 􀂆 Ein Bit wird nun genau von den Prüfbits geprüft, die in seiner Zerlegung vorkommen; also Bit 11 von den Prüfbits 1, 2 und 8.
• Von welchen Prüfbits wird ein Datenbit an Position k des Hamming-Codewortes geprüft? Verfahrensbeschreibung (Fortsetzung) 􀂆 Der Empfänger setzt einen Zähler z auf Null und untersucht dann jedes Prüfbit k (1, 2, 4, ...) daraufhin, ob es die richtige Parität besitzt. Falls nicht, wird k zum Zähler addiert (z := z + k) 􀂆 Steht der Zähler z nach Prüfung aller Prüfbits am Ende nicht auf Null, so war die Übertragung fehlerhaft. Dabei gibt z die Position des verfälschten Bits an 􀂆 Beispiel: Sind die Prüfbits 1, 2 und 8 fehlerhaft, so wurde Bit 11 verfälscht, da nur dieses von 1, 2 und 8 geprüft wurde
• Was ist ein binäres Polynom? Ausgangspunkt: Bitketten werden als binäre Polynome aufgefasst: ein Rahmen mit n Bits wird als Koeffizientenliste für ein Polynom mit n Termen von xn-1 bis x0 interpretiert ( 1 1 0 0 1 ≈ 1·x4 + 1·x3 + 0·x2 + 0·x1 + 1 ·x0). 􀂄 Ein Polynom p heißt binär in x, falls sämtliche der Variablen x beigestellten Koeffizienten binär, d.h. aus {0,1} sind.   Beispiel: p(x) = x2 + 1 (= 1·x2 + 0·x1 + 1·x0 ) 􀂄 Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division werden sämtlich modulo 2 durchgeführt 􀂄 xn+xn = xn(1+1) = 0 ⇔ xn = -xn also: jede Subtraktion läßt sich durch eine Addition ersetzen Seite 226
• Zeigen Sie, dass sich die Subtraktion im Kontext binärer Polynome auf die Addition zurückführen lässt! Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division werden sämtlich modulo 2 durchgeführt 􀂄 xn+xn = xn(1+1) = 0 ⇔ xn = -xn also: jede Subtraktion läßt sich durch eine Addition ersetzen norm9s-�>@��?id-align:none;text-autospace:none'>Beispiel: p(x) = x2 + 1 (= 1·x2 + 0·x1 + 1·x0 )   􀂄 Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division werden sämtlich modulo 2 durchgeführt 􀂄 xn+xn = xn(1+1) = 0 ⇔ xn = -xn also: jede Subtraktion läßt sich durch eine Addition ersetzen Seite 226
• Beschreiben Sie die Grundidee des Verfahrens der zyklischen Blocksicherung! Es sei M(x) das durch die m Nutzdatenbits repräsentierte Informationspolynom; weiter sei G(x) ein Generatorpolynom vom Grad r, dessen x0-Koeffizient 1 ist. Füge r Nullbits an der niederwertigen Seite des Rahmens an, so daß er nun m+r Bits enthält und dem Produktpolynom xr·M(x) =: P(x) entspricht. 􀂄 Teile P(x) durch G(x) (modulo-2-Division) 􀂄 Ziehe den dabei entstehenden Rest R(x) von P(x) ab. Das dabei entstehende Codepolynom C(x) := P(x) - R(x) repräsentiert die zu übertragende Binärzeichenfolge aus m + r Bits (beachte: C(x) ist sicher restfrei durch G(x) teilbar).
• Welche Anforderungen sind an das Generatorpolynom zu stellen, damit z.B. alle Einzelbitfehler erkannt werden können? Sender und Empfänger einigen sich auf ein sogenanntes Generatorpolynom G(x). Es sei M(x) das durch die m Nutzdatenbits repräsentierte Informationspolynom; weiter sei G(x) ein Generatorpolynom vom Grad r, dessen x0-Koeffizient 1 ist.
• Welche synchronen und asynchronen Rahmenbildungsverfahren kennen Sie? Synchrone Verfahren:  Zeichenorientiert 􀂆 Rahmen = Zeichenfolge (binärcodiert gemäß Zeichensatz) 􀂆 Einige Zeichen fungieren als Übertragungssteuerzeichen (SYN, STX, ETX, EOT,...) Zählerorientiert 􀂆 Neben speziellen Kontrollbitfolgen für den Rahmenanfang und die Fehlerkontrolle wird zu Beginn in einem Zählerfeld die Anzahl der dann folgenden Nutzdatenbits gespeichert, so daß der Empfänger daraus das Rahmenende errechnen kann. Bitorientiert 􀂆 Rahmen werden durch bestimmte Bitkombinationen beidseitig begrenzt 􀂆 Steuerinformation und Nutzdaten können nur an definierten Stellen im Rahmen stehen: Trennung von Steuer- und Nutzdaten durch Anordnung im Rahmen
• Wofür wird das Character-Stuffing bei zeichenorientierten Rahmenbildungen eingesetzt? Character-Stuffing 􀂆 Sender stellt jedem Kontrollzeichen ein DLE-Zeichen (Data Link Escape) voran 􀂆 Empfänger interpretiert nur Kontrollzeichen mit vorgestelltem DLE als „echtes“ Kontrollzeichen, Seite 238
• Was ist die Idee und was ist das Problem der zählerorientierten Rahmenbildung? Idee 􀂆 Neben speziellen Kontrollbitfolgen für den Rahmenanfang und die Fehlerkontrolle wird zu Beginn in einem Zählerfeld die Anzahl der dann folgenden Nutzdatenbits gespeichert, so dass der Empfänger daraus das Rahmenende errechnen kann. 􀂆 Counter = AnzahlBytes(Data) 􀂆 Flag = Bitfolge zur Kennzeichnung des Rahmenanfangs 􀂄 Problem 􀂆 Längenfeld wird bei Übertragung zerstört, Seite 241
• Was ist die Idee und was ist das Problem der bitorientierten Rahmenbildung? Idee: Trennung von Steuer- und Nutzdaten durch Anordnung im Rahmen   Problem: Flag in Nutzdaten    Lösung: Bit-Stuffing
• Welche grundlegenden Mechanismen werden zur Flusskontrolle eingesetzt? Stop-and-Wait und Sliding-Window? Siehe Aufgabe
• Wie arbeitet die Stop-and-Wait-Strategie in ihrer elementaren Form und warum ist diese unzureichend? Prinzip 􀂆 Sender wartet nach Übertragung eines Rahmens auf ein ACK des Empfängers, bevor er den nächsten Rahmen verschickt 􀂆 Trifft das ACK nicht innerhalb des Sender-Timeouts ein, so überträgt der Sender den Rahmen erneut
• Wie arbeitet die Stop-and-Wait-Strategie mit Sequenznummern und welches Problem bleibt dabei bestehen? Sender wartet nach Übertragung eines Rahmens auf ein ACK des Empfängers, bevor er den nächsten Rahmen verschickt 􀂆 Trifft das ACK nicht innerhalb des Sender-Timeouts ein, so überträgt der Sender den Rahmen erneut
• Unterscheiden Sie aktive und passive Fehlerkontrolle! Bislang passive Fehlerkontrolle 􀂆 Keine Unterscheidung zwischen Rahmenverlust und fehlerhaftem Rahmen (Bitfehler) 􀂄 Aktive Fehlerkontrolle 􀂆 Empfänger informiert Sender über fehlerhaften Rahmen durch Versendung eines NAKRahmens (Negative Acknowledgement), Seite 252
• Beschreiben Sie das Sliding-Window-Verfahren zur Flusskontrolle! Problem von Stop-and-Wait: u.U.schlechte Kanalauslastung 􀂄 Gegenmaßnahme: sorge dafür, daß sich zu jeder Zeit nicht nur einer sondern n unbestätigte Datenrahmen auf dem Weg zum Empfänger befinden dürfen 􀂆 Ziel: „Keeping the pipe full“ (Kanal als Verbindungsrohr) 􀂆 Sender kann mit max. Datenrate DÜ über Medium senden; sei tS die Signallaufzeit, so lassen sich durch den Sender tS⋅DÜ Bit auf das Übertragungsmedium geben, bevor das erste Bit den Empfänger erreicht. 􀂆 Datenrahmenzahl n für „volles Rohr“ (hin und zurück) und Datenrahmengröße g 􀂆 Anzahl der unbestätigten Rahmen ist 2n
• Was versteht man beim Sliding-Window-Verfahren unter der (Maximal-)Fenstergröße (Formel)? Seite 255
• Wie werden beim Sliding-Window-Verfahren die Sender- und Empfänger-Fenster verwaltet? Sender und Empfänger verwalten zwei Fenster mit jeweils maximal w zusammenhängenden Sequenznummern. S-Fenster: Rahmennummern, die gesendet werden dürfen E-Fenster: Rahmennummern, die akzeptiert werden können

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