GCF - THE GERMAN COMPUTER FREAKS - URL: http://www.gcf.de
(c)2003 by teikon
MAIL: teikon@gcf.de
**************************************************************
STANDARTS UND NORMEN DER NETZWERKTECHNIK
ALLGEMEINE EINFÜHRUNG
=====================
Wie jede Technik benötigt auch die Netzwerktechnik Normen und Standarts
an denen sich die Entwickler und Hersteller orientieren koennen.
In den letzten Jahren wurden durch die fortschreitende Entwicklung sehr
viele Herstellerspezifische Netzwerke, Konventionen und Protokolle
geschaffen.
Dies führt bei zunehmender vernetzung verschiedener Systeme zu Kombati-
bilitätsproblemen. Werden zwei Rechner des gleichen Typs miteinander
vernetzt so stellt dies im Regelfall kein Problem dar. Was ist aber wenn
zwei Rechner unterschiedlichen Typs (z.B. PC und APPLE) miteinander
vernetzt werden sollen? Genau mit dieser Problemstellung hat sich 1978
ein Expertenteam befasst dessen Ziel es war, eine Definition festzulegen,
welche die verschiedenen in Betracht kommenden Schnittstellen die bei der
Vernetzung entstehen koennen zu standartisieren.
Das Normungsinstitut trägt den Namen ISO der uns allen aus anderen
Bereichen des Lebens ein Begriff seien sollte. Das Ergebniss dieser Arbeit
das 1984 bekanntgegeben wurde trägt wiederum die Abkrürzung
OSI (Open System Interconnection). OSI legt fest auf welcher Grundlage
die Kommunikation diverser Protokolle stattfindet.
DIE GRUNDLAGEN DES OSI MODELLS
==============================
Das OSI Modell ermöglicht es den verschiedenen Herstellern und Entwicklern
ihr Produkte über ein Netzwerk miteinander Kommunizieren zu lassen. Die
Hersteller sind aber gezwungen ihre Schnittstellen offenzulegen und sich an
Gewissen Vorgaben zu orientieren. Andernfalls hat das Produkt auf Anhieb
schlechte Absatzchancen da es inkampatibel zu den anderen Produkten mit OSI
Schnittstelle ist.
Die Grundzüge dieses Modells wurden als Standart für Datenübertragungs-
systeme im sogenannten ISO - OSI Schichtenmodell zusammengefasst.
Man spricht von einem Schichtenmodell weil die einzelnen Schnittstellen
dieser Norm auf insgesamt sieben Schichten (Layer) verteilt wurden. Jede
Schicht erfüllt eine vorgegebene Aufgabe. Generell ist das OSI Modell als
Grundlage der modernen Kommunikation über genormte Schnittstellen anzusehen.
Im einzelnen setzt sich das OSI Modell aus folgenden Schichten zusammen:
=== ===
|7| ..................... APPLICATION LAYER ..................... |7|
=== ===
| |
=== ===
|6| ..................... PRESENTATION LAYER .................... |6|
=== ===
| |
=== ===
|5| ....................... SESSION LAYER ....................... |5|
=== ===
| |
=== ===
|4| ...................... TRANSPORT LAYER ...................... |4|
=== ===
| |
=== ===
|3| ....................... NETWORK LAYER ....................... |3|
=== ===
| |
=== ===
|2| ...................... DATA LINK LAYER ...................... |2|
=== ===
| |
=== (BITSÜBERTRAGUNG) ===
|1| ==<====>======>=====<== PHYSICAL LAYER ==<====>=====>=====<== |1|
=== ===
==> Schicht 1: Physical Layer
Die erste schicht der sogenannte "Physical Layer" stellt wie es anzunehmen ist
die phsyikalische Einheit der Kommunikationsschicht dar. In dieser Schicht werden
alle Spezifikationen und Definitionen für das Übertragungsmedium (Strom, Spannung)
das Übertragungsverfahren oder auch Vorgaben für die Pinbelegung und die
Anschlusswiderstände festgelegt. Zu dieser Definition gehören insbesondere Angaben
über die Art der verwendeten Kabels (z.b. Koaxial, Glasfaser etc.) zum
Übertragubgsverfahren (Breitband, Basisband) zu den Signalpegeln für die Kodierung
der einzelnen Datenbits. Werden in einer Netzwerk Verstärker sogenannte "Repeater"
eingesetzt, so arbeiten diese immer auf dem Physical Layer.
==> Schicht 2: Data Link Layer
Die Aufgabe der zweiten Schicht (Data Link Layer) ist es die eigehenden Daten zu
bewerten. Durch Überprüfung der Daten auf vollständigkeit und korrekte
Reihenfolge werden Übertragungsfehler direkt erkannt. Hierzu werden die noch zu
sendenten Daten in kleine Blöcke zerlegt und übertragen. Ist ein Fehler bei der
Übertragung aufgetreten wird die korrupte Block einfach nocheinmal übertragen.
Diese Übertragungsschicht sorgt mittels zusätzlicher Steuersignale
auch für dir synchrone Datenübertragung. Die Steuersignale gewährleisten das der
Empfänger genau dann Empfangsbereit ist wenn eine Datenübertragung beginnt.
Diese Schicht ist somit für den unteren Teil der Datensicherung und für den Aufbau
der Verbindungen zuständig. Desweiteren sind hier auch Angaben über unterschiedliche
Zugriffsformen (CSMA/CD, Token Passing etc.) abgelegt. Auf dieser Schicht des OSI
Modells werden auch Knotenpunkte des Netzwerks erkannt und ausgewertet. Dies
geschieht indem jeder Verbindung eine logische Adresse sogenannte SAP zugeordnet
wird. Wichtig ist so eine Adressierung beim Einsatz mehrerer Netzwerkprotokolle.
Die in einem Netzwerk eingesetzten Brücken arbeiten immer auf dieser Schicht.
==> Schicht 3: Network Layer
Diese Schicht ist beid er Übertragung für die Verwatlung der Kommunikations-
teilnehmer verantwortlich. Dabei werden hauptsächlich die ankommenden bzw.
abgehenden Datenpackete verwaltet. So erfolgt in dieser Schicht u.a. die
eindeutige Zuordnung und die Vergabe der Netzwerkadressen. Dies geschieht
indem der Verbindung weitere Steuer und Statusinfos hinzugefügt werden. Alle
Router die in einem Netzwerk angeschlossen sind arbeiten auf dieser Schicht.
==> Schicht 4: Transport Layer
Die Transportschicht ist das Bindeglied zwischen den Systemschichten 1-3 und den
Applikationsschichten 5-7. Dies geschieht indem die Informationen zur Adressierung
und zum Ansprechen der Endgeräte (Arbeitsstationen, Terminals) hinzugefügt werden.
Das ist der Grund weshalb diese Schicht die meiste Logik sämtlicher Schichten
enthält.
Die Transprot Schicht baut die benötigte Verbindung auf und die Datenpackete werden
dann entsprechend der Adressierung weitergeleitet. Diese Schicht ist unter anderem
für Multiplexing und Demultiplexing verantwortlich.
==> Schicht 5: Session Layer
Der Session Layer ist für die Steuerung der Kommunikation zuständig (Steuerungsschicht)
Auf dieser Ebene wird der Verbindungsaufbau festgelegt bzw. bei Fehlern oder
Unterbrechungen abgefangen und entsprechend ausgewertet. Die Hauptkriterien beziehen
sich dabei beispielsweise auf die Passwörter, die Stationsnamer (logische Adressierung),
auf Dialogverfahren oder auf die Synchronistion der Verbindung. Diese Schicht springt
auch im Falle eines Ausfalles der unteren vier Ebenen ein.
==> Schicht 6: Presentation Layer
Die Applikationsschicht stellt die notwendigen Möglichkeiten für Ein und Ausgabe der
Daten bereit. Dazu gehört z.B. die anzeige von Anweisungen und entsprechenden Fehler-
meldungen. SO wird auf dieser Ebene z.B Daten Ein und -Ausgabe überwacht, Konventionen
festgelegt und Bildschirmdarstellungen angepasst.
==> Schicht 7: Application Layer
Die oberste Schicht des OSI Modells ist diejenige mit der der Anwender in Berührung kommt.
Es ist die Schnittstelle zwischen dem Rechner und dem Anwendungsprogramm. Auf dieser Ebene
werden in einem Netzwerk verwendete Anwendungen eingesetzt, wobei darüber hinaus beispiels-
weise auch Netzwerk- Ressourcen zurVerfügung gestellt werden.
VERANSCHAULICHUNG DES OSI MODELLS ANHAND EINES BEISPIELES
=========================================================
Das Beispiel arbeitet nur mit drei Schichten. Die Ausgangssituation besteht in einem
Liebespärchen in Spanien und Deutschland, die ein Problem diskutieren wollen. Nun sprechen
beide nur Ihre Landessprache und auch Dolmetscher, die Spanisch und Deutsch können,
sind nicht aufzutreiben. Beide suchen sich nun Dolmetscher, die Englisch können.
Der Weg der Nachrichten:
=== ===
|3| ..................... PRIVATES GESPRAECH .................... |3|
=== ===
| |
ÜBERSETZER ÜBERSETZER
SPANISCH/ENGL. DEUTSCH/ENGL.
| |
=== ===
|2| .................UNTERHALTUNG AUF ENGLISCH...................|2|
=== ===
| |
TECHNIKER TECHNIKER
| |
=== ===
|1| ==<====>======>=====<===== TELEFAX ======<====>=====>=====<== |1|
=== ===
IEEE- NORMEN
============
Auf dem Gebiet der Kommunikations und Datentechnik gibt unterschiedliche Normierungsgremien.
So existiert neben der ISO auch eine weitere Organisation die sich mit der Festlegung von
Standarts für den Kommunikationsbereich befasst. Diese Organisation trägt den Namen
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Auch diese Organisation hat viele
Standarts definiert auf die ich jedoch nur kurz auf diejenigen eingehen will, die sich mit
Kommunikation bzw. Datenverkehr befassen.
IEEE 802- KOMITEE
=================
Als amerikanischen Normungsinstitut beschäftigt sich IEEE generell mit Standarts für die
zwei untersten Schichten im OSI Schichten Modell (Physical Layer, Data Link Layer).
Die einzelnenn Standarts im Bezug auf Datenübertragung werden unter dem Titel des Komitee
802 zusammengefasst.
Als eine der ersten Definitionen verabschiedete eine 802-AG (802.3) das Ethernet Zugriffs-
verfahren CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Im Dezember
1980 wurde das Zugriffsverfahren für den Token Ring standatisiert.
Eine weitere Aufstellung wichtiger IEE Standarts:
> 802.1 - Higher Lyer LAN Protokolls
> 802.2 - Logical Link Control (LLC)
> 802.3 - CSMA/CD und 100BaseT
> 802.4 - Token Bus
> 802.5 - Token Ring
> 802.6 - MAN
> 802.7 - Broadband TAG (BBTAG)
> 802.8 - Fiber Optic TAG (FOTAG)
> 802.9 - Integrated Services LAN (ISLAN)
> 802.10 - Standart for Inoperative LAN Security
> 802.11 - Wireless LAN (WLAN)
> 802.12 - Demand Priority Access
> 802.14 - Kabelmodems
> 802.15 - Wireless Personal Area Networks (WPAN)
> 802.16 - Broadband Wireless Access
Normen innerhalb der 802.3 Arbeitsgruppe
========================================
Der IEEE-Standart bzw. die 802.3 Arbeitsgruppe stellen heute mit die wichtigsten
Definitionen dar. Im besonderen in Bezug auf das eingesetzte Übertragungsmedium.
Im einzelnen zählen dazu folgende Varianten:
> 10Base-2
> 10Base-5
> 10Base-T
> 100Base-T
> 1000Base-T
> 10Base-F
> 10Broad36
> 1Base-5
Die Bedeutung dieser Abkürzungen ist simpel. Die erste Zahl gibt jeweils die Übertragungs-
rate in MBit/s (Megabit pro Sekunde) an. Die Angabe Base bzw. Broad steht für Basis bzw.
Breitband. Die letzte Angabe steht für das eingestzte Übertragungsmedium. Dabei steht T für
Twisted Pair und F für Fiber Optic. SO ergibt 10Base5T beispielsweise das es sich um ein
Basisband mit 10Mbit/s Bandbreite.
IEEE Standartisierung im 100MBit/s Bereich
=========================================
Im Bezug auf die Normierung der 100MBit Ethernet Netzwerke (100Base-T) werden innerhalb
der 802.3 Arbeitsgruppe drei unterschiedliche Verfahren favourisiert:
> 100Base-T4
100MBit/s via vieradriges Kategorie 3 Kabel
> 100Base-FX
100MBit/s via 2 Glasfaserleitungen
> 100Base-TX
100MBit/s via zweiadriges Kategorie 5 Kabel (STP oder UTP)
> 100Base-VG-AnyLAN
100MBit/s via zweiadriges Kategorie 5 Kabel (STP oder UTP)
Das heutzutage am meisten eingestzte Verfahren im Fast Ethernet Bereich ist 100Base-TX,
welches sich im 100MBit/s Bereich immer mehr und mehr etabliert.
IEE Standartisierung im GigaBit Bereich
=======================================
In Bezug auf die Standartisierung für Mögliche Übertragungsmedien im Bereich des Gigabit
Ethernets wurden folgende Vorschläge erarbeitet:
> 1000Base-T
Kupferkabel für Entfernungen bis 100Meter (UTP)
> 1000Base-CX
Twinax Kupferkabel für Entfernungen bis 25 Meter
> 1000Base-SX
LWL Multimodefaser (850nm) für Entfernungen bis 250Meter
> 1000Base-LX
LWL Multimodefaser (1300nm) für Entfernungen bis 500 Meter
> 1000Base-LX
LWL Monomodefaser (Stufenfaser) für Entfernungen bis ca. 2 kilometer
Bei Gigabit Ethernet werden also eine Vielzahl verschiedener Kabelstandarts benutzt. Dies
nicht zuletzt um bereits in die Netz Infrastruktur investiertes Kapital zu schützen. In den
ersten kommerziell erhältlichen Impelmentierungen von GigaBit Ethernet wird der 1000Base-SX
Standart unterstützt. Dies deutet bereits auf den vorgesehenen Verwendungszweck in der
Backbone Technologie zur Bildung eines Hochgeschwingigkeits- Backbones für Ethernet
Netzwerke hin.
DER ETHERNET II STANDART
========================
Abgesehen von den bereits erwähnten Standarts gibt es noch eine weitere spezielle Definition
die den Namen "Ethernet II" und auch als Blue Book Standart bezeichnet wird. Einige Zeit
bevor das IEEE Institut diverse Standarts festlegte gab es ein Zusammenschluss der Firmen
DEC, Intel, XEROX (DIX) um einen Standart für Datenüertragung im Bereich 100MBit/s fest-
zulegen. Dieser Standart ist der eben genannte Ethernet II Standart der auch heute noch
verfügbar bzw. im Gebrauch ist.
Der einzigste Unterschied zwischen dem IEEE und dem Ethernet II Standart ist das die Auf-
bereitung der Datenpakete geringfügig voneinander abweicht. Damit ergibt sich das es im
Bezug auf Ethernet Grundsätzlich keinen eindeutigen Sprachgebrauch gibt. Es muß in jedem
Einzelfall entschieden werden ob es sich um die Verkabelung oder um den Übertragungsstandart
handelt. Im Regelfall bezieht sich Ethernet jedoch auf das eingestzte Übertragungsverfahren
(CSMA/CD).
SONSTIGE NORMEN
===============
Gerade im Bereich zur Errichtung privater Netzwerke gibt es mittlerweile eine Vielzahl von
Gesetzen und Vorschriften. Diese beziehen sich z.B. auf die Verkabelung oder auf die
Grenzwerte bestimmter Messverfahren. Um auf die wichtigsten dieser Normen zusammenhängend
zurückgreifen zu koennen werden diese nachfolgend aufgeführt ohne dabei näher auf die
Bedeutung einzugehen. Hierbei werden die jeweiligen Europäischen Normen (EN) aufgeführt.
Diese haben sich größtenteils aus amerikanischen Normen ergeben oder wurden aus ihnen
übernommen.
> EN 50173
Leistungsanforderungen für strukturierte Verkabelungssysteme
> EN 55022
Grenzwerte und Meßverfahren für Funkstörungen in informationstechnischen Einrichtungen
> EN 50081-1
Fachgrundnorm: Störaussendung
> EN 50082-1
Fachgrundnorm: Störfestigkeit
> EN 187000
Fachgrundspezifikation: Lichtwellenleiterkabel
> EN 188000
Fachgrundspezifikation: Lichtwellenleiter
Dieser Text unterliegt völlig dem Copyright von teikon@gcf.de, er darf nicht in
irgendeiner Form veröffentlicht, verkauft, oder geändert werden ohne Zustimmung
des Autors.
Der Autor behält sich vor, gewisse Abkommen zur Verwendung dieses Textes
jederzeit zu widerrufen.
|