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. |