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Institut für Informatik IV
Prof. Martini

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Jahr 03 04
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WS 2003/2004


Vorlesung "Rechnernetze I"


0. Wichtige Informationen zu dieser Lehrveranstaltung
1. Einleitung
1.0. Begriffsklärung
1.1. Vom ARPANET zum Internet
1.1.1. Die Advanced Research Projects Agency
1.1.2. Paketvermittlung
1.1.3. Interface Message Processors
1.1.4. Transparenz
1.1.5. Protokolle
1.1.6. Das erste Netzexperiment
1.1.7. Das erste Internet
1.1.8. Das Transmission Control Protocol (TCP)
1.1.9. Das Internet Protocol (IP)
1.1.10. Ethernet
1.2. Die klassischen Anwendungen im Internet
1.3. Vom Internet zum World Wide Web
1.4. Das Internet heute
1.5. Hierarchische Struktur des Internet
1.6. Mobilität und drahtlose Kommunikation
2. Protokolle
2.1. Anforderungen beim Protokoll-Design
2.2. Schichtenmodelle
2.2.1. Das ISO Referenzmodell für Offene Systeme
2.2.2. Das Schichtenmodell des LAN/MAN Standards Committees der IEEE
2.2.3. Das Schichtenmodell der Internet Engineering Task Force (IETF)
2.2.4. Das Schichtenmodell der International Telecommunication Union (ITU)
2.2.5. Begriffsbildung
2.2.6. Einfaches Modell eines Kommunikationssystems
2.3. Das Protokoll „Inres“
2.3.1. Dienste und Protokoll im Überblick
2.3.2. Der Inres-Dienst
2.3.3. Der Medium-Dienst
2.3.4. Das Inres-Protokoll
2.4. Die Spezifikationssprache SDL
2.4.1. Basiskonzepte von SDL
2.4.2. Syntaktische Formen
2.4.3. Konstrukte für die Spezifikation von Prozessen
2.4.4. Strukturierung und Interprozesskommunikation
2.4.5. Spezifikation des Inres-Protokolls in SDL
2.4.6. Spezifikation des Inres-Dienstes in SDL
3. Signaldarstellung und Synchronisation
3.1. Was ist zu tun ?
3.2. Exkurs: Boten, Fackeln, Heliographen, ...
3.2.2. Brieftauben
3.2.3. Spiegel
3.2.4. Flaggen
3.2.5. Optische Telegraphen
3.2.1. Boten
3.3. Moderne Übertragungsmedien
3.3.1. Offene Zwei-Draht-Leitungen
3.3.2. Verdrillter Kupferdraht
3.3.3. Koaxialkabel
3.3.4. Lichtwellenleiter („Optical Fibre“)
3.3.5. Drahtlose Übertragung
3.4. Grundbegriffe gemäß DIN 40146-1
3.5. Keine Kommunikation ohne Synchronisation
3.5.1. „NRZ“ (No-Return-to-Zero)
3.5.2. Asynchrone Kommunikation
3.5.3. Synchrone Kommunikation
3.5.4. Manchester-Code
3.5.5. Differentieller Code (NRZI)
3.5.6. Auswahl geeigneter Code-Worte
3.6. Dämpfung und Verzerrung
3.7. Modulation und Demodulation
3.7.1. Grundlegende Betrachtung
3.7.2. Analoge Übertragung digitaler Daten
3.7.3. Übertragung digitaler Daten mit Pulsmodulation
3.7.4. „Frequency Hopping“ am Beispiel „Bluetooth Radio“
3.8. Zusammenfassung
4. Fehlererkennung und Fehlerkorrektur
4.1. Fehlerarten
4.2. Codierung
4.3. Fehlererkennende Codes
4.3.1. Blockweise Sicherung
4.3.2. Polynom-Codes, „CRC“ (Cyclic Redundancy Code)
4.4. „Automatic Repeat Request“ (ARQ)
4.5. Leistungsfähigkeit des Stop-and-Wait-Protokolls
4.6. Fenstermechanismen
4.6.1. „Sliding Windows“
4.6.2. Empfängerstrategien
4.6.3. Erkennung von Duplikaten
4.6.4. Leistungsfähigkeit von Fenstermechanismen
4.7. Steuerung des Wiederholungs-Timers
4.8. Sichere Übertragung von Datenströmen
4.9. Verbindungsmanagement bei TCP
4.9.1. „Three-Way Handshake“ bei TCP
4.9.2. Verbindungsabbau bei TCP
4.9.3. Gesamtes Zustandsdiagramm: Three-Way Handshake
4.9.4. Aktiver Verbindungsaufbau
4.9.5. Passiver Verbindungsaufbau
4.9.6. Verbindungsabbau durch den Kommunikationspartner
4.9.7. Verbindungsabbau durch die lokale Anwendung
4.10. Zuverlässige Multicast-Übertragung
4.11. Strukturierung von Sitzungen
4.12. Zusammenfassung
5. Rahmen, Zellen und Pakete
5.1. Vom Bitstrom zur Folge von Rahmen
5.1.1. Zeichengesteuerte und längengesteuerte Protokolle
5.1.2. Bit-gesteuerte Protokolle
5.1.3. HDLC: High-Level Data Link Control
5.2. Nachrichtenlänge
5.3. Nachrichtenformate in Lokalen Netzen
5.3.1. IEEE 802.3 Frame Format
5.3.2. Ethernet Frame Format
5.3.3. FDDI Frame Format
5.3.4. Wireless LAN (IEEE 802.11) Frame Format
5.4. Bridging bei Lokalen Netzen
5.4.1. „Auspacken und wieder Einpacken“
5.4.2. „Encapsulation“
5.5. Netzübergreifende Kommunikation über Router
5.6. Übertragung mit ATM-Zellen
5.7. IP-Datagramme
5.8. PDUs bei ICMP
5.9. PDUs bei TCP
5.10. PDUs bei UDP
5.11. Gleichzeitiger Einsatz verschiedener Formate
5.12. Zusammenfassung
6. Namen, Adressen und Routen
6.1. Begriffsklärung
6.2. Abbildung zwischen lokalen Dienstzugangspunkten
6.3. Adressierung
6.3.1. Adressierung in der Transportebene
6.3.2. Adressierung in der Netzebene
6.3.3. Das Domain Name System
6.3.4. Adressierung in der Sicherungsebene
6.3.5. Abbildung von IP-Adressen auf netzinterne Adressen
6.3.6. Adressierung in der physikalischen Ebene
6.3.7. Übersicht: Namen, T-, N- und MAC-Adressen
6.4. Routing
6.4.1. Granularität
6.4.2. Anforderungen an Routing-Strategien
6.4.3. Flooding
6.4.4. Routing nach kürzesten Wegen
6.4.5. Distance Vector Routing
6.4.6. Link State Routing (Interior Gateway Protocol, OSPF)
6.4.7. Hierarchisches Routing
6.4.8. Routing bei mobilen Stationen
6.4.9. Direkter und indirekter Versand im Internet
6.4.10. CIDR - Classless Inter-Domain Routing
6.4.11. Routing in Lokalen Netzen
6.5. Zusammenfassung
7. Flusskontrolle und Überlastabwehr
7.1. Grundlegende Betrachtung
7.1.1. Begriffsbestimmung
7.1.2. Schutz des Empfängers vor Überlastung
7.1.3. Das Verhalten netzinterner Stationen bei Überlastung
7.1.4. Je höher die Last, desto geringer der Durchsatz?
7.2. Flusskontrolle durch Quittungsmechanismen
7.3. Die zweckmäßige Wahl der Puffergrößen
7.3.1. Zur Erinnerung: Effizienz von Stop-and-Wait
7.3.2. Zur Erinnerung: Effizienz von Fenstermechanismen
7.3.3. Szenarien mit extremen Engpässen
7.3.4. Statische Größe des Sendefensters ???
7.4. Empfängergesteuerte Größe des Sendefensters
7.5. Ratenbasierte Flusskontrolle
7.6. Das Verhalten von TCP bei Hochlast und Überlast
7.6.1. TCP bei interaktiven Anwendungen
7.6.2. TCP bei Datei-Transfer ( „Erfindungen“ von Van Jacobsen)
7.6.3. „Random Early Detection“ (RED)
7.6.4. Aktuelle Weiterentwicklung
7.7. Kontrolle des Medienzugangs in Lokalen Netzen
7.7.1. Das klassische „Local Area Network“
7.7.2. Token Ring
7.7.3. „CSMA/CD“
7.7.4. Migrationspfade bei Ethernet bzw. IEEE 802.3
7.7.5. Gigabit-Ethernet (IEEE 802.3z)
7.8. Zusammenfassung
8. Multimediale Kommunikation
8.0. Alle reden von „Multimedia“ ...
8.1. Übertragung analoger Signale über digitale Kanäle
8.1.0. Von analog zu digital zu analog
8.1.1. Erinnerung: Klassifikation von Signalen
8.1.2. Analoge Signale
8.1.3. Analog-Digitalumsetzer
8.1.4. Das Abtasttheorem
8.1.5. Quantisierung
8.1.6. Decoder
8.1.7. Pulscodemodulation, PCM
8.1.8. Telephonie über digitale Kanäle
8.1.9. Audio in CD-Qualität
8.2. Datenkompression (Quellencodierung)
8.3. Bild- und Videocodierung
8.3.1. Übertragungsdauer digitalisierter Bilder
8.3.2. JPEG
8.3.3. H.261
8.3.4. MPEG
8.3.5. Weiterführende Literatur
8.4. Anforderungen an die Dienstgüte
8.4.1. Konventionelle Datenkommunikation
8.4.2. Multimediale Kommunikation
8.4.3. Dienstintegration
8.5. Die Schnittstelle zwischen Netz und Anwendung
8.6. Das „Real Time Transport Protocol“ (RTP)
8.7. Netzinterne Reservierung von Ressourcen
8.7.1. ISDN: Integrated Services Digital Network
8.7.2. SDH: Synchronous Digital Hierarchy
8.7.3. ATM: Asynchronous Transfer Mode
8.7.4. IP über SONET / SDH
8.7.5. ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line
8.7.6. Ethernet
8.8. Internet-weite „Quality of Service“
8.8.1. Das Internet – ein Netz von Netzen
8.8.2. “Quality of Service” oder “Classes of Service” ?
8.8.3. IP packet transfer and availability performance parameters
8.8.4. Die Empfehlung I.380 der ITU-T
8.8.5. “IntServ”: Integrated services im Internet
8.8.6. “DiffServ” : Differentiated services im Internet
8.8.7. “MPLS”: Multiprotocol Label Switching
8.9. Statt einer Zusammenfassung: Wie geht es weiter ?


Informatik IV / Lehrveranstaltungen Prof. Martini

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