Computer and Network Architecture

• Modem: 56kbit/s
• GMS/GPRS: 53.6kbit/s
• ADSL:8-24 Mbit/s (down)
• Ethernet: 10 Mbit/s
• UMTS-HSDPA: 42 Mbit/s
• WLAN: 802.11g 54 Mbit/s
• Fast-Ethernet: 100 Mbit/s
• USB 2.0: 480 Mbit/s
• Gigabit-Ethernet: 1.0 Gbit/s
• USB 3.0: 5 Gbit/s
• HDMI: 10.2 Gbit/s

• Sprache 32 kbit/s
• Massendaten 1-10Mbit/s
• Video 1.5-15 Mbit/s
• HDTV 15-150 Mbit/s
• Videotelfon 0.5-2.0 Mbit/s

B: Fluktuation

S: Spitzenwert

E: Durchschnitt der natürlichen Bitrate

B=S/E

Zeit bis ein Paket vollständig angekommen ist.

Latenz = (Distanz/Ausbreitungsgesch) + (Paketgrösse/Durchsatz) + Wartezeit

Bitfehlerrate = fehlerhafte bits / gesamte Anzahl bits

Paketfehlerrate = fehlerhafte Pakete / gesamte Pakete

Request: Anfrage eines Services vom Servicebenutzer

Indication: Bestätigung dass der Service angefragt wurde

Response: Quitierung vom Servicebenutzer

Confirm: Quitierung vom Servie anbieter

• schaltet Paket durch
• Layer 2

• Layer 3
• Wertet MAC adresse aus und Rotet das packet an die Zieladresse

• Pakete werden jeweils an den nächsten Router geschickt
• Dort werden sie gespeichert (Sicherungsschicht)
• Dann werden sie zum nächsten Router weitergeschickt
• Bis sie schliesslich beim Ziel-Host ankommen.

• Die Vermittlungsschicht stellt der darüberliegenden Transportschicht im Host Dienste bereit.
• Die Dienste sollen unabhängig sein von:
  • Anzahl der Router
  • Routertechnologie
  • Netztopologie
• Netzadressen für die Transportschicht müsseneindeutig sein. 

• Verbindungsloser Dienst (z.B. IP)
• Pakete werden einzeln an das Netzwerk übergeben
• Pakete werden unabhängig voneinander weitergeleitet
• Pakete werden auch Datagramme genannt
• Ein Netzwerk, das mit Paketvermittlung arbeitet wird auch Datagramm-Netzwerk genannt.
• Die Router geben Pakete jeweils an den nächsten Router weiter.
• Die Auswahl des nächsten Routers erfolgtaufgrund der Paketadresse. 

Verbindungsorientierter Dienst (z.B. ATM) Pakete werden einzeln an das Netzwerk übergeben. Für die gesamte Übermittlung aller Pakete wird eine virtuelle  Verbindung eingerichtet.

• Nach der Übertragung aller Pakete wird die Verbindung wieder abgebaut.
• Alle Datenpakete folgen diesem Weg durch das Netzwerk.
• Jedes Paket hat einen Kennzeichner, der angibt zu welcher Verbindung das Paket gehört.
• Die Router geben die Pakete immer auf demselben Weg an den nächsten Router weiter. 

• Tabelle  – aus einer Initialisierungsdatei beim Start
• Statisch: ist „einfacher“, keine Anpassung an Änderungen

• Tabelle - durch Berechnung während des Betriebs
• Dynamisch: erfordert zusätzliche Protokollmeldungen  während des Betriebs, kann mit Netzwerkfehlern umgehen
• Routing-Algorithmen (Adaptive Algorithmen):
  • Passen sich der Topologie an
  • Routing-Entscheidungen aufgrund von Messungen oder Schätzungen (Lastregulierung)
  • Ergebnis: Routing-Tabelle ausgefüllt. 

• Genau
• Einfach
• Robust
• Fair
• Optimal

• Teilnetze als Graph:
  • Knoten:   Router
  • Link, Kante:  Übertragungsleitung
  • Kantenbeschriftung: „Gewicht“
  • =Entfernung, Übertragungszeit, Warteschlangenlänge, Kosten, ….
• Shortest Path (kürzester Pfad): geringstes Gewicht 
• Systematische, schrittweise Berechnung des Weges von Startknoten zum Zielknoten (statisch)
• Algorithmus von Dijkstra

• Distance Vector Routing
• Dynamisch, berücksichtigt aktuelle Netzlast
• Router haben Tabellen mit den bestmöglichen Verbindungen
• Benachbarte Router tauschen Informationen aus.

• Beschreiben ein System mit verschiedenen Zuständen
• Besteht aus:
  • Zuständen (Anzahl der Zustände ist «endlich».)
  • Übergängen zwischen den Zuständen
  • Eingänge: Ereignisse die diese Übergänge auslösen
  • Ausgaben: Aktionen
• Darstellung im Zustandsübergangsdiagramm (Statechart)
• Zustände als Blasen (Bubble, Knoten)
• Übergänge als Pfeile (Arrow, gerichtete Kante)
• Kann sowohl für Software wie auch für Hardware verwendet werden. 

• Ausgabe hängt nur vom Zustand ab.
• Zustand: State/A

• Ausgabe hängt vom Zustand und den Eingängen ab.
• Pfeile: E/A

• Sicherstellung, dass das Teilnetz in der Lage ist, den Verkehr zu bewältigen
• Betrifft: Hosts, Router, Zwischenspeicher in Routern, Übertragungskapazität

• Bezieht sich auf den Punkt-zu-Punkt-Verkehr zwischen Sender und Empfänger
• Sicherstellen, dass ein schneller Sender einen langsamen Empfänger nicht „überflutet“
• Zumeist direktes Feedback von Empfänger zum Sender

• Transportschicht
  • Timeout für erneute Übertragung
  • Zwischenspeichern von Out-of-Order Frames
  • Bestätigungen (einzeln oder gesammelt, ..)
  • Flusskontrolle (straff oder locker)
• Vermittlungsschicht
  • Warteschlangen für Pakete
  • Verwerfen von Paketen
  • Routing-Algorithmen
  • Management der Paket-Lebensdauer
• Sicherungsschicht
  • Timeout für erneute Übertragung
  • Zwischenspeichern von Out-of-Order Frames
  • Bestätigungen (einzeln oder gesammelt, ..)
  • Flusskontrolle (straff oder locker)

• Kann die Überlastung nicht eingedämmt werden, so können Router Pakete einfach verwerfen
  • = Lastabwurf
  • Abwurf nach Zufallsprinzip, oder:
  • Abwurf der ältesten/neuesten Pakete, oder:
  • Abwurf der „unwichtigeren“ Pakete 

• Bereitstellen von Ressourcen im Überfluss
• Zwischenpuffern
• Traffic Shaping
• Leaky Bucket Algorithmus
• Token Bucket Algorithmus
• Reservieren von Ressourcen
• Zugangssteuerung
• Proportionales Routing
• Zeitliche Planung von Paketen

• Verlorene, gestörte Pakete erkennen und durch Wiederholung der Übertragung korrigieren. (Ähnlich wie die Sicherungsschicht.)
• Die Mängel der Vermittlungsschicht werden „verborgen“.
• Einheitliche Dienste-Schnittstelle für übergeordnete Schicht, unabhängig von der verwendeten Vermittlungsschicht.

• Medium zugriffsprotokoll
• Sublayer 2 Protokoll (sicherungsschicht)
• regelt Zugriffsverfahren
• Beispiele:
  • Carrier Sense Multiple Access CSMA
    • /CD collsision detection
    • /CA collision avoidance
  • ALOHA/S-ALOHA

• Sublayer von Layer 2
• Datenblöcke gesichert von A nach B transportieren