3 Grundlagen der Datenübertragung


Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit der IT. Es kann die Werte 0 und 1 enthalten. Das Formelzeichen ist Bit, bit oder b (z.B.: bit/s oder b/s oder bps jeweils für Bit pro Sekunde oder kb für kilobit, kib für kilo-binary). Ein Byte besteht aus 8 Bit (z.B.: 0101 1010). Das Formelzeichen ist Byte oder B (z.B.: MB/s für Mega Byte pro Sekunde, ...).

Signale auf Netzwerkmedien

  • Elektrische Signale über Kupferleitungen
  • Lichtsignale über Glasfaserleitungen
  • Elektromagnetische Strahlen bei Drahtlosnetzwerken (z.B. WLAN/Wi-Fi, Bluetooth)

Datenübertragungsrate C

Datenübertragungsrate C = Datenmenge / Zeit = D/t (in Bits pro Sekunde oder bit/s oder b/s oder bps, bzw. Byte/s oder B/s)

Übertragungszeit t = Datenmenge /Datenübertragungsrate = D/C (in Sekunden)

Beispiel
Ein Film mit 1 GB Größe soll über eine Leitung mit C=50 Mbit/s übertragen werden.
Wie lange dauert die Übertragung? Vorsicht: Bit und Byte sind zweierlei! 1 Byte sind 8 Bit!
Lösung:

D = 1 GB = 8 Gbit = 8 * 10^9 Bit

C = 50 MBit/s = 50 * 10^6 b/s

t = D/C = 8 * 10^9 b / 50 * 10^6 b/s = 8 * 10^3 / 50 = 160s (2 Minuten und 40 Sekunden)
Häufig spricht man in der IT von "Geschwindigkeit", oft auch von "Bandbreite", meint damit aber die Datenrate. Um Missverständnisse zu vermeiden, muss man sich korrekt ausdrücken!

Video: Datenübertragungsdauer berechnen
Dauer: ca. 5 Min


Video: Übertragungsarten
Dauer: ca. 5 Min


Video: Netzwerkadressierung
Dauer: ca. 1 Min


Eine zentrale Grundregel beim Medienzugriff bei Ethernet lautet: Listen Before Talk (LBT) - Erst hören - dann sprechen!

Ethernet-Frame-Aufbau

Takt/Sync DST-Interface-Addr SRC-Interface-Addr Typ Nutzdaten Checksum
8 Byte 6 Byte 6 Byte 2 Byte 46-1500 Byte 4 Byte

Mit VLAN-Tag

Takt/Sync DST-Interface-Addr SRC-Interface-Addr VLAN-Tag Typ Nutzdaten Checksum
8 Byte 6 Byte 6 Byte 4 Byte 2 Byte 46-1500 Byte 4 Byte

VLAN-Tag-Aufbau

TPID Prio CF VLAN-ID
2 Byte (0x8100) 3 Bit 1 Bit 12 Bit

TCP/IP-Protokolle

  • Internet-Protocol (IP)
    • IP-Adressen adressieren Netzwerke und Rechner
    • Unabhängig von der Übertragungstechnik
    • Verbindungslos: keine Quittung oder Rückmeldung
  • Transmission Control Protocol (TCP)
    • TCP-Adressen (TCP-Ports) adressieren Applikationen
    • Unabhängig von der Übertragungstechnik
    • Verbindungsorientiert: Verbindung wird aufgebaut und gehalten
    • Zustellung wird geprüft und quittiert, fehlende Segmente nachgeliefert
    • Datenflusssteuerung zur Stauverhinderung
  • User Datagram Protocol
    • UDP-Adressen (UDP-Ports) adressieren Applikationen
    • Unsicher: Keine Prüfung keine Quittung, Segmente werden nicht nachgeliefert
    • Als Datenstrom gesendet
    • Weniger Protokoll-Overhead als TCP
    • Anwendung bei Multicast
    • Keine Flusssteuerung, keine Stauverhinderung
    • Unabhängig von der Übertragungstechnik
    • Verbindungslos

Socket

Ein Paar aus Ip-Adresse und TCP- oder UDP-Port nennt man Socket.

Video: TCP und UDP
Dauer: ca 5 Min


Beispiele für Well-known Port

Port-Nr. TCP UDP Bezeichnung
20 X - FTP-Datenübertragung
20 X - FTP - Datenübertragung
21 X X FTP - Steuerkanal
22 X X SSH - Secure Shell
23 X X Telnet, Konsolensteuerung
80 X - HTTP - Hyper Text Transfer Protocol
110 X - POP3 - Post Office Protocol v3
123 - X NTP - Network Time Protocol
143 X X IMAP - Internet Message Access Protocol
161 - X SNMP - Simple Network Management Protocol
201 X X Apple Talk
433 X - HTTPS - HTTP über SSL/TLS
631 X X IPP - Internet Printing Protocol
636 X X LDAP - Lightweight Directory Access Protocol
989 X X FTPS-Datenübertragung über SSL/TLS
990 X X FTPS- Steuerkanal über SSL/TLS
1194 X X OpenVPN

Video: Ports
Dauer: ca. 5 Min


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