Anatol Badach Erwin Hoffmann Olaf Knauer

High Speed Internetworking Grundlagen und Konzepte für den Einsatz von FDDI und ATM

TECHNISCHE HOCHSCHULE DARMSTADT G e s a iv f b i b I i o t h e k ß o i •' i c< f.» t- w i r r Ü c i'i o M s I e h r e :' 'r.

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Inhaltsverzeichnis V

Vorwort

11

1

Internetworking-Grundlagen LANs, FDDI, MAN und WANs 1.1 1.1.1 LAN-, MAN- und WAN-Besonderheiten 1.1.2 Übertragungstechniken 1.1.3 LAN-Topologien 1.1.4 FDDI-Grundlagen 1.1.5 WAN-Konzept 1.1.6 X.25-Notwendigkeit 1.1.7 ISDN-Grundlagen 1.2 Logische Architektur von Kommunikationsnetzen 1.3 Typische LAN-Anwendungen 1.3.1 Mehrfachnutzung von Ressourcen 1.3.2 Verteilte Anwendungen 1.3.3 Server-Evolution 1.4 Internetworking-Aspekte 1.4.1 LAN-Kopplungselemente im Überblick 1.4.2 Direkte LAN-Kopplung 1.4.3 LAN-Kopplung über WANs 1.4.4 Evolution des Internetworkings 1.5 LAN-Übertragungsmedien 1.5.1 Eigenschaften von elektrischen Leitungen 1.5.2 Symmetrische elektrische Kabel 1.5.3 Koaxialkabel 1.5.4 Eigenschaften von optischen Übertragungsmedien 1.5.5 Typen von Lichtwellenleitern 1.5.6 Einfluß der Leitungskodierung 1.6 Strukturierte Verkabelungssysteme 1.6.1 Konzept der strukturierten Verkabelung 1.6.2 Hierarchische Strukturen der LAN-Vernetzung

15 15 16 19 22 26 28 30 33 37 44 45 47 49 50 51 53 54 56 60 61 64 65 66 69 71 74 74 76

LAN-Technologien 2.1 LANs nach IEEE 802.x 2.1.1 Logisches LAN-Modell 2.1.2 MAC-Adressen

79 80 80 84

Inhaltsverzeichnis 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.2

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.3

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.4

2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6

LLC-Schicht LLC-MAC-Schnittstelle Implementierung der LLC-Schicht Erweiterung der Adressierung der LLC-Schicht Ethernet-ZIEEE 802.3-LANs Besonderheiten von IEEE 802.3-LANs lOBase 5 lOBase 2 lOBase T lOBase F Mediumzugriffsverfahren - CSMA/CD Bitübertragungsschicht Einsatz von Repeatern für Vernetzung von IEEE 802.3-LANs Token Ring Aufbau von Token Ring-LANs Bitübertragungsschicht MAC-Schicht Token Ring-Management Prioritätsstufen im Token Ring Verkabelungsaspekte DQDB-MAN nach IEEE 802.6 DQDB-MAN-Konzept Übertragung aller Informationsarten Zugriffsverfahren DQDB LAN-Datenverkehr im MAN Rekonfigurationsfähigkeit Basiskonfigurationen vom DQDB-MAN

Kommunikationsprotokolle 3.1 Funktionen der Kommunikationsprotokolle 3.1.1 Fehlerkontrolle 3.1.2 Flußkontrolle 3.1.3 Überlastkontrolle 3.2 TCP/IP-Protokollfamilie 3.2.1 TCP/IP-Protokolle im Schichtenmodell 3.2.2 Zusammenarbeit von TCP, UDP und IP 3.2.3 IP-Protokoll 3.2.4 TCP-Protokoll 3.2.5 UDP-Protokoll 3.2.6 Internet-Adressen und Subnetz-Bildung 3.2.7 ARP/RARP-Protokoll 3.2.8 IP über serielle Leitungen 3.3 OSI-Protokolle für Internetworking von LANs und WANs

86 95 97 98 101 101

105 106 108 110 111 115 116 121 121 123 124 127 130 131 133 133 135

138 140 141 142 145 145 146 150 152 153 154 157 159 162 165 166 168 170 171

Inhaltsverzeichnis 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5. 3.3.6 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7 3.4.8 3.4.9 3.4.10 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 4

Grundlagen des Internetworkings von LANs und WANs Einsatzbeispiele von OSI-Protokollen der Netzwerkschicht Adressierung in heterogenen WAN/LAN-Verbundsystemen Verbindungsorientierte Netzdienste nach dem Protokoll X.25 Protokoll CLNP (ISO IP) Transportprotokoll NetWare-Protokolle IPX/SPX Arbeitsplatzarchitektur unter NetWare Server-Architektur unter NetWare IPX-Protokoll SPX-Protokoll Routing Information Protocol (RIP) Service Advertising Protocol (SAP) NetWare Core Protocol (NCP) Protokollzusammenspiel von NetWare ODI-Konzept der NetWare Virtual Loadable Modules Protokolle unter LAN-Manager NetBIOS NetBEUI Protokoll NDIS

Internetworking mit Bridges und Routern 4.1 Internetworking-Ziele 4.2 Funktionsweise von Bridges 4.2.1 Bridge-Aufgaben 4.2.2 Lokale Bridges 4.2.3 Remote Bridges 4.2.4 Multiport-Bridges 4.2.5 Lastverteilung mit Bridges 4.3 Transparente Bridges 4.3.1 Lernfähigkeit und Aging-Funktion 4.3.2 Spanning Tree-Algorithmus 4.4 Source Routing Bridges 4.5 Funktionsweise und Einsatz von Routern 4.5.1 Aufgabe eines Routers 4.5.2 Router-Funktion im Schichtenmodell 4.5.3 Adressierungsaspekte beim Router-Einsatz 4.5.4 Router-Multiprotokollfähigkeit 4.5.5 Routing-Aspekte 4.6 TCP/IP-Routing-Protokolle 4.6.1 Routing-Besonderheiten in TCP/IP-Netzen 4.6.2 TCP/IP-Routing-Protokoll RIP

171 177 180 183 191 195 196 197 199 201 204 205 206 208 209 210 213 214 215 219 221 223 224 225 227 229 232 235 236 238 240 244 251 255 256 257 260 263 265 270 270 273

Inhaltsverzeichnis 4.6.3 4.6.4 4.6.5 4.7 4.7.1 4.7.2 4.7.3 4.8 4.9

OSPF Routing-Protokoll EGP Routing-Protokoll BGP OSI-Routing-Protokolle OSI-Routing-Besonderheiten ES-IS-Protokoll IS-IS-Protokoll Routing bei NetWare Router kontra Bridge

276 285 288 292 292 295 299 306 309

5

FDDI-Technik 5.1 FDDI-Spezifikation 5.1.1 Mediumabhängige Festlegungen 5.1.2 Bitübertragung 5.1.3 MAC-Festlegungen 5.1.4 Station Management 5.2 Stationstypen und ihre Einsatzmöglichkeiten 5.2.1 FDDI - Stationstypen 5.2.2 Mögliche FDDI-Konfigurationen 5.2.3 Verbindungsregeln einzelner FDDI-Stationstypen 5.2.4 Strukturen von FDDI-Stationen 5.3 FDDI-Zugriffsverfahren 5.3.1 Synchroner und Asynchroner Frame-Verkehr 5.3.2 Ablauf des Zugriffsverfahrens 5.4 Ring-Inbetriebnahme und Fehlertoleranz im FDDI 5.4.1 Ring-Inbetriebnahme 5.4.2 Fehlertoleranz 5.4.3 Ring-Rekonfiguration 5.5 FDDI-Weiterentwicklung 5.5.1 FDDMI 5.5.2 Koexistenz von FDDI-I und FDDI-II 5.5.3 FDDI über Twisted-Pair-Kupferkabel

313 313 315 319 324 328 332 332 334 338 340 343 345 349 353 353 354 356 357 358 362 364

6

LAN-Vernetzung mit FDDI 6.1 Probleme der LAN-Vernetzung mit FDDI 6.2 FDDI-Bridges als Kopplungselemente 6.2.1 Encapsulation Bridge 6.2.2 Transparente Bridges 6.2.3 Notwendigkeit für Translation Bridges 6.2.4 Arbeitsweise von FDDI-Translation Bridges 6.2.5 Frame Stripping beim FDDI 6^2.6 Source Routing/Transparentes Bridging 6.3 FDDI Bridging Router (BRouter)

369 369 370 371 373 375 380 384 386 389

Inhaltsverzeichnis 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4

Performance Aspekte beim Einsatz von FDDI Grundlagen der Netzwerk-Performance Einfluß des MAC-Protokolls Messungen der FDDI-Performance Performance-Eigenschaften von FDDI-Bridges

Globale und integrierte Unternehmensnetze mit LANs, FDDI, MAN, ISDN und ATM 7.1 LAN/FDDI-Integration mit ISDN 7.1.1 Anwendungen der LAN/FDDI-Integration mit ISDN 7.1.2 Bereitstellung von LAN-Anwendungen am ISDN-Arbeitsplatz 7.1.3 LAN-spezifische Software-Erweiterungen am ISDN-Arbeitsplatz 7.1.4 Bereitstellung von ISDN-Diensten und -Anwendungen am LAN-Arbeitsplatz 7.2 MAN-Anwendungen 7.2.1 MAN-Dienste 7.2.2 MAN-Strukturierung und Anschlußvarianten 7.2.3 LAN/FDDI-Kopplung über MAN 7.3 ATM-Technik und -Einsatz 7.3.1 ATM-Konzept 7.3.2 Dienste in ATM-Netzen 7.3.3 LAN-Datenstrom über ATM 7.3.3 ATM-LANs 7.3.4 Globale Unternehmensnetze auf ATM-Basis 7.4 Einsatz der LAN/FDDI/MAN/ATMSystemintegration 7.4.1. LAN/FDDI/MAN-Integration über ATM-Netze 7.4.2 ATM-Router 7.4.3 Standortübergreifende DV- und TK-Integration über ATM-Netze Netzmanagement 8.1 Grundlagen des Netzmanagements (NM) 8.1.1 Grundstruktur eines NM-Systems 8.1.2 Sicherheitsaspekte in NM-Systemen 8.1.3 Management von unternehmensweiten Netzen 8.1.4 Management-Werkzeuge 8.2 Netzmanagement-Funktionen 8.2.1 Konfigurations-Management 8.2.2 Fehler-Management 8.2.3 Leistungs-Management 8.2.4 Sicherheits-Management 8.2.5 Abrechnungs-Management 8.3 OSI-Netzmanagement 8.3.1 Management-Konzept

391 391 393 398 400 405 406 406 411 413 414 418 418 419 422 426 427 434 439 443 448 452 452 455 458 461 461 461 465 467 470 471 471 472 474 475 479 480 480

Inhaltsverzeichnis

10

8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 8.4.6 8.5 8.5.1 8.5.2 9

Funktionsmodell des OSI-Managements Management-Dienste Informations und Datenmodell Netzmanagement mit SNMP SNMPvl-Management-Modell Management-Informationsmodell Management-Protokoll SNMPvl SNMPv2-Management-Modell Sicherheitskonzept bei SNMPv2 Koexistenz von SNMPvl und SNMPv2 in einem Netz Planung eines integrierten NM-Systems Anforderungen an ein integriertes NM-System Vorgehensweise bei der Planung eines integrierten NM-Systems

Planungsaspekte für Unternehmensnetze 9.1 Heute für die Applikationen von Morgen planen 9.1.1 Entwicklung der LAN-Topologien 9.1.2 Wachsender Bedarf an Bandbreite 9.1.3 Bus-, Ring- oder besser doch Stern-Topologie ? 9.1.4 Switching Hubs 9.2 Anforderungen an die Verkabelungsinfrastruktur 9.2.1 Auswahlkriterien für die Verkablungsinfrakstruktur 9.2.2 Neuere Spezifikationen der UTP-Kabeltypen 9.2.3 Verbindungselemente - der passende Stecker 9.2.4 Verkabelung und elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 9.3 Erstellung eines Netz-Systemkonzepts 9.3.1 Elemente der Netz-Planung 9.3.2 Ermittlung der Ist-Situation und der Bedarfskriterien 9.3.3 Kriterien für ein neues Unternehmensnetz 9.3.4 FDDI als strategisches HS-LAN 9.3.5 Integration von ISDN-, MAN- und ATM-Diensten in das Unternehmensnetz 9.3.6 Prävention und Beseitigung von Netzfehlern

484 487 488 489 490 492 497 500 504 505 507 507 511 515 516 516 520 522 525 532 532 534 538 540 543 544 548 549 551 554 559

Anhang A

Internetworking-relevante RFCs (Stand April 1994)

563

Anhang B

Abkürzungsverzeichnis

569

Anhang L

Literaturverzeichnis

577

Anhang S

Stichwortverzeichnis

585