Kapitel 1: Einführung und Motivation · FU Berlin, Institut für Informatik Telematik, WS 2002/2003 AG Technische Informatik Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 1.2 Prof. Dr.-Ing. Jochen

FU Berlin, Institut für Informatik Telematik, WS 2002/2003

AG Technische InformatikProf. Dr.-Ing. Jochen Schiller 1.1

Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ 1.1

Telematik

Kapitel 1:Einführung und Motivation

Trends, Internet, Nutzer, Leitbeispiel, Literatur

Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller

Freie Universität BerlinInstitut für Informatik




Übersicht

1. Einführung und MotivationBedeutung, Beispiele

2. Begriffswelt und StandardsDienst, Protokoll, IETF, ITU, ISO, ETSI, IEEE, Automat

3. NachrichtentechnikDaten, Signal, Medien, Physik

4. BitübertragungsschichtCodierung Repeater, Modem, DSL

5. DirektverbindungsnetzeRahmenerzeugung

HDLC, PPP, SDH, ATM

Fehlererkennung, ProtokolleEthernet (IEEE 802.3)Token Ring (IEEE 802.5)

6. VermittlungPaket-/Zell-/LeitungsvermittlungWegwahlverfahrenBrücke/Switch

Spanning-Tree, Hardware, VLAN

7. Internet-ProtokolleIP, ARP, DHCP, ICMPRouting

RIP, OSPF, CIDR, BGP

8. TransportprotokolleUDP, TCP

9. VerkehrssteuerungKriterien, MechanismenVerfahren in TCP, RED

10. Klassische TelekommunikationsnetzeTelefon, ISDN, ATMIN, GSM

11. AnwendungenDNS, SMTP, HTTPDarstellungsformate, ASN.1Management, SNMPSicherheit

Firewall, TLS, IPSec




Der Begriff „Telematik“

„Teilgebiet der Informatik, das sich mit der Kommunikation von Daten unter Nutzung technischer Mittel über („größere“) räumliche Entfernungen befasst.“

Telematik (engere Bedeutung):

„Gegenüber Standardtelefondienst fortgeschrittene Telekommunikationsdienste in Verbindung mit digitaler Netztechnik.“ (z.B. Telefax, Online Dienste, Mehrwertdienste)

Telematik (in Verbindung mit Anwendungen):Telematik im Verkehrswesen (Verkehrstelematik):rechner- und kommunikationsgestützte Verkehrsleitsysteme

Telematik in der Medizin (Telemedizin):Ferndiagnose, Patientenüberwachung, Tele-Chirurgie

Tele kommunikation matikInfor

Der Begriff „Telematik“ ist eigentlich ein Mantelwort, zusammengesetzt aus „Telekommunikation“ und „Informatik“. Durch diese Begriffsbildung soll zum Ausdruck gebracht werden, dass keines der beiden Fachgebiete allein die vielfältigen Aspekte, die im Zusammenhang mit dem zentralen Begriff, der „Kommunikation“, betrachtet werden müssen, vollständig behandeln kann. Statt dessen ist eine integrierte Sichtweise notwendig, die sich auf Verfahren, Ideen und Modelle aus beiden Gebieten stützt.

Neben der (oben angegebenen) allgemeinen Definition, kann der Begriff „Telematik“ auch eine Reihe weiterer (engerer) Bedeutungen besitzen, die nicht zentraler Bestandteil dieser Vorlesung sind. So z.B. als Bezeichnung für (gegenüber dem Standardtelefondienst) fortgeschrittene Telekommunikationsdienste, im Verkehrswesen (Verkehrstelematik) sowie in der Medizin (Telemedizin).




Grundlegendes Buch für die Vorlesung

Larry Peterson, Bruce S. Davie:Computernetze - Ein modernes Lehrbuchdpunkt.verlag, Heidelberg, 2000

ISBN 3-932588-69-X

Gibt es ebenso in Englisch (Computer Networks, ISBN 1-558605-77-0)Deckt alle Internet-relevanten Inhalte ab

Deckt aber nicht die klassischen Telekommunikationsnetze ab

Eine Übersicht über fast alle Teile der Vorlesung gibtG. Krüger & D. Reschke: Lehr- und Übungsbuch Telematik. Fachbuchverlag Leipzig, 2. Auflage, 2002. ISBN 3-446-22073-9, < 30€!

Weitere Literatur am Ende des Kapitels

Die vorliegenden Unterlagen sind im Laufe mehrerer Vorlesungen an den Universitäten Karlsruhe (Prof. Krüger, Prof. Juling, Prof. Zitterbart), Kiel (Prof. Schiller), Braunschweig (Prof. Zitterbart), FU Berlin (Prof. Schiller) entstanden und beinhalten auch Material diverser Firmenveröffentlichungen, Internet-Quellen etc. Zahlreiche Autoren haben hierzu beigetragen, welche im Einzelnen gar nicht mehr alle genannt werden können. Daher ohne Namensnennung ein großer Dank an alle, die im Laufe der Jahre etwas zu diesen Folien beigetragen haben!

Bei Fragen, Anregungen, Kommentaren zu diesen Folien bitte eine Email an [email protected]!




„Jedermann, zu jeder Zeit, an jedem Ort (mit jeder Kommunikationsform)“

Schrittmacherrolle: Mobiltelefoniederzeit bereits über 1 Milliarde NutzerFestnetztelefonie bereits übertroffen

ebenso das „feste“ Internet

weltweite Abdeckung auch durch Satellitensysteme

Ziel:Übertragung von Sprache, Daten, Audio, Video ...

anybody, (m)anytime, (m)anywhereanybody, (m)anytime, (m)anywhere

Entwicklungstrend: Mobile Kommunikation

Mobile Kommunikation wird heute oft mit Mobilfunkkommunikation gleichgesetzt und diese wiederum mit der Mobiltelefonie. Seit Einführung der digitalen Mobilfunknetze (in Deutschland D1 und D2) hat die Mobiltelefonie eine rasante Entwicklung genommen. Der jährliche Zuwachs an Mobiltelefonteilnehmern hat selbst die hohen Steigerungsraten des Internet übertroffen.

Die Steigerungsraten sind auch weltweit zu verzeichnen. Dabei ist für die Mobilfunkverbreitung vorteilhaft, dass keine aufwendige Anschlussinfrastruktur zum Teilnehmer erforderlich ist (beim sogenannten ortsgebundenen Festnetz (z.B. dem ISDN) entfallen auf den Anschlussbereich der Teilnehmer fast 50% der gesamten Netzkosten). Deshalb stellt die Überbrückung des letzten Kilometers (englisch last mile) ein großes Problem für die Konkurrenten der Deutschen Telekom AG dar. In Ländern mit großer geografischer Ausdehnung spielen die Verkabelungskosten der Teilnehmer eine noch größere Rolle.

Die im Slogan: „Jedermann, zu jeder Zeit, an jedem Ort“ hervorgehobene Ortsunabhängigkeit wird durch die zunehmende Verfügbarkeit von Satellitensystemen, für die auf den Aufbau einer terrestrischen Funkinfrastruktur verzichtet werden kann (direkte Kommunikation mit „Satellitenhandies“), praktisch auf der ganzen Erde realisierbar.

Zwei Mobilitätsaspekte lassen sich generell trennen:

Benutzermobilität: Drahtlose Kommunikation von jedem beliebigen Standort

Gerätemobilität: Beliebige Standortwechsel eines Gerätes (z.B. PC) im Festnetz.




Mobile and Wireless Web Services – Always Best Connected

UMTS,DECT2 Mbit/s

UMTS, GSM384 kbit/s

LAN100 Mbit/s,WLAN54 Mbit/s

UMTS, GSM115 kbit/s

GSM 115 kbit/s,WLAN 11 Mbit/s

GSM 57 kbit/sBluetooth 500 kbit/s

GSM 384 kbit/s,WLAN 780 kbit/s

LAN, WLAN780 kbit/s




Entwicklungstrend: Technische Kommunikation

Heute: Telekommunikation zwischen Menschen im Vordergrund

Zukünftig: Technische Geräte / technische Systeme kommunikationsfähig

Beispiele:ProduktionseinrichtungenTele-Diagnose, Tele-Wartung, Tele-BetriebKommunikation in/mit Fahrzeugenu.a. Verkehrstelematik

HausnetzeSicherheit, Haushaltsgeräte-Kommunikation, Heizungssteuerung, usw.

Die Telekommunikationstechnik der letzten 150 Jahre (beginnend mit der Telegrafie, dann dominiert durch das Telefon, aber auch als Massenkommunikationsmittel Rundfunk und Fernsehen) war auf den Menschen als Empfänger (und im Prinzip auch als Sender) ausgerichtet. Das gilt auch im Kern für die online Nutzung eines PCs.

In Zukunft wird sich dieses Bild grundlegend ändern. Da immer mehr technische Geräte, Maschinen, Fahrzeuge und komplexere „Verbunde“ von Maschinen (technische Systeme) durch Computer (Mikroprozessoren) überwacht, gesteuert und geregelt werden, ist es naheliegend, auch die in die Gerätefunktionen eingebetteten Computersysteme (embedded systems) mit Kommunikationsfähigkeiten auszustatten. So können sie untereinander, das ist heute schon oft die Regel, aber auch mit externen technischen Einrichtungen und natürlich auch mit den Menschen kommunizieren. Die Kommunikation aus dem Gerät heraus kann über eine Funkschnittstelle, einen „Kommunikationsdraht“ und dann über das Festnetz oder auch über die Starkstromleitung (elektronischer Netzanschluss) erfolgen.

Bereits heute haben in der industriellen Produktion Systeme zur Fernwartung, Ferndiagnose und auch Fernbedienung große Bedeutung erlangt. Viele deutsche mittelständische Maschinenbauunternehmen können so ihre gegebenenfalls weltweit verteilten Produkte, wie Werkzeugmaschinen, Fertigungsstraßen usw. fernbetreuen, ohne permanent hochqualifizierte Spezialisten vor Ort oder auf Reisen zu haben.




Examples from the CST lab

Wireless embeddedweb serverIndustry control system Client

GPRS,WLAN,

…

RF,wired

local server+

cacheAmazon.comInternet

LAN, WLAN, GPRS




Entwicklungstrend: Ubiquitäre Informationstechnologien

Ubiquität („Allgegenwärtigkeit“):Nichtgebundensein an einen StandortInformation als überall erhältliches Gut

Information Technology (IT) beyond the PC

Persönliche TechnologienZugang zu IT-Diensten mit sich herumtragenBeispiele: Persönliche Digitale Assistenten (PDAs), Wearable Devices

InformationsumgebungenZugang zu IT-Diensten überall vorhandenBeispiele: Intelligente, kommunikationsfähige Geräte/Systeme, Aktive Gebäude (cooperative buildings)

Ubiquitäre Unterstützungwirkt im Hintergrund,wird selbst aktiv,(teil-)autonom von Menschen.

Allgemeine Entwicklungstendenz:

früher: Viele Menschen an einem Computer

heute: Ein Computer pro Person

bald: Viele Computer pro Person




Entwicklungstrends in der Übersicht

ad hoc

Personal Travel Assistant,DAB, PDA, Laptop, GSM, UMTS, WLAN, Bluetooth, IrDA...

UMTS, WLAN,DAB, GSM, TETRA, ...

Die Abbildung bringt noch einmal die beschriebenen Entwicklungstrends in Zusammenhang:

Mobile Kommunikation erlaubt es Passagieren eines Fahrzeuges, zu beliebigen Zeitpunkten zu telefonieren oder Daten abzurufen.

Fahrzeuge können untereinander spontan „ad-hoc“-Netzwerke bilden, die beispielsweise einen Austausch von Abstandsdaten oder Warnsignalen erlauben und somit die technische Kommunikation zwischen Fahrzeugen ermöglichen.

In Fahrzeugen ist natürlich auch der Einsatz von PDAs möglich, die mittels der Kommunikationseinrichtungen im Fahrzeug Zugang zu beliebigen Diensten haben (Bsp.: WWW).




Einsatz technischer Mittel - Telekommunikation

Die klassische Nachrichten-/Telekommunikationstechnik ist von der Sprachkommunikation (Telefon) geprägt (technisch und wirtschaftlich).

Menschen als Kommunikationspartner:

Modell einer TelefonkommunikationDas technische System wird in den - ansonsten weitgehend unveränderten -

Kommunikationsablauf eingefügt.

Modell einer Rundfunkkommunikation

akustischeSchnittstelle

akustischeSchnittstelle

Mikrofon Festnetz/Funknetz Radio-Lautsprecher

MenschMensch MenschMensch

akustische Schnittstelle akustische SchnittstelleKomm.- Schnittstelle Komm.- Schnittstelle

eingefügtes technisches System

Telefon-apparat

Telefon-apparat TelefonnetzTelefonnetz Telefon-

apparat

Telefon-apparat




Telefondienst dominierte den Telekommunikationsmarkt

Anteile der Bereiche des Dienstemarkts am Gesamtumsatz von 68 Milliarden DM (1997)

Telefondienst61%

Mobilfunk17%

Sprachmehr-wertdienste

5%

Datendienste, Datenmehrwert

dienste11%

Mediendienste, Kabel-TV-

Übertragung6%

Quelle: Computer Zeitung 8/1998




Ablösung des reinen Sprachverkehrs als Wachstumsträger

0

50

100

150

200

250

300

1996 1997 1998 1999 2000 2001

% (

auf

das

Jahr

199

6 be

zoge

n)

SpracheIP-Verkehr

Quelle: Alcatel Telecommunication Review, 1998




Historie: Technik

Jahr Erfindung Leistung

1840 Morse-Telegraf Elektronischer Nachrichtenaustausch übergrößere Distanzen

1861 Telefon Sprachkommunikation über größere Distanzen

1887 elektromagn. Wellen Funktechnik

1892 Automatischer Automatisierung der TelefonvermittlungDrehwähler

1923 Rundfunk Massenkommunikation

1929 Koaxialkabel Höhere Datenraten

1964 Nachrichtensatelliten Grundlage für globale Kommunikation

1966 Glasfaser extreme Steigerung der Datenraten

1984 (USA) Aufhebung des Fernmeldemonopols

1997 WDM (wavelength Steigerung der Datenraten auf Glasfaserstrecken division multiplex) auf bis zu 1 Terabit/s (Tera = 1012)

"Das Pferd frisst keinen Gurkensalat“ (aus c‘t/Heise-Ticker, 22.10.01)

Auf die Frage „Wer hat das Telefon erfunden?“ würden die meisten Menschen wohl antworten: Alexander Graham Bell. Das stimmt, solange man den Inhaber des Patents als Erfinder betrachtet. Es stimmt nicht, wenn man die Spuren dieser Idee weiter zurückverfolgt. Denn den ersten „Ferntonapparat“ baute Johann Philipp Reis, Bäckersohn aus Hessen. Am 26. Oktober 1861 stellte er seine Erfindung im Frankfurter Physikalischen Verein[1] vor. Reis, 1834 im hessischen Gelnhausen geboren, besuchte in Friedrichsdorf im Taunus ein Internat, an dem er später als Lehrer arbeitete. Dies scheint ihm genug Zeit gelassen zu haben für sein Hobby, die Tüftelei. In der Scheune hinter dem Haus erfand er neben einem Vorläufer des Telefons auch ein Dreirad und eine Wasseruhr. Sohn Carl beschreibt den Vater als doppelten Dickschädel: Er habe "einen außergewöhnlich dicken Kopf" gehabt und sich seine Hüte stets Maß schneidern lassen. Und: "Wollte er einen wohlerwogenen Entschluss zur Ausführung bringen, ließ er sich durch nichts abbringen". Seine ursprüngliche Absicht bei der Erfindung des Telefons, erinnert sich Reis in seinen Memoiren, sei es weniger gewesen, Töne zu übertragen. Er wollte verstehen, wie das Gehör funktioniert. Eine frühe Version seines Geräts ist in dem kleinen Museum zu sehen, das in Reis’ Friedrichsdorfer Wohnhaus untergebracht ist. Ein aus Holz geschnitztes Ohr dient dabei als Sender, eine Schweinsblase imitiert das Trommelfell, ein Metallstreifen bildet den an einen Stromdraht angeschlossen Hammer. Bewegen Schallwellen die Membran, wird ein Stromkreis geschlossen oder unterbrochen. Als Empfänger verwendet Reis eine mit einem Draht umwickelte Stricknadel, die durch die Stromstöße magnetisiert wird. Als Resonanzkörper dient anfangs eine Geige, später ein Holzkästchen.

Zu Ruhm und Reichtum kam Reis durch seine Erfindung nicht. Die Meriten erntete Bell, der Reis vor allem eines voraus hatte: In den USA gab es bereits ein Patentrecht, in Deutschland noch nicht. Freilich hatte Bell die Erfindung von Reis auch technisch weiter entwickelt: "Hauptvorteil war, dass bei Bell die Kommunikation in beide Richtungen funktionierte, weil er Sender und Empfänger vereinte", erklärt die Leiterin des Friedrichsdorfer Museums, Erika Dittrich. Als Bell das Telefon 1876 patentieren ließ, war Reis bereits zwei Jahre tot. Er starb mit 40 Jahren. Der Legende nach begann der Siegeszug des Telefons mit Sätzen ohne Sinn. Die Geschichte geht zurück auf einen Lehrer-Kollegen, der in seinen Erinnerungen eine Vorführung im Hause Reis schildert: Reis’ Schwager las am Telefon im Garten ein Buch vor, Reis wiederholte dem Publikum laut den Text, den er dem Empfänger abgelauscht hatte. Der Kollege konterte, er kenne vielleicht das Buch auswendig. "Deshalb ging ich selbst in den Raum, in dem das Telefon stand, und sprach einige Sätze wie 'Die Sonne ist von Kupfer' oder 'Das Pferd frisst keinen Gurkensalat'". Reis verstand zwar nicht genau, was das Pferd frisst und dachte, die Sonne sei aus Zucker, aber der Kollege war dennoch überzeugt. 1861 führte der Tüftler sein Telefon erstmals vor Fachpublikum vor. Es war inzwischen mehrfach verändert worden und glich nicht mehr seinem anatomischen Vorbild. Die Mitglieder des Physikalischen Vereins erlebten mit, wie zwei Assistenten in einem anderen Raum musizierten. Einer sang und einer spielte Horn. Musik war mit dem Reis-Telefon zwar besser zu verstehen als Text, sagt der heutige Vorsitzende des Physikalischen Vereins, Gerd Sandstede. "Die These, mit dem Reisschen Apparat sei keine Sprache übertragbar gewesen, ist aber inzwischen widerlegt.„ Über die Reaktion der Fachkollegen war der Erfinder enttäuscht. Unter

Protest legte er seine Mitgliedschaft nieder. "Er hatte sich erhofft, dass der Physikalische Verein mehr für die Vermarktung tut", sagt Sandstede, "aber das war nicht seine Aufgabe." Der Verein habe ihm geholfen, bekannt zu werden, ihm Auftritte vermittelt und Veröffentlichungen ermöglicht. Er habe ihn auch in Kontakt gebracht zu einem Frankfurter Mechaniker, der das Telefon in Serie produzierte und für 21 Gulden in alle Welt verkaufte. Private Nutzer gab es noch nicht, die ersten Käufer waren Fachleute – wie Mr. Bell. (Sandra Trauner, dpa) / (jk/c't)

URL dieses Artikels: http://www.heise.de/newsticker/data/jk-22.10.01-000/

Links in diesem Artikel: [1] http://www.physikalischer-verein.de




Computergestützte Telekommunikation

Digitale TelekommunikationDigitalisierung aller Kommunikationsformen (Gesprochene Sprache, Musik, Text, Grafik, Festbild, Bewegtbild (z.B. Video), Technische Daten)

Ausrichtung auf Multimedia (Integration mehrerer Kommunikationsformen) vorzugsweise für den Menschen als Empfänger

Grundlage: Computer-Computer-KommunikationDigitale Telekommunikation ist ausschließlich auf Mikroelektronik/Computer-Basis und damit durch Hard-/Software-Systeme der Telematik realisiert.Moderne Telekommunikationsnetze (unter Einschluss der Endgeräte) sind Computernetze (Computer Networks).




Kommunikationsbasis: Computernetze

LAN 2

Backbone

Drahtloses LAN

mobileTeilnehmer

LAN 1

Multifunktionales/Multimediales

Endgerät

Roboter

Haushaltsgerät Übertragungs- undVermittlungssystem

Grundlage für die Telekommunikation ist ein vernetztes System, das sich im Wesentlichen aus Endsystemen und Vermittlungseinrichtungen zusammensetzt. Endsysteme bieten dabei sowohl Personen den interaktiven Zugang zur Telekommunikation als auch technischen Einrichtungen wie beispielsweise Datenbanken oder Fernüberwachungssystemen.




Rolle der Software für Telekommunikationssysteme

Komplexitätszunahme der Software am Beispiel von EWSD-Systemen (Digitale elektronische Wählsysteme von Siemens, wie sie im öffentlichen Telefonnetz eingesetzt werden):

MOI = Millionen Objekt-Code-Instruktionen

1960 1970 1980 1990 2000

60 MOI

50 MOI

40 MOI

30 MOI

20 MOI

10 MOIMercury

Gemini

Apollo

LunarMissionControl

SpaceShuttle

EWSD-APSDBP-14

EWSD-APSWM

EWSD-APS USA(Doku: 750.000 DIN-A4)

B-ISDN(S9) geschätzt




Das Internet

Das Internet besteht auseiner Menge von Computern, die

dasselbe Netzwerkprotokoll TCP/IP verwenden;

irgendwie (direkt oder indirekt) miteinander verbunden sind;

gewisse Dienste anbieten oder benutzen,

einer Menge von Nutzern, die vom Arbeitsplatz direkten Zugriff auf die angebotenen Dienste haben,

einer Menge von weiteren, über Gateways erreichbaren Netzen.

Institut für Informatik FU Berlin Deutschland Welt




Struktur des Internets

ZielWeltweite Kommunikation zwischen Rechnersystemen unterschiedlicher Bauart

Struktur:Kopplung einzelner Rechner bzw. lokaler Netze über ein teilvermaschtesNetz von Routern

Definition einer einheitlichen Protokollfamilie: TCP/IP

Router

RouterRouter

LAN

Rechnersystem

R

R

R

R

R

R

LAN

Router

R




Das Internet als Summe vieler Netze (Netz der Netze)

Das Internet gehört heute und in absehbarer Zukunft zu den größten und bedeutendsten weltweiten Kommunikationssystemen

Distanz zwischenRechensystemen

Rechner imselben

10 m100 m1 km10 km100 km1.000 km

RaumGebäudeGeländeStadtLandKontinent

LA

N

MAN

WA

N

InternetKopplung vonunterschiedlichenNetzen auf der Basisgewisser Kommuni-kationsprotokolle

Das Internet ermöglicht die Kopplung der unterschiedlichsten Netztypen zu einem weltweiten Kommunikationsverbund. Eine erste Einteilung dieser verschiedenartigen Netze lässt sich dabei anhand ihrer Ausdehnung vornehmen:

LAN (Local Area Network)

MAN (Metropolitean Area Network)

WAN (Wide Area Network)

Wir werden später sehen, dass die Flexibilität, praktisch beliebige Netze und damit verknüpfte Übertragungstechniken in einem Netz, dem Internet, zusammenzufassen, dadurch erreicht wird, dass die Kopplung dieser Netze auf einer Protokollebene erfolgt, die oberhalb der Festlegungen von Übertragungsspezifika liegt.




Dienste im Internet

Im Internet häufig genutzte Dienste:

World Wide Web (WWW)weltumspannendes NachschlagewerkBasis „Hypertext Transfer Protocol“ (HTTP)

Elektronische Post (E-Mail) Austausch von digitalen (multimedialen) Nachrichten Basis „Simple Mail Transfer Protocol“ (SMTP)

Dateitransfer Abrufen oder Übermitteln von DateienBasis „File Transfer Protocol“ (FTP)

Netzwerkverwaltung Überwachung und Kontrolle von vernetzten SystemenBasis „Simple Network Management Protocol“ (SNMP)

Wie bereits angesprochen, ist eine Grundvoraussetzung im Internet die Verwendung gemeinsamer Kommunikationsprotokolle, konkret der TCP/IP-Protokollfamilie. Auf deren Basis werden dann unterschiedliche Dienste realisiert.

Der bekannteste Dienst ist das World Wide Web (WWW), das im Verlauf der Vorlesung noch öfter als Beispiel herangezogen wird. Ebenfalls sehr gebräuchlich sind Dienste zur Übermittlung von elektronischer Post oder zum Transferieren von Dateien. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass gerade in einem derart komplexen Netz wie dem Internet die Möglichkeit der entfernten computergestützten Verwaltung gegeben sein muss.




Internet-Entwurfsprinzipien

Minimalismus und AutonomieDas Netz soll selbstständig funktionsfähig sein und keine internen Änderungen benötigen, falls es mit weiteren Netzen verbunden werden soll.

„Best-Effort“-DienstDas Netz soll versuchen, „so gut es geht“ Daten Ende-zu-Ende weiterzuleiten. Zuverlässige Kommunikation kann durch Wiederholung der Sendung erreicht werden.

Heute werden vielfältige Erweiterungen in Richtung Dienstgüte diskutiert.

Zustandsfreie RouterKein Router soll einen bestimmten Zustand pro Ende-zu-Ende-Kommunikationsbeziehung speichern.

Auch hier werden im Rahmen von Dienstgüteunterstützungen Alternativen diskutiert.

Dezentralisierte SteuerungEs gibt keine globale Steuerung der miteinander verbundenen Netze.




Historie: Entwicklung des Internet

1962 DoD (Department of Defense, „Pentagon“):Verteidigung hängt von der Kommunikation ab.

1967 ARPA (Advanced Research Project Agency) des DoD:Auftrag „Projektstudie ausfalltolerantes Paketnetz“ an SRI(Stanford Research Institute)

1969 Erstes „Internet“: 4 Hosts

1971 Betriebsaufnahme ARPAnet, das erste Internet-Backbone1974 Neue Protokollsuite: TCP/IP

(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

1988 IP-Verbindung zum Internet aus Deutschland über EUnet-IRB Dortmund und XLink (eXtended Lokales Informatik-Netz Karlsruhe)

1991 EBONE: Europäisches Backbone1995 Internet rückt in öffentliches Bewusstsein durch WWW

1996 University Corporation for Advanced Internet Development - Internet2

1999 Zweites Internet2-Backbone: Abilene2000-2002 Aufstieg und Absturz der dotcoms




Schnelligkeit der Durchsetzung des Internets

1922 1950 1982 1994

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Zahl der angeschlossenen Haushaltein den Vereinigten Staaten (in Millionen)

Internet/Online

Radio

Fernsehen

Kabelfernsehen

(Quelle: Bertelsmann)

Die obige Grafik stellt die Anzahl der Benutzer von Radio, Fernsehen, Kabelfernsehen und Internet-Diensten einander gegenüber. Interessant dabei ist, dass der Internetzugang somit zur Massenkommunikation gerechnet wird.




Geschätzte Anzahl der Benutzer des Internet

Quelle: Nua Internet Surveys www.nua.ie/surveys/), 1999

Nutzer weltweit (Mio.)

0

50

100

150

200

250

300

350

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2005

Bereits heute übertroffen! Geschätzt werden etwa 600 mio. Nutzer!




Größe der Internet-Top-Level-Domains

Quelle: Internet Software Consortium (www.isc.org), 2002

Hosts je Domain (Mio.) 5,8 Millionen .de – domains,162 Millionen hosts weltweit (10/2002)!

0

10

20

30

40

50

60

net com jp edu ca it de uk au nl fr br mil us tw es org se mx




Geschätzte Anzahl von Internet-Hosts in Europa bzw. Deutschland

Quelle: DENIC eG (http://www.denic.de/), 10/2000Jan. 1992

Sep. 2000




Leitbeispiel: Wie kommt ein Bild von Yogi auf einen Laptop im Reichstag?

Marsoberfläche







Übertragungsstrecken abstrakt im Leitbeispiel

Sojourner Pathfinder Mission Control

Internet(TCP/IP)

Satellit

Betreiber0

Betreiber1Betreiber2LAN

Antenne

Notebook




Übertragungsstrecken des Leitbeispiels im Schichtenmodell

WWW-Server

HTTP

TCP

IP

LLC

MAC

PHY

WWW-Browser

HTTP

TCP

IP

LLC

MAC (WLAN)

PHY (Code...)

LLC

MAC (WLAN)

PHY (Code...)

Funk

MAC (Ethernet)

PHY

LLC

MAC (Ethernet)

PHY

IP

UTP5 - Twisted Pair

LLC

MAC (FDDI)

PHY

RouterRouterRouterRouter

RouterRouterRouterRouter

Glasfaser

Funk

GlasfaserCoax

Notebook

Router

Bridge

Gateway Firewall

Proprietäre Systeme:- Deep Space Network(Erde-Mars)

- 9600bps Funkmodem(Pathfinder-Sojourner)




Leistungsentwicklung: Vergleich Bandbreite/Halbleiter/Bildschirme

Bandbreite: LAN/WAN

Leistung/$: Mikro-prozessoren

Speicher/Chip: Halbleiter

Kapazität/$: Speicher

Pixel/$: Bildschirme

1998 2008

1x

10x

100x

1000x




Informationszeitalter / Informationsgesellschaft

Quelle:L.A. Nefiodow:Der fünfte Kontratieff

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1800 1850 1900 1950 2000 2050

Landwirtschaft

Produktion

Dienstleistungen

Informationen

Agrar-zeitalter

Industrie-zeitalter

Infor-mations-zeitalter

Erw

erbs

pers

onen

,A

ntei

l in

%




Wirtschaftssektoren Telekommunikationsmärkte

TK-Dienstbenutzersoll alles bezahlen

TK-Dienstbenutzersoll alles bezahlen

TK-Dienstanbieterbietet Mehrwertdienste auf Basis der Leistungen der TK-Netzbetreiber an (z.B. Internet-Provider,

Anbieter in IN (Intelligentes Netz)wie z.B. 0800-, 0190-Dienste)

TK-Dienstanbieterbietet Mehrwertdienste auf Basis der Leistungen der TK-Netzbetreiber an (z.B. Internet-Provider,

Anbieter in IN (Intelligentes Netz)wie z.B. 0800-, 0190-Dienste)

TK-Netzbetreiberbetreibt als öffentliches oder privates Unternehmen

das sogenannte Basisnetz (Signaltransportnetz)Beispiel: Deutsche Telekom AG, Vodafone, Colt, Viag, KPN usw.

TK-Netzbetreiberbetreibt als öffentliches oder privates Unternehmen

das sogenannte Basisnetz (Signaltransportnetz)Beispiel: Deutsche Telekom AG, Vodafone, Colt, Viag, KPN usw.

Telekommunikationsausrüsterstellt die Hard-/Software-Gerätetechnikfür die anderen Funktionsgruppen bereit

Beispiel: Siemens, Cisco, Lucent, Nokia, IBM, Alcatel usw.

Telekommunikationsausrüsterstellt die Hard-/Software-Gerätetechnikfür die anderen Funktionsgruppen bereit

Beispiel: Siemens, Cisco, Lucent, Nokia, IBM, Alcatel usw.

Ein Unternehmen kann dabei auch mehrere Funktionen übernehmen.

Inhalteanbieterbietet Inhalte für die Dienste an (Zeitungen, Nachrichten, Verlage, Supermärkte usw.)

Inhalteanbieterbietet Inhalte für die Dienste an (Zeitungen, Nachrichten, Verlage, Supermärkte usw.)




Zusammenwachsende Industrien

Kommunikation:Telefon, TV, Satellit

Computer:Hardware, Software

Inhalt:Unterhaltung,

Informationsdienste,Verlage

InteraktivesMultimedia




Literatur – eine Auswahl

J.F. Kurose & K.W. Ross: Computer Networking, Addison-Wesley, 2002. ISBN 0-201-47711-4.Neuartiger Ansatz: Top-Down/von der Anwendung zur Technik, sehr viel hochaktuelle Information zum Internet.A.S. Tanenbaum: Computernetzwerke. Prentice Hall, 4. Auflage, 2002. ISBN 3-8272-9536-X.Sehr gute allgemeine Einführung, einfach zu lesen.F. Halsall: Data Communications, Computer Networks and OSI. Addison-Wesley, 4. Auflage, 1997. ISBN 0-201-18244-0.Vergleichbar mit Tanenbaum, etwas präziser bei Details.G. Krüger & D. Reschke: Lehr- und Übungsbuch Telematik. Fachbuchverlag Leipzig, 2002. ISBN 3-446-17465-6.Buch zu Teilen der Vorlesung.S. Keshav: An Engineering Approach to Computer Networking. Addison-Wesley, 1999. ISBN 0-201-63442-2. Sehr fundiertes Buch, auch theoretische Details.

W. Stallings: High-Speed Networks -TCP/IP and ATM Design Principles. Prentice Hall, 1998. ISBN 0-13-525965-7.Aktuelle TCP/IP-Suite, Fokus Hochleistungsnetzwerke.

W.R. Stevens: TCP/IP Illustrated, Vol. 1: The Protocols. Addison-Wesley, 1994. ISBN 0-201-63346-9.Grundlegendes über die TCP/IP-Protokollwelt.W.R. Stevens: TCP/IP Illustrated, Vol. 3: TCP for Transactions, HTTP, NNTP, and the UNIX Domain Protocols. Addison-Wesley, 1996. ISBN 0-201-63495-3.Anwendungsorientierte Aspekte der TCP/IP-Suite.J. Schiller: Mobilkommunikation. Addison-Wesley, 2000. ISBN 3-8273-1578-6 Alles aus Sicht der Mobilkommunikation.T. Braun: IPnG. dpunkt.verlag, 1999. ISBN 3-920993-98-5Neue Internet-Protokolle, Dienstgüteaspekte.

Kapitel 1: Einführung und Motivation · FU Berlin, Institut für Informatik Telematik, WS 2002/2003 AG Technische Informatik Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller 1.2 Prof. Dr.-Ing. Jochen

Documents