atm versus gigabit ethernet im tcp/ip l - Dokumentenserver Fakultät ...

1 EINLEITUNG ......................................................................................................................................................1
2 ETHERNET, FAST ETHERNET, GIGABIT ETHERNET, DER IEEE 802.3 STANDARD...................2
2.1 LANS NACH IEEE 802 ...................................................................................................................................2
2.2 GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3)..................................................................................................................4
2.3 FUNKTIONEN DER BITÜBERTRAGUNGSSCHICHT.............................................................................................9
2.4 KODIERUNGSVERFAHREN (8B/10B) VON IEEE 802.3Z...............................................................................10
2.5 SWITCHING TECHNOLOGIE............................................................................................................................10
2.6 SPANNING TREE (IEEE 802.1D)...................................................................................................................11
2.7 FLUßKONTROLLE (IEEE 802.3X)..................................................................................................................13
2.8 QUALITY OF SERVICE IN LANS AUF SCHICHT 2 ...........................................................................................14
2.9 VLAN-BILDUNG (IEEE 802.1Q).................................................................................................................16
2.10 VERKEHRSPRIORISIERUNG DURCH TRAFFIC CLASSES (IEEE 802.1P)........................................................18
2.11 ETHERNET PORT TRUNKING.......................................................................................................................19
3 ATM – ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE.........................................................................................20
3.1 ZELLENAUFBAU ............................................................................................................................................20
3.2 DAS ATM-SCHICHTENMODELL....................................................................................................................23
4 TCP/IP - ÜBER GIGABIT ETHERNET UND ATM ...................................................................................36
4.1 DER TCP/IP-PROTOKOLLSTACK ..................................................................................................................36
4.2 TCP/IP ÜBER GIGABIT ETHERNET ...............................................................................................................40
4.3 TCPIP ÜBER ATM .......................................................................................................................................42
5 EFFEKTIVITÄT VON TCP/IP ÜBER GIGABIT ETHERNET UND ATM............................................54
5.1 ATM-TESTS .................................................................................................................................................54
5.2 EIGENE MESSUNGEN AUF ATM- UND IEEE 802.3 BASIERENDEN GERÄTEN ..............................................55
6 VERGLEICH VON ATM UND GIGABIT ETHERNET ............................................................................71
6.1 VERKABELUNG.............................................................................................................................................71
6.2 DATENRATEN IM VERGLEICH .......................................................................................................................71
6.3 TOPOLOGIE ...................................................................................................................................................73
6.4 KOMPATIBLITÄT ZU BESTEHENDEN IEEE 802 KONFORMEN LANS.............................................................74
6.5 VERBINDUNGSART........................................................................................................................................74
6.6 QUALITY OF SERVICE....................................................................................................................................75
6.7 VLANS.........................................................................................................................................................76
6.8 FLUßKONTROLLE...........................................................................................................................................77
6.9 TCP/IP ÜBER GE UND ATM........................................................................................................................77
6.10 FAZIT...........................................................................................................................................................80
7 EIN HOCHGESCHWINDIGKEITSNETZWERK FÜR DAS MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR
NEUROPSYCHOLOGISCHE FORSCHUNG ................................................................................................82
7.1 DAS ALTE LAN .............................................................................................................................................82
7.2 DIE NOTWENDIGKEIT VON HOCHGESCHWINDIGKEITSNETZWERKEN ............................................................83
7.3 ANFORDERUNGEN AN DAS HOCHGESCHWINDIGKEITSNETZWERK DES CNS ................................................84
7.4 GERÄTEUNABHÄNGIGE BEWERTUNG DER ANGEBOTENEN TOPOLOGIEN......................................................85
7.5 BEWERTUNG AUSGEWÄHLTER ANGEBOTE...................................................................................................91
7.6 AUSWAHL UND BEGRÜNDUNG DER WAHL...................................................................................................96
LITERATURVERZEICHNIS.............................................................................................................................98
ANHANG.............................................................................................................................................................100

1 EINLEITUNG ......................................................................................................................................................1
2 ETHERNET, FAST ETHERNET, GIGABIT ETHERNET, DER IEEE 802.3 STANDARD...................2
2.1 LANS NACH IEEE 802 ...................................................................................................................................2
2.2 GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3)..................................................................................................................4
2.3 FUNKTIONEN DER BITÜBERTRAGUNGSSCHICHT.............................................................................................9
2.4 KODIERUNGSVERFAHREN (8B/10B) VON IEEE 802.3Z...............................................................................10
2.5 SWITCHING TECHNOLOGIE............................................................................................................................10
2.6 SPANNING TREE (IEEE 802.1D)...................................................................................................................11
2.7 FLUßKONTROLLE (IEEE 802.3X)..................................................................................................................13
2.8 QUALITY OF SERVICE IN LANS AUF SCHICHT 2 ...........................................................................................14
2.9 VLAN-BILDUNG (IEEE 802.1Q).................................................................................................................16
2.10 VERKEHRSPRIORISIERUNG DURCH TRAFFIC CLASSES (IEEE 802.1P)........................................................18
2.11 ETHERNET PORT TRUNKING.......................................................................................................................19
3 ATM – ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE.........................................................................................20
3.1 ZELLENAUFBAU ............................................................................................................................................20
3.2 DAS ATM-SCHICHTENMODELL....................................................................................................................23
4 TCP/IP - ÜBER GIGABIT ETHERNET UND ATM ...................................................................................36
4.1 DER TCP/IP-PROTOKOLLSTACK ..................................................................................................................36
4.2 TCP/IP ÜBER GIGABIT ETHERNET ...............................................................................................................40
4.3 TCPIP ÜBER ATM .......................................................................................................................................42
5 EFFEKTIVITÄT VON TCP/IP ÜBER GIGABIT ETHERNET UND ATM............................................54
5.1 ATM-TESTS .................................................................................................................................................54
5.2 EIGENE MESSUNGEN AUF ATM- UND IEEE 802.3 BASIERENDEN GERÄTEN ..............................................55
6 VERGLEICH VON ATM UND GIGABIT ETHERNET ............................................................................71
6.1 VERKABELUNG.............................................................................................................................................71
6.2 DATENRATEN IM VERGLEICH .......................................................................................................................71
6.3 TOPOLOGIE ...................................................................................................................................................73
6.4 KOMPATIBLITÄT ZU BESTEHENDEN IEEE 802 KONFORMEN LANS.............................................................74
6.5 VERBINDUNGSART........................................................................................................................................74
6.6 QUALITY OF SERVICE....................................................................................................................................75
6.7 VLANS.........................................................................................................................................................76
6.8 FLUßKONTROLLE...........................................................................................................................................77
6.9 TCP/IP ÜBER GE UND ATM........................................................................................................................77
6.10 FAZIT...........................................................................................................................................................80
7 EIN HOCHGESCHWINDIGKEITSNETZWERK FÜR DAS MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR
NEUROPSYCHOLOGISCHE FORSCHUNG ................................................................................................82
7.1 DAS ALTE LAN .............................................................................................................................................82
7.2 DIE NOTWENDIGKEIT VON HOCHGESCHWINDIGKEITSNETZWERKEN ............................................................83
7.3 ANFORDERUNGEN AN DAS HOCHGESCHWINDIGKEITSNETZWERK DES CNS ................................................84
7.4 GERÄTEUNABHÄNGIGE BEWERTUNG DER ANGEBOTENEN TOPOLOGIEN......................................................85
7.5 BEWERTUNG AUSGEWÄHLTER ANGEBOTE...................................................................................................91
7.6 AUSWAHL UND BEGRÜNDUNG DER WAHL...................................................................................................96
LITERATURVERZEICHNIS.............................................................................................................................98
ANHANG.............................................................................................................................................................100

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3 Byte 3 Byte
I/G G/L Hersteller-ID Stations-ID
G/L=0: Lokale Adresse
G/L=1: Globale Adresse
I/G=0: Individualadresse
I/G=1: Gruppenadresse

3 Byte 3 Byte
I/G G/L Hersteller-ID Stations-ID
G/L=0: Lokale Adresse
G/L=1: Globale Adresse
I/G=0: Individualadresse
I/G=1: Gruppenadresse

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Sendedatenverpackung
Sendedatenverwaltung
Sendedatenkodierung
LLC-Schicht
MAC-Schicht
PHY-Schicht
Empfangsdatenentpackung
Empfangsdatenverwaltung
Empfangsdatendekodierung
Schnittstelle
LLC/MAC
Schnittstelle
MAC/PHY
IEEE 802.3 Format
DIX Ethernet 2 Format
PA SFD DA SA LEN LLC Daten PAD FCS
7 1 2/6 2/6 2 3 / 4 variabel 4 Byte
PA DA SA TYP Daten FCS
8 6 6 2 46-1500 4 Byte

Sendedatenverpackung
Sendedatenverwaltung
Sendedatenkodierung
LLC-Schicht
MAC-Schicht
PHY-Schicht
Empfangsdatenentpackung
Empfangsdatenverwaltung
Empfangsdatendekodierung
Schnittstelle
LLC/MAC
Schnittstelle
MAC/PHY
IEEE 802.3 Format
DIX Ethernet 2 Format
PA SFD DA SA LEN LLC Daten PAD FCS
7 1 2/6 2/6 2 3 / 4 variabel 4 Byte
PA DA SA TYP Daten FCS
8 6 6 2 46-1500 4 Byte

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à à à Ãà Ã
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6 Byte
6 Byte
2 Byte
2 Byte
Variabel
Destination Address
Source Address
Length/Type
MAC Control Opcode
MAC Control Parameters
Reserved
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DA
SA
Len
LLC
Daten
PAD
FCS
DA
SA
ETPID
TCI, CFI=C
Len
LLC
Daten
PAD
FCS

TPID 0x8100
Priorität CFI
VID
Längenfeld
RIF
TCI
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Dienste
Parameter
Zeitkompensation
zwischen
Quelle und
Senke
Bitrate
Verbindungsart
Anwendung
Klasse A Klasse B Klasse C Klasse D
Konstant
Kanal-
Emulation,
Video
AAL-Typen AAL-1 AAL-2
Erforderlich Nicht Erforderlich
Verbindungsorientiert
Videoübertragung
Variabel
verbindungsorientierter
Datentransfer
AAL-3/4
AAL-5
Verbindungslos
verbindungsloser
Datentransfer

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Logical
IP
Subnet
Host
Router
Host
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Logical
IP
Subnet
Host
Router
Host
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Virtueller
Router
(MPOA)

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A) B)

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
100 Mbps
100 Mbps
1000 Mbps
Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
100 Mbps
100 Mbps
1000 Mbps
Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
100 Mbps
100 Mbps
1000 Mbps
Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
100 Mbps
100 Mbps
1000 Mbps
Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
100 Mbps
100 Mbps
1000 Mbps
Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
100 Mbps
100 Mbps
1000 Mbps
Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
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Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
Spatz
Schwan
100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
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1000 Mbps
Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
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Schwan
100 Mbps
100 Mbps
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Summitb Summita
Summit 48
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Summit 48
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Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
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Schwan
100 Mbps
100 Mbps
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Summitb Summita
Summit 48
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Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
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100 Mbps
100 Mbps
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Summitb Summita
Summit 48
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Summit 48
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Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
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100 Mbps
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Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
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Pelikan
Faultier
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Summit 48
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Pelikan
Faultier
Jaguar

Guppy
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100 Mbps
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Summitb Summita
Summit 48
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Summit 48
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Pelikan
Faultier
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Summitb Summita
Summit 48
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Summit 48
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Pelikan
Faultier
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100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
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Pelikan
Faultier
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Guppy
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100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
1000 Mbps
Summit 48
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Pelikan
Faultier
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100 Mbps
100 Mbps
100 Mbps
Summitb Summita
Summit 48
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Summit 48
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
2..3
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Die Zahlen stellen die Anzahl
d e r Switc he s d a r,
die sich eine Leitung teilen.
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
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Die Zahlen stellen die Anzahl
d e r Switc he s d a r,
die sich eine Leitung teilen.
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
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Die Zahlen stellen die Anzahl
d e r Switc he s d a r,
die sich eine Leitung teilen.
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
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Die Zahlen stellen die Anzahl
d e r Switc he s d a r,
die sich eine Leitung teilen.
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in ne re n Switc h.
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die sich eine Leitung teilen.
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in ne re n Switc h.
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die sich eine Leitung teilen.
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die sich eine Leitung teilen.
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in ne re n Switc h.
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Die Zahlen stellen die Anzahl
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die sich eine Leitung teilen.
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
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Die Zahlen stellen die Anzahl
d e r Switc he s d a r,
die sich eine Leitung teilen.
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
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Die Zahlen stellen die Anzahl
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die sich eine Leitung teilen.
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
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Die Zahlen stellen die Anzahl
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die sich eine Leitung teilen.
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Datenfluß von einer Ec ke. Datenfluß von einem
in ne re n Switc h.
2..3
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Die Zahlen stellen die Anzahl
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die sich eine Leitung teilen.
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L3 Summit 48
Summit 48 R3
BD
L2 Black
Summit 48
Summit 48 R2
Diamond
L1 Summit 48
Summit 48 R1
Summit 48
BA1
L3 Summit 48
Summit 48 R3
L2 Summit 48
Summit 48 R2
L1 Summit 48
Summit 48 R1
Summit 48
BA1
2 x Gigabit Ethernet
(getrunkt, aktiv)
2 x Fast Ethernet
(getrunkt, passiv)
Gigabit Ethernet
(aktiv)
2 x Fast Ethernet
(getrunkt, aktiv)

L3 Summit 48
Summit 48 R3
BD
L2 Black
Summit 48
Summit 48 R2
Diamond
L1 Summit 48
Summit 48 R1
Summit 48
BA1
L3 Summit 48
Summit 48 R3
L2 Summit 48
Summit 48 R2
L1 Summit 48
Summit 48 R1
Summit 48
BA1
2 x Gigabit Ethernet
(getrunkt, aktiv)
2 x Fast Ethernet
(getrunkt, passiv)
Gigabit Ethernet
(aktiv)
2 x Fast Ethernet
(getrunkt, aktiv)

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