Vermittlungseinrichtungen
Zur Zeit entstehen komplexe Netzwerke wie z.B. beim "dänischen
Radio" DR-Byen, bei denen nicht nur Lichtstellanlagen im Verbund
mit Dimmern und Nodes zur Ansteuerung von Movinglights ein Netzwerk bilden,
sondern über ein und dieselbe Infrastruktur auch alle anderen Gewerke
wie Ton, Video, Haustechnik, Bühnentechnik, Kommunikationstechnik
und, und, und Ihre Daten austauschen können. Bei der Mischung von
einzelnen Netzwerken, die hinsichtlich Ihrer Systemplattform, Betriebssoftware,
Topologie und Zugriffsverfahren unterschiedlich sind, spricht man von
vernetzten herterogenen Systemen. Dazu kommt eine räumliche
komplexibilität hinzu, das dieses Netzwerk nicht nur in einem Studio,
sondern überall innerhalb des kleinen Mediendorfes welches aus mehreren
Gebäuden mit jeweils mehreren Studios und vielen weiteren Arbeitsräumen
besteht, verfügbar sein muss. Das hierbei die Übertragungsgeschwindigkeit
bei dem entsprechend hohen Datenaufkommen der einzelnen Gewerke extrem
hoch sein muss, ist selbstverständlich. Das dabei auch verschiedenste
Protokolle verwendet werden und man die Datenflut nur dann beherrscht
werden kann, wenn die Daten nur dorthin geleitet werden wo sie auch benötigt
werden, ist eine der Herausforderungen für die Vermittlungsstellen,
die wir jetzt in Ihren Grundfunktionen vorstellen.
Auszug einer Ethernetlösung von dem kleinen Teilsegment Lichtsteuerung.
Dabei ist hier die Überkreuz angebundene Backuplösung und Anbindung
an den Hochgeschwindigkeits Backbone nicht dargestellt.
Repeater
Ein Repeater (Wiederholer) arbeitet ähnlich wie ein Booster
beim DMX512. Der Repeater verstärkt die Signale und leitet Sie 1:1
weiter und führt keine Bearbeitung der Datenpakete durch. Der Repeater
ist im OSI-Schichtenmodell in Ebene Eins angesiedelt. Droht z.B. aufgrund
der Leitungslänge, das Signal zu stark abgeschwächt zu werden,
verstärkt der Repeater die Signale und ermöglicht so z.B. die
Kabelbedingte Eingrenzung der Übertragungsstrecke zu erhöhen
wie z.B. beim Thin-Ethernet auf maximal 200 m. Ein Repeater kann also
eingesetzt werden wenn die Daten und Adressen 1:1 übertragen werden
sollen, das heißt dass über ein Repeater zwei Teile eines gleichen
Netzwerkes die das gleiche Netzwerkprotokoll benutzen verbunden werden
können. Der Repeater erlaubt aber auch zwischen verschiedenen Kabeltypen
eine Verbindung zu schaffen, wenn das Protokoll das gleiche ist, wie z.B.
beim Thin-Ethernet zum 10-Base 2 Ethernet, wobei vom Koaxialkabel zum
Twistet Pair Kabel gewechselt wird.
Repeater verbinden oder Boosten ein und dasselbe Protokoll.
Hub und
Switch
Wir verstehen dabei unter einen Hub (Mittelpunkt, Angelpunkt) einen
einfachen elektrischen Verteiler im Netz, der alle Signale wie
ein Splitterbooster jedoch bidirektional an alle angeschlossenen Geräte
weiterleitet. Ein Switch (Schalter) dagegen wird oft als ein schnellerer
Hub gesehen. Der Geschwindigkeitsvorteil erfolgt zwangsläufig durch
den unterschiedlichen Aufbau. Dabei ist die Hauptaufgabe der Signalverteilung
wie beim Hub um die Aufgabe der Verbindung von Teilnetzen oder Netzwerksegmenten
in größeren Netwerken, erweitert worden. Dazu muss ein Switch
in der Lage sein, jeden einzelnen Port zu und abzuschalten bzw. Ports
miteinander durchzuschalten. So schaltet der Switch Teilnehmer oder
Netzsegmente zwischen den Ports durch. Stationen die direkt am Switch
angeschlossen sind, können direkt miteinander kommunizieren ohne
die anderen Netzelemente zu belasten. Parallele Kommunikation zwischen
verschiedenen Teilnehmern ist so möglich. Auch können
damit Teilnehmer mit Ihrer gemeinsam höchsten Übertragungsgeschwindigkeit
direkt miteinander kommunizieren, während beim Hub der langsamste
Teilnehmer die Übertragungsgeschwindigkeit diktiert. Kurz der Switch
erlaubt im Gegensatz zum Hub eine individuelle Adressierung der Teilnetze
und damit eine schnellere Verteilung im Netz, wodurch die Performance
verbessert wird.
Sternförmige Punkt zu Punkt Verbindung der Datenendgeräte mit
der Zentrale mittels HUB
Sternförmige Punkt zu Punkt Verbindung der Datenendgeräte mit
der Zentrale mittels Switch.
Der Switch arbeitet seine Aufgaben direkt im Silizium eingebrachte Strukturen
(ASIC) ab. Der Switch schaltet also nur Verbindungen zusammen, wenn er
die Ziel-MAC-Adresse kennt bzw. diese an einem Port angeschlossen
ist. Ein Switch kann erlernen an welchem Port die Zieladresse angeschlossen
ist bzw. dann hingeleitet werden muss. So werden die Daten dann zukünftig
nur noch an diesen Port geschaltet. Er lernt es so, indem er eine
Nachricht erst einmal an alle Ports sendet. Wenn dann von der Zieladresse
eine Antwort kommt, trifft diese an einem bestimmten Port ein. Diese Adresse
wird in einer internen Tabelle jenem Port zugeordnet, sodass bei allen
folgenden Nachrichten der Switch genau diesen Port erneut auswählen
wird und dann nicht mehr auf alle Ports verteilt. Dies funktioniert bei
Unicast, wenn Absender und Empfänger je ein Gerät bzw.
Adresse ist. Bei einem Broadcast, das an alle Netzwerkteilnehmer
adressiert ist, lautet die MAC-Ziel-Adresse FF:FF:FF:FF:FF:FF und wird
auf alle Ports geschaltet. Das belastet dann natürlich das Netzwerk,
da dann alle Ports blockiert sind. Multicast ist nicht ganz so gravierend,
da es sich "nur" an eine Gruppe von Geräten wendet. Die
MAC-Ziel-Adresse bei Multicast dagegen ist mit 01:00:5E:00:00:00 definiert.
Bei der Auswahl des Switches spielt auch die aggregierte Bandbreite eine
Rolle. Zum Beispiel sind bei einem 8 Port Switch gleichzeitig maximal
vier Verbindungen zweier Stationen möglich. Teilt man also die Portanzahl
durch zwei und multipliziert dies mit der Übertragungsgeschwindigkeit,
erhält man die benötigte aggregierte Bandbreite. Man
kann weiterhin Switches in zwei Gruppen einteilen. Einmal in die einfachen
sowie in die managebaren. Der einfache Switch besitzt nicht die Möglichkeiten
Informationen auszugeben oder Einstellungen vornehmen zu lassen, ist aber
sehr preiswert. Mit dem managebaren Switch sind Einstellungen wie Spanning
Tree oder IGMP (Internet Group Management Protokoll), also das Protokoll
zur Verarbeitung von Multicast-Sendungen möglich, denn wie
bereits erwähnt, wird Multicast durch das Netzwerk selbst wie z.
B. den eingesetzten Switch verwaltet. Der managebare Switch benötigt
dann auch eine IP-Adresse, um von der Konsoloe bzw. Laptop mit einem Broswer
aus eingestellt zu werden. Kennt man die IP-Adresse des Switches nicht,
kann man mittels Terminalprogramm und einem separaten Terminalanschluss
eine IP-Adresse einstellen bzw. auslesen. So benötigen einige Netzwerk-Protokolle
einen managebaren Server um ihre Funktionsvielfalt realisieren zu können.
Hub oder Switch?
Ein Hub ist prinzipiell schneller, da er die Pakete einfach elektrisch
weiterleitet.
Ein Hub ist einfacher in der Anwendung, denn er muss nicht konfiguriert
werden.
Ein Hub ist deshalb im Servicefall auch einfacher auszutauschen.
Ein Hub blockiert nie Broadcast-Daten
Der Switch erhöht die Performance im Netz, denn er kann die Datenpakete
intelligent an die betreffenden Ports steuern.
Der Switch hilft zur einfachen Erweiterung des Netzwerkes mit der 5-4
Regel
Switch oder Router?
Der Switch ist sehr schnell, da er über maschinennahe Algorithmen
seine Prozesse steuert statt über komplexere Software (ca. Faktor
10).
Der Switch ist einfacher in der Anwendung, denn er muss nicht unbedingt
oder zumindest weniger konfiguriert werden als ein Router.
Der Switch ist deshalb im Servicefall auch einfacher auszutauschen.
Der Router erlaubt mit seinen Algorithmen ein effektiveres Routing der
Datenpakete.
Der Router erlaubt mit seinem ausgeklügelten Routing eine bessere
Havariestrecke auszuwählen.
Der Router kann die Bandbreitenkapazität durch effektive Datenpaketschnürung
erreichen.
Router
Ein Router kann separate Netzwerke miteinander verbinden. Aber auch umgekehrt
kann ein Router verwendet werden um aus einem Netz besser mehrere kleine
separate Netze aufzubauen. Der Vorteil der Teilung der Netze ist, das
jedes Netz seine eigne Netzadresse aufweisen kann und innerhalb des jeweiligen
Netzes jeder Teilnehmer seine eigne Teilnehmeradresse unabhängig
vom anderen Netz aufweisen kann. Dabei ist der Router mit einer eignen
Adresse ebenfalls Teilnehmer. Er überträgt nur dann die Daten
von einem Netz zum anderen, wenn Ihm die Adresse bekannt ist. Weiterhin
werden über ausgeklügelte Pfadauswahlverfahren die optimalen
Verbindungswege der Daten zur Zieladresse eingeschlagen, auch wenn weitere
Netzwerke zwischengeschaltet sind, denn in der 3. Schicht stehen Routern
die Informationen über Netzwerkadressen und Pfaden zwischen allen
Punkten des Netzes zu Verfügung.
Erst wenn die Netzwerke größer werden oder zum Zwecke einer
Fernwartung oder Fernsteuerungen das Internet mit zum Datenaustausch herangezogen
wird, werden auch Router benötigt. Einmal können die Router
auf der 3. Schicht den optimalen Weg der IP-Adressen vorgeben.
Dazu müssen jedoch Algorithmen durchlaufen werden, die ein wenig
Zeit in Anspruch nehmen. Aber ein Router kann auch Erkennen wenn ein Datenpaket
ständig umherirrt und dann eine weitere Verbreitung unterbinden.
Weiterhin kann aber der Router auch verhindern, dass alle Broadcastsendungen
des Licht-Netzwerkes nicht in das Internet gelangen. Damit z. B. bei Nutzung
eines Netzwerkes die Daten nicht in ein benachtbartes Netzwerk oder das
Internet gelangen, hat man drei Adressenbereiche eingerichtet, die grundsätzlich
von Routern nicht weitergeleitet werden. So ist uns bestimmt der Adressbereich
192.168.xxx.yyy aus diversen Handbüchern bekannt, wenn es darum geht
sein Lichtnetzwerk zu Konfigurieren. Damit hat man verhindert, dass nicht
unkontrolliert viele Daten in das Internet hineinströmen, wenn man
sein Lichtnetzwerk mit einem Router (zwecks Fernwartung oder wegen dem
bequemen Download der neusten Firmware der Moving Lights) und dem Internet
gekoppelt hat. Die anderen geblockten Adressbereiche lauten 10.zzz.xxx.yyy
und 172.16-31.xxx.yyy. Denn wenn man eine Kopplung in das Internet wagt,
wer sagt uns denn, dass nicht irgendjemand die gleiche IP-Adressen bei
seinen Geräten eingestellt hat, und schon sind Probleme zu erwarten.
Bridge
Eine Bridge (Brücke) verbindet zwei Teilnetze miteinander. Der Unterschied
zu einem Repeater besteht darin, das die Bridge die Zieladresse ausliest
und dann entscheidet ob die Datenübertragung in das angeschlossenen
Teilnetz übertragen wird, oder ob die Zieladresse sich im gleichen
Teilnetz befindet wie die Quelladresse. In diesem Fall wird die Weiterleitung
unterdrückt. Somit wird das zweite Teilnetzt nicht belastet und die
Performance kann steigen. Die Bridgearbeitet in der 1. und 2. Schicht
des OSI-Schichtenmodells und überträgt die Daten zwischen den
Teilnetzen aufgrund der identifizierten MAC-Adressen. Dabei werden
die Datenpakete nicht bearbeitet. Bei Remote-Bridges handelt es
sich um zwei Bridges, die über eine Daten-Fern-Übertragung wie
z.B. eine Standleitung, miteinander verbunden sind. Damit können
über große Entfernungen zwei Teilnetze miteinander zu einem
Gemeinsamen Netz verbunden werden.
Bridge verbinden zwei Netze mit dem ein und denselben Protokoll, wenn
die Zieladresse im anderen Netzsegment befindet.
Gateway
Ein Gateway (Torweg, Einfahrt) ist eine Art Übersetzer und
arbeitet in den OSI-Schichten 3 bis 7. Er ermöglicht die Verbindung
von unterschiedlichen Netzen wie z.B. Großrechner mit UNIX Betriebssystem
die bereits seit den 70er Jahren die ersten Schritte mit dem TCP/IP ausführten,
mit Apple Rechnern die Apple Talk verwenden oder mit IBM-Kompatiblen PCs
die mit Ihren Client Server Systemen oder ab Win95 bzw. NT Netbios mit
NetBEUI einsetzten. Das Gateway führt eine vollständige Umwandlung
von einem Protokoll in das andere durch und ermöglicht so eine Datenkommunikation
die über Hardeware und Software hinweg. Die Gateway-Funktion wird
über Software realiesiert, so das ein Gerät namens Gateway in
der Regel nicht zu finden ist, sondern sich als Software-Funktion in Geräten
wie Routern wiederfindet.
Gateways übersetzen Daten von unterschiedlichen Netzen in die jeweils
andere Form.