2.4.1 Leitungsgebundene Netze

Fernsprechnetz

Das mit Abstand am besten ausgebaute Kommunikationsnetz ist das Fernsprechnetz. Es diente ursprünglich ausschließlich der Übertragung von Telefongesprächen und wurde erst allmählich zur Datenübertragung verwendet. Es ist leitungsvermittelt, wobei jedem Kanal theoretisch eine Bandbreite von 64 kBit/s zur Verfügung steht, die bei analoger Übertragung allerdings höchstens 56 kBit/s erreichen kann.

PPP (Point-to-Point Protocol)

Das PPP-Protokoll ist das Standardprotokoll der Internet-Zugangsprovider für Dial-In-Zugänge. Es operiert auf dem OSI-Layer2 und unterstützt viele Netzwerkprotokolle, nicht nur TCP/IP. Es eröffnet zunächst eine Verbindung, regelt die Authentifizierung und schaltet im Erfolgsfall das Netz durch. PPP ist in der Lage Zustandsinformationen über die Verbindung einzuholen und Verbindungsparameter zu vereinbaren.

Für Standleitungen (xDSL-Anschlüsse) kommen modifizierte Protokolle wie PPPoE (PPP over Ethernet) in Deutschland oder in Österreich PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) für VPN (Virtual Private Network) zum Einsatz, was allerdings als unsicher gilt. Die folgende Grafik des ZID der Universität Wien zeigt, wie etwa ein LAN über einen Router mit dem VPN eines Providers verbunden werden kann. Dabei ist die IP-Adresse des Routers am WAN-Port (My IP-Address: 10.0.0.140) ebenso wie die IP-Adresse des ADSL-Modems (Server IP-Address: 10.0.0.138) aus dem (Sub)Netz des VPN.

Wird anstelle eines LAN lediglich ein Einzelplatzrechner an das ADSL-Modem angeschlossen, so erhält dieser Rechner die IP-Adresse des Routers (10.0.0.140) und ist damit selbst im VPN.

ISDN (Integrated Services Digital Network)

Ein ISDN-Basisanschluß besteht aus 2 Kanälen mit einer Bandbreite von je 64 kBit/s. Die Übertragung erfolgt digital. Diese beiden B-Kanäle dienen der Datenübertragung und können natürlich gebündelt oder für verschiedenen Dienste gleichzeitig verwendet werden. Daneben gibt es noch einen sogenannten Signalisierungskanal (D-Kanal) mit einer Bandbreite von 16 kBit/s, der der Steuerung dient. Für höheren Datendurchsatz wird auch ein ISDN-Primärmultiplexanschluß angeboten, der mit bis zu 32 B-Kanälen und einer verbesserten Steuerung Bandbreiten von 30 MBit/s erreicht.

Zur Verbindung von Computernetzen ist ISDN deshalb interessant, weil Verbindungen wesentlich schneller aufgebaut werden, und der Anschluss daher einer Standleitung nahe kommt. Außerdem sind über die MSN (Multiple Subscriber Number) bei einem Basisanschluss bis zu acht Geräte über Telefonnummern erreichbar. Darüber hinaus gibt es auch noch Mehrgeräteanschlüsse und Anlagenanschlüsse für mittlere und größere Betriebe mit entsprechender Anzahl an MSNs.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM wurde ursprünglich als Vermittlungstechnik für Breitband-ISDN (B-ISDN) entwickelt und arbeitet auf den Layern 2 und 3 des OSI-Models, also in der Übertragungs- und Vermittlungsschicht. Die Technologie ist sehr leistungsfähig und wird daher im Bereich großer Backbones eingesetzt. ATM arbeitet verbindungsorientiert, dh. vor der Übertragung muss eine Verbindung zwischen Sender und Empfänger erst aufgebaut werden. Ist dabei der günstigste Weg schon ausgelastet, wird ein alternativer Weg gewählt. Die Festlegung der Verbindung erfolgt nicht über Adressen, sondern über einen im Paketheader gesetzten Virtuellen Pfad (VP), wobei dauerhafte Verbindungen PVC (permanent virtual circuit) und für die Dauer der Übertragung aufgebaute Verbindungen SVC (switched virtual circuit) möglich sind. Jeder Verbindung ist ein VPI (virtual path identifier) zur Identifikation zugeordnet. Für komplexe Aufgaben werden mehrere VPs zu einem Virtuellen Kanal (VC) gebündelt, den ein VCI (virtual channel identifier) kennzeichnet. Da ATM verbindungsorientiert arbeitet, muss den verbindungslos arbeitenden (TCP/IP-)Protokollen der höheren Schichten ein klassisches LAN vorgespiegelt werden.

Das Übertragungsverfahren selbst ist Cell Relay ("Zellenvermittlung"). Bei diesen Zellen handelt es sich um Rahmen fester Länge mit 5 Byte Header für Adressierung und Steueranweisungen sowie 48 Byte Nutzdaten, insgesamt also 53 Byte. Diese kleinen Pakete finden in den Übertragungspausen, die etwa bei Sprachtelefonie entstehen, leichter Platz als große Pakete, was das System insgesamt sehr leistungsfähig macht.

Da es sich bei ATM über eine eigenständige Netzwerktechnologie handelt, erfolgt die Übertragung eines TCP/IP-Paketes durch ein ATM Netz zum Beispiel so:

Ein besonderer Vorteil von ATM besteht darin, dass jedem Endgerät die Bandbreite statisch oder flexibel zugewiesen werden kann, womit die Leistung von Teilnetzen skalierbar wird. Typische Übertragungsraten sind 622 MBit/s über LWL und 26 MBit/s über Kupfer.

Heute ist ATM eine Technologie mit sehr großer Leistungsfähigkeit. Viele Telekommunikationsfirmen verwenden ATM-Netze in ihren Backbones, wobei die Verbindungen im allgemeinen permanent geschaltet sind, aber auch in Netzwerken mit niedrigeren Transferraten wie etwa xDSL. In Hochleistungsbackbones wird die Verwendung von ATM aufgrund der hohen Leistung auf LWLs zunehmend hinterfragt. In LANs konnte sich aufgrund der hohen Komplexität und Kosten ATM nur im Hochleistungsbereich durchsetzen.

PLC (Powerline Communications)

Mit Powerline Communications wurde der Versuch gestartet, Daten über das Niederspannungs-Energieverteilnetz zu übertragen. PLC ist damit eine echte Alternative zur Übertragung auf der letzten Meile, vor allem für private Haushalte und kleine Firmen, zumal Übertragungsraten von derzeit bis zu 50MBit/s ereichbar sind. Das Projekt Internet aus der Steckdose, das sich im Stadium von Feldversuchen befindet, ruht in Österreich zur Zeit, weil weil andere Breitbandtechnologien ihre Preise gesenkt haben. Außerdem kann wegen der verwendeten Frequenzen (4-21 MHz) PLC Amateurfunknetze stören.

Home-Plug

Die Home-Plug-Technologie nutzt bestehende 230-V-Leitungen innerhalb eines Hauses für die Datenübertragung. Verwendet werden Adapter für die Steckdosen, es können beliebig viele PCs angeschlossen werden. Auch eine Verschlüsselung (DES3) ist möglich, was deshalb von Bedeutung ist, weil die ungeschirmten Stromkabel das aufgebrachte Kurzwellensignal gut abstrahlen. Es ist auch möglich, Datenpakete auf MAC oder IP-Ebene vorrangig zu behandeln und damit für ausgewählte Aufgaben ein QoS einzustellen. Die Datentransferrate beträgt derzeit ca 50MBit/s, angestrebt werden 200MBit/s. Abhängig von der Signaldämpfung lassen sich damit bis zu 200m überbrücken. Wegen seiner starken Dämpfungseigenschaften wirkt der Stromzähler als Sperre nach außen. Ein Problem mit den Amateurfunkern besteht allerdings wie bei PLC.