Exercise 1
Vermittlungsarten
Leitungsvermittlung (Circuit Switching)
Definition
Feste Verbindung zwischen Sender und Empfänger über gesamte Dauer (z. B. Telefonnetz).
Vorteile
- Garantierte Bandbreite
- Geringe Latenz nach Verbindungsaufbau
Nachteile
- Ressourcenblockierung, auch bei Inaktivität
- Unflexibel, schlechtere Ausnutzung des Netzes
Paketvermittlung (Packet Switching)
Definition
Daten in Pakete zerlegt, unabhängig über Netz vermittelt (z. B. Internet).
Vorteile
- Effiziente Ressourcennutzung
- Skalierbar, robust gegen Ausfälle
Nachteile
- Variable Latenz
- Paketverlust möglich, kein garantierter Durchsatz
Internet Protocol (IP)
Vermittlungsart
Paketvermittlung
Warum?
Das Internet Protocol (IP) verwendet Paketvermittlung, weil sie folgende technische Vorteile bietet:
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Skalierbarkeit: Millionen Geräte können kommunizieren, ohne dass feste Verbindungen reserviert werden müssen.
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Effiziente Ressourcennutzung: Netzwerkkapazität wird dynamisch geteilt – ungenutzte Bandbreite bleibt nicht blockiert.
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Robustheit: Pakete können bei Ausfällen alternative Routen nehmen → höhere Ausfallsicherheit.
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Flexibilität: Verschiedene Dienste (z. B. Web, Video, VoIP) können gleichzeitig das Netz nutzen, ohne dedizierte Verbindungen.
Kurz: Paketvermittlung passt besser zu dynamischem, globalem Datenverkehr als starre Leitungsvermittlung.
Was sind die Folgen, wenn die Warteschlangen und Puffer an einem Layer-3-Router dauerhaft ausgelastet sind?
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Erhöhte Latenz: Pakete müssen lange warten, bevor sie weitergeleitet werden.
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Paketverlust: Bei vollem Puffer werden neue Pakete verworfen (Tail Drop).
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TCP-Staukontrolle greift: Sender reduziert Übertragungsrate → Durchsatz sinkt.
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QoS-Probleme: Zeitkritische Dienste (VoIP, Video) werden stark beeinträchtigt.
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Möglicher Bufferbloat: Extrem lange Pufferzeiten → wahrnehmbar langsame Reaktionszeiten.
Maßnahmen zur Vermeidung
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Datenverkehr steuern: Man kann den Datenfluss so anpassen, dass nicht zu viele Daten auf einmal im Router ankommen. So bleibt der Puffer entlastet.
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Wichtige Daten bevorzugen: Wichtige oder zeitkritische Daten (wie Sprache oder Video) können bevorzugt behandelt werden, damit sie nicht warten müssen.
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Leitungskapazität erhöhen: Wenn dauerhaft zu viel Datenverkehr herrscht, hilft es oft, schnellere Verbindungen (Link-Upgrade → mehr Bandbreite) oder leistungsfähigere Geräte einzusetzen (größerer Verarbeitungskapazität / mehr Speicher).
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Verkehr besser verteilen: Daten können auf mehrere Wege oder Geräte verteilt werden, damit kein einzelner Router überlastet wird.
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Netz besser planen: Durch ein gutes Netzwerkdesign kann man verhindern, dass der gesamte Datenverkehr über wenige Engstellen (Hotspots) läuft.
Grundidee: Man versucht, den Datenfluss so zu organisieren, priorisieren oder begrenzen, dass es gar nicht erst zu Dauerstau im Router kommt.