ΔΙΚΤΥΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ. Σύστημα μετάδοσης πληροφορίας από ένα σημείο σε άλλο (ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ οντοτήτων )

Transcript

1 ΔΙΚΤΥΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Σύστημα μετάδοσης πληροφορίας από ένα σημείο σε άλλο (ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ οντοτήτων ) Φίλιππος Πολλάτος ΑΣΠΑΙΤΕ

2 Η έννοια δίκτυο περιγράφει ταυτόχρονα : Το υλικό Τις υπηρεσίες Τις τεχνικές

3 Το Υλικό ένα σύνολο κόμβων συνδεδεμένων με γραμμές μεταφοράς Α τερματικός κόμβος Δ τερματικός κόμβος Κ1 επικοινωνιακός κόμβος Κ5 Γ τερματικός κόμβος Κ3 Κ4 Κ2 επικοινωνιακός κόμβος Β τερματικός κόμβος Στους κόμβους υπάρχουν ενεργές συσκευές ενώ οι γραμμές μεταφοράς αποτελούν το φυσικό μέσο (ενσύρματο ή ασύρματο). Ηδομήαυτήαποτελείτους πόρους του δικτύου και κοστίζει!

4 Οι Υπηρεσίες Κάθε δίκτυο παρέχει στους χρήστες του υπηρεσίες επικοινωνίας Σύγχρονες Α τερματικός κόμβος Δ τερματικός κόμβος Κ1 επικοινωνιακός κόμβος Κ5 Γ τερματικός κόμβος Κ3 Κ4 Κ2 επικοινωνιακός κόμβος Β τερματικός κόμβος Οι χρήστες διαθέτουν αποκλειστικά ένα κανάλι από ένα σημείο στο άλλο και οι πληροφορίες φτάνουν με την ίδια καθυστέρηση και τον ίδιο ρυθμό. Χρησιµοποίηση κυρίως για µετάδοση ήχου, video

5 Οι Υπηρεσίες Κάθε δίκτυο παρέχει υπηρεσίες επικοινωνίας στους χρήστες του Ασύγχρονες Α τερματικός κόμβος Δ τερματικός κόμβος Κ1 επικοινωνιακός κόμβος Κ5 Γ τερματικός κόμβος Κ3 Κ4 Κ2 επικοινωνιακός κόμβος Β τερματικός κόμβος Η πληροφορία γίνεται πακέτα που μεταδίδονται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και πιθανόν από διαφορετικές διαδρομές.μέτρια αξιοπιστία,χαμηλό κόστος. Διακρίνονται σε ασύγχρονη υπηρεσία με σύνδεση (ftp, terminal,www)και σε ασύγχρονη υπηρεσία χωρίς σύνδεση ( )

6 Οι Τεχνικές Για την καλύτερη αξιοποίηση των πόρων του δικτύου χρησιμοποιούνται δύο τεχνικές : Ημεταγωγή(switching) Ηπολυπλεξία(multiplexing) Φίλιππος Πολλάτος ΑΣΠΑΙΤΕ

7 Η μεταγωγή (switching) Είναι ο τρόπος με τον οποίο η πληροφορία ενός τερματικού περνά μέσα από κόμβους για να φτάσει στον τελικό προορισμό Μεταγωγή κυκλώματος υψηλή αξιοπιστία, δεσμεύει πόρους, κοστίζει PSTN, ISDN, leased lines Μεταγωγή πακέτου μέτρια αξιοπιστία, αξιοποίηση πόρων Μέθοδος αυτοδύναμου πακέτου (Internet, TCP/IP) Μέθοδος νοητού κυκλώματος (Χ-25, Hellaspack) ATM

8 Η πολυπλεξία (multiplexing) Είναι η τεχνική που επιτρέπει πληροφορίες από πολλές πηγές να μεταδίδονται ταυτόχρονα μέσα από τo ίδιο μέσο επικοινωνίας Μας οδήγησε η ανάγκη χρήσης της υπάρχουσας καλωδιακής υποδομής με μικρό ευρος φάσματος (τηλεφωνική χρήση μέχρι 3,4ΚΗz) Πολυπλεξία επιμερισμού στο πεδίο της συχνότητας FDM (εφαρμογές αναλογικής τεχνολογίας) Πολυπλεξία επιμερισμού στο πεδίο του χρόνου TDM (εφαρμογές ψηφιακής τεχνολογίας) Ασύρματες επικοινωνίες στηρίζεται στις αρχές της Παλμοκωδικής διαμόρφωσης -PCM (A/D conversion)

9 ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΠΡΟΤΥΠΩΝ International Standards Organization - ISO (Διεθνήςοργανισμόςτυποποιήσεων) International Telecommunication Union - ITU (Διεθνής ένωση Τηλεπικοινωνιών, CCITT μέχρι το 1992) Institute of Electrical & Electronic Engineers - IEEE (Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων & Ηλεκτρονικών Μηχανικών) European Telecommunication Standards Institute - ETSI (Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο τηλεπικοινωνιακών προτύπων) European Computer Manufacturing Association - ECMA (Ευρωπαϊκή ένωση κατασκευαστών υπολογιστών) Internet Engineering Task Force - IETF (Οργανισμός προτύπων για το Internet)

10 Πρωτόκολλα & Αρχιτεκτονική Δικτύων Πρωτόκολλο ----> σύνολο κανόνων (υλικού-λογισμικού) που εξασφαλίζει την επικοινωνία μεταξύ οντοτήτων διαφορετικών συστημάτων Αρχιτεκτονική Δικτύου ----> σύνολο πρωτοκόλλων με ιεραρχική δομή που περιγράφει τον τρόπο υλοποίησης και λειτουργίας ενός δικτύου Αρχιτεκτονικές δικτύων (Δικτυακά μοντέλα) OSI-RM SNA NetWare AppleTalk DNA TCP/IP (ISO) IBM) (Novelle) (Apple) (DEC) (ARPANet) Φίλιππος Πολλάτος ΑΣΠΑΙΤΕ

11 Η επικοινωνία μεταξύ υπολογιστών σε δίκτυο γίνεται με βάση τα 7 επίπεδα λειτουργίας που περιγράφονται από το δικτυακό μοντέλο OSI εφαρμογής Συντονίζει τα προγράμματα & εφαρμογές που θέλουν να επικοινωνήσουν παρουσίασης Σύνταξη δεδομένων, συμπίεση κι αποσυμπίεση, κρυπτογράφηση συνόδου Έλεγχος και διαχείριση των συνόδων μεταξύ τερματικών σημείων μεταφοράς Επιλογή του είδους υπηρεσίας & έλεγχος ροής δεδομένων είναι η πόρτα μεταξύ οντοτήτων και δικτύου δικτύου Διευθυνσιοδότηση, ταξινόμηση πακέτων, έλεγχος φόρτου κόμβων Ζεύξης εδοµένων Έλεγχος λαθών,εκπομπής & λήψης πακέτων, συγχρονισμός επικοινωνίας Φυσικό Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά & προδιαγραφές για το μέσο μετάδοσης

12 Πρωτόκολλα στο TCP/IP, με βάση τα κριτήρια του OSI εφαρμογής π.χ. HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, NFS παρουσίασης π.χ. XDR, ASN.1, SMB, AFP συνόδου π.χ. ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, Netbios, ASP μεταφοράς π.χ. TCP, UDP, RTP, SPX, ATP δικτύου π.χ. IP (IPv4 ή IPv6), ICMP, IGMP, X.25, CLNP, ARP, OSPF, RIP, IPX, DDP Ζεύξης εδοµένων π.χ. Ethernet, Token Ring, PPP, HDLC, Frame relay, ATM Φυσικό π.χ. Ραδιοφωνικό σήµα, Λέϊζερ, Οπτική Ίνα

13 δικτυακό μοντέλο OSI εφαρμογής παρουσίασης συνόδου Τα δύο αυτά επίπεδα καθορίζουν : - τον τύπο του δικτύου - το πρωτόκολλο επικοινωνίας Υλοποιούνται από συνδυασμό hardware & software μεταφοράς δικτύου Ζεύξης εδοµένων Έλεγχος λαθών,εκπομπής & λήψης πακέτων συγχρονισμός επικοινωνίας Φυσικό Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά & προδιαγραφές για το μέσο μετάδοσης

14 ΟοργανισμόςIEEE καθόρισε την επιτροπή 802 που όρισe τα πρότυπα για κάθε επίπεδο με βάση το μοντέλο OSI μοντέλο OSI & IEEE 802.x σύνδεσης data Έλεγχος λαθών, εκπομπής & λήψης πακέτων συγχρονισμός επικοινωνίας Έλεγχος Λογικής Σύνδεσης (υπηρεσίες LLC) IEEE Έλεγχος πρόσβασης στο μέσο (υπηρεσίες MAC) IEEE Φυσικό Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά & προδιαγραφές για το μέσο μετάδοσης (ενσύρμ/ασυρμ. καλώδια, συνδετήρες, στάθμη & διάρκεια παλμών) Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά & προδιαγραφές για το μέσο μετάδοσης (ενσύρμ/ασυρμ. καλώδια, συνδετήρες, στάθμη & διάρκεια παλμών) Φυσικό μέσο σύνδεσης (καλώδιο) Φυσικό μέσο σύνδεσης (καλώδιο)

15 IEEE 802.x - Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση & χωρίς σύνδεση - Υπηρεσία με επιβεβαίωση λήψης χωρίς σύνδεση - Υπηρεσία με σύνδεση Μέθοδος πολλαπλής προσπέλασης με ακρόαση φέροντος και ανίχνευση συγκρούσεων CSMA/CD Έλεγχος Λογικής Σύνδεσης (υπηρεσίες LLC) IEEE Έλεγχος πρόσβασης στο μέσο (υπηρεσίες MAC) IEEE Ζεύξης εδοµένων ETHERNET 10Base5, 10Base2, 1Base5, 10BaseT κλπ Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά & προδιαγραφές για το μέσο μετάδοσης (ενσύρμ/ασυρμ. καλώδια, συνδετήρες, στάθμη & διάρκεια παλμών) Φυσικό Φυσικό μέσο σύνδεσης (καλώδιο)

16 Το δικτυακό μοντέλο TCP/ IP εφαρμογής Συντονίζει τα προγράμματα & εφαρμογές που θέλουν να επικοινωνήσουν παρουσίασης Σύνταξη δεδομένων, συμπίεση κι αποσυμπίεση, κρυπτογράφηση συνόδου Έλεγχος και διαχείριση των συνόδων μεταξύ τερματικών σημείων μεταφοράς Επιλογή του είδους υπηρεσίας & έλεγχος ροής δεδομένων είναι η πόρτα μεταξύ οντοτήτων και δικτύου δικτύου Διευθυνσιοδότηση, ταξινόμηση πακέτων, έλεγχος φόρτου κόμβων σύνδεσης data Έλεγχος λαθών,εκπομπής & λήψης πακέτων συγχρονισμός επικοινωνίας Φυσικό Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά & προδιαγραφές για το μέσο μετάδοσης

17 Πρωτόκολλα του δικτυακού μοντέλου TCP / IP εφαρμογής παρουσίασης συνόδου Telnet (far-end πρόσβαση σε προγράμματα εφαρμογών) ftp (TFTP) για download (SMTP) www (HTTP) για πρόσβαση σε hyperlink text μέσω browser wap (wireless application protocol) μεταφοράς TCP (Transmission control protocol, port-application addressing) δικτύου IP (Internet protocol addressing & subnet mask) σύνδεσης data Φυσικό IEEE802.3 (Ethernet)

18 Είδη Δικτύων ανάλογα με την περιοχή που καλύπτουν... Τοπικά δίκτυα (LAN - Local area network) Μητροπολιτικά δίκτυα (ΜΑΝ - metropolitan area network) Δίκτυα Ευρείας περιοχής (WAN- Wide area network).. και αριθμός χρηστών ρυθμός διέλευσης και καθυστέρηση μετάδοσης δεδομένων τρόπος επικοινωνίας κόμβων μέγεθος συντελεστή σύζευξης a

19 Απόδοση δικτύου Υπολογίζεται από Ρυθµό Εξυπηρέτησης (Throughput) το πλήθος των δυαδικών ψηφίων (ή πακέτων) που µπορεί να δεχτεί και µεταδώσει το δίκτυο στη µονάδα του χρόνου. Την καθυστέρηση μεταφοράς το χρονικό διάστημα που απαιτείται για τη μεταφορά ενός bit από το ένα άκρο του δικτύου στο άλλο και υπολογίζεται Καθυστέρηση μεταφοράς = χρόνος μετάδοσης στο μέσο+χρόνος μετάδοσης στο δίκτυο+χρόνος αναμονής στους κόμβους = απόσταση / c + 1/ ρυθμός διέλευσης + αναμονή στους κόμβους Οι παραπάνω συντελεστές καθορίζουν τις απαιτήσεις ποιότητας εξυπηρέτησης (quality of services) του δικτύου

20 Τοπολογίες δικτύων LAN Ο τρόπος φυσικής σύνδεσης κι επικοινωνίας περιγράφεται από τα πρότυπα ΙΕΕΕ 802.xxx

21 Πρότυπα Τοπικών Δικτύων -LAN ΙΕΕΕ Το IEEE περιγράφει το φυσικό μέσο και τον τρόπο πρόσβασης σε αυτό με τον αλγόριθμο CSMA/CD (πολλαπλήπροσπέλασημεακρόαση φέροντος και ανίχνευση συγκρούσεων). Το πρότυπο αυτό σε συνδυασμό με την τοπολογία αστέρα σχεδιάστηκε από την XEROX το 70 και ονομάστηκε Ethernet Φίλιππος Πολλάτος ΑΣΠΑΙΤΕ

22 Ενεργός εξοπλισμός δικτύων LAN Modem (πρότυπα V.90-->56Kbps ασύμμετρο,v.34-->33,6kbps max full dublex) Κάρτες δικτύου-nic (πομποδέκτες πακέτων) Επαναλήπτες (repeaters) / HUB περιγράφονται στο Layer1, εξυπηρετούν τη φυσική σύνδεση καλωδίων όλων των τερματικών κι ενισχύουν το σήμα. Σε ένα LAN με Hub όλοι οι σταθμοί παίρνουν το ίδιο ποσοστό εύρους από το συνολικό εύρος του δικτύου Γέφυρες (Bridges) διασυνδεθούν μεταξύ τους LAN (Layer2), ενσωματώθηκαν σήμερα στους routers Μεταγωγείς (switches) Συνδυασμός Hub & γέφυρας όπου η κάθε πόρτα προσφέρει καθορισμένο εύρος ζώνης κι έτσι αυξάνεται η απόδοση του δικτύου Δρομολογητές (Routers) Διασύνδεση δικτύων βάσει πρωτοκόλλων Layer-3 (πχ IP-X25, LAN/WAN ) και διαθέτουν τις κατάλληλες πόρτες και ενσωματωμένο λογισμικό.

23 ΔΙΚΤΥΑ ΕΥΡΕΙΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ -WAN Τα WAN υλοποιούνται από τηλεπικοινωνιακούς φορείς που έχουν τη γεωγραφική υποδομή και τον εξοπλισμό και παρέχουν τις εξής υπηρεσίες : 1) Επιλεγόμενες τηλεφωνικές γραμμές (PSTN) --> 56 Kbps max 2) Μόνιμες ή μισθωμένες γραμμές (leased lines) Αναλογικές (απαιτούν modem) Ψηφιακές Ε1 (32x64Kbps=2,048Mbps, CSU/DSU) 3) X.25 (Hellaspack/HellasCom) αποτελείται από κόμβους μεταγωγής πακέτων νοητού κυκλώματος με σύνδεση απαιτεί συσκευή σύνδεσης (πύλη X.25/DTE) και αριθμοδότηση,κόστος ανάλογο των data 4) ISDN (ψηφιακόδίκτυοενοποιημένωνυπηρεσιών) δισύρματες γραμμές με ψηφιακή μετάδοση σε κανάλια των 64Kbps Βασική πρόσβαση BRI (2x64Kbps) Πρωτεύουσα PRI 30x64Kbps, απαιτείται τερματικός εξοπλισμός (ΝΤ ή ISDN κέντρο ), χρονοχρέωση

24 ΔΙΚΤΥΑ ΕΥΡΕΙΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ -WAN 5) Frame Relay δίκτυο τεχνολογίας γρήγορης μεταγωγής πακέτων μεταβλητού μεγέθους με αξιόπιστη σύνδεση από σημείο σε σημείο.συμβατότητα στο Layer-2 και χρησιμοποιούν ψηφιακές μισθωμένες γραμμές ευρους 64KBps-2,048MBps. Για την πρόσβαση χρειάζεται συσκευή router CSU/DSU, κόστος ανάλογα των καναλιών χρήσης 6) ΑΤΜ συνδυασμός μεταγωγής πακέτων (cells 53 bytes) και μεταγωγής κυκλώματος. Δυναμική διάθεση του εύρους ζώνης ανάλογα με τη ζήτηση και μπορεί να καλύψει κάθε μορφή δεδομένων (622 MBps max). Για τη σύνδεση απαιτεί ATM switchers 7)xDSL (ADSL, HDSL, SDSL,VDSL) νέα τεχνολογία υψηλής ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων μέσα από υπάρχουσες τηλεφωνικές γραμμές και στηρίζεται στο ISDN-BRI. Χρησιμοποιεί συσκευή τερματισμού (modem SDSL) υποστηρίζει συμμετρική ή ασύμμετρη μεταφορά δεδομένων. Φίλιππος Πολλάτος ΑΣΠΑΙΤΕ