ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

Transcript

1 ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET Κεφάλαιο 1: Μοντέλο επικοινωνιών δεδομένων

2 Μοντέλο επικοινωνίας δεδομένων (1) 2

3 Μοντέλο επικοινωνίας δεδομένων (2) Πηγή: Αυτή η συσκευή παράγει τα δεδομένα. Πομπός: Ο πομπός μεταλλάσει και κωδικοποιεί την πληροφορία με τέτοιο τρόπο, ώστε να παράγει ηλεκτρομαγνητικά σήματα τα οποία μπορούν να μεταδοθούν μέσω κάποιου είδους συστήματος μετάδοσης. Σύστημα μετάδοσης: Αυτό μπορεί να είναι μία μονή γραμμή μετάδοσης ή ένα πολύπλοκο δίκτυο που συνδέει την πηγή με τον προορισμό. Δέκτης: Ο δέκτης δέχεται το σήμα από το σύστημα μετάδοσης και το μετατρέπει σε τέτοια μορφή ώστε να μπορεί να είναι κατανοητή από την συσκευή προορισμού. Προορισμός: Παίρνει τα εισερχόμενα δεδομένα από τον δέκτη. 3

4 Τεχνικές αναλογικής και ψηφιακής μετάδοσης 4

5 Η διαδικασία της διαμόρφωσης ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ: Η μεταβολή, σύμφωνα με την πληροφορία, μιας ή περισσοτέρων παραμέτρων ενός φέροντος κύματος (carrier wave) που είναι κατάλληλο για την μετάδοση μέσα από το δεδομένο κανάλι. ΑΠΟΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ είναι η αντίστροφη διαδικασία Το είδος της διαμόρφωσης καθορίζει: Την αντοχή στο θόρυβο και την παραμόρφωση Την πιστότητα αναπαραγωγής του αρχικού σήματος Το εύρος του απαιτούμενου για την μετάδοση φάσματος Την πολυπλοκότητα των συστημάτων εκπομπής και λήψης 5

6 Τι επιτυγχάνουμε με την διαμόρφωση Την μετάδοση πολλών σημάτων στον ίδιο χώρο με χρήση διαφορετικών φερόντων Την ελάττωση των απαιτήσεων στα χαρακτηριστικά των συστημάτων εκπομπής Την χρησιμοποίηση περιοχών του φάσματος με καλύτερες συνθήκες μετάδοσης 6

7 Οι διεπαφές σε ένα μοντέλο επικοινωνίας DTE (Data Terminal Equipment): Οποιαδήποτε Τερματική Συσκευή DCE (Data Circuit-Terminating Equipment): Καλώδια Modems DCE DTE Network DCE DTE 7

8 Πρότυπα καλωδιώσεων EIA-232 Interface (πρώην RS-232) με 25 ακροδέκτες αρσενικού ή θηλυκού τύπου. Εμβέλεια 15 m, Ταχύτητα 20 kbps ΕΙΑ-449 o DB-37 (37 ακροδέκτες) o DB-9 (9 ακροδέκτες) DCE RS-422, RS-423, EIA-530 X.21 Μπορεί να πάει μέχρι 64kbps 8

9 MODEM DCE To MODEM (Διαμορφωτής-Αποδιαμορφωτής) χρησιμοποιείται στην ψηφιακή επικοινωνία μέσω αναλογικών γραμμών. Μετατρέπει ένα ψηφιακό σήμα σε αναλογικό (D/A) χρησιμοποιώντας τις τεχνικές διαμόρφωσης: o ASK o FSK o PSK o QAM και αντιστρόφως από αναλογικό σε ψηφιακό (A/D) 9

10 Βασικοί τύποι ψηφιακής διαμόρφωσης 10

11 Μορφές μετάδοσης Παράλληλη επικοινωνία: (8 bits) στέλνονται ταυτόχρονα, άρα χρειάζονται 8 ανεξάρτητες γραμμές σύνδεσης. Σειριακή επικοινωνία: (1 bit) και χρειάζεται μόνο 1 γραμμή σύνδεσης. o Σύγχρονη μετάδοση o Ασύγχρονη μετάδοση 11

12 Παρουσίαση στο εργαστήριο Διασύνδεση RS-232 (παρουσίαση D-connector, ακολουθία σημάτων σε εκπομπή data από DTE, ακολουθία σημάτων σε λήψη data από DCE, τροποποίηση καλωδίου για σύνδεση DCE-DCE και DTE-DTE) modems AT εντολές (σύνδεση εξωτερικού modem στον Η/Υ, εγκατάσταση, ορισμός παραμέτρων, επιβεβαίωση επιτυχούς εγκατάστασης, βασικές ΑΤ εντολές, οπτικές ενδείξεις συσκευής modem) Προγράμματα επικοινωνίας υπολογιστών (π.χ. Hyperterminal) και βασικές λειτουργίες (προσομοίωση τερματικού για πρόσβαση σε κεντρικούς Η/Υ ή σε συσκευές τηλεπικοινωνιών, ρύθμιση παραμέτρων επικοινωνίας, μεταφορά αρχείων) Πρωτόκολλα επικοινωνίας ( παρουσίαση της δομής και των λειτουργιών απλών πρωτοκόλλων, όπως π.χ Xmodem, Ζmodem και χρήση τους για μεταφορά αρχείων) Σύνδεση δύο απομακρυσμένων Η/Υ μέσω τηλεφωνικής γραμμής (βασικές ΑΤ εντολές- Επικοινωνία με modem, κλήση σε Η/Υ, παραμετροποίηση του Hyperterminal, μεταφορά αρχείου) Σύνδεση δύο Η/Υ του εργαστηρίου σειριακά, παράλληλα, ασύρματα, μέσω TCP/IP. 12

13 Η διασύνδεση RS-232(1) H διασύνδεση (πόρτα) RS-232 (Recommended Standard 232) χρησιμοποιείται για τη σειριακή μετάδοση δεδομένων μεταξύ ενός DTE και ενός DCE μέσω προγραμμάτων όπως το o MATLAB o Microsoft Hyperterminal Οι D-connectors 13

14 Η διασύνδεση RS-232(2) Σύνδεση DCE-DTE (πάνω) και ασύρματη ζεύξη (κάτω) 14

15 Σύνδεση DTE/DCE Καλώδιο RS232 θηλυκό-αρσενικό DTE DCE 15

16 Τα σήματα στον προσαρμογέα (adapter) DB 9 (1) 1. Data carrier detect 2. Receive data (Rx) 3. Transmit data (Tx) 4. Data terminal ready(dtr) 5. Signal ground 6. Data set ready (DSR) 7. Request to send(rts) 8. Clear to send(cts) 9. Ring indicator 16

17 Τα σήματα στον προσαρμογέα (adapter) DB 9 (2) Οι σπουδαιότεροι ακροδέκτες είναι οι TD(εκπομπής) και RD(λήψης) 17

18 TD: Το κύκλωμα μέσω του οποίου αποστέλλονται τα δεδομένα από DTE στο DCE RD: Το κύκλωμα μέσω του οποίου τα δεδομένα οδεύουν από το DCE στο DTE RTS: Ενεργοποιείται από το DTE και αποστέλλεται στο DCE ώστε να ειδοποιήσει ότι έχει δεδομένα για εκπομπή. Το DTE περιμένει από το DCE το σήμα CTS για να ξεκινήσει την μετάδοση δεδομένων. Τα σήματα στον προσαρμογέα (adapter) DB 9 (3) CTS: Ετοιμότητα του DCE για εκπομπή δεδομένων. Είναι σήμα εξόδου του DCE και αποστέλλεται στο DTE προκειμένου να το ειδοποιήσει να ξεκινήσει τη μετάδοση δεδομένων. DSR: Ετοιμότητα του DCE. Σήμα που δημιουργείται στο DCE και αποστέλλεται στο DTE Όταν είναι ON το DCE είναι έτοιμο να δεχθεί αίτηση μετάδοσης(rts). Όταν είναι OFF σημαίνει ότι το DCE δεν είναι έτοιμο για μετάδοση. DCD: Σήμα που δημιουργείται στο DCE και δείχνει στο DTE κατά πόσον υπάρχει σήμα λήψης. DTR: Ετοιμότητα του DTE. Σήμα που δημιουργείται στο DTE και κατευθύνεται στο DCE για να το ειδοποιήσει ότι είναι έτοιμο να συνδιαλλαγεί μαζί του. RI: Αναγνώριση σήματος τηλεφωνικής κλήσης. Σήμα παραγόμενο από το DCE δείχνει ότι σήμα κουδουνισμού φτάνει στο DCE. 18

19 Ακολουθία σημάτων σε εκπομπή δεδομένων από DTE σε DCE(Από PC σε modem) DCE DTE DTR: Ετοιμότητα του DTE. Σήμα που δημιουργείται στο DTE και κατευθύνεται στο DCE για να το ειδοποιήσει ότι είναι έτοιμο να συνδιαλλαγεί μαζί του. DSR: Ετοιμότητα του DCE. Σήμα που δημιουργείται στο DCE και αποστέλλεται στο DTE. Όταν είναι ON το DCE είναι έτοιμο να δεχθεί αίτηση μετάδοσης(rts). RTS: Ενεργοποιείται από το DTE και αποστέλλεται στο DCE ώστε να ειδοποιήσει ότι έχει δεδομένα για εκπομπή. CTS: Ετοιμότητα του DCE για εκπομπή δεδομένων. Είναι σήμα εξόδου του DCE και αποστέλλεται στο DTE προκειμένου να το ειδοποιήσει να ξεκινήσει τη μετάδοση δεδομένων. TD: Το κύκλωμα μέσω του οποίου αποστέλλονται τα δεδομένα από DTE στο DCE 19

20 Σύνδεση DCE-DCE & DTE DTE Σύνδεση DCE DCE Σύνδεση DTE DTE Null modem (Ανύπαρκτο Modem!!!) Κάνει τη δουλειά του μόντεμ -Multiplayer - υο υπολογιστές Μεταξύ δύο PC χωρίς τη χρήση μόντεμ Σύνδεση μεταξύ δύο μόντεμ 20

21 Σύνδεση DTE DTE (Ανύπαρκτο Modem!!!) Κάνει τη δουλειά του μόντεμ -Multiplayer - υο υπολογιστές (μεταφορά δεδομένων) RS-232 θηλυκό- θηλυκό 21

22 Σύνδεση DCE DCE RS-232 αρσενικό-αρσενικό Modem RS-232 Modem 22

23 Πρόβλημα Ερώτηση Ποια pins θα πρέπει να βραχυκυκλωθούν μεταξύ τους στη μια και στην άλλη πλευρά του προσαρμογέα για να υπάρξει επικοινωνία; Απάντηση Εναλλακτική 1 η PIN ΣΤΟ ΡΙΝ Εναλλακτική 2 η PIN ΣΤΟ ΡΙΝ

24 Το UART Λεπτομέρειες της διαμόρφωσης χαρακτήρων και του ρυθμού μετάδοσης ελέγχονται από το υλικό της σειριακής θύρας, που είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, το UART (universal asynchronous receiver/transmitter), το οποίο μετατρέπει δεδομένα από παράλληλη σε σειριακή μορφή. 24

25 Μodems Σύνδεση εξωτερικού modem στον Η/Υ Εγκατάσταση. Ορισμός παραμέτρων. Επιβεβαίωση επιτυχούς εγκατάστασης. Βασικές ΑΤ εντολές. Οπτικές ενδείξεις συσκευής modem). 25

26 Μodems - γενικά Τα Modems είναι συσκευές διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσης και το όνομά τους προέρχεται από: modulator-demodulator (διαμορφωτής αποδιαμορφωτής= διαποδιαμορφωτής. Τα Modems (DCE) τοποθετούνται πάντα ανά ζεύγη στα δύο άκρα της τηλεφωνικής γραμμής, για επικοινωνία δύο DTE, μέσω της τηλεφωνικής γραμμής. Μετατρέπουν τα ψηφιακά σήματα των υπολογιστών σε αναλογικά σήματα που μπορούν να "ταξιδέψουν" διαμέσου των τηλεφωνικών γραμμών. Ένα modem στην άλλη άκρη της σύνδεσης αποδιαμορφώνει τα αναλογικά σήματα πάλι σε ψηφιακά. Και τα δύο modems πρέπει να χρησιμοποιούν συμβατές τεχνικές επικοινωνίας που υπακούουν σε γνωστά standards (CCITTV, ΜΝΡ). Η σύνδεση από τον Η/Υ προς το modem είναι η τυπική σειριακή σύνδεση RS-232, ενώ η σύνδεση από το modem προς την τηλεφωνική πρίζα γίνεται με RJ-11C. Τα modems μπορούν να είναι εσωτερικά στον Η/Υ ή εξωτερικά. Ένα εσωτερικό modem είναι μια "κάρτα" (adapter) που τοποθετείται σε μια ελεύθερη θέση του Η/Υ. Ένα εξωτερικό modem συνδέεται με αυτόν μέσω της σειριακής θύρας επικοινωνίας. 26

27 Modems Διαδικασία Επικοινωνίας Όταν ένα modem "καλεί" κάποιο άλλο, το modem "δέκτης" απαντά και γίνεται μια ανταλλαγή σημάτων που εγκαθιστά τις παραμέτρους της επικοινωνίας. Αποφασίζεται η μέγιστη ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ των δύο modems καθώς και η σχέση συμπίεσης. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων μετρείται σε bps (bits per second), Kbps και Mbps. Συνήθεις ταχύτητες επικοινωνίας είναι Kbps, Kbps και Kbps. 27

28 Modems Οπτικές Ενδείξεις 28

29 Modems Σύνδεση PSTN 29

30 Modems Σύνδεση ISDN 30

31 Modems Εντολές ΑΤ Για τη ρύθμιση των διαφόρων παραμέτρων της επικοινωνίας χρήστη με DTE μέσω modem, χρησιμοποιούνται οι εντολές ΑΤ η γλώσσα που κατανοεί το modem. Ο χρήστης μπορεί να δώσει τις εντολές ΑΤ κάνοντας χρήση προγραμμάτων όπως του HyperTerminal των Windows. Με τις ΑΤ εντολές, ο χρήστης παραμετροποιεί το modem, μεταβάλλοντας τις τιμές των καταχωρητών του, που είναι προ-τοποθετημένες από τον κατασκευαστή κάποιες τιμές που αφορούν τις προτυποποιημένες ρυθμίσεις (default configuration). Αλλάζοντας τις αρχικές ρυθμισμένες τιμές τροποποιείται η αρχική συμπεριφορά. Με τις ΑΤ εντολές επίσης αποθηκεύονται αριθμοί τηλεφώνων στις μνήμες που περιέχει το modem και να ξεκινήσουμε κλήση. Οι επιτρεπόμενες τιμές των καταχωρητών, η λειτουργική τους σημασία η σύνταξη ΑΤ εντολών και επιπλέον δυνατότητες τεχνικό εγχειρίδιο Οι ΑΤ εντολές είναι συμβατές με modem διαφορετικού κατασκευαστή, με επιπρόσθετες δυνατότητες μπορεί να μην συνεργάζονται σωστά λόγω των επιπρόσθετων αυτών δυνατοτήτων. Οι διάφορες δυνατότητες για έλεγχο ροής ή λαθών ή συμπίεσης δεδομένων, μας αναγκάζουν να χρησιμοποιήσουμε τις ΑΤ εντολές για να ρυθμίσουμε τη λειτουργία του modem. 31

32 Modems- Ταχύτητες(1) Τα κοινά Modems περιορίζονται από το εύρος ζώνης των τηλεφωνικών γραμμών. Οι τηλεφωνικές γραμμές έχουν εύρος ζώνης περίπου 4000 Hz. H δειγματοληψία γίνεται με ρυθμό δείγματα/sec και η διαμόρφωση (PCM) χρησιμοποιεί 7 bits/δείγμα. Έτσι τελικά έχουμε ταχύτητες: δείγματα/s X 7 bits/δείγμα = 56 kbps 32

33 Modems- Ταχύτητες(2) Μεγαλύτερες ταχύτητες δίνουν τα cable modems που παρέχουν και την καλωδιακή τηλεόραση. Τα ομοαξονικά αυτά καλώδια δίνουν 750 MHz εύρος ζώνης, ενώ διατίθενται κανάλια των 6 MHz. Τελικά προκύπτουν οι θεωρητικά μέγιστες τιμές: o Downloading: 6 MHz X 6 = 36 Mbps με αποδιαμόρφωση 64- QAM (6 bits τη φορά). o Στη πράξη 3 10 Μbps. o Uploading: 6 MHz X 2 = 12 Mbps με διαμόρφωση QPSK (2 bits τη φορά). o Στη πράξη 0,5-1 Mbps. 33

34 MODEMS- Λειτουργία Μετάβαση στην εφαρμογή Networks μέσω της συντόμευσης στην επιφάνεια εργασίας Επιλογή Επικοινωνία δεδομένων (MODEM) Άνοιγμα της Σύνδεσης Άνοιγμα του browser Επιλογή μιας από τα παρεχόμενα URL Παρακολούθηση των Κυματομορφών από το μενού Παράθυρο. Τροποποίηση του Θορύβου 34

35 Telnet:Προγράμματα επικοινωνίας υπολογιστών Βασικές λειτουργίες του Hyperterminal: Προσομοίωση τερματικού για πρόσβαση σε κεντρικούς Η/Υ ή σε συσκευές τηλεπικοινωνιών (πχ. σε routers CISCO). Ρύθμιση παραμέτρων επικοινωνίας. Μεταφορά αρχείων. Βασικές ΑΤ εντολές. Κλήση και σύνδεση δύο Η/Υ μέσω τηλεφωνικής γραμμής. 35

36 Το Microsoft HyperTerminal Για την πρόσβαση στην εφαρμογή HyperTerminal στα Windows XP ακολουθούμε το μονοπάτι: Start Menu Programs Accessories Communications HyperTerminal 36

37 Ρύθμιση του HyperTerminal (1) 37

38 Ρύθμιση του HyperTerminal (2) 38

39 Πρωτόκολλα επικοινωνίας Οι λειτουργίες τους σχετίζονται με τον καθορισμό του μεγέθους και τον έλεγχο για τη σωστή τους λήψη όπως το checksum που αποτελεί το άθροισμα όλων των bytes του πακέτου modulo 256. o Το modulo υπολογίζεται από τα 8 least significant bits (που όμως μεταδίδονται πρώτα!). Αν τα πακέτα είναι 2 από 130 bytes, το σύνολο είναι 260 και το checksum είναι 4): XMODEM, στα 1990 (μέγεθος πακέτου 128-byte, όσο το περιεχόμενο μιας δισκέτας δηλαδή) ΥMODEM μια νεότερη έκδοση πρωτοκόλλου χωρίς μεγάλη απήχηση ΖMODEM θεωρείται πλέον το πιο διαδεδομένο πρωτόκολλο. 39

40 Σύνδεση δύο Η/Υ του εργαστηρίου σειριακά, παράλληλα, ασύρματα, μέσω του TCP/IP 40

41 Σειριακή και παράλληλη απευθείας σύνδεση Η/Υ (1/2) 41

42 Σειριακή και παράλληλη απευθείας σύνδεση Η/Υ (2/2) 42

43 Ασύρματη σύνδεση (1/2) 43

44 Ασύρματη σύνδεση (2/2) 44

45 Σύνδεση μέσω ΤCP/IP (1/3) 45

48 Τέλος 1 ου Κεφαλαίου