ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ(VLSI DESIGN) «Κατανεμημένη παρατήρηση-εκτίμηση συνολικών πόρων μεγάλων συνόλων δικτυακών κόμβων και εφαρμογή αυτών σε δικτυακή εφαρμογή διαμοιρασμού βίντεο πραγματικού χρόνου» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΑΝΟΥΣΗΣ ΣΠΥΡΙΔΩΝ του ΣΩΤΗΡΙΟΥ ΦΟΙΤΗΤΗΣ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΟΥΦΟΠΑΥΛΟΥ ΟΔΥΣΣΕΑΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ /2012 ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η διπλωματική εργασία με θέμα : «Κατανεμημένη παρατήρηση-εκτίμηση συνολικών πόρων μεγάλων συνόλων δικτυακών κόμβων και εφαρμογή αυτών σε δικτυακή εφαρμογή διαμοιρασμού βίντεο πραγματικού χρόνου» Του φοιτητή του τμήματoς Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΔΑΝΟΥΣΗ ΣΠΥΡΙΔΩΝΑ του ΣΩΤΗΡΙΟΥ Α.Μ παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις 10/10/2012 Ο Επιβλέπων Ο Διευθυντής του τομέα Κουφοπαύλου Οδυσσέας Καθηγητής Ευθύμιος Χούσος Καθηγητής 2

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστώ θερμά, Τον επιβλέποντα καθηγητή μου, κ. Οδυσσέα Κουφοπαύλου για την βοήθεια του στα προβλήματα που αντιμετώπισα. Τον συνεπιβλέποντα καθηγητή κ. Σπυρίδωνα Δενάζη για την συνεισφορά του. Τον μετα-διδακτορικό ερευνητή, κ. Νικόλαο Ευθυμιόπουλο για τις πολύτιμες συμβουλές και την καθοδήγηση που μου παρείχε μέσα από τις συζητήσεις μας. Την υποψήφια διδάκτορα, κ. Μαρία Ευθυμιοπούλου, χωρίς την συμβολή, την αρωγή, την υπομονή, τις υποδείξεις και την υποστήριξη της οποίας, αυτή η διπλωματική δεν θα είχε γραφτεί. Οκτώβριος

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα τελευταία χρόνια είδαν την άνθιση διαδικτυακών εφαρμογών και υπηρεσιών διαμοιρασμού αντικειμένων πολυμέσων. Την τιμητική τους είχαν τα αντικείμενα οπτικοακουστικού περιεχομένου (video), δίνοντας πρωταγωνιστικό ρόλο στην ανάπτυξη συστημάτων διαμοιρασμού βίντεο. Μάλιστα, ανταποκρινόμενα στην δυνατότητα των χρηστών για επιλογή περιεχομένου, που παρείχαν η ραγδαία αύξηση της χρήσης του διαδικτύου και η βελτίωση των υποδομών αυτού, έγιναν ιδιαίτερα δημοφιλή τα συστήματα και οι υπηρεσίες διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης Ωστόσο οι αυξημένες απαιτήσεις τους σε κλιμάκωση, προσαρμοστικότητα, απόδοση και ανεκτικότητα σε σφάλματα, κατέστησαν απαραίτητη την υποστήριξή τους από κατανεμημένες ή και παράλληλες αρχιτεκτονικές. Μία αρκετά υποσχόμενη προσέγγιση προς αυτή την κατεύθυνση είναι τα διομότιμα συστήματα καθώς οι ίδιοι οι χρήστες των εφαρμογών διαθέτουν ένα τεράστιο σύνολο από δικτυακούς και υπολογιστικούς πόρους. Στα συστήματα αυτά το περιεχόμενο που κατεβάζουν οι χρήστες διασπάται σε κομμάτια τα οποία ανταλλάσσονται από αυτούς,με σκοπό την τελική επανασύνδεση και ανάκτηση του συνολικού μεγέθους των δεδομένων. Σκοπός αυτής της διπλωματικής είναι η μελέτη της αξιοποίησης του εύρους ζώνης στα πλαίσια ενός διομότιμου συστήματος διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης με πολλαπλά κανάλια. Η παρατήρηση του τρόπου συμπεριφοράς των χρηστών και του συνολικού συστήματος ως προς τον πολύτιμο αυτό δικτυακό πόρο, μπορεί να αποτελέσει την βάση για την ανάπτυξη εφαρμογών με μεγαλύτερη αποδοτικότητα, πιο οικονομικών στην λειτουργία τους, και με βελτιωμένη ευελιξία. Λέξεις κλειδιά : P2P Video-on-Demand streaming, εξυπηρετητής(server), ομότιμοι κόμβοι (peers), εύρος ζώνης(bandwidth), πολλαπλά κανάλια(multichannel), peer's upload bandwidth, server upload capacity overlay, stream, block,, χρονοπρογραμματιστής (scheduler) 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ α. Πρόλογος 8 β. Εισαγωγή 10 γ. Κεφάλαιο 1 :Θεωρητική ανάλυση δικτύων υπολογιστών και ομότιμων συστημάτων 1.1.Εισαγωγικές έννοιες δικτύων α.Δίκτυο Υπολογιστών β.Σκοπός των Δικτύων Υπολογιστών γ.Αρχιτεκτονική Δικτύων δ.Υλοποίηση της Διασύνδεσης ε. Βασικά στοιχεία φυσικής υλοποίησης δικτύων στ. Πρωτόκολλα Επικοινωνίας ζ. Μοντέλο αναφοράς Ανοικτής Διασύνδεσης Συστημάτων Διομότιμα συστήματα (Peer to peer) α.Χαρακτηριστικά των διομότιμων συστημάτων β.Αρχιτεκτονική των διομότιμων συστημάτων γ.Εφαρμογές των διομότιμων συστημάτων 24 δ. Κεφάλαιο 2: Διομότιμα συστήματα διαμοιρασμού ροής δεδομένων (P2P streaming) και βίντεο κατόπιν ζήτησης (Video-on-Demand ή VoD) 2.1.Διομότιμα συστήματα διαμοιρασμού ροής δεδομένων (p2p streaming) α. Ορισμός βασικών εννοιών β. Βασικές παράμετροι διομότιμων συστημάτων διαμοιρασμού ροής δεδομένων γ.Κατηγορίες διομότιμων συστημάτων διαμοιρασμού ροής δεδομένων Διομότιμα συστήματα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης(peer-to-peer Video-on-Demand ή P2P VoD) α.Εισαγωγή 30 5

6 2.2.β. Διαμοιρασμός βίντεο κατόπιν ζήτησης με πολλαπλά κανάλια (Multichannel VoD) γ.Ορισμός εννοιών δ.Αρχιτεκτονικές συνιστώσες ε.Απαιτήσεις ε.i.Απαιτήσεις Συστήματος ε.ii.Απαιτήσεις Πάροχου Υπηρεσιών ε.iii. Απαιτήσεις Χρηστών ε.iv.Απαιτήσεις Δικτύου στ. Τεχνικά στοιχεία Πόρων 36 ε. Κεφάλαιο 3: Σύστημα υπό μελέτη 3.1. Περιγραφή χρησιμοποιούμενου συστήματος α.Σκοπός β.Αρχιτεκτονική Συστήματος γ.Δημιουργία δικτύου επικάλυψης (overlay network) δ.Λειτουργία Χρονοπρογραμματιστή(Scheduler) Ορισμός μεγεθών και παραμέτρων που μελετώνται στο σύστημα α.Μεγέθη και παράμετροι του συστήματος β. Ανάλυση μεγεθών που θα μελετηθούν 40 στ. Κεφάλαιο 4: Προσομοίωση δικτύων στο λογισμικό OPNET Modeller 4.1.Εισαγωγή Ιεραρχία Τριών Επιπέδων α. Πεδίο Δικτύου α.i. Επεξεργασία στο Πεδίο Δικτύου β.Πεδίο Κόμβου β.i. Επεξεργασία στο Πεδίο Κόμβου γ.Πεδίο Διεργασίας γ.i.Μεθοδολογία Μοντελοποίησης Διεργασιών 48 6

7 4.2.γ.ii. Επεξεργασία στο Πεδίο Διεργασίας 49 ζ. Κεφάλαιο 5: Αποτελέσματα προσομοίωσης, παρατηρήσεις και συμπεράσματα 5.1 Παράμετροι Προσομοίωσης Σενάρια προσομοίωσης, γραφική απεικόνιση στατιστικών και παρατηρήσεις α Σενάριο β Σενάριο γ Σενάριο δ Σενάριο ε. Σενάριο στ Σενάριο ζ Σενάριο Συμπεράσματα 60 η. Επίλογος 61 θ. Βιβλιογραφία-Αναφορές 62 7

8 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Τα δίκτυα δεδομένων έχουν μια μακραίωνη ιστορία και η εξέλιξη τους πάντα συμβάδιζε με τις τεχνολογικές εξελίξεις. Από τα σήματα καπνού των πρωτόγονων κοινωνιών μέχρι την τηλεγραφία του 19 ου αιώνα, κάθε τεχνολογικό μέσο που ερχόταν στην διάθεση του ανθρώπου χρησιμοποιούταν στην δημιουργία οργανωμένης επικοινωνίας. Αυτό το φαινόμενο έγινε πολύ πιο έντονο στον αιώνα που μας πέρασε, που οι τομείς της τεχνολογίας και της επικοινωνίας βρέθηκαν σε μια κατάσταση αμοιβαίας και αμφίδρομης ώθησης για ανάπτυξη. Μια μεγάλη εξέλιξη, στην δεκαετία του 1950, ήταν η χρήση επικοινωνιακών ζεύξεων για την σύνδεση κεντρικών υπολογιστών με απομακρυσμένα τερματικά και περιφερειακές συσκευές. Ο αριθμός αυτών των περιφερειακών συσκευών αυξήθηκε ραγδαία την δεκαετία του 1960, στο σημείο που, για να απελευθερωθεί ο κεντρικός υπολογιστής από την διαχείριση τεράστιας ποσότητας επικοινωνίας, αναπτύχθηκαν ειδικοί επεξεργαστές για τον έλεγχο της επικοινωνίας από και προς τις περιφερειακές συσκευές. Γύρω στο 1970, έχουμε και τα ARPANET και TYMNET, τα πρώτα μεγάλης κλίμακας, γενικού σκοπού δίκτυα δεδομένων που συνέδεαν γεωγραφικά κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα, χρήστες και συσκευές. Ήταν χωρισμένα σε υποδίκτυα, εντός των οποίων συσκευές αναλάμβαναν την διεκπεραίωση και διαχείριση της μεταφοράς των μηνυμάτων, και εκτός των οποίων βρίσκονταν οι χρήστες που ήθελαν να επικοινωνήσουν και συνδέονταν σε αυτά. Η δεκαετία του 1980 έφερε ακόμα περισσότερες τεχνολογίες και εξελίξεις, ενώ η δεκαετία του 1990 είδε την δημιουργία του Παγκόσμιου Ιστού και την ευρεία διάδοση των πολυμέσων. Έτσι, σε σύντομο χρονικό διάστημα, ως αποτέλεσμα αυτής της ραγδαίας τεχνολογικής προόδου, άρχιζαν να εξαφανίζονται οι διαφορές στη συλλογή, τη μεταφορά, την αποθήκευση, και την επεξεργασία της πληροφορίας και να αναπτύσσονται νέες δομές οργάνωσης υπολογιστικών συστημάτων. Το παλιό μοντέλο, όπου ένας κεντρικός υπολογιστής εξυπηρετούσε όλες τις υπολογιστικές ανάγκες ενός οργανισμού, αντικαταστάθηκε από ένα μοντέλο όπου η δουλειά γίνεται από ένα μεγάλο πλήθος αυτόνομων αλλά διασυνδεδεμένων υπολογιστικών συστημάτων. Αυτά τα συστήματα ονομάζονται δίκτυα υπολογιστών. Ο 21 ος αιώνας έφερε περαιτέρω ανάπτυξη και οδήγησε σε μια στροφή και επικέντρωση στα κατανεμημένα συστήματα και σε νέα μοντέλα εργασίας. Σε ένα κατανεμημένο σύστημα έχουμε ένα σύνολο από ανεξάρτητους υπολογιστές το οποίο εμφανίζεται στους χρήστες του σαν να ήταν ένα μοναδικό συνεκτικό σύστημα. Το σύστημα αυτό έχει ένα βασικό υπόδειγμα το οποίο παρουσιάζει στους χρήστες του, συχνά με την χρήση ενδιάμεσου λογισμικού. Αυτή η συνεκτικότητα, το μοντέλο και το λογισμικό είναι τα στοιχεία που διαφοροποιούν τα κατανεμημένα συστήματα από τα δίκτυα υπολογιστών. Ουσιαστικά, το κατανεμημένο σύστημα είναι ένα σύστημα λογισμικού χτισμένο πάνω σε ένα δίκτυο. Το λογισμικό δίνει στο σύστημα ένα υψηλό βαθμό συνοχής και διαφάνειας. Η παραπάνω προσέγγιση συστημάτων, σε συνδυασμό με την εξάπλωση του Διαδικτύου και των υψηλών ταχυτήτων επικοινωνιακής διασύνδεσης, οδήγησε στην εμφάνιση νέων τεχνολογιών για τον διαμοιρασμό και την διάθεση των δικτυακών πόρων και υπηρεσιών, όπως είναι η πληροφορία, τα αρχεία, οι κύκλοι επεξεργασίας και ο χώρος αποθήκευσης. Μία από αυτές τις τεχνολογίες, η οποία στηρίζεται στην απευθείας επικοινωνία μεταξύ των υπολογιστικών συστημάτων, είναι αυτή των 8

9 διομότιμων συστημάτων. Πρόκειται για συστήματα που υπόσχονται βελτιωμένη επεκτασιμότητα, χαμηλότερα κόστη ιδιοκτησίας, μεγαλύτερη ανέχεια σε σφάλματα και αποκεντρωμένο συντονισμό των υποχρησιμοποιούμενων ή περιορισμένων πόρων. Τα χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματα των διομότιμων συστημάτων, είχαν σαν αποτέλεσμα την δημιουργία ενός μεγάλου αριθμού εφαρμογών που χρησιμοποιούν υποδείγματα διομότιμων συστημάτων για την παροχή διαφόρων υπηρεσιών. Διαμοιρασμός αρχείων και κύκλων επεξεργασίας σε πολλούς χρήστες, υποδομή για τηλεφωνία μέσω Διαδικτύου και διαμοιρασμός βίντεο και αντικειμένων πολυμέσων είναι οι πιο δημοφιλείς εφαρμογές τους, αλλά η έρευνα και οι συζητήσεις σχετικά με την απόδοση, το εύρος των εφαρμογών και τα όρια των διομότιμων συστημάτων, συνεχίζονται και θα επεκταθούν στο μέλλον. 9

10 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σε αυτό το εισαγωγικό κομμάτι παραθέτουμε τη δομή που ακολουθεί η εργασία μας. Πρόκειται μια μελέτη χωρισμένη σε έξι κεφάλαια,καθένα από τα οποία αναλύεται στη συνέχεια διεξοδικά. Στο πρώτο κεφάλαιο, παρουσιάζουμε το πρώτο μέρος του θεωρητικού υπόβαθρου της εργασίας. Στην πρώτη ενότητα του, δίνουμε βασικούς ορισμούς για τα δίκτυα, την δομή τους, τις εφαρμογές τους και τα πρωτοκολλά τους. Στην δεύτερη ενότητα του, ασχολούμαστε με τα διομότιμα συστήματα(p2p), τα χαρακτηριστικά τους, τις αρχιτεκτονικές τους και τις εφαρμογές τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζουμε το δεύτερο μέρος του θεωρητικού υπόβαθρου της εργασίας. Στην πρώτη ενότητα του, ασχολούμαστε με βασικές έννοιες και παραμέτρους για συστήματα διομότιμης ρευμάτωσης(p2p streaming), ενώ στην δεύτερη ενότητα του, συνεχίζουμε μιλώντας βασικές έννοιες, αρχιτεκτονικές συνιστώσες και απαιτήσεις διομότιμων συστήματων διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης(p2p VoD ). Στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφουμε το σύστημα που μελετάμε. Ορίζουμε το σκοπό της μελέτης που κάνουμε, δίνουμε στοιχεία για την αρχιτεκτονική του συστήματος και αναλύουμε μεγέθη και παραμέτρους που μελετάμε. Στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται μια σύντομη περιγραφή του προγράμματος OPΝΕΤ Modeller που χρησιμοποιήσαμε προκειμένου να μοντελοποιήσουμε το σύστημά μας και να πάρουμε στοιχεία για την απόδοσή του, προσφέροντας και πληροφορίες για την διαδικασία σχεδίασης σε αυτό. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εξομοίωσης κάνοντας κάποιες παρατηρήσεις για αυτά και καταλήγοντας στα αντίστοιχα συμπεράσματα. Πρόκειται ίσως για το πιο σημαντικό κεφάλαιο της μελέτης μας,καθώς μέσα από αυτό βλέπουμε πού οδήγησαν οι αρχικές μας σκέψεις, ενώ ταυτόχρονα αποτελεί τη βάση για περαιτέρω μελέτες. 10

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 :ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΔΙΟΜΟΤΙΜΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 1.1.Εισαγωγικές έννοιες δικτύων «Δίκτυο: 1.Μία διάταξη τεμνόμενων οριζοντίων και καθέτων γραμμών 2. Ένα σύνολο διασυνδεδεμένων ανθρώπων ή πραγμάτων» -The Oxford American Dictionary 1.1.α.Δίκτυο Υπολογιστών Ως δίκτυο υπολογιστών ορίζουμε μία συλλογή από ανεξάρτητους αυτόνομους υπολογιστές και άλλες περιφερειακές συσκευές που διασυνδέονται μέσω επικοινωνιακών καναλιών που επιτρέπουν τον διαμοιρασμό πόρων και πληροφορίας. 1.1.β.Σκοπός των Δικτύων Υπολογιστών Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών και την επακόλουθη καθιέρωση τους ως αγαθό μικρού κόστους, ήταν αναπόφευκτη η ευρεία διάδοση και η χρήση τους σε κάθε πτυχή της ζωής μας. Το άμεσο αποτέλεσμα ήταν μια αυξανόμενη ανάγκη για δίκτυα δεδομένων για την πραγματοποίηση πλήθους εφαρμογών: Επιχειρηματικές εφαρμογές: Κοινοχρησία Φυσικών Πόρων: Στα πλαίσια μιας εταιρείας, υπάρχει ανάγκη διασύνδεσης των φυσικών συσκευών ώστε να γίνεται κοινή χρήση εκτυπωτών, plotters, σαρωτών και λοιπών περιφερειακών συσκευών, για την μέγιστη αποδοτικότητα των εργασιών. Επίσης, μπορεί να γίνεται και κοινή χρήση της συνδυασμένης υπολογιστικής ισχύος των υπολογιστών μιας εταιρείας με σκοπό την παροχή υπηρεσιών. Κοινοχρησία Ψηφιακών Πόρων: Μία εταιρεία χρειάζεται την ύπαρξη δικτύων υπολογιστών για την πραγματοποίηση εργασιών σε αρχεία πελατών, οικονομικών καταστάσεων, φορολογικών στοιχείων, λογαριασμών και, γενικότερα, για την πρόσβαση και ανανέωση εγγραφών σε κοινές, κεντρικές βάσεις δεδομένων και μονάδες αποθήκευσης πληροφοριών. Ενδοεπικοινωνία: Η δικτύωση υπολογιστών αποτελεί ένα πανίσχυρο μέσο επικοινωνίας ενδοεταιρικά, μεταξύ υπαλλήλων και στελεχών για την διεκπεραίωση των επιμέρους εργασιών χάρης σε δικτυακές τεχνολογίες όπως το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, τα άμεσα μηνύματα, η βιντεοδιάσκεψη και τα λογισμικά συνεργασίας από απόσταση. 11

12 Επικοινωνία με καταναλωτές και επιχειρήσεις: Την μεγαλύτερη χρησιμότητά τους ως μέσο επικοινωνίας στον επιχειρηματικό κόσμο βρήκαν τα δίκτυα υπολογιστών στην δημιουργία και γεφύρωση των σχέσεων εταιρείας-πελάτη και εταιρείαςεταιρείας από απόσταση. Αυτό έγινε με την ανάπτυξη του ηλεκτρονικού εμπορίου, που επιτρέπει στον καταναλωτή να παραγγείλει το προϊόν που επιθυμεί απευθείας από την εταιρεία χωρίς μεσάζοντες, και με την ανάπτυξη της παροχής υπηρεσιών από μια εταιρεία απευθείας στον καταναλωτή(π.χ. μουσική) ή απευθείας σε μια άλλη εταιρεία(π.χ. παραγγελίες πρώτων υλών). Οικιακές Εφαρμογές: Πρόσβαση σε απομακρυσμένες πληροφορίες: Η δικτύωση υπολογιστών σε παγκόσμιο επίπεδο, έδωσε την δυνατότητα στον μέσο χρήστη να έχει άμεση πρόσβαση σε κάθε είδους πληροφορίες που βρίσκονται σε απομακρυσμένες βάσεις δεδομένων, καθώς και σε νέα, ειδήσεις, απόψεις και γεγονότα που συμβαίνουν στην άλλη γωνιά του πλανήτη. Διαπροσωπική επικοινωνία: Η επικοινωνιακή δυνατότητα που δίνουν τα δίκτυα υπολογιστών σε παγκόσμια κλίμακα, έχει επιτρέψει στην επικοινωνία ατόμου με άτομο να γίνει πιο εύκολη, άμεση και πολύπλευρη. Εφαρμογές όπως το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, τα άμεσα μηνύματα, οι τηλεφωνικές κλήσεις και οι βιντεοκλήσεις, έχουν εξαλείψει εμπόδια και αποστάσεις. Αλληλεπιδραστική διασκέδαση: Χάρης στο Διαδίκτυο και την τεχνολογία του βίντεο κατόπιν αιτήσεως( video on demand), ο μέσος χρήστης μπορεί να έχει τις ταινίες, την τηλεόραση και το βίντεο που επιθυμεί κατευθείαν στην οθόνη του. Μεγάλη παγκόσμια απήχηση έχουν τα διαδικτυακά παιχνίδια, στα οποία συμμετέχουν πάρα πολλοί παίκτες και αλληλεπιδρούν με το εικονικό περιβάλλον ή/και μεταξύ τους, διασκεδάζοντας και επικοινωνώντας βρισκόμενοι σε διαφορετικές χώρες, στο σπίτι τους. Ηλεκτρονικό εμπόριο: Εκτός από την δυνατότητα να παραγγέλνει ο χρήστης προϊόντα από εταιρείες διαδικτυακά, το ηλεκτρονικό εμπόριο και η δυνατότητα ηλεκτρονικών συναλλαγών έδωσαν στον χρήστη την ικανότητα να διαχειρίζεται εξ αποστάσεως τραπεζικούς λογαριασμούς και επενδύσεις, ενώ κατέστησαν δυνατό το εμπόριο καταναλωτήπρος-καταναλωτή(c2c) με πρωταρχικό παράδειγμα τις δικτυακές δημοπρασίες προϊόντων(ebay.com). Τα δίκτυα υπολογιστών μπορεί να γίνουν πολύ σημαντικά για ανθρώπους που είναι γεωγραφικά απομονωμένοι, δίνοντας τους πρόσβαση στις ίδιες υπηρεσίες που έχουν όσοι ζουν στο κέντρο μιας μεγάλης πόλης. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η έκταση των χρήσεων των δικτύων υπολογιστών θα αυξηθεί ραγδαία στο μέλλον και υπάρχουν κινήματα και οργανώσεις που προσπαθούν να φέρουν την χρήση υπολογιστών και το Διαδίκτυο στους πληθυσμούς και των πιο υπανάπτυκτων χωρών. 12

13 1.1.γ.Αρχιτεκτονική Δικτύων Ως αρχιτεκτονική δικτύων ορίζουμε τον τρόπο σύνδεσης μεταξύ υπολογιστών και λοιπών συσκευών για τον σχηματισμό συστήματος επικοινωνίας που θα επιτρέπει στους χρήστες τον διαμοιρασμό πληροφοριών και συσκευών του δικτύου. Σε ένα τυπικό δίκτυο δεδομένων περιλαμβάνονται: Τερματικοί Κόμβοι Περιέχουν και ελέγχουν τους πόρους του δικτύου (λογισμικό και υλικό). Υποδίκτυα Ένα δίκτυο χωρίζεται, συνήθως, σε μικρότερα υποδίκτυα, τα οποία μπορεί να διαφέρουν αισθητά μεταξύ τους όσον αφορά τα φυσικά μέσα μετάδοσης, τα πρωτόκολλα επικοινωνίας, την τοπολογία και τους πόρους. Συσκευές Διασύνδεσης Απαραίτητες για την διασύνδεση διαφορετικών ή/και ετερογενών υποδικτύων. 1.1.δ.Υλοποίηση της Διασύνδεσης Η επικοινωνία δύο υπολογιστικών συστημάτων προκύπτει από την μεταξύ τους φυσική και λογική διασύνδεση. Ι. Διασύνδεση σε Φυσικό επίπεδο: Βασικά στοιχεία που μας ενδιαφέρουν για την επίτευξη της διασύνδεσης είναι: Φυσικό Μέσο Μετάδοσης: Είναι το μέσο ή ο φορέας που διακινεί την πληροφορία. Συνηθισμένα μέσα είναι το ομοαξονικό καλώδιο, το ζεύγος συνεστραμμένων καλωδίων, οι οπτικές ίνες, τα μικροκύματα και τα ραδιοκύματα. Κάθε μέσο έχει τα δικά του φυσικά χαρακτηριστικά, εύρος ζώνης και ανοχή στον θόρυβο, παράγοντες που επηρεάζουν άμεσα τον τρόπο και την ταχύτητα μετάδοσης. Τοπολογία Δικτύου: Καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο διασυνδέονται μεταξύ τους οι συσκευές του δικτύου. Η πιο απλή είναι η σύνδεση σημείο με σημείο(point-to-point). Οι υπόλοιπες τοπολογίες χαρακτηρίζονται σαν δίκτυα ακρόασης, όπου κάθε κόμβος συνδέεται με όλους τους υπόλοιπους. Τέτοιες τοπολογίες είναι: αρτηρίας ή διαύλου (bus) δακτυλίου (ring) αστέρα (star) δένδρου (tree) δικτυωτή (mesh) Μέθοδος πρόσβασης στο μέσο: Στα δίκτυα ακρόασης, όπου όλοι οι κόμβοι έχουν πρόσβαση σε κοινό μέσο, απαιτείται μια μέθοδος που θα εξασφαλίζει ποιος κόμβος μεταδίδει κάθε φορά. Οι βασικές μέθοδοι είναι : με ανταγωνισμό (π.χ. Ethernet) με διαβούλευση (π.χ. Token Ring) με πολυπλεξία (π.χ. Frequency Division Multiplexing) 13

14 Τεχνική μετάδοσης και κωδικοποίησης των δεδομένων: Η πληροφορία, προκειμένου να μεταδοθεί, πρέπει να μετατραπεί στη μορφή που το μέσο μπορεί να μεταδώσει. Ανάλογα με το μέσο χρησιμοποιούμε και διαφορετικές τεχνικές μετάδοσης αλλά και κωδικοποιήσεως των δεδομένων. Ταχύτητα μετάδοσης: Πρόκειται για χαρακτηριστικό στοιχείο μίας διασύνδεσης -μετρούμενο σε bits/sec- το οποίο εξαρτάται από το μέσο, το εύρος ζώνης του, την τεχνική μετάδοσης και τη μέθοδο πρόσβασης σε αυτό. Εξοπλισμός διασύνδεσης: Είναι τα εξαρτήματα για την σύνδεση των συσκευών με το μέσο επικοινωνίας. ΙΙ. Διασύνδεση σε Λογικό επίπεδο: Για την δημιουργία δικτύου, είναι σημαντικός παράγοντας η επίτευξη λογικής σύνδεσης μεταξύ των διακριτών οντοτήτων που θα επικοινωνήσουν, η οποία να περιλαμβάνει τις εξής λειτουργίες : Αποκατάσταση σύνδεσης: Λειτουργία που υλοποιείται με μηχανισμούς λογικής σύνδεσης και ανεύρεσης του κόμβου προορισμού μέσω διευθυνσιοδότησης. Μεταφορά δεδομένων: Για την υλοποίηση της μεταφοράς δεδομένων πραγματοποιούνται οι επιμέρους λειτουργίες κατακερμάτισης της προς μετάδοση πληροφορίας σε πακέτα δεδομένων, της δρομολόγησης των πακέτων, της ανίχνευσης λαθών και επαναμετάδοσης, του έλεγχο ροής και ακολουθίας των πακέτων και της επανασυναρμολόγησης της πληροφορίας στον κόμβο προορισμού. Τερματισμός σύνδεσης: Πραγματοποιείται με μηχανισμούς τερματισμού της σύνδεσης. Οι προαναφερθείσες λειτουργίες, και κατ επέκταση οι διασυνδέσεις σε ένα δίκτυο, πραγματοποιούνται με τη χρήση πρωτοκόλλων επικοινωνίας τα οποία, ανεξάρτητα της αρχιτεκτονικής που χρησιμοποιείται για να επικοινωνήσουν οι επιμέρους οντότητες, οργανώνονται σε ομάδες και επίπεδα. 1.1.ε. Βασικά στοιχεία φυσικής υλοποίησης δικτύων Ένα δίκτυο αποτελείται από τα εξής βασικά μέρη: Διακομιστής Αρχείων: Αποτελεί το πυρήνα του δικτύου και για αυτό το λόγο είναι μικροϋπολογιστής με υψηλών επιδόσεων τεχνολογικά χαρακτηριστικά, όπως μεγάλες αποθηκευτικές ικανότητες και πολλαπλούς ισχυρούς επεξεργαστές, ο οποίος τρέχει το λειτουργικό σύστημα του δικτύου και διαχειρίζεται τη ροή των δεδομένων. Πιο συγκεκριμένα, αναλαμβάνει την παροχή υπηρεσιών όπως: αποθήκευση των προγραμμάτων του λειτουργικού συστήματος του δικτύου καθώς και βοηθητικών προγραμμάτων, αποθήκευση των προγραμμάτων και των δεδομένων των χρηστών του δικτύου, διαχείριση του συστήματος αρχείων, των διαμοιραζόμενων περιφερειακών συσκευών, της δυνατότητας προσπέλασης των χρηστών και της ασφάλειας του δικτύου, παρακολούθηση της λειτουργίας και της αποδοτικότητας του δικτύου. Είναι πιθανόν να υπάρχουν περισσότεροι από ένας διακομιστές για να υποστηρίξουν όλες αυτές τις λειτουργίες. Αυτοί αναφέρονται σαν αφιερωμένοι διακομιστές και μπορούν να είναι: 14

15 Διακομιστές Επικοινωνιών: Διαχειρίζονται τις συνδέσεις μεταξύ των κόμβων του δικτύου καθώς και τις συνδέσεις με άλλα τοπικά δίκτυα ή μεγαλύτερα συστήματα και παρέχουν τη δυνατότητα χρήσης ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Διακομιστές Αντιγράφων Ασφαλείας : Εξυπηρετούν τη λήψη αντιγράφων ασφαλείας των δεδομένων. Διακομιστές Βάσεων Δεδομένων: Αποθηκεύουν δεδομένα σύμφωνα με τις προδιαγραφές βάσεων δεδομένων και περιέχουν αντίστοιχο λογισμικό βάσης δεδομένων, ώστε να παρέχουν στους χρήστες την δυνατότητα εργασιών στα αρχεία. Διακομιστές Εκτυπώσεων: Εξυπηρετούν τους χρήστες δίνοντας τους το δικαίωμα να χρησιμοποιήσουν συνδεδεμένους στο δίκτυο εκτυπωτές. Εγκαθίστανται συνήθως στον διακομιστή αρχείων ή σε κάποιον σταθμό του δικτύου. Σταθμοί εργασίας: Πρόκειται για προσωπικούς υπολογιστές με δικό τους λειτουργικό σύστημα συνδεδεμένοι φυσικά με το διακομιστή αρχείων μέσω καλωδίων και καρτών επικοινωνίας. Οι χρήστες δεν χρησιμοποιούν τον διακομιστή αρχείων απευθείας, αλλά μόνον μέσω των σταθμών εργασίας. Ενίοτε, ένας σταθμός εργασίας αναφέρεται και σαν κόμβος. Κάρτες διασύνδεσης δικτύου: Για την δημιουργία της φυσικής σύνδεσης, διακομιστές και σταθμοί εργασίας περιέχουν ο καθένας μια κάρτα διασύνδεσης δικτύου, μέσω της οποίας συνδέονται μεταξύ τους όλες οι συσκευές. Κάθε κάρτα δικτύου σχεδιάζεται για ένα συγκεκριμένο τύπο δικτύου. Καθορίζουν πρωτόκολλα για τα μηχανικά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της διασύνδεσης και χρησιμοποιούν συγκεκριμένες μεθόδους για τη μεταβίβαση των πληροφοριών που λαμβάνουν προς τον υπολογιστή. Περιφερειακές συσκευές: Συσκευές, όπως εκτυπωτές ή σαρωτές, που συνδέονται στο δίκτυο υπολογιστών για την εκτέλεση διαφόρων εργασιών. Καλώδιο σύνδεσης: Τα συνηθέστερα καλώδια είναι τα χάλκινα και των οπτικών ινών. Τα χάλκινα είναι φθηνά και αποτελούν την πλειοψηφία των εγκαταστάσεων. Υπάρχουν τρεις τύποι χάλκινων καλωδίων : ομοαξονικό, συνεστραμμένου ζεύγους με θωράκιση και χωρίς θωράκιση. Οι οπτικές ίνες κερδίζουν συνεχώς έδαφος, λόγω της μείωσης του κόστους, της απλοποίησης των τεχνικών εγκατάστασης και των υψηλότερων ταχυτήτων μετάδοσης που προσφέρουν. 1.1.στ. Πρωτόκολλα Επικοινωνίας Ως Πρωτόκολλο επικοινωνίας ορίζεται ένα σύνολο κανόνων συμφωνημένων και από τα δυο επικοινωνούντα μέρη που εξυπηρετούν την μεταξύ τους ανταλλαγή πληροφοριών. Το πρωτόκολλο επικοινωνίας είναι δηλαδή μια δέσμη κανόνων στους οποίους στηρίζεται η επικοινωνία των συσκευών (συνήθως, αλλά όχι πάντα, υπολογιστών) σε ένα δίκτυο. Οι κανόνες αυτοί καθορίζουν τη μορφή, το χρόνο και τη σειρά μετάδοσης των πληροφοριών στο δίκτυο. Εκτελούν, επίσης, έλεγχο και διόρθωση σφαλμάτων στη διάρκεια μετάδοσης των πληροφοριών. Με λίγα λόγια, το σύνολο των κανόνων που αποτελούν ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας ελέγχει τη λογική της επικοινωνιακής διασύνδεσης ενός δικτύου. 15

16 Κάθε τύπος πρωτοκόλλου έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, ανάλογα με τον τρόπο εγκατάστασης του δικτύου, το πλήθος των δεδομένων που μεταφέρονται, τον αριθμό των σταθμών εργασίας κλπ. Επιπλέον, το πρωτόκολλο που επιλέγεται επηρεάζει και το είδος της καλωδίωσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί. 1.1.ζ. Μοντέλο αναφοράς Ανοικτής Διασύνδεσης Συστημάτων Το μοντέλο αναφοράς Ανοικτής Διασύνδεσης Συστημάτων, ή μοντέλο αναφοράς OSI είναι μια διαστρωματωμένη, αφηρημένη περιγραφή για τη σχεδίαση τηλεπικοινωνιακών και δικτυακών πρωτοκόλλων. Το μοντέλο OSI υποδιαιρεί τις λειτουργίες ενός τηλεπικοινωνιακού δικτύου σε μια «κατακόρυφη» στοίβα από επίπεδα, για το καθένα από τα οποία μπορεί να οριστεί κάποιο πρωτόκολλο σε μία συγκεκριμένη υλοποίηση. Κάθε επίπεδο αξιοποιεί τις λειτουργίες του κατώτερού του στη στοίβα επιπέδου, ενώ στόχος του είναι να παρέχει λειτουργικότητα στο αμέσως ανώτερο επίπεδό του. Συνήθως τα επίπεδα είναι αυστηρά διαχωρισμένα μεταξύ τους: αξιοποιούν τις υπηρεσίες του κατώτερου επιπέδου τους και προσφέρουν υπηρεσίες στο ανώτερό τους, αλλά το καθένα δεν παρεμβαίνει στις λειτουργίες του άλλου πιθανόν να μη γνωρίζει καν γι' αυτές. Μία συγκεκριμένη υλοποίηση του μοντέλου, με καθορισμένα πρωτόκολλα για κάθε επίπεδο, ονομάζεται στοίβα πρωτοκόλλων ή απλά στοίβα. Το κάθε πρωτόκολλο υλοποιείται είτε σε υλικό είτε σε λογισμικό. Συνήθως τα κατώτερα επίπεδα υλοποιούνται στο υλικό ενώ τα ανώτερα σε λογισμικό. Το βασικό χαρακτηριστικό του είναι η διασύνδεση μεταξύ των επιπέδων, η οποία υπαγορεύει τις προδιαγραφές της αλληλεπίδρασής τους. Αυτό σημαίνει ότι ένα επίπεδο υλοποιημένο με κάποιο συγκεκριμένο πρωτόκολλο μπορεί να συνεργαστεί με το γειτονικό του στη στοίβα επίπεδο, το οποίο υλοποιείται με κάποιο άλλο πρωτόκολλο. Ο λογικός διαχωρισμός των επιπέδων διευκολύνει πολύ τη μελέτη της συμπεριφοράς των πρωτοκόλλων και επιτρέπει τη σχεδίαση πολύπλοκων και αξιόπιστων στοιβών πρωτοκόλλων. Έχει ορισθεί ως μια ιεραρχική δομή επτά επιπέδων που καθορίζει τις προδιαγραφές επικοινωνίας μεταξύ δύο υπολογιστών, ορίζοντας επακριβώς τον 16

17 σκοπό κάθε επιπέδου αλλά και τα χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα. Σχήμα : Μοντέλο αναφοράς Ανοικτής Διασύνδεσης Συστημάτων Επίπεδο 7: Εφαρμογών( Application): Το επίπεδο εφαρμογών παρέχει στον χρήστη έναν τρόπο να προσπελάσει μέσω μιας εφαρμογής τις πληροφορίες ενός δικτύου. Αυτό το επίπεδο είναι η κύρια διασύνδεση του χρήστη με την εφαρμογή και, συνεπώς, με το δίκτυο. Στο επίπεδο αυτό γίνεται η διαχείριση των κατανεμημένων εφαρμογών, η αποστολή του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου κλπ. Παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου εφαρμογών αποτελούν τα Telnet, FTP, SMTP και http. Επίπεδο 6: Παρουσίασης(Presentation): Το επίπεδο παρουσίασης μετασχηματίζει τα δεδομένα σε τυπική μορφή που την αναμένει το επίπεδο εφαρμογών. Στο επίπεδο αυτό τα δεδομένα υφίστανται κρυπτογράφηση, συμπίεση, κωδικοποίηση MIME και όποια άλλη διαμόρφωση απαιτεί η μορφή δεδομένων ή ο σχεδιαστής του πρωτοκόλλου. Παραδείγματα αποτελούν η μετατροπή αρχείων από κώδικα EBCDIC σε κώδικα ASCII και η μετατροπή της δομής των δεδομένων σε μορφή XML ή αντίστροφα (π.χ. από XML σε έγγραφο τύπου DOC). Επίπεδο 5: Συνόδου(Session): Το επίπεδο συνόδου ελέγχει τις συνόδους (δηλαδή τις ανταλλαγές δεδομένων) μεταξύ δύο υπολογιστών, του Α και του Β. Ξεκινά, διαχειρίζεται και τερματίζει τη σύνδεση μεταξύ μιας τοπικής και μιας απομακρυσμένης εφαρμογής. Αντιμετωπίζει λειτουργίες FDX (full duplex, οι Α και Β μιλούν ταυτόχρονα από δύο κανάλια) ή HDX (half-duplex, 17

18 μιλάει ο Α και μετά απαντάει ο Β από το ένα διαθέσιμο κανάλι), ενώ υποστηρίζει διαδικασίες αποθήκευσης κατάστασης, αναβολής, τερματισμού και επανεκκίνησης. Αυτό το επίπεδο είναι υπεύθυνο για το ομαλό κλείσιμο της συνόδου και επίσης για την αποθήκευση και ανάκτηση κατάστασης. Επίπεδο 4: Μεταφοράς(Transport): Το επίπεδο μεταφοράς διεκπεραιώνει τη μεταφορά των δεδομένων από χρήστη σε χρήστη, απαλλάσσοντας έτσι τα ανώτερα επίπεδα από κάθε φροντίδα να προσφέρουν αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων από το ένα άκρο της επικοινωνίας στο άλλο. Το επίπεδο μεταφοράς ελέγχει την αξιοπιστία ενός χρησιμοποιούμενου καναλιού με έλεγχο ροής, κατάτμηση και αποτμηματοποίηση, καθώς και έλεγχο σφαλμάτων. Ορισμένα πρωτόκολλα καταγράφουν καταστάσεις και συνδέσεις, οπότε κρατούν λογαριασμό των πακέτων και επανεκπέμπουν αυτά που δεν παρελήφθησαν σωστά. Τα διάφορα πρωτόκολλα μορφοποιούν διαφορετικά τα εκπεμπόμενα πακέτα πληροφοριών, αλλά τα προς αποστολή δεδομένα παραλαμβάνονται αρχικά από τα ανώτερα επίπεδα. Επίπεδο 3: Δικτύου(Network): Το επίπεδο δικτύου παρέχει τα λειτουργικά και διαδικαστικά μέσα για τη μεταφορά στοιχειοσειρών δεδομένων μεταβλητού μήκους από μια προέλευση σε έναν προορισμό, μέσα από ένα ή περισσότερα ενδιάμεσα δίκτυα, ενώ διατηρεί την ποιότητα εξυπηρέτησης που απαιτεί το επίπεδο μεταφοράς. Το επίπεδο δικτύου εκτελεί λειτουργίες δρομολόγησης, με πιθανές κατατμήσεις / αποτμηματοποιήσεις, και αναφέρει σφάλματα σχετικά με την παράδοση των πακέτων. Οι δρομολογητές λειτουργούν στο επίπεδο αυτό διακινώντας δεδομένα σε διασυνδεδεμένα δίκτυα έκαναν το Διαδίκτυο πραγματικότητα. Υπάρχουν και δικτυακοί διακόπτες που σχετίζονται με τις διευθύνσεις (IP). Επίπεδο 2: Ζεύξης Δεδομένων(Date Link): Το επίπεδο ζεύξης δεδομένων παρέχει τα λειτουργικά και διαδικαστικά μέσα για τη μεταφορά δεδομένων από μια συσκευή ενός τοπικού δικτύου σε άλλη, αλλά και για την ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων που συμβαίνουν στο φυσικό επίπεδο. Οι μη ιεραρχημένες διευθύνσεις των συσκευών εδώ είναι οι φυσικές, δηλαδή είναι προκαθορισμένες και αποθηκευμένες στις κάρτες δικτύου των επικοινωνούντων κόμβων από το εργοστάσιο. Στο επίπεδο αυτό λειτουργούν οι δικτυακές γέφυρες και οι δικτυακοί διακόπτες. Η συνδεσιμότητα παρέχεται μόνο για κόμβους που συνδέονται στο ίδιο κοινό μέσο (τοπικό δίκτυο ή σύνδεση από-σημείο-σε-σημείο). Επίπεδο 1: Φυσικό(Physical): Το φυσικό επίπεδο ορίζει όλες τις ηλεκτρικές και φυσικές προδιαγραφές της επικοινωνίας. Σ αυτές περιλαμβάνονται οι σχηματισμοί των ακίδων, οι επιτρεπτές τάσεις, οι προδιαγραφές των καλωδίων κλπ. Οι κυριότερες λειτουργίες και υπηρεσίες του φυσικού επιπέδου είναι: Έναρξη και τερματισμός της ηλεκτρικής σύνδεσης μιας επικοινωνιακής συσκευής. Συμμετοχή σε διαδικασίες όπου οι επικοινωνιακές συσκευές εξυπηρετούν αποτελεσματικά πολλούς χρήστες (πολυπλεξία). Επιλύονται προβλήματα προτεραιότητας πρόσβασης και ελέγχου ροής δεδομένων. Διαμόρφωση και αποδιαμόρφωση των ψηφιακών δεδομένων κατά τη μετάδοση από συσκευή σε συσκευή. Για παράδειγμα, τα ψηφιακά ηλεκτρικά σήματα μπορεί να ταξιδέψουν ως αναλογικά σε χάλκινο καλώδιο, μετά σε οπτική ίνα, μετά να μεταδοθούν από ραδιοζεύξη ή 18

19 δορυφορικά, να φθάσουν πάλι αναλογικά σε χάλκινο καλώδιο και να γίνουν ψηφιακά στον παραλήπτη. 1.2 Διομότιμα συστήματα (Peer to peer) Τα διομότιμα συστήματα είναι κατανεμημένα συστήματα τα οποία αποτελούνται από διασυνδεδεμένους κόμβους(ομότιμοι κόμβοι) που έχουν την δυνατότητα να οργανώνονται σε τοπολογίες με σκοπό την κοινή χρήση πόρων όπως περιεχόμενο, υπολογιστική ισχύς, χώρος αποθήκευσης, εύρος ζώνης και είναι δυνατόν να προσαρμόζονται σε σφάλματα και σε δυναμικούς πληθυσμούς κόμβων, διατηρώντας αποδεκτή συνδεσιμότητα και απόδοση χωρίς να χρειάζονται την διαμεσολάβηση και υποστήριξη ενός εξυπηρετητή ή κάποιας αρχής. Ο όρος peer to peer αναφέρεται στην σχέση μεταξύ των αυτόνομων οντοτήτων, οι οποίες συμπεριφέρονται ως ομότιμες. Στα peer to peer δίκτυα, οι οντότητες που αποτελούν τους κόμβους του δικτύου, λειτουργούν η καθεμία είτε ως πελάτης-ζητώντας δεδομένα-,είτε ως εξυπηρετητής- προσφέροντας δεδομένα-, είτε ως συνδυασμός των δύο. Για την συνδεσιμότητα των υπολογιστικών συστημάτων κόμβων που συμμετέχουν στα διομότιμα συστήματα δημιουργείται ένα δίκτυο επικάλυψης. Ως δίκτυο επικάλυψης ή επικάλυμμα(overlay network) ορίζεται ένα εικονικό ή λογικό δίκτυο στο επίπεδο εφαρμογής του δικτύου το οποίο σε μερικές εφαρμογές είναι διευθυνσιοδοτήσιμο και παρέχει συνδεσιμότητα, δρομολόγηση και αποστολή μηνυμάτων στους κόμβους, οι οποίοι το απαρτίζουν. Τα δίκτυα επικάλυψης χρησιμοποιούνται στα διομότιμα συστήματα για να λειτουργούν ως υποστρώματα που παρέχουν δικτυακές υπηρεσίες και μια τοπολογία δρομολόγησης, τα οποία δεν είναι διαθέσιμα στο δίκτυο. 1.2.α.Χαρακτηριστικά των διομότιμων συστημάτων Κοινή χρήση πόρων: Κάθε κόμβος που συμμετέχει στο διομότιμο σύστημα συνεισφέρει σε αυτό πόρους για την λειτουργία του και την επίτευξη των στόχων του. Δηλαδή, λειτουργεί σαν παροχέας και καταναλωτής αντίστοιχα πόρων και υπηρεσιών όπως πληροφορίες, αρχεία, εύρος ζώνης, κύκλου επεξεργασίας και αποθήκευση. Έτσι καθώς προσθέτονται νέοι κόμβοι και η ζήτηση στο σύστημα αυξάνεται, αυξάνεται επίσης και η χωρητικότητά του. Αυτονομία: Η συμμετοχή και η είσοδος νέων κόμβων στο σύστημα καθορίζεται τοπικά και δεν υπάρχει κάποια διαχειριστική αρχή για τον σκοπό αυτό. Δηλαδή, κάθε κόμβος του διομότιμου συστήματος μπορεί αυτόνομα να αποφασίσει πότε και σε ποιο βαθμό θα κάνει τους πόρους του διαθέσιμους στους υπόλοιπους κόμβους. Συμμετρία: Οι κόμβοι του συστήματος υποτίθεται ότι έχουν όμοιους ρόλους κατά την λειτουργία του συστήματος. Σε μερικές 19

20 αρχιτεκτονικές βέβαια οι ρόλοι αυτοί δεν είναι όμοιοι καθώς κάποιοι κόμβοι λόγω των μεγάλων δυνατοτήτων τους συγκριτικά γίνονται υπερ-κόμβοι και αναλαμβάνουν επιπλέον αρμοδιότητες. Αποκέντρωση: Η συμπεριφορά των διομότιμων συστημάτων καθορίζεται από την συλλογική δράση των κόμβων που συμμετέχουν σε αυτά και δεν υπάρχει ένα κέντρο λήψης αποφάσεων και έλεγχου. Αρκετές φορές βέβαια η ασφάλεια των διομότιμων συστημάτων επέρχεται από την είσοδο ενός κεντρικού εξυπηρετητή. Έτσι λοιπόν η διαχείριση και παρακολούθηση του συστήματος μερικές φορές απαιτεί κάποιες κεντρικές διεργασίες. Υπάρχουν υβριδικά διομότιμα συστήματα (σε αντίθεση με τα καθαρά, στα οποία οι κόμβοι μοιράζονται ίσα δικαιώματα και λειτουργίες), όπου ένα σύνολο επιλεγμένων λειτουργιών εκχωρείται σε ένα υποσύνολο κόμβων που υιοθετούν τον ρόλο οντότητας συντονισμού. Δικτύωση: Όλοι οι κόμβοι των διομότιμων συστημάτων πρέπει να είναι διασυνδεδεμένοι με το σύνολο των κόμβων που συμμετέχουν σε αυτά. Όταν το δίκτυο επικάλυψης δεν είναι συνδεδεμένο ορίζεται ως διασπασμένο και αυτή η ιδιότητα είναι ανεπιθύμητα στα διομότιμα συστήματα. Σταθερότητα: Μέσα σε ένα ρυθμό αποχώρησης κόμβων τα διομότιμα συστήματα πρέπει να έχουν την δυνατότητα να παραμείνουν σταθερά και να διατηρούν ένα συνδεδεμένο δίκτυο επικάλυψης που μπορεί να δρομολογήσει μηνύματα μέσα σε ένα ορισμένο μέγεθος από βήματα. Λόγω των χαρακτηριστικών που αναφέρθηκαν προηγουμένως, τα διομότιμα συστήματα χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη ανοχή σε σφάλματα και ταλαντώσεις. Αυτό-οργάνωση: Πραγματώνεται από την κατά τόπους εποπτεία του συστήματος και την κατά τόπους λήψη αποφάσεων με βάση την κατάσταση του. Υποστηρίζεται ότι προς το παρόν τα περισσότερα συστήματα δεν εκμεταλλεύονται στο έπακρον την δυνατότητα αυτή. Αυτοκλιμάκωση: Εξ ίσου σημαντική είναι η δυνατότητα των διομότιμων συστημάτων να κλιμακώνονται (αυξάνονται σε μέγεθος) όσον αφορά τον αριθμό των χρηστών που συμμετέχουν αλλά και τον όγκο των πόρων και πληροφοριών που διαθέτουν με κάθε προσθήκη χρήστη/κόμβου. Τα παραπάνω χαρακτηριστικά δημιουργούν μια σειρά πλεονεκτημάτων για τα διομότιμα συστήματα, όπως μειωμένα κόστη ιδιοκτησίας, βελτιωμένη επεκτασιμότητα και υποστήριξη ad hoc δικτύων. Μειονέκτημα των διομότιμων αρχιτεκτονικών είναι ότι η συμπεριφορά τους ενδέχεται να αποκλίνει από την βέλτιστη καθώς η λήψη αποφάσεων γίνεται από ένα μικρό υποσύνολο κόμβων που συμμετέχουν τοπικά. Έτσι λοιπόν είναι απαραίτητος ο σχεδιασμός τέτοιων συστημάτων με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε οι παρατηρήσεις για την κατάσταση του συστήματος τοπικά να οδηγούν σε αποφάσεις που ολικά βελτιώνουν την λειτουργία του συστήματος.. 20

21 1.2.β.Αρχιτεκτονική των διομότιμων συστημάτων Τα διομότιμα συστήματα συχνά, όπως αναφέραμε και παραπάνω, χρησιμοποιούν ένα δίκτυο επικάλυψης, υλοποιημένο στο Επίπεδο Εφαρμογών. Αυτό το επικάλυμμα χρησιμοποιείται για την δημιουργία καταλόγων και την ανακάλυψη ομότιμων κόμβων, και καθιστά το διομότιμο σύστημα ανεξάρτητο της τοπολογίας δικτύου. Το περιεχόμενο συνήθως ανταλλάσσεται άμεσα κάνοντας χρήση του πρωτοκόλλου IP. Εξαίρεση αποτελούν τα ανώνυμα διομότιμα συστήματα, τα οποία υλοποιούν επιπλέον επίπεδα δρομολόγησης για να αποκρύψουν την ταυτότητα του αποστολέα ή παραλήπτη κόμβου/χρήστη. Σχήμα :Παράδειγμα δικτύου επικάλυψης Το δίκτυο επικάλυψης ενός διομότιμου συστήματος αποτελείται από όλους τους συμμετέχοντες ομότιμους που αποτελούν τους κόμβους του δικτύου. Υπάρχουν συνδέσεις μεταξύ οποιωνδήποτε δύο κόμβων που ξέρουν ο ένας τον άλλον: δηλ. εάν ένας συμμετέχων ομότιμος ξέρει τη θέση ενός άλλου ομότιμου στο δίκτυο, τότε υπάρχει μια κατευθυνόμενη άκρη από τον προηγούμενο κόμβο στον τελευταίο στο επικάλυμμα. Με βάση τον τρόπο με τον οποίο οι κόμβοι στο επικάλυμμα συνδέονται ο ένας με τον άλλον, μπορούμε να ταξινομήσουμε τα διομότιμα συστήματα ως δομημένα ή μη δομημένα. Στα δομημένα διομότιμα συστήματα, οι ομότιμοι κόμβοι οργανώνονται βάσει ειδικών κριτήριων και αλγορίθμων, που οδηγούν σε δίκτυα επικάλυψης με συγκεκριμένες τοπολογίες και ιδιότητες. Τα δομημένα διομότιμα συστήματα είναι κατάλληλα για τις μεγάλης κλίμακας εφαρμογές λόγω της υψηλής επεκτασιμότητας και της δεδομένης απόδοση τους. Τα δομημένα διομότιμα συστήματα χρησιμοποιούν ένα συνολικά συνεπές πρωτόκολλο για να εξασφαλίσουν ότι οποιοσδήποτε κόμβος μπορεί αποτελεσματικά να δρομολογήσει μια αναζήτηση σε κάποιον ομότιμο που έχει το επιθυμητό αρχείο/πόρο, ακόμα κι αν ο πόρος είναι εξαιρετικά σπάνιος. Μια τέτοια εγγύηση απαιτεί ένα πιο δομημένο σχέδιο των συνδέσεων του επικαλύμματος. Ο πιο κοινός τύπος δομημένων διομότιμων δικτύων χρησιμοποιεί κατανεμημένο πίνακα κατακερματισμού(dht). Τα μη δομημένα διομότιμα συστήματα δεν επιβάλλουν οποιαδήποτε δομή στο δίκτυο επικάλυψης. Οι ομότιμοι κόμβοι σε αυτά τα δίκτυα συνδέονται με ad-hoc τρόπο βάσει ενός συνόλου κανόνων. Ιδανικά, τα μη δομημένα διομότιμα συστήματα δεν πρέπει να έχουν καθόλου κεντρικά στοιχεία/κόμβους, αλλά στην πράξη υπάρχουν διάφοροι τύποι μη δομημένων συστημάτων με διάφορους βαθμούς κεντρικότητας. Τρεις κατηγορίες εύκολα διακρίνονται: 21

22 Αποκεντρωμένα ή καθαρά(decentralized or pure) διομότιμα συστήματα: Ολόκληρο το δίκτυο αποτελείται αποκλειστικά από ισοδύναμους ομότιμους κόμβους.. Ένα καθαρό διομότιμο σύστημα δεν έχει την έννοια των πελατών ή των εξυπηρετητών αλλά μόνο των ίσων ομότιμων κόμβων που λειτουργούν ταυτόχρονα ως «πελάτες» και «εξυπηρετητές» στους άλλους κόμβους στο δίκτυο. Κάθε ομότιμος κόμβος αναλαμβάνει καθήκοντα τόσο εξυπηρετητή καταλόγων, αναζητώντας τοπικά πόρους, όσο και δρομολογητή. Συνδέεται απευθείας με έναν αριθμό άλλων κόμβων. Όλα τα αιτήματα αναζήτησης και οι απαντήσεις τους μεταφέρονται από κάθε κόμβο στους γειτονικούς του. Ένας νέος κόμβος συνδέεται σε έναν υπάρχοντα κόμβο ο οποίος τον συστήνει σε κάποιους από τους υπόλοιπους κόμβους. Υπάρχει μόνο ένα στρώμα δρομολόγησης, δεδομένου ότι δεν υπάρχουν προτιμημένοι κόμβοι με οποιαδήποτε ειδική λειτουργία υποδομής Δύο ξεχωριστά αποκεντρωμένα συστήματα μπορούν να συνενωθούν με έναν μόνο κόμβο που τα συνδέει μεταξύ τους. Δεν υπάρχει κάποιο συγκεκριμένο αδύναμο σημείο η κατάρρευση του οποίου θα επιφέρει κατάρρευση ολόκληρου του δικτύου, αλλά το γεγονός της μεταφοράς κάθε αιτήματος από κάθε κόμβο στους γειτονικούς του επιφέρει μεγάλους χρόνους αναζήτησης που δημιουργούν μεγάλο όγκο κυκλοφορίας στο δίκτυο. Αναπαράσταση αποκεντρωμένου συστήματος Κεντρικοποιημένα(centralized) διομότιμα συστήματα: Στα συστήματα αυτά χρησιμοποιείται ένας κεντρικός εξυπηρετητής για τις λειτουργίες ευρετηρίων, δηλαδή για την δημιουργία, διαχείριση και αποθήκευση ευρετηρίων για τα διαμοιρασμένα αρχεία σε κάθε κόμβο, και για την έναρξη ολόκληρου του συστήματος. Οι κόμβοι είναι πελάτες που συνδέονται σε αυτό οποιαδήποτε στιγμή, αναζητούν το αρχείο που ψάχνουν και, όταν βρεθεί, ανοίγει μια σύνδεση μεταξύ τους για την μεταφορά του. Μια παραλλαγή στην αρχιτεκτονική αυτή 22

23 χρησιμοποιεί μικρό αριθμό τέτοιων εξυπηρετητών (brokered συστήματα), αντί ενός κεντρικού εξυπηρετητή, οι οποίοι μοιράζονται μεταξύ τους τη διαχείριση των συνδέσεων των κόμβων. Αν και αυτό έχει τις ομοιότητες με μια δομημένη αρχιτεκτονική, οι συνδέσεις μεταξύ των ομότιμων κόμβων δεν καθορίζονται από οποιοδήποτε αλγόριθμο. Η ύπαρξη κεντρικού ελέγχου έχει σαν αποτέλεσμα μικρούς χρόνους ανταπόκρισης και αυξημένη απόδοση, αλλά αυξάνει την πιθανότητα κατάρρευσης του συστήματος σε περίπτωση προβλήματος, καθώς αν πέσει ο server πέφτει το δίκτυο. Αναπαράσταση κεντρικοποιημένου συστήματος Υβριδικά(hybrid) διομότιμα συστήματα: Σε αυτά τα συστήματα αν κάποιος κόμβος έχει συγκεκριμένα πλεονεκτήματα όπως για παράδειγμα υψηλή ταχύτητα σύνδεσης ενεργεί σαν υπερκόμβος(supernode). Ένας υπερκόμβος έχει τα χαρακτηριστικά κεντρικού εξυπηρετητή. Θεωρητικά, κάθε κόμβος είναι σε θέση να λειτουργήσει σαν υπερκόμβος, ανάλογα με την στιγμιαία ανάγκη του δικτύου, και να γίνει μέρος του επικαλύμματος που στηρίζει την δομή του διομότιμου συστήματος. Όταν ένας πελάτης συνδέεται στο δίκτυο φτιάχνει μια απευθείας σύνδεση με ένα υπερκόμβο ο οποίος συγκεντρώνει και αποθηκεύει πληροφορίες σχετικές με τους κόμβους και το διαθέσιμο περιεχόμενο για διαμοιρασμό. Έτσι ο χρόνος αναζήτησης και ο όγκος κυκλοφορίας στο δίκτυο είναι μειωμένοι σε σχέση με τα αποκεντρωμένα συστήματα. Επίσης οι ανάπτυξη των υπερκόμβων παρέχει αυξημένο βαθμό απόδοσης και σε περίπτωση που κάποιος υπερκόμβος έχει πρόβλημα, τότε οι υπόλοιποι υπερκόμβοι αναλαμβάνουν προσωρινά τη θέση του μέχρι να επανέλθει ή να αντικατασταθεί από έναν καινούριο. 23

24 Αναπαράσταση υβριδικού συστήματος 1.2.γ.Εφαρμογές των peer to peer δικτύων Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται ορισμένες από τις πιο δημοφιλείς σήμερα εφαρμογές διομότιμων συστημάτων. Τις εφαρμογές μπορούμε να τις διακρίνουμε σε τέσσερις κατηγορίες: Εφαρμογές διαμοιρασμού αρχείων (file sharing) Εφαρμογές κατανεμημένης εργασίας (distributed computing) Εφαρμογές υπηρεσιών συνεργασίας (collaboration) Πλατφόρμες (platforms) Πιο αναλυτικά: Εφαρμογές διαμοιρασμού αρχείων(file sharing) Ο διαμερισμός αρχείων είναι η πιο διαδεδομένη μορφή εφαρμογών διομότιμων συστημάτων. Εκτιμάται ότι το 70% της κυκλοφορίας στο Internet αφορά ανταλλαγές αρχείων. Το κοινό χαρακτηριστικό των εφαρμογών αυτών είναι ότι οι κόμβοι που κατεβάζουν ένα αρχείο σαν πελάτες στη συνέχεια το κάνουν διαθέσιμο σε άλλους κόμβους σαν εξυπηρετητές. Το βασικότερο πρόβλημα των εφαρμογών διαμοιρασμού αρχείων είναι ο εντοπισμός των πόρων. Ορισμένα από τα πιο διαδεδομένα δίκτυα και εφαρμογές διαμοιρασμού αρχείων είναι το BitTorrent, που είναι ίσως η πιο δημοφιλής σήμερα μέθοδος για το διαμοιρασμό μεγάλου όγκου δεδομένων, το Napster, που ήταν η πρώτη ευρέως χρησιμοποιούμενη peer to peer υπηρεσία για το διαμοιρασμό μουσικών αρχείων, το δίκτυο διαμοιρασμού αρχείων edonkey (γνωστό και ως ed2k) και το πλήρως αποκεντρωμένο δίκτυο Gnutella. 24

25 Εφαρμογές Κατανεμημένου Υπολογισμού(Distributed Computing) Στα συστήματα αυτά απαιτείται κεντρικός εξυπηρετητής για τον έλεγχο των προσφερόμενων υπολογιστικών πόρων, οι προσωπικοί υπολογιστές δεν λειτουργούν σαν εξυπηρετητές και δεν επικοινωνούν μεταξύ τους. Παρόλα αυτά ένα σημαντικό μέρος του συστήματος εκτελείται στους προσωπικούς υπολογιστές με υψηλή αυτονομία. Για το λόγο αυτό τα συστήματα αυτά θεωρούνται διομότιμα. Κατά την κατανεμημένη εργασία ένα μεγάλο υπολογιστικό πρόβλημα που πρέπει να λυθεί χωρίζεται σε μικρά ανεξάρτητα τμήματα. Η επεξεργασία των τμημάτων αυτών γίνεται σε προσωπικούς υπολογιστές και τα αποτελέσματα συλλέγονται από έναν κεντρικό εξυπηρετητή, ο οποίος είναι και υπεύθυνος για την διανομή των εργασιών στους προσωπικούς υπολογιστές. Κάθε προσωπικός υπολογιστής είναι εφοδιασμένος με λογισμικό, το οποίο, κατά περιόδους αδράνειας του υπολογιστή, εκτελεί μέρος της επεξεργασίας που του ζητήθηκε. Μετά τη λήξη της επεξεργασίας τα αποτελέσματα στέλνονται πίσω στον server και μια νέα εργασία ανατίθεται στον client. Στον τομέα της βιοτεχνολογίας η διαθεσιμότητα τεραστίου όγκου δεδομένων οδήγησε στην ανάγκη ανώτερων τεχνικών υπολογισμού. Με τη χρήση αδρανών επεξεργαστικών κύκλων υπολογιστών του Internet και την ομαδοποίηση των πόρων από πολλές πηγές αυξάνεται η διαθέσιμη για τους ερευνητές υπολογιστική ισχύς. Τα προγράμματα και χρησιμοποιούν αδρανείς κύκλους καταχωρημένων πελατών για την επεξεργασία τμημάτων πολύπλοκων προβλημάτων σχετικά με ακολουθίες DNA και διατάξεις πρωτεϊνών αντίστοιχα. Kατανεμημένη εργασία στο web Εφαρμογές Συνεργασίας(collaboration) Η ad hoc φύση της τεχνολογίας διομότιμων συστημάτων την κάνει ιδανική για εφαρμογές συνεργασίας σε επίπεδο χρήστη. Οι εφαρμογές αυτές ποικίλουν από προγράμματα chat και άμεσων μηνυμάτων μέχρι διαδικτυακά παιχνίδια και διαμοιρασμένες εφαρμογές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε επιχειρήσεις, στην εκπαίδευση και σε οικιακά περιβάλλοντα. 25

26 Παράδειγμα αποτελεί το Skype, μια εφαρμογή για την πραγματοποίηση τηλεφωνικών κλήσεων μέσω του Διαδικτύου(VoIP) που βασίζεται σε διομότιμο δίκτυο και επιτρέπει στους χρήστες του την μετάδοση φωνής και αποστολή γραπτών μηνυμάτων σε άλλους κόμβους του Skype. Πρόκειται για διομότιμο δίκτυο με υβριδική αρχιτεκτονική, όπου έχουμε την ύπαρξη υπερκόμβων. Ένας κανονικός κόμβος πρέπει συνδεθεί με έναν υπερκόμβο και να καταχωρηθεί στον εξυπηρετητή εισόδου του Skype για να εισέλθει επιτυχημένα. Ο εξυπηρετητής εισόδου του Skype αποθηκεύει ονόματα και κωδικούς χρηστών και κάνει την επικύρωση κατά την είσοδο. Δεν υπάρχει κάποιος άλλος κεντρικός server. Οι online και οι offline πληροφορίες των χρηστών όπως και οι αιτήσεις αναζήτησης αποθηκεύονται και αναπαράγονται σε ένα αποκεντρωμένο σχεδιασμό. Πλατφόρμες(Platforms) Τα λειτουργικά συστήματα έχουν αρχίσει να γίνονται όλο και λιγότερο σχετικά σαν περιβάλλοντα εφαρμογών. Λύσεις middleware όπως οι Java Virtual Machines ή οι Web browsers και servers είναι τα κυρίαρχα περιβάλλοντα ενδιαφέροντος των χρηστών και των δημιουργών των εφαρμογών. Έτσι είναι αρκετά πιθανό τα μελλοντικά συστήματα να εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από κάποιο άλλο είδος πλατφόρμας που θα είναι κοινός παρονομαστής για τους χρήστες και τις υπηρεσίες του Web ή των ad hoc δικτύων. Οι πλατφόρμες, ακόμα περισσότερο από τα άλλα διομότιμα συστήματα, υποστηρίζουν τα κύρια στοιχεία διομότιμων αρχιτεκτονικών: ονοματοδοσία, εντοπισμό, ασφάλεια και συνένωση πόρων. Έχουν εξάρτηση από τα λειτουργικά συστήματα αν και αυτή είναι ελάχιστη. Τα περισσότερα διομότιμα συστήματα τρέχουν είτε σε λειτουργικό σύστημα ανοιχτού κώδικα (Linux) ή βασίζονται στα Windows. 26

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΔΙΟΜΟΤΙΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΜΟΙΡΑΣΜΟΥ ΡΟΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ(P2P streaming) ΚΑΙ ΒΙΝΤΕΟ ΚΑΤΟΠΙΝ ΖΗΤΗΣΗΣ (Video-on-Demand ή VoD) 2.1.Διομότιμα συστήματα διαμοιρασμού ροής δεδομένων(p2p streaming) 2.1.α. Ορισμός βασικών εννοιών Ως διαμοιρασμό ροής δεδομένων (streaming), ορίζουμε την τεχνική για την μεταφορά δεδομένων από έναν αποστολέα σε ένα παραλήπτη ώστε ο παραλήπτης μπορεί να τα επεξεργαστεί σε μια σταθερή και συνεχής ροή, προτού παραλάβει ολόκληρο το αρχείο Ως διαμοιρασμό ροής δεδομένων πολυμέσων (media streaming) ορίζουμε την τεχνολογία που επιτρέπει τη σειριακή μεταφορά δεδομένων κινούμενης εικόνας (video) και ήχου (sound) πάνω από ένα δίκτυο,με τέτοιο τρόπο ώστε ο παραλήπτης να τα παρουσιάζει άμεσα με την άφιξή τους χωρίς να περιμένει την ολοκλήρωση της διαδικασίας λήψης δεδομένων. Μόλις αρχίσει η αναπαραγωγή, τα δεδομένα πρέπει να παραδοθούν μέσα στους χρονικούς περιορισμούς για να μπορέσει το αρχείο να παίξει κανονικά, κατά συνέπεια είναι πολύ ευαίσθητο στις μεγάλες καθυστερήσεις. Ως σύγχρονο διαμοιρασμό ροής δεδομένων πραγματικού χρόνου(live streaming) ορίζουμε την εφαρμογή κατά την οποία ένα αντικείμενο πολυμέσων που δημιουργείται σε πραγματικό χρόνο σε ένα σημείο του δικτύου, διαμοιράζεται επίσης σε πραγματικό χρόνο στους παραλήπτες. Οι καθυστερήσεις εδώ έχουν πολύ σημαντικό ρόλο καθώς, όσο μικρότερες είναι, τόσο πιο «ζωντανή» γίνεται αντιληπτή από τους χρήστες η αναπαραγωγή των δεδομένων κινούμενης εικόνας ή/και ήχου. Ως διομότιμο διαμοιρασμό ροής δεδομένων (p2p streaming), ορίζουμε την υλοποίηση της τεχνολογία διαμοιρασμού ροής δεδομένων πολυμέσων με την βοήθεια των διομότιμων δικτύων. Έχουμε δηλαδή διαμοιρασμό των δεδομένων,τα οποία εμφανίζονται σαν ροή(stream) που σπάει σε μικρότερα κομμάτια,μεταξύ των ομότιμων (peers). 2.1.β. Βασικές παράμετροι διομότιμων συστημάτων διαμοιρασμού ροής δεδομένων Ένα διομότιμο σύστημα διαμοιρασμού ροής δεδομένων αποτελεί μια εφαρμογή πραγματικού χρόνου με αυστηρούς χρονικούς περιορισμούς ως προς την παράδοση και πολύ απαιτητική από την άποψη του συνολικού εύρους ζώνης(bw),προκειμένου να γίνει διαμοιρασμός της ροής δεδομένων(stream) μεταξύ των ομότιμων κόμβων. 27

28 Οι βασικότερες παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοση του είναι : Η καλύτερη δυνατή χρήση του υπάρχοντος εύρους ζώνης Η επίτευξη της ελαχιστοποίησης του χρόνου αρχικοποίησης(setup time),δηλαδή του χρονικού διαστήματος μεταξύ της δημιουργίας ενός στοιχειώδους τεμαχίου δεδομένων από έναν διακομιστή-πηγή και της μεταφοράς αυτού σε κάθε κόμβο του συστήματος. Ωστόσο πολύ σημαντικό ρόλο στην απόδοση του συστήματος διαδραματίζουν: H αρχιτεκτονική του συστήματος, δηλαδή η τοπολογία των κόμβων των ομότιμων που συνιστούν το δίκτυο επικάλυψης (overlay network) του συστήματος. Η εκμετάλλευση της τοπικότητας (locality) 2.1.γ.Κατηγορίες διομότιμων συστημάτων διαμοιρασμού ροής δεδομένων Παρακάτω, ακολουθούν οι τρείς βασικότερες από τις διάφορες προσεγγίσεις, που έχουν προταθεί μέχρι σήμερα για την δημιουργία p2p streaming συστημάτων. Push based συστήματα: Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούν ένα σχηματισμό παρόμοιο με αυτόν που έχουν τα δάση από δέντρα. Κάθε ομότιμος,δηλαδή κάθε κόμβος,αντιστοιχίζεται με ένα φύλλο ενός δέντρου. Τα δέντρα διαμορφώνονται σύμφωνα με την απόσταση των κόμβων του δικτύου. Το stream χωρίζεται σε τόσα κομμάτια όσος και ο αριθμός των διαμορφωμένων δέντρων. Στη συνέχεια κάθε τεμάχιο(block) του stream διαδίδεται από τον γονέα του δέντρου προς τα παιδιά του. Κατ αυτό τον τρόπο λοιπόν, μεταφέρονται τα block σε όλους τους κόμβους του συστήματος. Tα push based συστήματα, παρουσιάζουν δυο βασικά πλεονεκτήματα: Έχοντας γνώση της τοπολογίας του δέντρου μπορούμε να εκμεταλλευτούμε τις αρχές της τοπικότητας. Δεδομένου ότι η διάδοση του block από την ρίζα του δέντρου προς τα φύλλα (τους peers) γίνεται μέσω κόμβων που είναι πιο κοντά, σύμφωνα με την τοπολογία του φυσικού δικτύου, οδηγούμαστε σε μικρότερους χρόνους οργάνωσης. Κατ αυτό τον τρόπο, μειώνεται η επιβάρυνση σε εύρος ζώνης του επιπλέον ελέγχου Τα βασικότερα μειονεκτήματα αυτών των συστημάτων είναι : Δεν μπορούν να λάβουν υπόψη τους την ετερογένεια του εύρους ζώνης φορτώματος μεταξύ των ομότιμων που αποτελούν το σύστημα. Δεν μπορούν να λάβουν υπόψη τους την δυναμική συμπεριφορά που παρουσιάζουν οι ομότιμοι.. Pull-driven based συστήματα: Το χαρακτηριστικό αυτών των συστημάτων είναι ότι χρησιμοποιούν μη δομημένους γράφους (mesh γράφους) για να 28

29 αναπαραστήσουν την τοπολογία του φυσικού δικτύου. Κάθε ομότιμος κόμβος διατηρεί συνδέσεις με ένα σχετικά μικρό αριθμό κόμβων που θεωρούνται γείτονές του. Τα blocks που παράγονται από τον εξυπηρετητή έχουν προθεσμίες αναπαραγωγής (playback deadlines). Κάθε κόμβος διατηρεί έναν αριθμό από καταλόγους (buffers), έναν για κάθε γείτονα. Κάθε ένας από αυτούς τούς καταλόγους περιέχει εκείνα τα block των γειτόνων,όπου η προθεσμία αναπαραγωγής τους δεν έχει λήξει ακόμα. Συνεπώς, γι αυτό το λόγο,κάθε κόμβος είναι πάντα έτοιμος να πάρει μια απόφαση για το ποιό block πρέπει να δώσει και σε ποιόν κόμβο να το δώσει. Αυτή η απόφαση υλοποιείται με την βοήθεια ενός χρονοπρογραμματιστή (scheduler) που τρέχει σε κάθε κόμβο. Το κύριο πλεονέκτημα των pull-driven συστημάτων είναι: Η ευελιξία τους, που τους επιτρέπει να εκμεταλλεύονται την ετερογένεια των ομότιμων και να χειρίζονται την δυναμική συμπεριφορά του δικτύου. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε υψηλότερα επίπεδα χρησιμοποίησης του εύρους ζώνης,βελτιστοποιώντας έτσι την απόδοση του συστήματος. Τα βασικότερα μειονεκτήματα αυτών των συστημάτων είναι : Σπατάλη ενός μέρους από το παρεχόμενο εύρος ζώνης, λόγω της ανταλλαγής των περιεχομένων των καταλόγων μεταξύ των ομότιμων κόμβων και της εμφάνιση των διπλότυπων block, που προκύπτουν από την μη δομημένη δομή του γράφου. Απαιτείται μεγαλύτερος χρόνος οργάνωσης, λόγω της έλλειψης γνώσης και εκμετάλλευσης της τοπικότητας της τοπολογίας του φυσικού δικτύου και των πρόσθετων φάσεων των διαπραγματεύσεων για την ανταλλαγή των blocks Push-pull based συστήματα: Πρόκειται για ένα συνδυασμό των δύο παραπάνω συστημάτων. Χρησιμοποιούμε ένα μη δομημένο πλέγμα ως τοπολογία του φυσικού δικτύου των κόμβων και έχουμε ανταλλαγή των καταλόγων μεταξύ των ομότιμων κόμβων του συστήματος και διαπραγματεύσεις/συνεννοήσεις ώστε να αποφασιστεί ποιά θα είναι τα τεμάχια που θα ανταλλαγούν. Το stream χωρίζεται σε μικρότερα τεμάχια και κάθε κόμβος προσπαθεί δυναμικά να πάρει αυτά τα τεμάχια από τους γείτονές του. Μία τέτοια αρχιτεκτονική, έχει σαν πλεονεκτήματα ότι: Απαιτεί μικρότερο χρόνο setup time σε σύγκριση με τα pull based συστήματα. Απαιτείται μικρότερη επιβάρυνση εύρους ζώνης για έλεγχο εξαιτίας της απευθείας διάδοσης των blocks,όποτε αυτό είναι δυνατό. Ωστόσο, έχει ως μειονεκτήματα: Μεγαλύτερη παρουσία διακυμάνσεων στο εύρος ζώνης σε σχέση με αυτή που παρατηρείται στα pull based συστήματα. Περιορισμένη εκμετάλλευση της τοπικότητας. 29

30 2.2.Διομότιμα συστήματα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης(peer-to-peer Video-on-Demand ή P2P VoD) 2.2.α.Εισαγωγή Ο σκοπός του κάθε διομότιμου συστήματος διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης (P2P VoD system) είναι η προσφορά υπηρεσίας διαμοιρασμού ροής δεδομένων (streaming) σε πραγματικό χρόνο, στην οποία ο κάθε χρήστης (peer) δύναται να καταναλώσει κάθε σημείο(κομμάτι του video) από κάθε αντικείμενο διανομής τη χρονική στιγμή που το απαιτεί. Η γρήγορη, αξιόπιστη και αποδοτική μετάδοση του αντικείμενου διανομής αποτελεί τον πυρήνα του προβλήματος. Η διανομή του κάθε αντικειμένου επιτυγχάνεται με την εκμετάλλευση του εύρους ζώνης μεταφόρτωσης(upload) τόσο του εξυπηρετητή(server), όσο και των ομότιμων χρηστών(peers) που συμμετέχουν. Σε γενικές γραμμές, σε ένα διομότιμο σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης, μια πηγή(ες)(ονόματι εξυπηρετητής) κατέχει ένα σύνολο από βίντεο που χαρακτηρίζονται ως αντικείμενα διανομής. Η πηγή(ες) είναι υπεύθυνη για την παροχή του αντικείμενου διανομής και με το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης της συμβάλλει στην εκπλήρωση αυτού του στόχου. Οι ομότιμοι που λειτουργούν ως πελάτες της υπηρεσίας διαμοιρασμού ροής δεδομένων, λειτουργούν ταυτόχρονα και ως συνεισφέροντες εύρους ζώνης μεταφόρτωσης για τη διάθεση του βίντεο. Σε αντίθεση με τον σύγχρονο διαμοιρασμό ροής δεδομένων πραγματικού χρόνου (live streaming), σε ένα σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης, οι χρήστες καταφθάνουν σε αυθαίρετο χρόνο για να δουν αυθαίρετα σημεία του βίντεο. Ενώ οι χρήστες των εφαρμογών σύγχρονου διαμοιρασμού ροής δεδομένων πραγματικού χρόνου χρειάζεται να κρατούν μόνο λίγα λεπτά(καθώς οι χρήστες συγκεντρώνονται γύρω από το ίδιο σημείο αναπαραγωγής(playback point)),οι χρήστες των εφαρμογών διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης ενδεχομένως χρειάζεται να κατέχουν όλο το βίντεο. Συνεπώς, αυτές οι εφαρμογές έχουν μεγαλύτερη ποικιλομορφία δεδομένων συγκριτικά με αυτές του σύγχρονου διαμοιρασμού ροής δεδομένων πραγματικού χρόνου. Η έλλειψη συγχρονισμού ανάμεσα στους χρήστες μειώνει τις ευκαιρίες διαμοιρασμού βίντεο και εκτιμάται ότι αν η ποιότητα υπηρεσιών(qos) του ρεύματος του βίντεο μειώνεται, περισσότεροι χρήστες θα φύγουν από το σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης παρά από ένα live streaming, όπου ο χρήστης δεν έχει την επιλογή να το παρακολουθήσει πάλι στο μέλλον. Η βασική λύση για την επίτευξη διαμοιρασμού ροής δεδομένων βίντεο μέσω Διαδικτύου ήταν το μοντέλο πελάτη-εξυπηρετητή. Ένας πελάτης μετά τη σύνδεση με έναν εξυπηρετητή, έβλεπε το βίντεο μέσω ροής(stream). Η επόμενη προσέγγιση ήταν τα CDN (δίκτυα διανομής περιεχομένου) όπου ο εξυπηρετητής αρχικά δίνει το βίντεο σε ένα σύνολο από εξυπηρετητές διανομής περιεχομένου και εν συνεχεία ο πελάτης, για να κατεβάσει το βίντεο, κατευθυνόταν στον κοντινότερο εξυπηρετητή. Παρόλ' αυτά, η κλιμάκωση τέτοιων συστημάτων ενέχει προβλήματα που καθιστούν αυτήν τη λύση δαπανηρή. Για αυτό το λόγο προτάθηκε η αρχιτεκτονική p2p, όπου ο κάθε χρήστης δεν κατεβάζει μόνο δεδομένα από το δίκτυο, αλλά ανεβάζει τα κατεβασμένα δεδομένα και στους άλλους χρήστες του δικτύου. Αυτή η προσέγγιση φαίνεται ως η πιο πολλά υποσχόμενη για την αντιμετώπιση των αναγκών των συστημάτων διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης για παραπάνω εύρος ζώνης(bw). 30

31 2.2.β. Διαμοιρασμός βίντεο κατόπιν ζήτησης με πολλαπλά κανάλια (Multichannel VoD) H χρήση των συστημάτων διομότιμης αρχιτεκτονικής αποτελεί πλέον κατά κύριο λόγο την βάση για την υλοποίηση συστημάτων διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης. Το πλεονέκτημα χρήσης του εύρους ζώνης των συμμετεχόντων κόμβων δεν εγγυάται μόνο την ικανοποίηση των χρονικών περιορισμών για την απόκτηση του βίντεο από τον εκάστοτε χρήστη αλλά δίνει και περιθώρια παροχής επιπλέον δυνατοτήτων από το σύστημα προς το χρήστη. Μια τέτοια προσέγγιση αποτελούν τα συστήματα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης με πολλαπλά κανάλια (multi-channel video on demand systems). Στα συστήματα αυτά ο χρήστης μπορεί να επιλέξει το βίντεο που επιθυμεί μέσα από ένα σετ καναλιών ίδιου ή διαφορετικού περιεχομένου και να προσπελάσει οποιαδήποτε χρονική στιγμή του βίντεο, οποτεδήποτε ο ίδιος επιθυμεί. Η βασικότερη παράμετρος στην υλοποίηση ενός τέτοιου συστήματος που θα εγγυάται στο χρήστη ποιότητα υπηρεσιών(qos) αποτελεί το εύρος ζώνης(bw) που θα διατίθεται και, κατά συνέπεια, κάθε κανάλι θα έχει στην κατοχή του, ώστε να είναι σε θέση να καλύπτει το σύνολο των χρηστών του. Σύμφωνα με την ήδη υπάρχουσα βιβλιογραφία υπάρχουν δύο διαφορετικά είδη συστημάτων διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης με πολλαπλά κανάλια. Εξαρτώμενα από την συσχέτιση των πόρων και συγκεκριμένα του εύρους ζώνης μεταξύ των καναλιών διακρίνονται σε: 1. Συστήματα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης σε πραγματικό χρόνο με ανεξάρτητα κανάλια (ΒΙΚΑΖΑΚ). 2. Συστήματα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης σε πραγματικό χρόνο με συσχετιζόμενα κανάλια (ΒΙΚΑΖΕΚ). Στα συστήματα της πρώτης κατηγορίας οι χρήστες που βλέπουν το ίδιο κανάλι δημιουργούν ένα ανεξάρτητο, σε σχέση με όλα τα υπόλοιπα κανάλια, δίκτυο επικάλυψης μέσα στο οποίο μοιράζονται αποκλειστικά το εύρος ζώνης τους. Στα συστήματα της δεύτερης κατηγορίας, ο γράφος διασύνδεσης μ που δημιουργείται από τους χρήστες που παρακολουθούν το κανάλι μ μπορεί να συσχετιστεί με το επικάλυμμα κ που δημιουργείται από τους χρήστες που παρακολουθούν το κανάλι κ, με την έννοια ότι χρήστες που ανήκουν σε διαφορετικά επικαλύμματα μπορούν να μοιράζονται μεταξύ τους το εύρος ζώνης τους. Κατ αυτό τον τρόπο έχουμε καλύτερη αξιοποίηση των πόρων σε σχέση με τα συστήματα της πρώτης κατηγορίας. 2.2.γ.Ορισμός εννοιών Ρυθμός αναπαραγωγής(playback rate): Τα προς διανομή αντικείμενα έχουν ένα σταθερό ή δυναμικό ρυθμό αναπαραγωγής bit(playback bit rate) και μετριέται σε bits ανα δευτ/πτο (bps). Και στις δύο περιπτώσεις ορίζουμε το άνω όριο του ως επιθυμητό ρυθμό διανομής(και στα δύο αναφερόμαστε ως ρυθμός αναπαραγωγής). Μέσος διαθέσιμος ρυθμός διανομής bit: Το άθροισμα του εύρους ζώνης μεταφόρτωσης, των εξυπηρετητών και των χρηστών, διαιρούμενο δια το πλήθος των συμμετεχόντων χρηστών. Εισάγει ένα φυσικό περιορισμό που αντιπροσωπεύει το μέγιστο ρυθμό bit που μπορεί να παρέχει ένα διομότιμο σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης στους χρήστες ασχέτως αρχιτεκτονικής. 31

32 Μέγεθος βίντεο: Το καθορισμένο μέγεθος κάθε αντικείμενου διανομής. Καθένα δευτερόλεπτο του κάθε αντικείμενου διανομής, μοιράζεται σε ένα σύνολο αντικειμένων που ορίζουμε ως τεμάχια βίντεο(video blocks), τα οποία αποτελούν τη θεμελιώδη οντότητα που ανταλλάσσεται ανάμεσα στους συμμετέχοντες χρήστες. Το μέγεθός τους μετριέται σε bits και ορίζεται ως μέγεθος τεμαχίου βίντεο. Σε πολλές περιπτώσεις ένα σύνολο διαδοχικών τεμαχίων βίντεο ορίζεται ως τμήμα(segment). Προθεσμία αναπαραγωγής(playback deadline): Κάθε τεμάχιο βίντεο συσχετίζεται με μια προθεσμία αναπαραγωγής, η οποία ορίζεται ως η χρονική στιγμή που ο παίκτης βίντεο θα καταναλώσει αυτό το μπλοκ. Η προθεσμία αναπαραγωγή του κάθε μπλοκ μπορεί να υπολογιστεί προσθέτοντας την χρονική απόσταση του από το σημείο του βίντεο που έχει ζητηθεί, με μια καθυστέρηση που έχει εισάγει ο σχεδιαστής του συστήματος. Ενταμιευτής τεμαχίων βίντεο(video block buffer): Πρόκειται για μια δομή δεδομένων που διατηρεί κάθε ομότιμος κόμβος και περιέχει την κατάσταση κάθε τεμαχίου. Η δομή αυτή περιγράφει το τμήμα βίντεο μεταξύ της τρέχουσας θέσης αναπαραγωγής του ομότιμου κόμβου και της θέσης αναπαραγωγής του μετά από ένα χρονικό διάστημα ίσο με την καθυστέρηση εκκίνησης του. Κόστος τεμαχίου(block cost): Ως κόστος τεμαχίου ορίζεται ο συνολικός αριθμός τεμαχίων που λαμβάνει ο κόμβος από πηγές για κάθε τεμάχιο που αναπαράγεται. Καθυστέρηση(latency): Το χρονικό μεσοδιάστημα μεταξύ μια αίτησης για βίντεο και της έναρξης της αναπαραγωγής του βίντεο. Καθυστέρηση Εκκίνησης(Startup latency or startup delay): Η χρονική περίοδος από την στιγμή που ένας ομότιμος κόμβος εισέρχεται στο σύστημα μέχρι την στιγμή που αρχίζει να αναπαράγει το βίντεο, αφού ενταμιεύσει λίγα δευτερόλεπτα αυτού. Πιθανότητα Απόρριψης(rejection probability): Η πιθανότητα ότι ένας ομότιμος κόμβος προσπαθεί να εισέλθει στο σύστημα αλλά δεν μπορεί να έχει την υπηρεσία. Είναι μια τιμή που δείχνει ποιο πρωτόκολλο χρησιμοποιεί καλύτερα τους πόρους του δικτύου(ιδιαιτέρως, το εύρος ζώνης). Δείκτης Συνέχειας(continuity index): Ορίζεται ως ο λόγος των τεμαχίων βίντεο που φθάνουν πριν την προθεσμία αναπαραγωγής τους προς τον συνολικό αριθμό των τεμαχίων που έχουν φθάσει. Ένας υψηλός δείκτης συνέχειας εξασφαλίζει αδιάκοπη αναπαραγωγή βίντεο. Στρες Διακομιστή(server stress): Είναι του ποσοστό του εύρους ζώνη που χρησιμοποιεί ο εξυπηρετητής ή το πλήθος των ροών που έχει ανοίξει. Είναι ένας δείκτης του πόση συμφόρηση( κατά μέσο όρο) έχει ο εξυπηρετητής. Ρυθμός Εξυπηρέτησης Διακομιστή(server s service rate): Μπορεί να οριστεί εδώ ως, το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης του διακομιστή δια του ρυθμού αναπαραγωγής βίντεο. Χωρητικότητα Διακομιστή(server capacity): Είναι το μέγιστο εύρος ζώνης που προσφέρεται από τον εξυπηρετητή σε όλους τους ομότιμους κόμβους και, κατά συνέπεια εκφράζει το πλήθος των αιτήσεων που μπορεί να εξυπηρετήσει μία δεδομένη χρονική στιγμή. 32

33 Χωρητικότητα Ομότιμου(Peer s capacity): Ως χωρητικότητα ομότιμου ορίζουμε το συνολικό αριθμό των blocks που ένας ομότιμος κόμβος μπορεί να στείλει σε άλλους, σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, και συσχετίζεται με το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης του χρήστη και το ρυθμό αναπαραγωγής του video. 2.2.δ.Αρχιτεκτονικές συνιστώσες Οι κύριες συνιστώσες ενός τυπικού διομότιμου συστήματος διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης είναι : Το σύνολο των ομότιμων κόμβων: Οι πρωταρχικές ομότιμες οντότητες, είναι οι καταναλώτριες της υπηρεσίας παροχής βίντεο κατ' απαίτηση, οι οποίες επιπροσθέτως συνδέονται μεταξύ τους ώστε να ανταλλάξουν τεμάχια βίντεο. Ορίζουμε δύο συνδεδεμένους ομότιμους κόμβους ως γείτονες. Κάθε χρήστης έχει δύο σύνολα γειτόνων. Το πρώτο ονομάζεται εισερχόμενοι γείτονες και είναι αυτοί οι οποίοι προσφέρουν στον κόμβο τεμάχια βίντεο. Το άλλο σύνολο είναι οι εξερχόμενοι γείτονες και είναι αυτοί τους οποίους ο κόμβος τροφοδοτεί με τεμάχια βίντεο. Η αίτια είναι το γεγονός ότι οι χρήστες εισάγονται σε αυθαίρετες χρονικές στιγμές για να παρακολουθήσουν αυθαίρετα σημεία του βίντεο, οπότε έχουν και διαφορετικές ανάγκες σε δεδομένα. Οι μεταδόσεις των block συμβαίνουν ανάμεσα σε ένα αποστολέα και σε ένα παραλήπτη. Όλοι οι συμμετέχοντες χρήστες συνήθως παίζουν αυτούς τους δυο ρόλους ταυτόχρονα. Εξυπηρετητής(ές): Ο εξυπηρετητής ή ένα σύνολο εξυπηρετητών είναι υπεύθυνος τουλάχιστον για την αρχική διανομή του video στους χρήστες. Εκτός αυτού, χρησιμοποιεί την περισσευούμενη χωρητικότητα του συμμετέχοντας στη διανομή του βίντεο και σε σενάρια ανάκτησης-για παράδειγμα σε περίπτωση αποτυχίας σύνδεσης κάποιου ομότιμου κόμβου. Ιχνηλάτης(tracker): Πρόκειται για μια λογική οντότητα που δεν συμμετέχει στην διανομή του βίντεο αλλά παρακολουθεί το σύστημα και φροντίζει για την εύρεση και το ταίριασμα κατάλληλων ομότιμων κόμβων. Ο ιχνηλάτης διατηρεί μητρώο για κάθε αντικείμενο βίντεο με το σύνολο όλων των ομότιμων που κάνουν λήψη εκείνη τη χρονική στιγμή, καθώς και το σύνολο των ομότιμων που έχουν τελειώσει την λήψη, αλλά είναι ακόμα στο σύστημα. Όταν ένας χρήστης συνδέεται στο σύστημα ή όταν εκτελεί μια λειτουργία αναζήτησης, έρχεται σε επαφή με τον ιχνηλάτη και ζητάει ομότιμους ως γείτονες. Ο ιχνηλάτης χρησιμοποιώντας μια συνάρτηση απόφασης με βάση κάποια κριτήρια (όπως ο χρόνος ένταξης του κόμβου, ο αριθμός ζητούμενων τεμαχίων βίντεο κλπ.) και επιστρέφει ένα σύνολο από κόμβους. Τέλος, ο νέος κόμβος επικοινωνεί με τους επιλεγμένους κόμβους και ζητά να του προωθήσουν το ρεύμα δεδομένων βίντεο. 33

34 2.2.ε.Απαιτήσεις Οι απαιτήσεις περιγράφουν όλα αυτά τα χαρακτηριστικά που ένα διομότιμο σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης θα πρέπει να πληροί και θα μπορούσαν να ταξινομηθούν σε τέσσερις κατηγορίες: i. Απαιτήσεις Συστήματος ii. Απαιτήσεις Παρόχου Υπηρεσιών iii. Απαιτήσεις Χρηστών iv. Απαιτήσεις δικτύου 2.2.ε.i.Απαιτήσεις Συστήματος Κάθε διομότιμο σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης θα πρέπει να είναι αποτελεσματικό, αξιόπιστο και ασφαλές. Η αποτελεσματικότητα υπονοεί τον ισολογισμό μεταξύ των αναγκών των καταναλωτών και το κόστος παροχής υπηρεσιών Ως κόστος θεωρείται το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης που ο φορέας παροχής υπηρεσιών συνεισφέρει και η κίνηση που εισάγεται στο δίκτυο κατά τη διάρκεια της παροχής της υπηρεσίας. Η εκμετάλλευση του εύρους ζώνης μεταφόρτωσης των ομότιμων κόμβων και η ικανότητα των διομότιμων συστημάτων να προσαρμόζουν τις οδούς διανομής τους ως προς την τοπολογία του υποκείμενου δικτύου, λειτουργεί ως κίνητρο για την επιλογή των αυτών των αρχιτεκτονικών για την παροχή των υπηρεσιών βίντεο κατ' απαίτηση. Ως αξιοπιστία, ορίζεται η ικανότητα του συστήματος να προσφέρει σταθερή και αδιάλειπτη παροχή υπηρεσιών. Οι παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος είναι: είσοδοι και έξοδοι κόμβων, ελάχιστη παρουσία στο σύστημα μεγάλου πλήθους κόμβων, ανεπαρκές συνολικό εύρος ζώνης μεταφόρτωσης, ξαφνικές βλάβες στα μονοπάτια του δικτύου και βλάβες σε στοιχεία του παρόχου υπηρεσιών. Ένα επιτυχημένο σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης θα μπορούσε να θεωρηθεί αξιόπιστο εάν είναι σε θέση να αποτρέψει όλα αυτά τα σενάρια και να τα διαχειριστεί αποτελεσματικά στην περίπτωση εμφάνισής τους. Τέλος, η ασφάλεια είναι ένα πολύ γνωστό θέμα και ερευνητικό πρόβλημα. 2.2.ε.ii.Απαιτήσεις Πάροχου Υπηρεσιών Ένας πάροχος υπηρεσιών επιθυμεί το σύστημα να είναι επεκτάσιμο, παρά τον αριθμό των χρηστών και το μοντέλο αφίξεων. Πιο συγκεκριμένα, είναι επιθυμητό να έχει χαμηλό κόστος όσον αφορά τη διαχείριση των απαραιτήτων πρωταρχικών διεργασιών(overhead). Γι αυτό και η χρήση κατανεμημένων αλγορίθμων για την δημιουργία αυτό-διαχειριζόμενου συστήματος, αποτελεί μια από τις απαιτήσεις του. Επιπλέον, απαιτεί την ελαχιστοποίηση των πόρων αποθήκευσης και εύρους ζώνης που έχει να συνεισφέρει, καθώς αυξάνεται ο αριθμός ομότιμων σε αυτό. Ακόμα, ολόκληρη η εφαρμογή θα πρέπει να είναι ανεκτική σε σφάλματα σε διαφορετικά σενάρια που θα μπορούσαν να προκληθούν είτε από το σύστημα, είτε από την πλευρά του χρήστη. Το σύστημα θα πρέπει να είναι σταθερό παρά την δυναμική συμπεριφορά των χρηστών και αποτυχίες σύνδεσης, προσφέροντας απρόσκοπτη αναπαραγωγή βίντεο. Επίσης, ένα άλλο θέμα που πρέπει να ρυθμιστεί είναι να αποφευχθεί ο παρασιτισμός. Οι χρήστες απαιτούν μια ελάχιστη ταχύτητα λήψης για τη διατήρηση της αναπαραγωγής, και έτσι ο παρασιτισμός κάποιων χρηστών είναι 34

35 ιδιαίτερα επιβλαβής. Γι αυτό, το σύστημα θα πρέπει να δίνει κίνητρα για την συμμετοχή των χρηστών, ώστε να μεγιστοποιείται το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης που συνεισφέρεται. 2.2.ε.iii. Απαιτήσεις Χρηστών H ικανοποίηση των χρηστών συσχετίζεται με τέσσερις παράγοντες: 1. Την ποιότητα του βίντεο που η υπηρεσία είναι σε θέση να παραδώσει. 2. Την καθυστέρηση που εισάγει η υπηρεσία. 3. Τον ρυθμός αδιάκοπης αναπαραγωγής βίντεο, που συχνά αναφέρεται ως συνέχεια αναπαραγωγής(playback continuity.) 4. Τις λειτουργίες που προσφέρει η υπηρεσία (π.χ. αποθήκευση βίντεο, αναζήτηση βίντεο κ.λπ.). O μέσος διαθέσιμος ρυθμός διανομής bit συνδέεται στενά με την ποιότητα του βίντεο που απολαμβάνουν οι χρήστες. Οι χρήστες απαιτούν όσο το δυνατόν υψηλότερο μέσο διαθέσιμο ρυθμό διανομής bit και ένα εξελιγμένο πρωτόκολλο κωδικοποίησης βίντεο, που θα μεγιστοποιήσουν την ποιότητα της εμπειρίας (QoE) ή ποιότητα διαμοιρασμού ροής δεδομένων που παρέχει η υπηρεσία. Η ποιότητα εμπειρίας προϋποθέτει μια αδιάκοπη αναπαραγωγή βίντεο σε ποιότητα υψηλής ευκρίνειας. Σε τεχνικούς όρους, αυτό ορίζεται ως: ένα από τους ομότιμους θα πρέπει να έχει ένα επίπεδο ενταμίευσης άνω του 80% του συνολικού μεγέθους του ενταμιευτή αναπαραγωγής του (με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να υπολογίσουμε επίσης το% των υψηλής ποιότητας ομοτίμων). Οι συμμετέχοντες χρήστες επιθυμούν να αρχίσουν να καταναλώνουν τα αντικείμενα διανομής όσο το δυνατόν συντομότερα μετά από αίτημά τους. Έτσι, η καθυστέρηση εκκίνησης θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη. Όπως προαναφέρθηκε στις απαιτήσεις του συστήματος, η αξιοπιστία είναι ένας κρίσιμος παράγοντας. Από την πλευρά των χρηστών αξιοπιστία θα μπορούσε να μεταφραστεί ως συνέχεια αναπαραγωγής. Η απαίτηση αυτή ικανοποιείται αν τα τεμάχια βίντεο λαμβάνονται πριν από τις προθεσμίες αναπαραγωγή τους, και αν όλοι οι ομότιμοι μπορούν να λάβουν τη ροή του βίντεο στο επιθυμητό ρυθμό διανομής bit. Η συνέχεια αναπαραγωγής και η καθυστέρηση εκκίνησης μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως μέτρα απόδοσης. Ένα βασικό χαρακτηριστικό είναι η απαίτηση των χρηστών για λειτουργικότητα αναζήτησης βίντεο, όπως η παύση, προς τα εμπρός και προς τα πίσω "άλματα" σε αυθαίρετα σημεία του βίντεο. Όταν ένας από τους ομότιμους αλλάζει το σημείο αναπαραγωγής του βίντεο, θα πρέπει να ανακαλύψετε γρήγορα άλλους ομότιμους που έχουν αντιγράψει τα τεμάχια βίντεο που χρειάζεται. Η αύξηση της διαθεσιμότητας των τεμαχίων στον σύστημα, μειώνει την εξάρτηση από το εξυπηρετητή και τον λανθάνων χρόνο ανάκτησης της αναπαραγωγής, όταν ένας χρήστης εκτελεί μια λειτουργία αναζήτησης. 2.2.ε.iv.Απαιτήσεις Δικτύου Σημαντικές στόχος από την πλευρά του πάροχου του δικτύου, είναι να ελαχιστοποιηθεί η κίνηση που προκύπτει από την συνεισφορά των ομότιμων κόμβων και του διακομιστή. Αυτό συνεπάγεται ότι όσο χαμηλότερη είναι η κίνηση τόσο χαμηλότερο είναι το κόστος. Η κίνηση εντός του δικτύου πρέπει να είναι ελάχιστη. 35

36 Προφανώς, το δίκτυο θα πρέπει να έχει όσο μικρότερη κίνηση πρωταρχικών διεργασιών(overhead traffic) όσο γίνεται στ. Τεχνικά στοιχεία Πόρων Καταρχάς, ένα διομότιμο σύστημα διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης θα πρέπει να είναι υλοποιήσιμο. Μαθηματικά, αυτό μεταφράζεται ως: 1. Κάθε χρήστης πρέπει να διαθέτει εύρος ζώνης μεταφόρτωσης μικρότερο ή ίσο με το αντίστοιχο εύρος ζώνης λήψης, εξασφαλίζοντας έτσι ότι κάθε χρήστης μπορεί να κατεβάσει το video. 2. Το συνολικό εύρος ζώνης μεταφόρτωσης του συστήματος(ομότιμοι και εξυπηρετητής) διαιρούμενο δια τον συνολικό αριθμό των συμμετεχόντων ομότιμων, θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή ίσο του ρυθμού αναπαραγωγής. Γενικά σε ένα διομότιμο σύστημα παροχής βίντεο κατ' απαίτηση το συνολικό εύρος ζώνης μεταφόρτωσης θα πρέπει να είναι ίσο με το αντίστοιχο λήψης. Το συνολικό απαιτούμενο εύρος ζώνης για τη διάχυση βίντεο σε ένα τέτοιο σύστημα, ισούται με το γινόμενο του συνολικού αριθμού των χρηστών επί το ρυθμό αναπαραγωγής βίντεο(αγνοώντας κάθε τύπου πρωταρχικές διεργασίες ελέγχου). Σε κάθε χρονική στιγμή ο διαθέσιμος ρυθμός διανομής bit πρέπει να είναι πάντα μεγαλύτερος από τον επιθυμητό ρυθμό διανομής bit συν το μέσο εύρος ζώνης για τις διεργασίες που εισάγουν στο σύστημα οι αλγόριθμοι διαχείρισης και ελέγχου. Όσον αφορά τον ομότιμο κόμβο, θα πρέπει να έχει εύρος ζώνης λήψης ίσο ή μεγαλύτερο με το επιθυμητό ρυθμό διανομής bit. Το περισσευούμενο εύρος ζώνης κάθε ομότιμου ισούται με το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης του μείον το άθροισμα του ρυθμού αναπαραγωγής βίντεο με το εύρος ζώνης που ξοδεύεται. Η αξιοποίηση του εύρους ζώνης του ομότιμου κόμβου συνιστά μέτρο αποτελεσματικότητας. Όταν ένας ομότιμος κάνει λήψη με ρυθμό ίσο με τον ρυθμό αναπαραγωγής μέσα στον ενταμιευτή, τότε μπορεί να χρησιμοποιήσει το περισσευούμενο εύρος ζώνης για να κάνει λήψη τεμαχίων βίντεο εκτός του εύρους του ενταμιευτή (pre-fetching). us Niui i 1 Ο μέγιστος εφικτός ρυθμός ροής ισούται με min{ us, } n N όπου u s είναι το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης του εξυπηρετητή, ενώ τα N i, u i αντιπροσωπεύουν τις διαφορετικές ομάδες των χρηστών και το εύρος ζώνης μεταφόρτωσης τους. Αντίστοιχα, συμπληρωματικός ρυθμός ροής που χρειάζεται από τον εξυπηρετητή ισούται με max{0, r N u } n i 1 n m j ji όπου r είναι ο ρυθμός ροής i 1 j 1 βίντεο και u ij είναι το εύρος ζώνης με το οποίο ο κόμβος i μεταφορτώνει στον κόμβο j. i 36

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΠΟ ΜΕΛΕΤΗ 3.1. Περιγραφή χρησιμοποιούμενου συστήματος 3.1.α.Σκοπός Σκοπός είναι η δημιουργία ενός συστήματος διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης με πολλαπλά κανάλια βασισμένο σε διομότιμη αρχιτεκτονική. Όπως αναφέρθηκε και στο πρώτο κεφάλαιο, η βασικότερη παράμετρος στην υλοποίηση ενός τέτοιου συστήματος είναι το συνολικό εύρος ζώνης(bandwidth) που μπορούν να διαθέσουν στους υπόλοιπους χρήστες οι συμμετέχοντες κόμβοι, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο το διαθέτουν. Μια πλήρης αξιοποίηση του διαθέσιμου εύρους ζώνης των συμμετεχόντων κόμβων μπορεί να οδηγήσει σε παροχή υψηλής ποιότητας υπηρεσιών προς τη μεριά χρήστη με χαμηλό κόστος προς τη μεριά του συστήματος. Για τον λόγο αυτό σχεδιάστηκε ένα σύστημα παρακολούθησης του τρόπου με τον οποίο κάθε χρήστης διαθέτει το εύρος ζώνης του για να εξυπηρετεί άλλους κόμβους του συστήματος. Μετρώντας λοιπόν για πόσο χρονικό διάστημα ένας χρήστης εξυπηρετούσε αιτήματα και για πόσο παρέμενε αδρανής μπορούμε να έχουμε μια ποσοτική εκτίμηση για την αξιοποίηση του εύρους ζώνης κάθε χρήστη. Τα στατιστικά αυτά είναι ιδιαίτερα χρήσιμα γιατί αποτελούν την βάση στον βέλτιστο τρόπο αξιοποίησης του εύρους ζώνης του συστήματος. Συγκεκριμένα, κατ αυτό τον τρόπο μπορούμε να εκτιμήσουμε ποια κανάλια υστερούν σε απαραίτητο εύρος ζώνης και ποια υπερτερούν ώστε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε το πλεονάζον εύρος ζώνης για να ικανοποιήσουμε το έλλειμμα ενός ή περισσότερων άλλων καναλιών. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η ανάλυση του συστήματος διαμοιρασμού βίντεο κατόπιν ζήτησης που χρησιμοποιήθηκε για τον παραπάνω σκοπό. Το υλοποιούμενο σύστημα αποτελείται από ένα μόνο κανάλι, ωστόσο η αρχιτεκτονική θα παρέμενε η ίδια και στην περίπτωση των περισσότερων καναλιών. 3.1.β.Αρχιτεκτονική Συστήματος Το σύστημα αποτελείται από έναν μεταβλητό αριθμό συμμετεχόντων κόμβων Ν που ορίζει ο χρήστης και από έναν εξυπηρετητή. Ο εξυπηρετητής έχει διπλό ρόλο: 1. Είναι υπεύθυνος για την αρχική διάχυση του βίντεο σε ένα σύνολο χρηστών αλλά δρα και επικουρικά όποτε αυτό είναι απαραίτητο 2. Κατέχει το ρόλο του ιχνηλάτη. Γνωρίζοντας κάθε χρονική στιγμή από πόσους και ποιούς χρήστες αποτελείται το σύστημα, παρέχει ένα σύνολο γειτόνων σε κάθε νέο χρήστη που εισέρχεται. Πρόκειται λοιπόν για ένα σύστημα με κεντρικοποιημένη δομή. Ο ρυθμός άφιξης των χρηστών στο σύστημα είναι γραμμική συνάρτηση του χρόνου. Ο ρυθμός αναπαραγωγής του βίντεο είναι και αυτός μεταβλητός και ορίζεται κάθε φορά από τον χρήστη. Προκειμένου να προσεγγίσουμε μια ρεαλιστικότερη απεικόνιση επιλέγουμε οι κόμβοι να έχουν ετερογενές εύρος ζώνης για εξυπηρέτηση άλλων χρηστών. 37

38 3.1.γ.Δημιουργία δικτύου επικάλυψης (overlay network) Κάθε κόμβος που εισέρχεται στο σύστημα στέλνει τα στοιχεία του στον εξυπηρετητή. Ο εξυπηρετητής που διατηρεί μια λίστα με όλους τους κόμβους του συστήματος, τον εισάγει στο τέλος της λίστας και στη συνέχεια του δίνει σαν γείτονες τους Μ τελευταίους κόμβους της λίστας πριν από αυτόν. Ο αριθμός των γειτόνων αποτελεί παράμετρο του συστήματος. Η επιλογή των Μ τελευταίων βασίζεται στη συλλογιστική ότι αφενός οι κόμβοι έχουν ήδη το περιεχόμενο που ο εκάστοτε χρήστης επιθυμεί να αποκτήσει και αφετέρου επιτυγχάνεται εξισορρόπηση φορτίου, καθώς οι διάφοροι κόμβοι δέχονται ομοιόμορφα αιτήματα να εξυπηρετήσουν και δεν προτιμώνται μόνο οι παλιότεροι χρονικά κόμβοι του συστήματος. Σε περίπτωση που η λίστα έχει μικρότερο μέγεθος από Μ τότε ο χρήστης θα πάρει ως γείτονες όσους κόμβους έχει η λίστα και τον εξυπηρετητή. Κάθε κόμβος διατηρεί 2 λίστες με γείτονες. Μια για τους εισερχόμενους γείτονες (incoming neighbors), που είναι αυτοί από τους οποίους θα πάρει το βίντεο και μια για τους εξερχόμενους (outgoing neighbors), που είναι αυτοί στους οποίους θα δώσει το βίντεο. Συνεπώς, ο εξυπηρετητής στέλνει σε κάθε κόμβο τους εισερχόμενους γι' αυτόν γείτονές του. Μόλις ο κόμβος πάρει αυτούς τους γείτονες τους εισάγει στην αντίστοιχη λίστα και εν συνεχεία τους στέλνει ένα μήνυμα ότι πρόκειται να τον έχουν εξερχόμενο γείτονά τους. Αντίστοιχα τότε οι δεύτεροι ενημερώνουν την λίστα με τους εξερχόμενους γείτονές τους. Κατ' αυτό τον τρόπο δημιουργείται το επικάλυμμα του συστήματος. Ο λόγος για τον οποίο κάθε χρήστης διατηρεί δυο διαφορετικά σετ γειτόνων είναι ότι κάθε χρήστης βλέπει διαφορετικές χρονικές στιγμές του βίντεο και συνεπώς έχει διαφορετικές ανάγκες στα περιεχόμενα που επιθυμεί να αποκτήσει. 3.1.δ.Λειτουργία Χρονοπρογραμματιστή(Scheduler) Τα βασικά ερωτήματα τα οποία πρέπει να απαντά ένας χρονοπρογραμματιστής είναι: 1. Με ποια πολιτική ένας χρήστης θα ζητήσει τεμάχια από τους γείτονες του, ώστε να αποφεύγεται η εμφάνιση διπλότυπων τεμαχίων 2. Από ποιον χρήστη θα τα ζητήσει, προκειμένου να μην κατακλύζονται μερικοί χρήστες από αιτήματα ενώ άλλοι παραμένουν αδρανείς 3. Πόσα τεμάχια θα ζητήσει από κάθε γείτονα ή αντίθετα πόσα αιτήματα μπορεί κάθε χρήστης να εξυπηρετήσει δεδομένου του περιορισμένου εύρους ζώνης του και 4. Με ποιά σειρά θα έπρεπε ο κάθε κόμβος να εξυπηρετεί τα εισερχόμενα αιτήματα του, δεδομένων των χρονικών περιορισμών. Στο σύστημα που υλοποιήθηκε η πολιτική που ακολουθήθηκε είναι η ακόλουθη. Αρχικά κάθε κόμβος με τρόπο περιοδικό στέλνει στους εξερχόμενους γείτονές του την τιμή του εύρους ζώνης που έχει για εξυπηρέτηση άλλων χρηστών και το μέγεθος της ουράς που περιέχει τα αιτήματα που πρέπει να εξυπηρετηθούν. Κατ' αυτό τον τρόπο κάθε κόμβος γνωρίζει για όλους τους εισερχόμενους γείτονές του τα δύο αυτά χαρακτηριστικά. Το επόμενο βήμα αντίστοιχα με τρόπο περιοδικό είναι να επιλέξει από ποιόν γείτονα θα ζητήσει ένα τεμάχιο. Η απόφαση αυτή 38

39 βασίζεται στις προηγούμενες πληροφορίες. Χρησιμοποιώντας την σχέση ( queue _ size 1)* block _ size βρίσκει ποιός γείτονας έχει την μικρότερη τιμή στην peer 's_ upload _ bw σχέση αυτή και είναι αυτός από τον οποίο θα ζητήσει το τεμάχιο. Αν δύο ή περισσότεροι γείτονες ισοψηφήσουν, επιλέγεται ένας τυχαία μέσα από μια κανονική κατανομή. Κατ' αυτό τον τρόπο συσχετίζεται το εύρος ζώνης με το μέγεθος της ουράς κάθε κόμβου και επιλέγεται αυτός που θα προσφέρει τον μικρότερο χρόνο εξυπηρέτησης. Όσον αφορά το ποιό τεμάχιο θα ζητηθεί κάθε φορά, επιλέγουμε την σειριακή μέθοδο. Όλα τα τεμάχια θα ζητηθούν με την σειρά και όλοι οι κόμβοι διατηρούν το περιεχόμενο από την αρχή μέχρι το σημείο αναπαραγωγής που βρίσκονται χωρίς να υπάρχουν ενδιάμεσα κενά λόγω μεταβάσεων σε άλλες επιθυμητές χρονικές στιγμές του βίντεο. Πρόκειται για μια παραδοχή που δεν αποτελεί αντικείμενο έρευνας στην παρούσα φάση. Τέλος, ο τρόπος με τον οποίο κάθε κόμβος εξυπηρετεί τα αιτήματα της ουράς του είναι και αυτός περιοδικός. Τα αιτήματα εξυπηρετούνται με την μέθοδο FCFS (First Come First Serve). Συγκεκριμένα, εφόσον ο κόμβος βρίσκεται σε κατάσταση εξυπηρέτησης και έρθει ένα καινούριο αίτημα τοποθετείται στο τέλος της ουράς του. Αντίστοιχα, αν βρίσκεται σε κατάσταση αδράνειας και έρθει ένα νέο αίτημα αμέσως θα προβεί σε κατάσταση εξυπηρέτησης. Πρόκειται για ένα ιδιαίτερα σημαντικό σημείο καθώς αυτές είναι οι βασικές καταστάσεις μέσω των οποίων θα εκτιμήσουμε την αξιοποίηση του εύρους ζώνης των χρηστών του συστήματος. Συνοψίζοντας καταλήγουμε στα ακόλουθα: πρόκειται για ένα σύστημα όπου ο παραλήπτης αποφασίζει ποιός θα είναι ο αποστολέας του (pull system) με στόχο να έχει όσο το δυνατόν λιγότερη αναμονή στο χρόνο εξυπηρέτησης και ποιό τεμάχιο θα του στείλει με στόχο να αποφεύγονται τα διπλότυπα τεμάχια. Kάθε κόμβος εξυπηρετεί αιτήματα ανάλογα με το εύρος ζώνης του με τη μέθοδο FCFS Ορισμός μεγεθών και παραμέτρων που μελετώνται στο σύστημα 3.2.α.Μεγέθη και παράμετροι του συστήματος Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως το σύστημα αποτελείται από έναν μεταβλητό αριθμό κόμβων Ν (number of nodes) και έναν εξυπηρετητή (server). Το βασικότερο χαρακτηριστικό των μεγεθών αυτών είναι το εύρος ζώνης τους για εξυπηρέτηση άλλων χρηστών. Αν αφορά τους χρήστες θα το ονομάζουμε ΕΖΕΚ (εύρος ζώνης για εξυπηρέτηση άλλων χρηστών, γνωστό με τον ορολογία peer's upload BW), ενώ αν αφορά τον εξυπηρετητή θα το ονομάζουμε ΕΖΕΕ (εύρος ζώνης προς εξυπηρέτηση του εξυπηρετητή, γνωστό με την ορολογία server upload capacity). Σε κάθε κόμβο που εισέρχεται στο σύστημα ο εξυπηρετητής αναθέτει έναν μεταβλητό αριθμό γειτόνων Μ (number of neighbors) από τους οποίους ο χρήστης πρόκειται να λάβει το επιθυμητό περιεχόμενο. Όσον αφορά το βίντεο, αυτό χωρίζεται σε τεμάχια (blocks)που μετριούνται σε bits. Το μέγεθος του τεμαχίου (block size) εξαρτάται από τον ρυθμό εξυπηρέτησης και τον συνολικό αριθμό των τεμαχίων που αποτελείται το βίντεο. Πιο συγκεκριμένα ορίσαμε ως Nb τον αριθμό των τεμαχίων ανά sec βίντεο. Ως ρυθμός αναπαραγωγής βίντεο (playback rate) ορίζεται ως ο αριθμός των bps που απαιτούνται 39

40 για την αναπαραγωγή του βίντεο. Συμβολίζεται με μ και μετριέται σε bps. Συνεπώς το μέγεθος του τεμαχίου ισούται με το ρυθμό αναπαραγωγής/nb. Τέλος, υπάρχουν πέντε βασικοί χρονισμοί στο σύστημα: 1. Χρόνος άφιξης των κόμβων (enter period): Προσδιορίζει χρονικά τον τρόπο με τον οποίο εισέρχονται οι κόμβοι στο σύστημα. Στην δική μας περίπτωση ο τρόπος άφιξης είναι μια γραμμική συνάρτηση του χρόνου. 2. Περίοδος ανταλλαγής μηνυμάτων (gossip period): Η περίοδος κατά την οποία, εφόσον κάθε κόμβος πάρει γείτονες, ξεκινά να ανταλλάσει πληροφορίες για το ΕΖΕΚ και το μέγεθος της ουράς με τα αιτήματα προς εξυπηρέτηση. Ορίζεται κάθε φορά από τον χρήστη. 3. Περίοδος επιλογής γείτονα (neigh select period): Βάσει των δεδομένων που λαμβάνει ο χρήστης κάθε gossip period, με αντίστοιχο περιοδικό τρόπο αποφασίζει από ποιόν γείτονα θα επιλέξει να ζητήσει ένα τεμάχιο. Η περίοδος αυτή ισούται με 1/Nb. Η τιμή αυτή δεν είναι τυχαία, είναι ίση με τον ρυθμό τον οποίο γεννιέται ένα τεμάχιο και είναι η ελάχιστη τιμή που μας εξασφαλίζει αναπαραγωγή ίση με τον ρυθμό αναπαραγωγής του βίντεο. 4. Περίοδος εξυπηρέτησης (serve period): Η περίοδος με την οποία κάθε κόμβος εξυπηρετεί τα αιτήματα που βρίσκονται στην ουρά του. Λογικά προκύπτει ότι ισούται με block_size/ezek. 5. Περίοδο στατιστικών (stat_report): Η περίοδος κατά την οποία συλλέγουμε τα πολυπόθητα στατιστικά για να μελετήσουμε την αξιοποίηση του εύρους ζώνης του συστήματος. Αποτελεί παράμετρο του συστήματος που ορίζεται κάθε φορά από τον χρήστη. Όσον αφορά τον τρόπο με τον οποίο συλλέγονται τα στατιστικά η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής: Με περιοδικό τρόπο (κάθε stat_report), κάθε κόμβος του συστήματος αφού έχει μετρήσει, στέλνει στον εξυπηρετητή πόσο χρόνο ήταν αδρανής και πόσο χρόνο εξυπηρετούσε αιτήματα. Εν συνεχεία, με τρόπο κεντρικοποιημένο ο εξυπηρετητής αποθηκεύει σε μια λίστα για κάθε κόμβο αυτούς τους δύο χρόνους. Αντίστοιχα, ο ίδιος με περιοδικό τρόπο (κάθε stat_report) θα υπολογίσει τα μεγέθη που περιγράφονται στη συνέχεια. 3.2.β. Ανάλυση μεγεθών που θα μελετηθούν Τα δύο βασικά μεγέθη στα οποία μπορούμε να βασιστούμε για να απαντήσουμε για το ποσοστό αξιοποίησης του εύρους ζώνης του συστήματος είναι το ποσοστό του χρόνου που ένας χρήστης παραμένει αδρανής και το ποσοστό του χρόνου μέσα στο οποίο ο κόμβος εξυπηρετεί αιτήματα άλλων χρηστών. Το πρώτο μέγεθος θα το ονομάσουμε idle_time, ενώ το δεύτερο μέγεθος μπορεί να μεταφραστεί ως το χρόνο καθυστέρησης ως προς το χρήστη που εξυπηρετείται προκειμένου να ικανοποιηθεί το αίτημά του. Το χρόνο αυτό τον ονομάζουμε delay_time. Εν συνεχεία, θα χρησιμοποιήσουμε δυο βασικά μεγέθη από τον χώρο της στατιστικής των μαθηματικών. Αυτά είναι ο μέσος όρος (average) και η τυπική απόκλιση (variance). Συνεπώς, μεταβάλλοντας κάποιες παραμέτρους του συστήματος θα επικεντρωθούμε στη μελέτη των: 40

41 Average idle (avg_idle): Μέσος χρόνος που ένας χρήστης παραμένει αδρανής Average delay (avg_delay): Μέσος χρόνος καθυστέρησης ως προς το χρήστη που εξυπηρετείται προκειμένου να ικανοποιηθεί το αίτημά του Variance idle (var_idle): Τυπική απόκλιση του ποσοστού του χρόνου που ένας χρήστης παραμένει αδρανής Variance delay (var_delay): Τυπική απόκλιση του ποσοστού του χρόνου καθυστέρησης ως προς το χρήστη που εξυπηρετείται προκειμένου να ικανοποιηθεί το αίτημά του 41

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΣΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ OPNET Modeller 4.1.Εισαγωγή Η προσομοίωση δικτύων παρέχει ένα μέσο για τον έλεγχο των προτεινόμενων αλλαγών πριν την πραγματοποίηση τους, την εκτέλεση αναλύσεων υποθετικών σεναρίων σχετικά με την αξιοπιστία των βασικών στοιχείων σε ένα δίκτυο και τις επιπτώσεις κάποιου προβλήματος, το σχεδιασμό για τη μελλοντική ανάπτυξη, και την αρχική σχεδίαση ενός προτεινόμενου δικτύου. Το κόστος που συνδέεται με την υλοποίηση και λειτουργία ενός δικτύου καθιστά την προσομοίωση μια βιώσιμη εναλλακτική λύση στις επιλογές για την κατασκευή, τροποποίηση και ανάλυση των επιδόσεων ενός δικτύου. To OPNET Modeller αποτελεί ένα εργαλείο λογισμικού που χρησιμοποιείται ευρέως στον χώρο των δικτύων και, γενικά των επικοινωνιών, για τον σχεδιασμό και την μελέτη δικτύων, συσκευών, πρωτόκολλων και εφαρμογών επικοινωνιών. Το γραφικό περιβάλλον του και η αντικειμενοστραφής προσέγγιση στο σχεδιασμό καθιστούν εύκολες τις δυνατότητες του για μοντελοποίηση και προσομοίωση πραγματικών δικτύων, δικτυακών συσκευών και πρωτόκολλων. Υποστηρίζει όλους τους βασικότερους τύπους δικτύων και τεχνολογιών και επιτρέπει την σχεδίαση και δοκιμή διαφόρων σεναρίων, προσφέροντας βεβαιότητα για ασφαλή συμπεράσματα. Χαρακτηριστικά που το καθιστούν εξαιρετικά χρήσιμο: Ιεραρχικά μοντέλα δικτύου (Το μοντέλο μπορεί να τοποθετηθεί μέσα σε επίπεδα) Αντικειμενοστραφής μοντελοποίηση (To μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αναφορά και ως λογική επέκταση της έννοιας το αντικειμένου να επαναχρησιμοποιηθεί) Πολλαπλά σενάρια μπορούν ταυτόχρονα να προσομοιωθούν και να συγκριθούν. Τα μοτίβα της κυκλοφορίας μπορούν να εισαχθούν στο λογισμικό μοντελοποίησης. Ικανότητα ανάλυσης χρησιμοποιώντας ενσωματωμένα γραφικά εργαλεία. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιείται το OPNET Modeller 14.0, το οποίο περιέχει έτοιμα μοντέλα δικτύων. Η γλώσσα προγραμματισμού που χρησιμοποιείται (και για την κατασκευή νέων μοντέλων) είναι η Proto C, μια παραλλαγή της γλώσσας C, η οποία μπορεί να χρησιμοποιεί και έτοιμες συναρτήσεις από τον πυρήνα (Kernel) του OPNET. 42

43 4.2.Ιεραρχία Τριών Επιπέδων Για την κατασκευή της δομής ενός δικτύου, ακολουθείται αυστηρά η παρακάτω ιεραρχία τριών επιπέδων: 1. Πεδίο Δικτύου (Network Domain) 2. Πεδίο Κόμβου (Node Domain) 3. Πεδίο Διεργασίας (Process Domain) Τα αντικείμενα που ανήκουν στο πεδίο δικτύου περιγράφονται από αντικείμενα που ανήκουν στο πεδίο κόμβων, ενώ αυτά που ανήκουν στο πεδίο κόμβων περιγράφονται από αντικείμενα που ανήκουν στο πεδίο διεργασίας. 4.2.α. Πεδίο Δικτύου Σχήμα : Ιεραρχική δομή μοντελοποίησης στο OPNET Το πεδίο δικτύου (Network Domain)αποτελεί την κύρια πλατφόρμα εργασίας για την κατασκευή και προσομοίωση ενός δικτύου. Από εδώ μπορούμε να κτίσουμε ένα μοντέλο δικτύου, χρησιμοποιώντας τα έτοιμα μοντέλα (π.χ. ένα Τοπικό Δίκτυο (LAN), ένα Μητροπολιτικό Δίκτυο (MAN) ή ένα δίκτυο με δύο υπολογιστές κ.τ.λ.) που υπάρχουν στη βιβλιοθήκη του OPNET, να επιλέξουμε στατιστικά στοιχεία για το δίκτυο, να τρέξουμε μια προσομοίωση και να δούμε τα αποτελέσματα. Επίσης μπορούμε να φτιάξουμε τα μοντέλα δικτύου και διεργασίας, να κατασκευάσουμε μοντέλα για πακέτα που στέλνονται, να κατασκευάσουμε φίλτρα και παραμέτρους στα οποία μπορούμε να έχουμε πρόσβαση από το μοντέλο επεξεργασίας. Ένα μοντέλο δικτύου αποτελείται από κόμβους, συνδέσεις και υποδίκτυα. Οι κόμβοι αντιπροσωπεύουν συσκευές δικτύου και ομάδες συσκευών, όπως εξυπηρετητές, σταθμούς εργασίας, δρομολογητές, κλπ. και οι συνδέσεις αντιπροσωπεύουν επικοινωνία σημείο-προς-σημείο συνδέσεις και διαύλους επικοινωνίας. Τα υποδίκτυα οργανώνουν τα δομικά στοιχεία του δικτύου και αντιπροσωπεύουν τις πραγματικές δικτυακές δομές. 43

44 Σχήμα :Ιεραρχική μοντελοποίηση με υποδίκτυα 4.2.α.i. Επεξεργασία στο Πεδίο Δικτύου Όταν ξεκινάμε την δημιουργία ενός μοντέλου δικτύου, μας δίνεται η επιλογή για ταχεία ρύθμιση(rapid configuration) που μας επιτρέπει να δημιουργήσουμε γρήγορα δίκτυα οποιουδήποτε μεγέθους. Επιλέγουμε μια από τις διαθέσιμες τοπολογίες(δίαυλος, δακτύλιος, αστέρας, δέντρο, πλέγμα, απροσδιόριστη) και, έπειτα προσδιορίζουμε την αριθμό των κόμβων, τα μοντέλα κόμβων και συνδέσεων, την διάταξη των κόμβων και τις τοποθεσίες τους εντός του χώρου εργασίας. Στη συνέχεια, έχουμε την επιλογή του Startup Wizard για ταχεία διαμόρφωση ενός νέου σεναρίου προσομοιώσεων, στο οποίο ρυθμίζουμε παραμέτρους όπως, μέγεθος δικτύου, κλίμακα δικτύου, χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες, κλπ. Αν δεν ακολουθήσουμε την παραπάνω επιλογή, τότε οδηγούμαστε στο παράθυρο του Επεξεργαστή Μοντέλου Δικτύου(Project Editor) όπου χειροκίνητα προσθέτουμε τα δομικά στοιχεία του δικτύου μας. Μπορούμε να επιλέξουμε και χάρτη για μια καλύτερη χωροταξική εποπτεία του δικτύου μας. Στη μπάρα εργαλείων (toolbar), που βρίσκεται στο πάνω μέρος του παραθύρου, υπάρχουν οι πιο κάτω επιλογές, τις οποίες επεξηγούμε στη συνέχεια: Σχήμα : Μπάρα εργαλείων του Επεξεργαστή Μοντέλου Δικτύου 1. Παλέτα αντικειμένων (object palette): Ανοίγοντας την παλέτα αντικειμένων, μπορούμε να ανασύρουμε κάποιο έτοιμο μοντέλο αντικειμένου του OPNET, π.χ. ένα server, ένα δίκτυο υπολογιστών, μια σύνδεση καλωδίου μεταξύ δύο υποδικτύων. Μπορούμε επίσης με την επιλογή διαμόρφωση παλέτας (configure palette), να δημιουργήσουμε μια παλέτα που θα περιέχει μόνο τα αντικείμενα που θα χρειαστούμε ή ακόμα και να τροποποιήσουμε κάποια από αυτά έτσι ώστε να έχουν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά. 44

45 2. Επαλήθευση συνδέσεων (verify links): Με αυτή την επιλογή, γίνεται έλεγχος αν οι συνδέσεις που υπάρχουν ανάμεσα στα διάφορα αντικείμενα λειτουργούν σωστά. Αν κάποια σύνδεση δε λειτουργεί, εμφανίζεται σχετικό μήνυμα για να μπορέσουμε να τη διορθώσουμε. 3. Κατάργηση αντικειμένων (fail selected objects): Επιλέγοντας κάποια αντικείμενα που υπάρχουν στην επιφάνεια εργασίας και με την επιλογή αυτή, μπορούμε να καταργήσουμε τη λειτουργία τους, δηλαδή η προσομοίωση θα τρέξει σαν αυτά να μην υπάρχουν καθόλου. 4. Ανάκτηση αντικειμένων (recover selected objects): Επαναφέρει αντικείμενα που είχαν καταργηθεί προηγουμένως. 5. Επαναφορά στο υποδίκτυο του προηγούμενου επιπέδου (go to parent subnet): Αν θελήσουμε να δούμε τα επιμέρους αντικείμενα ενός υποδικτύου, μπορούμε με διπλή επιλογή του (double click), να εισέλθουμε στο ακριβώς πιο κάτω επίπεδο. Για να μπούμε πιο βαθιά στην ιεραρχική δομή, με διπλή επιλογή κάποιου από τα αντικείμενα του δευτέρου επιπέδου στο μοντέλο δικτύου (π.χ. router), μπαίνουμε στο μοντέλο κόμβων και από εκεί στο μοντέλο επεξεργασίας. Αυτά όμως λειτουργούν σε ξεχωριστά παράθυρα και η επιλογή επαναφορά στο υποδίκτυο του προηγούμενου επιπέδου, δεν ισχύει. 6. Εστίαση σε ορθογώνιο (zoom to rectangle): Με την επιλογή αυτή, η επιφάνεια εργασίας, εστιάζει σε ένα ορθογώνιο κομμάτι που επιλέγουμε. 7. Εστίαση στο προηγούμενο (zoom to previous): Η εστίαση επαναφέρεται. 8. Διαμόρφωση/τρέξιμο προσομοίωσης ξεχωριστών γεγονότων (configure/run discrete event simulation, DES): Με την επιλογή αυτή, ανοίγουμε ένα παράθυρο, όπου επιλέγουμε τις παραμέτρους της προσομοίωσης, όπως είναι η διάρκεια, τα στατιστικά στοιχεία που θα συλλέξουμε και ο σπόρος (seed) που αφορά την τυχαιότητα κάποιων συναρτήσεων. Από εδώ μπορούμε επίσης να ορίσουμε τα είδη των εξερχόμενων στατιστικών (π.χ. report, animation) και άλλα χαρακτηριστικά της προσομοίωσης. Με την επιλογή τρέξιμο (run), η προσομοίωση αρχίζει. 9. Παρατήρηση αποτελεσμάτων (view results): Εδώ μπορούμε να ορίσουμε τα χαρακτηριστικά που μας ενδιαφέρει να δούμε με το πέρας της προσομοίωσης, καθώς και σε ποιες συνδέσει. Έτσι βλέπουμε γραφικές παραστάσεις που αφορούν τα επιλεχθέντα χαρακτηριστικά. Επειδή μια προσομοίωση μπορεί να τρέξει παράλληλα για διαφορετικά σενάρια, από εδώ επιλέγουμε για ποια από αυτά θέλουμε να δούμε τα αποτελέσματα καθώς μπορεί να γίνει και σύγκρισή τους στην ίδια γραφική παράσταση. 10. Απόκρυψη/παρατήρηση γραφικών παραστάσεων (hide/show graph panels): Με το πέρας της προσομοίωσης, αν ανοίξουμε μερικά παράθυρα γραφικών παραστάσεων για να παρατηρήσουμε κάποια χαρακτηριστικά, με την επιλογή αυτή μπορούμε να τα αποκρύψουμε και στη συνέχεια να τα επαναφέρουμε. 45

46 4.2.β.Πεδίο Κόμβου Τα αντικείμενα του πεδίου κόμβου, περιγράφουν την συμπεριφορά των αντίστοιχων κόμβων δικτύου και μοντελοποιούν τις εσωτερικές τους λειτουργίες όπως δημιουργία δεδομένων, αποθήκευση κ.τ.λ. Η συμπεριφορά κάθε αντικειμένου του δικτύου περιγράφεται από διάφορα στοιχεία (modules), τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με συνδέσεις πακέτων (packet streams) ή στατιστικά καλώδια (statistic wires). Τα μοντέλα κόμβου μπορούν να στηρίξουν αυθαίρετες αρχιτεκτονικές κόμβου, την διαστρωμάτωση των λειτουργιών πρωτοκόλλων και την δυναμική δια-στοιχειακή παρακολούθηση. Σχήμα : Παράδειγμα μοντέλου κόμβου 4.2.β.i. Επεξεργασία στο Πεδίο Κόμβου Στη μπάρα εργαλείων (toolbar), που βρίσκεται στο πάνω μέρος του παραθύρου του Επεξεργαστή Μοντέλου Κόμβου(Node Editor), όπως και στο μοντέλο δικτύου, υπάρχουν οι πιο κάτω επιλογές, τις οποίες επεξηγούμε στη συνέχεια: Σχήμα : Μπάρα εργαλείων του Μοντέλου Κόμβων 1. Δημιουργία επεξεργαστή (create processor): Με αυτή την επιλογή μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα επεξεργαστή στην επιφάνεια εργασίας. Ο επεξεργαστής αποτελεί ένα στοιχείο, που μπορεί να επιτελέσει διάφορους 46

47 σκοπούς όπως για παράδειγμα δημιουργία και καταστροφή πακέτων, επεξεργασία πακέτων κ.λ.π. 2. Δημιουργία στοιχείου ουράς (create queue): Δημιουργούμε ένα στοιχείο ουράς, όπου μπορεί να αποθηκευτεί ένας αριθμός πακέτων και να προγραμματιστεί η μετάδοσή τους. Επίσης μπορούν να οριστούν τύποι πακέτων που το στοιχείο αυτό μπορεί να ανακτήσει, ενώ τα υπόλοιπα πακέτα απορρίπτονται. 3. Δημιουργία σύνδεσης πακέτων (create packet stream): Με την επιλογή αυτή δημιουργούμε μια σύνδεση πακέτου μεταξύ δύο στοιχείων. Η σύνδεση πακέτου αποτελεί τη διαδρομή που ακολουθεί το κάθε πακέτο από στοιχείο σε στοιχείο, μέσα σε ένα αντικείμενο δικτύου, για επεξεργασία. 4. Δημιουργία στατιστικού καλωδίου (create statistic wire): Ένα στατιστικό καλώδιο ακολουθεί την ίδια διαδρομή με μια σύνδεση πακέτων αλλά κατά την αντίθετη κατεύθυνση. Ουσιαστικά, υλοποιεί την αμφίδρομη επικοινωνία που υπάρχει σε ένα αντικείμενο δικτύου καθώς τρέχει τη στοίβα πρωτοκόλλων από πάνω προς τα κάτω και αντίστροφα. 5. Δημιουργία λογικού συνδέσμου πομπού/δέκτη (create logical Tx/Rx association): Με αυτή την επιλογή, δημιουργούμε μια λογική σύνδεση μεταξύ δύο στοιχείων πομπού (transmitter, Tx) και δέκτη (receiver, Rx). Κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης, πακέτα τα οποία στέλνονται σε κάποιο αντικείμενο δικτύου, παραλαμβάνονται από το στοιχείο του δέκτη. Στη συνέχεια στέλνονται προς τα πάνω, στα υπόλοιπα στοιχεία για επεξεργασία (στοίβα πρωτοκόλλων) και ακολούθως, στην αντίθετη διαδρομή προς τα κάτω καταλήγοντας στο στοιχείο του πομπού. [50] Αυτή η λογική σύνδεση μεταξύ πομπού και δέκτη, αναπαρίσταται με ένα λογικό σύνδεσμο Tx/Rx. 6. Δημιουργία δέκτη σημείου σε σημείο (create point-to-point receiver): Δημιουργούμε ένα στοιχείο δέκτη, για συνδέσεις σημείο σε σημείο. 7. Δημιουργία πομπού σημείου σε σημείο (create point-to-point transmitter): Δημιουργούμε ένα στοιχείο πομπού, για συνδέσεις σημείο σε σημείο. 8. Δημιουργία δέκτη για πολλαπλές συνδέσεις(create bus receiver): Δημιουργούμε ένα στοιχείο δέκτη, για πολλαπλές συνδέσεις. 9. Δημιουργία πομπού για πολλαπλές συνδέσεις(create bus transmitter): Δημιουργούμε ένα στοιχείο πομπού, για πολλαπλές συνδέσεις. 10. Δημιουργία στοιχείου εξωτερικού συστήματος (create external system module): Με την επιλογή αυτή, μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα στοιχείο, το οποίο δεν ανήκει κατ ανάγκη στο συγκεκριμένο αντικείμενο δικτύου και μπορεί να λειτουργεί ξεχωριστά. 4.2.γ.Πεδίο Διεργασίας Τα μοντέλα διεργασίας αντιπροσωπεύουν αλγόριθμους και πρωτόκολλα επικοινωνίας, διαχειριστές μοιρασμένων πόρων, τεχνικές ουρών, ειδικευμένες γεννήτριες κίνησης, μηχανισμούς συλλογής στατιστικών και διεργασίες ελέγχου. Πρόκειται, δηλαδή για τους ακρογωνιαίους λίθους ενός συστήματος που θέλουμε να προσομοιώσουμε και γι αυτό θα δώσουμε λίγες παραπάνω λεπτομέρειες για τον σχεδιασμό τους. 47

48 Σχήμα : Μοντέλο Διεργασίας 4.2.γ.i.Μεθοδολογία Μοντελοποίησης Διεργασιών Η Μεθοδολογία Μοντελοποίησης Διεργασιών αποτελείται από 5 στάδια: Τα πρώτα 4 στάδια: Σχεδίαση Στάδιο 1 : Ορισμός Περιεχομένου: Βήμα 1: Αναγνωρίζουμε τα ανεξάρτητα στοιχεία. Βήμα 2: Επιλέγουμε μηχανισμούς επικοινωνίας με τα ανεξάρτητα στοιχεία. Βήμα 3: Αναπτύσσουμε διάγραμμα συστήματος και ανεξάρτητων στοιχείων. Στάδιο 2: Αποσύνθεση επιπέδων διεργασιών Βήμα 1: Καθορίζουμε ποια τεχνική αποσύνθεσης μοντέλου διεργασίας ταιριάζει στο σύστημα(μοντέλο μονής διεργασίας ή πολλαπλών(γονέαςπαιδί)διεργασιών). Βήμα 2: Αν επιλέξουμε υλοποίηση πολλαπλών διεργασιών, αναγνωρίζουμε τις περιοχές ευθύνης κάθε διεργασίας. Βήμα 3: Για πολυδιεργασιακές υλοποιήσεις, καθορίζουμε τις συνθήκες δημιουργίας διεργασιών και την κύρια διεργασία μας. Στάδιο 3: Απαρίθμηση Γεγονότων (ανά διεργασία) Βήμα 1: Ορίζουμε λογικά γεγονότα(events) για κάθε διεργασία Βήμα 2: Επιλέγουμε μεθόδους υλοποίησης τα των γεγονότων Στάδιο 4: Ανάπτυξη Πίνακα Απόκρισης Γεγονότων (ανά διεργασία): Ο Πίνακας Απόκρισης Γεγονότων προσδιορίζει 48

49 πως το μοντέλο αντιδράει στα διάφορα γεγονότα, ανάλογα με την κατάσταση του μοντέλου. Μια κατάσταση αντιπροσωπεύει ένα κομβικό σημείο της διεργασίας, που ανταποκρίνεται σε συγκεκριμένες ακολουθίες γεγονότων, αντιδρά σε αυτά με δεδομένο τρόπο και, αποκλείει αμοιβαία και συμπληρώνει άλλες καταστάσεις. Για να βρούμε τις καταστάσεις ενός μοντέλου, ξεκινάμε με μια αρχική κατάσταση, επιλέγουμε γεγονότα, συνθήκες εμφάνισης γεγονότων, καθορίζουμε ενέργειες που πραγματοποιούνται και τελική κατάσταση, και επαναλαμβάνουμε. Τελευταίο Στάδιο: Υλοποίηση στο OPNET Στάδιο 5: Προσδιορισμός των ενεργειών διεργασίας( ανά διεργασία) Βήμα 1: Κάνουμε ανασκόπηση των λογικών ενεργειών της διεργασίας. Βήμα 2: Υλοποιούμε διάγραμμα μεταβατικών καταστάσεων στο OPNET. Βήμα 3: Ορίζουμε ή αντικαθιστούμε μακροεντολές και ψευδοκώδικα. 4.2.γ.ii. Επεξεργασία στο Πεδίο Διεργασίας Ο Επεξεργαστής Μοντέλου Διεργασίας (Process Editor) του OPNET Modeller παρέχει τις δυνατότητες για την δημιουργία μοντέλων διεργασίας. Χρησιμοποιεί διαγράμματα πεπερασμένων καταστάσεων (finite state machines - FSMs) που ελέγχουν την εσωτερική λειτουργικότητα των αντικειμένων στο μοντέλο κόμβων. Τα διαγράμματα αυτά δημιουργούνται από εικόνες που αντιπροσωπεύουν καταστάσεις (states) και γραμμές (transitions) που αντιπροσωπεύουν μεταβάσεις μεταξύ αυτών των καταστάσεων. Οι καταστάσεις χαρακτηρίζονται σε εξαναγκασμένες (forced, πράσινο χρώμα) και μη-εξαναγκασμένες (unforced, κόκκινο χρώμα), ανάλογα με το αν θέλουμε μια κατάσταση να μεταβαίνει στην επόμενη χωρίς κανένα περιορισμό ή όχι αντίστοιχα. Συνθήκες μετάβασης μπορούν επίσης να οριστούν στις γραμμές μετάβασης για να ορίσουν περιορισμούς για τη μετάβαση από την μια κατάσταση στην άλλη. Σχήμα :Μετάβαση υπό συνθήκη από εξαναγκασμένη σε μη- εξαναγκασμένη κατάσταση Κάθε κατάσταση χαρακτηρίζεται από τις λειτουργίες εισόδου (enter execution) οι οποίες περιγράφονται σε κώδικα της γλώσσας C και γράφονται στο πάνω μισό κομμάτι της εικόνας μιας κατάστασης- και τις λειτουργίες εξόδου (exit execution) οι οποίες γράφονται στο κάτω μισό κομμάτι. Αναδυόμενα παράθυρα 49

50 εμφανίζονται με διπλή επιλογή για κάθε κομμάτι, όπου μπορούμε να γράψουμε τον κώδικα. Σχήμα : Αναδυόμενα παράθυρα κώδικα κατάστασης Όπως και στους προηγούμενους επεξεργαστές μοντέλων, στη μπάρα εργαλείων (toolbar), που βρίσκεται στο πάνω μέρος του παραθύρου, υπάρχουν οι πιο κάτω επιλογές, τις οποίες επεξηγούμε στη συνέχεια: Σχήμα : Μπάρα εργαλείων του Επεξεργαστής Μοντέλου Διεργασίας 1. Δημιουργία κατάστασης (create state): Με την επιλογή αυτή, μπορούμε να δημιουργήσουμε μια κατάσταση. Η κατάσταση αυτή, αποτελεί ένα κομμάτι της όλης διαδικασίας που εκτελείται σε ένα στοιχείο του Μοντέλου Κόμβων. Με επιλογή του δεξιού κουμπιού του mouse του υπολογιστή, εμφανίζεται η επιλογή για να μετατρέψουμε μια κατάσταση από εξαναγκασμένη σε μη-εξαναγκασμένη και το αντίθετο. Στο πάνω μισό κομμάτι της κατάστασης, όπως αναφέραμε και προηγουμένως, γράφονται οι συναρτήσεις που θα εκτελεστούν κατά την είσοδο στην κατάσταση ενώ στο κάτω μισό κομμάτι γράφονται οι συναρτήσεις που θα εκτελεστούν κατά την έξοδο από την κατάσταση. Οι συναρτήσεις αυτές μπορεί να γράφονται εξ ολοκλήρου μέσα στην κατάσταση ή να καλούνται με συγκεκριμένες παραμέτρους, ανατρέχοντας στο κομμάτι συναρτήσεων (function block), για να βρουν τον κώδικα της συγκεκριμένης συνάρτησης. 2. Δημιουργία μετάβασης (create transition): Από εδώ μπορούμε να δημιουργήσουμε μια γραμμή μετάβασης από μια κατάσταση σε μια άλλη. Οι μεταβάσεις ακολουθούν συγκεκριμένη κατεύθυνση (δεν είναι αμφίδρομες). Επίσης ορίζονται συνθήκες μετάβασης για το πότε και κάτω από ποιες προϋποθέσεις μια συγκεκριμένη μετάβαση θα συμβεί. 3. Καθορισμός αρχικής κατάστασης (set initial state): Κάθε διαδικασία που περιγράφεται στο μοντέλο επεξεργασίας, πρέπει να έχει μια αρχική κατάσταση, δηλαδή μια κατάσταση που θα εκτελεστεί πρώτη κατά την έναρξη της διαδικασίας. Στην αρχική κατάσταση, αρχικοποιούνται παράμετροι, δίνονται αρχικές τιμές σε μεταβλητές που χρειάζεται να έχουν συγκεκριμένη τιμή σε κάθε εκτέλεση της διαδικασίας καθώς ανακτώνται και παράμετροι από το προηγούμενο επίπεδο (Μοντέλο Κόμβων), που θα χρησιμοποιηθούν. 4. Μορφοποίηση μεταβλητών της διαδικασίας (edit state variables): Στο παράθυρο που αναδύεται με αυτή την επιλογή, δηλώνονται όλες οι 50

51 μεταβλητές που χρησιμοποιούνται στον κώδικα που περιγράφει τις διάφορες συναρτήσεις της διαδικασίας. Για κάθε μεταβλητή, επιλέγεται ένας συγκεκριμένος τύπος (π.χ. int, double, float, char) καθώς επίσης μπορούν να γραφούν και σχόλια για το τι αντιπροσωπεύει η κάθε μία από αυτές. Οι μεταβλητές που δηλώνονται εδώ κρατούν την τιμή τους κάθε φορά που τρέχει η διαδικασία. 5. Μορφοποίηση προσωρινών μεταβλητών (edit temporary variables): Εδώ δηλώνονται βοηθητικές μεταβλητές, οι οποίες χάνουν την τιμή που έχουν μετά το τέλος της διαδικασίας και την επόμενη φορά που αυτή θα τρέξει χρειάζεται να αρχικοποιηθούν ξανά. 6. Μορφοποίηση κομματιού επικεφαλίδας (edit header block): Στο παράθυρο που αναδύεται με αυτή την επιλογή, δηλώνονται όλα τα εξωτερικά αρχεία που θα χρησιμοποιηθούν καθώς και οι έτοιμες βιβλιοθήκες της C που χρειάζονται στον κώδικα (με include). Επίσης μπορούν να δηλωθούν μεταβλητές με σταθερές τιμές καθώς και αναγνωριστικά διακοπών (interrupts) που θα συμβούν στη διαδικασία (με define). 7. Μορφοποίηση κομματιού συναρτήσεων (edit function block): Εδώ γράφονται όλες οι συναρτήσεις που θα χρησιμοποιηθούν στην εκτέλεση της διαδικασίας. Οι μεταβλητές που αυτές χρησιμοποιούν, δηλώνονται είτε στην αρχή κάθε συνάρτησης είτε στις μεταβλητές της διαδικασίας (state variables). Ο κώδικας που γράφεται είναι σε γλώσσα C αλλά χρησιμοποιούνται και έτοιμες συναρτήσεις που προσφέρει ο πυρήνας του OPNET. Αυτές οι συναρτήσεις αφορούν κυρίως ανάκτηση και μεταφορά παραμέτρων ανάμεσα στα διάφορα επίπεδα, συλλογή στατιστικών στοιχείων, διακοπές κ.ά. 8. Μορφοποίηση διαγνωστικού κομματιού (edit diagnostic block): Εδώ συνήθως γράφονται συναρτήσεις που αφορούν την επικοινωνία της προσομοίωσης με τον έξω κόσμο κατά τη διάρκεια που αυτή εκτελείται. Για παράδειγμα οι συναρτήσεις αυτές τυπώνουν μηνύματα και τιμές παραμέτρων και μεταβλητών. 9. Μορφοποίηση κομματιού τερματισμού (edit termination block): Εδώ συνήθως γράφονται συναρτήσεις που αφορούν τον τερματισμό της διαδικασίας. 10. Μετατροπή κώδικα μοντέλου επεξεργασίας (compile process model): Με την επιλογή αυτή γίνεται το compilation του μοντέλου επεξεργασίας. Συντακτικά λάθη που εμφανίζονται στον κώδικα, λανθασμένη χρησιμοποίηση ονομάτων μεταβλητών ή μη σωστή ανάκληση μνήμης, οδηγούν σε σφάλμα κατά την μετατροπή του κώδικα. 51

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ, ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Με την βοήθεια του εξομοιωτή Opnet Modeller 14.0 που αναλύθηκε προηγουμένως, δημιουργήθηκε το μοντέλο του προς μελέτη συστήματος και οι αντίστοιχες παράμετροι. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προκύπτουν από τις προσομοιώσεις, κάποιες παρατηρήσεις σχετικά με αυτές και τέλος τα συμπεράσματα, που ίσως είναι και το πιο σημαντικό κομμάτι της μελέτης μας,καθώς μπορεί να αποτελέσει τη βάση για παραπάνω έρευνα. 5.1 Παράμετροι Προσομοίωσης Οι τιμές για τις διάφορες παραμέτρους του συστήματος παρουσιάζονται στη συνέχεια: Διάρκεια προσομοίωσης: επιλέχτηκε ίση με 450 seconds ενώ στατιστικά συλλέγονται μόνο κατά τα τελευταία 50seconds. Number of nodes: 200 Number of neighbors: 7 Server upload BW: 1500 Kbps Peer upload BW: Ετερογενές ομοιόμορφα κατανεμημένο ( Kbps) Enter period:1 κόμβος κάθε 2 δευτερόλεπτα Gossip Period: 0.1 sec Neigh select period: 1/Nb block _ size Serve period: ίση με peer ' s _ upload _ bw Stat report: 1 sec 5.2. Σενάρια προσομοίωσης, γραφική απεικόνιση στατιστικών και παρατηρήσεις Εν συνεχεία παρουσιάζονται τα διαφορετικά σενάρια μέσω των οποίων μελετάται η συμπεριφορά του συστήματος. Όλες οι γραφικές απεικονίσεις γίνονται με την βοήθεια αθροιστικών συναρτήσεων κατανομής που δείχνουν το ποσοστό της τιμής της μεταβλητής στο άξονα των χ που έχει το πολύ μέχρι μια τιμή στον άξονα των ψ. 52

53 5.2.α. Σενάριο 1 Στο σενάριο αυτό θα μελετήσουμε τον μέσο χρόνο αδράνειας κόμβου avg_idle για πέντε διαφορετικούς ρυθμούς αναπαραγωγής (800/850/900/950/1000 kbps) ενώ ο αριθμός τεμαχίων ανά δευτερόλεπτο βίντεο Νb που χρησιμοποιούμε, παραμένει σταθερός και ίσος με Νb=10 blocks/sec. Η παραπάνω γραφική απεικόνιση CDF απεικονίζει το ποσοστό των κόμβων (άξονας ψ) που έχουν μια τιμή (άξονας χ). Με μπλε χρώμα αναπαρίσταται ο ρυθμός αναπαραγωγής των 800 Kbps,με κόκκινο τα 850 Kbps, με λαχανί τα 900 Kbps, με θαλασσί τα 950 Kbps και με κίτρινο τα 1000 Kbps. Αρχικά παρατηρούμε ότι όσο μεγαλύτερο το playback rate τόσο μικρότερη η τιμή του idle χωρίς ωστόσο να υπάρχουν πολύ μεγάλες αποκλίσεις. Το γεγονός αυτό είναι λογικό καθώς όσο μεγαλώνουν οι απαιτήσεις για εύρος ζώνης τόσο περισσότερο χρησιμοποιούνται οι πόροι των χρηστών. Συγκεκριμένα, η τιμή των πόρων που μένουν ανενεργοί εκφράζουν με ακρίβεια την επιπλέον ποσότητα εύρους ζώνης που υπάρχει στο σύστημα. Επιπρόσθετα, η κάθετη κλίση των ευθειών, αντικατοπτρίζει την ακρίβεια της μετρήσεως που κάνουμε κάθε χρονική στιγμή (σχεδόν μηδενική διασπορά). 53

54 5.2.β. Σενάριο 2 Στο σενάριο αυτό χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους του προηγούμενου σεναρίου μελετάμε την τυπική απόκλιση του χρόνου αδράνειας κόμβου (var_idle). Και σε αυτό το σενάριο με μπλε χρώμα αναπαρίσταται ο ρυθμός αναπαραγωγής των 800 Kbps,με κόκκινο τα 850 Kbps, με λαχανί τα 900 Kbps, με θαλασσί τα 950 Kbps και με κίτρινο τα 1000 Kbps. Μέσω αυτού του σεναρίου προκύπτει ότι η διασπορά σε κάθε μέτρηση είναι αρκετά μεγάλη κάτι το οποίο καθιστά απαραίτητη την ανάπτυξη μιας εξελιγμένης τεχνική εκτίμησης των μέσων ανενεργών πόρων στην περίπτωση που χρειαζόμαστε μια στατιστική εκτίμηση. 54

55 5.2.γ. Σενάριο 3 Συνεχίζοντας να διατηρούμε τις ίδιες παραμέτρους μελετάμε τον μέσο χρόνο καθυστέρησης εξυπηρέτησης αιτήματος κόμβου avg_delay. Με μπλε χρώμα αναπαρίσταται ο ρυθμός αναπαραγωγής των 800 Kbps,με κόκκινο τα 850 Kbps, με λαχανί τα 900 Kbps, με θαλασσί τα 950 Kbps και με κίτρινο τα 1000 Kbps. Αρχικά παρατηρούμε ότι ανεξαρτήτως ρυθμού αναπαραγωγής η καθυστέρηση ικανοποίησης ενός αιτήματος που αναπαρίσταται μέσω του avg_delay παραμένει σταθερή. Αν μάλιστα παρατηρήσουμε ότι το μέγεθος αυτό είναι πολύ κοντά στο μηδέν, προκύπτει το συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει φόρτος στην ουρά και τα αιτήματα με το που λαμβάνονται ικανοποιούνται σχεδόν άμεσα. Όσο μεγαλώνει o ρυθμός αναπαραγωγής(playback rate) τόσο μεγαλώνει και η καθυστέρηση(delay). Ομως στα 800,850,900,950 Κbps οι τιμές του είναι μικρές σε αντίθεση με τα 1000 Kbps που η τιμή είναι πολύ μεγαλύτερη. Συμπεραίνουμε λοιπόν ότι εύκολα μπορούμε να διακρίνουμε μετρώντας αυτό το μέγεθος αν το σύστημα έχει περισσότερους διαθέσιμους πόρους από αυτούς που χρειάζεται. 55

56 5.2.δ. Σενάριο 4 Τέλος, για μια ακόμα φορά χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους των προηγούμενων σεναρίων να μελετήσουμε τυπική απόκλιση του χρόνου καθυστέρησης εξυπηρέτησης αιτήματος κόμβου var_delay. Με μπλε χρώμα αναπαρίσταται ο ρυθμός αναπαραγωγής των 800 Kbps,με κόκκινο τα 850 Kbps, με λαχανί τα 900 Kbps, με θαλασσί τα 950 Kbps και με κίτρινο τα 1000 Kbps. Και σε αυτό το σενάριο βλέπουμε ότι η διασπορά σε κάθε μέτρηση είναι αρκετά μεγάλη κάτι το οποίο καθιστά απαραίτητη την ανάπτυξη μιας εξελιγμένης τεχνική εκτίμησης των μέσων καθυστερήσεων στην περίπτωση που χρειαζόμαστε μια στατιστική εκτίμηση. 56

57 5.2.ε. Σενάριο 5 Θα μελετήσουμε το μέσο χρόνο καθυστέρησης εξυπηρέτησης αιτήματος κόμβου avg_delay διατηρώντας τον ρυθμό αναπαραγωγής σταθερό για τις διάφορες τιμές του αριθμού τεμαχίων ανά δευτερόλεπτο βίντεο Νb (7/10/15/20 blocks/sec). Ως ρυθμός αναπαραγωγής έχουν επιλεγεί τα 900 Kbps. Εδώ βλέπουμε ότι η τιμή του Nb παίζει καθοριστικό ρόλο και χρειαζόμαστε λοιπόν μια μοντελοποίηση του μεγέθους των ουρών βάση του Nb. 57

58 5.2.στ. Σενάριο 6 Θα μελετήσουμε το μέσο χρόνο καθυστέρησης εξυπηρέτησης αιτήματος κόμβου avg_delay για τιμές ρυθμού αναπαραγωγής 1050/1100 Κbps και αριθμού τεμαχίων ανά δευτερόλεπτο βίντεο Νb=10 blocks/sec. Μέσα από την κλίση αυτών των ευθειών που σχηματίζονται μπορεί κάθε φορά να εκτιμηθεί το ποσοστό ελλείμματος σε εύρος ζώνης που υπάρχει. Από αυτή την γραφική παρατηρούμε ότι η κλίση (παράγωγος) του μήκους των ουρών είναι ανάλογη με το έλλειμμα εύρους ζώνης. Έτσι λοιπόν αποτελεί έναν ακριβή παρατηρητή για την δημιουργία συστήματος ελέγχου των διαθέσιμων πόρων. 58

59 5.2.ζ. Σενάριο 7 Τέλος, θέλοντας να μελετήσουμε την επίδραση του αριθμού τεμαχίων ανά δευτερόλεπτο βίντεο Νb, θεωρούμε δύο διαφορετικούς ρυθμούς αναπαραγωγής 1050/1100 Κbps και τιμές Νb 7/10/15/20 blocks/sec. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στη συνέχεια: Από αυτή την γραφική παρατηρούμε ότι η κλίση (παράγωγος) του μήκους των ουρών είναι ανάλογη με το έλλειμμα εύρους ζώνης και ανεξάρτητη του Nb. Έτσι λοιπόν αποτελεί εκτός από ακριβή και έναν εύκολα μοντελοποιήσιμο παρατηρητή για την δημιουργία συστήματος ελέγχου των διαθέσιμων πόρων. 59

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.7. Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.7. Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.7 Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου Επικοινωνία δύο σταθμών Ύπαρξη διαδρομής Αποκατάσταση σύνδεσης Ο σταθμός-πηγή πρέπει να ξέρει πότε ο σταθμός-προορισμός είναι έτοιμος να λάβει δεδομένα.

Διαβάστε περισσότερα

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο Τα επικοινωνιακά δίκτυα και οι ανάγκες που εξυπηρετούν Για την επικοινωνία δύο συσκευών απαιτείται να υπάρχει μεταξύ τους σύνδεση από σημείο

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (Ενότητα Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου)

Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (Ενότητα Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου) Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (Ενότητα 1.7 - Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου) Πρωτόκολλο είναι ένα σύνολο κανόνων που πρέπει να ακολουθήσουν όλοι οι σταθμοί εργασίας σε ένα δίκτυο ώστε να μπορούν

Διαβάστε περισσότερα

Νέες Επικοινωνιακές Τεχνολογίες

Νέες Επικοινωνιακές Τεχνολογίες Νέες Επικοινωνιακές Τεχνολογίες Λύσεις Θεμάτων http://nop33.wordpress.com Τι ορίζουμε ως Τοπικό Δίκτυο Υπολογιστών; Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά των Τοπικών Δικτύων; Ποιες οι βασικές τοπολογίες

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 5: To Μοντέλο Αναφοράς O.S.I.

Μάθημα 5: To Μοντέλο Αναφοράς O.S.I. Μάθημα 5: To Μοντέλο Αναφοράς O.S.I. 5.1 Γενικά Τα πρώτα δίκτυα χαρακτηρίζονταν από την «κλειστή» αρχιτεκτονική τους με την έννοια ότι αυτή ήταν γνωστή μόνο στην εταιρία που την είχε σχεδιάσει. Με τον

Διαβάστε περισσότερα

Πρότυπο Αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI) Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 5 ο

Πρότυπο Αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI) Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 5 ο Πρότυπο Αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI) Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 5 ο Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου Για να ανταλλάξουν δεδομένα δύο σταθμοί, εκτός από την ύπαρξη διαδρομής μεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

Διασύνδεση τοπικών δικτύων

Διασύνδεση τοπικών δικτύων Κεφάλαιο 10 Διασύνδεση τοπικών δικτύων ------------------------- Μάθημα 10.1 : Αρχές διασύνδεσης τοπικών δικτύων Μάθημα 10.2 : Επιλογή τοπικού δικτύου και μέσου μετάδοσης Μάθημα 10.3 : Επιλογή τοπικού

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογίες & Εφαρμογές Πληροφορικής Ενότητα 7: Τοπικά δίκτυα

Τεχνολογίες & Εφαρμογές Πληροφορικής Ενότητα 7: Τοπικά δίκτυα ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τεχνολογίες & Εφαρμογές Πληροφορικής Ενότητα 7: Τοπικά δίκτυα Ανδρέας Βέγλης, Αναπληρωτής Καθηγητής Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Έστω ότι θέλετε να συνδέσετε 20 υπολογιστές με συνδέσεις από σημείο σε σημείο (point-to-point), ώστε να είναι δυνατή η επικοινωνία όλων

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET Κεφάλαιο 4: Τεχνικές Μετάδοσης ΜΕΤΑΓΩΓΗ Τεχνική µεταγωγής ονομάζεται ο τρόπος µε τον οποίο αποκαθίσταται η επικοινωνία ανάµεσα σε δύο κόµβους με σκοπό την

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 7. ΕΠΑΛ Σύμης Εφαρμογές πληροφορικής Ερωτήσεις επανάληψης

Κεφάλαιο 7. ΕΠΑΛ Σύμης Εφαρμογές πληροφορικής Ερωτήσεις επανάληψης ΕΠΑΛ Σύμης Εφαρμογές πληροφορικής Ερωτήσεις επανάληψης Κεφάλαιο 7 1. Σε τι διαφέρει ο Η/Υ από τις υπόλοιπες ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές; Που οφείλεται η δυνατότητά του να κάνει τόσο διαφορετικές

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμογές Πληροφορικής

Εφαρμογές Πληροφορικής Εφαρμογές Πληροφορικής Κεφάλαιο 12 Επικοινωνίες Δίκτυα Διαδίκτυο και ιστοσελίδες ΜΕΡΟΣ Α 1. Επικοινωνίες Αναλογικό Σήμα (analog signal) Eίναι ένα σήμα το οποίο μεταβάλλεται συνεχώς μέσα στο χρόνο. Π.χ.

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η. Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η. Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών Τι είναι επικοινωνία; Είναι η διαδικασία αποστολής πληροφοριών από ένα πομπό σε κάποιο δέκτη. Η Τηλεπικοινωνία είναι η επικοινωνία από απόσταση (τηλε-).

Διαβάστε περισσότερα

6.1 Επεκτείνοντας το δίκτυο 6.2 Επιλεγόμενες τηλεφωνικές γραμμές modems Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Βασική χρήση

6.1 Επεκτείνοντας το δίκτυο 6.2 Επιλεγόμενες τηλεφωνικές γραμμές modems Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Βασική χρήση 6.1 Επεκτείνοντας το δίκτυο Τοπικά δίκτυα (LAN): επικοινωνία με περιορισμένη απόσταση κάλυψης (μικρή εμβέλεια) Δίκτυα Ευρείας Περιοχής (WAN): επικοινωνία σε ευρύτερη γεωγραφική κάλυψη. Από την άποψη του

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Ι. Εισαγωγή στα Δίκτυα Επικοινωνιών. Διδάσκων: Γεώργιος Ν. Μπάρδης

ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Ι. Εισαγωγή στα Δίκτυα Επικοινωνιών. Διδάσκων: Γεώργιος Ν. Μπάρδης ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Ι Εισαγωγή στα Δίκτυα Επικοινωνιών Διδάσκων: Γεώργιος Ν. Μπάρδης 2η Διάλεξη µε θέµα Εισαγωγή στο Μοντέλο OSI & TCP/IP Περιέχει : Πρωτόκολλα Επικοινωνίας Εισαγωγή στην Διαστρωμάτωση OSI Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ Χ. ΖΙΟΥΛΑΣ

ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ Χ. ΖΙΟΥΛΑΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ (ΕΠΙΛΟΓΗΣ - Α ΛΥΚΕΙΟΥ) ΚΕΦ. 8 ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 2014-2015 Καθηγητής ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ Χ. ΖΙΟΥΛΑΣ e-mail: vczioulas@yahoo.com site: http://www.zioulas.gr ΚΕΦ.8 ΔΙΚΤΥΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ι. Σημειώσεις Θεωρίας

ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ι. Σημειώσεις Θεωρίας Ινστιτούτα Επαγγελματική Κατάρτισης ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ι Σημειώσεις Θεωρίας Επιμέλεια: Ματθές Δημήτριος Αθήνα 2017 Μάθημα 1: Βασικές Έννοιες στα Δίκτυα Υπολογιστών 1.1 Δίκτυο Υπολογιστών Ένα δίκτυο είναι

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 12. Επικοινωνίες-Δίκτυα-Διαδίκτυο. Εξαιρούνται οι παράγραφοι:

Κεφάλαιο 12. Επικοινωνίες-Δίκτυα-Διαδίκτυο. Εξαιρούνται οι παράγραφοι: Κεφάλαιο 12 Επικοινωνίες-Δίκτυα-Διαδίκτυο Εξαιρούνται οι παράγραφοι: 12.1 12.3.2 12.3.7 12.4 1 12.2 Ηλεκτρονική επικοινωνία Τι ονομάζουμε τηλεπικοινωνία; Την επικοινωνία από απόσταση Τι ονομάζουμε ηλεκτρονική

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών Σελ. 9-50 Γεώργιος Γιαννόπουλος ΠΕ19, ggiannop (at) sch.gr http://diktya-epal-b.ggia.info/ Creative Commons License 3.0 Share-Alike Σύνδεση από σημείο

Διαβάστε περισσότερα

Βασίλειος Κοντογιάννης ΠΕ19

Βασίλειος Κοντογιάννης ΠΕ19 Ενότητα3 Επικοινωνία και Διαδίκτυο Κεφ8: Δίκτυα Υπολογιστών 8.1 Επικοινωνία και Δίκτυα Υπολογιστών Τι εννοούμε με τον όρο δίκτυο; Εννοούμε ένα σύνολο αντικειμένων (π.χ. τηλεφώνων, υπολογιστών) ή ανθρώπων

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Εισαγωγή στην Πληροφορική Εισαγωγή στην Πληροφορική Δίκτυα Δεδομένων ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Συντήρησης Πολιτισμικής Κληρονομιάς Βασικές Έννοιες Δίκτυο υπολογιστών: ένα σύνολο διασυνδεδεμένων

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10. Υπηρεσίες και εφαρμογές Διαδικτύου. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 Υπηρεσίες και εφαρμογές Διαδικτύου. Α Γενικού Λυκείου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10. Υπηρεσίες και εφαρμογές Διαδικτύου. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 Υπηρεσίες και εφαρμογές Διαδικτύου. Α Γενικού Λυκείου Α Γενικού Λυκείου 87 Διδακτικές ενότητες 10.1 Υπηρεσίες Διαδικτύου 10.2 Ο παγκόσμιος ιστός, υπηρεσίες και εφαρμογές Διαδικτύου Διδακτικοί στόχοι Σκοπός του κεφαλαίου είναι οι μαθητές να μπορούν να διακρίνουν

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή. Κατανεµηµένα Συστήµατα 01-1

Εισαγωγή. Κατανεµηµένα Συστήµατα 01-1 Εισαγωγή Υλισµικό Λογισµικό Αρχές σχεδίασης ιαφάνεια Κλιµάκωση Παρεχόµενες υπηρεσίες Μοντέλο πελάτη εξυπηρετητή Μοντέλο πελάτη εξυπηρετητή τριών επιπέδων Κατανοµή επεξεργασίας Κατανεµηµένα Συστήµατα 01-1

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 2. Υπολογιστές και Τεχνολογία Επικοινωνιών Παρελθόν - Παρόν - Μέλλον

Κεφάλαιο 2. Υπολογιστές και Τεχνολογία Επικοινωνιών Παρελθόν - Παρόν - Μέλλον Κεφάλαιο 2 Υπολογιστές και Τεχνολογία Επικοινωνιών Παρελθόν - Παρόν - Μέλλον Εισαγωγή Μέσα αποθήκευσης Δίκτυα υπολογιστών Βάσεις δεδομένων Δίκτυα Υπολογιστών Σύνολο από υπολογιστές ή συσκευές διασυνδεδεμένες

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών Firewalls. Χάρης Μανιφάβας

Δίκτυα Υπολογιστών Firewalls. Χάρης Μανιφάβας Δίκτυα Υπολογιστών Firewalls Χάρης Μανιφάβας 1 Επικοινωνία Βασίζεται στη μεταβίβαση μηνυμάτων (λόγω απουσίας διαμοιραζόμενης μνήμης) Απαιτείται συμφωνία φόρμας μηνυμάτων Πρότυπο Στόχος τυποποίησης = Συνεργασία

Διαβάστε περισσότερα

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης. Διάρθρωση. Δίκτυο Υπολογιστών: ένας απλός ορισμός. Ευάγγελος Παπαπέτρου

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης. Διάρθρωση. Δίκτυο Υπολογιστών: ένας απλός ορισμός. Ευάγγελος Παπαπέτρου Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Ε.Παπαπέτρου (Τμ.Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής) MYY703: Δίκτυα Υπολογιστών I 1 / 22 Ε.Παπαπέτρου

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών I

Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Ε.Παπαπέτρου (Τμ.Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής) MYY703: Δίκτυα Υπολογιστών I 1 / 22 Διάρθρωση 1 Βασικές

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ & ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΕΤΟΥΣ 2001-2 ΘΕΜΑΤΑ

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ & ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΕΤΟΥΣ 2001-2 ΘΕΜΑΤΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ & ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΕΤΟΥΣ 2001-2 ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ1ο Α.1 Να αναφέρετε ονομαστικά τα πέντε (5) υποσυστήματα με τα οποία υλοποιείται

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην πληροφορική

Εισαγωγή στην πληροφορική Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Εισαγωγή στην πληροφορική Ενότητα 7: Εισαγωγή στα δίκτυα Η/Υ (μέρος Α) Αγγελίδης Παντελής Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Άδειες Χρήσης Το

Διαβάστε περισσότερα

1.5.1 ΓΕΦΥΡΑ (BRIDGE) Εικόνα Επίπεδα λειτουργίας επαναλήπτη, γέφυρας, δρομολογητή και πύλης ως προς το μοντέλο OSI.

1.5.1 ΓΕΦΥΡΑ (BRIDGE) Εικόνα Επίπεδα λειτουργίας επαναλήπτη, γέφυρας, δρομολογητή και πύλης ως προς το μοντέλο OSI. 40 Σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά και δικτυακά πρωτόκολλα Εικόνα 1.5.1 Επίπεδα λειτουργίας επαναλήπτη, γέφυρας, δρομολογητή και πύλης ως προς το μοντέλο OSI. 1.5.1 ΓΕΦΥΡΑ (BRIDGE) Οι γέφυρες λειτουργούν τόσο

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 1. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ

Ενότητα 1. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ Ενότητα 1 Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ Εύρος Ζώνης και Ταχύτητα Μετάδοσης Η ταχύτητα µετάδοσης [εύρος ζώνης (banwidth)] των δεδοµένων αποτελεί ένα δείκτη επίδοσης των δικτύων και συνήθως

Διαβάστε περισσότερα

Σχεδιασμός Επεξεργασίας και Τηλεπεξεργασίας

Σχεδιασμός Επεξεργασίας και Τηλεπεξεργασίας Ενότητα 9 Σχεδιασμός Επεξεργασίας και Τηλεπεξεργασίας Πληροφοριακά Συστήματα Διοίκησης ΙI Ι Διδάσκων: Νίκος Καρακαπιλίδης 9-1 Στόχοι & αντικείμενο ενότητας Σχεδιασμός επεξεργασίας Επεξεργασία κατά δεσμίδες

Διαβάστε περισσότερα

7.2 Τεχνολογία TCP/IP

7.2 Τεχνολογία TCP/IP 7.2 Τεχνολογία TCP/IP Ερωτήσεις 1. Πώς χρησιµοποιείται σήµερα ο όρος TCP/IP; ε ποια πρωτόκολλα αναφέρεται και γιατί έχει επικρατήσει αυτή η ονοµασία; 2. Ποια ανάγκη οδήγησε στην επικράτηση της τεχνολογίας

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΤΕΛΙΚΗΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ ΣΤΙΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΤΕΛΙΚΗΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ ΣΤΙΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΕΠΑ.Λ. Άμφισσας Σχολικό Έτος : 2011-2012 Τάξη : Γ Τομέας : Πληροφορικής Μάθημα : ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ Διδάσκων : Χρήστος Ρέτσας Η-τάξη : tiny.cc/retsas-diktya2 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΤΕΛΙΚΗΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ ΣΤΙΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Θεωρία

Δίκτυα Θεωρία Δίκτυα Θεωρία 2016-17 Κεφάλαιο 5 1. Τι γνωρίζετε για τα Δίκτυα Ευρείας Περιοχής; Τα τοπικά δίκτυα αποτελούν πολύ καλή λύση για επικοινωνία με περιορισμένη, όμως, απόσταση κάλυψης. Για να ικανοποιηθεί η

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 Πολυπλεξία

Κεφάλαιο 3 Πολυπλεξία Κεφάλαιο 3 Πολυπλεξία Μάθημα 3.1: Μάθημα 3.2: Μάθημα 3.3: Πολυπλεξία επιμερισμού συχνότητας χρόνου Συγκριτική αξιολόγηση τεχνικών πολυπλεξίας Στατιστική πολυπλεξία Μετάδοση Δεδομένων Δίκτυα Υπολογιστών

Διαβάστε περισσότερα

Επαναληπτικές Ασκήσεις Μαθήματος

Επαναληπτικές Ασκήσεις Μαθήματος Επαναληπτικές Ασκήσεις Μαθήματος Ερώτηση: EAM1. Ποιο από τα παρακάτω χαρακτηριστικά δεν αποτελεί κριτήριο κατηγοριοποίησης δικτύων. Κλίμακα Τεχνολογία μετάδοσης Πλήθος τερματικών εντός του δικτύου Ερώτηση:

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 7 Διαδικτύωση-Internet. 7.2 Τεχνολογία TCP/IP

Κεφάλαιο 7 Διαδικτύωση-Internet. 7.2 Τεχνολογία TCP/IP Κεφάλαιο 7 Διαδικτύωση-Internet 7.2 Τεχνολογία TCP/IP Τι δηλώνει ο όρος «TCP/IP»; Ο όρος TCP/IP αναφέρεται σε μια ομάδα ομοειδών πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία των δικτύων υπολογιστών

Διαβάστε περισσότερα

Βασίλειος Κοντογιάννης ΠΕ19

Βασίλειος Κοντογιάννης ΠΕ19 Ενότητα3 Επικοινωνία και Διαδίκτυο Κεφ10: Υπηρεσίες και Εφαρμογές Διαδικτύου 10.1 Υπηρεσίες Διαδικτύου Υπηρεσίες Επικοινωνίας Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο (e-mail) Υπηρεσία του Διαδικτύου για διακίνηση γραπτών

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα του εθνικού οδικού δικτύου (Αττική οδός)

Τμήμα του εθνικού οδικού δικτύου (Αττική οδός) Λέξεις Κλειδιά: Δίκτυο υπολογιστών (Computer Network), τοπικό δίκτυο (LAN), δίκτυο ευρείας περιοχής (WAN), μόντεμ (modem), κάρτα δικτύου, πρωτόκολλο επικοινωνίας, εξυπηρέτης (server), πελάτης (client),

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET Κεφάλαιο 6: Συσκευές τηλεπικοινωνιών και δικτύωσης (Θ) Ενεργά στοιχεία δικτύων Δύο συστήματα Η/Υ μπορούν να συνδεθούν χρησιμοποιώντας: Δια-αποδιαμορφωτές

Διαβάστε περισσότερα

Σχεδίαση και Ανάπτυξη Ιστότοπων

Σχεδίαση και Ανάπτυξη Ιστότοπων Σχεδίαση και Ανάπτυξη Ιστότοπων Ιστορική Εξέλιξη του Παγκόσμιου Ιστού Παρουσίαση 1 η 1 Βελώνης Γεώργιος Καθηγητής Περιεχόμενα Τι είναι το Διαδίκτυο Βασικές Υπηρεσίες Διαδικτύου Προηγμένες Υπηρεσίες Διαδικτύου

Διαβάστε περισσότερα

A. ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΥΛΙΚΟΥ

A. ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΥΛΙΚΟΥ A. ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΥΛΙΚΟΥ Εισαγωγή Οι προδιαγραφές του υλικού που ακολουθούν, έχουν βασιστεί στο Ενιαίο Πλαίσιο Προγράμματος Σπουδών και στα Προγράμματα σπουδών Πληροφορικής για το Γυμνάσιο και το

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα. ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Δίκτυα. ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική Δίκτυα ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική Εισαγωγή Η επικοινωνία, ως ανταλλαγή πληροφοριών, υπήρξε ένας από τους θεμέλιους λίθους της ανάπτυξης του ανθρώπινου πολιτισμού Η μετάδοση πληροφορίας

Διαβάστε περισσότερα

Κάντε κλικ για έναρξη

Κάντε κλικ για έναρξη Σημειώσεις : Χρήστος Μουρατίδης Κάντε κλικ για έναρξη Ορισμός Δίκτυο Υπολογιστών = Mία ομάδα από 2 ή περισσότερους υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους. Ο κύριος σκοπός είναι να ανταλλάσσουν

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Δίκτυα Η/Υ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Δρ. Μελάς Χρήστος, Επίκουρος Καθηγητής V.1.0, 2017, Τμήμα Νοσηλευτικής ΤΕΙ Κρήτης Διάλεξη 8 Δίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστές που συνδέονται μεταξύ τους

Διαβάστε περισσότερα

ίκτυα ίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστικές συσκευές που συνδέονται µεταξύ τους για σκοπούς επικοινωνίας και χρήσης πόρων. Συνήθως, οι συσκε

ίκτυα ίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστικές συσκευές που συνδέονται µεταξύ τους για σκοπούς επικοινωνίας και χρήσης πόρων. Συνήθως, οι συσκε ΙΚΤΥΑ & INTERNET ίκτυα ίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστικές συσκευές που συνδέονται µεταξύ τους για σκοπούς επικοινωνίας και χρήσης πόρων. Συνήθως, οι συσκευές συνδέονται µεταξύ τους µε καλώδια

Διαβάστε περισσότερα

SNMP ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

SNMP ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Κεφάλαιο 4 SNMP ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 1 4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...3 4.2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ...3 4.2.1 Η ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΗΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΔΙΚΤΥΟΥ...3 4.2.1.1 ΣΤΑΘΜΟΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΔΙΚΤΥΟΥ...4 4.2.1.2 ΔΙΑΧΕΙΡΙΖΟΜΕΝΟΙ

Διαβάστε περισσότερα

Θέματα διπλωματικών εργασιών σε. Συστοιχίες παράλληλης εξυηρέτησης εφαρμογών Διαδικτύου

Θέματα διπλωματικών εργασιών σε. Συστοιχίες παράλληλης εξυηρέτησης εφαρμογών Διαδικτύου Θέματα διπλωματικών εργασιών σε συστοιχίες παράλληλης εξυπηρέτησης εφαρμογών Διαδικτύου Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήµιο Μακεδονίας

Πανεπιστήµιο Μακεδονίας 1. ΙΚΤΥΑ Η/Υ 1.1. Τι είναι ίκτυο Υπολογιστών. Ένα δίκτυο υπολογιστών είναι ένα σύστηµα επικοινωνίας δεδοµένων που συνδέει δύο ή περισσότερους αυτόνοµους και ανεξάρτητους υπολογιστές και περιφερειακές συσκευές.

Διαβάστε περισσότερα

Β1. Σε ένα τοπικό δίκτυο τοπολογίας Ethernet-TCP/IP το επίπεδο πρόσβασης δικτύου περιλαμβάνει:

Β1. Σε ένα τοπικό δίκτυο τοπολογίας Ethernet-TCP/IP το επίπεδο πρόσβασης δικτύου περιλαμβάνει: ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Α ) & ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΥΡΙΑΚΗ 23/04/2017 - ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Α1. α-σωστό β-σωστό γ-λάθος δ-λάθος

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 4: Πρότυπα, Πρωτόκολλα & Υπηρεσίες

Μάθημα 4: Πρότυπα, Πρωτόκολλα & Υπηρεσίες Μάθημα 4: Πρότυπα, Πρωτόκολλα & Υπηρεσίες 4.1 Γενικά Σκοπός ενός δικτύου υπολογιστών είναι οι χρήστες να έχουν τη δυνατότητα να διαμοιράζονται πληροφορίες και συσκευές του δικτύου. Η σχεδίαση και η ανάπτυξη

Διαβάστε περισσότερα

Πρωτόκολλα Διαδικτύου

Πρωτόκολλα Διαδικτύου Πρωτόκολλα Διαδικτύου Μέρος 1ο Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 3 ο Εισαγωγή στην Τεχνολογία TCP/IP To TCP/IP σημαίνει Transmission Control Protocol / Internet Protocol και θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι πρόκειται

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Τα είδη των Δικτύων Εισαγωγή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Τα είδη των Δικτύων Εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Τα είδη των Δικτύων 1.1. Εισαγωγή Γενικότερα δεν υπάρχει κάποια ταξινόμηση των πιθανών δικτύων κάτω από την οποία να ταιριάζουν όλα τα δίκτυα. Παρόλα αυτά η ταξινόμηση τους είθισται να γίνεται

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ 2008 / 2009

ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ 2008 / 2009 ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ 2008 / 2009 Επιβλέπων : Επικ. Καθηγητής Σπύρος Δενάζης Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις παρακάτω διπλωματικές εργασίες να επικοινωνήσετε με τον Σπύρο Δενάζη (sdena@upatras.gr)

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 1. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ

Ενότητα 1. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ Ενότητα 1 Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των δικτύων υπολογιστών ικτυακός Καταµερισµός Εργασίας Το υπόδειγµα του Internet Εξοπλισµός ικτύου Κατηγοριοποίηση ικτύων

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ

ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ 1 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΘΕΜΑ 1 ο Α) Ποια είναι τα βασικά στοιχεία, τα οποία χαρακτηρίζουν το ISDN; Η ψηφιακή μετάδοση. Όλα τα σήματα μεταδίδονται σε ψηφιακή μορφή απ' άκρη σ' άκρη του δικτύου,

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 12. Πρότυπα. Ανακεφαλαίωση Ερωτήσεις

Κεφάλαιο 12. Πρότυπα. Ανακεφαλαίωση Ερωτήσεις Κεφάλαιο 12 Πρότυπα Μάθηµα 12.1: Μάθηµα 12.2: Μάθηµα 12.3: Μάθηµα 12.4: Μάθηµα 12.5: Πρότυπα FDDI-I και FDDI-II Πρότυπο 100 Mbps Ethernet Πρότυπο 100Base-VGAnyLAN Πρότυπο Gigabit Ethernet Πρότυπο LATM

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET Κεφάλαιο 7: Digital Subscriber Line/DSL(Θ) Ψηφιακή Γραμμή Συνδρομητή (Digital Subscriber Line, DSL) Χρήση απλού τηλεφωνικού καλωδίου (χαλκός, CAT3) Έως 2,3

Διαβάστε περισσότερα

Η απάντηση αυτή λαμβάνει 5 μονάδες. Και αφού βέβαια ο εξεταζόμενος γράψει το γράμμα της σωστής απάντησης μόνο.

Η απάντηση αυτή λαμβάνει 5 μονάδες. Και αφού βέβαια ο εξεταζόμενος γράψει το γράμμα της σωστής απάντησης μόνο. ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Α ) & ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑΣ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β ) ΚΥΡΙΑΚΗ 23/04/2017- ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ (6) ΟΔΗΓΙΕΣ ΑΥΤΟΔΙΟΡΘΩΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Α1. α-σωστό

Διαβάστε περισσότερα

Κατανεμημένα Συστήματα: Θεωρία και Προγραμματισμός. Ενότητα # 1: Εισαγωγή Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Κατανεμημένα Συστήματα: Θεωρία και Προγραμματισμός. Ενότητα # 1: Εισαγωγή Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής Κατανεμημένα Συστήματα: Θεωρία και Προγραμματισμός Ενότητα # 1: Εισαγωγή Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού

Διαβάστε περισσότερα

Τι είναι ένα δίκτυο υπολογιστών; Αρχιτεκτονική επιπέδων πρωτοκόλλων. Δικτυακά πρωτόκολλα

Τι είναι ένα δίκτυο υπολογιστών; Αρχιτεκτονική επιπέδων πρωτοκόλλων. Δικτυακά πρωτόκολλα Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2014-15 Δίκτυα υπολογιστών (και το Διαδίκτυο) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Τι είναι ένα δίκτυο υπολογιστών;

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δίκτυα Υπολογιστών

ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δίκτυα Υπολογιστών ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Δίκτυα Υπολογιστών Στόχοι 1 Να εξηγήσουμε τι είναι τα δίκτυα υπολογιστών, ποιες είναι οι βασικές κατηγορίες τους και ποιες οι πιο συνηθισμένες τοπολογίες

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο πραγματικός κόσμος είναι ένας αναλογικός κόσμος. Όλα τα μεγέθη παίρνουν τιμές με άπειρη ακρίβεια. Π.χ. το ηλεκτρικό σήμα τάσης όπου κάθε

Διαβάστε περισσότερα

Στόχοι. Υπολογιστικά συστήματα: Στρώματα. Βασικές έννοιες [7]

Στόχοι. Υπολογιστικά συστήματα: Στρώματα. Βασικές έννοιες [7] Στόχοι ΕΠΛ 003: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ 1 Να εξηγήσουμε τι είναι τα δίκτυα υπολογιστών, ποιες είναι οι βασικές κατηγορίες τους και ποιες οι πιο συνηθισμένες τοπολογίες τους. Να περιγράψουμε

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 3: Τοπολογίες Δικτύων

Μάθημα 3: Τοπολογίες Δικτύων Μάθημα 3: Τοπολογίες Δικτύων 3.1 Γενικά Με το όρο τοπολογία δικτύου αναφερόμαστε στον τρόπο με τον οποίο συνδέονται οι κόμβοι ενός δικτύου. Οι τοπολογίες διακρίνονται σε φυσικές και λογικές. Οι φυσικές

Διαβάστε περισσότερα

Αριστοµένης Μακρής Εργαστήρια Η/Υ

Αριστοµένης Μακρής Εργαστήρια Η/Υ Επικοινωνίες µεταξύ Η/Υ - ιαδίκτυο Αναλογική Ψηφιακή µετάδοση Αναλογική µετάδοση Ψηφιακή µετάδοση Σειριακή Παράλληλη επικοινωνία Σειριακή επικοινωνία Παράλληλη επικοινωνία Μονόδροµη Ηµίδιπλη Αµφίδροµη

Διαβάστε περισσότερα

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2014-15. Δίκτυα υπολογιστών. (και το Διαδίκτυο)

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2014-15. Δίκτυα υπολογιστών. (και το Διαδίκτυο) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2014-15 Δίκτυα υπολογιστών (και το Διαδίκτυο) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Τι είναι ένα δίκτυο υπολογιστών;

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 7ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 7ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 7ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Για να διεκπεραιωθεί η μεταφορά των πακέτων από την πηγή στον προορισμό μεταξύ των κόμβων του επικοινωνιακού υποδικτύου απαιτείται η

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών I

Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Ε.Παπαπέτρου (Τμ.Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής) MYY703: Δίκτυα Υπολογιστών I 1 / 20 Διάρθρωση 1 Βασικές

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στο διαδίκτυο

Εισαγωγή στο διαδίκτυο Εισαγωγή στο διαδίκτυο Στόχοι κεφαλαίου Περιγραφή των κύριων θεμάτων σχετικά με τα δίκτυα υπολογιστών Αναφορά στα διάφορα είδη δικτύων Περιγραφή των διαφόρων τοπολογιών των τοπικών δικτύων Περιγραφή των

Διαβάστε περισσότερα

STORAGE AREA NETWORK. Σπουδαστές: Δόση Νικολέτα Καρακούση Πελαγία 30/5/2014 1

STORAGE AREA NETWORK. Σπουδαστές: Δόση Νικολέτα Καρακούση Πελαγία 30/5/2014 1 STORAGE AREA NETWORK Σπουδαστές: Δόση Νικολέτα Καρακούση Πελαγία 30/5/2014 1 ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΔΙΚΤΥΟ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (SAN) ΟΡΙΣΜΟΣ ΔΙΚΤΥΟΥ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (SAN) Οποιοδήποτε, υψηλής απόδοσης, δίκτυο

Διαβάστε περισσότερα

Ομότιμα συστήματα p2p systems ΠΡΙΝΕΑ ΜΑΡΙΑ 10 ΕΞΑΜΗΝΟ

Ομότιμα συστήματα p2p systems ΠΡΙΝΕΑ ΜΑΡΙΑ 10 ΕΞΑΜΗΝΟ Ομότιμα συστήματα p2p systems ΠΡΙΝΕΑ ΜΑΡΙΑ 10 ΕΞΑΜΗΝΟ ΠΕΡΙΛΗΨΗ P2P Εναλλακτική λύση των παραδοσιακών συστημάτων κεντρικών Η/Υ Κυριότερα συστήματα:napster κ Gnutella Μελέτη μέτρησης συστημάτων (μέτρηση

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΙΑΙΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΕΝΙΑΙΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΣΠΟΥΔΩΝ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΝΙΑΙΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΣΠΟΥΔΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΕΙ ΚΑΤΑ ΤΟ ΜΕΡΟΣ ΠΟΥ ΑΦΟΡΑ ΤΟ ΛΥΚΕΙΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΙΣΧΥΟΥΝ ΤΟ ΔΕΠΠΣ

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή. Κ. Βασιλάκης

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή. Κ. Βασιλάκης Δίκτυα Υπολογιστών Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή Κ. Βασιλάκης Περίγραμμα Τι είναι το διαδίκτυο Στοιχεία που το συνθέτουν Τρόποι παροχής υπηρεσιών Τι είναι τα πρωτόκολλα Τα άκρα του δικτύου

Διαβάστε περισσότερα

Περίληψη Λαμπρόπουλος

Περίληψη Λαμπρόπουλος Περίληψη Λαμπρόπουλος 1. Αντικείμενο και Περιγραφή της Διατριβής H διδακτορική διατριβή με τίτλο «Σχεδιασμός και υλοποίηση συστήματος διαχείρισης και ενοποίησης διαφορετικών ταυτοτήτων χρηστών σε δίκτυα

Διαβάστε περισσότερα

Σχολή Προγραµµατιστών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών (ΣΠΗΥ) Τµήµα Προγραµµατιστών Σειρά 112

Σχολή Προγραµµατιστών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών (ΣΠΗΥ) Τµήµα Προγραµµατιστών Σειρά 112 Σχολή Προγραµµατιστών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών (ΣΠΗΥ) Τµήµα Προγραµµατιστών Σειρά 112 Πλωτάρχης Γ. ΚΑΤΣΗΣ ΠΝ Γιατί χρησιµοποιούµε δίκτυα? Δίκτυο Σύνολο Η/Υ και συσκευών Συνδεδεµένα µε κάποιο µέσο Stand-alone

Διαβάστε περισσότερα

Γενικές Αρχές. Τεχνολογία ικτύων Επικοινωνιών ΙΙ

Γενικές Αρχές. Τεχνολογία ικτύων Επικοινωνιών ΙΙ Τεχνολογία ικτύων Επικοινωνιών ΙΙ 7.1.1. Γενικές Αρχές 1. Τι ονοµάζεται επικοινωνιακό υποδίκτυο και ποιο είναι το έργο του; Το σύνολο όλων των ενδιάµεσων κόµβων που εξασφαλίζουν την επικοινωνία µεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Δίκτυα Μεταγωγής & Τεχνικές Μεταγωγής Σε Δίκτυα Ευρείας Περιοχής

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Δίκτυα Μεταγωγής & Τεχνικές Μεταγωγής Σε Δίκτυα Ευρείας Περιοχής ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Δίκτυα Μεταγωγής & Τεχνικές Μεταγωγής Σε Δίκτυα Ευρείας Περιοχής Στο σημερινό μάθημα ασχολούμαστε με τις έννοιες: Τεχνικές Μεταγωγής o Μεταγωγή κυκλώματος o Μεταγωγή μηνύματος o Μεταγωγή

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΥΠΟΔΟΜΩΝ, ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ & ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΠΙ ΔΗΛΩΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΞ 4288 /11.08.2015

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΥΠΟΔΟΜΩΝ, ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ & ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΠΙ ΔΗΛΩΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΞ 4288 /11.08.2015 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΥΠΟΔΟΜΩΝ, ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ & ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΠΙ ΔΗΛΩΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΞ 4288 /11.08.2015 Σύμφωνα με: α) τις διατάξεις των άρθρων 123, 124, 135 και 136 του Ν. 4072/2012

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 6: Αρχιτεκτονική TCP/IP

Μάθημα 6: Αρχιτεκτονική TCP/IP Μάθημα 6: Αρχιτεκτονική TCP/IP 6.1 Συσχέτιση OSI και TCP/IP Η αρχιτεκτονική TCP/IP ακολουθεί ένα πρότυπο διαστρωμάτωσης παρόμοιο με το μοντέλο OSI. Η αντιστοιχία φαίνεται στο σχήμα 6.1. Η ονομασία της

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΤΕΣΤ ΣΤΙΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΤΕΣΤ ΣΤΙΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΕΠΑ.Λ. Άμφισσας Σχολικό Έτος : 2011-2012 Τάξη : Γ Τομέας : Πληροφορικής Μάθημα : ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ Διδάσκων : Χρήστος Ρέτσας Η-τάξη : tiny.cc/retsas-diktya2 ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΤΕΣΤ ΣΤΙΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ 7.1-7.2

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΠΟΛΥΜΕΣΑ- ΔΙΚΤΥΑ ΚΥΚΛΟΥ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΠΟΛΥΜΕΣΑ- ΔΙΚΤΥΑ ΚΥΚΛΟΥ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΠΟΛΥΜΕΣΑ- ΔΙΚΤΥΑ ΚΥΚΛΟΥ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ Μάρτιος 1998 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το

Διαβάστε περισσότερα

Ethernet Ethernet ΙΕΕΕ CSMA/CD

Ethernet Ethernet ΙΕΕΕ CSMA/CD Ethernet Τα τοπικά δίκτυα είναι συνήθως τύπου Ethernet ή λέμε ότι ακολουθούν το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3 Ακολουθούν το μηχανισμό CSMA/CD (Πολλαπλή πρόσβαση με Ακρόαση Φέροντος και Ανίχνευση Συγκρούσεων). Πολλαπλή

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα

Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα 5.1 ΤοΠρωτόκολλο ALOHA Αλγόριθµοι επίλυσης συγκρούσεων µε βάση το δυαδικό δένδρο 5.2 ίκτυα Ethernet Πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3 5.3 ίκτυα Token Ring - Πρότυπο ΙΕΕΕ 802.5 Τοπικά ίκτυα 5-1

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Θεωρία

Δίκτυα Θεωρία Δίκτυα Θεωρία 2016-17 Κεφάλαιο 1 1. Ποια είναι τα επίπεδα που χρησιμοποιεί το μοντέλο αναφοράς για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων (OSI); i. Φυσικό Επίπεδο ii. επίπεδο Ζεύξης ή Σύνδεσης Δεδομένων iii.

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογία TCP/IP ΙΑ ΙΚΤΥΩΣΗ- INTERNET. Τεχνολογίες Τηλεκπαίδευσης & Εφαρµογές - Ιούλιος 09 1 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.

Τεχνολογία TCP/IP ΙΑ ΙΚΤΥΩΣΗ- INTERNET. Τεχνολογίες Τηλεκπαίδευσης & Εφαρµογές - Ιούλιος 09 1 http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3. Τεχνολογία TCP/IP ΙΑ ΙΚΤΥΩΣΗ- INTERNET Εφαρµογές - Ιούλιος 09 1 Εισαγωγή στην τεχνολογία TCP/IP Τεχνολογία TCP/IP TCP/IP Πρωτόκολλα TCP/IP ή τεχνολογία TCP/IP ή τεχνολογία ιαδικτύου (Internet)( ιαδίκτυο

Διαβάστε περισσότερα

Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο: Aφορά στην αποστολή και λήψη μηνυμάτων με συγκεκριμένη δομή και με συγκεκριμένα πρωτόκολλα. Ο αποστολέας και ο παραλήπτης

Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο: Aφορά στην αποστολή και λήψη μηνυμάτων με συγκεκριμένη δομή και με συγκεκριμένα πρωτόκολλα. Ο αποστολέας και ο παραλήπτης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο: Aφορά στην αποστολή και λήψη μηνυμάτων με συγκεκριμένη δομή και με συγκεκριμένα πρωτόκολλα. Ο αποστολέας και ο παραλήπτης αναγνωρίζεται από μία μοναδική διεύθυνση

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 2Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 2Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 2Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ 1. Να αναφέρετε μερικές από τις σημαντικότερες εξελίξεις και εφευρέσεις στην ιστορία των συστημάτων επικοινωνίας. Η ανακάλυψη του κινητού τυπογραφικού

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 16: Πολυεκπομπή Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 16: Πολυεκπομπή Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής Τεχνολογία Πολυμέσων Ενότητα # 16: Πολυεκπομπή Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Βασικό Υλικό σε τοπικά Δίκτυα και Network Hosts

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Βασικό Υλικό σε τοπικά Δίκτυα και Network Hosts ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Βασικό Υλικό σε τοπικά Δίκτυα και Network Hosts 2.1. Εισαγωγή Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε ποια είναι τα βασικά μέρη τα οποία απαρτίζουν ένα σύγχρονο τοπικό δίκτυο καθώς και θα περιγράψουμε

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΥΠΟΔΟΜΩΝ, ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ & ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΠΙ ΔΗΛΩΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΞ 3113/19-6-2015

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΥΠΟΔΟΜΩΝ, ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ & ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΠΙ ΔΗΛΩΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΞ 3113/19-6-2015 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΥΠΟΔΟΜΩΝ, ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ & ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΠΙ ΔΗΛΩΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟΦΑΣΗ ΕΞ 3113/19-6-2015 Σύμφωνα με: α) τις διατάξεις των άρθρων 123, 124, 135 και 136 του Ν. 4072/2012

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ B ΤΕΤΡΑΜΗΝΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ B ΤΕΤΡΑΜΗΝΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ Σχολικό Έτος : 2012-2013 Τάξη : B Τομέας : Πληροφορικής Μάθημα : ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ι - Θεωρία Διδάσκων : Χρήστος Ρέτσας Η-τάξη : tiny.cc/retsas-diktya1 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ B ΤΕΤΡΑΜΗΝΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ Ονοματεπώνυμο :...

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα ΙΙ. Κεφάλαιο 7

Δίκτυα ΙΙ. Κεφάλαιο 7 Δίκτυα ΙΙ Κεφάλαιο 7 Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται ο τρόπος επικοινωνίας σε ένα δίκτυο υπολογιστών. Το κεφάλαιο εστιάζεται στο Επίπεδο Δικτύου του OSI (το οποίο είδατε στο μάθημα της Β Τάξης). Οι βασικές

Διαβάστε περισσότερα

5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl)

5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl) 5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl) 1 / 36 Το DSL προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων Digital Subscriber Line (Ψηφιακή Συνδρομητική Γραμμή) και στην ουσία αποτελεί μια τεχνολογία που

Διαβάστε περισσότερα

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Υπολογιστών. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Υπολογιστών. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ Δίκτυα Υπολογιστών Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές Γενικά Διδάσκουσα: Ελένη Αικατερίνη Λελίγκου Γραφείο ΖΑ202. Ε-mail: e.leligkou@puas.gr

Διαβάστε περισσότερα

7.2.2 Σχέση OSI και TCP/IP

7.2.2 Σχέση OSI και TCP/IP Κεφάλαιο 7 7.2.2 Σχέση OSI και TCP/IP Σελ. 226-230 Γεώργιος Γιαννόπουλος ΠΕ19, ggiannop (at) sch.gr ΕΣΠΕΡΙΝΟ ΕΠΑΛ Κομοτηνής http://diktya-epal-g.ggia.info/ Γνωστό μοντέλο OSI διασύνδεσης ανοικτών συστημάτων.

Διαβάστε περισσότερα

α. Συνόδου β. Μεταφοράς γ. Δικτύου δ. Διασύνδεσης δεδομένων ε. Φυσικού Επιπέδου (Μονάδες 5)

α. Συνόδου β. Μεταφοράς γ. Δικτύου δ. Διασύνδεσης δεδομένων ε. Φυσικού Επιπέδου (Μονάδες 5) ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ / ΕΠΑΛ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 30/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Ι. ΜΙΧΑΛΕΑΚΟΣ, Α. ΙΛΕΡΗ ΘΕΜΑ Α Α1. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν γράφοντας δίπλα στο

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή. Κ. Βασιλάκης

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή. Κ. Βασιλάκης Δίκτυα Υπολογιστών Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή Κ. Βασιλάκης Περίγραμμα Τι είναι το διαδίκτυο Στοιχεία που το συνθέτουν Τρόποι παροχής υπηρεσιών Τι είναι τα πρωτόκολλα Τα άκρα του δικτύου

Διαβάστε περισσότερα