ίκτυα Μεταγωγής και Πρόσβαση στο ίκτυο Ενότητα Η

Transcript

1 Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Αρχειονοµίας Βιβλιοθηκονοµίας ίκτυα Η/Υ ίκτυα Μεταγωγής και Πρόσβαση στο ίκτυο Ενότητα Η ρ. Ε. Μάγκος Τι είναι το ιαδίκτυο (Internet); 1. Πρώτη προσέγγιση («εσωτερικά»): Ποια είναι η οµή τουinternet; Υλικό (hardware), Λογισµικό (Software), Τρόποι Σύνδεσης (Tοπολογίες, µέσα µετάδοσης, δικτυακές συσκευές, ) Τεχνολογίες επικοινωνίας (πρωτόκολλα επικοινωνίας, τεχνικές µεταγωγής, ) 2. εύτερη προσέγγιση («εξωτερικά», απ τη σκοπιά του χρήστη): Ποιες είναι οι υπηρεσίες που παρέχει το Internet; Κατανεµηµένες Εφαρµογές (π.χ. Web, Ε-mail, ) Υπηρεσίες Client-Server Υπηρεσίες P2P

2 Α Προσέγγιση: οµή τουinternet Το Internet είναι ένα παγκόσµιο δίκτυο που διaσυνδέει εκατοµµύρια υπολογιστικές διατάξεις hosts, end systems, desktop PC, φορητούς υπολογιστές (επονοµαζόµενοι) Servers, PDA, κινητά τηλέφωνα, στις οποίες «εκτελούνται» δικτυακές εφαρµογές, web, , µέσω κατάλληλων επικοινωνιακών ζεύξεων Οπτική Ίνα, Χαλκός, Ραδιοκύµατα, Μικροκύµατα, ακολουθώντας ένα προκαθορισµένο σύνολο πρωτοκόλλων Μοντέλο TCP-IP Ορισµένα «κοµµάτια» του Internet

3 B Προσέγγιση: Περιγραφή Υπηρεσιών Το Internet επιτρέπει σε κατανεµηµένες εφαρµογές (distributed applications), οι οποίες εκτελούνται στους hosts, να ανταλλάσσουν δεδοµένα µεταξύ τους. Πλοήγηση στο Web, , αποµακρυσµένη σύνδεση, audio video streaming, Distributed games Ανταλλαγή Αρχείων P2P, Internet telephony, οµή τουinternet Ακραίο ίκτυο Εφαρµογές και hosts ίκτυο Κορµού ροµολογητές Προώθηση τµηµάτων πληροφορίας (Μεταγωγή «πακέτων») ίκτυο από ίκτυα Ιεραρχία ISP (Παροχείς Υπηρεσιών Internet) Πρόσβαση στο ίκτυο Πρόσβαση στο ίκτυο (π.χ. dial-up, DSL, ISDN, Πρόσβαση LAN,..)

4 Το «ακραίο» ίκτυο (Network Edge): Εφαρµογές και Hosts Το «ακραίο» ίκτυο (Network Edge): Εφαρµογές και Hosts Οι υπολογιστικές διατάξεις στα «άκρα» του Internet ονοµάζονται και hosts επειδή «φιλοξενούν» (hosting), δηλ. εκτελούν δικτυακές εφαρµογές (π.χ. πρόγραµµα web server) Συνήθως διακρίνονται σε πελάτες (clients) και εξυπηρετητές (servers). Τυπικά, οι πελάτες είναι desktop PC, PDA κ.λ.π, ενώ οι εξυπηρετητές είναι «ισχυροί» υπολογιστές που παρέχουν υπηρεσίες όπως web hosting, κ.λ.π Αλλάκαιτοδικτυακόλογισµικό συχνά διακρίνεται σε προγράµµαταπελάτες (client program) και προγράµµατα-διακοµιστές (server programs) Αντιδιαστολή µε Peer to Peer (P2P)

5 To ίκτυο Κορµού (Network Core) To ίκτυο Κορµού (Network Core) Το ίκτυο Κορµού αποτελείται από δίκτυα πλήρως διασυνδεδεµένων δροµολογητών, (συνδέσεις σηµείο προς σηµείο -point to point). Βασικό ερώτηµα -1: πώς µεταφέρονται τα δεδοµένα εντός του δικτύου; Μεταγωγή Κυκλώµατος Μεταγωγή Πακέτου Βασικό ερώτηµα -2: Σε ποιόν ανήκουν, και ποιος διαχειρίζεται το δίκτυο δροµολογητών που συνιστούν το ίκτυο Κορµού; Το Ιεραρχικό σύστηµα τωνπαρόχων Υπηρεσιών Internet (ISP)

6 A Switching Network Μεταγωγή Κυκλώµατος Μεταγωγή Κυκλώµατος: εσµεύονται πόροι «απ άκρη σ άκρη» (end to end), a priori Απαιτείται εγκατάσταση σύνδεσης Αποκλειστικοί (dedicated) πόροι = όχι κοινή χρήση Όλα τα πακέτα ακολουθούν το ίδιο δροµολόγιο

7 Μεταγωγή Κυκλώµατος: Πλεονεκτήµατα & Μειονεκτήµατα Πλεονεκτήµατα 1. Εγγυηµένο Εύρος Ζώνης Ιδανικό για υπηρεσίες πραγµατικού χρόνου (π.χ. video / audio streaming) 2. Τα πακέτα φθάνουν µε τησωστήσειρά. Μειονεκτήµατα 1. Το εύρος µοιράζεται µεταξύ των χρηστών του δικτύου 2. Χαµένη χωρητικότητα, όταν οι hosts είναι «σιωπηλοί». Data Burst Wasted Wasted Time Μεταγωγή Πακέτου (Α) Κάθε πακέτο µπορεί να ακολουθήσει διαφορετικό δροµολόγιο Αυτοδύναµο πακέτο εν απαιτείται εγκατάσταση σύνδεσης

8 Μεταγωγή Πακέτου (Β) Οι χρήστες χρησιµοποιούν τους ίδιους πόρους του δικτύου. Ανταγωνισµός για τη δέσµευση των πόρων Αν ένας µόνον κόµβος µεταδίδει, µεταδίδει µε όλητηδιαθέσιµη χωρητικότητα Μεταγωγή Πακέτου - Πλεονεκτήµατα Καλύτερη χρήση της χωρητικότητας του µέσου µετάδοσης. Περισσότεροι χρήστες µπορούν να χρησιµοποιήσουν τους ίδιους πόρους. Κάθε πακέτο εξασφαλίζει µετάδοση µε ρυθµό µετάδοσης ίσο µε τονρυθµό που υποστηρίζει το δίκτυο. Καλύτερη αξιοποίηση του υποδικτύου που παρεµβάλλεται. Στη µεταγωγή αυτοδύναµου πακέτου, τα πακέτα µπορούν να ακολουθούν διαφορετικά δροµολόγια (π.χ. λόγω υψηλού φόρτου) Σε περίπτωση εσφαλµένης σύνδεσης-µετάδοσης, αρκεί µόνον να επαναµεταδοθεί το πακέτο που έφθασε εσφαλµένα. Data Burst Other Host Other host Time

9 Μεταγωγή Πακέτου- Μειονεκτήµατα Αν τα συνολικά πακέτα που κυκλοφορούν στο δίκτυο είναι περισσότερα από τη συνολική χωρητικότητα του δικτύου - συµφόρηση (congestion), τότε κάποια πακέτα πρέπει να αναµείνουν στην ουρά, προκειµένου να µεταδοθούν. Καθυστέρηση (queuing delays) Μη εγγυηµένη µετάδοση (εάν η ουρά γίνει πλήρης) Ακαταλληλότητα για εφαρµογές πραγµατικού χρόνου (π.χ. τηλεφωνία) Επιπλέον πολυπλοκότητα για τη: δροµολόγηση κάθε πακέτου, βάσει της διεύθυνσης IP του πακέτου συναρµολόγηση των πακέτων όταν φθάνουν στον παραλήπτη. Μεταγωγή Πακέτου µε Νοητό Κύκλωµα (Virtual Circuit) Τα δεδοµένα χωρίζονται σε πακέτα, πριν την αποστολή. Εγκαθίστανται κυκλώµατα όσο διαρκεί η µετάδοση. Τα κυκλώµατα αυτά δεν είναι αποκλειστικά εν τίθεται θέµα επανασυναρµολόγησης των πακέτων από τον παραλήπτη, αφού όλα φθάνουν στη σωστή σειρά.

10 ίκτυα Κορµού και ISPs Internet: ιαδίκτυο ίκτυο Από ίκτυα Η Ιεραρχική οµή του Internet ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα Στο Κέντρο (Κορυφή) της Ιεραρχίας τα λεγόµενα ίκτυακορµού του Internet (ISP Επιπέδου 1 ISP Tier 1) π.χ. UUnet, DANTE, Sprint, EUROPAnet, Έχουν συνήθως ηπειρωτική εµβέλεια Υψηλοί ρυθµοί µετάδοσης (1+ Gbps συνδέσεις) Αποτελούν ISP για δίκτυα κατωτέρων επιπέδων (επί πληρωµή) Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP

11 ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα ISP Tier-2: Μικρότερης Εµβέλειας (π.χ εθνική- national) Συνδέονται µε έναν ή περισσότερους ISP Tier-1, καθώς και µε άλλους ISP Tier-2 Tier-2 ISP pays tier-1 ISP for connectivity to rest of Internet tier-2 ISP is customer of tier-1 provider Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISPs also peer privately with each other, interconnect at NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα Tier-3 ISP (Τοπικοί Παροχείς) Το πιο «κοντινό» σηµείο πρόσβασης στα τερµατικά συστήµατα Local and tier- 3 ISPs are customers of higher tier ISPs connecting them to rest of Internet local ISP local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier 1 ISP local ISP Tier-2 ISP NAP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier-2 ISP local ISP

12 Case Study: Το Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Case Study: Σύνδεση του Παν. Θεσσαλίας µε το Internet

13 Το δίκτυο Ε ΕΤ - ΙΙ Case: Το ίκτυο Κορµού της Fοrthnet

14 Case: Το ίκτυο Κορµού της Otenet To ίκτυο Κορµού UUNet (Η.Π.Α) (tier-1)

15 Σύνδεση UUNET µε άλλα ίκτυα Κορµού (tier-1) UUNET Europe

16 Overview of the Internet (Tanenbaum) Πρόσβαση στο ίκτυο Πώς τα τερµατικά συστήµατα (hosts, end systems) συνδέονται στον δροµολογητή του «ακραίου» ικτύου; Αστική Πρόσβαση (Residential Access) Πρόσβαση από το σπίτι Εταιρική Πρόσβαση (Corporate Access) Πρόσβαση από το LAN της Επιχείρησης/Οργανισµού/Ιδρύµατος Κινητή Πρόσβαση (Mobile Access) Ασύρµατη Πρόσβαση από Φορητό υπολογιστή ή/και µέσω Κινητού Τηλεφώνου

17 Αστική Πρόσβαση (Residential Access) Αποµακρυσµένη Τηλεφωνική Σύνδεση (Dial-Up), µέσω του Αναλογικού Τηλεφωνικού ικτύου (PSTN) Έως 56Kbps σύνδεση µε τον δροµολογητή του ISP ISDN: Ψηφιακό ίκτυο Ενοποιηµένων Υπηρεσιών (Intergrated Services Digital Network) Ρυθµοί Μετάδοσης 64 Kbps -128 Kbps (BRI) DSL: Ψηφιακή Γραµµή Συνδροµητή (Digital Subscriber Line) Έως 1 Mbps για τη σύνδεση Σπίτι -> ροµολογητής (upload) Έως 10 Mbps για τη σύνδεση ροµολογητής -> Σπίτι (download) Αστική Πρόσβαση: Dial-Up µέσω PSTN Central Office Modem Circuit Switch ISP POP Modem Pool Internet Backbone Router

18 Αστική Πρόσβαση: Dial-Up µέσω PSTN Figure 6.8: The PSTN: Mostly Digital with Analog Local Loops Today s Telephone Network: Predominantly Digital Local Loop (Analog) Switch (Digital) Local Loop (Digital) Residential Telephone (Analog) Switch (Digital) Trunk Line (Digital) Switch (Digital) PBX (Digital) ftp://ftp.prenhall.com/pub/be/mis/panko4e/4c06r2.ppt

19 ADSL: Ψηφιακή Γραµµή Συνδροµητή (Digital Subscriber Line) Χρήση απλού τηλεφωνικού καλωδίου (χαλκός, CAT3) Έως 1 Mbps για τη σύνδεση Σπίτι -> ροµολογητής Στην πράξη: έως 256 Kbps Έως 8 Mbps για τη σύνδεση ροµολογητής -> Σπίτι Στην πράξη: έως 1,5 Mbps ADSL: Πολυπλεξία FDM (1 MHz εύρος ζώνης των τηλ. Καλωδίων) 0 khz - 4 khz για κανονικές τηλεφωνικές κλήσεις (full duplex) 4 khz - 50 khz for «ανέβασµα (uploading) 50 khz - 1 MHz για «κατέβασµα» (downloading) Ενδεικτικά Τιµολόγια DSL (Μάιος 2004) Μηνιαία Συνδροµή, Απεριόριστη Πρόσβαση

20 Typical ADSL equipment configuration (Tanenbaum -Figure 2-29) 1

21 Εύρος Ζώνης και Απόσταση (Tanenbaum) «Ταχύτητα» Μετάδοσης και Λήψης

22 Κινητή Πρόσβαση (Mobile Access) Aσύρµατη Πρόσβαση (Wireless Access) Ασύρµατη Πρόσβαση στο router µέσω Bluetooth (IEEE ) Wi-Fi (IEEE ) Wi-MAX (IEEE ) Ασύρµατη Πρόσβαση από το Κινητό ή Φορητό µέσω GSM/GPRS & WAP (Κινητό) Mέσω GSM/GPRS (Φορητός-notebook) Μέσω των τεχνολογιών 3ης Γενιάς (3G ή UMTS) Εταιρική Πρόσβαση (Corporate Access) Κάθε τερµατικό σύστηµα (end system) στο LAN (π.χ Ethernet) συνδέεται στον δροµολογητή του LAN και από εκεί στον δροµολογητή του ISP µέσω: Σύνδεσης ISDN ή DSL Πρόσβασης µε Μισθωµένη Γραµµή (Leased Line) Αµερική: Γραµµές T1 (1.544 Mbps) T4 ( Mbps) Ευρώπη: Γραµµές Ε1 (2048 Mbps) E5 ( Mbps) Οπτική Ίνα (1-10 Gbps), ή ορυφορικής Πρόσβασης,

23 Εταιρική Πρόσβαση (Corporate Access) ΑναλογικάήΨηφιακάδεδοµένα σε ψηφιακό σήµα Γραµµή T1: Πολυπλεξία TDM 24 κανάλια των 64Κbps έκαστο Πολυπλεξία στο SONET

24 Οι ρυθµοί µετάδοσης στο SONET και το SDH Japan