ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Transcript

1 Οικονοµικό Πανεπιστήµιο Αθηνών Τµήµα ιοικητικής Επιστήµης & Τεχνολογίας ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Κεφάλαιο 10 ίκτυα Γιώργος Γιαγλής

2 Περίληψη Κεφαλαίου 10 Τεχνολογίες Μετάδοσης εδοµένων Ενσύρµατη µετάδοση Aσύρµατη µετάδοση ίκτυα Υπολογιστικών Συστηµάτων ιαδίκτυο World Wide Web (WWW) Κινητή και Ασύρµατη Επικοινωνία Τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας Τεχνολογίες ασύρµατης δικτύωσης 2

3 Εισαγωγή στα ίκτυα Στις µέχρι τώρα συζητήσεις µας έχουµε επικεντρωθεί στο εσωτερικό και τον τρόπο λειτουργίας ενός υπολογιστή Όταν συνδέουµε υπολογιστικά συστήµατα µεταξύ τους δηµιουργούµε δίκτυα υπολογιστών ώστε αυτά να µπορούν να επικοινωνήσουν και να ανταλλάξουν δεδοµένα µεταξύ τους. Από µερικούς υπολογιστές στο ίδιο κτίριο (τοπικά δίκτυα)......µέχρι εκατοµµύρια υπολογιστές (Internet) 3

4 Τεχνολογίες µετάδοσης δεδοµένων Η δικτύωση δυο ή περισσότερων υπολογιστών απαιτεί αµφίδροµη επικοινωνία (ανταλλαγή δεδοµένων) είτε ενσύρµατα (µέσα από κάποιο καλώδιο) είτε ασύρµατα (διαµέσου του αέρα). Χαρακτηριστικά δικτύωσης ταχύτητα µετάδοσης που καθορίζει την ποσότητα πληροφορίας που µπορεί να µεταφερθεί στη µονάδα του χρόνου (bit ανά δευτερόλεπτο, bits per second, bps) κόστος ανάπτυξης της υποδοµής για την τηλεπικοινωνιακή σύνδεση, κόστος χρήσης της πολιτική χρέωσης (ανάλογα µε το χρόνο χρήσης, ανάλογα µε τον όγκο δεδοµένων που µεταδίδονται, σταθερή) 4

5 Ενσύρµατη µετάδοση Αν οι υπολογιστές βρίσκονται κοντά ο ένας στον άλλο, για παράδειγµα εντός του ίδιου κτιρίου, η µετάδοση γίνεται συνήθως µέσω καλωδίων µεταφοράς δεδοµένων συνεστραµµένα ζεύγη (twisted pair) χάλκινων καλωδίων οµοαξονικά καλώδια (coaxial cables) οπτικές ίνες (fiber optic) Οι οπτικές ίνες έχουν υψηλότερες ταχύτητες µεταφοράς και είναι φθηνότερες 5

6 Ενσύρµατη µετάδοση - Ethernet Η πιο ευρέως χρησιµοποιούµενη τεχνολογία για τη διασύνδεση υπολογιστών σε τοπικά δίκτυα είναι το Ethernet 6

7 Ενσύρµατη µετάδοση - ιασύνδεση Αποµακρυσµένων Υπολογιστών Αν οι υπολογιστές βρίσκονται σε µεγάλη απόσταση χρησιµοποιείται κάποιο δηµόσιο δίκτυο µεταφοράς πληροφοριών ηµόσιο δίκτυο µεταφοράς δεδοµένων (Public Switched Data Network, PSDN) Τηλεφωνικό δίκτυο (Public Switched Telephone Network, PSTN) Τηλεφωνική σύνδεση (dial-up connection) 57,6 Kbps ή 115,2 Kbps η τηλεφωνική γραµµή παραµείνει κατειληµµένη Χρονοχρέωση Σύνδεση DSL (digital subscriber line ή ψηφιακή γραµµή συνδροµητή) 1-24 Mbps η τηλεφωνική γραµµή παραµείνει ελέυθερη ογκοχρέωση και σταθερή χρέωση 7

8 Ενσύρµατη µετάδοση - Είδη DSL συµµετρικό DSL (symmetric DSL, SDSL) [ταχύτητα download = ταχύτητα upload] ασυµµετρικό DSL (asymmetric DSL, ADSL) [ταχύτητα download > ταχύτητα upload] 8

9 Ενσύρµατη µετάδοση - Modem Tα σήµατα των υπολογιστών είναι ψηφιακά (0 και 1) Οι τηλεφωνικές γραµµές είναι αναλογικές (κυµατοµορφές διαφορετικών συχνοτήτων) Modem (modulator-demodulator, διαµορφωτήςαποδιαµορφωτής), µετατρέπει το αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα Ανάλογα µε το είδος της σύνδεσης dial-up modem ISDN modem DSL modem 9

10 ίκτυα υπολογιστικών συστηµάτων 10

11 ίκτυα υπολογιστικών συστηµάτων Τοπικά ίκτυα (Local Area Networks ή LAN) γεωγραφική απόσταση κάποιων εκατοντάδων µέτρων (π.χ. πανεπιστήµιο, επιχείρηση, σπίτι) Ethernet Κλειστά Ασύρµατα Τοπικά ίκτυα (Wireless LAN, WLAN) γεωγραφική απόσταση κάποιων εκατοντάδων µέτρων (π.χ. πανεπιστήµιο, επιχείρηση, σπίτι) WiFi Ανοικτά 11

12 ίκτυα υπολογιστικών συστηµάτων Ευρεία ίκτυα (Wide Area Networks, WAN). Ενσύρµατα (οπτικές ίνες) ή ασύρµατα (δορυφόρος) υπολογιστές σε οποιαδήποτε απόσταση Ανοικτά (Internet) ή κλειστά (εταιρικά δίκτυα) Μητροπολιτικά ίκτυα (Metropolitan Area Networks ή MAN) ιασυνδέουν υπολογιστές που βρίσκονται σε απόσταση µέχρι κάποιες δεκάδες χιλιόµετρα (στα όρια µιας πόλης) Κυρίως Ασύρµατα WiMAX Ανοικτά Προσωπικά ίκτυα (Personal Area Networks ή PAN) ιασυνδέουν συσκευές (όχι δηλαδή κατ ανάγκη υπολογιστές) σε απόσταση µερικών εκατοστών έως µερικών µέτρων Ασύρµατα IrDA, Bluetooth, NFC, RFID... 12

13 ιαδίκτυο (Internet) ιαδίκτυο = ένα δίκτυο δικτύων υπολογιστών (Global Area Network, GAN) ίκτυο µεταγωγής πακέτων (packet switching), οι πληροφορίες που µεταδίδονται στο δίκτυο χωρίζονται σε ανεξάρτητα µεταξύ τους τµήµατα (τα πακέτα), τα οποία δροµολογούνται πιθανά από διαφορετικές διαδροµές µέσα στο δίκτυο και επανασυντίθενται στον προορισµό τους πρωτόκολλο TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol) Το TCP πρωτόκολλο πραγµατοποιεί τη διάσπαση/ επανασύνθεση της πληροφορίας σε πακέτα Το IP πρωτόκολλο δροµολογεί τα πακέτα από τον αποστολέα στον παραλήπτη 13

14 Η διεύθυνση ΙΡ Κάθε υπολογιστής έχει µια µοναδική διεύθυνση που ονοµάζεται διεύθυνση IP (IP address) IPv4, η διεύθυνση έχει µέγεθος 4 byte (32 bit) π.χ IPv6, η διεύθυνση έχει µέγεθος 16 byte (128 bit) IP διεύθυνση κάθε κόµβου µπορεί να είναι είτε στατική είτε δυναµική Επειδή είναι δύσκολο να θυµόµαστε τις ΙΡ έχουµε τα ονόµατα περιοχών (domain name) περιοχή ανώτερου επιπέδου (top level domain, TLD).com (επιχειρήσεις).edu (εκπαίδευση).org (για µη κερδοσκοπικές οργανώσεις).gr για την Ελλάδα.eu για την Ευρωπαϊκή Ένωση 14

15 World Wide Web (WWW) Ο Παγκόσµιος Ιστός (WWW) είναι η πιο γνωστή εφαρµογή του Internet ο Ιστός είναι ένα σύστηµα οργάνωσης πληροφοριών που χρησιµοποιεί το Internet σαν υποδοµή για να παρέχει πρόσβαση σε αρχεία υπερκειµένου (hypertext) Το υπερκείµενο είναι ένα κείµενο το οποίο δε χρειάζεται να διαβαστεί γραµµικά. Αντίθετα, ο αναγνώστης του µπορεί να πλοηγηθεί σε αυτό χρησιµοποιώντας υπερσυνδέσµους (hyperlinks) Η έννοια «κείµενο» πρέπει εδώ να ερµηνευτεί διασταλτικά ως κάθε πιθανή µορφή πληροφορίας (κείµενο, εικόνες, ήχος, βίντεο και άλλα) Για την πρόσβαση στον Ιστό χρειάζεται ένα λογισµικό που ονοµάζεται περιηγητής ιστού (web browser) 15

16 World Wide Web (WWW) ιστοσελίδες (web pages) = σελίδες υπερκειµένων ιστοσελίδες είναι γραµµένες σε γλώσσα µορφοποίησης HTML (HyperText Markup Language) η µεταφορά των ιστοσελίδων γίνεται µέσω του πρωτόκολλου HTTP (HyperText Trasnfer Protocol). Το HTTP χρησιµοποιεί ένα τρόπο διευθυνσιοδότησης των ιστοσελίδων που ονοµάζεται Ενιαίος Εντοπιστής Πόρων (Uniform Resource Locator ή URL) URL αποτελείται από 4 µέρη: τη µέθοδο τον εξυπηρετητή τη θύρα πρόσβασης (προαιρετικό) τη διαδροµή ΜΕΘΟ ΟΣ :// ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΤΗΣ : ΘΥΡΑ / ΙΑ ΡΟΜΗ http :// el.wikipedia.org / wiki/url 16

17 Τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας Η βασική δικτυακή υποδοµή στην οποία βασίζονται οι κινητές επικοινωνίες (τόσο φωνής όσο και δεδοµένων) είναι τα κυψελωτά δίκτυα (cellular networks) ικτύο από σταθµούς βάσης (κεραίες κινητής τηλεφωνίας) που λειτουργούν ως ποµποί και δέκτες ραδιοσηµάτων Οι κυψέλες είναι οργανωµένες µε τέτοιο τρόπο, ώστε κάθε µια να εξυπηρετείται από ένα σταθµό βάση ο οποίος χρησιµοποιεί διαφορετική ραδιοσυχνότητα από τους γειτονικούς του Καθώς ο χρήστης µετακινείται στο χώρο, µπορεί να αλλάζει κυψέλες οπότε η κλήση του µεταβιβάζεται αυτόµατα (handover) στη συχνότητα του νέου σταθµού βάσης Η κυψελοειδής αρχιτεκτονική επιτρέπει την επαναχρησιµοποίηση των ραδιοσυχνοτήτων που αποτελούν πεπερασµένο πόρο τεχνολογίες µεταγωγής πακέτων (packet switching) τεχνολογίες µεταγωγής κυκλώµατος (circuit switching) 17

18 Γενιές ικτύων Κινητής Τηλεφωνίας 1970: Advanced Mobile Phone Systems (AMPS) - δικτύα πρώτης γενιάς (δίκτυα 1G) Αναλογικά αρχές δεκαετίας του 1990: δίκτυα δεύτερης γενιάς (2G), αρχικά για υπηρεσίες φωνητικής επικοινωνίας. αποστολή δεδοµένων µε ρυθµό απoστολής είναι στα 14.4 Kbps πρότυπα δικτύων δεύτερης γενιάς είναι το ΤDMA (Time Division Multiple Access) και το GSM (Global System for Mobile communications) για πρόσβαση σε ιαδικτυακό περιεχόµενο και εφαρµογές αναπτύχθηκε το πρωτόκολλο WAP (Wireless Application Protocol) µέσα δεκαετίας 1990: δίκτυα 2,5ης γενιάς (2,5G) Ανάπτυξη επικοινωνιών δεδοµένων µε τη τεχνολογία GPRS (General Packet Radio Service) τέλος δεκαετίας 1990: δίκτυα τρίτης γενιάς (3G) υποστηρίζουν υπηρεσίες µεταφοράς δεδοµένων µε τεχνολογία µεταγωγής πακέτων πάνω από κυψελωτά δίκτυα ταχύτητες µετάδοσης δεδοµένων 144 Kbps / 384 Kbps / 2 Mbps Τεχνολογίες W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), γνωστή και ως τεχνολογία UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), και CDMA x 18

19 Τεχνολογίες Ασύρµατης ικτύωσης Προσωπικό Εύρος Κάλυψης (PAN) Bluetooth, ZigBee, NFC Μεσαίο Εύρος Κάλυψης (LAN) IEEE WLAN or WiFi Μεγάλο Εύρος Κάλυψης (MAN) ΙΕΕΕ ή WiMAX 19

20 BLUETOOTH Βluetooth Ασύρµατο πρότυπο επικοινωνίας περιορισµένου γεωγραφικού εύρους το οποίο επιτρέπει τη δηµιουργία προσωπικών δικτύων (PAN) µεταξύ µιας µεγάλης ποικιλίας ηλεκτρονικών συσκευών (υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, PDA, εκτυπωτές, κτλ) Χρησιµοποιείται τόσο για φωνητική επικοινωνία όσο και για µετάδοση δεδοµένων Το περίεργο όνοµα του πρωτοκόλλου προέρχεται από ένα Βίκινγκ βασιλιά της ανίας, τον Harald Blatand ή Harold Bluetooth Το πρωτόκολλο σχεδιάστηκε από την Ericsson Mobile Communications και αναπτύχθηκε από την Ericsson µαζί µε τις εταιρίες Intel, IBM, Nokia και Toshiba. 20

21 ZIGBEE ZigBee Ασύρµατο πρότυπο επικοινωνίας για δηµιουργία προσωπικών δικτύων (PAN) υποστηρίζει τη διασύνδεση πολλών κόµβων σε τοπολογία πλέγµατος έχει σχεδιαστεί για εφαρµογές που απαιτούν χαµηλές απαιτήσεις κατανάλωσης και δεν έχουν ανάγκη για υψηλές ταχύτητες µεταφοράς δεδοµένων. 21

22 NFC (near field communications) NFC πρωτόκολλο που έχει αναπτυχθεί σαν επέκταση του RFID κυρίως για ενσωµάτωση σε φορητές συσκευές, όπως κινητά τηλέφωνα βασικές εφαρµογές είναι η διεξαγωγή πληρωµών (για παράδειγµα, λειτουργία του κινητού τηλεφώνου σαν ένα ψηφιακό πορτοφόλι) 22

23 Τοπικά Ασύρµατα ίκτυα (WLANs) Γνωστό και ως Wi-Fi (802.11b) Παρέχει ασύρµατη πρόσβαση σε δίκτυο δεδοµένων βάσει ραδιοσυχνοτήτων Υπάρχοντα πρότυπα a, 80211b, g κ.α. ιαφορετικές συχνότητες και δυνατότητες επικοινωνίας Βασικά Συστατικά Σηµείο Ασύρµατης Πρόσβασης Κάρτα Ασύρµατης Πρόσβασης Mbps / sec 23

24 WIMAX WiMAX αποδεκτό από το ΙΕΕΕ τον εκέµβριο του 2001 υπό την ονοµασία ΙΕΕΕ έχει ως στόχο τη δηµιουργία ενός µητροπολιτικού δικτύου το οποίο θα προσφέρει ευρυζωνική πρόσβαση στο ιαδίκτυο µε ασύρµατο τρόπο καλύπτοντας µεγάλες γεωγραφικές αποστάσεις που δεν µπορούν να καλυφθούν από τα WLAN (αποστάσεις µερικών δεκάδων χιλιοµέτρων) να ολοκληρώσει διάσπαρτα ασύρµατα τοπικά δίκτυα πρότυπου σε ένα ενιαίο ασύρµατο δίκτυο να δηµιουργήσει ευρυζωνικά δίκτυα σε περιοχές που δεν είναι δυνατή ή οικονοµικά συµφέρουσα η εγκατάσταση ενσύρµατων γραµµών DSL (wireless DSL) 24

25 Σύγκριση χαρακτηριστικών προτύπου και