Πίνακας Περιεχομένων Περιεχόμενα Κεφαλαίου 1 Ε ισ α γω γή...1 1.1 Επικοινω νιακές ανά γκ ες...2 1.2 Από Κ εντρικές σε Κ ατανεμημένες Λ ειτουργικές Δ ο μ έ ς...3 1.2.1 Κ ατανεμημένη Ε πεξεργασία και το Π αράδειγμα Π ελάτη - Εξυπηρετητή... 5 1.2.2 Η ανάγκη για σύνδεση στα επίπεδα L A N /M A N /W A N...6 1.2.3 Α ύξηση της κίνησης μεταξύ τω ν τοπικών δικτύω ν...7 1.2.4 Η αρχή του επιταχυνόμενου εύρους ζώ νης... 8 1.3 Η ιστορία τω ν τηλεπικοινωνιακών δικτύω ν...9 1.3.1 Τηλεφω νικά δ ίκ τυ α... 10 1.3.2 Δ ίκτυα Υ πολογιστώ ν...15 1.3.3 Ά λλες τεχνολογίες δικτύω σης... 18 1.4 Η εξέλιξη του Διαδικτύου (Internet)... 19 1.5 Α νάγκη για ένα διαμοιραζόμενο μέσο... 22 1.6 Διάφοροι τρόποι διασύνδεσης... 27 1.7 Δίκτυα π ολυμ έσ ω ν...30 1.8 Υ πηρεσίες δικτύων ευρείας ζώ νη ς...33 1.9 Έ να παράδειγμα: Μ ετάδοση Φωνής Μέσω Δικτύων Π α κ έτω ν...36 Περιεχόμενα Κεφαλαίου 2 Δίκτυα Μ εταγωγής Π α κ έτω ν... 41 2.1 Ε ισ αγω γή...41 2.2 Βασική λειτουργία...41 2.3 Μ έθοδοι μεταγωγής πακέτου...44 2.4 Δ ρομολόγηση...46 2.5 Α ρχές λειτουργίας πρω τοκόλλω ν... 47 2.6 Η αρχιτεκτονική του πρωτοκόλλου T C P/IP... 48 2.6.1 T C P... 49 2.6.2 U D P...50 2.6.3 IP και IP v6... 50 2.7 Μ εταφορά πακέτων δεδομένων στο TCP/IP...52 2.8 Εφαρμογές T C P /IP...55 2.9 Πρότυπα στο In tern et...56 2.10 Η αρχιτεκτονική Π ρωτοκόλλων του O SI... 58 2.11 Δ ιαδικτύω σ η...59 2.11.1 Π αράδειγμα διαδικτύω σης... 60 2.12 Έ λεγχος σ υμφ όρησης...64 2.12.1 Τ α αποτελέσματα της συμφόρησης...64 2.12.2 Ιδεατή απόδοση...66 2.12.3 Π ρακτική συμπεριφορά... 67
iv Σύγχρονα Τηλεπικοινωνιακά και Δικτυακά Πρωτόκολλα 2. I 3 Έ λεγχος σ υμφόρησης... 69 2.13.1 Πίεση προς τα π ίσ ω...69 2.13.2 Π ακέτα π ν ιγ μ ο ύ... 69 2.13.3 Υ πονοούμενη Σηματοδοσία Συμφόρησης (Im plicit Congestion C on tro l).. 70 2.13.4 Ρητή Σηματοδοσία Συμφόρησης (Explicit Congestion Signaling)... 70 2.13.5 Παράμετροι Διαχείρισης Κίνησης...71 2.13.6 Δ ικ α ιο σ ύ νη...72 2.13.7 Ποιότητα Υ πηρεσ ία ς...72 2.13.8 Κ ρατήσεις (R eservations)... 72 Περιεχόμενα Κεφαλαίου 3 Δίκτυα Frame R e la y...73 3.1 Π ροβλήματα παραδοσιακών δικτύων μεταγωγής πακέτου...73 3.2 Τα δίκτυα Frame Relay...74 3.3 Σύνδεση με το Frame R elay...76 3.4 Α ρχιτεκτονική του Fram e R e la y... 78 3.5 Μ εταφορά δεδομένω ν... 80 3.6 Διευθέτηση Διεύθυνσης...83 3.7 Σ υνδέσ εις...84 3.8 Δεσμευμένος Ρυθμός Π ληροφορίας...85 3.9 Έ λεγχος Σ υμφόρησης... 86 3.10 Δεδομένα πολλαπλής εκπομπής...88 3.11 Διαχείριση δικτύων Frame R elay...89 3.12 Τοπολογίες δικτύων Frame R elay...90 3.13 Έ λεγχος κλήσης στο Frame Relay...92 3.14 RFC 1490: Διασύνδεση πολλαπλών πρωτοκόλλων πάνω από Frame R e la y...93 3.15 Προκλήσεις στο σχεδίασμά δικτύων Frame R elay...95 3.16 Διαλειτουργικότητα Frame Relay και S N A... 96 Περιεχόμενα Κεφαλαίου 4 Τα Πρωτόκολλα Δικτύου στη στοίβα TCP/IP...99 4.1 Ε ισαγω γή... 99 4.2 Αυτοδύναμο Πακέτο IP (IP D atagram )...99 4.2.1 Η μορφή του αυτοδύναμου πακέτου IP v 4... 100 4.2.2 Τμηματοποίηση... 105 4.2.3 Επιλογές δρομολόγησης στο αυτοδύναμο πακέτο I P...106 4.2.4 Χ ρονοσφραγίδα διαδικτύου (Internet Time S tam p)...109 4.3 Διευθυνσιοδότηση στο IP v 4... I l l 4.3.1 Η μορφή της διεύθυνσης στο IP v 4...111 4.3.2 Ειδικές διευθύνεις IP v 4...113 4.4 Υποδίκτυα IPv4... 114 4.4.1 Τύποι διαχωρισμού σε υποδίκτυα... 115 4.4.2 Έ να παράδειγμα στατικού τύπου διαχωρισμού σε υ π ο δίκ τυ α... 116 4.4.3 Έ να παράδειγμα μεταβλητού τύπου διαχωρισμού σε υποδίκ τυα... 118 4.4.4 Intranets (Ιδιωτικές Διευθύνσεις IP )...118 4.5 Το πρόβλημα της εξάντλησης των διαθέσιμων διευθύνσ εω ν...119
Πίνακας Περιεχομένων ν 4.6 Το πρωτόκολλο IP v 6...122 4.6.1 Η επικεφαλίδα του IP v 6...123 4.6.2 Επικεφαλίδες Ε πέκτασης... 126 4.6.3 Διευθυνσιοδότηση IPv6... 132 4.7 Δρομολόγηση I P... 138 4.7.1 Άμεση δρομολόγηση... 138 4.7.2 Έ μμεση δρομολόγηση... 138 4.7.3 Π ίνακας δρομολόγησης IP...139 4.7.4 Αλγόριθμος δρομολόγησης I P... 141 4.8 Πρωτόκολλο Μ ηνυμάτων Ελέγχου Διαδικτύου (Internet Control M essage Protocol (IC M P))...143 4.8.1 Μ ηνύματα Πρωτοκόλλου Ελέγχου Διαδικτύου ICM P (Internet Control M essage P rotocol)...144 4.8.2 Εφαρμογές IC M P...152 4.9 To πρωτόκολλο δρομολόγησης B G P -4...153 4.10 To πρωτόκολλο δρομολόγησης R IP...155 4.11 To πρωτόκολλο δρομολόγησης O SPF...156 4.11.1 Ο αλγόριθμος δρομολόγησης S P F... 158 4.11.2 Η δομή του πακέτου O S P F...159 4.12 To πρωτόκολλο δρομολόγησης IS-IS... 160 4.13 Ποιότητα Υ πηρεσιών (Q o S )...161 4.14 Ο λοκληρωμένες Υ πηρεσίες...163 4.14.1 Κ ατηγορίες υπηρεσ ιώ ν... 165 4.14.2 Υπηρεσία Ελεγχόμενου Φ ορτίου... 167 4.14.3 Εγγυημένη Υ πηρεσία...168 4.14.4 Το μέλλον των Ολοκληρίομένων Υ πηρεσιώ ν...169 4.15 Διαφοροποιημένες Υ πηρεσίες...170 4.15.1 Αρχιτεκτονική Διαφοροποιημένων Υ πηρεσιώ ν...171 4.15.2 Η συμπεριφορά ανά κόμβο (Per-Hop B ehavior)...172 4.15.3 Περιοχές Διαφοροποιημένων Υ πηρεσιώ ν... 174 4.15.4 Οι κόμβοι συνόρων του D iffserv...175 4.15.5 Εσωτερικά συστατικά D S... 178 4.15.6 Π εριοχές πηγής (Source Dom ains)...179 4.15.7 Υ πηρεσίες...181 4.15.8 Α ναλογίες πελατών και παρόχων υ π η ρ εσ ιώ ν...181 4.15.9 SLR και TCS... 181 4.15.10 Ταξινόμηση Υ πηρεσιώ ν...182 4.15.11 Το πεδίο μιας υπηρεσ ία ς...183 4.15.12 Δυναμικά και Στατικά S L S...184 4.16 Το πρωτόκολλο Ανάλυσης Διευθύνσεων (Address Resolution P ro to col)... i 85 4.17 Λ επτομερής αναφορά για το A R P...185 4.17.1 Π αραγωγή πακέτων A R P... 186 4.17.2 Διαδικασία λήψης ενός πακέτου A R P...187 4.17.3 ARP και υ π ο δίκ τυα...188 4.18 Π ληρεξούσιο ARP ή διάφανη δρομολόγηση σε υποδίκτυα (Proxy ARP or Transparent S ubnetting)...188 4.18.1 Τι είναι το proxy A R P...189 4.19 To Πρωτόκολλο Αντίστροφης Ανάλυσης Διευθύνσεων (Inverse Address Resolution Protocol)... 190 4.20 Η μορφοποίηση του πακέτου Inverse-A R P... 190
vi Σύγχρονα Τηλεπικοινωνιακά και Δικτυακά Πρωτόκολλα Περιεχόμενα Κεφαλαίου 5 Το πρωτόκολλο μεταφοράς T C P... 197 5.1 Ε ισ α γω γή...197 5.2 To TCP (Transport Control Protocol)... 197 5.3 Η διαδικασία σύνδεσης μεταξύ οντοτήτων στο T C P... 199 5.4 Εγκατάσταση μιας σ ύ νδεσ η ς... 201 5.5 Έ λεγχος ροής στο T C P...202 5.6 Πολιτικές Υ λοποίησης...207 5.7 Το φαινόμενο της συμφόρησης στο πρωτόκολλο T C P...208 5.8 Τεχνικές ελέγχου συμφόρη σης αποστολέα... 213 5.8.1 Αργή εκκίνηση, Δυναμική Μεταβολή Παραθύρου κατά τη διάρκεια συμφόρησης, Γρήγορη Επανεκπομπή... 213 5.8.2 Γρήγορη Ανάνηψη (Fast Recovery)... 219 5.8.3 Επιλεκτική Επιβεβαίωση ( SACK )...220 5.8.4 TCP N ew R e n o...225 5.8.5 TCP V egas...229 5.9 Τεχνικές ελέγχου συμφόρησης που λειτουργούν στους δρομολογητές... 236 5.9.1 Τυχαίος πρόωρος εντοπισμός...236 Περιεχόμενα Κεφαλαίου 6 Δίκτυα A T M... 245 6.1 Ε ισ αγω γή...245 6.2 Ο Α σύγχρονος Τρόπος Μ εταφοράς... 246 6.3 Τα πολλά «πρόσωπα» του A T M... 247 6.3.1 To ATM ω ς διεπ α φ ή...248 6.3.2 To A TM ως πρω τόκολλο...249 6.3.3 To ATM ω ς τεχνολογία...249 6.3.4 To ATM ως οικονομική, ολοκληρωμένη πρόσβαση... 249 6.3.5 To ATM ως Κλιμακωτή Δ ομή... 249 6.3.6 To ATM ως Υπηρεσία απ άκρη σ ά κ ρη... 250 6.4 Ο ι συσκευές A T M... 250 6.5 Διεπαφές UNI και Ν Ν Ι...252 6.6 Κελιά A T M... 253 6.6.1 Μορφή Επικεφαλίδας...254 6.6.2 Έ λεγχος σφαλμάτων επικεφαλίδας...256 6.7 Εικονικά Κ ανάλια (Virtual Channels) και Εικονικά Μ ονοπάτια (Virtual Paths)258 6.7.1 Χ αρακτηριστικά των VP και V C... 263 6.8 Το μοντέλο αναφοράς A T M... 263 6.8.1 Το επίπεδο χρ ή σ τη...264 6.8.2 Το φυσικό επίπεδο... 265 6.8.3 Επίπεδο A T M...268 6.8.4 Επίπεδο προσαρμογής (A L L )...268 6.8.5 Επίπεδο ελέγχου...277 6.8.6 Σηματοδοσία AAL (SA A L)...279 6.8.7 Επίπεδο διαχείρισ ης...281
Πίνακας Περιεχομένων vii 6.9 Έ λεγχος κίνησης και συμφ όρησης...283 6.9.1 Έ λεγχος Ρ οής... 283 6.9.2 Π οιότητα υπηρεσιών (Q os )...284 6.9.3 Π αράμετροι κίνησης...285 6.9.4 Κ ατηγορίες υπηρεσιώ ν...286 6.9.5 Έ λεγχος κ ίνη σ η ς...290 6.9.6 Έ λεγχος κίνησης A B R....297 6.10 Τ ο Ρ Ν Ν Ϊ... 306 Περιεχόμενα Κεφ αλαίου 7 Διασύνδεση τοπικών δικτύων με το A T M... 311 7.1 Ε ισαγω γή... 311 7.2 Τι είναι η εξομοίωση του L A N...311 7.3 Τύποι των τρόπων διασυνδεσιμότητας στο LA N E... 313 7.4 Συστατικά υλικού και λογισ μικού σε ένα εξομοιωμένο L A N... 314 7.5 Συστατικά της Εξομοίωσης L A N... 316 7.6 Τρόποι σύνδεσης και ελέγχου στο LA N E... 318 7.7 Διαδικασίες στην Εξομοίωση L A N... 319 7.7.1 Κίνηση πολλαπλής εκπομπής... 323 7.7.2 Υ πηρεσίες πολλαπλής εκπομπής... 323 7.7.3 Αποστολή πακέτων Πολλαπλής και Ευρείας εκ πομπής...323 7.8 Τύποι Πακέτων στην Εξομοίωση LAN και στην Ε νθυλάκω σ η... 324 7.8.1 Ενθυλάκωση LLC για δρομολογη μένα πρω τό κ ο λλα...327 7.9 Εφαρμογές του L A N E... 328 7.10 Σύγκριση Εικονικού LAN και Εξομοιωμένου LA N...329 7.11 Συμπεράσματα...329 Περιεχόμενα Κεφαλαίου 8 Το πρωτόκολλο M P L S...331 8.1 Ε ισαγω γή... 331 8.2 Προβλήματα του παραδοσιακού IP... 331 8.3 M P L S... 332 8.3.1 Η λύση M P L S...333 8.3.2 Λ ειτουργία του L S R...334 8.4 Προώθηση στο M P L S... 335 8.5 Ανταλλαγή των ετικετών και δημιουργία της L IB... 338 8.5.1 Έ ναρξη δημιουργίας L S P...338 8.5.2 Α νταλλαγή των ετικετώ ν...339 8.5.3 Κόμβοι άκρης και π υ ρ ή να... 340 8.5.4 Κ ατακερματισμός...341 8.5.5 Έ λεγχος εξόδου και τοπικός έλεγχος... 341 8.6 Κωδικοποίηση στοίβας ετικετών... 342 8.6.1 Σήραγγες M PLS... 343 8.7 Ρητή Δρομολόγηση - Μ ηχανική κίνησης...344 8.7.1 Δρομολόγηση με βάση περιορισμούς... 345
v iii Σύγχρονα Τηλεπικοινωνιακό και Δικτυακά Πρωτόκολλα 8.8 Π οιότητα υπηρεσιών στο M P L S...346 8.9 MPLS και Διαφοροποιημένες Υπηρεσίες (D iff-serv)... 346 8.9.1 E -L S P...346 8.9.2 L -L S P...347 8.10 Ο λοκληρωμένες υπηρεσίες και M P L S...348 Περιεχόμενα Κεφαλαίου 9 Α ρχές Λ ειτουργίας Μ εταγω γέω ν... 349 9.1 Ε ισαγω γή...349 9.2 Αρχιτεκτονικές μεταγω γέω ν... 349 9.3 Βασικές αρχές ψηφιακών μεταγωγέων...351 9.4 Έ να Μ οντέλο Επίδοσης Μ εταγω γέα...352 9.5 Αναδρομική Κατασκευή Χωρικών Μ εταγωγέων...354 9.6 Χ ρονικοί μ εταγω γείς... 357 9.7 Γενική περιγραφή μεταγωγέα Clos... 359 9.7.1 Γενική αναδρομική κατασκευή μεταγω γέω ν...361 9.7.2 Μ εταγωγέας Benes...362 9.7.3 Μ εταγωγείς αντιγραφής...363 9.8 Γρήγοροι μεταγωγείς πακέτο υ...364 9.8.1 Μ εταγωγείς κατανεμημένου ενταμιευτή...365 9.8.2 Μ εταγωγείς διαμοιραζόμενου ενταμιευτή...372 9.8.3 Μ εταγωγείς ενταμιευτών εξόδου... 373 9.8.4 Μ εταγωγείς ενταμιευτών εισόδου... 373 9.9 Κατηγορίες μεταγω γέω ν...376 9.9.1 Μ εταγωγείς Κορμού ή Πυρήνα... 377 9.9.2 Μ εταγωγείς άκρης παρόχου...378 9.9.3 Μ εταγωγείς Κορμού Επιχείρησης... 379 9.9.4 Μ εταγωγείς Κορμού Τοπικού Δικτύου Ε ργασίας... 379 9.9.5 Άλλα συστήματα διασύνδεσης με δυνατότητα A T M...381 9.9.6 Άλλα επιθυμητά χαρακτηριστικά των μεταγωγέων A T M...381 Περιεχόμενα Παραρτήματος A SONET /S D H...383 A. 1 Ε ισαγω γή...383 A.2 Στόχοι και σχεδίαση S O N E T... 383 Α.3 Δομή SO N E T... 384 A.4 Ρυθμοί και μορφοποίηση SO N ET...385 Α.5 Τα στρώματα του S O N E T... 391 Α.6 Επιβάρυνση SONET...392 Α.6.1 Επιβάρυνση τομέα...392 Α.6.2 Επιβάρυνση γραμμής...393 Α.6.3 Επιβάρυνση μονοπατιού S T S...394 Α.7 Σύγχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία (SDH: Synchronous Digital H ierarchy)...395 A.7.1 Συνήθεις ρυθμοί του S D H...395 A.7.2 Διεπαφή και δομή πλαισίου στο. S D H...395
Πίνακας Περιεχομένων ίχ Π εριεχόμενα Παραρτήματος Β To D S L...401 Β. 1 Ε ισαγίογή... 401 Β.2 Φιλοσοφία, Ο ρολογία και Λειτουργία του D SL...402 Β.3 Τεχνικές Διαμόρφωσης Σήματος... 406 Β.4 Α σύμμετρη Ψηφιακή Γραμμή Συνδρομητή (A D SL)...409 Β.5 Ψ ηφιακή Γραμμή Συνδρομητή Υψηλού Ρυθμού Μ ετάδοσης (HDSL: High bit rate Digital Subscriber L in e)...412 B.6 Συμμετρική Ψηφιακή Γραμμή Συνδρομητή (SDSL: Sym m etrical Digital Subscriber Line)... 413 B.7 Ψηφιακή Γραμμή Συνδρομητή πολύ Υψηλού Ρυθμού Δεδομένω ν (VDSL: Very high-bit-rate Digital Subscriber L in e)...413 B. 8 Σύγκριση VDSL - A D S L...415 B.9 Ψ ηφιακή Γραμμή Συνδρομητή Προσαρμοσμένη στο Ρυθμό (RADSL: Rate Adaptive D igital Subscriber L in e )... 416 B.10 Απολογισμός των Τεχνολογιών D S L... 416 Β. 11 Παράγοντες που επηρεάζουν τις επιδόσεις του xd SL...417 Β.11.1 Πηνία φόρτισης... 417 Β.11.2 Εξασθένηση σ ή μ α τος...418 Β.1 1.3 Παρεμβολές NEXT και F E X T...418 Β. 11.4 Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία... 419 Β.12 Υ πηρεσίες και εφαρμογές μέσω xd SL... 419 Β. 12.1 Πρόσβαση στο Διαδίκτυο με υψηλή τα χύτη τα...420 Β. 12.2 Υ πηρεσίες Π ολυμέσων... 421 Β. 12.3 Διαδικτυακές πύλες και D S L... 423 Β. 13 Ανταγοονιστικές Τ εχνολογίες...424 Β.13.1 Το σύστημα Καλωδιακής Τηλεόρασης...424 Β. 13.2 Α σύρματες τεχνολογίες... 426 Α ρ κ τ ικ ό λ ε ξ α...429 Β ιβ λ ιο γρ α φ ία,435