ίκτυα Yπολογιστών I Σηµείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιµέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειµένων σύµφωνα µε τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστηµονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραµ- µάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδηµαϊκοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Θεµατική Eνότητα BΑΣΙΚΑ ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΙΚΤΥΩΝ Η/Υ Tόµος Γ' ίκτυα Yπολογιστών I ΓΙΩΡΓΟΣ ΦΟΥΣΚΑΣ Eιδικός Λειτουργικός Eπιστήµονας ITE EIXHMYΘ ΠATPA 2002
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΛHPOΦOPIKH Θεµατική Ενότητα BAΣIKA ZHTHMATA IKTYΩN H/Y Τόµος Γ' ίκτυα Yπολογιστών I Συγγραφή ΓIΩPΓOΣ ΦOYΣKAΣ Eιδικός Λειτουργικός Eπιστήµονας ITE EIXHMYΘ Κριτική Ανάγνωση KΩNΣTANTINOΣ ΠAΠAN PEOY ιδάκτωρ Tηλεπληροφορικής ρ ΦΩTHΣ ΛIOTOΠOYΛOΣ Mηχανικός H/Y & Πληροφορικής ρ MIXAHΛ ΠAPAΣKEYAΣ Hλεκτρολόγος Mηχανικός & Tεχνολογίας Yπολογιστών Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου ΠAYΛOΣ ΣΠYPAKHΣ Kαθηγητής Tµήµατος Mηχανικών H/Y & Πληροφορικής Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση IΩANNHΣ KOYTΣONIKOΣ Γλωσσική Επιµέλεια PΩΞANH KATΣH Τεχνική Επιµέλεια, Καλλιτεχνική Επιµέλεια, Σελιδοποίηση TYPORAMA Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / 2002 ISBN: 960 538 468 X Kωδικός Έκδοσης: ΠΛH 22/3 Copyright 2000 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, 26222 Πάτρα Τηλ: (2610) 314094, 314206 Φαξ: (2610) 317244 Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο χωρίς την άδεια του εκδότη.
ÂÚÈ fiìâó K º π 1 ÈÛ ÁˆÁ ÛÙ ÎÙ H/Y Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 13 1.1 ικτυακές εφαρµογές Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 15 1.1.1. O Παγκόσµιος Iστός (WWW)... 15 1.1.2 Εφαρµογές των δικτύων Η/Υ Μια συνοπτική παρουσίαση... 16 1.1.3 Εφαρµογές στα µελλοντικά δίκτυα Η/Υ... 18 1.2 ιασυνδεσιµότητα Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 19 1.2.1 Σύνδεσµοι και κόµβοι... 20 1.2.2 ίκτυα µεταγωγής... 20 1.2.3 ίκτυα µεταγωγής κυκλώµατος... 21 1.2.4 ίκτυα µεταγωγής πακέτων Μετάδοση µε αποθήκευση και προώθηση... 22 1.2.5 ιευθυνσιοδότηση και ροµολόγηση... 23 1.2.6 ίκτυα µεταγωγής πακέτων µε ιδεατά κυκλώµατα... 24 1.2.7 ίκτυα µεταγωγής µε αυτοδύναµα πακέτα... 24 1.2.8 Χαρακτηρισµός των δικτύων ως προς την έκτασή τους... 26 1.3 ιαµοιρασµός πόρων Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 26 1.3.1 Πολύπλεξη χρόνου και πολύπλεξη συχνοτήτων... 27 1.3.2 Στατιστική πολύπλεξη... 28 1.4 Αξιοπιστία µεταφοράς Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 30 1.4.1 Αιτίες των σφαλµάτων µεταφοράς... 30 1.4.2 Μηχανισµοί εντοπισµού και αντιµετώπισης
6 IKTYA Y O O I TøN I σφαλµάτων µεταφοράς... 31 1.4.3 είκτης αξιόπιστης µεταφοράς... 32 1.5 Απόδοση δικτύου Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 33 1.5.1 ιαµετακοµιστική Ικανότητα... 33 1.5.2 Καθυστέρηση Μεταφοράς... 34 1.5.3 Χαρακτηρισµός της απόδοσης δικτύου... 35 Σύνοψη κεφαλαίου... 37 Bιβλιογραφία... 38 K º π 2 Ú ÈÙÂÎÙÔÓÈÎ ÈÎÙ Ô Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 39 2.1 Αρχιτεκτονικές δικτύων σε επίπεδα Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 41 2.1.1 ιαστρωµάτωση και πρωτόκολλα... 43 2.1.2 Ενθυλάκωση... 47 2.2 Το µοντέλο αναφοράς OSI Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 49 2.2.1 Το Φυσικό Επίπεδο... 51 2.2.2 Το Επίπεδο Σύνδεσης εδοµένων... 51 2.2.3 Το Επίπεδο ικτύου... 52 2.2.4 Το Επίπεδο Μεταφοράς... 53 2.2.5 Το Επίπεδο Συνόδου... 54 2.2.6 Το Επίπεδο Παρουσίασης... 55 2.2.7 Το Επίπεδο Εφαρµογής... 55 2.3 Η αρχιτεκτονική του ιαδικτύου Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 57
EPEXOMENA 7 2.3.1 Το Επίπεδο Πρόσβασης ικτύου... 58 2.3.2 Το Επίπεδο ικτύου... 59 2.3.3 Το Επίπεδο Μεταφοράς... 59 2.3.4 Το Επίπεδο Εφαρµογής... 60 Σύνοψη κεφαλαίου... 61 Bιβλιογραφία... 63 K º π 3 appleâ ıâ Ó ÂÛË KfiÌ ˆÓ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 65 3.1 Πλαισίωση Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 68 3.1.1 Πρωτόκολλα πλαισίωσης µε οργάνωση ανά byte... 69 3.1.2 Πρωτόκολλα πλαισίωσης µε οργάνωση ανά bit... 72 3.1.3 Πρωτόκολλα πλαισίωσης βασισµένα σε καθολικό ρολόι... 73 3.2 Εντοπισµός σφαλµάτων Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 77 3.2.1 Έλεγχος κυκλικού πλεονασµού... 78 3.3 ιόρθωση σφαλµάτων Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 83 3.3.1 Γραµµικοί κώδικες δέσµης... 84 3.3.2 υνατότητες διόρθωσης σφαλµάτων... 85 3.3.3 Η λειτουργία της κωδικοποίησης... 87 3.3.4 ιόρθωση σφαλµάτων µε Πίνακα Τυπικής ιάταξης... 88 Σύνοψη κεφαλαίου... 93 Bιβλιογραφία... 95
8 IKTYA Y O O I TøN I K º π 4 ÚˆÙfiÎÔÏÏ Eapple ÓÂÎappleÔÌapple Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 97 4.1 Βασικές αρχές στην επανεκποµπή πλαισίων Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 99 4.1.1 Η επιβεβαίωση λήψης και ο χρόνος προθεσµίας... 99 4.1.2 Η αρίθµηση των πλαισίων... 101 4.1.3 Η αρίθµηση στις επιβεβαιώσεις λήψης... 102 4.1.4 Η απόδοση ενός πρωτοκόλλου επανεκποµπής... 103 4.2 Το πρωτόκολλο εναλλασσοµένου bit Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 105 4.2.1 Ο τρόπος λειτουργίας του πρωτοκόλλου ABP... 105 4.2.2 Η απόδοση του πρωτοκόλλου ABP... 106 4.2.3 Το πρωτόκολλο XMODEM... 110 4.3 Το πρωτόκολλο οπισθoχώρησης κατά N Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 112 4.3.1 Ο τρόπος λειτουργίας του πρωτοκόλλου GO BACK N... 112 4.3.2 Η απόδοση του πρωτοκόλλου GO BACK N... 115 4.3.3 Εφαρµογή της τεχνικής GBN στα δηµόσια δίκτυα δεδοµένων Χ.25... 118 4.4 Το πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 120 4.4.1 Ο τρόπος λειτουργίας του πρωτοκόλλου SRP... 121 4.4.2 Η απόδοση του πρωτοκόλλου SRP... 124 Σύνοψη κεφαλαίου... 126 Bιβλιογραφία... 128
EPEXOMENA 9 K º π 5 ÔappleÈÎ ÎÙ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 129 5.1 Η αρχιτεκτονική των τοπικών δικτύων Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 132 5.1.1 Τα πρωτόκολλα LAN και το µοντέλο αναφοράς OSI... 132 5.1.2 Τοπολογίες τοπικών δικτύων... 134 5.1.3 Μηχανισµοί ελέγχου προσπέλασης του φυσικού µέσου... 136 5.1.4 Μέθοδοι µετάδοσης στα τοπικά δίκτυα... 139 5.2 ίκτυα IEEE 802.3 (Ethernet) Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 141 5.2.1 Κατηγορίες δικτύων 802.3... 142 5.2.2 Το υποεπίπεδο MAC... 143 5.2.3 Υλοποίηση δικτύων Ethernet µε µεταγωγείς... 147 5.2.4 Ιδεατά τοπικά δίκτυα (VLANs)... 149 5.3 ίκτυα δακτυλίου µε κουπόνι Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 153 5.3.1 Ο τρόπος λειτουργίας του δακτυλίου µε κουπόνι... 154 5.3.2 Το υποεπίπεδο MAC... 156 5.4 ίκτυα FDDI Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 160 5.4.1 Ο τρόπος λειτουργίας του FDDI... 161 5.4.2 Το υποεπίπεδο MAC... 162 5.5 Ασύρµατα τοπικά δίκτυα 802.11 Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 168 5.5.1 Ο τρόπος λειτουργίας του 802.11... 170 5.5.2 Το υποεπίπεδο MAC... 174 5.6 Επίπεδο Eλέγχου Λογικής Σύνδεσης
10 IKTYA Y O O I TøN I Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 176 5.6.1 Τύποι υπηρεσιών... 177 5.6.2 Η µορφή του πλαισίου LLC... 178 Σύνοψη κεφαλαίου... 179 Bιβλιογραφία... 181 Aπαντήσεις Aσκήσεων Aυτοαξιολόγησης... 183 Ενδεικτικές Απαντήσεις ραστηριοτήτων... 213 Γλωσσάρι όρων... 221