Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Αρχειονοµίας - Βιβλιοθηκονοµίας Τι είναι το ιαδίκτυο (Internet); ίκτυα Η/Υ ίκτυα Μεταγωγής και Πρόσβαση στο ίκτυο Ενότητα Η 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 ρ. Ε. Μάγκος Α Προσέγγιση: οµή τουinternet Ορισµένα «κοµµάτια» του Internet 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, e-mail, µέσω κατάλληλων επικοινωνιακών ζεύξεων Οπτική Ίνα, Χαλκός, Ραδιοκύµατα, Μικροκύµατα, ακολουθώντας ένα προκαθορισµένο σύνολο πρωτοκόλλων Μοντέλο TCP-IP
B Προσέγγιση: Περιγραφή Υπηρεσιών οµή τουinternet Το Internet επιτρέπει σε κατανεµηµένες εφαρµογές (distributed applications), οι οποίες εκτελούνται στους hosts, να ανταλλάσσουν δεδοµένα µεταξύ τους. Πλοήγηση στο Web, e-mail, αποµακρυσµένη σύνδεση, audio video streaming, Distributed games Ανταλλαγή Αρχείων P2P, Internet telephony, Ακραίο ίκτυο Εφαρµογές και hosts ίκτυο Κορµού ροµολογητές Προώθηση τµηµάτων πληροφορίας (Μεταγωγή «πακέτων») ίκτυο από ίκτυα Ιεραρχία (Παροχείς Υπηρεσιών Internet) Πρόσβαση στο ίκτυο & Φυσικά Μέσα Μετάδοσης Πρόσβαση στο ίκτυο (π.χ. dial-up, DSL, ISDN, Πρόσβαση LAN,..) Φυσικά Μέσα Μετάδοσης ( p.x. Χαλκός, ίνα, ραδιοκύµατα, ) 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, e-mail κ.λ.π Αλλάκαιτοδικτυακόλογισµικό συχνά διακρίνεται σε προγράµµαταπελάτες (client program) και προγράµµατα-διακοµιστές (server programs) Αντιδιαστολή µε Peer to Peer (P2P)
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 () A ing Network Μεταγωγή Κυκλώµατος Μεταγωγή Κυκλώµατος: εσµεύονται πόροι «απ άκρη σ άκρη» για µια κλήση (π.χ τηλεφωνικό σύστηµα), a priori Αποκλειστικοί (dedicated) πόροι = όχι κοινή χρήση Απαιτείται εγκατάσταση σύνδεσης Όλαταπακέτα ακολουθούν το ίδιο δροµολόγιο
Μεταγωγή Κυκλώµατος: Πλεονεκτήµατα & Μειονεκτήµατα Μεταγωγή Πακέτου (Α) Πλεονεκτήµατα 1. Εγγυηµένο Εύρος Ζώνης Ιδανικό για υπηρεσίες πραγµατικού χρόνου (π.χ. video / audio streaming) 2. Τα πακέτα φθάνουν µετησωστήσειρά. Μειονεκτήµατα 1. Το εύρος µοιράζεται µεταξύ των χρηστών του δικτύου 2. Χαµένη χωρητικότητα, όταν οι hosts είναι «σιωπηλοί». Κάθε πακέτο µπορεί να ακολουθήσει άλλο δροµολόγιο Αυτοδύναµο πακέτο εν απαιτείται εγκατάσταση σύνδεσης Data Burst Wasted Wasted Time Μεταγωγή Πακέτου (Β) Μεταγωγή Πακέτου - Πλεονεκτήµατα Οι χρήστες χρησιµοποιούν τους ίδιους πόρους του δικτύου. Ανταγωνισµός για τη δέσµευση των πόρων Αν ένας µόνον κόµβος µεταδίδει, µεταδίδει µε όλη τη διαθέσιµη χωρητικότητα 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. http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/queuing/queuing.html
Μεταγωγή Πακέτου- Μειονεκτήµατα ίκτυα Κορµού και s Internet: ιαδίκτυο ίκτυο Από ίκτυα ΗΙεραρχική οµή τουinternet 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 φθάνουνστονπαραλήπτη. ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα Στο Κέντρο (Κορυφή) της Ιεραρχίας τα λεγόµενα ίκτυακορµού του Internet ( Επιπέδου 1 Tier 1) π.χ. UUnet, DANTE, Sprint, EUROPAnet, Έχουν συνήθως ηπειρωτική εµβέλεια Πάρα πολύ υψηλοί ρυθµοί µετάδοσης (622+ Mbps συνδέσεις) Αποτελούν για δίκτυα κατωτέρων επιπέδων (επί πληρωµή) ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα Tier-2: Μικρότερης Εµβέλειας (π.χ εθνική- national) Συνδέονται µε έναν ή περισσότερους Tier-1, καθώς και µε άλλους Tier-2 pays tier-1 for connectivity to rest of Internet tier-2 is customer of tier-1 provider NAP s also peer privately with each other, interconnect at NAP
ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα Το δίκτυο Ε ΕΤ - ΙΙ Tier-3 (Τοπικοί Παροχείς) Το πιο «κοντινό» σηµείο πρόσβασης στα τερµατικά συστήµατα Local and tier- 3 s are customers of higher tier s connecting them to rest of Internet Tier 3 NAP Case: Το ίκτυο Κορµού της Fοrthnet Case: Το ίκτυο Κορµού της Otenet
To ίκτυο Κορµού UUNet (Η.Π.Α) (tier-1) Σύνδεση UUNET µε άλλα ίκτυα Κορµού (tier-1) UUNET Europe Overview of the Internet (Tanenbaum)
Πρόσβαση στο ίκτυο Αστική Πρόσβαση (Residential Access) 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 Αποµακρυσµένη Τηλεφωνική Σύνδεση (Dial-Up), µέσω του Αναλογικού Τηλεφωνικού ικτύου (PSTN) Έως 56Kbps σύνδεση µε τον δροµολογητή του 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 Έως 8 Mbps για τη σύνδεση ροµολογητής -> Σπίτι Αστική Πρόσβαση: Dial-Up µέσω PSTN Αστική Πρόσβαση: Dial-Up µέσω PSTN Central Office Modem Circuit POP Modem Pool Internet Backbone Router
Figure 6.8: The PSTN: All-Analog Initially Figure 6.8: The PSTN: Mostly Digital with Analog Local Loops Original Telephone Network: All Analog Today s Telephone Network: Predominantly Digital Local Loop Local Loop Local Loop Local Loop Residential Telephone Trunk Line Business Telephone Residential Telephone Trunk Line PBX ftp://ftp.prenhall.com/pub/be/mis/panko4e/4c06r2.ppt ftp://ftp.prenhall.com/pub/be/mis/panko4e/4c06r2.ppt Figure 6.10: Sampling for Analog-to-Digital Conversion (ADC) Codec First Bandpass Filters the Voice Signal Cuts of all energy below about 300 Hz Cuts off all energy above about 3,400 Hz Bandpass-filtered signal of 300 Hz to 3.4 khz Signal Bypass Filter Energy Distribution for Human Speech O Hz 300 Hz ~3,400 Hz 20 khz DSL: 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)
Typical ADSL equipment configuration (Tanenbaum -Figure 2-29) Ενδεικτικά Τιµολόγια DSL (Μάιος 2004) Μηνιαία Συνδροµή, Απεριόριστη Πρόσβαση 1 Εύρος Ζώνης και Απόσταση (Tanenbaum)
«Ταχύτητα» Μετάδοσης και Λήψης Κινητή Πρόσβαση (Mobile Access) Aσύρµατη Πρόσβαση (Wireless Access) Ασύρµατη Πρόσβαση στο router µέσω Bluetooth (IEEE 802.15) Wi-Fi (IEEE 802.11) Wi-MAX (IEEE 802.16) ΑσύρµατηΠρόσβασηαπότοΚινητόήΦορητόµέσω GSM/GPRS & WAP (Κινητό) Mέσω GSM/GPRS (Φορητός-notebook) Μέσω των τεχνολογιών 3ης Γενιάς (3G ή UMTS)