Ευρυζωνικά δίκτυα (3) Αγγελική Αλεξίου alexiou@unipi.gr 1
Δίκτυα - Βασικές έννοιες 2
Δομές και τοπολογίες δικτύων Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 3
Data flow Simplex mode: μονοκατευθυντική επικοινωνία. Ο ένας σταθμός μπορεί μόνο να μεταδίδει και ο άλλος μόνο να λαμβάνει. Όλη η χωρητικότητα διοχετεύεται σε μία σύνδεση. Half-duplex mode: καιοιδύοσταθμοί μπορούν να μεταδίδουν και να λαμβάνουν αλλά όχι ταυτόχρονα. Όταν μία συσκευή στέλνει η άλλη μπορεί μόνο να λαμβάνει. Όλη η χωρητικότητα διοχετεύεται σε μία κατεύθυνση. Full-duplex mode: καιοιδύοσταθμοί μπορούν να μεταδίδουν και να λαμβάνουν ταυτόχρονα. H χωρητικότητα μοιράζεται μεταξύ των δύο κατευθύνσεων. Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 4
Τύποι σύνδεσης Point-to-point: σύνδεση αφιερωμένη μεταξύ δύο συσκευών. Όλη η χωρητικότητα του καναλιού δεσμεύεται γι αυτή τη σύνδεση. Point-to-multipoint: μία ή περισσότερες συσκευές (χρήστες) μοιράζονται την ίδια σύνδεση. Η χωρητικότητατου καναλιού μοιράζεται είτε χωρικά (από διαφορετικές συσκευές) είτε χρονικά (από διαφορετικούς χρήστες). Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 5
Τοπολογίες Η τοπολογία του δικτύου αναφέρεται στη φυσική ή γεωγραφική τοπολογία, δηλαδή στον τρόπο που διασυνδέονται δύο ή περισσότερες συσκευές. Η γεωμετρική αναπαράσταση της τοπολογίας του δικτύου περιγράφει τη σχέση των συνδέσεων και των συσκευών (κόμβων-nodes) που διασυνδέονται. Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 6
Τοπολογίες -mesh Στην τοπολογία mesh κάθε κόμβος συνδέεται με point-to-point σύνδεση με κάθε άλλο κόμβο. Οαριθμόςτων(full duplex) συνδέσεων σε ένα mesh δίκτυο με n κόμβους είναι n(n-1)/2. Η τοπολογία mesh διασφαλίζει ότι δεν υπάρχουν προβλήματα συγκέντρωσης φορτίου (traffic) όπως στην περίπτωση που πολλοί κόμβοι μοιράζονται την ίδια σύνδεση είναι εύρωστη σε βλάβες, επιτρέπει routing για αποφυγή προβληματικών κόμβων παρέχει εύκολη ταυτοποίηση, ιδιωτικότητα και ασφάλεια αλλά απαιτεί υλοποίηση μεγάλου κόστους και πολυπλοκότητας Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 7
Τοπολογίες -star Στην τοπολογία star κάθε κόμβος συνδέεται με point-to-point σύνδεση με ένα κεντρικό controller (hub). Οι υπόλοιποι κόμβοι δε συνδέονται κατευθείαν ο ένας με τον άλλο. Όταν μία συσκευή πρόκειται να στείλει πληροφορία σε μία άλλη, τη στέλνει πρώτα στο hub, ο οποίος τη μεταβιβάζει στη συσκευή προορισμού. Η τοπολογία star είναι λιγότερο απαιτητική όσον αφορά το κόστος και την πολυπλοκότητα (σε σύγκριση με την τοπολογία mesh) χαρακτηρίζεται από ευκολία στην εγκατάσταση και διαχείριση και ευρωστία στις βλάβες αλλά η αξιοπιστία της εξαρτάται από την αξιοπιστία / επίδοση του hub Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 8
Τοπολογίες -bus Στην τοπολογία bus ένα καλώδιο λειτουργεί ως backbone που παρέχει σύνδεση σε διάφορες συσκευές του δικτύου. Σε αντίθεση με τις τοπολογίες mesh και star, η τοπολογία bus περιγράφει point-tomultipoint συνδέσεις. Οι κόμβοι συνδέονται στο bus με drop lines και taps. Drop line: σύνδεση μεταξύ συσκευής και καλωδίου Tap: connector to the metallic core of the cable Η τοπολογία bus είναι εύκολη στην εγκατάσταση και μικρότερης πολυπλοκότητας/κόστους σε σχέση με τις τοπολογίες mesh και star αλλά παρέχει χαμηλή ευρωστία, περιορισμένη δυνατότητα απομόνωσης βλαβών (fault isolation) και περιορισμένη επεκτασιμότητα (scalability) Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 9
Τοπολογίες -ring Στην τοπολογία ring κάθε συσκευή συνδέεται με point-to-point σύνδεση με μία άλλη και μόνο δύο συσκευές μπορούν να συνδέονται κάθε φορά. Το σήμα μεταδίδεται στο ring προς μία κατεύθυνση, από συσκευή σε συσκευή, μέχριναφτάσειστονπροορισμό. Κάθεκόμβοςστοδίκτυοεμπεριέχειέναrepeater, ο οποίος όταν λάβει ένα σήμα που προορίζεται για κάποιο άλλο κόμβο το αναμεταδίδει. Η τοπολογία ring είναι εύκολη στην εγκατάσταση και διαχείριση παρέχει δυνατότητα απομόνωσης βλαβών (fault isolation) και επεκτασιμότητα (scalability) αλλάημονοκατευθυντικήκίνησητουφορτίουαποτελείμειονέκτημακαθώςκαιτο γεγονός ότι μία βλάβη στο ring έχει καταστροφικές συνέπειες για το δίκτυο Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 10
Κατηγοριοποίηση δικτύων Ακτίνα κάλυψης WAN, MAN, LAN, ΡΑΝ, ΒΑΝ Τοπολογία Γράφοι, Δένδρα, Αστέρας Επικοινωνία κόμβων Broadcast, Point-to-Point Δικτύωση / Υποδομή Βασισμένη στην υποδομή (Infrastructure-based), AdHoc Κεντρικός / Κατανεμημένος έλεγχος (Centralized/Distributed) Εξυπηρετούμενες Εφαρμογές Τηλεφωνικό Δίκτυο Δίκτυο Δεδομένων Δίκτυα Ενοποιημένων Υπηρεσιών Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 11
Δίκτυα Ευρείας Περιοχής - WAN Wide Area Networks Δίκτυα Ευρείας Περιοχής Καλύπτουν ευρεία γεωγραφικά περιοχή (ευρύτερη των MANs) Δια-συνδέουν χρήστες, LANs ΜΑΝs, Τεχνολογίες (κορμού) WAN Synchronous Optical NΕΤwork (SONET) Asynchronous Transfer Mode (ATM) Wavelength Division Multiplexing (WDM) Frame Relay Τεχνολογίες (πρόσβασης) WAN Cellular wireless Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 12
Μητροπολιτικά Δίκτυα - ΜAN Metropolitan Area Networks - Μητροπολιτικά Δίκτυα : (Δια)συνδέουν χρήστες και υπολογιστικούς πόρους σε γεωγραφικής περιοχή μεγαλύτερη από αυτή των LAN αλλά μικρότερη των WAN Τυπικά μια πόλη Τεχνολογίες για MAN Gigabit Ethernet SONET (Synchronous Optical NETwork) WMAN (WiMAX) Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 13
Τοπικά Δίκτυα -LAN Local Area Networks Τοπικά Δίκτυα: Δίκτυα περιορισμένα σε μικρή περιοχή π.χ μικρό κτίριο, γραφείο μέσα σε ένα μεγάλο κτίριο, ένα πανεπιστημιακό campus. Δια-συνδέουν τερματικούς κόμβους. Πιο συνηθισμένη τεχνολογία Ethernet (ταχύτητα, κόστος, ευκολία εγκατάστασης) Ethernet = 10 Mbps Fast Ethernet = 100 Mbps Gigabit Ethernet = 1 Gbps 10 Gigabit Ethernet = 10 Gbps Άλλες Τεχνολογίες Υποστήριξης LANs : Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) Wireless LANs Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 14
Προσωπικά Δίκτυα -PAN Personal Area Networks Προσωπικά Δίκτυα : Χρησιμοποιείται για επικοινωνία μεταξύ συσκευών που βρίσκονται σχεδόν σε επαφή με τον άνθρωπο Η απόσταση κάλυψης συνήθως φτάνει τα μερικά μέτρα Μέσω των PANs προσωπικές συσκευές μπορούν να επικοινωνήσουν μεταξύ τους ή να συνδεθούν σε ευρύτερης περιοχής δίκτυο Τεχνολογίες για PAN: Ενσύρματες Ethernet like (IEEE 1394 / FireWire, Universal Serial Bus - USB), PowerLine Communications Ασύρματες Infrared Data Association (IrDA), Bluetooth (IEEE802.15.1), ZigBee(IEEE802.15.4), IEEE802.15.3 (High Rate WPAN) Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 15
Body Area Networks - BAN (Wireless) Body Area Networks : Αποτελούνται από φορητές συσκευές και αισθητήρες που φέρονται από ή εμφυτεύονται στο ανθρώπινο σώμα με σκοπό την παρακολούθηση παραμέτρων που αφορούν την κατάσταση/υγεία του ανθρώπινου σώματος και κίνησης. Οι τεχνολογίες WBAN βρίσκονται σε αρχικό στάδιο ανάπτυξης και αποτελούν μία πολλά υποσχόμενη ερευνητική περιοχή Εφαρμογές: Τηλε-ιατρική, ηλεκτρονική υγεία Τεχνολογίες για BAN: ΙΕΕΕ 802.15.6 working group (low frequency, short range) Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 16
OSI model Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 17
OSI model (2) Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 18
CISCO model Core layer: μεταφορά δεδομένων. Απαιτείται ταχύτητα και αξιοπιστία (Highend switches και high-end cable, π.χ. οπτικές ίνες) Distribution layer: routing, filtering, WAN access (layer 3 switches). Access layer: Πρόσβαση στους πόρους του συστήματος (π.χ. Ethernet switching) Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 19
Φυσικό επίπεδο (Physical Layer) Το φυσικό επίπεδο είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση bits από τον ένα κόμβο στον άλλο Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 20
Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων (Data Link Layer) Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση πλαισίων από τον ένα κόμβο στον άλλο Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 21
Hop-to-hop delivery Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 22
Επίπεδο Δικτύου (Network Layer) Το επίπεδο δικτύου είναι υπεύθυνο για την παράδοση πακέτων από την πηγή στον προορισμό Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 23
Source to destination delivery Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 24
Επίπεδο Μεταφοράς (Transport Layer) Το επίπεδο μεταφοράς είναι υπεύθυνο για την παράδοση ενός μηνύματος από μία διαδικασία στην άλλη. Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 25
Επίπεδο Μεταφοράς (Transport Layer) (2) Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 26
Επίπεδο Συνόδου (Session Layer) Το επίπεδο συνόδου είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο και το συγχρονισμό. Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 27
Επίπεδο Παρουσίασης (Presentation Layer) Το επίπεδο παρουσίασης είναι υπεύθυνο για τον μετάφραση, συμπίεση και κρυπτογράφηση. Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 28
Επίπεδο Εφαρμογής (Application Layer) Το επίπεδο εφαρμογής είναι υπεύθυνο για την παροχή εφαρμογών στο χρήστη. Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 29
OSI model - περίληψη Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 30
OSI model περίληψη (2) Layer Description Devices Protocol Physical Data bits transmission, electrical signals Transceivers, Hubs, Cables, antennas, amplifiers Data Link Data flow control, Mac addressing. Routers, bridges, switches Serial Line Internet Protocol (SLIP,) Pointto-point (PPP) Network Routing, Logical addressing Routers, Brouters IP, ARP, RARP, OSFP Transport Packet handling, Error correction, Acknowledgment Gateways TCP, UDP Session Synchronization, checkpoints in data flow. Telnet, FTP, SNMP, SMTP, Gateways NFS, SQL, RPC Presentation Translation of data, encoding, compression, Gateways JPEG, MIDI, MPEG, AVI, etc Application Allow applications to use the network Gateways FTP, Telnet, WWW, HTTP, etc Ευρυζωνικά Δίκτυα Α. Αλεξίου 31