Εισαγωγή Βασικές Έννοιες Δικτύων Δεδομένων

Σχετικά έγγραφα
HY-335 : Δίκτυα Υπολογιστών

Χρήση βασικών εργαλείων συλλογής πληροφοριών για τη διαμόρφωση και την κατάσταση λειτουργίας του δικτύου

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο

Δίκτυα Επικοινωνίας Υπολογιστών Ενότητα 3: Εισαγωγή. Μιχαήλ Λογοθέτης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

Κεφάλαιο 3.3: Δίκτυα. Επιστήμη ΗΥ Κεφ. 3.3 Καραμαούνας Πολύκαρπος

Δίκτυα Επικοινωνίας Υπολογιστών Ενότητα 2: Εισαγωγή. Μιχαήλ Λογοθέτης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

How do loss and delay occur?

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Ο πυρήνας του δικτύου. Κ. Βασιλάκης

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Ο πυρήνας του δικτύου. Κ. Βασιλάκης

Εισαγωγή Βασικές Έννοιες Δικτύων Δεδομένων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Τα είδη των Δικτύων Εισαγωγή

Υπολογιστές και ίκτυα Η/Υ.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Καθυστέρηση επεξεργασίας (processing delay) Έλεγχος επικεφαλίδας Καθορισµός εξερχόµενης ζεύξης 3

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η. Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

Εισαγωγή στην πληροφορική

6.1 Επεκτείνοντας το δίκτυο 6.2 Επιλεγόμενες τηλεφωνικές γραμμές modems Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Βασική χρήση

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ Χ. ΖΙΟΥΛΑΣ

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Δίκτυα Υπολογιστών I

ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα. λ από τον ρυθμό μετάδοσής της. Υποθέτοντας ότι ο κόμβος A

Δίκτυα Υπολογιστών. Δρ. Περικλής Χατζημίσιος

ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δίκτυα Υπολογιστών

Εισαγωγή στο διαδίκτυο

Επαναληπτικές Ασκήσεις Μαθήματος

Βασίλειος Κοντογιάννης ΠΕ19

ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα

Στόχοι. Υπολογιστικά συστήματα: Στρώματα. Βασικές έννοιες [7]

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Μετάδοσης Δεδομένων. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές

Τι είναι ένα δίκτυο υπολογιστών; Αρχιτεκτονική επιπέδων πρωτοκόλλων. Δικτυακά πρωτόκολλα

ΒΑΣΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ Βελώνης Γεώργιος ΤΟΥ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ. Μάθημα 2ο. Βελώνης Γεώργιος - 1ο Τ.Ε.Ε. Κατερίνης. Καθηγητής Πληροφορικής ΠΕ20 2-1

Κεφάλαιο 2. Υπολογιστές και Τεχνολογία Επικοινωνιών Παρελθόν - Παρόν - Μέλλον

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής Password: edi

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών Δίκτυα υπολογιστών. (και το Διαδίκτυο)

Άσκηση 1. (σημειώστε πως 1KB = 2 10 bytes, 1Mbps = 10 6 bits/sec).

A1. Φυσικό επίπεδο 1. Αντιπαραθέσετε (κάνετε τη σύγκριση) με 2-3 προτάσεις την στατιστική πολυπλεξία και την πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου.

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής Password: edi

Ερώτηση 1 η μεταγωγής κυκλώματος? : Ποια είναι τα κύρια χαρακτηριστικά της. Ερώτηση 2 η : Ποια είναι τα κύρια χαρακτηριστικά της μεταγωγής μηνύματος?

Δίκτυα ΙΙ. Κεφάλαιο 7

Εισαγωγή Επανάληψη. ΤΕΙ Στερεάς Ελλάδας. ΣT Εξάμηνο, Κατεύθυνση Μηχανικών Δικτύων Τ.Ε. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής Τ.Ε. Διαδικτυακός Προγραμματισμός

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Υπολογιστών. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές

ίκτυα υπολογιστών Στόχοι κεφαλαίου ίκτυα

Α5.1 Εισαγωγή στα Δίκτυα. Α Λυκείου

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 5ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ

ίκτυα ίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστικές συσκευές που συνδέονται µεταξύ τους για σκοπούς επικοινωνίας και χρήσης πόρων. Συνήθως, οι συσκε

ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ

Κάντε κλικ για έναρξη

Τεχνολογία TCP/IP ΙΑ ΙΚΤΥΩΣΗ- INTERNET. Τεχνολογίες Τηλεκπαίδευσης & Εφαρµογές - Ιούλιος

ΤΕΙ Στερεάς Ελλάδας Τμ. Ηλ.γων Μηχ/κων ΤΕ. Δίκτυα Υπολογιστών. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές

Ethernet Ethernet ΙΕΕΕ CSMA/CD

Β1. Σε ένα τοπικό δίκτυο τοπολογίας Ethernet-TCP/IP το επίπεδο πρόσβασης δικτύου περιλαμβάνει:

Δίκτυα (2 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Ενότητα 1. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή. Κ. Βασιλάκης

ΕΠΛ 003: ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΗΜΥ 360: Δίκτυα Υπολογιστών. Εισαγωγή

Πρωτόκολλα Διαδικτύου

Επίπεδο Δικτύου: Διαδικτύωση

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Εισαγωγή. Κ. Βασιλάκης

Δίκτυα Θεωρία

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης. Διάρθρωση. Δίκτυο Υπολογιστών: ένας απλός ορισμός. Ευάγγελος Παπαπέτρου

ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής Password: edi

Εισαγωγή στο πως λειτουργεί το διαδίκτυο

Πληροφορική Μάθημα 9

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Δίκτυα Θεωρία

Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων Ενότητα 4: Frame Relay

Τμήμα του εθνικού οδικού δικτύου (Αττική οδός)

ΒΑΣΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΤΟΥ

Η απάντηση αυτή λαμβάνει 5 μονάδες. Και αφού βέβαια ο εξεταζόμενος γράψει το γράμμα της σωστής απάντησης μόνο.

ΔΙΚΤΥΑ (15-17) Π. Φουληράς

ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ

Ιατρική Πληροφορική ΔΡ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ. Ε. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Επιδόσεις. Κ. Βασιλάκης

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 6ο ίκτυα υπολογιστών

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 1

Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα

Πληροφορική Ι. Μάθημα 7 ο Δίκτυα Υπολογιστών. Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Δρ.

Κεφάλαιο 12. Επικοινωνίες-Δίκτυα-Διαδίκτυο. Εξαιρούνται οι παράγραφοι:

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ Εισαγωγή Πρότυπο τριών Διαστάσεων Λειτουργίας Μοντέλο Διαχείρισης FCAPS Το Δίκτυο του Ε.Μ.Π. Περιβάλλον Εργαστηριακών Ασκήσεων

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑΣ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ

Δίκτυα Υπολογιστών. Ενότητα 1: Εισαγωγή στα δίκτυα Η/Υ, τα πρωτόκολλα και τη μεταφορά πληροφορίας

Πρωτόκολλα Διαδικτύου

Δίκτυα Υπολογιστών Firewalls. Χάρης Μανιφάβας

Δίκτυα Υπολογιστών. Δίκτυα υπολογιστών και το Διαδίκτυο Επιδόσεις. Κ. Βασιλάκης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl)

Επίπεδο δικτύου IP Forwading κτλ

Εργαστήριο ίκτυα Η/Υ ΙΙΙ

Δίκτυα Υπολογιστών I

Φυσικό Επίπεδο ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης. Ενότητα Γ

Πρωτόκολλα Διαδικτύου

Δεύτερη Σειρά Ασκήσεων

Πρότυπο Αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI) Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 5 ο

Transcript:

Εισαγωγή Βασικές Έννοιες Δικτύων Δεδομένων Διαφάνειες στα πλαίσια του μαθήματος: Δίκτυα Υπολογιστών Τμήμα Πληροφορικής και Τεχνολογίας Υπολογιστών, ΤΕΙ Λαμίας Πέτρος Λάμψας 2007

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία I. Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose, Keith Ross, 2 nd edition, Addison-Wesley II. Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, 4 th Edition, Prentice-Hall III. Data and Computer Communications, William Stallings, 7 th Edition, Prentice- Hall Σελίδα 2

Στόχοι της Ενότητας Η παρουσίαση βασικών εννοιών των επικοινωνιών δεδομένων Η επισκόπηση των εννοιών της μεταγωγής κυκλώματος και της μεταγωγής πακέτου Η εισαγωγή στις έννοιες της καθυστέρησης και των απωλειών στα δίκτυα δεδομένων Σελίδα 3

Ορισμός Λέγοντας δίκτυο υπολογιστών εννοούμε μια διασυνδεδεμένη συλλογή από αυτόνομους υπολογιστές Δύο υπολογιστές καλούνται διασυνδεδεμένοι, αν είναι σε θέση να ανταλλάξουν πληροφορίες. Ησύνδεσημπορεί να επιτυγχάνεται με μια ποικιλία μέσων μετάδοσης Σε αντίθεση με ένα δίκτυο υπολογιστών, ένα κατανεμημένο σύστημα (distributed system) αποτελείται από διασυνδεδεμένους υπολογιστές οι οποίοι, διαφανώς προς το χρήστη, αναλαμβάνουν τη βέλτιστη διεκπεραίωση των διεργασιών του στους κατάλληλους υπολογιστές του κατανεμημένου συστήματος Σελίδα 4

Χρήσεις των Δικτύων Υπολογιστών Τα δίκτυα υπολογιστών χρησιμοποιούνται τόσο στο επιχειρηματικό όσο και στο κοινωνικό πεδίο δραστηριοτήτων των ανθρώπων Τα δίκτυα στις επιχειρήσεις παρέχουν συνεργασία, καταμερισμό πόρων (resource sharing), υψηλή αξιοπιστία (high availability) και εξοικονόμηση χρημάτων Τα δίκτυα στο κοινωνικό πεδίο προσφέρουν δυνατότητες επικοινωνίας, πρόσβασης σε απομακρυσμένες πληροφορίες, ηλεκτρονικές συναλλαγές, διασκέδαση Σελίδα 5

Εφαρμογές Ηλεκτρονικού Εμπορίου Σελίδα 6

Αρχιτεκτονική Εφαρμογών σε Δίκτυα Υπολογιστών Το μοντέλο πελάτη-εξυπηρετητή (client-server model) είναι ένα διαδεδομένο μοντέλο ανάπτυξης και χρήσης δικτυακών εφαρμογών. Σελίδα 7

Οι «άκρες» του δικτύου client/server model Ο πελάτης δημιουργεί αιτήσεις, λαμβάνει υπηρεσίες από τον πάντα διαθέσιμο εξυπηρετητή π.χ. Web browser/server, email client/server peer-peer model (p2p): ελάχιστη (ή καθόλου) χρήση αφιερωμένων εξυπηρετητών π.χ. Gnutella, KaZaA Σελίδα 8

Πως «δείχνει» το Internet; Εκατομμύρια συνδεδεμένες υπολογιστικές συσκευές Κυκλώματα επικοινωνίας (communication links) Δρομολογητές (routers) Πρωτόκολλα Δίκτυο των Δικτύων (Διαδίκτυο) Τυποποιήσεις (standards) Κατανεμημένες εφαρμογές router server τοπικός ISP ίκτυο επιχείρησης workstation mobile Περιφερειακός ISP Σελίδα 9

Διασύνδεση επί μέρους τοπικών δικτύων Σελίδα 10

Πως συνδεόμαστε στο Internet; Ως οικιακοί χρήστες με συνδέσεις σημείου προς σημείο (point to point): modems, xdsl Ως δίκτυα οργανισμών / εταιρειών, με χρήση τεχνολογιών τοπικών δικτύων (ενσύρματων και ασύρματων), δρομολογητών και κυκλωμάτων ευρείας περιοχής σε περιφερειακούς παροχείς υπηρεσιών Internet (και μέσω αυτών με όλους τους χρήστες του διαδικτύου) Σελίδα 11

Ιστορική Αναδρομή για το Διαδίκτυο - Ι 1962: προτείνεται η μεταγωγή πακέτων (Paul Baran Rand Corporation) 1969: συνδέονται οι τέσσερις πρώτοι κόμβοι του ARPANET 1974: δημοσιεύονται οι βασικοί μηχανισμοί του TCP (Vint Cerf και Bob Kahn) 1982: ορίζεται το σύνολο πρωτοκόλλων TCP/IP (TCP/IP protocol suite) για το ARPANET 1984: εισάγεται το σύστημα ονομάτων περιοχών (Domain Name System - DNS) Σελίδα 12

Ιστορική Αναδρομή για το Διαδίκτυο - ΙΙ 1986: δημιουργείται το NFSNET (στα 56 Κbps) 1992: δημοσιοποιείται ο Παγκόσμιος Ιστός (World Wide Web WWW), (Tim Berners-Lee, CERN) 2005: GENI (Global Environment for Network Innovations) ξεκινά μεγάλης κλίμακας προσπάθεια «εξέλιξης» του Internet με ανοικτή την προοπτική ανάπτυξης ενός νέου διαδικτύου Σελίδα 13

Οπυρήναςτουδικτύου Μετάδοση δεδομένων Πέτρος Λάμψας 2007

Ο πυρήνας του δικτύου Πλέγμα από διασυνδεδεμένους δρομολογητές (routers) Ηβασικήερώτηση: πως μεταφέρονται τα δεδομένα μέσα από το δίκτυο; Μεταγωγή κυκλώματος (circuit switching): αφιερωμένο κύκλωμα σε κάθε κλήση: τηλεφωνικό δίκτυο Μεταγωγή πακέτου (packetswitching): τα δεδομένα στέλνονται μέσω δικτύου σε ξεχωριστά κομμάτια Σελίδα 15

O πυρήνας του δικτύου: Circuit Switching Πόροι από άκρο σε άκρο (Endend) δεσμεύονται για την κλήση: Εύρος ζώνης του κυκλώματος (bandwidth = ρυθμός μετάδοσης), χωρητικότητα μεταγωγέων Αφιερωμένοι πόροι: χωρίς διαμοιρασμό Εγγυημένη απόδοση Απαιτείται εγκατάσταση κλήσης (call setup) Σελίδα 16

Ο πυρήνας του δικτύου: Μεταγωγή Κυκλώματος (Circuit Switching) Οι πόροι του δικτύου χωρίζονται σε κομμάτια: Τα κομμάτια δίνονται στις κλήσεις Το τμήμα των πόρων παραμένει αδρανές (idle) αν δε χρησιμοποιείται από την κλήση που το δημιούργησε (δεν υπάρχει διαμοιρασμός) Δύο τρόποι διαχωρισμού του εύρους ζώνης σε «κομμάτια»: Διαχωρισμός στη συχνότητα Διαχωρισμός στο χρόνο Σελίδα 17

Μεταγωγή Κυκλώματος και Μεταγωγή Πακέτου Σελίδα 18

Πολύπλεξη Διαχωρισμού Συχνότητας (Frequency Division Multiplexing) (a) Τα αρχικά εύρη ζώνης (b) Τα εύρη ζώνης μετατοπισμένα ως προς συχνότητα (c) To πολυπλεγμένο (multiplexed) κανάλι Σελίδα 19

Πολύπλεξη Διαχωρισμού Μήκους Κύματος (Wavelength Division Multiplexing WDM) Σελίδα 20

FDM Μεταγωγή Κυκλώματος: FDM και TDM Παράδειγμα: 4 χρήστες συχνότητα TDM χρόνος συχνότητα Σελίδα 21 χρόνος

Πολύπλεξη διαχωρισμού Χρόνου (Time Division Multiplexing) Πλαίσιο 193 bit / Το bit 1 κωδικός πλαισίου 7 bits δεδομένων ανά κανάλι ανά δείγμα Το bit 8 για σηματοδοσία Ο φορέας (carrier) T1 (1.544 Mbps) = 193 bit/δείγμα * 8000 δείγματα/sec (1 sec / 125 μsec) Σελίδα 22

Ο πυρήνας του δικτύου: Μεταγωγή Πακέτου (Packet Switching) Κάθε ροή δεδομένων χωρίζεται σε πακέτα (packets) Τα πακέτα των χρηστών A, B μοιράζονται τους πόρους του δικτύου Κάθε πακέτο χρησιμοποιεί το πλήρες εύρος ζώνης του κυκλώματος Οι πόροι χρησιμοποιούνται όταν χρειάζονται Χωρισμός του εύρους ζώνης σε κομμάτια Αφιερωμένη ανάθεση Δέσμευση πόρων Σελίδα 23 Ανταγωνισμός για πόρους: Η συνολική απαίτηση για πόρους μπορεί να υπερβεί τη διαθέσιμη ποσότητα Συμφόρηση: πακέτα περιμένουν σε ουρές, περιμένοντας το κύκλωμα Αποθήκευση και προώθηση: τα πακέτα μετακινούνται ένα βήμα (hop) τη φορά μετάδοση στο κύκλωμα αναμονή στο επόμενο

Μεταγωγή Πακέτου Σελίδα 24

Μεταγωγή Πακέτου: Στατιστική Πολύπλεξη (Statistical Multiplexing) A 10 Mbps Ethernet στατιστική πολύπλεξη C B Ουρά από πακέτα που περιμένουν το κύκλωμα εξόδου 1.5 Mbps D E Η ακολουθία πακέτων από Α και Β δεν είναι τυποποιημένη στατιστική πολύπλεξη (statistical multiplexing) Σελίδα 25

Μεταγωγή Κυκλώματος εναντίον Μεταγωγής Πακέτου Η μεταγωγή πακέτου επιτρέπει σε περισσότερους χρήστες να χρησιμοποιούν το δίκτυο! 1 Mbit link Κάθε χρήστης: 100 kbps όταν μεταδίδει Μεταδίδει 10% του χρόνου Μεταγωγή Κυκλώματος: 10 χρήστες Μεταγωγή Πακέτου: Με 35 χρήστες, πιθανότητα > 10 ενεργοί μικρότερη από.0004 N χρήστες Σελίδα 26 1 Mbps link

Μεταγωγή Κυκλώματος εναντίον Μεταγωγής Πακέτου Μεταγωγή Πακέτου: Ιδανική για κίνηση με ξεσπάσματα διαμοιρασμός πόρων απλούστερο, χωρίς δημιουργία κυκλώματος Μπορεί να δημιουργηθεί συμφόρηση (congestion): καθυστέρηση και απώλεια πακέτων απαιτούνται πρωτόκολλα για αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων, έλεγχο συμφόρησης Ερώτηση: πως μπορούμε να παρέχουμε συμπεριφορά ανάλογη του κυκλώματος; χρειάζονται εγγυήσειςεύρουςζώνηςγια εφαρμογές ήχου και video, στην πράξη παραμένει ένα άλυτο πρόβλημα Σελίδα 27

Μεταγωγή Πακέτου: Αποθήκευση και Προώθηση (Store and Forward) L R R R Απαιτείται χρόνος L/R seconds για τη μετάδοση (push out) πακέτου L bits σε κύκλωμα R bps Το πακέτο πρέπει εξολοκλήρου να φτάσει στο δρομολογητή πριν να μεταδοθεί στον επόμενο κόμβο: αποθήκευση και προώθηση (store and forward) Παράδειγμα: L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps καθυστέρηση = 15 sec καθυστέρηση = 3L/R Σελίδα 28

Μεταγωγή Πακέτου: Κατάτμηση μηνύματος (Message Segmenting) Ας σπάσουμε τώρα το μήνυμα σε 5000 πακέτα: Κάθε πακέτο 1.500 bits 1 msec για μετάδοση του πακέτου σε κάθε κύκλωμα pipelining: κάθε κύκλωμα δουλεύει παράλληλα Η καθυστέρηση μειώνεται από 15sec σε 5,002 sec! Σελίδα 29

Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτου: προώθηση (forwarding) Στόχος: μετακίνηση πακέτων μέσω δρομολογητών από την πηγή στον προορισμό Δίκτυο δεδομενογραφημάτων (datagram network): η διεύθυνση προορισμού στο πακέτο προσδιορίζει το επόμενο βήμα οι διαδρομές μπορεί να αλλάξουν κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας παράδειγμα: οδηγώντας, ζητάμε κατευθύνσεις Δίκτυο εικονικού κυκλώματος (virtual circuit network): Κάθε πακέτο φέρει ετικέτα (tag) (το ID του εικονικού κυκλώματος), η οποία και προσδιορίζει το επόμενο βήμα Ένα σταθερό μονοπάτι προσδιορίζεται κατά το χρόνο εγκατάστασης κλήσης (call setup time) και παραμένει σταθερό σε όλη τη διάρκεια της κλήσης οι δρομολογητές διατηρούν πληροφορίες κατάστασης ανά κλήση Σελίδα 30

Εικονικό Κύκλωμα (Virtual Circuit) Επιλέγεται διαδρομή πριν σταλούν πακέτα Πακέτα αίτησης και αποδοχής κλήσης (Call request and call accept packets) δημιουργούν σύνδεση (handshake) Κάθε πακέτο περιέχει αναγνωριστικό εικονικού κυκλώματος αντί για διεύθυνση προορισμού Δεν απαιτούνται αποφάσεις δρομολόγησης για κάθε πακέτο Αίτηση για τερματισμό κυκλώματος Δεν πρόκειται για δεσμευμένο μονοπάτι Σελίδα 31

Εικονικό Κύκλωμα (συνέχεια) Σελίδα 32

Εικονικά Κυκλώματα και Μεταγωγή Πακέτου Εικονικά Κυκλώματα: Το δίκτυο διατηρεί σειρά στα πακέτα και κάνει έλεγχο λαθών Τα πακέτα προωθούνται πιο γρήγορα Δεν απαιτούνται αποφάσεις δρομολόγησης Λιγότερο αξιόπιστο Απώλεια ενός κόμβου σημαίνει ότι χάνονται όλα τα κυκλώματα που περνούν από τον κόμβο Πακέτα δεδομένων: Δεν υπάρχει φάση εγκατάστασης κλήσης Καλύτερο για λιγότερα πακέτα Περισσότερο ευέλικτο Δρομολόγηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποφυγή τμημάτων του δικτύου που έχουν πολύ μεγάλη κίνηση (congestion) Σελίδα 33

Ταξινόμηση των δικτύων Telecommunication networks Circuit-switched networks Packet-switched networks FDM TDM Networks with VCs Datagram Networks Σελίδα 34

Τεχνικά Θέματα Δικτύων Η ταξινόμηση των δικτύων γίνεται ως προς δύο γενικά πλευρές: την κλίμακα και την τεχνολογία μετάδοσης Υπάρχουν δύο τύποι τεχνολογίας μετάδοσης: Τα δίκτυα εκπομπής (broadcast networks) Τα δίκτυα σημείου-προς-σημείο (point-to-point networks) Τα δίκτυα εκπομπής έχουν ένα μοναδικό κοινό δίαυλο επικοινωνίας που μοιράζονται όλες οι συσκευές. Μικρά μηνύματα που αποκαλούνται πακέτα (packets) στέλνονται από μια μηχανή και ακούγονται από όλες Σελίδα 35

Δίκτυα Εκπομπής Το κάθε πακέτο περιέχει την πληροφορία και ορισμένες πληροφορίες ελέγχου. Μια από αυτές είναι και το πεδίο διεύθυνσης το οποίο προσδιορίζει τον παραλήπτη Αν και η μετάδοση ακούγεται από όλους τους σταθμούς μόνο ο σταθμός για τον οποίο προορίζεται το πακέτο τελικά το λαμβάνει: οι υπόλοιποι ακούν τη μετάδοση (δηλ. το πακέτο) αλλά απλώς το αγνοούν (unicast) Στα συστήματα εκπομπής υπάρχει η δυνατότητα ένα πακέτο να απευθύνεται σε όλους τους προορισμούς (broadcast) ήσεμιαομάδα μηχανών (multicast) Σελίδα 36

Δίκτυα Σημείου-προς-Σημείο Τα δίκτυα αυτά απαρτίζονται από πολλές συνδέσεις μεταξύ ζευγών μηχανών Ένα πακέτο σε ένα τέτοιο δίκτυο θα χρειαστεί να περάσει από πολλές ενδιάμεσες μηχανές (hops) γιαναφτάσει στον προορισμό του Συχνά υπάρχουν εναλλακτικές διαδρομές διαφορετικού μήκους/κόστους, οπότε θα πρέπει να υπάρχουν πληροφορίες δρομολόγησης των πακέτων στα δίκτυα αυτά Ο γενικός κανόνας είναι ότι τα μικρότερα δίκτυα είναι εκπομπής, ενώ τα μεγαλύτερα σημείου-προς-σημείο Σελίδα 37

Ταξινόμηση των δικτύων ως προς την κλίμακα Τοπικά δίκτυα (Local Area Networks LANs) είναι δίκτυα που εκτείνονται εντός ενός κτιρίου, ή μιας ιδιόκτητης έκτασης (campus), ή χώρων που βρίσκονται σε μικρή απόσταση μεταξύ τους (είναι συνήθως δίκτυα εκπομπής) Ένα Μητροπολιτικό Δίκτυο (Metropolitan Area Network MAN) είναι μια λίγο μεγαλύτερη εκδοχή ενός LAN (θεωρείται ότι καλύπτει τα όρια μιας μητροπολιτικής περιοχής) Σελίδα 38

Ταξινόμηση των δικτύων ως προς την κλίμακα (συνέχεια) Ένα Δίκτυο Ευρείας Περιοχής (Wide Area Network WAN) καλύπτει μια μεγάλη γεωγραφική περιοχή. Αποτελεί διασύνδεση επιμέρους δικτύων (τοπικών ή ευρείας περιοχής) μέσω τηλεπικοινωνιακών κυκλωμάτων και συσκευών μεταγωγής (δρομολογητές routers) Οι δρομολογητές επιλέγουν την εξερχόμενη σύνδεση που θα χρησιμοποιηθεί για κάποιο πακέτο. Είναι συνήθως δίκτυα μεταγωγής πακέτων (packet switched ή σημείου-προς-σημείο) Σελίδα 39

Δίκτυα Ευρείας Περιοχής Σελίδα 40

Διαδίκτυο και διαδίκτυο Με τον όρο διαδίκτυο, εννοούμε τη διασύνδεση πολλών τοπικών δικτύων (πιθανά διαφορετικών και συχνά ασύμβατων) μέσω δικτύων ευρείας περιοχής και συγκεκριμένων τεχνολογιών Λέγοντας Διαδίκτυο (με κεφαλαίο Δ) εννοούμε ένα συγκεκριμένο δίκτυο παγκόσμιας εμβέλειας (το γνωστό μας Internet) και χρήση της οικογένειας πρωτοκόλλων TCP/IP Έναδιαδίκτυομπορείναχρησιμοποιείτηνοικογένεια πρωτοκόλλων TCP/IP αλλά και όποια άλλη επιλέξουν οι διαχειριστές του Σελίδα 41

Καθυστερήσεις και απώλειες στα δίκτυα δεδομένων Πέτρος Λάμψας 2007

Ταχύτητα Διάδοσης και Ταχύτητα Μετάδοσης Θεωρούμε ως ταχύτητα διάδοσης την ταχύτητα με την οποία μεταφέρονται οι πληροφορίες πάνω στο κάθε φυσικό μέσο Ταχύτητα μετάδοσης την ταχύτητα με την οποία τοποθετεί η κάρτα δικτύου την πληροφορία πάνω στο φυσικό μέσο Η ταχύτητα διάδοσης είναι σταθερή ανά φυσικό μέσο ενώ η ταχύτητα μετάδοσης ποικίλει από τεχνολογία σε τεχνολογία, π.χ. υπάρχει Ethernet πάνω από καλώδιο χαλκού σε ταχύτητες μετάδοσης 10/100/1000 ΜBps Σελίδα 43

Γιατί υπάρχουν απώλειες και καθυστερήσεις; Τα πακέτα μπαίνουν σε ουρά (queue) σε buffers του δρομολογητή ο ρυθμός άφιξης πακέτων είναι μεγαλύτερος της χωρητικότητας της εξερχόμενης σύνδεσης τα πακέτα μπαίνουν σε ουρά, περιμένοντας τη «σειρά» τους πακέτο που μεταδίδεται (καθυστέρηση) A B πακέτα σε ουρά (καθυστέρηση) ελεύθερα (διαθέσιμα) buffers: τα πακέτα που φθάνουν απορρίπτονται (απώλεια) αν δεν υπάρχουν διαθέσιμοι buffers Σελίδα 44

Τέσσερις λόγοι για την καθυστέρηση των πακέτων 1. Επεξεργασία στον κόμβο: A Έλεγχος για λάθη Προσδιορισμός εξερχόμενου κυκλώματος μετάδοση 2. Ουρές αναμονής διάδοση Χρόνος αναμονής στο εξερχόμενο κύκλωμα για μετάδοση Εξαρτάται από το επίπεδο συμφόρησης (congestion) του δρομολογητή B Επεξεργασία στον κόμβο queueing Σελίδα 45

Καθυστέρηση σε δίκτυα μεταγωγής πακέτου 3. Καθυστέρηση Μετάδοσης: R=link bandwidth (bps) L=μέγεθος πακέτου (bits) χρόνος για την αποστολή του πακέτου στο κανάλι = L/R A μετάδοση 4. Καθυστέρηση Διάδοσης: d = μήκος του φυσικού συνδέσμου s = ταχύτητα διάδοσης στο φυσικό μέσο (~2x10 8 m/sec) καθυστέρηση διάδοσης = d/s διάδοση Σημείωση: το s και το R είναι πολύ διαφορετικές ποσότητες! B Επεξεργασία στον κόμβο αναμονή σε ουρές Σελίδα 46

Παράδειγμα: Καραβάνι Αυτοκινήτων 100 km 100 km καραβάνι 10 αυτοκινήτων σταθμός διοδίων Τα αυτοκίνητα διαδίδονται με 100 km/hr Ο σταθμός διοδίων χρειάζεται 12 sec να εξυπηρετήσει ένα αυτοκίνητο (transmission time/bit) Αυτοκίνητο ~bit,καραβάνι ~ πακέτο Ερώτηση: πόσοςχρόνοςχρειάζεται μέχρι το καραβάνι να φτάσει πριν το δεύτερο σταθμό διοδίων; σταθμός διοδίων Χρόνος να περάσει όλο το καραβάνι από το σταθμό διοδίων στο δρόμο = 12*10 = 120 sec Χρόνος για το τελευταίο αυτοκίνητο να διαδοθεί από τον πρώτο στο δεύτερο σταθμό διοδίων: 100km/(100km/hr)= 1 hr Απάντηση: 62 minutes Σελίδα 47

Καραβάνι Αυτοκινήτων (συνέχεια) 100 km 100 km καραβάνι 10 αυτοκινήτων σταθμός διοδίων σταθμός διοδίων Τα αυτοκίνητα τώρα διαδίδονται με 1000 km/hr Ο σταθμός διοδίων χρειάζεται ένα λεπτό για να εξυπηρετήσει ένα αυτοκίνητο Ερώτηση: Μπορούν να φτάσουν αυτοκίνητα στο δεύτερο σταθμό πριν όλα τα αυτοκίνητα εξυπηρετηθούν στον πρώτο; Ναι! Μετά από 7 λεπτά, το πρώτο αυτοκίνητο είναι στο δεύτερο σταθμό ενώ 3 αυτοκίνητα είναι ακόμα στον πρώτο Το πρώτο bit του πακέτου μπορεί να φτάσει στο δεύτερο δρομολογητή πριν το πακέτο μεταδοθεί πλήρως από τον πρώτο δρομολογητή! Σελίδα 48

Καθυστέρηση ανά Κόμβο (nodal delay) d = d + d + d + nodal proc queue trans d prop d proc = καθυστέρηση επεξεργασίας συνήθως λίγα μsecs ήλιγότερο d queue = καθυστέρηση σε ουρές αναμονής εξαρτάται από το φόρτο d trans = καθυστέρηση μετάδοσης = L/R, σημαντική για κυκλώματα χαμηλής ταχύτητας d prop = καθυστέρηση διάδοσης λίγα μsecs έως εκατοντάδες msecs Σελίδα 49

Καθυστέρηση Αναμονής Σε Ουρές (Queueing) R=bandwidth συνδέσμου (bps) L=μέγεθος πακέτου (bits) a=average packet arrival rate ένταση κίνησης (traffic intensity) = La/R La/R ~ 0: μέσος χρόνος καθυστέρησης αναμονής σε ουρές μικρός La/R -> 1: οι καθυστερήσεις είναι μεγάλες La/R > 1: περισσότερη δουλειά φτάνει από όση μπορεί να εξυπηρετηθεί, μέση καθυστέρηση άπειρη! Σελίδα 50