ίκτυα και Internet στο Επιχειρηματικό Περιβάλλον 4 ο Εξάμηνο Τμήμα ιοικητικής Επιστήμης & Τεχνολογίας Οικονομικό Πανεπιστήμιο Αθηνών ρ. Αγγελική Πουλυμενάκου Μάρτιος 2012 Ευχαριστούμε τους Γ. ιακονικολάου, Η. Μπούρα, Α. Αγιακάτσικα και τις Εκδόσεις Κλειδάριθμος για τη σημαντική τους βοήθεια στην προετοιμασία αυτής της παρουσίασης
Κεφάλαιο 6 ΕΠΙΠΕ Ο ΣΥΝ ΕΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Τι θέλουμε να αποκομίσουμε σήμερα Οι αρμοδιότητες του Επιπέδου Σύνδεσης εδομένων Η μετάβαση βήμα-προς-βήμα Τεχνικές πρόσβασης στο μέσο Έλεγχοι ροής και σφαλμάτων Η διευθυνσιοδότηση του Επιπέδου Σύνδεσης εδομένων 2
Αρμοδιότητες Επιπέδου Σύνδεσης εδομένων 3
Μεταφορά βήμα-προς-βήμα Επίπεδο Μεταφοράς Επικοινωνία μεταξύ προγραμμάτων-εφαρμογών µέσω TCP, UDP Επίπεδο ικτύου Επικοινωνία μεταξύ ξενιστών (του υπολογιστή του αποστολέα και του υπολογιστή του παραλήπτη) Επίπεδο Σύνδεσης εδομένων Επικοινωνία από έναν σταθμό στον επόμενο. Χρησιμοποιείται από το Επίπεδο ικτύου για να καθοριστεί η συνολική διαδρομή των δεδομένων από τον υπολογιστή του αποστολέα σε αυτόν του παραλήπτη 4
ιευθυνσιόδοτηση στα πρώτα 4 επίπεδα Επίπεδο Εφαρμογών ιεύθυνση Εφαρμογής (url, email, κλπ) Επίπεδο Μεταφοράς Αριθμός θύρας που προσδιορίζει τη διεύθυνση του προγράμματος στον αποστολέα και παραλήπτη Επίπεδο ικτύου ιεύθυνση IP που προσδιορίζει τη διεύθυνση του αποστολέα και του παραλήπτη Επίπεδο Σύνδεσης εδομένων Φυσική ιεύθυνση ή MAC address που καθορίζει κάθε σταθμό από τον οποίο διέρχονται τα δεδομένα και βρίσκεται στην κάρτα δικτύου του σταθμού. Σε περίπτωση LAN ηφυσική ιεύθυνσηαποτελείταιαπό6 bytes σε δεκαεξαδική μορφή. Τα πρώτα τρία αφορούν τον κατασκευαστή 5
Εύρεση Φυσικής ιεύθυνσης Για να βρεθεί η φυσική διεύθυνση κάποιου σταθμού χρησιμοποιείται η ΙΡ διεύθυνση. Η εύρεση μπορεί να γίνει: Στατικά με κάποιο πίνακα που περιέχει τις διευθύνσεις ΙΡ και τις αντίστοιχες Φυσικές διευθύνεις. Βρίσκεται είτε στο σταθμό είτε σε κάποιο κεντρικό εξυπηρετητή. Η μέθοδος αυτή δε χρησιμοποιείται στις μέρες μας. υναμικά με χρήση του Πρωτοκόλλου Ανεύρεσης ιεύθυνσης (ARP Address Resolution Protocol) 1. Ο σταθμός που επιθυμεί να στείλει κάποιο μήνυμα σε κάποιο σταθμό ενός απομακρυσμένου LAN στέλνειταπακέταμεβάσητηδιεύθυνσηιρ. 2. Όταν το πακέτο φτάσει στο LAN, στέλνεται (συνήθως από το δρομολογητή) ένα μήνυμα προς όλους τους υπολογιστές του υποδικτύου (broadcast μήνυμα) ρωτώντας ποιος από αυτούς έχει την συγκεκριμένη ΙΡ του σταθμού προορισμού. 3. Αυτός στον οποίο ανήκει η ΙΡ απαντά με ένα μήνυμα («Εγώ είμαι») το οποίο περιέχει και τη φυσική διεύθυνσή του. 6
Εύρεση Φυσικής ιεύθυνσης 7
ημιουργία Πακέτων (1) Το Επίπεδο Σύνδεσης εδομένων, στον παραλήπτη, λαμβάνει ταδεδομένασεδυαδικήμορφήαπότοφυσικόεπίπεδο. Το πρόβλημα που ανακύπτει είναι η αναγνώριση των δεδομένων (συρμό από bits) που ανήκουν σε ένα πακέτο. Τρόποι επίλυσης: Χρονικά κενά μεταξύ πακέτων κατά την αποστολή: τα δίκτυα σπανίως εγγυώνται τον χρονισμό και έτσι είναι πιθανόν τα κενά να αφαιρεθούν ή/και να προστεθούν κενά ενδιάμεσα σε πακέτο. Μέτρηση Χαρακτήρων: τοποθετείται στην επικεφαλίδα ένας αριθμός που ορίζει το μήκος του πακέτου (πρόβλημα σε περίπτωση αλλοίωση της πληροφορίας αυτής κατά τη μετάδοση). Σε δίκτυα ευρείας ζώνης όπως τα ΑΤΜ χρησιμοποιείται σταθερό μέγεθος πλαισίου. 8
ημιουργία Πακέτων (2) Πλαισίωση με βάση τους χαρακτήρες (character oriented framing): Πριν και μετά από το πακέτο τοποθετούνται χαρακτήρες που ορίζουν την αρχή και το τέλος του πακέτου (DLE STX Data Link Escape Start of Text και DLE ETX - Data Link Escape End of Text αντίστοιχα). Σε περίπτωση αλλοίωση της πληροφορίας αυτής κατά τη μετάδοση είναι πολύ δύσκολη η διόρθωση. Πλαισίωση με βάση τα bits (bit oriented framing): Χρησιμοποιούνται σημαίες (flags) για να ορίσουν την αρχή και το τέλος του πακέτου. Π.χ. Η σημαία01111110 τοποθετείται στην αρχή και στο τέλος του πακέτου οριοθετώντας το. ημιουργείται όμως πρόβλημα σε περίπτωση που μέσα στο πακέτο παρουσιάζεται η ίδια ακολουθία bits 9
ημιουργία Πακέτων (2) Πλαισίωσημεβάσηταbits (συνέχεια) Πρόβλημα σε περίπτωση που μέσα στο πακέτο παρουσιάζεται η ίδια ακολουθία bits. Επίλυση: Το στρώμα ζεύξης δεδομένων τοποθετεί ενδιάμεσα στα δεδομένα 0, σε περίπτωση που έχουμε 6 ή περισσότερους διαδοχικούς 1 τα οποία αφαιρούνται στη συνέχεια από τον παραλήπτη (παραγέμισμα - stuffing). Παράδειγμα: 10
Έλεγχος Σφαλμάτων-Προέλευση (1) Τα σφάλματα σε ένα δίκτυο αφορούν σφάλματα που γίνονται κατά τη μετάδοση των σημάτων στο φυσικό μέσο και οφείλονται στα: Λευκός Θόρυβος: μη επιθυμητό σήμα που οφείλεται στη θερμότητα που παράγεται από την κίνηση των ηλεκτρονίων. Έχει σταθερή συμπεριφορά και μπορεί να αντιμετωπιστεί με ψύξη των συσκευών. (καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, ομοαξονικό) Παλμικός Θόρυβος: έντονο σήμα με μικρή διάρκεια που επηρεάζει το μέσο. Εξαρτάται από τον ρυθμό μετάδοσης των δεδομένων (όσο πιο μεγάλος τόσο περισσότερα bits θα επηρεαστούν). εν μπορεί να προσδιοριστεί πότε και για πόσο θα εμφανιστεί. (καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, ομοαξονικό) Παρεμβολή (Cross talk): παρατηρείται στο τηλεφωνικό δίκτυο όταν ακούμε τη συνομιλία κάποιων άλλων ή κάποιο θόρυβο. Συμβαίνει γιατί τα καλώδια δρουν ως κεραίες στέλνοντας και λαμβάνοντας σήμα. Αντιμετωπίζεται με θωράκιση καλωδίων. (καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος) 11
Έλεγχος Σφαλμάτων-Προέλευση (2) Ηχώ: εμφανίζεται όταν μέρος της ενέργειας του αποστολέα επιστρέψει στον ίδιο. Ένα καλώδιο που δεν έχει στην άκρη του τερματιστή (terminator) μπορεί να στείλει το μήνυμα με μικρότερη ένταση και να φτάσει σε όλους τους σταθμούς τους δικτύου. Αντιμετωπίζεται με σωστή σχεδίαση και χρήση των κατάλληλων συσκευών. Μεταβολές Καθυστερήσεις (Jitter): είναι το αποτέλεσμα των μεταβολών στην καθυστέρηση ενός σήματος που διέρχεται από μία ηλεκτρονική συσκευή. εν αποτελεί σημαντικό πρόβλημα όταν έχει μικρή ένταση. Εξασθένιση: ένα σήμα εξασθενεί όταν διανύει μεγάλες αποστάσεις. Τμήμα της ενέργειας του σήματος μετατρέπεται σε θερμότητα λόγω της αντίστασης του μέσου. Αντιμετωπίζεται με τοποθέτηση αναγεννητών/ επαναληπτών σε τακτά διαστήματα για να ενισχύεται το σήμα. (όλα τα μέσα μετάδοσης) Παραμόρφωση: Ένα σήμα αποτελείται από διάφορες συνιστώσες (αρμονικές). Κάθε συνιστώσα ταξιδεύει σε διαφορετική συχνότητα από τις υπόλοιπες με αποτέλεσμα να φθάνουν στον προορισμό τους σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, προκαλώντας παραμόρφωση του σήματος. (καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος) 12
Είδη Σφαλμάτων Σφάλμα ενός bit Αλλαγή ενός bit (από 0 σε 1 ή τοαντίστροφο) προκαλεί αλλαγή πληροφορίας π.χ. ο αποστολέας στέλνει STX (Αρχή Κειμένου) και ο παραλήπτης λαμβάνει «Αλλαγή Γραμμής» Σφάλμα πολλαπλών bit Αλλαγή περισσοτέρων του ενός bit, όχι απαραίτητα σε συνεχόμενα. Το μήκος του τμήματος του συρμού bits που έχει σφάλμα (burst) ορίζεται από το πρώτο έως και το τελευταίο bit που υπέστει αλλαγή 13
Αντιμετώπιση Σφαλμάτων Πρόβλεψη Σφαλμάτων Για να γίνει η πρόβλεψη πρέπει να έχουν βρεθεί πιθανές πηγές σφαλμάτων (π.χ. λευκός θόρυβος, παλμικός θόρυβος, ηχώ, εξασθένιση). Εντοπισμός Σφαλμάτων Μέθοδος Πλεονασμού: προσθήκη επιπλέον bits σε κάθε μονάδα πληροφορίας τα οποία αφαιρούνται μόλις διαπιστωθεί η ορθότητά της από τον παραλήπτη. ιόρθωση Σφαλμάτων Με επαναμετάδοση: ο παραλήπτης στέλνει ένα μήνυμα επιβεβαίωσης (ACK) όταν λάβει το πακέτο σωστά ή μια αρνητική επιβεβαίωση (NACK) σε περίπτωση σφάλματος ζητώντας την επαναμετάδοση του πακέτου Forward Error Correction: προσθήκη επιπλέον bit στο πακέτο πληροφορίας για εντοπισμό της θέσης του σφάλματος και διόρθωσης. 14
Εντοπισμός Σφαλμάτων Μέθοδος Πλεονασμού Προσθήκη προσυμφωνημένων επιπλέον bit από τον αποστολέα τα οποία αφαιρούνται από τον παραλήπτη αφού ελεγχθούν με τη χρήση κάποιας συνάρτησης 15
Είδη Μεθόδου Πλεονασμού (1) Υπάρχουν τρία είδη ελέγχου με τη μέθοδο του πλεονασμού στο Επίπεδο Σύνδεσης εδομένων: 1. Κατακόρυφος Έλεγχος Πλεονασμού (Vertical Redundancy Check): ή αλλιώς και έλεγχος ισοτιμίας. Σε κάθε μονάδα πληροφορίας προστίθεται ένα επιπλέον bit (parity bit) έτσι ώστε ο συνολικός αριθμός των 1 (συνυπολογισμένου και του επιπλέον bit) να είναι άρτιος αριθμός. Π.χ. αν το πακέτο πληροφορίας περιέχει 5 bit με τιμή 1 το parity bit παίρνει την τιμή 1, ενώ αν περιέχει 4 bit με τιμή 1 το parity bit παίρνει την τιμή 0. 2. ιαμήκης Έλεγχος Πλεονασμού (Longitudinal Redundancy Check): Μια σειρά από bit οργανώνεται σε ίσα τμήματα σε μορφή πίνακα. Σε κάθε στήλη του πίνακα προσδιορίζεται ένα parity bit. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται μια νέα σειρά από bits την οποία προσθέτουμε στην αρχική. 16
Είδη Μεθόδου Πλεονασμού (2) 3. Κυκλικός Έλεγχος Πλεονασμού (Cyclic Redundancy Check): το πακέτο πληροφορίας διαιρείται στο δυαδικό σύστημα με κάποιο προεπιλεγμένο διαιρέτη. Το υπόλοιπο της διαίρεσης προσάπτεται στην πληροφορία. Όταν το πακέτο φτάσει στον παραλήπτη αφαιρείται το υπόλοιπο από την πληροφορία και διαιρείται η πληροφορία χρησιμοποιώντας τον προεπιλεγμένο διαιρέτη. Αν το υπόλοιπο είναι 0 τότε η πληροφορία δεν περιέχει σφάλματα. Τρεις διαιρέτες έχουν γίνει διεθνή πρότυπα: CRC-12 = 1100000001111: Χρησιμοποιείται όταν το μήκος του χαρακτήρα είναι 6 bit CRC-16 = 11000000000000101: Χρησιμοποιείται όταν το μήκος του χαρακτήρα είναι 8bit CRC-CCITT = 10001000000100001: Χρησιμοποιείται όταν το μήκος του χαρακτήρα είναι 8bit 17
Κατακόρυφος Έλεγχος Πλεονασμού (Vertical Redundancy Check- VRC) Προστίθεται στην πληροφορία 1 bit έτσι ώστε ο συνολικός αριθμός των μονάδων να είναι άρτιος αριθμός 18
ιαμήκης Έλεγχος Πλεονασμού (Longitudinal RC- LRC) Μια σειρά από bit οργανώνεται σε ίσα τμήματα σε μορφή πίνακα. Σε κάθε στήλη του πίνακα προσδιορίζεται ένα parity bit. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται μια νέα σειρά από bits την οποία προσθέτουμε στην αρχική. 19
Κυκλικός Έλεγχος Πλεονασμού (Cyclic RC-CRC) Το πακέτο πληροφορίας διαιρείται στο δυαδικό σύστημα με κάποιο προεπιλεγμένο διαιρέτη. Το υπόλοιπο της διαίρεσης προσάπτεται στην πληροφορία. 20
ιόρθωση Σφαλμάτων Αφού τα σφάλματα εντοπιστούν ο έχουμε τρεις πιθανές περιπτώσεις: 1. Απόρριψη χωρίς επαναμετάδοση Σε εφαρμογές ευαίσθητες σε καθυστερήσεις π.χ. ήχος, εικόνα 2. Απόρριψη µε επαναμετάδοση Σε εφαρμογές που απαιτούν ακρίβεια και ορθότητα π.χ. μεταφορά αρχείων 3. ιόρθωση Σφάλματος Σε εφαρμογές που απαιτούν ακρίβεια και ορθότητα αλλά δεν υπάρχει χρόνος για αναμονή π.χ. δορυφορικές συνδέσεις 21
Ο παραλήπτης στέλνει ένα μήνυμα επιβεβαίωσης (ACK) όταν λάβει το πακέτο σωστά ή μια αρνητική επιβεβαίωση (NACK) σε περίπτωση σφάλματος ζητώντας την επαναμετάδοση του πακέτου. Συμβαίνει όταν ιόρθωση Σφαλμάτων µε επαναμετάδοση 1. Χαθεί κάποιο πακέτο (καμία επιβεβαίωση, λειτουργεί όπως το SRP του επιπέδου Μεταφοράς) 2. Χαθεί κάποιο μήνυμα επιβεβαίωσης παράδοσης που έστειλε ο παραλήπτης (καμία επιβεβαίωση, λειτουργεί όπως το SRP του επιπέδου Μεταφοράς) 3. Όταν το πακέτο περιέχει σφάλματα που εντοπιστούν (NACK) Χρησιμοποιούνται δύο πρωτόκολλα: Stop and Wait ARQ (Automatic Repeat Request) Sliding Window ARQ 22
Stop and Wait ARQ Ο αποστολέας στέλνει ένα έναταπακέτακαι περιμένει μήνυμα επιβεβαίωσης πριν στείλει το επόμενο. Σε περίπτωση που λάβει αρνητική επιβεβαίωση για κάποιο πακέτο ή δε λάβει επιβεβαίωση για κάποιο προσυμφωνημένο χρονικό διάστημα ξαναστέλνει το πακέτο (χάνεται η επιβεβαίωση ή το πακέτο). Για κάθε μήνυμα που στέλνει κρατά και ένα αντίγραφο μέχρι να λάβει επιβεβαίωση. 23
Sliding Window ARQ Ο αποστολέας στέλνει μια ομάδα από πακέτα (μέγεθος παραθύρου). Ο παραλήπτης στέλνει επιβεβαιώσεις για κάθε πακέτο που λαμβάνει σωστά και αρνητικές ή καθόλου επιβεβαιώσεις αν το πακέτο έχει σφάλμα ή δεν το λάβει. Ο αποστολέας σε περίπτωση που λάβει αρνητική επιβεβαίωση για κάποιο πακέτο ή δε λάβει επιβεβαίωση για κάποιο προσυμφωνημένο χρονικό διάστημα ξαναστέλνει το πακέτο (SRP) και αυτά που ακολούθησαν σε περίπτωση που ο παραλήπτης δεν αποθηκεύει τα πακέτα που λαμβάνει ανεξαρτήτως σειράς (go back N). Ο αποστολέας συνεχίζει με την επόμενη ομάδα πακέτων μόλις λάβει επιβεβαίωση για το τελευταίο πακέτο της προηγούμενης ομάδας. 24
ιόρθωση Σφαλμάτων µε Forward Error Correction Με το Forward Error Correction δίνεται η δυνατότητα στον παραλήπτη να διορθώσει τυχόν σφάλματα στα πακέτα που λαμβάνει. Σφάλμα -> Αλλαγή του bit από 1 σε 0 ή αντίστροφα Γιαναμπορέσειναδιορθώσειοπαραλήπτηςτυχόνσφάλματα πρέπει να καθοριστείηθέσητουσφάλματος. Πως; Προσθήκη επιπλέον bits στην πληροφορία, περισσότερα από αυτά που χρειάζονται για τον εντοπισμό. Χρονοβόρα ιαδικασία, χρησιμοποιείται στις δορυφορικές συνδέσεις που η επαναμετάδοση του πακέτου είναι ιδιαίτερα χρονοβόρα. 25
Έλεγχος Ροής Ορίζει το πλήθος της πληροφορίας που μπορεί να στείλει τη φορά ο αποστολέας μέχρι να λάβει μήνυμα ACK. Όταν ένα μήνυμα φτάνει στον παραλήπτη ελέγχεται και περνά από επεξεργασία. Ρυθμός Επεξεργασίας Πληροφορίας στον Παραλήπτη είναι μικρότερος από τον Ρυθμό Αποστολής Πληροφορίας από Αποστολέα Γι αυτό χρησιμοποιείται: Καταχωρητής προσωρινής αποθήκευσης πακέτων (buffer) στον παραλήπτη (στο Sliding Window ARQ μέγεθος παραθύρου = χωρητικότητα buffer). Όταν ο buffer του παραλήπτη γεμίσει ο παραλήπτης ενημερώνει τον αποστολέα να σταματήσει τη μετάδοση (ή απορρίπτει τα επόμενα πακέτα) και στη συνέχεια τον ενημερώνει για να την ξαναρχίσει (μην έχοντας λάβει επιβεβαίωση ο αποστολέας ξαναστέλνει τα πακέτα). 26
Έλεγχος Πρόσβασης Μέσου Όταν δύο σταθμοί κάνουν Χρήση Κοινού Μέσου (π.χ. LAN) θα πρέπει να υπάρχουν κάποιοι κανόνες για Αποφυγή Σύγκρουσης Λύση: Μέθοδος Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου (Media Access Control): καθορίζει τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσει ένας σταθμός για να αποστείλει ένα πακέτο. Τεχνικές Ελέγχου: 1. Ελεγχόμενη Πρόσβαση: ο σταθμός που επιθυμεί να αποστείλει πρέπει να αποκτήσει «άδεια» 2. Τυχαία Πρόσβαση ή Ανταγωνισμού: όλοι οι σταθμοί είναι ισότιμοι και ανταγωνίζονται για την πρόσβαση στο μέσο. 27
Ελεγχόμενη Πρόσβαση O σταθμός που επιθυμεί να αποστείλει πακέτο πρέπει να αποκτήσει «άδεια». ύο τρόποι εκχώρησης άδειας στους σταθμούς: 1. Poll/ Select: Ένας σταθμός (Πρωτεύων) εκχωρεί τις άδειες στους υπόλοιπους ( ευτερεύοντες). Poll: Άντληση Πληροφορίας του Πρωτεύοντος από τους ευτερεύοντες Select: Αποστολή Πληροφορίας από τον Πρωτεύοντα στους ευτερεύοντες 2. Token Passing: Χρησιμοποιείται στην Τοπολογία ακτυλίου (LAN) Μικρό Πλαίσιο- Αδειοδοτικό (token) κυκλοφορεί στον δακτύλιο όσο αυτός είναι ελεύθερος Το token δεσμεύεται από τον σταθμό που θέλει να στείλει πληροφορία Το token αποδεσμεύεται μετά το τέλος της αποστολής 28
Poll/ Select (1) Ένας σταθμός (Πρωτεύον) εκχωρεί τις άδειες στους υπόλοιπους ( ευτερεύοντες). Μόνο ο πρωτεύον επικοινωνεί με καθένα δευτερεύοντα (δεν επικοινωνούν μεταξύ τους). Οι δευτερεύοντες επικοινωνούν με τον πρωτεύοντα μόνο αν τους ζητηθεί από τον ίδιο. ιαδικασίες Επικοινωνίας Poll και Select: Poll: 1. Ο πρωτεύον ελέγχει σειριακά τους δευτερεύοντες ρωτώντας του αν έχουν να αποστείλουν δεδομένα (μήνυμα POLL) 2. Οι δευτερεύοντες απαντούν είτε με αρνητική επιβεβαίωση (αν δεν έχουν) είτε με θετική επιβεβαίωση και ξεκινά η μεταφορά των δεδομένων. Select: Έχει προτεραιότητα σε σχέση με την Poll. 1. Ο πρωτεύον στέλνει ένα μήνυμα SEL (SELECT) στον δευτερεύοντα που επιθυμεί ειδοποιώντας τον για την πληροφορία που πρόκειται να του σταλεί. 2. Ο δευτερεύον του απαντά με επιβεβαίωση και η επικοινωνία ξεκινά. 29
Poll/ Select (2) POLL SELECT 30
Token Passing (1) Βήματα: 1. Μικρό Πλαίσιο- Αδειοδοτικό (token) κυκλοφορεί στον δακτύλιο όσο αυτός είναι ελεύθερος 2. Το token δεσμεύεται από τον σταθμό που θέλει να στείλει πληροφορία. Εφόσον το token δεν κυκλοφορεί η γραμμή δεν μπορεί να δεσμευτεί από άλλον σταθμό. 3. Ο σταθμός αποστέλλει τα δεδομένα που επιθυμεί. 4. Τα δεδομένα περνάνε από όλους τους σταθμούς και κρατούνται μόνο από εκείνον στον οποίο απευθύνονται, οι υπόλοιποι απλά τα προωθούν στον επόμενο. 5. Το token αποδεσμεύεται μετά το τέλος της αποστολής. Σημείωση: Το token δεσμεύεται για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα από κάθε σταθμό. Αν το χρονικό διάστημα ξεπεραστεί το token αποδεσμεύεται. 31
Token Passing (2) 32
Τυχαία Πρόσβαση (Ανταγωνισμός) Όλοι οι σταθμοί είναι ισότιμοι και «ανταγωνίζονται» την πρόσβαση στο μέσο. εν δίνεται άδεια. Εάν δύο σταθμοί επιχειρήσουν να στείλουν ταυτόχρονα τότε υπάρχει σύγκρουσηστομέσοκαιταπακέταπουαποστέλλονται είτε καταστρέφονται είτε αλλοιώνονται. Βήματα για αποφυγή σύγκρουσης: 1. Ανίχνευση Μέσου 2. Εάν η γραμμή είναι ελεύθερη τότε ο σταθμός αποστέλλει την πληροφορία 3. έσμευση και Παρακολούθηση του μέσου Σημείωση: Υπάρχει περίπτωση δύο σταθμοί να ελέγξουν ταυτόχρονα το μέσο και να το βρουν ελεύθερο. Προσπαθώντας να αποστείλουν και οι δύο ταυτόχρονα πακέτα δημιουργείται σύγκρουση. Ακολουθεί κάποια χρονική καθυστέρηση και στη συνέχεια ακολουθούνται πάλι με τη σειρά τα βήματα. Μέθοδοι 1. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 2. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 33
CSMA/CD Βήματα: 1. Έλεγχος Γραμμής (Επίπεδο Ενέργειας Γραμμής). 2. Εάν η γραμμή είναι ελεύθερη τότε ο σταθμός αποστέλλει την πληροφορία. Χρήση: Κυρίως στο Ethernet. Προσοχή!! Εάν ταυτόχρονα και άλλος σταθμός ελέγχει τη γραμμή τότε θα υπάρξει σύγκρουση Με τη CSMA/CD ο έλεγχος του μέσου συνεχίζεται και κατά την αποστολή από τον σταθμό που αποστέλλει. Εάν η ενέργεια της γραμμής είναι πολύ υψηλή διακόπτεται η αποστολή και επανεκκινείται μετά από κάποιο χρονικό διάστημα. 34
CSMA/CA Βήματα: 1. Έλεγχος Γραμμής (Επίπεδο Ενέργειας Γραμμής) 2. Με τη CSMA/CA εάν η γραμμή είναι ελεύθερη ο αποστολέας ενημερώνει όλους τους σταθμούς για τη δέσμευση του μέσου και τη χρονική της διάρκεια. 3. Αποστέλλει τα πακέτα. Οι άλλοι σταθμοί αποφεύγουν τη χρήση του μέσου το χρονικό διάστηκα αυτό. 4. Αποδέσμευση του μέσου. Χρήση: Κυρίως στα ασύρματα δίκτυα. 35
Πρωτόκολλα Επιπέδου Σύνδεσης εδομένων (1) Στο Internet οι συνδέσεις που πραγματοποιούνται είτε μισθωμένης γραμμής μεταξύ δρομολογητών (συνεχής σύνδεση LAN επιχειρήσεων με εξωτερικούς/ απομακρυσμένους δρομολογητές) είτε μεταξύ host δρομολογητή (σύνδεσημέχριαπολύσεώςτηςαπότοχρήστη) είναι συνδέσεις σημείου προς σημείο (point-to-point). Τα πρωτόκολλα του Internet που υποστηρίζουν τέτοιας μορφής συνδέσεων στο Επίπεδο Σύνδεσης εδομένων είναι τα: SLIP (Serial Line IP): Προωθεί ακατέργαστα πακέτα ΙΡ με κάποιο byte σημαία στο τέλος του πακέτου ΙΡ για πλαισίωση. εν χρησιμοποιεί ανίχνευση ή διόρθωση σφαλμάτων, αλλά επαφίεται στις λειτουργίες των ανώτερων επιπέδων. Υποστηρίζει μόνο το ΙΡ και δεν παρέχει καμία μορφή πιστοποίησης της αυθεντικότητας των επικοινωνούντων πλευρών (προβλήματα). εν αποτελεί εγκεκριμένο πρότυπο Internet. 36
Πρωτόκολλα Επιπέδου Σύνδεσης εδομένων (2) PPP (Point-to-Point Protocol): υποστηρίζει ανίχνευση λαθών, πολλαπλά πρωτόκολλα (εκτός ΙΡ), επιτρέπει την πιστοποίηση της αυθεντικότητας και τη δυναμική εκχώρηση ΙΡ διευθύνσεων (χρήσιμο σε σύνδεση host-δρομολογητή). Ουσιαστικά παρέχει τα εξής: 1. Πλαισίωση με σαφή προσδιορισμό αρχής και τέλους του πακέτου με χρήση σημαίας καθώς και έλεγχο για ανίχνευση λαθών. 2. Πρωτόκολλο Ελέγχου της Σύνδεσης (LCP Link Control Protocol) για εγκατάσταση των γραμμών, δοκιμή, διαπραγμάτευση και απόλυσή τους όταν δεν χρειάζονται πια. 3. Πρωτόκολλο Ελέγχου ικτύου (NCP Network Control Protocol) ανεξάρτητο από το επίπεδο ικτύου που χρησιμοποιείται για την διαπραγμάτευση των επιλογών του στρώματος ικτύου π.χ. δυναμική εκχώρηση ΙΡ διευθύνσεων, διακοπή σύνδεσης και αποδέσμευση ΙΡ διεύθυνσης. 37
Πλαίσιο ΡΡΡ ιεύθυνση: παίρνει πάντα την τιμή 11111111 που υποδηλώνει ότι όλοι οι σταθμοί πρέπει να λάβουν το πλαίσιο. Υποδηλώνει ότι δεν χρειάζεται διεύθυνση Επιπέδου Σύνδεσης εδομένων (Η φυσική διεύθυνση εμπεριέχεται στα δεδομένα). Έλεγχος: αύξον αριθμός πακέτου. Η προκαθορισμένη τιμή είναι 00000011 υποδηλώνοντας αναρίθμητο πλαίσιο. Πρωτόκολλο: δήλωση του είδους του πακέτου που εμπεριέχεται στο πεδίο Ωφέλιμο Φορτίο π.χ. LCP, NCP, IP κ.λπ. Ωφέλιμο Φορτίο: Πακέτο μεταβλητού μήκος μέχρι το MTU του μέσου. Άθροισμα Ελέγχου 38
Περίληψη - Τι αποκομίσαμε σήμερα Παράδοση βήμα-προς-βήμα ημιουργία πακέτων Έλεγχος Σφαλμάτων- Προέλευση και είδη Αντιμετώπιση Σφαλμάτων Πρόβλεψη Έλεγχος Ροής Εντοπισμός (Μέθοδος Πλεονασμού) ιόρθωση (Απόρριψη, Επαναμετάδοση, ιόρθωση) ΈλεγχοςΠρόσβασηςΜέσου(Ελεγχόμενη Πρόσβαση, Τυχαία Πρόσβαση) Πρωτόκολλα Επιπέδου Σύνδεσης εδομένων 39