Μεταγωγή Κυκλωμάτων και Πακέτων και Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης



Σχετικά έγγραφα
Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης. Επικοινωνία µεταξύ δύο υπολογιστών οι οποίοι είναι απευθείας συνδεδεµένοι.

Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης

Μέθοδοι Ελέγχου Σφαλμάτων

Επίπεδο ύνδεσης Δεδομένων (Data Link Layer DLL)

Γαβαλάς αµιανός

Διαδίκτυα και το Διαδίκτυο (Internetworking and the Internet)

Μεταγωγή (Switching)

Το Επίπεδο Ζεύξης (ή Σύνδεσης) Δεδομένων

Δίκτυα Υπολογιστών. Αξιόπιστη επικοινωνία μέσα από ένα σύνδεσμο. Ευάγγελος Παπαπέτρου. Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών Αξιόπιστη επικοινωνία μέσα από ένα σύνδεσμο. Αναγκαιότητα και ορισμός λογικής σύνδεσης. Διάρθρωση

ιαδίκτυα και το ιαδίκτυο (Internetworking and the Internet)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Μηχανισμοί Λογικής σύνδεσης. Διάρθρωση. Δομή πλαισίου. Καθορισμός ορίων πλαισίου

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΣΦΑΛΜΑΤΩΝ ΣΕ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΔΙΚΤΥΑ

4.1.1 Πρωτόκολλο TCP - Δομή πακέτου

Πακέτα, Πλαίσια και Ανίχνευση Σφαλμάτων

Στρώμα Ζεύξης Δεδομένων και Πρωτόκολλα αναμετάδοσης. Εισαγωγή στα Δίκτυα Επικοινωνιών 2008 Στρώμα ζεύξης δεδομένων Μ.Ε. Θεολόγου

ίκτυα και Internet στο Επιχειρηματικό Περιβάλλον

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΜΑC

Επαλήθευση Πρωτοκόλλων

Ενότητα 3. Στρώµα Ζεύξης: Αρχές Λειτουργίας & Το Υπόδειγµα του Ethernet

Τεχνικές διόρθωσης και ανίχνευσης σφαλµάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Επίπεδο Μεταφοράς. (ανεβαίνουμε προς τα πάνω) Εργαστήριο Δικτύων Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Τρίτη Σειρά Ασκήσεων ΑΣΚΗΣΗ 1 ΑΣΚΗΣΗ 1 ΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗ 2

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 8: Μετάδοση Δεδομένων. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Κινητές Επικοινωνίες & Τηλεπικοινωνιακά Δίκτυα

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα

Τρίτη Πρόοδος [110 μονάδες] Απαντήσεις

Ερωτήσεις / Απαντήσεις Πιστοποίησης (Επικοινωνίες Δεδομένων)

Σχήμα 1: TCP αποστολέας με παράθυρο αποστολέα = 1

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ.3 4 η ΟΣΣ 15/03/2014 Συμπληρωματικές Διαφάνειες

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

Δίκτυα Επικοινωνιών ΙΙ: X.25

Υπολογιστές και ίκτυα Η/Υ.

Improving the performance of TCP in the case of packet reordering. Στρατάκη Μαρία

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

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΔΙΚΤΥΩΝ

Λουκάς Ελευθέριος

Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Πληροφορικής Συστήµατα Επικοινωνίας. Μοντέλο TCP/IP. Ενότητα E. Πόσοι εµπλέκονται σε ένα Σύστηµα Επικοινωνίας

Πεδία Πλαισίου SONET (I)

Βασικές λειτουργίες Ανίχνευση πλαισίων Τι κάνει το επίπεδο ζεύξης Χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού επιπέδου, ήτοι την (ανασφαλή) μεταφορά δεδομέ

Ερώτηση 1 η : Τι είναι πληροφορία και τι δεδομένα σε ένα πληροφοριακό σύστημα? Ποιες μορφές μπορεί να έχει η πληροφορία?

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ.3 5 η ΟΣΣ 10/05/2014. Νίκος Δημητρίου ΣΕΠ/ΘΕ ΠΛΗ22

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ.3. Έκτακτη ΟΣΣ 31/05/2014. Νίκος Δημητρίου.

Δίκτυα Θεωρία

3/40. (acknowledged connectionless), (acknowledged connection oriented) 4/40

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΔΙΚΤΥΑ ΔΗΜΟΣΙΑΣ ΧΡΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ Ενότητα #12: Σχεδίαση πρωτοκόλλων

Δίκτυα Υπολογιστών Το επίπεδο μεταφοράς (transport layer)

Δίκτυα Επικοινωνιών ΙΙ: ATM

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11: Διαδικασία Μετάδοσης Δεδομένων Εισαγωγή

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ.4. Έκτακτη ΟΣΣ 28/05/2016. Νίκος Δημητρίου.

(C) 2010 Pearson Education, Inc. All rights reserved.

Ethernet Ethernet ΙΕΕΕ CSMA/CD

HY-335 : Δίκτυα Υπολογιστών

Σχήμα 1: TCP αποστολέας με παράθυρο αποστολέα = 1

Ενότητα 8.1. Σειριακή και παράλληλη μετάδοση δεδομένων

Μάθημα 5: To Μοντέλο Αναφοράς O.S.I.

Μάθημα 4: Πρότυπα, Πρωτόκολλα & Υπηρεσίες

Άσκηση 2. Αν συμβούν 2 duplicate ACKs αντί για timeout τι γίνεται σε αυτή την περίπτωσή;

Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων Ενότητα 5: Automated Teller Machine- ΑΤΜ (1)

Πρωτόκολλο TCP Διάλεξη ΙΙI

Πανεπιστήμιο Πειραιά Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων. ίκτυα Υπολογιστών Ι. To Μοντέλο OSI. Αναπλ. Καθηγ. Π. εμέστιχας

ΗΜΥ 360: Δίκτυα Υπολογιστών. Εισαγωγή

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

Παραδείγµατα δικτυακών τεχνολογιών. Ethernet Internet ATM

Πρωτόκολλα Διαδικτύου

ίκτυα Υπολογιστών I ρ. Παύλος Θεοδώρου Πανεπιστήµιο Αιγαίου Τµήµα Πληροφοριακών & Επικοινωνιακών Συστηµάτων pavlos@aegean.

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

Περιεχόμενα. Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή σε Έννοιες των Δικτύων Υπολογιστών Κεφάλαιο 2 Αξιοπιστία Κεφάλαιο 3 Αλγόριθμοι Πολλαπλής Πρόσβασης...

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα: Μέρος Β. Διάρθρωση. Αναγκαιότητα της διευθυνσιοδότησης. Ευάγγελος Παπαπέτρου

Αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων πάνω από αναξιόπιστο δίκτυο. Κατανεμημένα Συστήματα 1

Δίκτυα Υπολογιστών I

Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων Ενότητα 4: Frame Relay

Λύση: Λύση: Λύση: Λύση:

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

LAYER 3 ( NETWORΚ LEVEL ) - ΣΤΡΩΜΑ 3 ( ΕΠΙΠΕ Ο ΙΚΤΥΟΥ)

Περίληψη. Ethernet Δίκτυα Δακτυλίου, (Token Ring) Άλλα Δίκτυα Σύνδεση Τοπικών Δικτύων.

Επίπεδο Μεταφοράς (Transport Layer)

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις στα Τοπικά Δίκτυα

Δίκτυα Επικοινωνίας και Υπολογιστών

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής Password: edi

Αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων πάνω από αναξιόπιστο δίκτυο. Κατανεμημένα Συστήματα 1

SONET/SDH. SDH Synchronous Digital Hierarchy. Εισαγωγή οµή ικτύου SONET/SDH Πλαισίωση Πλαισίωση SONET Πλαισίωση SDH Τοπολογίες SONET/SDH

ΗΥ335 - Δίκτυα Υπολογιστών Χειμερινό εξάμηνο Φροντιστήριο Ασκήσεις στο TCP

Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης

Κεφάλαιο 7.3. Πρωτόκολλο TCP

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

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

( εύτερο Κεφάλαιο του Προγράµµατος ALL THREE LAYERS - ΤΑ ΤΡΙΑ ΕΠΙΠΕ Α)

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

CSMA/CA στο Κατανεμημένα Ενσωματωμένα Συστήματα Πραγματικού Χρόνου

Σεραφείµ Καραµπογιάς Στοιχεία ενός Συστήµατος Ηλεκτρικής Επικοινωνίας

Συσκευές Τηλεπικοινωνιών και Δικτύωσης. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 9 ο

Transcript:

Μεταγωγή Κυκλωμάτων και Πακέτων και Δίκτυα Απευθείας Ζεύξης Περίληψη Μεταγωγή Κυκλωμάτων (Circuit switching) Μεταγωγή Πακέτων (Packet switching) Μεταγωγή Εικονικών Κυκλωμάτων (Virtual circuit switching) Δίκτυα απευθείας ζεύξης (Ζεύξεις σημείου προς σημείο (point-topoint links)) (Επικοινωνία μεταξύ δύο υπολογιστών οι οποίοι είναι απευθείας συνδεδεμένοι.) Πλαισίωση (framing) Ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων (error detection and correction) Αξιόπιστη μετάδοση και έλεγχος ροής (reliable transmission and flow control) Πρωτόκολλα Παύσης και Αναμονής (Stop and Wait Protocols) Πρωτόκολλα Ολισθαίνοντος Παραθύρου (sliding window protocols) Παράθυρο με bit. Πρωτόκολλο με οπισθοδρόμηση κατά Ν (Go-Back N) Πρωτόκολλο με Επιλεκτική Επανάληψη (selective repeat)

Μεταγωγή Κυκλωμάτων (Circuit switching) Η επικοινωνία μεταξύ δύο μερών γίνεται εφόσον υπάρχει φυσικό κύκλωμα το οποίο συνδέει αποστολέα και παραλήπτη. Παράδειγμα: Τηλεφωνικό Δίκτυο Μεταγωγή Πακέτων (Packet switching) Ο αποστολέας στέλνει πακέτα όποτε θέλει (χωρίς να ξέρει αν υπάρχει περίπτωση να καταλήξουν στον προορισμό του) Κάθε πακέτο δρομολογείται ανεξάρτητα από προηγούμενα πακέτα. Σε περίπτωση απώλειας ενός δρομολογητή, τα επόμενα πακέτα θα χρησιμοποιήσουν εναλλακτικά μονοπάτια. 2

Μεταγωγή Εικονικών Κυκλωμάτων (virtual circuit switching) Η επικοινωνία μεταξύ δύο μερών ξεκινά αφού βρεθεί και προκρατηθεί μονοπάτι από τον αποστολέα προς τον παραλήπτη. Η επικοινωνία γίνεται με την ανταλλαγή πακέτων. Κάθε πακέτο δρομολογείται σύμφωνα με το πεδίο VCI (virtual circuit identifier) Όλαταπακέταχρησιμοποιούντοίδιο μονοπάτι. Δρομολόγηση Πακέτων Host D Πίνακας Δρομολόγησης Δρομολογητή Προορισμός A B C D E F G H Θύρα 2 3 Switch 3 Host C 2 Host A Host E 2 Switch 2 3 Host G Switch 3 3 2 Host H Host F Host B 3

Δρομολόγηση Πακέτων με Εικονικά Κυκλώματα Μόνιμα εικονικά κυκλώματα (permanent virtual circuits PVC) 3 5 2 3 9 2 3 2 Δρομολογητής Θύρα Εισόδου 2 VCI Εισόδου 5 Θύρα Εξόδου Host A VCI Εξόδου Δρομολογητής 2 Δρομολογητής 3 Θύρα Εισόδου 3 VCI Εισόδου 9 Θύρα Εξόδου 2 9 VCI Εξόδου 7 7 3 Θύρα Εισόδου 2 7 VCI Εισόδου 4 Θύρα Εξόδου Host Β VCI Εξόδου 4 Σύγκριση των Μοντέλων Μεταγωγής Πρόβλημα Εγκαθίδρυση Μονοπατιού (circuit setup) Διευθύνσεις (addressing) Κατάσταση (state Information) Δρομολόγηση Απώλεια δρομολογητή Ποιότητα Υπηρεσιών (Quality of Service) Έλεγχος Συμφόρησης (Congestion Control) Μεταγωγή Πακέτων Δεν χρειάζεται Κάθε πακέτο έχει την πλήρη διεύθυνση του τελικού παραλήπτη Οι δρομολογητές δεν κρατούν την κατάσταση Κάθε πακέτο δρομολογείται ανεξάρτητα Καμία συνέπεια Δύσκολη Δύσκολος Χρειάζεται Εικονικό Κύκλωμα Κάθε πακέτο έχει μόνο το VCI Για κάθε σύνδεση χρειάζεται πληροφορία κατάστασης Όλαταπακέταακολουθούντο ίδιο μονοπάτι Διακόπτονται όλες οι συνδιαλέξεις που περνούν από το δεδομένο δρομολογητή. Εύκολη εφόσον υπάρχουν πόροι Εύκολος εφόσον υπάρχουν πόροι 4

Διαδίκτυα Διαφορετικά δίκτυα με διαφορετικά πρωτόκολλα «πάντα» θα χρειάζεται να επικοινωνούν μεταξύ τους! Πως Διαφέρουν τα διάφορα Δίκτυα; 5

Σύνδεση Δικτύων Μεταγωγή (switching) Το πλαίσιο μεταφέρεται απότοέναδίκτυοστοάλλο σύμφωνα μόνο με την διεύθυνση MAC Ηγέφυραδεν πρέπει να γνωρίζει το πρωτόκολλο IP Δρομολόγηση (routing) Το πακέτο βγαίνει από το πλαίσιο, δρομολογείται σύμφωνα με τη διεύθυνση IP, και ξαναμπαίνει σε πλαίσιο. Ο δρομολογητής πρέπει να γνωρίζει το πρωτόκολλο IP Εικονικά Κυκλώματα σε Σειρά (Concatenated Virtual Circuits) 6

Διαδικτύωση χωρίς Συνδέσεις (Connectionless Internetworking) Διαφορετικά πρωτόκολλα δρομολόγησης Διαφορετικές διευθύνσεις Λύση: Όλοι να καταλαβαίνουν το ίδιο πρωτόκολλο IP Σύγκριση Εικονικά κυκλώματα σε σειρά Υπάρχει σύνδεση και κάθε δρομολογητής πρέπει να διατηρεί πίνακες με την κατάσταση κάθε σύνδεσης Δεν υπάρχουν εναλλακτικά μονοπάτια έτσι τα πακέτα παραδίδονται σε σειρά Προκράτηση πόρων και η δυνατότητα παροχή ποιότητας υπηρεσιών Διαδικτύωση χωρίς σύνδεση Κάθε δρομολογητής δεν πρέπει να διατηρεί πίνακες με την κατάσταση κάθε σύνδεσης Υπάρχουν εναλλακτικά μονοπάτια έτσι πακέτα μπορούν να παραδίδονται εκτός σειράς Δύσκολη η παροχή ποιότητας υπηρεσιών 7

Αναλογία Tunneling 8

Ζεύξεις σημείου προς σημείο Ασύρματη ζεύξη Δορυφορική ζεύξη. Ενσύρματη ζεύξη (π.χ. Ζεύξη με λέϊζερ.) Διπλοαγωγός (twisted pair) Ομοαξονικό καλώδιο (co-axial) Οπτικές ίνες Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα 9

Πλαισίωση (Framing) Στο επίπεδο «ζεύξης δεδομένων» δύο υπολογιστές ανταλλάσσουν πλαίσια (frames). Ένα πλαίσιο περιέχει: Διεύθυνση παραλήπτη Δεδομένα Κώδικα ανίχνευσης σφαλμάτων κατά την επικοινωνία Αρχή και τέλος! Πρωτόκολλο (προαιρετικό: σε περίπτωση που κάποια μηχανή υποστηρίζει διάφορα πρωτόκολλα) Πλαίσια βασισμένα σε χαρακτήρες (bytes) Binary Synchronous Communication (BISYNC) IBM, 96 s Digital Data Communication Message Protocol (DDCMP) Digital Equipment Corporation DECNET. Point-to-Point Protocol (PPP)

Binary Synchronous Communication (BISYNC) 8 8 8 8 8 8 6 SYN SYN SOH Header STX BODY ETX CRC SYN: Synchronization (χαρακτήρας συγχρονισμού) SOH: Start of Header (αρχή της επικεφαλίδας) STX: Start of Text (Αρχή δεδομένων) ETX: End of Text (Τέλος δεδομένων) CRC: Cyclic Redundancy Check (κώδικας ανίχνευσης σφάλματος) BODY: Πληροφορίες Πρόβλημα: ETX μπορεί να συμπεριλαμβάνεται στο BODY! Λύση: Χαρακτήρας Data-Link-Escape (DLE). Character Stuffing Πλαίσια βασισμένα σε συρμούς ψηφίων (bit streams) 8 6 6 8 BS Header BODY CRC ES High-level Data Link Control (HDLC) BS: Beginning Sequence ES: Ending Sequence Ησειρά μεταδίδεται επίσης και όταν το κανάλι είναι ανενεργό. Πως αντιμετωπίζεται η περίπτωση όπου η σειρά παρουσιάζεται μέσα στα δεδομένα;

Παράδειγμα bit-stuffing Πως αντιμετωπίζεται η περίπτωση όπου η σειρά παρουσιάζεται μέσα στα δεδομένα; Ο αποστολέας μόλις στείλει 5 συνεχόμενα, (δεδομένου ότι δεν θέλει να στείλει το ES), τότε στέλνει και μετά συνεχίζει με τα υπόλοιπα ψηφία. Ο παραλήπτης, μόλις παραλάβει 5 συνεχόμενα, τότε ελέγχει το επόμενο ψηφίο Εάν είναι, τότε υποθέτει ότι αποτελεί bit-stuffing, το αγνοεί και συνεχίζει την λήψη των υπολοίπων ψηφίων. Εάν όμως είναι, τότε αντιλαμβάνεται ότι το πλαίσιο είτε έχει τελειώσει είτε υπάρχει κάποιο λάθος και παίρνει το επόμενο ψηφίο. Εάν είναι, δηλαδή έχει πάρει, τότε το πλαίσιο έχει τελειώσει. Εάν είναι, τότε υπάρχει κάποιο λάθος (7 συνεχόμενα ), οπόταν ολόκληρο το πλαίσιο απορρίπτεται, και περιμένει το επόμενο που αποτελεί την αρχή του επόμενου πλαισίου. Πλαίσια βασισμένα σε ρολόι Σύγχρονο Οπτικό Δίκτυο - Synchronous Optical Network (SONET) Το επικρατέστερο πρότυπο για οπτικά δίκτυα μεγάλης απόστασης. Χρησιμοποιείται για την πολυπλεξία πολλών ζεύξεων χαμηλής ταχύτητας σε μία ζεύξη υψηλής ταχύτητας. Ταχύτητες: STS-: 5.84Mbps STS-48: 2488.32Mbps Ακέραια πολλαπλάσια του 5.84Mbps Κάθε πλαίσιο διαρκεί 25μs και χρησιμοποιεί κωδικοποίηση NRZ. Για το συγχρονισμό αποστολέα-παραλήπτη, το σήμα αναδεύεται (scrabbled) έτσι ώστε να αποφεύγονται μεγάλες ακολουθίες από ή. 2

Πλαίσιο SONET STS- 3 bytes Επικεφαλίδες 87 στήλες (87 bytes) Ωφέλιμο φορτίο (payload) 9 σειρές 2 από τα bytes κάθε επικεφαλίδας αποτελούν κώδικες συγχρονισμού. Δεν υπάρχει ανάγκη για byte-stuffing Ο παραλήπτης περιμένει ότι ο κώδικας συγχρονισμού θα εμφανίζεται περιοδικά κάθε 9 bytes. Ανίχνευση Σφαλμάτων (Error Detection) Σφάλματα λόγω θορύβου ή παρεμβολών Ανίχνευση και Διόρθωση Σφαλμάτων Προϋποθέτουν την αποστολή πλεονάζων πληροφοριών (redundant information). Π.χ. ένα πακέτο αποστέλλεται δύο φορές Μέθοδοι ανίχνευσης σφάλματος Δισδιάστατη Ισοτιμία (two-dimensional parity) Άθροισμα ελέγχου (check sum) Κυκλικός Κώδικας Πλεονασμού (Cyclic Redundancy Check CRC). 3

Ανίχνευση Σφαλμάτων (Error Detection) Τι γίνεται σε περίπτωση που ανιχνευθεί σφάλμα; Επαναμετάδοση (retransmission): Ο δέκτης ζητά από τον αποστολέα να ξαναστείλει το πλαίσιο Στο πλαίσιο μπορεί να περιληφθούν πλεονάζων πληροφορίες έτσι που ο δέκτης να μπορεί να επιδιορθώσει τα σφάλματα (error correction codes). Πότε χρησιμοποιούμε επαναμετάδοση και πότε επιδιόρθωση σφάλματος; Δισδιάστατη Ισοτιμία (Parity) bit σε κάθε byte χρησιμοποιείται σαν bit ισοτιμίας. Το άθροισμα όλων των bits να είναι ζυγό (even parity) Το πρωτόκολλο μπορεί να καθορίζει είτε ζυγή (even parity) ισοτιμία είτε μονή ισοτιμία (odd parity) Τα δεδομένα τοποθετούνται σε ένα πίνακα (matrix) Τοάθροισμαόλωντωνστηλώνκαιγραμμώνναείναιζυγό(even parity) Η μέθοδος ανιχνεύει σφάλματα στις περιπτώσεις που υπάρχουν ή 2 ή 3 σφάλματα σε ένα πλαίσιο ή πολλές φορές ακόμα και 4. Πλεονάζων πληροφορίες= 8 + n bits, όπου n= databits/7 Πολύπιοαποδοτικόαπότονασταλούνόλαταδεδομένα2 φορές και επίσης υπάρχει καλύτερη πιθανότητα ανίχνευσης των σφαλμάτων 4

5 Παράδειγμα Δισδιάστατης Ισοτιμίας Bits ισοτιμίας (parity bits) Παράδειγμα Δισδιάστατης Ισοτιμίας Λάθος Λάθος Ο δέκτης παρέλαβε το πιο κάτω πλαίσιο: Ο δέκτης μπορεί επίσης να επιδιορθώσει το σφάλμα!

Παράδειγμα Δισδιάστατης Ισοτιμίας Ο δέκτης παρέλαβε το πιο κάτω πλαίσιο: Ο δέκτης δεν μπορεί επίσης να επιδιορθώσει το σφάλμα! Λάθος Λάθος Άθροισμα Ελέγχου (checksum) Ο αποστολέας απλά προσθέτει όλες τις λέξεις (words) του πλαισίου και επισυνάπτει το άθροισμα στο πλαίσιο (ones complement addition). Ο παραλήπτης κάνει το ίδιο (απλά προσθέτει όλες τις λέξεις του πλαισίου και συγκρίνει το αποτέλεσμα με το Άθροισμα Ελέγχου που παρέλαβε με το πλαίσιο. Εάν τα δύο αθροίσματα είναι τα ίδια, τότε το πλαίσιο είναι αποδεκτό. Εάν τα δύο αθροίσματα διαφέρουν, τότε το πλαίσιο απορρίπτεται. 6

Κυκλικός Κώδικας Πλεονασμού (Cyclic Redundancy Check CRC). Βασισμένη στη θεωρία των πεπερασμένων πεδίων. Κάθε συρμός (bit stream) αντιπροσωπεύει ένα πολυώνυμο M(x) (n+)-bit συρμός αντιπροσωπεύει πολυώνυμο βαθμού n. M(x) = x 3 +x 2 +x +x = x 3 +x Επιλογή διαιρέτη: Πολυώνυμο C(x) βαθμού k το οποίο γνωρίζουν ο αποστολέας και παραλήπτης. Ο αποστολέας στέλνει το πολυώνυμο P(x) το οποίο είναι βαθμού n+k (δηλαδή n+k+ bits). Το πολυώνυμο P(x) επιλέγεται έτσι ώστε το υπόλοιπο της διαίρεσης P(x) / C(x) να είναι. Ο παραλήπτης κάνει τη διαίρεση και αν υπάρχει υπόλοιπο τότε το δεδομένο πλαίσιο έχει κάποιο σφάλμα. Εάν δεν υπάρχει υπόλοιπο, τότε πιθανότατα το πλαίσιο παραλήφθηκε σωστά. Ιδιότητες Διαίρεσης Πολυωνύμων Ένα πολυώνυμο Τ(x) διαιρείται από το C(x) εφόσον το Τ(x) είναι μεγαλύτερου βαθμού από το C(x). Ένα πολυώνυμο Τ(x) διαιρείται από το C(x) εφόσον το Τ(x) είναιίσουβαθμούμετοc(x). Το υπόλοιπο της διαίρεσης Τ(x) / C(x) βρίσκεται με την αφαίρεση του C(x) από το Τ(x). Η αφαίρεση του πολυωνύμου C(x) από το Τ(x) βρίσκεται απλά με την πράξη Exclusive-OR (XOR) σε κάθε ζεύγος αντίστοιχων συντελεστών. 7

Κυκλικός Κώδικας Πλεονασμού Ο αποστολέας θέλει να μεταδώσει τα δεδομένα που αντιστοιχούν στο πολυώνυμο M(x). Αποστολέας και παραλήπτης συμφωνούν τον διαιρέτη C(x) ο οποίος είναι βαθμού k. Ο αποστολέας πολλαπλασιάζει M(x) επί x k για να δημιουργήσει το πολυώνυμο T(x), δηλαδή T(x)= x k M(x). Ο αποστολέας διαιρεί το Τ(x) δια C(x) και βρίσκει το υπόλοιπο R(x). Αφαιρείται το R(x) από το Τ(x) και το αποτέλεσμα P(x) = Τ(x) - R(x) αποτελεί το συρμό ή πλαίσιο που αποστέλλεται στον παραλήπτη. Παράδειγμα Ο αποστολέας θέλει να στείλει το συρμό. 7 4 3 Αντίστοιχο πολυώνυμο: M ( x) = x + x + x + x Πολυώνυμο Διαίρεσης C(x)= x 3 +x 2 + Πολλαπλασιάζουμε το M(x) επί x 3 με αποτέλεσμα 3 7 6 4 x M( x) = x + x + x + x Το οποίο αντιστοιχεί στο συρμό Στη συνέχει εκτελούμε τη διαίρεση x + x + x + x 3 2 x + x + 7 6 4 8

Παράδειγμα x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x 9 8 7 6 5 4 3 2 x + x + x + x 9 8 7 x + x + x + x 9 8 7 6 7 x x + x + 3 2 Η αφαίρεση αντιστοιχεί στην πράξη Exclusive-OR (XOR) Για συντομία οι μεταβλητές x δεν χρησιμοποιούνται αλλά απλά εννοούνται. Παράδειγμα Ο αποστολέας θα στείλει τον συρμό Μήνυμα CRC 9

Παράδειγμα: Επαλήθευση παραλήπτη Υπόλοιπο =, οπόταν πιθανότατα δεν υπάρχουν σφάλματα Πολυώνυμα Διαίρεσης C(x) CRC CRC-8 CRC- CRC-2 CRC-6 CRC-CCITT CRC-32 Πολυώνυμο x 8 +x 2 +x + x +x 9 +x 5 +x 4 +x + x 2 +x +x 3 +x 2 +x + x 6 +x 5 +x 2 + x 6 +x 2 +x 5 + x 32 +x 26 +x 23 +x 22 +x 6 +x 2 + +x +x +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 2 +x + 2

Πλαισίωση, έλεγχος σφαλμάτων και θόρυβος Υποθέτουμε πως έχουμε πλαίσιο μεγέθους n bits και η πιθανότητα σφάλματος σε ένα bit = p (ανεξάρτητη από την πιθανότητα σφάλματος σε οποιοδήποτε άλλο bit). Πιθανότητα αλάνθαστης μετάδοσης του πλαισίου (-p) n Όσο μεγαλώνει ένα πλαίσιο, μεγαλώνει και η πιθανότητα σφάλματος! Όσο μικραίνει ένα πλαίσιο αυξάνονται και οι μη ωφέλιμες πληροφορίες (επικεφαλίδες κλπ) που μεταδίδονται Εάν η πιθανότητα λάθους σε ένα πλαίσιο είναι «μικρή» τότε, σε περίπτωση λάθους, ο παραλήπτης μπορεί να ζητήσει επαναμετάδοση του πλαισίου. Σε περίπτωση που η πιθανότητα λάθους σε ένα πλαίσιο είναι «μεγάλη», τότε μπορεί να είναι πιο αποδοτικό να χρησιμοποιείται διόρθωση λαθών (π.χ. Forward error correction code FEC). Αξιόπιστη Μετάδοση (Reliable Transmission) Data Transfer Phase: Deliver to the peer receiver: A sequenced set of PDUs (received in order of transmission) (Most often) Correct PDUs (no errors) To do sequencing there must be a sequence number. We must also have error detection capability (in order to do error correction) We do error detection via the schemes discussed previously Error correction: For example, if error drop the PDU (or sometimes we send a nack). If correct send a positive acknowledgment (ack) 2

Αξιόπιστη Μετάδοση (Reliable Transmission) Χρήση πακέτων επαλήθευσης (acknowledgements ACKs) και χρονομέτρων (timers) Ο δέκτης κάθε φορά που παραλαμβάνει ένα πλαίσιο χωρίς σφάλματα τότε στέλνει πακέτο επαλήθευσης στον αποστολέα. Ο αποστολέας συνεχίζει να στέλνει πλαίσια ενόσω λαμβάνει ACKs. Εάν περάσει μια χρονική περίοδος κατά την οποία ο αποστολέας δεν λάβει κανένα ACK, ή ανλάβει αρνητικές επαληθεύσεις NACK (δηλαδή ο δέκτης έλαβε πλαίσια με σφάλματα), ο αποστολέας ξαναστέλνει τα προηγούμενα πλαίσια. Αξιόπιστη Μετάδοση (Reliable Transmission) In order to acknowledge we need the sequence number There are two ways to send acknowledgments: Special ACK PDU (send acknowledgment back) Piggyback on Data PDU (send information back from the other end and put the ack on the data coming back) Transmitter: send PDU, set timer. When the timer expires retransmit. Timer: Time it takes to go to the other end, be processed and come back (our best estimate) If the timer is too short or too long it s going to work. But what happens? Protocol with nack and no timer will not work. Why? Protocol with ack and nack but no timers. Will it work? 22

Πρωτόκολλα Παύσης και Αναμονής (Stop and Wait Protocols) Ο πομπός στέλνει ένα πλαίσιο και σταμάτα, περιμένοντας επαλήθευση (ACK). Όταν πάρει ACK στέλνει το επόμενο πλαίσιο. Εάν πάρει NACK ή λήξει κάποιο χρονόμετρο, τότε ξαναστέλνει το προηγούμενο πακέτο Disadvantage: Very low throughput. Not used often. Αποστολέας Παραλήπτης χρονόμετρο χρονόμετρο Πλαίσιο ACK ACK Πλαίσιο Πρόβλημα! Τι μπορεί να πάει λάθος Αποστολέας χρονόμετρο Πλαίσιο Παραλήπτης Αποστολέας χρονόμετρο Πλαίσιο ACK Παραλήπτης Πλαίσιο Πλαίσιο ACK ACK 23

Τι μπορεί να πάει λάθος Αποστολέας Παραλήπτης χρονόμετρο χρονόμετρο Πλαίσιο ACK Πλαίσιο ACK Αύξων Αριθμός Πλαισίου (Frame Sequence Number) Αποστολέας Παραλήπτης Πλαίσιο ACK Πλαίσιο ACK Πλαίσιο ACK 24

Πρωτόκολλα Ολισθαίνοντος Παραθύρου (Sliding Window) Ο αποστολέας διατηρεί ένα παράθυρο με τους αύξοντες αριθμούς όλως των πλαισίων που έχει στείλει και για τα οποία δεν έχει λάβει επαλήθευση. Κάθε φορά που στέλνει καινούργιο πλαίσιο, αυξάνει το άνω όριο του παραθύρου. Κάθε φορά που λαμβάνει επαλήθευση, αυξάνειτοκάτωόριοτου παραθύρου. Ο παραλήπτης επίσης διατηρεί παράθυρο με τους αύξοντες αριθμούς των πλαισίων που αναμένει Αν πάρει πλαίσιο εκτός παραθύρου, τότε το αγνοεί. Οι αύξοντες αριθμοί επαληθευμένων πλαισίων μπορούν να μπουν στην επικεφαλίδα εξερχόμενων πλαισίων για καλύτερη απόδοση (piggybacking) Πρωτόκολλο Ολισθαίνοντος Παραθύρου με Παράθυρο bit Υποθέτουμε ότι ο αύξων αριθμός αποτελείται από 3 bits (δηλαδή -7). Αποστολέας Παράθυρο αποστολής 2 3 4 5 6 7 2 3 4 5 6 7 Παραλήπτης Παράθυρο λήψης 25

Οπισθοδρόμηση κατά Ν (Go Back N) Το παράθυρο του παραλήπτη είναι. Το παράθυρο του αποστολέα δεν μπορεί να υπερβαίνει το MaxSeqNum Continue transmitting, set timer for each PDU. If transmitter detects error (timer goes off) retransmit PDU in error and all following. Receiver may receive data twice and drops one since they all have sequence numbers. Q: If you transmitted a PDU and it arrives an hour later when the sequence no. got recycled what happens? Επιλεκτική Επανάληψη (Selective Repeat) Το παράθυρο του παραλήπτη είναι μεγαλύτερο από. Το παράθυρο του αποστολέα δεν μπορεί να υπερβαίνει το (MaxSeqNum+)/2 Repeat the one in error only. It will receive them out of sequence. Has to resequence them (requires a resequence bufferat the Rx) 26