ΔΙΚΤΥΑ ΥΥΥΠΟΛΛΛΟΓΙΣΤΩΝ - TEI of Crete · Δίκτυα Υπολογιστών...

ΔΔΔΙΙΙΚΚΚΤΤΤΥΥΥΑΑΑ ΥΥΥΠΠΠΟΟΟΛΛΛΟΟΟΓΓΓΙΙΙΣΣΣΤΤΤΩΩΩΝΝΝ

(((βββααασσσιιικκκέέέςςς γγγνννώώώσσσεεειιιςςς)))

Για τις ανάγκες του μαθήματος «Δίκτυα Υπολογιστών» του τμήματος Ηλεκτρολογίας του Τ.Ε.Ι. Κρήτης

Κ. Βασιλάκης

Καθηγητής ΤΕΙ Κρήτης

Γενικό Τμήμα Θετικών Επιστημών

([email protected])

Δίκτυα Υπολογιστών – Κ. Βασιλάκης, ΤΕΙ Κρήτης iiii

ΓΕΝΙΚΑ .................................................................................................................... 1

1. OΙ ΕΠΙΚΟΝΩΝΙΕΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ......................................................... 3

1.1. Αναπαράσταση χαρακτήρων ............................................................................. 4

1.2. Τρόποι μετάδοσης ........................................................................................... 4

1.2.1. Περισσότερα για τους τρόπους μετάδοσης ................................................... 5

1.2.2. Άλλα χαρακτηριστικά των τρόπων μετάδοσης ............................................... 6

1.3. Αναγνώριση και διόρθωση σφαλμάτων .............................................................. 7

1.3.1 Μέθοδοι για την αναγνώριση σφαλμάτων ...................................................... 7

1.3.2 Αντιμετώπιση λαθών ................................................................................... 9

1.4. Συμπίεση δεδομένων ....................................................................................... 9

1.4.1. Γενικά για την συμπίεση ............................................................................. 9

1.4.2. Τεχνικές συμπίεσης. ................................................................................. 10

1.5. Τρόποι Σύνδεσης (interfaces-διασυνδέσεις) ..................................................... 12

1.5.1 Η σύσταση V.24 ή RS-232. ........................................................................ 12

1.5.2. Ονομασίες και περιγραφές ακροδεκτών στην V.24/RS-232 .......................... 13

1.6. Τα μέσα μετάδοσης ........................................................................................ 13

1.6.1 Ενσύρματα μέσα μετάδοσης ...................................................................... 14

1.6.2 Ασύρματα μέσα μετάδοσης ........................................................................ 16

1.7. Τεχνικές μετάδοσης ........................................................................................ 16

1.7.1 Πολυπλεξία .............................................................................................. 16

1.7.2 Διαμόρφωση ............................................................................................ 18

1.8 Συσκευές επικοινωνίας .................................................................................... 19

1.9. Πρωτόκολλα επικοινωνίας .............................................................................. 20

2. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ...................................................................................... 21

2.1. Δομικά στοιχεία ενός δικτύου υπολογιστών ...................................................... 21

2.2. Ταξινόμηση των δικτύων υπολογιστών. ........................................................... 23

2.2.1 Ταξινόμηση ανάλογα με την χρήση ............................................................. 23

2.2.2 Ταξινόμηση ανάλογα με την έκταση που καλύπτουν .................................... 23

2.2.3. Ταξινόμηση ανάλογα με την τεχνική μετάδοσης .......................................... 24

2.3. Πρότυπα / Πρωτόκολλα / Τεχνολογίες.............................................................. 25

2.3.1. Διαστρωμάτωση στη ανάπτυξη δικτύων ..................................................... 25

2.3.2. Ενθυλάκωση ........................................................................................... 25

2.3.3. Το πρότυπο OSI ...................................................................................... 25

2.3.4. Το πρωτόκολλο TCP/IP ............................................................................ 27

2.3.5. Η τεχνολογία ΑΤΜ .................................................................................... 29

Δίκτυα Υπολογιστών – Κ. Βασιλάκης, ΤΕΙ Κρήτης iiiiii

2.3.6. Η τεχνολογία Gigabit Ethernet ................................................................... 29

2.3 Τοπικά Δίκτυα (LANs) ..................................................................................... 30

2.3.1 Χαρακτηριστικά Τοπικών Δικτύων. ............................................................. 32

2.3.2. Τοπολογίες τοπικών δικτύων. ................................................................... 34

2.3.3 Ονομασίες (ορολογία) των κόμβων στα Τοπικά Δίκτυα. ................................ 35

2.3.4 Αρχιτεκτονικές - πρωτοκόλλα Τοπικών Δικτύων ........................................... 37

2.3.5. Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα .......................................................................... 39

2.3.5. Η δομημένη καλωδίωση (structure cabling) ................................................ 40

2.4 Δίκτυα Ευρείας Εμβέλειας (WANs) ................................................................... 46

2.4.1 Υποδομές για υλοποίηση δικτύων ευρείας εμβέλειας .................................... 47

2.4.2 Οι Ρυθμοί μετάδοσης ................................................................................ 48

2.4.3 Σχετική Ορολογία / Τεχνολογίες ................................................................. 48

2.5 Υπηρεσίες – εφαρμογές δικτύων ...................................................................... 50

2.5.1 Αναζήτηση σε βάσεις πληροφοριών ........................................................... 51

2.5.2. Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο (e-mail) ............................................................. 51

2.5.3 Τηλεδιάσκεψη (teleconference) .................................................................. 52

2.5.4 Σύνδεση σε μακρινό σύστημα .................................................................... 52

2.5.5 Μεταφορά αρχείων (file transfer) ................................................................ 52

3. Το ΙΝΤΕRNET ..................................................................................................... 53

3.1 Η ορολογία στο INTERNET ............................................................................. 54

3.2. Υπηρεσίες-πρωτοκολλα στο ΙΝΤΕRNET .......................................................... 56

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ .......................................................................................................... 60

Κυριότερες τρόποι σύνδεσης σύστασης V.24 (RS-232) ............................................ 60

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ....................................................................................................... 61

ΓΛΩΣΣΑΡΙ .............................................................................................................. 62

Ελληνικών όρων ................................................................................................... 62

Αγγλικών όρων .................................................................................................... 62

Δίκτυα Υπολογιστών – Κ. Βασιλάκης, ΤΕΙ Κρήτης 11

ΓΕΝΙΚΑ

Στους διάφορους τομείς δραστηριότητας της σημερινής μας κοινωνίας, κυριαρχεί η έννοια της πληροφορίας, γεγονός που οφείλεται στην ευρεία εξάπλωση των εφαρμογών του τομέα της Πληροφορικής. Βασικός στόχος της Πληροφορικής είναι η παροχή έγκυρης και έγκαιρης πληροφόρησης προς χρήστες των συστημάτων της. Η Πληροφορική επιτυγχάνει αυτούς τους στόχους της με την επεξεργασία και την μετάδοση της πληροφορίας, η οποία καταχωρείται και αποθηκεύεται στα συστήματα της σε μορφή ψηφιακών δεδομένων (data). Για την δημιουργία κάποιας πληροφορίας που προέρχεται από αυτά τα ψηφιακά δεδομένα, η Πληροφορική χρησιμοποιεί την σύγχρονη τεχνολογία των υπολογιστικών συστημάτων (καταχώριση & επεξεργασία), ενώ για την μετάδοση της πληροφορίας εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες των δικτύων επικοινωνίας, τα οποία στηρίζονται στον τομέα μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων για την μεταφορά της πληροφορίας. Δηλαδή, τα σημερινά εργαλεία της Πληροφορικής και της Τηλε-πληροφορικής (τομέας της Πληροφορικής με εφαρμογές, οι οποίες απαιτούν μεταφορά δεδομένων), βασίζονται στην σύγχρονη ψηφιακή τεχνολογία.

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ:

ΣΚΟΠΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΜΕΣΑ (ΕΡΓΑΛΕΙΑ)

έγκυρη & έγκαιρη πληροφόρηση

Επεξεργασία & μετάδοση δεδομένων

Υπολογιστικά συστήματα & μετάδοση Ψηφιακών Δεδομένων

Στα κεφάλαια που ακολουθούν, θα γίνει προσπάθεια μιας σύντομης παρουσίασης των τεχνολογιών, οι οποίες έχουν σχέση με τις υποδομές που απαιτούνται για την ανάπτυξη, την λειτουργία και την εκμετάλλευση των δικτύων υπολογιστών. Η επικοινωνία μεταξύ ηλεκτρονικών υπολογιστών, ουσιαστικά γίνεται διότι υπάρχει, σε μεγάλο βαθμό, η ανάγκη μεταφοράς πληροφοριών (ψηφιακών δεδομένων-data), που έχουν επεξεργαστεί ή που πρόκειται να επεξεργαστούν από κάποιο ηλεκτρονικό υπολογιστή, από ένα σημείο σε κάποιο άλλο. Ο καλύτερος τρόπος για να επιτευχθεί μία γρήγορη και ασφαλής μεταφορά στοιχείων, είναι η άμεση επικοινωνία των συστημάτων επεξεργασίας αυτών των στοιχείων (δηλαδή των ηλεκτρονικών υπολογιστών). Η μεταφορά αυτή επιτυγχάνεται συνδέοντας ένα υπολογιστή με κάποιον άλλο (δίκτυο υπολογιστών) ή με κάποιο τμήμα αυτού (για παράδειγμα ένα τερματικό σταθμό) που βρίσκεται στον ίδιο χώρο ή σε κάποιο άλλο μακρινό σημείο, παρεμβάλλοντας συνήθως κάποιο μέσο (απλή καλωδίωση) ή / και ειδικές συσκευές επικοινωνίας (υπάρχουν και ασύρματες ζεύξεις). Η γρήγορη μεταφορά δεδομένων είναι εξ' ίσου σημαντική με την γρήγορη επεξεργασία αυτών. Η πληροφορία πολλές φορές για να είναι αποτελεσματική, πρέπει να φτάσει την κατάλληλη στιγμή (έγκαιρα) στα χέρια του ενδιαφερομένου.

Γενικά, ο τομέας μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων ασχολείται με κάθε είδους μετακίνηση επεξεργασμένων (ή αποθηκευμένων σε) από ηλεκτρονικούς υπολογιστές πληροφοριών (data) από κάποιο σημείο σε κάποιο άλλο σημείο. Τα σημεία αυτά μπορούν να βρίσκονται σε διάφορες αποστάσεις. Από πολύ κοντά (μέσα στον ίδιο τον υπολογιστή, για παράδειγμα) έως πολύ μακριά (στον ίδιο χώρο, την ίδια πόλη, την ίδια χώρα, σε διαφορετική χώρα, σε διαφορετική ήπειρο…) οπότε μιλάμε για τηλεπικοινωνίες («τηλε»-αρχαία ελληνική ρίζα). Μία τέτοια μετάδοση παρουσιάζει πολλά προβλήματα και ιδιαιτερότητες, μια και έχει να κάνει με υπολογιστές διαφόρων εταιρειών και διαφορετικής κατασκευής, που συχνά δεν βρίσκονται στον ίδιο χώρο. Προβλήματα υπάρχουν ακόμα και στην επικοινωνία υπολογιστών της ίδιας κατασκευάστριας εταιρείας. Με τα προβλήματα αυτά ασχολείται ένας ολόκληρος κλάδος των Τηλεπικοινωνιών που ονομάζεται «Επικοινωνίες Ψηφιακών Δεδομένων» (Data Communications).


Οι εξελίξεις που έχουν λάβει χώρα στην περιοχή της μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων, μας δίνουν την δυνατότητα δημιουργίας ολοκληρωμένων δικτυακών υποδομών, οι οποίες χαρακτηρίζονται από τις εξαιρετικά μεγάλες ταχύτητες μετάδοσης και διάδοσης της πληροφορίας, τις αποτελεσματικές τεχνικές ελέγχου και διόρθωσης σφαλμάτων, την παροχή ασφαλούς μεταφοράς δεδομένων και την ταυτόχρονη μετακίνηση, μέσα από τα ίδια κανάλια επικοινωνίας, διαφόρων μορφών πληροφορίας (προγράμματα, έγγραφα, μετρήσεις, ήχοι, γραφήματα, εικόνες, video). Και όλα αυτά εξασφαλίζοντας την υψηλή ποιότητα παροχής υπηρεσιών. Διάφορες πληροφορίες που δημιουργούνται και αναπαράγονται αναλογικά, συχνά μεταφέρονται και διαχέονται σε ψηφιακή μορφή. Και υπάρχουν διάφοροι λόγοι γι’ αυτό:

1. Είναι δυνατόν να επεξεργαστούν από υπολογιστές (άρα και να κοστολογηθούν!)

2. Αποθηκεύονται εύκολα (άρα είναι δυνατόν να επαναληφθούν)

3. Διακινούνται γρήγορα και με αξιοπιστία (εξαιρετικά ενδιαφέρον για την υποστήριξη διαφόρων υπηρεσιών)

Προδιαγραφές και συστάσεις διεθνών οργανισμών (ΙΤU/CCITT, ISO, IEEE κλπ), αλλά και διάφορα πρότυπα που έχουν καθιερωθεί από εταιρείες (de facto standards), αναφέρονται σε διάφορα συστατικά στοιχεία του κλάδου των Επικοινωνιών Ψηφιακών Δεδομένων, που προσφέρει εντυπωσιακές ψηφιακές υποδομές για τον σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την λειτουργία δικτύων υπολογιστών.

Τα οφέλη που προκύπτουν από την εξέλιξη της ψηφιακής τεχνολογίας, έχουν σαν αποτέλεσμα η Ψηφιακή Επικοινωνία Δεδομένων να γνωρίζει σημαντικές εφαρμογές στην Τηλεφωνία πάνω σε ψηφιακά δίκτυα, σε διάφορες Τηλεϋπηρεσίες που έχουν σχέση με την επεξεργασία και αναμετάδοση πληροφοριών σε ποικίλες μορφές (κείμενο, ήχος, τηλεόραση, βίντεο, ραδιόφωνο) και φυσικά στα Δίκτυα Υπολογιστών, προσφέροντας μία ενιαία ψηφιακή πλατφόρμα για ανάπτυξη καινοτόμων εφαρμογών και λειτουργία πρωτοποριακών υπηρεσιών. Έτσι σήμερα υπάρχουν ψηφιακές δικτυακές υποδομές, οι οποίες είναι σε θέση να φιλοξενούν ταυτόχρονα τηλεφωνία και δίκτυα υπολογιστών, αλλά και πιο εξελιγμένες εφαρμογές, όπως για παράδειγμα υπηρεσίες ζωντανής μετάδοσης πολυμεσικής (ήχος, video) πληροφορίας –streaming media.

Αν η δεκαετία του ’80 σημαδεύτηκε από την εντυπωσιακή εισβολή των υπολογιστών στην καθημερινή μας ζωή και η δεκαετία του ’90 χαρακτηρίστηκε από την μεγάλη εξάπλωση των δικτύων υπολογιστών και την εμφάνιση εξελιγμένων εφαρμογών δικτύου, στα επόμενα χρόνια θα γίνουμε μάρτυρες ανάπτυξης και λειτουργίας πολλών καινοτόμων υπηρεσιών τηλεπληροφορικής, οι οποίες πρόκειται ν’ αλλάξουν ριζικά τον τρόπο ζωής μας. Ιδιαίτερα στην λειτουργία των επιχειρήσεων, με την σύγκλιση αυτών των δύο τεχνολογιών της Πληροφορικής και των Τηλεπικοινωνιών, έχουν επικρατήσει νέες ιδέες και τάσεις, οι οποίες έχουν βοηθήσει σημαντικά στην βελτίωση της απόδοσης τους, αυξάνοντας την παραγωγικότητα και την ανταγωνιστικότητα τους.


1. OΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Με τον όρο «Επικοινωνίες Ψηφιακών Δεδομένων» (Data Communications) εννοούμε την μεταφορά και ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων (data) μεταξύ δύο σημείων που υπάρχουν ψηφιακές συσκευές (υπολογιστές, περιφερειακές μονάδες υπολογιστών, συσκευές επικοινωνίας).

Για την υλοποίηση κάποιας απλής επικοινωνίας, απαιτούνται τα εξής συστατικά στοιχεία:

1 πομπός (transmitter)

1 δέκτης (receiver)

το μέσο μεταφοράς δεδομένων

Ο πομπός προετοιμάζει τα ψηφιακά δεδομένα (δημιουργεί το κατάλληλο σήμα) με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η μετάδοση τους. Ο δέκτης παραλαμβάνει το σήμα και φροντίζει για την περαιτέρω προώθηση του. Το μέσο μεταφοράς είναι ο φορέας δια μέσου του οποίου μεταφέρεται η ψηφιακή πληροφορία και μπορεί να είναι ένα απλό κανάλι επικοινωνίας (π.χ. ένα καλώδιο) ή κάποιο πολύπλοκο δίκτυο που συνδέει τον πομπό με τον δέκτη. Τα σημεία σύνδεσης του πομπού και του δέκτη με το μέσο μεταφοράς ονομάζονται interfaces (διασυνδέσεις). Φυσικά πριν τον πομπό είναι δυνατόν να υπάρχουν κατάλληλες συσκευές, οι οποίες παράγουν το σήμα των δεδομένων (π.χ. υπολογιστές) και μετά τον δέκτη διάφορες συσκευές, που κάνουν περαιτέρω επεξεργασία (ή μετακίνηση) των δεδομένων.

Ταχύτητες μετάδοσης:

Η ταχύτητα μετάδοσης των δεδομένων (μάλλον καλύτερα ο ρυθμός μετάδοσης) μετριέται σε bits ανά δευτερόλεπτο και ονομάζεται bps (bits per second), δηλαδή είναι ο αριθμός των bits που μεταδίδονται ανά δευτερόλεπτο. Οι ρυθμοί μετάδοσης που έχουν επιτευχθεί σε συνδέσεις μεταξύ υπολογιστικών συστημάτων φτάνουν στα επίπεδα των Gbps. Ο ρυθμός μετάδοσης (bit rate) είναι ο αριθμός των bits που μεταδίδονται ανά δευτερόλεπτο και δεν έχει σχέση με τον χρόνο που απαιτείται για την μεταφορά των δεδομένων. Ο γενικός τύπος που δίνει τον ρυθμό μετάδοσης είναι: 1/T·log2M, όπου:

T: η διάρκεια ενός bit (sec) και

M: ο αριθμός των διαφορετικών καταστάσεων του σήματος (για ψηφιακό σήμα έχουμε ότι Μ=2),

Δεν θα πρέπει να συγχέουμε τον ρυθμό μετάδοσης των ψηφιακών δεδομένων με τον ρυθμό μετάδοσης διαμορφωμένου σήματος, που είναι ο αριθμός των μεταβολών ενός διαμορφωμένου σήματος. Μονάδα μέτρησης του ρυθμού μετάδοσης του διαμορφωμένου σήματος είναι το baud. Το baud ταυτίζεται με το bps, αν κάθε μεταβολή του σήματος αντιστοιχεί σε ένα bit και εξαρτάται από την τεχνική που χρησιμοποιείται για την διαμόρφωση (δείτε παρακάτω στις Τεχνικές Μετάδοσης) του σήματος.

Φυσικά ο ρυθμός μετάδοσης των δεδομένων δεν είναι απόλυτα ο ίδιος με την ταχύτητα μετάδοσης της καθαρής πληροφορίας. Αυτό διότι τα δεδομένα της


καθαρής πληροφορίας εμπλουτίζονται με διάφορα bits και χαρακτήρες ελέγχου, δρομολόγησης, ομαδοποίησης κλπ, που έχουν να κάνουν με την ποιότητα και την ασφάλειας της ψηφιακής μετάδοσης. Από την άλλη μεριά η χωρητικότητα ενός μέσου μετάδοσης που επίσης εκφράζεται σε bps, έχει να κάνει με τις δυνατότητες του μέσου, όσον αφορά στο εύρος ζώνης συχνοτήτων (η διαφορά μεταξύ της μεγίστης και της ελάχιστης συχνότητας -bandwidth) και τον θόρυβο που είναι δυνατόν να παρουσιάσει.

Ψηφιακά δίκτυα:

Συστήματα διακίνησης ψηφιακών δεδομένων. Αποτελούνται από τερματικούς κόμβους, που δημιουργούν, εκμεταλλεύονται και αναπαράγουν την πληροφορία (πχ. τηλέφωνα ή κάμερες κλπ) και από ενδιάμεσους κόμβους (επικοινωνίας), που αναλαμβάνουν την διακίνηση της πληροφορίας (πχ. ενίσχυση, δρομολόγηση).

Στην υλοποίηση κάποιας μεταφοράς δεδομένων διάφορα θέματα που αφορούν στον συγχρονισμό των συμβαλλόμενων μερών, την δρομολόγηση των δεδομένων, τον έλεγχο της μετάδοσης, την ασφάλεια των στοιχείων και γενικότερα τον χειρισμό της συνομιλίας, λαμβάνονται υπόψη.

Η υποδομή που μας προσφέρουν οι Επικοινωνίες Ψηφιακών Δεδομένων για την ανάπτυξη δικτύων υπολογιστών συνίσταται σε διάφορα θέματα τα οποία εξετάζονται πιο κάτω.

1.1. Αναπαράσταση χαρακτήρων

Το πρόβλημα της κοινής αναπαράστασης χαρακτήρων κειμένου, παρουσιάστηκε όταν δημιουργήθηκε η ανάγκη μεταφοράς δεδομένων από ένα υπολογιστή σε κάποιον άλλο. Στα υπολογιστικά συστήματα, κάθε χαρακτήρας (γράμμα, σύμβολο, αριθμός) αποθηκεύεται δημιουργώντας ένα αντίστοιχο μοναδικό συνδυασμό από 0 και 1 (bits). Αν αυτοί οι συνδυασμοί των bits (κώδικες) για τους χαρακτήρες διαφέρουν από υπολογιστή σε υπολογιστή (ποσοτικά, ποιοτικά ή και τα δύο), τότε η μεταφορά δεδομένων κειμένου μεταξύ τους, δεν είναι άμεση και απαιτείται η ύπαρξη κάποιου φίλτρου μετατροπής από κώδικά σε κώδικα. Στα τέλη της δεκαετίας του ’50 στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής, αποφασίστηκε όλες οι εταιρείες κατασκευής υπολογιστών να έχουν μία ενιαία αναπαράσταση όλων των χαρακτήρων (8 bits 1 Byte, 256 διαφορετικούς συνδυασμούς) και αυτό ήταν και ο πρώτος κοινός κώδικας αναπαράστασης χαρακτήρων (ASCII- American Scanning Code for Information Interchange).

Σήμερα κάτω από την ομπρέλα του Διεθνούς Οργανισμού Τυποποίησης (ISO - International Standards Organization), υπάρχουν διάφοροι κώδικες αναπαράστασης χαρακτήρων (πρότυπα) για τα αλφάβητα των περισσότερων χωρών του κόσμου (codepages). Το πρότυπο για την αναπαράσταση των ελληνικών χαρακτήρων είναι το ΕΛΟΤ-928, όπως έχει οριστεί από τον ΕΛ.Ο.Τ (Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης, μέλος του ISO).

1.2. Τρόποι μετάδοσης

Η μετάδοση των δεδομένων μπορεί να γίνει παράλληλα (μετάδοση πολλών bits ταυτοχρόνως π.χ. 1 byte- 8 bits) ή σειριακά (διαδοχική μεταφορά των bits). Η σειριακή μετάδοση χαρακτηρίζεται σαν ασύγχρονη όταν αποστέλλονται ένα-ένα τα bytes και σύγχρονη όπου τα bits ομαδοποιούνται (σε blocks) και αποστέλλονται συνοδευόμενα από κάποιο σήμα χρονισμού (ρολόι).


1.2.1. Περισσότερα για τους τρόπους μετάδοσης

Σειριακή μετάδοση

Ο πιο γνωστός τρόπος σύνδεσης Χρησιμοποιείται μία γραμμή (1 κανάλι) μεταφοράς δεδομένων Τα bits στέλνονται το ένα μετά το άλλο. Συνήθως αποστέλλεται πρώτο το

«λιγότερο σημαντικό bit» (LSB – Least Significant Bit). Βρίσκει εφαρμογές σε κοντινές και σε μακρινές αποστάσεις. Οικονομικός τρόπος μετάδοσης, που υλοποιείται εύκολα. Το πιο συνηθισμένο interface: V.24 (RS-232, π.χ. modem)

Παράλληλη μετάδοση

Τα bits στέλνονται ταυτόχρονα Χρήση πολλών γραμμών (καναλιών) μετάδοσης δεδομένων. Για παράδειγμα,

χρήση 8 καναλιών για την μετάδοση ενός χαρακτήρα (1 Byte = 8 bits) Ταχύτερος τρόπος μετάδοσης, αλλά ακριβός στην υλοποίηση. Βρίσκει εφαρμογές σε κοντινές κυρίως αποστάσεις. Πιο συνηθισμένο interface: Centronics (εκτυπωτές)

Πλέον των γραμμών σύνδεσης που χρησιμοποιούνται για τα δεδομένα, και για τους δύο πιο πάνω τρόπους μετάδοσης απαιτούνται επιπρόσθετες γραμμές για την μεταφορά διαφόρων σημάτων ελέγχου.

Συγχρονισμός

Το σύστημα του παραλήπτη θα πρέπει να γνωρίζει τον ρυθμό μετάδοσης των δεδομένων, δηλαδή τις ακριβείς χρονικές στιγμές άφιξης ενός bit. Από την άλλη μεριά ο αποστολέας θα πρέπει να στέλνει τα σήματα σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Κατάλληλα κυκλώματα συγχρονισμού, από την πλευρά του πομπού και του δέκτη, φροντίζουν για τους ρυθμούς μετάδοσης και λήψης των bits. Όμως επειδή πρόκειται για διαφορετικά κυκλώματα, συνήθως παρουσιάζονται διάφορα προβλήματα συγχρονισμού, και αυτό είναι φυσικό καθώς οι κρύσταλλοι των κυκλωμάτων συγχρονισμού δεν είναι δυνατόν να συντονιστούν πλήρως. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τον αποσυγχρονισμό της επικοινωνίας και να απαιτείται περιοδική συντήρηση του συγχρονισμού, καθώς κάθε bit που αποστέλλεται πρέπει να έχει συγκεκριμένη χρονική διάρκεια και παράλληλα ο δέκτης θα πρέπει να ελέγχει για την άφιξη του bit την κατάλληλη στιγμή. Για αυτόν τον λόγο υπάρχουν διάφορες τεχνικές για την συντήρηση του συγχρονισμού μεταξύ πομπού και δέκτη.

Τρόπος μετάδοσης στην ασύγχρονη σειριακή επικοινωνία

Στην ασύγχρονη μετάδοση τα bits των δεδομένων στέλνονται ομαδοποιημένα (block ενός χαρακτήρα/byte) σε λίγα bits. Συνήθως στέλνονται ανά ένα byte, δηλαδή αποστέλλονται ένα-ένα τα bits κάθε χαρακτήρα, τα οποία επίσης συνοδεύονται από


διάφορα bits ελέγχου που τυχόν υπάρχουν. Υπάρχει κάποιο χρονικό διάστημα (idle time) το οποίο δίνει την δυνατότητα στον δέκτη να διακρίνει το ένα block των bits από το άλλο. Πριν από κάθε block δεδομένων, αποστέλλεται κάποιο ειδικό bit (start bit με τιμή 0) που ενεργοποιεί τα κυκλώματα χρονισμού του δέκτη και με το οποίο καταλαβαίνει ο δέκτης ότι θα ακολουθήσει αποστολή κάποιου block από bits και ετοιμάζεται να το διαβάσει. Ο αριθμός των bits ανά block και ο τρόπος ελέγχου είναι προσυμφωνημένα, πριν ξεκινήσει η σύνδεση των δύο μερών. Μετά την μετάδοση κάθε block δεδομένων ακολουθεί επίσης ένα τουλάχιστον ειδικό bit (stop bit που έχει την τιμή 1) σαν ένδειξη ότι ολοκληρώθηκε η μετάδοση. Το σήμα που υπάρχει στην γραμμή σύνδεσης μέχρι να ξεκινήσει η αποστολή του επόμενου block (idle time) είναι το ίδιο με το αυτό των stop bits (κατάσταση idle / 1).

1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 idle time stop data bits start idle time

bit bit

Πλεονέκτημα της ασύγχρονης επικοινωνίας είναι η φτηνή και εύκολη υλοποίηση της. Μειονέκτημα της είναι ότι δεν εκμεταλλεύεται αποδοτικά το κανάλι επικοινωνίας (τουλάχιστον 20% απώλειες: στα 8 bits απαιτούνται ακόμα 2 τουλάχιστον bits. Ένα start bit και 1 stop bit).

Τρόπος μετάδοσης στην σύγχρονη σειριακή επικοινωνία

Στη σύγχρονη επικοινωνία ομαδοποιούνται (blocks) οι χαρακτήρες / bytes ή τα bits (προσοχή στην ασύγχρονη έχουμε ομαδοποίηση μόνο των bits) και όταν αυτά μεταδίδονται συνοδεύονται πάντα από ένα σήμα χρονισμού (ως προς τα bits) που έχει συχνότητα ίση με τον ρυθμό μετάδοσης. Πριν ξεκινήσει η αποστολή ενός block χαρακτήρων, στέλνονται ειδικοί χαρακτήρες (1 ή 2) συγχρονισμού (SYN, που συνήθως είναι ο χαρακτήρας 00010110 – 16h). Για να αποφύγουμε σφάλματα στην αναγνώριση του χαρακτήρα συγχρονισμού συνήθως στέλνονται 2 SYN χαρακτήρες. Στο τέλος του block όταν έχουμε ομαδοποίηση χαρακτήρων, προστίθεται ο ειδικός χαρακτήρας αποσυγχρονισμού (PAD: 11111111 - FFh). Ο δέκτης όταν αντιληφθεί αυτόν τον χαρακτήρα, αποσυγχρονίζεται και περιμένει το επόμενο SYN για να συγχρονιστεί ξανά.

PAD-□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□-SYN-SYN

-------------------------------------- Data bits ----------------------------

Όταν έχουμε ομαδοποίηση bits, ο συγχρονισμός επιτυγχάνεται με ειδικά bytes που ονομάζονται flags (flag: 01111110 – 7Eh) και τα οποία μπαίνουν στην αρχή και στο τέλος του block των δεδομένων.

Πλεονέκτημα της σύγχρονης επικοινωνίας είναι η αποδοτικότερη εκμετάλλευση του καναλιού επικοινωνίας και οι εξελιγμένοι μηχανισμοί ελέγχου που διαθέτει. Είναι όμως δυσκολότερη και ακριβότερη η υλοποίηση της.

1.2.2. Άλλα χαρακτηριστικά των τρόπων μετάδοσης

Η επικοινωνία μεταξύ δύο σημείων μπορεί να είναι μονής κατεύθυνσης (simplex - ένας μόνο στέλνει ο άλλος μόνο παίρνει), αμφίδρομη-μη ταυτόχρονη (half duplex - όταν στέλνει ο ένας, ο άλλος λαμβάνει χωρίς να μπορεί να στείλει ταυτόχρονα) ή αμφίδρομη-ταυτόχρονη (full duplex - τα δεδομένα στέλνονται και λαμβάνονται ταυτόχρονα και από τα δύο σημεία):


1.3. Αναγνώριση και διόρθωση σφαλμάτων

Στην μετάδοση ψηφιακών δεδομένων είναι πιθανόν, κυρίως λόγω εμφάνισης θορύβου, κάποιο (ή κάποια bits) να αλλάξει τιμή (π.χ. από 0 να γίνει 1 ή το αντίθετο). Κάθε τέτοια αλλαγή χαρακτηρίζεται σαν σφάλμα και είναι δυνατόν, σε ορισμένες περιπτώσεις, να δημιουργεί σημαντικά προβλήματα (φανταστείτε η πληροφορία που μεταφέρεται να είναι ένα νούμερο έχει να κάνει με χρήματα ή κάποιο εκτελέσιμο πρόγραμμα). Αυτό, διότι τα ψηφιακά συστήματα δεν διαθέτουν την “κοινή λογική”, που χαρακτηρίζει τον άνθρωπο, ο οποίος είναι σε θέση από τα συμφραζόμενα να συμπληρώσει την πληροφορία. Τα σφάλματα αυτά συνήθως προκαλούνται από διάφορους θορύβους, που προέρχονται από ποικίλους παράγοντες (επαγωγικά ρεύματα, κακή κατασκευή ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, ελλιπής τροφοδοσία κλπ). Φυσικά, η διάρκεια του θορύβου επιδρά αρνητικά στο αριθμό των εσφαλμένων bits. Επίσης, είναι διαπιστωμένο ότι ο ρυθμός εμφάνισης λάθους (bit error rate – BER: συχνότητα εμφάνισης σφάλματος) αυξάνεται όσο γίνεται μεγαλύτερος ο ρυθμός μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων (υψηλό bps αύξηση BER).

Έχουν λοιπόν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές για τον έλεγχο της ορθής μετάδοσης των δεδομένων. Τεχνικές που αναφέρονται τόσο στον εντοπισμό των λαθών όσο και στην διόρθωση αυτών. Ο έλεγχος ισοτιμίας είναι η πιο απλή μορφή αναγνώρισης σφαλμάτων, υπάρχουν όμως και άλλες τεχνικές όπως οι κυκλικοί κώδικες και οι κώδικες σταθερού λόγου. Σε ορισμένες όμως περιπτώσεις δεν λαμβάνονται πάντα μέτρα για τον εντοπισμό των σφαλμάτων και αυτά αγνοούνται. Αυτό γίνεται είτε για λόγους κόστους (ο εντοπισμός είναι ακριβός για το είδος των δεδομένων που λαμβάνονται), είτε για λόγους σπουδαιότητας (το σφάλμα δεν επηρεάζει σημαντικά την συνολική απόδοση της μετάδοσης). Χαρακτηριστικό παράδειγμα της τελευταίας περίπτωσης είναι μια τηλεφωνική επικοινωνία, όπου ο τελικός παραλήπτης είναι ο άνθρωπος, ο οποίος μπορεί να βγάλει συμπεράσματα από τα συμφραζόμενα ή να ζητήσει επανάληψη της πρότασης ή της λέξης που δεν άκουσε ευκρινώς.

1.3.1 Μέθοδοι για την αναγνώριση σφαλμάτων

1.3.1.1 Έλεγχος ισοτιμίας

Στον έλεγχο ισοτιμίας, προκαθορίζεται αν ο αριθμός, ο οποίος προκύπτει από το άθροισμα των τιμών (0 ή 1) που έχουν τα bits που μεταδίδονται για κάθε χαρακτήρα, θα πρέπει να είναι άρτιος (άρτια ισοτιμία-even parity) ή περιττός (περιττή ισοτιμία - odd parity). Ουσιαστικά δηλαδή μετράται το πλήθος των μονάδων (δηλαδή το άθροισμα των


bit=1) το οποίο πρέπει να είναι άρτιος ή περιττός αριθμός, ανάλογα με το τι έχει συμφωνηθεί εκ των προτέρων μεταξύ των δύο μερών. Αυτό επιτυγχάνεται με την προσθήκη κάποιου διορθωτικού bit, κατά την μετάδοση ενός block δεδομένων.

Παράδειγμα: ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να μεταφέρουμε τον χαρακτήρα A που παριστάνεται με τον ακόλουθο συνδυασμό bits: 01000001.

Αν έχει συμφωνηθεί περιττή ισοτιμία μεταξύ αποστολέα – παραλήπτη, τότε ο πομπός θα προσθέσει ένα bit με τιμή 1 στην αρχή του χαρακτήρα και θα στείλει την σειρά 1 0 1 0 0 0 0 0 1.

Αν είχε συμφωνηθεί άρτια ισοτιμία, τότε ο πομπός θα στείλει 0 0 1 0 0 0 0 0 1.

Αν κάποιο bit κατά την διάρκεια της μεταφοράς αλλάξει (από 0 γίνει 1 ή αντίθετα - σφάλμα) τότε ο δέκτης θα καταλάβει (ελέγχοντας τον αριθμό των bits που έχει λάβει και είναι ίσα με το 1) ότι έχει παρουσιαστεί κάποιο σφάλμα κατά την μεταφορά και θα ζητήσει (συνήθως) να σταλεί ξανά το block.

Σε άρτιο αριθμό σφαλμάτων, ο έλεγχος ισοτιμίας δεν είναι αποδοτικός (γιατί;).

1.3.1.2 Δισδιάστατη ισοτιμία

Μία καλύτερη τεχνική είναι να εφαρμόσουμε δισδιάστατα (οριζόντια και κάθετα) τον έλεγχο ισοτιμίας σε Ν blocks που περιέχουν τον ίδιο αριθμό bits. Για παράδειγμα για την αποστολή ενός block 4 (i=1,2, …4) χαρακτήρων (j=1,2, …8) σχηματίζεται ο ακόλουθος πίνακας:

Χαρακτήρας-1 b1,1 b1,2 b1,3 b1,4 b1,5 b1,6 b1,7 b1,8 I-Γ1




Ι-Σ1 Ι-Σ2 Ι-Σ3 Ι-Σ4 Ι-Σ5 Ι-Σ6 Ι-Σ7 Ι-Σ8 Ι-Γ

Πριν την αποστολή των χαρακτήρων b1,j, b2,j, b3,j και b4,j (j=1,2, …8) υπολογίζονται από τον πομπό οι ισοτιμίες Ι-Γi (οριζόντιες) και οι κάθετες ισοτιμίες Ι-Σj και Ι-Γ πριν αποσταλούν τα δεδομένα. Ο δέκτης, αφού παραλάβει το block των δεδομένων, θα υπολογίσει ξανά τις ίδιες ισοτιμίες και αν τις βρει διαφορετικές, αντιλαμβάνεται ότι υπάρχει κάποιο σφάλμα στην μετάδοση.

Το διάνυσμα που δημιουργείται από τις οριζόντιες (Ι-Γi) ισοτιμίες ονομάζεται Vertical Redundancy Check (VRC) και το διάνυσμα των οι καθέτων ισοτιμιών (Ι-Σj και Ι-Γ) ονομάζεται Longitudinal Redundancy Check (LRC). Η τεχνική αυτή είναι αρκετά καλύτερη από τον απλό έλεγχο ισοτιμίας. Ανιχνεύει πάντα τον περιττό αριθμό λαθών, ενώ καλύπτει ικανοποιητικά τον άρτιο αριθμό σφαλμάτων (γιατί;). Η πιθανότητα λάθους που έχουμε με αυτή την μέθοδο υπολογίζεται ότι κυμαίνεται από 10-6 έως 10-8.

1.3.1.3 Μέθοδος κυκλικών κωδικών

Στην τεχνική κυκλικών κωδικών (Cyclic Redundancy Check – CRC), κάθε block από bits πριν την αποστολή του διαιρείται με ένα συγκεκριμένο δυαδικό αριθμό (γεννήτωρ) ο οποίος είναι γνωστός και στον δέκτη. Το υπόλοιπο της διαίρεσης επισυνάπτεται στο τέλος του block. Ο δέκτης όταν πάρει το block των δεδομένων (μαζί με το υπόλοιπο), κάνει ξανά την διαίρεση με τον ίδιο δυαδικό αριθμό και ελέγχει αν το υπόλοιπο που βρίσκει είναι το ίδιο με το υπόλοιπο που παρέλαβε. Αν βρει το ίδιο υπόλοιπο, αυτό σημαίνει ότι δεν είχαμε αλλαγές στις τιμές των bits (σφάλματα). Για να καταστεί εφικτή η προαναφερθείσα διαίρεση, κάθε block από bits εκφράζεται σαν πολυώνυμο (αν έχουμε blocks των n-bits, τότε από κάθε block σχηματίζεται ένα πολυώνυμο βαθμού n-1) που οι


συντελεστές του είναι 0 ή 1. Το ίδιο γίνεται και με τον συγκεκριμένο δυαδικό αριθμό που διαιρεί το block των δεδομένων, για να σχηματιστεί ένα αντίστοιχο πολυώνυμο-γεννήτωρ. Η πιθανότητα λάθους που έχουμε με τις τεχνικές που στηρίζονται σε κυκλικούς κώδικες είναι της τάξης των 10-9.

1.3.2 Αντιμετώπιση λαθών

Όταν υποπέσει στην αντίληψη του δέκτη κάποιο σφάλμα, τότε αυτός για να αντιμετωπίσει το λάθος που έχει εντοπίσει:

είτε ζητά ξανά εκπομπή των δεδομένων (επιλεκτική ή ολική) ενημερώνοντας το πομπό ότι έχει εντοπίσει κάποιο σφάλμα (σήμα ΝΑΚ –Not AcKnowledge). Σε αυτή την περίπτωση ο δέκτης θα πρέπει να ενημερώνει τον πομπό και για την ορθή λήψη των δεδομένων (σήμα ACK - ACKnowledge). Ο πομπός από την άλλη μεριά θα πρέπει να αναμένει, μετά από κάθε εκπομπή για την λήψη σήματος, επιβεβαίωσης της ορθής παραλαβής (ACK) και θα πρέπει να διατηρεί σε προσωρινή μνήμη τα blocks των δεδομένων για τα οποία δεν έχει σταλεί επιβεβαίωση. Αν λάβει σήμα λανθασμένης λήψης (ΝΑΚ) θα πρέπει να είναι σε θέση να στείλει μέρος (επιλεκτική επανάληψη εκπομπής) ή όλα τα blocks των μη βεβαιωμένων ψηφιακών δεδομένων. Οι τεχνικές αυτού του είδους ονομάζονται γενικώς σαν τεχνικές «Αυτόματης Επανάληψης κατόπιν Αιτήσεως» (ARQ - Automatic Repeat Request) και μπορεί να χαρακτηρίζονται:

1. με αναμονή του σήματος επιβεβαίωσης ή μη πριν την επόμενη αποστολή (Stop & Wait ARQ) κάποιου block δεδομένων ή

2. με την συνεχή αποστολή block δεδομένων, χωρίς την αναμονή των σημάτων ACK/ΝΑΚ.

είτε προσπαθεί να διορθώσει το σφάλμα εφαρμόζοντας τεχνικές αυτόματης διόρθωσης. Αυτό γίνεται συνήθως σε περιπτώσεις όπου δεν είναι δυνατή η επανάληψη εκπομπής του σήματος (για παράδειγμα όταν έχουμε διαδοχικές λήψεις μετρήσεων). Η επίτευξη της διόρθωσης υλοποιείται συνήθως με την προσθήκη διορθωτικών bits στα δεδομένα εκπομπής (τεχνική Hamming). Οι τεχνικές αυτόματης διόρθωσης είναι πολύ χρήσιμες σε μεταδόσεις μονής κατεύθυνσης (simplex).

Γενικότερα, η επιλογή των τεχνικών εντοπισμού και διόρθωσης των σφαλμάτων που παρατηρούνται σε μία ψηφιακή μετάδοση δεδομένων, εφαρμόζονται κατά περίπτωση και έχουν άμεση σχέση με το είδος των δεδομένων, τον τρόπο μετάδοσης και το κόστος υλοποίησης.

1.4. Συμπίεση δεδομένων

1.4.1. Γενικά για την συμπίεση

Ένας τρόπος να μειωθεί ο χρόνος μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων είναι να προηγηθεί συμπίεση αυτών των δεδομένων (data compression), οπότε απαιτείται σημαντικά λιγότερος χρόνος για την μεταφορά των δεδομένων. Με τον όρο συμπίεση δεδομένων εννοούμε την δημιουργία ενός μικρότερου σε όγκο αρχείου δεδομένων, από ότι το αρχικό, χωρίς να χαθούν τα ποιοτικά στοιχεία της πληροφορίας. Σε αυτή την περίπτωση ο χρόνος που απαιτείται για (α) την συμπίεση ενός αρχείου δεδομένων, (β) την μεταφορά του και (γ) την αποσυμπίεση του, όταν φτάσει στον προορισμό του, είναι


μικρότερος από τον χρόνο που θα χρειαζόμαστε αν στέλναμε ασυμπίεστο το αρχείο στο δέκτη.

Οι εξελίξεις στην ψηφιακή τεχνολογία και ειδικότερα στον τομέα ανάπτυξης εφαρμογών πολυμέσων (multimedia), οι οποίες μας δίνουν εξαιρετικές δυνατότητες ψηφιοποίησης δεδομένων, ήχου, εικόνας, κινούμενης εικόνας (video) κλπ, έχουν δημιουργήσει αντίστοιχες ανάγκες μεταφοράς αυτών των δεδομένων μέσα από ψηφιακά δίκτυα, για την ικανοποίηση διαφόρων απαιτητικών εφαρμογών και υπηρεσιών (video on demand, τηλεδιάσκεψη, τηλεϊατρική κλπ) στις οποίες η ψηφιακή μετάδοση δεδομένων πρέπει ν’ ανταποκριθεί.

Η ψηφιοποίηση όμως αυτής της πολυμεσικής πληροφορίας, έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία τεράστιων αρχείων δεδομένων, τα οποία σε ορισμένες μάλιστα περιπτώσεις θα πρέπει να μεταδίδονται άμεσα (on-line) χωρίς αντιληπτές καθυστερήσεις (τηλεφωνία, videoconference κλπ). Οι διάφορες τεχνικές συμπίεσης ψηφιακών δεδομένων που έχουν κατά καιρούς αναπτυχθεί, έρχονται να συμβάλουν καθοριστικά στην αποτελεσματική μετάδοση αυτών των πληροφοριών και θεωρείται δεδομένη η χρήση τους.

Οι ίδιες τεχνικές συμπίεσης δεδομένων χρησιμοποιούνται επίσης και για την εξοικονόμηση χώρου αποθήκευσης των δεδομένων σε περιφερειακές μονάδες (δίσκοι, CD’s, DVD’s κλπ) υπολογιστικών συστημάτων.

1.4.2. Τεχνικές συμπίεσης.

Έχουν λοιπόν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές συμπίεσης των δεδομένων με στόχο την ελάττωση του μεγέθους των μηνυμάτων αποστολής, χωρίς να αλλοιώνεται η πληροφορία που περιέχουν. Οι περισσότερες τεχνικές συμπίεσης, στηρίζονται στο γεγονός ότι τα ψηφιακά δεδομένα παρουσιάσουν συχνά αρκετές επαναλήψεις ακολουθιών από bits. Αυτές οι όμοιες ακολουθίες από bits αντικαθιστώνται με προσυμφωνημένα σύμβολα ή άλλες ακολουθίες από bits μικρότερου μήκους.

Στόχος της συμπίεσης είναι ο περιορισμός του μεγέθους που καταλαμβάνει ένα ποσό πληροφορίας. Αυτό έχει συχνά σαν αποτέλεσμα την απώλεια της ακρίβειας του περιεχομένου, η οποία όμως σε ορισμένες περιπτώσεις είναι αποδεκτή. Για παράδειγμα, σε περιπτώσεις μετάδοσης δεδομένων εικόνας, video ή ήχου, η απώλεια κάποιων bits θα έχει επιπτώσεις την ποιότητα των δεδομένων, αλλά όχι στον νόημα του περιεχομένου. Σε άλλες όμως εφαρμογές / υπηρεσίας, δεν επιτρέπεται η απώλεια ούτε ενός bit (δεδομένα κειμένου, αριθμών, προγράμματα), καθώς κάτι τέτοιο θα αλλοίωνε σημαντικά το νόημα της πληροφορίας. Φανταστείτε για παράδειγμα, όταν συμπιέζουμε κάποια πληροφορία να επέλθει αλλαγή ενός μόνο bit σ’ ένα νούμερο, που αντιπροσωπεύει τα κέρδη μιας


επιχείρησης ή τον μισθό ενός υπαλλήλου ή ακόμα ένα εκτελέσιμο πρόγραμμα. Η αλλοίωση της πληροφορίας σ’ αυτή την περίπτωση θα είναι καθοριστικής σημασίας. Έτσι λοιπόν οι τεχνικές συμπίεσης διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, ανάλογα με την αλλοίωση που επιφέρουν στην πληροφορία που μεταφέρεται:

Τεχνικές συμπίεσης χωρίς απώλειες ή αντιστρεπτές (loss less compression). Εδώ ο αλγόριθμος συμπίεσης δεν αλλοιώνει καθόλου τα δεδομένα. Δηλαδή, απλά στην συμπίεση ο όγκος των δεδομένων περιορίζεται προσωρινά και κατόπιν με την αποσυμπίεση, η πληροφορία επανέρχεται ακριβώς η ίδια.

Τεχνικές συμπίεσης με απώλειες ή μη αντιστρεπτές (lossy compression). Σε αυτή την περίπτωση η πληροφορία, σαν ακολουθία από bits, μεταβάλλεται αμετάκλητα χωρίς να υπάρχει η δυνατότητα επαναφοράς. Οι τεχνικές συμπίεσης με απώλειες εφαρμόζονται σε περιπτώσεις (εφαρμογές / υπηρεσίες) όπου είναι αποδεκτή η μερική απώλεια της πιστότητας της πληροφορίας.

Υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι συμπίεσης και κάποιοι από αυτούς είναι ανταγωνιστικοί μεταξύ τους, ενώ κάποια άλλοι συμπληρωματικοί. Γενικότερα η συμπίεση μιας ψηφιακής πληροφορίας είναι αποδοτικότερη, αν έχουμε συχνές επαναλήψεις (σειρές από bits που είναι οι ίδιες) στα δεδομένα μας. Το βίντεο, ο ήχος (audio) και οι εικόνες (images) έχουν σημαντικά μεγαλύτερες απαιτήσεις συμπίεσης σε σχέση με κάποιο κείμενο, ιδιαίτερα όταν πρόκειται να μεταδοθούν on-line. Υπάρχουν τρεις βασικές ομάδες αλγορίθμων συμπίεσης:

Εντροπίας: Η κωδικοποίηση εντροπίας περιλαμβάνει τεχνικές, οι οποίες δεν λαμβάνουν υπ' όψη τους το είδος των δεδομένων που πρόκειται να συμπιεστούν και αντιμετωπίζουν την πληροφορία ως μια απλή ακολουθία από bits. Η κωδικοποίηση εντροπίας μπορεί να εφαρμοσθεί ανεξάρτητα από το είδος της πληροφορίας και προσφέρει συμπίεση χωρίς απώλειες. Η συμπίεση σειρών μεγάλου μήκους (run-length) και η συμπίεση Huffman είναι αντιπροσωπευτικές τεχνικές εντροπίας. Η συμπίεση σειρών μεγάλου μήκους αντικαθιστά επαναλήψεις χαρακτήρων με τον χαρακτήρα και τον αριθμό των επαναλαμβανόμενων στοιχείων. Η συμπίεση Hoffman, στηρίζεται στο γεγονός ότι κάποιοι χαρακτήρες εμφανίζονται συχνότερα και αναπτύσσει διαφορετικούς τρόπους αναπαράστασης με λιγότερα bits για αυτούς τους χαρακτήρες.

Πηγής: Στην κωδικοποίηση πηγής εξετάζεται ο τύπος του σήματος που πρόκειται να συμπιεστεί και γίνεται εκμετάλλευση των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών που μεταφέρει το σήμα. Άρα ο βαθμός της συμπίεσης που μπορεί να επιτευχθεί εξαρτάται από το σημασιολογικό περιεχόμενο των δεδομένων. Σε γενικές γραμμές αυτές οι μεθοδολογίες μπορούν να παράγουν καλύτερα ποσοστά συμπίεσης σε σχέση με την κωδικοποίηση εντροπίας. Μειονεκτούν όμως στη σταθερότητα, γιατί το ποσοστό συμπίεσης που επιτυγχάνουν διαφοροποιείται ανάλογα με τον τύπο της πληροφορίας που συμπιέζεται. Η κωδικοποίηση πηγής μπορεί να λειτουργήσει με απώλειες, αλλά και χωρίς απώλειες.

Υβριδικοί: μεθοδολογίες που κάνουν ταυτόχρονη χρήση των προηγουμένων μεθοδολογιών.

Οι σημαντικότερες τυποποιημένες τεχνικές συμπίεσης (κυρίως υβριδικές) είναι η JPEG (Join Photographic Expert Group) για απλές φυσικές εικόνες (και σαν M-JPEG για video), η MPEG (Motion Picture Experts Group) ή Η.262 με διάφορες βελτιώσεις (MPEG-1/2/4) που χρησιμοποιείται για βίντεο και ήχο, η DVI (Digital Video Interactive της Intel) για βίντεο, ήχο και εικόνα, QuickTime (της Apple) για βίντεο και η H.261 για βίντεο.


1.5. Τρόποι Σύνδεσης (interfaces-διασυνδέσεις)

Για να υλοποιηθεί η επικοινωνία δύο διαφορετικών συσκευών, απαιτείται η χρήση του ίδιου τύπου σημάτων, του ίδιου χρονισμού, των ίδιων υποδοχών του μέσου σύνδεσης (connectors, interfaces) και γενικότερα ενός ενιαίου τρόπου φυσικής σύνδεσης. Έχουν λοιπόν προταθεί από διεθνείς οργανισμούς διάφοροι τρόποι φυσικής σύνδεσης, που ακολουθούν οι διάφοροι κατασκευαστές συσκευών επικοινωνίας και υπολογιστικών συστημάτων. Πολύ γνωστά interfaces είναι το RS-232 (V.24) που αναφέρεται σε κάποια τυποποίηση της σειριακής επικοινωνίας και το Centronics που αναφέρεται στην παράλληλη επικοινωνία.

Οι διάφορες συστάσεις των διεθνών οργανισμών τυποποίησης (ITU-T, EIA, IEEE, ISO κλπ) περιγράφουν διάφορα πρότυπα διασύνδεσης, τα οποία αναφέρονται σε χαρακτηριστικά των υποδοχών (τρόπος βυσμάτωσης, αριθμός καλωδίων, μορφή-διαστάσεις), των σημάτων (στάθμες, αντιστάσεις κλπ), των κυκλωμάτων (ελέγχου, συγχρονισμού, γειώσεις κλπ) και στον καθορισμό του τρόπου υλοποίησης της επικοινωνίας (έναρξη, τερματισμός κλπ).

1.5.1 Η σύσταση V.24 ή RS-232.

Πρόκειται για διασύνδεση σειριακής επικοινωνίας. Η τυποποίηση ξεχωρίζει τους δύο κόμβους σύνδεσης, (α) σε τερματικούς κόμβους (DTE - Data Terminal Equipment, υπολογιστές & τερματικούς σταθμούς) και σε κόμβους δικτύου (DCE – Data Circuit Equipment, συσκευές επικοινωνίας, δίκτυο) και χρησιμοποιεί αρσενικούς (DTE) και θηλυκούς (DCE) connectors, οι οποίοι σε πλήρη ανάπτυξη χρησιμοποιούν 25 ακροδέκτες (pins).

αρσενικό - θηλυκό

Βύσματα DB-25

Οι ακροδέκτες για την υλοποίηση της επικοινωνίας μεταφέρουν διάφορα σήματα. Οι σπουδαιότεροι ακροδέκτες είναι αυτοί που βρίσκονται στην θέση 2 (εκπομπής) και 3 (λήψης) και ουσιαστικά είναι δυνατόν να επιτευχθεί επικοινωνία με αυτούς μόνο τους ακροδέκτες. Πολύ συνηθισμένοι είναι οι connectors με 9 ακροδέκτες (σε προσωπικούς υπολογιστές).

αρσενικό - θηλυκό

Βύσματα DB-9

Το σήμα που αναπαριστά το δυαδικό 1 (mark) έχει τάση από –3 έως –25, ενώ το δυαδικό 0 (space) παρίσταται με τάση από +3 έως +25. Υπάρχει λοιπόν μια ζώνη στάθμης (-3 ως +3) που δεν είναι αναγνωρίσιμη και αυτό γίνεται για να υπάρχει ευκρινής διαφορά μεταξύ του 0 και του 1.


1.5.2. Ονομασίες και περιγραφές ακροδεκτών στην V.24/RS-232

ΟΝΟΜΑΣΙΑ

RS-232 V.24 ΠΡΟΣ ΑΡΧΙΚΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ pin

AA 101 FGND Frame Ground 1

BA 103 DCE TXD Transmit Data 2

BB 104 DTE RXD Receive Data 3

CA 105 DCE RTS Request To Send 4

CB 106 DTE CTS Clear To Send 5

CC 107 DTE DSR Data Set Ready 6

AB 102 GRD Signal Ground 7

CF 109 DTE DCD Data Carrier Detect 8

+Test Voltage 9

-Test Voltage 10

Unassigned 11

SCF 122 DTE SDCD 2nd Data Carrier Detect 12

SCB 121 DTE SCTS 2nd Clear To Send 13

SBA 118 DCE STXD 2nd Transmit Data 14

DB 114 DTE TXC I Transmit Clock (Internal) 15

SBB 119 DTE SRXD 2nd Receive Data 16

DD 115 DTE RXC Receive Clock (DCE) 17

LL 141 DCE LLB Local Analog Loop back 18

SCA 120 DCE SRTS 2nd Request To Send 19

CD 108.2 DCE DTR Data Terminal Ready 20

CG 110 DTE RLB/SQ Remote. Analog Loop back 21

CE 125 DTE RI Ring Indicator 22

CH/I 111/2 DCE RS Rate Selector 23

DA 113 DCE TXC E External Transmit Clk 24

TM 142 DCE TM Test Mode 25

Ομαδοποιήσεις ακροδεκτών: 1,7: γειώσεις 2,3,14,16: δεδομένα 4,5,6,8,12,13,19,20,22,23: έλεγχος 15,17,24: clock 18,21,25: test

Μέγιστες αποστάσεις με συνδεσμολογία RS-232:

Ταχύτητα Αθωράκιστο καλώδιο Θωρακισμένο καλώδιο 110 bps 1000 m 1600 m 300 bps 1000 m 1600 m 1200 bps 1000 m 1000 m 2400 bps 150 mt 320 m 4800 bps 80 m 320 m 9600 bps 80 m 80 m

1.6. Τα μέσα μετάδοσης

Με τον όρο «Μέσα Μετάδοσης» αναφερόμαστε στη φυσική διαδρομή που ακολουθούν τα δεδομένα όταν μεταφέρονται από το ένα σημείο στο άλλο. Υπάρχουν ενσύρματα μέσα μετάδοσης που περιλαμβάνουν κάθε λογής καλωδίωση (χάλκινα κυρίως καλώδια και οπτικές ίνες –fiber optics) και ασύρματα μέσα μετάδοσης (ραδιοφωνικές, τηλεοπτικές, μικροκυματικές επίγειες και δορυφορικές ζεύξεις, αλλά και ακτίνες laser). Τα ενσύρματα


μέσα μετάδοσης έχουν σχετικά υψηλό κόστος εγκατάστασης και χρειάζονται συντήρηση, ενώ τ’ ασύρματα απαιτούν ακριβότερο εξοπλισμό.

Διεθνείς οργανισμοί, έχουν κατά καιρούς προτείνει ποικίλες τυποποιήσεις των διαφόρων μέσων μετάδοσης. Αυτές οι τυποποιήσεις επικεντρώνονται σε θέματα όπως το φάσμα των συχνοτήτων που περνά το υλικό, την ευαισθησία του μέσου μετάδοσης στο θόρυβο, τις πιθανές απώλειες, την ασφάλεια που προσφέρεται και στο μέγιστο μήκος που είναι δυνατόν να επεκταθεί το υλικό.

Η σύνδεση μεταξύ πομπού και δέκτη στην πιο απλή της μορφή μπορεί να υλοποιείται με ένα μόνο μέσο μετάδοσης (για παράδειγμα δύο υπολογιστές που επικοινωνούν με κάποια σειριακή σύνδεση), όμως είναι δυνατόν να υλοποιείται δια μέσου κάποιου πολύπλοκου δικτύου, το οποίο μπορεί να αποτελείται από ποικίλα μέσα μετάδοσης που συνδέονται μεταξύ τους με διάφορες συσκευές επικοινωνίας (για παράδειγμα το INTERNET).

1.6.1 Ενσύρματα μέσα μετάδοσης

1.6.1.1 Καλώδια χαλκού

Στα ενσύρματα μέσα μετάδοσης ο χαλκός (χάλκινα καλώδια) είναι το πιο συνηθισμένο υλικό που χρησιμοποιείται για την σύνδεση δύο σημείων. Συχνά για να αυξήσουμε την ανοχή των χάλκινων καλωδίων στο θόρυβο, αυτά θωρακίζονται κατάλληλα ή / και συστρέφονται ανά δύο. Έχουν χαμηλό κόστος, συνδέονται εύκολα μεταξύ τους και δεν υπάρχουν δυσκολίες, ούτε απαιτείται εξειδικευμένο προσωπικό στην εγκατάσταση τους. Είναι όμως ευαίσθητα στον θόρυβο, σε παράλληλες οδεύσεις αναπτύσσονται επαγωγικά ρεύματα (παραδιαφωνία) και υπάρχει σημαντική εξασθένιση στα ψηφιακά σήματα.

Τα απλά καλώδια χαλκού. Πρόκειται για συνεστραμμένα ζεύγη καλωδίων χαλκού (twisted pair, το πιο παλιό μέσο), είτε για ομάδες καλωδίων που το κάθε ένα αναλαμβάνει συγκεκριμένη δουλειά. Δουλεύονται εύκολα και τα τελευταία χρόνια παράγονται με εξαιρετικά ποιοτικές προδιαγραφές (UTP - Unshielded Twisted Pair- level 5/6/7, STP - Shielded Twisted Pair-, που μπορούμε να πετύχουμε ρυθμούς μετάδοσης έως και Gbps). Έχουν χαμηλό κόστος και χρησιμοποιούνται κυρίως για την δημιουργία καλωδιακών υποδομών σε κτίρια, οι οποίες είναι σε θέση να εξυπηρετήσουν ταυτόχρονα διάφορες τηλεπικοινωνιακές ανάγκες (τοπικά δίκτυα υπολογιστών, τηλεφωνικά κέντρα, υπηρεσίες ασφάλειας κλπ). Είναι το πιο διαδεδομένο μέσο σύνδεσης σήμερα.

UTP Level 5 καλώδιο

Το ομοαξονικό καλώδιο (coaxial cable) είναι περίπου όπως αυτό της κεραίας των τηλεοράσεων με ειδικές όμως προδιαγραφές υποδομής (π.χ. RG58). Η μόνωση του προσφέρει μεγάλη αντοχή και προφύλαξη και ήταν το πιο διαδεδομένο μέσο στην δεκαετία του ’80 για την δημιουργία μικρών Τοπικών Δικτύων. Με το ομοαξονικό καλώδιο μπορούμε να πετύχουμε υψηλές ταχύτητες, διανύουμε μεγαλύτερες αποστάσεις από τα απλά καλώδια χαλκού και θεωρείται αρκετά ασφαλές μέσο μεταφοράς. Είναι όμως δύσχρηστο, λόγω της ακαμψίας που έχει και απαιτείται ειδική συνδεσμολογία με συγκεκριμένους connectors. Σήμερα χρησιμοποιείται σε ειδικές μόνο περιπτώσεις και για μικρές αποστάσεις.

Ομοαξονικό καλώδιο


1.6.1.2 Οπτικά μέσα μετάδοσης

Οι οπτικές ίνες αποτελούν μία εναλλακτική λύση με πολλά πλεονεκτήματα. Η μετάδοση της ψηφιακής πληροφορίας γίνεται με παλμούς φωτός που παράγονται από κατάλληλες πηγές (συνήθως LED ή laser) μετατρέποντας το ψηφιακό ρεύμα σε φως. Ουσιαστικά ο φορέας της πληροφορίας είναι το φως και φυσικά οι ταχύτητες που επιτυγχάνονται είναι μεγαλύτερες. Η οπτική ίνα αποτελείται από τρία ομόκεντρα υλικά:

1. τον πυρήνα (core), το κεντρικό μέσο, που είναι μία ίνα γυαλιού (εμπλουτισμένο πυρίτιο) ή πλαστικού. Μέσα στον πυρήνα ταξιδεύει το φως.

2. την επίστρωση (cladding) μονωτική επικάλυψη που περιβάλει τον πυρήνα και αντανακλά τις δέσμες φωτός. Η επίστρωση αποτελείται από καθαρό πυρίτιο και έχει χαμηλότερο δείκτη διαθλάσεως από τον πυρήνα.

3. το εξωτερικό περίβλημα (coating), το οποίο απλά προστατεύει την ίνα από κακώσεις και αποτελείται συνήθως από ακρυλικό υλικό.

Η διαφορά στον δείκτη διαθλάσεως που υπάρχει μεταξύ του πυρήνα και της επίστρωσης, υποχρεώνει τις δέσμες φωτός να ταξιδεύουν κατά μήκος του πυρήνα, καθώς η διαχωριστική επιφάνεια λειτουργεί σαν καθρέφτης και επιφέρει ολική ανάκλαση του φωτός προς το εσωτερικό του πυρήνα κάθε φορά που το φως προσπίπτει στην επιφάνεια.

Για την υλοποίηση δικτύων χρησιμοποιούνται δύο τρόποι μετάδοσης της δέσμης φωτός:

Multi-mode μετάδοση (πολύτροπες οπτικές ίνες)

Οι δέσμες φωτός οδεύουν μέσα στο υλικό με διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης, σε σχέση με τον άξονα της οπτικής ίνας, καθώς αντανακλώνται στην επίστρωση. Η διάμετρος του πυρήνα είναι σχετικά μεγάλη της τάξης των 62 μm, ενώ η συνολική διάμετρος του περιβλήματος του πυρήνα είναι 125 μm. Οι πολύτροπες οπτικές ίνες απαιτούν φτηνότερο εξοπλισμό τερματισμού και σύνδεσης σε σχέση με τις μονότροπες (δες παρακάτω) οπτικές και χρησιμοποιούνται σε αποστάσεις μέχρι 3 χιλιόμετρα.

Single mode μετάδοση (Μονότροπες οπτικές ίνες)

Στις μονότροπες ίνες επιτρέπεται η μετάδοση μίας μόνο συχνότητας και η δέσμη φωτός διαδίδεται σε μία λεπτή αξονική διαδρομή (απ’ ευθείας). Η διάμετρος του πυρήνα, που πρέπει να είναι σύμφωνος με το μήκος κύματος του εκπεμπόμένου σήματος, είναι 9μm και του περιβλήματος 125μm. Είναι φτηνότερες από τις πολύτροπες οπτικές ίνες, μεταφέρουν μεγάλο όγκο πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις (έως και 50 χιλιόμετρα), απαιτούν όμως ακριβότερο εξοπλισμό (laser πηγές φωτός)


Στα πλεονεκτήματα των οπτικών ινών περιλαμβάνονται η υψηλές ταχύτητες, η μεγάλη χωρητικότητα, η αντίσταση στον θόρυβο (δεν έχουμε παρεμβολές από ηλεκτρικά ρεύματα), το μικρό βάρος και η ασφάλεια. Μειονεκτήματα της είναι η δυσκολία σύνδεσης (βυσμάτωσης), όδευσης και εγκατάστασης (απαιτείται τεχνογνωσία και εξειδικευμένο προσωπικό) .

1.6.2 Ασύρματα μέσα μετάδοσης

Οι ασύρματες ζεύξεις (wireless communication), συνήθως χρησιμοποιούνται όπου δεν είναι δυνατόν να εγκατασταθεί καλωδιακή (ενσύρματη ή οπτική) υποδομή. Ραδιοκύματα, (ραδιοσυχνότητες), μικροκύματα και δορυφορικές ζεύξεις, είναι τα πιο συνηθισμένα μέσα υλοποίησης ασύρματων ζεύξεων. Φυσικά, το μεγάλο πλεονέκτημα που έχουμε στις ασύρματες ζεύξεις είναι ότι δεν υπάρχει υλικό επικοινωνίας (ευελιξία) και αυτός είναι ο βασικός λόγος που στα επόμενα έτη, ασύρματες ζεύξεις θα συμπληρώνουν ή και θα αντικαθιστούν υπάρχουσες ενσύρματες καλωδιακές υποδομές. Υπάρχουν όμως προβλήματα ασφάλειας και είναι ακόμα υψηλό το κόστος των πομπών / δεκτών, ιδιαίτερα σε μεγάλες αποστάσεις.

Τα τελευταία χρόνια οι ασύρματες ζεύξεις χρησιμοποιούνται ευρέως κυρίως για την σύνδεση συσκευών σε κοντινές αποστάσεις (πχ. περιφερειακών με τον υπολογιστή ή δίκτυα τοπικής εμβέλειας), αλλά με την εξέλιξη της κυψελοειδούς τεχνολογίας και τις δυνατότητες της δορυφορικής επικοινωνίας, έχουν αρχίσει να βρίσκουν εφαρμογές και σε μακρινές αποστάσεις (δίκτυα ευρείας εμβέλειας, ευρυζωνικές ζεύξεις κλπ). Εκτός του βασικού τους πλεονεκτήματος, που συνίσταται στο ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπου δεν υπάρχει δυνατότητα ενσύρματης σύνδεσης, υπάρχουν και μερικά άλλα πλεονεκτήματα:

Γρήγορη υλοποίηση με εύκολη εγκατάσταση, χωρίς πολύπλοκες διασυνδέσεις και καλωδίωση.

Χαμηλό κόστος χρήσης, καθώς δεν υπάρχουν τέλη σύνδεσης και κόστος συντήρησης της καλωδιακής υποδομής (σίγουρη απόσβεση)

Ευελιξία, καθώς δεν υπάρχουν τεχνικοί περιορισμοί στην επεκτασιμότητα του δικτύου και υπάρχει μεγάλη ευκολία στην στη μετακίνηση των κόμβων (πομπών / δεκτών).

Προβλήματα παρουσιάζονται σε θέματα ασφάλειας, αν και προσφέρονται αντίστοιχες διαδικασίες και λειτουργίες από τις κατασκευάστριες εταιρείες. Δεν εφαρμόζονται όμως πάντα, κυρίως για λόγους απλότητας. Άλλα μειονεκτήματα είναι ο περιορισμός που υπάρχει στα κανάλια συχνοτήτων και οι μικρότερες ταχύτητες σε σύγκριση με τα ενσύρματα μέσα μετάδοσης.

Τα επόμενα χρόνια, αναμένεται να έχουμε βελτίωση της αντίστοιχης τεχνολογίας και ραγδαία ανάπτυξη ασύρματων υποδομών, ιδιαίτερα σε δίκτυα τοπικής εμβέλειας (WLAN – Wireless Local Area networks).

1.7. Τεχνικές μετάδοσης

1.7.1 Πολυπλεξία

Σε μεγάλα επικοινωνιακά δίκτυα, συχνά τα ίδια μέσα μετάδοσης χρησιμοποιούνται για να επικοινωνήσουν πολλοί κόμβοι του δικτύου. Η ταυτόχρονη επικοινωνία πολλών κόμβων μέσα από τις ίδιες γραμμές σύνδεσης επιτυγχάνεται με την πολυπλεξία. Η τεχνική της πολυπλεξίας μπορεί περιγραφεί σαν μία διαδικασία κατά την οποία επιτρέπεται σε σήματα που προέρχονται από διαφορετικές πηγές (πομπούς) να μεταδοθούν μέσα από ένα κανάλι


επικοινωνίας. Τα πλεονεκτήματα που έχουμε από την εφαρμογή της πολυπλεξίας είναι η μείωση του κόστους και η αποδοτικότερη εκμετάλλευση της γραμμής σύνδεσης.

Για την επίτευξη μιας απλής πολυπλεξίας στα δύο άκρα του επικοινωνιακού καναλιού απαιτείται η εγκατάσταση ειδικών συσκευών οι οποίες πολυπλέκουν (πολυπλέκτης – multiplexer) ή αποπολυπλέκουν (αποπολυπλέκτης –demultiplexer) τα σήματα που αποστέλλονται.

1.7.1.1 Πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας

Στην τεχνική της πολυπλεξίας διαίρεσης της συχνότητας (Frequency Division Multiplexing – FDM) κάθε σήμα μεταδίδεται σε διαφορετική συχνότητα. Το εύρος ζώνης συχνοτήτων του καναλιού χωρίζεται σε επιμέρους συχνότητες, κάθε μία από τις οποίες αφιερώνεται σε κάποια ξεχωριστή σύνδεση. Τα σήματα των διαφόρων συνδέσεων, αφού υποστούν κατάλληλη επεξεργασία (διαμόρφωση) κυκλοφορούν ταυτόχρονα. Χρησιμοποιείται κυρίως για την μετάδοση αναλογικών σημάτων.

17.1.2 Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου

Η πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (Time Division Multiplexing - TDM) η εξυπηρέτηση των διαφόρων συνδέσεων υλοποιείται αφιερώνοντας μικρά χρονικά διαστήματα (κανάλια χρόνου) σε κάθε σύνδεση, διαθέτοντας σ’ αυτήν όλο το εύρος ζώνης συχνοτήτων του μέσου μετάδοσης. Με αυτόν τον τρόπο τα δεδομένα των διαφόρων συνδέσεων πολυπλέκονται χρονικά. Χρησιμοποιείται κυρίως για την μετάδοση ψηφιακών σημάτων.

17.1.3 Στατιστική πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου

Η στατιστική πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (Statistical Time Division Multiplexing - STDM) είναι μία βελτίωση της απλής πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου. Ένα σημαντικό πρόβλημα στην απλή πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου είναι ότι συχνά ορισμένες συνδέσεις παραμένουν ανενεργές (δεν υπάρχει κυκλοφορία δεδομένων) με αποτέλεσμα να μην γίνεται αποδοτική εκμετάλλευση του μέσου μετάδοσης. Το πρόβλημα αυτό λύνεται με την στατιστική πολυπλεξία, όπου ο αριθμός των τμημάτων χρόνου δεν είναι ο ίδιος με τον αριθμό των συνδέσεων αλλά μικρότερος. Τα δεδομένα κάθε σύνδεσης δεν αποστέλλονται άμεσα, αλλά αποθηκεύονται προσωρινά μέχρι να βρεθεί ελεύθερο χρονικό κανάλι. Με αυτό τον τρόπο το μέσο μετάδοσης παραμένει λιγότερο χρόνο ανενεργό. Απαιτείται όμως κατά την μετάδοση να μεταφέρονται πληροφορίες για την διεύθυνση του παραλήπτη.


1.7.2 Διαμόρφωση

Όταν το μέσο μετάδοσης που χρησιμοποιούμε για να μεταφέρουμε κάποιο σήμα, για διάφορους λόγους δεν μας επιτρέπει την αυτούσια διέλευση αυτού του σήματος (δηλαδή χάνονται τα χαρακτηριστικά τους), τότε απαιτείται μία ιδιαίτερη επεξεργασία του σήματος (πχ για μεγαλύτερη ανθεκτικότητα στο θόρυβο), η οποία αλλάζει το σήμα χωρίς όμως να χαθούν τα ποιοτικά του χαρακτηριστικά. Αυτή η μεταβολή των σημάτων και η αναπαράσταση τους σε άλλες μορφές ονομάζεται διαμόρφωση (modulation). Η αντίστροφη διαδικασία ονομάζεται αποδιαμόρφωση (demodulation) και υλοποιείται από τον δέκτη, ο οποίος θα λάβει το διαμορφωμένο σήμα.

Στην μετάδοση ψηφιακών δεδομένων αυτό είναι πολύ συχνό φαινόμενο. Τα κανάλια επικοινωνίας μέσω των οποίων μεταδίδονται τα ψηφιακά δεδομένα, μπορεί να είναι ψηφιακά ή αναλογικά (πχ. το τηλεφωνικό δίκτυο). Τα ψηφιακά σήματα πριν οδηγηθούν σε κάποιο μέσο μετάδοσης, πολλές φορές διαμορφώνονται κατάλληλα για να μη χαθούν τα χαρακτηριστικά τους (οι διακριτές καταστάσεις 0 και 1). Για παράδειγμα δεν μπορούμε να «περάσουμε» ψηφιακό σήμα από τα αναλογικά κανάλια του τηλεφωνικού δικτύου του ΟΤΕ (που είναι ένα πολύ συνηθισμένο μέσο επικοινωνίας). Αν επιχειρήσουμε να περάσουμε ψηφιακό σήμα από ένα αναλογικό μέσο, τότε αυτό θα αλλοιωθεί και ο δέκτης δεν θα μπορέσει να ερμηνεύσει τα δεδομένα που πήρε. Η λύση είναι να διαμορφωθούν κατάλληλα τα ψηφιακά σήματα και να περάσουν μέσα από το αναλογικό κανάλι επικοινωνίας χωρίς να χαθούν οι διακριτές καταστάσεις 0 και 1. Όταν τα σήματα φτάσουν στον προορισμό τους πριν παραληφθούν από τον δέκτη υπόκεινται στην αντίστροφη διαδικασία.

Υπάρχουν διάφορες τεχνικές διαμόρφωσης της αναλογικής μετάδοσης του ψηφιακού σήματος, που έχουν να κάνουν με το πλάτος, την συχνότητα και την διαφορά φάσης του αναλογικού φορέα. Ο ρυθμός αποστολής (ταχύτητα μετάδοσης) των ψηφιακών δεδομένων, μετράται σε bps (bits per second), ενώ ο ρυθμός μεταβολών του αναλογικού σήματος μετράται σε baud (ταχύτητα διαμόρφωσης).

1.7.2.1 Διαμόρφωση πλάτους (ΑΜ)

Η τεχνική αυτή αλλάζει το πλάτος (ΑΜ - Amplitude Modulation) ενός ημιτονοειδούς αναλογικού φορέα, ως προς τις διακριτές τιμές 1 και 0. Δηλαδή, δέκτης αντιλαμβάνεται τις αλλαγές στις τιμές των bits εξετάζοντας τις μεταβολές στο πλάτος του φορέα. Πρόκειται για πολύ απλή τεχνική, που όμως έχει το μειονέκτημα ότι επηρεάζεται σημαντικά από θορύβους ιδιαίτερα σε υψηλές ταχύτητες. Η ψηφιακή διαμόρφωση σήματος ονομάζεται ASK (Amplitude Shift Key).

1.7.2.2 Διαμόρφωση συχνότητας (FΜ)

Με αυτή την διαμόρφωση, η συχνότητα (FM - Frequency Modulation) του φέροντος αναλογικού σήματος αλλάζει σύμφωνα με τις τιμές των bits των ψηφιακών δεδομένων. Ο


πομπός στέλνει δύο διαφορετικές συχνότητες, ανάλογα με τις διακριτές τιμές 1 και 0 (δείτε το σχήμα) κάθε bit.

Γνωστές ψηφιακές διαμορφώσεις συχνότητας είναι οι FSK (Frequency Shift Key) και CPFSK (Continues Phase Frequency Shift Key).

1.7.2.3. Διαμόρφωση Φάσης (PΜ)

Στην διαμόρφωση συχνότητας (Phase Modulation) οι τιμές του 0 και του 1, γίνονται αντιληπτές από την διαφορά φάσης των σημάτων (γίνεται μετατόπιση της φάσης του σήματος).

Η ψηφιακή διαμόρφωση συχνότητας, ονομάζεται PSK (Phase Shift Key) και γνωστές παραλλαγές της είναι η BPSK (Binary Phase Shift Key), QPSK (Qaud Phase Shift Key), DPSK (Differential Phase Shift Key), 8PSK, QAD (Quadrature Amplitude Modulation – συνδυασμός DPSK και ASK και TCP (Trellis Code Modulation) που προέρχεται από την QAD.

1.8 Συσκευές επικοινωνίας

Εκτός από τις διάφορες περιφερειακές μονάδες των υπολογιστών (κάρτες δικτύων, θύρες επικοινωνίας) οι οποίες επιτρέπουν την επικοινωνία με άλλους υπολογιστές ή που πρέπει να επικοινωνήσουν με άλλα περιφερειακά του ίδιου υπολογιστή (τερματικοί σταθμοί, εκτυπωτές κ.α.), υπάρχουν και κάποιες άλλες συσκευές που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη των δικτυακών υποδομών. Αυτές οι συσκευές φροντίζουν για την διανομή και την προώθηση της ψηφιακής πληροφορίας και η λειτουργία τους καθορίζεται ανάλογα με ρόλο που παίζουν, τον τύπο σύνδεσης και τον τρόπο επικοινωνίας των διαφόρων σημείων του επικοινωνιακού δικτύου (ενδιάμεσοι κόμβοι ψηφιακού δικτύου). Έτσι υπάρχουν συσκευές που μας επιτρέπουν την χρήση τηλεφωνικών δικτύων (modems), ενισχυτές σημάτων (repeaters), συγκεντρωτές (HUB’s, πολυπλέκτες - multiplexers κ.α.), διαμορφωτές, μεταγωγείς (switches), επικοινωνιακοί κόμβοι (δρομολογητές-routers, γέφυρες-bridges, πύλες-gateways κ.α), διαιρέτες (sharing units) και συμπιεστές (compressors).


1.9. Πρωτόκολλα επικοινωνίας

Εκτός της φυσικής σύνδεσης των δύο σημείων σύνδεσης, υπάρχει η ανάγκη και λογικής επικοινωνίας και ελέγχου της μετάδοσης των στοιχείων. Για την επίτευξη μιας σύνδεσης απαιτείται η ύπαρξη κάποιων συμβατικών υποχρεώσεων, τις οποίες πρέπει πιστά να ακολουθούν και τα δύο μέρη που επικοινωνούν. Αυτές οι συμβατικές υποχρεώσεις συνιστούν τα πρωτόκολλα επικοινωνίας, τα οποία ουσιαστικά προσδιορίζουν τον τρόπο ανταλλαγής ψηφιακών δεδομένων. Δηλαδή, τα πρωτόκολλα επικοινωνίας ορίζουν τις συνθήκες και τους κανόνες που διέπουν τις διαδικασίες υλοποίησης μιας επικοινωνίας, συνήθως σε κάποιο επίπεδο αυτής. Υπάρχουν διάφορα πρωτόκολλα σχετικά με την φυσική σύνδεση (τύποι καλωδίων, υποδοχές, τάσεις κλπ), τον έλεγχο των ψηφιακών δεδομένων, την ομαδοποίηση ή τον τεμαχισμό της πληροφορίας, την δρομολόγηση σε μεγάλα δίκτυα, την ασφάλεια κλπ. Κάποια από αυτά τα πρωτόκολλα έχουν προέλθει από συγκεκριμένες ομάδες εργασίας διεθνών οργανισμών τυποποίησης (συνήθως ονομάζονται πρότυπα), ενώ άλλα έχουν επιβληθεί και χρησιμοποιούνται ευρέως από εταιρείες ή από ομάδες χρηστών (ονομάζονται de facto πρότυπα). Σε μία σύνδεση είναι δυνατόν να έχουμε πολλά πρωτόκολλα.

Τα πρωτόκολλα επικοινωνίας είναι εκ των προτέρων αποδεκτά και συμφωνημένα από αμφότερα τα μέρη σύνδεσης. Επίσης είναι προσυμφωνημένη η ιεραρχία εφαρμογής των διαφόρων πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται σε κάποια επικοινωνία. Σπουδαιότερο ρόλο παίζουν τα πρωτόκολλα επικοινωνίας όταν εφαρμόζονται σε δίκτυα υπολογιστικών συστημάτων.


2. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Περιγράφοντας ένα Δίκτυο Υπολογιστών θα λέγαμε ότι πρόκειται για ένα σύνολο υπολογιστών, περιφερειακών μονάδων (τερματικοί σταθμοί, εκτυπωτές κ.α) και συσκευών επικοινωνίας, που συνδέονται μεταξύ τους με βασικούς στόχους την ανταλλαγή δεδομένων και την κοινή εκμετάλλευση διαφόρων πόρων (υλικού ή λογισμικού). Οι υπολογιστές, τα περιφερειακά και οι συσκευές επικοινωνίας ονομάζονται κόμβοι (nodes) του δικτύου. Η επικοινωνία τους επιτυγχάνεται με συγκεκριμένο λογισμικό (λειτουργικά συστήματα, προγράμματα / εργαλεία επικοινωνίας και υποστήριξης δικτυακών πρωτοκόλλων κλπ) και ειδικό hardware (καλωδιώσεις, διασυνδέσεις, τμήματα του υπολογιστή -π.χ. κάρτες δικτύου- και ειδικές συσκευές).

Ο σκοπός των δικτύων υπολογιστών είναι η μεταφορά δεδομένων για διάφορους λόγους:

Έγκαιρη και αξιόπιστη λήψη, ανταλλαγή και διάχυση πληροφοριών σε διάφορες μορφές (κείμενο, ήχος, εικόνα, κινούμενη εικόνα-video κλπ).

Κοινή και αποδοτικότερη εκμετάλλευση ισχυρών υπολογιστικών συστημάτων και ακριβών περιφερειακών μονάδων.

Κοινή εκμετάλλευση ακριβού λογισμικού (εφαρμογών κυρίως).

Ενδοεπικοινωνία χρηστών, ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, ανταλλαγή εγγράφων.

Απομεμακρυσμένη εκτέλεση προγραμμάτων (σε ισχυρότερους υπολογιστές του δικτύου).

Αυξημένη διαθεσιμότητα (δυνατότητες εναλλακτικής λειτουργίας σε εφεδρικά συστήματα).

Ταχύτερη κατανεμημένη εκτέλεση προγραμμάτων (σε πολλούς υπολογιστές ταυτόχρονα).

Κατανεμημένη αποθήκευση πληροφοριών (σε διάφορες δικτυακές αποθηκευτικές μονάδες) για καλύτερη εκμετάλλευση και ασφάλεια των δεδομένων.

Συλλογή στοιχείων από διάφορες μετρήσεις κ.α.

Τα πρώτα δίκτυα ηλεκτρονικών υπολογιστών παρουσιάστηκαν στα τέλη της δεκαετίας του '60 αρχές της δεκαετίας του ‘70 (Cambridge University, Xerox PARC, Berkeley University) και τις τελευταίες δεκαετίες, ιδιαίτερα από το ’90 και μετά, γνωρίζουν μεγάλη ανάπτυξη, καθώς η τεχνολογία μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων εξελίσσεται με εξαιρετικά γοργούς ρυθμούς και οι τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές συνεχώς αυξάνουν. Σήμερα, έχουν δημιουργηθεί κατάλληλες δικτυακές υποδομές, οι οποίες είναι σε θέση να φιλοξενήσουν εξελιγμένα δίκτυα υπολογιστών και καινοτόμες δικτυακές υπηρεσίες.

2.1. Δομικά στοιχεία ενός δικτύου υπολογιστών

Η ανάπτυξη ενός δικτύου στηρίζεται σε ποικίλες σύγχρονες τεχνολογικές επιλογές, οι οποίες εξαρτώνται από την τεχνογνωσία των σχεδιαστών, την απαιτούμενη υποδομή σε υπολογιστικά συστήματα και συσκευές επικοινωνίας, την διαθεσιμότητα (δημόσιων και μη) δικτυακών υποδομών, την γεωγραφική έκταση που θα καταλαμβάνει το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο, την χρήση του και τον βαθμό ασφάλειας που απαιτείται. Παράλληλα, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη διάφοροι παράμετροι που έχουν σχέση με τις απαιτήσεις της εγκατάστασης, την τοπολογία του δικτύου, την επεκτασιμότητα του, τον τρόπο επικοινωνίας μεταξύ των κόμβων και (φυσικά) τα διαθέσιμα κονδύλια.


Τα δομικά στοιχεία (συνιστώσες) που απαρτίζουν ένα δίκτυο υπολογιστών είναι:

1. τα μέσα μετάδοσης

2. τα υπολογιστικά συστήματα εφοδιασμένα με το κατάλληλο υλικό

3. τα πρωτόκολλα επικοινωνίας

4. το λογισμικό που ελέγχει το δίκτυο

5. οι διάφορες εξειδικευμένες συσκευές επικοινωνίας που βοηθούν στην καθοδήγηση των πληροφοριών και την εξάπλωση του δικτύου.

Τα υπολογιστικά συστήματα και οι συσκευές επικοινωνίας συνιστούν τους κόμβους ενός δικτύου υπολογιστών. Δηλαδή, για την δημιουργία ενός μικρού (ελάχιστου) δικτύου υπολογιστών απαιτούνται δύο τουλάχιστον υπολογιστές με το αντίστοιχο περιφερειακό σύνδεσης στο δίκτυο (κάρτα δικτύου ή σειριακή θύρα), μία συσκευή επικοινωνίας, η οποία θα συνδέσει αυτούς τους υπολογιστές και το κατάλληλο λογισμικό (λειτουργικό σύστημα με υποστήριξη κάποιου προσυμφωνηθέντος πρωτοκόλλου επικοινωνίας). Το μέσο μετάδοσης θα χρησιμοποιηθεί για την σύνδεση των υπολογιστών με την συσκευή επικοινωνίας.

Οι τοπολογίες σύμφωνα με τις οποίες αναπτύσσονται τα δίκτυα ποικίλουν, συνήθως ανάλογα με την διάταξη που έχουν τα μέσα μετάδοσης και το γράφημα που σχηματίζεται όταν σχεδιαστούν οι συνδέσεις μεταξύ των κόμβων. Μία τέτοια τοπολογία μπορεί να είναι δομημένη (τοπολογία μονής ή διπλής αρτηρίας - bus, δακτυλίου - ring, ακτινωτή – star, ιεραρχική / δένδρου) ή αδόμητη (τοπολογία πλέγματος / βρόγχου με πολλαπλές συνδέσεις μεταξύ των κόμβων ή διασυνδεόμενοι βρόγχοι – mesh topology).

Η ύπαρξη συνδέσεων μεταξύ των κόμβων ενός δικτύου δεν σημαίνει άμεσα την χωρίς προβλήματα μεταφορά δεδομένων. Συνήθως αναπτύσσονται τεχνικές απόδοσης διεύθυνσης, ανάλογα με τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη του δικτύου. Η διεύθυνση που αποδίδεται σε κάθε κόμβο (αυτό ονομάζεται «διευθυνσιοδότηση?» - addressing) από κάποιο πρωτόκολλο, χρησιμοποιείται για την όδευση των πληροφοριών και ειδικότερα για να προσδιοριστεί επακριβώς η διαδρομή που


πρέπει να ακολουθήσουν τα δεδομένα για να μεταφερθούν από ένα κόμβο του δικτύου σε κάποιον άλλο. Μια τέτοια διαδρομή μπορεί να απαιτεί την επίσκεψη ενδιάμεσων κόμβων (αυτό συμβαίνει σχεδόν πάντα στα μεγάλα δίκτυα), οι οποίοι αναλαμβάνουν να προωθήσουν περαιτέρω τα δεδομένα. Η επιλογή της διαδρομής (δηλαδή, να βρεθούν οι ενδιάμεσοι κόμβοι) που θα ακολουθήσουν τα δεδομένα όταν μεταδίδονται στο δίκτυο, ονομάζεται δρομολόγηση (routing). Φυσικά, αυτή η διαδρομή δεν είναι πάντα η μοναδική και προφανώς ενδιαφέρει πάντα η βέλτιστη, ανάλογα με κριτήρια που έχουν ενδεχομένως τεθεί (οικονομικότερη, ταχύτερη κλπ).

2.2. Ταξινόμηση των δικτύων υπολογιστών.

Τα δίκτυα υπολογιστών, βάσει ορισμένων κριτηρίων, όπως ο τρόπος χρήσης τους, το μέσο μετάδοσης που χρησιμοποιείται, η τοπολογία τους, η έκταση της περιοχής που καταλαμβάνουν ή την τεχνολογία που χρησιμοποιούν, ταξινομούνται με διάφορους τρόπους και χαρακτηρίζονται ποικιλοτρόπως.

2.2.1 Ταξινόμηση ανάλογα με την χρήση

Ως προς την χρήση τους διακρίνονται σε δημόσια και ιδιωτικά δίκτυα.

Τα δημόσια δίκτυα υπολογιστών. Απευθύνονται σε κοινό (χρήστες / συνδρομητές) που επιθυμεί την χρήση τους για διαφόρους λόγους (για παράδειγμα σύνδεση με το Internet). Πρόκειται συνήθως για συνδρομητικά δίκτυα ευρείας εμβέλειας, τα οποία υλοποιούνται βασισμένα σε δικτυακές (ψηφιακές ή μη) υποδομές μεγάλων τηλεπικοινωνιακών εταιρειών ή οργανισμών και ακαδημαϊκών / ερευνητικών συνεργασιών. Οι μισθωμένες γραμμές, τα διάφορα δημόσια δίκτυα μεταγωγής πακέτων (όπως το Hellaspac ή HellasStream του ΟΤΕ κλπ) και οι δορυφορικές ζεύξεις, είναι παραδείγματα τέτοιων δικτυακών υποδομών.

Τα ιδιωτικά δίκτυα. Πρόκειται κυρίως για τοπικά δίκτυα επιχειρήσεων και οργανισμών, αλλά συχνά και για δίκτυα ευρείας εμβέλειας (π.χ. μεγάλων επιχειρήσεων, τραπεζών και άλλων μεγάλων οργανισμών) που χρησιμοποιούνται για εξυπηρέτηση διαφόρων ιδιαίτερων αναγκών ορισμένων επιχειρήσεων και οργανισμών. Όταν πρόκειται για τοπικά δίκτυα, η δικτυακή υποδομή ανήκει στον εξυπηρετούμενο οργανισμό ή επιχείρηση, ενώ για την υλοποίηση ιδιωτικών δικτύων ευρείας εμβέλειας, μισθώνονται δικτυακές υποδομές τηλεπικοινωνιακών εταιρειών (για παράδειγμα το ΟΤΕ).

2.2.2 Ταξινόμηση ανάλογα με την έκταση που καλύπτουν

Ανάλογα με την έκταση (εύρος της περιοχής) που καλύπτουν τα δίκτυα χαρακτηρίζονται ως Τοπικά Δίκτυα, ως Αστικά (μητροπολιτικά) και ως Δίκτυα Ευρείας εμβέλειας.

1. Τα Τοπικά Δίκτυα (LANs - Local Area Networks). Χρησιμοποιούνται όταν υπάρχουν ανάγκες διασύνδεσης υπολογιστικών συστημάτων σ’ ένα μικρής έκτασης χώρο (αίθουσα, όροφος, κτίριο, συγκροτήματα κτιρίων). Οι κόμβοι του δικτύου συνδέονται μεταξύ τους, συνήθως με υψηλές ταχύτητες μετάδοσης (πάνω από 10Mbps, έως και 2Gbps).

2. Τα Αστικά Δίκτυα (ΜΑΝs - Metropolitan Area Networks). Καταλαμβάνουν έκταση όση η περιφέρεια μίας πόλης ή ενός συνόλου πόλεων στην ίδια συνήθως περιοχή. Συνήθως επίσης προσφέρουν υψηλές ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων και πολλοί τα εντάσσουν στην κατηγορία των τοπικών δικτύων με μεγαλύτερη εμβέλεια.


3. Τα Δίκτυα Ευρείας Εμβέλειας (WANs -Wide Area Networks). Πρόκειται για εθνικά ή διεθνή δίκτυα που συνδέουν απομακρυσμένα γεωγραφικά συστήματα (υπολογιστές ή επί μέρους δίκτυα υπολογιστών). Οι ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων ποικίλουν (υπάρχουν WAN’s με χαμηλές, αλλά και με υψηλές ταχύτητες).

2.2.3. Ταξινόμηση ανάλογα με την τεχνική μετάδοσης

Οι τεχνικές μετάδοσης στα δίκτυα ανάλογα με την τεχνολογία αποστολής που χρησιμοποιούν, κατηγοριοποιούν τα δίκτυα σε δίκτυα μεταγωγής και σε δίκτυα εκπομπής.

1. Δίκτυα μεταγωγής (switching), όπου ο κόμβος-αποστολέας στέλνει τα δεδομένα επιλεκτικά σε κάποιο κόμβο-παραλήπτη (σύνδεση δύο σημείων) και ενδεχομένως η αποστολή να περνά από ενδιάμεσους κόμβους. Οι ενδιάμεσοι κόμβοι μεταγωγής ασχολούνται μόνο με την περαιτέρω προώθηση της πληροφορίας και όχι με το περιεχόμενο της.

Περαιτέρω, τα δίκτυα μεταγωγής διακρίνονται ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης σε:

Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος (Circuit switching), κατά την οποία για κάθε σύνδεση μεταξύ δύο κόμβων αφιερώνεται αποκλειστικά ένα φυσικό κύκλωμα, διαμέσου του οποίου μεταφέρεται η πληροφορία. Μειονέκτημα αυτής της τεχνικής είναι το γεγονός ότι διατίθεται ένα κύκλωμα αποκλειστικά για μία συγκεκριμένη σύνδεση και δεν χρησιμοποιείται από άλλες συνδέσεις (δέσμευση πόρων του δικτύου όσο διαρκεί η μεταφορά δεδομένων).

Δίκτυα μεταγωγής μηνυμάτων (Message Switching), κατά την οποία η προς μετάδοση πληροφορίας αποτελεί ένα μήνυμα, το οποίο προωθείται από κόμβο σε κόμβο. Η διαδρομή μεταξύ του αρχικού και του τελικού κόμβου είναι προκαθορισμένη και προδιαγράφεται από συγκεκριμένους ενδιάμεσους κόμβους. Κάθε ενδιάμεσος κόμβος παραλαμβάνει και αποθηκεύει προσωρινά ολόκληρα τα μηνύματα και αναλαμβάνει να τα προωθήσει στον επόμενο κόμβο, έως ότου φτάσουν στο τελικό κόμβο-παραλήπτη.

Δίκτυα μεταγωγής πακέτων (Packet Switching), όπου τα δεδομένα πριν αποσταλούν τμηματοποιούνται σε πακέτα, τα οποία εμπλουτίζονται με τα στοιχεία του αποστολέα και του παραλήπτη και στην συνέχεια αποστέλλονται ακολουθώντας κάποιους αλγόριθμους δρομολόγησης. Αυτοί οι αλγόριθμοι δρομολόγησης εκτιμούν διάφορα δεδομένα της κατάστασης του δικτύου (συμφόρηση, ταχύτητα, διαθεσιμότητα κόμβων κλπ) και στέλνουν τα πακέτα της πληροφορίας από κόμβο σε κόμβο, είτε διαμέσου συγκεκριμένης διαδρομής (connection oriented), είτε χωρίς κάποια συγκεκριμένη διαδρομή (connectionless), στον παραλήπτη.

2. Δίκτυα εκπομπής, όπου υπάρχει κάποιο κοινό μέσο μετάδοσης δια μέσου του οποίου ένας κόμβος-αποστολέας πομπός στέλνει τα δεδομένα και οι υπόλοιποι κόμβοι (ορισμένοι ή όλοι) μπορούν να τα παραλαμβάνουν.


2.3. Πρότυπα / Πρωτόκολλα / Τεχνολογίες

2.3.1. Διαστρωμάτωση στη ανάπτυξη δικτύων

Αυτές όμως οι διασυνδέσεις μεταξύ ηλεκτρονικών υπολογιστών παρουσιάζουν διάφορα προβλήματα και αυτό ώθησε τις εταιρείες που ασχολούνται με την ανάπτυξη των δικτύων, να δημιουργήσουν διάφορα πρωτόκολλα επικοινωνίας και μεθόδους προσπέλασης, ανάλογα με την φύση των εφαρμογών που τις ενδιέφεραν.

Γενικότερα, οι σχεδιαστές αρχιτεκτονικών για δικτυακές υποδομές, για μειώσουν την πολυπλοκότητα του προβλήματος, οργανώνουν την σχεδίαση τους σε επίπεδα (διαστρωμάτωση), αρχίζοντας από το χαμηλότερο επίπεδο (φυσικό μέσο σύνδεσης) για να καταλήξουν στο λογισμικό της εφαρμογής. Κάθε επίπεδο (layer) προσφέρει συγκεκριμένες υπηρεσίες στα υψηλότερα από αυτό επίπεδα, εξυπηρετείται από το αμέσως χαμηλότερο επίπεδο και επικοινωνεί με το αντίστοιχο ομότιμο του επίπεδο στην άλλη πλευρά, βάσει προσυμφωνημένων πρωτοκόλλων. Ο αριθμός των επιπέδων και λειτουργίες που αναλαμβάνει κάθε ένα από αυτά, ποικίλουν από αρχιτεκτονική σε αρχιτεκτονική, συνήθως ανάλογα με τις ανάγκες των υπηρεσιών που προσφέρονται. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα να βρίσκουμε στην αγορά πολλές διαφορετικές τάσεις και φιλοσοφίες σύνδεσης ηλεκτρονικών υπολογιστών (διαφορετικές διασυνδέσεις, διαφορετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας, διαφορετικό hardware κ.α). Προοδευτικά όμως αυτό τείνει να εκλείψει, καθώς υπάρχουν διεθνείς οργανισμοί τυποποίησης (ISO - International Standards Organization), οι οποίοι προσπαθούν να θέσουν ορισμένα standards, προτείνοντας συγκεκριμένες συστάσεις και πρότυπα.

2.3.2. Ενθυλάκωση

Στα δίκτυα τα δεδομένα πριν μεταβιβαστούν υπόκεινται σε διάφορες επεξεργασίες. Τα δεδομένα που απαρτίζουν το προς μετάδοση μήνυμα ομαδοποιούνται συνήθως σε πακέτα (packets, frames), τα οποία εμπλουτίζονται με διάφορα στοιχεία (χαρακτήρες ή bits) ελέγχου, συγχρονισμού και διευθύνσεων αποστολής. Ο εμπλουτισμός αυτός γίνεται ανάλογα με τα επίπεδα διαστρωμάτωσης που έχει η αρχιτεκτονική του δικτύου και τα διάφορα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται. Με αυτό τον τρόπο τα πακέτα των πραγματικών δεδομένων που πρόκειται να μεταδοθούν περιβάλλονται από διάφορες επιπλέον πληροφορίες. Αυτή η δόμηση του δεδομένων, ονομάζεται ενθυλάκωση (encapsulation). Όταν τα εμπλουτισμένα πακέτα δεδομένων φτάσουν στο προορισμό τους αντίστοιχες διαδικασίες κάνουν το αντίστροφο έργο, αφαιρώντας σταδιακά τα επιπλέον στοιχεία. Αυτό σημαίνει ότι οι τρόποι ομαδοποίησης και εμπλουτισμού των δεδομένων είναι γνωστοί (προσυμφωνημένοι) και στα δύο μέρη.

2.3.3. Το πρότυπο OSI

Τo πρότυπο «ΟSI» (Open System Interconnection - Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων, που ανακοινώθηκε από τoν ISO), είναι ένα αποτέλεσμα αυτών των προσπαθειών και θεωρείται ότι καθορίζει τα πλαίσια τυποποίησης, τα οποία είναι αναγκαία για την επικοινωνία ηλεκτρονικών υπολογιστών, αλλά και δικτύων διαφορετικών κατασκευαστών και τεχνολογιών. Η διαστρωμάτωση του προτύπου OSI καθορίζεται από επτά (7) λειτουργικά επίπεδα, στα οποία πρέπει να διεκπεραιωθούν συγκεκριμένες διαδικασίες που αφορούν είτε στο hardware (χαμηλά επίπεδα του προτύπου), είτε στο software (στα υψηλά επίπεδα) και στα οποία προσδιορίζονται λεπτομερώς οι τυποποιήσεις. Έτσι οι εταιρείες κατασκευής υπολογιστικών συστημάτων και δικτυακών υποδομών (συσκευές, καλωδιώσεις κλπ) ακολουθώντας αυτά τα πρότυπα, παράγουν αντίστοιχα προϊόντα, τα οποία χρησιμοποιούν οι σχεδιαστές δικτύων κάνουν


εφικτή την επικοινωνία μεταξύ των υπολογιστών και να αναπτύξουν δίκτυα. Το πρότυπο OSI αναφέρεται στην βιβλιογραφία και σαν μοντέλο αναφοράς OSI.

Για να μεταφερθούν κάποια στοιχεία από ένα σύστημα σε κάποιο άλλο, ξεκινά η επεξεργασία τους από το ανώτερο επίπεδο (Εφαρμογής/Application) πρώτου συστήματος και προχωρούμε σταδιακά στα παρακάτω επίπεδα, μέχρι να φτάσουμε στο πρώτο (χαμηλότερο) επίπεδο (Φυσικό/Physical). Στην συνέχεια μεταφέρονται στο φυσικό επίπεδο του δεύτερου συστήματος και σταδιακά στα πιο πάνω επίπεδα, μέχρι να φτάσουν στο ανώτερο (τελευταίο) επίπεδο εφαρμογής (Application layer). Σε κάθε επίπεδο τα δεδομένα υπόκεινται σε διαφορετική επεξεργασία, ανάλογα με τα πρωτόκολλα που προβλέπονται από το πρότυπο.

1 - Φυσικό Επίπεδο

Ασχολείται με τον έλεγχο της φυσικής διασύνδεσης και προσδιορίζει τα χαρακτηριστικά της. Τα μέσα μετάδοσης (καλωδίωση), οι τάσεις του ρεύματος (ποιες αντιστοιχούν στις 2 διακριτές μορφές του bit), η ταχύτητα μετάδοσης, οι τύποι των connectors (μορφή, ακροδέκτες κλπ), ο συγχρονισμός των δύο μερών και γενικότερα οι διασυνδέσεις προσδιορίζονται σε αυτό το επίπεδο. Υλοποιείται με hardware.

2 - Επίπεδο Σύνδεσης

Τα δεδομένα έρχονται από το πρώτο επίπεδο (Φυσικό Επίπεδο) και προωθούνται στο τρίτο επίπεδο (Επίπεδο Δικτύου). Γίνεται έλεγχος του σχηματισμού (ομαδοποίηση / τεμαχισμός) των δεδομένων και εντοπισμός και αντιμετώπιση σφαλμάτων. Τα δεδομένα που έρχονται από το τρίτο επίπεδο (Δικτύου) ομαδοποιούνται και ενσωματώνονται σε αυτά πληροφορίες ελέγχου της μετάδοσης και μεταβιβάζονται στο πρώτο επίπεδο. Από αυτό το επίπεδο ουσιαστικά ξεκινά, υποστηρίζεται και τερματίζεται κάποια μεταφορά δεδομένων μεταξύ δύο σημείων. Η υλοποίηση του αναφέρεται κυρίως σε hardware και ενίοτε και σε software.

3 - Επίπεδο Δικτύου

Ασχολείται με την υποστήριξη δικίνησης δεδομένων μέσα σε κάποιο δίκτυο, που πολλές φορές καθίσταται πολύπλοκη, ιδιαίτερα όταν μεσολαβούν πολλά ενδιάμεσα σημεία σύνδεσης. Ο έλεγχος της ροής των πληροφοριών (μέριμνα για την αποσυμφόρηση), η ταξινόμηση τους (τρόπος μετάδοσης) και κυρίως η δρομολόγηση τους (προσδιορισμός των ενδιάμεσων κόμβων), είναι υπηρεσίες που

To πρότυπο ΟSI

7 – ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ 7 – APPLICATION

6 – ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ 6 - PRESENTATION

5 – ΣΥΝΟΔΟΥ 5 – SESSION

4 – ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ 4 – TRANSPORT

3 – ΔΙΚΤΥΟΥ 3 – NETWORK

2 – ΣΥΝΔΕΣΗΣ 2 - DATA LINK

1 – ΦΥΣΙΚΟ 1 – PHYSICAL


παρέχονται σε αυτό το επίπεδο, όπου παράλληλα υπάρχουν διαδικασίες ελέγχου και αποκατάστασης της επικοινωνίας. Ουσιαστικά απομονώνει τα υψηλότερα από αυτό επίπεδα από τις τεχνολογίες του τηλεπικοινωνιακού δικτύου.

4 - Επίπεδο Μεταφοράς

Φροντίζει για την επιτυχημένη ποιοτική και ποσοτική μεταφορά των πληροφοριών λαμβάνοντας υπόψη την λειτουργία των χαμηλότερων επιπέδων και αξιοποιώντας όσο το δυνατόν καλύτερα τις προσφερόμενες δυνατότητες επικοινωνίας. Μερινά για τον τεμαχισμό της πληροφορίας και αποστέλλει τα πακέτα των δεδομένων με την σωστή σειρά και όταν τα παραλαμβάνει ελέγχει για την αρτιότητα τους και φροντίζει για την ορθή ταξινόμηση αυτών, πριν τα προωθήσει σε ανώτερα επίπεδα. Επίσης απαλλάσσει τα υψηλότερα στρώματα από τις λεπτομέρειες του τρόπου μεταφοράς επικοινωνιών, λειτουργώντας σαν φίλτρο μεταξύ των ανώτερων και χαμηλότερων επιπέδων, κάνοντας έλεγχους για λάθη και για την ομαλή ροή των δεδομένων.

5 - Επίπεδο Συνόδου

Περιλαμβάνει λειτουργίες οργάνωσης και συγχρονισμού και προσαρμογής που έχουν να κάνουν συνήθως με τα υψηλότερα από αυτό επίπεδα. Ασχολείται διαδικασίες που αφορούν στην έναρξη και στην αποκατάσταση της επικοινωνίας, στον τρόπο επικοινωνίας (αμφίδρομη, μονόπλευρη), στα δικαιώματα πρόσβασης (login process) και εξακρίβωσης της ταυτότητας του χρήστη (authentication), στην χρέωση κ.α.

6 - Επίπεδο Παρουσίασης

Είναι υπεύθυνο για την αναπαράσταση, τον μετασχηματισμό, την σύνταξη και μορφοποίηση των δεδομένων που διακινούνται. Περιλαμβάνει λειτουργίες κωδικοποίησης (αναπαράστασης) / αποκωδικοποίησης των χαρακτήρων, κρυπτογράφησης / αποκρυπτογράφησης της πληροφορίας, συμπίεσης / αποσυμπίεσης δεδομένων και γενικότερα προσδιορίζει τον τρόπο εισαγωγής των δεδομένων που προέρχονται από (ή απευθύνονται σε) διάφορες εφαρμογές του υψηλότερου επιπέδου.

7- Επίπεδο Εφαρμογής

Ασχολείται με τον τρόπο επικοινωνίας των εφαρμογών του χρήστη, την υποστήριξη των αντίστοιχων πρωτοκόλλων και αναλαμβάνει την μεταφορά και την λήψη των πληροφοριών προς / από τα κατώτερα επίπεδα. Θέματα όπως προσβάσεις σε αρχεία, εξομοιωτές τερματικών, επικοινωνίες μεταξύ εργασιών (client-server) αντιμετωπίζονται σε αυτό το επίπεδο.

2.3.4. Το πρωτόκολλο TCP/IP

Αρχικά στα δίκτυα υπολογιστών το πρόβλημα ήταν απλά η σύνδεση υπολογιστικών συστημάτων. Αργότερα όμως με την ανάπτυξη μικρών δικτύων (τοπικής και ευρείας εμβέλειας) το πρόβλημα επεκτάθηκε στην επικοινωνία και στην σύνδεση αυτών των δικτύων (διασύνδεση δικτύων - internetworking). Μία τέτοια διασύνδεση δικτύων επιτυγχάνεται στα επίπεδα 3 και 4 του προτύπου OSI. Τo TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) είναι ένα πολύ γνωστό πρωτόκολλο, που χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της διασύνδεσης δικτύων τοπικής (LAN) αλλά και ευρείας (WAN) εμβέλειας. Το δημοφιλές παγκόσμιο διαδίκτυο «Internet» στηρίζεται σε αυτό το πρωτόκολλο (IP: Internet Protocol).


Το ΤCP/IP δεν ακολουθεί ακριβώς την φιλοσοφία του πρότυπου ISO και η αρχιτεκτονική του έχει λιγότερα επίπεδα από αυτό. Αυτό συμβαίνει διότι το πρωτόκολλο TCP/IP εμφανίστηκε στην αγορά πριν την εμφάνιση του μοντέλου αναφοράς OSI. Συγκεκριμένα έχει τα επίπεδα που περιγράφονται πιο κάτω, για τα οποία έχουν γίνει μεταγενέστερη αναγωγή στα επίπεδα του OSI:

το επίπεδο Πρόσβασης Δικτύου (Network Access) που σε σχέση με το πρότυπο ΙSO καταλαμβάνει τα δύο πρώτα επίπεδα (Φυσικό/Physical και Σύνδεσης/Data Link),

το επίπεδο Διαδικτύου (IP – Internet Protocol) το οποίο αντιστοιχεί στο τρίτο επίπεδο (Δικτύου/Network) του προτύπου ΙSO,

τo επίπεδο Μεταφοράς (TCP - Transmission Control Protocol), που αντιστοιχεί στα επίπεδα 4 (Μεταφοράς/Transport) και 5 (Συνόδου/Session) του προτύπου ISO και

το επίπεδο Εφαρμογής (Application), το οποίο καταλαμβάνει τα επίπεδα 6 (Παρουσίασης/Presentation) και 7 (Εφαρμογής/Application) του ISO.

Ουσιαστικά όμως, τα πρωτόκολλα του ΤCP/IP αναφέρονται στα επίπεδα 3 και 4 του μοντέλου αναφοράς OSI. Το πρωτόκολλο ΙP αντιστοιχεί στο επίπεδο 3 και ασχολείται με την δρομολόγηση των μηνυμάτων, ενώ το πρωτόκολλο ΤCP αναφέρεται στο επίπεδο 4 και φροντίζει για την ασφαλή μεταφορά των δεδομένων. Στο πρωτόκολλο IP τα πακέτα δεδομένων δεν ακολουθούν απαραίτητα την ίδια διαδρομή για να φτάσουν στο προορισμό τους, αλλά εξετάζονται οι διάφορες συνθήκες κυκλοφορίας που επικρατούν στο δίκτυο και ανάλογα αποφασίζεται η βέλτιστη διαδρομή, κάθε φορά που αποστέλλεται κάποιο πακέτο. Τα πρωτόκολλα αυτού του είδους ονομάζονται «πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση» (connectionless protocol). Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατόν τα πακέτα δεδομένων να φτάσουν στο προορισμό τους με διαφορετική σειρά από αυτή που αρχικά ξεκίνησαν και είναι φροντίδα του κόμβου-παραλήπτη να τα βάλει στην σωστή σειρά (ταξινόμηση). Ο μηχανισμός επιβεβαίωσης ορθής λήψης των στοιχείων περιλαμβάνεται στο πρωτόκολλο TCP.

Χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου TCP/IP είναι η ευκολία σχεδιασμού και υλοποίησης του (υπάρχει επαρκής τεχνογνωσία στην αγορά) τόσο για τοπικά όσο και για δίκτυα ευρείας και αστικής εμβέλειας, η ανεξαρτησία του από την τεχνολογία του δικτύου υποδομής (χαμηλότερα επίπεδα) που χρησιμοποιείται και η τυποποίηση της διαχείρισης του (γίνεται με το πρωτόκολλο SNMP-Simple Network Management Protocol) που συνεπάγεται τον ευκολότερο έλεγχο του δικτύου. Παράλληλα το TCP/IP πλαισιώνεται από ένα σύνολο άλλων πρωτοκόλλων, τα οποία έχουν να κάνουν με την μεταφορά αρχείων, την ενδοεπικοινωνία των χρηστών, την σύνδεση με μακρινά συστήματα κλπ, που του δίνουν την δυνατότητα υποστήριξης προηγμένων εφαρμογών και υπηρεσιών δικτύου.

Αυτά τα χαρακτηριστικά, αλλά κυρίως η χρήση του από τον σχετικά μεγάλο αριθμό των χρηστών του Internet, είχαν σαν αποτέλεσμα το πρωτόκολλο TCP/IP να είναι το πιο ευρέως διαδεδομένο πρωτόκολλο στην αγορά της Πληροφορικής σήμερα, δημιουργώντας ένα de facto standard. Επίσης σημαντικό ρόλο στην διάδοση του έπαιξε το γεγονός ότι επιτυχημένες υλοποιήσεις του TCP/IP (διανεμόταν ελευθέρα με το λειτουργικό σύστημα UNIX) υπήρχαν πριν καθοριστεί τελικά το πρότυπο ISO. Σήμερα, όλες οι κατασκευάστριες εταιρείες υπολογιστών και συσκευών επικοινωνίας, προσφέρουν την αντίστοιχη υποδομή (υλικό και λογισμικό) για σύνδεση των συστημάτων τους σε δίκτυα TCP/IP και η ποικιλία των εφαρμογών και των υπηρεσιών που στηρίζονται σε αυτό είναι μοναδική. Δύσκολα θα αντικατασταθεί στο μέλλον, αν και δεν διαθέτει προδιαγραφές για ικανοποιεί ανάγκες κάποιων ιδιαίτερων εφαρμογών (μετάδοση ήχου ή video).


2.3.5. Η τεχνολογία ΑΤΜ

Οι αυξημένες ανάγκες για την ταυτόχρονη μετάδοση ήχου, εικόνας, video και ψηφιακών δεδομένων (data) έχουν οδηγήσει την εξέλιξη της τεχνολογίας σε τεχνικές μετάδοσης δεδομένων υψηλών ταχυτήτων που ικανοποιούν τις νέες απαιτήσεις (π.χ. multimedia εφαρμογές). Οι εφαρμογές ήχου και φωνής έχουν κυρίως απαιτήσεις έγκαιρης αποστολής της πληροφορίας, ενώ είναι ανεκτικές σε σφάλματα. Από την άλλη μεριά στη μετάδοση ψηφιακών δεδομένων υπάρχει ανοχή στις καθυστερήσεις, αλλά τυχόν σφάλματα αλλοιώνουν σοβαρά την τελική πληροφορία. Οι δυνατότητες που μας προσφέρουν τα δίκτυα τεχνολογίας ΑΤΜ (Asynchronous Transfer Mode – Ασύγχρονος Τρόπος Μεταφοράς) συνδυάζουν τα στοιχεία εκείνα που απαιτούνται για την λύση αυτών των προβλημάτων. Η τεχνολογία ΑΤΜ διαθέτει τα πλεονεκτήματα τόσο της μεταγωγής πακέτου (packet switching), όσο και της μεταγωγής κυκλώματος (circuit switching).

Στα δίκτυα ΑΤΜ η ψηφιακή πληροφορία κερματίζεται σε μικρές οντότητες (ονομάζονται cells-κελιά και έχουν μήκος 53 bytes). Η χωρητικότητα κάθε γραμμής επικοινωνίας εκφράζεται με κάποιον αριθμό αυτών των cells. Παράλληλα, προσδιορίζει ένα κύκλωμα σύνδεσης και με αυτό τον τρόπο μπορεί να εγγυηθεί συγκεκριμένο εύρος ζώνης και αξιοπιστία. Οι πληροφορίες που αφορούν στον ήχο, στην εικόνα και στο video πριν μεταφερθούν δεσμεύουν απαραίτητη για αυτές χωρητικότητα και ο χώρος που απομένει διατίθεται για την μετάδοση ψηφιακών δεδομένων. Αυτό απαιτεί πριν γίνει η μετάδοση κάποιας πληροφορίας να αποκαθίσταται η σύνδεση μεταξύ πομπού και δέκτη, δημιουργώντας ένα εικονικό δίκτυο. Τα πρωτόκολλα αυτού του είδους ονομάζονται «πρωτόκολλα με σύνδεση» (connection oriented protocol), δηλαδή πριν την αποστολή των πακέτων αποκαθίσταται μία αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ των δύο σημείων (αποστολής-παραλαβής), δια μέσου της οποίας εξασφαλίζεται ότι θα μεταφερθούν τα δεδομένα και ότι θα φτάσουν στον προορισμό τους με την ίδια σειρά που στάλθηκαν.

Όταν παρουσιάστηκε η τεχνολογία ΑΤΜ, εθεωρείτο η πλέον ιδανική λύση για το μέλλον, σήμερα έχει ικανούς ανταγωνιστές (Gigabit Ethernet). Όμως διαθέτει κάποια σημαντικά πλεονεκτήματα. Είναι ανεξάρτητη αποστάσεων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο σε υλοποιήσεις τοπικών δικτύων, όσο και για δίκτυα ευρείας και αστικής εμβέλειας. Προσφέρει την καλύτερη ποιότητα υπηρεσιών (QoS, Quality of Service) απ’ όλες τις σύγχρονες αρχιτεκτονικές, μπορεί να συνδυαστεί και με άλλα πρωτόκολλα επικοινωνίας (για παράδειγμα υποδομές ΑΤΜ χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως στο Internet), επιτυγχάνει εξαιρετικές ταχύτητες (υπάρχουν ήδη δίκτυα στα 622 Μbps), είναι σχεδιασμένη για την ταυτόχρονη εξυπηρέτηση εφαρμογών ήχου, video ή ψηφιακών δεδομένων και φαίνεται να είναι αποδεκτή από όλους τους κατασκευαστές και οργανισμούς. Προβλήματα όμως υπάρχουν ακόμα στην τυποποίηση των τεχνικών και στις μεθοδολογίες δρομολόγησης των πληροφοριών.

Η τεχνολογία ΑΤΜ χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα, ιδιαίτερα για την δημιουργία δικτύων κορμού (backbone networks), τόσο στα τοπικά όσο και στα ευρείας & αστικής εμβέλειας δίκτυα, αν και έχει υψηλό κόστος εγκατάστασης και υλοποίησης (σε σύγκριση με άλλες αντίστοιχες τεχνολογίες) και απαιτεί ιδιαίτερη τεχνογνωσία (δεν είναι απλή και δεν την βρίσκει κανείς εύκολα στην αγορά).

2.3.6. Η τεχνολογία Gigabit Ethernet

Μία άλλη τεχνολογία που χαρακτηρίζεται από την μεγάλη ταχύτητα διάδοσης δεδομένων είναι η Gigabit Ethernet, η οποία είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί (όπως και η τεχνολογία ΑΤΜ) σε δίκτυα τοπικής, αστικής αλλά και ευρείας εμβέλειας. Η τεχνολογία Gigabit Ethernet στηρίζεται στην δημοφιλή τεχνολογία Ethernet, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάπτυξη τοπικών δικτύων. Χρησιμοποιώντας ειδικές τεχνικές, διευρύνει την


περιοχή κάλυψης του δικτύου (περιορισμός που υπάρχει στα συμβατικά Ethernet δίκτυα) και αυξάνει σημαντικά την ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων (1Gbps με προοπτικές στα 2Gbps). Η υλοποίηση του στηρίζεται τόσο σε δικτυώσεις οπτικής ίνας, όσο και σε χάλκινες υποδομές.

Η τεχνολογία Gigabit Ethernet έχει σχετικά χαμηλό κόστος κατασκευής, διαθέτει αρκετά ικανοποιητική συμβατότητα με το μεγαλύτερο ποσοστό των υφιστάμενων εγκαταστάσεων τοπικών δικτύων, που χρησιμοποιούν κυρίως τεχνολογίες Ethernet (αξιοποίηση του υπάρχοντος εξοπλισμού), υποστηρίζει αποδοτικά το πολύ γνωστό πρωτόκολλο TCP/IP, είναι αξιόπιστο, η εγκατάσταση της δεν είναι πολύπλοκη (σχετικά απλές τεχνικές υλοποίησης), υπάρχουν αρκετά εργαλεία διαχείρισης της και τέλος χαρακτηρίζεται από αρκετά υψηλές ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων. Το βασικό του μειονέκτημα της τεχνολογίας Gigabit Ethernet είναι ότι δεν σε θέση να εγγυηθεί ικανοποιητική ποιότητα υπηρεσιών (Quality of Services). Με βάση τα πλεονεκτήματα της, η τεχνολογία Gigabit Ethernet προσφέρεται σαν υποδομή για την ανάπτυξη δικτυακών υποδομών υψηλών ταχυτήτων για τα δίκτυα αστικής και ευρείας εμβέλειας και για την δημιουργία δικτύων κορμού με προοπτικές για τοπικά δίκτυα.

2.3 Τοπικά Δίκτυα (LANs)

Είναι τα δίκτυα Ηλεκτρονικών Υπολογιστών που καλύπτουν ανάγκες χρηστών, οι οποίοι βρίσκονται σε περιορισμένο γεωγραφικά χώρο, στο ίδιο κτίριο, στο ίδιο τετράγωνο και για ορισμένους τα δίκτυα που αναπτύσσονται στην ίδια αστική περιοχή (αν και τα τελευταία, όπως έχουμε προαναφέρει, συνήθως αποτελούν ξεχωριστή κατηγορία, τα ΜΑΝs - Metropolitan Area Networks).

Στην δεκαετία του ’80, η μεγάλη εξάπλωση των προσωπικών υπολογιστών (PC’s), οι οποίοι κατά κανόνα εξυπηρετούν ένα μόνο χρήστη (Single-User Systems), δημιούργησε την ανάγκη σύνδεσης αυτών των υπολογιστικών συστημάτων για ανταλλαγή πληροφοριών. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα τα τοπικά δίκτυα να γνωρίσουν μεγάλη άνθηση μάλιστα σαν υποκατάστατα των ακριβών συστημάτων πολλών χρηστών (Multi-user Systems). Δηλαδή, ένα τοπικό δίκτυο προσωπικών υπολογιστών αντικαθιστούσε ή υποκαθιστούσε ένα σύστημα πολλών χρηστών, το οποίο είχε αρκετά υψηλό κόστος απόκτησης εκείνη την εποχή, ενώ ένα τοπικό δίκτυο αναπτυσσόταν σταδιακά με κατανεμημένα σε βάθος χρόνου οικονομικά βάρη για τις επιχειρήσεις. Η μεγάλη διαφορά των τοπικών δικτύων από τα υπολογιστικά συστήματα πολλών χρηστών είναι ότι στα τοπικά δίκτυα τα διάφορα προγράμματα εφαρμογών εκτελούνται στα επί μέρους μηχανήματα και εκμεταλλεύονται από κοινού αρχεία που βρίσκονται σε περιφερειακές μονάδες σε συγκεκριμένους υπολογιστές του δικτύου (servers - εξυπηρετητές), ενώ στα συστήματα πολλών χρηστών η εκτέλεση των προγραμμάτων γίνεται από κάποιο κεντρικό σύστημα (και αυτοί ονομάζονται servers), στο οποίο βρίσκονται και τα κοινής εκμετάλλευσης αρχεία. Ένα σημαντικό κατά συνέπεια πλεονέκτημα των τοπικών δικτύων είναι ότι κατανέμεται το βάρος των επεξεργαστικών διαδικασιών των χρηστών σε διάφορους κόμβους του δικτύου και η διαχείριση του όλου συστήματος είναι ευκολότερη. Από την άλλη μεριά, μειονεκτούν έναντι των συστημάτων πολλών χρηστών στο ότι η επεξεργασία δεν γίνεται πάντα στα ισχυρά κεντρικά μηχανήματα και ότι η πρόσβαση στα κοινά αρχεία εκμετάλλευσης, γίνεται μέσω της δικτυακής υποδομής σε ταχύτητες που προφανώς υστερούν της εσωτερικής ταχύτητας επικοινωνίας των κεντρικών συστημάτων με τις περιφερειακές τους μονάδες.

Αυτή λοιπόν η άνθηση, συνεχίζεται με αμείωτους ρυθμούς και σήμερα, καθώς λίγοι πλέον είναι οι εγκατεστημένοι υπολογιστές που δεν ανήκουν σε κάποιο τοπικό δίκτυο. Τα τοπικά δίκτυα είναι εύκολα στην εγκατάσταση και έχουν μικρό αρχικό κόστος, διότι


επιτυγχάνουν την σύνδεση "φτηνών" προσωπικών υπολογιστών, οι οποίοι είναι δυνατόν ν' αγοραστούν σταδιακά. Αυτός εξ’ άλλου είναι ο βασικός λόγος που τα τοπικά δίκτυα αντικαθιστούν σταδιακά τα μεγάλα συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών πολλών χρηστών (multi-user systems), που έχουν αρκετά υψηλό αρχικό κόστος απόκτησης. Ένας άλλος λόγος που προτιμούνται τα τοπικά δίκτυα αντί των υπολογιστικών συστημάτων πολλών χρηστών, είναι το γεγονός ότι προσφέρουν τα δημοφιλή περιβάλλοντα εργασίας των προσωπικών υπολογιστών (όπως τα Windows), παρά κάποιο άγνωστο στη ευρεία μάζα περιβάλλον εργασίας λειτουργικού συστήματος πολλών χρηστών. Συνήθως επιτρέπουν, ανάλογα με το software και το hardware με το οποίο προσφέρονται, την ενδοεπικοινωνία μεταξύ των χρηστών και παρέχουν την δυνατότητα πρόσβασης και σε άλλα δίκτυα τοπικά ή όχι (ευρείας εμβέλειας).

Επιπλέον, σ’ ένα σύγχρονο επιχειρησιακό περιβάλλον, έχουν δημιουργηθεί ανάγκες για παράλληλη χρήση εφαρμογών, κυρίως αυτών που έχουν σχέση με τον Αυτοματισμό Γραφείου, όπου είναι απαραίτητη η συνεργασία διαφορετικών εξειδικευμένων ως προς την χρήση υπολογιστικών συστημάτων (άλλα χρησιμοποιούνται για λογιστική παρακολούθηση, άλλα για συλλογή στοιχείων, άλλα για επεξεργασία κειμένων κλπ). Αυτές οι ανάγκες βρίσκουν λύσεις, οι οποίες βασίζονται σε τοπικά δίκτυα για την ανταλλαγή πολυτίμων πληροφοριών και θεωρούνται μοναδικές. Έτσι λοιπόν σήμερα βρίσκουμε συνδεδεμένους σε τοπικά δίκτυα απλούς προσωπικούς υπολογιστές (σταθμούς εργασίας), αλλά και ισχυρούς υπολογιστές (severs, συστήματα πολλών χρηστών) με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα, διαφορετικά περιβάλλοντα εργασίας και διαφορετικό λογισμικό εφαρμογών και διαχείρισης δικτύων, οι οποίοι συνεργάζονται αρμονικά μεταξύ τους. Το τελευταίο είναι εφικτό ευκολότερα πλέον σήμερα, με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών ανάπτυξης λογισμικού τύπου client-server (thin client, web based), οι οποίες βρίσκουν εφαρμογές κυρίως σε δίκτυα υπολογιστών και προσφέρουν δυνατότητες κατανεμημένης επεξεργασίας. Σε μία σύγχρονη τεχνολογική υποδομή για την στήριξη σοβαρών μηχανογραφικών λύσεων, λαμβάνεται πάντα ειδική μέριμνα για το κομμάτι της δικτύωσης των υπολογιστικών συστημάτων (καλωδίωση, κανάλια, διάφορες συσκευές επικοινωνίας κλπ).

Tα βασικά πλεονεκτήματα που μας προσφέρουν τα τοπικά δίκτυα είναι ότι:

δίνουν την δυνατότητα στους χρήστες να εκμεταλλεύονται από κοινού περιφερειακές μονάδες και λογισμικό,

υλοποιούνται εύκολα, σταδιακά και με μικρό αρχικό κόστος

γίνεται κατανομή των διεργασιών σε διάφορους υπολογιστές και

προσφέρουν αυξημένη διαθεσιμότητα.

Για τον έλεγχο και την εκμετάλλευση των Τοπικών Δικτύων, υπάρχουν ποικίλα λειτουργικά συστήματα γενικής χρήσης τόσο για τους σταθμούς εργασίας όσο για τους εξυπηρετητές, όπως τα MS-Windows (NT/2000/2003 server, XP, 2000) ή διάφορες εκδόσεις του Unix (Linux, BSD, SunOS κλπ). Αυτά τα λειτουργικά συστήματα, πλαισιώνονται με κατάλληλα εργαλεία για την υλοποίηση των συνδέσεων και την διάθεση των πόρων στους χρήστες του δικτύου και τον έλεγχο και διαχείριση της δικτυακής υποδομής (NMS - Network Management Systems). Επίσης υπάρχουν εξειδικευμένα λειτουργικά συστήματα, όπως το Netware της Novell (που ήταν πολύ δημοφιλές στις δεκαετίες του ’80 και του ’90), τα οποία αναλαμβάνουν την διαχείριση των servers στο δίκτυο.

Πρακτικά σε ένα τοπικό δίκτυο μπορούν να συνδεθούν αρκετοί υπολογιστές (θεωρητικά δεν υπάρχει περιορισμός του αριθμού των υπολογιστών). Συνήθως δημιουργούνται μικρότερα επιμέρους υποδίκτυα, τα οποία ενώνονται μεταξύ τους μέσω κάποιου


κεντρικού δικτύου κορμού (backbone δίκτυο) αναπτύσσοντας κάποιου είδους ιεραρχία. Πρόκειται κατά κανόνα για ιδιωτικά δίκτυα όχι όμως πάντα (π.χ. το τοπικό δίκτυο ενός ακαδημαϊκού ιδρύματος ανήκει στο ίδρυμα, αλλά είναι ταυτόχρονα δημόσιο με την έννοια ότι όλη η ακαδημαϊκή κοινότητα το χρησιμοποιεί).

2.3.1 Χαρακτηριστικά Τοπικών Δικτύων.

2.3.1.1. Μέσα μετάδοσης

Σήμερα για την υλοποίηση τοπικών δικτύων υπολογιστών, σαν μέσα σύνδεσης και μετάδοσης πληροφοριών χρησιμοποιούνται όλα τα διαθέσιμα υλικά (καλώδια χαλκού, οπτικές ίνες και ασύρματες ζεύξεις), ανάλογα με τις ανάγκες των χρηστών που προδιαγράφουν τις δυνατότητες κάθε δικτύου. Όσον αφορά στις εσωτερικές καλωδιώσεις κτιρίων, ιδιαίτερα σε ιδιόκτητα κτίρια ή σε μικρά δίκτυα, τα συνεστραμμένα καλώδια χαλκού σε διάφορες τυποποιήσεις, είναι το πιο διαδεδομένο μέσο σύνδεσης. Οι οπτικές ίνες, αν και το κόστος τους είναι σχετικά υψηλό και η εγκατάσταση τους παρουσιάζει δυσκολίες (δύσκαμπτο υλικό με προβλήματα συνδεσμολογίας), χρησιμοποιούνται για τις κεντρικές καλωδιώσεις (δίκτυα κορμού) που ενώνουν επί μέρους τοπικά δίκτυα και για την επίτευξη υψηλών ταχυτήτων. Τα τελευταία χρόνια (μετά το 2001) μεγάλη εξάπλωση γνωρίζουν δικτυακές υποδομές που στηρίζονται σε ασύρματες ζεύξεις, λόγω των πλεονεκτημάτων (κυρίως ευελιξία) που έχουν, συμπληρώνοντας κυρίως ήδη αναπτυγμένα δίκτυα με ενσύρματα μέσα μετάδοσης, αλλά και την δημιουργία ανεξάρτητων (μικρών κυρίως) δικτυακών υποδομών.

2.3.1.2. Λειτουργικά χαρακτηριστικά

Κάθε υπολογιστής / κόμβος στα Τοπικά Δίκτυα, λειτουργεί σαν αυτόνομο σύστημα, αλλά συγχρόνως εκμεταλλεύεται και μοιράζεται με τους άλλους υπολογιστές του δικτύου διάφορες «ακριβές» περιφερειακές μονάδες (όπως δίσκους μεγάλης χωρητικότητας, CD-ROM’s, εκτυπωτές υψηλής απόδοσης, plotters, scanners, μονάδες ταινιών για λήψη αντιγράφων ασφαλείας κλπ), αποθηκευμένα δεδομένα (σε μορφή βάσεων δεδομένων ή σε αρχεία), και λογισμικό (εφαρμογών κυρίως) που βρίσκονται επάνω σε αυτό. Τα υπολογιστικά συστήματα είναι εφοδιασμένα με κατάλληλο περιφερειακό σύνδεσης στην ενσύρματη ή ασύρματη δικτυακή υποδομή (κάρτες δικτύου) και η ανταλλαγή δεδομένων γίνεται συνήθως διαμέσου κάποιας συσκευής δικτύου. Η εκμετάλλευση των διαφόρων πόρων του τοπικού δικτύου, από τα υπολογιστικά συστήματα γίνεται με δύο τρόπους (συνήθως ισχύουν και οι δύο):

Κάποιος υπολογιστής ζητά από έναν άλλο υπολογιστή του δικτύου την χρήση κάποιου πόρου που διαθέτει ο δεύτερος. Σε μια τέτοια λειτουργία κάθε υπολογιστής είναι ομότιμος (ομότιμα δίκτυα) με τους άλλους και μπορεί να είναι ταυτόχρονα σύστημα που προσφέρει εξυπηρέτηση (εξυπηρετητής / server) ή σύστημα που ζητά εξυπηρέτηση (πελάτης / client).

Οι πόροι τους συστήματος διατίθενται σε ορισμένα μόνο υπολογιστικά συστήματα (εξυπηρετητές), τα οποία τους διαχειρίζονται και τους διαμοιράζουν στους υπόλοιπους υπολογιστές του δικτύου, συνιστώντας μία τυπική ιεραρχία (δίκτυα client-server).

Στα σημερινά τοπικά δίκτυα προβλέπεται, σχεδόν πάντα, η σύνδεση των υπολογιστών του δικτύου με δίκτυα ευρείας εμβέλειας για διάφορους λόγους (επικοινωνία με άλλα τοπικά δίκτυα, χρήση του INTERNET κλπ). Την σύνδεση αυτή την αναλαμβάνουν ορισμένοι φορείς (εταιρείες, οργανισμοί που προσφέρουν υπηρεσίες πρόσβασης) και απαιτείται ιδιαίτερο υλικό (modems, routers, κλπ) για αυτό.


2.3.1.3. Ταχύτητες μετάδοσης

Συνηθισμένοι ρυθμοί μετάδοσης στα Τοπικά Δίκτυα σήμερα είναι: 10Μbps, 15Mbps, 100Mbps και τα τελευταία χρόνια έως και 1000Μbps (1Gbps – τεχνολογία Gigabit Ethernet), ανάλογα με τις αρχιτεκτονικές ανάπτυξης δικτύων και την ποιότητα των καλωδιακών υποδομών που χρησιμοποιούνται. Γενικά οι ρυθμοί μετάδοσης που επιτυγχάνονται στα Τοπικά Δίκτυα είναι αρκετά υψηλές και αναμένεται να αυξηθούν σημαντικά τα επόμενα χρόνια.

Ο ρυθμός μετάδοσης των δεδομένων από κόμβο σε κόμβο είναι πάντα χαμηλότερος από τον «ονομαστικό» ρυθμό μετάδοσης στο μέσο μεταφοράς. Αυτό είναι λογικό καθώς η ταχύτητα μετάδοσης ελαττώνεται όσο αυξάνεται η κίνηση στο δίκτυο (πολλοί κόμβοι ή μεγάλος όγκος δεδομένων προς μεταφορά, συνεπάγεται μεγάλη κίνηση και έχουμε μικρούς ρυθμούς μετάδοσης).

2.3.1.4. Τεχνικές μετάδοσης

Τα τοπικά δίκτυα η μετάδοση των δεδομένων γίνεται με εκπομπή προς τους κόμβους του δικτύου. Η εκπομπή του κόμβου-αποστολέα είναι δυνατόν γίνεται:

1. Προς ένα μόνο κόμβο του δικτύου (unicast), προσδιορίζοντας την διεύθυνση του κόμβου-παραλήπτη.

2. Προς συγκεκριμένους κόμβους του δικτύου (multicast), όπου ο κόμβος- αποστολέας εμπλουτίζει την πληροφορία με μία multicast διεύθυνση, η οποία περιέχει τις διευθύνσεις των κόμβων που θα δεχθούν τα δεδομένα.

3. Προς όλους τους κόμβους του δικτύου (broadcast), συνοδεύοντας την πληροφορία με την αντίστοιχη broadcast διεύθυνση, ώστε να αποσταλεί σε όλους τους κόμβους.

Στα Τοπικά Δίκτυα συνήθως χρησιμοποιούνται ψηφιακοί τρόποι μετάδοσης του σήματος και η πληροφορία χωρίζεται σε τμήματα (frames) πριν μεταδοθεί. Μία πολύ γνωστή


τεχνική μετάδοσης είναι αυτή της βασικής ζώνης (Base band δίκτυα) όπου παρά το γεγονός ότι ολόκληρο το μέσο χρησιμοποιείται για την μετάδοση ενός μόνο ψηφιακού σήματος, επιτυγχάνονται αρκετά υψηλές ταχύτητες. Η επικοινωνιακή δομή (καλωδιώσεις, συσκευές επικοινωνίας) είναι κοινή για όλους τους κόμβους του τοπικού δικτύου.

2.3.2. Τοπολογίες τοπικών δικτύων.

Για την ανάπτυξη των τοπικών δικτύων χρησιμοποιούνται συνήθως δομημένες τοπολογίες, ανάλογα με τις ανάγκες των χρηστών, την υπάρχουσα κτιριακή και καλωδιακή υποδομή και την τεχνολογία του δικτύου. Αυτές οι τοπολογίες χαρακτηρίζονται, όπως έχουμε προαναφέρει από την διάταξη των κόμβων του τοπικού δικτύου. Συναντάμε λοιπόν τις τέσσερις βασικές δομημένες τοπολογίες:

i) του δακτυλίου (ring),

ii) της ακτινωτής τοπολογίας (star, αστέρα),

iii) της αρτηρίας (bus) και

iv) του δένδρου (tree).

Φυσικά στην πράξη η τοπολογία κάποιου τοπικού δικτύου, δεν ακολουθεί αυστηρά την διάταξη αυτών των τοπολογιών, αλλά συνδυάζονται κάποιες (ή και όλες) από τις βασικές τοπολογίες δημιουργώντας αντίστοιχα υποδίκτυα (υβριδικές τοπολογίες). Σε αυτές τις περιπτώσεις ορισμένοι κόμβοι του δικτύου, ανήκουν ταυτόχρονα σε δύο τουλάχιστον διαφορετικά τοπολογικά υποδίκτυα και αναλαμβάνουν την μεταπήδηση των πληροφοριών από το ένα υποδίκτυο σε κάποιο άλλο.

Ιδιαίτερα όταν αναφερόμαστε σε σχεδιασμούς μεγάλων τοπικών δικτύων, τα οποία καλύπτουν μεγάλες εκτάσεις (πολυώροφα κτίρια ή συγκροτήματα κτιρίων), συνήθως αναπτύσσονται διάφορα επιμέρους υποδίκτυα (ένα σε κάθε όροφο ή ένα σε κάθε κτίριο), τα οποία ενώνονται μεταξύ τους δια μέσου ενός ένα κεντρικού δικτύου, που συνήθως έχει δενδρική μορφή (για να διακρίνονται οι ιεραρχίες), το οποίο ονομάζεται δίκτυο κορμού (backbone network).


Οι διάφορες τεχνολογίες έχουν τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τους. Η τοπολογία αρτηρίας χρειάζεται λιγότερη καλωδιακή υποδομή, αν όμως κοπεί το κεντρικό καλώδιο σε κάποιο σημείο όλοι οι κόμβοι δεν έχουν δίκτυο. Το ίδιο συμβαίνει με την τοπολογία δακτυλίου. Οι τοπολογίες αστέρα και δένδρου αναπτύσσονται και ελέγχονται πιο εύκολα, απαιτούν όμως περισσότερη καλωδίωση.

2.3.3 Ονομασίες (ορολογία) των κόμβων στα Τοπικά Δίκτυα.

Ανάλογα με τις εργασίες που είναι επιφορτισμένος να κάνει κάθε κόμβος (υπολογιστής ή συσκευή επικοινωνίας) σ’ ένα Τοπικό Δίκτυο έχουμε και διαφορετικές ονομασίες για αυτούς. Πιο κάτω αναφερόμαστε στις πιο γνωστές ονομασίες αυτών.

2.3.3.1. Υπολογιστικά συστήματα

Σταθμός Εργασίας (workstation)

Κόμβος-υπολογιστής, που προσφέρει μία θέση εργασίας (workstation) στους χρήστες του τοπικού δικτύου. Πρόκειται κατά κανόνα για κάποιον προσωπικό υπολογιστή (PC) που είναι εφοδιασμένος με το κατάλληλο hardware (κάρτα δικτύου) και το απαιτούμενο λογισμικό συστημάτων (λειτουργικό σύστημα και λογισμικό για την υποστήριξη των πρωτοκόλλων) για να συνδεθεί στο δίκτυο και να αποκτήσει πρόσβαση στους διάφορους πόρους του δικτύου. Οι σταθμοί εργασίας διαθέτουν συνήθως φιλικό περιβάλλον εργασίας (γραφικό, παραθυρικό) και οθόνες υψηλής ανάλυσης, καθώς κατά κανόνα εκτελούν το λογισμικό εφαρμογών που εκμεταλλεύεται τους πόρους του δικτύου και ζητά εξυπηρέτηση από τους κόμβους που τους διαχειρίζονται (για αυτό το λόγο ονομάζονται και clients).

Εξυπηρετητής (server, διαχειριστής) Μονάδων:

Κόμβος του δικτύου που αναλαμβάνει την διαχείριση και διαμοιρασμό των διαφόρων πόρων του δικτύου, όπως κάποιας μεγάλης βοηθητικής μνήμης ή άλλων περιφερειακών μονάδων και προσφέρει διάφορες δικτυακές υπηρεσίες στους χρήστες του δικτύου. Πρόκειται συνήθως για υπολογιστές με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και ειδικές προδιαγραφές τόσο σε επίπεδο λογισμικού όσο και υλικού, ανάλογα με την εργασία που είναι επιφορτισμένοι να κάνουν. Είναι δυνατόν να έχουμε περισσότερους από ένα sever σε κάποιο τοπικό δίκτυο. Παίρνουν ονομασίες ανάλογα με το πόρο που διαχειρίζονται ή την υπηρεσία που προσφέρουν. Έτσι έχουμε εξυπηρετητές αρχείων (file servers) που κάνουν διαχείριση αρχείων δεδομένων, εξυπηρετητές ηλεκτρονικού ταχυδρομείου (mail servers), εξυπηρετητές εκτυπωτών (print servers), εξυπηρετητές internet (internet


servers) που προσφέρουν πρόσβαση ή/και υπηρεσίες διαδικτύου, εξυπηρετητές εφαρμογών (application severs) κλπ.

2.3.3.2. Συσκευές επικοινωνίας

Διακλαδωτής / Συγκεντρωτής:

Λειτουργούν συνήθως στο πρώτο επίπεδο του πρότυπου OSI (φυσικό επίπεδο/physical layer) και προσφέρουν απλά κάποιο κοινό σημείο σύνδεσης των κόμβων του δικτύου (τοπολογία αστέρα), παρέχοντας ένα αριθμό θυρών σύνδεσης. Έχουν διάφορες ονομασίες (ΗUB, MAU), ανάλογα με την τεχνολογία στην οποία βασίζεται το δίκτυο και έχουν την δυνατότητα να συνδέονται μεταξύ τους και να επεκτείνουν το δίκτυο.

Repeater (επαναλήπτης):

Συσκευή που ουσιαστικά αναμεταδίδει (αναζωογονεί) το σήμα που κυκλοφορεί στο μέσο μετάδοσης και μας δίνει την δυνατότητα ένωσης δύο τμημάτων του μέσου μετάδοσης. Συνεπώς οι επαναλήπτες είναι χρήσιμοι σε περιπτώσεις επέκτασης του Τοπικού Δικτύου. Στο δίκτυο η λειτουργία του επαναλήπτη δεν γίνεται αντιληπτή από τους άλλους κόμβους του δικτύου (διαφανής λειτουργία). Βασικά, αναφέρονται στο πρώτο επίπεδο του πρότυπου OSI (φυσικό επίπεδο) και συχνά έχουν ενσωματωμένες τις λειτουργίες του διακλαδωτή (HUB/Repeater), με πολλές θύρες σύνδεσης (όταν κάποιο σήμα λαμβάνεται από μία θύρα αναμεταδίδεται σε όλες τις άλλες).

Bridge:

Κόμβος (γέφυρα) του δικτύου που συνδέει σε δύο διαφορετικά δίκτυα (ίδια ή με διαφορετικές τεχνολογίες, φιλοσοφίες και τοπολογίες). Είναι τα σημεία μεταπήδησης από ένα δίκτυο ένα άλλο, που βρίσκονται σε κοντινή ή μακρινή απόσταση (από LAN σε LAN ή από LAN σε διεθνές - WAN). Επίσης είναι δυνατόν να είναι υπολογιστής με συγκεκριμένο λογισμικό (software) που αναλαμβάνει την μεταπήδηση των πληροφοριών από το ένα δίκτυο στο άλλο ή ειδική συσκευή. Λειτουργούν στα δύο πρώτα επίπεδα του πρότυπου OSI (physical & data link/σύνδεσης) και κάνουν χρήση των φυσικών διευθύνσεων του υλικού (MAC address – Media Access Control). Η διαφορά της γέφυρας από τον επαναλήπτη (και το διακλαδωτή) είναι ότι αποθηκεύει τα πλαίσια της πληροφορίας και στην συνέχεια στα προωθεί, κάνοντας κάποια στοιχειώδη σχετική επεξεργασία. Βασικά αναγνωρίζουν για ποιο δίκτυο προορίζονται τα δεδομένα και αναλαμβάνουν τις διαδικασίες μεταπήδησης. Χρησιμοποιούνται για την διαίρεση κάποιου μεγάλου δικτύου ή για την ένωση τοπικών δικτύων που ήδη λειτουργούν.

Switch (μεταγωγέας):

Πρόκειται ουσιαστικά για συγκεντρωτές / διακλαδωτές (πολλές θύρες σύνδεσης, οι οποίοι λειτουργούν και σαν γέφυρες (bridges) για να ενώσουν (ή διαχωρίσουν) πολλά διαφορετικά τοπικά δίκτυα. Χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη Τοπικών Δικτύων που καλύπτουν μεγάλες εκτάσεις, για την ένωση ομάδων υποδικτύων (που βρίσκονται για παράδειγμα σε διαφορετικά κτίρια) με κάποιο κεντρικό δίκτυο κορμού (backbone). Επιπλέον έχουν δυνατότητες ομαδοποίησης των κόμβων σε διαφορετικά νοητά υποδίκτυα (Virtual LANs). Επίσης έχουν την δυνατότητα να συνδέονται μεταξύ τους, ενώ σήμερα υπάρχουν μεταγωγείς που αναφέρονται και στο τρίτο επίπεδο του OSI (Δικτύου), προσφέροντας αυξημένες δυνατότητες ελέγχου, δρομολόγησης και ανάπτυξης ενός δικτύου.

Δρομολογητής (routers):

Οι δρομολογητές (που εκτός από routers ενίοτε ονομάζονται και gateways, όταν συνδέουν το Τοπικό Δίκτυο με Δίκτυο Ευρείας Εμβέλειας) κάνουν φαινομενικά την ίδια δουλειά με τα bridges. Έχουν όμως πιο σύνθετη λειτουργία προσφέροντας αυξημένες


δυνατότητες δρομολόγησης και διαχείρισης της κυκλοφορίας των δεδομένων. Γενικότερα προσφέρουν υπηρεσίες διασύνδεσης, τόσο σε τοπικά δίκτυα, όσο και στα δίκτυα ευρείας ή αστικής εμβέλειας, αναζητώντας συχνά την βέλτιστη διαδρομή. Χρησιμοποιούνται σε μεγάλα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, όπου υπάρχουν αυξημένες ανάγκες ελέγχου και ανάπτυξης και δυνατότητες εναλλακτικών διαδρομών, που μπορούν να τις ακολουθήσουν τα δεδομένα προκειμένου να φτάσουν στον προορισμό τους. Λειτουργούν έως το τρίτο επίπεδο του πρότυπου OSI (physical, data link & network layers). Αυτό σημαίνει ότι είναι σε θέση να αναγνωρίσουν το πρωτόκολλο επικοινωνίας κάθε δικτύου και το σύστημα διευθυνσιοδότησης που χρησιμοποιούν αυτά. Έχουν την δυνατότητα επιλογής της βέλτιστης διαδρομής και είναι σε θέση κάνουν έλεγχο προσπέλασης και διαθεσιμότητας κάποιας διαδρομής. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι δρομολόγησης (πρωτόκολλα / αλγόριθμοι) που συνήθως στηρίζονται στις πληροφορίες που καταχωρούνται στον δρομολογητή (διευθύνσεις, τοπολογίες, προτεραιότητες, κατάλογοι πρόσβασης ή μη κλπ) και σε στοιχεία που συλλέγονται κατά την διάρκεια της λειτουργίας του router. Γνωστά πρωτόκολλα δρομολόγησης είναι τα RIP, OSPF και BGP.

2.3.4 Αρχιτεκτονικές - πρωτοκόλλα Τοπικών Δικτύων

Από την εμφάνιση των Τοπικών Δικτύων μέχρι σήμερα έχουν παρουσιαστεί διάφορες τεχνολογίες και πρότυπα για την υλοποίηση τους. Οι πιο διαδεδομένες τεχνολογικές υποδομές (πρότυπα, πρωτόκολλα, συστάσεις κλπ) είναι αυτές που έχουν προέλθει από τις διάφορες ομάδες εργασίας της IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering), οι οποίες είναι γνωστές σαν 802.Χ (όπου 802: αριθμός επιτροπής και Χ: αριθμός υποεπιτροπής) και αναφέρονται στα δύο χαμηλότερα επίπεδα του ISO. Στην συνέχεια γίνεται παρουσίαση μερικών από αυτές.

2.3.4.1 Τo Ethernet & ΙΕΕΕ 802.3

Πολύ γνωστό πρότυπο υποδομής (τυποποιήσεις / συστάσεις) για υλοποίηση τοπικών δικτύων που πρωτοπαρουσιάστηκε το 1973 στα εργαστήρια της ΧΕROX. Είναι συνήθως τοπολογίας BUS και αφορά στα δύο πρώτα επίπεδα του πρότυπου OSI (physical & data link layers). Το αντίστοιχο πρότυπο της ΙΕΕΕ είναι το 802.3. Για την υλοποίηση του μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ομοαξονικό καλώδιο στα 10 Mbps (τυποποιήσεις 10Βase5 και 10Base2), συνεστραμμένα καλώδια τύπου UTP στα 10 Μbps(τυποποίηση 10BaseT) και στα 100 Mbps (100BaseTX, 100BaseT4) ή οπτικές ίνες (10ΒaseF – 10Mbps, 100BaseFX).

Τo δίκτυο Ethernet για την μετάδοση δεδομένων χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο CSMA-CD (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection – πρότυπο 802.3). Στην τεχνική μετάδοσης CSMA-CD, οι κόμβοι του δικτύου πριν αποστείλουν κάποια δεδομένα, ελέγχουν (ανίχνευση σήματος) αν στο μέσο μετάδοσης κυκλοφορεί κάποιο άλλο μήνυμα. Αν μεταδίδονται δεδομένα και υπάρχει σήμα στο καλώδιο, τότε ο κόμβος ελέγχει πάλι το μέσο μετάδοσης μετά από κάποιο μικρό χρονικό διάστημα. Αυτό επαναλαμβάνεται μέχρι να ελευθερωθεί η γραμμή, οπότε στέλνονται τα δεδομένα. Επιπλέον υπάρχει μηχανισμός ελέγχου των συγκρούσεων (collisions), ώστε να γίνεται επανεκπομπή των δεδομένων όταν συμβεί κάποια σύγκρουση.

Η ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων στα δίκτυα Ethernet είναι συνήθως 10 Mbps (παλαιότερα) ή 100Μbps (πιο πρόσφατα – Fast Ethernet), άλλα τα τελευταία χρόνια έχουν επιτευχθεί ταχύτητες έως 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) με το πρότυπο 803.3z σε καλώδια χαλκού (1000BaseT) ή σε οπτικές ίνες (1000BaseSX, 1000BaseLX). Το Gigabit Ethernet χρησιμοποιείται και για υποδομές δικτύων ευρείας εμβέλειας.

Πρόκειται για την πιο δημοφιλή τεχνολογία ανάπτυξης τοπικών δικτύων (ιδιαίτερα στα 100Mbps) ανεξάρτητη από κατασκευαστικούς οίκους. Σήμερα, σχεδόν όλοι οι


κατασκευαστές ηλεκτρονικών υπολογιστών και συσκευών ανάπτυξης δικτύων, διαθέτουν το κατάλληλο υλικό (κάρτες δικτύου / διασυνδέσεις / λογισμικό) για σύνδεση των συστημάτων τους σε δίκτυα τύπου Ethernet.

2.3.4.2 Το FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Το FDDI αναφέρεται σαν πρωτόκολλο τοπικού δικτύου που υλοποιείται με τη χρήση οπτικών (πολύτροπων) ινών και επιτυγχάνει υψηλές ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων (100Μbps). Είναι τοπολογίας δακτυλίου και επεκτείνεται αρκετά (περίμετρος δακτυλίου έως και 100 χιλιόμετρα) για αυτό και χρησιμοποιείται για την σύνδεση διαφόρων κτιρίων και την δημιουργία δικτύων κορμού (backbone) τοπικών και αστικών δικτύων, διασυνδέοντας επιμέρους τοπικά δίκτυα και όπου υπάρχει ανάγκη εφαρμογών (λόγω ταχύτητας) multimedia. Για λόγους αξιοπιστίας, δακτύλιος αποτελείται από δύο οπτικές ίνες, η μία από αυτές θεωρείται εφεδρική (διπλός δακτύλιος, πρωτεύων και δευτερεύων). Υπάρχουν 2 ειδών κόμβοι: (Α) αυτοί που συνδέονται και με τους δύο δακτυλίους και (Β) αυτοί που συνδέονται στον έναν δακτύλιο μόνο. Η τεχνολογία χρησιμοποιήθηκε κατά την διάρκεια της δεκαετίας του ’90, φαίνεται όμως ότι οι νέες τεχνολογίες που παρουσιάστηκαν στο μεταξύ (ΑΤΜ, Gigabit Ethernet) θα είναι ισχυροί ανταγωνιστές.

2.3.4.3 Το Token Ring & ΙΕΕΕ 802.5

Πρόκειται για συστάσεις υποδομής Τοπικού Δικτύου (2 πρώτα επίπεδα του OSI), ειδικής τοπολογίας δακτυλίου, που αναπτύχθηκε από την ΙΒΜ σε συνεργασία με την Texas Instrument. Έχει δυνατότητα ταχύτητας μετάδοσης δεδομένων μέχρι 16 Μbps. Το αντίστοιχο πρότυπο της ΙΕΕΕ είναι το 802.5.

Οι κόμβοι στα δίκτυα Token Ring συνδέονται μεταξύ τους μέσω των συσκευών MAU (Multi-Access Unit) και χρησιμοποιούν απλά καλώδια χαλκού (UTP & STP). Στα Token Ring δίκτυα υπάρχει κάποια οντότητα (πακέτο από bits) που ονομάζεται token (κουπόνι / σκυτάλη) και κυκλοφορεί στο δίκτυο περνώντας από κάθε κόμβο. Όσο υπάρχει αυτό το token στο δίκτυο, είναι ένδειξη ότι το δίκτυο είναι διαθέσιμο για μεταφορά δεδομένων. Όταν ένας κόμβος θέλει να μεταβιβάσει δεδομένα σε κάποιο άλλο κόμβο, δεσμεύει το token και δημιουργεί πακέτα δεδομένων εμπλουτισμένα με την διεύθυνση του κόμβου προορισμού. Οι άλλοι κόμβοι καθώς το token είναι δεσμευμένο δεν μπορούν να αποστείλουν δεδομένα. Τα δεδομένα διατρέχουν το δίκτυο και όταν περάσουν από τον κόμβο προορισμού, αυτός αναγνωρίζει ότι τα δεδομένα απευθύνονται αυτόν, τα δέχεται και τοποθετεί σ’ αυτά την ένδειξη ότι παρέλαβε τα δεδομένα. Τα δεδομένα συνεχίζουν την διαδρομή τους έως ότου φτάσουν στον κόμβο-αποστολέα, ο οποίος τότε ελευθερώνει το token που συνεχίζει την διαδρομή του.

Παρά την αποτελεσματική αντιμετώπιση της κυκλοφοριακής συμφόρησης, η τεχνολογία δεν έτυχε ανάλογης ευρύτερης αποδοχής και η εγκατεστημένη της βάση περιορίζεται σε δικτυακές υποδομές της IBM.

2.3.4.5 Το πρωτόκολλο SPX/IPX

Πρωτόκολλο που αντιστοιχεί στο 3o (IPX) και στο 4o (SPX) επίπεδο του προτύπου OSI και το οποίο προωθείται από την εταιρεία ΝΟVELL. Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με το Λειτουργικό Σύστημα Netware της ίδιας εταιρείας που αφορά στον έλεγχο των servers του Τοπικού Δικτύου. Απευθύνεται κυρίως σε προσωπικούς υπολογιστές και γνώρισε μεγάλη άνθηση την δεκαετία του ’80, λόγω κυρίως της μεγάλης ευκολίας υλοποίησης του δικτύου που προσφέρει. Σήμερα, εξακολουθεί να υπάρχει λόγω κυρίως της μεγάλης εγκατεστημένης του βάσης.


2.3.4.6 AppleTalk

Τεχνολογία τοπικού δικτύου κυρίως για την σύνδεση υπολογιστών τύπου Macintosh της εταιρείας Apple. Εύκολο στην εγκατάσταση του, έχει διάταξη BUS και μπορεί να εξυπηρετήσει έως 256 χρήστες. Χρησιμοποιείται κυρίως όταν έχουμε δίκτυο που απαρτίζεται από τους συγκεκριμένους υπολογιστές.

2.3.5. Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα

Σήμερα οι τεχνολογίες ανάπτυξης ασύρματων δικτύων έχουν εξελιχθεί αρκετά και βρίσκονται σε ικανοποιητικό επίπεδο ωρίμανσης, ώστε ασύρματες υποδομές να χρησιμοποιούνται πλέον όχι μόνο για την επικοινωνία μεμονωμένων σταθμών εργασίας ή περιφερειακών συσκευών με σταθερά (ενσύρματα) τοπικά δίκτυα, αλλά για την ανάπτυξη ολοκληρωμένων ασύρματων τοπικών δικτύων (Wireless LAN – WLAN). Αυτή η ωρίμανση των ασύρματων τεχνολογιών, αλλά και διάφορα προβλήματα που υπάρχουν στην ανάπτυξη και στην συντήρηση ενσύρματων τοπικών δικτύων, έχει αποτέλεσμα ολοένα και περισσότερο να χρησιμοποιούνται ασύρματες υποδομές για επέκταση υφιστάμενων τοπικών δικτύων ή την εξ’ ολοκλήρου υποστήριξη τους. Τα προβλήματα των ενσύρματων δικτύων αφορούν κυρίως στην έλλειψη ευελιξίας που επιθυμούν οι χρήστες (επιχειρήσεις, οργανισμοί κλπ) και στην απαιτούμενη συντήρηση της καλωδιακής υποδομής. Η ευελιξία έχει να κάνει με τις μετακινήσεις των θέσεων εργασίας (αλλά και με την μετεγκατάσταση του χρήστη) και την μόνιμη ή προσωρινή επέκταση του δικτύου (σε κόμβους ή σε άλλο χώρο), ενώ η συντήρηση σημαίνει επιπλέον κόστος.

Η εμφάνιση των ασύρματων τοπικών δικτύων οριοθετείται στα τέλη της δεκαετίας του ’90 και ανέδειξε μία ενδιαφέρουσα, τόσο σε αξιοπιστία όσο και οικονομικά μεγέθη, εναλλακτική πρόταση υλοποίησης δικτυακής υποδομής, απαλλαγμένη από τα πάγια προβλήματα των ενσύρματων καλωδιακών υποδομών. Η εγκατάσταση ενός ασύρματου δικτύου δεν σημαίνει απαραίτητα την μη παρουσία ενός ενσύρματου δικτύου. Άλλωστε τα περισσότερα ασύρματα δίκτυα αναπτύσσονται συμπληρωματικά ως προς υπάρχοντα ενσύρματα τοπικά δίκτυα ή αναπτύσσονται παράλληλα με ενσύρματές υποδομές, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την σύνδεση διαφόρων σταθερών κόμβων (πχ servers, συσκευές επικοινωνίας, κλπ) ή για την επίτευξη υψηλών ταχυτήτων (δίκτυα κορμού).

Ένα τυπικό ασύρματο δίκτυο περιλαμβάνει εκτός από τα υπολογιστικά συστήματα τα οποία είναι εφοδιασμένα με το κατάλληλο hardware ασύρματης επικοινωνίας (εσωτερικά – κάρτες ασύρματου δικτύου - ή εξωτερικά – ειδικές συσκευές -, με τις κατάλληλες κεραίες), τις συσκευές πρόσβασης (Access Points), οι οποίες επικοινωνούν μεταξύ τους και (συνήθως) συνδέονται σε ενσύρματο δίκτυο. Βασική έννοια των ασύρματων επικοινωνιών είναι η κυψέλη. Κυψέλη ονομάζεται η κυκλική περιοχή εμβέλειας μιας ασύρματης συσκευής. Η έκταση μιας κυψέλης εξαρτάται από το είδος του μεταδιδόμενου κύματος, την ισχύ των κεραιών και παρεμβαλλόμενα υλικά (τοίχοι, έπιπλα κλπ). Οι ασύρματοι κόμβοι που υπάρχουν σε κάποια κυψέλη ελέγχονται από μία συσκευή πρόσβασης, η οποία διαχειρίζεται και τα δεδομένα που κυκλοφορούν στην συγκεκριμένη κυψέλη και φροντίζει για την μετακίνηση τους. Οι κόμβοι επικοινωνούν μεταξύ τους δια μέσου των συσκευών πρόσβασης και σε σπάνιες περιπτώσεις, απ’ ευθείας μεταξύ τους.


Υπάρχουν τρεις επικρατούσες τεχνολογίες ανάπτυξης ασύρματων τοπικών δικτύων καλύπτουν τα χαμηλά επίπεδα του πρότυπου OSI (τα δύο χαμηλότερα). Το HIPERLAN (High Performance European Radio LAN) της ETSI, το 802.11 της ΙΕΕΕ και το Bluetooth. Τo HIPERLAN έχει ρυθμούς μετάδοσης που φτάνουν στα 25Mbps, και λειτουργεί στα 5GHz. Η εμβέλεια του στα τοπικά δίκτυα (HIPERLAN/2) είναι στα 30μ και στα 150μ, χωρίς εμπόδια. Το πρότυπο ΙΕΕΕ 803.11 είναι ιδιαίτερα δημοφιλές και υπάρχουν στην αγορά αρκετά προϊόντα που το υποστηρίζουν. Χρησιμοποιεί για την αποστολή και λήψη δεδομένων στις περιοχές συχνοτήτων των 2.4GHz (802.11b) και 5GHz (802.11a), ενώ έχει ρυθμούς μετάδοσης που φτάνουν στα 11Mbps ((802.11b) και 54 Mbps (802.11a). Τo πρωτόκολλο Bluetooth χρησιμοποιείται κυρίως για επικοινωνίες μικρών αποστάσεων (10μ) και συνήθως συνδέει περιφερειακές συσκευές, φορητούς υπολογιστές παλάμης ή κινητά τηλέφωνα με υπολογιστικά συστήματα.

Εκτός από τις πιο πάνω τεχνολογίες, υπάρχει και η ασύρματη ζεύξη με ακτίνες laser, που είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί σε ορισμένες περιπτώσεις (για παράδειγμα, όταν μεσολαβεί δημόσιος δρόμος μεταξύ δύο κτιρίων). Πλεονεκτήματα μιας τέτοιας ζεύξης με ακτίνες laser είναι ότι δεν χρειάζεται άδεια για συχνότητες, έχει μεγαλύτερες ταχύτητες επικοινωνίας (100Mbps) και έχει όλα τα γενικά πλεονεκτήματα των ασύρματων ζεύξεων. Ο εξοπλισμός όμως είναι ακριβότερος.

2.3.5. Η δομημένη καλωδίωση (structure cabling)

Οι σημερινές απαιτήσεις για την υποστήριξη δικτυακών εφαρμογών, δημιούργησαν την ανάγκη της ιδιαίτερης ανάπτυξης υποδομής για τα ασθενή ρεύματα (δίκτυο φωνής / εικόνας και δίκτυο δεδομένων) στις εγκαταστάσεις των κτιρίων. Οι σύγχρονες τεχνολογίες των τοπικών δικτύων για να αποδώσουν υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης (έως και 1000Μbps) και ποιοτική επικοινωνία, απαιτούν δικτυακή υποδομή πολύ καλής ποιότητας.

Παλαιότερα, στην κατασκευή των κτιρίων η υποδομή των χαμηλών ρευμάτων αφορούσε κυρίως στην καλωδίωση για την υποστήριξη των τηλεφώνων. Σταδιακά και ανάλογα με τις ανάγκες που παρουσιαζόταν, γινόταν στα κτίρια ποικίλες επεμβάσεις για την κατασκευή διαφορετικών δικτυακών υποδομών για την υποστήριξη telex, συστημάτων ασφαλείας, τηλεόρασης, ενδοεπικοινωνιών, συστημάτων αυτοματισμού κλπ. Οι πρόσθετες αυτές επεμβάσεις είχαν υψηλό κόστος, παρουσίαζαν δυσκολίες στην κατασκευή, λειτουργικά προβλήματα και είχαν αρνητικές επιπτώσεις στην αισθητική των κτιρίων. Επιπλέον, οι θέσεις αυτών των συστημάτων πολύ συχνά αλλάζουν και υπάρχει έντονη η ανάγκη προσαρμοστικότητας της δικτυακής υποδομής. Αν όμως κάθε επιμέρους


καλωδίωση, αποτελεί τμήμα ενός προσεκτικά σχεδιασμένου συστήματος δικτυακής υποδομής, τότε οι μετακινήσεις, οι προσθήκες και οι αλλαγές που απαιτούνται καθίστανται ευκολότερο έργο και η μετάβαση σε νέες δικτυακές τεχνολογίες για την υποστήριξη νέων εφαρμογών και υπηρεσιών θα γινόταν ευχερέστερα.

Σήμερα, λόγω της μεγάλης εξάπλωσης και της εκτεταμένης χρήσης των τοπικών δικτύων, θεωρείται απαραίτητο να λαμβάνεται ειδική μέριμνα και για τον σχεδιασμό και υλοποίηση κοινής δομημένης υποδομής ασθενών ρευμάτων, η οποία χρησιμοποιείται για την ενιαία υποστήριξη των δικτύων φωνής και δεδομένων. Για αυτό τον λόγο η ανάπτυξη συστημάτων για ασθενή ρεύματα, θα πρέπει περιλαμβάνονται στον αρχικό αρχιτεκτονικό σχεδιασμό των κτιρίων. Η υποδομή αυτή περιλαμβάνει την απαραίτητη καλωδίωση και την αναγκαία ηλεκτρολογική υποδομή (παθητικός εξοπλισμός) που θα χρησιμοποιήσουν οι τηλεπικοινωνιακές συσκευές (ενεργός εξοπλισμός) για να συνδέσουν υπολογιστές, τηλεφωνικά κέντρα, τηλεφωνικές συσκευές, κάμερες κα. Για αυτή την ενιαία καλωδιακή υποδομή χρησιμοποιείται ο όρος «Δομημένη Καλωδίωση». Δομημένη καλωδίωση σημαίνει ότι η δικτυακή υποδομή αναπτύσσεται βάσει συγκεκριμένων standards, χρησιμοποιώντας ειδικές προδιαγραφές υλοποίησης και διαθέτει αρθρωτή ιεραρχική δομή. Η δικτυακή υποδομή που θα προκύψει από την υλοποίηση μιας δομημένης καλωδίωσης απαρτίζεται από συγκεκριμένα υποσυστήματα:

1. τον ενεργό εξοπλισμό,

2. τον παθητικό εξοπλισμό,

3. τις διασυνδέσεις μεταξύ ενεργού και παθητικού εξοπλισμού και

4. το υποσύστημα διαχείρισης

Ενεργός εξοπλισμός: Όπως διαφαίνεται από την ονομασία του πρόκειται για τις συσκευές που χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση των τερματικών διατάξεων). Ο ενεργός εξοπλισμός αφορά στις διάφορες τηλεπικοινωνιακές συσκευές, οι οποίες αναλαμβάνουν την υλοποίηση δικτύων ψηφιακών δεδομένων (δίκτυα υπολογιστών), υπηρεσιών εικόνας και ήχου (τηλεφωνικά δίκτυα, video servers, videoconference κλπ), απλές συνδέσεις συσκευών και συστημάτων ασφαλείας και ελέγχου με τελικό στόχο την ανάπτυξη συγκεκριμένων εφαρμογών και υπηρεσιών.

Παθητικός εξοπλισμός: Ο όρος «παθητικός εξοπλισμός» αφορά κυρίως στην (α) καλωδιακή υποδομή και (β) στους διάφορους τερματισμούς αυτής. Η καλωδιακή υποδομή διακρίνεται σε:

καλωδίωση κορμού (ή κάθετη καλωδίωση) και σε

οριζόντια καλωδίωση

Συνήθως η καλωδιακή υποδομή δεν επιδέχεται αλλαγές (θεωρείται παγιωμένη).

Οι διάφοροι τερματισμοί διακρίνονται σε:

Τερματισμούς θέσεων εργασίας (υποδοχές / παροχές / πρίζες) και σε

Τερματισμούς κατανεμητών (σημεία σύνδεσης / διανομής)

Οι τερματισμοί είναι δυνατόν να αλλάξουν και οι θέσεις εργασίας (όπου υπάρχουν τερματικές συσκευές όπως για παράδειγμα υπολογιστές, τηλεφωνικές συσκευές, συναγερμούς ασφαλείας, ανιχνευτές καπνού κλπ) συνδέονται ακτινωτά με τους κατανεμητές (τοπολογία αστέρα).

Οι διασυνδέσεις: Το υποσύστημα αναφέρεται σε διάφορα καλώδια σύνδεσης, σε τύπους ακροδεκτών παροχών / υποδοχών και περιγράφει ποικίλες συνδεσμολογίες που έχουν να


Δικτυο Κορμού (backbone)

Οριζόντιο

Δίκτυο

Οριζόντιο

Δίκτυο

Οριζόντιο

Δίκτυο

Κατανεμητής Κατανεμητές

Υποδοχές Τηλεφωνικών Συσκευών & Κόμβων Δικτύου

κάνουν με την σύζευξη του ενεργού εξοπλισμού και των τερματικών διατάξεων που υπάρχουν στις θέσεις εργασίας με την υπάρχουσα καλωδιακή υποδομή.

Διαχείριση: Τέλος το υποσύστημα διαχείρισης περιλαμβάνει διαδικασίες συντήρησης, επέκτασης και ελέγχου όλης της δικτυακής υποδομής που αφορά τόσο στον ενεργό όσο και στον παθητικό εξοπλισμό. Σε μεγάλους οργανισμούς και επιχειρήσεις, υπάρχει ειδικό τμήμα που αναλαμβάνει αυτή την διαχείριση (Κέντρα Διαχείρισης Δικτύων – Network Operation Center / NOC) και διαθέτουν ειδικές υπηρεσίες υποστήριξης των χρηστών του δικτύου (Help Desk).

Γενικότερα, η δομημένη καλωδίωση αποτελεί τον σκελετό εγκατάστασης ενός καλωδιακού συστήματος σε ένα χώρο (κτίριο ή συγκρότημα κτιρίων, εργοστάσιο κλπ), το οποίο μπορεί να αντεπεξέλθει στις συνεχώς αυξανόμενες ανάγκες των επιχειρήσεων για μηχανοργάνωση, ενδοεπικοινωνίες, λειτουργία τηλεφωνικών κέντρων, συστημάτων ελέγχου και ασφάλειας, δημιουργία ή επέκταση δικτύων μεταφοράς δεδομένων, φωνής και εικόνας και προσθήκη ή αλλαγή θέσεων εργασίας και υπηρεσιών.

Αρχιτεκτονική Δομημένης Καλωδίωσης

2.3.5.1 Η τυποποίηση ΕΙΑ/ΤΙΑ 568

Μία πολύ γνωστή τυποποίηση για την κατασκευή δομημένων καλωδιώσεων στα κτίρια για την λειτουργία δικτύων φωνής και δεδομένων και γενικότερα για την κοινή αντιμετώπιση της υποδομής των ασθενών ρευμάτων, είναι η ΕΙΑ/ΤΙΑ 568 Commercial Building Telecommunication Wiring Standard όπως αυτή προτάθηκε από την επιτροπή ΕIA/TIA (Electronic Industry Association/ Telecommunication Industry Association) τον Δεκέμβριο του 1990. Η τυποποίηση αυτή αφορά στο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο ενός κτιρίου (ή συγκροτήματος κτιρίων) από την εισαγωγή του δικτύου πόλεως (για παράδειγμα το INTERNET ή το επιλεγόμενο δίκτυο τηλεπικοινωνιακού οργανισμού) έως και την παροχή των τερματικών διατάξεων (πρίζες), αλλά και το καλωδιακό σύστημα μεταξύ κτιρίων. Περιγράφει δε με μεγάλη σαφήνεια την τοπολογία ανάπτυξης, προσδιορίζει τις αποδεκτές αποστάσεις, προτείνει συγκεκριμένους τύπους καλωδίων και αναφέρεται διεξοδικά σε παροχές / υποδοχές (πρίζες, outlets), σε συνδέσμους (connectors), σε μετατροπείς (adaptors), σε συνδεσμολογίες ακροδεκτών (pin outs) κλπ, ώστε να διασφαλιστεί πλήρως η λειτουργικότητα και ο έλεγχος του καλωδιακού συστήματος. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατόν στην ίδια παροχή / υποδοχή να συνδεθεί οποιοδήποτε τερματική διάταξη ήχου, εικόνας και ψηφιακών δεδομένων με απόλυτη συμβατότητα χωρίς να απαιτηθεί ειδική καλωδίωση, χωρίς να περιορίζεται η δυνατότητα αλλαγής του είδους της τερματικής διάταξης και κυρίως χωρίς να


επηρεάζεται από τις μεταβολές στους χώρους μιας επιχείρησης ή ενός οργανισμού όταν αυτό απαιτηθεί.

Η δομημένη καλωδίωση, σύμφωνα με τις προδιαγραφές της τυποποίησης ΕΙΑ/ΤΙΑ 568, αναπτύσσεται ιεραρχικά ξεκινώντας από την καλωδίωση κορμού (backbone network ή κάθετο / κατακόρυφο δίκτυο), η οποία ενώνει τις επιμέρους οριζόντιες καλωδιώσεις σε διάφορα σημεία όπου υπάρχουν κατανεμητές, αναφέρεται στον τρόπο υλοποίησης της οριζόντιας καλωδιακής υποδομής, που ασχολείται με τις καλωδιώσεις σε ορόφους και σε μεμονωμένα κτίρια, περιγράφει την ανάπτυξη των κατανεμητών, που είναι τα σημεία κατάληξης και διανομής της οριζόντιας καλωδίωσης, περιγράφει συστηματικά τον τρόπο σύνδεσης των διάφόρων θέσεων εργασίας (connectors, υποδοχές) και προτείνει το τρόπο διαχείρισης του δικτύου. Η τυποποίηση ΕΙΑ/ΤΙΑ 568 προσφέρει τα κατάλληλα τεχνικά και λειτουργικά κριτήρια για την πλήρη διασύνδεση και την αρμονική συνεργασία ξεχωριστών δικτύων καθώς και διαφορετικών υπολογιστικών και τηλεφωνικών συστημάτων που πρόκειται να εγκατασταθούν σε αυτό.

Η τυποποίηση ΕΙΑ/ΤΙΑ 568 διασφαλίζει:

Ανεξαρτησία εφαρμογών/ υπηρεσιών / συσκευών

Επεκτασιμότητα και ευελιξία

Υποστήριξη μελλοντικών υπηρεσιών

Μικρότερο διαχρονικά κόστος υλοποίησης

Διαδικασίες πιστοποίηση της δικτυακής υποδομής

Ευκολία σε μελλοντικές παρεμβάσεις στα κτίρια

Εκτός της τυποποίησης υπάρχουν και άλλα σχετικά standards τα οποία αποβλέπουν στην εξασφάλιση της μεγαλύτερης δυνατής ωφέλειας από ένα σύστημα δομημένης καλωδίωσης. Η τυποποίηση ANSI/TIA/EIA/-569 “Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways and Spaceways”, προτείνει προδιαγραφές για δωμάτια, χώρους και διαδρομές μέσω των οποίων εγκαθίσταται τηλεπικοινωνιακός εξοπλισμός. Ένα άλλο σχετικό στάνταρ είναι το ANSI/TIA/EIA-606, “Administration Standard for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Buildings”, το οποίο παρέχει προδιαγραφές για την χρωματική κωδικοποίηση, το χαρακτηρισμό και την τεκμηρίωση ενός εγκατεστημένου συστήματος καλωδίωσης.

2.3.5.2 Το δίκτυο κορμού

Το δίκτυο ή καλωδίωση κορμού ονομάζεται επίσης κάθετο δίκτυο καλωδίωση ή καλωδίωση ραχοκοκαλιάς (backbone cabling) και συνδέει τα διάφορα οριζόντια δίκτυα (ορόφων ή κτιρίων) μεταξύ τους και αναλαμβάνει την επικοινωνία του εξωτερικού δικτύου (για παράδειγμα το INTERNET) με το τοπικό δίκτυο. Αποτελείται από το αντίστοιχο καλωδιακό σύστημα και τους κατανεμητές όπου γίνονται οι τερματισμοί και οι διανομές των καλωδίων. Οι κατανεμητές είναι τα σημεία σύνδεσης των υποσυστημάτων του δικτύου κορμού και αποτελούν τα σημεία κατάληξης των καλωδιώσεων από τις τερματικές παροχές των οριζοντίων δικτύων. Πρόκειται για χώρους φιλοξενίας παθητικού εξοπλισμού συγκέντρωσης καλωδίων και διανομής σημάτων, αλλά και του ενεργού εξοπλισμού. Συνήθως περιλαμβάνουν καμπίνες κατανεμητών με ικριώματα (Racks) 19" μέσα στις οποίες τοποθετούνται τα διάφορα παθητικά στοιχεία μεικτονόμησης και διανομής (οριολωρίδες, πεδία βυσματικής διαχείρισης –patch panels-, μετατροπείς κλπ) καθώς και ο ενεργός εξοπλισμός (συγκεντρωτές, switches, routers κλπ). Η επιλογή της θέσης κάθε κατανεμητή έχει άμεση σχέση με το μήκος των καλωδίων, την ευκολία επίσκεψης, τις οδεύσεις των καλωδίων και την μελλοντική επέκταση της δομημένης καλωδίωσης. Η ανάπτυξη του δικτύου κορμού είναι ιεραρχική. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει


ένας κεντρικός κατανεμητής ο οποίος συνδέει ιεραρχικά τους κατανεμητές των διαφόρων υποσυστημάτων του δικτύου. Αν για παράδειγμα η δομημένη καλωδίωση αναπτύσσεται σ’ ένα πολυώροφο κτίριο, τότε στον κεντρικό κατανεμητή του κτιρίου καταλήγουν οι ενδιάμεσοι κατανεμητές κάθε ορόφου (στους οποίους καταλήγουν με την σειρά τους οι διάφορες παροχές κάθε ορόφου). Αν τώρα το πολυώροφο κτίριο ανήκει σε συγκρότημα κτιρίων (campus) τότε οι κεντρικοί κατανεμητές κάθε κτιρίου (που λέγονται πλέον ενδιάμεσοι), συνδέονται με τον κεντρικό κατανεμητή του συγκροτήματος.

2.3.5.3 Η οριζόντια καλωδίωση

Η οριζόντια καλωδίωση (ή οριζόντιο δίκτυο) αφορά στην καλωδίωση που γίνεται στους ορόφους του κτιρίου. Η δικτυακή υποδομή ξεκινά από τα βύσματα των παροχών κάθε τερματισμού θέσης εργασίας και καταλήγει (ακτινωτά) στον κατανεμητή του ορόφου για να συνδεθεί με το δίκτυο κορμού. Αποτελείται από την αντίστοιχη καλωδίωση και τους τερματισμούς των παροχών. Στην τοποθέτηση των καλωδίων θα πρέπει να λαμβάνεται ειδική μέριμνα στην κλίση των καλωδίων, ιδιαίτερα στα σημεία σύνδεσης, ώστε να αποφεύγεται η καταπόνηση αυτών. Η όδευση των καλωδίων γίνεται μέσα από κατάλληλα πλαστικά ή μεταλλικά κανάλια, τα οποία στερεώνονται στους τοίχους ή στην οροφή (π.χ. μεταλλικές σχάρες), ανάλογα με την διαμόρφωση των χώρων, με ικανούς μηχανισμούς στήριξης. Τα κανάλια πρέπει να απέχουν τουλάχιστον 12cm από τις οδεύσεις των ισχυρών ρευμάτων και να έχουν την διατομή αρκετά μεγάλη για την ευχερή διέλευση των καλωδίων. Τα πλαστικά κανάλια πρέπει να έχουν εμφάνιση που να ταιριάζει την γενικότερη αισθητική του χώρου, χωρίς ανοίγματα και να είναι κατασκευασμένα από ειδικό PVC με αντιστάσεις στην πυρκαγιά. Για κάθε κανάλι θα πρέπει να προβλέπεται χώρος για μελλοντική εγκατάσταση UTP καλωδίων (50% πλέον του αριθμού που πρόκειται να εγκατασταθεί άμεσα) καθώς και για την μελλοντική εγκατάσταση οπτικών ινών.

Σε κάθε θέση εργασίας εγκαθίσταται μία τουλάχιστον τηλεπικοινωνιακή υποδοχής (πρίζα) με δύο UTP θύρες κατηγορίας 5 (RJ-45, 4 ζευγών), οι οποίες πρέπει να φέρουν κλείστρα προστασίας από την σκόνη. Η μία θύρα προβλέπεται για την τηλεφωνική σύνδεση και η άλλη για την σύνδεση σε δίκτυο δεδομένων. Συνήθως ο αριθμός των υποδοχών τερματισμού θέσεων εργασίας σε κάθε χώρο εξαρτάται από τις τηλεπικοινωνιακές ανάγκες του χώρου και θα πρέπει να υπάρχει πρόβλεψη για τον μέγιστο αριθμό θέσεων εργασίας που μπορεί να υποστηρίξει αυτός ο χώρος Συνήθως υπολογίζεται 1 θέση εργασίας ανά 6m2. Η μέγιστη απόσταση μεταξύ της παροχής και της συσκευής που θα συνδεθεί σε αυτή πρέπει να είναι μικρότερη από 3 m σύμφωνα με τις προδιαγραφές ΕΙΑ/ΤΙΑ/568Α. Σε κάθε τηλεπικοινωνιακή θύρα θα πρέπει να επικολλάται ετικέτα, η οποία θα φέρει μοναδικό κωδικό σήμανσης της θύρας. Στον κωδικό σήμανσης θα πρέπει να περιλαμβάνεται το κτίριο, ο όροφος, το δωμάτιο, ο αριθμός της πρίζας και η θέση της UTP θύρας (Αριστερά / Δεξιά ή Α/Β).

Πίνακας : Κατηγορίες καλωδίων UTP

ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΧΡΗΣΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Κατηγορία 1 & 2 Φωνή και δεδομένα (≤4 MHz) Παλιά τηλεφωνία

Κατηγορία 3 Φωνή και δεδομένα (≤16 MHz) Token Ring 4Mbps, Ethernet 10Mbps

Κατηγορία 4 Δεδομένα (≤20 ΜΗz) Token Ring 16Mbps

Κατηγορία 5 Δεδομένα (≤100 ΜΗz) Fast Ethernet 100 Mbps

Κατηγορία 6 Δεδομένα (≤250 ΜΗz) ATM622 Mbps, Gigabit Ethernet 1000Mbps


Τερματισμοί Τ568Α/Β

Το δίκτυο κορμού στο ΤΕΙ Κρήτης (Ηράκλειο)


2.4 Δίκτυα Ευρείας Εμβέλειας (WANs)

Εδώ έχουμε συνδεδεμένους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές (ή και Τοπικά Δίκτυα υπολογιστών), που βρίσκονται σε μακρινές αποστάσεις ο ένας από τον άλλον (στην ίδια χώρα, σε διαφορετικές χώρες, σε διαφορετικές ηπείρους). Τα Δίκτυα Ευρείας Εμβέλειας μπορεί να είναι ιδιωτικά (τράπεζες, αεροπορικές εταιρείες, πολυεθνικές εταιρείες, μεγάλες επιχειρήσεις κ.α) ή δημόσια δίκτυα εθνικής ή παγκόσμιας εμβέλειας (ακαδημαϊκά, υπουργείων, δημόσια δίκτυα μεταγωγής δεδομένων κ.α).

Κάθε κόμβος ενός δικτύου ευρείας εμβέλειας μπορεί να είναι υπολογιστής, τοπικό δίκτυο υπολογιστών ή κάποια συσκευή επικοινωνίας. Θα μπορούσε να πει κανείς ότι ένα δίκτυο ευρείας εμβέλειας σχηματίζεται από την ένωση διαφόρων τοπικών δικτύων, η οποία επιτυγχάνεται με κατάλληλες συσκευές επικοινωνίας χρησιμοποιώντας κατάλληλες δικτυακές πλατφόρμες μακρινών αποστάσεων. Μεμονωμένοι υπολογιστές έχουν την δυνατότητα να συνδεθούν σε δίκτυα ευρείας εμβέλειας συνδεόμενοι σε κάποια ειδική συσκευή επικοινωνίας ή σε κάποιο υπολογιστή που ήδη ανήκει στο δίκτυο. Η σύνδεση αυτή υλοποιείται με την βοήθεια κάποιων γραμμών ή δικτύων πρόσβασης (για παράδειγμα το επιλεγόμενο τηλεφωνικό δίκτυο). Λειτουργικά ο χρήστης ενός δικτύου ευρείας εμβέλειας εξυπηρετείται από το δίκτυο με τον ίδιο τρόπο που εξυπηρετείται ο χρήστης ενός τοπικού δικτύου.

Οι αρχιτεκτονικές που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη μια δικτυακής υποδομής ευρείας εμβέλειας, αφορούν κυρίως στα τρία κατώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI. Οι συσκευές επικοινωνίας αυτής της δικτυακής πλατφόρμας, εξυπηρετούν το δίκτυο αναλαμβάνοντας την δρομολόγηση και προώθηση των διακινούμενων πληροφοριών. Για να στείλει ή να πάρει κάποιος υπολογιστής πληροφορίες σε (ή από) κάποιο άλλο υπολογιστή του δικτύου, πρέπει να γνωρίζει την διεύθυνση του (ονομάζεται ηλεκτρονική διεύθυνση), τα στοιχεία της οποίας είναι διαφορετικά δομημένα ανάλογα με την τεχνολογία κάθε δικτύου. Διαφορετικά Δίκτυα Ευρείας Εμβέλειας είναι δυνατόν να επικοινωνούν (ή σχηματίσουν ένα μεγαλύτερο δίκτυο) μεταξύ τους μέσω των πυλών (gateways). Τα gateways είναι συνήθως ειδικές συσκευές που αναλαμβάνουν την σύνδεση των δικτύων και την δρομολόγηση των δεδομένων (για παράδειγμα δρομολογητές). Είναι όμως δυνατόν να είναι και υπολογιστές-κόμβοι που ανήκουν και σε δύο ή περισσότερα δίκτυα.

Δίκτυα Ευρείας Εμβέλειας έχουν υλοποιηθεί εδώ και αρκετά χρόνια από την δεκαετία του ’70, νωρίτερα από τα Τοπικά Δίκτυα. Το υψηλό όμως κόστος υλοποίησης και η καθυστέρηση των τηλεπικοινωνιακών εταιρειών να υιοθετήσουν φιλοσοφίες που προερχόταν από την Πληροφορική, είχαν περιορίσει την ανάπτυξη τους μεταξύ των ακαδημαϊκών και ερευνητικών ιδρυμάτων, και μεγάλων εταιρειών / οργανισμών που διέθεταν υποκαταστήματα σε διάφορα γεωγραφικά σημεία (τράπεζες, αεροπορικές εταιρείες, πολυεθνικές). Παράλληλα είχαν υλοποιηθεί διάφορα εθνικά δίκτυα κυβερνητικής φύσης (εξυπηρέτηση δημόσιας διοίκησης, αμυντικοί σχεδιασμοί κ.α) και ορισμένα συνδρομητικά δημόσια δίκτυα που πρόσφεραν συγκεκριμένες υπηρεσίες.

Μετά το 1990 όμως με την παγκοσμιοποίηση της αγοράς, την μεγάλη εξάπλωση των Συστημάτων Πληροφορικής που είχε σαν αποτέλεσμα ο κύριος όγκος των πληροφοριών να αποθηκεύεται στις περιφερειακές τους μονάδες και την εμφάνιση ιδιαίτερων απαιτήσεων για γρήγορη μεταφορά κάθε λογής πληροφοριών, έχει γίνει επιτακτική η ανάγκη ανάπτυξης Δικτύων Ευρείας Εμβέλειας (εθνικά & παγκόσμια) και η ανάπτυξη τους ακολουθεί εκρηκτικούς ρυθμούς. Ένα μεγάλο μέρος του παγκόσμιου κύκλου εργασιών αφορά στην υλοποίηση υποδομής για ανάπτυξη υποδομών Δικτύων Ευρείας Εμβέλειας.


2.4.1 Υποδομές για υλοποίηση δικτύων ευρείας εμβέλειας

Σαν υποδομές πρόσβασης και υλοποίησης δικτύων ευρείας εμβέλειας χρησιμοποιούνται:

Το κοινό επιλεγόμενο τηλεφωνικό δίκτυο (ΟΤΕ), για απλή και σύντομη επικοινωνία. Η σύνδεση μέσω του επιλεγόμενου τηλεφωνικού δικτύου (αναλογικού ή ψηφιακού –ISDN) ονομάζεται dial up. Η dial up σύνδεση όταν έχουμε αναλογικό δίκτυο, απαιτεί συσκευές modem και χρησιμοποιείται κυρίως από μεμονωμένους χρήστες που επιθυμούν την επικοινωνία τους με κάποιο WAN (δηλαδή πρόκειται για υποδομή πρόσβασης σε κάποιο δίκτυο ευρείας εμβέλειας). Οι ταχύτητες που επιτυγχάνονται είναι χαμηλές (128Kbps με ISDN σύνδεση).

ειδικές μισθωμένες γραμμές data (leased lines), για μόνιμη επικοινωνία (ευθείες ΟΤΕ). Πρόκειται για γραμμές που έχουν καταληκτικά άκρα στα σημεία που θέλουμε να συνδέσουμε, παρακάμπτοντας τις διαδικασίες διεπιλογής των τηλεφωνικών κέντρων των εταιρειών τηλεφωνίας και προσφέρουν μόνιμο τρόπο επικοινωνίας. Είναι ο παλαιότερος τρόπος για να πετύχουμε μακρινές συνδέσεις μεταξύ υπολογιστικών συστημάτων ή τοπικών δικτύων υπολογιστών. Προσφέρονται σε διάφορες τυποποιήσεις (Μ.1020, Μ1030 κ.α) ανάλογα με τον τρόπο και την ταχύτητα επικοινωνίας που επιθυμούμε και καθώς πρόκειται ουσιαστικά για αναλογικά κανάλια απαιτείται η χρήση συσκευών modems. Σε κοντινές αποστάσεις είναι δυνατόν να επιτευχθούν υψηλές ταχύτητες επικοινωνίας (2Μbps μέχρι τα 10 περίπου χιλιόμετρα) με ειδικές συσκευές modems (base band modems).

Οι οπτικές ίνες (μονότροπες κυρίως), λόγω ταχύτητας και χωρητικότητας, είναι το πιο συνηθισμένο μέσο μετάδοσης στα δίκτυα ευρείας εμβέλειας. Σήμερα, καλωδιακές υποδομές οπτικών ινών, έχουν εγκατασταθεί σε κάθε χώρα του πλανήτη, δημιουργώντας τεράστιες ψηφιακές δικτυακές υποδομές, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την φιλοξενία δικτύων (υπολογιστών και μη) ευρείας εμβέλειας.

Oι δορυφόροι, για μακρινές συνδέσεις. Οι δορυφόροι που εδώ και αρκετά χρόνια χρησιμοποιούνται στην τηλεφωνία και την τηλεόραση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την μεταφορά δεδομένων, όταν απαιτείται σύνδεση πολύ μακρινών αποστάσεων που δεν είναι εφικτή η καλωδιακή σύνδεση. Ο δορυφόρος λειτουργεί σαν καθρέπτης αλλάζοντας την κατεύθυνση του σήματος που εκπέμπεται. Το κόστος επικοινωνίας είναι μεγάλο, αλλά ανεξάρτητο της απόστασης.

Οι σχεδιαστές δικτύων ευρείας εμβέλειας, για την ανάπτυξη και υλοποίηση ενός δικτύου, έχουν επιπρόσθετα την δυνατότητα να εκμεταλλευτούν κάποια δικτυακή ψηφιακή υποδομή που τους προσφέρουν ορισμένες επιχειρήσεις ή οργανισμοί τηλεπικοινωνιών, αποφεύγοντας τις ιδιαίτερες λεπτομέρειες που αφορούν στην φυσική σύνδεση των συστημάτων τους. Τέτοιες ψηφιακές δικτυακές πλατφόρμες στην Ελλάδα είναι το HELLASPAC και το HELLASCOM του ΟΤΕ. Οι τεχνολογίες όμως που θα εφαρμοστούν σε αυτή την περίπτωση και κατά συνέπεια ο τρόπος ανάπτυξης, οι ρυθμοί μετάδοσης και το είδος των συσκευών που θα προμηθευτούν, θα πρέπει να είναι σύμφωνα με τις προδιαγραφές του δημόσιου δικτύου. Γενικότερα η αρχιτεκτονική του δικτύου τους θα πρέπει να είναι συμβατή με αυτή του δημόσιου δικτύου και θα πρέπει πριν καταλήξουν σε κάποιο δημόσιο δίκτυο, να εξετάσουν συστηματικά αν ικανοποιούνται οι απαιτήσεις τους που έχουν να κάνουν με την μεταφορά δεδομένων και αν είναι δυνατή η υλοποίηση των εφαρμογών που επιθυμούν να αναπτύξουν.


2.4.2 Οι Ρυθμοί μετάδοσης

Οι ρυθμοί μετάδοσης στα δίκτυα ευρείας εμβέλειας ποικίλουν, σε αντίθεση με τα τοπικά δίκτυα που οι ρυθμοί μετάδοσης είναι σχετικά υψηλοί. Συνηθισμένοι ρυθμοί μετάδοσης στα δίκτυα ευρείας εμβέλειας σήμερα είναι:

28.8 Κbps, 33.6Κbps, 56Κbps και 64Κbps (ISDN σύνδεση), που αφορούν κυρίως σε μεμονωμένους χρήστες, οι οποίοι έχουν πρόσβαση στο δίκτυο μέσω συσκευών modem που περιγράφονται πιο κάτω, από το γραφείο ή την οικία τους (dial up).

128 Kbps, 256Kbps, 512Kbps, 1Μbps, 2Μbps αλλά μέχρι 34Μbps, που έχουν υλοποιηθεί τα τελευταία χρόνια και αφορούν σε βασικούς κόμβους (υπολογιστές / συσκευές) οι οποίοι απαρτίζουν μεγάλα Δίκτυα Ευρείας Εμβέλειας.

Γενικά οι ρυθμοί μετάδοσης αναμένεται να αυξηθούν σημαντικά τα επόμενα χρόνια και ήδη υπάρχουν σε πειραματικό στάδιο δίκτυα με ταχύτητες των 622 (ΑΤΜ) και 1000 Mbps (Gigabit Ethernet). Με αυτούς τους υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης όπως καταλαβαίνετε τα δίκτυα δεν περιορίζονται μόνο στην μεταφορά απλών ψηφιακών δεδομένων μεταξύ υπολογιστών, αλλά προσφέρονται για την ενσωμάτωση και άλλων δικτυακών υπηρεσιών σε αυτά, όπως τα τηλεφωνικά δίκτυα, την μετάδοση video (για τηλε-διάσκεψη ή τηλε-εκπαίδευση) ή την εκπομπή ραδιοφωνικών και τηλεοπτικών προγραμμάτων, δημιουργώντας με αυτό τον τρόπο νέες τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές που ικανοποιούν σύγχρονες απαιτήσεις και ανάγκες της καθημερινής μας ζωής.

2.4.3 Σχετική Ορολογία / Τεχνολογίες

Modems

Τα modems (ΜΟdulation DEModulation) είναι ειδικές συσκευές που χρησιμοποιούνται στις περιπτώσεις που θέλουμε να μεταδώσουμε ψηφιακά δεδομένα μέσω των αναλογικών γραμμών του τηλεφωνικού δικτύου. Τα modems διαμορφώνουν το ψηφιακό σήμα των ηλεκτρονικών υπολογιστών σε αναλογικό σήμα κατάλληλης συχνότητας και αντίστροφα, για να είναι δυνατή η διέλευση του μέσα από το τηλεφωνικό δίκτυο (επιλεγόμενου ή μισθωμένου).

modem

modemTηλεφωνικό Δίκτυο

Λειτουργία του modem

Τα modems διακρίνονται σε δύο βασικές κατηγορίες:

τα modem ακουστικών συχνοτήτων (voice band) που χρησιμοποιούνται κυρίως στο επιλεγόμενο τηλεφωνικό δίκτυο με ρυθμούς μετάδοσης έως και 56Kbps και

τα modem βασικής ζώνης (base band) που χρησιμοποιούνται για την σύνδεση κοντινών αποστάσεων (έως 30Κm) και επιτυγχάνουν ρυθμούς μετάδοσης έως 2Μbps.

Διεθνείς οργανισμοί τυποποίησης (ΙTU) έχουν θεσπίσει συστάσεις που αφορούν στην ταχύτητα (π.χ. V.21 στα 300bps, V.22 στα 1200bps, V.29 στα 9600bps, V34 στα 33600bps) την διόρθωση λαθών και την συμπίεση των δεδομένων (πρωτόκολλα ΜΝP, V42 και V.42bis)


Standard Date Bit/s Bytes/s KB/min MB/hour MinSec/MB

V.32 1984 9,600 1200 70 4 14m 33s

V.32bis 1991 14,400 1800 106 6 9m 42s

V.34 1994 28,800 3600 211 12 4m 51s

V.34+ 1996 33,600 4200 246 14 4m 09s

V.90 1998

42,000 50,000

5250 6250

308 366

18 22

3m 19s 2m 48s

Το ΙSDN

Ο σχεδιασμός των παλαιότερων δημόσιων τηλεφωνικών δικτύων, καθώς απέβλεπε στην μεταφορά αναλογικών σημάτων ήχου, δεν ήταν κατάλληλος για την μεταφορά ψηφιακών δεδομένων, η οποία έχει καταστεί αναγκαιότητα για την παροχή σύγχρονων υπηρεσιών. Για αυτό το λόγο οι τηλεφωνικές εταιρείας προχώρησαν στην αρχιτεκτονική ενός ενιαίου τηλεπικοινωνιακού ψηφιακού δικτύου για μεταβίβαση πληροφοριών ταυτόχρονα σε διάφορες μορφές, κείμενου, ήχου, εικόνας κ.α και παροχή προηγμένων ψηφιακών υπηρεσιών. Βασικός σκοπός των δικτύων ISDN (Integrated Services Digital Network – Ψηφιακά δίκτυα ολοκληρωμένων υπηρεσιών) είναι να προσφέρουν ψηφιακά άκρα στους χρήστες τους, με δεδομένη αξιοπιστία στα 64 & 2x64 kbps, όπου θα είναι δυνατή η σύνδεση κάθε τύπου ψηφιακών συσκευών στο δίκτυο για την παροχή ορισμένων τυποποιημένων υπηρεσιών (τηλεφωνία, σύνδεση σε δίκτυα υπολογιστών, εικονο-τηλε-διάσκεψη / videoconference).

Ο σχεδιασμός του ISDN στηρίζεται σε μια σειρά από πρωτόκολλα εναρμονισμένα με το πρότυπο ΟSI. Πιστεύεται ότι τα ISDN δίκτυα σταδιακά θα αντικαταστήσουν τα άλλα συμβατικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που υπάρχουν (όπως το επιλεγόμενο τηλεφωνικό δίκτυο, καλωδιακή τηλεόραση κ.α) και σε πολλές χώρες διάφοροι τηλεπικοινωνιακοί οργανισμοί (μεταξύ των οποίων και ο ΟΤΕ στην Ελλάδα) έχουν ήδη δημιουργήσει εθνικά ISDN δίκτυα. Στα δίκτυα υπολογιστών το ΙSDN χρησιμοποιείται κυρίως σαν υποδομή πρόσβασης τελικών χρηστών σε δημόσια δίκτυα και πολύ σπάνια σαν υποδομή υλοποίησης δικτύων.

Τεχνολογίες xDSL

Το xDSL (Digital Subscriber Line) είναι μια τεχνολογία, η οποία χρησιμοποιώντας την ήδη υπάρχουσα υποδομή επιλεγόμενου δικτύου (αναλογικού ή ISDN) επιτυγχάνει σχετικά υψηλές ταχύτητες (βέλτιστη χρήση μεγάλου εύρους ζώνης) μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων, επιτρέποντας σε τελικούς χρήστες να χρησιμοποιούν εφαρμογές και υπηρεσίες δικτύου που απαιτούν γρήγορες συνδέσεις.

Η πιο γνωστή έκδοση είναι η ADSL (Asymmetric DSL) που όπως φανερώνει τ’ όνομα της προσφέρει διαφορετική ταχύτητα στην αποστολή (800 Kbps) απ’ ότι στην λήψη δεδομένων (έως 8 Mbps). Ο ρυθμός μετάδοσης του εξαρτάται από την απόσταση και την κατάσταση των γραμμών και απαιτείται για την εγκατάσταση του ειδικός εξοπλισμός (DSL-modem ή DSL-router). Πρόκειται κυρίως για τεχνολογία πρόσβασης σε δίκτυα ευρείας εμβέλειας.

Η τεχνολογία ADSL προωθείται πλέον απ’ όλες τις εταιρίες τηλεπικοινωνιών, με χαμηλό σχετικά κόστος και είναι ανταγωνιστική ως προς το ISDN.

Το X.25

Τυποποιημένη σύσταση της CCITT (Committee Consultatif Internationale de Telegraphie et Telephonie) συμβατή με το πρότυπο OSI για δίκτυα μεταγωγής πακέτων (πρόκειται για τεχνική επεξεργασίας δεδομένων προκειμένου να μεταδοθούν) πρόδρομος του Frame Relay. Τυπικά περιλαμβάνει πρότυπα και πρωτόκολλα για όλα επίπεδα του προτύπου ΟSI


(υπάρχουν εφαρμογές ειδικά για το Χ.25), όμως ουσιαστικά χρησιμοποιείται σαν υποδομή (τα τρία χαμηλότερα επίπεδα) για την εξυπηρέτηση κάποιου άλλου πρωτοκόλλου (IP). Διαθέτει διαδικασίες διόρθωσης λαθών και ελέγχου της ροής των δεδομένων και χρησιμοποιήθηκε αρκετά τις περασμένες δεκαετίες, αλλά σήμερα η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική θεωρείται ότι έχει κλείσει τον κύκλο της.

Τεχνολογία Frame Relay

Η τεχνολογία Frame Relay (αναμετάδοση πλαισίου) είναι μία μετεξέλιξη των χαμηλών επιπέδων (τα δύο πρώτα του OSI) της αρχιτεκτονικής Χ.25 και συνεπώς χρησιμοποιείται για την υποστήριξη άλλων πρωτοκόλλων υψηλότερων επιπέδων. Αρχιτεκτονική που ενσωματώνει τεχνικές δημιουργίας νοητών κυκλωμάτων και πακετοποίησης των δεδομένων και επιτυγχάνει σχετικά υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων σε μακρινές αποστάσεις (έως 2Mbps). Διαθέτει διαδικασίες για την εξασφάλιση ποιότητας υπηρεσιών (QoS) και για την παροχή λογικών καναλιών με εγγυημένη ταχύτητα δεδομένων. Έχει την δυνατότητα ταυτόχρονης μεταφοράς ψηφιοποιημένης φωνής και δεδομένων. Χρησιμοποιείται για την υλοποίηση υποδομών δημόσιων δικτύων μεταγωγής δεδομένων, αλλά δεν αναμένεται να παίξει σημαντικό ρόλο στο μέλλον.

2.5 Υπηρεσίες – εφαρμογές δικτύων

Η μεγάλη εξάπλωση των δικτύων και η ευρεία χρήση τους, η οποία δεν περιορίζεται μόνο σε ακαδημαϊκά (ερευνητικά ή εκπαιδευτικά) ιδρύματα, σε κρατικούς οργανισμούς (δημόσιο) και σε μεγάλες επιχειρήσεις, αλλά επεκτείνεται στην κάλυψη των αναγκών ενός απλού πολίτη, συνοδεύτηκε από την εμφάνιση διαφόρων εφαρμογών δικτύου. Με τον όρο υπηρεσίες δικτύου (τηλεϋπηρεσίες) αναφερόμαστε βασικά σ’ ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, οι οποίες αναπτύσσονται με την εκμετάλλευση των δυνατοτήτων που μας δίνουν τα δίκτυα. Όμως, υπάρχουν κάποιες διακρίσεις μεταξύ των εφαρμογών και των υπηρεσιών, τις οποίες θα προσπαθήσουμε να περιγράψουμε:

Εφαρμογή είναι μια διαδικασία κατά την οποία βασιζόμενοι στην έρευνα που ήδη υπάρχει, δημιουργούμε μία καινοτομία. Με άλλα λόγια, προσπαθούμε να εφαρμόσουμε την έρευνα και να δείξουμε πώς αυτή μπορεί ν’ αποβεί χρήσιμη (αξιοποίηση έρευνας).

Υπηρεσία είναι η διαδικασία κατά την οποία χρησιμοποιούμε κάποια εφαρμογή, σχεδιάζοντας αρχικά ένα μηχανισμό χρήσης της εφαρμογής για την εξυπηρέτηση πολιτών (πελατών, συνδρομητών κλπ) και στην συνέχεια θέτουμε αυτόν τον μηχανισμό σε λειτουργία (αξιοποίηση της καινοτομίας).

Δηλαδή, ενώ για την δημιουργία μιας εφαρμογής απαιτείται κυρίως τεχνογνωσία και το κόστος περιορίζεται στη προμήθεια του απαραίτητου εξοπλισμού για επίδειξη της καινοτομίας, για την υλοποίησης μιας υπηρεσίας χρειάζονται διαδικασίες (καθορισμός), επαγγελματισμός (τήρηση διαδικασιών) και υπάρχει κάποιο κόστος λειτουργίας (εγκαταστάσεις, εξοπλισμός, ανθρώπινο δυναμικό).

Στη βιβλιογραφία συχνά δεν ξεκαθαρίζεται το τοπίο και συχνά γίνεται αναφορά σε υπηρεσίες ή εφαρμογές, χωρίς να διακρίνονται οι διαφορές τους. Άλλοι πάλι αναφέρονται σε προηγμένες και σε απλές υπηρεσίες. Ας δούμε όμως ένα παράδειγμα για να κατανοήσουμε τις διαφορές. Έστω μια υπηρεσία ηλεκτρονικού εμπορίου (αγοραπωλησίες πάνω στο διαδίκτυο) που προσφέρει κάποια εταιρεία στο καταναλωτικό της κοινό. Αρχικά αναπτύχθηκε η υποδομή για την υλοποίηση της αγοραπωλησίας. Αυτή η υποδομή είναι η εφαρμογή, που για την κατασκευή της χρειάστηκε ότι σχετική έρευνα είχε γίνει στο παρελθόν (σύνδεση σε εξυπηρετητές του δικτύου, πρωτόκολλα επικοινωνίας και διεπαφής, αναζητήσεις σε δικτυακές βάσεις δεδομένων, ασφάλεια στην πληρωμή κλπ).


Για να αναπτυχθεί όμως η υπηρεσία του ηλεκτρονικού εμπορίου, η επιχείρηση θα πρέπει να προμηθευτεί τον κώδικα της εφαρμογής (μπορεί να τον έχει αναπτύξει και η ίδια η επιχείρηση) και τον εξοπλισμό που απαιτείται για την εκμετάλλευση της, να εντάξει την συγκεκριμένη δραστηριότητα στο οργανόγραμμα της επιχείρησης, να σχεδιάσει τις διαδικασίες που χρειάζονται (ενημέρωση βάσεων δεδομένων, διαμόρφωση του δικτυακού της τόπου, προσδιορισμός του τρόπου πληρωμής και αποστολής των ειδών κλπ), ν’ αναθέσει σε ειδική ομάδα ατόμων την παρακολούθηση των δικτυακών της συναλλαγών και γενικότερα να δημιουργήσει τις προϋποθέσεις για την ομαλή λειτουργία της υπηρεσίας.

Στην συνέχεια παρουσιάζονται κάποιες γενικές υπηρεσίες, οι οποίες στηρίζονται σε δίκτυα υπολογιστών και εκμεταλλεύονται τις δυνατότητες τους.

2.5.1 Αναζήτηση σε βάσεις πληροφοριών

Υπηρεσίες με την βοήθεια των οποίων χρήστες του δικτύου αναζητούν πληροφορίες, οι οποίες βρίσκονται αποθηκευμένες σε ποικίλες μορφές και δομές (τράπεζες πληροφοριών – data/information banks) σε διάφορες μονάδες του δικτύου. Η διαχείριση και διάχυση της πληροφορίας γίνεται από ειδικούς εξυπηρετητές, οι οποίοι κατά κανόνα βρίσκονται σε δημόσια δίκτυα και επιτρέπουν την πρόσβαση σε χρήστες του δικτύου. Η πρόσβαση μπορεί να είναι ελεύθερη (για διάφορους λόγους – διαφήμισης κυρίως) ή να απαιτούνται διαδικασίες αναγνώρισης της ταυτότητας του χρήστη. Επίσης, είναι δυνατόν να υπάρχει χρέωση, ανάλογα με τον χρόνο χρήσης, τον όγκο της πληροφορίας που λαμβάνεται ή με συνδρομή.

Βασικός στόχος των υπηρεσιών αυτού του τύπου είναι η προσφορά διαφόρων πληροφοριών στους χρήστες του δικτύου. Στα δημόσια δίκτυα υπολογιστών μπορεί κάποιος χρήστης να εξυπηρετηθεί από διάφορες τέτοιες υπηρεσίες οι οποίες διαθέτουν ποικίλη θεματολογία (διάφορες βιβλιογραφικές αναφορές, χρηματιστηριακές πληροφορίες, νέα από διεθνείς αγορές, νομικές πληροφορίες, Γεωργία, Στατιστικές κλπ). Οι γενικής φύσης θεματολογίες προσφέρονται συνήθως χωρίς κόστος. Χωρίς κόστος επίσης προσφέρονται πληροφορίες που προβάλλουν προϊόντα ή δραστηριότητες επιχειρήσεων και οργανισμών καθώς όποιες συνοδεύονται από διαφημιστικά μηνύματα. Αντίθετα πληροφορίες σε εξειδικευμένα θέματα, συνήθως προσφέρονται με χρέωση.

Ειδικοί μηχανισμοί αναζήτησης πληροφοριών έχουν αναπτυχθεί για την ταχύτερη εύρεση και τον καλύτερο προσδιορισμό της πληροφορίας. Αρχικά τα δεδομένα των Τραπεζών Πληροφοριών ήταν σε μορφή χαρακτήρων. Σήμερα όμως έχουμε την δυνατότητα αποθήκευσης, μεταφοράς και παρουσίασης των πληροφοριών και σε άλλες μορφές όπως κειμένου, ήχου, εικόνων / γραφημάτων και video και οι μηχανισμοί αναζήτησης έχουν βελτιωθεί σημαντικά. Με αυτό τον τρόπο διευρύνεται η θεματολογική ποικιλία και ανοίγονται νέοι ορίζοντες στην πληροφόρηση των χρηστών. Υπηρεσία που χρησιμοποιείται σε διάφορες μορφές ευρέως.

2.5.2. Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο (e-mail)

Πρόκειται για δυνατότητα που δίδεται σε χρήστες δικτύων, να επικοινωνούν μεταξύ τους και να ανταλλάσσουν γραπτά κείμενα (αρχικά), ανεξάρτητα από την γεωγραφική θέση που βρίσκονται οι σταθμοί εργασίας. Σήμερα η ανταλλαγή μηνυμάτων δεν περιορίζεται μόνο σε κείμενο, αλλά είναι δυνατόν να περιλαμβάνουν multimedia δεδομένα. Ο αποστολέας πρέπει να γνωρίζει την ηλεκτρονική διεύθυνση του παραλήπτη (e-mail address) για να του στείλει κάποιο μήνυμα. Τα μηνύματα αποθηκεύονται σε ηλεκτρονικές θυρίδες, όπου ο παραλήπτης μπορεί να τα διαβάσει με κατάλληλες εντολές. Οι ηλεκτρονικές αυτές θυρίδες διαχειρίζονται από ειδικό λογισμικό, το οποίο βρίσκεται σε


ορισμένους εξυπηρετητές (mail servers) του δικτύου. Το λογισμικό αποστολής και παραλαβής ηλεκτρονικών μηνυμάτων είναι διαφορετικό από αυτό των servers (client-server εφαρμογή). Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο βρίσκει εφαρμογές και στα τοπικά δίκτυα, αλλά η χρήση του είναι ουσιαστικότερη στα δίκτυα ευρείας εμβέλειας. Πρόκειται για φτηνότερη και ταχύτερη προσομοίωση του συμβατικού ταχυδρομείου και από τις πρώτες εφαρμογές των δικτύων που εξελίχθηκαν σε υπηρεσίες.

Μία ιδιαίτερη εφαρμογή που χρησιμοποιεί την υπηρεσία του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου είναι το ΕDI (Electronic Data Interchange), που πρόκειται για μία τυποποίηση στην ανταλλαγή επισήμων εγγράφων (παραγγελίες, τιμολόγια, δελτία αποστολής κ.α) μεταξύ εταιρειών και οργανισμών.

2.5.3 Τηλεδιάσκεψη (teleconference)

Στην τηλεδιάσκεψη 2 χρήστες ή ομάδες χρηστών δικτύου, έχουν την δυνατότητα να συνομιλούν μεταξύ τους την ίδια χρονική στιγμή. Αρχικά επικοινωνία γινόταν με ανταλλαγή κειμένου, τα τελευταία όμως χρόνια τα συστήματα τηλεδιάσκεψης έχουν εμπλουτιστεί με ήχο και εικόνα και έχουν δημιουργήσει προοπτικές για την υλοποίηση καινοτόμων υπηρεσιών, που αναμένεται να επιφέρουν ριζικές αλλαγές, όχι μόνο στην επικοινωνία των ανθρώπων, αλλά και στον τρόπο ζωής μας. Δηλαδή, πρόκειται για εφαρμογή η οποία με την συνεχή εξέλιξη της τεχνολογίας και την αύξηση των ταχυτήτων στα δίκτυα, θα χρησιμοποιηθεί ευρέως στα επόμενα χρόνια για την ανάπτυξη υπηρεσιών που θα μας απαλλάξουν από δαπανηρές και χρονοβόρες μετακινήσεις με άμεσες επιπτώσεις στην παραγωγικότητα, στην γρήγορη λήψη αποφάσεων, στην εκπαίδευση και σε άλλες εκδηλώσεις της καθημερινότητας μας.

2.5.4 Σύνδεση σε μακρινό σύστημα

Από τις πιο παλιές και απλοϊκές τηλεϋπηρεσίες, που μας δίνει την δυνατότητα σύνδεσης σε κάποιο μακρινό υπολογιστικό σύστημα, στο οποίο βέβαια έχουμε δικαίωμα πρόσβασης. Ο χρήστης πρέπει να έχει τρόπο σύνδεσης στο δίκτυο και να γνωρίζει την ηλεκτρονική διεύθυνση του υπολογιστή που πρέπει να συνδεθεί. Το σύστημα στο οποίο θα συνδεθούμε θα πρέπει να μας επιτρέπει την πρόσβαση με μηχανισμούς αναγνώρισης ταυτότητας (κωδικός – κλειδί) να μα δίνει το δικαίωμα να εκτελέσουμε από μακριά κάποια εργασία και (φυσικά) να έχει αυτή την δυνατότητα.

2.5.5 Μεταφορά αρχείων (file transfer)

Πρόκειται για μηχανισμούς που μας επιτρέπουν την ασφαλή και αξιόπιστη ανταλλαγή αρχείων μεταξύ διαφόρων υπολογιστών του δικτύου. Από τις πρώτες εφαρμογές των δικτύων, η οποία χρησιμοποιείται ευρύτατα και σήμερα, από διάφορες υπηρεσίες του δικτύου.


3. Το ΙΝΤΕRNET

To INTERNET (διαδίκτυο), είναι ένα τεράστιο δίκτυο που καλύπτει γεωγραφικά όλο τον πλανήτη μας, δημιουργώντας μία τεράστια επικοινωνιακή υποδομή, η οποία συνδέει εκατομμύρια υπολογιστές και χιλιάδες δίκτυα τοπικά και ευρείας εμβέλειας (διαδίκτυο: δίκτυο δικτύων), φέρνοντας σε επαφή ένα πολύ μεγάλο αριθμό χρηστών σε παγκόσμια κλίμακα.

Το ΙΝΤERNET έγινε ευρέως γνωστό σαν όρος στις αρχές τις δεκαετίας του ’90, όμως ο αρχικός σχεδιασμός του προγόνου του ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork) ξεκίνησε την δεκαετία του ’60 μέσα από τα ερευνητικά εργαστήρια του υπουργείου αμύνης των ΗΠΑ. Σκοπός του ARPANET ήταν ο σχεδιασμός ενός αποκεντρωτικού δικτύου που θα μπορούσε να λειτουργεί ακόμα και όταν ένα μέρος αυτού θα είχε καταστραφεί. Η φιλοσοφία του IP πρωτοκόλλου, όπου εξετάζονται οι διάφορες δυνατές διαδρομές μεταξύ δύο σημείων σύνδεσης (connectionless protocol), ταίριαζε με τους στόχους του ARPANET και χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση του, σε συνδυασμό με το Λειτουργικό Σύστημα UNIX (Κεφάλαιο 4). Την δεκαετία του ’70 κόμβοι του υπουργείου αμύνης των ΗΠΑ και χρηματοδοτούμενα από αμυντικά προγράμματα ακαδημαϊκά ιδρύματα ήταν συνδεδεμένα στο δίκτυο ARPANET. Η δημιουργία του ΜILNET το οποίο χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά από το υπουργείο αμύνης των ΗΠΑ, είχε σαν αποτέλεσμα να διατεθεί το ΑRPANET στην ακαδημαϊκή κοινότητα και να αρχίσει κάπως άναρχα και άτυπα η ανάπτυξη διαφόρων δικτύων, που είχαν την ίδια φιλοσοφία με το ARPANET από διάφορα ερευνητικά κέντρα και εκπαιδευτικά ιδρύματα στην Αμερική και την Ευρώπη (Usenet, Bitnet/EARN, EUnet κ.α). Το ΙΝΤΕRNET στην σημερινή του μορφή ξεκίνησε με την δημιουργία του δικτύου NSFNet (National Science Foundation Network), το οποίο παρουσιάστηκε με σκοπό να διαθέσει στην ακαδημαϊκή κοινότητα την χρήση της υποδομής κάποιων υπολογιστικών κέντρων. Το πρόβλημα που προέκυψε ήταν πως θα αποκτούσαν πρόσβαση στο NFSNet οι διάφοροι χρήστες, που βρισκόταν σε διαφορετικά δίκτυα. Όλα αυτά τα διαφορετικά δίκτυα έπρεπε να επικοινωνούν μεταξύ τους (internetworking). Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του ’80 τα περισσότερα δίκτυα της Αμερικής και της Ευρώπης επικοινωνούσαν μεταξύ τους δημιουργώντας ένα τεράστιο διαδίκτυο (internet). Από το 1991 δόθηκε η δυνατότητα σε όλες τις επιχειρήσεις να χρησιμοποιούν το ΙΝΤΕRNET και για εμπορικούς λόγους, με αποτέλεσμα την σημερινή εξάπλωση του INTERNET.

Αν και η ανάπτυξη του INTERNET ήταν άναρχη και δεν υπάρχει κάποια επιχείρηση που επωφελείται οικονομικά από το σύνολο του, έχουν συσταθεί κάποιοι μη κερδοσκοπικοί οργανισμοί που φροντίζουν για την γενική εποπτεία του (ISOC- Internet Society) την ορθή εφαρμογή των πρωτοκόλλων (ΙΑΒ-Internet Architecture Board), την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών (ΙΕTF- Internet Engineering Task Force) και την λειτουργική διαχείριση του (IESG-Internet Engineering Steering Group).

Στο INTERNET σήμερα έχουν πρόσβαση με διάφορους τρόπους και κάνουν χρήση των υπηρεσιών του πάνω από 50 εκατομμύρια χρήστες. Το διαδίκτυο επεκτείνεται σε πάνω από 150 χώρες στο κόσμο συνδέοντας εκατομμύρια υπολογιστές και χιλιάδες δίκτυα (Τοπικής και Ευρείας Εμβέλειας). Πρόσβαση μπορεί κάποιος να αποκτήσει στο INTERNET, είτε μέσα από το περιβάλλον εργασίας του, αν τα υπολογιστικά συστήματα του εργοδότη του είναι συνδεδεμένα στο INTERNET, είτε απευθυνόμενος σε κάποια εταιρεία ή οργανισμό που παρέχει υπηρεσίες του ΙNTERNET (Internet Service Provider). Γνωστοί στο Ελλαδικό χώρο Internet Service Providers είναι το OTEnet, το FORTHnet, Ηellas On Line κ.α.


3.1 Η ορολογία στο INTERNET

Κάθε υπολογιστικό σύστημα χαρακτηρίζεται από ορισμένα μοναδικά στοιχεία όταν είναι συνδεδεμένος στο INTERNET. Παράλληλα έχει αναπτυχθεί και κάποια σχετική ορολογία που αφορά σε ονομασίες υπολογιστών, διευθύνσεις στο INTERNET κ.α

Ηost:

Κόμβος (υπολογιστής ή συσκευή επικοινωνίας) στο δίκτυο.

Site:

Επίσης κόμβος (υπολογιστής, δίκτυο ή συσκευή επικοινωνίας) στο δίκτυο με θεωρητικά περισσότερες δυνατότητες από το host (επιφορτισμένα συνήθως με την παροχή κάποιων υπηρεσιών).

Hostname:

Κάθε υπολογιστής στον ΙΝΤΕRNET έχει κάποιο συγκεκριμένο όνομα (π.χ. knossos, ariadne, pc4, ws1 κ.α). Το hostname είναι λοιπόν μια ακολουθία χαρακτήρων που πρέπει βέβαια να έχει κάποιο λογικό μήκος (π.χ. 8 αλφαριθμητικούς χαρακτήρες). Ίδια ονόματα υπολογιστών είναι δυνατόν να υπάρχουν σε διαφορετικά δίκτυα ή με διαφορετικές δικτυακές διευθύνσεις στο ίδιο δίκτυο.

IPaddress:

Τo INΤΕRNET χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο TCP/IP, το οποίο απαιτεί σε κάθε host να αντιστοιχεί κάποια μοναδική διεύθυνση, που εκφράζεται με ένα συγκεκριμένο για κάθε

μηχάνημα αριθμό. Αυτός ο αριθμός / διεύθυνση ονομάζεται ΙPaddress και είναι της

μορφής xxx.xxx.xxx.xxx όπου xxx είναι ένας αριθμός από 1 έως 254 και είναι μοναδικός για κάθε host στο δίκτυο. Ο αριθμός αυτός παρέχεται από κάποια αντίστοιχη αρχή σε κάθε χώρα. Για παράδειγμα στον χώρο του ΤΕΙ Ηρακλείου τα δύο πρώτα πεδία για τους αριθμούς / διευθύνσεις των συστημάτων του είναι 193.92. Για το τρίτο πεδίο έχουν δεσμευτεί για το Ίδρυμα μας οι αριθμοί 8, 9, 10 και 11 (4 C-class διευθύνσεις). Έτσι στο ΤΕΙ Ηρακλείου οι αριθμοί / διευθύνσεις των συστημάτων του, που είναι στο ΙΝΤΕRNET

ξεκινούν (τα τρία πρώτα πεδία) από τους αριθμούς 193.92.8, 193.92.9, 193.92.10 και 193.92.11. Τo τέταρτο πεδίο-αριθμός αναφέρεται σε κάθε υπολογιστικό σύστημα (PC ή UNIX ή Macintosh) του ιδρύματος που έχει πρόσβαση στο ΙΝΤΕRNET και δίδεται κατά βούληση από τους υπεύθυνους διαχείρισης του δικτύου στο ΤΕΙ Ηρακλείου. Για παράδειγμα στο host με το όνομα «knossos» αντιστοιχεί στην IPaddress 193.92.8.65. Είναι πολύ σημαντικό κάθε IPaddress να είναι μοναδική στον κόσμο (και φυσικά και στον

χώρο του Ιδρύματος μας). Σε αντίθετη περίπτωση επέρχεται σύγχυση με απρόβλεπτα (για την επικοινωνία σας και τον υπολογιστή σας) αποτελέσματα.

Domain-name:

Επειδή όμως είναι δύσκολο για τους ανθρώπους να θυμούνται αριθμητικές διευθύνσεις υπολογιστών (ΙPaddress) έχει αναπτυχθεί ένα διαφορετικός (πιο ανθρωποκεντρικός) τρόπος περιγραφής διευθύνσεων στο INTERNET. Κάθε όνομα κάποιου host (hostname) πλαισιώνεται με μία σειρά στοιχείων που ονομάζεται domain-name, το οποίο ουσιαστικά είναι μία περιγραφή κάποιων οντοτήτων που χαρακτηρίζουν την θέση ή την ιδιότητα του host, δημιουργώντας με αυτόν τον τρόπο κάποια διεύθυνση. Αυτές οι οντότητες που ονομάζονται domains (τομείς), αναφέρονται κυρίως σε διάφορες γεωγραφικές και οργανωτικές πληροφορίες του που αφορούν στον host. H δομή της περιγραφής αυτών των οντοτήτων που απαρτίζουν τα domain-names είναι ιεραρχική, δηλαδή ορίζεται μία ευρεία γνωστική περιοχή (βασικό domain - π.χ. η χώρα) και μετά ορίζονται διάφορες γνωστικές υποπεριοχές (sub domains -π.χ οργανισμοί, επιχειρήσεις, ακαδημαϊκά ιδρύματα


κ.α) οι οποίες χαρακτηρίζουν με περισσότερη λεπτομέρεια το host και με την σειρά τους είναι δυνατόν να χωριστούν σε περαιτέρω υποπεριοχές. Τo hostname και τα διάφορα domains χωρίζονται μεταξύ τους με μία τελεία (.) και σχηματίζουν την ηλεκτρονική διεύθυνση κάπου host. Συνήθως οι βασικές περιοχές έχουν σχέση με την χώρα. Έτσι για την Ελλάδα έχουμε την βασική περιοχή gr, για την Αγγλία την uk, για την Γαλλία την fr και το Ουζμπεκιστάν την uz. Συμβαίνει δηλαδή κάτι αντίστοιχο με τη περιγραφή της συμβατικής ταχυδρομικής διεύθυνσης (αριθμός, οδός, ταχυδρομικός κώδικας, πόλη, χώρα). Οι Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής δεν έχουν αντίστοιχο βασικό domain, αλλά καθώς η ανάπτυξη του ΙΝΤERNET έλαβε χώρα αρχικά εκεί, τα βασικά domains ξεκινούν από την περαιτέρω ανάλυση για παράδειγμα η βασική κατηγορία edu (βασικό domain) αφορά στα πανεπιστημιακά ιδρύματα της χώρας. Παραδείγματα διαφόρων domain-names είναι τα: teiher.gr mit.edu, ibm.com, microsoft.com, forthnet.gr κ.α.

Σε κάθε χώρο (επιχείρηση, οργανισμό, εκπαιδευτικό ίδρυμα κτλ) το hostname μπορεί να επιλεγεί από τον χρήστη του υπολογιστή, ενώ το domain-name είναι δεδομένο για κάθε συγκεκριμένο χώρο ή τμήμα αυτού. Για παράδειγμα η Ομάδα Μαθημάτων Επιστήμης Υπολογιστών στο χώρο του ΤΕΙ Ηρακλείου έχει domain-name cs.teiher.gr, ενώ το ολοκληρωμένο όνομα κάποιου υπολογιστή μπορεί να είναι knossos.cs.teiher.gr (hostname.domain-name). Άλλα παραδείγματα domain-names στον χώρο του ΤΕΙ είναι: stef.teiher.gr (η σχολή ΣΤΕΦ), sdo.teiher.gr (σχολή ΣΔΟ), steg.teiher.gr (σχολή ΣΤΕΓ), seyp.teiher.gr (ΣΕΥΠ) και admin.teiher.gr (διοίκηση). Με αυτό τον τρόπο είναι δυνατόν να έχουμε δύο διαφορετικούς υπολογιστές με άλλο όνομα, αλλά με διαφορετικό domain-name (διαφορετική ηλεκτρονική διεύθυνση):

phestos.stef.teiher.gr (SUN Workstation στην σχολή ΣΤΕΦ) phestos.cs.teiher.gr (LINUX σύστημα στην Ομάδα Μαθημάτων Επιστήμης Υπολογιστών)

Nameserver:

Ονομάζεται αλλιώς και DNS server. Είναι ορισμένα υπολογιστικά συστήματα στο ΙNTERNET, που είναι επιφορτισμένα με την διαδικασία της αντιστοίχισης του ονόματος κάποιου υπολογιστή (hostname.domain-name), που είναι σαφώς μια ανθρωποκεντρική πληροφορία, με την IPaddress του, η οποία είναι μία ακολουθία αριθμών(Domain Name Service). Στον χώρο του TEI Ηρακλείου ο πρωτεύων Nameserver που εξυπηρετεί το τοπικό δίκτυο του Ιδρύματος μας είναι το μηχάνημα knossos.cs.teiher.gr. Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι αν θέλετε να συνδεθείτε με κάποιο υπολογιστή στο TEI Ηρακλείου ή έξω από αυτό, μπορείτε να αναφέρεστε σε αυτόν το υπολογιστή με το hostname και το domain-name του που σαφώς είναι πιο εύκολο να το θυμόσαστε IPaddress του που είναι ένας αριθμός. Έτσι αντί να δώσετε την αριθμητική διεύθυνση 193.92.8.70 μπορείτε να δώσετε την πιο ανθρωποκεντρική διεύθυνση knossos.teiher.gr. Την στιγμή που δίνετε το όνομα ο υπολογιστής σας μεταφράζει (resolve) το όνομα στην αντίστοιχη IPaddress, ρωτώντας τον nameserver του Τοπικού Δικτύου (δηλαδή το tylissos.cs.teiher.gr) του ΤΕΙ Ηρακλείου. Ο nameserver μπορεί να μεταφράσει και ονόματα που δεν ανήκουν στον χώρο του TEI Ηρακλείου, άλλα κάπου αλλού στον κόσμο μέσα στο ΙΝΤΕRNET. Σκεφτείτε να έπρεπε να θυμάστε την IPaddress του κάθε συστήματος που επικοινωνείτε. Θα έπρεπε να έχετε ένα επιπλέον τηλεφωνικό (μάλλον δικτυακό) κατάλογο.

Netmask:

Τo netmask είναι ένας αριθμός επίσης της μορφής xxx.xxx.xxx.xxx που ορίζει σε πόσα υποδίκτυα είναι χωρισμένο κάποιο δίκτυο τον χώρο του. Όταν χρειαστεί να δηλώσετε αυτόν τον αριθμό απευθυνθείτε στους υπεύθυνους της διαχείρισης του δικτύου σας (NOC-Network Operation Center).

Hackers:


Ίσως το μοναδικό “ζωντανό” τμήμα του ΙΝΤERNET που θυμίζει έντονα το ξεκίνημα του και την παλιά φιλοσοφία των πρώτων χρηστών του.

3.2. Υπηρεσίες-πρωτόκολλα στο ΙΝΤΕRNET

Telnet

Το telnet μαζί με το rlogin μας δίνουν την δυνατότητα να συνδεθούμε σε κάποιο host του INTERNET (υπηρεσία μακρινής σύνδεσης). Απαραίτητη προϋπόθεση είναι βέβαια να έχουμε κωδικούς χρήσης (username, login name) και κωδικούς προσπέλασης (password) σε αυτό το host ή αυτό το host να διαθέτει προσπελάσιμους χώρους για οποιονδήποτε χρήστη. Φυσικά χρειάζεται να γνωρίζετε την ηλεκτρονική διεύθυνση του host που θέλετε να συνδεθείτε και να καλό θα είναι επίσης να είστε γνώστης του περιβάλλοντος εργασίας που διαθέτει το μακρινό host. Η χρήση του στο INTERNET αφορά κυρίως σε συνδέσεις με hosts, τα οποία ελέγχονται από διάφορα πολυχρηστικά λειτουργικά συστήματα όπως το UNIX.

Ftp (File Transfer Protocol)

Πρόκειται για τον πιο απλό και γρήγορο τρόπο μεταφοράς αρχείων μέσα στο INTERNET. Και εδώ χρειάζεται να έχουμε κωδικούς πρόσβασης στο μακρινό σύστημα και να γνωρίζετε την ηλεκτρονική του διεύθυνση για να συνδεθείτε. Επειδή προσφέρεται ένα ενιαίο σύνολο εντολών για την σύνδεση και την μεταφορά αρχείων από το ftp, δεν είναι ανάγκη να γνωρίζετε το περιβάλλον εργασίας του μακρινού site. Η λειτουργία του ftp βασίζεται στις αρχές της client-server αρχιτεκτονικής.

Τo anonymous ftp είναι μία υπηρεσία που προσφέρουν διάφορα sites (ftp servers) που εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες του ftp. Στις περιφερειακές μονάδες των ftp-servers είναι αποθηκευμένες διάφορες συλλογές πληροφοριών, που είναι διαθέσιμες σε όλους του χρήστες του διαδικτύου. Οι χρήστες του INTERNET για αποκτήσουν πρόσβαση σε αυτές τις συλλογές πληροφοριών δίνουν κατά κανόνα την λέξη anonymous σαν κωδικό χρήσης (συνήθως ο ftp server ζητά επιπλέον να του δώσετε την ηλεκτρονική σας διεύθυνση, σαν περαιτέρω κωδικό προσπέλασης) και μπορούν να μεταφέρουν τα αρχεία που τους ενδιαφέρουν στα δικά τους υπολογιστικά συστήματα (downloading). Καθώς το ftp ακολουθεί την αρχιτεκτονική client-server, υπάρχουν υλοποιήσεις του σε διάφορα περιβάλλοντα εργασίας όπως τα MS-Windows, που είναι γνωστά στο ευρύ κοινό.

E-mail

Φυσικά το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο δεν μπορούσε να λείψει από τις υπηρεσίες που μας προσφέρει το INTERNET, αφού πρόκειται για μία από πιο δημοφιλείς τηλε-υπηρεσίες. Οι ηλεκτρονικές διευθύνσεις των χρηστών του INTERNET σχηματίζονται από ένα κωδικό χρήσης (username, login name) που μπορεί να χρησιμοποιείται για πρόσβαση στο INTERNET (μέσω κάποιου provider) είτε για πρόσβαση σε κάποιον υπολογιστή (host/site) και το domain-name (ή το πλήρες hostname) στο οποίο υπάγεται ο χρήστης. Τα δύο αυτά στοιχεία (κωδικός και domain-name) χωρίζονται με τον χαρακτήρα @. Παραδείγματα ηλεκτρονικών διευθύνσεων είναι:

[email protected] (χρησιμοποιείται το πλήρες hostname) [email protected] (χρησιμοποιείται το domain-name)

Ειδικά sites στο INTERNET φροντίζουν με συγκεκριμένο λογισμικό για την διαχείριση του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, την ορθή διανομή, την φύλαξη και την δρομολόγηση των μηνυμάτων (mailing servers). Η μεγάλη χρήση του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου είχε σαν αποτέλεσμα την δημιουργία ποικίλων συστημάτων διαχείρισης της αποστολής και λήψης μηνυμάτων (προγράμματα clients που συνεργάζονται με το λογισμικό των mailing


servers) τα οποία βρίσκονται είτε ενσωματωμένα στα λειτουργικά συστήματα είτε προσφέρονται από ανεξάρτητες εταιρείες ανάπτυξης λογισμικού (υπάρχουν και δωρεάν – free-open software). Τα σημερινά συστήματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου εκτός της αποστολής κάποιου μηνύματος, έχουν και δυνατότητες πολλαπλής αποστολής, κρυπτογράφησης, αναγνώριση υπογραφής και μεταφοράς και διαφόρων αρχείων με οτιδήποτε περιεχόμενο (attachments-συνημμένα!). Η διεθνοποίηση του INTERNET (μπορείτε να στείλετε μήνυμα σχεδόν παντού στον κόσμο!) αλλά και οι ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων που έχουν επιτευχθεί τα τελευταία χρόνια (στις περισσότερες περιπτώσεις χρειάζονται λίγα δευτερόλεπτα για να φτάσει το μήνυμα στον προορισμό του) έχουν καταστήσει το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο μία ζωτικής σημασίας υπηρεσία. Παρατηρήστε τις διάφορες business-cards. Όλο και περισσότερες έχουν δίπλα στην συμβατική διεύθυνση και την ηλεκτρονική διεύθυνση του κατόχου τους.

News και Μailing Lists

Τα news μας προσφέρουν ένα διαφορετικό τρόπο επικοινωνίας, οργανώνοντας τις ανταλλαγές απόψεων για ποικίλες θεματικές περιοχές (newsgroups). Αυτές οι απόψεις και συζητήσεις που ανταλλάσσονται διαχωρίζονται θεματικά και αποθηκεύονται σε ορισμένα sites, από τα οποία μπορεί κάποιος να τα διαβάσει και να συμμετάσχει στις διάφορες συζητήσεις με την χρήση ειδικού λογισμικού. Ο τρόπος λειτουργίας των news μοιάζει αρκετά με τους διάφορους πίνακες ανακοινώσεων που συχνά τους βλέπουμε ανηρτημένους σε δημόσιους χώρους και όπου μπορεί ο καθένας να ενημερωθεί και να βάλει την δικιά του ανακοίνωση. Με την διαφορά ότι ο τρόπος ανάρτησης κάποιου μηνύματος γίνεται με την βοήθεια του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.

Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο χρησιμοποιείται και για την συμμετοχή των χρηστών σε κάποιο Mailing List (τηλεφωνικούς καταλόγους) που απαρτίζεται από χρήστες που ενδιαφέρονται για κάποιο θέμα. O ενδιαφερόμενος αφού εγγραφεί σε αντίστοιχους καταλόγους μπορεί να συμμετάσχει σε συζητήσεις και να εκφράζει τις απόψεις του. Στα mailing lists οτιδήποτε μήνυμα σταλεί το παίρνουν όλοι οι χρήστες του καταλόγου και αυτή είναι και μεγάλη διαφορά από τα news, όπου ο χρήστης πρέπει με δικιά του πρωτοβουλία να διαβάσει τα διάφορα μηνύματα.

Ιδιαίτερα χρήσιμες υπηρεσίες μέσω της οποίων μπορεί κάποιος χρήστης να συμμετέχει σε συζητήσεις και να ενημερώνεται για διάφορα θέματα που τον ενδιαφέρουν.

Talk και ΙRC

Πρόκειται για προγράμματα τηλεδιάσκεψης. Με το Talk μπορούν δύο μακρινοί χρήστες να συνομιλούν μεταξύ τους, βλέποντας ο ένας τα μηνύματα που του γράφει ο άλλος. Στο talk δημιουργούνται στην οθόνη δύο πλαίσια (παράθυρα). Στο ένα τυπώνονται ότι γράφει ο ένας χρήστης και στο δεύτερο ότι γράφει ο άλλος. Στο IRC μπορούν να συμμετέχουν


πολλοί συνομιλητές και είναι απαραίτητη η ύπαρξη κάποιου συντονιστικού site (IRC server). Αρκετά δημοφιλές μέσο επικοινωνίας.

WWW (ο Παγκόσμιος Ιστός)

Ο WWW (World Wide Web) αν και έχει αναπτυχθεί πρόσφατα (CERN, 1990), πρόκειται για την πιο δημοφιλή τηλε-υπηρεσία του INTERNET. Χρησιμοποιώντας την τεχνική client-server και αποθηκεύοντας στοιχεία σε μορφή υπερκειμένου (hypertext & hypermedia), ο WWW προσφέρει στους χρήστες του INTERNET μία επαναστατική μέθοδο αναζήτησης και παρουσίασης πληροφοριών.

Στο κείμενο που ακολουθεί θα προσπαθήσουμε να περιγράψουμε τις αρχές λειτουργίας της τηλε-υπηρεσίας WWW. Ορισμένοι υπολογιστές στο δίκτυο έχουν αποθηκευμένες πληροφορίες για διάφορα θέματα, δομημένες σε σελίδες (pages) με μορφή υπερκειμένου κάνοντας χρήση της γλώσσας ΗΤΜL (Hypertext Markup Language). Αυτό σημαίνει ότι δημιουργούνται διάφορες συνδέσεις (links) μεταξύ των σελίδων που περιέχουν πληροφορίες. Με τις δυνατότητες επικοινωνίας όμως που μας δίνει το INTERNET, είναι εύκολο να υλοποιηθούν συνδέσεις μεταξύ σελίδων πληροφοριών που βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία σε άλλους υπολογιστές του διαδικτύου. Έτσι είναι δυνατόν πληροφορίες που βρίσκονται σε κάποιο υπολογιστή να συνδέονται με άλλες σελίδες, που βρίσκονται σε διαφορετικό υπολογιστή που με την σειρά τους να αναφέρονται σε άλλα sites κτλ, δημιουργώντας με αυτό τον τρόπο ένα πολύπλοκο νοητό δίκτυο που το παρομοιάζουμε με ιστό της αράχνης (web). Παράλληλα αυτοί οι υπολογιστές είναι εφοδιασμένοι με κάποιο πρόγραμμα που ονομάζεται web-server (ή WWW-server) με το οποίο υλοποιούνται οι συνδέσεις των σελίδων μεταξύ των υπολογιστών και γίνεται εξυπηρέτηση των χρηστών του διαδικτύου που αναζητούν κάποια πληροφοριών. Οι χρήστες του INTERNET από την άλλη μεριά, θα πρέπει να είναι εφοδιασμένοι με κάποιο άλλο λογισμικό που ονομάζεται browser (web-client), το οποίο αναλαμβάνει την σύνδεση και την επικοινωνία με κάποιο web-server του διαδικτύου. Συνδεόμενοι με τον web-server oι χρήστες και αναφερόμενοι στις λέξεις-κλειδιά (ή εικόνες / κλειδιά), πίσω από τις οποίες κρύβονται οι συνδέσεις, μεταφέρονται σε διάφορες σελίδες πληροφοριών και αντλούν αυτές που τους ενδιαφέρουν, “ταξιδεύοντας” σε όλο τον κόσμο (surfing) καθώς οι διάφορες συνδέσεις μπορεί να οδηγήσουν σε διαφορετικά sites. Φυσικά για να συνδεθεί κάποιος σε ένα WWW-server θα πρέπει να γνωρίζει τη ηλεκτρονική του διεύθυνση που γενικά είναι της μορφής <πρωτόκολλο>://<domain-name>. Το πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιείται για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των web-servers και των web-clients ονομάζεται HTTP (HyperText Transmission Protocol). Για παράδειγμα διεύθυνση του WWW-server στο ΤΕΙ Ηρακλείου είναι http://www.teicrete.gr.

Η ευκολία χρήσης, η ποικιλία των θεμάτων και των μορφών της πληροφορίας (κείμενο, ήχος, εικόνα, video), η ενσωμάτωση άλλων υπηρεσιών (όπως ftp, e-mail κ.α) και η εφαρμογή του WWW σε διάφορους τομείς (π.χ εμπόριο, διαφήμιση), έχουν καταστήσει την υπηρεσία WWW πρώτη σε προτιμήσεις μεταξύ των χρηστών του INTERNET. Αρχικά ακαδημαϊκά ιδρύματα και ερευνητικά κέντρα χρησιμοποίησαν την υπηρεσία WWW για την διασπορά πληροφοριών. Σταδιακά όμως (ιδιαίτερα μετά το 1993) έχουν άρχισαν και διάφορες εταιρείες και οργανισμοί να δημιουργούν τους δικούς τους web-servers και να καταχωρούν δικές τους σελίδες προβάλλοντας τις δραστηριότητες τους και τα προϊόντα τους ή να φιλοξενούν καταχωρήσεις τρίτων. Σήμερα με τις συνδέσεις μεταξύ των σελίδων των διαφόρων web-servers που έχουν δημιουργηθεί, έχει αναπτυχθεί ένας τεράστιος παγκόσμιος ιστός που στηρίζεται στο διαδίκτυο και που έχει σαν αποτέλεσμα να τίθεται στην διάθεση του χρήστη μία «τεράστια βιβλιοθήκη» με κάθε είδους θεματολογία. Παράλληλα έχουν ξεκινήσει και άλλες δραστηριότητες, που στηρίζονται στην τεχνολογία του WWW όπως το ηλεκτρονικό εμπόριο. Υπολογίζεται ότι οι εμπορικές


συναλλαγές μέσω του INTERNET θα φτάσουν στο ύψος των $2 δισ. ανά έτος μετά το 2000, αλλάζοντας ριζοσπαστικά την λειτουργία της αγοράς, σε συνδυασμό με τους νέους τρόπους διαφήμισης και προβολής προϊόντων.

Έχουν δημιουργηθεί ειδικά sites μέσω των οποίων μπορούμε να κάνουμε αναζήτηση κάποιας πληροφορίας. Αυτά ονομάζονται searching engines (μηχανές αναζήτησης), υπάρχουν ήδη αρκετά στο διαδίκτυο και μερικές γνωστές διευθύνσεις τέτοιων sites είναι τα http://www.google.com, http://www.metacrawler.com/, www.yahoo.com και www.infoseek.com. Στις μηχανές αναζήτησης ο χρήστης περιγράφει το θέμα που τον ενδιαφέρει, έχοντας την δυνατότητα εισαγωγής κριτηρίων που θα περιορίσουν τον χρόνο αναζήτησης, και το σύστημα του εμφανίζει διάφορες διευθύνσεις σελίδων πληροφοριών σχετικές με το υπό αναζήτηση θέμα.

Τα προγράμματα για τον web-client διατίθενται συνήθως δωρεάν. Τα πιο γνωστά από αυτά είναι το Netscape Navigator και το Microsoft Internet Explorer.

Άλλες υπηρεσίες

Εκτός των υπηρεσιών που αναφέρθηκαν προηγουμένως, στο ΙΝΤΕRNET μπορεί να βρει κανείς μία σειρά από διάφορες άλλες υπηρεσίες όπως το Archie που είναι μία υπηρεσία εντοπισμού αρχείων μέσα από διάφορα anonymous ftp-servers, το gopher που μας δίνει την δυνατότητα εντοπισμού και ανάκτησης πληροφοριών, ενώ το veronica ταξινομεί και αναζητά θεματολογικά πληροφορίες του gopher. Νεώτερες υπηρεσίες είναι το video-conference (οπτική τηλεσυνδιάσκεψη), το ΙP-Multicast που υποστηρίζει την πολλαπλή εκπομπή πακέτων δεδομένων και το ΜΒΟΝΕ που βασισμένο στο IP-Multicast μας δίνει την δυνατότητα δημιουργίας δικτύων πολλαπλής εκπομπής (ηχητικά ή τηλεοπτικά δίκτυα) μέσω του ΙΝΤΕRNET.

http://www.google.com/


ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

Κυριότερες τρόποι σύνδεσης σύστασης V.24 (RS-232)

DB25-BD25 / minimum connection (null modem cable)

PC male DB25 Terminal DB25 TxD Transmit Data 2 3 RxD Receive Data RxD Receive Data 3 2 TxD Transmit Data SG Signal Ground 7 --- 7 SG Signal Ground

DB25-BD25 / DTR handshaking

PC male DB25 Terminal DB25 TxD Transmit Data 2 3 RxD Receive Data

RxD Receive Data 3 2 TxD Transmit Data

RTS Request To Send 4 5 CTS Clear To Send

CTS Clear To Send 5 4 RTS Request To Send

DSR Data Set Ready 6 | DCD Carrier Detect 8 20 DTR Data Terminal Ready

SG Signal Ground 7 --- 7 SG Signal Ground 6 DSR Data Set Ready | DTR Data Terminal Ready 20 8 DCD Carrier Detect

DB9-BD25 / minimum connection (null modem cable)

PC DB9 Terminal DB25 RxD Receive Data 2 2 TxD Transmit Data

TxD Transmit Data 3 3 RxD Receive Data

SG Signal Ground 5 --- 7 SG Signal Ground

Full DB9-DB25 null modem cable

PC DB9 Terminal DB25 RxD Receive Data 2 2 TxD Transmit Data

TxD Transmit Data 3 3 RxD Receive Data

6 DSR Data Set Ready | DTR Data Terminal Ready 4 8 DCD Carrier Detect

GND Signal Ground 5 --- 7 GND Signal Ground DCD Carrier Detect 1 | DSR Data Set Ready 6 20 DTR Data Terminal Ready

RTS Request To Send 7 5 CTS Clear To Send

CTS Clear To Send 8 4 RTS Request To Send

(RI Ring Indicator 9 not needed)


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Αλεξόπουλος Α, Λαγογιάννης Γ, «Τηλεπικοινωνίες και δίκτυα υπολογιστών», 1997.

Μάγλαρης Β, «Διαχείριση Δικτύων», σημειώσεις στο μάθημα στο τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών του Ε.Μ. Πολυτεχνείου.

Held G, «Data and Computer Communications», John Wiley & Sons, 1989.

Martin J & Leben J, «Μετάδοση δεδομένων», Δίαυλος, 1990.

Tanenbaum A, “Computer Networks”, Prentice-Hall, 1989.

Τεχνικά θέματα από τον δικτυακό τόπο: www.gunet.gr.

Τεχνικά θέματα από τον δικτυακό τόπο: www.cisco.com της εταιρίας Cisco.

Επιλογή τεχνικών θεμάτων από τον δικτυακό τόπο: www.itpapers.com

Επιλογή τεχνικών θεμάτων από τον δικτυακό τόπο: www.informit.com

http://www.gunet.gr/

http://www.cisco.com/

http://www.itpapers.com/

http://www.informit.com/


ΓΛΩΣΣΑΡΙ

Ελληνικών όρων

Διευθυνσιοδότηση (Addressing): Η διαδικασία κωδικοποίησης και απόδοσης διεύθυνσης στους κόμβους ενός δικτύου. Συνήθως εξαρτάται από την αρχιτεκτονική και τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται.

Δρομολόγηση (Routing): η διαδικασία κατά την οποία επιλέγεται η πιο κατάλληλη διαδρομή που θα ακολουθήσουν τα δεδομένα, όταν λαμβάνει χώρα μία επικοινωνία 2 κόμβων σε κάποιο δίκτυο υπολογιστών. Η επιλογή είναι δυνατόν να εξαρτάται από διάφορα κριτήρια που έχουν τεθεί (οικονομικότερη, γρηγορότερη κλπ).

Δίκτυο επικοινωνίας: ένα σύνολο ψηφιακών συσκευών (κόμβοι), οι οποίες είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους, ώστε να είναι δυνατή η ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων.

Δίκτυο υπολογιστών: ένα δίκτυο επικοινωνίας (δείτε αντίστοιχο όρο), όπου κάποιοι κόμβοι του είναι υπολογιστικά συστήματα τα οποία μοιράζονται τους ίδιους πόρους.

ΕΛ.Ο.Τ: ΕΛληνικός Οργανισμός Τυποποίησης (μέλος του ISO και του ETSI)

Ενθυλάκωση (Encapsulation): διαδικασία κατά την οποία τα δεδομένα που πρόκειται να αποσταλούν «περιτυλίγονται» από διάφορες πληροφορίες, οι οποίες έχουν σχέση με την αξιόπιστη και ασφαλή μεταφορά αυτών των δεδομένων (διαμερισμός, έλεγχος, δρομολόγηση, συμπίεση, εφαρμογή που αφορούν κλπ).

Εύρος ζώνης συχνοτήτων: (Bandwidth)το φάσμα των συχνοτήτων, που υποστηρίζεται από κάποιο μέσο μετάδοσης

Λειτουργικό σύστημα: (Operating System) Λογισμικό συστημάτων, το οποίο ελέγχει τον υπολογιστή (ή γενικότερα κάποιο hardware) και τον φέρνει σε κατάσταση εκμετάλλευσης από τον χρήστη (λειτουργική). Παραδείγματα: MS-DOS, MS-Windows, Linux.

Λογισμικό εφαρμογών (Application Software): Λογισμικό το οποίο έχει αναπτυχθεί για να λύση κάποιο συγκεκριμένο πρόβλημα των χρηστών (σχεδίαση κυκλωμάτων, παρακολούθηση αποθήκης, αυτοματισμός γραφείου κλπ)

Λογισμικό συστημάτων (System Software): Λογισμικό επιφορτισμένο με τον έλεγχο και την εκμετάλλευση του υλικού (υπολογιστικά συστήματα, δίκτυα, περιφερειακές μονάδες) ή που αποτελεί εργαλείο ανάπτυξης λογισμικού.

Πολυπλεξία (Multiplexing):Τεχνική που επιτρέπει σε δεδομένα που προέρχονται από διαφορετικούς πηγές να διέρχονται από ένα κοινό μέσο.

Αγγλικών όρων

ΑΤΜ (Asynchronous Transfer Mode): Αρχιτεκτονική υλοποίησης δικτύων. Χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάπτυξη δικτύων κορμού.

Baseband: Ενας τύπος μετάδοσης όπου το μέσο μετάδοσης χρησιμοποιέιται από μία μόνο σύνδεση (κανάλι επικοινωνίας). Η baseband μετάδοση χρησιμοποιεί τη TDM πολύπλεξη.

Bit: η έκφραση του περνά (1) δεν περνά ρεύμα.

Broadband: Ενας τύπος μετάδοσης όπου γίνεται ταυτόχρονη εκμετάλλευση του μέσου μετάδοσης από πολλές συνδέσεις (κανάλια επικοινωνίας).

transmission. In contrast, baseband transmission allows only one signal at a time.


Bandwidth: Εύρος ζώνης συχνοτήτων.

Bps: (Bits Per Second), αριθμός bits ανά δευτερόλεπτο. Μεγαλομονάδες του bps: Kbps, Mbps, Gbps.

Byte: 8 bits, μονάδα μέτρησης μνήμης. Μεγαλομονάδες του Byte: ΚΒyte (KB), MByte (MB), GByte (GB)

Dial Up: Σύνδεση δια μέσου επιλεγόμενου του τηλεφωνικού δικτύου (αναλογικό ή ISDN).

DOS: Λειτουργικό σύστημα της Microsoft για προσωπικούς υπολογιστές (Disk Operating System). Δημοφιλές στην δεκαετία του ’80, χωρίς παραθυρικό περιβάλλον εργασίας.

Encapsulation: Ενθυλάκωση

IETF: Internet Engineering Task Force (οργανισμός τυποποίησης για το Internet)

ITU: International Telecommunications Union (διεθνής ένωση τηλεπικοινωνιών).

ISO: Διεθνής οργανισμός τυποποίησης (International Standardization Organization)

ISP: Φορέας (εταιρεία, οργανισμός κλπ) ο οποίος προσφέρει υπηρεσίες πρόσβασης στο διαδίκτυο (Internet Service Provider).

ETSI: European Telecommunications Standards Institute (Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Τυποποίησης Τηλε-επικοινωνιών)

FDDI (Fiber Distributed Data Interface): τεχνολογία δικτύου τοπικής ή αστικής εμβέλειας που υλοποιείται με οπτικές ίνες.

Frequency Division Multiplexing (FDM): Τεχνική πολυπλεξίας στην οποία το σήμα κάθε σύνδεσης μεταδίδεται σε διαφορετική συχνότητα.

Internet ή IP address: η λογική διεύθυνση ενός κόμβου, σε δίκτυα που χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο IP (Internet Address).

ISDN: Integrated Services Digital Network, ψηφιακό δίκτυο επιλογής με δυνατότητα παροχής ολοκληρωμένων υπηρεσιών.

Linux: Λειτουργικό σύστημα τόσο για σταθμούς εργασίας όσο και για εξυπηρετητές με ή χωρίς παραθυρικό περιβάλλον εργασίας (επιλογή του χρήστη). Πρόκειται για ελεύθερο λογισμικό ανοικτού κώδικα (διανέμεται χωρίς κόστος απόκτησης και ο κώδικας του είναι ελεύθερος).

MAC address: Η φυσική διεύθυνση του υλικού σύνδεσης στο δίκτυο – Media Access Control

Operating System: λειτουργικό σύστημα.

QoS (Quality of Service): ποιότητα υπηρεσιών

Statistical Time Division Multiplexing (STDM): Τεχνική πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου (TDM), ή οποία κάνει αποδοτικότερη εκμετάλλευση του μέσου μετάδοσης.

Time Division Multiplexing (TDM): Τεχνική πολυπλεξίας κατά την οποία σε κάθε σήμα διατίθεται ένα συγκεκριμένο μικρό χρονικό διάστημα (χρονοθυρίδα - time slot).

Windows: Δημοφιλές λειτουργικό σύστημα της Microsoft για προσωπικούς υπολογιστές (Windows 98/2000/XP/Vista/7) αλλά και για εξυπηρετητές (Windows NT/2000/2003 server) με παραθυρικό περιβάλλον εργασίας.

ΔΙΚΤΥΑ ΥΥΥΠΟΛΛΛΟΓΙΣΤΩΝ - TEI of Crete · Δίκτυα Υπολογιστών...

Documents

Transcript of ΔΙΚΤΥΑ ΥΥΥΠΟΛΛΛΟΓΙΣΤΩΝ - TEI of Crete · Δίκτυα Υπολογιστών...