ΔΊΚΤΥΑ’ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΏΝ– ΔΊΚΤΥΑ’ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΏΝ’ΚΑΙ’...

ΔΊΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΏΝ –ΔΊΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΏΝ ΚΑΙ ΔΙΑΔΊΚΤΥΟΔΙΔΆΣΚΟΝΤΕΣ: ΔΡ. ΕΥΓΕΝΊΑ ΑΔΑΜΟΠΟΎΛΟΥ, ΔΡ. ΚΏΣΤΑΣ ΔΕΜΈΣΤΙΧΑΣ

ΔΠΜΣ «Τεχνο-‐Οικονομικά Συστήματα»Τεχνολογία Πληροφορίας και Τηλεπικοινωνιών

Ιστοσελίδα Μαθήματος

¨ http://people.cn.ntua.gr/jenny/index.php/courses

¨ e-mail επικοινωνίας: ¤ [email protected] ¤ [email protected]

Τεχνολογία Πληροφορίας και Επικοινωνιών -‐ Ε. Αδαμοπούλου, Κ. Δεμέστιχας

2

Βιβλιογραφία


3

¨ J. Kurose and K. Ross, “Computer Networking – A top down approach”, Pearson, 6th edition, 2013

Τι είναι επικοινωνία;


4

¨ Προσωρινή συνεργασία (σχέση) μεταξύ χρηστώνμιας τηλεπικοινωνιακής υπηρεσίας με σκοπό την ανταλλαγή πληροφοριών

Πληροφορία – Χρήστες -‐ Υπηρεσίες


5

¨ Πληροφορία¤ Φωνή¤ Ήχος¤ Γραφικά¤ Data¤ Κινούμενη εικόνα

¨ Χρήστες¤ Φυσικά πρόσωπα¤ Συσκευές ¤ Προγράμματα

¨ Υπηρεσίες¤ Τηλεφωνία (κινητή, σταθερή), fax

¤ Ραδιοφωνία, τηλεόραση

¤ Μεταφορά αρχείων¤ Τραπεζικές συναλλαγές

¤ Εμπόριο

Σε τι χρειάζεται ένα δίκτυο


6

¨ Η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ δύο τερματικών Α και Β μπορεί να γίνει με ζεύξη σημείου προς σημείο, η οποία τα συνδέει μόνιμα

¨ Ερωτήματα:¤ Ποιο είναι το φυσικό μέσο μετάδοσης;¤ Κάθε πότε στέλνονται δεδομένα;¤ Ποια μορφή έχουν τα δεδομένα;¤ Τι γίνεται όταν υπάρχουν περισσότερα τερματικά;

Αποστολή δεδομένων


7

¨ Μια τερματική συσκευή στέλνει δεδομένα:¤ έχει δεδομένο πλήθος bytes

που επιθυμεί να αποστείλει¤ τa χωρίζει σε μικρότερα

κομμάτια μήκους L bits το καθένα

¤ τα μεταδίδει στο δίκτυο με ρυθμό μετάδοσης Rn ο μέγιστος υποστηριζόμενος ρυθμός μετάδοσης καλείται χωρητικότητα της ζεύξης

R: ρυθμός μετάδοσης ζεύξηςτερματική συσκευή

12

δυο πακέτα, L bits καθένα

καθυστέρηση μετάδοσης πακέτου = χρόνος που χρειάζεται να μεταδοθεί πακέτο L bits στη ζεύξη = L (bits) / R (bits/sec)

Πρωτόκολλα


8

¨ Τα πρωτόκολλα είναι η «γλώσσα επικοινωνίας» μεταξύ των «μηχανών» που αποτελούν το Internet

¨ Τα πρωτόκολλα ορίζουν τη μορφή και την αλληλουχία των μηνυμάτων που στέλνονται και λαμβάνονται μεταξύ των δικτυακών οντοτήτων καθώς και τις ενέργειες που εκτελούνται με την αποστολή και λήψη

¨ Το σύνολο των επικοινωνιών στο Internet πραγματοποιείται βάσει πρωτοκόλλων

Πρωτόκολλα


9

¨ Ανθρώπινο πρωτόκολλο vs. δικτυακό πρωτόκολλο

Hi

Hi

Got thetime?2:00

TCP connectionresponse

<file>time

TCP connectionrequest

Get http://www.awl.com/kurose-ross

Κλιμάκωση


10

¨ Τι συμβαίνει όταν έχουμε περισσότερα του ενός τερματικά;

• Για Ν τερματικά απαιτούνται Ν(Ν-‐1)/2 γραμμές

• Χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα το πολύ Ν/2 ζεύξεις

Κλιμάκωση


11

¨ Για μεγάλο αριθμό τερματικών δεν είναι δυνατό να υπάρχει ζεύξη από σημείο προς σημείο ανάμεσα σε κάθε ζεύγος τερματικών¤ απαγορευτικό κόστος, κατασπατάληση πόρων

¨ Κλιμακώσιμη (scalable) λύση¤ Υπάρχουν δύο τύποι συσκευών

n τερματικές συσκευές (hosts, σταθμοί)n ενδιάμεσοι κόμβοι (μεταγωγείς, δρομολογητές)

¤ Οι ενδιάμεσοι κόμβοι δεν παράγουν πληροφορία!n Οι κόμβοι στοχεύουν στη μεταφορά πληροφορίας από μια τερματική συσκευή σε μια άλλη

Μεταγωγή


12

¨ Ανάγκη για από κοινού χρήση των πόρων του δικτύου

¨ Λύση: Δίκτυο με μεταγωγή¤ Κάποιες φορές παίρνει πόρους η πλευρά «Α»¤ Κάποιες φορές παίρνει πόρους η πλευρά «Β»¤ Οι εσωτερικοί κόμβοι λειτουργούν ως «κόμβοι μεταγωγής»

Μεταγωγή


13

¨ Ταξινόμηση δικτύων με βάση τον τρόπο που οι κόμβοι ανταλλάσσουν την πληροφορία

Μεταγωγή κυκλώματος


14

1. Η πηγή εγκαθιστά πρώτα μια σύνδεση (κύκλωμα) προς τον προορισμό

¤ Κάθε κόμβος μεταγωγής κατά μήκος της διαδρομής αποθηκεύει πληροφορία για τη σύνδεση (και εκχωρεί πόρους)

2. Η πηγή στέλνει την πληροφορία σε αυτό το κύκλωμα¤ Δεν χρειάζεται να συμπεριλαμβάνει τη διεύθυνση

προορισμού σε αυτήν την πληροφορία καθώς οι κόμβοι μεταγωγής ορίζουν τη διαδρομή

3. Γίνεται υποχρεωτική απόλυση της σύνδεσης μετά το πέρας της επικοινωνίας



15



16

¨ Πλεονεκτήματα¤ Γρήγορη και απλή μεταφορά της επικοινωνίας μετά την εγκατάσταση του κυκλώματος

¤ Προβλέψιμη επίδοση¤ Εγγυημένο εύρος ζώνης

¨ Μειονεκτήματα¤ Πολλές χρονικές περίοδοι αδράνειας¤ Αδυναμία αποτελεσματικής αντιμετώπισης της εκρηκτικής (bursty) κίνησης

¤ Ανάγκη χρήσης πολλαπλών κυκλωμάτων για χρήστες με διαφορετικές απαιτήσεις εύρους ζώνης



17

Υλοποίηση μεταγωγής κυκλώματος


18

FDMΠολυπλεξίαΔιαίρεσης Συχνότητας

συχνότητα

χρόνοςTDMΠολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου

συχνότητα

χρόνος

4 χρήστεςΠαράδειγμα:

Μεταγωγή πακέτου


19

¨ Η πληροφορία στέλνεται ως σύνολο από σχηματισμένες ακολουθίες bit, τα «πακέτα», που έχουν την ακόλουθη γενική μορφή

¨ Κάθε πακέτο «ταξιδεύει» στο δίκτυο από κόμβο σε κόμβο ακολουθώντας κάποια διαδρομή

¨ Σε κάθε κόμβο λαμβάνεται όλο το πακέτο, αποθηκεύεται προσωρινά και προωθείται στον επόμενο κόμβο (store-and-forward)

Header Data Trailer

Μεταγωγή πακέτου – Στατιστική πολυπλεξία


20

• Οι κόμβοι μεταγωγής κρίνουν ποια είσοδος θα εξυπηρετηθεί• Οι ζεύξεις δεν είναι ποτέ αδρανείς όταν υπάρχει κίνηση (καλή απόδοση)

Μεταγωγή πακέτου – Store-and-forward


21

¨ Απαιτούνται L/R δευτερόλεπτα για να μεταδοθεί πακέτο μήκους L bits στη ζεύξη των R bps

¨ Ολόκληρο το πακέτο πρέπει να φθάσει στο router προτού μεταδοθεί στην επόμενη ζεύξη

πηγήR bps προορισμός

123

L bitsανά πακέτο

R bps

¨ Αριθμητικό παράδειγμα για ένα βήμα¤ L = 7.5 Mbits

¤ R= 1.5 Mbps¤ Καθυστέρηση μετάδοσης (σε ένα

βήμα) = 5 sec

Μεταγωγή πακέτου – Καθυστέρηση αναμονής – Απώλειες


22

¨ Αν ο ρυθμός άφιξης (σε bits) υπερβαίνει τη χωρητικότητα μιας ζεύξης (για μια χρονική περίοδο)¤ τα πακέτα θα περιμένουν στην ουρά να μεταδοθούν¤ ενδέχεται να υπάρχει απώλεια πακέτων (αν γεμίσει ο

buffer) του κόμβου

A

B

R = 100 Mb/s

R = 1.5 Mb/s D

Eουρά πακέτων στην έξοδο

Μεταγωγή πακέτου vs. μεταγωγή κυκλώματος


23

¨ Παράδειγμα:¤ έχουμε ζεύξη χωρητικότητας 1

Mbps¤ κάθε χρήστης μεταδίδει 100 Kbps

όταν είναι ενεργός¤ κάθε χρήστης είναι ενεργός στο

10% του χρόνου

¨ Μεταγωγή κυκλώματος¤ εξυπηρέτηση 10 χρηστών

¨ Μεταγωγή πακέτου¤ Με 35 χρήστες η πιθανότητα

περισσότεροι από 10 από αυτούς να είναι ταυτόχρονα ενεργοί είναι μικρότερη από 0.0004

Nχρήστες

1 Mbps ζεύξη

Τα 4 είδη καθυστέρησης των πακέτων

¨ Καθυστέρηση επεξεργασίας κόμβου (dproc: nodal processing)¤ έλεγχος σφαλμάτων bit¤ προσδιορισμός της ζεύξης όπου

πρέπει να προωθηθεί το πακέτο (ζεύξη εξόδου)

¤ συνήθεις τιμές: < msec

¨ Καθυστέρηση επί της ουράς (dqueue: queueing delay)¤ χρόνος αναμονής στη ζεύξη

εξόδου μέχρι την αποστολή¤ εξαρτάται από το επίπεδο

φόρτου του δρομολογητή

24


A

B

propagation

transmission

nodalprocessing queueing

dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop

Τα 4 είδη καθυστέρησης των πακέτων

¨ Καθυστέρηση μετάδοσης (dtrans: transmission delay)¤ L: μήκος πακέτου σε bits¤ R: εύρος ζώνης της ζεύξης σε

bps¤ dtrans = L/R

¨ Καθυστέρηση διάδοσης (dprop: propagation delay)¤ d: μήκος της φυσικής ζεύξης¤ s: ταχύτητας διάδοσης στο

φυσικό μέσον (~2x108 m/sec)¤ dprop = d/s

25


A

B

propagation

transmission

nodalprocessing queueing

dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop

traffic intensity = aL/R

aver

age

que

uein

gde

lay

Καθυστέρηση επί της ουράς

¨ R: εύρος ζώνης ζεύξης (bps)¨ L: μήκους πακέτου (bits)¨ a: μέσος ρυθμός άφιξης¨ Ο λόγος aL/R καλείται

ένταση κίνησης¤ Αν aL/Rà 0, τότε η μέση

καθυστέρηση στην ουρά είναι μικρή

¤ Αν aL/R à 1, τότε η μέση καθυστέρηση στην ουρά είναι μεγάλη

¤ Αν aL/R > 1, τότε καταφθάνουν περισσότερα πακέτα από όσα μπορούν να εξυπηρετηθούν, δηλ. η μέση καθυστέρηση είναι άπειρη

26


aL/R à 0

aL/R à 1

Απώλεια πακέτων

¨ Η ουρά (δηλ. ο buffer) σε κάθε ζεύξη ενός δρομολογητή έχει πεπερασμένη χωρητικότητα

¨ Ένα πακέτο που καταφθάνει σε γεμάτη ουρά χάνεται (λέμε ότι «απορρίπτεται»)

¨ Το πακέτο που χάνεται μπορεί είτε να επαναμεταδοθείαργότερα από τον προηγούμενο κόμβο ή από την πηγή των πακέτων είτε να μην επαναμεταδοθεί καθόλου

27


A

B

packet being transmitted

packet arriving tofull buffer is lost

buffer (waiting area)

Διεκπεραιωτικότητα ή ρυθμαπόδοση (throughput)


28

¨ Διεκπεραιωτικότηταή ρυθμαπόδοση (throughput) είναι ο ρυθμός (σε bps) με τον οποίο μεταφέρονται τα bits από τον αποστολέα στον παραλήπτη ¤ στιγμιαία (instantaneous): ρυθμός μια δεδομένη χρονική στιγμή

¤ μέση (average): ρυθμός σε μια χρονική περίοδο

ο διακομιστής στέλνει bits

(ρευστό) στη ζεύξη (σωλήνα)

σωλήνας που μπορεί να μεταφέρει ρευστό με ρυθμό Rs bits/sec

σωλήνας που μπορεί να μεταφέρει ρευστό μερυθμό Rc bits/sec

Διεκπεραιωτικότητα ή ρυθμαπόδοση (throughput)


29

¨ Αν Rs < Rc ποιο είναι το μέσο throughput απ’ άκρο εις άκρο;

¨ Αν Rs > Rc ποιο είναι το μέσο throughput απ’ άκρο εις άκρο;

Rs bits/sec Rc bits/sec

Rs bits/sec Rc bits/sec

Η ζεύξη που περιορίζει το μέσο απ’ άκρο εις άκρο throughput καλείται bottleneck (ζεύξη συμφόρησης)

Throughput – Γενικό σενάριο


30

¨ Έστω ότι n ταυτόχρονες συνδέσεις ισομοιράζονται τη ζεύξη κορμού των R bits/sec¤ Το throughput κάθε μεμονωμένης σύνδεσης είναι min(Rc, Rs, R/n)

¨ Πρακτικά, το bottleneck μπορεί να δημιουργείται είτε από τη ζεύξη κορμού (R) είτε από τις ζεύξεις πρόσβασης (Rc, Rs)

Rs

Rs

Rs

Rc

Rc

Rc

R

Στρώματα πρωτοκόλλων


31

¨ Τα δίκτυα είναι πολύπλοκα και απαρτίζονται από πολλά μέρη¤ τελικοί κόμβοι¤ δρομολογητές¤ ζεύξεις διαφόρων ειδών¤ εφαρμογές¤ πρωτόκολλα¤ υλικό και λογισμικό

Πώς μπορεί να οργανωθεί η δομή ενός δικτύου;

Οργάνωση ενός αεροπορικού ταξιδιού


32

¨ Σειρά βημάτων

εισιτήριο (αγορά)

αποσκευές (παράδοση)

πύλες (επιβίβαση)

διάδρομος (απογείωση)

δρομολόγηση αεροπλάνου

εισιτήριο (παράπονα)

αποσκευές (παραλαβή)

πύλες (αποβίβαση)

διάδρομος (προσγείωση)



Διαστρωμάτωση των λειτουργιών μιας αεροπορικής γραμμής


33

¨ Στρώματα ή επίπεδα (layers): Κάθε στρώμα υλοποιεί μια υπηρεσίαβάσει της δικής του λειτουργικότητας και στηριζόμενο στις λειτουργίες που προσφέρει το από κάτω στρώμα

εισιτήριο (αγορά)αποσκευές (παράδοση)

πύλες (επιβίβαση)

διάδρομος (απογείωση)δρομολόγηση αεροπλάνου

αεροδρόμιοαναχώρησης

αεροδρόμιοάφιξης

ενδιάμεσα κέντρα ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας



εισιτήριο (παράπονα)

αποσκευές (παραλαβή)

πύλες (αποβίβαση)

διάδρομος (προσγείωση)δρομολόγηση αεροπλάνου

εισιτήριο

αποσκευές

πύλη

απογείωση/προσγείωση


Διαστρωμάτωση


34

¨ Η διαστρωμάτωση είναι απαραίτητη σε πολύπλοκα συστήματα¤ η σαφής δομή επιτρέπει τον προσδιορισμό των σχέσεων των διαφόρων συνιστωσών του πολύπλοκου συστήματος

¤ η διάκριση σε ξεχωριστά τμήματα διευκολύνει τη συντήρηση και ενημέρωση του συστήματοςn η αλλαγή της υλοποίησης στην υπηρεσία ενός στρώματος δεν επηρεάζει το υπόλοιπο σύστημα

Στοίβα IP


35

¨ Η στοίβα πρωτοκόλλων του Διαδικτύου (Internet Protocol stack – IP stack) περιλαμβάνει τα εξής στρώματα:¤ εφαρμογής (application), με σκοπό την υποστήριξη

δικτυακών εφαρμογών (π.χ. FTP, SMTP, HTTP)¤ μεταφοράς (transport), με σκοπό τη μεταφορά

δεδομένων μεταξύ διεργασιών (κυρίως, TCP καιUDP)

¤ δικτύου (network), για τη δρομολόγηση πακέτων από τον κόμβο προέλευσης στον κόμβο προορισμού (IP, routing protocols)

¤ ζεύξης δεδομένων (link), για τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ γειτονικών δικτυακών στοιχείων (π.χ. Ethernet, WiFi, PPP)

¤ φυσικό (physical), για τη μετάδοση των bits πάνω στο φυσικό μέσο (ενσύρματο ή ασύρματο)

application

transport

network

link

physical

Μοντέλο αναφοράς ISO/OSI


36

¨ Διαθέτει δύο επιπλέον επίπεδα: ¤ παρουσίασης (presentation), με σκοπό να επιτρέπει στις εφαρμογές να ερμηνεύουν τη σημασία των δεδομένων (π.χ. χρησιμοποιώντας κρυπτογράφηση, συμπίεση, άλλες συμβάσεις)

¤ συνόδου (session), με σκοπό το συγχρονισμό, τον έλεγχο και τηνανάκτηση δεδομένων

¨ Η IP στοίβα δεν περιλαμβάνει αυτά τα στρώματα¤ εφόσον χρειάζονται, οι υπηρεσίες αυτές πρέπει να υλοποιούνται από το στρώμα εφαρμογής

application

presentationsession

transportnetwork

linkphysical

Κανόνες επικοινωνίας


37

Αντιστοίχιση βασικών πρωτοκόλλων σε στρώματα


38

Ενθυλάκωση39

¨ Μ: Μήνυμα (Message)

¨ Hi: Επικεφαλίδα (Header) του στρώματος i

sourceapplicationtransportnetworklink

physical

HtHn M

segment Ht

datagram

destinationapplicationtransportnetworklink

physicalHtHnHl M

HtHn M

Ht M

M

networklink

physical

linkphysical

HtHnHl M

HtHn M

HtHn M

HtHnHl M

router

switch

message M

Ht M

Hn

frame

Ενθυλάκωση και επικεφαλίδες


40

ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ακ. Έτος 2013-14

-2-

http://www.networksorcery.com/enp επιλέγοντας από το menu στα αριστερά τον υπερσύνδεσμο “IP protocol suite”.

Δεδομένα

ΔεδομέναTCP/UDP

ΕπικεφαλίδαTCP/UDP

ΕπικεφαλίδαIP

CRCΕπικεφαλίδαπλαισίου

Δεδομένα IP

Δεδομένα πλαισίου

Παρατηρείστε όμως ότι, από λειτουργικής πλευράς, η αντιστοιχία των πρωτοκόλλων TCP/IP σε στρώματα κατά OSI δεν είναι προφανής και άμεση. Αυτό συμβαίνει διότι το TCP/IP προηγήθηκε χρονικά του μοντέλου OSI. Για παράδειγμα, η λειτουργία του πρωτοκόλλου ARP, αυτή της ανεύρεσης διευθύνσεων Ethernet, δεν αφορά τη μετάδοση πακέτων από το ένα άκρο του δικτύου στο άλλο και για αυτό, κατά OSI, βρίσκεται στο στρώμα ζεύξης δεδομένων, ενώ αντίθετα θεωρείται πρωτόκολλο του στρώματος δικτύου στο Internet, επειδή τα δεδομένα του ARP ενθυλακώνονται απ’ ευθείας σε πλαίσια Ethernet. Στο σχήμα της επόμενης σελίδας, για λόγους πληρότητας, παρουσιάζεται η αντιστοίχηση μερικών βασικών πρωτοκόλλων του Internet στα στρώματα του μοντέλου αναφοράς OSI.

Στρώμα δικτύου

Πρωτόκολλαδρομολόγησης

PIM

OSPF

RIP

Στρώμα εφαρμογής

Στρώμα ζεύξης δεδομένων

IP

ARP Ethernet

Κάρτα δικτύου

Στρώμα μεταφοράςTCP UDP

SNMPFTP DNSHTTP

ICMP

IGMP

ping Telnet

DHCP

RARP

BGP

Στο υπόλοιπο του κειμένου θα θεωρούμε την ιεραρχία πρωτοκόλλων σύμφωνα με τη σουίτα TCP/IP. Για διάκριση των μονάδων πληροφορίας ανά στρώμα της ιεραρχίας αυτής, στη συνέχεια, θα αποκαλούμε “πλαίσιο” τη μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου του στρώματος ζεύξης δεδομένων, “πακέτο” τη μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου του στρώματος δικτύου, “τεμάχιο” ή

Άσκηση -‐ Ενθυλάκωση


41

¨ Μια εφαρμογή που τρέχει στον υπολογιστή μας παράγει μήνυμα επιπέδου εφαρμογής μήκους 1000 bytes, το οποίο επιθυμούμε να μεταδοθεί σε κάποιον προορισμό. Η επικεφαλίδα του χρησιμοποιούμενου πρωτοκόλλου στρώματος μεταφοράς είναι 28 bytes. Η επικεφαλίδα του πρωτοκόλλου στρώματος δικτύου είναι 20 bytes και η επικεφαλίδα του στρώματος ζεύξης δεδομένων είναι 14 bytes. Λόγω περιορισμών στο επίπεδο δικτύου επιτρέπεται η μεταφορά πακέτων μέγιστου μήκους 250 bytes και ελάχιστου μήκους 64 bytes. Πόσα bytes τελικά λαμβάνονται συνολικά από τον παραλήπτη; Ποια είναι η επιβάρυνση (overhead) λόγω ενθυλάκωσης;



42

1000 bytes

1000 bytes28

bytes

230bytes

20bytes

230bytes

20bytes

230bytes

20bytes

230bytes

20bytes

108bytes

20bytes

250bytes

14bytes

250bytes

14bytes

250bytes

14bytes

250bytes

14bytes

128bytes

14bytes

Στρώμα Εφαρμογής

Στρώμα Δικτύου

Στρώμα Ζεύξης Δεδομένων

Στρώμα Μεταφοράς



43

¨ Στρώμα εφαρμογής: 1000 bytes¨ Στρώμα μεταφοράς: 28 bytes header + 1000 bytes data =

1028 bytes¨ Στρώμα δικτύου: 4*(20 bytes header + 230 bytes data) + (20

bytes header + 108 bytes data) = 1128 bytes¤ Θέλουμε να μεταφέρουμε 1028 bytes σε πακέτα 250 bytes όπου το πεδίο δεδομένων

μεταφέρει έως 230 bytes. Άρα 1028 = 4*230 + 108

¨ Στρώμα ζεύξης δεδομένων: 4*(14 bytes header + 250 bytes data) + (14 bytes header + 128 bytes data) =1198 bytes

¨ Απ: Συνολικά ο παραλήπτης έλαβε 1198 bytes¨ Απ: Το overhead λόγω ενθυλάκωσης είναι 198/1000 = 0.198 =

19.8%

Τι είναι το Internet?


44

¨ εκατομμύρια συνδεδεμένων υπολογιστικών συσκευών: ¤ hosts = end systems¤ εκτελούμενες δικτυακές εφαρμογές

¨δίαυλοι επικοινωνίας¤ χαλκός, οπτικές ίνες, ασύρματες ζεύξεις, δορυφορικές ζεύξεις

¤ ρυθμός μετάδοσης: εύρος ζώνης

ενσύρματεςζεύξεις

ασύρματες ζεύξεις

δρομολογητής / router

δίκτυο κινητών επικοινωνιών

παγκόσμιος ISP

τοπικόςISP

οικιακόδίκτυο

δίκτυο οργανισμού

smartphone

PC

εξυπηρετητής/serverlaptop

Τι είναι το Internet?


45

¨ Το Internet είναι το «δίκτυο των δικτύων»¤ Πλήθος διασυνδεδεμένων

ISPs (Internet Service Providers)

¤ Η αποστολή/λήψη μηνυμάτων ελέγχεται από πρωτόκολλα

¨ Πρότυπα για το Internet¤ RFC: Request for Comments¤ IETF: Internet Engineering Task

Force



τοπικόςISP



Τι είναι το Internet? – Οι υπηρεσίες


46

¨ Υποδομή που παρέχει υπηρεσίες σε εφαρμογές¤ Web, VoIP, email, παιχνίδια, κοινωνικά δίκτυα

¨ Παρέχει προγραμματιστικές διεπαφές στις εφαρμογές¤ τρόποι «σύνδεσης» στο

Internet για την αποστολή και λήψη μηνυμάτων

¤ παρέχει επιλογές υπηρεσίες, παρόμοιες με αυτές του συμβατικού ταχυδρομείου



τοπικόςISP



Δομή δικτύων


47

¨ άκρα δικτύου¤ hosts: πελάτες και εξυπηρετητές

¨ δίκτυα πρόσβασης, φυσικά μέσα¤ ενσύρματες, ασύρματες ζεύξεις επικοινωνίας

¨ κορμός δικτύου¤ διασυνδεδεμένοι δρομολογητές

¤ δίκτυο δικτύων



τοπικόςISP



Δίκτυο πρόσβασης – DSL


48

¨ χρήση της υπάρχουσας τηλεφωνικής γραμμής¨ τα δεδομένα κατευθύνονται στο Internet μέσω της υπάρχουσας τηλεφωνικής

γραμμής¨ η φωνή κατευθύνεται στο δίκτυο τηλεφωνίας μέσω της υπάρχουσας

τηλεφωνικής γραμμής

δίκτυο κορμού

ISP

τηλεφωνικό δίκτυο

DSLAM

φωνή και δεδομένα που μεταδίδονταισε διαφορετικές συχνότητες

πάνω από αποκλειστική γραμμήπρος το δίκτυο κορμού

DSLmodem

splitter

DSL πολυπλέκτηςπρόσβασης

Ταχύτητες DSL


49

¨ SDSL (Symmetric digital subscriber line) – Ίδιος ρυθμός δεδομένων ανά κατεύθυνση¤ 192Kbps έως 2.36Mbps

¨ ADSL (Asymmetric digital subscriber line) –Διαφορετικός ρυθμός δεδομένων ανά κατεύθυνση¤ ADSL2 – Downlink: έως 12Mbps, Uplink: έως 3.5Mbps¤ ADSL2+ – Downlink: έως 24Mbps, Uplink: έως 3.5Mbps¤ VDSL – Downlink: έως 52Mbps, Uplink: έως 16Mbps

Καλωδιακό δίκτυο


50

¨ Υβριδικό οπτικό-‐ομοαξονικό δίκτυο¤ – Uplink: έως 30Mbps, Downlink: έως 2Mbps

cablemodem

splitter

…

CMTS

ISP

cable modemtermination system

δεδομένα, τηλεοπτικό πρόγραμμαπου μεταδίδεται

σε διαφορετικές συχνότητες επίδιαμοιραζόμενουκαλωδιακού

δικτύου

Οικιακό δίκτυο


51

modem

router, firewall, NAT

ενσύρματο Ethernet (100 Mbps)

ασύρματο σημείο πρόσβασης (54

Mbps)

ασύρματες συσκευές

Εταιρικό δίκτυο


52

¨ Χρησιμοποιείται συχνά σε πανεπιστήμια, εταιρείες, δημόσιους φορείς κτλ.¨ Ρυθμοί μετάδοσης της τάξης των 10Mbps, 1Gbps, 10Gbps

Ethernet switch

εταιρικοί mail,web servers

εταιρικός router

εταιρική ζεύξη με τονISP (Internet)

Δίκτυα ασύρματης πρόσβασης


53

¨ Το διαμοιραζόμενο δίκτυο ασύρματης πρόσβασης συνδέει τους τελικούς κόμβους με το δρομολογητή

¨ Ασύρματα τοπικά δίκτυα (WLANs)¤ 802.11b/g

n εντός κτιρίου: 35m, εξωτερικά: 100mn έως 54 Μbpsn 2.4GHz

¤ 802.11nn εντός κτιρίου: 70m, εξωτερικά: 200mn έως 600 Μbpsn 2.4GHz και 5GHz

¨ Ασύρματα δίκτυα ευρείας κάλυψης¤ παρέχονται από τους παρόχους κινητής τηλεφωνίας

n έως μερικές δεκάδες kmn downlink έως 326 Μbps, uplink έως 86Μbpsn 2G, 3G, LTE, …

προς Internet

προς Internet

Φυσικό μέσο


54

¨ bit: «ταξιδεύει» μεταξύ ζευγών αποστολέα/παραλήπτη

¨ φυσική ζεύξη: το φυσικό μέσο μεταξύ αποστολέα/παραλήπτη

¨ ενσύρματα μέσα: χαλκός, ομοαξονικό καλώδιο, οπτική ίνα

¨ ασύρματο μέσο: αέρας, κενό

Ενσύρματα φυσικά μέσα


55

¨ Συνεστραμμένο ζεύγος¤ δύο μονωμένα χάλκινα καλώδια¤ category 5: 100Mbps, 1 Gbps Ethernet¤ category 6: 10 Gbps

¨ Ομοαξονικό καλώδιο¤ δύο ομόκεντροι χάλκινοι αγωγοί¤ αμφίδρομη μεταφορά¤ υποστήριξη ευρυζωνικότητας

n πολλαπλά κανάλια ανά καλώδιο¨ Οπτική ίνα

¤ μεταφέρει παλμούς φωτός (ένα bit/παλμό)¤ υποστήριξη υψηλών ταχυτήτων (εκατοντάδες

Gbps)¤ μικρό ποσοστό λαθών

n δεν είναι ευάλωτη σε ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο

Ασύρματο μέσο


56

¨ Μεταφορά ηλεκτρομαγνητικού σήματος

¨ Αμφίδρομη μεταφορά¨ Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος διάδοσης¤ ανάκλαση¤ παρεμβολή¤ απώλειες

¨ επίγειες μικροκυματικέςζεύξεις¤ έως 45 Mbps

¨ WLAN (π.χ. WiFi)¤ 802.11b/g έως 54Mbps

¨ δίκτυα ευρείας κάλυψης¤ 2G, 3G, LTE

¨ δορυφορικές ζεύξεις¤ Κbps έως 45Mbps¤ 270msec καθυστέρηση απ’ άκρο σε άκρο

ΔΊΚΤΥΑ’ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΏΝ– ΔΊΚΤΥΑ’ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΏΝ’ΚΑΙ’...

Documents

Transcript of ΔΊΚΤΥΑ’ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΏΝ– ΔΊΚΤΥΑ’ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΏΝ’ΚΑΙ’...