Ι. Δ. Αγγελόπουλος, PhD, Msc

Παρουσίαση με θέμα: "Ι. Δ. Αγγελόπουλος, PhD, Msc"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ι. Δ. Αγγελόπουλος, PhD, Msc
Τμήμα Αυτοματισμού ΤΕΙ Πειραιά Μάθημα: Δίκτυα Υπολογιστών Διδάσκων: Ι. Δ. Αγγελόπουλος, PhD, Msc Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

2 1-1. Εισαγωγικά Η διασύνδέση υπολογιστών σε τρόπο ώστε να μπορούν να ανταλλάσσουν πληροφορίες μεταξύ τους δημιουργεί ένα δίκτυο. Σήμερα τα δίκτυα δεδομένων επηρεάζουν κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα στην παραγωγή, διασκέδαση, εκπαίδευση Τα δεδομένα που ανταλλάσσονται είναι προγράμματα, φωνή, τραγούδια, εικόνες, βίντεο κλπ. Τα δίκτυα δεδομένων δημιουργούν νέες μορφές επικοινωνίας και οργάνωσης και δημιουργούν νέες υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας (π.χ. ηλεκτρονικό εμπόριο, τηλε-εκπαίδευση, διανομή ταινιών, τηλε-διάσκεψη κλπ. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

3 Τα πακέτα είναι μονάδες πληροφορίας που μπορούν να:
1-2. Δίκτυα πακέτων Τα δίκτυα δεδομένων λειτουργούν με μεταγωγή πακέτων σε αντίθεση με την παραδοσιακή τηλεφωνία που χρησιμοποιεί δίκτυα μεταγωγής κυκλωμάτων Τα πακέτα είναι μονάδες πληροφορίας που μπορούν να: αριθμηθούν (επιτρέποντας να γίνουν αντιληπτές απώλειες από ελλείποντες αριθμούς σειράς) ελεγχθούν για αλλοιώσεις bit με αλγόριθμους ανίχνευσης λαθών αναμεταδοθούν όταν διαπιστώνονται τα ανωτέρω πολυπλεχθούν στο ίδιο κανάλι για οικονομία Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

4 1-3. Βασικές έννοιες Χρόνος διάδοσης πακέτου (propagation time): Ο χρόνος που απαιτείται για να ταξιδέψει το σήμα από τον πομπό μέχρι τον δέκτη Χρόνος μετάδοσης πακέτου (transmiaaion time): Ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει η διαμόρφωση τόσες φορές όσα τα σύμβολα του πακέτου. Χρόνος αναμονής (queueing time): Τα πακέτα τοποθετούνται σε ταμιευτήρες (buffers) ενόσω αναμένουν την σειρά τους σε μεταγωγείς/δρομολογητές ή τερματικά Χρόνος επεξεργασίας (processing time): Ο χρόνος για την επεξεργασία της επικεφαλίδος και του πακέτου στους κόμβους και τα τερματικά Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

5 Τέλος, όταν ολοκληρωθεί η ροή, το κύκλωμα ξηλώνεται
1-4. Τεχνικές Μεταγωγής Στην μεταγωγή κυκλωμάτων πρέπει πρώτα να δημιουργηθεί ένα κύκλωμα από τον αποστολέα μέχρι τον παραλήπτη με προγραμματισμό των ενδιάμεσων κόμβων. Ακολουθεί η αποστολή πληροφορίας μέσω του έτοιμου κυκλώματος (χωρίς χρήση διεύθυνσης προορισμού) Τέλος, όταν ολοκληρωθεί η ροή, το κύκλωμα ξηλώνεται Στη μεταγωγή πακέτων (δεδομενογραμμάτων) δεν απαιτείται δημιουργία κυκλώματος. Κάθε πακέτο δρομολογείται αυτοτελώς (πρέπει να έχει πλήρη διεύθυνση) Στη υβριδική τεχνική μεταγωγής νοητών κυκλωμάτων, γίνεται εγκατάσταση νοητού κυκλώματος και μερική χρήση πεδίου διευθύνσεων προορισμού. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

6 2-1. Τυπικά στοιχεία δικτύου
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

7 2-2. Συνιστώσες δικτύων Τερματικές συσκευές (terminal equipment) συνήθως υπολογιστές ή τερματικά χαρακτήρων (πρβλ. τηλέφωνα). ΄Στα τοπικά δλικτυα συνηθίζεται και ο όρος σταθμοί Ζεύξεις (links). Οι ζεύξεις παρέχουν κανάλια επικοινωνίας βασισμένα σε ενσύρματα ή ασύρματα, οπτικά ή ηλεκτρικά μέσα. Περιλαμβάνουν τους τερματιστές γραμμής που βρίσκονται στα δύο άκρα μιας ζεύξης και περιέχουν τους πομποδέκτες και τα ηλεκτρονικά που εκτελούν τα πρωτόκολλα ζεύξης. Ενώνουν κόμβους μεταξύ τους καθώς και τερματικά προς στους κόμβους. Κόμβους (nodes) δηλ. μεταγωγείς (switches) ή δρομολογητές (routers). Είναι τα σημεία όπου επιλέγεται η διαδρομή του πακέτου. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

8 2-3. Αρχή λειτουργίας μεταγωγέα
Τα στοιχεία του μεταγωγέα διατάσσονται (ανοικτά-κλειστά) για την διάρκεια ζωής του κυκλώματος (στη μεταγωγή κυκλώματος) ή για κάθε πακέτο μόνο (στη μεταγωγή πακέτων ή νοητών κυκλωμάτων) Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

9 Η πολύπλεξη οδηγεί σε πολύ μεγάλη εξοικονόμηση πόρων.
2-4. Πολύπλεξη πακέτων Βασικό πλεονέκτημα των δικτύων πακέτων είναι η δυνατότητα πολύπλεξης, δηλ. η δυνατότητα στο ίδιο κανάλι να αποστέλλονται πακέτα με διαφορετικές προελεύσεις και προορισμούς όπως ακριβώς σε ένα αυτοκινητόδρομο συναντώνται αυτοκίνητα με διαφορετικές προελεύσεις και προορισμούς και συνταξιδεύουν μόνο σε ένα τμήμα διαδρομής Τα πακέτα διαχωρίζονται στο κόμβο βάσει των διαφορετικών διευθύνσεων που φέρουν και έτσι οδηγούνται στο σωστό προορισμό χωρίς την σπατάλη της αποκλειστικής χρήσης του καναλιού (όπως στα δίκτυα κυκλωμάτων). Η πολύπλεξη οδηγεί σε πολύ μεγάλη εξοικονόμηση πόρων. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

10 2-5. Σχηματική παράσταση πολυπλέκτη
A. Σχηματική αναλογία πολυπλέκτη πακέτων 4 εισόδων και Β. Σύμβολο πολυπλέκτη Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

11 Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

12 3-1. Μοντέλο στρωμάτωσης OSI
Η τυποποίηση είναι κεφαλαιώδους σημασίας στα δίκτυα ώστε να συνεργάζονται συσκευές διαφόρων κατασκευαστών Τα πρότυπα καλύπτουν κάθε λεπτομέρεια, ηλεκτρική, μηχανική, χρονισμού, κώδικα, κάθε σήματος βύσματος κλπ Ωστόσο ένα γενικό πρότυπο-ομπρέλλα που δίνει την γενική αρχιτεκτονική των δικτύων δεδομένων χωρίς να μπαίνει σε λεπτομέρειες είναι το μοντέλο OSI που ταξινομεί όλες τις λειτουργίες των δικτύων σε 7 στρώματα (ιδέ επόμενο σχήμα) Η κάθε οντότητα δικτύου παρέχει υπηρεσίες στο άνω ευρισκόμενο στρώμα και εκτελεί ένα πρωτόκολλο με την απέναντι ομότιμη οντότητα του ιδίου στρώματος Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

13 Physical transmission media
3-2. Τα 7 στρώματα OSI Presentation AP ‘X’ AP ‘Y’ Application Session Transport Network Data link Pysical AP data Data unit Data unit Data unit (1 field) F A C FCS Bits Outgoing frame construction Incoming frame reduction Physical TH NH SH PH AH Physical transmission media Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

14 3-3.Λειτουργίες κάθε στρώματος
1ο (φυσικό στρώμα). Αναλαμβάνει την αποστολή bits (δηλ. όταν αποστέλλει 1 ή 0 ο πομπός να αντιλαμβάνεται 1 ή 0 ο δέκτης). 2ο (στρώμα ζεύξης). Αναλαμβάνει την οριοθέτηση πακέτων, ανίχνευση & διόρθωση λαθών μετάδοσης, διαχείριση ζεύξης. 3ο (στρώμα δικτύου). Η κυριότερη λειτουργία του είναι η μεταγωγή (δρομολόγηση) 4ο (στρώμα μεταφοράς). Λειτουργεί μεταξύ των τερματικών σταθμών και ελέγχει για λάθη μετάδοσης ή μεταγωγής. 5ο (στρώμα συνόδου). Παρακολουθεί την εξέλιξη των ανταλλαγών πληροφορίας 6ο (στρώμα παρουσίασης). Χειρίζεται τις κωδικοποιήσεις πληροφορίας 7ο (στρώμα εφαρμογών). Χειρίζεται τις εφαρμογές, η ορθή λειτουργία των οποίων είναι ο λόγος ύπαρξης και των 6 άλλων στρωμάτων αλλά και όλου του δικτύου (π.χ. Web browsing, , ftp, tele-conferencing) Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

15 4-1. Φυσικό Στρώμα Το φυσικό στρώμα έχει αποστολή στην ψηφιακή μετάδοση να αποστέλλει σωστά τα δυαδικά ψηφία (bits) Δεν είναι ωστόσο εφικτό να σταλλούν σωστά το 100% των ψηφίων, αφού εμφανίζονται αναπόφευκτα σφάλματα λόγω θορύβου από διάφορα αίτια και μάλιστα πολλάκις τα σφάλματα είναι κατά ριπάς (burst errors) δηλ. αφορούν πολλά συνεχόμενα bits. Το ποσό των λανθασμένων επί του συνόλου των αποσταλλέντων ψηφίων λέγεται ρυθμός σφαλμάτων (bit error rate = BER) και αποτελεί τη χαρακτηριστικότερη παράμετρο του συστήματος μετάδοσης Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

16 Το στριμμένο ζευγάρι με BER περίπου 10-3-10-5
Το φυσικό στρώμα χρησιμοποιεί ποικιλία μέσων μετάδοσης . Τα κυριότερα είναι: Το στριμμένο ζευγάρι με BER περίπου Ασύρματες κινητές ζεύξεις με BER Ασύρματες κατευθυντικές ζεύξεις με BER Ομοαξονικές ζεύξεις με BER Οπτικές ζεύξεις με BER Υπηρεσίες φωνής και βίντεο αρκούνται σε BER 10-4, ωστόσο δεδομένα λογισμικού απαιτούν BER 10-15 Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

17 4-3. Baud-Bit rate Η μετάδοση των δεδoμένων γίνεται με αλλαγές στην διαμόρφωση της γραμμής (π.χ. αλλαγή τάσης ή συχνότητας ή φάσης). Κάθε διαμόρφωση αντιστοιχίζεται με ένα σύμβολο που μπορεί να είναι ένα bit (0 ή 1) ή συνδυασμός πολλών bit: Ο ρυθμός αλλαγής συμβόλων διαμόρφωσης στην γραμμή ονομάζεται baud rate. Αν κάθε bit συμπίπτει με ένα σύμβολο, τότε το bit rate ισούται με το baud Αν Χ bits αντιστοιχούν σε κάθε σύμβολο, τότε το bit rate ισούται Χ φορές το baud Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

18 4-3. Baud-Bit Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

19 Ο μορφότυπός του φαίνεται στην επόμενη διαφάνεια.
5-1. Στρώμα ζεύξης Το στρώμα ζεύξης έχει αποστολή να υλοποιεί αξιόπιστες ενδιάμεσες ζεύξεις, δηλ. οι οποίες ανιχνεύουν και διορθώνουν τα σφάλματα λόγω θορύβων του φυσικού στρώματος Το πιο διαδεδομένο πρωτόκολλο ζεύξης είναι το HDLC (High Level Data-Link Contol) με τις πολλές παραλλαγές του: SDLC, LAPB, LLC, PPP κλπ. Ο μορφότυπός του φαίνεται στην επόμενη διαφάνεια. Η σημαία οριοθετεί την αρχή και το τέλος των πλαισίων. Το πεδίο FCS (Frame Check Sequence) χρησιμεύει για ανίχνευση λαθών. Το πεδίο ελέγχου διεκπεραιώνει τις κύριες λειτουργίες. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

20 5-2. Πρωτόκολλο HDLC/LAPB
Το πεδίο ελέγχου χαρακτηρίζει τον τύπο πλαισίου ανάμεσα σε 3 πλαίσια: πληροφορίας (που περιέχουν το φορτίο χρήστη) επίβλεψης (που ελέγχουν τις λειτουργίες του πρωτοκόλλου) μη-αριθμημένα (για αρχικοποιήσεις ή έκτακτες καταστάσεις) Περιλαμβάνει αρίθμηση πλαισίων με το N(S) για ανίχνευση απωλειών πλαισίων και επιστροφή επιβεβαιώσεων ότι τα πλαίσια έφθασαν κανονικά με το N(R) Τα Bit SS κωδικοποιούν 3 τύπους πλαισίων επίβλεψης: RR (Receiver Ready) RNR (Receiver Not Ready) REJ (Reject) Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

21 5-3. Φόρμα HDLC/LAPB Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

22 5-3. Διόρθωση λαθών Όταν το FCS ανιχνεύει αλλοίωση πλαισίου, το πλαίσιο απορρίπτεται, αλλιώς το πλαίσιο επιβεβαιώνεται στέλνοντας τον αριθμό του στο πεδίο N(R) κάποιου πλαισίου που κινείται κατά την άλλη κατεύθυνση. Εάν γίνει αντιληπτή απώλεια (π.χ. αφιχθεί το επόμενο N(S), τότε ο δέκτης στέλνει REJ με τον ελλείποντα αριθμό N(S) και ο πομπός ξαναστέλνει το πλαίσιο Ομοίως εάν μετά κάποιο χρόνο Τ1 δεν έχει έλθει επιβεβαίωση, το πλαίσιο ξαναστέλνεται ως απωλεσθέν. Με αυτό τον τρόπο το HDLC μπορεί να ελαττώσει το BER (π.χ. πάνω από ένα φυσικό στρώμα με BER=10-5 να επιτύχει τελικό BER =10-12. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

23 5-4. Παράθυρο ολίσθησης Μια απλή τακτική για αξιόπιστη ζεύξη είναι η STOP&WAIT: με την αποστολή ενός πλαισίου ο πομπός περιμένει την επιβεβαίωση πριν στείλει το επόμενο. Η τακτική αυτή είναι απλή αλλά δεν είναι αποδοτική. Για καλύτερη απόδοση το HDLC χρησιμοποιεί άλλη τακτική και συνεχίζει να στέλνει μέχρι Ν πλαίσια χωρίς να περιμένει επιβεβαιώσεις. Α τακτική αυτή λέγεται GO-BACK-N, διότι εάν τελικά δεν υπάρξει επιβεβαίωση πρέπει να ξανασταλούν Ν πλαίσια. Εάν ωστόσο έρχονται επιβεβαιώσεις, προχωρά στην αποστολή περαιτέρω πλαισίων χωρίς να ξεπερνά ένα παράθυρο W (όπου W>ή=Ν) ανεπιβεβαίωτων πλαισίων. Επειδή οι δύο αριθμοί Ν(S) και N(R) ολισθαίνουν χωρίς η διαφορά τους να ανοίγει πάνω από W (αν και μπορεί να κλείνει μέχρι 0), ο μηχανισμός λέγεται παράθυρο ολίσθησης και δίνεται σχηματικά στο προηγούμενο σχήμα. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

24 5-5. Μηχανισμός παραθύρου
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

25 Στις επόμενες διαφάνειες φαίνονται 4 συνήθη σενάρια ζεύξης:
6-1. Σενάρια ζεύξης Στις επόμενες διαφάνειες φαίνονται 4 συνήθη σενάρια ζεύξης: Το πρώτο αφορά μια ομαλή ανταλλαγή Το δεύτερο περιλαμβάνει ένα σφάλμα μετάδοσης που προκαλεί επαναποστολή του βλαβέντος πλαισίου Το τρίτο περιέχει ανάκαμψη από κατάσταση απασχολημένου τερματικού (Busy terminal) που έστειλε RNR Το τέταρτο περιέχει ανάκαμψη με εκπνοή χρονιστή Σημ. Το I συμβολίζει πλαίσιο πληροφορίας (Information) με αριθμούς N(S) και N(R), Τα SABM, UA, DISC είναι μη-αριθμημένα πλαίσια Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

26 6-2. Σενάρια χωρίς/με σφάλμα
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

27 6-3. Σενάρια (συνέχεια) Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

28 6-4. Αποδοτικότητα ζεύξεων
(2-1) Η παροχέτευση (throughput) μας λέει πόση κίνηση περνά από τη μια άκρη στην άλλη ανά μονάδα χρόνου και μετριέται σε bits/sec. Η ονομαστική ρυθμοδότηση (bit rate) μιας ζεύξης ή αλλιώς χωρητικότητα (capacity) της ζεύξης ορίζεται από τον ρυθμό λειτουργίας των πομποδεκτών σε bits/sec Χρησιμοποιούν τις ίδιες μονάδες Η απόδοση του πρωτοκόλλου GO-BACK-N υπολογίζεται χονδρικά με τους τύπους: (Ο υπολογισμός εξηγείται με το σχήμα της επόμενης διαφάνειας Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

29 6-5. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

30 6-6. Αποδοτικότητα go-back-N

31 6-6Β. Αποδοτικότητα Sel.Repeat

32 7-1. Τοπικά Δίκτυα (LAN) Σε κοντινές αποστάσεις μπορούν να εφαρμοσθούν ειδικές τεχνικές δικτύωσης που δίδουν υψηλές ταχύτητες με χαμηλό κόστος και που είναι ανεφάρμοστες σε μεγάλες αποστάσεις. Τα δίκτυα που εκμεταλλεύονται την γειτνίαση σταθμών ονομάζονται τοπικά δίκτυα (LAN-Local Area Networks). Τα τοπικά δίκτυα συνήθως εφαρμόζουν μερισμό του μέσου ανάμεσα σε πολλούς χρήστες. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούν μια ειδική κατηγορία πρωτοκόλλων ελέγχου πρόσβασης στο μέσον (MAC-Medium Access Control) Τυποποιημένες τεχνικές ΤΔ είναι το Token ring, token bus, αλλά η πιο διαδεδομένη είναι το Ethernet που είναι σχεδόν ίδιο με το πρότυπο IEEE802.3 και το MAC του ανήκει στην οικογένεια Aloha Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

33 7-2. Τοπικά Δίκτυα (LAN) Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής High level I/F
OSI 802.1 802.2 802.3 CSMA\CD BUS BASE& BROAD BAND Ανώτερα Επίπεδα LLC MAC Physical 802.4 802.5 BASE & BASE TOKEN RING Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

34 7-3. Ethernet Το πρωτόκολλο MAC του Ethernet που καθορίζει ποιος σταθμός έχει δικαίωμα να στείλει πλαίσιο στο κοινό μέσο μετάδοσης λειτουργεί ως εξής: Βήμα 1: Αφουγκράσου το μέσο και εάν είναι ελεύθερο στείλε. Αλλιώς πήγαινε στο βήμα 2 Βήμα 2: Εάν το μέσο είναι κατειλημμένο συνέχισε την ακρόαση μέχρι να ελευθερωθεί και τότε στείλε αμέσως. Βήμα 3: Εάν ανιχνεύσεις σύγκρουση, μετάδωσε το σήμα jamming και μετά παύσε κάθε μετάδοση. Βήμα 4: Μετά την ολοκλήρωση της μετάδοσης του σήματος jamming εκτέλεσε τον αλγόριθμο της εκθετικής οπισθοδρόμησης για να προσδιορίσεις ένα τυχαίο χρόνο αναμετάδοσης μετά την εκπνοή του οποίου πήγαινε στο βήμα 1 (για να επιχειρήσεις μετάδοση εξ αρχής). Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

35 7-4. Μορφότυπος Ethernet Ο μορφότυπος του Ethernet φαίνεται κατωτέρω.
Το προοίμιο χρησιμοποιείται για συγχρονισμό του δέκτη. To SFD (Start Frame Delimiter) οριοθετεί την αρχή / ευθυγραμμίζει τα byte Ακολουθούν οι διευθύνσεις MAC Το μήκος του πλαισίου (μεταβλητό) Οι πληροφορίες Το έρμα που στρογγυλεύει τα byte σε πολλαπλάσιο του 4 To Frame Check Sequence για ανίχνευση λαθών ΠΡΟΟΙΜΙΟ PREAMBLE 7 SFD 1 ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΠΡΟΟΡΙΣΜΟΥ 2 ή 6 ΔΙΕΥΘ. ΠΗΓΗΣ 2 η 6 ΜΗΚΟΣ 2 ΔΕΔΟΜΕΝΑ LLC 3 έως 1500 ΕΡΜΑ (PAD) FCS 4 Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

36 7-5. Σενάριο Σύγκρουσης Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

37 7-6. Αποδοτικότητα οικογ. aloha

38 7-6.Κώδικας γραμμής Manchester
Η μετάδοση των bit του Ethernet στο μέσον γίνεται σε κωδικοποίηση Manchester όπως εικονίζεται κατωτέρω. 1 J K Δυαδικά bits Δυαδικό σήμα (κωδικ/ση NRZ) Κωδικοποίηση Manchester Αντίστροφη Κωδικοποίηση Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

39 8-1. Πλήμνη (Hub) Η πλήμνη (hub) είναι μια συσκευή που αναγεννά το σήμα που έρχεται από οποιαδήποτε είσοδο και ακολούθως αναμεταδίδει σε όλες τις εξόδους της (ιδέ επόμενο σχ. 8-2). Επέτρεψε την μετατροπή της φυσικής τοπολογίας των δικτύων Ethernet σε αστέρα (ενώ η λογική τοπολογία παρέμενε αρτηρίας) Επίσης επέτρεψε την κυριαρχία των ευέλικτων καλωδίων UTP5 (Unshielded Twisted Pair) και των βυσμάτων RJ45. Ωστόσο το ενδεχόμενο συγκρούσεων παρέμεινε το κύριο χαρακτηριστικό του δικτύου, όπως ήταν και με την τοπολογία αρτηρίας, λόγω της καθυστέρησης διάδοσης (ιδέ σχ. 8-3). Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

40 8-2. Λειτουργία πλήμνης Hub Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

41 Head hub or Backbone hub
8-3. Ιεραρχία πλημνών hub Head hub or Backbone hub Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

42 8-4. Μεταγωγέας (Ethernet switch)
Για να πετύχει αυτό δημιουργεί πίνακες δρομολόγησης που δείχνουν τους υπολογιστές (MAC addresses) πίσω από κάθε πόρτα, παρακολουθώντας τους όταν στέλνουν πακέτα (self-learning). Επιπροσθέτως, για να στείλει τα πλαίσια εκτελεί το αλγόριθμο MAC σε κάθε πόρτα ώστε να αποφεύγει περιττές συγκρούσεις (διαχωρισμός επικρατειών συγκρούσεων) Δηλαδή λειτουργεί στο 2ο στρώμα και όχι στο 1ο σαν την πλήμνη. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

43 8-5. Χρήση μεταγωγέα To Internet hub Router
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

44 8-5B. Παράδειγμα πίνακα μεταγωγέα
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

45 9-1. Τοπολογικές Συνέπειες
Η λογική και φυσική τοπολογία γίνεται από δίαυλος (bus) αστέρας - ενώ η πλήμνη εξακολουθούσε να είναι λογικό bus Οι συγκρούσεις καταργούνται και δεν έχουμε πλέον επικράτειες συγκρούσεων Η επίδοση βελτιώνεται δραματικά Οι υπάρχουσες καλωδιώσεις για τα τηλέφωνα των κτηρίων μπορούν πλέον να χρησιμοποιηθούν για τα δίκτυα Η τυποποίηση των καλωδιώσεων (δομημένη καλωδίωση) επιτρέπει φθηνότερες καλωδιακές εγκαταστάσεις Το δίκτυο κορμού μεγάλων συγκροτημάτων συμπιέζεται σε ένα μεταγωγέα αντί για δακτύλιο (collapsed backbone) μετά και την εισαγωγή του Gigabit Ethernet ρίχνοντας το κόστος Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

46 9-2. Τυπική διάταξη μικρού LAN
Mail Server WEB Router To Internet Head hub hub FTP Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

47 9-3. Διάταξη παλαιού τύπου
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

48 9-4. Τυπική διάταξη μεγάλου LAN
mail Server N R WEB FTP Web server To Internet Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

49 9-5. Δομημένη καλωδίωση Η εισαγωγή των πλημνών συνοδεύτηκε από την αλλαγή των δύσχρηστων ομοαξονικών καλωδίων με καλώδια παρόμοια με τα τηλεφωνικά εστριμμένα ζεύγη και ήσαν σύμφωνα με τη τυποποίηση 568Α & 568Β (και έμειναν τα ίδια και με την αλλαγή σε μεταγωγείς). Τα καλώδια αυτά (UTPcat5) και η συνολική τυποποίηση που ονομάζεται δομημένη καλωδίωση, επέτρεψε την ενσωμάτωση της καλωδίωσης στο κτήριο κατάα την κατασκευή του, αλλά και την αξιοποίηση των υπαρχουσών τηλεφωνικών καλωδιώσεων για τη χρήση δικτύων υπολογιστών. Τα βασικά στοιχεία της δομημένης καλωδίωσης παρουσιάζονται στις επόμενες διαφάνειες Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

50 9-6. 568A&B Color-Code Standards
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

51 9-6B. Patch cables Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

52 10-1.Δακτύλιος σκυτάλης Μετά το Ethernet η επόμενη πιο διαδεδομένη τεχνική ΤΔ είναι ο Δακτύλιος σκυτάλης (Token ring-ΙΕΕΕ 802.5). Οι σταθμοί συνδέονται με διαδοχικές ζεύξεις καταλήγοντας πάλι στο αρχικό δημιουργώντας ένα δακτύλιο. Το πρωτόκολλο MAC του ΔΣ δίνει την πρόσβαση στο μέσο στο σταθμό που κρατά την σκυτάλη (θέτοντας ένα ειδικό bit σε ένα μικρό πακέτο ελέγχου που ονομάζεται σκυτάλη). Ο σταθμός μπορεί να κρατήσει τη σκυτάλη για 20ms, ενώ εκπέμπει. Ακολούθως πρέπει να ελευθερώσει την σκυτάλη στον επόμενο (ιδέ επόμενο σχήμα). Τελικό αποτέλεσμα είναι οι σταθμοί να εκπέμπουν ο ένας μετά το άλλο για ίσο χρόνο καταλήγοντας σε δίκαιη ισομερή πρόσβαση. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

53 10-2. Αρχή λειτουργίας ΔΣ R T Repeating 1bit Sending
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

54 10-3. Σύγκριση επιδόσεων Το χαρακτηριστικό του ΔΣ η προβλέψιμη και εγγυημένη επίδοση σε υψηλό φορτίο διότι κανένας σταθμός δεν μένει χωρίς ευκαιρία να στείλει. Αντίθετα στο Ethernet οι συγκρούσεις έχουν εντελώς τυχαίο χαρακτήρα και παρότι μακροπρόθεσμα κανείς δεν αδικείται, μπορεί από τυχαίους λόγους να αργήσει πολύ να βρεί ευκαιρία να εκπέμψει (σε υψηλά φορτία) Έτσι το πρώτο χρησιμοποιήθηκε όταν ένα εγγυημένο άνω όριο καθυστέρησης ήταν απαραίτητο (π.χ. βιομηχανικός έλεγχος) ενώ το άλλο όταν το κόστος ήταν κύριος παράγων (π.χ. εφαρμογές γραφείου). Ωστόσο με την εισαγωγή του μεταγωγέα Ethernet και η εγγυημένη επίδοση έγινε δυνατή με χαμηλό κόστος με αποτέλεσμα την πλήρη κυριαρχία του Ethernet. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

55 10-4. Σύγκριση επιδόσεων-B
Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

56 11-1. Εξελίξεις Ethernet Πέραν της επαναστατικής αλλαγής που έφεραν οι μεταγωγείς με την κατάργηση των συγκρούσεων και την εξαιρετική βελτίωση των επιδόσεων του Ethernet, έγιναν και μεγάλες βελτιώσεις της ρυθμοδότησής του, χάρις στις βελτιώσεις της μικροηλεκτρονικής και την εισαγωγή οπτικών λύσεων Αρχικά εισήχθη το ταχύ (fast) Ethernet ρυθμού 100Mbps που μπορεί να λειτουργήσει και στις ίδιες καλωδιώσεις 100BASE-TX 100m, full Duplex, σε 2 ζεύγη του UTP5 με κωδικοποίηση 4Β5Β στα 125MHz 100BASE-T4 100m, full Duplex, σε 4 χάλκινα ζεύγη UTP3 στα 25MHz με 4 bits ανά σύμβολο 100BASE-FX 2Km, full Duplex, σε 2 πολύτροπες ίνες χωρίς συγκρούσεις (μόνο πόρτες μεταγωγέα) Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

57 1000BASE-SX, 550m, με πολύτροπη ίνα 850nm
11-2. Gigabit Ethernet H προτυποποίηση του gigabit Ethernet που λειτουργεί με ρυθμό 1Gbps έγινε με το IEEE802.3z που ξεκίνησε το 1995 και ήταν έτοιμο το 1998. Χρησιμοποιεί κώδικα 8Β/10Β στα 1,25Gbps αφού αφήνει εκτός συνδυασμούς κρατώντας μόνο όσους έχουν παραπλήσιο πλήθος 0 με 1. Τα μέσα μετάδοσης είναι: 1000BASE-LX, εμβέλεια 5km 100m, full Duplex, σε μονότροπη ίνα στα 1,3nm 1000BASE-SX, 550m, με πολύτροπη ίνα 850nm 1000BASE-LH, 10Km, σε μονότροπη ίνα (εκτός προτύπου) 1000BASE-Τ, εμβέλεια 25m, σε 4 ζεύγη UTP5 για συμβατότητα με τα προηγούμενα ethernet Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

58 Αυτό έγινε με το πρότυπο IEEE802.1Q και την προσθήκη:
11-3. Νοητά ΤΔ (VLAN) Οι βελτιώσεις του Ethernet, δημιούργησαν πολύ μεγάλα δίκτυα σε συγκροτήματα κτηρίων και μάλιστα και σε δημόσια δίκτυα γεννώντας προβλήματα ασφάλειας και φόρτου με τα πακέτα κοινοποίησης. Εμφανίστηκε η ανάγκη διάσπασης σε μικρότερα νοητά ΤΔ (virtual LAN) Αυτό έγινε με το πρότυπο IEEE802.1Q και την προσθήκη: ετικεττών (tags) που περιέχουν μεταξύ άλλων και την ταυτότητα νοητού δικτύου (VLAN ID) σε παλιά συστήματα μπορεί να αποδοθεί χωριστή πόρτα μεταγωγέα για κάθε VLAN Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

59 11-4. VLAN V1-B V1-A V1-C V1-D V2-C V2-D V2-A V2-B
Ενδιάμεση Κίνηση (Crossover traffic) Οι πόρτες προσθέτουν το VLAN Tag στα εισερχόμενα πακέτα... Και το αφαιρούν από τα εξερχόμενα Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

60 12-1. WLAN Προς Δίκτυο κορμού-Διαδίκτυο Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής
Access Point Προς Δίκτυο κορμού-Διαδίκτυο Gateway/router Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

61 12-2. WLAN Distribution System Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής Access
Point Distribution System Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

62 12-3. WLAN Access Point T1 T2 T3 Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

63 Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής
Access Point SIFS DIFS Data Packet Ack Time A B RTS CTS Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

64 13-1. Spanning tree Για στιβαρότητα του δικτύου από βλάβες συνιστάται η ύπαρξη πλεονασματικών διαδρομών. Ωστόσο τότε δημιουργούνται κλειστές διαδρομές όπου δρομολογούνται αενάως τα πακέτα. Το πρόβλημα στα ΤΔ λύνει ο αλγόριθμος του επικαλύπτοντος δένδρου (spanning tree) ο οποίος εντοπίζει και απενεργοποιεί τις πλεονασματικές διαδρομές Αμέσως μόλις διαπιστωθεί διακοπή ζεύξης ενεργοποιείται ο αλγόριθμος και δημιουργεί νέο δένδρο ώστε όλοι οι σταθμοί να είναι πάλι προσπελάσιμοι. Παράδειγμα εφαρμογής του αλγορίθμου ακολουθεί. Δίνεται μία τοπολογία και ακολούθως ένα από τα δυνατά δένδρα. Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

65 13-2. Παράδειγμα δικτύου S B Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής

66 13-3. Αντίστοιχο δένδρο S B Ι. Δ. Αγγελόπουλος, καθηγητής