ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Κεφάλαιο 10 Δίκτυα Γιώργος Γιαγλής

Περίληψη Κεφαλαίου 10 Τεχνολογίες Μετάδοσης Δεδομένων Ενσύρματη μετάδοση Aσύρματη μετάδοση Δίκτυα Υπολογιστικών Συστημάτων Διαδίκτυο World Wide Web (WWW) Κινητή και Ασύρματη Επικοινωνία Τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας Τεχνολογίες ασύρματης δικτύωσης

Εισαγωγή στα Δίκτυα Στις μέχρι τώρα συζητήσεις μας έχουμε επικεντρωθεί στο εσωτερικό και τον τρόπο λειτουργίας ενός υπολογιστή Όταν συνδέουμε υπολογιστικά συστήματα μεταξύ τους δημιουργούμε δίκτυα υπολογιστών ώστε αυτά να μπορούν να επικοινωνήσουν και να ανταλλάξουν δεδομένα μεταξύ τους. Από μερικούς υπολογιστές στο ίδιο κτίριο (τοπικά δίκτυα)... ...μέχρι εκατομμύρια υπολογιστές (Internet)

Τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων Η δικτύωση δυο ή περισσότερων υπολογιστών απαιτεί αμφίδρομη επικοινωνία (ανταλλαγή δεδομένων) είτε ενσύρματα (μέσα από κάποιο καλώδιο) είτε ασύρματα (διαμέσου του αέρα). Χαρακτηριστικά δικτύωσης ταχύτητα μετάδοσης που καθορίζει την ποσότητα πληροφορίας που μπορεί να μεταφερθεί στη μονάδα του χρόνου (bit ανά δευτερόλεπτο, bits per second, bps) κόστος ανάπτυξης της υποδομής για την τηλεπικοινωνιακή σύνδεση, κόστος χρήσης της πολιτική χρέωσης (ανάλογα με το χρόνο χρήσης, ανάλογα με τον όγκο δεδομένων που μεταδίδονται, σταθερή)

Ενσύρματη μετάδοση Αν οι υπολογιστές βρίσκονται κοντά ο ένας στον άλλο, για παράδειγμα εντός του ίδιου κτιρίου, η μετάδοση γίνεται συνήθως μέσω καλωδίων μεταφοράς δεδομένων συνεστραμμένα ζεύγη (twisted pair) χάλκινων καλωδίων ομοαξονικά καλώδια (coaxial cables) οπτικές ίνες (fiber optic) Οι οπτικές ίνες έχουν υψηλότερες ταχύτητες μεταφοράς και είναι φθηνότερες

Ενσύρματη μετάδοση - Ethernet

Ενσύρματη μετάδοση - Διασύνδεση Απομακρυσμένων Υπολογιστών Αν οι υπολογιστές βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση χρησιμοποιείται κάποιο δημόσιο δίκτυο μεταφοράς πληροφοριών Δημόσιο δίκτυο μεταφοράς δεδομένων (Public Switched Data Network, PSDN) Τηλεφωνικό δίκτυο (Public Switched Telephone Network, PSTN) Τηλεφωνική σύνδεση (dial-up connection) 57,6 Kbps ή 115,2 Kbps η τηλεφωνική γραμμή παραμείνει κατειλημμένη Χρονοχρέωση Σύνδεση DSL (digital subscriber line ή ψηφιακή γραμμή συνδρομητή) 1-24 Mbps η τηλεφωνική γραμμή παραμείνει ελέυθερη ογκοχρέωση και σταθερή χρέωση

Ενσύρματη μετάδοση - Είδη DSL συμμετρικό DSL (symmetric DSL, SDSL) [ταχύτητα download = ταχύτητα upload] ασυμμετρικό DSL (asymmetric DSL, ADSL) [ταχύτητα download > ταχύτητα upload]

Ενσύρματη μετάδοση - Modem Tα σήματα των υπολογιστών είναι ψηφιακά (0 και 1) Οι τηλεφωνικές γραμμές είναι αναλογικές (κυματομορφές διαφορετικών συχνοτήτων) Modem (modulator-demodulator, διαμορφωτής-αποδιαμορφωτής), μετατρέπει το αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα Ανάλογα με το είδος της σύνδεσης dial-up modem ISDN modem DSL modem

Δίκτυα υπολογιστικών συστημάτων

Δίκτυα υπολογιστικών συστημάτων Τοπικά Δίκτυα (Local Area Networks ή LAN) γεωγραφική απόσταση κάποιων εκατοντάδων μέτρων (π.χ. πανεπιστήμιο, επιχείρηση, σπίτι) Ethernet Κλειστά Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα (Wireless LAN, WLAN) WiFi Ανοικτά

Δίκτυα υπολογιστικών συστημάτων Ευρεία Δίκτυα (Wide Area Networks, WAN). Ενσύρματα (οπτικές ίνες) ή ασύρματα (δορυφόρος) υπολογιστές σε οποιαδήποτε απόσταση Ανοικτά (Internet) ή κλειστά (εταιρικά δίκτυα) Μητροπολιτικά Δίκτυα (Metropolitan Area Networks ή MAN) Διασυνδέουν υπολογιστές που βρίσκονται σε απόσταση μέχρι κάποιες δεκάδες χιλιόμετρα (στα όρια μιας πόλης) Κυρίως Ασύρματα WiMAX Ανοικτά Προσωπικά Δίκτυα (Personal Area Networks ή PAN) Διασυνδέουν συσκευές (όχι δηλαδή κατ’ανάγκη υπολογιστές) σε απόσταση μερικών εκατοστών έως μερικών μέτρων Ασύρματα IrDA, Bluetooth, NFC, RFID ...

Διαδίκτυο (Internet) Διαδίκτυο = ένα δίκτυο δικτύων υπολογιστών (Global Area Network, GAN) Δίκτυο μεταγωγής πακέτων (packet switching), οι πληροφορίες που μεταδίδονται στο δίκτυο χωρίζονται σε ανεξάρτητα μεταξύ τους τμήματα (τα πακέτα), τα οποία δρομολογούνται πιθανά από διαφορετικές διαδρομές μέσα στο δίκτυο και επανασυντίθενται στον προορισμό τους πρωτόκολλο TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol) Το TCP πρωτόκολλο πραγματοποιεί τη διάσπαση/ επανασύνθεση της πληροφορίας σε πακέτα Το IP πρωτόκολλο δρομολογεί τα πακέτα από τον αποστολέα στον παραλήπτη

Η διεύθυνση ΙΡ Κάθε υπολογιστής έχει μια μοναδική διεύθυνση που ονομάζεται διεύθυνση IP (IP address) IPv4, η διεύθυνση έχει μέγεθος 4 byte (32 bit) π.χ. 195.251.233.1 IPv6, η διεύθυνση έχει μέγεθος 16 byte (128 bit) IP διεύθυνση κάθε κόμβου μπορεί να είναι είτε στατική είτε δυναμική Επειδή είναι δύσκολο να θυμόμαστε τις ΙΡ έχουμε τα ονόματα περιοχών (domain name) www.aueb.gr www.google.com www.georgegiaglis.gr περιοχή ανώτερου επιπέδου (top level domain, TLD) .com (επιχειρήσεις) .edu (εκπαίδευση) .org (για μη κερδοσκοπικές οργανώσεις) .gr για την Ελλάδα .eu για την Ευρωπαϊκή Ένωση

World Wide Web (WWW) Ο Παγκόσμιος Ιστός (WWW) είναι η πιο γνωστή εφαρμογή του Internet ο Ιστός είναι ένα σύστημα οργάνωσης πληροφοριών που χρησιμοποιεί το Internet σαν υποδομή για να παρέχει πρόσβαση σε αρχεία υπερκειμένου (hypertext) Το υπερκείμενο είναι ένα κείμενο το οποίο δε χρειάζεται να διαβαστεί γραμμικά. Αντίθετα, ο αναγνώστης του μπορεί να πλοηγηθεί σε αυτό χρησιμοποιώντας υπερσυνδέσμους (hyperlinks) Η έννοια «κείμενο» πρέπει εδώ να ερμηνευτεί διασταλτικά ως κάθε πιθανή μορφή πληροφορίας (κείμενο, εικόνες, ήχος, βίντεο και άλλα) Για την πρόσβαση στον Ιστό χρειάζεται ένα λογισμικό που ονομάζεται περιηγητής ιστού (web browser)

World Wide Web (WWW) ιστοσελίδες (web pages) = σελίδες υπερκειμένων ιστοσελίδες είναι γραμμένες σε γλώσσα μορφοποίησης HTML (HyperText Markup Language) η μεταφορά των ιστοσελίδων γίνεται μέσω του πρωτόκολλου HTTP (HyperText Trasnfer Protocol). Το HTTP χρησιμοποιεί ένα τρόπο διευθυνσιοδότησης των ιστοσελίδων που ονομάζεται Ενιαίος Εντοπιστής Πόρων (Uniform Resource Locator ή URL) URL αποτελείται από 4 μέρη: τη μέθοδο τον εξυπηρετητή τη θύρα πρόσβασης (προαιρετικό) τη διαδρομή ΜΕΘΟΔΟΣ :// ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΤΗΣ : ΘΥΡΑ / ΔΙΑΔΡΟΜΗ http :// el.wikipedia.org / wiki/URL

Τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας Η βασική δικτυακή υποδομή στην οποία βασίζονται οι κινητές επικοινωνίες (τόσο φωνής όσο και δεδομένων) είναι τα κυψελωτά δίκτυα (cellular networks) Δικτύο από σταθμούς βάσης (κεραίες κινητής τηλεφωνίας) που λειτουργούν ως πομποί και δέκτες ραδιοσημάτων Οι κυψέλες είναι οργανωμένες με τέτοιο τρόπο, ώστε κάθε μια να εξυπηρετείται από ένα σταθμό βάση ο οποίος χρησιμοποιεί διαφορετική ραδιοσυχνότητα από τους γειτονικούς του Καθώς ο χρήστης μετακινείται στο χώρο, μπορεί να αλλάζει κυψέλες οπότε η κλήση του μεταβιβάζεται αυτόματα (handover) στη συχνότητα του νέου σταθμού βάσης Η κυψελοειδής αρχιτεκτονική επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση των ραδιοσυχνοτήτων που αποτελούν πεπερασμένο πόρο τεχνολογίες μεταγωγής πακέτων (packet switching) τεχνολογίες μεταγωγής κυκλώματος (circuit switching)

Γενιές Δικτύων Κινητής Τηλεφωνίας 1970: Advanced Mobile Phone Systems (AMPS) - δικτύα πρώτης γενιάς (δίκτυα 1G) Αναλογικά αρχές δεκαετίας του 1990: δίκτυα δεύτερης γενιάς (2G), αρχικά για υπηρεσίες φωνητικής επικοινωνίας. αποστολή δεδομένων με ρυθμό απoστολής είναι στα 14.4 Kbps πρότυπα δικτύων δεύτερης γενιάς είναι το ΤDMA (Time Division Multiple Access) και το GSM (Global System for Mobile communications) για πρόσβαση σε Διαδικτυακό περιεχόμενο και εφαρμογές αναπτύχθηκε το πρωτόκολλο WAP (Wireless Application Protocol) μέσα δεκαετίας 1990: δίκτυα 2,5ης γενιάς (2,5G) Ανάπτυξη επικοινωνιών δεδομένων με τη τεχνολογία GPRS (General Packet Radio Service) τέλος δεκαετίας 1990: δίκτυα τρίτης γενιάς (3G) υποστηρίζουν υπηρεσίες μεταφοράς δεδομένων με τεχνολογία μεταγωγής πακέτων πάνω από κυψελωτά δίκτυα ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων 144 Kbps / 384 Kbps / 2 Mbps Τεχνολογίες W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), γνωστή και ως τεχνολογία UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), και CDMA 2000 3x

Τεχνολογίες Ασύρματης Δικτύωσης Bluetooth, ZigBee, NFC Προσωπικό Εύρος Κάλυψης (PAN) IEEE 802.11 WLAN or WiFi Μεσαίο Εύρος Κάλυψης (LAN) ΙΕΕΕ 802.16 ή WiMAX Μεγάλο Εύρος Κάλυψης (MAN)

BLUETOOTH Βluetooth Ασύρματο πρότυπο επικοινωνίας περιορισμένου γεωγραφικού εύρους το οποίο επιτρέπει τη δημιουργία προσωπικών δικτύων (PAN) μεταξύ μιας μεγάλης ποικιλίας ηλεκτρονικών συσκευών (υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, PDA, εκτυπωτές, κτλ) Χρησιμοποιείται τόσο για φωνητική επικοινωνία όσο και για μετάδοση δεδομένων Το περίεργο όνομα του πρωτοκόλλου προέρχεται από ένα Βίκινγκ βασιλιά της Δανίας, τον Harald Blatand ή Harold Bluetooth Το πρωτόκολλο σχεδιάστηκε από την Ericsson Mobile Communications και αναπτύχθηκε από την Ericsson μαζί με τις εταιρίες Intel, IBM, Nokia και Toshiba.

ZIGBEE ZigBee Ασύρματο πρότυπο επικοινωνίας για δημιουργία προσωπικών δικτύων (PAN) υποστηρίζει τη διασύνδεση πολλών κόμβων σε τοπολογία πλέγματος έχει σχεδιαστεί για εφαρμογές που απαιτούν χαμηλές απαιτήσεις κατανάλωσης και δεν έχουν ανάγκη για υψηλές ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων.

NFC (near field communications) πρωτόκολλο που έχει αναπτυχθεί σαν επέκταση του RFID κυρίως για ενσωμάτωση σε φορητές συσκευές, όπως κινητά τηλέφωνα βασικές εφαρμογές είναι η διεξαγωγή πληρωμών (για παράδειγμα, λειτουργία του κινητού τηλεφώνου σαν ένα ψηφιακό πορτοφόλι)

Τοπικά Ασύρματα Δίκτυα (WLANs) Γνωστό και ως Wi-Fi (802.11b) Παρέχει ασύρματη πρόσβαση σε δίκτυο δεδομένων βάσει ραδιοσυχνοτήτων Υπάρχοντα πρότυπα 802.11a, 80211b, 802.11g κ.α. Διαφορετικές συχνότητες και δυνατότητες επικοινωνίας Βασικά Συστατικά Σημείο Ασύρματης Πρόσβασης Κάρτα Ασύρματης Πρόσβασης 11-54 Mbps / sec

WIMAX WiMAX αποδεκτό από το ΙΕΕΕ τον Δεκέμβριο του 2001 υπό την ονομασία ΙΕΕΕ 802.16 έχει ως στόχο τη δημιουργία ενός μητροπολιτικού δικτύου το οποίο θα προσφέρει ευρυζωνική πρόσβαση στο Διαδίκτυο με ασύρματο τρόπο καλύπτοντας μεγάλες γεωγραφικές αποστάσεις που δεν μπορούν να καλυφθούν από τα WLAN (αποστάσεις μερικών δεκάδων χιλιομέτρων) να ολοκληρώσει διάσπαρτα ασύρματα τοπικά δίκτυα πρότυπου 802.11 σε ένα ενιαίο ασύρματο δίκτυο να δημιουργήσει ευρυζωνικά δίκτυα σε περιοχές που δεν είναι δυνατή ή οικονομικά συμφέρουσα η εγκατάσταση ενσύρματων γραμμών DSL (wireless DSL)

Σύγκριση χαρακτηριστικών προτύπου 802.11 και 802.16