Скачать презентацию Мрежи и комуникации доц д р Елисавета Гурова Скачать презентацию Мрежи и комуникации доц д р Елисавета Гурова

4f9a325425952147f39efe496dad964c.ppt

  • Количество слайдов: 76

Мрежи и комуникации доц. д р Елисавета Гурова Курс “Телематика и бизнес приложения” Мрежи и комуникации доц. д р Елисавета Гурова Курс “Телематика и бизнес приложения”

Какво ще научите. . n Какво са далекосъобщенията n Дефиниция за “ширина на лентата” Какво ще научите. . n Какво са далекосъобщенията n Дефиниция за “ширина на лентата” (bandwidth) n От каква широчина на лентата се нуждае типичният n n n потребител Как модемите преобразуват цифровите сигнали в аналогови Средства и методи за предаване на данни Ограниченията които, налагат комутируемите линии Мултиплексиране, цифрова телефония и тяхното влияние върху използваната линия за пренос Различни жични и безжични приложения Какви спътникови услуги и системи има

Далекосъобщения (телекомуникации) n Предаване на информация от една до друга точка: n n n Далекосъобщения (телекомуникации) n Предаване на информация от една до друга точка: n n n Среда на предаване: n n n говор музика текст цифрови данни подвижни и неподвижни изображения кабелна безжична оптична спътникова Видове: n n n телефонни предаване на данни телевизионни радиоразпръскване спътникови

Телекомуникационна мрежа n Обществената телефонна мрежа (PSTN) на всяка страна е част от световната Телекомуникационна мрежа n Обществената телефонна мрежа (PSTN) на всяка страна е част от световната телефонна мрежа

Мрежи и свързване Всеки със всеки Тип ‘звезда’ Мрежа от по висок ред – Мрежи и свързване Всеки със всеки Тип ‘звезда’ Мрежа от по висок ред – много ‘звезди’

Кабелни комуникации през телефонни линии n Обществената телефонна мрежа (PSTN) се използва се не Кабелни комуникации през телефонни линии n Обществената телефонна мрежа (PSTN) се използва се не само за пренос на гласови съобщения, но и за пренос на данни n n n Оптични кабели и медни кабели тип усукана двойка осъществяват връзките в мрежата Всеки телефон е свързан с отделен кабел към локална телефонна централа (най често една за неголям град) Телефонните централи от своя страна са свързани помежду си с релейни микровълнови станции или с оптичен кабел

Комуникационни канали и сигнали n Комуникационни канали – пътищата, по които се предават съобщенията Комуникационни канали и сигнали n Комуникационни канали – пътищата, по които се предават съобщенията n Сигналите могат да бъдат: 1. Аналогови – данните са в непрекъсната вълнова форма 2. Цифрови – данните са във вид на дискретни импулси (нули и единици) цифров аналогов

Широчина на лентата n Широчина на лентата – максималното количество от данни, които могат Широчина на лентата n Широчина на лентата – максималното количество от данни, които могат да бъдат предадени по даден комуникационен канал n n Честотата на аналоговите сигнали се измерва в брой цикли за 1 секунда (Hz [1/s]) Потокът от цифрови сигнали се измерва в битове за 1 секунда [bps] n Широколентов пренос – различни сигнали споделят един физически комуникационен канал n Например хората, когато разговарят по телефона, споделят телефонния кабел с ADSL, който в същото време пренася цифрови данни.

Мултиплексиране n Мултиплексиране технология, която позволява един комуникационен канал да се използва едновременно от Мултиплексиране n Мултиплексиране технология, която позволява един комуникационен канал да се използва едновременно от много потребители n По една двойка медни кабели могат да се предават до 24 едновременни телефонни разговора n Оптичният кабел позволява провеждането на 43, 384 едновременни разговора

Технологии за достъп до крайния клиент n Технологиите за осигуряване на достъп до крайния Технологии за достъп до крайния клиент n Технологиите за осигуряване на достъп до крайния клиент (last mile) свързват домашните и служебни телефони към местната телефонна централа n Крайните потребители все още нямат възможност да се свързват директно към високоскоростните оптични трасета. Това поражда един проблем, известен като стеснение в “последната миля” n Цифровите телефонни технологии, които използват кабел от тип усукана двойка, също се отнасят към технологиите от “последната миля” (ISDN, DSL и др. )

Кабелен канал тип “усукана двойка” Усукана двойка – два изолирани проводника, усукани един около Кабелен канал тип “усукана двойка” Усукана двойка – два изолирани проводника, усукани един около друг. Използват се, както за изграждане на обикновени телефонни линии, така и на високоскоростни компютърни мрежи

Коаксиален кабелен канал Коаксиален кабел – централно разположен меден проводник, покрит с изолация и Коаксиален кабелен канал Коаксиален кабел – централно разположен меден проводник, покрит с изолация и тънка екранираща мрежа

Оптичен кабелен канал Оптичен кабел – тънки стъклени нишки, които пренасят данни във вид Оптичен кабелен канал Оптичен кабел – тънки стъклени нишки, които пренасят данни във вид на светлинни импулси Обвивка светлина Сърцевина Синтетичен слой

Инфрачервен безжичен канал n Инфрачервеният безжичен канал пренася данни чрез сноп лъчи n n Инфрачервен безжичен канал n Инфрачервеният безжичен канал пренася данни чрез сноп лъчи n n Предавателят и приемникът трябва да са в пределите на пряката видимост един от друг Ir. Da порт е необходим, за да може компютърът да комуникира с други инфрачервени устройства

Технологично развитие n Развитието на дадена технология следва определена траектория от създаването й Пример: Технологично развитие n Развитието на дадена технология следва определена траектория от създаването й Пример: Медни кабели Коаксиални кабели Оптични кабели

Характеристики на преносната среда Характеристики на преносната среда

Устройства за пренос на данни n Модеми – служат за предаване на данни по Устройства за пренос на данни n Модеми – служат за предаване на данни по телефонна линия Модулация – преобразува аналоговите (от телефонната линия) в цифрови сигнали n Демодулация – преобразува цифровите (от компютъра) в аналогови сигнали, които се предават по телефонната линия n

Модулация – включва дискретизация, амплитудно-импулсна модулация, квантоване, кодиране Модулация – включва дискретизация, амплитудно-импулсна модулация, квантоване, кодиране

Демодулация Демодулация

Безжично предаване на данни n Безжичното предаване на данни, обединява всички методи на безкабелен Безжично предаване на данни n Безжичното предаване на данни, обединява всички методи на безкабелен пренос на данни. Към тях се отнасят например инфрачервените, радио и микровълнови комуникации. n Основни елементи: n n Предавател за генериране и модулиране на високочестотен носещ сигнал с информация Предавателна антена, която излъчва сигнала и го насочва в желаната посока Приемна антена Приемник, който да усили и раздели полезния сигнал от носещата честота

Концепция за радиопредаване Концепция за радиопредаване

Безжични радио-модеми n Радио-модемите пренасят данни с помощта на електромагнитни вълни от радио честотния Безжични радио-модеми n Радио-модемите пренасят данни с помощта на електромагнитни вълни от радио честотния диапазон n n n Безжичните мрежи за дома и офиса използват една и съща технология за пренос на данни Обхватът и покритието на безжичните мрежи могат да бъдат различни от пределите на една сграда до разстояние, което обхваща няколко града Радиосигналите се влияят силно от шумове и електрически смущения

Микровълнови безжични устройства n Микровълните са високочестотни радиовълни n По голямата част от далечните Микровълнови безжични устройства n Микровълните са високочестотни радиовълни n По голямата част от далечните телефонни разговори се пренасят с помощта на микровълни n Микровълните се разпространяват по права линия n Микровълновите (релейни) станции се намират най много на 30 км една от друга

Сателитни безжични комуникации n Сателитите са микровълнови релейни станции, които се намират в орбита Сателитни безжични комуникации n Сателитите са микровълнови релейни станции, които се намират в орбита около земята n Те са разположени на геостационарни или негеостационарни орбити n Сателитите използват микровълнови сигнали за да приемат и предават данни от и към релейни станции разположени на земята

Преимущества на спътниците Глобалното информационното общество е свързано с три ключови условия за достъп Преимущества на спътниците Глобалното информационното общество е свързано с три ключови условия за достъп и обмен на информацията: n свобода, бързина и услуги по поръчка Спътниците са: n свободни от ограниченията, присъщи на земните преносни системи (държавни граници, земна инфраструктура) и могат незабавно да обслужват големи общности в обширни области n възможности за използване на големи и евтини запомнящи земни устройства n гъвкави по отношение на покритие, скорости на предаване и свързаност идеални за обслужване на нарастващия брой вторични направления и обхващане на изолирани абонати n могат да гарантират много високо качество на преноса чрез пряката свързаност на източника на информация и потребителите n качеството на обслужване не зависи от степента на икономическо развитие на района роля за преодоляване на изолацията на по слабо развитите райони

Тенденции n 2001 – резервираност към негеостационарни спътникови системи n Повишен интерес към геостационарните Тенденции n 2001 – резервираност към негеостационарни спътникови системи n Повишен интерес към геостационарните n Тенденция към консолидиране и намаляване на спътниковите оператори n Доминиращи спътникови оператори по пазарен дял – SES Global (13%) , Intelsat (9%) , Eutelsat (8%) , Panamsat (8%)

Широколентов спътников пренос n Нарастване на захранващата електрическа мощност в слънчевите панели е постигнато Широколентов спътников пренос n Нарастване на захранващата електрическа мощност в слънчевите панели е постигнато удвояване на ефективността им и намаляване на половина на разходите, по големи толеранси по отношение на силата на радиацията и 50% по малка маса (технология на линейно отразяващите елементи – SCARLET) ; n нови панели "Rаinbоw " използват 5 и повече слънчеви елементи, подобряват още повече ефективността (до 3 пъти) и намалява масата n следващата генерация големи спътници с мощности 20 k. W 40 k. W и 2 пъти повече транспондери с достатъчна мощност за широколентов пренос на данни n Системи за извеждане на спътниците в орбита n Основните проблеми са цената и ограниченията в размерите и масата на търговските далекосъоб щителни спътници, обусловени от възможностите на наличните ракети носители. n

Тенденции за спътниковите услуги n Общи тенденции: конвергенция на различните услуги с въвеждането на Тенденции за спътниковите услуги n Общи тенденции: конвергенция на различните услуги с въвеждането на новите цифрови технологии; n глобализация на услугите и на пазара на радио съоръжения за ползването им; n нарастване на дела на комерсиалните приложения, резултат от либерализацията и засилващата се конкуренция за достъп до радиочестотния спектър (РЧС) и орбиталните ресурси. n Специфични тенденции: n по широка лента n по голяма мощност – повече транспондери, с увеличена мощност на транспондер и зона на покритие n по широко ползване на Интернет n по бърз достъп до Интернет n двупосочен широколентов достъп n развитие на спътниковото радио n конвергенция на спътниковото радиоразпръскване и мобилните комуникации n

Спътникова или земна система? n бърза реализация на свързаността; n избягване на стълкновенията, характерни Спътникова или земна система? n бърза реализация на свързаността; n избягване на стълкновенията, характерни при n n n земните мрежи; надежден и качествен пренос, сравним с този при оптични кабели; възможности за широколентов пренос; възможности за несиметрична конфигурация и заплаща не само за ползвания честотен ресурс; многопосочен пренос и разпространение на данни; възможност за постепенно увеличаване на ползвания ресурс; възможност за разширение, допълване на съществуващите земни мрежи.

Спътникова или земна система? Цени на наети линии Спътникова или земна система? Цени на наети линии

Спътникови организации n Интелсат n n n Инмарсат n n n първата в света Спътникови организации n Интелсат n n n Инмарсат n n n първата в света комерсиална спътникова организация, основана 1964 притежава и експлоатира глобална спътникова система с 23 собствени ГСО спътника предоставя капацитет на повече от 400 свои клиенти в около 200 страни за гласова телефония, видео, за корпоративни/частни мрежи и Интернет включва над 18 000 земни станции и над 1 милион VSAT терминални станции основен участник в развитието на глобалните мобилни спътникови далекосъобщения; предназначена основно за осъществяване на свързаност на подвижни обекти по море, във въздуха и на суша първа глобална спътникова мрежа, включваща 9 спътника и около 40 земни станции, разположени в 30 страни, покрива 98% от повърхността на Земята доставя ефективни далекосъобщения при всякакви ситуации, част от Глобалната морска система за далекосъобщения при бедствия и за безопасност (GMDSS) EUTELSAT n n най голяма регионална международна спътникова система в Европа, основана през 1977 през 1973 се основава и Европейската космическа агенция (ESA), която създава ракетата носител Ариана, използвана за извеждането на EUTELSAT спътниците. 18 спътника осигуряват покритие от Америка до Индия предлага услуги за пренос и разпространение на ТВ и радиопрограми, капацитет за нуждите на корпоративни VSAT мрежи, Интернет услуги, обществена гласова телефония, бизнес мрежи

Конвергенция n Конвергенция – обединяване на отделни устройства или идеи в едно единствено устройство Конвергенция n Конвергенция – обединяване на отделни устройства или идеи в едно единствено устройство n. Цифровизация – преобразуване на аналогови данни в цифров вид

Предаване на данни n Предаване на данни – обмяна на цифрова информация между компютри Предаване на данни n Предаване на данни – обмяна на цифрова информация между компютри или други цифрови устройства посредством телекомуникационната мрежа по кабел или по безжичен път. n Компютърна мрежа се изгражда от два или повече компютъра, свързани заедно за обмяна на данни или съвместно използване на ресурси n PAN (personal area network) – лична мрежа, обхват 1 м n LAN (local area network) – локална мрежа (малък географски район), стая, сграда или кампус, от 10 м до 1 км n MAN (metropolitan area network) – градска мрежа, обхват 10 км n WAN ( wide area network) – глобална мрежа (голям географски район), страна, континент, от 100 до 1000 км

Архитектури за предаване на данни n В кратката история на предаването на данни са Архитектури за предаване на данни n В кратката история на предаването на данни са възникнали множество архитектури. n n Всяка от архитектурите има различни характеристики по отношение на трафика и изисквания за сигурност и контрол на достъпа. Всяка нова архитектура е поставяла изисквания за нова генерация мрежови услуги. 1970 s early 1980 s early to late 1980 s mid 1980 s to mid 1990 s mid to late 1990 s early 2000 s mid 2000 s самостоятелни големи компютри мрежови големи компютри самостоятелни работни станции локална мрежа (LAN) свързванен а LAN мрежите комерсиализиране на Интернет мрежи, свързани с приложения дистанционна заетост домашни мрежи лични мрежи и Интернет като корпоративна опорна мрежа

Еволюция на предаването на данни (1) Самостоятелни големи компютри (Standalone Mainframes) n През 70 Еволюция на предаването на данни (1) Самостоятелни големи компютри (Standalone Mainframes) n През 70 те години е ерата на самостоятелните големи изчислителни машини. Това са твърде йерархични мрежи с връзка терминал хост. Даден терминал има достъп само до непосредствено свързания към него хост. Мрежови големи компютри (Networked Mainframes) n През ранните 80 год. започва свързването в мрежа на големите машини. Създават се мрежи с много домейни и терминалите получават възможност за връзка до повече хостове, свързани към мрежата. Връзката се осъществява по наети линии, през мрежата X. 25 и др. Самостоятелни работни станции (Standalone Workstations) n През ранните 80 год. в предприятията се появяват самостоятелни работни станции. Потребителите биват свързвани към корпоративните ресурси от техните работни станции, в повечето случаи посредством dial up модем или през мрежата X. 25.

Компютърен център на предприятието Отдалечен офис Компютърен център на предприятието Отдалечен офис

Еволюция на предаването на данни (2) LAN мрежи n Установено е, че около 80% Еволюция на предаването на данни (2) LAN мрежи n Установено е, че около 80% от ползваната информация идва от вътрешни източници и само 20% се обменя с външни. Това кара предприятията да създават мрежи с ограничено географско покритие – и така възникват мрежите LAN по определение обслужват бизнес процесите в една сграда или в областта на един кампус. n При големите машини с техните комуникации между терминал и хост обемът на трафика е бил предсказуем. В LAN мрежите, обаче, трафикът е твърде непредсказуем, което поставя изисквания за гъвкави мрежови услуги по отношение на ширината на лентата. n В средата на 80 те год. Основният акцент е върху развитието на LAN мрежи, които да ускорят корпоративните комуникации, да увеличат производителността на труда, намалят разходите от споделяне на софтуерни и хардуерни ресурси. Свързване на LAN мрежите n При широкото навлизане на LAN мрежите в бизнеса се налага свързването им, за да се улесни връзката между отделните мрежи в отдели, департаменти и т. н. Този процес на свързване на LAN мрежите е от края на 80 те до средата на 90 те години, при което се разпространяват различни устройства за взаимно свързване на отделните мрежи – като хъб (hub), рутери (router) и др.

Еволюция на предаването на данни (3) Комерсализация на Интернет n В средата на 90 Еволюция на предаването на данни (3) Комерсализация на Интернет n В средата на 90 те год. с комерсиализирането на Интернет се появява нова алтернатива за предаване на данни. Поради по ефективния начин на предаване на данни намира особено добър прием в академичните и научните среди. Обаче до стартирането на World Wide Web Интернет остава основно академична платформа. Интуитивния графичен интерфейс и контрол на навигацията на WWW го прави особено интересен за тези без умения да ползват UNIX, т. е. за всички, които ползват PC с някаква версия на Windows. Мрежи, определени от приложенията n В средата на 90 те год. навлизат нови приложения, изискващи по широка лента на предаване, напр. видеоконференции, средства за сътрудничество, мултимедии и др. По време на йерархичните мрежи решенията за мрежовите ресурси се взимали въз основа на броя на устройствата и разстоянието между тях. Архитектурата се променя в насока да бъде определяна не от съоръженията, а от приложенията.

Еволюция на предаването на данни (4) Дистанционна заетост n В края на 90 те Еволюция на предаването на данни (4) Дистанционна заетост n В края на 90 те отдалеченият достъп или телеработа се превръщат в често използван персонален подход и имат предимството на разширяване на продуктивността на служителите, както и спестяване на транспортните разходи. Самонаетите често работят от дома си или от малки офиси. Създава се възможност за осигуряване на мрежови възможности за хората в дома им, в хотели, на летища и много други места за достъп до мрежата. Специални съоръжения са проектирани за разпознаване и авторизиране на дистанционните потребители и да им се даде достъп до корпоративната LAN мрежа и наличните й ресурси. Домашни мрежи - Home area networking (HANs) n Понастоящем потребителите засилено ползват местоживеенето си за извършване на професионални дейности и се нуждаят от свързване на интелигентни устройства за работа, обучение или забавление. HAN се превръща в нова област за мрежово развитие. Това е свързано с въвеждане на LAN технологии в домашни условия. Лични мрежи - Personal area networking (PANs) n PAN е мрежа, която обслужва един потребител или малка работна група и се характеризира с малко разстояние и обем. PAN се ползва за трансфер на данни между лаптоп и десктоп компютър или сървър и принтер. Появяват се редица приложения за връзка машина (m 2 m), при което основните им възможности не могат да се ползват без наличието на мрежа PAN.

Еволюция на предаването на данни (5) Интернет като корпоративна опорна мрежа n Друга тенденция Еволюция на предаването на данни (5) Интернет като корпоративна опорна мрежа n Друга тенденция е изчезването на корпоративните LAN мрежи. Там, където е налице евтина широколентова свързаност, организациите започват да ограничават техните LAN мрежи и да разчитат на Интернет като корпоративна опорна мрежа (corporate backbone). n Много от приложенията на тези компании се прехвърлят към уеб услуги, съхранявани в центрове за данни (често оутсорсвани). Приложенията са собственост и се поддържат от компанията, обаче достъпът се осъществява посредством Интернет браузер след автентификация от корпоративен сървър. Тези организации вече нямат проблема и разходите за поддръжка на сложна корпоративна мрежа. Това особено се улеснява от възможностите за свързване към Интернет навсякъде и осигуряване на надеждно разпознаване. Опорните мрежи: линиите с висока пропускателна способност, могат да са регионални, континентални, или междуконтинентални. Опорната мрежа на Интернет може да пренася 2. 5 гигабита (gigabits) данни за секунда

Полза и недостатъци на мрежите n Ползи: n Намалени разходи за хардуер, споделяне на Полза и недостатъци на мрежите n Ползи: n Намалени разходи за хардуер, споделяне на принтери и скенери и др. n Съвместно използване на стандартни приложения и информационни ресурси n Централизирано управление на данните n Бърза и функционална комуникация в организацията n Навременен достъп до данни n Недостатъци: n Загуба на автономия n Недостатъчна поверителност n Заплахи в сигурността n Загуба на производителност

Управление на мрежите n Мрежов администратор n Инсталиране n Поддържане в изправност n Помощ Управление на мрежите n Мрежов администратор n Инсталиране n Поддържане в изправност n Помощ n Взаимодействие с потребители n Отстраняване на проблеми

LAN концепция и характеристики n LAN представлява обща магистрала за данни, която свързва вътрешните LAN концепция и характеристики n LAN представлява обща магистрала за данни, която свързва вътрешните информационни ресурси. n LAN отговаря за свързване на изпращащите и получаващите съобщения, при което се използва споделена среда. Поради нарасналите потребности към ширина на лентата се преминава към ползване на устойства (напр. хъбове), които осигуряват собствена връзка на всяка работна станция и повишават наличната й ширина на лентата. n LAN мрежите се групират съобразно 4 основни характеристики: n Тип на предавателната система n Техника за пренос, която се използва в мрежата (напр. широколентов) n Метод на достъп, който определя кое устройство или мрежов възел ползва мрежата и кога n Топология на мрежата (напр. Физическа и логическа свързаност между възлите в мрежата)

Втори LAN потребителски компютър Мост Входно PC/ шлюз Налична компютърна мрежа Рутер Интернет Мейнфрейм Втори LAN потребителски компютър Мост Входно PC/ шлюз Налична компютърна мрежа Рутер Интернет Мейнфрейм Споделен принтер Сървър

Локални мрежи (LAN) n Достъпът до локалната мрежа се контролира от мрежовия администратор n Локални мрежи (LAN) n Достъпът до локалната мрежа се контролира от мрежовия администратор n Потребителите имат достъп до софтуер, данни и периферни устройства n Локалните мрежи изискват специален хардуер и софтуер n Компютрите, свързани в LAN, се наричат работни станции (workstations) или възли (nodes) n Типове локални мрежи: n с равноправен достъп (Peer to peer) – всички компютри са равноправни n клиент сървър (Client server) – един компютър осигурява услуги по заявка на други компютри, свързани с него.

Мрежи с равноправен достъп (Peer-to-Peer Networks) n Всички компютри в мрежата се n n Мрежи с равноправен достъп (Peer-to-Peer Networks) n Всички компютри в мрежата се n n третират като равноправни Няма файлов сървър Всеки потребител сам решава кои файлове и периферни устройства да предостави за ползване в мрежата Равноправният достъп не е подходящ за мрежи с много компютри Равноправният достъп лесно се настройва; пример: домашните мрежи

Мрежи с архитектура клиентсървър n Типичните корпоративни мрежи са клиент-сървър n Клиент сървъра изисква Мрежи с архитектура клиентсървър n Типичните корпоративни мрежи са клиент-сървър n Клиент сървъра изисква различни топологии или физическо разположение n Мрежата изисква файлов сървър, компютри, свързани в мрежата, (клиенти), и мрежова ОС (NOS) n Клиентите изпращат заявки към сървърите за програми и данни, и за достъп до периферни устройства

Мрежови топологии (1) n Физическото разположение на устройствата в локалната мрежа се нарича топология Мрежови топологии (1) n Физическото разположение на устройствата в локалната мрежа се нарича топология n Топологиите решават проблема на съревнование, който възниква, когато няколко потребители искат достъп до локалната мрежа по едно и също време n Колизии или разпадане на данните се наблюдава, когато различни компютри използват мрежата по едно и също време n Топологии: n Шинна n Звезда n Кръгова

Мрежови топологии (2) Шинна топология • Всяка работна станция е свързана към единствен кабел Мрежови топологии (2) Шинна топология • Всяка работна станция е свързана към единствен кабел • Решава колизиите на състезателен принцип • Трудно се добавят работни станции • При голямо разстояние между възлите – необходимост от повторители

Мрежови топологии (3) Топология звезда • Има хъб (hub) или централен кабелен концентратор • Мрежови топологии (3) Топология звезда • Има хъб (hub) или централен кабелен концентратор • Лесно за добавяне на работни станции • Решава колизиите на състезателен принцип

Мрежови топологии (4) Кръгова топология • Всички работни станции са свързани в кръгова подредба Мрежови топологии (4) Кръгова топология • Всички работни станции са свързани в кръгова подредба • Специална единица данни, която се нарича маркер (token), обикаля из целия кръг • Работните станции могат да предават данни само когато притежават маркера

Техники за комутация и маршрутизация (Switching and Routing Techniques) Комутация на канали (Circuit switching) Техники за комутация и маршрутизация (Switching and Routing Techniques) Комутация на канали (Circuit switching) n Мрежата изгражда физически път верига от край до край (end to end circuit) между изпращащия и приемащия абонат n Електронни превключватели установяват и поддържат връзката Комутация на пакети (Packet switching) n Изходящите съобщения се разделят на части с фиксиран размер на данните, които се наричат пакети (packets) n Пакетите се номерират и адресират до приемащия компютър n Маршрутизаторите проверяват пакетите и ги изпращат до местоназначението им

Предаване на данни n Предаване на данни чрез изпращане на пакети – по малки Предаване на данни n Предаване на данни чрез изпращане на пакети – по малки стандартизирани единици n Всеки пакет съдържа: n n n етикет/адрес (8 бита) управляваща информация (пореден номер и вид на пакет) съобщение контролни разряди – за откриване на грешки флагове за начало и край на съобщението

Предимства и недостатъци на комутацията на вериги и на пакети Предимства Недостатъци Гласово и Предимства и недостатъци на комутацията на вериги и на пакети Предимства Недостатъци Гласово и в реално Комутация на време предаване канали Доставяне без забавяне Скъпо – заплаща се според време на връзка Изисква директно електрическо свързване (заетост на линията) Ефикасен, не толкова скъп, и надежден Комутация на Ще продължи да пакети работи дори, ако част от мрежата е изключена Закъснения при получаване на пакетите Не е идеален за гласова комуникация в реално време

Протоколи n Протоколите са фиксирани, формализирани стандарти, определящи правилата за обмен/предаване на данни. n Протоколи n Протоколите са фиксирани, формализирани стандарти, определящи правилата за обмен/предаване на данни. n Стандартните протоколи дават възможност устройства от различни производители да се свързват помежду си. n Протоколите определят, как компютрите комуникират помежду си в мрежата. n При мрежите с комутация на канали се говори за системи за сигнализация, а не за протоколи. n В мрежата с пакетна комутация има 3 типа протоколи: n Между терминалите/възлите и мрежата n Между комутационните възли вътре в мрежата n Между мрежите с пакетна комутация n Протоколна група (protocol suite) – пълният пакет протоколи, който специфицира как функционира мрежата

Стандартни модеми n Протоколите и стандартите за модеми се делят на 3 групи: n Стандартни модеми n Протоколите и стандартите за модеми се делят на 3 групи: n Стандарти, определящи скоростта на предаване на данни и методите на кодиране n Стандарти по коригиране на грешките n Стандарти за компресия на данните n Пример: Протоколът за модулация, известен като V. 90, позволява модемите да прехвърлят данни със скорост 56 Kbps

Протоколи в глобалните мрежи n X. 25 е най стария протокол с комутация на Протоколи в глобалните мрежи n X. 25 е най стария протокол с комутация на пакети (packet switching) n приет от Международния съюз по далекосъобщения (ITU) през 1976 г. n използва се при различни автомати за справочна информация и при банкоматите за оторизиране на кредитните карти n OSI модел – 7 слоен еталон за взаимодействие на отворени системи (1978) n Asynchronous Transfer Mode (ATM) – асинхронен режим за пренасяне n Обединява комутация на канали и пакети

Мрежови слоеве потребител слой Физическа среда приемане изпращане протокол потребител стек Физическа среда n Мрежови слоеве потребител слой Физическа среда приемане изпращане протокол потребител стек Физическа среда n Мрежовата архитектура е пълния модел на мрежата n Мрежовият модел включва разделяне на слоеве, всеки от които изпълнява функции, различни от тези на останалите n Протоколен стек (Protocol stack) n вертикално (отгоре надолу) подреждане на слоевете n всеки слой се управлява от негов собствен набор от протоколи

ОSI модел за свързване Пиър към пиър протокол Слой 7 Слой 6 Слой 5 ОSI модел за свързване Пиър към пиър протокол Слой 7 Слой 6 Слой 5 Приложен слой Слой за представяне Сесиен слой Слой 4 Транспортен слой Слой 3 Мрежови слой Слой 2 Канален слой Слой 1 Физически слой

Приложен слой Application layer (Layer 7) n Този слой осигурява комуникационни услуги, които съответстват Приложен слой Application layer (Layer 7) n Този слой осигурява комуникационни услуги, които съответстват на всички типове на трансфер на данни, контролни сигнали и отговори между свързаните компютри. Въведени са множество протоколи от приложния слой, които отговарят на различните типове компютърни съоръжения, дейности, контроли и други приложения. n Широкоизползван протокол е HTTP (Hyper. Text Transfer Protocol). n Други протоколи от приложния слой са FTP, DNS, електронна поща (e mail) и др. n Тези протоколи са свързани с появата на програмни команди (e. g. , get, put, open, close etc. ). Протоколът определя как командата или действието могат да бъдат стартирани от дадено приложения и какви ответни действия ще последват на свързания компютър. n С въвеждането на протоколи се дава възможност на компютрите да ‘говорят’ или ‘се контролират’ един друг без недоразумения по заявката или командата.

Слой за представяне Presentation layer (Layer 6) n Слоят за представяне е свързан със Слой за представяне Presentation layer (Layer 6) n Слоят за представяне е свързан със структурата и семантиката на предаваната информация. n n n осигурява форматът на данните от командата на приложния слой да съответства на приемника информира приемника за езика, синтаксиса и кодовата таблица на приложния слой (т. е. какъв протокол се ползва от приложния слой) при необходимост извършва конвертиране на формата на структурите данни n Въвеждането на стандартни кодове за представянето на буквено цифровите символи е едно от основните развития в улесняването на междукомпютърните комуникации. n (напр. ASCII - American standard code for information interchange, unicode и EBCDIC - extended binary coded decimal interchange code)

Сесиен слой Session layer (Layer 5) n Сесийният слой дава възможност на потребители на Сесиен слой Session layer (Layer 5) n Сесийният слой дава възможност на потребители на различни машини да установят сесия помежду си, т. е. разговор помежду си при спазване на определени правила. n n n Той осъществява контрол на диалога, управление на разговора и синхронизация Двете устройства по време на сесията съответно ‘слушат’, когато ‘се говори’, ‘отговарят’, ‘повтарят’ и т. н. Протоколът управлява ‘разговора’ и така въвежда команди като начало, спиране, продължаване, край, но не включва съдържанието на общуването. n Сесия може да се установи между 2 компютърни приложения при необходимост за комуникация с отварянето на ‘прозорец’. Възможно е повече от един прозорец да е активен, при което е важно да не се стигне до конфликт между тях.

Транспортен слой Transport layer (Layer 4) n Основната функция: приема данните, разделя ги на Транспортен слой Transport layer (Layer 4) n Основната функция: приема данните, разделя ги на малки порции, при необходимост, изпраща ги към мрежовия слой и гарантира, че всички порции ще пристигнат без грешка до приемника. n n n определя каква услуга да осигури на сесийния слой и съответно на потребителите на мрежата. Възможно е да се осигури канал за връзка от край до край, да се изпращат изолирани съобщения, както и да се разпращат съобщения до множество предназначения. осъществява транспортна свързаност между крайните потребителски устройства като избира и установява мрежовата връзка, която най добре подхожда на изискванията на сесията като: предназначение, качество на услугата, обем на данните, контрол на предаването и коригиране на грешки. При повече налични мрежи (напр. наета линия, телефонна мрежа, мрежа за данни и др. ) транспортният слой избира между тях. осигурява мрежов адрес, извършва функции на мултиплексиране (поддържане на повече сесии по една и съща връзка) и разделяне (реализиране на една сесия по различни комуникационни канали). n Пример за транспортен протокол: TCP (transmission control protocol)

Мрежов слой Network layer (Layer 3) n Мрежовият слой контролира дейността на реалните подмрежи Мрежов слой Network layer (Layer 3) n Мрежовият слой контролира дейността на реалните подмрежи при изграждане на свързаност: n n n осигурява взаимна свързаност при хетерогенни мрежи определя маршрута на пакетите от източника до получателя определя какви пермутации за свързване са възможни контролира възникването на конфликти контролира качеството на услугата (закъснение, време за транзит и др. ) n Примери за протоколи от слой 3: IP и X. 25 n В радиомрежите често отсъства поради липсата на проблем за маршрутизация.

Канален слой Datalink layer (Layer 2) n Каналният слой оперира върху индивидуалната връзка или Канален слой Datalink layer (Layer 2) n Каналният слой оперира върху индивидуалната връзка или подмрежа от цялата връзка, като управлява преноса на данните по съответните физически връзки или подмрежи, така че отделните битове да се изпратят без грешка. n Пример: ISO стандартен протокол ISO 3309 с функции: n n синхронизира предавателя и приемника (т. е. Свързва крайните устройства); контролира потока от битове данни открива и коригира грешки в данните при предаване Позволява мултиплексиране на различни логически канали по една и съща физическа връзка

Физически слой Physical layer (Layer 1) n Ролята му е да предава сигнали по Физически слой Physical layer (Layer 1) n Ролята му е да предава сигнали по комуникационния канал. n Дизайнът му е свързан с конкретната преносна среда, която се ползва: n n n 10 Mbit/s ethernet LAN мрежа с медни кабели 4 Mbit/s или 16 Mbit/s LAN мрежа с 2 x коаксиални кабели цифрова наета линия високоскоростна цифрова връзка по SONET (synchronous optical network) или SDH (synchronous digital hierarchy) стандарт оптически кабел радиомрежа

Компоненти на LAN мрежите n Мрежови възли - Network nodes: не са специфични устройства, Компоненти на LAN мрежите n Мрежови възли - Network nodes: не са специфични устройства, а n n n единични обекти, които могат да бъдат адресирани. Това е елемент, към който има комуникационен интерфейс. Интерфейси може да има на персонални компютри, модеми, мултиплексори и др. В рамките на LAN мрежата уникален адрес се свързва с всяка мрежова карта (NIC). Мрежова карта - Network interface card (NIC): често се нарича мрежов адаптер и се монтира в разширителен слот на компютъра за свързването му с наличната система за предаване. Понастоящем е често вградена в компютъра, а не е отделна LAN карта. Система за предаване - Transmission system: системата за предаване (кабелна или безжична) осигурява реалното свързване. Софтуер и данни: софтуер създава данни и ги транспортира от компютър към компютър чрез пакетирането им. Известен е също като протокол за данни (PDUs) и съдържа съответна адресна и контролна информация. Това са инструкции, които осигуряват функционирането на LAN в съответствие с определени спецификации. Потребителски интерфейс: осигурява възможност на потребителя да ползва софтуера и мрежовите ресурси. Операционна система: поддържа работата в мрежа (Unix, Linux, Windows, Mac OS) и управлява работата с файлове и устройства, свързани към мрежата.

Комуникационни устройства (1) Комуникационни устройства (1)

Комуникационни устройства (2) Осигуряват ефективното функциониране на комуникационните мрежи. Комуникационните протоколи позволяват да се Комуникационни устройства (2) Осигуряват ефективното функциониране на комуникационните мрежи. Комуникационните протоколи позволяват да се съединят няколко мрежи или сегменти на мрежите чрез използване на повторители, мостове, комутатори и маршрутизатири. n Повторител (Hub): Устройство, което усилва сигнала по мрежовия кабел. Работи на физическо нива и не изисква програмно осигуряване. Компютрите, свързани към повторителя, се считат принадлежащи на един сегмент. Количеството на компютри в един сегмент не може да надвишава 50. (Многопортов повторител = концентратор ) n Мост (Bridge): Устройство, което обединява две или повече мрежи. Обикновено това е компютър с няколко мрежови карти, към всяка от които е свързан сегмент на локалната мрежа. Основна задача на моста е да осигурява прозрачна връзка между абонати от различни мрежи. n Комутатор (Switch): Съчетава функциите на многопортов повторител и високоскоростен мост. Работи, както на свързващо, така и на мрежово ниво.

Комуникационни устройства (3) n Маршрутизатор (Router): Свързва сегментите на мрежата през мрежовото ниво. Отличава Комуникационни устройства (3) n Маршрутизатор (Router): Свързва сегментите на мрежата през мрежовото ниво. Отличава се от моста по това, че може да чете адресите на мрежовите устройства и да филтрира и насочва пакетите в съответствие с таблици за маршрутизация. Идентифицират протокола на мрежово ниво, анализират условията за трафика, определят най добрия маршрут за пренос на данните, откриват грешки n Шлюз (Gateway): Осигурява взаимодействие на системите и мрежите, които използват несъвместими протоколи. n Работна станция (Workstation) – компютър, свързан към мрежата n n Нарича се клиент (client) Има мрежова карта (NIC) n Файлов сървър - много бърз компютър, с големи възможности и голямо дисково устройство; с инсталирана мрежова операционна система (network operating system NOS)

Комуникационни устройства (4) n компютри n модеми n маршрутизатори (routers) n комутатори (switches) n Комуникационни устройства (4) n компютри n модеми n маршрутизатори (routers) n комутатори (switches) n точки за безжичен достъп (wireless access points) n мрежови карти (NICs network interface cards) компютри модеми Маршру тизатори комутатори мрежови карти

Мрежови технологии n Ethernet – стандарт за големия и малкия бизнес n Local. Talk Мрежови технологии n Ethernet – стандарт за големия и малкия бизнес n Local. Talk – най простата мрежова технология n IBM Token Ring мрежа

Безжични мрежи (Wi-Fi) n Безжична технология n Безжични локални мрежи n Използване на централен Безжични мрежи (Wi-Fi) n Безжична технология n Безжични локални мрежи n Използване на централен сървър или на точка за достъп (access point) n Предимства n Бързина (11 Mbps, 54 Mbps, 108 Mbps) n Надеждни n Голям обхват n Интегриране със съществуващите мрежи

Въпроси? За контакти: elis@fmi. uni sofia. bg a_antonova@fmi. uni sofia. bg Въпроси? За контакти: [email protected] uni sofia. bg [email protected] uni sofia. bg