wyklad 2

Sieci komputerowe
wykład 2
Warstwa fizyczna
technologie i topologie sieciowe
rok ak. 2004/2005
Agata Półrola
Katedra Informatyki Stosowanej UŁ
[email protected]
http://www.math.uni.lodz.pl/~polrola
Media transmisyjne
Przepustowo ł cza dana jest przez liczb bitów, jaka mo e by
przesłana sieci w pewnym czasie (np. 10 Mbps – megabitów na
sekund ).
Inaczej – ile czasu wymaga przesłanie jednego bitu (tu: 0,1 µs)
Opó nienie okre la, ile czasu zajmuje przesłanie jednego bitu z
jednego ko ca ł cza na drugi
(czasami za bardziej istotny parametr uznaje si tzw. RTT – roundtrip time)
Tłumienie okre la tendencj fal elektromagnetycznych do osłabiania
si podczas przesyłu
Zakłócenia maj miejsce w przypadku, gdy niepo dane fale
elektromagnetyczne oddziałuj na fale po dane
Przechwycenie sygnału – niektóre z transmitowanych fal
elektromagnetycznych mog by łatwo przechwycone, co pozwala
skopiowa przesyłane dane
Do przesyłania sygnałów mi dzy komputerami wykorzystuje si pr d
elektryczny, mikrofale, fale wietlne lub radiowe.
Media transmisyjne mo na podzieli na przewodowe i bezprzewodowe.
Cechy mediów transmisyjnych:
koszt
łatwo instalacji
pojemno (przepustowo i szeroko pasma)
tłumienie
wra liwo na zakłócenia i przechwycenie sygnału
Kabel koncentryczny
kabel koncentryczny
skr tka telefoniczna
włókna wiatłowodowe
fale radiowe
mikrofale
promieniowanie podczerwone
ł cza satelitarne
Ł cza fizyczne
kabel koncentryczny (Ethernet, coaxial cable, coax):
Skr tka telefoniczna
Włókna wiatłowodowe
izolacja
przesył danych za pomoc sygnałów elektrycznych
rdze zapewnia przewodzenie sygnału
oplot metalowy (tzw. ekran) zapobiega przed promieniowaniem
zewn trznym oraz wypromieniowaniu na zewn trz
przewód
miedziany
cienkie włókno szklane w plastikowej osłonie
(zapobiega łamaniu, umo liwia zginanie)
Przesyłanie danych:
Skr cenie i ekranowanie kabli ma na celu
zmniejszenie interferencji (unikanie zakłóce )
Dane przesyłane jako sygnał elektryczny
ekranowana (shielded) – STP
nieekranowana (unshielded) – UTP
na jednym ko cu przewodu znajduje si dioda
wiec ca lub laser, słu ce do generowania sygnałów
wietlnych przesyłanych włóknem;
na drugim ko cu znajduje si odbiornik u ywaj cy
wiatłoczułego tranzystora wykrywaj cego te
impulsy
Skr tka telefoniczna (twisted pair):
Włókna wiatłowodowe – cd.
Fale radiowe
ang. fiber optic cables
Nie jest wymagane bezpo rednie fizyczne
poł czenie komputerów, ale ka dy
komputer musi by podł czony do anteny,
która nadaje i odbiera fale
tego rodzaju transmisja mo e by podatna
na przechwycenie sygnału
wielomodowe (multimode fibers) – 2 km
jednomodowe (single-mode fibers) – 40 km
!
!
wykorzystywane m.in. w Bluetooth, Wi-Fi
Mikrofale
Podczerwie
Promieniowanie elektromagnetyczne o
cz stotliwo ci spoza zakresu
wykorzystywanego przez radio i TV
Mo na ukierunkowa transmisj , co
zabezpiecza przed odebraniem sygnału
przez innych
Mog le przechodzi np. przez struktury
metalowe
!
"
!
Sygnał
Fale radiowe nie mog pokona krzywizny
Ziemi, st d wykorzystanie transmisji satelitarnej
Satelita wyposa ony jest w transponder
odbieraj cy sygnały radiowe i wysyłaj cy je w
kierunku Ziemi pod nieco zmienionym k tem.
Zazwyczaj satelita ma wiele transponderów
obsługuj cych ró ne długo ci fali, a z ka dego
mo e korzysta wielu u ytkowników
$
%
$
&
%
%
$
$
$
$
Ka de medium u ywane jest do transmisji
sygnału
Sygnał mo e by cyfrowy (ang. digital,
przyjmuj cy warto ci dyskretne, np. napi cie
+ i -) lub analogowy (ang. analog, ci gły sygnał
elektromagnetyczny zmieniaj cy cz stotliwo )
Dane do przesłania musz zosta zakodowane w
postaci sygnału
$
transmisja ograniczona do małej
przestrzeni oraz wymagaj ca, aby nadajnik
był ukierunkowany na odbiornik
przydatne w komputerach przeno nych
(IRDA)
umo liwia tak e stworzenie małej sieci
komputerowej, np. w obr bie
pomieszczenia
Ł cza satelitarne
#
&
$
$
$
Kodowanie danych
Sposoby kodowania sygnału
kod NRZ (non-return-to-zero)
kod NRZI (non-return-to-zero inversed)
Modem (modulator/demodulator) jest
urz dzeniem koduj cym dane binarne
w sygnał analogowy po stronie transmituj cej, a
sygnał analogowy z powrotem na dane binarne
po stronie odbieraj cej
Karta sieciowa (network adapter) wyposa ona
jest w komponent odpowiadaj cy za kodowanie
danych binarnych do postaci mo liwej do
przesłania ł czem cyfrowym oraz za
rozkodowywanie otrzymanego sygnału
$
$
$
1 – przej cie z sygnału „niskiego” do „wysokiego”,
0 - przej cie z sygnału „wysokiego” do „niskiego”
$
1 - dowolne przej cie mi dzy sygnałem „wysokim” i
„niskim”, 0 – brak zmiany wysoko ci
kod Manchester
$
%
1 – sygnał „wysoki”, 0 – „niski”
$
&
%
4B/5B – wstawianie w (trudne do zakodowania)
długie sekwencje zer lub jedynek dodatkowego
bitu przerywaj cego te sekwencje
$
Kod Manchester
Rodzaje transmisji
Jedn z cech ł cza jest, ile strumieni bitów mo e
by w nim zakodowanych równocze nie
$
$
%
&
je li jeden, to w zły sieci musz dzieli dost p do
ł cza
jedn z cz stych cech ł czy point-to-point jest, e
dwa strumienie bitów mog by nimi transmitowane
równocze nie w przeciwne strony. Jest to tzw. pełny
dupleks (full duplex link). Je li mo liwa jest tylko
transmisja w jedn stron , to u ytkownicy musz
korzysta z ł cza na przemian (półdupleks, ang. halfduplex)
'
'
'
Identyfikacja urz dzenia w sieci
fizycznej
W sieciach o wspólnym medium sygnał wysyłany przez
jedn stacj dociera do wszystkich innych. Interfejs
sieciowy ka dej stacji odbiera sygnał i odczytuje
przesłan ramk
Adresy sprz towe (adresy fizyczne, MAC adresy)
identyfikuj interfejs sieciowy w sieci fizycznej
Nadawca przesyłaj c informacje wskazuje adres
sprz towy odbiorcy. Ka da stacja dostaje wszystkie
ramki, ale jej interfejs sieciowy porównuje adres stacji z
adresem zawartym w ramce i mo e odrzuca ramki
przeznaczone dla innych stacji
Adresy sprz towe - cd
Ramki sieci fizycznej - cd
W sieciach pakietowych dane przesyłane s w małych
porcjach – ramkach (ang. frames)
Karta sieciowa musi by w stanie rozpozna pocz tek i
koniec ramki
Na pocz tku ramki przesyłana jest specjalna sekwencja
bitów - synchronizacja
'
%
Ka dy interfejs sieciowy musi rozpoznawa swój
własny adres, a cz sto tak e adres
rozgłoszeniowy i adres rozgłaszania grupowego
'
Ramka sieci fizycznej
adresy statyczne
adresy dynamiczne
adresy konfigurowalne
Format adresów zale y od rodzaju sieci
Przypisywanie adresów:
'
Ramka przewa nie zawiera w nagłówku zarówno
adres fizyczny nadawcy, jak i odbiorcy
Adresy te pozwalaj zidentyfikowa nadawc i
odbiorc ramki, ale nie rodzaj informacji w
ramce.
Rodzaje ramek:
$
%
ramki samoidentyfikuj ce si (o jawnym typie)
ramki bez identyfikacji (o niejawnym typie)