Sieci Komputerowe-Opracowanie.pdf

WSTĘP

1. Podaj przyczynę/ny stosowania norm i zaleceń w ST.

Organizacje standaryzacyjne opracowują standardy (normy) określające fizyczne i funkcjonalne właściwości

sprzętu wykorzystywanego do budowy sieci, sprzętu komunikacyjnego, a także systemów operacyjnych i

oprogramowania. Producenci sprzętu i oprogramowania mogą wytwarzać współdziałające ze sobą produkty w oparciu

o standardy. Standardy są zaleceniami, które producenci mogą zaakceptować, z drugiej strony producenci dokonują

zmian we wcześniej ustanowionych standardach po to, by uwzględnić nowe właściwości oferowanych przez nich

produktów.

Standard de facto to standard, który zyskał popularność mimo tego, że nie został uznany przez żadną z

organizacji standaryzacyjnych.

2. Podaj przykłady organizacji normalizacyjnych działających w obszarze ST.

International Organization of Standarization (ISO)

International Telecomunication Union (ITUT, ITUR)

Internet Engineering Task Force (IETF)

Internet Engineering Steering Group (IESG)

Internet Architecture Board (IAB)

Institute of Electrical and Electronics Engineering (IEEE)

American National Standards Institute (ANSI)

Asynchronous Transfer Mode Forum (ATMF)

Frame Relay Forum (FRF)

3. Czym różni się zalecenie od normy/standardu?

Norma/standard posiada moc oficjalną. Musi być wprowadzony w życie przez użytkownika aby możliwa

była komunikacja z siecią.

Zalecenie nie posiada mocy oficjalnej. Jest to dokument informujący użytkowników jak ulepszyć

komunikację z siecią.

Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna ( International Telecommunications Union ITU) została

założona w 1932 r. i zastąpiła Międzynarodowy Związek Telegraficzny oraz Międzynarodowy Związek

Radiotelegrafii. Od roku 1947 ITU stała się wyspecjalizowaną agendą ONZ z siedzibą w Genewie. Działalność ITU

obejmuje całokształt problemów związanych z rozwojem i upowszechnianiem telekomunikacji oraz obejmuje

koordynację działalności państw w tym zakresie. W ramach ITU działa wiele grup problemowych (sektory), np.

Sektor Normalizacji Telekomunikacji czy Sektor Rozwoju Telekomunikacji;

5 lutego 1998 roku organizacja ITU (International Telecommunications Union Międzynarodowa Unia

Telekomunikacyjna) zakomunikowała powołanie specyfikacji V.90 określającej zasady szybszego

przesyłu danych.

Protokoły i standardy są zbiorem reguł i uzgodnień, według których mogą komunikować się modemy.

Standaryzacją w dziedzinie modemów zajmuje się Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna ( ang.

International Telecommunications Union, ITU), która reprezentuje rządy, instytucje naukowe i

organizacje badawcze z całego świata. Zagadnienia dotyczące modemów, ITU publikuje w serii zaleceń

oznaczonych symbolem V.xx (np.: V.22). Jeśli producent informuje, iż jego modem pracuje zgodnie z

protokołem V.22, oznacza to, że musi on spełniać wszystkie wymagania podane przez ITU w zaleceniu

V.22, ponadto może współpracować tylko z takim modemem, który również realizuje to zalecenie.

Protokoły ściśle definiują sposoby modulacji sygnałów przesyłanych pomiędzy komputerami, szybkości

transmisji, sekwencje sygnałów w kanale telefonicznym podczas inicjowania transmisji itd. Dla

każdego sposobu modulacji określona jest częstotliwość nośnej. Nośna to sygnał sinusoidalny o

określonej częstotliwości. Częstotliwość ta musi dać się przesłać bez zniekształceń przez linię

telefoniczną, czyli nie może być większa od 3,4 kHz. Dla każdego sposobu modulacji norma określa

szybkość bitowego strumienia wejściowego. Dane zawarte w tym strumieniu bitowym zmieniają jeden

lub kilka parametrów nośnej. Każdy sposób modulacji związany jest ściśle ze sposobem kodowania.

Przed modulacją wejściowy strumień danych podlega pewnym procesom matematycznym

kodowaniu. Transmitowany ciąg bitów podlega zamianie na inny, dogodniejszy dla transmisji. Po

stronie odbiorczej następuje demodulacja i dekodowanie zgodnie z procedurami dokładnie odwrotnymi

do kodowania.

5. Co to jest RFC?

RFC (Request For Comments) seria numerowanych dokumentów informacyjnych wydawanych przez

IETF. Mimo, że RFC nie mają mocy oficjalnej, to wiele z nich uzyskuje pozycję faktycznych standardów.

Większość protokołów internetowych jest określona w takich właśnie dokumentach RFC.

RFC z prawnego punktu widzenia nie jest standardem, ani zaleceniem. Jest tzw. Komentarzem

ujętym w formę ostateczną.

4. Co to jest zalecenie ITU?

6. Kiedy rozpoczęły funkcjonować pierwsze sieci komputerowe?

Sieci komputerowe powstawały już w latach 50tych. (miało to jakiś związek z różnicą czasów w

USA). W latach 60tych zaczęto opracowywać projekt ARPA. Pod koniec lat 60tych chciano połączyć się

przy jego pomocy z Hawajami. Przy pomocy kabla nie dało rady, wiec użyto radia. Powstał problem

współdziałania kanału. W celu uniknięcia tego problemu powstała hawajska sieć o nazwie Aloha. Od roku

70tego Jerzy Seidler zajął się tym połączeniem. W roku 1973 na elektronice pracował Andrzej Gwiazda.

Seidler nie lubił Gwiazdy, wiec wyrzucił go z PG. Gwiazda jako, że dostał wilczy bilet nie mógł nigdzie

pracować. Przez półtorej roku "wolnego" czytał o związkach zawodowych. Postanowił, że utworzy taki w

Polsce Solidarność. W roku 1974 (w notatkach Rysia jest że 72) Seidler przeniósł się do

telekomunikacji, ale ponieważ uważał się za informatyka, powstała nazwa TELEINFORMATYKA.

„1965 połączono dwa komputery w MIT i University of Santa Monica.

1967 (ARPANET) pierwszy węzeł sieci z wymianą pakietów na University of Los Angeles, do którego

dołączają University of Santa Barbara, University of Utah oraz Stanford Institure.” (by Siwy :)

7. Podaj zasady podziału na warstwy przy budowaniu modeli warstwowych ST.

jedna warstwa = jeden poziom abstrakcji

ten sam charakter funkcji i zadań

ta sama interpretacja przekazywanych informacji

hierarchizacja zadań poszczególnych warstw

minimalna komunikacja pomiędzy warstwami

8. Omów zasady komunikacji w modelach warstwowych.

komunikacja logiczna (pozioma) = protokół komunikacja pomiędzy tymi samymi warstwami sieciowymi

dwóch obiektów w sieci

komunikacja fizyczna (pionowa) proces tworzenia i przystosowywania danych do przesłania w sieci

(komunikacja między warstwami w jednym obiekcie sieciowym)

9. Omów strukturę informacji przesyłanych w systemach warstwowych.

Informacja przesyłana w sieci jest w każdej warstwie „opakowywana” nagłówkami.

10. Podaj listę warstw modelu ISO/OSI.

warstwa fizyczna

warstwa łącza danych

warstwa sieciowa

warstwa transportowa

warstwa sesji

warstwa prezentacji

warstwa zastosowań

11. Omów przeznaczenie poszczególnych warstw w modelu ISO/OSI.

(omawiamy tylko pierwsze 4 warstwy, bo są takie same jak w modelu TCP/IP)

warstwa fizyczna: środki mechaniczne, elektryczne i proceduralne do utrzymania połączenia fizycznego

pomiędzy dwoma sąsiednimi systemami

warstwa łącza danych: przeciwdziałanie błędom transmisji pomiędzy dwoma sąsiednimi systemami

(ramka)

warstwa sieciowa: wybór drogi w sieci, sterowanie przepływem danych, kontrola obciążenia sieci

(pakiet)

warstwa transportowa: utrzymanie połączenia abonentabonent niezależnie od liczby i rodzaju

uczestniczących w połączeniu sieci (segment)

12. Porównaj model ISO/OSI z modelem TCP/IP.

W modelu TCP/IP cztery z pięciu warstw odpowiadają jednej lub więcej warstwom modelu ISO/OSI

jednakże w modelu ISO/OSI nie ma warstwy odpowiadającej warstwie intersieci.

„Model ISO/OSI patrz pytanie 10 i 11.

Model warstwowy TCP/IP:

warstwa kanału fizycznego

warstwa interfejsu sieciowego

warstwa sieciowa (IP)

warstwa transportowa (TCP)

warstwa aplikacji (użytkownika)” (by Siwy :)

13. Co to jest pakiet?

„PAKIET jednostka danych przesyłana przez sieć z "przełączaniem pakietów". Pakiet jest ogólnym terminem

opisującym jednostkę danych na wszystkich poziomach warstwowej struktury ST. Najbardziej poprawne użycie tego

terminu odnosi się do jednostek danych warstw aplikacji.” (by Rysiu :)

Pakiet jest rodzajem „paczki danych” przesyłanej między urządzeniami przy wykorzystaniu łącza

komunikacyjnego. Dane

umieszczane są w pakietach

przez różne podsystemy

komunikacyjne (warstwy),

następnie tworzone są ramki ,

które przesyła się przez łącza

komunikacyjne. Jednym z

głównych powodów tworzenia

pakietów i ramek jest

ograniczenie wpływu błędów

pojawiających się przy transmisji

do niewielkich części

przesyłanych informacji, co

ułatwia ich retransmisję. Po

drugie: stosowanie długich

transmisji mogłoby spowodować

duże opóźnienia w ruchu w sieci.

Program uŻytkownika

Warstwa

aplikacji

Dane

Warstwa

aplikacji

Dane

Warstwa

prezentacji

Dane

Warstwa

prezentacji

Dane

Warstwa

sesji

Dane

Warstwa

sesji

Dane

Warstwa

transportowa

Dane

Warstwa

transportowa

Dane

Warstwa

sieciowa

Dane

Warstwa

sieciowa

Dane

Warstwa

łĄcza danych

Dane

Warstwa

łĄcza danych

Dane

Warstwa

fizyczna

Dane

Warstwa

fizyczna

Dane

System A

System B

Ramki

Sagmenty pakietu

Tworzenie, transmisja i odtwarzanie pakietów.

Strukturę pakietu i ramki definiuje protokół komunikacyjny. Zazwyczaj pakiet zawiera nagłówek i dane. W

nagłówkach może znajdować się adres nadawcy i odbiorcy, informacje potrzebne do obsługi błędów i zapewniające

prawidłową transmisję danych, wskaźnik ostatniego pakietu, identyfikator informacji, numer określający, którą

częścią informacji jest pakiet, itp. Pakiet może mieć różne rozmiary, ale zazwyczaj określa się jego maksymalną

długość.

14. Podaj zależność między pojęciami ramki, datagramu i segmentu danych.

„ramka – [ ang . frame ] pakiet warstw: kanału fizycznego/interfejsu sieciowego. Pakiety warstwy sieciowej

przy nadawaniu (ruch ‘w dół’ systemu) są opakowywane w ramki. [RFC 1983]

datagram [ ang . datagram ] jednostka danych zawierająca dostatecznie dużo informacji aby móc być

kierowana w sieci od nadawcy do odbiorcy niezależnie od wcześniejszej wymiany danych między nadawcą

i odbiorcą oraz niezależnie od warstwy transportowej. [RFC 1983]

segment – [ ang. data segment ] (nie mylić z segmentem sieci) całość albo część danych użytkownika

umieszczonych w pakiecie. [RFC 793, 879 TCP].” (by Rysiu :)

Warstwy protokołów TCP/IP używają różnych nazw do określania przekazywanych danych. Aplikacje stosujące w

warstwie transportowej protokół TCP nazywają swoje dane strumieniem. Z kolei TCP nazywa swoje dane

segmentem . Aplikacje wykorzystujące w warstwie transportowej protokół UDP określają swoje dane jako

wiadomości, a dane protokołu UDP to pakiety. W warstwie Internet protokół IP traktuje swoje dane jako bloki zwane

datagramami . W najniższej warstwie bloki danych to ramki lub pakiety w zależności od używanego protokołu.

Protokół IP jest przeznaczony do sieci z komutacją pakietów. Pakiet jest nazywany przez IP datagramem . Każdy

datagram jest podstawową, samodzielną jednostką przesyłaną w sieci na poziomie warstwy Internet. Datagramy

mogą być adresowane do pojedynczych węzłów lub do wielu węzłów. W przesyłaniu datagramów poprzez sieci

uczestniczą routery (węzły sieci), które określają dla każdego datagramu trasę od węzła źródłowego do węzła

docelowego.

ELEMENTY TRANSMISJI DANYCH

15. Podaj charakterystyki transmisyjne kanału.

Charakterystyki definiują jakoś kanału i są związane z wnoszonymi przez niego zniekształceniami.

Dla kanałów analogowych charakterystyką jest pasmo przenoszenia (zdolność przepuszczania

różnych częstotliwości), zaś dla kanałów cyfrowych charakterystyką jest elementowa stopa błędów. Inną

charakterystyką, ale nieomawianą na zajęciach jest tłumienie.

16. Jaka jest podstawowa charakterystyka sygnału?

Widmo amplitudowe (w praktyce widmo mocy (znormalizowane widmo

kwadratu amplitudy)). Widmo mocy jest funkcją wiążącą wartości modułu

amplitudy poszczególnych składowych szeregu z odpowiadającymi im

częstotliwościami.

17. Czym jest modulacja?

Modulacja jest techniką dopasowywania charakterystyk sygnału do wymagań

kanału.

18. Jakie właściwości mogą mieć zbiory wartości parametrów sygnału oraz zbiory chwil

nadawania informacji?

ciągły przedział wartości i ciągły czas nadawania

ciągły przedział wartości i dyskretny czas nadawania

dyskretny przedział wartości i ciągły czas nadawania

dyskretny przedział wartości i dyskretny czas nadawania

19. Podaj definicję szybkości modulacji.

Szybkość modulacji (nadawania) to stosunek liczby N elementów w zbiorze możliwych wartości sygnału

do czasu nadawania pojedynczej wartości T :

Jednostką szybkości modulacji jest [bod/s].

V m =N/T

20. Podaj definicję szybkości transmisji.

Jeżeli N=2 (informacje binarne), to szybkość modulacji jest nazywana szybkością transmisji V. Jej

jednostką jest [bit/s].

21. Podaj definicję przepustowości kanału transmisyjnego.

Przepustowość kanału transmisyjnego C to maksymalna wartość szybkości transmisji w zbiorze

nadajników, które mogą korzystać z danego kanału fizycznego.

22. Czym różni się transmisja asynchroniczna od transmisji synchronicznej?

W przypadku transmisji asynchronicznej zakłada się, że odbiornik ma możliwość określenia początku

pierwszego okresu sygnalizacji oraz dysponuje zegarem taktującym o częstotliwości równej częstotliwości sygnału

przychodzącego lub jej wielokrotności. Można np. przyjąć, że gdy łącze jest bezczynne to znajduje się w stanie niskim

L. Nadanie pierwszego bitu informacji poprzedzone jest wysłaniem tzw. bitu startu, który charakteryzuje się

utrzymaniem stanu wysokiego H przez jeden okres sygnalizacji. Odbiornik zaczyna próbkować sygnał wejściowy w

chwilach 3/2T, 5/2T, 7/2T itd. Po nadaniu określonej z góry liczby bitów informacji przesyłany jest sygnał stopu,

polegający na wprowadzeniu łącza w stan L na co najmniej jeden okres sygnalizacji. Następnie transmitowana jest

kolejna część informacji. Jak widać występuje tutaj ograniczenie na liczbę bitów informacji zawartej pomiędzy bitami

startu i stopu, ale jest to niezbędne, gdyż może nastąpić ponowne ustalenie początku informacji i pewne

niestabilności zegarów taktujących nadajnika i odbiornika nie wpływają na przesyłanie informacji. Metoda ta nie

umożliwia szybkich transmisji.

Do przesyłania danych z większymi szybkościami stosuje się transmisję synchroniczną . W tym przypadku

przesyłanie informacji poprzedzane jest dostosowaniem fazy zegarów taktujących nadajnika i odbiornika

(synchronizacja wstępna), co uzyskuje się podczas transmisji ustalonego, wstępnego ciągu bitów (np. 1, 0, 1, 0)

zwanego preambułą. Preambuła powinna być przesyłana po każdym okresie bezczynności łącza. Odbiornik może być

jednak niezdolny do odebrania pierwszych bitów preambuły. W celu wyeliminowania preambuły stosuje się inne

rozwiązania, np. utrzymuje się stałą gotowość odbiornika przez ciągłą aktywność nadajnika, który przesyła informacje

nie mające znaczenia zamiast pozostawać w stanie nieaktywnym. Można również na bieżąco korygować różnice

pomiędzy taktami zegara nadajnika i odbiornika np. przez zastosowanie dodatkowej linii łączącej nadajnik z

odbiornikiem, którą przekazywane są impulsy zegarowe. Inną możliwością jest wprowadzenie takiego sposobu

kodowania informacji źródłowej, aby przesyłany sygnał zawierał dodatkowo informację taktującą, a więc użycie tzw.

kodów samosynchronizujących.

23. Dlaczego stosowane są kody transmisyjne?

Kodowanie transmisyjne –transmisja danych w paśmie podstawowym

Chcąc przesłać sygnał cyfrowy łączami analogowymi (telefonicznymi) należy dokonać przetworzenia

(konwersji) sygnału z cyfrowego na analogowy z wykorzystaniem procesu modulacji.

Konwersję kodów sygnałów do innej postaci, bardziej efektywnej przy przesyłaniu przez

szeregowe łącza cyfrowe i uwzględniającej fizyczne aspekty transmisji, zapewniają kody liniowe. Przy

małych szybkościach transmisji (np. do 2400b/s) konwersja kodowania zwykle nie jest potrzebna, a

transmitowane sygnały w łączu fizycznym odpowiadają oryginalnym kodom przesyłanej informacji. Duże

szybkości transmisji wymagają konwersji sygnałów do postaci i poziomów wymaganych przez konkretne

medium transmisyjne (skrętka, koncentryk, światłowód), z uwzględnieniem bardziej efektywnego

wykorzystania dostępnego pasma transmisji.

Wśród wielu liniowych kodów transmisyjnych do najczęściej spotykanych należą:

trójstanowe AMI (ISDN), CMI, HDB3, 4B/3T, 4B/5B i pochodne

2B1Q i inne.

„Kody transmisyjne stosowane są w celu uzyskiwania pożądanych (z punktu widzenia kanału

transmisyjnego) własności sygnału binarnego oraz ustalania synchronizacji nadajnikodbiornik.

Przykłady:

kod NRZ:

dla 0 sygnał przyjmuje wartość 1

dla 1 sygnał przyjmuje wartość +1

kod NRZI:

dla 0 sygnał się nie zmienia

dla 1 sygnał zmienia się na przeciwny (z +1 na 1 albo z 1 na +1)” (by Siwy :)

24. Przedstaw modele występowania błędów w kanałach transmisyjnych

Model bezpamięciowy – prawdopodobieństwo wystąpienia błędu na określonej pozycji binarnej jest

niezależne od błędów, które wystąpiły wcześniej

Model seryjny prawdopodobieństwo wystąpienia błędu na określonej pozycji binarnej jest uzależnione od

błędów wcześniej występujących

Sebastian:

25. Podaj definicję elementowej stopy błędu

Miarą jakości kanału będącego źródłem zniekształceń sygnału niosącego informację jest

elementowa stopa błędu:

Pb=Nb/N

gdzie Nb to liczba błędnie odebranych bitów, a N to liczba wszystkich nadanych bitów.

26. Jak definiujemy odległość Hamminga między ciągami kodowymi?

Odległość Hamminga (ang. Hamming distance) DH – w teorii informacji jest to wprowadzona przez

Richarda Hamminga miara odmienności dwóch ciągów o takiej samej długości, wyrażająca liczbę miejsc

(pozycji), na których te dwa ciągi się różnią. Innymi słowy jest to najmniejsza liczba zmian (operacji

zastępowania elementu innym), jakie pozwalają przeprowadzić jeden ciąg na drugi. Dodanie c

dodatkowych bitów daje możliwość zwiększenia odległości Hamminga o 2c. Pokazano, że dla kodu o

minimalnej odległości Hamminga równej n można wykryć (n1) błędnie odebranych bitów i skorygować

(n1)/2 błędnie odebranych bitów.

dwustanowe NRZ, NRZI, kody Manchester i ich modyfikacje (światłowód),

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: