Uvod, celkov y prehled problematiky

Transkript

1 Organizace v yuky Uvod, celkov y prehled problematiky PV 169 Z aklady prenosu dat Jan Staudek Ð Û Å«Æ ±²³ µ ¹º»¼½¾ Ý Predn as, zkous (zkouska psemn a) Jan Staudek, staudek@.muni.cz, tel , B416 WWW str anka Literatura Vsechny obrazovky / pr usvitky z predn asek jsou dostupn e on-line V pr ubehu predn asek m uze dojt k c astecn ym zmen am podklad u Predn asky vych azej z knihy (doporucen a studijn literatura) { Behrouz A. Forouzan, Data Communications and Networking, 5th Edition, Mac-Graw Hill, 2013, ISBN Verze : podzim 2017 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 1 Prenos dat, telekomunikace, komunikacn syst em Data Communication { prenos dat, v ymena dat mezi dvema zarzenmi via prenosov e m edium (vodice, eter,... ) Telecommunication { komunikace ( na velkou vzd alenost) prenos dat prirozene spad a do telekomunikacnch princip u Komunikujc zarzen + prenosov e m edium = komunikacn syst em, KS Spoj vs. kan al Pojem spoj (link) oznacuje fyzickou prenosovou cestu v KS Pojem kan al (channel) vesm es oznacuje kapacitn c ast spoje, kter a je v enov ana spojen (komunikaci) mezi dv ema komunikujcmi aplikacemi Jeden spoj m uze obsahovat vce kan al u, vce kan al u pak sdl jeden spoj (viz pozd eji { pojem multiplexing) KS, mus dorucovat data do spr avn eho cle KS mus dorucovat data bezchybne KS mus dorucovat data vcas, v pozadovan e dobe vcasnost, resp. rozptyl casu dorucov an dat (jitter), je d ana komunikujcmi aplikacemi Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 2 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 3

2 Pouzit y model komunikacnho syst emu Klasikace sign al u { analogov y / digit aln sign al Charakterizace sign al u sign al v case spojit y / sign al v case diskr etn sign al v hodnot ach spojit y / sign al v hodnot ach diskr etn Klasikace sign al u vyuzvan ych pro prenos dat Nosicem pren asen ych informac { sign al Sign al { casov a funkce sren zmen vlastnost prenosov eho m edia do jejhoz pr ubehu je pren asen a informace zak odovan a k odov an: proces prev adejc vyj adren informaci z jedn e formy do jin e v telekomunikacch se pouzv a elektromagnetick y sign al, casov a funkce zmen elektrick ych a magnetick ych sil v prenosov em m ediu zp usobujcch sren zmen elektromagnetick e energie prenosov ym m ediem, do kter ych jsou zak odovan a pren asen a data analogov y sign al = spojit y v case + spojit y v hodnot ach je analogi, podobn y, re aln ym jev um, napr. pr ubehu sly zvuku, jeho pr ubeh v case (rychlost) je analogi re aln emu pr ubehu digit aln sign al = diskr etn v case + diskr etn v hodnot ach je reprezentac bin arnch cslic (digit) v numerick em k odu pouzit ym pro reprezentaci re aln eho jevu, kter emu sign al odpovd a (text v k odu ASCII, z aznam monitoru tepu srdce), lze jej pren aset rychlost nez avislou na deji v re ale Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 4 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 5 Elektromagnetick a vlna Elektrick y n aboj pohybujc se s nenulov ym zrychlenm vyzaruje (s al a) energii, doch az k elektromagnetick emu z aren Elektromagnetick e z aren { d ej, pri n emz se prostorem sr tzv. prcn e vln en elektrick eho a magnetick eho (elektromagnetick eho) pole (Fyzik alnm) polem rozum syst em (forma hmoty), ve kter em je kazd emu bodu v takov em prostred prirazena hodnota nejak e (fyzik aln) veliciny Elektromagnetick e pole je fyzik aln pole, kter e odpovd a mre p usoben elektrick e a magnetick e sly v prostoru Sren elektromagnetick eho z aren prcn ym vln enm elektrick eho a magnetick eho pole { elektromagnetick e vln en Elektromagnetick a vlna Elektromagnetick e z aren jako vlnu v jist em prostred charakterizuje vlnov a d elka, frekvence a rychlost sren Vlnov a d elka, λ [m, cm, mm,... ] { vzd alenost dvou nejblizsch bod u vlnen, kter e kmitaj ve f azi. frekvence [Hz], f { pocet kmit u/sekundu rychlost sren ve vakuu se elmag vzruch sr rychlost c = m/s, tj. 30 cm/ns ve hmotn em prostoru se elmag vzruch sr nizs (az tretinovou) rychlost, v z avislosti na frekvenci plat: rychlost sren c = λ f, tj [m/s] = λ [m] f [s 1 ] { f = stovky MHz m vlny, (r adiov e vlny) { f = jednotky GHz dcm vlny, { f = destky GHz cm vlny (mikrovlny) { f = stovky GHz az jednotky THz mm vlny (infraz aren),... Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 6 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 7

3 Sren elektromagnetick e energie Elmag vlny se v homogennm pr azdn em prostred (napr. ve vakuu) se sr vsemi sm ery U zdroje energie je hustota energie pren asen a vln enm nejvets a cm d al od zdroje se hustota energie snizuje stejn e mnozstv energie proch az st ale vets (kulovou) plochou se vzd alenosti od stredu takov e koule hustota energie kles a se vzd alenosti od stredu takov e koule kles a ucinnost prenosu energie V praxi potrebujeme pren est z vyslace do prijmace energii s co nejv ets ucinnost (prijman a / vyslan a energie) tok energie se proto smeruje z adan ym smerem vkl ad anm urcit ych nehomogenit do prenosov eho prostred nehomogenita { smerov y prvek, kter y vede energii z adan ym smerem, v ostatnch smerem je sren a energie podstatne mens nebo nulov a nehomogenita = veden, smerove vyzarujc zdroj energie (ant ena) Prenosov a m edia (prenosov a prostred) Prenosov e m edium typu veden, guided media, wired media jeden rozmer veden prevl ad a nad jin ymi veden je charakteristick e rozhranmi na dve nebo i vce prostred, na rozhranch doch az k difrakcm (ohyb um) a k odraz um sren energie veden vede elmag energii cel eho spektra (od stejnosmern eho proudu po vlny nejvyssch frekvenc) v r uzn ych oblastech spektra m uze mt veden r uzn y charakter vodic, dvoulinka, twist (kroucen a dvoulinka), koaxi al, optick e vl akno Bezdr atov a m edia, unguided media, wireless media atmosf era, voda, vakuum smerovost vlnen se zajist smerove vyzarujcm zrojem, ant enou Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 8 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 9 Konceptu aln model prenosu dat Studovan e spoje prenosu dat 5 komponent syt emu prenosu dat vyslac, prijmac, prenosov e m edium, zpr ava, protokol Protokol Protkol je mnozina pravidel nebo konvenc umoz nujc komunikaci partner u cinn ych na stejn e urovni v architekture syst emu Protokol je d an syntax { form aty vyme novan ych jednotek dat, s emantikou { rdcmi informacemi pro koordinaci behu a casov anm { synchronizac, shodou na rychlostech,... Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 10 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 11

4 Rezimy toku dat pri prenosu dat ISO RM OSI, konceptu aln model st'ov an Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 12 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 13 ISO RM OSI, horn a doln vrstvy ISO RM OSI, konceptu aln model 2(vce)-bodov eho spoje Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 14 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 15

5 ISO RM OSI, konceptu aln model LAN vs. p2p a mp Zjednodusen y model a prklady komunikac Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 16 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 17 Zjednodusen y model a prklady komunikac Vyslac { kod er dat generovan ych zdrojem do prvk u (elektromagnetick eho) sign alu sign al { casov a funkce nekter e z jeho charakteristik (velikost { amplituda, posun v case { f aze, rychlost zmen { frekvence) modem k oduje digit aln data na analogov y sign al codec k oduje analogov a data na digit aln sign al obecne lze k odovat digit aln i analogov a data na libovolnou prenosovou digit aln / analogovou formu (digit aln / analogov y sign al) Prenosov y syst em { prost y spoj nebo st' spoj u pren as (analogov a / digit aln) data (analogov ym / digit alnm) sign alem Prijmac { (de)kod er prvk u sign alu na formu dat akceptovanou clovou entitou Komunikacn ukoly efektivn vyuzit prenosov eho syst emu sdlen kapacity, multiplexing podpora rozhran prenosov eho syst emu generov an sign alu sign al mus b yt prenosov ym syst emem sriteln y sign al mus b yt prijmacem jako data interpretovateln y synchronizace mezi vyslacem a prijmacem urcen, kde kazd y dlc sign alov y prvek ) konc a kde zacn a spr ava protokol arnch v ym en vyzv anen, nav az an spojen, zavesen,... Detekce (a korekce) chyb Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 18 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 19

6 Komunikacn ukoly, 2 Hlavn studovan e modely komunikac Rzen toku XON/XOFF, handshake, sliding window,... adresov an identikace zdroje a cle sm erov an (routing) zajisten existence prenosov e cesty mezi nesousednm zdrojem a clem obnova (recovery) nejde o detekci (a korekci) chyb jde o obnovu cinnosti napr. po v ypadku apod. form atov an zpr av bezpecnost spr ava ste Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 20 Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 21 Orientacn prehled obsahu predm etu principy prenosu dat mezi prmo propojen ymi zarzenmi, P2P / MP { Point-to-Point / Multi-Point Communication, predm etem studia je prm a komunikacn cesta { ne st' sign aly v roli n astroj u prenosu informac prenosov ym m ediem svety analogov ych sign al u a dat a digit alnch sign al u a dat cm jsou urcov any vlastnosti prenosov ych kan al u jak se informace k oduje (zobrazuje) do sign alov ych prvk u jak se res v yskyty chyb behem prenosu jak se prov ad rzen toku dat (zastav, pokracuj,... ) rzen prstupu k m ediu (kdo/kdy sm/m uze vyslat) prpadov e studie vybran ych konkr etnch protokol u Jan Staudek, FI MU Brno PV169 { Z aklady prenosu dat 22