Počítačové sítě I. 4. Fyzická vrstva sítí. Miroslav Spousta, 2004



Podobné dokumenty
Počítačové sítě I. 4. Fyzická a linková vrstva sítí Miroslav Spousta, 2005 <qiq@ucw.cz>,

Projekt Pospolu. Aktivní a pasivní propojovací prvky

Ethernet Historie Ethernetu Princip

Počítačové sítě. Miloš Hrdý. 21. října 2007

11. Počítačové sítě protokoly, přenosová média, kapacity přenosu. Ethernet

Aktivní prvky datových sítí pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO

Skupina IEEE 802. Institute of Electrical and Electronics Engineers skupina 802: standardy pro lokální sítě. podvrstvy

Základy topologie a komunikace sítí LAN

Pasivní prvky: kabely

přenosové rychlosti v počítačových sítích útlum

Počítačové sítě Datový spoj

Počítačové sítě 1 Přednáška č.2 Fyzická vrstva

Ethernet. Značení Verze Typy 10 Mb/s 100 Mb/s 1000 Mb/s. Josef J. Horálek, Soňa Neradová IPS1 - Přednáška č.4

Ethernet. rek. Petr Grygárek Petr Grygárek, FEI VŠB-TU Ostrava, Počítačové sítě (Bc.) 1

POČÍTAČOVÉ SÍTĚ J I Ř Í K A L O U S E K OSTRAVA 2007

Pasivní prvky: kabely

1. Standardizace na fyzické vrstvě OSI (vodiče, koncovky...)

PROJEKT ŘEMESLO - TRADICE A BUDOUCNOST Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/ PŘEDMĚT PRÁCE S POČÍTAČEM

Topologie počítačových sítí Topologie = popisuje způsob zapojení sítí, jejich architekturu adt 1) Sběrnicová topologie (BUS)

Počítačové sítě Datový spoj

ES-1552 Ethernetový přepínač

Lokální sítě LAN KIV/PD Přenos dat Martin Šimek

Kroucená dvojlinka. původně telefonní kabel, pro sítě začalo používat IBM (Token Ring) kroucením sníženo rušení. potah (STP navíc stínění)

Seminář 1 Přenosová média

Cíl kapitoly: Žák popíše počítačovou síť a její prvky, rozdělí sítě dle druhů a způsobu fungování, popíše jednotlivé topologie.

TOPOLOGIE DATOVÝCH SÍTÍ

Kroucená dvojlinka. potah. 4 kroucené páry. STP navíc stínění

Identifikátor materiálu: ICT-3-02

Lokální počítačové sítě

Počítačové sítě internet

Přenosová média KIV/PD Přenos dat Martin Šimek

4. HW počítačových sítí

Sítě IEEE (WiFi)

A7B38UOS Sítě LAN Ethernet Síťové nástroje

IEEE802.3 Ethernet. Ethernet

Pasivní prvky: kabely

Fyzická úroveň. Teoretický základ datových komunikací. Fourierova analýza

Přenos dat v počítačových sítích

Přenosová média. rek. Petr Grygárek Petr Grygárek, FEI VŠB-TU Ostrava, Počítačové sítě (Bc.) 1

STANDARDY POČÍTAČOVÝCH SÍTÍ

Telekomunikační sítě LAN sítě

Počítačové sítě I. 5. Ethernet. Miroslav Spousta, 2004

Počítačové sítě. Studijní opory

Identifikátor materiálu: ICT-3-01

Počítačová síť. je skupina počítačů (uzlů), popřípadě periferií, které jsou vzájemně propojeny tak, aby mohly mezi sebou komunikovat.

Síťové prvky seznámení s problematikou. s problematikou

PŘÍSTUPOVÉ METODY KE KOMUNIKAČNÍMU KANÁLU

Počítačové sítě 1 Přednáška č.3 Datová vrstva

PB169 Operační systémy a sítě

IEEE802.3 Ethernet. Ethernet

Datové komunikace. Informační systémy 2

Představíme si funkci fyzické vrstvy. Standardy fyzické vrstvy, způsoby přenosu, způsoby kódování a veličiny popisující přenos dat.

Sdílení přístupu ke společnému kanálu

Návrh učebny počítačových sítí Design of computer network training room

Síť Ethernet (5) Síť Ethernet (6)

Optická vlákna a práce s nimi

TÉMATICKÝ OKRUH Počítače, sítě a operační systémy

Cílem kapitoly je seznámit studenta se síťovými kartami, zapojením síťových karet a jejich charakteristikami.

Skupina IEEE 802. Institute of Electrical and Electronics Engineers skupina 802 standardy pro lokální sítě. podvrstvy

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

REKONSTRUKCE POČÍTAČOVÉ SÍTĚ PRO FIRMU TILL S.R.O.

WAP LAN/WLAN AP/klient. Uživatelský manuál

Zásady používání sítě Ethernet

Základní vlastnosti lokálních sítí

Počítačové sítě shrnutí

STRUKTUROVANÁ KABELÁŽ

Kabelážní systémy Základy IOS přepínače

Renovace sítě a počítačových učeben na SOŠ Podyjí

Maturitní otázka z POS - č. 14. Topologie sítí

Technologie počítačových sítí 4. přednáška

KIV/PD. Přenosová média

Systémy pro sběr a přenos dat. metalická přenosová cesta optická přenosová cesta bezdrátová přenosová cesta

Přenosová média - metalická, optická, mobilní, satelitní - kmitočtové a časové členění. primární parametry (vztahují se na 1 km vedení): 2 i.

IEEE Wi FI. Wi Fi

KABELY. Pro drátové okruhy (za drát se považuje i světlovodné vlákno): metalické kabely optické kabely

Úvod do počítačových sítí

RADIOVÝ KOMUNIKAČNÍ SYSTÉM WM868 WACO

1. Základní pojmy počítačových sítí

První náčrtek Ethernetu.

Protokoly vrstvy datových spojů LAN Specifikace IEEE 802 pokrývá :

Struktur. kabeláž shrnutí a opakování

Zadávací dokumentace Příloha č. 1 Technická specifikace předmětu plnění Nákup univerzálního kabelážního systému a rozvaděčů pro DC. Obsah...

Instalační manuál REV: G E PoE+ managed switche systému LAN-RING

NÁVRH POČÍTAČOVÉ SÍTĚ MULTIMEDIÁLNÍ DOMÁCNOSTI

EU-OPVK: VY_32_INOVACE_FIL7 Vojtěch Filip, 2013

Počítačové siete

Lekce 6: Techniky přenosu dat

11. Strukturovaná kabeláž

napájecí napětí vlastní odběr zařízení podporované funkce počet bitů stopbit nastavitelné adresy maximální počet zařízení na lince

Počítačové sítě I. 6. Kruhové sítě (a 100VG AnyLan) Miroslav Spousta,

Uživatelská příručka TF-3239D/ TF-3239DL. Adaptér pro Fast Ethernet 10/100M s rozhraním PCI. Rev:

Průmyslové managed switche LAN-RING

Konvertory. Neustálý celosvětový růst síťové infrastruktury potřebuje řadu. Optické sítě LAN, MAN, FTTx. 19

Úspěch Wi-Fi přineslo využívání bezlicenčního pásma, což má negativní důsledky ve formě silného zarušení příslušného frekvenčního spektra a dále

RRAS-MC/A1 IP mikrofon pro kolejová vozidla

Převodníky rozhraní RS-232 na optický kabel ELO E240, ELO E241, ELO E242. Uživatelský manuál

METODICKÝ NÁVOD. Analýza přenosových parametrů metalických vedení. Ing. Bc. Ivan Pravda, Ph.D.

Aktivní prvky: opakovače a rozbočovače

Standard. Standard TIA/EIA 568 C

Jak na instalaci WLAN

Transkript:

Počítačové sítě I 4. Fyzická vrstva sítí Miroslav Spousta, 2004 1

Fyzická vrstva Připomenutí: nejnižší vrstva modelu ISO/OSI kabeláž, kódování přístupové metody Aplikační Prezentační Relační Transportní Síťová Linková (spojová) Fyzická 2

Přenosová média médium prostředek použitý pro přenos informace na počátku: koaxiální kabely (podobné jako u televizních rozvodů) bezdrátový přenos (rádiové vlny): médium je vzduch symetrické vedení (kroucená dvojlinka) podobné jako u telefonních rozvodů umožňuje strukturovanou kabeláž optické kabely (různé průměry a kvality) vzduch: laser/infračervené světlo (na kátké vzdálenosti, přímá viditelnost) 3

Koaxiální kabel nesymetrické vedení v základním pásmu: 0 150 Mhz max. cca 50 Mbps problém s elektrickými vlastnostmi kabelu v přeloženém pásmu: 50 750 Mhz vysoký útlum při vyšších frekvencích několik typů: 50 Ω, 70 Ω, 93 Ω, thin, thick izolace izolace vnitřní vodič vnější vodič (stínění) dlouho typické médium LAN (Ethernet 10BASE-5 a 10BASE-2) ustoupilo se od něj, protože kabely jsou drahé a hůře se spojují (BNC) 4

Symetrická vedení Kroucená dvojlinka kabel s páry stočených měděných vodičů původně telefonní kabeláž (=> dvoubodové spoje) různý počet párů (pro sítě se používají 2 4 páry) stíněná dvojlinka (STP, Shielded Twisted Pair) každý pár zvlášť + celý kabel nestíněná (UTP, Unshielded Twisted Pair) páry pouze obtočeny 5

UTP a STP UTP: Požadovány různé vlastnosti (kvalita) podle standardu EIA/TIA: kategorie 1 6 čím vyšší, tím vyšší kvalita (pravidelnost zatočení, průměr vodičů,...) parametry přenosové: útlum, impedance, zpoždění parametry vazební: šum, přeslechy, rušení kabely mívají 4 páry (8 vodičů) rušení se vyruší, ovlivní oba páry STP: devět kategorií navrženo IBM, používá se u sítí Token Ring 6

Kategorie UTP Cat 1: žádné požadavky Cat 2: do 1 MHz, telefonní vedení Cat 3: do 16 MHz (10Mbps), Voice Grade Cable Ethernet 10BASE-T, 100BASE-T4 Cat 4: do 20 MHz (20Mbps) Token Ring, Ethernet Cat 5: do 100 MHz (100Mbps), Data Grade Cable Ethernet 100BASE-TX, 1000BASE-T, Cat 5e Cat 6: do 250 Mhz,... 7

Strukturovaná kabeláž rozvod datové i hlasové kabeláže (telefonní a počítačová síť) použití UTP kabeláže jasně daná struktura, vyhrazené kanály v podlaze/stěnách kabely jsou u uživatelů ukončeny zásuvkami na druhé straně je rozvaděč, tzv. patch panel s vyústěním všech kabelů pomocí patch kabelů se propojí zásuvky do switche/hubu snadná rekonfigurace podnikových sítí správa síťových prvků je centralizována 8

Strukturovaná kabeláž rozvaděč jeden pro každé patro nebo 1000 m^2 propojeny s hlavním rozvaděčem vertikálním rozvodem často umístěn v racku společně s aktivními prvky (switchi) uživatelské stanice v tzv. working area 6 m^2, 3 zásuvky propojeny s rozvaděčem horizontálním rozvodem zakončení zásuvkou pro RJ45 konektory kabely neohýbat více než 90º, rozplétat max. 13 mm 9

Strukturovaná kabeláž Working area rozvaděč patra Hlavní rozvaděč Rozvaděč 10

Optická vlákna Světlovodná vlákna většinou skleněná (plastová) paprsek se odráží na rozhraní vlákna a obalu průměr určuje vlastnosti vlákna (útlum) používají se dva druhy vláken: vlákno obal ochrana jednovidová mnohavidová vlákna se spojují buď svařováním nebo pomocí speciálních konektorů typ ST, SC 11

Optická vlákna jednovidová (single mode) označení: 9/100 (9 μm/100 μm) [pro srovnání lidský vlas: cca 30 μm] zdroj světla: laserová dioda (ILD), prochází jen jeden paprsek větší vzdálenosti (desítky kilometrů) menší vlákno, hůře se napojuje (svařování, prach) mnohavidová (milti mode) označení: 62,5/125 (62,5 μm/125 μm) zdroj světla: LED vlákno izolace obal větší průměr vlákna, lépe se svařuje max. 2 km 12

Optická vlákna Mnohavidová (multimode) Jednovidová (singlemode) Gradientní 13

Bezdrátové spojení wireless, může používat různé frekvence 30 MHz 1 GHz rádiové vysílání 2 GHz 40 Ghz směrové vysílání, nutná přímá viditelnost satelitní spoje, (mikrovlnné trouby) 10^11 10^14 Hz infračervené světlo PAN (v jedné místnosti), lokální sítě 14

Srovnání UTP/STP Koaxiální kabel Optické vlákno Instalace (náklady) nízké střední vysoké Instalace (obtížnost) malá malá střední Rychlost max. do 1 Gbps do 1 Gbps Tbps Délka max 90 150m 600 1200 desítky km Odolnost proti rušení nízká/střední střední vysoká 15

Řízení přístupu Řízení přístupu ke sdílenému přenosovému kanálu statické předem dané dělení kanálu na několik částí např. frekvenční/časový multiplex dynamické kanál (celý) přidělován na žádost, podle potřeby musí se nějak rozhodovat, jak se bude sdílený kanál přidělovat řízení přístupu problém především s vysíláním, přijímat mohou všichni současně při souběžném vysílání vzniká kolize (signály se pomíchají) 16

Deterministické vs nedeterministické Chceme, aby vysílal vždy jen jeden uzel, jak toho dosáhnout? deterministický přístup vždy bude mít právo vysílat jen jedna stanice toto právo si budou periodicky předávat jasně definovaná pravidla, výsledek není ovlivněn náhodou nedeterministický přístup zkusím poslat data a počkám, co se stane nastávají kolize, které je třeba řešit (poslat data znovu) výsledek chování sítě je ovlivněn náhodou (čekání náhodnou dobu) 17

Centrální vs distribuované Jak se řídí přidělování média? centrálně v síti existuje zařízení, které rozhoduje, komu bude médium přiděleno většinou se jedná o deterministické řízení např. Token Ring, 100VG-AnyLan distribuovaně uzly spolupracují, domlouvají se na obsazení kanálu předpokládá, že se stanice budou chovat slušně centrální prvek chybí např. Ethernet (CSMA/CD) 18

Polling centrálně řízená metoda arbitr se ptá stanic, zda chtějí vysílat pokud ano, přidělí stanici sdílený kanál ne, ptá se další stanice výhody: deterministické, každá stanice se časem dostane k vysílání pro řízení je možné použít sdílený kanál (stejný jako pro data) nevýhody: citlivost na výpadek arbitra, velká režie 19

Explicitní žádost opět centrálně řízená metoda stanice arbitrovi signalizuje žádost o vyslání dat arbitr potvrzuje (povoluje vysílání) nevýhody: opět citlivost na výpadek arbitra režie (pokud nejsou na signalizování využity speciální kanály) výhody: stabilní při velké zátěži např.: 100VG-AnyLan (zamýšlený Fast Ethernet) 20

Rezervační metody přidělování na žádost: distribuovaná verze sítí koluje rezervační rámec, v něm si stanice rezervují časové sloty stanice vysílají postupně podle rezervací 1 3 1 21

Logický kruh distribuovaná metoda právo vysílat má stanice, která vlastní tzv. token (speciální data) každá stanice vyšle svá data a pak token předá stanici následující v logickém kruhu nesouvisí s fyzickou topologií stanice musí vědět o svém následníkovi problém s výpadkem stanice, tokenu Např. TokenRing, FDDI 22

Historie: Aloha neřízená distribuované metody na propojení částí univerzity na Havajských ostrovech (rádiový signál) data se odesílají bez ohledu na ostatní mohou nastávat kolize (vysílá více stanic najednou) řeší se přeposláním zprávy (po vypršení doby na potvrzení malá efektivita (max. 18%) 23

Aloha požadavek opakování A kolize čekání B požadavek opakování kolizní slot 24

Taktovaná Aloha zmenšení velikosti kolizního slotu potřeba synchronizace požadavek opakování A kolize čekání B požadavek opakování kolizní slot 25

CSMA Carrier Sense Multiple Access Aloha nedetekovala vysílání ostatních stanic Carrier Senese = odposlech nosné (frekvence) stanice poslouchá, co se děje na médiu a neruší vysílání ostatních Multiple Access = může vysílat více stanic najednou kdy dochází ke kolizi více stanic současně detekuje, že médium je volné a začne vysílat nejčastěji těsně po skončení vysílání nějaké stanice 26

Naléhající CSMA request A request B t kolizr čekání request C kolizr čekání t 27

Nenaléhající CSMA request A request B čekání request C čekání 28

CSMA/CD CSMA Collision Detection (detekce kolize) pokud vysílající stanice detekuje kolizi, nedokončí vysílání používá se např. u Ethernetu Algoritmus: stanice chce vyslat rámec: detekuje klid na médiu (po dobu kolizního slotu) - začne vysílat rámec, jinak musí počkat do skončení přenosu pokud stanice při vysílání rozpozná kolizi, vyšle jam signál, aby i ostatní stanice poznaly, že nastala kolize o opakování se stanice pokusí po náhodné době, střední doba čekání se prodlužuje u Ethenetu max. 10 pokusů, doba narůstá exponenciálně 29

CSMA/CD request A request jam B t kolize čekání request C kolize čekání t 30

CSMA/DCR Deterministic Collision Resolution (deterministické řešení kolizí) při detekci kolize se stanice rozdělí do skupin např. podle bitů adres binární strom nejdříve vysílají data stanice, které kolizi způsobily poté se médium uvolní pro všechny stanice 31

CSMA/DCR A 00 request B 01 C 10 request request request D 11 request 32

CSMA/CA předcházení kolizím (Collision Avoidance) po skončení vysílání nějaké stanice n má další stanice m právo vysílat až po uplynutí času: ((m n) mod N) * t N je počet stanic v síti, t je doba šíření signálu médiem je to vlastně virtuální kruh na sdíleném médiu nevyužívá plně přenosovou kapacitu média, ale zabraňuje kolizím používá se v rádiových sítích, v sítích AppleTalk 33

Metody linkové vrstvy Mezi úkoly linkové vtstvy patří: synchronizace rámců aby bylo jasné, kde začínají a končí vysílaná data spolehlivost přenosu řeší poškození nebo ztrátu rámců řízení toku aby vysílající nezahltil příjemce používá se i ve vyšších vrstvách 34

Synchronizace rámců Znakově orientovaný přenos data: posloupnost znaků (o pevném počtu bitů) Jak rozpoznat začátek a konec? speciální (řídící) znaky, které se nemohou vyskytovat v datech případně může být uvedena délka dat, pak odpadá detekce konce rámce pokud se řídící znaky můžou v datech vyskytnout, musíme to ošetřit character stuffing, před řídícím znakem se vyšle jeden speciální v datech se speciální znak zdvojuje má jistou režii 35

Synchronizace rámců Bitově orientovaný přenos opět chceme poznat začátek (konec) rámce posuvný registr, hledáme speciální posloupnost která se nevyskytne v datech (např. 01111110) opět problém co s daty, aby se tam sekvence nevyskytovala řešení: např. vkládání 0 po pčti jedničkách (bit stuffling) menší režie než u znakových přenosů 36

Detekce chyb Data se mohou při přenosu poškodit dostaneme jiná data chceme spolehlivě detekovat, zda k poškození došlo detekce chyb: k datům se přidá navíc: parita (sudá, lichá, jedničková, nulová) kontrolní součty (XOR), CRC samoopravné kódy metody mají různou režii a spolehlivost data kontrola 37