Računalniška strojna oprema Leon KOS, LECAD

1. Računalniška strojna oprema Leon KOS, LECAD • Dve predavanji • Arhitektura računalnika • Splošno • CPU, vodilo, RAM, zunanji pomnilniki,… • Računalniška grafika, • Vhodno-izhodne naprave, • mikrokrmilniki • Računalniška omrežja in komunikacije • Topologija • Arhitektura • Standardi • Internetni protokoli • Zmogljivost (prepustnost) sistemov

2. Računalniška omrežja in komunikacije • Klasifikacija • Topologija – logični izgled povezav • Velikost – PAN, LAN, WAN, ... • protokoli (OSI, IP) – dogovor o komunikaciji • arhitektura - zgradba • prenosni medij (ether, wlan, fiber, ...) • način povezave (p-t-p, bus)

3. Topologija Kako so vozlišča med seboj logično povezana: • vodilo • zvezda • obroč • drevo • polna povezanost • mreža • hibridi (sestavljene mreže)

4. Velikost • PAN – osebno omrežje (USB, Firewire) • LAN – lokalno, ethernet • CAN – Industrjija, campus • MAN, WAN – internet, ATM

5. Raziskovalno omrežje GEANT

6. Arhitektura • Ethernet – CSMA/CD • Fizična izvedba: • koaks • parica • optika • Topologija etherneta • vodilo • zvezda • hibrid

7. Sestavljanje omrežij • Ponavljalnik – povečevanje razdalje • Most, stikalo – filtriranje na nivoju mreže (MAC) • Usmerjevalnik – branje paketov in usmerjanje v pravo smer • NAT, QOS – odločanje in prepisovanje paketov

8. Primer: Fizični prenos po parici • Twistedpair • UTP • STP, FTP • half/fullduplex 1parica– RS485, CAN 2parici – Ethernet 100Mbit 4parice – Ethernet 1Gbit, 10Gbit diferencialni prenos

9. Protokoli za WAN • Ethernet - najcenejši • ISDN • ATM • WLAN

10. Standardi OSI - Open Systems Interconnection (1995) • 7: Aplikacije • 6: Predstavitev – kodiranje • MIME, XML, .. • 5: Seja – dialog med računalniki • full/half duplex • 4: Transport (TCP, UDP, ...) • 3: Mreža (usmerjevalniki) • 2: Podatkovna plast (Ethernet – CSMA/CD, FDDI, MAC, ...) • 1: Fizična plast: električni nivoji, konektorji, časovni diagram

11. Primeri OSI razdelitve

12. Internetni protokoli • ICMP/IP – kontrolni paketi (ping) • UDP/IP – paketi brez nadzora prenosa • TCP/IP – kontroliran prenos na nivoju transporta • Uporabljajo ga za: • HTTP • FTP • SSH • Lastnosti • Ordered data transfer • Retransmission of lost packets • Discarding duplicate packets • Error-free data transfer • Congestion control

13. Internetni Protokol (IP) • TCP, UDP, ICMP • štiri plasti v OSI modelu:

14. Pet plasti IP protokola • 5. Application layer DHCP • DNS • FTP • HTTP • IMAP4 • IRC • NNTP • XMPP • MIME • POP3 • SIP • SMTP • SNMP • SSH • TELNET • BGP • RPC • RTP • RTCP • TLS/SSL • SDP • SOAP • … • 4. Transport layer • TCP • UDP • DCCP • SCTP • GTP • … • 3. Network layerIP • (IPv4 • IPv6) • IGMP • ICMP • RSVP • IPsec • … • 2. Data link layer • 802.11 • ATM • DTM • Ethernet • FDDI • Frame Relay • GPRS • EVDO • HSPA • PPP • ARP • RARP • L2TP • PPTP • … • 1. Physical layer • Ethernet physical layer • ISDN • Modems • PLC • SONET/SDH • G.709 • …

15. IP naslovni prostor • Obstoječi način IP v4 – 4 x 8 = 32 bitni naslovni prostor • Primer:11011000 11100101 01111111 00111001 216.229.127.57 • IP naslov • Maska podomrežja • Usmerjevalnik • Imenski strežnik

16. Razredi naslovov 1-126 Razred A:0....... ........ ........ ........ omrežje naprava Razred B:10...... ................ ........ omrežje naprava Razred C:110..... ................ ........ omrežje naprava Razred D - Multicast naslov: 1110.... ........ ........ ........ Razred E - Rezervirani naslovi za bodočo uporabo: 11110... ........ ........ ........ 128-191 192-223 224-239 240-

17. Omejitve obstoječega IPv4 Zaseden naslovni prostor Reševanje z NAT in DHCP NAT – privatni naslovni prostor se preslika v eno samo IP številko. 192.168.C.D ZDA ima 90% naslovov Protokol ni varovan na nivoju transporta ampak morajo to zagotavljati aplikacije Težave usmerjanja, mobilnost?

18. Novi IPv6 protokol • 2x64=128 bitni naslovni prostor • 64 bitov za omrežje • 64 bitov za ID naprave • 6.65 x 1023naslovovna m2 zemljine površine • Šestnajstiški zapis ločen z dvopičji 21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A • Kompresija ničel z dvema :: in kompatibilnost z IPv4 • 193.2.111.1 → ::193.2.111.1

19. Zmogljivost sistemov in omrežij • Zaporedne vrste – Queue • Little teorem Q = λ R • Velja za vse sisteme! • Q – število enot v sistemu • λ – hitrost oz intenzivnost prispetja/dohoda • R – odzivni čas, čas bivanja v sistemu • Primer: restavracija, Q – št gostov. R čas, λ ? • Primer2: parkirišče Q=100 avtov, R=50 minut, pred mano čaka 20 avtov – Koliko časa bom čakal?

20. M/M/1 Markov teorem vrste • Q = λ R = λ/(μ-λ) sestavljen iz strežbe in čakanja • λ - hitrost prihoda oz odhoda • μ – hitrost strežbe • Markov = Poisson = brez spomina • Dva naključna procesa z enim serverjem • Čas do naslednjega dogodka ni odvisen od časa prejšnjega dogodka • Če je že kar nekaj časa od zadnjega dogodka, je pričakovati, da bo naslednji prispel v času 1/λ

21. Primer: Zdravnik je v povprečju (Poisson) sposoben pregledati 6 pacientov na uro. Pacienti pa prihajajo brez nekega pravega reda (naključno) v ordinacijo. Dolgoročno gledano prihajajo 4 pacienti na uro. Čeprav kaže, da težav ne bi smelo biti težavkar se tiče čakanja, saj je zdravnik obremenjen 2/3, pacienti zaradi naključnosti dožine pregleda in prihoda čakajo v povprečju 20 minut! • μ = 6 pacientov/uro – hitrost pregleda • λ = 4 pacienti/uro – hitrost prihoda - vsakih 15 minut • ρ = λ/μ izkoriščenost zdravnika 4/6*100=67% < 100% • R = 1/(μ-λ) = 1/(6-4) = 1/2 ure odzivni čas oz. celoten čas pri zdravniku (čakanje + pregled) • Čakanje W= λ/(μ(μ-λ))=4/(6(6-4))=1/3ure = 20 minut • Čas pregleda (serviranja) S=1/μ = 1/6 ure = 10 minut

22. Zmogljivost omrežne naprave Servisiranje storitve: μ [bitov/s] – osnovna enota je bit; namesto storitev/s Kapaciteta oz. zmogljivost linije λ [bps] Pogoj izrabe procesorja ρ=λ/μ < 1 Pravilo vrste M/M/1 govori o odzivnem času omrežne naprave R = 1/(μ-λ) Primer: λ=100Mbps, μ=110Mbps , ρ=λ/μ=90% R = 1bit/(110000-100000)bit/s =0.1ms - odzivni čas Q = λR=100000*0.0001=10bitov v sistemu