RAČUNALNIŠKI SISTEMI 10. Komunikacije

1. RAČUNALNIŠKI SISTEMI10. Komunikacije Univerza v MariboruFakulteta za organizacijske vede dr. Igor Bernik, docent kib1.fov.uni-mb.si/RaSK

2. Osnovni pojmi Pošiljatelj Kodiranje Oddajnik Prejemnik Dekodiranje Sprejemnik • Elementi komunikacije • Sintaksa, semantika, pragmatika • Enosmerna (simpleks) in dvosmerna (dupleks) komunikacija Komunikacijski kanal motnje Računalniški sistemi

3. Vrste komunikacijskih kanalov • Žični vodniki • Telefonski par • Večžični vodniki • Koaksialni kabel • Optični vodniki • Brezžične zveze • Radijske • Usmerjene Računalniški sistemi

4. 1 1 1 1 110110 010111 101100 0 0 1 1 1. znak 2. znak 3. znak sinhronizirano 010111 110110 start start stop stop 2. znak 1. znak Prenos 1 1 0 1 • Vzporedni (paralelni) • Zaporedni (serijski) • Asinhron • Sinhron 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 takt Računalniški sistemi

5. 3 signali 11 S4 10 S3 01 S2 00 S1 Binaren zapis: 011110 0 1 t [s] Hitrost prenosa podatkov • 1 baud = 1 signal/sekunda [baud = sec -1] • za binaren signal velja: 1 baud = 1bps (bit per second) • Bps, Kbps, Mbps, Gbps • b/s 3 signali / sekunda = 3 baud 6 bitov / sekunda = 6 bps 3 baud = 6 bps Računalniški sistemi

6. Hitrost prenosa • se zmanjša zaradi kontrolnih bitov in protokolov. • TRIB (transport rate of info bits) • BER (bit error rate) • MTBF (mean time between failures) • R (razpoložljivost; mera možnosti uporabe vira) glava info biti kontrolni biti potrdi. sprejem T t1 t2 Računalniški sistemi

7. Napake pri prenosu podatkov • zaradi lastnosti vodnikov • dušenje na liniji • zakasnitev na liniji • toplotni šum (gibanje delcev v snovi) • zaradi zunanjih motenj • presluh (pojav signala, ki izvira iz sosednjih vodnikov) • odboj (neprilagojena linija) • impulzne motnje (npr. močnostni vklopi, atmosferske razelektritve) • zaradi šuma Računalniški sistemi

8. Povezovanje računalnikov • Povezujemo se na ravni: • Človek – človek • Aplikacija – aplikacija • Nadzorni sistem – nadzorni sistem • Strojna oprema – strojna oprema • Prenosni sistemi – prenosni sistemi najeta linija rač. modem modem rač. Računalniški sistemi

9. Modem Vrste modulacije: izvorni signal nosilna frekvenca amplitudna frekvenčna fazna • modulira / demodulira signale 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 Računalniški sistemi

10. teorem vzorčenja: fs > 2 * fa telefonija: fa = 300 - 3400 Hz fs = 8000 Hz 125 us 8 bit * 8 KHz = 64 Kbps 125 us Digitalizacija analognega signala 1111 +8 1110 +7 1101 +6 1100 +5 1011 +4 1010 +3 1001 +2 1000 +1 0000 - 1 0001 - 2 0010 - 3 0011 - 4 0100 - 5 0101 - 6 0110 - 7 0111 - 8 +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 t 1100 1110 1111 1111 1111 1110 1011 1000 0100 0101 0100 0001 1100 Računalniški sistemi

11. Prenosni sistemi

12. Arhitektura IKS uporabniško poslovanje informacijske storitve IS informacijske storitve transportni sistem transport podatkov transport podatkov prenosni kanal priklop na prenosni medij priklop na prenosni medij prenosni medij Računalniški sistemi

13. Struktura IKS B G C A F D H E Računalniški sistemi

14. Krajevni obseg omrežij • lokalna (LAN) do cca. 1km • mestna (Metropolitan Area Network) do cca. 10km • omrežja velikega obsega (Wide Area Network) Računalniški sistemi

15. Topologija lokalnih omrežij • ETHERNET (vodilo) • povezave različnih operacijskih sistemov • ARCNET (zvezda ali vodilo) • zanesljivost prenosa pri manjših hitrostih (npr. industrija) • TOKEN-RING (obroč) • topologija zvezdnih sistemov povezanih v krog min 0.5m Računalniški sistemi

16. Topologija lokalnih omrežij • do 10 Mbps • arcnet, ethernet, token-ring • hitre komunikacije 100 in več Mbps • fast ethernet • FDDI • fiber distributed data interface - • optično porazdeljen podatkovni vmesnik Računalniški sistemi

17. aplikacije BP Odprt komunikacijski sistem uporabniški del računalnika sistemski del računalnika operacijski sistem SUBP strojna oprema komunikacijski sistem Računalniški sistemi

18. Protokoli dogovor o harmonizaciji sodelovanja IBM DEC OSI - open system interface ? TCP / IP - družina protokolov TCP - upravljanje s celovitostjo prenosa (Transmition Control Protocol) IP - logistika sporočil, paketov - po 1500 bytes (Internet Protocol) Računalniški sistemi

19. Primerjava OSI in TCP/IP OSI aplikacijski (x.400) predstavitveni nivo seje transportni mrežni podatkovne povezave fizični TCP / IP aplikacijski (telnet, ftp) servisni (TCP, UDP*) usmerjevalni (IP) fizični nivoji(primer) *UDP - user datagram protocol Računalniški sistemi

20. Aparaturna oprema • most (bridge) • - naprava omogoča povezavo segmentov podobnega omrežja • - deluje na podatkovno-povezovalnem nivoju OSI modela • - v splošnem spušča vse pakete enega segmenta v drugo omrežje MOST internet Računalniški sistemi

21. Aparaturna oprema • usmerjevalnik (router) • - deluje na omrežnem nivoju OSI modela • - kot most, le da dodatno prepozna paket • in ga pošlje v tisti del omrežja, kamor je namenjen • pretvornik (gateway) • - naprava za komunikacijo dveh tehnološko različnih omrežij • - deluje lahko na vseh nivojih OSI modela • - poskrbi, da preko prehajajo le paketi enega omrežja • namenjeni drugemu (lokalizira LAN) • požarni zid (firewall) • - z definiranjem dovoljenih storitev in dostopov varuje LAN • pred napadi in vdori od zunaj Računalniški sistemi

22. Aparaturna oprema usmerjevalnik delovna postaja internet osebni rač. LAN pretvornik rač. - požarni zid usmerjevalnik usmerjevalnik osebni rač. tiskalnik Računalniški sistemi

23. M. frekvenčno časovno pasovna širina pasovna širina t t Multipleksiranje Ena povezava za več uporabnikov Računalniški sistemi

24. Strojna oprema Zvezdna topologija: HUB Obroč v praksi Ethernet switch UTP povezave rač. - hub Povezave rač. - hub se ne upočasnijo ob priključitvi dodatnih rač. Povezuje več ethernet omrežij, v vsakem se pojavlja kot 1 uporabnik, zaradi manjšega števila rač. na enem vodilu pa je prenos hitrejši Računalniški sistemi

25. Strojna oprema Računalniški sistemi

26. Brezžična omrežja • Opisano bo delovanje brezžičnih podatkovnih mrež. • Na tržišču je dostopnih veliko število naprav, različnih proizvajalcev. • Princip delovanja je enak za vse izdelke, razlike so le v izvedbi in podrobnostih.

27. Zgradba brezžične mreže • Sestavlja ga: fiksno omrežje, dostopne postaje in mobilni terminali (odjemalci). • Dostopne postaje morajo biti enakomerno razporejene po prostoru brezžičnega omrežja, tako da se polja sosednjih postaj prekrivajo. • Vse dostopne postaje morajo biti priključene na eno žično podomrežje (Podatki, ki jih prenašajo so lahko iz različnih podomrežij). • Vse dostopne postaje in vse mobilne postaje morajo imeti isto Ime omrežja in najmanj en enak kodirni ključ (če se uporablja enkripcija za zaščito podatkov).

28. Nosilec + + Izhod Kodni Generator 11 x hitrost podatkov Podatki Tehnologija Nivo šuma okolja • Ne uporablja klasične modulacije za podatkovne prenose (BPSK, QPSK, QAMn) • Spread spectrum modulacija (Modulacija z razširjenim spektrom) • Frequency Hoping Spread Spectrum FHSS uporabljen npr. v Blotooth tehnologiji • Direct Sequence Spread SpectrumDSSSznan tudi kot CDMA tehnologijo (GSM 3. Generacije) • Prednosti SS tehnologije: • boljši izkoristek frekvenčnega spektra • bolj odporna proti motnjam • ne moti uporabnikov, ki uporabljajo klasične modulacije (in obratno) • Uporablja CSMA/CA protokol za dostop do medija. Frekvenčni spekter DSSS Generiranje DSSS signala

29. Zakonodaja v Sloveniji • Skladnost s standardom ETSI 300 328 • Dovoljena frekvenčna področja: 2.4 GHz in 5.2 GHz • Dovoljena modulacija samo DSSS, uporaba FHSS ni dovoljena • Maksimalna sevana moč: • 100mW IERP • Pri uporabi usmerjenih anten je potrebno radijsko dovoljeneza zveze z IERP >100mW, za IERP 100mW brez dovoljenja • Potrebna dovoljenja: • Odobritev skladnosti naprave (z ETSI), ki jo zagotovi proizvajalec ali uvoznik • Npr. za Cabletron opremo: CSIBD-AB C227-179/99 C9904293 (DN: 99002207) in CSILD-AB C227-179/99 C9904293 (DN: 99002207) • Uporaba brez dodatnih dovoljenj in stroškov

30. Standard - IEEE 802.11 • Možna uporaba naprav različnih proizvajalcev v enem omrežju • Običajne hitrosti komercialnih naprav 1, 2, (5.5) in 11 Mbitov • Možnost nadgradnje sistema na višje prenosne hitrosti (802.11 HS - hitrosti od 8 do 25,5Mbit) • Sobivanje s sistemi, ki delujejo z višjimi prenosnimi hitrostmi na istem frekvenčnem prostoru • Enostavno upravljanje brezžične mreže (nastaviti moramo le ime omrežja) • Standard podpirajo vsi večji proizvajalci in razvijalci brezžične mrežne komunikacijske opreme, ki so združeni v združenja WLANA Wireless LAN Association in WECA Wireless Ethernet Compatibility Association • Ohranjanje vrednosti investicije • IAPP ( Inter Acces Point Protocol ) za roming med celicami ni del IEEE 802.11 je pa potreben za združljivost dostopnih postaj (Acces Point) različnih proizvajalcev

31. Uporaba brezžičnih mrež • Brezžični prenos podatkov za mobilne uporabnike na omejenem področju: • bolnice, pisarne, skladišča, proizvodne hale, šole … • Stare stavbe, spomeniško zaščiteni objekti • Začasne povezave • Povezava dveh lokalnih omrežij na razdaljah do 9km in več, kjer je vidna razdalja med objekti Povezave “točka-več točk” (“Point to multipoint”) z možnostjo prehoda med celicami Medomrežne ali “Point to point” povezave

32. Zgradba brezžične mreže • Sestavlja ga: fiksno omrežje, dostopne postaje in mobilni terminali (odjemalci). • Dostopne postaje morajo biti enakomerno razporejene po prostoru brezžičnega omrežja, tako da se polja sosednjih postaj prekrivajo. • Vse dostopne postaje morajo biti priključene na eno žično podomrežje (Podatki, ki jih prenašajo so lahko iz različnih podomrežij). • Vse dostopne postaje in vse mobilne postaje morajo imeti isto Ime omrežja in najmanj en enak kodirni ključ (če se uporablja enkripcija za zaščito podatkov).

33. 802.11 Access Point 802.11 Access Point drugega proizvajalca ali npr. stari AP proizvajalca Digital Brezžična lokalna mreža Počasna izvedba 802.11 Access Point (Dostopna postaja) 802.11 PCI ali ISA mrežna kartica + antena File Server Ostala komunikacijska oprema PC Usmerjevalniki Komunikacijska stikala … Področjecelice 1 žično omrežje 802.11 PCMCIA Hub PDA Laptop Področjecelice 3 Področjecelice 2

34. Lastnosti radijskega dela • 13 kanalov • Najhitrejši prenos če se vsi terminali znotraj celice slišijo • Sicer je potrebno uporabiti počasnejši CSMA/CP protokol • Doseg je odvisen od hitrosti prenosa podatkov. Tipičen doseg v delno zagrajenem prostoru brez dodatne antene • 11 Mbit/s - 50 metrov • 5.5 Mbit/s - 70 metrov • 2 Mbit/s - 90 metrov • 1 Mbit/s - 115 metrov • Za najhitrejši preklop med celicami morajo biti vse dostopne postaje nastavljene na isti frkvenčni kanal.

35. 802.11 Access Point 802.11 Access Point drugega proizvajalca,npr. stari AP proizvajalca Digital. Brezžična lokalna mreža Hitra izvedba Usmerjevalnik ali Komunikacijsko stikalo 802.11 PCI mrežna kartica + antena … … žično omrežje Področjecelice 1 Sacionarni PC File Server 802.11 PCMCIA Laptop Področjecelice 3 PDA Laptop Področjecelice 2

36. 802.11 Access Point - Dostopna postaja • Združljiv je z IEEE 802.11 standardom : • podpira prehode med celicami (roaming) • podpira IAPP za roming med celicami različnih proizvajalcev • podpira standard 802.11 HS za 11Mb radijske module • Vključuje diagnostiko za Point-to-point zveze: Statistiko, Merjenje moči in SNR signala na obeh straneh... • Programsko opremo je mogoče nadgraditi brez servisnega posega ( vsebuje FlashROM pomnilnik). • Mrežno upravljanje prek SNMP ali Windows applikacije. Možnost enostavnega upravljanja skupine AP. • Lokalne nastavitve prek serijske linije. • Podpira različne IEEE 802.11 skladne radijske PC module. • Standardni mrežni vmesniki (UTP … in ThinWire*). • Deluje kot komunikacijski mostič med žičnim in radijskim omrežjem z vsemi funkcijami, vključno s filtriranjem. • Podpira nadzorporabe energije odjemalcev. 802.11 Access Point 802.11 PCMCIA Radijski modul

37. 802.11 DSSS radijski modul - lastnosti • Skladen z IEEE 802.11 in ETSI 300-328 • DSSS 2.4GHz • 1M , 2M , 5.5M ali 11M bitni prenos prek radia; približno 60 -70% prenesenih uporabniških podatkov • WEP enkripcija (40 ali 128 bitni ključ) • Format PCMCIA tip II, podaljšan • Deluje s 3.3V ali 5V napajanjem • Led indikatorja za hiter pregled delovanja • Vgrajena antena • Priključek za zunanjoanteno

38. ISA/PCI 802.11 DSSS vmesnik • Vmesnik brezžične mreže za namizne računalnike • vmesnik za ISA ali PCI vodilo • Enak PCMCIA radijski vmesnik kot za mobilne računalnike ali AP • Neusmerjena antena s priključnim kablom

39. Povezava med dvema omrežjema • Povezava od točke do točke Omrežje 2 Omrežje 1

40. Zgradba medmrežne povezave • Na vsaki strani jo sestavlja: • Brezžični modem (Access Point) • Usmerjena antena • Antenski vod z prenapetostnim odvodnikom • Napajalnik • Regulacija temperature

41. Projektiranje mikrovalovne povezave od točke do točke • Potrebno je zagotoviti vidno pot med točkama • Preveriti dušenje sistema: • dušenje zaradi razširjanja radijskih valov po zraku, • dušenje zaradi ovir na poti, • vpojnost (absorbcija) signala v primeru dežja, • dušenje v antenskih kablih, konektorjih in odvodnikih. • Izbrati moramo ustrezne antene, z dovolj velikim ojačanjem.

42. Povezava od točke do točke • Preračun dušenja • Brez ovir

43. Povezava od točke do točke • Preračun dušenja • Ovira na višini črte, ki povezuje obe anteni.

44. Povezava od točke do točke • Preračun dušenja • Ovira sega 1m višje od vidne črte, ki povezuje anteni.

45. Standardi • Za poenotenje standardov skrbijo razne institucije, med njimi: • Electronics Industries Association (EIA) • - RS232 • American National Standards Institute (ANSI) • - predstavitev ASCII znakov • International Organization for Standards (ISO) • - ISO 9000 za kvaliteto, razni za OSI model, … • International Telecommunications Union (ITU) • - standardi za povezovanje mednarodnih omrežij Računalniški sistemi

46. Internet V času hladne vojne, so američani želeli vzpostaviti komunikacijsko mrežo, ki gi zagotavljala nemoteno komuniciranje tudi od uničenju več vmesnih členov Računalniški sistemi

47. Naslavljanje rač. - IP številke vsak rač. se identificira v omrežju s svojo IP številko (4 bytes) npr. 194.249.221.33 določeni deli določajo del omrežja, določeni pa posamezen računalnik v delu omrežja, vendar je to odvisno od razredov npr. domače omrežje 194.249.221.33 do 194.249.221.54 posamezne računalnike znotraj domačega omrežja pa ločimo le po delu za zadnjo piko Računalniški sistemi

48. Naslavljanje rač. Domain Name System (DNS) - alfanumerično ime računalnika v omrežju, vezano na IP npr. domena: fov.uni-mb.si računalniki: lopes1.fov.uni-mb.si kib1.fov.uni-mb.si www.fov.uni-mb.si uporabniki: janez.novak@fov.uni-mb.si možno je sestaviti e-mail naslov študenta na fov ... Računalniški sistemi

49. Naslavljanje - URL Uniform Resource Locator (URL) - naslavljanje poti do virov npr. http://lopes1.fov.uni-mb.si/talent/index.htm ime dokumenta s potjo strežnik protokol Računalniški sistemi

50. Univerza v MariboruFakulteta za organizacijske vede ZAKLJUČEK dr. Igor Bernik, docent kib1.fov.uni-mb.si/RaSK