Sripatum University

1. IS516 Computer Communication and Networks การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย Asst.Dr.Surasak Mungsing surasak.mu@spu.ac.th mungsing@gmail.com http://www.spu.ac.th/teacher/surasak.mu Sripatum University

2. Lecture 05:Guided Networks

3. LAN

4. Line Configuration • Computers are connected for data communication through transmission Medium, which may be either Guided Media or Unguided Media • Two types of connection configuration, point-to-point and multipoint

5. Point-to-Point Line Configuration • A pair of computers or network devices have specific connection pointsfor connecting only those pairs of computers or devices • Communication capacity dedicated to the two connected computers or devices • Transmission media may be either guided or unguided medium

6. Multipoint Line Configuration • Use common medium for two or more computers and devices

7. Topology • Connection structure of computer network(computers or network devices) • Five types of topology: Mesh, Star, Tree, Bus andRing

8. Mesh Topology • All nodes are directly connected (linked) to other nodes in the network • Number of connection lines n(n-1) / 2where n is number of computers in the network • Each node must have (n-1)I/O ports

9. Mesh Topology • Advantages: • - better transmission rate and system reliability • - easy to detect errors • - better security and privacy • Disadvantages: • - many connection point and I/O ports required • e.g. 100 nodes requires 4950 connection lines

10. Star Topology • Each node directly connects to the center device, called “hup” , which a node must send data to other nodes through the hub • Saves a lot of connection lines in comparison with mesh topology • In star topology,as well as the mesh, if a line failsonly the two connected nodes fails to communicate. But if the hub fails the whole network fails to work.

11. Tree Topology • Based on star from star topology, in such a way that each node connects to a hub, either active hub or passive hub • The center of the network structure is an active hub and repeaters are used to extend signal distance • Passive Hub is directly connected to nodes • Longer distance network than star topology

12. Bus Topology • Bus is Multipoint connection, but the previous (Mesh, Star, and Tree) are point-to-point connection • All node are connected to a cable, which acts as a backbone for the network, so that all nodes can communicates to each otherthrough this cable

13. Bus Topology • Use less connection lines and connection ports than Mesh, Star, and Tree • Cable Terminators required at the two ends and all nodes in the network tap to the cable • Disadvantage: • - if the cable fails, then the network fails • - Adding new node is more difficult than Mesh, Star, • and Tree topologies • - low data transmission rate due to sharing of a common cable

14. Ring Topology • Is a point-to-point connection between two nodes (a node and its predecessor node) • Communication between nodes takes place from one node to another in one direction until the intended received is reached while each node in the ring acts as a repeater to relay data to the next node

15. Ring Topology • Easy to install and change, e.g. adding a node only requires two connections • Requires longer time for sending data from a node to another due the moving is in one direction, in particular when there are many nodes in the ring

16. Hybrid Topology • Connection in a network may be a hybrid of more than one topology

17. IEEE 802 LAN • The Institute of Electrical and Electronics Engineers or IEEE (read eye-triple-ee) is an international non-profit, professional organization for the advancement of technology related to electricity. It has the most members of any technical professional organization in the world, with more than 395,000 members in around 150 countries • The services and protocols specified in IEEE 802 map to the lower two layers (Data Link and Physical) of the seven-layer OSI networking reference model • IEEE 802 describes CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), (Token Bus)andToken Ring LAN, which are different in Physical and MACsublayer

18. IEEE 802

19. Project 802

20. IEEE 802.3 Ethernet (1) • IEEE 802.3 began from 100-nodes set up at Xerox that can send data as far as 1 km. at the rate of 2.94 Mbps, called Ethernet • Follows by cooperation of Xerox, DEC and Intel in developing Ethernet standard that can operate at the rate of 10 Mbps, the IEEE 802.3

21. IEEE 802.3 Ethernet (2) • The 802.3 describes LANs that use the principle of CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), which operates at the data rate of 1 ถึง 100 Mbps and on variety of transmission media • IEEE 802.3 and Ethernet have some different information in the Header (IEEE 802.3 field length is used to identify type of Packet in the Ethernet standard ) Therefore IEEE 802.3 describes LAN that use CSMA/CDbut Ethernet means a product of IEEE 802.3 LAN

22. IEEE 802.3 Ethernet (3) • วิธีการรับส่งข้อมูลของแลน IEEE 802.3 ซึ่งเป็นแบบ CSMA/CDก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน คือโหนดใดที่ต้องการส่งข้อมูลลงในสื่อกลางการส่งข้อมูล จะตรวจสอบดูสัญญาณในสื่อกลาง ถ้าหากสื่อกลางในการส่งข้อมูลว่างก็จะทำการส่งข้อมูลได้ทันที แต่หากโนดตั้งแต่ 2 โนดขึ้นไปส่งข้อมูลลงไปในสื่อกลางพร้อมๆกัน สัญญาณข้อมูลจะเกิดการชนกันขึ้น ทุกๆสถานีจะต้องหยุดการส่งข้อมูลแล้วรอเวลา ซึ่งช่วงเวลาของการรอแต่ละครั้งจะทำการสุ่มขึ้นมา (Random Time) หลังจากหมดเวลารอแล้วก็จะทำการตรวจสอบสัญญาณในสื่อกลางเพื่อส่งข้อมูลลงไปใหม่อีก

23. Collision Detection (1) • เมื่อเกิดการชนกันของสัญญาณข้อมูลแล้ว เวลาจะถูกแบ่งออกเป็นช่องๆ (slots) แต่ละช่องมีช่วงเวลา 51.2 ไมโครวินาที (นั่นคือเวลาสถานีที่ส่งข้อมูลรู้ว่าเกิดการชนกันของข้อมูลหรือไม่ สำหรับความยาวของแลน 2,500 เมตร อัตราการส่งข้อมูล 10 Mbps) หลังจากการชนกันครั้งแรก แต่ละสถานีจะสร้างตัวเลขสุ่ม (Random) ที่มีค่า 0 หรือ 1 (เลขสุ่ม 2^1 ค่า) • สถานีที่ได้ค่า 0 จะส่งข้อมูลออกไปในช่องเวลา 0 และสถานีที่ได้ค่า 1 จะส่งข้อมูลในช่องเวลาที่ 1 หากสองสถานีได้ค่าเลขสุ่มเดียวกันและส่งข้อมูลภายในช่องเวลาเดียวกัน จะเกิดการชนกันอีกครั้ง

24. Collision Detection (2) • หลังจากการชนกันครั้งที่ 2 แต่ละสถานีจะสร้างตัวเลขสุ่มที่มีค่า 0,1,2, หรือ 3 (นั่นคือเลขสุ่ม 2^2 ค่า) แล้วส่งข้อมูลภายในช่องเวลาของตนเอง หากชนกันอีกก็จะสร้างเลขสุ่มจำนวน 2^3 ค่า กล่าวคือหลังจากการชนกัน i ครั้ง แต่ละสถานีก็จะมีการสร้างเลขสุ่มตั้งแต่ค่า 0 ถึง 2^i-1 ค่า และสถานีก็จะส่งข้อมูลภายในช่องเวลาของตนเอง กระบวนการในการแก้ไขการชนกันของข้อมูลแบบนี้เรียกว่า Binary Exponential Back off ซึ่งจะเห็นได้ว่ากระบวนการนี้ทำให้โอกาสในการที่จะเกิดการชนกันของข้อมูลมีน้อยลง เมื่อจำนวนครั้งของการชนกันของข้อมูลมากขึ้น

27. Cablefor IEEE802.3 LAN

28. Figure 12-9-continued 10BASE5

29. Ethernet Segments

30. 10BASE2

31. 10BASET

32. Fast Ethernet • High speed demand due to multimedia applications • IEEE decided to improve 802.3 standardto 803.2u, called Fast Ethernet • Fast Ethernet operates at the speed of 100 Mbps, with no change in frame structure and collision detection and control but reduce time of transmission of each bit from 100 nanoseconds to 10 nanoseconds to obtain 10 time faster

33. Gigabit Ethernet • Gigabit Ethernet operates at the speed of 1000 Mbps or1 Gbps by improving data encoding and data transmission technique and using Fiber Optic media instead of Twisted Pairs

34. IEEE 802.4 LAN • Token Bus is IEEE 802.4standard, which cannot guarantee whether a node can send data at the time it wants • Physical topology is Bus but operation is logical ring • Each node knows the addresses of node on its left and node on its right

35. IEEE 802.4 LAN • When ring is established, a token will be send from one node to another in the same direction • The node that wants to senddata will have to wait for the token with available flag to have the right to send data therefore there will be only one sender at a time

36. IEEE 802.5 LAN • Each node in IEEE 802.5 LAN or Token Ring LAN connects to the ring (which is different from Ethernet and Token Bus) • Signals move in one direction from sender passing other nodes to the receiver

37. Token Ring • A ส่งข้อมูล ถึง C

39. WAN

40. Wide Area Networks • Relation between hosts on LANs and the subnet.

41. Switching Techniques • Circuit switching • Packet switching

42. Circuit Switching Characteristics • Channel capacity dedicates to the sender and receiver, even through there is no data sending • Once communication line connected, users feel like they have direct connection with no more delays • Was developed for voice communication, but now also used for data communication

43. Circuit Switching Applications • Public Telephone Network (PSTN) • Private Branch Exchanges (PBX) • Private Wide Area Networks (often used to interconnect PBXs in a single organization) • Data Switch

44. Traditional Circuit Switching Illustration

45. Packet-Switching Networks • Developed in 1970s for long distance data communication due to the limitations of circuit switching • During communicationwith circuit-switching, data traffic on the transmission line is rather light, so inefficiently use of data transmission line • senderand receiver must communicate at the same data rate

46. Packet Switching Operation • Data are arranged into small pieces called packets, which can be sent to the destination in different routes • Advantage: more efficiently use of transmission line, signals can be transmitted on different line, and priority can be arranged • Disadvantage: delays of data at nodes, each data packets arrive at different time (jitter), and all packets have extra information, e.g. addresses

47. Packet Switching Illustration

48. Integrated network access using dedicated channels

49. Integrated network access using public switched WAN

50. X.25 • The first public data network developed in 1970s • Is connection-oriented network • Support switched virtual circuitand permanent virtual circuitม similar to Leased Line • Replaced by newer network, the Frame Relay, in 1980s • How to use X.25 network • First establishconnection between sender and receiver by dial telephone number: connection number for data communication • Each data packet consists of 3-byte header and not more than 128 bytes of data • Header consists of 12-bit connection number, packet sequence number, acknowledgement number and 2-3 bits for other