Datakommunikation. Magnus Jonsson. Workstation. Laptop computer. Ethernet. Magnus Jonsson, Halmstad University, Sweden. Upplägg

Transkript

1 Datakommunikation Magnus Jonsson Internet Satellite Laptop computer Workstation Ethernet Cray Supercomputer Satellite dish Upplägg Några begrepp och typer av nätverk och kommunikationssystem Alternativ och möjligheter med bredband Exempel på egna forskningsresultat 1

2 Några begrepp och typer av nätverk och kommunikationssystem 2

3 Att lägga märke till i artikelbild Nätverkskort Nätnav (hub): alla delar på bandbredden Växel (switch): flera par kan prata samtidigt Större växel: isolerar lokal trafik t.ex. till skrivare på samma avdelning Att lägga märke till.(forts.) Router: väljer väg för paketen på en högre nivå än en växel, t.ex. väg genom internet Server: ligger hela tiden och väntar på anrop från klienter Brandvägg: skydd mot olaga intrång Modem & ISDN adapter Protokoll (syns ej): regelverk, t.ex. för att man skall förstå varandra 3

4 Many of the following slides includes figures from F. Halsall, Data Communications, Computer Networks and Open Systems. fourth edition, Addison-Wesley Longman Ltd., Essex, UK, 1995, ISBN X. which are reprinted by permission of Addison Wesley Longman Ltd. Modemlänk över PSTN Modem: möjliggör digital sändning över analogt PSTN (Public ed Telephone Network) 4

5 LAN = Local Area Network backbone PC eller dylikt Brygga Backbone: ryggradsnät eller stamnät på svenska Metod för att veta vem som får sända behövs, t.ex. CSMA/CD WAN = Wide Area Network Publikt WAN helt för datatrafik: PSDN (Public ed Data Network) Kund kan t.ex. hyra in sig för att knyta ihop kontor på olika orter Exemplet visar mesh 5

6 WAN (forts.) ISDN = Integrated Services Digital Network 10 Mbit/s IEEE ("Ethernet") Router Ethernet Hub Repeater Ethernet Hub Internet Blandning av olika typer av nät till ett globalt nät 6

7 Broadband Multiservice Networks ATM Data-only Computer Multimedia station B-ISDN = Broadband ISDN Kommentarer till förra bilden Termen broadband (definieras senare i kursen) används lite slarvigt där man menar hög bandbredd Inte bara data: Videotelefoni, videokonferens, tele, övrig multimedia ATM = en nätverksstandard (tas upp senare i kursen) ATM hela vägen (både WAN och LAN) Jämför med internet som består av många olika typer av nät Visionen har inte fallit ut i vidare stor utsträckning (än) 7

8 Nodavstånd Storlek 10 m Rum 100 m Byggnad LAN 1 km Område 10 km Stad MAN 100 km Land km Världsdel WAN km Planet Internet Exempel på ett nät som HH:s Student file server Staff file server Router Ethernet SDH Router 155 Mbit/s DNS Server Student server Staff server Router Ethernet SDH Router 155 Mbit/s Protection Mbit/s Mbit/s Hub Hub = (PC, workstation, printer etc) 8

9 DNS Server Student server -exempel: grönt=studentnät, rött=lärarnät Student file server Staff server Staff file server Router Router Ethernet Ethernet Router SDH 155 Mbit/s SDH Router 155 Mbit/s Protection Mbit/s Mbit/s Hub Hub = (PC, workstation, printer etc) Uppdelning i ramar/paket Source Address 2 Destin. Address 5 Length 4 Data K A K E Länklagret Fysiska lagret Source Address 2 Destin. Address 5 Length 4 Data L U G N Source Address 2 Destin. Address 5 Length 2 A Data R 9

10 Andelen effektiv data i ett paket sjunker för vart lager som tillkommer Header Lager 4 Data Header Lager 3 Data Header Lager 2 Data Kontrollsumma TCP/IPstacken (finns t.ex. ofta i en PC) TCP/IP-protokoll Finns även i routrar längs rutten till slutdestinationen 10

11 TCP jobbar mellan ändstationer Host A Host B Lager 4: TCP TCP Lager 4: TCP Lager 3: IP IP IP IP Lager 3: IP Mellanliggande nätverk Host = ändstation på TCP/IP-språk Några begrepp Circuit-switching / packet-switching (kretskopplat / paketförmedling) Typer av packet-switching: Virtual-circuit Datagram Connection-oriented / connectionless (förbindelseorienterat / förbindelselöst) Store and forward / cut through 11

12 Alternativ och möjligheter med bredband Definition av bredband Hög överföringshastighet (ca 1-10 Mbit/s eller mer till slutanvändaren) Vi förutsätter även att vi alltid är uppkopplade Statens Offentliga Utredningar: Minst 2 Mbit/sekund i båda riktningarna Följd: allt och alla går att nå nästan alltid Internet 12

13 Lösningar närmast abonnenten (t.ex. inom hyresfastighet eller sista biten till villan) ADSL Man slipper grävkostnader genom att använda befintliga telefonkablar Max några kilometer till närmaste telecentral Lämpligt för småhus ADSL-modem Inkommande telefonledning Lokalt nätverk, t.ex. Ethernet Splitter ADSL (forts.) Asymmetriskt Högre hastighet till än från abonnent Ganska bra prestanda till abonnent (ca Mbit/s) Bra för surfning men INTE om man vill ha egna servrar Telia har fördel genom att de äger anslutningsnätet 13

14 Lösningar närmast abonnenten (forts.) Fiberoptik Möjliggör långa avstånd och mycket hög hastighet Hög hastighet möjlig både till och från abonnent Rör grävs ner för att kunna blåsa i mer fiber efterhand Lämpligt t.ex. fram till villor, företag och på sikt till samtliga abonnenter Mobil bredbandskommunikation Möjliggör t.ex. video-on-demand i bilen Lösningar närmast abonnenten (forts.) Satellit Modem krävs också (från abonnent) Asymmetriskt => ej bra om man vill ha egna servrar Radiolänkar Någorlunda fri sikt krävs Kabel-TV med så kallade kabelmodem (Tillgänglighet beror på kabel-tv-operatören) Elnätet (Troligen inte tillräcklig prestanda) 14

15 Lösningar närmast abonnenten (forts.) LAN-teknologi (Ethernet vanligast) För lokala nätverk inom kontor mm. Billig teknik som lämpar sig när det passar att dra nya kablar, t.ex. vid nybygge eller i kontorslandskap Lämpligt för företag och flerfamiljshus Med fiberoptik fram till nätverket så kan hög hastighet erbjuda möjlighet att ha egna servrar Övrigt att tänka på Var ligger flaskhalsen? t.ex. modemförbindelse, stamnät, atlantförbindelse, webservrar och dylikt Alltid uppkopplad ökar kraven på säkerhetstänkande Ingår epost-adresser, www-plats mm i abonnemanget? Vilken kapacitet, tillgänglighet mm lovas? Skall du ha egen webserver eller hyra plats på webhotell? Får/kan du ha egen webserver, ansluta eget nätverk mm, med det aktuella abonnemanget? 15

16 Operatörens stamnät Ofta längs järnvägar, kraftledningar och motorvägar Så gott som uteslutande optiska fiberkablar WDM: flera färger (våglängder) i en fiber Halmstad Stockholm Jönköping Linköping Exempel på egna forskningsresultat 16

17 Proposed Networks WDM star and star-of-stars network Fiber ribbon ring network 1 Support for both packet and circuit switched traffic Fiber ribbon ring network 2 Control channel based with a number of services A number of published papers contain technical details, performance analyses, and case studies Single-Hop WDM Star λ 1 λ 2 λ Ν Node 1 Node 2 Node N λ 1, λ 2... λ Ν λ 1, λ 2... λ Ν λ 1, λ 2... λ Ν Fixed tuned transmitters and tunable receivers Medium access control (MAC) protocol with support realtime communication 17

18 WDM Star-of-Stars Network Backbone star Electronic gateway nodes Pipeline Ring Node 1 Node 2 Node M Node 3 Node 5 Node 4 Two ring networks with support for spatial reuse of the bandwidth are proposed 18

19 Fiber-Ribbon Pipeline Ring 1 Node 1 Node 2 Node M Node 3 = Circuit-switched (8 fibers) Node 5 Node 4 = Packet-switched (1 fiber) = Clock channel (1 fiber) Two different sub-networks for different services Node 1 Node 2 Control-Channel Based Fiber- Ribbon Ring Node M Node 3 Node 5 Node 4 = Packet-switched data channel (8 fibers) = Control channel (1 fiber) = Clock channel (1 fiber) Control-channel used at packet-level to control realtime traffic, spatial reuse, group communication etc. 19