Λύσεις — Μάθημα 5.3 · Τοπικά Δίκτυα Μέρος ΙΙ (Έλεγχος Γνώσεων, σελ. 297) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΩΝ

Λύσεις — Μάθημα 5.3 · Τοπικά Δίκτυα Μέρος ΙΙ (Έλεγχος Γνώσεων, σελ. 297)

Απαντήσεις στις ερωτήσεις του βιβλίου για πρωτόκολλα, εξοπλισμό & Ethernet.

Τεχνικές μετάδοσης & σύγκριση

Ερώτηση: 1. Ποιες τεχνικές μετάδοσης γνωρίζεις; Ανάπτυξέ τις. 2. Να συγκρίνεις τις τεχνικές μετάδοσης μεταξύ τους.

Απάντηση:

• Βασικής ζώνης (baseband): όλη η χωρητικότητα του διαδρόμου χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ενός μόνο ψηφιακού σήματος, που κινείται και προς τις δύο κατευθύνσεις. Κυρίως σε τοπολογία κοινού διαδρόμου με συνεστραμμένα ή ομοαξονικά καλώδια 50Ω· επειδή το ψηφιακό σήμα εξασθενεί γρήγορα, η έκταση δεν ξεπερνά μερικά χιλιόμετρα (π.χ. Ethernet 10Base5).
• Ευρείας ζώνης (broadband): η χωρητικότητα χρησιμοποιείται για περισσότερα από ένα σήματα ταυτόχρονα (με τεχνικές πολύπλεξης), που κινούνται μόνο προς μία κατεύθυνση. Κυρίως σε τοπολογία κοινού αγωγού με ομοαξονικό καλώδιο 75Ω.
• Σύγκριση: στη βασική ζώνη το μέσο το χρησιμοποιούν δύο μόνο σταθμοί κάθε φορά, ενώ στην ευρεία ζώνη περισσότεροι από δύο σταθμοί επικοινωνούν ταυτόχρονα· διαφέρουν επίσης στην κατεύθυνση των σημάτων και στο καλώδιο (50Ω έναντι 75Ω).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Baseband: ένα ψηφιακό σήμα, δύο κατευθύνσεις, 50Ω/συνεστραμμένα, μικρή έκταση. Broadband: πολλά σήματα με πολύπλεξη, μία κατεύθυνση, ομοαξονικό 75Ω.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: οι δύο τεχνικές + σύγκριση (ένα vs πολλά σήματα).

Τεχνικές προσπέλασης & σύγκριση

Ερώτηση: 3. Ποιες τεχνικές προσπέλασης γνωρίζεις; Ανάπτυξέ τις. 4. Να συγκρίνεις τις τεχνικές προσπέλασης μεταξύ τους.

Απάντηση:

• Δύο κατηγορίες: του ανταγωνισμού (κύριος εκπρόσωπος το CSMA/CD) και της προκαθορισμένης σειράς (κύριος εκπρόσωπος το token passing).
• CSMA/CD: ο υπολογιστής εξετάζει αν ο διάδρομος είναι κατειλημμένος· αν όχι, στέλνει. Αν δύο στείλουν ταυτόχρονα γίνεται σύγκρουση: την ανιχνεύουν, σταματούν, περιμένουν τυχαίο μικρό χρόνο και ξαναεκπέμπουν. Συναντάται σε τοπολογίες κοινού διαδρόμου.
• Token passing: ένα κουπόνι (token) ταξιδεύει από υπολογιστή σε υπολογιστή· όποιος θέλει να στείλει το παίρνει αν είναι άδειο, βάζει διευθύνσεις και δεδομένα και το στέλνει → δεν υπάρχουν συγκρούσεις· ελέγχεται πόσο κρατά κάποιος το κουπόνι και ορίζονται προτεραιότητες. Συναντάται σε τοπολογίες δακτυλίου και κοινού διαδρόμου.
• Σύγκριση: στο CSMA/CD ο σταθμός καταλαμβάνει το μέσο με τυχαίο τρόπο και αντιμετωπίζει συγκρούσεις, ενώ στο token passing περιμένει τη σειρά του και οι συγκρούσεις αποφεύγονται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) CSMA/CD (ανταγωνισμού, κοινός διάδρομος, ανίχνευση και αντιμετώπιση συγκρούσεων) και token passing (προκαθορισμένης σειράς με κουπόνι, δακτύλιος/κοινός διάδρομος, χωρίς συγκρούσεις).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: λειτουργία & τοπολογία καθενός + σύγκριση.

Modem/πολυπλέκτης/συγκεντρωτής

Ερώτηση: 5. Τι είναι Modem, πολυπλέκτης, συγκεντρωτής; 6. Να συγκρίνεις πολυπλέκτες και συγκεντρωτές.

Απάντηση:

• Modem (διαμορφωτής-αποδιαμορφωτής): μετατρέπει τα ψηφιακά σήματα του υπολογιστή σε αναλογικά για τις τηλεφωνικές γραμμές και αντίστροφα· υπάρχουν εσωτερικά (κάρτες) και εξωτερικά.
• Πολυπλέκτης (multiplexer): δέχεται δεδομένα από σταθμούς εργασίας ή τερματικά με γραμμές μικρών ρυθμών και τα μεταδίδει σε μία γραμμή μεγάλων ρυθμών προς δεύτερο πολυπλέκτη που συνδέεται στον εξυπηρετητή → καλύτερη αξιοποίηση της γραμμής.
• Συγκεντρωτής (concentrator ή hub): επιτρέπει σε υπολογιστές και συσκευές να μοιραστούν μία γραμμή επικοινωνίας.
• Σύγκριση: ο συγκεντρωτής, σε αντίθεση με τον πολυπλέκτη, αποθηκεύει τα δεδομένα σε προσωρινή μνήμη και τα μεταδίδει όταν φτάσουν σε ορισμένο μέγεθος· έτσι η γραμμή δεν καταλαμβάνεται από έναν υπολογιστή που μένει αδρανής ούτε για μικρό όγκο δεδομένων. Συχνά διαθέτει επεξεργαστή και σχετικά μεγάλη μνήμη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Modem: ψηφιακό↔αναλογικό για τηλεφωνικές γραμμές. Πολυπλέκτης: πολλές αργές γραμμές σε μία γρήγορη. Συγκεντρωτής: κοινή χρήση μιας γραμμής, με αποθήκευση σε προσωρινή μνήμη (καλύτερη αξιοποίηση από τον πολυπλέκτη).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ρόλος καθενός + διαφορά πολυπλέκτη/συγκεντρωτή (προσωρινή μνήμη, μη δέσμευση της γραμμής).

Συστατικά & διασύνδεση

Ερώτηση: 7. Ποια τα συστατικά μέρη ενός τοπικού δικτύου; 8. Να συγκρίνεις επαναλήπτες, γέφυρες, πύλες, δρομολογητές.

Απάντηση:

• Συστατικά μέρη: εξυπηρετητές (κυρίως αυτός με το λειτουργικό σύστημα του δικτύου), σταθμοί εργασίας και περιφερειακά, κάρτες διασύνδεσης (δικτύου), καλώδια σύνδεσης, λογισμικό διαχείρισης (λειτουργικό σύστημα δικτύου, π.χ. Windows NT, NetWare), επαναλήπτες, γέφυρες, πύλες, δρομολογητές.
• Επαναλήπτης (repeater): «επαναγεννά» το εξασθενημένο σήμα → επεκτείνει το ίδιο δίκτυο· περνά όποια πληροφορία φτάνει σε αυτόν· μπορεί να συνδέσει διαφορετικούς τύπους καλωδίων.
• Γέφυρα (bridge): συνδέει ξεχωριστά τοπικά δίκτυα με όμοια ή διαφορετικά πρωτόκολλα· περνά στο άλλο τμήμα μόνο την πληροφορία που προορίζεται για αυτό.
• Δρομολογητής (router): «έξυπνη» συσκευή για σύνδεση διαφορετικών δικτύων· επιλέγει διαδρομές προσθέτοντας πληροφορία διεύθυνσης, επιτρέπει διαφορετικά πρωτόκολλα και βρίσκει εναλλακτικές διαδρομές σε βλάβη· δεν αλλάζει το περιεχόμενο του μηνύματος.
• Πύλη (gateway): συνδέει τοπικό δίκτυο με δίκτυο ευρείας περιοχής ή υπολογιστή μεγάλης ισχύος· επαναμορφώνει ή μετατρέπει τα δεδομένα ώστε να είναι συμβατά με το άλλο άκρο (π.χ. e-mail μεταξύ διαφορετικών προγραμμάτων).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Συστατικά: εξυπηρετητές, σταθμοί εργασίας, κάρτες δικτύου, καλώδια, λογισμικό διαχείρισης, επαναλήπτες/γέφυρες/πύλες/δρομολογητές. Επαναλήπτης: επεκτείνει το ίδιο δίκτυο· γέφυρα: συνδέει ξεχωριστά LAN και φιλτράρει· δρομολογητής: επιλέγει διαδρομές· πύλη: LAN με WAN/μεγάλο υπολογιστή, μετατρέπει τα δεδομένα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: πλήρης κατάλογος συστατικών + σωστός ρόλος και διαφορά των τεσσάρων συσκευών.
• Η γέφυρα συνδέει δίκτυα με όμοια ή και διαφορετικά πρωτόκολλα (π.χ. CSMA/CD με token passing).

Τι είναι Ethernet

Ερώτηση: Τι είναι δίκτυο Ethernet;

Απάντηση:

• Το πιο κοινό τοπικό δίκτυο, της εταιρείας Xerox.
• Υλοποιείται σε τοπολογία κοινού διαδρόμου με ομοαξονικό καλώδιο, οπτικές ίνες ή συνεστραμμένα καλώδια, με ρυθμούς 10 Mbps και 100 Mbps, και χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο CSMA/CD. Στα άκρα της γραμμής υπάρχει τερματική αντίσταση.
• Τρεις βασικές παραλλαγές: Ethernet χοντρού καλωδίου (thick wire), λεπτού καλωδίου (thin wire, 10Base2) και με δισύρματα καλώδια (twisted pair, 10BaseT, τοπολογία αστέρα με συγκεντρωτή).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το πιο κοινό τοπικό δίκτυο (Xerox)· κοινός διάδρομος, CSMA/CD, 10 ή 100 Mbps· παραλλαγές thick, thin (10Base2), 10BaseT.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: CSMA/CD + τοπολογία κοινού διαδρόμου + ταχύτητες/παραλλαγές.