Λύσεις ερωτήσεων και ασκήσεων κεφ. 4 (σελ. 140-141) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις ερωτήσεων και ασκήσεων κεφ. 4
Πλήρεις λύσεις και των είκοσι πέντε ερωτήσεων του κεφαλαίου 4 — τύποι καλωδίων συνεστραμένων ζευγών, ομοαξονικά και καλώδια οπτικών ινών, εξασθένηση και παραδιαφωνία, κατηγοριοποίηση κατά ΕΙΑ/ΤΙΑ 568-Α, τα χαρακτηριστικά των τοπικών δικτύων και οι τοπολογίες αρτηρίας, δακτυλίου, αστέρα, δένδρου και αστέρα-δακτυλίου, τα πρότυπα IEEE 802.2, 802.3, 802.4 και 802.5, η μέθοδος CSMA/CD, το Fast και Gigabit Ethernet και η σύγκριση των τριών προτύπων πρόσβασης στο μέσο.
Ερώτηση 1 — Τύποι καλωδίων συνεστραμένων ζευγών
Ερώτηση: Ερωτήσεις – Ασκήσεις: 1. Να αναφέρετε τους διάφορους τύπους καλωδίων συνεστραμένων ζευγών και να περιγράψετε την κατασκευή τους.
Απάντηση:
-
Η κοινή βάση (σελ. 103): τα καλώδια συνεστραμένων ζευγών… αποτελούνται από τέσσερα ζεύγη συνεστραμένων χάλκινων αγωγών. Ο κάθε αγωγός καλύπτεται από μονωτικό περίβλημα και υπάρχει εξωτερικό μονωτικό περίβλημα το οποίο καλύπτει τα τέσσερα ζευγάρια των αγωγών. Υπάρχουν σε διάφορες ποικιλίες, θωρακισμένα ή αθωράκιστα.
UTP (Unshilded Twisted Pair) (σελ. 104): αθωράκιστο καλώδιο συνεστραμένων ζευγών. Αποτελείται από τέσσερα ζεύγη συνεστραμένων αγωγών καλυπτόμενων από μονωτικό περίβλημα. Τα τέσσερα ζεύγη καλύπτονται και από εξωτερικό μονωτικό περίβλημα.
[εξωτερικό μονωτικό περίβλημα] 4 × (2 συνεστραμμένοι αγωγοί με μόνωση)FTP (Foiled Twisted Pair) (σελ. 104): θωρακισμένο καλώδιο συνεστραμένων ζευγών με τη χρήση φύλλου αλουμινίου. Αποτελείται από τέσσερα ζεύγη συνεστραμένων αγωγών καλυπτόμενων από μονωτικό περίβλημα. Κάτω από το εξωτερικό περίβλημα υπάρχει φύλλο αλουμινίου για τη θωράκιση του καλωδίου. Σε επαφή με το περίβλημα αλουμινίου υπάρχει γυμνό καλώδιο από συνεστραμένες ίνες, το οποίο πραγματοποιεί τη γείωση του φύλου αλουμινίου και καλείται καλώδιο γείωσης (drain wire).
STP (Shilded Twisted Pair) (σελ. 104-105): θωρακισμένο καλώδιο συνεστραμένων ζευγών με τη χρήση μεταλλικού πλέγματος. Αποτελείται από τέσσερα ζεύγη συνεστραμένων αγωγών καλυπτόμενων από μονωτικό περίβλημα. Κάτω από το εξωτερικό περίβλημα υπάρχει επικασσιτερομένο μπλεντάζ χαλκού για τη θωράκιση του καλωδίου. Για την πραγματοποίηση της γείωσης του πλέγματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί γυμνό καλώδιο γείωσης (drain wire) ή να συστραφεί στην άκρη του το ίδιο το πλέγμα και ακολούθως να γειωθεί.
Διάφοροι τύποι θωρακισμένων (S/FTP, S/STP) (σελ. 105): υπάρχουν διάφοροι ακόμα τύποι θωρακισμένων καλωδίων, στους οποίους χρησιμοποιείται συνδυασμός των παραπάνω θωρακίσεων ή θωράκιση σε κάθε ζεύγος. Παραδείγματα τέτοιων καλωδίων είναι το S/FTP (ShiIded/Foiled Twisted Pair), to οποίο χρησιμοποιεί και τα δυο είδη θωρακίσεων και το SSTP (Screened/Shilded Twisted Pair), το οποίο χρησιμοποιεί θωράκιση πλέγματος συνολικά και θωράκιση αλουμινίου σε κάθε ζεύγος.
Συγκεντρωτικά | Τύπος | Πλήρης ονομασία | Θωράκιση | |---|---|---| | UTP | Unshilded Twisted Pair | καμία | | FTP | Foiled Twisted Pair | φύλλο αλουμινίου + drain wire | | STP | Shilded Twisted Pair | επικασσιτερομένο μπλεντάζ χαλκού | | S/FTP | Shilded/Foiled Twisted Pair | και τα δύο είδη | | SSTP | Screened/Shilded Twisted Pair | πλέγμα συνολικά + αλουμίνιο σε κάθε ζεύγος |
Τα κύρια χαρακτηριστικά τους (σελ. 105): το πάχος του χαλκού, που χρησιμοποιείται στο καλώδιο, το αν είναι συμπαγής χαλκός (solid wire) ή ίνες χαλκού, που αποτελούν το καλώδιο (stranded wire), η σύνθετη αντίσταση, η συχνότητα της συστροφής των καλωδίων στο ζεύγος (twist pitch), το είδος της μόνωσης των καλωδίων (insulation type) και το είδος του εξωτερικού περιβλήματος (sheath material).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Όλα τα καλώδια συνεστραμένων ζευγών έχουν κοινή βάση: αποτελούνται από τέσσερα ζεύγη συνεστραμένων χάλκινων αγωγών, όπου κάθε αγωγός καλύπτεται από μονωτικό περίβλημα και όλα τα ζεύγη καλύπτονται από εξωτερικό μονωτικό περίβλημα· διαφέρουν στη θωράκιση. Το UTP, δηλαδή αθωράκιστο καλώδιο συνεστραμένων ζευγών, δεν έχει καμία θωράκιση. Το FTP είναι θωρακισμένο με φύλλο αλουμινίου κάτω από το εξωτερικό περίβλημα, ενώ σε επαφή με το αλουμίνιο υπάρχει γυμνό καλώδιο από συνεστραμμένες ίνες, το καλώδιο γείωσης ή drain wire. Το STP είναι θωρακισμένο με επικασσιτερωμένο μπλεντάζ χαλκού, δηλαδή μεταλλικό πλέγμα, του οποίου η γείωση γίνεται είτε με drain wire είτε συστρέφοντας στην άκρη το ίδιο το πλέγμα. Υπάρχουν επίσης συνδυασμοί, όπως το S/FTP, που χρησιμοποιεί και τα δύο είδη θωράκισης, και το SSTP, που χρησιμοποιεί θωράκιση πλέγματος συνολικά και θωράκιση αλουμινίου σε κάθε ζεύγος. Τα κύρια χαρακτηριστικά τους είναι το πάχος του χαλκού, το αν είναι συμπαγής χαλκός ή ίνες χαλκού, η σύνθετη αντίσταση, η συχνότητα της συστροφής, το είδος της μόνωσης και το είδος του εξωτερικού περιβλήματος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 2 — Σε τι οφείλεται η εξασθένηση στα συνεστραμμένα ζεύγη
Ερώτηση: 2. Σε τι οφείλεται η εξασθένηση του σήματος στα καλώδια συνεστραμένων ζευγών;
Απάντηση:
-
Οι τρεις παράγοντες (σελ. 107): η εξασθένηση του σήματος, η οποία προκαλείται σε καλώδια συνεστραμένων ζευγών, προκαλείται από τρεις παράγοντες: | # | Παράγοντας | Αναλυτικά | |---|---|---| | 1 | το υλικό των αγωγών (χαλκός) | έχει συγκεκριμένη ωμική αντίσταση, και δημιουργεί απώλειες. Οι αγωγοί σε τέτοια καλώδια έχουν συνήθως διάμετρο 24 AWG (American Wire Gauge), (1 AWG = 7,35 mm). Τυπική τιμή χαρακτηριστικής αντίστασης για καλώδια συνεστραμένων ζευγών και για συχνότητες μετάδοσης δεδομένων είναι 100 Ohm | | 2 | το διηλεκτρικό | το οποίο χρησιμοποιείται, για να περικλείσει τους αγωγούς. Με τη χρήση πολυαιθυλαινίου ή τεφλόν μειώνονται στο ελάχιστο οι απώλειες λόγω διηλεκτρικού | | 3 | το επιδερμικό φαινόμενο (skin effect) | συμβαίνει, όταν ρεύμα υψηλής συχνότητας περνά από αγωγό και συνίσταται στο ότι η πυκνότητα του ρεύματος είναι μεγαλύτερη στην επιφάνεια του αγωγού. Με αυτό τον τρόπο μειώνεται η ενεργός επιφάνεια του αγωγού, η οποία μεταφέρει το ρεύμα, με συνέπεια να αυξάνεται η απώλεια. Το φαινόμενο γίνεται εντονότερο όσο αυξάνεται η συχνότητα του διερχόμενου ρεύματος |
επιδερμικό φαινόμενο: χαμηλή συχνότητα υψηλή συχνότητα ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │█████████████│ │███ ███│ ← το ρεύμα «σπρώχνεται» │█████████████│ │███ ███│ στην επιφάνεια └─────────────┘ └─────────────┘ όλη η διατομή ενεργή μικρότερη ενεργός επιφάνειαΗ συνέπεια για το μήκος (σελ. 107): η εξασθένηση των σημάτων, η οποία συμβαίνει στα καλώδια αυτά, μας καθορίζει και το μέγιστο μήκος χρήσης αυτών των καλωδίων, χωρίς να μεσολαβεί εξοπλισμός. Σύμφωνα με το πρότυπο ΕΙΑ/ΤΙΑ 568-Α, η μέγιστη απόσταση, η οποία καλύπτεται από καλώδιο συνεστραμένων ζευγών, είναι 100 μ. Η μέτρηση (σελ. 107): η εξασθένηση μετρείται σε dB και δεν πρέπει να ξεπερνάει κάποια επιτρεπόμενα όρια ανά κατηγορία καλωδίου.
Η ειδική περίπτωση των ινών χαλκού (σελ. 107): υπάρχει ειδική κατηγορία καλωδίων συνεστραμένων ζευγών, στην οποία αντί για συμπαγή χαλκό χρησιμοποιούνται ίνες χαλκού στους αγωγούς. Στην περίπτωση των ινών, λόγω του επιδερμικού φαινομένου παρατηρείται αυξημένη εξασθένηση του σήματος. Τα καλώδια, όμως, αυτά είναι εύκαμπτα και υπάρχουν πολλοί λόγοι, που μας αναγκάζουν να τα χρησιμοποιούμε σε καλωδιώσεις.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η εξασθένηση του σήματος στα καλώδια συνεστραμένων ζευγών προκαλείται από τρεις παράγοντες. Πρώτον, από το υλικό των αγωγών, δηλαδή τον χαλκό, ο οποίος έχει συγκεκριμένη ωμική αντίσταση και δημιουργεί απώλειες· οι αγωγοί έχουν συνήθως διάμετρο είκοσι τεσσάρων AWG και τυπική χαρακτηριστική αντίσταση εκατό ohm. Δεύτερον, από το διηλεκτρικό που χρησιμοποιείται για να περικλείσει τους αγωγούς, με τη σημείωση ότι με τη χρήση πολυαιθυλενίου ή τεφλόν οι σχετικές απώλειες μειώνονται στο ελάχιστο. Και τρίτον, από το επιδερμικό φαινόμενο, το οποίο συμβαίνει όταν ρεύμα υψηλής συχνότητας περνά από αγωγό και συνίσταται στο ότι η πυκνότητα του ρεύματος είναι μεγαλύτερη στην επιφάνεια του αγωγού· έτσι μειώνεται η ενεργός επιφάνεια που μεταφέρει το ρεύμα και αυξάνεται η απώλεια, ενώ το φαινόμενο γίνεται εντονότερο όσο αυξάνεται η συχνότητα. Ακριβώς η εξασθένηση καθορίζει και το μέγιστο μήκος χρήσης των καλωδίων χωρίς ενδιάμεσο εξοπλισμό, το οποίο κατά το πρότυπο ΕΙΑ/ΤΙΑ πεντακόσια εξήντα οκτώ Α είναι εκατό μέτρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 3 — Κατηγορίες κατά ΕΙΑ/ΤΙΑ 568-Α και χρήσεις τους
Ερώτηση: 3. Τα καλώδια συνεστραμένων ζευγών χωρίζονται σε κατηγορίες σύμφωνα με το πρότυπο ElΑ/ΤΙA 568-Α. Που θα χρησιμοποιούσατε την κάθε κατηγορία ; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.
Απάντηση:
-
Η βάση της κατηγοριοποίησης (σελ. 108): το πρότυπο ΕIA / ΤΙΑ 568-Α μας παρέχει κατηγοριοποίηση των αθωράκιστων καλωδίων συνεστραμένων ζευγών (UTP), σύμφωνα με τα παραπάνω αναφερθέντα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και επιδόσεις τους. Έχουμε τις κατηγορίες (cat) 3,4,5, οι οποίες ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και μεγέθη, όπως εξασθένηση, NEXT, ACR και καθορίζουν τη συχνότητα του σήματος, η οποία θα μπορεί να περάσει απρόσκοπτα μέσα από το συγκεκριμένο καλώδιο. Ο κανόνας (σελ. 108): όσο ανεβαίνουμε κατηγορία συναντάμε καλύτερα χαρακτηριστικά.
Ενδεικτική κατανομή χρήσεων και η δικαιολόγησή τους | Κατηγορία | Χαρακτηριστικά | Πού θα τη χρησιμοποιούσαμε | Γιατί | |---|---|---|---| | Cat 3 | συχνότητες έως 16 MHz περίπου· η μεγαλύτερη απόσταση των συστροφών είναι για την κατηγορία 4 τα 25 mm (σελ. 106), άρα η 3 έχει αραιότερες συστροφές | τηλεφωνικές γραμμές και παλαιά δίκτυα 10 Mbps | επαρκεί για 10BaseT και για 100Base-T4, όπου το φυσικό μέσο μπορεί να είναι καλώδιο UTP κατηγορίας 3 και πάνω (σελ. 131) | | Cat 4 | η μεγαλύτερη απόσταση των συστροφών… για την κατηγορία 4 τα 25 mm (σελ. 106) | δίκτυα token ring 16 Mbps | ενδιάμεση κατηγορία, με καλύτερα NEXT/ACR από την 3 | | Cat 5 | για την κατηγορία 5 τα 13 mm (σελ. 106) — πυκνότερες συστροφές· εξασθένηση 6,3 dB στο 1 ΜHz (Πίν. 4-1) | δομημένη καλωδίωση Fast Ethernet 100 Mbps | το 100Base-TX απαιτεί ρητά καλώδιο UTP (αθωράκιστο) κατηγορίας 5, ή καλώδιο STP (θωρακισμένο) (σελ. 131) | | Cat 5e | κάπως πιο βελτιωμένα χαρακτηριστικά από το αντίστοιχο της κατηγορίας 5 (μεγαλύτερη συχνότητα συστροφής και βελτιωμένος τύπος διηλεκτρικού περιβλήματος) και παρέχει μεγαλύτερο εύρος ζώνης (σελ. 109) | νέες καλωδιώσεις και Gigabit Ethernet | προτείνεται για καινούργιες καλωδιώσεις· το 1000BaseT είναι πρότυπο για καλώδια τύπου cat 5e (σελ. 132) | | Cat 6 / 7 / 8 | εύρος ζώνης 250 MHz, 600 MHz, 900ΜHz (σελ. 109)· οι δυο τελευταίες υλοποιούνται αποκλειστικά με θωρακισμένα καλώδια S/STP | μελλοντικές εγκαταστάσεις πολύ υψηλών ταχυτήτων | δεν περιγράφονται στο βιβλίο, επειδή δεν έχουν ακόμα ενταχθεί στην υπάρχουσα προτυποποίηση. Για την ώρα αποτελούν προτάσεις εταιρειών |
Η γενική δικαιολόγηση: η κατηγορία επιλέγεται από την ταχύτητα που απαιτεί η εφαρμογή, γιατί οι κατηγορίες καθορίζουν τη συχνότητα του σήματος, η οποία θα μπορεί να περάσει απρόσκοπτα μέσα από το συγκεκριμένο καλώδιο (σελ. 108) — και, όπως είδαμε στο κεφάλαιο 3, από την ζώνη συχνοτήτων… εξαρτάται και ο ρυθμός μετάδοσης.
Η σημερινή πραγματικότητα (σελ. 109): τα καλώδια τύπου UTP κατηγορίας 5 και 5e αποτελούν τεράστια εγκατεστημένη βάση σήμερα και είναι τα υφιστάμενα πρότυπα για ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων 1 Gbps/sec.
Τα μεγέθη της κατηγορίας 5e (Πίνακας 4-2, σελ. 109)
Συχνότητα Εξασθένηση NEXT ACR (dB/100 m) 1 MHz – 65,3 63,3 10 MHz 6,5 50,3 43,8 20 MHz 9,3 45,8 36,5 62,5 MHz – 38,4 21,4 100 MHz – 35,3 13,3 160 MHz 28,6 32,3 3,7Παρατηρούμε ότι όσο ανεβαίνει η συχνότητα, η εξασθένηση αυξάνεται και το NEXT μειώνεται, άρα ο ACR καταρρέει — γι' αυτό ακριβώς κάθε κατηγορία έχει ανώτατη χρήσιμη συχνότητα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το πρότυπο ΕΙΑ/ΤΙΑ πεντακόσια εξήντα οκτώ Α κατηγοριοποιεί τα αθωράκιστα καλώδια συνεστραμένων ζευγών σύμφωνα με τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τις επιδόσεις τους, δηλαδή την εξασθένηση, το NEXT και τον ACR, τα οποία καθορίζουν τη συχνότητα του σήματος που μπορεί να περάσει απρόσκοπτα από το καλώδιο· όσο ανεβαίνουμε κατηγορία, τόσο καλύτερα είναι τα χαρακτηριστικά. Η κατηγορία τρία, με αραιότερες συστροφές, επαρκεί για τηλεφωνικές γραμμές και για δίκτυα δέκα Mbps, καθώς και για το πρότυπο 100Base-T4, το οποίο δέχεται καλώδιο κατηγορίας τρία και πάνω. Η κατηγορία τέσσερα, με μέγιστη απόσταση συστροφών είκοσι πέντε χιλιοστά, είναι ενδιάμεση λύση με καλύτερα χαρακτηριστικά από την τρία. Η κατηγορία πέντε, με μέγιστη απόσταση συστροφών δεκατρία χιλιοστά, είναι η κατάλληλη για δομημένη καλωδίωση Fast Ethernet εκατό Mbps, αφού το 100Base-TX απαιτεί ρητά καλώδιο UTP κατηγορίας πέντε ή STP. Η κατηγορία 5e, με μεγαλύτερη συχνότητα συστροφής και βελτιωμένο διηλεκτρικό, προτείνεται για καινούργιες καλωδιώσεις και είναι το πρότυπο για το 1000BaseT, δηλαδή για Gigabit Ethernet. Τέλος, οι κατηγορίες έξι, επτά και οκτώ, με εύρη ζώνης διακόσια πενήντα, εξακόσια και εννιακόσια MHz, προορίζονται για πολύ υψηλές ταχύτητες, δεν είχαν όμως ακόμη ενταχθεί στην προτυποποίηση όταν γράφτηκε το βιβλίο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 4 — Κατασκευή οπτικών ινών και ιδιαιτερότητες κάθε τύπου
Ερώτηση: 4. Να περιγράψετε την κατασκευή των οπτικών ινών και να αναφέρετε τις ιδιαιτερότητες του κάθε τύπου.
Απάντηση:
-
Η κατασκευή (σελ. 111): στο κέντρο του καλωδίου υπάρχει η οπτική ίνα, η οποία κατασκευάζεται από γυαλί ικανό να μεταφέρει φωτεινή δέσμη συγκεκριμένου μήκους κύματος με πολύ λίγες απώλειες. Την οπτική ίνα περιβάλλει ειδική επίστρωση υλικού με μικρότερο δείκτη διάθλασης από το υλικό της ίνας, το οποίο ονομάζεται clading ή buffer. Το υλικό αυτό βοηθά στη συνεχή ανάκλαση της φωτεινής δέσμης… Την επίστρωση περιβάλλει δέσμη συνθετικών ινών, οι οποίες έχουν στόχο την προστασία της ίνας από πιθανά τραβήγματα… Όλα τα παραπάνω περικλείονται σε εξωτερικό πλαστικό περίβλημα όμοιο με αυτό των καλωδίων συνεστραμένων ζευγών.
[εξωτερικό πλαστικό περίβλημα] [συνθετικές ίνες ενίσχυσης] [επίστρωση — cladding/buffer, μικρότερος δείκτης διάθλασης] [οπτική ίνα — γυαλί]Η φυσική αρχή (σελ. 111): η δέσμη ανακλάται ολικά εφόσον η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη της οριακής διότι σε άλλη περίπτωση θα έχουμε διάθλαση στην εξωτερική επίστρωση (cladding)· έτσι η οπτική ίνα εγκλωβίζει τη δέσμη του φωτός και την οδηγεί στην άκρη της.
Οι τύποι και οι ιδιαιτερότητές τους (σελ. 112-113) | Τύπος | Ιδιαιτερότητα | |---|---| | πολύτροπη (multimode) | οι διάφορες ακτίνες του οπτικού σήματος ανάλογα με την είσοδό τους στην οπτική ίνα ταξιδεύουν ανακλώμενες υπό διαφορετικές γωνίες… επειδή έχουμε πολλούς δρόμους μετάδοσης, που αντιστοιχούν στις διαφορετικές γωνίες ανάκλασης· μεγέθη 50μm/125μm, 62,5/125, 85/125 ή 100/140, συνηθέστερα 62,5/125 | | πολύτροπη διακριτού δείκτη (step index) | συμβαίνει απότομη μεταβολή του δείκτη διάθλασης μεταξύ της κεντρικής ίνας και του υλικού επίστρωσης | | πολύτροπη βαθμιαίου δείκτη (graded index) | χαρακτηρίζονται από βαθμιαία μεταβολή του δείκτη διάθλασης του υλικού της κεντρικής ίνας. Συμβαίνει βαθμιαία μείωση όσο απομακρυνόμαστε από το κέντρο προς την εξωτερική επιφάνεια του γυαλιού | | μονότροπη (single mode) | η διάμετρος της κεντρικής ίνας είναι πολύ μικρή και πλησιάζει περίπου το επίπεδο του μήκους κύματος του εκπεμπόμενου σήματος. Στην περίπτωση αυτή, έχουμε έναν μόνο δυνατό τρόπο μετάδοσης του οπτικού σήματος, τον αξονικό· διάμετρος από 5μm έως 10μm με συνηθέστερη τιμή τα 8,3 μm |
Οι επιδόσεις κάθε τύπου (σελ. 113-114) | | Πολύτροπη | Μονότροπη | |---|---|---| | μήκη κύματος | από 850 nm έως 1300 nm | μεταξύ των 1310 nm και των 1550 nm | | απόσταση | υπερβαίνουν τα 3Km | μπορούν να υπερβούν τα 10 Km | | πηγή | χαμηλού κόστους πηγές LED | οδηγούνται συνήθως από πηγή LASER | | σύνδεσμοι | πιο ανεκτό να χρησιμοποιήσουμε συνδετήρες και διακλαδωτές | λιγότερο ανεκτό | | εξασθένηση | 3,5 dB/Km για σήμα με μήκος κύματος 850 nm και 1.0 dB/Km για μήκος κύματος 1300nm (62,5/125) | 0,5 dB/Km στα 1310 nm και 0,4 dB/Km στα 1550nm |
Η εκπομπή (σελ. 112): η εκπομπή του οπτικού σήματος σε οπτική ίνα γίνεται από πηγή LED (Light Emmiting Diode) ή LASER… και τα μήκη κύματος του φωτός, που η οπτική ίνα είναι σχεδιασμένη να μεταφέρει, ποικίλουν από 800nm μέχρι 1.500nm. Ο κανόνας εγκατάστασης (σελ. 113): για δεδομένη εγκατάσταση, θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο ένας τρόπος μετάδοσης και μόνο ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος από τις πηγές σε όλη την έκταση της εγκατάστασης.
Οι δύο κατασκευές καλωδίου (σελ. 115-116) | Κατασκευή | Περιγραφή | |---|---| | Tight Buffer | σε κάθε οπτική ίνα και εξωτερικά από την επίστρωση συνθετικές ίνες και εξωτερικό μονωτικό περίβλημα… η κάθε ίνα αποτελεί και ένα ξεχωριστό καλώδιο | | Loose Buffer | τις οπτικές ίνες με την επίστρωσή τους να είναι τοποθετημένες ελεύθερα μέσα στο καλώδιο | Το πλήθος ινών (σελ. 115): τα καλώδια οπτικών ινών περιέχουν από 1 έως 36 οπτικές ίνες. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα καλώδια με ζυγό αριθμό οπτικών ινών για την επικοινωνία των full-duplex κυκλωμάτων.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο κέντρο του καλωδίου υπάρχει η οπτική ίνα, κατασκευασμένη από γυαλί ικανό να μεταφέρει φωτεινή δέσμη συγκεκριμένου μήκους κύματος με πολύ λίγες απώλειες. Την ίνα περιβάλλει ειδική επίστρωση υλικού με μικρότερο δείκτη διάθλασης, που ονομάζεται cladding ή buffer και βοηθά στη συνεχή ανάκλαση της δέσμης, εφόσον η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη της οριακής. Την επίστρωση περιβάλλει δέσμη συνθετικών ινών για την προστασία από τραβήγματα, και όλα περικλείονται σε εξωτερικό πλαστικό περίβλημα. Ως προς τους τύπους, η πρώτη διάκριση είναι μεταξύ πολύτροπων και μονότροπων ινών. Στις πολύτροπες οι διάφορες ακτίνες ταξιδεύουν ανακλώμενες υπό διαφορετικές γωνίες, δηλαδή υπάρχουν πολλοί δρόμοι μετάδοσης· τυπικά μεγέθη τους είναι πενήντα προς εκατόν είκοσι πέντε ή εξήντα δύο κόμμα πέντε προς εκατόν είκοσι πέντε μικρόμετρα, με συνηθέστερο το δεύτερο. Οι πολύτροπες διακρίνονται σε διακριτού δείκτη, όπου συμβαίνει απότομη μεταβολή του δείκτη διάθλασης μεταξύ ίνας και επίστρωσης, και σε βαθμιαίου δείκτη, όπου ο δείκτης διάθλασης της κεντρικής ίνας μειώνεται βαθμιαία από το κέντρο προς την περιφέρεια. Στις μονότροπες η διάμετρος της κεντρικής ίνας είναι πολύ μικρή, από πέντε έως δέκα μικρόμετρα με συνηθέστερη τιμή τα οκτώ κόμμα τρία, και πλησιάζει το μήκος κύματος του σήματος, οπότε υπάρχει ένας μόνο τρόπος μετάδοσης, ο αξονικός. Οι πολύτροπες χρησιμοποιούν μήκη κύματος από οκτακόσια πενήντα έως χίλια τριακόσια νανόμετρα, καλύπτουν αποστάσεις πάνω από τρία χιλιόμετρα και οδηγούνται από φθηνές πηγές LED, ενώ οι μονότροπες χρησιμοποιούν μήκη κύματος από χίλια τριακόσια δέκα έως χίλια πεντακόσια πενήντα νανόμετρα, ξεπερνούν τα δέκα χιλιόμετρα και οδηγούνται συνήθως από LASER.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 5 — Οπτικές ίνες έναντι συνεστραμένων ζευγών
Ερώτηση: 5. Να αναφέρετε τα πλεονεκτήματα των καλωδίων οπτικών ινών απέναντι στα καλώδια συνεστραμένων ζευγών. Ποια χρήση θα επιλέγατε για το καθένα;
Απάντηση:
-
Τα πλεονεκτήματα των οπτικών ινών | Πλεονέκτημα | Τεκμηρίωση | |---|---| | πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις | μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οπτική ίνα για να καλύψουμε απόσταση 5Km (σελ. 110), ενώ το συνεστραμμένο ζεύγος φθάνει τα 100 μ (σελ. 107) | | πολύ μεγαλύτεροι ρυθμοί | οι ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων φθάνουν τα 10 Gbps (σελ. 110) | | πολύ μικρή εξασθένηση | μπορούν να μεταφέρουν σήματα με πολύ μεγάλο εύρος ζώνης σε μεγάλες αποστάσεις με πολύ μικρή εξασθένιση του σήματος (σελ. 113) | | ανοσία στον ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο | το φως δεν επηρεάζεται· η χρήση συνιστάται όταν υπάρχει αυξημένος ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος (για παράδειγμα βιομηχανίες) (σελ. 130) | | ασφάλεια | στο κεφ. 3 (σελ. 94): η υποκλοπή ή η παρεμβολή πληροφορίας είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθούν | | βάρος και όγκος | (κεφ. 3, σελ. 94) το βάρος και ο όγκος τους είναι σημαντικά μικρότερος από τα αντίστοιχα μεγέθη των άλλων αγωγών |
Τα μειονεκτήματα που τις περιορίζουν (σελ. 130): το μειονέκτημα, όμως, της οπτικής ίνας είναι το αυξημένο κόστος και η δυσκολία, που παρουσιάζει στην εγκατάσταση και το χειρισμό της (π.χ. δεν μπορούμε να τη τσακίσουμε για το σχηματισμό γωνίας). Και τα πλεονεκτήματα του χαλκού (σελ. 103): τα καλώδια συνεστραμένων ζευγών είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα σε τοπικά δίκτυα υπολογιστών.
Η επιλογή χρήσης | Μέσο | Πού θα το επιλέγαμε | Δικαιολόγηση από το βιβλίο | |---|---|---| | καλώδιο συνεστραμένων ζευγών | οριζόντια καλωδίωση ορόφου — σύνδεση σταθμών εργασίας με τον κατανεμητή, σε αποστάσεις έως 100 m | είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα σε τοπικά δίκτυα υπολογιστών· το 10BaseT και το 100Base-TX έχουν μέγιστο μήκος τμήματος 100 m (σελ. 129, 131) | | καλώδιο οπτικών ινών | κορμός (backbone) του δικτύου, διασύνδεση κτιρίων και επαναληπτών, βιομηχανικά περιβάλλοντα | χρησιμοποιείται, κυρίως, όπου οι αποστάσεις είναι μεγάλες και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί το καλώδιο συνεστραμένων ζευγών και όπου οι απαιτήσεις σε ρυθμούς μετάδοσης είναι αρκετά αυξημένες (σελ. 110)· η πιο γνωστή έκδοση είναι η 10Base-FL και χρησιμοποιείται στη διασύνδεση κυρίως επαναληπτών (HUBs) σε απόσταση μέχρι και 2Km (σελ. 130) |
Οι αποστάσεις που επιτρέπουν τα πρότυπα με ίνα | Πρότυπο | Ίνα | Μήκος | |---|---|---| | 10Base-FL | πολύτροπη 62.5/125 μm | μέχρι και 2Km (σελ. 130) | | 100Base-FX | πολύτροπη | 412 μέτρα σε επικοινωνία half-dublex και 2 χιλιόμετρα σε επικοινωνία full-dublex (σελ. 131) | | 100Base-FX | μονότροπη | μπορεί να φθάσει τα 25 χιλιόμετρα | | 1000BaseSX | πολύτροπη 62.5 μm / 50 μm | 275 μέτρα / 550 μέτρα (σελ. 132) | | 1000BaseLX | μονότροπη 9 μm | μπορεί να φθάσει τα 5km |
Το πρακτικό συμπέρασμα (σελ. 130): η χρήση οπτική ίνας χρησιμοποιείται όταν θέλουμε να συνδέσουμε σημεία, που απέχουν αρκετά μεταξύ τους (μέχρι 2Km), και όταν υπάρχει αυξημένος ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα καλώδια οπτικών ινών υπερέχουν των συνεστραμένων ζευγών σε αρκετά σημεία. Καλύπτουν πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις, αφού μπορούν να φτάσουν τα πέντε χιλιόμετρα ενώ το συνεστραμμένο ζεύγος περιορίζεται στα εκατό μέτρα, προσφέρουν πολύ μεγαλύτερους ρυθμούς, της τάξης των δέκα Gbps, έχουν πολύ μικρή εξασθένιση, δεν επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο, προσφέρουν υψηλή ασφάλεια επειδή είναι πολύ δύσκολη η υποκλοπή, και έχουν μικρότερο βάρος και όγκο. Μειονεκτήματά τους είναι το αυξημένο κόστος και η δυσκολία στην εγκατάσταση και τον χειρισμό, αφού για παράδειγμα δεν μπορούμε να τις τσακίσουμε για να σχηματίσουμε γωνία. Επομένως, το καλώδιο συνεστραμένων ζευγών θα το επιλέγαμε για την οριζόντια καλωδίωση ορόφου, δηλαδή για τη σύνδεση των σταθμών εργασίας σε αποστάσεις έως εκατό μέτρα, όπου άλλωστε είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο μέσο και όπου τα πρότυπα 10BaseT και 100Base-TX ορίζουν μέγιστο μήκος τμήματος τα εκατό μέτρα. Την οπτική ίνα θα την επιλέγαμε για τον κορμό του δικτύου, τη διασύνδεση κτιρίων και επαναληπτών και για βιομηχανικά περιβάλλοντα, δηλαδή όπου οι αποστάσεις είναι μεγάλες, οι απαιτήσεις σε ρυθμούς αυξημένες και υπάρχει έντονος ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 6 — Τα κύρια χαρακτηριστικά των τοπικών δικτύων
Ερώτηση: 6. Αναφέρατε τα κύρια χαρακτηριστικά των τοπικών δικτύων.
Απάντηση:
-
Τα κύρια χαρακτηριστικά (σελ. 117-118): τα κύρια χαρακτηριστικά των τοπικών δικτύων είναι τα παρακάτω: | # | Χαρακτηριστικό (αυτολεξεί) | |---|---| | 1 | πολλά συστήματα (π.χ. υπολογιστών) έχουν πρόσβαση στο ίδιο φυσικό μέσο | | 2 | συνήθως, τα τοπικά δίκτυα διακρίνονται για το υψηλό συνολικό εύρος ζώνης, που προσφέρουν σε σχέση με τα δίκτυα ευρείας περιοχής | | 3 | χαμηλή καθυστέρηση | | 4 | χαμηλός ρυθμός λαθών | | 5 | δυνατότητα για εκπομπή (Broadcast) και για πολλαπλή εκπομπή (Multicast) | | 6 | τα τοπικά δίκτυα, συνήθως, δεν έχουν την δυνατότητα να προσφέρουν μεγάλη γεωγραφική κάλυψη (μερικά χιλιόμετρα) | | 7 | ο αριθμός των σταθμών, που έχουν πρόσβαση στο ίδιο φυσικό μέσο, δεν υπερβαίνει τις μερικές εκατοντάδες | | 8 | ανήκουν σε οργανισμό ή επιχείρηση |
Η διευκρίνιση για εκπομπή και πολλαπλή εκπομπή (σελ. 118): στην εκπομπή μήνυμα προερχόμενο από κάποιον σταθμό λαμβάνουν όλοι οι σταθμοί, που έχουν πρόσβαση στο φυσικό μέσο. Ενώ στην πολλαπλή εκπομπή, υπάρχει η δυνατότητα μετάδοσης μηνύματος και η ύπαρξη ομάδας αποδεκτών, που θα το λάβει.
Broadcast → όλοι οι σταθμοί Multicast → μια ΟΜΑΔΑ αποδεκτώνΗ σύγκριση με τα δίκτυα ευρείας περιοχής (κεφ. 1, σελ. 40): τα τοπικά δίκτυα έχουν ρυθμούς 10 έως 100 Mbps, μικρή καθυστέρηση και χρησιμοποιούν ιδιωτικά μέσα — ακριβώς όσα επαναλαμβάνονται εδώ.
Πώς συνδέονται τα χαρακτηριστικά μεταξύ τους | Χαρακτηριστικό | Συνέπεια | |---|---| | κοινό φυσικό μέσο | καθιστά αναγκαία τη μέθοδο πρόσβασης στο μέσο (MAC) — CSMA/CD ή κουπόνι | | περιορισμένη γεωγραφική κάλυψη | επιτρέπει χαμηλή καθυστέρηση και έγκαιρη ανίχνευση συγκρούσεων | | ιδιωτικά μέσα εντός οργανισμού | επιτρέπει υψηλό εύρος ζώνης χωρίς κόστος μισθωμένων γραμμών | | κοινό μέσο | κάνει φυσική τη δυνατότητα εκπομπής και πολλαπλής εκπομπής |
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κύρια χαρακτηριστικά των τοπικών δικτύων είναι τα εξής. Πρώτον, πολλά συστήματα, όπως υπολογιστές, έχουν πρόσβαση στο ίδιο φυσικό μέσο. Δεύτερον, τα τοπικά δίκτυα διακρίνονται συνήθως για το υψηλό συνολικό εύρος ζώνης που προσφέρουν σε σχέση με τα δίκτυα ευρείας περιοχής. Τρίτον, έχουν χαμηλή καθυστέρηση. Τέταρτον, έχουν χαμηλό ρυθμό λαθών. Πέμπτον, έχουν δυνατότητα για εκπομπή και για πολλαπλή εκπομπή· στην εκπομπή το μήνυμα ενός σταθμού το λαμβάνουν όλοι οι σταθμοί που έχουν πρόσβαση στο φυσικό μέσο, ενώ στην πολλαπλή εκπομπή υπάρχει ομάδα αποδεκτών που θα το λάβει. Έκτον, συνήθως δεν έχουν τη δυνατότητα να προσφέρουν μεγάλη γεωγραφική κάλυψη, αλλά περιορίζονται σε μερικά χιλιόμετρα. Έβδομον, ο αριθμός των σταθμών που έχουν πρόσβαση στο ίδιο φυσικό μέσο δεν υπερβαίνει τις μερικές εκατοντάδες. Και όγδοον, ανήκουν σε οργανισμό ή επιχείρηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 7 — Οι πλέον δημοφιλείς τοπολογίες τοπικών δικτύων
Ερώτηση: 7. Αναφέρατε τις πλέον δημοφιλείς τοπολογίες τοπικών δικτύων.
Απάντηση:
-
Η απάντηση (σελ. 118): οι πλέον διαδεδομένες τοπολογίες τοπικών δικτύων είναι τρεις: η τοπολογία αρτηρίας, η τοπολογία αστέρα και η τοπολογία δακτυλίου.
Τοπολογία Αρτηρίας (Bus Topology) (σελ. 118): οι σταθμοί εργασίας συνδέονται σε κοινό διαμοιραζόμενο επικοινωνιακό φυσικό μέσο. Η σύνδεση των σταθμών εργασίας στο μέσο γίνεται με τη βοήθεια συσκευών διασύνδεσης και παροχέτευσης του καλωδίου (taps). Τα πλαίσια, που στέλνει σταθμός εργασίας, διαδίδονται κατά μήκος όλου του καναλιού.
═╤═══════╤═══════╤═══════╤═ ← αρτηρία (με αντιστάσεις τερματισμού) ▢ ▢ ▢ ▢Τοπολογία Δακτυλίου (Ring Topology) (σελ. 118-119): υπάρχει κλειστή διαδρομή του φυσικού μέσου και οι σταθμοί εργασίας συνδέονται διαδοχικά σημείο-προς σημείο. Τα πλαίσια μεταδίδονται κατά «κυκλικό» τρόπο… Η ροή της πληροφορίας γίνεται προς μία κατεύθυνση μόνο.
▢ ──► ▢ ▲ │ │ ▼ ▢ ◄── ▢Τοπολογία Αστέρα (Star Topology) (σελ. 119): οι σταθμοί εργασίας συνδέονται με κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης. Η αξιοπιστία του δικτύου καθορίζεται άμεσα από την κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης, η βλάβη της οποίας, οδηγεί στην κατάρρευση του δικτύου.
▢ ▢ ╲ ╱ ◉ ← κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης ╱ ╲ ▢ ▢Οι σύνθετες τοπολογίες (Επισήμανση, σελ. 120): μπορούμε να σχηματίσουμε νέες τοπολογίες δικτύων με το συνδυασμό των βασικών τοπολογιών, που έχουμε ήδη αναφέρει. Οι πιο συνηθισμένες είναι: η τοπολογία δένδρου και η τοπολογία αστέρα-δακτυλίου.
Συγκριτικά χαρακτηριστικά | Τοπολογία | Πολυπλοκότητα | Συμπεριφορά στο φορτίο | |---|---|---| | αρτηρίας | μικρή πολυπλοκότητα | η απόδοσή τους είναι καλή, όταν έχουμε μικρά φορτία κίνησης. Η απόδοσή τους, όμως, μειώνεται γρήγορα με την αύξηση του φορτίου (σελ. 118) | | δακτυλίου | αυξημένη πολυπλοκότητα | η απόδοσή τους παραμένει σταθερή κάτω από μεγάλα φορτία (σελ. 119) | | αστέρα | εξαρτάται από την κεντρική μονάδα | η επέκταση του δικτύου καθορίζεται από το μέγιστο αριθμό των σταθμών εργασίας, που μπορεί να υποστηρίξει η κεντρική μονάδα (σελ. 119) |
Η αντιστοίχιση με τα πρότυπα | Τοπολογία | Πρότυπο | |---|---| | αρτηρίας | IEEE 802.3 (για τοπικό δίκτυο υπολογιστών τοπολογίας αρτηρίας, σελ. 126) και IEEE 802.4 | | δακτυλίου | IEEE 802.5 | | αστέρα | οι εκδόσεις 1Base5 και 10BaseT του IEEE 802.3 (σελ. 129) |
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι πλέον διαδεδομένες τοπολογίες τοπικών δικτύων είναι τρεις: η τοπολογία αρτηρίας, η τοπολογία αστέρα και η τοπολογία δακτυλίου. Στην τοπολογία αρτηρίας οι σταθμοί εργασίας συνδέονται σε κοινό διαμοιραζόμενο επικοινωνιακό φυσικό μέσο, με τη βοήθεια συσκευών διασύνδεσης και παροχέτευσης του καλωδίου, και τα πλαίσια διαδίδονται κατά μήκος όλου του καναλιού. Στην τοπολογία δακτυλίου υπάρχει κλειστή διαδρομή του φυσικού μέσου και οι σταθμοί συνδέονται διαδοχικά σημείο προς σημείο, ενώ η ροή της πληροφορίας γίνεται προς μία μόνο κατεύθυνση. Στην τοπολογία αστέρα οι σταθμοί συνδέονται με κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης, από την οποία καθορίζεται άμεσα και η αξιοπιστία του δικτύου, αφού βλάβη της οδηγεί στην κατάρρευσή του. Από τον συνδυασμό των βασικών αυτών τοπολογιών προκύπτουν νέες, με πιο συνηθισμένες την τοπολογία δένδρου και την τοπολογία αστέρα-δακτυλίου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 8 — Τοπολογία με αυξημένη πολυπλοκότητα πρωτοκόλλων
Ερώτηση: 8. Σε ποια τοπολογία δικτύου τα πρωτόκολλα, που χρησιμοποιούνται έχουν αυξημένη πολυπλοκότητα: α. Τοπολογία Αρτηρίας β. Τοπολογία Δακτυλίου
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: β. Τοπολογία Δακτυλίου.
Η τεκμηρίωση (Επισήμανση, σελ. 119): γενικά τα πρωτόκολλα τοπολογίας δακτυλίου παρουσιάζουν αυξημένη πολυπλοκότητα. Κύριο χαρακτηριστικό της τοπολογίας δακτυλίου είναι η ισοκατανομή της χωρητικότητας του δικτύου. Πλεονέκτημα της τοπολογίας είναι, ότι η απόδοσή τους παραμένει σταθερή κάτω από μεγάλα φορτία και ότι με την αύξηση του φορτίου, δεν παρατηρείται αναλογική αύξηση στη μέση καθυστέρηση μετάδοσης των πλαισίων.
Η αντίθεση με την αρτηρία (Επισήμανση, σελ. 118): γενικά, τα δίκτυα αρτηρίας παρουσιάζουν μικρή πολυπλοκότητα και η απόδοσή τους είναι καλή, όταν έχουμε μικρά φορτία κίνησης. Η απόδοσή τους, όμως, μειώνεται γρήγορα με την αύξηση του φορτίου.
Αρτηρία Δακτύλιος πολυπλοκότητα πρωτοκόλλων μικρή αυξημένη μικρά φορτία η απόδοσή τους είναι καλή χειρότερη μεγάλα φορτία μειώνεται γρήγορα παραμένει σταθερή χωρητικότητα ανάλογη της κίνησης ισοκατανομή της χωρητικότητας του δικτύου Πού φαίνεται η πολυπλοκότητα στην πράξη — στα πρότυπα με κουπόνι (σελ. 141): βασικό μειονέκτημα των μεθόδων IEEE 802.4 και 802.5 είναι η αυξημένη πολυπλοκότητα των αλγορίθμων που χρησιμοποιούν. Τα σημεία πολυπλοκότητας του δακτυλίου | Μηχανισμός | Περιγραφή | |---|---| | διαχείριση κουπονιού | ο σταθμός μετατρέπει ένα bit του πλαισίου του κουπονιού… σε αρχή ακολουθίας πλαισίων και μετά πρέπει να εκδώσει καινούργιο κουπόνι (σελ. 137-138) | | προτεραιότητες | υποστηρίζονται οκτώ επίπεδα προτεραιότητας. Ο μηχανισμός προτεραιοτήτων είναι αρκετά πολύπλοκος (σελ. 138) | | συντήρηση δακτυλίου | ορίζεται σταθμός ως «ενεργός ελεγκτής» (active monitor), με πλαίσιο καθαρισμού (purge frame) (σελ. 138) | | απομάκρυνση πλαισίου | ο σταθμός, που έστειλε το πλαίσιο, έχει την ευθύνη να σταματήσει και την κυκλοφορία του πλαισίου από το δακτύλιο (σελ. 137) |
Το αντάλλαγμα της πολυπλοκότητας (σελ. 141): τα πλεονεκτήματα της μεθόδου αυτής είναι η ντετερμινιστική συμπεριφορά των δικτύων, υπό την έννοια ότι υπάρχει ανώτατο όριο χρόνου, που κάποιος σταθμός πρέπει να περιμένει πριν μεταδώσει.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή β, δηλαδή η τοπολογία δακτυλίου. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι τα πρωτόκολλα τοπολογίας δακτυλίου παρουσιάζουν αυξημένη πολυπλοκότητα, ενώ αντίθετα τα δίκτυα αρτηρίας παρουσιάζουν μικρή πολυπλοκότητα. Η πολυπλοκότητα αυτή φαίνεται στην πράξη στους μηχανισμούς διαχείρισης του κουπονιού, στον πολύπλοκο μηχανισμό των οκτώ επιπέδων προτεραιότητας, στη συντήρηση του δακτυλίου με τον ενεργό ελεγκτή και το πλαίσιο καθαρισμού, και στην ευθύνη του σταθμού που έστειλε το πλαίσιο να σταματήσει την κυκλοφορία του. Το αντάλλαγμα είναι σημαντικό: κύριο χαρακτηριστικό της τοπολογίας δακτυλίου είναι η ισοκατανομή της χωρητικότητας του δικτύου, η απόδοσή της παραμένει σταθερή κάτω από μεγάλα φορτία και με την αύξηση του φορτίου δεν παρατηρείται αναλογική αύξηση στη μέση καθυστέρηση μετάδοσης των πλαισίων, ενώ η συμπεριφορά της είναι ντετερμινιστική.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 9 — Ο ρόλος της κεντρικής μονάδας στην τοπολογία αστέρα
Ερώτηση: 9. Ποιος μπορεί να είναι ο ρόλος της κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης σε τοπολογία αστέρα;
Απάντηση:
-
Οι τρεις δυνατοί ρόλοι (σελ. 119-120): ο ρόλος της κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης σε μία τοπολογία δικτύου αστέρα όσον αφορά τον τρόπο ελέγχου του δικτύου μπορεί να διαφέρει όπως: | # | Ρόλος (αυτολεξεί) | |---|---| | I | ο πλήρης έλεγχος του δικτύου γίνεται από την κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης. Ο κόμβος είναι υπεύθυνος για τις διαδικασίες προώθησης στο δίκτυο | | II | ο έλεγχος βρίσκεται σε ένα από τους σταθμούς εργασίας του δικτύου και ο κεντρικός κόμβος λειτουργεί μόνο σαν διακόπτης μεταγωγής μεταξύ των σταθμών εργασίας | | III | ο έλεγχος του δικτύου είναι ισοκατανεμημένος στους σταθμούς εργασίας και ο κεντρικός κόμβος του δικτύου είναι υπεύθυνος για τη δρομολόγηση των μηνυμάτων και την αποφυγή συγκρούσεων κατά την επικοινωνία των σταθμών εργασίας |
I. πλήρης έλεγχος στον κόμβο → κεντρικοποιημένος έλεγχος II. έλεγχος σε έναν σταθμό → ο κόμβος απλός διακόπτης μεταγωγής III. έλεγχος ισοκατανεμημένος → ο κόμβος δρομολογεί και αποφεύγει συγκρούσειςΤο γενικό πλαίσιο της τοπολογίας (σελ. 119): οι σταθμοί εργασίας συνδέονται με κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης. Η αξιοπιστία του δικτύου καθορίζεται άμεσα από την κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης, η βλάβη της οποίας, οδηγεί στην κατάρρευση του δικτύου. Η επέκταση του δικτύου καθορίζεται από το μέγιστο αριθμό των σταθμών εργασίας, που μπορεί να υποστηρίξει η κεντρική μονάδα.
Η δυνατότητα ιεράρχησης (σελ. 119): στην κεντρική μονάδα, εκτός από τους σταθμούς εργασίας, μπορεί να συνδέονται άλλες κεντρικές μονάδες εξυπηρέτησης, υλοποιώντας, έτσι, ένα αρκετά σύνθετο δίκτυο. Ο περιορισμός (σελ. 119): τα χαρακτηριστικά της κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης, όπως η καθυστέρηση, που προσθέτει στη μετάδοση του σήματος, συχνά θέτουν περιορισμούς όσον αφορά το μέγιστο αριθμό μονάδων εξυπηρέτησης, που μπορεί να μεσολαβούν μεταξύ δύο σταθμών εργασίας.
Πού συναντάμε την τοπολογία αστέρα στα πρότυπα (σελ. 129): τα 1Base5 και 10BaseT έχουν τοπολογία Αστέρα· και ειδικότερα η υλοποίησή του με τη χρήση κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης, βοηθά στη γρήγορη εγκατάσταση σταθμών χωρίς να βγει εκτός λειτουργίας το δίκτυο (σελ. 140).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο ρόλος της κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης, όσον αφορά τον τρόπο ελέγχου του δικτύου, μπορεί να είναι ένας από τρεις. Πρώτον, ο πλήρης έλεγχος του δικτύου να γίνεται από την κεντρική μονάδα, οπότε ο κόμβος είναι υπεύθυνος για τις διαδικασίες προώθησης στο δίκτυο. Δεύτερον, ο έλεγχος να βρίσκεται σε έναν από τους σταθμούς εργασίας και ο κεντρικός κόμβος να λειτουργεί μόνο σαν διακόπτης μεταγωγής μεταξύ των σταθμών. Και τρίτον, ο έλεγχος να είναι ισοκατανεμημένος στους σταθμούς εργασίας, ενώ ο κεντρικός κόμβος να είναι υπεύθυνος για τη δρομολόγηση των μηνυμάτων και την αποφυγή συγκρούσεων κατά την επικοινωνία τους. Σε κάθε περίπτωση, η αξιοπιστία του δικτύου καθορίζεται άμεσα από την κεντρική μονάδα, αφού η βλάβη της οδηγεί στην κατάρρευση του δικτύου, ενώ και η επέκταση του δικτύου καθορίζεται από τον μέγιστο αριθμό σταθμών που μπορεί να υποστηρίξει. Στην κεντρική μονάδα μπορούν να συνδέονται και άλλες κεντρικές μονάδες, υλοποιώντας σύνθετο δίκτυο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 10 — Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα δένδρου και αστέρα-δακτυλίου
Ερώτηση: 10.Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα : α. της τοπολογίας δένδρου β. της τοπολογίας αστέρα – δακτυλίου
Απάντηση:
-
α. Τοπολογία δένδρου (σελ. 121): η τοπολογία δένδρου είναι συνδυασμός της τοπολογίας αστέρα και αρτηρίας. Το δίκτυο έχει κεντρικό κόμβο και σε αυτόν συνδέονται δίκτυα με τοπολογία αρτηρίας. Έτσι, η συνολική τοπολογία του δικτύου μοιάζει με ανεστραμμένο δένδρο με κλαδιά δίκτυα τύπου αρτηρίας και ρίζα τον κόμβο. Η τοπολογία αυτή είναι εύκολα επεκτάσιμη, αλλά, αν ο κεντρικός κόμβος αποτύχει, απομονώνει την επικοινωνία των σταθμών εργασίας, που ανήκουν σε διαφορετικές αρτηρίες.
◉ ρίζα = κεντρικός κόμβος ╱ │ ╲ ═╤═╤═ ═╤═╤═ ═╤═╤═ κλαδιά = αρτηρίεςΠλεονεκτήματα Μειονεκτήματα εύκολα επεκτάσιμη αν ο κεντρικός κόμβος αποτύχει, απομονώνει την επικοινωνία των σταθμών εργασίας, που ανήκουν σε διαφορετικές αρτηρίες συνδυάζει την απλότητα της αρτηρίας με τη δομή του αστέρα κληρονομεί από την αρτηρία ότι η απόδοσή τους μειώνεται γρήγορα με την αύξηση του φορτίου (σελ. 118) β. Τοπολογία αστέρα-δακτυλίου (σελ. 121): στην τοπολογία αστέρα δακτυλίου οι σταθμοί εργασίας συνδέονται σε κόμβους σχηματίζοντας επιμέρους δίκτυα τύπου αστέρα και οι κόμβοι συνδέονται μεταξύ τους με τοπολογία δακτυλίου. Κύριο χαρακτηριστικό αυτής της τοπολογίας είναι η ευκολία απομόνωσης βλαβών και επέκτασης του δικτύου.
▢ ▢ ▢ ▢ ╲╱ ╲╱ ◉ ────────► ◉ ▲ │ δακτύλιος κόμβων │ ▼ ◉ ◄──────── ◉ ╱╲ ╱╲ ▢ ▢ ▢ ▢Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα ευκολία απομόνωσης βλαβών κληρονομεί την αυξημένη πολυπλοκότητα των πρωτοκόλλων δακτυλίου (σελ. 119) ευκολία επέκτασης του δικτύου κάθε κόμβος-αστέρας παραμένει σημείο μοναδικής αστοχίας για τους δικούς του σταθμούς κρατά από τον δακτύλιο ότι η απόδοσή τους παραμένει σταθερή κάτω από μεγάλα φορτία Η πρακτική εφαρμογή της αστέρα-δακτυλίου (σελ. 136): είναι ακριβώς η υλοποίηση του token ring — το token ring καθορίζει φυσική τοπολογία αστέρα, όπου όλοι οι σταθμοί εργασίας συνδέονται σε συσκευές, που ονομάζονται «Μονάδες Πρόσβασης Πολλαπλών Σταθμών» (Multistation Access Unit, MSAU)· και οι περισσότερες υλοποιήσεις του IEEE 802.5 βασίζονται σε κέντρα καλωδιώσεων, δηλαδή δακτυλίους με μορφή αστέρα. Το κέρδος σε αξιοπιστία (σελ. 135): μέσα στο κέντρο καλωδίωσης υπάρχουν διακόπτες παράκαμψης… εάν κοπεί ο δακτύλιος ή εάν σταθμός τεθεί εκτός λειτουργίας, η διακοπή του ρεύματος θα απελευθερώσει το ρελέ και θα παρακάμψει το σημείο, που υπάρχει πρόβλημα — αυτή ακριβώς είναι η ευκολία απομόνωσης βλαβών.
Η γενική αρχή (Επισήμανση, σελ. 120): μπορούμε να σχηματίσουμε νέες τοπολογίες δικτύων με το συνδυασμό των βασικών τοπολογιών, που έχουμε ήδη αναφέρει. Οι πιο συνηθισμένες είναι: η τοπολογία δένδρου και η τοπολογία αστέρα-δακτυλίου.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η τοπολογία δένδρου είναι συνδυασμός της τοπολογίας αστέρα και αρτηρίας: το δίκτυο έχει κεντρικό κόμβο και σε αυτόν συνδέονται δίκτυα με τοπολογία αρτηρίας, οπότε μοιάζει με ανεστραμμένο δένδρο με ρίζα τον κόμβο και κλαδιά τις αρτηρίες. Βασικό της πλεονέκτημα είναι ότι είναι εύκολα επεκτάσιμη, ενώ βασικό της μειονέκτημα ότι, αν ο κεντρικός κόμβος αποτύχει, απομονώνεται η επικοινωνία των σταθμών που ανήκουν σε διαφορετικές αρτηρίες· επιπλέον κληρονομεί από την αρτηρία τη γρήγορη πτώση της απόδοσης με την αύξηση του φορτίου. Στην τοπολογία αστέρα-δακτυλίου οι σταθμοί εργασίας συνδέονται σε κόμβους σχηματίζοντας επιμέρους δίκτυα τύπου αστέρα και οι κόμβοι συνδέονται μεταξύ τους με τοπολογία δακτυλίου. Κύριο χαρακτηριστικό και πλεονέκτημά της είναι η ευκολία απομόνωσης βλαβών και επέκτασης του δικτύου, ενώ μειονέκτημά της είναι η αυξημένη πολυπλοκότητα των πρωτοκόλλων δακτυλίου. Η τοπολογία αυτή είναι ακριβώς η πρακτική υλοποίηση του token ring με τις μονάδες MSAU και τα κέντρα καλωδίωσης, όπου οι διακόπτες παράκαμψης απομονώνουν αυτόματα σταθμό ή τμήμα με βλάβη.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 11 — Οι υπηρεσίες του υποεπιπέδου LLC (IEEE 802.2)
Ερώτηση: 11. Ποιους τρόπους υπηρεσιών παρέχει το υποεπίπεδο LLC με βάση το πρότυπο IEEE 802.2;
Απάντηση:
-
Η απάντηση (σελ. 123): το υποεπίπεδο LLC μπορεί να παρέχει τις παρακάτω υπηρεσίες:
1. Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση (Unacknoledged connectionless service) (σελ. 123-124): ένας σταθμός εργασίας στέλνει πλαίσια στο σταθμό εργασίας του προορισμού χωρίς να περιμένει επιβεβαίωση λήψης. Επίσης δεν εγκαθίσταται προκαταβολικά σύνδεση μεταξύ των δύο σταθμών και ούτε, φυσικά, τερματίζεται η σύνδεση στο τέλος της επικοινωνίας. Εάν για διάφορους λόγους, όπως εξαιτίας θορύβου στο κανάλι επικοινωνίας, χαθεί κάποιο πλαίσιο, δεν γίνεται προσπάθεια επανάκτησής του. Η υπηρεσία αυτή προσφέρει τη μικρότερη καθυστέρηση στην επικοινωνία των σταθμών εργασίας και είναι κατάλληλη για επικοινωνία σε μέσα, που παρουσιάζουν χαμηλό ποσοστό λαθών και η επανάκτηση λανθασμένων δεδομένων γίνεται από υψηλότερα επίπεδα.
2. Υπηρεσία με επιβεβαίωση λήψης χωρίς σύνδεση (Acknoledged connectionless service) (σελ. 124): δεν εγκαθίσταται σύνδεση μεταξύ των σταθμών εργασίας πριν την έναρξη ανταλλαγής δεδομένων, αλλά για κάθε πλαίσιο που στέλνεται επιβεβαιώνεται η λήψη του από το σταθμό εργασίας του προορισμού. Η υπηρεσία αυτού του είδους κυρίως εφαρμόζεται, σε συνδέσεις τύπου σημείο – σε - σημείο (point to point).
3. Υπηρεσία με σύνδεση (Connection oriented service) (σελ. 124): είναι η πιο περίπλοκη υπηρεσία που μπορεί να παρέχει το υποεπίπεδο LLC. Ένας σταθμός εργασίας πριν αρχίσει την επικοινωνία με τον σταθμό εργασίας του προορισμού, πρέπει πρώτα να εγκαταστήσει με αυτόν ένα νοητό κύκλωμα. Επίσης γίνεται και επιβεβαίωση λήψης του κάθε πλαισίου που μεταδόθηκε. Στην υπηρεσία αυτή γίνεται επίσης και έλεγχος ροής των δεδομένων. Τα τρία στάδια (σελ. 124): η διαδικασία εγκατάστασης ενός νοητού κυκλώματος περιλαμβάνει τρία στάδια: την εγκατάσταση σύνδεσης, την μεταφορά δεδομένων και τον τερματισμό της σύνδεσης.
Συγκεντρωτικά | Υπηρεσία | Σύνδεση | Επιβεβαίωση | Πού ταιριάζει | |---|---|---|---| | χωρίς επιβεβαίωση, χωρίς σύνδεση | όχι | όχι | μέσα, που παρουσιάζουν χαμηλό ποσοστό λαθών | | με επιβεβαίωση, χωρίς σύνδεση | όχι | ναι | συνδέσεις τύπου σημείο – σε - σημείο | | με σύνδεση | ναι (νοητό κύκλωμα) | ναι | όπου απαιτείται έλεγχος ροής και αξιοπιστία |
Ο σκοπός του LLC (σελ. 123): ο κύριος σκοπός του LLC είναι η παροχή υπηρεσιών στο επίπεδο δικτύου. Το επίπεδο δικτύου υποστηρίζεται από τα «Σημεία Πρόσβασης για Εξυπηρέτηση» (SAPs - Service Access Points), που παρέχει το υποεπίπεδο LLC. Η δυνατότητα συνύπαρξης (σελ. 124): ένας σταθμός εργασίας μπορεί να υποστηρίζει περισσότερες από μία μορφές υπηρεσίας. Οι πρωτογενείς λειτουργίες (σελ. 125): οι υπηρεσίες LLC γίνονται διαθέσιμες στο επίπεδο δικτύου με τη βοήθεια των τεσσάρων συνηθισμένων τύπων των πρωτογενών λειτουργιών που είναι: η αίτηση (request), η ένδειξη (indication), η απόκριση (response) και η επιβεβαίωση (confirm).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το υποεπίπεδο LLC, με βάση το πρότυπο IEEE 802.2, μπορεί να παρέχει τρεις υπηρεσίες. Η πρώτη είναι η υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση, όπου ο σταθμός στέλνει πλαίσια χωρίς να περιμένει επιβεβαίωση λήψης, δεν εγκαθίσταται ούτε τερματίζεται σύνδεση, και αν χαθεί κάποιο πλαίσιο δεν γίνεται προσπάθεια επανάκτησής του· προσφέρει τη μικρότερη καθυστέρηση και είναι κατάλληλη για μέσα με χαμηλό ποσοστό λαθών, όπου η επανάκτηση γίνεται από υψηλότερα επίπεδα. Η δεύτερη είναι η υπηρεσία με επιβεβαίωση λήψης χωρίς σύνδεση, όπου πάλι δεν εγκαθίσταται σύνδεση, αλλά για κάθε πλαίσιο επιβεβαιώνεται η λήψη του από τον σταθμό προορισμού· εφαρμόζεται κυρίως σε συνδέσεις σημείου προς σημείο. Η τρίτη είναι η υπηρεσία με σύνδεση, η πιο περίπλοκη, όπου ο σταθμός πρέπει πρώτα να εγκαταστήσει νοητό κύκλωμα, γίνεται επιβεβαίωση λήψης κάθε πλαισίου και επιπλέον έλεγχος ροής των δεδομένων· η διαδικασία περιλαμβάνει τρία στάδια, την εγκατάσταση σύνδεσης, τη μεταφορά δεδομένων και τον τερματισμό της σύνδεσης. Ένας σταθμός μπορεί να υποστηρίζει περισσότερες από μία μορφές υπηρεσίας, οι οποίες γίνονται διαθέσιμες στο επίπεδο δικτύου με τις τέσσερις πρωτογενείς λειτουργίες: αίτηση, ένδειξη, απόκριση και επιβεβαίωση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 12 — Επιλογή υπηρεσίας LLC σε κανάλι με λίγα λάθη
Ερώτηση: 12. Στην περίπτωση που το κανάλι επικοινωνίας, που είχατε στη διάθεση σας, γνωρίζατε, ότι εξασφαλίζει πολύ μικρό ποσοστό λαθών, ποιου είδους υπηρεσία για τον Έλεγχο Λογικής Σύνδεσης θα προτιμούσατε, εάν μπορούσατε να επιλέξετε και γιατί: α. Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση β. Υπηρεσία με επιβεβαίωση λήψης χωρίς σύνδεση γ. Υπηρεσία με σύνδεση
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: α. Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση.
Η τεκμηρίωση (σελ. 124): η υπηρεσία αυτή προσφέρει τη μικρότερη καθυστέρηση στην επικοινωνία των σταθμών εργασίας και είναι κατάλληλη για επικοινωνία σε μέσα, που παρουσιάζουν χαμηλό ποσοστό λαθών και η επανάκτηση λανθασμένων δεδομένων γίνεται από υψηλότερα επίπεδα.
Ο συλλογισμός
κανάλι με πολύ μικρό ποσοστό λαθών ↓ οι μηχανισμοί επιβεβαίωσης/σύνδεσης θα ενεργοποιούνται ΣΠΑΝΙΑ ↓ το κόστος τους (επιπλέον πλαίσια, καθυστέρηση, πολυπλοκότητα) δεν αντισταθμίζεται από κανένα όφελος ↓ επιλέγουμε την ΑΠΛΟΥΣΤΕΡΗ και ΤΑΧΥΤΕΡΗ υπηρεσίαΓιατί απορρίπτονται οι άλλες | Επιλογή | Κόστος που δεν χρειάζεται εδώ | |---|---| | β. με επιβεβαίωση, χωρίς σύνδεση | για κάθε πλαίσιο που στέλνεται επιβεβαιώνεται η λήψη του (σελ. 124) — διπλασιάζει τα μηνύματα χωρίς λόγο· εφαρμόζεται σε συνδέσεις τύπου σημείο – σε - σημείο | | γ. με σύνδεση | είναι η πιο περίπλοκη υπηρεσία· απαιτεί εγκατάσταση νοητού κυκλώματος, επιβεβαίωση λήψης του κάθε πλαισίου, έλεγχος ροής των δεδομένων και τρία στάδια — μέγιστη επιβάρυνση για ελάχιστο όφελος |
Το σκεπτικό της υπηρεσίας χωρίς επιβεβαίωση (σελ. 123-124): εάν για διάφορους λόγους, όπως εξαιτίας θορύβου στο κανάλι επικοινωνίας, χαθεί κάποιο πλαίσιο, δεν γίνεται προσπάθεια επανάκτησής του — αυτό είναι αποδεκτό ακριβώς επειδή τα σφάλματα είναι σπάνια και, όπου συμβούν, η επανάκτηση λανθασμένων δεδομένων γίνεται από υψηλότερα επίπεδα.
Η σύνδεση με το κεφάλαιο 1 (σελ. 17-18): η ίδια λογική διέπει την υπηρεσία χωρίς σύνδεση του δικτύου — ο χρήστης απλά συγκεντρώνει την πληροφορία, που έχει να στείλει, της βάζει διεύθυνση και μετά τη στέλνει, με το ταχυδρομικό μοντέλο ως αναλογία.
Το τελικό κριτήριο: σε αξιόπιστο κανάλι επιλέγουμε την υπηρεσία με τη μικρότερη καθυστέρηση και το μικρότερο overhead, αφήνοντας τη διόρθωση των σπάνιων σφαλμάτων στα ανώτερα επίπεδα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Θα προτιμούσαμε την επιλογή α, δηλαδή την υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι η υπηρεσία αυτή προσφέρει τη μικρότερη καθυστέρηση στην επικοινωνία των σταθμών εργασίας και είναι κατάλληλη για επικοινωνία σε μέσα που παρουσιάζουν χαμηλό ποσοστό λαθών, όπου η επανάκτηση λανθασμένων δεδομένων γίνεται από υψηλότερα επίπεδα. Ο συλλογισμός είναι ότι, όταν το κανάλι εξασφαλίζει πολύ μικρό ποσοστό λαθών, οι μηχανισμοί επιβεβαίωσης και σύνδεσης θα ενεργοποιούνταν σπάνια, οπότε το κόστος τους σε επιπλέον πλαίσια, καθυστέρηση και πολυπλοκότητα δεν αντισταθμίζεται από κανένα ουσιαστικό όφελος. Η υπηρεσία με επιβεβαίωση λήψης χωρίς σύνδεση απαιτεί επιβεβαίωση για κάθε πλαίσιο, ενώ η υπηρεσία με σύνδεση είναι η πιο περίπλοκη, αφού απαιτεί εγκατάσταση νοητού κυκλώματος, επιβεβαίωση κάθε πλαισίου και έλεγχο ροής, με τρία διακριτά στάδια. Επιλέγουμε επομένως την απλούστερη και ταχύτερη υπηρεσία, αφήνοντας τη διόρθωση των σπάνιων σφαλμάτων στα ανώτερα επίπεδα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 13 — Τα πλέον διαδεδομένα πρωτόκολλα σύνδεσης δεδομένων
Ερώτηση: 13. Ποια πρωτόκολλα σύνδεσης δεδομένων είναι τα πλέον διαδεδομένα : α. τα πρωτόκολλα διαχωρισμού χαρακτήρων β. τα πρωτόκολλα διαχωρισμού bit
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: β. τα πρωτόκολλα διαχωρισμού bit.
Η τεκμηρίωση (σελ. 125): τα πρωτόκολλα σύνδεσης δεδομένων χωρίζονται σε: πρωτόκολλα απαρίθμησης δεδομένων και σε πρωτόκολλα διαχωρισμού bit. Δεν θα επεκταθούμε σε περισσότερες λεπτομέρειες για τον τρόπο λειτουργίας αυτών των πρωτοκόλλων γιατί ξεφεύγει από τους σκοπούς αυτού του βιβλίου. Θα αναφέρουμε απλώς ότι τα πιο διαδεδομένα είναι τα πρωτόκολλα διαχωρισμού bit και κυρίως το HDLC (Έλεγχος Σύνδεσης Δεδομένων Υψηλής Στάθμης, High Level Data Link Control).
Το HDLC | Στοιχείο | Περιγραφή | |---|---| | ονομασία | HDLC — High Level Data Link Control | | ελληνικά | Έλεγχος Σύνδεσης Δεδομένων Υψηλής Στάθμης | | σχέση με το 802.2 | υπάρχουν διάφορες παραλλαγές του HDLC και μια από αυτές χρησιμοποιεί και το πρότυπο IEEE 802.2 (σελ. 125) |
Γιατί επικράτησαν τα πρωτόκολλα διαχωρισμού bit: επειδή δεν εξαρτώνται από κάποιο σύνολο χαρακτήρων — μπορούν να μεταφέρουν οποιαδήποτε ακολουθία bits, ενώ τα πρωτόκολλα που στηρίζονται σε ειδικούς χαρακτήρες ελέγχου απαιτούν ειδικό χειρισμό όταν τα ίδια τα δεδομένα περιέχουν αυτούς τους χαρακτήρες.
διαχωρισμός bit → οριοθέτηση με ειδική ακολουθία bits (flag) → «διαφανής» μεταφορά κάθε είδους δεδομένων διαχωρισμός χαρακτήρων → εξάρτηση από το σύνολο χαρακτήρωνΤο πλαίσιο στο οποίο εντάσσεται (σελ. 122): το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων του OSI χωρίσθηκε σε δύο υποεπίπεδα: στο υποεπίπεδο Ελέγχου Λογικής Σύνδεσης της γραμμής (Logical Link Control, LLC) και στο υποεπίπεδο Ελέγχου Πρόσβασης στο Μέσο (Medium Access Control, MAC) — και το LLC είναι που περιγράφεται από το πρότυπο IEEE 802.2 (σελ. 123).
Η επισήμανση του βιβλίου: το ίδιο δηλώνει ρητά ότι δεν θα επεκταθεί σε περισσότερες λεπτομέρειες για τη λειτουργία των πρωτοκόλλων αυτών, γιατί ξεφεύγει από τους σκοπούς αυτού του βιβλίου — άρα ζητούμενο είναι μόνο η διαπίστωση της επικράτησης των πρωτοκόλλων διαχωρισμού bit και η αναφορά στο HDLC.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή β, δηλαδή τα πρωτόκολλα διαχωρισμού bit. Το βιβλίο αναφέρει ότι τα πρωτόκολλα σύνδεσης δεδομένων χωρίζονται σε πρωτόκολλα απαρίθμησης δεδομένων και σε πρωτόκολλα διαχωρισμού bit, και ότι τα πιο διαδεδομένα είναι τα πρωτόκολλα διαχωρισμού bit και κυρίως το HDLC, δηλαδή ο Έλεγχος Σύνδεσης Δεδομένων Υψηλής Στάθμης. Υπάρχουν διάφορες παραλλαγές του HDLC και μία από αυτές χρησιμοποιείται και από το πρότυπο IEEE 802.2. Ο λόγος της επικράτησης είναι ότι τα πρωτόκολλα διαχωρισμού bit δεν εξαρτώνται από κάποιο συγκεκριμένο σύνολο χαρακτήρων και μπορούν να μεταφέρουν με διαφάνεια οποιαδήποτε ακολουθία bits, ενώ όσα στηρίζονται σε ειδικούς χαρακτήρες ελέγχου απαιτούν ειδικό χειρισμό όταν τα ίδια τα δεδομένα περιέχουν τους χαρακτήρες αυτούς. Το ίδιο το βιβλίο σημειώνει ότι δεν επεκτείνεται σε περισσότερες λεπτομέρειες για τη λειτουργία των πρωτοκόλλων αυτών, γιατί ξεφεύγει από τους σκοπούς του.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 14 — Η έννοια της σύγκρουσης στη μέθοδο CSMA/CD
Ερώτηση: 14. Τι εννοούμε με τον όρο σύγκρουση (collision) στη μέθοδο πρόσβασης στο μέσο CSMA/CD;
Απάντηση:
-
Ο ορισμός μέσα από τον αλγόριθμο (σελ. 127): όλοι οι σταθμοί εργασίας, που συνδέονται στο ίδιο φυσικό μέσο και είναι ενεργοί, πρέπει να ακούσουν το μέσο (καλώδιο). Εάν το μέσο μετάδοσης είναι απασχολημένο, ο σταθμός εργασίας που θέλει να μεταδώσει δεδομένα, θα πρέπει να περιμένει έως ότου ελευθερωθεί. Όταν το μέσο είναι ελεύθερο, ο σταθμός εργασίας ξεκινά αμέσως τη μετάδοση των πλαισίων του. Εάν την ίδια χρονική στιγμή, που το μέσο ελευθερώνεται, υπάρξουν και άλλοι σταθμοί εργασίας, που θέλουν να μεταδώσουν στο μέσο, θα δημιουργηθεί το φαινόμενο της σύγκρουσης (collision).
Τι ακολουθεί (σελ. 127): στην περίπτωση αυτή, οι σταθμοί, που προσπάθησαν ταυτόχρονα να εκπέμψουν, θα αντιληφθούν το φαινόμενο και θα μεταδώσουν σύντομο σήμα, που θα αναφέρει την ύπαρξη σύγκρουσης και θα σταματήσουν την εκπομπή των υπόλοιπων πλαισίων τους, εάν βέβαια έχουν απομείνει και άλλα προς μετάδοση. Μετά το σήμα γνωστοποίησης της σύγκρουσης, οι σταθμοί που συμμετείχαν στη σύγκρουση θα περιμένουν κάποιο τυχαίο χρονικό διάστημα πριν ξαναεπιχειρήσουν τη μετάδοση.
Α ────► ╳ ◄──── Β δύο σταθμοί εκπέμπουν ταυτόχρονα ↓ τα σήματα αναμειγνύονται → ΣΥΓΚΡΟΥΣΗ ↓ σήμα γνωστοποίησης + διακοπή εκπομπής ↓ τυχαίος χρόνος αναμονής → επανεκπομπήΠώς την αντιλαμβάνεται ο σταθμός (σελ. 127-128): όταν… ένας σταθμός αρχίσει να μεταδίδει πλαίσια στο μέσο και συμβεί σύγκρουση, ο σταθμός θα την αντιληφθεί, επειδή και ο ίδιος θα αντιληφθεί ότι τα πλαίσια, που έχει μεταδώσει στο μέσο, είναι αλλοιωμένα, λόγω του θορύβου, που θα προκληθεί, από την ταυτόχρονη εκπομπή πλαισίων (στην ουσία ηλεκτρικών σημάτων) από τους άλλους σταθμούς.
Η ονομασία της μεθόδου (σελ. 126): Πολλαπλής Προσπέλασης με Ακρόαση Φέροντος και Ανίχνευση Συγκρούσεων (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD) — τα τρία σκέλη είναι ακριβώς: ακρόαση του φέροντος, πολλαπλή προσπέλαση στο ίδιο μέσο και ανίχνευση των συγκρούσεων.
Γιατί η σύγκρουση είναι αναπόφευκτη: επειδή η διάδοση του σήματος δεν είναι ακαριαία, δύο σταθμοί μπορούν να βρουν το μέσο ελεύθερο την ίδια στιγμή — γι' αυτό ένας σταθμός δεν μπορεί να είναι σίγουρος, ότι βρήκε το μέσο ελεύθερο, παρά μόνο όταν περάσει χρόνος 2τ χωρίς να γίνει σύγκρουση (σελ. 128).
Η τεχνική προϋπόθεση ανίχνευσης (σελ. 128): τα σήματα δεν θα πρέπει να έχουν στάθμη 0 Volt, γιατί σύγκρουση δύο σημάτων, που αντιστοιχούν σε μηδενική στάθμη δεν θα ανιχνευθεί.
Η συνέπεια στην απόδοση (σελ. 140): σε κατάσταση λειτουργίας με υψηλό φορτίο, η απόδοσή του μειώνεται δραματικά — ακριβώς επειδή οι συγκρούσεις πληθαίνουν.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σύγκρουση στη μέθοδο CSMA/CD έχουμε όταν δύο ή περισσότεροι σταθμοί εργασίας επιχειρήσουν να μεταδώσουν ταυτόχρονα στο ίδιο φυσικό μέσο. Σύμφωνα με τον αλγόριθμο, όλοι οι ενεργοί σταθμοί ακούν το μέσο και, αν είναι απασχολημένο, περιμένουν να ελευθερωθεί· μόλις ελευθερωθεί ξεκινούν αμέσως τη μετάδοση, οπότε, αν την ίδια χρονική στιγμή υπάρξουν και άλλοι σταθμοί που θέλουν να μεταδώσουν, δημιουργείται το φαινόμενο της σύγκρουσης. Ο κάθε σταθμός την αντιλαμβάνεται επειδή διαπιστώνει ότι τα πλαίσια που έχει μεταδώσει είναι αλλοιωμένα, λόγω του θορύβου που προκαλείται από την ταυτόχρονη εκπομπή ηλεκτρικών σημάτων από τους άλλους σταθμούς. Στη συνέχεια οι εμπλεκόμενοι σταθμοί μεταδίδουν σύντομο σήμα που αναφέρει την ύπαρξη σύγκρουσης, σταματούν την εκπομπή των υπόλοιπων πλαισίων τους και περιμένουν κάποιο τυχαίο χρονικό διάστημα πριν ξαναεπιχειρήσουν τη μετάδοση. Η σύγκρουση είναι αναπόφευκτη επειδή η διάδοση του σήματος δεν είναι ακαριαία, οπότε δύο σταθμοί μπορούν να βρουν το μέσο ελεύθερο την ίδια στιγμή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 15 — Περιορισμοί μήκους πλαισίων και καλωδίων στο IEEE 802.3
Ερώτηση: 15. Εξηγείστε τους λόγους, που θέτουν περιορισμούς στο μήκος των μεταδιδόμενων πακέτων από τους σταθμούς εργασίας, καθώς και στο μήκος των καλωδίων, που χρησιμοποιούνται, στο πρότυπο IEEE 802.3
Απάντηση:
-
Η κρίσιμη παράμετρος (σελ. 127): μια πολύ κρίσιμη παράμετρος, που επηρεάζει και την απόδοση της μεθόδου, είναι ο χρόνος, που απαιτείται για την ανίχνευση σύγκρουσης.
Ο βασικός κανόνας (σελ. 128): πρέπει, επομένως, η ανίχνευση της σύγκρουσης από το σταθμό εργασίας να γίνει σε χρόνο μικρότερο από τη διάρκεια μετάδοσης του συνόλου των πλαισίων. Αυτή η παρατήρηση δημιουργεί αυτόματα περιορισμούς στο μέγιστο μήκος του καλωδίου, καθώς και στους ρυθμούς μετάδοσης των σταθμών εργασίας.
Η ανάλυση με τους σταθμούς Α και Β (σελ. 128): ας πάρουμε την περίπτωση σταθμού εργασίας Α, που αρχίζει να μεταδίδει τη χρονική στιγμή t0. Ας υποθέσουμε, επίσης, ότι ο σταθμός Α, που ξεκινά τη μετάδοση στη χρονική στιγμή to, βρίσκεται στη μια άκρη του καλωδίου και ότι ο χρόνος μετάδοσης του σήματος από τη μια άκρη στη άλλη είναι τ. Στην αντίθετη άκρη του καλωδίου υπάρχει σταθμός Β, που ξεκινά τη μετάδοση την στιγμή t0+τ-χ. Όπως είναι φυσικό, ο Β θα αντιληφθεί τη σύγκρουση μετά από χρόνο χ και θα σταματήσει τη μετάδοση. Ο σταθμός Α, όμως, θα χρειαστεί χρόνο 2τ-χ, για να αντιληφθεί τη σύγκρουση, γιατί τόσο χρόνο χρειάζονται τα αλλοιωμένα πλέον πλαίσια να φθάσουν σ' αυτόν.
t0 Α ═══════════► (Α ξεκινά) t0+τ-χ ◄═══════════ Β (Β ξεκινά) t0+τ ╳ (σύγκρουση) +χ Β αντιλαμβάνεται +2τ-χ Α αντιλαμβάνεταιΤο συμπέρασμα (σελ. 128): επομένως, ένας σταθμός δεν μπορεί να είναι σίγουρος, ότι βρήκε το μέσο ελεύθερο, παρά μόνο όταν περάσει χρόνος 2τ χωρίς να γίνει σύγκρουση.
Ο περιορισμός στο μήκος του πλαισίου (σελ. 128): κατά συνέπεια, το μήκος των πλαισίων, θα πρέπει να είναι τέτοιο, που να επιτρέπει την ανίχνευση των συγκρούσεων πριν από το τέλος της μετάδοσης. Η υλοποίηση του μηχανισμού CSMA/CD καθορίζει, ότι το μέγιστο μήκος πλαισίου δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 1518 οκτάδες (bytes), ενώ το ελάχιστο κάτω από 64 οκτάδες. Ο περιορισμός στο μήκος του καλωδίου (σελ. 128): επίσης, εάν το μήκος του καλωδίου είναι πολύ μεγάλο, οι συγκρούσεις ποτέ δεν θα ανιχνεύονται έγκαιρα.
Η αλυσίδα του συλλογισμού
ανίχνευση σύγκρουσης πρέπει να γίνει ΠΡΙΝ τελειώσει η μετάδοση ↓ χρόνος μετάδοσης πλαισίου > 2τ (διπλός χρόνος διάδοσης) ↓ ┌ αν το πλαίσιο είναι πολύ ΜΙΚΡΟ → τελειώνει πριν έρθει η είδηση │ → ΕΛΑΧΙΣΤΟ μήκος 64 bytes └ αν το καλώδιο είναι πολύ ΜΕΓΑΛΟ → το τ μεγαλώνει → ΜΕΓΙΣΤΟ μήκος τμήματος ανά πρότυποΗ αντίστροφη σχέση με τον ρυθμό: όσο αυξάνει ο ρυθμός μετάδοσης, τόσο λιγότερο διαρκεί η μετάδοση ενός πλαισίου, άρα τόσο μικρότερο πρέπει να είναι το μέγιστο μήκος καλωδίου — γι' αυτό το βιβλίο λέει ότι οι περιορισμοί αφορούν και τους ρυθμούς μετάδοσης των σταθμών εργασίας.
Τα μέγιστα μήκη τμήματος ανά πρότυπο (σελ. 129) | Πρότυπο | Μέγιστο μήκος τμήματος | |---|---| | 10Base5 | 500 m | | 10Base2 | 185 m | | 1Base5 | 250 m | | 10BaseT | 100 m | | 10Broad36 | 3600 m |
Η επιπλέον τεχνική απαίτηση (σελ. 128): ακόμα γίνεται αντιληπτό, ότι τα σήματα δεν θα πρέπει να έχουν στάθμη 0 Volt, γιατί σύγκρουση δύο σημάτων, που αντιστοιχούν σε μηδενική στάθμη δεν θα ανιχνευθεί.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο λόγος και για τους δύο περιορισμούς είναι ο ίδιος: ο χρόνος που απαιτείται για την ανίχνευση της σύγκρουσης. Η ανίχνευση πρέπει να γίνει σε χρόνο μικρότερο από τη διάρκεια μετάδοσης του συνόλου των πλαισίων, αλλιώς ο σταθμός θα έχει τελειώσει τη μετάδοση χωρίς να μάθει ότι το πλαίσιό του καταστράφηκε. Το βιβλίο το δείχνει με το παράδειγμα δύο σταθμών στις δύο άκρες του καλωδίου: αν ο χρόνος διάδοσης από άκρη σε άκρη είναι τ και ο σταθμός Α ξεκινά τη στιγμή μηδέν ενώ ο Β τη στιγμή τ μείον χι, ο Β αντιλαμβάνεται τη σύγκρουση μετά από χρόνο χι, ενώ ο Α χρειάζεται χρόνο δύο τ μείον χι, γιατί τόσο χρειάζονται τα αλλοιωμένα πλαίσια για να φτάσουν σε αυτόν. Επομένως ένας σταθμός δεν μπορεί να είναι σίγουρος ότι βρήκε το μέσο ελεύθερο παρά μόνο όταν περάσει χρόνος δύο τ χωρίς σύγκρουση. Από αυτό προκύπτουν και οι δύο περιορισμοί: το μήκος των πλαισίων πρέπει να είναι τέτοιο που να επιτρέπει την ανίχνευση των συγκρούσεων πριν από το τέλος της μετάδοσης, γι' αυτό ο μηχανισμός CSMA/CD ορίζει μέγιστο μήκος πλαισίου χίλιες πεντακόσιες δεκαοκτώ οκτάδες και ελάχιστο εξήντα τέσσερις· και το μήκος του καλωδίου δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλο, γιατί τότε οι συγκρούσεις δεν θα ανιχνεύονται ποτέ έγκαιρα. Σημειώνεται επίσης ότι τα σήματα δεν πρέπει να έχουν στάθμη μηδέν βολτ, γιατί σύγκρουση δύο σημάτων μηδενικής στάθμης δεν θα ανιχνευόταν.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 16 — Ο χρόνος επανεκπομπής σε δίκτυο IEEE 802.3
Ερώτηση: 16. Ο χρόνος επανεκπομπής των σταθμών εργασίας σε δίκτυο IEEE 802.3, σε περίπτωση σύγκρουσης είναι : α. καθορισμένος β. τυχαίος γ. ρυθμιζόμενος
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: β. τυχαίος.
Η τεκμηρίωση (σελ. 127): μετά το σήμα γνωστοποίησης της σύγκρουσης, οι σταθμοί που συμμετείχαν στη σύγκρουση θα περιμένουν κάποιο τυχαίο χρονικό διάστημα πριν ξαναεπιχειρήσουν τη μετάδοση.
Γιατί πρέπει να είναι τυχαίος (σελ. 128-129): είναι προφανές, ότι ο χρόνος δεν θα πρέπει να είναι σταθερός και ίδιος για όλους τους σταθμούς εργασίας, γιατί έτσι θα οδηγηθούμε σε διαδοχικές και συνεχείς συγκρούσεις. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται αλγόριθμος για τον υπολογισμό της καθυστέρησης επαναμετάδοσης για κάθε σταθμό χωριστά, εξασφαλίζοντάς τους τυχαίο χρόνο επανεκπομπής.
ΑΝ ο χρόνος ήταν σταθερός και ίδιος: Α ╳ Β → και οι δύο περιμένουν Τ → ξανά ταυτόχρονα → ╳ ╳ ╳ … ΜΕ τυχαίο χρόνο: Α περιμένει Τ₁, Β περιμένει Τ₂ (Τ₁ ≠ Τ₂) → ο ένας περνάΓιατί όχι οι άλλες | Επιλογή | Γιατί είναι λάθος | |---|---| | α. καθορισμένος | ο χρόνος δεν θα πρέπει να είναι σταθερός και ίδιος για όλους τους σταθμούς εργασίας, γιατί έτσι θα οδηγηθούμε σε διαδοχικές και συνεχείς συγκρούσεις | | γ. ρυθμιζόμενος | δεν ρυθμίζεται από τον διαχειριστή· υπολογίζεται από αλγόριθμο για κάθε σταθμό χωριστά |
Η ευρύτερη συνέπεια (σελ. 140): ακριβώς επειδή ο χρόνος είναι τυχαίος, το πρότυπο έχει μη καθορισμένη συμπεριφορά — το γεγονός ότι ο χρόνος πρόσβασης στο μέσο δεν μπορεί να προβλεφθεί, το κάνει μη ελκυστικό για εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Η αντίθεση με τα πρότυπα κουπονιού (σελ. 141): τα πλεονεκτήματα της μεθόδου αυτής είναι η ντετερμινιστική συμπεριφορά των δικτύων, υπό την έννοια ότι υπάρχει ανώτατο όριο χρόνου, που κάποιος σταθμός πρέπει να περιμένει πριν μεταδώσει.
Η αρχική ανησυχία της βιομηχανίας (σελ. 132-133): οι επιφυλάξεις ξεκινούσαν από τον πιθανοτικό τρόπο λειτουργίας του 802.3. Για παράδειγμα ένας σταθμός ίσως να χρειαστεί να περιμένει αυθαίρετα μεγάλο χρόνο για να στείλει κάποια πλαίσια — αυτός ακριβώς είναι ο λόγος που δημιουργήθηκε το IEEE 802.4.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή β, δηλαδή ο χρόνος επανεκπομπής είναι τυχαίος. Το βιβλίο αναφέρει ότι, μετά το σήμα γνωστοποίησης της σύγκρουσης, οι σταθμοί που συμμετείχαν σε αυτήν περιμένουν κάποιο τυχαίο χρονικό διάστημα πριν ξαναεπιχειρήσουν τη μετάδοση. Ο λόγος είναι προφανής: αν ο χρόνος ήταν σταθερός και ίδιος για όλους τους σταθμούς, θα οδηγούμασταν σε διαδοχικές και συνεχείς συγκρούσεις, αφού οι ίδιοι σταθμοί θα ξεκινούσαν ξανά ταυτόχρονα. Γι' αυτό χρησιμοποιείται αλγόριθμος που υπολογίζει την καθυστέρηση επαναμετάδοσης για κάθε σταθμό χωριστά, εξασφαλίζοντάς του τυχαίο χρόνο επανεκπομπής. Ακριβώς αυτός ο πιθανοτικός τρόπος λειτουργίας είναι που κάνει τη συμπεριφορά του IEEE 802.3 μη καθορισμένη και τον χρόνο πρόσβασης στο μέσο μη προβλέψιμο, γεγονός που το καθιστά λιγότερο ελκυστικό για εφαρμογές πραγματικού χρόνου, σε αντίθεση με τα πρότυπα περάσματος κουπονιού.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 17 — Σχέση του Ethernet με το IEEE 802.3
Ερώτηση: 17. Τι σχέση υπάρχει μεταξύ του πρότυπου Ethernet και του IEEE 802.3;
Απάντηση:
-
Η απάντηση (σελ. 126-127): ο συνδυασμός της μεθόδου CSMA/CD και της τοπολογίας αρτηρίας συχνά αναφέρεται σαν ethernet. To Ethernet αναπτύχθηκε από την εταιρεία Xerox στις αρχές του 1970 και υπήρξε η βάση για την ανάπτυξη του πρωτοτύπου IEEE 802.3. Υπάρχουν δύο εκδόσεις του Ethernet (η I και η II). Η αρχική έκδοση του Ethernet (η I) δεν ήταν συμβατή με το IEEE 802.3, αλλά η έκδοση II είναι βασικά η ίδια με το IEEE 802.3. Σήμερα, ο όρος Ethernet συχνά αναφέρεται σε όλα τα δίκτυα, που χρησιμοποιούν τη μέθοδο CSMA/CD και γενικά συμμορφώνονται με το πρότυπο Ethernet ή τις διάφορες εκδοχές του IEEE 802.3.
Η χρονική σειρά
αρχές 1970: Xerox → Ethernet I (ΔΕΝ είναι συμβατό με το 802.3) Ethernet II (είναι «βασικά η ίδια» με το 802.3) ↓ βάση για IEEE 802.3Σχέση Διατύπωση του βιβλίου προέλευση το Ethernet… υπήρξε η βάση για την ανάπτυξη του πρωτοτύπου IEEE 802.3 Ethernet I δεν ήταν συμβατή με το IEEE 802.3 Ethernet II είναι βασικά η ίδια με το IEEE 802.3 σημερινή χρήση του όρου αναφέρεται σε όλα τα δίκτυα, που χρησιμοποιούν τη μέθοδο CSMA/CD Η αντιστοιχία στα πρότυπα (σελ. 130): το Ethernet II είναι παρόμοιο με το 10base5.
Το κοινό τεχνικό περιεχόμενο (σελ. 126): και τα δύο στηρίζονται στη μέθοδο «Πολλαπλής Προσπέλασης με Ακρόαση Φέροντος και Ανίχνευση Συγκρούσεων» (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD) και στην τοπολογία αρτηρίας.
Η θέση του IEEE 802.3 στο μοντέλο (σελ. 126): το πρότυπο IEEE 802.3 καλύπτει τα πρωτόκολλα του φυσικού επιπέδου και του υποεπιπέδου MAC. Έτσι με το πρότυπο IEEE 802.3 καθορίζονται οι υπηρεσίες που προσφέρει το υποεπίπεδο MAC προς το υποεπίπεδο LLC… Επίσης καθορίζεται ο τρόπος πρόσβασης του υποεπιπέδου MAC στο φυσικό μέσο.
Η πρακτική σημασία σήμερα: επειδή το Ethernet II και το IEEE 802.3 είναι βασικά ταυτόσημα, οι δύο όροι χρησιμοποιούνται σχεδόν εναλλακτικά· έτσι και οι νεότερες εκδόσεις Fast Ethernet (IEEE 802.3u) και Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) φέρουν και τα δύο ονόματα (σελ. 131-132).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο συνδυασμός της μεθόδου CSMA/CD και της τοπολογίας αρτηρίας αναφέρεται συχνά ως Ethernet. Το Ethernet αναπτύχθηκε από την εταιρεία Xerox στις αρχές του χίλια εννιακόσια εβδομήντα και υπήρξε η βάση για την ανάπτυξη του προτύπου IEEE 802.3. Υπάρχουν δύο εκδόσεις του Ethernet, η πρώτη και η δεύτερη. Η αρχική έκδοση, η πρώτη, δεν ήταν συμβατή με το IEEE 802.3, ενώ η δεύτερη έκδοση είναι βασικά η ίδια με το IEEE 802.3 και αντιστοιχεί στο πρότυπο 10Base5. Σήμερα ο όρος Ethernet αναφέρεται συχνά σε όλα τα δίκτυα που χρησιμοποιούν τη μέθοδο CSMA/CD και γενικά συμμορφώνονται με το πρότυπο Ethernet ή με τις διάφορες εκδοχές του IEEE 802.3. Έτσι, οι δύο όροι χρησιμοποιούνται στην πράξη σχεδόν εναλλακτικά, όπως φαίνεται και από τις νεότερες εκδόσεις, το Fast Ethernet που είναι το IEEE 802.3u και το Gigabit Ethernet που είναι το IEEE 802.3z.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 18 — Τα βασικά πρότυπα του IEEE 802.3 και η κωδικοποίησή τους
Ερώτηση: 18. Αναφέρατε μερικά από τα βασικά πρότυπα του IEEE 802.3, καθώς και τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών και εξηγείστε την κωδικοποίηση, που χρησιμοποιείται.
Απάντηση:
-
Η κωδικοποίηση (σελ. 129): η κωδικοποίηση των βασικών προτύπων γίνεται ως εξής: XBase/BroadbandY όπου: X η ταχύτητα μετάδοσης των δεδομένων σε Mbps, Base I Broadband ο τύπος σηματοδοσίας, που χρησιμοποιείται, Υ αντιστοιχεί στο μέγιστο μήκος του τμήματος (segment).
10 Base 5 │ │ └── μέγιστο μήκος τμήματος (×100 m → 500 m) │ └────── σηματοδοσία βασικής ζώνης (Base) └─────────── 10 MbpsΟ λόγος των παραλλαγών (σελ. 129): προκειμένου να καλυφθούν οι διάφοροι συνδυασμοί φυσικών μέσων μεταφοράς και ρυθμοί δεδομένων, το πρότυπο IEEE 802.3 έχει προβεί στην έκδοση κάποιων παραλλαγών.
Τα βασικά πρότυπα (Πίνακας 4-3, σελ. 129) | Τύπος Δικτύου | Μέσο Μετάδοσης | Μέθοδος Σηματοδοσίας | Ρυθμός Δεδομένων | Μέγιστο μήκος τμήματος | Τοπολογία | |---|---|---|---|---|---| | 10Base5 | Ομοαξονικό 50 Ohm thick | Βασικής ζώνης | 10 Mbps | 500 m | Αρτηρίας | | 10Base2 | Ομοαξονικό 50 Ohm thin (RG-58) | Βασικής ζώνης | 10 Mbps | 185 m | Αρτηρίας | | 1Base5 | Αθωράκιστο συνεστραμμένο (UTP) | Βασικής ζώνης | 1 Mbps | 250 m | Αστέρα | | 10BaseT | Αθωράκιστο συνεστραμμένο (UTP) | Βασικής ζώνης | 10 Mbps | 100 m | Αστέρα | | 10Broad36 | Ομοαξονικό 75 Ohm | Ευρυζωνική | 10 Mbps | 3600 m | Αρτηρίας | Η αντιστοιχία με το Ethernet (σελ. 130): το Ethernet II είναι παρόμοιο με το 10base5.
Η εξαίρεση στον κανόνα του «Υ»: στο 10BaseT το τελευταίο γράμμα δεν είναι αριθμός αλλά T (Twisted pair) — δηλώνει το μέσο και όχι το μήκος· το ίδιο ισχύει και στο 10Base-F (Fiber).
Η έκδοση για οπτική ίνα (σελ. 130): έχουν παρουσιαστεί και άλλες εκδόσεις, όπως οι εκδόσεις για οπτική ίνα ως φυσικό μέσο μετάδοσης (Fiber Ethernet). Η κωδικοποίηση που χρησιμοποιείται είναι: 10Base-F. | Στοιχείο | Περιγραφή | |---|---| | βάση | το 10Base-F βασίζεται στην προδιαγραφή FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link), που δημιουργήθηκε για τη διασύνδεση επαναληπτών με οπτικές ίνες | | ίνα | η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη οπτική ίνα είναι η διπλή πολύτροπη 62.5/125 μm για τη μεταφορά υπέρυθρης ακτινοβολίας φωτός από LEDs | | έκδοση | η πιο γνωστή έκδοση είναι η 10Base-FL και χρησιμοποιείται στη διασύνδεση κυρίως επαναληπτών (HUBs) σε απόσταση μέχρι και 2Km |
Πότε επιλέγεται η ίνα (σελ. 130): όταν θέλουμε να συνδέσουμε σημεία, που απέχουν αρκετά μεταξύ τους (μέχρι 2Km), και όταν υπάρχει αυξημένος ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος (για παράδειγμα βιομηχανίες)· το μειονέκτημα, όμως, της οπτικής ίνας είναι το αυξημένο κόστος και η δυσκολία, που παρουσιάζει στην εγκατάσταση και το χειρισμό της.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η κωδικοποίηση των βασικών προτύπων του IEEE 802.3 έχει τη μορφή X Base ή Broadband Y, όπου το X δηλώνει την ταχύτητα μετάδοσης των δεδομένων σε Mbps, το Base ή Broadband τον τύπο της σηματοδοσίας που χρησιμοποιείται, δηλαδή βασικής ζώνης ή ευρυζωνική, και το Y αντιστοιχεί στο μέγιστο μήκος του τμήματος. Έτσι, το 10Base5 σημαίνει δέκα Mbps, σηματοδοσία βασικής ζώνης και μέγιστο μήκος τμήματος πεντακόσια μέτρα, με ομοαξονικό καλώδιο πενήντα ohm παχύ και τοπολογία αρτηρίας. Το 10Base2 έχει τα ίδια, με λεπτό ομοαξονικό RG-58 και μέγιστο μήκος εκατόν ογδόντα πέντε μέτρα. Το 1Base5 χρησιμοποιεί αθωράκιστο συνεστραμμένο ζεύγος, ρυθμό ενός Mbps, μήκος διακόσια πενήντα μέτρα και τοπολογία αστέρα. Το 10BaseT χρησιμοποιεί επίσης UTP, με δέκα Mbps, εκατό μέτρα και τοπολογία αστέρα· εδώ το τελευταίο γράμμα δηλώνει το μέσο, δηλαδή twisted pair, και όχι το μήκος. Και το 10Broad36 χρησιμοποιεί ομοαξονικό εβδομήντα πέντε ohm με ευρυζωνική σηματοδοσία, δέκα Mbps, τρεις χιλιάδες εξακόσια μέτρα και τοπολογία αρτηρίας. Υπάρχει επίσης η έκδοση για οπτική ίνα, το 10Base-F, που βασίζεται στην προδιαγραφή FOIRL· η πιο γνωστή μορφή του είναι το 10Base-FL, που χρησιμοποιείται κυρίως για τη διασύνδεση επαναληπτών σε απόσταση μέχρι και δύο χιλιόμετρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 19 — Fast Ethernet και Gigabit Ethernet
Ερώτηση: 19. Αναφέρατε τα κύρια χαρακτηριστικά των προτύπων του Fast Ethernet και Gigabit Ethernet.
Απάντηση:
-
Fast Ethernet (IEEE 802.3u) (σελ. 131): το Fast Ethernet παρέχει εύρος ζώνης 100Mbps. Εκτός από το δεκαπλασιασμό της ταχύτητας, που παρέχει το Fast Ethernet, δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στο να μην διαταραχθεί κατά το δυνατόν η υπάρχουσα καλωδιακή υποδομή. Έτσι ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο φυσικό μέσο, δημιουργήθηκαν διάφορα επιμέρους πρότυπα: το 100Base-TX, 100Base-FX και 100Base-T4.
Πρότυπο Φυσικό μέσο Απόσταση Ιδιαιτερότητες 100Base-TX καλώδιο UTP (αθωράκιστο) κατηγορίας 5, ή καλώδιο STP (θωρακισμένο) μέχρι τα 100 μέτρα χρησιμοποιούνται τα δύο από τα τέσσερα ζεύγη του καλωδίου, ένα ζεύγος για κάθε κατεύθυνση· για λόγους χρονισμού κυκλοφορούν πάντα σύμβολα και στα δύο ζεύγη 100Base-T4 καλώδιο UTP κατηγορίας 3 και πάνω τα 100 μέτρα γίνεται χρήση και των τεσσάρων ζευγών· τα τρία ζεύγη χρησιμοποιούνται για μετάδοση δεδομένων, ενώ το τέταρτο για αναγνώριση (λήψη) των συγκρούσεων· δεν χρησιμοποιεί ξεχωριστά κανάλια για εκπομπή και λήψη και για το λόγο αυτό δεν είναι δυνατή η αμφίδρομη μετάδοση δεδομένων 100Base-FX διπλή πολύτροπη (62.5/125μm) ή μονότροπη οπτική ίνα πολύτροπη: 412 μέτρα σε επικοινωνία half-dublex και 2 χιλιόμετρα σε επικοινωνία full-dublex· μονότροπη: μπορεί να φθάσει τα 25 χιλιόμετρα Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) (σελ. 132): το gigabit Ethernet IEEE 802.3z είναι το νεώτερο πρότυπο του IEEE 802.3. Προσφέρει επικοινωνία στο δίκτυο με εύρος ζώνης τα 1000 Mbps. Υπάρχει συμβατότητα στην καλωδίωση και κυρίως για χρήση καλωδίων βελτιωμένων κατηγορίας 5 (cat 5 enhance). To 1000BaseT είναι πρότυπο για καλώδια τύπου cat 5e.
Πρότυπο Μέσο Μέγιστο μήκος 1000BaseT καλώδια τύπου cat 5e — 1000BaseSX πολύτροπη οπτική ίνα 62.5 μm 275 μέτρα 1000BaseSX ίνα 50 μm 550 μέτρα 1000BaseLX πολύτροπη ίνα 62.5 ή 50 microns 550 μέτρα 1000BaseLX μονότροπη ίνα των 9 μm μπορεί να φθάσει τα 5km Η κοινή φιλοσοφία και των δύο: συμβατότητα με την υπάρχουσα καλωδίωση — στο Fast Ethernet δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στο να μην διαταραχθεί κατά το δυνατόν η υπάρχουσα καλωδιακή υποδομή και στο Gigabit υπάρχει συμβατότητα στην καλωδίωση.
Η αξιολόγηση του βιβλίου (Επισήμανση, σελ. 132): θα λέγαμε ότι το gigabit ethernet δημιουργεί νέες δυνατότητες στο χώρο των τοπικών δικτύων με την πραγματικά τεράστια ταχύτητα, που μπορεί να προσφέρει. Ειδικά με την τυποποίηση του 1000BaseT γίνεται πολύ ελκυστικό γιατί μπορεί να εκμεταλλευθεί την υπάρχουσα καλωδιακή υποδομή που στην πλειοψηφία της είναι τύπου cat 5. Και η αγορά (σελ. 132): ήδη όλοι οι κατασκευαστές δικτυακού εξοπλισμού έχουν να επιδείξουν αρκετά μεγάλη γκάμα από gigabit switches και σε πολύ ανταγωνιστικότερες τιμές από άλλες τεχνολογίες με μικρότερο προσφερόμενο εύρος ζώνης.
10 Mbps (IEEE 802.3) → 100 Mbps (802.3u) → 1000 Mbps (802.3z)
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το Fast Ethernet, δηλαδή το IEEE 802.3u, παρέχει εύρος ζώνης εκατό Mbps, δεκαπλασιάζοντας την ταχύτητα, ενώ δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στο να μην διαταραχθεί κατά το δυνατόν η υπάρχουσα καλωδιακή υποδομή. Ανάλογα με το φυσικό μέσο δημιουργήθηκαν τρία επιμέρους πρότυπα. Το 100Base-TX χρησιμοποιεί UTP κατηγορίας πέντε ή STP, φτάνει τα εκατό μέτρα και αξιοποιεί δύο από τα τέσσερα ζεύγη, ένα για κάθε κατεύθυνση, με σύμβολα να κυκλοφορούν πάντα και στα δύο ζεύγη για λόγους χρονισμού. Το 100Base-T4 δέχεται UTP κατηγορίας τρία και πάνω, φτάνει επίσης τα εκατό μέτρα και χρησιμοποιεί και τα τέσσερα ζεύγη, τρία για μετάδοση δεδομένων και το τέταρτο για αναγνώριση των συγκρούσεων, οπότε δεν επιτρέπει αμφίδρομη μετάδοση. Το 100Base-FX χρησιμοποιεί διπλή πολύτροπη ή μονότροπη οπτική ίνα, με τετρακόσια δώδεκα μέτρα σε half duplex και δύο χιλιόμετρα σε full duplex για την πολύτροπη, και έως είκοσι πέντε χιλιόμετρα για τη μονότροπη. Το Gigabit Ethernet, δηλαδή το IEEE 802.3z, είναι το νεότερο πρότυπο και προσφέρει εύρος ζώνης χίλια Mbps, με συμβατότητα στην καλωδίωση και κυρίως με καλώδια βελτιωμένης κατηγορίας πέντε· το 1000BaseT είναι το πρότυπο για καλώδια cat 5e. Για οπτικές ίνες, το 1000BaseSX φτάνει τα διακόσια εβδομήντα πέντε μέτρα με ίνα εξήντα δύο κόμμα πέντε μικρομέτρων και τα πεντακόσια πενήντα με ίνα πενήντα μικρομέτρων, ενώ το 1000BaseLX φτάνει τα πεντακόσια πενήντα μέτρα με πολύτροπη και τα πέντε χιλιόμετρα με μονότροπη ίνα εννέα μικρομέτρων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 20 — Διαφορές προτεραιοτήτων μεταξύ IEEE 802.4 και 802.5
Ερώτηση: 20. Ποιες είναι οι διαφορές στο μηχανισμό προτεραιοτήτων μεταξύ των προτύπων IEEE 802.4 και 5;
Απάντηση:
-
IEEE 802.4 — τέσσερα επίπεδα (σελ. 134): στο πρότυπο αρτηρίας με κουπόνι ορίζονται τέσσερα είδη προτεραιότητας, 0,2,4 και 6 για τα πλαίσια, όπου 0 είναι η χαμηλότερη μορφή προτεραιότητας και 6 η υψηλότερη. Είναι σαν να έχει ο κάθε σταθμός τέσσερις διαφορετικές ουρές για τα πλαίσια που θέλει να μεταδώσει, με την κάθε ουρά να έχει διαφορετική προτεραιότητα. Ο μηχανισμός (σελ. 134): όταν τα δεδομένα έρχονται στο υποεπίπεδο MAC, ελέγχεται η προτεραιότητά τους και προωθούνται σε μία από τις τέσσερις ουρές. Όταν ένας σταθμός έχει το κουπόνι, ξεκινά την αποστολή των δεδομένων από την ουρά με τη μεγαλύτερη προτεραιότητα, δηλαδή την ουρά 6 και στη συνέχεια, την ουρά 4,2 και 0 με τη σειρά. Η ρύθμιση χρόνου (σελ. 134): υπάρχει, βέβαια, η δυνατότητα, να γίνουν ρυθμίσεις σε μετρητές, που κρατά ο κάθε σταθμός εργασίας χωριστά και να καθορισθούν τα ποσοστά χρόνου, που έχει η κάθε ουρά στη διάθεση της από το συνολικό χρόνο, που έχει ο σταθμός εργασίας το κουπόνι. Αν μία ουρά δεν έχει δεδομένα να στείλει, ο χρόνος, που αντιστοιχεί στην συγκεκριμένη ουρά, δεν χάνεται αλλά υπάρχει η δυνατότητα χρησιμοποίησής του από τις ουρές χαμηλότερης προτεραιότητας.
IEEE 802.5 — οκτώ επίπεδα (σελ. 138): στο token ring και IEEE 802.5, υποστηρίζονται οκτώ επίπεδα προτεραιότητας. Ο μηχανισμός προτεραιοτήτων είναι αρκετά πολύπλοκος. Μέσα στο κουπόνι υπάρχει πεδίο που δηλώνεται ο βαθμός προτεραιότητας. Ένας σταθμός, που θέλει να μεταδώσει δεδομένα με προτεραιότητα X, θα πρέπει να περιμένει να περάσει κουπόνι με προτεραιότητα μικρότερη ή ίση του X. Η κράτηση (σελ. 138): υπάρχει τρόπος ο σταθμός, που θέλει να μεταδώσει, να δεσμεύσει το επόμενο κουπόνι αλλάζοντας πεδίο του τρέχοντος κουπονιού (κάνοντας δηλαδή ένα είδος κράτησης προτεραιότητας). Επειδή, γενικά, ο μηχανισμός της κράτησης οδηγεί τελικά στην αύξηση της προτεραιότητας, έχουν δημιουργηθεί κανόνες, όπου οι σταθμοί, που αυξάνουν την προτεραιότητα, στο τέλος της μετάδοσης του πλαισίου τους, να μεταδώσουν κουπόνι με μικρότερη προτεραιότητα.
Οι διαφορές συγκεντρωτικά | Στοιχείο | IEEE 802.4 | IEEE 802.5 | |---|---|---| | επίπεδα | τέσσερα: 0, 2, 4, 6 | οκτώ | | υλοποίηση | τέσσερις ουρές ανά σταθμό, εξυπηρετούνται 6 → 4 → 2 → 0 | πεδίο προτεραιότητας μέσα στο κουπόνι | | κριτήριο μετάδοσης | ο σταθμός στέλνει από τις δικές του ουρές όσο κρατά το κουπόνι | θα πρέπει να περιμένει να περάσει κουπόνι με προτεραιότητα μικρότερη ή ίση του X | | μηχανισμός κράτησης | δεν υπάρχει· υπάρχει κατανομή ποσοστών χρόνου ανά ουρά | κράτηση προτεραιότητας με αλλαγή πεδίου του τρέχοντος κουπονιού | | δικαιοσύνη | προσφέρει εγγυημένο εύρος ζώνης σε κάθε επίπεδο προτεραιότητας (σελ. 141) | ευνοούνται υπερβολικά οι σταθμοί, που θέλουν να μεταδώσουν με υψηλή προτεραιότητα (σελ. 141) | | πολυπλοκότητα | ρυθμιζόμενος με μετρητές | ο μηχανισμός προτεραιοτήτων είναι αρκετά πολύπλοκος |
Η κρίσιμη σύγκριση του βιβλίου (σελ. 141): με κατάλληλη ρύθμιση των παραμέτρων των σταθμών, προσφέρει εγγυημένο εύρος ζώνης σε κάθε επίπεδο προτεραιότητας, σε αντίθεση με το 802.5, όπου ευνοούνται υπερβολικά οι σταθμοί, που θέλουν να μεταδώσουν με υψηλή προτεραιότητα.
Η επισήμανση για τις χαμηλές προτεραιότητες στο 802.4 (σελ. 134): είναι φανερό, ότι οι ουρές με χαμηλές προτεραιότητες μπορεί να μην προλάβουν να στείλουν τα δεδομένα τους όταν ο σταθμός εργασίας έχει το κουπόνι.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι διαφορές είναι αρκετές. Στο IEEE 802.4 ορίζονται τέσσερα είδη προτεραιότητας, το μηδέν, το δύο, το τέσσερα και το έξι, όπου το μηδέν είναι η χαμηλότερη και το έξι η υψηλότερη· είναι σαν να έχει κάθε σταθμός τέσσερις διαφορετικές ουρές, και όταν πάρει το κουπόνι ξεκινά την αποστολή από την ουρά έξι και συνεχίζει με τις τέσσερα, δύο και μηδέν. Επιπλέον, με ρυθμίσεις σε μετρητές μπορούν να καθοριστούν τα ποσοστά χρόνου που έχει κάθε ουρά στη διάθεσή της, ενώ ο χρόνος μιας άδειας ουράς δεν χάνεται αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ουρές χαμηλότερης προτεραιότητας. Στο IEEE 802.5 υποστηρίζονται οκτώ επίπεδα προτεραιότητας και ο μηχανισμός είναι αρκετά πολύπλοκος: μέσα στο κουπόνι υπάρχει πεδίο που δηλώνει τον βαθμό προτεραιότητας, και ένας σταθμός που θέλει να μεταδώσει με προτεραιότητα χι πρέπει να περιμένει να περάσει κουπόνι με προτεραιότητα μικρότερη ή ίση του χι. Υπάρχει επίσης δυνατότητα κράτησης του επόμενου κουπονιού με αλλαγή πεδίου του τρέχοντος, και επειδή η κράτηση οδηγεί σε αύξηση της προτεραιότητας, έχουν δημιουργηθεί κανόνες ώστε οι σταθμοί που την αυξάνουν να μεταδίδουν στο τέλος κουπόνι με μικρότερη προτεραιότητα. Η ουσιαστικότερη διαφορά, όπως σημειώνει το βιβλίο, είναι ότι το 802.4 με κατάλληλη ρύθμιση προσφέρει εγγυημένο εύρος ζώνης σε κάθε επίπεδο προτεραιότητας, σε αντίθεση με το 802.5, όπου ευνοούνται υπερβολικά οι σταθμοί υψηλής προτεραιότητας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 21 — Διαφορές τοπολογίας μεταξύ IEEE 802.4 και 802.5
Ερώτηση: 21. Ποιες είναι οι διαφορές στη τοπολογία μεταξύ των προτύπων IEEE 802.4 και 5;
Απάντηση:
-
IEEE 802.4 — αρτηρία με λογικό δακτύλιο (σελ. 133): η αρτηρία με κουπόνι είναι μια τοπολογία γραμμικής ή δενδρικής μορφής. Οι σταθμοί εργασίας σχηματίζουν λογικό δακτύλιο. Η φυσική θέση των σταθμών στο δίκτυο είναι άσχετη και ανεξάρτητη από τη θέση τους στο λογικό δακτύλιο.
ΦΥΣΙΚΑ: ═╤═══╤═══╤═══╤═══╤═ (αρτηρία) ΛΟΓΙΚΑ: ▢ ─► ▢ ─► ▢ ─► ▢ ─┐ (δακτύλιος) ▲ ◄─────────────────┘Η συνέπεια (σελ. 133): ο κάθε σταθμός στο λογικό δακτύλιο γνωρίζει τη διεύθυνση των σταθμών, που λογικά βρίσκονται πριν και μετά από αυτόν.
IEEE 802.5 — φυσικός δακτύλιος (σελ. 135-136): στην πραγματικότητα, η υλοποίηση του δακτυλίου γίνεται με συνδέσεις από σημείο σε σημείο. Η διαφορά από το token ring της IBM (σελ. 136): το token ring καθορίζει φυσική τοπολογία αστέρα, όπου όλοι οι σταθμοί εργασίας συνδέονται σε συσκευές, που ονομάζονται «Μονάδες Πρόσβασης Πολλαπλών Σταθμών» (Multistation Access Unit, MSAU), ενώ το IEEE 802.5 δεν καθορίζει την τοπολογία συνδεσμολογίας, αν και στην πράξη οι περισσότερες υλοποιήσεις του IEEE 802.5 βασίζονται σε κέντρα καλωδιώσεων, δηλαδή δακτυλίους με μορφή αστέρα.
Συγκεντρωτικά | Στοιχείο | IEEE 802.4 | IEEE 802.5 | |---|---|---| | φυσική τοπολογία | γραμμικής ή δενδρικής μορφής (αρτηρία) | δακτύλιος, με συνδέσεις από σημείο σε σημείο· το πρότυπο δεν καθορίζει την τοπολογία συνδεσμολογίας | | λογική τοπολογία | λογικός δακτύλιος | δακτύλιος | | σχέση φυσικής-λογικής | η φυσική θέση των σταθμών στο δίκτυο είναι άσχετη και ανεξάρτητη από τη θέση τους στο λογικό δακτύλιο | ταυτίζονται | | στην πράξη | αρτηρία με taps | κέντρα καλωδιώσεων, δηλαδή δακτύλιοι με μορφή αστέρα | | μέσο | ομοαξονικό καλώδιο 75 Ohm ευρείας ζώνης (σελ. 133) | στο token ring χρησιμοποιείται συνεστραμένο ζεύγος, ενώ στο IEEE 802.5 το καλώδιο δεν περιγράφεται (σελ. 136) |
Το φυσικό επίπεδο του 802.4 (σελ. 133): σε φυσικό επίπεδο γίνεται χρήση ομοαξονικού καλωδίου 75 Ohm ευρείας ζώνης διαφόρων χαρακτηριστικών (RG6, RG11, RG59, και JT4750J από 0.5 έως 1 ίντσα). Δυνατές ταχύτητες μετάδοσης είναι από 1.5 και 10 Mbps. Οι τεχνικές διαμόρφωσης του 802.4 (σελ. 133): συνεχούς φάσης διαμόρφωση κατά συχνότητα (phase continous FSK), σύμφωνης φάσης διαμόρφωση κατά συχνότητα (phase coherent FSK) και πολυεπίπεδη διπλοδυαδική διαμόρφωση κατά πλάτος και συχνότητα (multi level duobinary AM/FSK).
Η ουσιαστική διαφορά: στο 802.4 ο δακτύλιος είναι μόνο λογικός πάνω σε φυσική αρτηρία, ενώ στο 802.5 ο δακτύλιος είναι και φυσικός — υλοποιημένος με σημείο-προς-σημείο συνδέσεις, συνήθως μέσα από κέντρο καλωδίωσης.
Το πλεονέκτημα του κέντρου καλωδίωσης (σελ. 135): μία από τις επικρίσεις για τα δίκτυα δακτυλίου είναι, ότι, εάν κάπου έχουμε διακοπή του καλωδίου, ο δακτύλιος πεθαίνει. Το πρόβλημα αυτό λύνεται με τη χρήση κέντρου καλωδίωσης, όπου υπάρχουν διακόπτες παράκαμψης.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο IEEE 802.4 η τοπολογία είναι γραμμικής ή δενδρικής μορφής, δηλαδή αρτηρία, πάνω στην οποία όμως οι σταθμοί εργασίας σχηματίζουν λογικό δακτύλιο. Χαρακτηριστικό είναι ότι η φυσική θέση των σταθμών στο δίκτυο είναι άσχετη και ανεξάρτητη από τη θέση τους στον λογικό δακτύλιο, ενώ κάθε σταθμός γνωρίζει τη διεύθυνση των σταθμών που λογικά βρίσκονται πριν και μετά από αυτόν. Σε φυσικό επίπεδο χρησιμοποιείται ομοαξονικό καλώδιο εβδομήντα πέντε ohm ευρείας ζώνης. Στο IEEE 802.5, αντίθετα, η τοπολογία είναι δακτύλιος, ο οποίος στην πραγματικότητα υλοποιείται με συνδέσεις από σημείο σε σημείο. Το ίδιο το πρότυπο δεν καθορίζει την τοπολογία συνδεσμολογίας, αν και στην πράξη οι περισσότερες υλοποιήσεις βασίζονται σε κέντρα καλωδιώσεων, δηλαδή σε δακτυλίους με μορφή αστέρα· αντίθετα το token ring της IBM καθορίζει ρητά φυσική τοπολογία αστέρα με τις μονάδες MSAU. Επίσης, στο token ring χρησιμοποιείται συνεστραμμένο ζεύγος, ενώ στο IEEE 802.5 το καλώδιο δεν περιγράφεται. Η ουσιαστική διαφορά είναι λοιπόν ότι στο 802.4 ο δακτύλιος είναι μόνο λογικός πάνω σε φυσική αρτηρία, ενώ στο 802.5 ο δακτύλιος είναι και φυσικός.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 22 — Η καθυστέρηση 1-bit στο πρότυπο IEEE 802.5
Ερώτηση: 22. Τι εννοούμε λέγοντας καθυστέρηση 1 -bit στο πρότυπο IEEE 802.5;
Απάντηση:
-
Το πλαίσιο: οι δύο φάσεις λειτουργίας (σελ. 138): μπορούμε να ξεχωρίσουμε τη λειτουργία των σταθμών στο δακτύλιο σε δύο φάσεις: τη φάση ακρόασης και τη φάση μετάδοσης.
Η φάση ακρόασης και η καθυστέρηση 1-bit (σελ. 138): στη φάση ακρόασης βρίσκονται οι σταθμοί που δεν έχουν το κουπόνι. Στη φάση ακρόασης, τοποθετούν κάθε bit του πλαισίου, που δέχονται σε ενδιάμεσο καταχωρητή ενός bit και, κατόπιν, το αντιγράφουν έξω ξανά στο δακτύλιο. Όταν το bit βρίσκεται στον ενδιάμεσο καταχωρητή, η τιμή του μπορεί να επιθεωρηθεί ή και να μεταβληθεί από το σταθμό. Στη φάση της ακρόασης έχουμε τη λεγόμενη καθυστέρηση 1 - bit.
είσοδος ──► [καταχωρητής 1 bit] ──► έξοδος │ επιθεώρηση / μεταβολή της τιμής κάθε σταθμός καθυστερεί τη ροή κατά ΕΝΑ bitΆρα: καθυστέρηση 1-bit είναι η καθυστέρηση ενός bit που εισάγει κάθε σταθμός στη ροή του δακτυλίου, επειδή κρατά προσωρινά κάθε bit σε καταχωρητή ενός bit πριν το ξαναστείλει στο δακτύλιο.
Γιατί χρειάζεται: όταν το bit βρίσκεται στον ενδιάμεσο καταχωρητή, η τιμή του μπορεί να επιθεωρηθεί ή και να μεταβληθεί από το σταθμό — χωρίς αυτή την παύση ο σταθμός δεν θα μπορούσε: | Λειτουργία | Πού χρησιμοποιείται | |---|---| | επιθεώρηση | αναγνώριση κουπονιού και διεύθυνσης προορισμού | | μεταβολή | ο σταθμός μετατρέπει ένα bit του πλαισίου του κουπονιού, δηλαδή μετατρέπει το κουπόνι σε αρχή ακολουθίας πλαισίων (start - frame - sequence) (σελ. 137) | | μεταβολή | ο σταθμός προορισμού μεταβάλει κάποιο bit του πλαισίου, για να μπορέσει να καταλάβει ο σταθμός, που το έστειλε, ότι το πλαίσιο παραλήφθηκε (σελ. 137) |
Η αντίθεση με τη φάση μετάδοσης (σελ. 138): ο σταθμός, που θα λάβει το κουπόνι και στέλνει το πλαίσιο με τα δεδομένα του βρίσκεται πλέον σε φάση μετάδοσης. Είναι σαν να έχει σπάσει το δακτύλιο και από το ένα σημείο να στέλνει τα bits του πλαισίου και από το άλλο να λαμβάνει το πλαίσιο, που έχει στείλει, για να τσεκάρει ποία ήταν η τύχη του και ταυτόχρονα να σταματά την επανακυκλοφορία της πληροφορίας μέσα στον δακτύλιο.
Η πρακτική συνέπεια: η συνολική καθυστέρηση περιστροφής του δακτυλίου αυξάνεται κατά ένα bit ανά σταθμό, οπότε όσο περισσότεροι σταθμοί, τόσο μεγαλύτερος ο χρόνος περιστροφής του κουπονιού — γι' αυτό ο αριθμός σταθμών ανά τμήμα είναι περιορισμένος: 260 (για καλώδιο S.T.P) και 72 (για καλώδιο U.T.P) (Πίνακας 4-4, σελ. 136).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Καθυστέρηση ενός bit εννοούμε την καθυστέρηση που εισάγει κάθε σταθμός στη ροή της πληροφορίας του δακτυλίου, όταν βρίσκεται στη φάση ακρόασης. Στη φάση ακρόασης βρίσκονται οι σταθμοί που δεν έχουν το κουπόνι· αυτοί τοποθετούν κάθε bit του πλαισίου που δέχονται σε ενδιάμεσο καταχωρητή ενός bit και κατόπιν το αντιγράφουν ξανά έξω στο δακτύλιο. Όσο το bit βρίσκεται στον ενδιάμεσο καταχωρητή, η τιμή του μπορεί να επιθεωρηθεί ή και να μεταβληθεί από τον σταθμό, και ακριβώς αυτή η στιγμιαία παύση ονομάζεται καθυστέρηση ενός bit. Η δυνατότητα αυτή είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του δικτύου, αφού επιτρέπει στον σταθμό να αναγνωρίσει το κουπόνι και τη διεύθυνση προορισμού, να μετατρέψει το κουπόνι σε αρχή ακολουθίας πλαισίων όταν θέλει να μεταδώσει, και να σημάνει στο πλαίσιο ότι το παρέλαβε. Πρακτική συνέπεια είναι ότι η συνολική καθυστέρηση περιστροφής του δακτυλίου αυξάνεται κατά ένα bit ανά σταθμό.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 23 — Γιατί δεν υπάρχουν συγκρούσεις στα IEEE 802.4 και 802.5
Ερώτηση: 23. Γιατί δεν παρατηρείται το φαινόμενο των συγκρούσεων στα πρότυπα IEEE 802.4 και 5;
Απάντηση:
-
Ο λόγος: το κουπόνι δίνει αποκλειστικό δικαίωμα μετάδοσης.
Για το IEEE 802.4 (σελ. 134): όπως είναι φανερό από τον τρόπο λειτουργίας του token bus, από τη στιγμή που μόνο ένας σταθμός εργασίας κατέχει το κουπόνι κάθε φορά, δεν γίνονται συγκρούσεις. Πώς λειτουργεί (σελ. 133-134): στο δίκτυο κυκλοφορεί ειδικό πλαίσιο, που ονομάζεται κουπόνι (token). Κάθε κουπόνι περιέχει διεύθυνση προορισμού. Ο σταθμός, που λαμβάνει το κουπόνι, έχει το δικαίωμα πρόσβασης στο μέσο για κάποιο μέγιστο χρόνο.
Για το IEEE 802.5 (σελ. 137): κατά τη διάρκεια μετάδοσης των δεδομένων από ένα σταθμό δεν κυκλοφορεί κανένα κουπόνι μέσα στο δακτύλιο. Συνεπώς, οι σταθμοί, που θέλουν να μεταδώσουν τα δικά τους πλαίσια, πρέπει να περιμένουν. Με τον τρόπο αυτό αποφεύγονται οι συγκρούσεις μέσα στο δακτύλιο. Ο μηχανισμός (σελ. 137): στο δίκτυο κυκλοφορεί μικρό πλαίσιο, το λεγόμενο κουπόνι. Ο σταθμός, που λαμβάνει το κουπόνι, έχει το δικαίωμα να μεταδώσει τα δικά του πλαίσια. Εάν ο σταθμός, που δέχεται το κουπόνι δεν έχει δεδομένα να μεταδώσει, απλά περνά το κουπόνι στον επόμενο σταθμό του δακτυλίου.
CSMA/CD (802.3): όποιος βρει το μέσο ελεύθερο εκπέμπει → δύο μπορούν να ξεκινήσουν μαζί → ΣΥΓΚΡΟΥΣΗ Token (802.4/5): εκπέμπει ΜΟΝΟ όποιος κατέχει το κουπόνι → το κουπόνι είναι ΕΝΑ → ποτέ δύο ταυτόχρονα → ΚΑΜΙΑ σύγκρουσηΗ ουσιαστική διαφορά των δύο φιλοσοφιών | | IEEE 802.3 | IEEE 802.4 / 802.5 | |---|---|---| | δικαίωμα μετάδοσης | ανταγωνιστικό — ο καθένας ακούει και εκπέμπει | αποκλειστικό — μόνο ο κάτοχος του κουπονιού | | συγκρούσεις | συμβαίνουν και ανιχνεύονται (CD) | δεν συμβαίνουν καθόλού | | συμπεριφορά | πιθανοτικός τρόπος λειτουργίας (σελ. 132) | ντετερμινιστική συμπεριφορά (σελ. 141) |
Το ιστορικό κίνητρο (σελ. 132-133): οι επιφυλάξεις ξεκινούσαν από τον πιθανοτικό τρόπο λειτουργίας του 802.3. Για παράδειγμα ένας σταθμός ίσως να χρειαστεί να περιμένει αυθαίρετα μεγάλο χρόνο για να στείλει κάποια πλαίσια. Στην περίπτωση όμως της βιομηχανίας μπορεί ένας σταθμός να χρειαστεί να στείλει σήμα συναγερμού (αλάρμ). Είναι λογικό να θέλουμε να σχεδιάζουμε συστήματα πραγματικού χρόνου με τη δυνατότητα πρόβλεψης της καθυστέρησης κρίσιμης πληροφορίας.
Το τίμημα (σελ. 141): σε χαμηλή κίνηση, όμως, τα πρότυπα αυτά έχουν χειρότερη συμπεριφορά συγκρινόμενα ειδικά με το IEEE 802.3. Αυτό συμβαίνει, γιατί ο σταθμός θα περιμένει να λάβει το κουπόνι προκειμένου να αρχίσει τη μετάδοση, ενώ το κουπόνι μπορεί να μεταβαίνει σε σταθμούς, που δεν έχουν τίποτα να μεταδώσουν.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο λόγος είναι ότι στα πρότυπα αυτά το δικαίωμα μετάδοσης δεν είναι ανταγωνιστικό αλλά αποκλειστικό: το δίνει το κουπόνι, το οποίο είναι ένα και μοναδικό. Στο IEEE 802.4, όπως αναφέρει το βιβλίο, από τη στιγμή που μόνο ένας σταθμός εργασίας κατέχει το κουπόνι κάθε φορά, δεν γίνονται συγκρούσεις· ο σταθμός που λαμβάνει το κουπόνι έχει δικαίωμα πρόσβασης στο μέσο για κάποιον μέγιστο χρόνο και μετά το περνά στον λογικά επόμενό του. Στο IEEE 802.5, αντίστοιχα, κατά τη διάρκεια μετάδοσης των δεδομένων από έναν σταθμό δεν κυκλοφορεί κανένα κουπόνι μέσα στον δακτύλιο, οπότε οι υπόλοιποι σταθμοί που θέλουν να μεταδώσουν πρέπει να περιμένουν, και έτσι αποφεύγονται οι συγκρούσεις. Αντίθετα, στο IEEE 802.3 με τη μέθοδο CSMA/CD ο καθένας εκπέμπει μόλις βρει το μέσο ελεύθερο, οπότε δύο σταθμοί μπορούν να ξεκινήσουν ταυτόχρονα και να συγκρουστούν. Το τίμημα της μεθόδου του κουπονιού είναι ότι σε χαμηλή κίνηση η συμπεριφορά της είναι χειρότερη, αφού ο σταθμός περιμένει το κουπόνι, το οποίο μπορεί να μεταβαίνει σε σταθμούς που δεν έχουν τίποτα να μεταδώσουν.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 24 — Γιατί δεν εκτιμάται η καθυστέρηση στο IEEE 802.3
Ερώτηση: 24. Γιατί δεν είναι δυνατή η εκτίμηση της καθυστέρησης στη μετάδοση πλαισίου στο IEEE 802.3, σε αντίθεση με τα IEEE 802.4 και 5;
Απάντηση:
-
Η διαπίστωση για τα 802.4 και 802.5 (σελ. 139): από τον τρόπο λειτουργίας των δικτύων token ring και IEEE 802.5 είναι φανερό, ότι υπάρχει, γενικά, η δυνατότητα εκτίμησης της καθυστέρησης μετάδοσης πλαισίου στο δίκτυο, σε αντίθεση με το πρότυπο IEEE 802.3 (ethernet). Έτσι, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές, που χρειάζονται μετάδοση σε πραγματικό χρόνο, αρκεί, βέβαια, να καλύπτονται από το εύρος ζώνης, που μπορεί να προσφέρει το δίκτυο.
Γιατί στα πρότυπα με κουπόνι είναι δυνατή (σελ. 141): τα πλεονεκτήματα της μεθόδου αυτής είναι η ντετερμινιστική συμπεριφορά των δικτύων, υπό την έννοια ότι υπάρχει ανώτατο όριο χρόνου, που κάποιος σταθμός πρέπει να περιμένει πριν μεταδώσει. Το όριο αυτό είναι γνωστό, γιατί κάθε σταθμός του δακτυλίου μπορεί να κρατήσει το κουπόνι για καθορισμένο χρόνο.
ΧΕΙΡΟΤΕΡΗ περίπτωση αναμονής = (Ν−1) × (μέγιστος χρόνος κατοχής κουπονιού) ↑ ΓΝΩΣΤΟ και ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΟΓιατί στο IEEE 802.3 δεν είναι δυνατή (σελ. 140): στα μειονεκτήματα του IEEE 802.3 μπορούμε να καταλογίσουμε την μη καθορισμένη συμπεριφορά. Σε κατάσταση λειτουργίας με υψηλό φορτίο, η απόδοσή του μειώνεται δραματικά. Το γεγονός ότι ο χρόνος πρόσβασης στο μέσο δεν μπορεί να προβλεφθεί, το κάνει μη ελκυστικό για εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Επίσης, δεν έχει μηχανισμό προτεραιοτήτων, γεγονός που εντείνει το πρόβλημα.
Η αιτία μέσα στον αλγόριθμο (σελ. 127): μετά από σύγκρουση οι σταθμοί που συμμετείχαν στη σύγκρουση θα περιμένουν κάποιο τυχαίο χρονικό διάστημα πριν ξαναεπιχειρήσουν τη μετάδοση — και τίποτε δεν εγγυάται ότι η επόμενη προσπάθεια θα πετύχει.
CSMA/CD: εκπομπή → σύγκρουση → τυχαία αναμονή → εκπομπή → σύγκρουση → … κανένα ΑΝΩΤΑΤΟ όριο επαναλήψεων ⇒ καμία εγγύηση χρόνουΗ αρχική διατύπωση του προβλήματος (σελ. 132-133): οι επιφυλάξεις ξεκινούσαν από τον πιθανοτικό τρόπο λειτουργίας του 802.3. Για παράδειγμα ένας σταθμός ίσως να χρειαστεί να περιμένει αυθαίρετα μεγάλο χρόνο για να στείλει κάποια πλαίσια.
Συγκεντρωτικά | | IEEE 802.3 | IEEE 802.4 / 802.5 | |---|---|---| | τρόπος λειτουργίας | πιθανοτικός | ντετερμινιστικός | | χρόνος πρόσβασης | δεν μπορεί να προβλεφθεί· αυθαίρετα μεγάλος | υπάρχει ανώτατο όριο χρόνου | | αιτία | τυχαίος χρόνος επανεκπομπής μετά από σύγκρουση | κάθε σταθμός… μπορεί να κρατήσει το κουπόνι για καθορισμένο χρόνο | | πραγματικός χρόνος | μη ελκυστικό για εφαρμογές πραγματικού χρόνου | μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές, που χρειάζονται μετάδοση σε πραγματικό χρόνο |
Ο επιβαρυντικός παράγοντας (σελ. 140): το IEEE 802.3 δεν έχει μηχανισμό προτεραιοτήτων, γεγονός που εντείνει το πρόβλημα — ούτε καν η κρίσιμη πληροφορία δεν μπορεί να προσπεράσει την υπόλοιπη κίνηση. Η βιομηχανική ανάγκη (σελ. 133): στην περίπτωση όμως της βιομηχανίας μπορεί ένας σταθμός να χρειαστεί να στείλει σήμα συναγερμού (αλάρμ).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η διαφορά πηγάζει από τη φιλοσοφία πρόσβασης στο μέσο. Στα πρότυπα IEEE 802.4 και 802.5 η συμπεριφορά είναι ντετερμινιστική, με την έννοια ότι υπάρχει ανώτατο όριο χρόνου που κάποιος σταθμός πρέπει να περιμένει πριν μεταδώσει· το όριο αυτό είναι γνωστό, γιατί κάθε σταθμός μπορεί να κρατήσει το κουπόνι για καθορισμένο μόνο χρόνο, οπότε η χειρότερη περίπτωση αναμονής υπολογίζεται. Αντίθετα, στο IEEE 802.3 η συμπεριφορά είναι μη καθορισμένη και ο τρόπος λειτουργίας πιθανοτικός: όταν συμβεί σύγκρουση, οι εμπλεκόμενοι σταθμοί περιμένουν τυχαίο χρονικό διάστημα και ξαναπροσπαθούν, χωρίς να υπάρχει καμία εγγύηση ότι η επόμενη προσπάθεια θα πετύχει, οπότε ένας σταθμός μπορεί θεωρητικά να χρειαστεί να περιμένει αυθαίρετα μεγάλο χρόνο. Έτσι, ο χρόνος πρόσβασης στο μέσο δεν μπορεί να προβλεφθεί, γεγονός που καθιστά το IEEE 802.3 μη ελκυστικό για εφαρμογές πραγματικού χρόνου· το πρόβλημα εντείνεται από την απουσία μηχανισμού προτεραιοτήτων, αφού ούτε καν η κρίσιμη πληροφορία δεν μπορεί να προσπεράσει την υπόλοιπη κίνηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 25 — Γιατί επικράτησε το IEEE 802.3
Ερώτηση: 25. Ποιοι είναι οι κύριοι λόγοι, που το IEEE 802.3 έχει επικρατήσει σε σχέση με τα πρότυπα IEEE 802.4 και 5;
Απάντηση:
-
Οι λόγοι επικράτησης (σελ. 140): το πρότυπο IEEE 802.3 διακρίνεται για την απλότητα του αλγόριθμου πρόσβασης στο μέσο CSMA/CD. Η μέθοδος CSMA/CD είναι εύκολα υλοποιήσιμη, εφαρμόζεται αρκετά χρόνια και είναι ο πλέον διαδεδομένος τύπος με τεράστια εγκαταστημένη βάση. Ειδικότερα η υλοποίησή του με τη χρήση κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης, βοηθά στη γρήγορη εγκατάσταση σταθμών χωρίς να βγει εκτός λειτουργίας το δίκτυο. Ο διαμοιρασμός της χρήσης του δικτύου είναι δίκαιος και η καθυστέρηση σε χαμηλό φορτίο είναι πρακτικά ελάχιστη.
# Λόγος 1 απλότητα του αλγόριθμου πρόσβασης στο μέσο CSMA/CD — έναντι της αυξημένης πολυπλοκότητας των αλγορίθμων των 802.4/802.5 (σελ. 141) 2 είναι εύκολα υλοποιήσιμη 3 εφαρμόζεται αρκετά χρόνια και είναι ο πλέον διαδεδομένος τύπος με τεράστια εγκαταστημένη βάση 4 η υλοποίησή του με τη χρήση κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης, βοηθά στη γρήγορη εγκατάσταση σταθμών χωρίς να βγει εκτός λειτουργίας το δίκτυο 5 ο διαμοιρασμός της χρήσης του δικτύου είναι δίκαιος 6 η καθυστέρηση σε χαμηλό φορτίο είναι πρακτικά ελάχιστη 7 το διαθέσιμο εύρος ζώνης που προσφέρει στις νέες εκδόσεις στα 100 Mbps και ειδικότερα στα 1000 Mbps το καθιστά ιδιαίτερα ελκυστική τεχνολογία (σελ. 140) 8 οι ελάχιστες ή μηδαμινές απαιτήσεις για αλλαγές στην υπάρχουσα καλωδίωση, καθώς και η ποικιλομορφία των φυσικών μέσων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν (σελ. 141) Η συνολική διατύπωση (σελ. 140-141): πρέπει, όμως, να ομολογήσουμε, ότι το διαθέσιμο εύρος ζώνης που προσφέρει στις νέες εκδόσεις στα 100 Mbps και ειδικότερα στα 1000 Mbps το καθιστά ιδιαίτερα ελκυστική τεχνολογία. Σε συνδυασμό με τις ελάχιστες ή μηδαμινές απαιτήσεις για αλλαγές στην υπάρχουσα καλωδίωση, καθώς και η ποικιλομορφία των φυσικών μέσων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, λύνει τα χέρια των σχεδιαστών τοπικών δικτύων.
Και η αδυναμία που περιορίστηκε (Ανακεφαλαίωση, σελ. 140): ταυτόχρονα επισημάναμε τις αδυναμίες, που παρουσιάζει το IEEE 802.3, σε καταστάσεις πολλών σταθμών εργασίας και υψηλών φορτίων κίνησης. Η αδυναμία όμως, αυτή του IEEE 802.3 περιορίζεται σημαντικά με τη χρήση συσκευών switch, συσκευές, που θα έχουμε τη δυνατότητα να αναλύσουμε το τρόπο λειτουργίας στο επόμενο κεφάλαιο.
Τα μειονεκτήματα που δεν εμπόδισαν την επικράτηση (σελ. 140): στα μειονεκτήματα του IEEE 802.3 μπορούμε να καταλογίσουμε την μη καθορισμένη συμπεριφορά. Σε κατάσταση λειτουργίας με υψηλό φορτίο, η απόδοσή του μειώνεται δραματικά. Το γεγονός ότι ο χρόνος πρόσβασης στο μέσο δεν μπορεί να προβλεφθεί, το κάνει μη ελκυστικό για εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Επίσης, δεν έχει μηχανισμό προτεραιοτήτων… η υλοποίηση μέρους του ενεργού εξοπλισμού του προτύπου απαιτεί αναλογικά μέρη, όπως για παράδειγμα το κύκλωμα εντοπισμού συγκρούσεων.
Γιατί τα άλλα δύο δεν επικράτησαν | Πρότυπο | Εμπόδιο | |---|---| | IEEE 802.4 | δεν είναι ιδιαίτερα διαδεδομένο, επειδή έχει αρκετά πολύπλοκο μηχανισμό λειτουργίας και παρουσιάζεται δυσκολία στην εμφάνιση ελκυστικών εναλλακτικών λύσεων στη χρήση ποικίλων φυσικών μέσων (σελ. 133)· έχει εγκαταστημένη βάση, κυρίως, σε βιομηχανικούς χώρους (σελ. 141) | | IEEE 802.5 | αυξημένη πολυπλοκότητα των αλγορίθμων· μειονέκτημα… θεωρείται η ύπαρξη κάθε φορά ενός μόνου σταθμού εποπτείας. Τα προβλήματα αρχίζουν όχι από την ολοκληρωτική βλάβη αυτού, αλλά στην περίπτωση μερικής υπολειτουργίας (σελ. 141) |
Το τελικό συμπέρασμα της Ανακεφαλαίωσης (σελ. 140): με την ολοκλήρωση του κεφαλαίου πιστεύουμε, ότι έχει γίνει αντιληπτός στους μαθητές ο λόγος, που το πρότυπο IEEE 802.3, έχει επικρατήσει των άλλων δύο προτύπων του IEEE.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι κύριοι λόγοι είναι οι εξής. Πρώτον, η απλότητα του αλγορίθμου πρόσβασης στο μέσο CSMA/CD, σε αντίθεση με την αυξημένη πολυπλοκότητα των αλγορίθμων των προτύπων με κουπόνι. Δεύτερον, ότι η μέθοδος είναι εύκολα υλοποιήσιμη, εφαρμόζεται αρκετά χρόνια και αποτελεί τον πλέον διαδεδομένο τύπο με τεράστια εγκατεστημένη βάση. Τρίτον, ότι η υλοποίησή του με χρήση κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης βοηθά στη γρήγορη εγκατάσταση σταθμών χωρίς να βγει εκτός λειτουργίας το δίκτυο. Τέταρτον, ότι ο διαμοιρασμός της χρήσης του δικτύου είναι δίκαιος και η καθυστέρηση σε χαμηλό φορτίο πρακτικά ελάχιστη. Πέμπτον, ότι το διαθέσιμο εύρος ζώνης των νέων εκδόσεων, στα εκατό και ειδικότερα στα χίλια Mbps, το καθιστά ιδιαίτερα ελκυστική τεχνολογία. Και έκτον, ότι απαιτεί ελάχιστες ή μηδαμινές αλλαγές στην υπάρχουσα καλωδίωση και επιτρέπει ποικιλομορφία φυσικών μέσων, λύνοντας έτσι τα χέρια των σχεδιαστών τοπικών δικτύων. Τα μειονεκτήματά του, δηλαδή η μη καθορισμένη συμπεριφορά, η δραματική πτώση απόδοσης σε υψηλό φορτίο και η απουσία προτεραιοτήτων, δεν εμπόδισαν την επικράτηση, ενώ όπως σημειώνει το βιβλίο η αδυναμία σε πολλούς σταθμούς και υψηλά φορτία περιορίζεται σημαντικά με τη χρήση συσκευών switch.
Κριτήρια αξιολόγησης:
