Λύσεις ερωτήσεων και ασκήσεων κεφ. 5 (σελ. 191-194) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις ερωτήσεων και ασκήσεων κεφ. 5
Πλήρεις λύσεις και των τριάντα επτά ερωτήσεων του κεφαλαίου 5 — modems και πρότυπα λειτουργίας τους με έμφαση στο ασύμμετρο V.90, επικοινωνία DTE-DCE με το RS232C, έλεγχος ροής, έλεγχος λαθών και συμπίεση δεδομένων, εντολές AT, κάρτες δικτύου, επαναλήπτες και hub, γέφυρες και οι κατηγορίες τους, ο αλγόριθμος spanning tree, μεταγωγείς και εικονικά δίκτυα, δρομολογητές και φίλτρα, και τέλος η δομημένη καλωδίωση με την οριζόντια και την κατακόρυφη καλωδίωση, τη μικτονόμηση, τις οριολωρίδες, τον οπτικό κατανεμητή και την πιστοποίηση της εγκατάστασης.
Ερώτηση 1 — Γιατί χρειάζονται modem στις τηλεφωνικές γραμμές
Ερώτηση: Ερωτήσεις – Ασκήσεις: 1. Ποιοι είναι οι λόγοι που επιβάλουν τη χρησιμοποίηση modem για σύνδεση τερματικών συσκευών (DTE), μέσω τηλεφωνικών γραμμών;
Απάντηση:
-
Ο πρώτος λόγος — το περιορισμένο εύρος ζώνης (σελ. 145): η τηλεφωνική γραμμή που έρχεται στο σπίτι μας, αποτελείται από ζεύγος χάλκινων καλωδίων που συνδέει τη τηλεφωνική συσκευή μας με το τοπικό κέντρο του παροχέα της υπηρεσίας… Ο τηλεφωνικός αυτός δίαυλος περιορίζεται από φίλτρα αλλά και άλλους παράγοντες σε περιοχή συχνοτήτων από 300 έως 3.000 Hz περίπου, δηλαδή εύρος ζώνης 2.700 Hz.
Ο δεύτερος λόγος — η παραμόρφωση του ψηφιακού σήματος (σελ. 145): εάν ψηφιακό σήμα εφαρμοζόταν στο ένα άκρο της γραμμής, το λαμβανόμενο σήμα στο άλλο άκρο δεν θα είχε τη μορφή ορθογωνικής κυματομορφής, εξαιτίας των χωρητικών και επαγωγικών επιδράσεων. Το γεγονός αυτό κάνει τη χρήση σημάτων βασικής ζώνης (baseband) ακατάλληλη, εκτός εάν πρόκειται για σήματα με χαμηλές ταχύτητες και πολύ μικρές αποστάσεις.
Η λύση (σελ. 145): για να ξεπεραστούν τα προβλήματα που σχετίζονται με τη μετάδοση ψηφιακών σημάτων στις τηλεφωνικές γραμμές, χρησιμοποιείται αναλογική σήμανση (ac). Εισάγεται, συνήθως, συνεχής τόνος στην περιοχή 1000-2000 Hz, που ονομάζεται φέρον ημιτονικό κύμα (sine wave carrier). Το πλάτος, η συχνότητα, και η φάση του σήματος μπορούν να διαμορφωθούν, για να μεταδώσουν την πληροφορία. Με τη διαμόρφωση στον πομπό επιτυγχάνουμε τη μετατόπιση του φάσματος του σήματος δεδομένων στη ζώνη 300 - 3.000 Hz, που διατίθεται για τη μετάδοση της φωνής. Αυτό επιτυγχάνουν οι συσκευές modem.
ψηφιακά δεδομένα DTE ↓ διαμόρφωση (modem) αναλογικό σήμα στη ζώνη 300-3000 Hz ↓ τηλεφωνική γραμμή αποδιαμόρφωση (modem) → ψηφιακά δεδομένα DTEΤο θεωρητικό όριο (σελ. 145): με βάση το κριτήριο του Nyquist, για κάθε Hz εύρους ζώνης του διαύλου μπορούν να σταλούν ιδανικά δύο ανεξάρτητοι παλμοί. Αυτό δίνει μέγιστο, θεωρητικό ρυθμό μετάδοσης 4800 baud και ρυθμούς μετάδοσης 4.800, 9.600, bits/sec για 2,4 διαφορετικές στάθμες αντίστοιχα, ανά στοιχειώδες διάστημα. Αντίστοιχα στην πράξη όμως, τα θεωρητικά αυτά όρια δεν πραγματοποιούνται.
Τι είναι το modem (σελ. 144): το modem είναι συσκευή διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσης και το όνομα του προέρχεται από τα αρχικά των αγγλικών λέξεων modulator - demodulator (διαμορφωτής - αποδιαμορφωτής). Πώς τοποθετούνται (σελ. 144): τα modem ή αλλιώς και «Εξοπλισμός Επικοινωνίας δεδομένων» (Data Communication Equipment, DCE), τοποθετούνται πάντα ανά ζεύγη στα δύο άκρα τηλεφωνικής γραμμής, προκειμένου να γίνει εφικτή η επικοινωνία δύο υπολογιστικών συστημάτων που καλούνται και «Τερματικές Συσκευές δεδομένων» (Data Terminal Equipment, DTE) δια μέσου της τηλεφωνικής γραμμής.
Συνοπτικά οι λόγοι | # | Λόγος | |---|---| | 1 | ο τηλεφωνικός δίαυλος έχει εύρος ζώνης μόλις 2.700 Hz (300-3.000 Hz), σχεδιασμένο για φωνή | | 2 | το ψηφιακό σήμα βασικής ζώνης παραμορφώνεται από τις χωρητικές και επαγωγικές επιδράσεις της γραμμής | | 3 | χρειάζεται μετατόπιση του φάσματος των δεδομένων μέσα στη ζώνη φωνής, δηλαδή διαμόρφωση φέροντος | | 4 | στη λήψη χρειάζεται η αντίστροφη διαδικασία, δηλαδή αποδιαμόρφωση |
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι λόγοι είναι δύο και συνδέονται μεταξύ τους. Πρώτον, η τηλεφωνική γραμμή, που αποτελείται από ζεύγος χάλκινων καλωδίων μέχρι το τοπικό κέντρο του παροχέα, περιορίζεται από φίλτρα και άλλους παράγοντες σε περιοχή συχνοτήτων από τριακόσια έως τρεις χιλιάδες hertz περίπου, δηλαδή σε εύρος ζώνης δύο χιλιάδων επτακοσίων hertz, αφού είναι σχεδιασμένη για φωνή. Δεύτερον, αν εφαρμοζόταν ψηφιακό σήμα στο ένα άκρο της γραμμής, το λαμβανόμενο σήμα στο άλλο άκρο δεν θα είχε μορφή ορθογωνικής κυματομορφής, εξαιτίας των χωρητικών και επαγωγικών επιδράσεων, γεγονός που καθιστά τη χρήση σημάτων βασικής ζώνης ακατάλληλη, εκτός από χαμηλές ταχύτητες και πολύ μικρές αποστάσεις. Για να ξεπεραστούν τα προβλήματα αυτά χρησιμοποιείται αναλογική σήμανση: εισάγεται συνεχής τόνος στην περιοχή χίλια έως δύο χιλιάδες hertz, το φέρον ημιτονικό κύμα, του οποίου το πλάτος, η συχνότητα και η φάση διαμορφώνονται για να μεταδώσουν την πληροφορία. Με τη διαμόρφωση στον πομπό το φάσμα του σήματος δεδομένων μετατοπίζεται στη ζώνη των τριακοσίων έως τριών χιλιάδων hertz, και ακριβώς αυτό επιτυγχάνουν οι συσκευές modem.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 2 — Γιατί το V.90 είναι ασύμμετρο
Ερώτηση: 2. Γιατί θεωρούμε, ότι το πρωτόκολλο V.90 είναι ασύμμετρο;
Απάντηση:
-
Η απάντηση (σελ. 146): η μεγαλύτερη ταχύτητα σύνδεσης μεταξύ δύο modem παρατηρείται στην σύσταση V.90 στα 56 Kbps, αλλά προς μία μόνο κατεύθυνση, επειδή προς την αντίθετη η ταχύτητα είναι 33.6 Kbps και γι' αυτό θεωρείται ότι είναι ασύμμετρη τεχνολογία.
ISP ═══════ 56 kbps ═══════► χρήστης (κατέβασμα) ISP ◄══════ 33,6 kbps ═══════ χρήστης (ανέβασμα)Και στον πίνακα των συστάσεων (Πίνακας 5-1, σελ. 146): V.90 — 56 kbps Ασύμμετρο πρωτόκολλο.
Η αιτία της ασυμμετρίας (σελ. 147): για την μεταφορά της πληροφορίας από τους εξυπηρετητές των ISP's γίνεται μόνο μία μετατροπή του σήματος από αναλογικό σε ψηφιακό (η μετατροπή A/D γίνεται στο modem του χρήστη) σε αντίθεση με την περίπτωση επικοινωνίας συμβατικών modems V.34. Ενώ αντίστροφα (σελ. 147): η ταχύτητα σύνδεσης των δεδομένων από χρήστη, που πραγματοποιεί κλήση προς τον ISP δεν υπερβαίνει τα 33.6 Kbps.
Γιατί δεν είναι πρόβλημα (σελ. 148): η ασυμμετρική ταχύτητα σύνδεσης μας εξασφαλίζει γρηγορότερη μεταφορά πληροφοριών από τράπεζες δεδομένων ή το Διαδίκτυο, που είναι και το ζητούμενο, ενώ το μικρότερο εύρος της γραμμής προς την αντίθετη κατεύθυνση δεν αποτελεί πρόβλημα, αφού, συνήθως, περνά πληροφορία για επιλογές πλήκτρων ή του ποντικιού του τελικού χρήστη.
Η σύγκριση με το V.34 (σελ. 146): η μέγιστη ταχύτητα σύνδεσης μεταξύ δύο modem V.34 είναι 33.6 Kbps ενώ πολύ συχνά είναι χαμηλότερη από τα 28.8 Kbps — δηλαδή το V.34 είναι συμμετρικό.
Η επιφύλαξη (σελ. 148): βέβαια, αρκετές φορές, η σύνδεση με modem V.90 δεν υπερβαίνει τα 33.6 Kbps και προς τις δύο κατευθύνσεις, εάν κάποιος από τους παραπάνω παράγοντες εκλείψει.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το πρωτόκολλο V.90 θεωρείται ασύμμετρο γιατί προσφέρει διαφορετική ταχύτητα προς κάθε κατεύθυνση. Η μεγαλύτερη ταχύτητα σύνδεσης, τα πενήντα έξι kbps, επιτυγχάνεται προς μία μόνο κατεύθυνση, δηλαδή στο κατέβασμα των δεδομένων προς τον τελικό χρήστη, ενώ προς την αντίθετη κατεύθυνση, δηλαδή από τον χρήστη προς τον πάροχο, η ταχύτητα δεν υπερβαίνει τα τριάντα τρία κόμμα έξι kbps. Η αιτία είναι ότι για τη μεταφορά της πληροφορίας από τους εξυπηρετητές του παρόχου γίνεται μόνο μία μετατροπή του σήματος, ενώ στην αντίθετη κατεύθυνση παρεμβάλλεται η μετατροπή από ψηφιακό σε αναλογικό με τον θόρυβο κβαντοποίησης. Η ασυμμετρία αυτή δεν αποτελεί πρόβλημα, γιατί εξασφαλίζει γρηγορότερη μεταφορά πληροφοριών από τράπεζες δεδομένων ή το Διαδίκτυο, που είναι και το ζητούμενο, ενώ προς την αντίθετη κατεύθυνση περνά συνήθως μόνο πληροφορία για επιλογές πλήκτρων ή του ποντικιού του χρήστη.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 3 — Ποια μετατροπή εισάγει περισσότερο θόρυβο
Ερώτηση: 3. Σε ποια μετατροπή έχουμε μεγαλύτερη επίπτωση του θορύβου στο σήμα: α. στη μετατροπή από αναλογικό σε ψηφιακό β. στη μετατροπή από ψηφιακό σε αναλογικό γ. έχουμε την ίδια επίπτωση σε κάθε είδους μετατροπή
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: α. στη μετατροπή από αναλογικό σε ψηφιακό.
Η τεκμηρίωση (σελ. 146): από την παραπάνω περιγραφή γίνεται φανερό, ότι για την αμφίδρομη επικοινωνία χρειάζονται δύο μετατροπές του σήματος από ψηφιακό σε αναλογικό και δύο μετατροπές του σήματος από αναλογικό σε ψηφιακό. Από τις παραπάνω μετατροπές, αυτή, που εισάγει τον περισσότερο θόρυβο είναι η μετατροπή από αναλογικό σήμα σε ψηφιακό (θόρυβος κβαντοποίησης quantization noise).
Ο μηχανισμός: κατά την A/D μετατροπή το σήμα κβαντίζεται, δηλαδή η συνεχής τιμή στρογγυλοποιείται στην πλησιέστερη από τις διακριτές στάθμες — και η διαφορά αυτή είναι ακριβώς ο θόρυβος κβαντοποίησης.
αναλογικό (συνεχές) → A/D → ψηφιακό (διακριτό) ↑ απώλεια πληροφορίας = θόρυβος κβαντοποίησηςΗ αναφορά και στο κεφάλαιο 3 (σελ. 88): θόρυβος κβαντοποίησης, που προέρχεται από τη μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό και το αντίστροφο.
Η αλυσίδα των μετατροπών στην επικοινωνία V.34 (σελ. 146): τα δεδομένα στέλνονται με ψηφιακό τρόπο από το DTE1 στο DCE1, όπου και μετατρέπονται σε αναλογική μορφή από DAC (digital to analog converter) και στη συνέχεια διαμορφώνονται και μεταδίδονται στη γραμμή. Στο άλλο άκρο της γραμμής τα δεδομένα αποδιαμορφώνονται και ψηφιοποιούνται από ADC (analog to digital converter) στο DCE2 και λαμβάνονται, τελικά, σε ψηφιακή μορφή από το DTE2.
Η πρακτική συνέπεια — η ασυμμετρία του V.90 (σελ. 147): επειδή η A/D είναι η «ακριβή» μετατροπή, το V.90 πετυχαίνει τα 56 kbps μόνο στην κατεύθυνση όπου γίνεται μόνο μία μετατροπή του σήματος από αναλογικό σε ψηφιακό (η μετατροπή A/D γίνεται στο modem του χρήστη). Και στους περιοριστικούς παράγοντες (σελ. 147): αναφέρεται ρητά ο θόρυβος κβαντοποίησης από τη μετατροπή του ψηφιακού σήματος σε αναλογικό για την μετάδοσή του στις τηλεφωνικές γραμμές.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή α, δηλαδή η μετατροπή από αναλογικό σε ψηφιακό. Το βιβλίο σημειώνει ότι για την αμφίδρομη επικοινωνία δύο DTE μέσω modems χρειάζονται δύο μετατροπές από ψηφιακό σε αναλογικό και δύο από αναλογικό σε ψηφιακό, και ότι από αυτές εκείνη που εισάγει τον περισσότερο θόρυβο είναι η μετατροπή από αναλογικό σήμα σε ψηφιακό, ο λεγόμενος θόρυβος κβαντοποίησης. Ο λόγος είναι ότι κατά την αναλογικοψηφιακή μετατροπή το συνεχές σήμα κβαντίζεται, δηλαδή στρογγυλοποιείται στην πλησιέστερη διακριτή στάθμη, και η διαφορά αυτή αποτελεί μη ανακτήσιμη απώλεια πληροφορίας. Ακριβώς σε αυτό στηρίζεται και η ασυμμετρία του V.90: τα πενήντα έξι kbps επιτυγχάνονται στην κατεύθυνση όπου γίνεται μόνο μία τέτοια μετατροπή, στο modem του χρήστη.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 4 — Σε τι βασίζεται το V.90 για υψηλότερους ρυθμούς
Ερώτηση: 4. Σε τι βασίζεται, κυρίως, το πρωτόκολλο V.90, για να επιτύχει υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης στο κατέβασμα των δεδομένων προς τον τελικό χρήστη;
Απάντηση:
-
Η βάση: η ψηφιοποίηση του δημόσιου δικτύου και η ψηφιακή σύνδεση των ISP (σελ. 146-147): σήμερα το μεγαλύτερο ποσοστό των δημόσιων τηλεφωνικών δικτύων (Public Switched Telephone Network, PSTN) των αναπτυγμένων χωρών είναι ψηφιακό και οι περισσότεροι παροχείς υπηρεσιών σύνδεσης στο Διαδίκτυο συνδέονται στο PSTN με ψηφιακό τρόπο. Το γεγονός αυτό εκμεταλλεύεται η σύσταση V.90, για να επιτευχθεί ταχύτητα μέχρι 56kbps στη μεταφορά των δεδομένων από τους ISP's στους τελικούς χρήστες.
Ο μηχανισμός (σελ. 147): για την μεταφορά της πληροφορίας από τους εξυπηρετητές των ISP's γίνεται μόνο μία μετατροπή του σήματος από αναλογικό σε ψηφιακό (η μετατροπή A/D γίνεται στο modem του χρήστη) σε αντίθεση με την περίπτωση επικοινωνίας συμβατικών modems V.34.
V.34: DTE1 → D/A → γραμμή → A/D → DTE2 (και ανάποδα) ΔΥΟ «ακριβές» A/D μετατροπές V.90 (κατέβασμα): ISP (ψηφιακά) → PSTN ψηφιακό → D/A → A/D στο modem χρήστη ΜΙΑ μόνο A/D μετατροπή → λιγότερος θόρυβος κβαντοποίησης → 56 kbpsΗ προϋπόθεση (σελ. 147): εάν η γραμμή από το τοπικό κέντρο PSTN του χρήστη είναι ψηφιακά τερματισμένη μέχρι την περιοχή του εξυπηρετητές του ISP, γίνεται μόνο DAC μετατροπή στο σήμα από τον ISP προς τον τελικό χρήστη. Εάν τα modem στα άκρα είναι 56k συμβατά, τότε είναι πολύ πιθανό να έχουμε ταχύτητες κοντά στα 56Kbps. Και η πρόσθετη τεχνική (σελ. 147): πρέπει, επίσης, να τονίσουμε, ότι επιπρόσθετη ψηφιακή κωδικοποίηση εφαρμόζεται στην αρχή της συνηθισμένης διαμόρφωσης του σήματος προς τον τελικό χρήστη.
Συνοπτικά, οι πυλώνες | # | Στοιχείο | |---|---| | 1 | το PSTN είναι ψηφιακό στο μεγαλύτερο μέρος του | | 2 | οι ISP συνδέονται ψηφιακά στο PSTN | | 3 | άρα μία μόνο μετατροπή A/D στην κατεύθυνση προς τον χρήστη → λιγότερος θόρυβος κβαντοποίησης | | 4 | επιπρόσθετη ψηφιακή κωδικοποίηση πριν τη διαμόρφωση | | 5 | και τα δύο modem πρέπει να είναι 56k συμβατά |
Η αντίθεση με το V.34 (σελ. 146): η μέγιστη ταχύτητα σύνδεσης μεταξύ δύο modem V.34 είναι 33.6 Kbps ενώ πολύ συχνά είναι χαμηλότερη από τα 28.8 Kbps. Εξαρτάται από την ποιότητα της γραμμής, που και αυτή με τη σειρά της εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το ποσοστό ψηφιοποίησης του δημόσιου δικτύου.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το V.90 βασίζεται κυρίως στο γεγονός ότι το μεγαλύτερο ποσοστό των δημόσιων τηλεφωνικών δικτύων των αναπτυγμένων χωρών είναι σήμερα ψηφιακό και ότι οι περισσότεροι πάροχοι υπηρεσιών Διαδικτύου συνδέονται στο δίκτυο αυτό με ψηφιακό τρόπο. Έτσι, για τη μεταφορά της πληροφορίας από τους εξυπηρετητές των παρόχων προς τον χρήστη γίνεται μόνο μία μετατροπή του σήματος από αναλογικό σε ψηφιακό, η οποία μάλιστα γίνεται στο modem του χρήστη, σε αντίθεση με την περίπτωση των συμβατικών modem V.34 όπου απαιτούνται δύο τέτοιες μετατροπές. Επειδή ακριβώς η αναλογικοψηφιακή μετατροπή είναι εκείνη που εισάγει τον περισσότερο θόρυβο, δηλαδή τον θόρυβο κβαντοποίησης, η αποφυγή της μίας από τις δύο επιτρέπει ταχύτητες μέχρι πενήντα έξι kbps. Απαραίτητο είναι επίσης η γραμμή από το τοπικό κέντρο του χρήστη να είναι ψηφιακά τερματισμένη μέχρι την περιοχή των εξυπηρετητών του παρόχου και τα modem στα δύο άκρα να είναι συμβατά με τα πενήντα έξι k, ενώ εφαρμόζεται και επιπρόσθετη ψηφιακή κωδικοποίηση στην αρχή της διαμόρφωσης του σήματος προς τον τελικό χρήστη.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 5 — Παράγοντες που περιορίζουν το V.90 στα 33 Kbps
Ερώτηση: 5. Ποιοι είναι οι κύριοι παράγοντες που αν εκλείψουν, δεν θα έχουμε στο πρωτόκολλο V.90 κατέβασμα δεδομένων με ταχύτητες μεγαλύτερες από 33Kbps;
Απάντηση:
-
Οι παράγοντες (σελ. 147): διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν και περιορίζουν την ποιότητα στη σύνδεση μέχρι τα 33 Kbps (πρόσφατες βελτιώσεις των προϊόντων των κατασκευαστών modem ανεβάζουν την ταχύτητα ίσως και πάνω από 40 Kbps) από τον χρήστη προς τον ISP, όπως: | # | Παράγοντας | |---|---| | 1 | απρόβλεπτα, πολλές φορές, επίπεδα σήματος εξαιτίας προβλημάτων στην καλωδίωση και μεγάλες αποστάσεις από τον τελικό χρήστη μέχρι το τοπικό κέντρο του δημόσιου τηλεφωνικού δικτύου | | 2 | θόρυβος κβαντοποίησης από τη μετατροπή του ψηφιακού σήματος σε αναλογικό για την μετάδοσή του στις τηλεφωνικές γραμμές | | 3 | ελαφρώς διαφορετικός εξοπλισμός του δημόσιου τηλεφωνικού οργανισμού, καθώς επίσης αλγόριθμοι για την εγκατάσταση της κλήσης από οικιακό χρήστη προς ISP |
Και οι προϋποθέσεις που πρέπει να ισχύουν για τα 56 kbps (σελ. 147) | # | Προϋπόθεση | |---|---| | 1 | το μεγαλύτερο ποσοστό των δημόσιων τηλεφωνικών δικτύων… είναι ψηφιακό | | 2 | οι περισσότεροι παροχείς υπηρεσιών σύνδεσης στο Διαδίκτυο συνδέονται στο PSTN με ψηφιακό τρόπο | | 3 | εάν η γραμμή από το τοπικό κέντρο PSTN του χρήστη είναι ψηφιακά τερματισμένη μέχρι την περιοχή του εξυπηρετητές του ISP, γίνεται μόνο DAC μετατροπή | | 4 | εάν τα modem στα άκρα είναι 56k συμβατά, τότε είναι πολύ πιθανό να έχουμε ταχύτητες κοντά στα 56Kbps |
Το ρητό συμπέρασμα του βιβλίου (σελ. 148): βέβαια, αρκετές φορές, η σύνδεση με modem V.90 δεν υπερβαίνει τα 33.6 Kbps και προς τις δύο κατευθύνσεις, εάν κάποιος από τους παραπάνω παράγοντες εκλείψει.
ΑΝ λείψει έστω και ένα από: • ψηφιακό PSTN / ψηφιακά τερματισμένη γραμμή έως τον ISP • ψηφιακή σύνδεση του ISP • 56k-συμβατά modem στα δύο άκρα • καλή καλωδίωση / μικρή απόσταση από το τοπικό κέντρο ΤΟΤΕ: ταχύτητα ≤ 33,6 kbps και προς τις δύο κατευθύνσειςΓιατί αρκεί να λείψει ένα: αν οποιοδήποτε σημείο της διαδρομής προς τον χρήστη είναι αναλογικό, εισάγεται δεύτερη μετατροπή A/D και μαζί της ο θόρυβος κβαντοποίησης — οπότε η σύνδεση υποβαθμίζεται στο επίπεδο του V.34.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι κύριοι παράγοντες που, αν εκλείψουν, περιορίζουν το V.90 στα τριάντα τρία κιλομπίτ είναι οι εξής. Πρώτον, τα απρόβλεπτα πολλές φορές επίπεδα σήματος, εξαιτίας προβλημάτων στην καλωδίωση και των μεγάλων αποστάσεων από τον τελικό χρήστη μέχρι το τοπικό κέντρο του δημόσιου τηλεφωνικού δικτύου. Δεύτερον, ο θόρυβος κβαντοποίησης από τη μετατροπή του ψηφιακού σήματος σε αναλογικό για τη μετάδοσή του στις τηλεφωνικές γραμμές. Και τρίτον, ο ελαφρώς διαφορετικός εξοπλισμός του δημόσιου τηλεφωνικού οργανισμού, καθώς και οι αλγόριθμοι εγκατάστασης της κλήσης από τον οικιακό χρήστη προς τον πάροχο. Παράλληλα, για να επιτευχθούν τα πενήντα έξι kbps πρέπει το δημόσιο δίκτυο να είναι ψηφιακό, ο πάροχος να συνδέεται σε αυτό ψηφιακά, η γραμμή από το τοπικό κέντρο του χρήστη να είναι ψηφιακά τερματισμένη μέχρι τους εξυπηρετητές του παρόχου και τα modem στα δύο άκρα να είναι συμβατά με τα πενήντα έξι k. Όπως σημειώνει το βιβλίο, αν κάποιος από τους παράγοντες αυτούς εκλείψει, η σύνδεση με modem V.90 δεν υπερβαίνει τα τριάντα τρία κόμμα έξι kbps και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 6 — Αλληλουχία σημάτων DTE-DCE στο RS232C
Ερώτηση: 6. Περιγράψτε την αλληλουχία των σημάτων στην επικοινωνία μεταξύ DTE και DCE, όταν συνδέονται χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο RS232C.
Απάντηση:
-
Η αλληλουχία (σελ. 149-150): όταν ο υπολογιστής τεθεί σε λειτουργία, τότε θέτει σε 1 το DTR (Data Terminal Ready pin 20) και όταν το DCE είναι έτοιμο, θέτει σε 1 το DSR (Data Set Ready pin 6). Στη συνέχεια όταν το modem ανιχνεύσει το φέρον σήμα από την τηλεφωνική γραμμή, θέτει σε 1 το CD (Carrier Detected pin8). Ο υπολογιστής, όταν πρέπει να μεταδώσει δεδομένα, θέτει σε 1 το RTS (Request to Send pin 4), και, τότε, το modem πρέπει να θέσει σε 1 το CTS (Clear to Send pin5). Τα δεδομένα μεταδίδονται στον ακροδέκτη 2 TD (Transmitted Data) και λαμβάνονται στον ακροδέκτη 3 RD (Received Data). Στον ακροδέκτη 7 είναι η κοινή επιστροφή SG (Signal Ground).
1. DTE → DTR = 1 (pin 20) ο υπολογιστής είναι σε λειτουργία 2. DCE → DSR = 1 (pin 6) το modem είναι έτοιμο 3. DCE → CD = 1 (pin 8) ανιχνεύθηκε φέρον από τη γραμμή 4. DTE → RTS = 1 (pin 4) αίτηση αποστολής 5. DCE → CTS = 1 (pin 5) ελεύθερο για αποστολή 6. δεδομένα: TD (pin 2) → / ← RD (pin 3) κοινή επιστροφή: SG (pin 7)Ο πίνακας των σημάτων (Σχήμα 5-4, σελ. 149) | Σήμα | Ακροδέκτης | Ελληνική ονομασία | Κατεύθυνση | |---|---|---|---| | Γείωση Προστασίας | 1 | | | | TD | 2 | Μετάδοση | DTE → DCE | | RD | 3 | Λήψη | DCE → DTE | | RTS | 4 | Αίτηση Αποστολής | DTE → DCE | | CTS | 5 | Ελεύθερο για Αποστολή | DCE → DTE | | DSR | 6 | Modem Έτοιμο | DCE → DTE | | SG | 7 | Κοινή Επιστροφή | | | CD | 8 | Φέρον Ανιχνεύθηκε | DCE → DTE | | DTR | 20 | Τερματικό Έτοιμο | DTE → DCE |
Οι τεχνικές προδιαγραφές (σελ. 149): To RS232C χρησιμοποιεί συνδετήρα (connector) D25. Η ηλεκτρική προδιαγραφή του RS232C είναι, ότι τάση μικρότερη από -3Volt είναι το δυαδικό 1, ενώ τάση μεγαλύτερη από 4Volt είναι το δυαδικό 0. To RS232C έχει περιορισμό στο μήκος του καλωδίου μεταξύ DTE - DCE τα 15 μέτρα. Η αδυναμία του (σελ. 150): To RS232C είναι μη προσαρμοσμένο κύκλωμα ευαίσθητο σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Η επισήμανση (σελ. 150): στο πρωτόκολλο RS232C περιγράφονται και άλλα σήματα, που όμως, δεν χρησιμοποιούνται πάντα.
Η θέση του στο μοντέλο OSI (σελ. 148): οι κανόνες που διέπουν τη μεταξύ τους σύνδεση, αποτελούν παράδειγμα πρωτοκόλλου του πρώτου επιπέδου, δηλαδή του φυσικού επιπέδου με βάση το μοντέλο OSI· τα πρωτόκολλα αυτά καθορίζουν με κάθε λεπτομέρεια τη μηχανική, ηλεκτρική, λειτουργική και διαδικαστική διασύνδεση.
Η σχέση RTS/CTS με τον έλεγχο ροής (σελ. 152): τα ίδια σήματα χρησιμοποιούνται και για έλεγχο ροής μέσω υλικού — το DTE ελέγχει τη ροή δεδομένων από το modem με την ενεργοποίηση ή μη του σήματος RTS, ενώ το modem ελέγχει τη ροή δεδομένων από το DTE με την ενεργοποίηση ή μη του σήματος CTS.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αλληλουχία των σημάτων είναι η εξής. Όταν ο υπολογιστής τεθεί σε λειτουργία, θέτει σε ένα το σήμα DTR, δηλαδή Data Terminal Ready, στον ακροδέκτη είκοσι. Όταν το modem είναι έτοιμο, θέτει σε ένα το DSR, δηλαδή Data Set Ready, στον ακροδέκτη έξι. Στη συνέχεια, όταν το modem ανιχνεύσει το φέρον σήμα από την τηλεφωνική γραμμή, θέτει σε ένα το CD, δηλαδή Carrier Detected, στον ακροδέκτη οκτώ. Όταν ο υπολογιστής πρέπει να μεταδώσει δεδομένα, θέτει σε ένα το RTS, δηλαδή Request to Send, στον ακροδέκτη τέσσερα, και τότε το modem πρέπει να θέσει σε ένα το CTS, δηλαδή Clear to Send, στον ακροδέκτη πέντε. Τα δεδομένα μεταδίδονται στον ακροδέκτη δύο, το TD, και λαμβάνονται στον ακροδέκτη τρία, το RD, ενώ στον ακροδέκτη επτά βρίσκεται η κοινή επιστροφή, το SG. Σημειώνεται ότι το RS232C χρησιμοποιεί συνδετήρα D25, ορίζει ως δυαδικό ένα την τάση μικρότερη από μείον τρία βολτ και ως δυαδικό μηδέν την τάση μεγαλύτερη από τέσσερα βολτ, και έχει περιορισμό στο μήκος του καλωδίου μεταξύ DTE και DCE τα δεκαπέντε μέτρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 7 — Τι ρυθμίζει ο έλεγχος ροής
Ερώτηση: 7. Τι ακριβώς ρυθμίζει ο έλεγχος ροής στην επικοινωνία δύο DTE's όταν αυτά συνδέονται μέσω τηλεφωνικής γραμμής με τη βοήθεια modems;
Απάντηση:
-
Ο ορισμός (σελ. 151): με τον όρο «έλεγχος ροής» αναφερόμαστε σε τεχνικές, που ρυθμίζουν το ρυθμό αποστολής των δεδομένων μεταξύ του DTE και του DCE, έτσι ώστε καμία συσκευή να μην δέχεται περισσότερα δεδομένα, από εκείνα στα οποία μπορεί να αντεπεξέλθει.
Τι ακριβώς ρυθμίζει: τον ρυθμό στο τοπικό σκέλος DTE ↔ DCE — όχι την ταχύτητα της τηλεφωνικής σύνδεσης μεταξύ των δύο modem.
[DTE] ──①── [DCE] ═══ γραμμή 33,6 kbps ═══ [DCE] ──①── [DTE] ↑ εδώ επεμβαίνει ο έλεγχος ροής (π.χ. 115 kbps)Και ρητά (σελ. 152): ο έλεγχος ροής μπορεί να υλοποιηθεί ξεχωριστά για επικοινωνία μεταξύ DTE - DCE και DCE - DTE.
Τι συμβαίνει χωρίς αυτόν (σελ. 151-152): όταν ο έλεγχος ροής είναι απενεργοποιημένος, τότε ο ρυθμός των δεδομένων από το τοπικό DTE προς το τοπικό DCE πρέπει να είναι ίσος ή μικρότερος από το ρυθμό σύνδεσης του τοπικού και του απομακρυσμένου modem. Επίσης, ο ρυθμός δεδομένων μεταξύ DCE πρέπει και στα δύο να είναι ο ίδιος.
Το παράδειγμα του βιβλίου (σελ. 152): ας πάρουμε το παράδειγμα επικοινωνίας δύο modem με ταχύτητα 33.6 Kbps. Επίσης, ας υποθέσουμε, ότι τα modem έχουν καταχωρητές (buffers) για προσωρινή αποθήκευση των δεδομένων που στέλνουν τα DTE, πριν αποσταλούν στην τηλεφωνική γραμμή. Εάν τα DTE που συνδέονται στα δύο modem αντίστοιχα, στέλνουν δεδομένα σε υψηλότερο ρυθμό, π.χ. 115 kbps και δεν έχουμε ενεργοποιήσει τον έλεγχο ροής, τότε η επικοινωνία μεταξύ DTE - DCE θα είναι δυνατή για πολύ μικρό χρονικό διάστημα μέχρι που να γεμίσουν οι καταχωρητές των modems. Μετά από ένα χρονικό διάστημα οι καταχωρητές θα υπερχειλίσουν, γιατί τα modems θα αποστέλλουν δεδομένα σε 33.6 Kbps, ενώ θα δέχονται από τα DTE δεδομένα σε πολύ υψηλότερους ρυθμούς.
DTE → 115 kbps → [buffer του modem] → 33,6 kbps → γραμμή ↑ γεμίζει και ΥΠΕΡΧΕΙΛΙΖΕΙ με έλεγχο ροής: το modem λέει «σταμάτα» πριν γεμίσει ο bufferΠότε έχει νόημα (σελ. 151): ο έλεγχος ροής έχει νόημα μόνο στην ασύγχρονη επικοινωνία ενώ στην σύγχρονη τα DTE αυτοσυγχρονίζονται.
Οι δύο μέθοδοι (σελ. 152): XON/XOFF και RTS/CTS. Η σχέση με τον έλεγχο λαθών (σελ. 153): ο έλεγχος ροής είναι προϋπόθεση — για να ενεργοποιηθούν τα V.42/V.42bis ή ΜΝΡ(1-5) πρέπει, μεταξύ άλλων, να έχουμε ενεργοποιήσει έλεγχο ροής.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο έλεγχος ροής ρυθμίζει τον ρυθμό αποστολής των δεδομένων μεταξύ του DTE και του DCE, έτσι ώστε καμία συσκευή να μη δέχεται περισσότερα δεδομένα από εκείνα στα οποία μπορεί να αντεπεξέλθει. Ρυθμίζει δηλαδή το τοπικό σκέλος της επικοινωνίας, ανάμεσα στον υπολογιστή και στο modem, και όχι την ταχύτητα της τηλεφωνικής σύνδεσης μεταξύ των δύο modem· μάλιστα μπορεί να υλοποιηθεί ξεχωριστά για την κατεύθυνση από το DTE προς το DCE και για την αντίστροφη. Η ανάγκη του φαίνεται από το παράδειγμα του βιβλίου: αν δύο modem συνδέονται στα τριάντα τρία κόμμα έξι kbps, ενώ τα DTE τους στέλνουν δεδομένα με εκατόν δεκαπέντε kbps και δεν έχει ενεργοποιηθεί έλεγχος ροής, οι καταχωρητές των modem θα γεμίσουν και σύντομα θα υπερχειλίσουν. Σημειώνεται τέλος ότι ο έλεγχος ροής έχει νόημα μόνο στην ασύγχρονη επικοινωνία, αφού στη σύγχρονη τα DTE αυτοσυγχρονίζονται.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 8 — Σε ποια μορφή επικοινωνίας έχει νόημα ο έλεγχος ροής
Ερώτηση: 8. Σε ποια μορφή επικοινωνίας έχει νόημα να ενεργοποιήσουμε έλεγχο ροής στα modems: α. στη σύγχρονη επικοινωνία β. στην ασύγχρονη επικοινωνία γ. και στις δύο παραπάνω περιπτώσεις
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: β. στην ασύγχρονη επικοινωνία.
Η τεκμηρίωση (σελ. 151): πρέπει, επίσης, να αναφέρουμε, ότι ο έλεγχος ροής έχει νόημα μόνο στην ασύγχρονη επικοινωνία ενώ στην σύγχρονη τα DTE αυτοσυγχρονίζονται.
ΣΥΓΧΡΟΝΗ: τα DTE αυτοσυγχρονίζονται → ο ρυθμός είναι εξ ορισμού κοινός ΑΣΥΓΧΡΟΝΗ: κάθε πλευρά στέλνει με τον δικό της ρυθμό → χρειάζεται ρύθμισηΓιατί στη σύγχρονη δεν χρειάζεται: όπως είδαμε στο κεφάλαιο 1 (σελ. 16), στη σύγχρονη υπηρεσία μεταδίδεται σειρά από bits με σταθερή καθυστέρηση και συγκεκριμένο ρυθμό μετάδοσης — άρα ο ρυθμός είναι προκαθορισμένος και κοινός, οπότε δεν μπορεί να προκύψει υπερχείλιση καταχωρητή.
Γιατί στην ασύγχρονη χρειάζεται (σελ. 152): το παράδειγμα του βιβλίου — εάν τα DTE… στέλνουν δεδομένα σε υψηλότερο ρυθμό, π.χ. 115 kbps και δεν έχουμε ενεργοποιήσει τον έλεγχο ροής, τότε… οι καταχωρητές θα υπερχειλίσουν, γιατί τα modems θα αποστέλλουν δεδομένα σε 33.6 Kbps, ενώ θα δέχονται από τα DTE δεδομένα σε πολύ υψηλότερους ρυθμούς.
Η συνέπεια για τα πρωτόκολλα ελέγχου λαθών (σελ. 153): οι προϋποθέσεις ενεργοποίησης των V.42/V.42bis ή ΜΝΡ(1-5) περιλαμβάνουν και τα δύο μαζί: | # | Προϋπόθεση | |---|---| | 1 | ασύγχρονος τύπος δεδομένων | | 2 | το ίδιο πρωτόκολλο να υποστηρίζεται και στα δύο άκρα της επικοινωνίας από τα modems | | 3 | να έχουμε ενεργοποιήσει έλεγχο ροής | Δηλαδή ο ασύγχρονος τύπος και ο έλεγχος ροής πηγαίνουν μαζί — κάτι που επιβεβαιώνει ότι ο έλεγχος ροής ανήκει στην ασύγχρονη επικοινωνία.
Ο ορισμός που το εξηγεί (σελ. 151): ο έλεγχος ροής αφορά τεχνικές που ρυθμίζουν το ρυθμό αποστολής των δεδομένων μεταξύ του DTE και του DCE, έτσι ώστε καμία συσκευή να μην δέχεται περισσότερα δεδομένα, από εκείνα στα οποία μπορεί να αντεπεξέλθει — πρόβλημα που γεννιέται μόνο όταν οι δύο πλευρές δεν είναι συγχρονισμένες.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή β, δηλαδή έχει νόημα μόνο στην ασύγχρονη επικοινωνία. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι ο έλεγχος ροής έχει νόημα μόνο στην ασύγχρονη επικοινωνία, ενώ στη σύγχρονη τα DTE αυτοσυγχρονίζονται. Ο λόγος είναι ότι στη σύγχρονη επικοινωνία ο ρυθμός μετάδοσης είναι προκαθορισμένος και κοινός και για τις δύο πλευρές, οπότε δεν μπορεί να προκύψει υπερχείλιση των καταχωρητών. Αντίθετα, στην ασύγχρονη επικοινωνία κάθε πλευρά στέλνει με τον δικό της ρυθμό, οπότε, όπως δείχνει το παράδειγμα του βιβλίου, ένα DTE που στέλνει με εκατόν δεκαπέντε kbps σε modem που μεταδίδει στη γραμμή με τριάντα τρία κόμμα έξι kbps θα γεμίσει και θα υπερχειλίσει τους καταχωρητές του. Χαρακτηριστικό είναι ότι στις προϋποθέσεις ενεργοποίησης των πρωτοκόλλων ελέγχου λαθών και συμπίεσης αναφέρονται μαζί ο ασύγχρονος τύπος δεδομένων και η ενεργοποίηση του ελέγχου ροής.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 9 — Οι δύο μέθοδοι ελέγχου ροής
Ερώτηση: 9. Με ποιο τρόπο γίνεται ο έλεγχος ροής στις δύο μεθόδους Xon/Xoff και RTS/CTS;
Απάντηση:
-
XON/XOFF (σελ. 152): η μέθοδος αυτή, είναι η πιο συνηθισμένη η οποία ονομάζεται επίσης, έλεγχος μέσω λογισμικού (software) ή εντός ζώνης (in-band) ή λογικός (logical) έλεγχος ροής. Στη μέθοδο αυτή η μετάδοση του χαρακτήρα ελέγχου ^S (stop) και ^R (start/restart) σταματά ή ξεκινά αντίστοιχα τη ροή των δεδομένων.
RTS/CTS (σελ. 152): η μέθοδος αυτή ονομάζεται, επίσης, έλεγχος μέσω υλικού (hardware) ή φυσικός (physical) ή εκτός ζώνης (out - band) έλεγχος ροής. To DTE ελέγχει τη ροή δεδομένων από το modem με την ενεργοποίηση ή μη του σήματος RTS (request to send), ενώ το modem ελέγχει τη ροή δεδομένων από το DTE με την ενεργοποίηση ή μη του σήματος CTS (clear to send). Η αλληλουχία των σημάτων RTS / CTS έχει περιγραφεί στην ανάλυση του RS-232C στην παράγραφο 5.1.2.
Συγκριτικά | | XON/XOFF | RTS/CTS | |---|---|---| | άλλες ονομασίες | έλεγχος μέσω λογισμικού (software) ή εντός ζώνης (in-band) ή λογικός (logical) | έλεγχος μέσω υλικού (hardware) ή φυσικός (physical) ή εκτός ζώνης (out - band) | | φορέας του σήματος ελέγχου | χαρακτήρες ελέγχου μέσα στη ροή δεδομένων | ξεχωριστές γραμμές του καλωδίου (ακροδέκτες 4 και 5) | | «σταμάτα» | ο χαρακτήρας ^S (stop) | απενεργοποίηση του RTS ή του CTS | | «συνέχισε» | ο χαρακτήρας ^R (start/restart) | ενεργοποίηση του RTS ή του CTS | | ποιος ελέγχει ποιον | και οι δύο, με χαρακτήρες | DTE → RTS ελέγχει τη ροή από το modem· DCE → CTS ελέγχει τη ροή από το DTE |
XON/XOFF (in-band): …δεδομένα… ^S …παύση… ^R …δεδομένα… RTS/CTS (out-band): δεδομένα ────────────────────────► RTS/CTS ──┐ ┌── (ξεχωριστές γραμμές)Η κρίσιμη προειδοποίηση (σελ. 152-153): πρέπει να επισημάνουμε, ότι, όταν χρησιμοποιούμε τα modems για μεταφορά δυαδικών (binary) αρχείων, δεν πρέπει να χρησιμοποιούμε τη μέθοδο ΧΟΝ/XOFF, γιατί οι χαρακτήρες ^S ή ^R μπορεί να είναι μέρος των δεδομένων και να παρερμηνευθούν από το modem ως χαρακτήρες ελέγχου ροής. → αυτό είναι ακριβώς το τίμημα του εντός ζώνης ελέγχου: ο χαρακτήρας ελέγχου ταξιδεύει στο ίδιο κανάλι με τα δεδομένα.
Ο κοινός σκοπός (σελ. 151): και οι δύο μέθοδοι ρυθμίζουν το ρυθμό αποστολής των δεδομένων μεταξύ του DTE και του DCE, έτσι ώστε καμία συσκευή να μην δέχεται περισσότερα δεδομένα, από εκείνα στα οποία μπορεί να αντεπεξέλθει.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η μέθοδος XON/XOFF είναι η πιο συνηθισμένη και ονομάζεται επίσης έλεγχος μέσω λογισμικού ή εντός ζώνης ή λογικός έλεγχος ροής. Σε αυτήν, η μετάδοση του χαρακτήρα ελέγχου control S σταματά τη ροή των δεδομένων και η μετάδοση του χαρακτήρα control R την ξεκινά ή την επανεκκινεί. Η μέθοδος RTS/CTS ονομάζεται έλεγχος μέσω υλικού ή φυσικός ή εκτός ζώνης έλεγχος ροής. Σε αυτήν το DTE ελέγχει τη ροή δεδομένων από το modem με την ενεργοποίηση ή μη του σήματος RTS, δηλαδή request to send, ενώ το modem ελέγχει τη ροή δεδομένων από το DTE με την ενεργοποίηση ή μη του σήματος CTS, δηλαδή clear to send· πρόκειται για τα ίδια σήματα που περιγράφηκαν στο πρωτόκολλο RS232C. Η ουσιαστική διαφορά τους είναι ότι στην πρώτη το σήμα ελέγχου ταξιδεύει μέσα στην ίδια τη ροή των δεδομένων, ενώ στη δεύτερη σε ξεχωριστές γραμμές του καλωδίου. Γι' αυτό, όπως επισημαίνει το βιβλίο, όταν χρησιμοποιούμε τα modems για μεταφορά δυαδικών αρχείων δεν πρέπει να χρησιμοποιούμε τη μέθοδο XON/XOFF, γιατί οι χαρακτήρες ελέγχου μπορεί να είναι μέρος των δεδομένων και να παρερμηνευθούν.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 10 — Έλεγχος λαθών και συμπίεση δεδομένων
Ερώτηση: 10. Τι εννοούμε με τους όρους έλεγχος λαθών και συμπίεση δεδομένων;
Απάντηση:
-
Έλεγχος λαθών (σελ. 153): έλεγχος λαθών είναι η διαδικασία, με την οποία εντοπίζονται αλλοιωμένα δεδομένα (bits) και απαιτείται η επανεκπομπή τους. Η αιτία των λαθών (σελ. 153): τα λάθη δημιουργούνται από γραμμές (συνδέσεις) κακής ποιότητας ή από προβλήματα των συσκευών DTE και DCE.
Συμπίεση δεδομένων (σελ. 153): συμπίεση δεδομένων είναι η διαδικασία, με την οποία μειώνουμε τα bits των δεδομένων στα απολύτως απαραίτητα, έχοντας όμως διατηρήσει τη δυνατότητα ανάκτησης του συνόλου της αρχικής πληροφορίας. Τα οφέλη (σελ. 153): με τη συμπίεση επιτυγχάνουμε μικρότερο μέγεθος αρχείων και, επομένως, μικρότερες αποθηκευτικές απαιτήσεις, καθώς επίσης επίτευξη υψηλότερου ρυθμού μετάδοσης πραγματικής πληροφορίας.
Τα πρωτόκολλα (σελ. 153) | Σκοπός | Πρωτόκολλα | |---|---| | έλεγχος λαθών | V.42 και ΜΝΡ (Microcom Networking Protocol) τάξης (class) 1 έως 5 | | έλεγχος λαθών και συμπίεση δεδομένων | V.42 bis και ΜΝΡ class 5 | Η σύσταση του βιβλίου (σελ. 154): από τα παραπάνω πρωτόκολλα είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούμε τα V.42/V.42bis και ως εναλλακτική λύση το ΜΝΡ(1-5).
Η θέση τους στο μοντέλο OSI (σελ. 154): μπορούμε να εντάξουμε τα πρωτόκολλα, που αναφέρονται σε αυτή την παράγραφο, στο δεύτερο επίπεδο του μοντέλου OSI. Τα V42 / V.42bis ονομάζονται επίσης, Πρωτόκολλα Ελέγχου Πρόσβασης της Γραμμής για modem (Link Access Protocol for Modem, LAPM).
Η γενική διαπίστωση (σελ. 153): υπάρχουν αρκετοί αλγόριθμοι και μαθηματικά μοντέλα που περιγράφουν τρόπους υλοποίησης του έλεγχου λαθών και της συμπίεσης δεδομένων. Μερικοί από τους αλγόριθμους έχουν τυποποιηθεί με τη μορφή πρωτοκόλλων.
Η σχέση των δύο εννοιών
έλεγχος λαθών → ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑ (εντοπισμός + επανεκπομπή) συμπίεση δεδομένων → ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑ (λιγότερα bits για την ίδια πληροφορία)Η κοινή προϋπόθεση ενεργοποίησης (σελ. 153): ασύγχρονος τύπος δεδομένων· το ίδιο πρωτόκολλο να υποστηρίζεται και στα δύο άκρα της επικοινωνίας από τα modems· να έχουμε ενεργοποιήσει έλεγχο ροής.
Η παγίδα των ήδη συμπιεσμένων αρχείων (σελ. 154): εάν τα δεδομένα, που πρόκειται να μεταδώσουμε, είναι ήδη συμπιεσμένα (π.χ. αρχεία με format .ZIP ή .SIT) και έχουμε ενεργοποιήσει συμπίεση δεδομένων στο modem, τότε μπορεί να επιβραδύνουμε τη μετάδοσή τους.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Έλεγχος λαθών είναι η διαδικασία με την οποία εντοπίζονται αλλοιωμένα δεδομένα, δηλαδή bits, και απαιτείται η επανεκπομπή τους· τα λάθη δημιουργούνται από γραμμές κακής ποιότητας ή από προβλήματα των ίδιων των συσκευών DTE και DCE. Συμπίεση δεδομένων είναι η διαδικασία με την οποία μειώνουμε τα bits των δεδομένων στα απολύτως απαραίτητα, διατηρώντας όμως τη δυνατότητα ανάκτησης του συνόλου της αρχικής πληροφορίας· με τη συμπίεση επιτυγχάνουμε μικρότερο μέγεθος αρχείων και άρα μικρότερες αποθηκευτικές απαιτήσεις, καθώς και υψηλότερο ρυθμό μετάδοσης πραγματικής πληροφορίας. Τα πιο συνηθισμένα πρωτόκολλα για τον έλεγχο λαθών είναι το V.42 και το MNP τάξης ένα έως πέντε, ενώ για έλεγχο λαθών και συμπίεση μαζί τα πιο διαδεδομένα είναι το V.42bis και το MNP class πέντε. Το βιβλίο συνιστά να προτιμώνται τα V.42 και V.42bis, με εναλλακτική λύση το MNP. Τα πρωτόκολλα αυτά εντάσσονται στο δεύτερο επίπεδο του μοντέλου OSI και τα V.42 και V.42bis ονομάζονται επίσης πρωτόκολλα ελέγχου πρόσβασης της γραμμής για modem.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 11 — Προϋποθέσεις ενεργοποίησης V.42/V.42bis ή MNP
Ερώτηση: 11. Ποιες είναι οι απαραίτητες προϋποθέσεις για την ενεργοποίηση των πρωτοκόλλων V.42/V.42bis ή ΜΝΡ(1-5);
Απάντηση:
-
Οι τρεις προϋποθέσεις (σελ. 153): για να ενεργοποιηθούν τα πρωτόκολλα V.42/V.42bis ή ΜΝΡ(1-5) πρέπει να ισχύει: | # | Προϋπόθεση (αυτολεξεί) | |---|---| | 1 | ασύγχρονος τύπος δεδομένων | | 2 | το ίδιο πρωτόκολλο να υποστηρίζεται και στα δύο άκρα της επικοινωνίας από τα modems | | 3 | να έχουμε ενεργοποιήσει έλεγχο ροής |
Γιατί καθεμιά | Προϋπόθεση | Γιατί απαιτείται | |---|---| | ασύγχρονος τύπος δεδομένων | επειδή και ο έλεγχος ροής, τον οποίο προϋποθέτουν, έχει νόημα μόνο στην ασύγχρονη επικοινωνία ενώ στην σύγχρονη τα DTE αυτοσυγχρονίζονται (σελ. 151) | | ίδιο πρωτόκολλο στα δύο άκρα | ο έλεγχος λαθών και η συμπίεση απαιτούν συμφωνημένη κωδικοποίηση — το ένα άκρο συμπιέζει, το άλλο πρέπει να αποσυμπιέσει με τον ίδιο αλγόριθμο | | ενεργοποιημένος έλεγχος ροής | επειδή η συμπίεση αλλάζει τον πραγματικό ρυθμό δεδομένων μεταξύ DTE και DCE, χρειάζεται μηχανισμός που ρυθμίζει το ρυθμό αποστολής… έτσι ώστε καμία συσκευή να μην δέχεται περισσότερα δεδομένα, από εκείνα στα οποία μπορεί να αντεπεξέλθει (σελ. 151) |
Τα πρωτόκολλα (σελ. 153) | Σκοπός | Πρωτόκολλα | |---|---| | έλεγχος λαθών | V.42, ΜΝΡ class 1 έως 5 | | έλεγχος λαθών + συμπίεση | V.42 bis, ΜΝΡ class 5 |
Η προτίμηση (σελ. 154): από τα παραπάνω πρωτόκολλα είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούμε τα V.42/V.42bis και ως εναλλακτική λύση το ΜΝΡ(1-5). Η ονομασία (σελ. 154): τα V42 / V.42bis ονομάζονται επίσης, Πρωτόκολλα Ελέγχου Πρόσβασης της Γραμμής για modem (Link Access Protocol for Modem, LAPM).
Πώς ρυθμίζονται στην πράξη (σελ. 155): οι διάφορες δυνατότητες για έλεγχο ροής ή λαθών ή συμπίεσης δεδομένων είναι χαρακτηριστικά παραδείγματα, που συνήθως μας αναγκάζουν να χρησιμοποιήσουμε τις AT εντολές, προκειμένου να ρυθμίσουμε τη λειτουργία του modem, όπως εμείς επιθυμούμε.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι απαραίτητες προϋποθέσεις είναι τρεις. Πρώτον, τα δεδομένα να είναι ασύγχρονου τύπου. Δεύτερον, το ίδιο πρωτόκολλο να υποστηρίζεται και στα δύο άκρα της επικοινωνίας από τα modems. Και τρίτον, να έχουμε ενεργοποιήσει έλεγχο ροής. Οι προϋποθέσεις αυτές συνδέονται μεταξύ τους: ο ασύγχρονος τύπος δεδομένων απαιτείται επειδή και ο ίδιος ο έλεγχος ροής έχει νόημα μόνο στην ασύγχρονη επικοινωνία, η υποστήριξη του ίδιου πρωτοκόλλου και στα δύο άκρα απαιτείται επειδή ό,τι συμπιέζει ή κωδικοποιεί το ένα άκρο πρέπει να αποσυμπιέσει και να αποκωδικοποιήσει με τον ίδιο αλγόριθμο το άλλο, και ο έλεγχος ροής απαιτείται επειδή η συμπίεση μεταβάλλει τον πραγματικό ρυθμό δεδομένων μεταξύ DTE και DCE. Υπενθυμίζεται ότι το βιβλίο συνιστά να προτιμώνται τα V.42 και V.42bis, με εναλλακτική λύση το MNP από ένα έως πέντε, και ότι η ρύθμιση όλων αυτών γίνεται στην πράξη με τις εντολές AT.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 12 — Ποιο πρωτόκολλο δεν καθυστερεί ήδη συμπιεσμένα δεδομένα
Ερώτηση: 12. Ποιο πρωτόκολλο δεν θα επιφέρει επιπρόσθετη καθυστέρηση στη μετάδοση ήδη συμπιεσμένων δεδομένων από το DTE : α. V.42bis β. ΜΝΡ
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: α. V.42bis.
Η τεκμηρίωση (σελ. 154): εάν τα δεδομένα, που πρόκειται να μεταδώσουμε, είναι ήδη συμπιεσμένα (π.χ. αρχεία με format .ZIP ή .SIT) και έχουμε ενεργοποιήσει συμπίεση δεδομένων στο modem, τότε μπορεί να επιβραδύνουμε τη μετάδοσή τους. Η καθυστέρηση θα συμβεί, κυρίως, εάν το modem χρησιμοποιεί ΜΝΡ5, γιατί θα ξαναπροσπαθήσει να τα συμπιέσει, ενώ το πρωτόκολλο V42bis θα δει, ότι τα δεδομένα είναι ήδη συμπιεσμένα και δεν θα προσπαθήσει την περαιτέρω συμπίεσή τους.
ήδη συμπιεσμένο αρχείο (.ZIP, .SIT) ├─ MNP5 → ξαναπροσπαθεί να συμπιέσει → ΧΑΜΕΝΟΣ χρόνος → καθυστέρηση └─ V.42bis → ΑΝΙΧΝΕΥΕΙ ότι είναι συμπιεσμένο → δεν συμπιέζει → χωρίς καθυστέρησηΗ ουσιαστική διαφορά: το V.42bis διαθέτει μηχανισμό που αναγνωρίζει πότε η συμπίεση δεν αποδίδει και τη παρακάμπτει, ενώ το MNP5 εφαρμόζει τον αλγόριθμο ανεξαιρέτως.
Γιατί η επαναληπτική συμπίεση δεν ωφελεί: ένα ήδη συμπιεσμένο αρχείο έχει, εξ ορισμού, μειωμένα τα bits των δεδομένων στα απολύτως απαραίτητα (σελ. 153) — άρα δεύτερη συμπίεση δεν μειώνει το μέγεθος, αλλά καταναλώνει χρόνο επεξεργασίας.
Τα πρωτόκολλα συμπίεσης (σελ. 153): για έλεγχο λαθών και συμπίεση δεδομένων τα πιο διαδεδομένα πρωτόκολλα είναι: V.42 bis, ΜΝΡ class 5. Η σύσταση του βιβλίου (σελ. 154): από τα παραπάνω πρωτόκολλα είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούμε τα V.42/V.42bis και ως εναλλακτική λύση το ΜΝΡ(1-5) — και η συμπεριφορά στα ήδη συμπιεσμένα δεδομένα είναι ένας από τους λόγους αυτής της προτίμησης.
Ο σκοπός της συμπίεσης (σελ. 153): με τη συμπίεση επιτυγχάνουμε μικρότερο μέγεθος αρχείων και, επομένως, μικρότερες αποθηκευτικές απαιτήσεις, καθώς επίσης επίτευξη υψηλότερου ρυθμού μετάδοσης πραγματικής πληροφορίας — όφελος που εκμηδενίζεται όταν τα δεδομένα είναι ήδη συμπιεσμένα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή α, δηλαδή το V.42bis. Το βιβλίο αναφέρει ότι, αν τα δεδομένα που πρόκειται να μεταδώσουμε είναι ήδη συμπιεσμένα, για παράδειγμα αρχεία μορφής ZIP ή SIT, και έχουμε ενεργοποιήσει συμπίεση δεδομένων στο modem, μπορεί να επιβραδύνουμε τη μετάδοσή τους. Η καθυστέρηση αυτή θα συμβεί κυρίως αν το modem χρησιμοποιεί MNP5, γιατί θα ξαναπροσπαθήσει να τα συμπιέσει, ενώ το πρωτόκολλο V.42bis θα διαπιστώσει ότι τα δεδομένα είναι ήδη συμπιεσμένα και δεν θα επιχειρήσει περαιτέρω συμπίεση. Η ουσιαστική διαφορά είναι δηλαδή ότι το V.42bis διαθέτει μηχανισμό που αναγνωρίζει πότε η συμπίεση δεν αποδίδει και την παρακάμπτει, ενώ το MNP5 εφαρμόζει τον αλγόριθμο ανεξαιρέτως, καταναλώνοντας χρόνο επεξεργασίας χωρίς κανένα όφελος. Αυτός είναι και ένας από τους λόγους για τους οποίους το βιβλίο συνιστά να προτιμώνται τα V.42 και V.42bis.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 13 — Σε τι χρειάζονται οι εντολές AT
Ερώτηση: 13. Σε τι χρειάζονται οι εντολές AT;
Απάντηση:
-
Ο ρόλος τους (σελ. 154): για τη ρύθμιση των διαφόρων παραμέτρων της επικοινωνίας χρήστη με DTE μέσω modem χρησιμοποιούμε τις εντολές AT. Οι εντολές AT είναι, ουσιαστικά, η γλώσσα, που καταλαβαίνει το modem. Πώς δίνονται (σελ. 154): ο χρήστης μπορεί να δώσει τις εντολές AT κάνοντας χρήση προγραμμάτων, όπως το Hyperlink ή Terminal των Windows.
Τι μπορούμε να κάνουμε με αυτές (σελ. 154-155) | # | Δυνατότητα | |---|---| | 1 | ο χρήστης μπορεί να παραμετροποιήσει το modem, μεταβάλλοντας τις τιμές στους S καταχωρητές του | | 2 | μπορούμε, επίσης, να αποθηκεύσουμε αριθμούς τηλεφώνων στις μνήμες, που συνήθως μας παρέχουν τα modem | | 3 | και να ξεκινήσουμε κλήση |
Οι S καταχωρητές (σελ. 154): στους S καταχωρητές είναι προτοποθετημένες από τον κατασκευαστή του modem κάποιες τιμές, που αφορούν τις προτυποποιημένες ρυθμίσεις (default configuration) του modem. Αλλάζοντας με τις AT εντολές τις αρχικά ρυθμισμένες τιμές των S καταχωρητών, τροποποιούμε, ουσιαστικά, την λειτουργική συμπεριφορά του modem. Πού τεκμηριώνονται (σελ. 154): οι επιτρεπόμενες τιμές των S καταχωρητών, η λειτουργική τους σημασία καθώς και η σωστή σύνταξη των AT εντολών περιγράφονται αναλυτικά στα τεχνικά εγχειρίδια που συνοδεύουν τα modems των κατασκευαστών τους.
Η συμβατότητα (σελ. 154-155): γενικά, οι AT εντολές είναι συμβατές με άλλα modem διαφορετικού κατασκευαστή όσον αφορά τις βασικές λειτουργίες του modem. Συνήθως, οι κατασκευαστές των modems προσθέτουν σε αυτά και άλλες δυνατότητες και τις υλοποιούν με δικά τους πρωτόκολλα. Έτσι, modems διαφορετικών κατασκευαστών με ανάλογες επιπρόσθετες δυνατότητες από αυτές, που περιγράφουν οι διάφορες συστάσεις, μπορεί να μη συνεργάζονται σωστά μεταξύ τους μόνο όμως για τις επιπρόσθετες υπηρεσίες, που διαθέτουν.
Το τυπικό παράδειγμα χρήσης (σελ. 155): οι διάφορες δυνατότητες για έλεγχο ροής ή λαθών ή συμπίεσης δεδομένων είναι χαρακτηριστικά παραδείγματα, που συνήθως μας αναγκάζουν να χρησιμοποιήσουμε τις AT εντολές, προκειμένου να ρυθμίσουμε τη λειτουργία του modem, όπως εμείς επιθυμούμε.
AT εντολές → τιμές των S καταχωρητών → λειτουργική συμπεριφορά του modem ├─ έλεγχος ροής (XON/XOFF ή RTS/CTS) ├─ έλεγχος λαθών (V.42 / MNP) ├─ συμπίεση δεδομένων (V.42bis / MNP5) ├─ αποθήκευση αριθμών τηλεφώνου └─ έναρξη κλήσης
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι εντολές AT χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση των διαφόρων παραμέτρων της επικοινωνίας του χρήστη με το DTE μέσω modem· είναι ουσιαστικά η γλώσσα που καταλαβαίνει το modem. Ο χρήστης μπορεί να τις δώσει με προγράμματα όπως το Hyperlink ή το Terminal των Windows. Με τις εντολές AT μπορεί να παραμετροποιήσει το modem, μεταβάλλοντας τις τιμές στους S καταχωρητές του, στους οποίους ο κατασκευαστής έχει προτοποθετήσει τις προτυποποιημένες ρυθμίσεις· αλλάζοντας τις τιμές αυτές τροποποιείται η λειτουργική συμπεριφορά του modem. Μπορεί επίσης να αποθηκεύσει αριθμούς τηλεφώνων στις μνήμες που παρέχουν τα modem και να ξεκινήσει κλήση. Οι επιτρεπόμενες τιμές των S καταχωρητών και η σωστή σύνταξη των εντολών περιγράφονται στα τεχνικά εγχειρίδια των κατασκευαστών. Γενικά οι εντολές AT είναι συμβατές μεταξύ modem διαφορετικών κατασκευαστών ως προς τις βασικές λειτουργίες. Χαρακτηριστικά παραδείγματα που μας αναγκάζουν να τις χρησιμοποιήσουμε είναι οι ρυθμίσεις για τον έλεγχο ροής, τον έλεγχο λαθών και τη συμπίεση δεδομένων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 14 — Ο ρόλος των καρτών δικτύου (NIC)
Ερώτηση: 14. Ποιος είναι ο κύριος ρόλος των καρτών δικτύου (NIC);
Απάντηση:
-
Ο ρόλος (σελ. 155): οι κάρτες δικτύου χρησιμοποιούνται για να συνδέσουν DTE, συνήθως PC, στο δίκτυο. Οι κάρτες δικτύου παρέχουν τη φυσική σύνδεση μεταξύ του καλωδίου του δικτύου και του εσωτερικού διαδρόμου (bus) του υπολογιστή. Οι κάρτες δικτύων μετατρέπουν τα καθαρά bits του υπολογιστή, σε πληροφορία συμβατή με τα ηλεκτρικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου του δικτύου.
[εσωτερικό bus του Η/Υ] ──► [NIC] ──► [καλώδιο δικτύου] καθαρά bits μετατροπή σήματα συμβατά με το πρωτόκολλο του δικτύουΤα τρία σκέλη του ρόλου | # | Λειτουργία | |---|---| | 1 | συνδέουν DTE, συνήθως PC, στο δίκτυο | | 2 | παρέχουν τη φυσική σύνδεση μεταξύ του καλωδίου του δικτύου και του εσωτερικού διαδρόμου (bus) του υπολογιστή | | 3 | μετατρέπουν τα καθαρά bits του υπολογιστή, σε πληροφορία συμβατή με τα ηλεκτρικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου του δικτύου |
Οι αρχιτεκτονικές (σελ. 155): υπάρχουν αρκετές αρχιτεκτονικές εσωτερικών διαδρόμων στους υπολογιστές και για το λόγο αυτό υπάρχουν και αρκετές υλοποιήσεις καρτών δικτύων. Αυτή τη στιγμή, η πιο διαδεδομένη αρχιτεκτονική bus για PC γενιάς «486/Pentium» είναι η «ΡCI». Η αρχιτεκτονική «ISA» ήταν πολύ διαδεδομένη σε PC γενιάς «386». Οι εκδόσεις (σελ. 155-156): οι τρεις βασικές εκδόσεις των καρτών δικτύου, που συναντώνται σήμερα είναι, των 8 bits, 16 bits και 32 bits. Με όσα περισσότερα bits συνδέεται μια κάρτα δικτύου στο εσωτερικό bus του υπολογιστή, τόσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος, αλλά και η ταχύτητα των δεδομένων, που μπορούν να μεταδοθούν στο καλώδιο δικτύου.
Η ποικιλία (σελ. 156): υπάρχουν κάρτες δικτύου για να καλύψουν πλέον όλα τα πρότυπα των δικτύων παρέχοντας φυσικά και τον αντίστοιχο συνδετήρα για πρόσβαση στο φυσικό μέσο. Για παράδειγμα, εύκολα μπορεί κάποιος να προμηθευτεί κάρτες για όλες τις μορφές του Ethernet ακόμα και το καινούργιο Gigabit Ethernet, FDDI, Token-Ring κ.λ.π. Οι κάρτες αυτόματης αναγνώρισης (σελ. 156): πολύ συνηθισμένες, σήμερα, είναι οι κάρτες «10/100 autosense» δηλαδή οι κάρτες που αντιλαμβάνονται εάν το μέσο, που συνδέονται, είναι για ταχύτητες 10Mbps ή 100Mbps και αναλόγως προσαρμόζουν τη λειτουργία τους.
Το λογισμικό (σελ. 156): οι κάρτες δικτύου συνοδεύονται επίσης με κάποιο λογισμικό (driver), που απαιτείται να εγκατασταθεί στον υπολογιστή, προκειμένου το λειτουργικό σύστημα του υπολογιστή να μπορέσει να αναγνωρίσει την κάρτα και να συνεργαστεί με αυτήν. Όπως είναι φυσικό, υπάρχει διαφορετικό λογισμικό της κάρτας για κάθε διαφορετικό λειτουργικό σύστημα. Plug-n-Play (σελ. 156): σήμερα, οι περισσότερες κάρτες δικτύου είναι συμβατές με το σύστημα Plug-n-Play (PnP). Τα συστήματα ΡnΡ αναγνωρίζουν μόνα τους την εγκατάσταση νέου υλικού στον υπολογιστή και αυτόματα διαλέγουν το κατάλληλο λογισμικό και προβαίνουν στις απαραίτητες ρυθμίσεις.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο κύριος ρόλος των καρτών δικτύου είναι να συνδέουν τα DTE, συνήθως προσωπικούς υπολογιστές, στο δίκτυο. Παρέχουν δηλαδή τη φυσική σύνδεση μεταξύ του καλωδίου του δικτύου και του εσωτερικού διαδρόμου του υπολογιστή, ενώ ταυτόχρονα μετατρέπουν τα καθαρά bits του υπολογιστή σε πληροφορία συμβατή με τα ηλεκτρικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου του δικτύου. Επειδή υπάρχουν αρκετές αρχιτεκτονικές εσωτερικών διαδρόμων, υπάρχουν και αντίστοιχα πολλές υλοποιήσεις καρτών, με τις τρεις βασικές εκδόσεις να είναι των οκτώ, δεκαέξι και τριάντα δύο bits· όσο περισσότερα bits συνδέεται η κάρτα στο εσωτερικό bus, τόσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος και η ταχύτητα των δεδομένων που μπορούν να μεταδοθούν. Υπάρχουν κάρτες για όλα τα πρότυπα δικτύων, με τον αντίστοιχο συνδετήρα, ενώ πολύ συνηθισμένες σήμερα είναι οι κάρτες αυτόματης αναγνώρισης δέκα προς εκατό. Κάθε κάρτα συνοδεύεται επίσης από λογισμικό οδήγησης, διαφορετικό για κάθε λειτουργικό σύστημα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 15 — Ο ρόλος του hub σε τοπικό δίκτυο
Ερώτηση: 15. Ποιος ο ρόλος του hub σε τοπικό δίκτυο;
Απάντηση:
-
Το hub ως επαναλήπτης (σελ. 158): στα σύγχρονα δίκτυα, η πιο διαδεδομένη μορφή επαναλήπτη είναι το hub. Το hub χρησιμοποιείται για να ενώσει δύο ή περισσότερα καλώδια τύπου Ethernet των συστάσεων 1Base5, 10BaseT, 10BaseFL, 100BaseTX και 100BaseFx καθώς και του Gigabit Ethernet. Με το hub υλοποιούμε τοπολογία εσωτερικού δικτύου τύπου αστέρα. Η λειτουργία (σελ. 158): To hub παρέχει ηλεκτρική ενίσχυση στο σήμα, που έρχεται από τμήμα δικτύου Ethernet και, ταυτόχρονα, το επαναλαμβάνει (το στέλνει) σε όλες τις πόρτες του hub.
▢ ▢ ▢ ╲ │ ╱ [ HUB ] ← ενισχύει και επαναλαμβάνει σε ΟΛΕΣ τις πόρτες ╱ │ ╲ ▢ ▢ ▢Η επέκταση της απόστασης (σελ. 158): σε ένα hub με πολλές πόρτες μπορούμε να συνδέσουμε στη μία πόρτα ένα υπολογιστή και σε κάποια άλλη πόρτα, άλλο υπολογιστή ή άλλο hub. Με τον τρόπο αυτό, το σήμα αφού έχει ενισχυθεί μέσα στο hub, μπορεί να συνεχίσει τη διαδρομή του στα υπόλοιπα τμήματα δικτύου, που συνδέονται στο hub, αυξάνοντας, ουσιαστικά, τη διαδρομή, που μπορεί να διανύσει το σήμα στο διπλάσιο ή και περισσότερο, εάν παρεμβάλλουμε και άλλα hub.
Ο γενικός ρόλος του επαναλήπτη (σελ. 157): η κύρια λειτουργική διαδικασία επαναλήπτη είναι να αναζωογονεί τα σήματα που κυκλοφορούν μέσα σε καλώδιο, προκειμένου να συνεχισθεί η μετάδοσή τους μέχρι τον προορισμό τους· η λειτουργία τους εντάσσεται στο πρώτο επίπεδο του μοντέλου OSI. Πότε τους χρειαζόμαστε (σελ. 157): εάν οι αποστάσεις των σημείων, που θέλουμε να ενώσουμε, υπερβαίνουν τις επιτρεπόμενες τιμές, που καθορίζει το πρωτόκολλο, τότε, κάνουμε χρήση των επαναληπτών, αναζωογονώντας τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των σημάτων, δηλαδή, ουσιαστικά, αντιγράφουμε τα bits ανάμεσα στα δύο τμήματα των καλωδίων, που συνδέει ο επαναλήπτης.
Η βασική Επισήμανση (σελ. 158): όταν υλοποιούμε εσωτερικό δίκτυο με hubs, όλοι οι σταθμοί, που συνδέονται με τα hub's, μοιράζονται το ethernet (shared ethernet) και δημιουργούν, ουσιαστικά, κοινό πεδίο συγκρούσεων (collision domain). Ουσιαστικά, παίρνουν όλοι οι σταθμοί ποσοστό εύρους από το συνολικό εύρος του υλοποιημένου δικτύου.
Ο περιορισμός — ο κανόνας 5-4-3 (σελ. 159): υπάρχουν περιορισμοί για τον αριθμό των επαναληπτών, που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε. Οι περιορισμοί αυτοί υπάρχουν κυρίως, για την καθυστέρηση, που εισάγουν οι επαναλήπτες στη μετάδοση του σήματος… υπάρχει ο κανόνας «5-4-3», που μας καθορίζει, ότι ένα πεδίο συγκρούσεων (collision domain), μπορεί να αποτελείται από 5 τμήματα (segment), να έχει μόνο 4 επαναλήπτες και από τα 5 τμήματα μόνο τα 3 να έχουν συνδεδεμένους σταθμούς εργασίας.
Η αντίθεση με το switch (Επισήμανση, σελ. 173): το κύριο χαρακτηριστικό του μεταγωγέα είναι, ότι κάθε πόρτα του προσφέρει καθορισμένο εύρος ζώνης, σε αντίθεση με το hub, όπου όλες οι συσκευές, που συνδέονται σε αυτό μοιράζονται το εύρος ζώνης του μέσου (shared ethernet).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το hub είναι η πιο διαδεδομένη μορφή επαναλήπτη στα σύγχρονα δίκτυα και ο ρόλος του είναι διπλός. Αφενός ενώνει δύο ή περισσότερα καλώδια τύπου Ethernet, υλοποιώντας τοπολογία εσωτερικού δικτύου τύπου αστέρα, και αφετέρου παρέχει ηλεκτρική ενίσχυση στο σήμα που έρχεται από κάποιο τμήμα δικτύου και ταυτόχρονα το επαναλαμβάνει, δηλαδή το στέλνει, σε όλες τις πόρτες του. Έτσι, αφού το σήμα ενισχυθεί μέσα στο hub, μπορεί να συνεχίσει τη διαδρομή του στα υπόλοιπα τμήματα του δικτύου, αυξάνοντας ουσιαστικά στο διπλάσιο ή και περισσότερο την απόσταση που μπορεί να διανύσει. Πρέπει όμως να τονιστεί ότι, όταν υλοποιούμε εσωτερικό δίκτυο με hubs, όλοι οι σταθμοί μοιράζονται το ethernet και δημιουργούν κοινό πεδίο συγκρούσεων, οπότε ο καθένας παίρνει μόνο ποσοστό από το συνολικό εύρος ζώνης του δικτύου. Υπάρχει επίσης περιορισμός στον αριθμό των επαναληπτών, ο γνωστός κανόνας πέντε-τέσσερα-τρία, λόγω της καθυστέρησης που εισάγουν στη μετάδοση του σήματος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 16 — Τοπολογία με διασυνδεδεμένα hub και πεδία συγκρούσεων
Ερώτηση: 16. Τοπολογία δικτύου, που αποτελείται από μερικά hub διασυνδεδεμένα μεταξύ τους, δημιουργεί: α. κοινό πεδίο συγκρούσεων β. ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων ανά hub γ. δεν δημιουργεί κανένα κοινό πεδίο συγκρούσεων
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: α. κοινό πεδίο συγκρούσεων.
Η τεκμηρίωση (Επισήμανση, σελ. 158): όταν υλοποιούμε εσωτερικό δίκτυο με hubs, όλοι οι σταθμοί, που συνδέονται με τα hub's, μοιράζονται το ethernet (shared ethernet) και δημιουργούν, ουσιαστικά, κοινό πεδίο συγκρούσεων (collision domain). Ουσιαστικά, παίρνουν όλοι οι σταθμοί ποσοστό εύρους από το συνολικό εύρος του υλοποιημένου δικτύου.
Ο λόγος (σελ. 158): το hub παρέχει ηλεκτρική ενίσχυση στο σήμα… και, ταυτόχρονα, το επαναλαμβάνει (το στέλνει) σε όλες τις πόρτες του hub — άρα το σήμα ενός σταθμού φτάνει σε όλους, ακόμη και μέσα από αλυσιδωτά hub.
▢ ▢ ▢ ▢ ▢ ▢ ╲│ ╲│ ╲│ [HUB]──────[HUB]───────[HUB] ΕΝΑ κοινό πεδίο συγκρούσεων για ΟΛΟΥΣΗ συνέπεια στην απόδοση: όλοι οι σταθμοί μοιράζονται το ίδιο εύρος ζώνης και ανταγωνίζονται με CSMA/CD· όσο περισσότεροι, τόσο περισσότερες συγκρούσεις.
Ο περιορισμός που προκύπτει — ο κανόνας 5-4-3 (σελ. 159): ένα πεδίο συγκρούσεων (collision domain), μπορεί να αποτελείται από 5 τμήματα (segment), να έχει μόνο 4 επαναλήπτες και από τα 5 τμήματα μόνο τα 3 να έχουν συνδεδεμένους σταθμούς εργασίας. Η αιτία του κανόνα (σελ. 159): οι περιορισμοί αυτοί υπάρχουν κυρίως, για την καθυστέρηση, που εισάγουν οι επαναλήπτες στη μετάδοση του σήματος. Έτσι, για παράδειγμα στο πρωτόκολλο Ethernet θεωρείται, ότι για να μεταδοθεί το σήμα χρειάζεται περίπου 50 ms.
Ποιες συσκευές σπάνε το πεδίο συγκρούσεων | Συσκευή | Πεδία συγκρούσεων | |---|---| | hub | κοινό για όλους τους σταθμούς (σελ. 158) | | γέφυρα | ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων (collision domains), όταν αυτή συνδέει ίδια πρωτόκολλα πρόσβασης στο φυσικό μέσο (σελ. 162) | | switch | κάθε πόρτα του switch, όπως και στις γέφυρες αποτελεί ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων (σελ. 173) |
Το πρόσθετο κέρδος της γέφυρας (σελ. 162): με τη μεσολάβηση γέφυρας επανακινούνται οι κανόνες ως προς την απόσταση του φυσικού μέσου και τον αριθμό των ενδιάμεσων επαναληπτών (π.χ. ο κανόνας 5-4-3).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή α, δηλαδή δημιουργείται κοινό πεδίο συγκρούσεων. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι, όταν υλοποιούμε εσωτερικό δίκτυο με hubs, όλοι οι σταθμοί που συνδέονται σε αυτά μοιράζονται το ethernet και δημιουργούν ουσιαστικά κοινό πεδίο συγκρούσεων, ενώ ο καθένας παίρνει μόνο ποσοστό από το συνολικό εύρος ζώνης του δικτύου. Ο λόγος είναι ότι το hub ενισχύει το σήμα και ταυτόχρονα το επαναλαμβάνει σε όλες τις πόρτες του, οπότε το σήμα ενός σταθμού φτάνει σε όλους, ακόμη και μέσα από αλυσιδωτά συνδεδεμένα hub. Από αυτό προκύπτει και ο κανόνας πέντε-τέσσερα-τρία, σύμφωνα με τον οποίο ένα πεδίο συγκρούσεων μπορεί να αποτελείται από πέντε τμήματα, με μόνο τέσσερις επαναλήπτες, και από τα πέντε τμήματα μόνο τα τρία να έχουν συνδεδεμένους σταθμούς εργασίας. Αντίθετα, οι γέφυρες και οι μεταγωγείς δημιουργούν ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 17 — Σε τι χρειάζεται ο πίνακας προώθησης
Ερώτηση: 17. Σε τι χρειάζεται ο πίνακας προώθησης στις γέφυρες;
Απάντηση:
-
Τι περιέχει (σελ. 165): οι διαφανείς γέφυρες δημιουργούν τους πίνακες προώθησης (forwarding table), που έχουν ως καταχωρήσεις τις MAC διευθύνσεις των σταθμών εργασίας καθώς και την πόρτα της γέφυρας στην οποία συνδέεται το δίκτυο όπου ανήκει, ο κάθε σταθμός.
Πίνακας Προώθησης MAC Διεύθυνση των Σταθμών Δίκτυο 00:00:Α2:00:00:01 Α 00:00:Α2:00:00:02 Α 00:00:Α2:00:00:03 Β 00:00:Α2:00:00:04 ΒΣε τι χρησιμεύει (σελ. 165-166): όταν ένα πλαίσιο φθάνει στη γέφυρα, αυτή εξετάζει τη διεύθυνση προορισμού και εάν η διεύθυνση προορισμού με βάση τον πίνακα προώθησης ανήκει στο ίδιο δίκτυο με αυτό από το οποίο προήλθε, το πλαίσιο, τότε, απορρίπτεται. Εάν η διεύθυνση προορισμού ανήκει σε άλλο δίκτυο από αυτό που προήλθε το πλαίσιο, τότε η γέφυρα το προωθεί προς την πόρτα, που συνδέεται το δίκτυο προορισμού, όπου υπάρχει ο σταθμός εργασίας με την αντίστοιχη MAC διεύθυνση. | Περίπτωση | Ενέργεια | |---|---| | ο προορισμός είναι στο ίδιο δίκτυο με την πηγή | το πλαίσιο απορρίπτεται (φιλτράρισμα) | | ο προορισμός είναι σε άλλο δίκτυο | προωθείται προς την πόρτα του δικτύου προορισμού | | ο προορισμός δεν υπάρχει στον πίνακα | πλημμύρισμα — προωθείται προς όλες τις πόρτες… πλην αυτής από την οποία έφθασε |
Το πλημμύρισμα (σελ. 166): στην περίπτωση που η διεύθυνση προορισμού δεν υπάρχει στον πίνακα προώθησης (νέος σταθμός ή διεύθυνση broadcast / multicast), τότε η γέφυρα θα προωθήσει το πλαίσιο προς όλες τις πόρτες, στις οποίες συνδέονται δίκτυα, πλην αυτής από την οποία έφθασε το πλαίσιο. Η προώθηση σε όλα τα δίκτυα ονομάζεται και πλημμύρισμα (flooding). Στην εκκίνηση (σελ. 166): το πλημμύρισμα συμβαίνει, επίσης, κατά την έναρξη λειτουργίας μιας γέφυρας αφού ο πίνακας προώθησης είναι άδειος… Με το πέρασμα του χρόνου η γέφυρα δημιουργεί τον πίνακα προώθησης και η διαδικασία του πλημμυρίσματος σταδιακά μειώνεται.
Γιατί οι καταχωρήσεις δεν είναι μόνιμες (σελ. 166): οι καταχωρήσεις μέσα στον πίνακα δεν είναι στατικές, και αυτό γιατί η τοπολογία ενός δικτύου συχνά μεταβάλλεται. Για τον λόγο αυτό υπάρχει χρονική παράμετρος (aging time period) που καθορίζει, ότι μετά το πέρας αυτής, εάν δεν έχει φθάσει πλαίσιο με τελικό προορισμό κάποια MAC διεύθυνση, τότε η αντίστοιχη καταχώρηση της MAC διεύθυνσης διαγράφεται από τον πίνακα προώθησης.
Το όφελος: ο πίνακας προώθησης είναι που επιτρέπει στη γέφυρα να περιορίζει την κίνηση — να μην περνά στο άλλο δίκτυο ό,τι δεν χρειάζεται — και έτσι να δημιουργεί ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων (σελ. 162). Και στους μεταγωγείς (σελ. 173): To switch δημιουργεί και αυτό πίνακες προώθησης, όπως και οι γέφυρες.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο πίνακας προώθησης έχει ως καταχωρήσεις τις διευθύνσεις MAC των σταθμών εργασίας και την πόρτα της γέφυρας στην οποία συνδέεται το δίκτυο όπου ανήκει ο κάθε σταθμός. Χρησιμεύει ώστε η γέφυρα να αποφασίζει τι θα κάνει με κάθε πλαίσιο που φτάνει σε αυτήν. Συγκεκριμένα, εξετάζει τη διεύθυνση προορισμού και, αν με βάση τον πίνακα ο προορισμός ανήκει στο ίδιο δίκτυο από το οποίο προήλθε το πλαίσιο, το απορρίπτει· αν ανήκει σε άλλο δίκτυο, το προωθεί προς την πόρτα στην οποία συνδέεται το δίκτυο προορισμού. Αν η διεύθυνση δεν υπάρχει στον πίνακα, είτε γιατί πρόκειται για νέο σταθμό είτε για διεύθυνση broadcast ή multicast, η γέφυρα προωθεί το πλαίσιο προς όλες τις πόρτες πλην αυτής από την οποία το έλαβε, διαδικασία που ονομάζεται πλημμύρισμα. Οι καταχωρήσεις δεν είναι στατικές, γιατί η τοπολογία μεταβάλλεται· υπάρχει χρονική παράμετρος, μετά το πέρας της οποίας μια αχρησιμοποίητη διεύθυνση διαγράφεται. Χάρη στον πίνακα αυτόν η γέφυρα περιορίζει την περιττή κίνηση και δημιουργεί ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 18 — Πεδία συγκρούσεων σε δίκτυα ethernet που ενώνει γέφυρα
Ερώτηση: 18. Αν τα δίκτυα που ενώνει μια γέφυρα, είναι τύπου ethernet, τότε τα δίκτυα αυτά αποτελούν: α. ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων β. ενιαίο πεδίο συγκρούσεων γ. κανένα πεδίο συγκρούσεων
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: α. ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων.
Η τεκμηρίωση (Επισήμανση, σελ. 162): επειδή οι γέφυρες εξετάζουν πρώτα όλο το πλαίσιο και, μετά, το προωθούν, όταν δεν περιέχει σφάλματα, ονομάζονται και συσκευές «store and forward». Το γεγονός, ότι το πλαίσιο, ουσιαστικά, αναδημιουργείται στη γέφυρα, πριν προωθηθεί, κάνει δυνατή τόσο την δημιουργία ξεχωριστών πεδίων συγκρούσεων (collision domains), όταν αυτή συνδέει ίδια πρωτόκολλα πρόσβασης στο φυσικό μέσο (π.χ. ethernet), όσο και την χρησιμοποίηση περισσοτέρων επαναληπτών στη συνολική σχεδίαση του δικτύου.
[LAN A ethernet] ──[ΓΕΦΥΡΑ]── [LAN B ethernet] πεδίο συγκρ. 1 store & πεδίο συγκρ. 2 forwardΟ μηχανισμός: επειδή το πλαίσιο αναδημιουργείται μέσα στη γέφυρα και δεν διαδίδεται ηλεκτρικά όπως στο hub, μια σύγκρουση στο LAN A δεν φτάνει ποτέ στο LAN B.
Το πρόσθετο κέρδος (σελ. 162): αφού με τη μεσολάβηση γέφυρας επανακινούνται οι κανόνες ως προς την απόσταση του φυσικού μέσου και τον αριθμό των ενδιάμεσων επαναληπτών (π.χ. ο κανόνας 5-4-3 στην παράγραφο 5-3).
Η αντίθεση με το hub (σελ. 158): όταν υλοποιούμε εσωτερικό δίκτυο με hubs, όλοι οι σταθμοί… μοιράζονται το ethernet (shared ethernet) και δημιουργούν, ουσιαστικά, κοινό πεδίο συγκρούσεων. | Συσκευή | Πεδία συγκρούσεων | Γιατί | |---|---|---| | hub | ένα κοινό | επαναλαμβάνει το σήμα ηλεκτρικά σε όλες τις πόρτες | | γέφυρα | ξεχωριστά | αναδημιουργεί το πλαίσιο (store and forward) | | switch | ξεχωριστά ανά πόρτα | κάθε πόρτα του switch, όπως και στις γέφυρες αποτελεί ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων (σελ. 173) |
Προσοχή στη διάκριση collision / broadcast (σελ. 173): παρότι τα πεδία συγκρούσεων χωρίζονται, τα πλαίσια, όμως, broadcast ή multicast από ένα σταθμό μεταδίδονται προς όλες τις πόρτες του switch — δηλαδή το broadcast domain παραμένει ενιαίο, εκτός αν οριστούν VLANs.
Η δυνατότητα φιλτραρίσματος (σελ. 162): οι γέφυρες μπορούν να προγραμματιστούν να φιλτράρουν πλαίσια από συγκεκριμένους σταθμούς (συγκεκριμένες φυσικές διευθύνσεις) ή και από ολόκληρα δίκτυα. Με τον τρόπο αυτό, μπορούμε να ελέγχουμε τη μετάδοση… ανεπιθύμητων πλαισίων εκπομπής (broadcast) και πολλαπλής αποστολής (multicast).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή α, δηλαδή τα δίκτυα αποτελούν ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων. Το βιβλίο εξηγεί ότι, επειδή οι γέφυρες εξετάζουν πρώτα ολόκληρο το πλαίσιο και το προωθούν μόνο εφόσον δεν περιέχει σφάλματα, ονομάζονται και συσκευές store and forward. Το γεγονός ότι το πλαίσιο ουσιαστικά αναδημιουργείται μέσα στη γέφυρα πριν προωθηθεί καθιστά δυνατή τη δημιουργία ξεχωριστών πεδίων συγκρούσεων, όταν η γέφυρα συνδέει δίκτυα με ίδια πρωτόκολλα πρόσβασης στο φυσικό μέσο, όπως το ethernet. Έτσι, μια σύγκρουση που συμβαίνει στο ένα δίκτυο δεν φτάνει ποτέ στο άλλο. Επιπλέον, με τη μεσολάβηση γέφυρας επανακινούνται οι κανόνες ως προς την απόσταση του φυσικού μέσου και τον αριθμό των ενδιάμεσων επαναληπτών, δηλαδή ο κανόνας πέντε-τέσσερα-τρία. Σημειώνεται πάντως ότι τα πλαίσια εκπομπής και πολλαπλής αποστολής εξακολουθούν να διαδίδονται, εκτός αν η γέφυρα προγραμματιστεί να τα φιλτράρει.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 19 — Σε τι χρησιμεύει ο αλγόριθμος spanning tree
Ερώτηση: 19. Σε τι χρησιμεύει η λειτουργία του αλγόριθμου spanning tree;
Απάντηση:
-
Ο σκοπός (σελ. 166): ο αλγόριθμος spanning tree αναπτύχθηκε για να ξεπεραστούν προβλήματα από την ύπαρξη βρόχων (loops) στην τοπολογία δικτύου και ορίζεται από την προδιαγραφή IEEE 802.1 d. Πώς το πετυχαίνει (σελ. 166): ο αλγόριθμος spanning tree εξασφαλίζει την σωστή λειτουργία του δικτύου καθορίζοντας μοναδιαία μονοπάτια στην τοπολογία του δικτύου απενεργοποιώντας στις γέφυρες, τις πόρτες, που προσφέρουν εναλλακτικές διαδρομές στο δίκτυο. Και η εφεδρεία (σελ. 166): ταυτόχρονα ο αλγόριθμος εξασφαλίζει την αυτόματη επαναλειτουργία μιας απενεργοποιημένης διαδρομής σε περίπτωση όπου η πρωτεύουσα διαδρομή τεθεί εκτός λειτουργίας για οποιαδήποτε αιτία.
[Γέφυρα Α] ╱ ╲ ο βρόχος εξαλείφεται: [Γέφ.Β]──[Γέφ.C] μία διαδρομή μπλοκάρεται (blocked port) βρόχος και επανενεργοποιείται αν πέσει η κύριαΓιατί οι βρόχοι είναι καταστροφικοί (σελ. 167): χωρίς την ύπαρξη του αλγορίθμου spanning tree, δεν θα ήταν εφικτή η σωστή λειτουργία ενός LAN με γέφυρες, εάν σε αυτό υπήρχαν βρόχοι. Η ύπαρξη βρόχου στο δίκτυο θα προκαλούσε αλλοίωση στον πίνακα προώθησης και η αλλοίωση αυτή με την σειρά της θα δημιουργούσε πλαίσια, όπου συνεχόμενα θα κυκλοφορούσαν μέσα στο βρόχο. Έτσι, θα υπήρχε πρόβλημα στην σωστή επικοινωνία μεταξύ των σταθμών του δικτύου.
Πότε ενεργοποιείται (σελ. 167): ο αλγόριθμος spanning tree ενεργοποιείται αυτόματα με την έναρξη λειτουργίας μιας γέφυρας, καθώς επίσης και στην περίπτωση κάποιας αλλαγής στην τοπολογία του δικτύου. Μετά τη σύγκλιση του αλγορίθμου και τη δημιουργία διαδρομών χωρίς βρόχους, όλοι οι σταθμοί εργασίας είναι σε θέση να επικοινωνούν μεταξύ τους.
Η ορολογία του (σελ. 169-170) | Όρος | Σημασία | |---|---| | Bridge Priority | τιμή, που ορίζουμε στη γέφυρα και χρησιμοποιείται για να υπολογίσει ο αλγόριθμος την κορυφή (root bridge) | | Root Bridge | η γέφυρα… που επιλέχθηκε από τον spanning tree αλγόριθμο να βρίσκεται στην κορυφή της ιεραρχίας· δεν θέτει καμιά πόρτα της σε κατάσταση φραγής | | Path Cost | η τιμή του βάρους - κόστους που έχει ορισθεί για την πόρτα γέφυρας | | Designated Bridge | κάθε επιμέρους εσωτερικό δίκτυο (LAN) έχει μόνο μία γέφυρα, που του προσφέρει τη διαδρομή με το μικρότερο βάρος έως την root γέφυρα | | Root Port | η μοναδική πόρτα κάποιας γέφυρας, που προσφέρει την πρόσβαση προς την root γέφυρα με το μικρότερο βάρος | | Designated Port | οποιαδήποτε πόρτα, που συνδέει LAN με το μικρότερο βάρος στο μονοπάτι προς τη root γέφυρα |
Οι τέσσερις καταστάσεις πόρτας (σελ. 170) | Κατάσταση | Τι κάνει η πόρτα | |---|---| | Blocking | δεν μπορεί να στέλνει ή να λαμβάνει πλαίσια, πλην ειδικών πλαισίων… (BPDUs) | | Listening | είναι σε θέση να αναλύει τα πλαίσια BPDUs προκειμένου να καθορίσει, εάν θα μεταβληθεί η κατάστασή της | | Learning | σε αυτή την ενδιάμεση κατάσταση δημιουργούνται οι πίνακες προώθησης στις γέφυρες | | Forwarding | η πόρτα γέφυρας μπορεί να λαμβάνει ή να μεταδίδει πλαίσια |
Ποιοι τον χρησιμοποιούν (σελ. 170): ο αλγόριθμος spanning tree χρησιμοποιείται και από τους μεταγωγείς (switch) — και ρητά (σελ. 173): χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο spanning tree, για να εξασφαλιστεί τοπολογία δικτύου χωρίς την ύπαρξη βρόχων.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο αλγόριθμος spanning tree αναπτύχθηκε για να ξεπεραστούν τα προβλήματα που δημιουργεί η ύπαρξη βρόχων στην τοπολογία του δικτύου και ορίζεται από την προδιαγραφή IEEE 802.1d. Εξασφαλίζει τη σωστή λειτουργία του δικτύου καθορίζοντας μοναδιαία μονοπάτια, απενεργοποιώντας δηλαδή στις γέφυρες τις πόρτες που προσφέρουν εναλλακτικές διαδρομές, ενώ ταυτόχρονα εξασφαλίζει την αυτόματη επαναλειτουργία μιας απενεργοποιημένης διαδρομής σε περίπτωση που η πρωτεύουσα τεθεί εκτός λειτουργίας. Χωρίς αυτόν δεν θα ήταν εφικτή η σωστή λειτουργία ενός τοπικού δικτύου με γέφυρες όπου υπάρχουν βρόχοι, γιατί ο βρόχος θα προκαλούσε αλλοίωση στον πίνακα προώθησης, η οποία με τη σειρά της θα δημιουργούσε πλαίσια που θα κυκλοφορούσαν συνεχώς μέσα στον βρόχο. Ο αλγόριθμος ενεργοποιείται αυτόματα με την έναρξη λειτουργίας μιας γέφυρας, καθώς και σε κάθε αλλαγή της τοπολογίας, και μετά τη σύγκλισή του όλοι οι σταθμοί μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους. Χρησιμοποιείται επίσης και από τους μεταγωγείς.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 20 — Οι βασικές λειτουργίες της διαφανούς γέφυρας
Ερώτηση: 20. Ποιες είναι οι βασικές λειτουργίες διαφανούς γέφυρας για τη δημιουργία του πίνακα προώθησης;
Απάντηση:
-
Η απάντηση (σελ. 166): με βάση όσα έχουμε αναφέρει, οι βασικές δραστηριότητες διαφανούς γέφυρας είναι το πλημμύρισμα (flooding), η προώθηση (forwarding) και η λήξη καταχώρησης (aging) από τον πίνακα προώθησης. | Λειτουργία | Περιγραφή | |---|---| | πλημμύρισμα (flooding) | στην περίπτωση που η διεύθυνση προορισμού δεν υπάρχει στον πίνακα προώθησης (νέος σταθμός ή διεύθυνση broadcast / multicast), τότε η γέφυρα θα προωθήσει το πλαίσιο προς όλες τις πόρτες, στις οποίες συνδέονται δίκτυα, πλην αυτής από την οποία έφθασε το πλαίσιο | | προώθηση (forwarding) | εάν η διεύθυνση προορισμού ανήκει σε άλλο δίκτυο από αυτό που προήλθε το πλαίσιο, τότε η γέφυρα το προωθεί προς την πόρτα, που συνδέεται το δίκτυο προορισμού | | λήξη καταχώρησης (aging) | υπάρχει χρονική παράμετρος (aging time period) που καθορίζει, ότι μετά το πέρας αυτής, εάν δεν έχει φθάσει πλαίσιο με τελικό προορισμό κάποια MAC διεύθυνση, τότε η αντίστοιχη καταχώρηση της MAC διεύθυνσης διαγράφεται από τον πίνακα προώθησης |
Τι περιέχει ο πίνακας (σελ. 165): οι διαφανείς γέφυρες δημιουργούν τους πίνακες προώθησης (forwarding table), που έχουν ως καταχωρήσεις τις MAC διευθύνσεις των σταθμών εργασίας καθώς και την πόρτα της γέφυρας στην οποία συνδέεται το δίκτυο όπου ανήκει, ο κάθε σταθμός.
Πώς «μαθαίνει» η γέφυρα (σελ. 166): το πλημμύρισμα συμβαίνει, επίσης, κατά την έναρξη λειτουργίας μιας γέφυρας αφού ο πίνακας προώθησης είναι άδειος. Η γέφυρα δεν γνωρίζει, που είναι ο κάθε προορισμός, έτσι κάθε εισερχόμενο πλαίσιο για άγνωστο προορισμό εξέρχεται προς όλα τα δίκτυα. Με το πέρασμα του χρόνου η γέφυρα δημιουργεί τον πίνακα προώθησης και η διαδικασία του πλημμυρίσματος σταδιακά μειώνεται.
εκκίνηση: πίνακας άδειος → ΠΛΗΜΜΥΡΙΣΜΑ για κάθε άγνωστο προορισμό ↓ η γέφυρα μαθαίνει από τις διευθύνσεις αφετηρίας πίνακας γεμίζει → ΠΡΟΩΘΗΣΗ στη σωστή πόρτα (ή απόρριψη) ↓ αν μια MAC σιωπήσει για aging time period ΛΗΞΗ ΚΑΤΑΧΩΡΗΣΗΣ → η εγγραφή διαγράφεταιΓιατί χρειάζεται το aging (σελ. 166): οι καταχωρήσεις μέσα στον πίνακα δεν είναι στατικές, και αυτό γιατί η τοπολογία ενός δικτύου συχνά μεταβάλλεται.
Η τέταρτη ενέργεια — το φιλτράρισμα (σελ. 165): εάν η διεύθυνση προορισμού με βάση τον πίνακα προώθησης ανήκει στο ίδιο δίκτυο με αυτό από το οποίο προήλθε, το πλαίσιο, τότε, απορρίπτεται — αυτό ακριβώς είναι που περιορίζει την κίνηση και σπάει τα πεδία συγκρούσεων.
Η συμπληρωματική λειτουργία (σελ. 165): οι διαφανείς γέφυρες ονομάζονται και γέφυρες με δένδρο συνδέσεων επειδή κάνουν χρήση του αλγόριθμου spanning tree. Τι συνδέουν (σελ. 164): οι διαφανείς γέφυρες συνδέουν δίκτυα, που έχουν ίδια πρωτόκολλα στα επίπεδα 1 και 2 του μοντέλου OSI.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι βασικές δραστηριότητες μιας διαφανούς γέφυρας είναι τρεις: το πλημμύρισμα, η προώθηση και η λήξη καταχώρησης από τον πίνακα προώθησης. Το πλημμύρισμα συμβαίνει όταν η διεύθυνση προορισμού δεν υπάρχει στον πίνακα, είτε γιατί πρόκειται για νέο σταθμό είτε για διεύθυνση εκπομπής ή πολλαπλής αποστολής, οπότε η γέφυρα προωθεί το πλαίσιο προς όλες τις πόρτες πλην εκείνης από την οποία το έλαβε· το ίδιο συμβαίνει και κατά την έναρξη λειτουργίας της γέφυρας, όταν ο πίνακας είναι ακόμη άδειος. Η προώθηση συμβαίνει όταν η διεύθυνση προορισμού ανήκει σε άλλο δίκτυο από εκείνο από το οποίο προήλθε το πλαίσιο, οπότε η γέφυρα το στέλνει προς τη σωστή πόρτα· αν αντίθετα ο προορισμός ανήκει στο ίδιο δίκτυο, το πλαίσιο απορρίπτεται. Και η λήξη καταχώρησης εξασφαλίζει ότι, αν για κάποιο χρονικό διάστημα δεν έχει φτάσει πλαίσιο με προορισμό μια MAC διεύθυνση, η αντίστοιχη καταχώρηση διαγράφεται, αφού η τοπολογία του δικτύου μεταβάλλεται συχνά. Με τον τρόπο αυτό ο πίνακας δημιουργείται και συντηρείται αυτόματα και το πλημμύρισμα σταδιακά μειώνεται.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 21 — Διαφανείς γέφυρες έναντι πηγαίας δρομολόγησης
Ερώτηση: 21. Ποια είναι η κύρια διαφορά διαφανών γεφυρών και πηγαίας δρομολόγησης γεφυρών;
Απάντηση:
-
Η κύρια διαφορά: ποιος αποφασίζει τη διαδρομή (σελ. 163): ο μηχανισμός προώθησης γίνεται με τη βοήθεια πινάκων προώθησης, που έχει δημιουργήσει η ίδια η γέφυρα (π.χ. διαφανείς γέφυρες - transparent bridging), ενώ σε άλλες περιπτώσεις με βάση τη διαδρομή, που περιέχεται στο ίδιο το πλαίσιο (π.χ. γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης - source route bridging).
Διαφανείς γέφυρες (σελ. 165): δημιουργούν τους πίνακες προώθησης (forwarding table), που έχουν ως καταχωρήσεις τις MAC διευθύνσεις των σταθμών εργασίας καθώς και την πόρτα της γέφυρας στην οποία συνδέεται το δίκτυο όπου ανήκει, ο κάθε σταθμός. Γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης (σελ. 170-171): οι γέφυρες αυτού του είδους δεν δημιουργούν πίνακες προώθησης, αλλά βασίζονται στη πληροφορία που περιέχεται μέσα στα λαμβανόμενα πλαίσια για να καθορίσουν προς ποια πόρτα θα προωθήσουν τα πλαίσια. Επομένως, κυρίως οι σταθμοί εργασίας επιφορτίζονται με τη διαδικασία εύρεσης όλων των δυνατών διαδρομών των πλαισίων μέχρι τον τελικό προορισμό. Και ρητά (σελ. 171): οι σταθμοί εργασίας είναι υπεύθυνοι για να κρατούν πίνακες δρομολόγησης με όλες τις διαδρομές προς όλους τους άλλους σταθμούς εργασίας, με τους οποίους επιθυμούν να επικοινωνήσουν.
ΔΙΑΦΑΝΕΙΣ: η ΓΕΦΥΡΑ ξέρει τη διαδρομή (πίνακας προώθησης) ο σταθμός δεν ξέρει τίποτε → «διαφανείς» ΠΗΓΑΙΑΣ ΔΡΟΜ.: ο ΣΤΑΘΜΟΣ ξέρει τη διαδρομή (πίνακας δρομολόγησης) και τη γράφει ΜΕΣΑ στο πλαίσιοΣυγκριτικά | Στοιχείο | Διαφανείς | Πηγαίας δρομολόγησης | |---|---|---| | προέλευση | αναπτύχθηκαν αρχικά από τη Digital Equipment Corporation για τη μετάδοση πλαισίων σε δίκτυα Ethernet (σελ. 164) | αναπτύχθηκαν από την IBM για τη μεταφορά πλαισίων για υλοποίηση δικτύων τύπου δακτυλίου με κουπόνι (token ring) (σελ. 170) | | πίνακες | η γέφυρα κρατά πίνακα προώθησης | οι σταθμοί εργασίας κρατούν πίνακες δρομολόγησης | | πηγή απόφασης | οι MAC διευθύνσεις και ο πίνακας | η πληροφορία που περιέχεται μέσα στα λαμβανόμενα πλαίσια | | αποφυγή βρόχων | αλγόριθμος spanning tree | διαδικασία… αποφυγή δημιουργίας βρόχων μέσα στο δίκτυο (σελ. 172) | | τι συνδέουν | δίκτυα, που έχουν ίδια πρωτόκολλα στα επίπεδα 1 και 2 | δίκτυα token ring |
Η διαδικασία ανακάλυψης διαδρομής (σελ. 171): αν δεν υπάρχει καταχωρημένη διαδρομή, ο σταθμός στέλνει πλαίσιο διερεύνησης στο δίκτυο· κάθε γέφυρα προσθέτει τον αριθμό του δακτυλίου, από τον οποίο έφθασε το πλαίσιο, τον αριθμό, που χαρακτηρίζει την γέφυρα και τον αριθμό του δακτυλίου, προς το οποίο η γέφυρα πρόκειται να προωθήσει το πλαίσιο.
Η σημερινή κατάσταση (σελ. 172): οι γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης δεν συναντώνται πλέον σε πολλές σύγχρονες εγκαταστάσεις, γιατί δεν συνηθίζεται η υλοποίηση LAN με token ring αλλά και γιατί προτιμάται η χρήση δρομολογητών (routers) αντί γεφυρών.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η κύρια διαφορά είναι το ποιος γνωρίζει και αποφασίζει τη διαδρομή του πλαισίου. Στις διαφανείς γέφυρες ο μηχανισμός προώθησης στηρίζεται σε πίνακες προώθησης που έχει δημιουργήσει η ίδια η γέφυρα, με καταχωρήσεις τις διευθύνσεις MAC των σταθμών και την πόρτα στην οποία συνδέεται το δίκτυο καθενός· οι σταθμοί εργασίας δεν γνωρίζουν τίποτε για τη γέφυρα, εξ ου και ο χαρακτηρισμός διαφανείς. Αντίθετα, οι γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης δεν δημιουργούν πίνακες προώθησης, αλλά βασίζονται στην πληροφορία που περιέχεται μέσα στα ίδια τα λαμβανόμενα πλαίσια για να καθορίσουν προς ποια πόρτα θα τα προωθήσουν. Επομένως, κυρίως οι σταθμοί εργασίας επιφορτίζονται με τη διαδικασία εύρεσης όλων των δυνατών διαδρομών μέχρι τον τελικό προορισμό και είναι υπεύθυνοι να κρατούν πίνακες δρομολόγησης. Οι διαφανείς γέφυρες αναπτύχθηκαν αρχικά από τη Digital για δίκτυα Ethernet, ενώ οι γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης από την IBM για δίκτυα token ring.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 22 — Αποφυγή βρόχων στις γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης
Ερώτηση: 22. Έχουν οι γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης μηχανισμούς για τη δημιουργία τοπολογιών ελεύθερων από βρόγχους;
Απάντηση:
-
Ναι. (σελ. 172): στις γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης υπάρχει επίσης διαδικασία, με την οποία επιλέγεται διαδρομή, σε περίπτωση ύπαρξης εναλλακτικών δρομολογήσεων καθώς και αποφυγή δημιουργίας βρόχων μέσα στο δίκτυο.
Πώς προκύπτει η αποφυγή βρόχων μέσα από τη διαδικασία διερεύνησης (σελ. 171): κάθε γέφυρα πηγαίας δρομολόγησης που λαμβάνει πλαίσιο διερεύνησης, προσθέτει σε αυτό τις ακόλουθες πληροφορίες: | # | Πληροφορία | |---|---| | α | τον αριθμό του δακτυλίου, από τον οποίο έφθασε το πλαίσιο | | β | τον αριθμό, που χαρακτηρίζει την γέφυρα μέσα στο συνολικό δίκτυο | | γ | τον αριθμό του δακτυλίου, προς το οποίο η γέφυρα πρόκειται να προωθήσει το πλαίσιο | Και μετά (σελ. 171): η γέφυρα προωθεί το πλαίσιο σε όλους τους δακτυλίους, με τους οποίους συνδέεται, εκτός φυσικά του δακτυλίου από τον οποίο έλαβε το πλαίσιο.
το πλαίσιο διερεύνησης «γράφει» πάνω του τη διαδρομή: [δακτύλιος1 – γέφυρα1 – δακτύλιος2 – γέφυρα2 – δακτύλιος3 …] άρα κάθε πλαίσιο ΚΟΥΒΑΛΑ την ιστορία του → μπορεί να αναγνωριστεί επανάληψη δακτυλίου = βρόχοςΗ ολοκλήρωση της διαδικασίας (σελ. 171-172): με την παραπάνω διαδικασία τελικά το πλαίσιο διερεύνησης φθάνει στο δακτύλιο, που βρίσκεται και ο σταθμός προορισμού. Τότε, ο σταθμός προορισμού επιστρέφει το πλαίσιο, το οποίο ακολουθεί την αντίστροφη διαδρομή από αυτή που είναι καταγεγραμένη στο πλαίσιο… Το πλαίσιο απάντησης επιστρέφει στο σταθμό, που είχε στείλει το πλαίσιο διερεύνησης και, αφού το διαβάσει προσθέτει τη διαδρομή στον πίνακα δρομολόγησης και στη συνέχεια, χρησιμοποιεί τη διαδρομή, για να ξεκινήσει την επικοινωνία του με τον τελικό σταθμό.
Η σύγκριση με τις διαφανείς γέφυρες | | Διαφανείς | Πηγαίας δρομολόγησης | |---|---|---| | μηχανισμός | αλγόριθμος spanning tree, ορίζεται από την προδιαγραφή IEEE 802.1 d (σελ. 166) | διαδικασία, με την οποία επιλέγεται διαδρομή, σε περίπτωση ύπαρξης εναλλακτικών δρομολογήσεων καθώς και αποφυγή δημιουργίας βρόχων (σελ. 172) | | πού βρίσκεται η ευφυΐα | στη γέφυρα | στον σταθμό εργασίας και στην καταγεγραμμένη στο πλαίσιο διαδρομή | | πώς σπάει ο βρόχος | απενεργοποιώντας στις γέφυρες, τις πόρτες, που προσφέρουν εναλλακτικές διαδρομές | με επιλογή μίας διαδρομής από τις εναλλακτικές κατά τη διερεύνηση |
Γιατί το πρόβλημα των βρόχων είναι σοβαρό (σελ. 167): η ύπαρξη βρόχου στο δίκτυο θα προκαλούσε αλλοίωση στον πίνακα προώθησης και η αλλοίωση αυτή με την σειρά της θα δημιουργούσε πλαίσια, όπου συνεχόμενα θα κυκλοφορούσαν μέσα στο βρόχο.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ναι, έχουν. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι στις γέφυρες πηγαίας δρομολόγησης υπάρχει επίσης διαδικασία με την οποία επιλέγεται διαδρομή σε περίπτωση ύπαρξης εναλλακτικών δρομολογήσεων, καθώς και αποφυγή δημιουργίας βρόχων μέσα στο δίκτυο. Ο μηχανισμός στηρίζεται στη διαδικασία διερεύνησης: κάθε γέφυρα που λαμβάνει πλαίσιο διερεύνησης προσθέτει σε αυτό τον αριθμό του δακτυλίου από τον οποίο έφτασε, τον αριθμό που τη χαρακτηρίζει μέσα στο συνολικό δίκτυο και τον αριθμό του δακτυλίου προς τον οποίο πρόκειται να το προωθήσει, και στη συνέχεια το προωθεί σε όλους τους δακτυλίους με τους οποίους συνδέεται εκτός από εκείνον από τον οποίο το έλαβε. Έτσι κάθε πλαίσιο κουβαλά καταγεγραμμένη την ιστορία της διαδρομής του και μπορεί να αναγνωριστεί τυχόν επανάληψη δακτυλίου, δηλαδή βρόχος. Η διαφορά από τις διαφανείς γέφυρες είναι ότι εκείνες χρησιμοποιούν τον αλγόριθμο spanning tree, ο οποίος απενεργοποιεί τις πόρτες που προσφέρουν εναλλακτικές διαδρομές.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 23 — Ο μηχανισμός των γεφυρών μετάφρασης
Ερώτηση: 23. Με ποιο μηχανισμό είναι δυνατή η διασύνδεση ανόμοιων δικτύων με τη βοήθεια γεφυρών μετάφρασης;
Απάντηση:
-
Τι είναι (σελ. 172): είναι είδος διαφανούς γέφυρας, που παρέχει σύνδεση μεταξύ δικτύων που υλοποιούν διαφορετικά πρωτόκολλα πρόσβασης στο φυσικό μέσο (π.χ. token ring σε ethernet). Τι κάνει (σελ. 173): οι γέφυρες αυτού του είδους μετατρέπουν τα πλαίσια ενός τύπου δικτύου σε πλαίσια άλλου τύπου δικτύου.
Ο μηχανισμός — μέσω των υποεπιπέδων MAC και LLC (σελ. 163): το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών… έχει χωρίσει το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων του OSI, σε δύο υποεπίπεδα: το υποεπίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο φυσικό μέσο MAC και στο υποεπίπεδο ελέγχου λογικής σύνδεσης LLC… Όταν οι γέφυρες ενώνουν ομογενή δίκτυα χρησιμοποιούν το υποεπίπεδο MAC, ενώ όταν γεφυρώνουν ετερογενή δίκτυα κάνουν χρήση και του υποεπιπέδου LLC.
Η βήμα-προς-βήμα διαδικασία (σελ. 163-164): στο Σχήμα 5.9 η γέφυρα ενώνει δύο διαφορετικά δίκτυα 802.3 και 802.5. Όταν ο σταθμός Α, στείλει πακέτο, αυτό κατεβαίνει στο υποεπίπεδο LLC και αποκτά την επικεφαλίδα LLC. Στη συνέχεια, διέρχεται μέσα από το υποεπίπεδο MAC και αποκτά την επικεφαλίδα του μέσου του 802.3. Το πλαίσιο που έχει δημιουργηθεί μέσω του καλωδίου του φυσικού μέσου φθάνει στο υποεπίπεδο MAC της γέφυρας, όπου η επικεφαλίδα 802.3 αφαιρείται. Το πλαίσιο με την επικεφαλίδα LLC πηγαίνει στο υποεπίπεδο LLC, όπου γίνεται και η επεξεργασία και στη συνέχεια κατευθύνεται στο υποεπίπεδο MAC, αποκτά επικεφαλίδα 802.5 και μεταδίδεται μέσω του καλωδίου, τελικά, στον παραλήπτη σταθμό Β.
Σταθμός Α (802.3) ΓΕΦΥΡΑ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗΣ Σταθμός Β (802.5) δεδομένα δεδομένα ↓ +LLC κεφαλίδα ↑ ↓ +MAC 802.3 MAC: αφαίρεση 802.3 └──── 802.3 μέσο ────► LLC: επεξεργασία MAC: προσθήκη 802.5 ──── 802.5 μέσο ────►Το κλειδί: το κοινό υποεπίπεδο LLC λειτουργεί ως γέφυρα ανάμεσα στα δύο διαφορετικά MAC — αφαιρείται η μία MAC επικεφαλίδα και προστίθεται η άλλη.
Ο περιορισμός (σελ. 173): επειδή διαφορετικού τύπου δίκτυα υποστηρίζουν διαφορετικό μήκος πλαισίων και επειδή οι γέφυρες δεν μπορούν να τεμαχίζουν (fragment) τα πλαίσια, πρέπει τα δίκτυα που πρόκειται να συνδεθούν με τη χρήση γέφυρας, να έχουν παραμετροποιηθεί, έτσι ώστε να χρησιμοποιούν κοινά αποδεκτό μήκος.
Παράδειγμα εφαρμογής (Σχήμα 5-15, σελ. 173): διασύνδεση FDDI, Ethernet και Token Ring με γέφυρες μετάφρασης.
Η ιστορική εξέλιξη (σελ. 161): όταν πρωτοεμφανίστηκαν συνέδεαν μόνο ομοειδή δίκτυα, ενώ, αργότερα, εμφανίστηκαν και γέφυρες, που είχαν τη δυνατότητα διασύνδεσης ετερογενών δικτύων.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι γέφυρες μετάφρασης είναι είδος διαφανούς γέφυρας που παρέχει σύνδεση μεταξύ δικτύων τα οποία υλοποιούν διαφορετικά πρωτόκολλα πρόσβασης στο φυσικό μέσο, για παράδειγμα token ring με ethernet, και ο μηχανισμός τους στηρίζεται στη διάκριση των δύο υποεπιπέδων MAC και LLC του επιπέδου σύνδεσης δεδομένων. Όταν οι γέφυρες ενώνουν ομογενή δίκτυα χρησιμοποιούν μόνο το υποεπίπεδο MAC, ενώ όταν γεφυρώνουν ετερογενή δίκτυα κάνουν χρήση και του υποεπιπέδου LLC. Συγκεκριμένα, το πακέτο του σταθμού αφετηρίας κατεβαίνει στο υποεπίπεδο LLC και αποκτά την επικεφαλίδα LLC, στη συνέχεια περνά από το MAC και αποκτά την επικεφαλίδα του δικού του μέσου, για παράδειγμα 802.3. Φτάνοντας στη γέφυρα, στο υποεπίπεδο MAC αφαιρείται η επικεφαλίδα 802.3, το πλαίσιο με την επικεφαλίδα LLC ανεβαίνει στο υποεπίπεδο LLC όπου γίνεται η επεξεργασία, και έπειτα κατεβαίνει πάλι στο MAC όπου αποκτά επικεφαλίδα 802.5 και μεταδίδεται στο δεύτερο δίκτυο. Περιορισμός είναι ότι, επειδή τα διαφορετικά δίκτυα υποστηρίζουν διαφορετικό μήκος πλαισίων και οι γέφυρες δεν μπορούν να τα τεμαχίζουν, τα δίκτυα πρέπει να έχουν παραμετροποιηθεί ώστε να χρησιμοποιούν κοινά αποδεκτό μήκος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 24 — Γέφυρες μετάφρασης έναντι ενθυλάκωσης
Ερώτηση: 24. Ποια η διαφορά γεφυρών μετάφρασης και γεφυρών ενθυλάκωσης;
Απάντηση:
-
Η ρητή αντιπαράθεση (σελ. 174): αντίθετα με τις γέφυρες μετάφρασης, που μετατρέπουν το πλαίσιο ενός τύπου δικτύου σε πλαίσιο άλλου τύπου δικτύου, οι γέφυρες ενθυλάκωσης, ενθυλακώνουν το πλαίσιο, που πρόκειται να προωθηθεί, στο δίκτυο του κορμού με επιπλέον επικεφαλίδες δημιουργώντας, στην ουσία, πλαίσιο μέσα σε άλλο πλαίσιο συμβατό με το πρωτόκολλο του δικτύου κορμού.
ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ: [κεφ. 802.3 | δεδομένα] → [κεφ. 802.5 | δεδομένα] η επικεφαλίδα ΑΝΤΙΚΑΘΙΣΤΑΤΑΙ ΕΝΘΥΛΑΚΩΣΗ: [κεφ. Ethernet | δεδομένα] → [κεφ. FDDI | [κεφ. Ethernet | δεδομένα] ] το αρχικό πλαίσιο μπαίνει ΑΥΤΟΥΣΙΟ μέσα σε άλλοΣυγκριτικά | Στοιχείο | Γέφυρες μετάφρασης | Γέφυρες ενθυλάκωσης | |---|---|---| | σκοπός | παρέχει σύνδεση μεταξύ δικτύων που υλοποιούν διαφορετικά πρωτόκολλα πρόσβασης στο φυσικό μέσο (σελ. 172) | συναντώνται συχνά σε τοπολογίες κορμού (backbone) όπου δίκτυα με ίδια πρωτόκολλα χρειάζεται να συνδεθούν διαμέσου διαφορετικού τύπου δικτύου (σελ. 174) | | τα δίκτυα στα άκρα | ανόμοια (π.χ. token ring ↔ ethernet) | ίδια (π.χ. Ethernet ↔ Ethernet) | | τι γίνεται με το πλαίσιο | μετατρέπουν τα πλαίσια ενός τύπου δικτύου σε πλαίσια άλλου τύπου δικτύου | ενθυλακώνουν το πλαίσιο… με επιπλέον επικεφαλίδες… πλαίσιο μέσα σε άλλο πλαίσιο | | τυπικό παράδειγμα | FDDI – Ethernet – Token Ring (Σχήμα 5-15) | Ethernet-μέσω-FDDl-σε-Ethernet (σελ. 174) |
Η λειτουργία της ενθυλάκωσης βήμα-βήμα (σελ. 174): στην περίπτωση του Σχήματος 5-18, το πλαίσιο τύπου Ethernet ενθυλακώνεται αυτούσιο σε πλαίσιο τύπου FDDI και η γέφυρα στην άλλη πλευρά θα αφαιρέσει τα πεδία, που σχηματίζουν το FDDI πλαίσιο και έτσι θα αναδειχθεί το αρχικό πλαίσιο τύπου Ethernet και όπως είναι φυσικό θα μεταδοθεί στο τελικό δίκτυο.
[Ethernet LAN1] ──[Γέφυρα Α]── FDDI LAN ──[Γέφυρα B]── [Ethernet LAN2] ενθυλακώνει αφαιρεί το «περιτύλιγμα»Ο μηχανισμός της μετάφρασης (σελ. 163-164): γίνεται μέσω των υποεπιπέδων — η επικεφαλίδα 802.3 αφαιρείται… το πλαίσιο με την επικεφαλίδα LLC πηγαίνει στο υποεπίπεδο LLC… κατευθύνεται στο υποεπίπεδο MAC, αποκτά επικεφαλίδα 802.5.
Ο περιορισμός της μετάφρασης (σελ. 173): επειδή διαφορετικού τύπου δίκτυα υποστηρίζουν διαφορετικό μήκος πλαισίων και επειδή οι γέφυρες δεν μπορούν να τεμαχίζουν (fragment) τα πλαίσια, πρέπει τα δίκτυα… να έχουν παραμετροποιηθεί, έτσι ώστε να χρησιμοποιούν κοινά αποδεκτό μήκος.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η βασική διαφορά είναι το τι συμβαίνει στο ίδιο το πλαίσιο. Οι γέφυρες μετάφρασης μετατρέπουν το πλαίσιο ενός τύπου δικτύου σε πλαίσιο άλλου τύπου δικτύου, αφαιρώντας την επικεφαλίδα του ενός μέσου και προσθέτοντας την επικεφαλίδα του άλλου μέσω του κοινού υποεπιπέδου LLC· χρησιμοποιούνται δηλαδή για να συνδέσουν ανόμοια δίκτυα, όπως token ring με ethernet. Οι γέφυρες ενθυλάκωσης, αντίθετα, δεν μετατρέπουν το πλαίσιο αλλά το ενθυλακώνουν αυτούσιο, προσθέτοντας επιπλέον επικεφαλίδες και δημιουργώντας στην ουσία πλαίσιο μέσα σε άλλο πλαίσιο, συμβατό με το πρωτόκολλο του δικτύου κορμού. Συναντώνται συχνά σε τοπολογίες κορμού, όπου δίκτυα με ίδια πρωτόκολλα χρειάζεται να συνδεθούν διαμέσου διαφορετικού τύπου δικτύου, για παράδειγμα Ethernet μέσω FDDI σε Ethernet. Εκεί η μία γέφυρα ενθυλακώνει το πλαίσιο Ethernet σε πλαίσιο FDDI και η γέφυρα στην άλλη πλευρά αφαιρεί τα πεδία του FDDI, ώστε να αναδειχθεί το αρχικό πλαίσιο και να μεταδοθεί στο τελικό δίκτυο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 25 — Οι κύριες διαφορές γεφυρών και μεταγωγέων
Ερώτηση: 25. Ποιες οι κύριες διαφορές γεφυρών και μεταγωγέων;
Απάντηση:
-
Η σχέση τους (σελ. 172): ο μεταγωγέας είναι επέκταση της έννοιας της γέφυρας. Θα μπορούσαμε να πούμε, ότι αποτελεί συνδυασμό του επαναλήπτη (HUB) και της γέφυρας.
Οι κύριες διαφορές | Στοιχείο | Γέφυρα | Μεταγωγέας (switch) | |---|---|---| | αριθμός πορτών | λίγες (συνδέει δίκτυα) | έχουν, συνήθως, πολλές πόρτες όπως και τα hub. Σε κάθε πόρτα μεταγωγέα μπορούμε να συνδέσουμε υπολογιστή, ένα hub, άλλο switch ή δρομολογητή (σελ. 173) | | υλοποίηση | ο μηχανισμός λειτουργεί με την εκτέλεση κάποιου προγράμματος (software) (σελ. 175) | η κατασκευή του περιλαμβάνει ειδικά chip (asic) και, ουσιαστικά, το μεγαλύτερο κομμάτι της μεταγωγής γίνεται από υλικό | | ταχύτητα | μικρότερη | το switch προσφέρει αισθητά μεγαλύτερη ταχύτητα στην προώθηση των πακέτων σε σχέση με μια παραδοσιακή γέφυρα (σελ. 175)· τα περισσότερα switches προσφέρουν ταχύτητες της τάξεως των gigabits | | τρόποι προώθησης | μόνο store and forward | εκτός από τη δυνατότητα προώθησης των πλαισίων με τρόπο store and forward, έχουν τη δυνατότητα να λειτουργήσουν και με το τρόπο cut-through (σελ. 175) | | εύρος ζώνης | ανά δίκτυο | κάθε πόρτα του προσφέρει καθορισμένο εύρος ζώνης (σελ. 173) | | VLANs | δεν αναφέρεται | πολύ ενδιαφέρον χαρακτηριστικό των περισσοτέρων switches είναι η δυνατότητα υλοποίησης «εικονικών δικτύων» (Virtual LANS - VLANs) (σελ. 175) |
Τα κοινά τους (σελ. 173): κάθε πόρτα του switch, όπως και στις γέφυρες αποτελεί ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων (collision domain)· To switch δημιουργεί και αυτό πίνακες προώθησης, όπως και οι γέφυρες και χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο spanning tree, για να εξασφαλιστεί τοπολογία δικτύου χωρίς την ύπαρξη βρόχων. Και το επίπεδο (Σημείωση, σελ. 172): η κύρια λειτουργία του μεταγωγέα εστιάζεται στο δεύτερο επίπεδο του προτύπου OSI αν και έχουν παρουσιασθεί τεχνικές για μεταγωγή στο τρίτο και τέταρτο επίπεδο (layer 3,4 switching).
Το πρακτικό αποτέλεσμα (σελ. 174): εάν ο σταθμός F θέλει να επικοινωνήσει με το σταθμό C, στην περίπτωση που υπάρχει hub, το πλαίσιο θα έφθανε σε όλους τους σταθμούς, ενώ στην περίπτωση του switch, το πλαίσιο θα πήγαινε από το σταθμό F μόνο στο σταθμό προορισμού C. Από τα παραπάνω είναι φανερό, ότι η χρησιμοποίηση switch μειώνει την κίνηση και αυξάνει την επίδοση του δικτύου, ουσιαστικά, αυξάνει δραστικά το διαθέσιμο εύρος ζώνης των σταθμών εργασίας.
Η εύκολη αντικατάσταση (σελ. 175): τα switches μπορούν άμεσα να πάρουν τη θέση των hubs σε υπάρχον δίκτυο, χωρίς να χρειαστεί απολύτως καμιά ανασχεδίαση, προσφέροντας ταυτόχρονα σημαντική αύξηση του διαθέσιμου εύρους ζώνης στους σταθμούς εργασίας.
Το ιστορικό πλαίσιο (σελ. 161): λόγω της μεγάλης εξάπλωσης των δρομολογητών και των switches… μειώθηκε η αγορά των γεφυρών ως ξεχωριστών συσκευών.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο μεταγωγέας είναι επέκταση της έννοιας της γέφυρας και θα μπορούσε να θεωρηθεί συνδυασμός του επαναλήπτη και της γέφυρας, οι διαφορές τους όμως είναι σημαντικές. Πρώτον, ο μεταγωγέας έχει συνήθως πολλές πόρτες, όπως και τα hub, και σε καθεμία μπορεί να συνδεθεί υπολογιστής, hub, άλλο switch ή δρομολογητής, ενώ η γέφυρα συνδέει λίγα δίκτυα. Δεύτερον, στη γέφυρα ο μηχανισμός λειτουργεί με εκτέλεση προγράμματος, δηλαδή με λογισμικό, ενώ στο switch η κατασκευή περιλαμβάνει ειδικά ολοκληρωμένα και το μεγαλύτερο μέρος της μεταγωγής γίνεται από υλικό, γι' αυτό και προσφέρει αισθητά μεγαλύτερη ταχύτητα προώθησης, της τάξης των gigabits. Τρίτον, ενώ η γέφυρα λειτουργεί μόνο με τον τρόπο store and forward, το switch μπορεί να λειτουργήσει και με τον τρόπο cut-through. Τέταρτον, κάθε πόρτα του switch προσφέρει καθορισμένο εύρος ζώνης. Και πέμπτον, τα περισσότερα switches προσφέρουν τη δυνατότητα υλοποίησης εικονικών δικτύων. Κοινά τους στοιχεία είναι ότι και τα δύο λειτουργούν στο δεύτερο επίπεδο του OSI, δημιουργούν πίνακες προώθησης, χρησιμοποιούν τον αλγόριθμο spanning tree και δημιουργούν ξεχωριστά πεδία συγκρούσεων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 26 — Store and forward και cut-through στους μεταγωγείς
Ερώτηση: 26. Οι μεταγωγείς εκτός από τη λειτουργία store and forward, σε ποια άλλη μορφή μπορούν να λειτουργήσουν και ποια τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του κάθε τρόπου λειτουργίας;
Απάντηση:
-
Ο δεύτερος τρόπος: cut-through (σελ. 175): τα switch, εκτός από τη δυνατότητα προώθησης των πλαισίων με τρόπο store and forward, έχουν τη δυνατότητα να λειτουργήσουν και με το τρόπο cut-through.
Πώς λειτουργεί το καθένα (σελ. 175): To switch σε κατάσταση λειτουργίας cut-through, εξετάζει μόνο μέρος του πλαισίου και, κυρίως, τη διεύθυνση προορισμού (destination MAC) και προβαίνει άμεσα σε προώθηση του πλαισίου. Αντίθετα, σε λειτουργία store and forward, εξετάζει όλο το πλαίσιο και σε περίπτωση, που υπάρχει λάθος στο πεδίο Ακολουθίας Ελέγχου Πλαισίου (Frame Check Sequence, FCS), το απορρίπτει.
cut-through: [MAC προορισμού | …υπόλοιπο πλαίσιο…] ↑ διαβάζει ΜΟΝΟ αυτό και προωθεί ΑΜΕΣΩΣ store and forward:[ολόκληρο πλαίσιο …………… | FCS] ↑ περιμένει ΟΛΟ, ελέγχει το FCS, μετά προωθείΤα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα (σελ. 175): η λειτουργία cut-through είναι πιο γρήγορη από τη λειτουργία store and forward, αλλά η δεύτερη δεν προωθεί πλαίσια με λάθη στο υπόλοιπο δίκτυο. | | cut-through | store and forward | |---|---|---| | πλεονέκτημα | είναι πιο γρήγορη — ελάχιστη καθυστέρηση, αφού δεν περιμένει ολόκληρο το πλαίσιο | δεν προωθεί πλαίσια με λάθη στο υπόλοιπο δίκτυο — φιλτράρει τα ελαττωματικά | | μειονέκτημα | προωθεί και τα λανθασμένα πλαίσια, αφού δεν προλαβαίνει να ελέγξει το FCS — άρα σπαταλά εύρος ζώνης στο δίκτυο προορισμού | μεγαλύτερη καθυστέρηση, γιατί πρέπει να ληφθεί ολόκληρο το πλαίσιο πριν προωθηθεί |
Η αρχική ονομασία store and forward (σελ. 162): επειδή οι γέφυρες εξετάζουν πρώτα όλο το πλαίσιο και, μετά, το προωθούν, όταν δεν περιέχει σφάλματα, ονομάζονται και συσκευές «store and forward».
Το πρακτικό κριτήριο επιλογής: σε δίκτυο με καλή ποιότητα γραμμών και απαίτηση χαμηλής καθυστέρησης προτιμάται το cut-through· σε δίκτυο με προβληματικά τμήματα ή όπου η ακεραιότητα προέχει, προτιμάται το store and forward.
Γιατί το switch είναι έτσι κι αλλιώς γρήγορο (σελ. 175): επιπλέον το switch προσφέρει αισθητά μεγαλύτερη ταχύτητα στην προώθηση των πακέτων σε σχέση με μια παραδοσιακή γέφυρα, επειδή η κατασκευή του περιλαμβάνει ειδικά chip (asic) και, ουσιαστικά, το μεγαλύτερο κομμάτι της μεταγωγής γίνεται από υλικό. Αντίθετα στις γέφυρες, ο μηχανισμός λειτουργεί με την εκτέλεση κάποιου προγράμματος (software). Τα περισσότερα switches προσφέρουν ταχύτητες της τάξεως των gigabits.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι μεταγωγείς, εκτός από τη λειτουργία store and forward, μπορούν να λειτουργήσουν και με τον τρόπο cut-through. Σε κατάσταση cut-through το switch εξετάζει μόνο μέρος του πλαισίου και κυρίως τη διεύθυνση προορισμού, δηλαδή τη MAC προορισμού, και προβαίνει άμεσα σε προώθηση. Αντίθετα, σε λειτουργία store and forward εξετάζει ολόκληρο το πλαίσιο και, αν υπάρχει λάθος στο πεδίο ακολουθίας ελέγχου πλαισίου, το απορρίπτει. Το πλεονέκτημα του cut-through είναι ότι είναι πιο γρήγορο, αφού δεν περιμένει να ληφθεί ολόκληρο το πλαίσιο, μειονέκτημά του όμως είναι ότι προωθεί και τα λανθασμένα πλαίσια στο υπόλοιπο δίκτυο, σπαταλώντας εύρος ζώνης. Αντίστροφα, το πλεονέκτημα του store and forward είναι ότι δεν προωθεί πλαίσια με λάθη, ενώ μειονέκτημά του είναι η μεγαλύτερη καθυστέρηση. Στην πράξη, σε δίκτυα με καλή ποιότητα γραμμών και απαίτηση χαμηλής καθυστέρησης προτιμάται το cut-through, ενώ όπου προέχει η ακεραιότητα των δεδομένων προτιμάται το store and forward.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 27 — Αντικατάσταση διαφανών γεφυρών με μεταγωγείς
Ερώτηση: 27. Εάν σε δίκτυο αντικαταστήσουμε τις διαφανείς γέφυρες, με μεταγωγείς, ποιο θα είναι το κύριο πλεονέκτημα;
Απάντηση:
-
Το κύριο πλεονέκτημα: η πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα προώθησης (σελ. 175): επιπλέον το switch προσφέρει αισθητά μεγαλύτερη ταχύτητα στην προώθηση των πακέτων σε σχέση με μια παραδοσιακή γέφυρα, επειδή η κατασκευή του περιλαμβάνει ειδικά chip (asic) και, ουσιαστικά, το μεγαλύτερο κομμάτι της μεταγωγής γίνεται από υλικό. Αντίθετα στις γέφυρες, ο μηχανισμός λειτουργεί με την εκτέλεση κάποιου προγράμματος (software). Τα περισσότερα switches προσφέρουν ταχύτητες της τάξεως των gigabits και για αυτό μπορούν να προσφέρουν πεδία συγκρούσεων και καθορισμένες ταχύτητες για κάθε πόρτα χωριστά.
ΓΕΦΥΡΑ: προώθηση με ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ (πρόγραμμα) → αργή SWITCH: προώθηση με ΥΛΙΚΟ (ειδικά chip asic) → gigabit ταχύτητες → πεδίο συγκρούσεων ΚΑΙ καθορισμένο εύρος ζώνης ΑΝΑ ΠΟΡΤΑΤα πρόσθετα πλεονεκτήματα | Πλεονέκτημα | Τεκμηρίωση | |---|---| | καθορισμένο εύρος ζώνης ανά πόρτα | το κύριο χαρακτηριστικό του μεταγωγέα είναι, ότι κάθε πόρτα του προσφέρει καθορισμένο εύρος ζώνης (σελ. 173) | | περισσότερα και «λεπτότερα» πεδία συγκρούσεων | κάθε πόρτα του switch, όπως και στις γέφυρες αποτελεί ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων — αλλά το switch έχει πολλές πόρτες | | μείωση της κίνησης | η χρησιμοποίηση switch μειώνει την κίνηση και αυξάνει την επίδοση του δικτύου, ουσιαστικά, αυξάνει δραστικά το διαθέσιμο εύρος ζώνης των σταθμών εργασίας (σελ. 174) | | δυνατότητα cut-through | έχουν τη δυνατότητα να λειτουργήσουν και με το τρόπο cut-through (σελ. 175) — ακόμη μικρότερη καθυστέρηση | | VLANs | πολύ ενδιαφέρον χαρακτηριστικό των περισσοτέρων switches είναι η δυνατότητα υλοποίησης «εικονικών δικτύων» (Virtual LANS - VLANs) (σελ. 175) | | πολλαπλά πρότυπα και πόρτες | προσφέρονται με μεγάλη ποικιλία σε αριθμό από πόρτες, καθώς και σε παραλλαγές του πρωτοκόλλου 802.3 (σελ. 175) |
Και χωρίς κόστος ανασχεδίασης (σελ. 175): τα switches μπορούν άμεσα να πάρουν τη θέση των hubs σε υπάρχον δίκτυο, χωρίς να χρειαστεί απολύτως καμιά ανασχεδίαση, προσφέροντας ταυτόχρονα σημαντική αύξηση του διαθέσιμου εύρους ζώνης στους σταθμούς εργασίας.
Τι μένει ίδιο (σελ. 173): το switch δημιουργεί και αυτό πίνακες προώθησης, όπως και οι γέφυρες και χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο spanning tree, για να εξασφαλιστεί τοπολογία δικτύου χωρίς την ύπαρξη βρόχων — άρα η λογική του δικτύου δεν αλλάζει, μόνο η επίδοση.
Η γενική διαπίστωση (σελ. 172): οι περισσότερες, σήμερα, σύγχρονες σχεδιάσεις εσωτερικών τοπικών δικτύων γίνονται με δίκτυα τύπου ethernet και τα βασικότερα δομικά στοιχεία των δικτύων αυτών αποτελούν οι μεταγωγείς για Ethernet.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το κύριο πλεονέκτημα είναι η αισθητά μεγαλύτερη ταχύτητα στην προώθηση των πακέτων. Ο λόγος είναι ότι η κατασκευή του μεταγωγέα περιλαμβάνει ειδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα και το μεγαλύτερο μέρος της μεταγωγής γίνεται από υλικό, ενώ στις γέφυρες ο μηχανισμός λειτουργεί με την εκτέλεση κάποιου προγράμματος, δηλαδή με λογισμικό. Έτσι τα περισσότερα switches προσφέρουν ταχύτητες της τάξης των gigabits και ακριβώς γι' αυτό μπορούν να προσφέρουν ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων και καθορισμένες ταχύτητες για κάθε πόρτα χωριστά. Σε αυτό προστίθενται και άλλα οφέλη: το καθορισμένο εύρος ζώνης ανά πόρτα, η μείωση της συνολικής κίνησης και η δραστική αύξηση του διαθέσιμου εύρους ζώνης των σταθμών εργασίας, η δυνατότητα λειτουργίας cut-through και η δυνατότητα υλοποίησης εικονικών δικτύων. Σημαντικό είναι επίσης ότι η λογική του δικτύου δεν αλλάζει, αφού το switch δημιουργεί και αυτό πίνακες προώθησης και χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο spanning tree, όπως και οι γέφυρες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 28 — Σε τι χρησιμεύουν τα VLANs
Ερώτηση: 28. Σε τι χρησιμεύει η δυνατότητα δημιουργίας VLANS σε εσωτερικό δίκτυο;
Απάντηση:
-
Τι είναι το VLAN (σελ. 175): το εικονικό δίκτυο αποτελεί broadcast πεδίο και μπορεί να αποτελείται από πολλά διαφορετικά πεδία συγκρούσεων (collision domain). Η δημιουργία του εικονικού δικτύου γίνεται με διαχειριστική παρέμβαση.
Το πρόβλημα που λύνει (σελ. 176): είναι λογικό, η κίνηση στο δίκτυο να παρατηρείται, κυρίως, μεταξύ των σταθμών εργασίας, που ανήκουν στο ίδιο τμήμα εργασίας και πιθανά προς συγκεκριμένους κεντρικούς εξυπηρετητές των τμημάτων. Επομένως, broadcast και multicast κυρίως πακέτα, που θα δημιουργούνται, στην προσπάθεια κάποιου σταθμού εργασίας σε ένα τμήμα της επιχείρισης να επικοινωνήσει με τον εξυπηρετητή, που θέλει, δεν υπάρχει λόγος να μεταδίδονται και σε σταθμούς εργασίας άλλων τμημάτων. Και η οικονομική διάσταση (σελ. 176): από την άλλη, η προμήθεια ενεργών δικτυακών συσκευών για διασύνδεση του κάθε τμήματος ξεχωριστά δεν αποτελεί τεχνικά και οικονομικά την καλύτερη λύση.
Η λύση (σελ. 176): αντίθετα, η δημιουργία ξεχωριστών εικονικών δικτύων για κάθε τμήμα χωριστά και αντιστοίχηση των σταθμών εργασίας στο VLAN, που του αντιστοιχεί, δηλαδή τη δημιουργία ξεχωριστού broadcast πεδίου για κάθε τμήμα, άσχετα σε πιο πεδίο συγκρούσεων ανήκει ο κάθε υπολογιστής, αποτελεί την καλύτερη δυνατή αξιοποίηση του υπάρχοντος δικτυακού εξοπλισμού.
ΧΩΡΙΣ VLAN: ένα broadcast domain για όλο το κτίριο → κάθε broadcast φτάνει σε ΟΛΟΥΣ ΜΕ VLAN: Μάρκετινγκ | Λογιστήριο | Τεχνική Υποστήριξη ξεχωριστά broadcast domains, ΙΔΙΟΣ εξοπλισμόςΤο παράδειγμα του βιβλίου (σελ. 175-176): ας πάρουμε την περίπτωση επιχείρησης που έχει τμήμα μάρκετινγκ, πωλήσεων, λογιστηρίου, τεχνικής υποστήριξης και διοίκησης. Το κτίριο, που στεγάζει την επιχείρηση, εκτείνεται σε διάφορους ορόφους… ας υποθέσουμε, ότι τα διάφορα τμήματα της εταιρίας δεν είναι συγκεντρωμένα στον ίδιο χώρο, αλλά ότι είναι διάσπαρτα στους ορόφους του κτιρίου.
Πώς επικοινωνούν τα VLAN μεταξύ τους (σελ. 176): η επικοινωνία πλέον μεταξύ σταθμών εργασίας, που ανήκουν σε διαφορετικά VLANs, μπορεί να γίνει είτε με τη μεσολάβηση κάποιου δρομολογητή… είτε με την προσθήκη έξτρα κάρτας σε ένα από τα switch του δικτύου με δυνατότητα μεταγωγής στο τρίτο επίπεδο του μοντέλου OSI (layer 3 switching).
Οι τρεις τρόποι αντιστοίχησης (σελ. 176-177) | Τρόπος | Χαρακτηριστικά | |---|---| | με βάση τη φυσική διεύθυνση (MAC) | αποτελεί την πιο δύσκολη λύση, τόσο διαχειριστικά, όσο και από πλευράς υλοποίησης, αλλά και τη πιο γρήγορη από άποψη επίδοσης του δικτύου | | με βάση τις πόρτες των switches | η λύση αυτή είναι η πιο συνηθισμένη και μέτρια από πλευράς επίδοσης και ευελιξίας ανασχεδίασης | | με βάση τη διεύθυνση του πρωτοκόλλου τρίτου επιπέδου | αποτελεί την πιο εύκολη διαχειριστικά λύση… αλλά ταυτόχρονα είναι και η λιγότερη αποδοτική από άποψη επιδόσεων |
Συνοπτικά, σε τι χρησιμεύουν | # | Όφελος | |---|---| | 1 | περιορισμός των broadcast και multicast μόνο μέσα στο τμήμα που τα χρειάζεται | | 2 | λογική ομαδοποίηση χρηστών ανεξάρτητα από τη φυσική τους θέση στους ορόφους | | 3 | καλύτερη δυνατή αξιοποίηση του υπάρχοντος δικτυακού εξοπλισμού, χωρίς αγορά ξεχωριστών συσκευών ανά τμήμα |
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το εικονικό δίκτυο αποτελεί ένα ξεχωριστό broadcast πεδίο, το οποίο μπορεί να περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά πεδία συγκρούσεων, και δημιουργείται με διαχειριστική παρέμβαση. Χρησιμεύει για να περιοριστεί η άσκοπη διάδοση της κίνησης. Όπως εξηγεί το βιβλίο με το παράδειγμα μιας επιχείρησης με τμήματα μάρκετινγκ, πωλήσεων, λογιστηρίου, τεχνικής υποστήριξης και διοίκησης διάσπαρτα σε πολλούς ορόφους, η κίνηση παρατηρείται κυρίως μεταξύ σταθμών του ίδιου τμήματος και προς τους εξυπηρετητές του, οπότε τα πακέτα εκπομπής και πολλαπλής αποστολής δεν υπάρχει λόγος να φτάνουν και σε σταθμούς άλλων τμημάτων. Από την άλλη, η προμήθεια ξεχωριστών ενεργών συσκευών για κάθε τμήμα δεν είναι τεχνικά και οικονομικά η καλύτερη λύση. Έτσι, η δημιουργία ξεχωριστού εικονικού δικτύου για κάθε τμήμα, δηλαδή ξεχωριστού broadcast πεδίου, ανεξάρτητα από το πεδίο συγκρούσεων στο οποίο ανήκει ο κάθε υπολογιστής, αποτελεί την καλύτερη δυνατή αξιοποίηση του υπάρχοντος δικτυακού εξοπλισμού. Η επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών VLAN γίνεται με μεσολάβηση δρομολογητή ή switch με δυνατότητα μεταγωγής στο τρίτο επίπεδο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 29 — Collision και broadcast domain σταθμών σε ίδιο VLAN
Ερώτηση: 29. Σταθμοί εργασίας, που συνδέονται μέσω hubs σε διαφορετικές πόρτες ενός switch, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, αλλά ανήκουν στο ίδιο VLAN, τότε οι σταθμοί ανά hub ανήκουν: α. σε διαφορετικά collision και broadcast domain β. σε ίδια collision domain και σε διαφορετικά broadcast domain ανά hub γ. σε ίδια collision και broadcast domain δ. σε διαφορετικά collision domain και ίδιο broadcast domain
Απάντηση:
-
Σωστή απάντηση: δ. σε διαφορετικά collision domain και ίδιο broadcast domain.
Γιατί διαφορετικά collision domain (Επισήμανση, σελ. 173): κάθε πόρτα του switch, όπως και στις γέφυρες αποτελεί ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων (collision domain). → κάθε hub είναι συνδεδεμένο σε διαφορετική πόρτα του switch, άρα κάθε ομάδα σταθμών ανά hub βρίσκεται σε δικό της πεδίο συγκρούσεων. Και μέσα σε κάθε hub (σελ. 158): όλοι οι σταθμοί, που συνδέονται με τα hub's, μοιράζονται το ethernet (shared ethernet) και δημιουργούν, ουσιαστικά, κοινό πεδίο συγκρούσεων — άρα οι σταθμοί του ίδιου hub μοιράζονται πεδίο, αλλά οι σταθμοί διαφορετικών hub όχι.
Γιατί ίδιο broadcast domain (σελ. 175): το εικονικό δίκτυο αποτελεί broadcast πεδίο και μπορεί να αποτελείται από πολλά διαφορετικά πεδία συγκρούσεων (collision domain). → αφού όλοι οι σταθμοί ανήκουν στο ίδιο VLAN, μοιράζονται ένα broadcast domain.
[ SWITCH ] ┌──────────────┼──────────────┐ πόρτα 1 πόρτα 2 πόρτα 3 [HUB] [HUB] [HUB] ▢ ▢ ▢ ▢ ▢ ▢ ▢ ▢ ▢ collision 1 collision 2 collision 3 ← ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ └──────────── ένα VLAN = ένα broadcast domain ────────────┘Η επιβεβαίωση από την Επισήμανση (σελ. 173): τα πλαίσια, όμως, broadcast ή multicast από ένα σταθμό μεταδίδονται προς όλες τις πόρτες του switch — δηλαδή το switch από μόνο του δεν σπάει το broadcast domain· μόνο τα VLANs το κάνουν, και εδώ το VLAN είναι ένα.
Γιατί απορρίπτονται οι άλλες | Επιλογή | Γιατί είναι λάθος | |---|---| | α. διαφορετικά collision και broadcast | τα collision είναι όντως διαφορετικά, αλλά το broadcast domain είναι ένα, αφού ανήκουν στο ίδιο VLAN | | β. ίδια collision, διαφορετικά broadcast | ακριβώς το αντίστροφο της πραγματικότητας | | γ. ίδια collision και broadcast | θα ίσχυε αν τα hub ήταν συνδεδεμένα μεταξύ τους και όχι σε πόρτες switch (σελ. 158) |
Ο γενικός κανόνας που προκύπτει
collision domain → το σπάνε: γέφυρα, switch (ανά πόρτα) broadcast domain → το σπάνε: VLAN, δρομολογητήςΠώς επικοινωνούν διαφορετικά VLAN (σελ. 176): η επικοινωνία πλέον μεταξύ σταθμών εργασίας, που ανήκουν σε διαφορετικά VLANs, μπορεί να γίνει είτε με τη μεσολάβηση κάποιου δρομολογητή… είτε με την προσθήκη έξτρα κάρτας σε ένα από τα switch του δικτύου με δυνατότητα μεταγωγής στο τρίτο επίπεδο.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστή είναι η επιλογή δ, δηλαδή οι σταθμοί ανά hub ανήκουν σε διαφορετικά collision domain αλλά στο ίδιο broadcast domain. Τα διαφορετικά πεδία συγκρούσεων προκύπτουν επειδή κάθε πόρτα του switch, όπως και στις γέφυρες, αποτελεί ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων· έτσι οι σταθμοί του κάθε hub μοιράζονται μεταξύ τους ένα πεδίο, αλλά οι σταθμοί διαφορετικών hub ανήκουν σε διαφορετικά. Το ίδιο broadcast domain προκύπτει επειδή όλοι οι σταθμοί ανήκουν στο ίδιο εικονικό δίκτυο, και όπως αναφέρει το βιβλίο το εικονικό δίκτυο αποτελεί broadcast πεδίο που μπορεί να αποτελείται από πολλά διαφορετικά πεδία συγκρούσεων. Άλλωστε τα πλαίσια εκπομπής και πολλαπλής αποστολής μεταδίδονται προς όλες τις πόρτες του switch, δηλαδή το switch από μόνο του δεν σπάει το broadcast domain· αυτό το κάνουν μόνο τα VLAN και οι δρομολογητές. Ο γενικός κανόνας είναι ότι το πεδίο συγκρούσεων το σπάνε οι γέφυρες και τα switch ανά πόρτα, ενώ το πεδίο εκπομπής τα εικονικά δίκτυα και οι δρομολογητές.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 30 — Διαφορές routers, switches και bridges
Ερώτηση: 30. Ποιες είναι οι κύριες διαφορές μεταξύ των routers, switches και bridges;
Απάντηση:
-
Η κύρια διαφορά — το επίπεδο OSI και το κριτήριο προώθησης | Συσκευή | Επίπεδο OSI | Προωθεί με βάση | |---|---|---| | γέφυρα (bridge) | επίπεδο σύνδεσης δεδομένων (σελ. 160) | διευθύνσεις υλικού (… φυσικές διευθύνσεις ή διευθύνσεις επιπέδου MAC) | | μεταγωγέας (switch) | η κύρια λειτουργία του μεταγωγέα εστιάζεται στο δεύτερο επίπεδο του προτύπου OSI αν και έχουν παρουσιασθεί τεχνικές για μεταγωγή στο τρίτο και τέταρτο επίπεδο (layer 3,4 switching) (σελ. 172) | MAC διευθύνσεις (πίνακας προώθησης) | | δρομολογητής (router) | η κύρια λειτουργία των δρομολογητών είναι η διασύνδεση των δικτύων στο τρίτο επίπεδο του μοντέλου OSI (σελ. 177) | λογική διεύθυνση |
Η ρητή αντιπαράθεση (σελ. 177): σε αντίθεση με τις γέφυρες και τους μεταγωγείς που συνδέουν δίκτυα προωθώντας τα πλαίσια με βάση τη φυσική διεύθυνση των συσκευών (MAC διευθύνσεις), οι δρομολογητές συνδέουν τα επιμέρους δίκτυα με βάση το πρωτόκολλο, που χρησιμοποιούν για την επικοινωνία τους οι σταθμοί εργασίας. Η δρομολόγηση των πακέτων γίνεται με βάση τη λογική διεύθυνση, που έχουμε καθορίσει στους σταθμούς εργασίας. Ο σκοπός του δρομολογητή (σελ. 177): θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι δρομολογητές δημιουργήθηκαν για το λογικό διαχωρισμό των δικτύων με βάση την διεύθυνση του πρωτοκόλλου, που υλοποιούν, και όχι για τον απλό φυσικό διαχωρισμό τους. Το τίμημα (σελ. 178): βέβαια, το τίμημα για τη δυνατότητα προώθησης των δικτύων με βάση τα πρωτόκολλα, που υλοποιούν, είναι η ταχύτητα με την οποία γίνεται η προώθηση των πακέτων, που είναι αρκετά μικρότερη συγκρινόμενη με τις ταχύτητες προώθησης, που προσφέρουν οι γέφυρες και οι μεταγωγείς.
bridge / switch: MAC (φυσική) διεύθυνση → 2ο επίπεδο → ΓΡΗΓΟΡΑ router: λογική διεύθυνση → 3ο επίπεδο → ΑΡΓΟΤΕΡΑ αλλά ΕΞΥΠΝΟΤΕΡΑBridge έναντι switch (σελ. 175): το switch προσφέρει αισθητά μεγαλύτερη ταχύτητα στην προώθηση των πακέτων σε σχέση με μια παραδοσιακή γέφυρα, επειδή η κατασκευή του περιλαμβάνει ειδικά chip (asic) και, ουσιαστικά, το μεγαλύτερο κομμάτι της μεταγωγής γίνεται από υλικό. Αντίθετα στις γέφυρες, ο μηχανισμός λειτουργεί με την εκτέλεση κάποιου προγράμματος (software).
Πεδία συγκρούσεων και εκπομπής | Συσκευή | Collision domain | Broadcast domain | |---|---|---| | hub | ένα κοινό | ένα κοινό | | bridge / switch | ξεχωριστό ανά πόρτα/δίκτυο | ενιαίο (εκτός αν οριστούν VLANs) | | router | ξεχωριστό | ξεχωριστό — ο δρομολογητής κάνει λογικό διαχωρισμό |
Η εμβέλεια του δρομολογητή (σελ. 178): οι δρομολογητές αναλαμβάνουν, επίσης τη διασύνδεση απομακρυσμένων τοπικών δικτύων LAN's, μέσω τηλεπικοινωνιακών γραμμών, κάνοντας χρήση πρωτοκόλλων που παρέχουν διασύνδεση στο τρίτο επίπεδο. Γνωστά πρωτόκολλα του τρίτου επιπέδου είναι το Χ.25 και το Πρωτόκολλο Διαδικτύου (Internet Protocol, IP). Και η δρομολόγηση (σελ. 179): η δρομολόγηση περιλαμβάνει δύο βασικές διαδικασίες: τον καθορισμό του βέλτιστου μονοπατιού, σε περίπτωση εναλλακτικών διαδρομών και τη μεταφορά των πακέτων.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η κύρια διαφορά αφορά το επίπεδο του μοντέλου OSI στο οποίο λειτουργούν και το κριτήριο με το οποίο προωθούν την πληροφορία. Οι γέφυρες λειτουργούν στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και προωθούν τα πλαίσια με βάση τις διευθύνσεις υλικού, δηλαδή τις φυσικές διευθύνσεις MAC. Οι μεταγωγείς έχουν και αυτοί κύρια λειτουργία στο δεύτερο επίπεδο, αν και υπάρχουν τεχνικές μεταγωγής στο τρίτο και τέταρτο επίπεδο, ενώ ξεχωρίζουν από τις γέφυρες γιατί υλοποιούν τη μεταγωγή με ειδικά ολοκληρωμένα, δηλαδή με υλικό, και όχι με λογισμικό, οπότε είναι πολύ ταχύτεροι, με πολλές πόρτες και καθορισμένο εύρος ζώνης ανά πόρτα. Οι δρομολογητές, αντίθετα, διασυνδέουν δίκτυα στο τρίτο επίπεδο και προωθούν τα πακέτα με βάση τη λογική διεύθυνση, δηλαδή με βάση το πρωτόκολλο που χρησιμοποιούν οι σταθμοί εργασίας· δημιουργήθηκαν για τον λογικό και όχι για τον απλό φυσικό διαχωρισμό των δικτύων. Το τίμημα είναι ότι η ταχύτητα προώθησης των πακέτων είναι αρκετά μικρότερη από εκείνη των γεφυρών και των μεταγωγέων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 31 — Διαφορές στα φίλτρα routers και switches/bridges
Ερώτηση: 31. Ποιες οι διαφορές στην υλοποίηση φίλτρων μεταξύ routers και των switches και bridges;
Απάντηση:
-
Τα φίλτρα στις γέφυρες και τους μεταγωγείς (σελ. 162): οι γέφυρες μπορούν να προγραμματιστούν να φιλτράρουν πλαίσια από συγκεκριμένους σταθμούς (συγκεκριμένες φυσικές διευθύνσεις) ή και από ολόκληρα δίκτυα. Με τον τρόπο αυτό, μπορούμε να ελέγχουμε τη μετάδοση μεταξύ των δικτύων, που συνδέουν οι γέφυρες, ανεπιθύμητων πλαισίων εκπομπής (broadcast) και πολλαπλής αποστολής (multicast) καθώς και την επικοινωνία συγκεκριμένων σταθμών εργασίας μεταξύ ξεχωριστών δικτύων. → το κριτήριο είναι μόνο η φυσική διεύθυνση (MAC) ή το δίκτυο στο οποίο ανήκει.
Τα φίλτρα στους δρομολογητές (σελ. 179-180): χαρακτηριστικό των δρομολογητών είναι η δυνατότητα, που παρέχουν, για φιλτράρισμα των πακέτων, είτε με βάση το πρωτόκολλο, είτε τις διευθύνσεις πηγής ή προορισμού των πακέτων, ή γενικότερα τα λογικά υποδίκτυα. Και ακόμη βαθύτερα (σελ. 180): επίσης, εάν έχουμε καλή γνώση των εφαρμογών στα ανώτερα επίπεδα, δηλαδή εάν γνωρίζουμε τον αριθμό της πόρτας, με την οποία η εφαρμογή επικοινωνεί με το τρίτο επίπεδο ή κάποια συγκεκριμένα bit μέσα στα πακέτα, που είναι χαρακτηριστικά της εφαρμογής, μπορούμε να δημιουργήσουμε δικά μας κριτήρια φιλτραρίσματος.
Συγκριτικά | Στοιχείο | Γέφυρες / Μεταγωγείς | Δρομολογητές | |---|---|---| | επίπεδο κριτηρίου | 2ο επίπεδο — φυσικές διευθύνσεις | 3ο επίπεδο και άνω — πρωτόκολλο, διευθύνσεις πηγής ή προορισμού, λογικά υποδίκτυα | | κριτήρια | συγκεκριμένες φυσικές διευθύνσεις ή ολόκληρα δίκτυα | πρωτόκολλο, λογικές διευθύνσεις, λογικά υποδίκτυα, αριθμός πόρτας εφαρμογής, συγκεκριμένα bit μέσα στα πακέτα | | ευελιξία | περιορισμένη — δεν «βλέπει» πάνω από το MAC | μπορούμε να δημιουργήσουμε δικά μας κριτήρια φιλτραρίσματος | | τυπική χρήση | έλεγχος broadcast/multicast και επικοινωνίας συγκεκριμένων σταθμών | έλεγχος ανά υπηρεσία/εφαρμογή και ανά υποδίκτυο |
bridge/switch: «μπλόκαρε τη MAC 00:00:Α2:00:00:03» router: «μπλόκαρε το πρωτόκολλο X από το υποδίκτυο Υ προς την πόρτα Ζ της εφαρμογής W»Οι δυνατές ενέργειες του δρομολογητή (σελ. 180): οι δυνατές ενέργειες, όταν ένα πακέτο εκπληρεί το κριτήριο κάποιου φίλτρου είναι είτε η απόρριψή του (drop), είτε η αποδοχή του (accept), είτε η καταγραφή (log) του σε κάποιο αρχείο, είτε η αλλαγή προτεραιότητας στην προώθηση του πακέτου (το τελευταίο, εάν υποστηρίζεται από το πρωτόκολλο επικοινωνίας π.χ TCP/IP). | Ενέργεια | Περιγραφή | |---|---| | drop | απόρριψή του | | accept | αποδοχή του | | log | καταγραφή του σε κάποιο αρχείο | | αλλαγή προτεραιότητας | στην προώθηση του πακέτου |
Η ρίζα της διαφοράς (σελ. 177): σε αντίθεση με τις γέφυρες και τους μεταγωγείς που συνδέουν δίκτυα προωθώντας τα πλαίσια με βάση τη φυσική διεύθυνση των συσκευών (MAC διευθύνσεις), οι δρομολογητές συνδέουν τα επιμέρους δίκτυα με βάση το πρωτόκολλο — αφού ο δρομολογητής διαβάζει το τρίτο επίπεδο, μπορεί και να φιλτράρει με βάση αυτό.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η διαφορά πηγάζει από το επίπεδο στο οποίο λειτουργεί κάθε συσκευή. Οι γέφυρες και οι μεταγωγείς μπορούν να προγραμματιστούν να φιλτράρουν πλαίσια από συγκεκριμένους σταθμούς, δηλαδή από συγκεκριμένες φυσικές διευθύνσεις, ή και από ολόκληρα δίκτυα· έτσι ελέγχουν τη μετάδοση ανεπιθύμητων πλαισίων εκπομπής και πολλαπλής αποστολής, καθώς και την επικοινωνία συγκεκριμένων σταθμών μεταξύ ξεχωριστών δικτύων. Το κριτήριό τους δηλαδή είναι μόνο η διεύθυνση MAC ή το δίκτυο. Οι δρομολογητές, αντίθετα, μπορούν να φιλτράρουν τα πακέτα είτε με βάση το πρωτόκολλο, είτε τις διευθύνσεις πηγής ή προορισμού, είτε γενικότερα τα λογικά υποδίκτυα. Επιπλέον, αν γνωρίζουμε τον αριθμό της πόρτας με την οποία μια εφαρμογή επικοινωνεί με το τρίτο επίπεδο, ή συγκεκριμένα bit μέσα στα πακέτα που είναι χαρακτηριστικά της εφαρμογής, μπορούμε να δημιουργήσουμε δικά μας κριτήρια φιλτραρίσματος. Οι δυνατές ενέργειες όταν ένα πακέτο εκπληρώνει κάποιο κριτήριο είναι η απόρριψή του, η αποδοχή του, η καταγραφή του σε αρχείο ή η αλλαγή προτεραιότητας στην προώθησή του.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 32 — Οριζόντια και κατακόρυφη καλωδίωση
Ερώτηση: 32. Τι εννοούμε με τους όρους “οριζόντια καλωδίωση” και “κατακόρυφη καλωδίωση”;
Απάντηση:
-
Το γενικό πλαίσιο (σελ. 180): ο όρος δομημένη καλωδίωση σε τοπικό δίκτυο υποδηλώνει, ότι η συνολική καλωδίωση του τοπικού δικτύου μπορεί να διαιρεθεί σε επιμέρους απλές ενότητες. Ο διαχωρισμός (σελ. 181): θα χωρίσουμε τη δομημένη καλωδίωση σε δυο τμήματα: τη δομή οριζόντιας καλωδίωσης (Horizontal wiring structure), τη δομή κάθετης καλωδίωσης ή καλωδίωσης κορμού (Backbone wiring structure).
Οριζόντια καλωδίωση (σελ. 181): σαν οριζόντια καλωδίωση ορίζουμε το κομμάτι εκείνο της καλωδίωσης, το οποίο υλοποιεί την ένωση της εξόδου της κάρτας δικτύου του υπολογιστή με ένα σημείο συγκέντρωσης της οριζόντιας καλωδίωσης, τον κατανεμητή οριζόντιας καλωδίωσης. Έχουμε, λοιπόν καλώδια, τα οποία ξεκινούν από κεντρικό σημείο, το οποίο καλείται κατανεμητής και πηγαίνουν με αστεροειδή διάταξη σε κάθε υπολογιστή. Τα μέρη της (σελ. 182): έχουμε τη βασική γραμμή η οποία αναφέρεται σαν γραμμή σταθμού εργασίας (station cable). Η γραμμή αυτή ξεκινά από τον κατανεμητή και φτάνει έως την πρίζα παροχής δικτύου και υλοποιείται με καλώδιο συνεστραμένων ζευγών. Το μήκος της, όπως θεσπίζουν τα διεθνή πρότυπα, δεν πρέπει να ξεπερνάει τα 90 μέτρα. Και (σελ. 182): από την πρίζα δικτύου μέχρι την υποδοχή της κάρτας δικτύου στον υπολογιστή χρησιμοποιείται ειδικό εύκαμπτο καλώδιο συνεστραμένων ζευγών (user cord).
Κατακόρυφη καλωδίωση (σελ. 186): η κατακόρυφη καλωδίωση (Backbone Cabling) χρησιμοποιείται για να συνδέσει τους κατανεμητές κατακόρυφης καλωδίωσης, που βρίσκονται στα ικριώματα των ορόφων με κάποιον κεντρικό κατανεμητή, ο οποίος και αποτελεί το κεντρικό σημείο της δομημένης καλωδίωσης. Και (σελ. 185): από το πίσω μέρος του κατανεμητή κατακόρυφης καλωδίωσης (Patch panel) φεύγουν καλώδια, τα οποία καταλήγουν σε κεντρικό κατανεμητή, ο οποίος βρίσκεται σε άλλο σημείο του κτιρίου. Το σύνολο των καλωδίων αυτών αποτελεί και την κατακόρυφη καλωδίωση (Backbone cabling).
σταθμός ──user cord── πρίζα ──γραμμή σταθμού (≤90 m)── κατανεμητής οριζόντιας ┐ μικτονόμηση │ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ κατανεμητής ┘ κατακόρυφης │ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ κεντρικός κατανεμητήςΤα μέσα της κατακόρυφης (σελ. 186-187): στην κατακόρυφη καλωδίωση χρησιμοποιούνται ειδικά πολύζευγα καλώδια συνεστραμένων ζευγών, τα οποία εντός του περιβλήματος έχουν 25 ζεύγη καλωδίων για την περίπτωση που μεταφέρουμε δεδομένα ή 50 και 100 ζεύγη για την περίπτωση των τηλεφωνικών παροχών. Όταν, όμως οι αποστάσεις μεταξύ των κατανεμητών, οι οποίοι πρέπει να συνδεθούν είναι μεγαλύτερες των 90 μέτρων, όπως συμβαίνει συνήθως, χρησιμοποιείται η οπτική ίνα σαν μέσο σύνδεσης στην κατακόρυφη καλωδίωση.
Η διάταξη στο κτίριο (σελ. 186): στο κτίριο του Σχήματος 5-24 ο κεντρικός κατανεμητής είναι στον πρώτο όροφο και ενώνεται με τους επιμέρους κατανεμητές, οι οποίοι ευρίσκονται σε κάθε έναν από τους άλλους ορόφους. Στις περισσότερες περιπτώσεις, έχουμε δυο ή περισσότερα σημεία συγκέντρωσης της οριζόντιας καλωδίωσης σε κάθε όροφο.
Το πρότυπο (σελ. 181): το πιο σημαντικό πρότυπο για τη δομημένη καλωδίωση είναι το ΕΙΑ/ΤΙΑ-568-Α… ορίζει σαν τύπους καλωδίων, οι οποίοι χρησιμοποιούνται στη δομημένη καλωδίωση, το καλώδια συνεστραμένων ζευγών και το καλώδιο οπτικής ίνας.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οριζόντια καλωδίωση ορίζουμε το κομμάτι εκείνο της καλωδίωσης το οποίο υλοποιεί την ένωση της εξόδου της κάρτας δικτύου του υπολογιστή με ένα σημείο συγκέντρωσης, τον κατανεμητή οριζόντιας καλωδίωσης. Έχουμε δηλαδή καλώδια που ξεκινούν από κεντρικό σημείο, τον κατανεμητή, και πηγαίνουν με αστεροειδή διάταξη σε κάθε υπολογιστή. Η βασική γραμμή, που ονομάζεται γραμμή σταθμού εργασίας, ξεκινά από τον κατανεμητή και φτάνει έως την πρίζα παροχής δικτύου, υλοποιείται με καλώδιο συνεστραμένων ζευγών και το μήκος της δεν πρέπει να ξεπερνά τα ενενήντα μέτρα, ενώ από την πρίζα μέχρι την κάρτα δικτύου χρησιμοποιείται εύκαμπτο καλώδιο, το user cord. Κατακόρυφη καλωδίωση ή καλωδίωση κορμού είναι το σύνολο των καλωδίων που συνδέουν τους κατανεμητές κατακόρυφης καλωδίωσης, οι οποίοι βρίσκονται στα ικριώματα των ορόφων, με κάποιον κεντρικό κατανεμητή, που αποτελεί το κεντρικό σημείο της δομημένης καλωδίωσης. Στην κατακόρυφη καλωδίωση χρησιμοποιούνται πολύζευγα καλώδια συνεστραμένων ζευγών, ενώ όταν οι αποστάσεις ξεπερνούν τα ενενήντα μέτρα, όπως συνήθως συμβαίνει, χρησιμοποιείται η οπτική ίνα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 33 — Η σημασία και οι τρόποι της μικτονόμησης
Ερώτηση: 33. Ποια η σημασία της μικτονόμησης των γραμμών και με ποιους τρόπους αυτή υλοποιείται;
Απάντηση:
-
Ο ορισμός (σελ. 185): η διαδικασία της σύνδεσης του κατανεμητή οριζόντιας καλωδίωσης με τον κατανεμητή κατακόρυφης καλωδίωσης, χρησιμοποιώντας τα Patch cords ονομάζεται μικτονόμηση. Η σημασία της (σελ. 186): με την παραπάνω διαδικασία αντιστοιχίζουμε την κάθε θέση της οριζόντιας καλωδίωσης σε μια θέση στον κεντρικό κατανεμητή.
κατανεμητής οριζόντιας ──Patch cords── κατανεμητής κατακόρυφης ↑ κάθε πρίζα ορόφου ↓ κατακόρυφη καλωδίωση κεντρικός κατανεμητήςΤο ουσιαστικό όφελος: η μικτονόμηση κάνει τη δομημένη καλωδίωση ευέλικτη — αλλάζοντας απλώς ένα patch cord μπορούμε να αντιστοιχίσουμε οποιαδήποτε πρίζα σε οποιαδήποτε θέση του κεντρικού κατανεμητή ή του ενεργού εξοπλισμού, χωρίς να πειράξουμε την εγκατεστημένη καλωδίωση.
Ο πρώτος τρόπος υλοποίησης — απευθείας τερματισμός (σελ. 187): ο πρώτος τρόπος έχει ήδη περιγραφεί και είναι με κατ' ευθείαν τερματισμό στην πίσω πλευρά του κατακόρυφου ή του οριζόντιου κατανεμητή αντίστοιχα. Ο δεύτερος τρόπος — μέσω οριολωρίδας (σελ. 187): ο δεύτερος τρόπος είναι να τερματισθούν πρώτα σε ειδική παθητική συσκευή, η οποία ονομάζεται οριολωρίδα (Puntchdown block) και από εκεί να μεταφερθούν στην πίσω πλευρά του κατανεμητή (Ρatch Panel), με τη βοήθεια ειδικών καλωδίων συνεστραμένων ζευγών, τα οποία ονομάζονται καλώδια μικτονόμησης (cross connect cables) και ενώνουν τις επαφές της οριολωρίδας με τις επαφές στην πίσω πλευρά του κατανεμητή. Και ρητά (σελ. 187): από την οριολωρίδα ξεκινούν συνεστραμένα ζευγάρια καλωδίων, τα οποία τερματίζονται στην πίσω πλευρά του κατανεμητή και με αυτό τον τρόπο γεφυρώνουν την οριολωρίδα με τον κατανεμητή. Αυτή η διαδικασία καλείται μικτονόμηση (cross connect) και γίνεται με τη βοήθεια ζευγαριών συνεστραμένων καλωδίων.
Τα εύκαμπτα καλώδια που τη υλοποιούν (σελ. 183) | Ονομασία | Πού χρησιμοποιείται | |---|---| | User cords | για τη διασύνδεση των σταθμών εργασίας με την πρίζα του δικτύου | | Patch cords | για τη διασύνδεση των κατανεμητών μεταξύ τους | | Equipment cords | για τη διασύνδεση των κατανεμητών με τον ενεργό εξοπλισμό |
Ο κατανεμητής (σελ. 184-185): ο κατανεμητής (patch panel), σε οριζόντια καλωδίωση, είναι το καταληκτικό σημείο όλων των καλωδίων, τα οποία προέρχονται από τις πρίζες του δικτύου και, κατά συνέπεια, από τους χρήστες του δικτύου… Στις υποδοχές του patch panel εφαρμόζουν με συνδετήρες εύκαμπτα καλώδια συνεστραμένων ζευγών (Patch cords), τα οποία συνδέονται στις υποδοχές άλλου κατανεμητή ο οποίος ονομάζεται κατανεμητής κατακόρυφης καλωδίωσης.
Πού γίνεται (σελ. 187): οι κατανεμητές τοποθετούνται εντός ικριώματος, το οποίο είναι μεταλλικό κουτί… και ειδικές υποδοχές για την τοποθέτηση των κατανεμητών και του ενεργού εξοπλισμού (Hubs, Switches). Και με τον ενεργό εξοπλισμό (σελ. 189): ο ενεργός εξοπλισμός μεσολαβεί μεταξύ του κατανεμητή κατακόρυφης καλωδίωσης και του κατανεμητή οριζόντιας καλωδίωσης στα ικριώματα των ορόφων.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μικτονόμηση ονομάζεται η διαδικασία σύνδεσης του κατανεμητή οριζόντιας καλωδίωσης με τον κατανεμητή κατακόρυφης καλωδίωσης, με τη βοήθεια των εύκαμπτων καλωδίων patch cords. Η σημασία της είναι ότι με τον τρόπο αυτό αντιστοιχίζουμε την κάθε θέση της οριζόντιας καλωδίωσης, δηλαδή την κάθε πρίζα δικτύου, σε μια θέση στον κεντρικό κατανεμητή, χωρίς να χρειάζεται να επέμβουμε στην εγκατεστημένη καλωδίωση· έτσι η δομημένη καλωδίωση γίνεται ευέλικτη. Υλοποιείται με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι με κατευθείαν τερματισμό των καλωδίων στην πίσω πλευρά του οριζόντιου ή του κατακόρυφου κατανεμητή αντίστοιχα, και σύνδεση των κατανεμητών μεταξύ τους με patch cords. Ο δεύτερος είναι να τερματιστούν τα καλώδια πρώτα σε ειδική παθητική συσκευή, την οριολωρίδα, και από εκεί να μεταφερθούν στην πίσω πλευρά του κατανεμητή με ειδικά καλώδια συνεστραμένων ζευγών, τα καλώδια μικτονόμησης, τα οποία ενώνουν τις επαφές της οριολωρίδας με τις επαφές του κατανεμητή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 34 — Πιστοποίηση εγκατάστασης δομημένης καλωδίωσης
Ερώτηση: 34. Με ποια διαδικασία θα πιστοποιούσατε μια εγκατάσταση δομημένης καλωδίωσης;
Απάντηση:
-
Τι σημαίνει πιστοποίηση (σελ. 190): η μέτρηση μιας εγκατεστημένης δομημένης καλωδίωσης αναφέρεται σαν πιστοποίηση της εγκατάστασης και συνήθως γίνεται από τον εγκαταστάτη. Σκοπός της πιστοποίησης αυτής είναι η μέτρηση του κάθε καλωδιακού συνδέσμου σύμφωνα με αναγνωρισμένα διεθνή πρότυπα.
Γιατί δεν αρκούν οι μετρήσεις των υλικών (σελ. 190): η μέτρηση των υλικών, όμως, δεν μας εξασφαλίζει, ότι και η εγκατάσταση της δομημένης καλωδίωσης έχει γίνει σωστά. Υπάρχουν πολλά περιθώρια λαθών, όπως κακές συνδέσεις, προβλήματα στις γραμμές, μεγάλο μήκος καλωδίων, ελαττωματικά Patch cords, ελαττωματικοί συνδετήρες και πρίζες, λάθη στον τερματισμό των καλωδίων, υπερβολικές κάμψεις και μηχανικές τάσεις στα καλώδια κ.α., τα οποία ενδέχεται να δημιουργήσουν πτώση των επιδόσεων στο δίκτυο, παρότι τα χρησιμοποιούμενα υλικά ήταν διαπιστευμένης κατηγορίας.
Το πρότυπο (σελ. 190): το κυρίαρχο πρότυπο μετρήσεων μιας τέτοιας εγκατάστασης είναι το Transmission Performance Specifications for Field Testing of Unshielded Twisted Pair Cabling Systems, TSB-67 το οποίο και αποτελεί συμπλήρωμα του ElΑ/ΤΙΑ 568-Α.
Οι δύο μέθοδοι μέτρησης (σελ. 190-191): το πρότυπο αυτό θεσπίζει δυο μεθόδους μέτρησης δομημένων καλωδιώσεων. Τη μέθοδο μέτρησης της βασικής γραμμής (Basic Link Testing) και τη μέθοδο μέτρησης καναλιού (Channel Testing). | Μέθοδος | Τι μετρά | |---|---| | Basic Link Testing | σαν βασική γραμμή ορίζεται το μήκος εκείνο του καλωδίου από την πρίζα του σταθμού εργασίας μέχρι τον πρώτο τερματισμό μέσα στο ικρίωμα | | Channel Testing | σαν κανάλι ορίζεται ολόκληρη η γραμμή, η οποία περιλαμβάνει το user cord, τη βασική γραμμή, τα καλώδια μικτονόμησης (Cross connect) και το εύκαμπτο καλώδιο σύνδεσης με τον ενεργό εξοπλισμό (equipment cord) |
ΒΑΣΙΚΗ ΓΡΑΜΜΗ: πρίζα ─────────── πρώτος τερματισμός στο ικρίωμα ΚΑΝΑΛΙ: user cord + βασική γραμμή + cross connect + equipment cordΤο όργανο (σελ. 191): το πιο σημαντικό όργανο, το οποίο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση και πιστοποίηση των εγκατεστημένων καλωδιώσεων, είναι το Time Domain Reflectometer, TDR. To TDR στέλνει παλμό, ο οποίος διατρέχει το μήκος της γραμμής. Ο παλμός αυτός ανακλάται με τη βοήθεια συσκευής, η οποία συνδέεται στο άλλο άκρο της γραμμής… Το είδος της ανάκλασης, το οποίο θα επιστρέψει στο όργανο μέτρησης, είναι ενδεικτικό του αν υπάρχει βραχυκύκλωμα, διακοπή, τερματισμός ή ανωμαλία σε κάποιο σημείο της γραμμής. Τι μετρά (σελ. 191): τα όργανα αυτού του τύπου μπορούν να μετρήσουν την εξασθένιση του σήματος κατά μήκος της γραμμής, το NEXT, την χαρακτηριστική αντίσταση και άλλα μεγέθη. Επίσης, τα όργανα αυτά μπορούν να μετρήσουν το μήκος της γραμμής, για να είμαστε σίγουροι ότι είναι μέσα στα επιτρεπτά όρια. Για τις οπτικές ίνες (σελ. 191): για τις μετρήσεις σε εγκαταστάσεις οπτικών ινών χρησιμοποιείται το Optical Time Domain Reflectometer, OTDR, το οποίο ελέγχει μια καλωδίωση με οπτικές ίνες χρησιμοποιώντας αντί για ηλεκτρικό παλμό, παλμό φωτός.
Ποια μεγέθη μετρώνται γενικά (σελ. 190): η μέτρηση των υλικών που χρησιμοποιούνται σε δομημένη καλωδίωση… γίνεται με ειδικά όργανα, τα οποία μετρούν τα μεγέθη της παραδιαφωνίας (NEXT, FEXT) και την εξασθένηση του σήματος στα διάφορα υλικά, όπως καλώδια, κατανεμητές, συνδετήρες, πρίζες κ.α.
Η προϋπόθεση της κατηγορίας (σελ. 189-190): σε δομημένη καλωδίωση, όπου όλα τα χρησιμοποιούμενα υλικά (από τον κατανεμητή μέχρι τις πρίζες και τα καλώδια) είναι κατηγορίας 5, τότε λέμε ότι η καλωδίωση είναι κατηγορίας 5… θα πρέπει εκτός από τη διασφάλιση της ποιότητας των υλικών να διασφαλίζεται, ότι ακολουθήθηκαν πιστά οι τεχνικές εγκατάστασης και οι κανόνες των διεθνών προτύπων… Αφού ολοκληρωθούν οι μετρήσεις και αφού έχει διασφαλισθεί ότι τηρήθηκαν οι παραπάνω κανόνες… η καλωδίωση πιστοποιείται ως προς την κατηγορία της.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η πιστοποίηση είναι η μέτρηση μιας ήδη εγκατεστημένης δομημένης καλωδίωσης, γίνεται συνήθως από τον εγκαταστάτη και σκοπός της είναι η μέτρηση κάθε καλωδιακού συνδέσμου σύμφωνα με αναγνωρισμένα διεθνή πρότυπα. Χρειάζεται γιατί η μέτρηση των υλικών από μόνη της δεν εξασφαλίζει ότι η εγκατάσταση έγινε σωστά· υπάρχουν πολλά περιθώρια λαθών, όπως κακές συνδέσεις, μεγάλο μήκος καλωδίων, ελαττωματικά patch cords, συνδετήρες και πρίζες, λάθη στον τερματισμό, υπερβολικές κάμψεις και μηχανικές τάσεις. Το κυρίαρχο πρότυπο μετρήσεων είναι το TSB-67, το οποίο αποτελεί συμπλήρωμα του ΕΙΑ/ΤΙΑ πεντακόσια εξήντα οκτώ Α και θεσπίζει δύο μεθόδους. Η πρώτη είναι η μέθοδος μέτρησης της βασικής γραμμής, όπου ως βασική γραμμή ορίζεται το μήκος του καλωδίου από την πρίζα του σταθμού εργασίας μέχρι τον πρώτο τερματισμό μέσα στο ικρίωμα. Η δεύτερη είναι η μέθοδος μέτρησης καναλιού, όπου ως κανάλι ορίζεται ολόκληρη η γραμμή, δηλαδή το user cord, η βασική γραμμή, τα καλώδια μικτονόμησης και το equipment cord. Το βασικό όργανο είναι το Time Domain Reflectometer, το οποίο στέλνει παλμό που διατρέχει τη γραμμή και από το είδος της ανάκλασης διαπιστώνει αν υπάρχει βραχυκύκλωμα, διακοπή, τερματισμός ή ανωμαλία, ενώ μετρά και την εξασθένηση, το NEXT, τη χαρακτηριστική αντίσταση και το μήκος. Για εγκαταστάσεις οπτικών ινών χρησιμοποιείται το αντίστοιχο όργανο OTDR, με παλμό φωτός.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 35 — Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των οριολωρίδων
Ερώτηση: 35. Να εξηγήσετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα ως προς τη χρήση των οριολωρίδων στη δομημένη καλωδίωση.
Απάντηση:
-
Τι είναι η οριολωρίδα (σελ. 187): η οριολωρίδα είναι εξάρτημα, το οποίο εντάσσεται στον παθητικό εξοπλισμό δομημένης καλωδίωσης και τοποθετείται στην πίσω πλευρά του ικριώματος, έτσι ώστε να βρίσκεται πίσω από τους κατανεμητές. Κατασκευάζονται από πλαστικό και διαθέτουν σειρές επαφών, όπου μπορούν να φιλοξενηθούν μέχρι 300 ζευγάρια αγωγών. Ο τύπος της (σελ. 187): ο πιο σύγχρονος τύπος οριολωρίδας είναι ο τύπος 110, ο οποίος έχει την καταγωγή του από την εταιρεία AT&T.
Οι δύο τρόποι τερματισμού (σελ. 187) | Τρόπος | Περιγραφή | |---|---| | α' | με κατ' ευθείαν τερματισμό στην πίσω πλευρά του κατακόρυφου ή του οριζόντιου κατανεμητή | | β' | να τερματισθούν πρώτα σε ειδική παθητική συσκευή, η οποία ονομάζεται οριολωρίδα (Puntchdown block) και από εκεί να μεταφερθούν στην πίσω πλευρά του κατανεμητή (Ρatch Panel), με τη βοήθεια… καλωδίων μικτονόμησης (cross connect cables) |
Η σύγκριση των δύο (σελ. 188): ο κάθε ένας από τους παραπάνω τρόπους έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του. Όταν τα καλώδια των σταθμών εργασίας καταλήγουν κατ' ευθείαν στον κατανεμητή έχουμε το πλεονέκτημα των λιγότερων συνδέσεων, άρα προκαλούμε μικρότερη εξασθένηση στο σήμα. Έχουμε, όμως, δυσκαμψία ως προς την διάθεση των καλωδίων αυτών, αφού μόνο με τη χρήση patch cords μπορούμε να τα διοχετεύσουμε κάπου αλλού. Όταν τα καλώδια τερματίζονται σε οριολωρίδα, έχουμε μεγαλύτερη ευκολία στη διάθεση των ζευγαριών, αν για παράδειγμα θέλουμε να διαθέσουμε μια σύνδεση για ένα modem. Στην περίπτωση του τερματισμού των κατακόρυφων καλωδίων στον κατακόρυφο κατανεμητή, η μεσολάβηση οριολωρίδας θα διευκόλυνε τον τερματισμό καλωδίου 25 ζευγών.
Πλεονεκτήματα οριολωρίδας Μειονεκτήματα οριολωρίδας μεγαλύτερη ευκολία στη διάθεση των ζευγαριών, αν για παράδειγμα θέλουμε να διαθέσουμε μια σύνδεση για ένα modem περισσότερες συνδέσεις, άρα μεγαλύτερη εξασθένηση στο σήμα (εξ αντιδιαστολής προς το πλεονέκτημα του απευθείας τερματισμού) διευκόλυνση του τερματισμού καλωδίου 25 ζευγών στον κατακόρυφο κατανεμητή επιπλέον παθητικός εξοπλισμός και καλώδια μικτονόμησης που πρέπει να εγκατασταθούν και να τερματιστούν δυνατότητα να φιλοξενηθούν μέχρι 300 ζευγάρια αγωγών σε μία συσκευή περισσότερα σημεία πιθανού λάθους στον τερματισμό ΧΩΡΙΣ οριολωρίδα: καλώδιο ──► κατανεμητής (λιγότερες συνδέσεις) ΜΕ οριολωρίδα: καλώδιο ──► οριολωρίδα ──cross connect──► κατανεμητής (ευελιξία, αλλά +1 σύνδεση)Ο τερματισμός σε αυτήν (σελ. 187): ο τερματισμός των ζευγαριών γίνεται όπως στον IDC συνδετήρα με τη βοήθεια κατάλληλου εργαλείου. Η ονομασία της διαδικασίας (σελ. 187): από την οριολωρίδα ξεκινούν συνεστραμένα ζευγάρια καλωδίων, τα οποία τερματίζονται στην πίσω πλευρά του κατανεμητή και με αυτό τον τρόπο γεφυρώνουν την οριολωρίδα με τον κατανεμητή. Αυτή η διαδικασία καλείται μικτονόμηση (cross connect).
Γιατί έχει σημασία η εξασθένηση (σελ. 190): κάθε επιπλέον σύνδεση προσμετράται στη μέτρηση καναλιού — σαν κανάλι ορίζεται ολόκληρη η γραμμή, η οποία περιλαμβάνει το user cord, τη βασική γραμμή, τα καλώδια μικτονόμησης (Cross connect) και το εύκαμπτο καλώδιο σύνδεσης με τον ενεργό εξοπλισμό.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η οριολωρίδα είναι παθητικό εξάρτημα της δομημένης καλωδίωσης, τοποθετείται στην πίσω πλευρά του ικριώματος πίσω από τους κατανεμητές, κατασκευάζεται από πλαστικό και διαθέτει σειρές επαφών όπου μπορούν να φιλοξενηθούν μέχρι τριακόσια ζευγάρια αγωγών. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της φαίνονται από τη σύγκριση με τον απευθείας τερματισμό στον κατανεμητή. Όταν τα καλώδια των σταθμών εργασίας καταλήγουν κατευθείαν στον κατανεμητή, έχουμε το πλεονέκτημα των λιγότερων συνδέσεων και άρα μικρότερης εξασθένησης του σήματος, όμως και δυσκαμψία ως προς τη διάθεση των καλωδίων, αφού μόνο με patch cords μπορούμε να τα διοχετεύσουμε αλλού. Όταν αντίθετα τα καλώδια τερματίζονται σε οριολωρίδα, έχουμε μεγαλύτερη ευκολία στη διάθεση των ζευγαριών, για παράδειγμα αν θέλουμε να διαθέσουμε μια σύνδεση για modem, ενώ στην περίπτωση των κατακόρυφων καλωδίων η μεσολάβηση οριολωρίδας διευκολύνει τον τερματισμό καλωδίου είκοσι πέντε ζευγών. Το τίμημα είναι μία επιπλέον σύνδεση στη διαδρομή του σήματος, άρα μεγαλύτερη εξασθένηση, καθώς και επιπλέον εξοπλισμός και σημεία πιθανού λάθους στον τερματισμό.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 36 — Πότε χρησιμοποιούμε οπτικές ίνες στη δομημένη καλωδίωση
Ερώτηση: 36. Σε ποια περίπτωση θα χρησιμοποιούσατε οπτικές ίνες σε μια δομημένη καλωδίωση;
Απάντηση:
-
Ο βασικός κανόνας (σελ. 188): βασικός κανόνας, ο οποίος διέπει τη δομημένη καλωδίωση είναι ότι το μέγιστο μήκος μεταφοράς δεδομένων με καλώδια συνεστραμένων ζευγών είναι 100 μέτρα. Το όριο της γραμμής σταθμού (σελ. 188): σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, αναφέρονται τα 90μ. σαν μέγιστη απόσταση πρίζας δικτύου από τον κατανεμητή, διότι εκτός από τη γραμμή αυτή μεσολαβούν τα Patch cords και user cords για σύνδεση με τον ενεργό εξοπλισμό και με τον υπολογιστή του χρήστη αντίστοιχα, τα οποία λόγω της ιδιαίτερης κατασκευής τους έχουν μεγαλύτερη απόσβεση σήματος.
Η ρητή απάντηση (σελ. 189): στην περίπτωση, που η απόσταση μεταξύ των κατανεμητών είναι μεγαλύτερη από 90 μέτρα, χρησιμοποιείται καλώδιο οπτικής ίνας, η οποία, όμως, καταλήγει και τερματίζεται σε ειδικό κατανεμητή μέσα στο ικρίωμα, ο οποίος ονομάζεται οπτικός κατανεμητής. Και στην κατακόρυφη καλωδίωση (σελ. 187): όταν, όμως οι αποστάσεις μεταξύ των κατανεμητών, οι οποίοι πρέπει να συνδεθούν είναι μεγαλύτερες των 90 μέτρων, όπως συμβαίνει συνήθως, χρησιμοποιείται η οπτική ίνα σαν μέσο σύνδεσης στην κατακόρυφη καλωδίωση.
απόσταση ≤ 90 m → συνεστραμμένο ζεύγος απόσταση > 90 m → ΟΠΤΙΚΗ ΙΝΑ + οπτικός κατανεμητήςΟι πρόσθετοι λόγοι από το κεφάλαιο 4 (σελ. 110, 130) | Λόγος | Τεκμηρίωση | |---|---| | μεγάλες αποστάσεις | χρησιμοποιείται, κυρίως, όπου οι αποστάσεις είναι μεγάλες και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί το καλώδιο συνεστραμένων ζευγών | | υψηλοί ρυθμοί | όπου οι απαιτήσεις σε ρυθμούς μετάδοσης είναι αρκετά αυξημένες | | έντονος θόρυβος | όταν υπάρχει αυξημένος ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος (για παράδειγμα βιομηχανίες) | Το μειονέκτημα (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).
Ο οπτικός κατανεμητής (σελ. 189): παρατηρούμε, ότι τα καλώδια εισάγονται στον κατανεμητή από την πίσω πλευρά και τερματίζονται σε ειδικούς κοννέκτορες, οι οποίοι υπάρχουν στην μπροστινή πλευρά του κατανεμητή. Ο τερματισμός των οπτικών καλωδίων διαφέρει από τον τερματισμό των χάλκινων καλωδίων, εξαιτίας της φύσης του μεταδιδόμενου σήματος, όπου εδώ είναι το φως. Η πολικότητα (σελ. 189): στις οπτικές ίνες το σήμα ταξιδεύει μόνο προς τη μια κατεύθυνση. Είναι αυτονόητο, λοιπόν, ότι για μια σύνδεση θα χρειαστούν δυο οπτικές ίνες, μια για την αποστολή και μια για τη λήψη των δεδομένων. Παρατηρούμε λοιπόν ότι στην σύνδεση των οπτικών ινών υπάρχει πολικότητα. Οι συνδετήρες (σελ. 190): οι συνδετήρες, τους οποίους αποδέχεται το πρότυπο ΕΙΑ/ΤΙΑ 568-Α, αναφέρονται σαν συνδετήρες 568 SC.
Η εναλλακτική λύση (σελ. 188): το πρόβλημα αυτό λύνεται με τη μεσολάβηση ενεργού εξοπλισμού (Hubs, switches), ο οποίος ανανεώνει την απόσταση αυτή για άλλα 100 μέτρα — δηλαδή η οπτική ίνα επιλέγεται όταν δεν μας βολεύει να παρεμβάλουμε αλυσίδα ενεργού εξοπλισμού.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οπτικές ίνες χρησιμοποιούμε όταν η απόσταση μεταξύ των κατανεμητών είναι μεγαλύτερη από ενενήντα μέτρα. Βασικός κανόνας της δομημένης καλωδίωσης είναι ότι το μέγιστο μήκος μεταφοράς δεδομένων με καλώδια συνεστραμένων ζευγών είναι εκατό μέτρα, ενώ τα διεθνή πρότυπα ορίζουν τα ενενήντα μέτρα ως μέγιστη απόσταση της πρίζας δικτύου από τον κατανεμητή, επειδή μεσολαβούν και τα patch cords και τα user cords, τα οποία λόγω της κατασκευής τους έχουν μεγαλύτερη απόσβεση. Έτσι, στην κατακόρυφη καλωδίωση, όπου οι αποστάσεις μεταξύ κατανεμητών είναι συνήθως μεγαλύτερες, χρησιμοποιείται η οπτική ίνα, η οποία τερματίζεται σε ειδικό κατανεμητή μέσα στο ικρίωμα, τον οπτικό κατανεμητή, με συνδετήρες τύπου πεντακόσια εξήντα οκτώ SC. Πρέπει να σημειωθεί ότι στις οπτικές ίνες το σήμα ταξιδεύει μόνο προς μία κατεύθυνση, οπότε για κάθε σύνδεση χρειάζονται δύο ίνες, μία για αποστολή και μία για λήψη, δηλαδή υπάρχει πολικότητα. Οπτικές ίνες επιλέγουμε επίσης όταν οι απαιτήσεις σε ρυθμούς μετάδοσης είναι αυξημένες ή όταν υπάρχει έντονος ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση 37 — Μελέτη δομημένης καλωδίωσης δύο κτιρίων
Ερώτηση: 37. Θέλουμε να κατασκευάσουμε δομημένη καλωδίωση η οποία να καλύπτει δυο κτίρια τα οποία απέχουν μεταξύ τους 500 μέτρα. Το κάθε κτίριο έχει τρεις ορόφους όπου υπάρχουν χρήστες και σταθμοί εργασίας. Οι όροφοι έχουν επιφάνεια 450 τ.μ. ο καθένας. Η απαίτηση για μεγάλες ταχύτητες στο δίκτυο είναι δεδομένη. Να αναφέρετε τα υλικά τα οποία θα χρησιμοποιήσετε, τη διάταξη τοποθέτησης και να δώσετε σχέδιο της εγκατάστασης.
Απάντηση:
-
Τα δεδομένα του προβλήματος
2 κτίρια × 3 όροφοι = 6 όροφοι με χρήστες επιφάνεια ορόφου = 450 τ.μ. → ακτίνα κάλυψης ~ 12 m από το κέντρο απόσταση κτιρίων = 500 m >> 90 m ⇒ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΑ οπτική ίνα απαίτηση μεγάλων ταχυτήτων ⇒ cat 5e / Gigabit EthernetΟ κανόνας που καθορίζει τη λύση (σελ. 188): βασικός κανόνας, ο οποίος διέπει τη δομημένη καλωδίωση είναι ότι το μέγιστο μήκος μεταφοράς δεδομένων με καλώδια συνεστραμένων ζευγών είναι 100 μέτρα· και (σελ. 189): στην περίπτωση, που η απόσταση μεταξύ των κατανεμητών είναι μεγαλύτερη από 90 μέτρα, χρησιμοποιείται καλώδιο οπτικής ίνας.
Το σχέδιο της εγκατάστασης
ΚΤΙΡΙΟ Α ΚΤΙΡΙΟ Β ┌────────────────────┐ ┌────────────────────┐ │ 3ος: [ικρίωμα Α3] │ │ 3ος: [ικρίωμα Β3] │ │ ├ patch panel οριζ. │ ├ patch panel│ │ ├ switch │ ├ switch │ │ └ patch panel κατακ. │ └ … │ │ │ │ │ │ │ 2ος: [ικρίωμα Α2] ─┤ κατακόρυφη │ 2ος: [ικρίωμα Β2] ─┤ │ │ καλωδίωση │ │ │ │ 1ος: [ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΙΚΡΙΩΜΑ Α] │ 1ος: [ΚΕΝΤΡΙΚΟ Β] │ │ ├ κεντρικός κατανεμητής │ ├ κεντρικός │ │ ├ κεντρικό switch │ ├ switch │ │ └ ΟΠΤΙΚΟΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΤΗΣ ═══════════ 500 m ═══ ΟΠΤΙΚΟΣ │ └────────────────────┘ καλώδιο οπτικών ινών └────────────────┘ Σε κάθε όροφο: πρίζα ──user cord── Η/Υ πρίζα ──γραμμή σταθμού εργασίας (≤90 m)── patch panelΤα υλικά | Κατηγορία | Υλικά | Τεκμηρίωση | |---|---|---| | οριζόντια καλωδίωση | καλώδιο συνεστραμένων ζευγών κατηγορίας 5e (ή ανώτερης), γραμμή σταθμού εργασίας ≤ 90 m | το πρότυπο ElΑ/ΤΙΑ-568-Α ορίζει σαν τύπους καλωδίων… το καλώδια συνεστραμένων ζευγών και το καλώδιο οπτικής ίνας (σελ. 181)· η 5e προτείνεται για καινούργιες καλωδιώσεις και είναι το πρότυπο για καλώδια τύπου cat 5e του 1000BaseT (σελ. 109, 132) | | τερματισμοί χρήστη | πρίζες σταθμού εργασίας (station outlet) με υποδοχείς RJ 45 τύπου IDC, user cords | (σελ. 183-184) | | κατανεμητές ορόφου | patch panel (π.χ. Κατανεμητής (Patch Panel) με 48 υποδοχές), προαιρετικά οριολωρίδες τύπου 110 | (σελ. 184-185, 187) | | ικριώματα | ικρίωμα (Rack) ανά όροφο + κεντρικό ικρίωμα ανά κτίριο | μεταλλικό κουτί… και ειδικές υποδοχές για την τοποθέτηση των κατανεμητών και του ενεργού εξοπλισμού (Hubs, Switches) (σελ. 187) | | κατακόρυφη καλωδίωση εντός κτιρίου | πολύζευγα καλώδια συνεστραμένων ζευγών… 25 ζεύγη ή οπτική ίνα αν ξεπερνιούνται τα 90 m | (σελ. 186-187) | | ζεύξη των δύο κτιρίων (500 m) | καλώδιο οπτικών ινών (μονότροπη ή πολύτροπη), δύο ίνες ανά σύνδεση, οπτικοί κατανεμητές, συνδετήρες 568 SC | στις οπτικές ίνες το σήμα ταξιδεύει μόνο προς τη μια κατεύθυνση… για μια σύνδεση θα χρειαστούν δυο οπτικές ίνες (σελ. 189)· 1000BaseLX… με μονότροπη ίνα των 9 μm μπορεί να φθάσει τα 5km (σελ. 132) | | ενεργός εξοπλισμός | switches ανά όροφο (10/100 ή Gigabit) + κεντρικά switches με πόρτες οπτικής ίνας | τα βασικότερα δομικά στοιχεία των δικτύων αυτών αποτελούν οι μεταγωγείς για Ethernet (σελ. 172) | | οδεύσεις | μεταλλικές σχάρες ή επίτοιχα πλαστικά κανάλια, ξεχωριστά από τα καλώδια ρεύματος | ο γενικός κανόνας… τα καλώδια μεταφοράς δεδομένων πρέπει να οδεύουν σε ξεχωριστό κανάλι από τα καλώδια μεταφοράς ρεύματος· αν αυτό δεν γίνεται, θα πρέπει να απέχουν μεταξύ τους τουλάχιστον 5 εκ. (σελ. 184) |
Η διάταξη τοποθέτησης | # | Βήμα | |---|---| | 1 | Σε κάθε όροφο τοποθετείται ικρίωμα με κατανεμητή οριζόντιας καλωδίωσης, ενεργό εξοπλισμό (switch) και κατανεμητή κατακόρυφης καλωδίωσης — ο ενεργός εξοπλισμός μεσολαβεί μεταξύ του κατανεμητή κατακόρυφης καλωδίωσης και του κατανεμητή οριζόντιας καλωδίωσης στα ικριώματα των ορόφων (σελ. 189) | | 2 | Από κάθε πρίζα ξεκινά γραμμή σταθμού εργασίας ≤ 90 m προς τον κατανεμητή του ορόφου· με επιφάνεια 450 τ.μ. ανά όροφο, ένα ικρίωμα ανά όροφο επαρκεί, αφού ένας κατανεμητής οριζόντιας καλωδίωσης μπορεί να καλύψει απόσταση 90 μέτρα γύρω από αυτόν (σελ. 189) | | 3 | Μικτονόμηση οριζόντιου με κατακόρυφο κατανεμητή μέσω patch cords (σελ. 185) | | 4 | Κατακόρυφη καλωδίωση από κάθε όροφο προς το κεντρικό ικρίωμα του κτιρίου | | 5 | Οπτική ζεύξη 500 m μεταξύ των δύο κεντρικών ικριωμάτων, με οπτικούς κατανεμητές και στα δύο άκρα |
Γιατί επιλέγεται η οπτική ίνα για τα 500 m: το συνεστραμμένο ζεύγος δεν μπορεί (μέγιστο 100 m)· και ενώ το πρόβλημα αυτό λύνεται με τη μεσολάβηση ενεργού εξοπλισμού (Hubs, switches), ο οποίος ανανεώνει την απόσταση αυτή για άλλα 100 μέτρα (σελ. 188), θα χρειάζονταν τέσσερις ενδιάμεσοι σταθμοί σε ανοιχτό χώρο — πρακτικά ανέφικτο. Η οπτική ίνα καλύπτει τα 500 m σε μία ζεύξη, με το πρόσθετο όφελος ότι δεν επηρεάζεται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία και δεν είναι ευαίσθητη σε υγρό περιβάλλον (σελ. 94), κρίσιμο για υπόγεια όδευση μεταξύ κτιρίων.
Γιατί κατηγορία 5e και Gigabit: η απαίτηση για μεγάλες ταχύτητες ικανοποιείται από το 1000BaseT, που είναι πρότυπο για καλώδια τύπου cat 5e (σελ. 132), και για τον κορμό από το 1000BaseLX, όπου με μονότροπη ίνα των 9 μm μπορεί να φθάσει τα 5km (σελ. 132) — άνετα πάνω από τα 500 m που απαιτούνται.
Η πιστοποίηση στο τέλος (σελ. 190): μετά την εγκατάσταση γίνεται πιστοποίηση με TDR για το χάλκινο τμήμα και OTDR για τις οπτικές ίνες, κατά το πρότυπο TSB-67, με μέτρηση βασικής γραμμής και μέτρηση καναλιού.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα δεδομένα του προβλήματος καθορίζουν και τη λύση. Επειδή το μέγιστο μήκος μεταφοράς δεδομένων με καλώδια συνεστραμένων ζευγών είναι εκατό μέτρα και η μέγιστη απόσταση πρίζας από κατανεμητή ενενήντα μέτρα, οι όροφοι των τετρακοσίων πενήντα τετραγωνικών μέτρων καλύπτονται άνετα από ένα ικρίωμα ο καθένας, ενώ η απόσταση των πεντακοσίων μέτρων μεταξύ των δύο κτιρίων επιβάλλει υποχρεωτικά τη χρήση οπτικής ίνας. Για την οριζόντια καλωδίωση κάθε ορόφου θα χρησιμοποιήσουμε καλώδιο συνεστραμένων ζευγών κατηγορίας 5e, πρίζες σταθμού εργασίας με υποδοχείς RJ45 τύπου IDC, εύκαμπτα user cords προς τους υπολογιστές, και κατανεμητή, δηλαδή patch panel, μέσα σε ικρίωμα ορόφου· η γραμμή σταθμού εργασίας δεν θα ξεπερνά τα ενενήντα μέτρα. Σε κάθε ικρίωμα ορόφου τοποθετούμε επίσης switch ως ενεργό εξοπλισμό και κατανεμητή κατακόρυφης καλωδίωσης, και συνδέουμε τους δύο κατανεμητές με μικτονόμηση μέσω patch cords. Η κατακόρυφη καλωδίωση συνδέει τους κατανεμητές των τριών ορόφων με το κεντρικό ικρίωμα κάθε κτιρίου, με πολύζευγα καλώδια είκοσι πέντε ζευγών ή, όπου οι αποστάσεις ξεπερνούν τα ενενήντα μέτρα, με οπτική ίνα. Τα δύο κεντρικά ικριώματα συνδέονται μεταξύ τους με καλώδιο οπτικών ινών, το οποίο τερματίζεται σε οπτικούς κατανεμητές με συνδετήρες πεντακόσια εξήντα οκτώ SC· επειδή στις οπτικές ίνες το σήμα ταξιδεύει προς μία μόνο κατεύθυνση, χρειάζονται δύο ίνες ανά σύνδεση, μία για αποστολή και μία για λήψη. Η απαίτηση για μεγάλες ταχύτητες ικανοποιείται με Gigabit Ethernet, δηλαδή 1000BaseT στο χάλκινο τμήμα με cat 5e και 1000BaseLX στον οπτικό κορμό, που με μονότροπη ίνα εννέα μικρομέτρων φτάνει τα πέντε χιλιόμετρα. Οι οδεύσεις των καλωδίων δεδομένων γίνονται σε ξεχωριστά κανάλια από τα καλώδια ρεύματος, και η εγκατάσταση κλείνει με πιστοποίηση κατά το πρότυπο TSB-67, με όργανο TDR για το χάλκινο τμήμα και OTDR για τις οπτικές ίνες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
