Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
CPE 426 Computer Networks
Chapter 1: Introduction Review 1:Data Communications
Course Outlines ดใน Sheet สามารถ Download ได
http://cpe.rsu.ac.th/ut
TOPICS 1. Communication/NW Model
Ch.5.1-5.5 2. Communication Protocols OSI and TCP/IP
Ch.1.1-1.10 3. Communication/NW Topology
Ch. 13.8
TOPICS 4. Signal/Power/Loss
Ch.6.1-6.10 5. Data Coding(Line Coding)
Ch.6.11-6.20 6. Trasmission Media/Noise/Channel Capacity
Ch.7.1-7.10 & 7.20-7.22
TOPICS 7. Multiplexing & DSL
Ch.11.1-11.3 & 12.1-12.7 8. Asynchronous Communication
Ch.9.1-9.8 9. Synchronous Communication
Ch.9.9-9.13
TOPICS 10. Flow Control/Error Control/ARQ
Ch. 8.12-8.15 11. Circuit vs Packet Switching NW
Ch. 3.1-3.5 % 13.1-13.5 ALSO Reference From CPE 326 (Stalling Book)
Review เพอใหรวาเรยนอะไรไปแลวบาง เนนพนฐานทตองใชหรอตองเขาใจ เพอตอในวชาน
IP Technologies Layer 1 และ 2 เปนสวนใหญ และ Concept ของ Network(Layer 3)
การสอสาร ประกอบดวย 2 Entity Sender = Source ผสง หรอแหลงกาเนดขอมล
Destination ผรบ หรอ ปลายทางขอมล
DATA DATA
Transmitter Receiver
Transmission Medium
Signal = สญญาณ
Data comm.Model ม 5 สวน Sender = Source ผสง หรอแหลงกาเนดขอมล
Destination ผรบ หรอ ปลายทางขอมล
DATA DATA
Transmitter Receiver
Transmission Medium
Signal = สญญาณ
File: ABCD… Data Coding/Compression (ASCII, EBCDIC/ZIP) 010110001101….
01011…
Line Coding/Modulation Plus Multiplexing
Wire/Wireless
ABC…
Loss and Noise
01011… ABC…
Plus Error ADC…
Decodine/Demodulation Demultiplexing
ASCII Code American Standard Code for Information Interchange
ASCII includes definitions for 128 characters: 33 are non-printing control characters (now mostly obsolete) that affect how text and space is processed; 94 are printable characters, and the space is considered an invisible graphic. The most commonly used character encoding on the World Wide Web was US-ASCII until December 2007, when it was surpassed by UTF-8
Mode ของการสอสาร Data Communication Model ทกลาวถงใชสาหรบการสอสารสองคน
ถามวงจรรบและสงแยกจากกน โดยใช Transmission Medium คนละตว
Simplex ถาใช Transmission อนเดยวกน
Duplex ถาสอสารสองทางไดพรอมกน
Full-Duplex ถาสอสารสองทางไมพรอมกน
Half-Duplex
Simplex บางคร งเรยก 4-wire Duplex
Source Destination Tx Rx Transmission Medium
Source Destination Rx Tx Transmission Medium
Duplex Source Destination Tx Rx
Transmission Medium Source Destination Rx Tx
Source Destination
Tx/Rx
Transmission Medium Source Destination
Tx/Rx
Half-Duplex
Full-Duplex
ถาเราตองการสอสารมากกวา 2 คน ใชวงจร(Duplex)ดงกลาวตามจานวนคของการสอสาร = Full Mesh Topology
A
B C
D
F E
จานวนวงจร = n(n-1)/2 =O(n2)
ราคาแพงมากถา n มคาสง = O(n2)
Topology ในภาษา Network คอรปแบบการเชอมตอของอปกรณตางๆเขาดวยกน
วธแกคอ Share Medium และทา Multiple Access Control
ใน LAN จะใช Topology 3 แบบทสาคญ Bus (และ Tree), Ring, Star
hub
Multiple Access = MA
วธแกคอ Share Medium และทา Multiple Access Control
ใน WAN มกจะเปน Partial Mesh Medium จดไดวาเปน Statistical Time Division Multiplexing แบบหนง
A
B
C
H
G F
D
E End Node
Intermediate Node = Switching/Routing Node
การ Share Medium ตองมการควบคม = Medium Access Control End Node จะตองมการกาหนดชอหรอ Address สาหรบอางอง หรอกาหนด Circuit Number Intermediate Node จะใชหมายเลขอางองดงกลาวในการตดสนใจสงขอมลตอออกไป(Forwarding) ดงน น
1. Data ทสงจะตองแปะสวนหว (Header) ดวยขอมลตางๆของ Address และการ Control เราเรยกวาเปนการทา Encapsulation ผลลพธทไดเรยกวา Frame 2. ทสวนทายของ Frame จะมการตอดวยขอมลชวยตรวจจบความผดพลาด (Error Detection) มกจะเปน CRC Code เรยก Frame Check Sequence(FCS) 3. กอนหนาสวน Header และหลง FCS อาจจะมการเตมบตสาหรบชวยตรวจจบหวและทายของ Frame (Frame Delimiter: Pre-amble/Post-amble) 4. สาคญทสดตองมการกาหนดกฎเกณฑตางๆเหลานใหเปนมาตรฐาน คอกาหนดเปน Protocol ของการสอสาร
LAN vs WAN Technologies LAN มกจะใชการ Share Medium แบบ Contention ดงน นจะตองมขบวนการควบคมการทา Multiple Access
Topology ทเหมาะสมคอ Bus, Ring, Star WAN จะ Share Medium เชนกน แตมกจะใชวธของ Synchronous Multiplexing (TDM) ใน Circuit Switching Networkหรอ Statistical Multiplexing (ใชใน Packet Switching Network)
Topology ทเหมาะสมคอ Mesh Network และมกจะเปน Partial Mesh
Internetworking Technologies มกจะถกใชในการเชอมตอระหวาง LAN ผาน WAN Network
ทนยมคอ Internet (IP Network)
Protocol and Protocol Architecture
Protocol เปนตวกาหนดกฏเกณฑสาหรบการสอสาร ถากาหนดเปนมาตรฐาน หรอ Standard การสอสารจะทาไดงายระหวางอปกรณทตางกน ประกอบดวย
Syntax Data formats = รปแบบของขอมล, เฟรม, การเขารหส Signal levels=ลกษณะของสญญาณทแทนขอมล
Semantics Control information=การควบคมการสอสาร Error handling=การจดการกบ Error
Timing Speed matching=กาหนดอตราการสง Sequencing=กาหนดลาดบของขอมล
Protocol Architecture (Protocol Stack)
เนองจากการสอสารเปนเรองทสลบซบซอน เราแบงการสอสารท งหมดออกเปน Module แตละ Module มหนาทเฉพาะของมน แตละ Module จะมการสอสารระหวาง Module อน แตละ Module ม Protocol กากบ ปกตจะแบงเปนลาดบช น เรยก Protocol Stack หรอ Protocol Architecture
Protocol Architecture (Protocol Stack)
Protocol Architecture ทเปนมาตรฐานมสองอน 7 Layer OSI Reference Model ของ ISO
ปจจบนไมไดใชงานจรง แตใชเปน Reference TCP/IP Protocol Suite (ม 5 ช น)
การสอสารเกอบจะทงหมด มาตรฐานของ Internet
7 Layer OSI Reference Model
7 Layer Layer 1: Physical Layer
ทาหนาทเชอมตอผาน Physical Medium รบผดชอบแปลงบตเปนสญญาณ เรองของการ Interface, สายนาสญญาณ ,มองเหนขอมลในลกษณะ Bit Stream
Layer 2: Data Link Layer ประกอบขอมลเปน Frame, รบผดชอบในการสอสารผาน แตละ Link ทา Error Control, Flow Control ผาน Link
Layer 3: Network Layer รบผดชอบในการสงขอมลผาน Network, หาทศทางขอมล, เชอมตอกบ Layer บนเขากบ Network หลายๆแบบ มองเหนขอมลในลกษณะ Packet
7 Layer Layer 4: Transport Layer
รบผดชอบการสงขอมลใหถกตองจากตนทางถงปลายทาง(End-to-End), จดการในเรอง Error และ Flow Control ในระดบตนทางถงปลายทาง ขอมลทสงจะถกแบงเปน Segment
Layer 5: Session Layer ทาหนาทจดตง ดแล การเชอมตอ(Connection) ระหวาง Applicationตนทางและปลายทาง แบงการเชอมตอสอสารออกเปน Session
7 Layer Layer 6: Presentation Layer
รบผดชอบในเรองรปแบบและ Format ของขอมล การทา Encryption รวมถงการทา Data Compression ใหอยในรปแบบทสอสารได
Layer 7: Application Layer ทาหนาทเชอมตอกบ Application และผใช
OSI Environment
การเชอมตอผาน Router
TCP/IP Protocol Architecture Developed by the US Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) for its packet switched network (ARPANET) Used by the global Internet No official model but a working one.
Application layer Host to host or transport layer Internet layer Network access layer Physical layer
TCP/IP Protocol Architecture
Physical
Network Access
Internet Layer
Transport Layer
Application
INTERNET
Physical Layer Physical interface between data transmission device (e.g. computer) and transmission medium or network Characteristics of transmission medium Signal levels Data rates etc.
Network Access Layer Exchange of data between end system and network Destination address provision Invoking services like priority ปกตมาตรฐานของ TCP/IP จะไมครอบคลมถง Layer 1-2 ท วไปเรานา TCP/IP เปน WAN และวางบน LAN คอ Ethernet
Internet Layer (IP) Systems may be attached to different networks Routing functions across multiple networks Implemented in end systems and routers คอ IP Protocol
มการทางานแบบ Datagram
Transport Layer (TCP) Reliable delivery of data Ordering of delivery ทสาคญม 2 Protocol
TCP = Transport Control Protocol Connection Oriented Guarantee Delivery
UDP = User Datagram Protocol Connectionless Best Effort
Application Layer Support for user applications e.g. http, SMPT
TCP/IP VS OSI
Application Software
NOS = Window
NIC + Driver
Physical Link
รปแบบการเชอมตอดวย TCP/IP
Addressing ใน TCP/IP TCP Port หรอ UDP Port = 16 Bit IP Address, IPv4 = 32 Bit หมายเลขเครอง และหมายเลข Network Physical Hardware Address
ถาใช TCP/IP บน Ethernet LAN อนนคอ Address ของ NIC หรอ MAC Address = 48 Bit
PDU = Protocol Data Unit
IP Packet / IP Datagram
TCP Segment
Frame
Protocol ทสาคญของ TCP/IP
Standard LAN:
IEEE 802 Ethernet IEEE 802.3 มยอยอกหลายตว WLAN IEEE 802.11, 802.11b, 802.11g, 802.11n,802.11i PAN-Bluetooth IEEE 802.15 www.ieee.org
WAN มหลายตว ทสาคญมกจะถกดแลโดย OSI (ITU)
TCP/IP RFC = Request for Comments มมากกวา 4000 RFCs อนใหมจะแทนอนเกา (Obsolete) www.faqs.org/rfcs
Summary Physical Layer Physical Layer จะสลบซบซอนทสด ปกตจะเกยวกบไฟฟาสอสาร
กาหนด Medium, Signal, Coding, Connector รวมถงกระบวนการ การสอสารจะถกจากดจาก Layer น
Bit Rate/Baud Rate ~ Power, Noise, Distortion, Interference, Cross Talk
ทสาคญ SNR และ Eb/No ขดจากดตาม Channel Capacity
Line Coding การสง Pulse เพอทจะแทน Data แตละบต
Pulse 2 ระดบ = Binary Signal M-ary Signal จะใช M ระดบ
ขอควรคานง Average DC เปนศนยหรอไม Signal Transition มากเพยงพอ
NRZ, AMI, Pseudoternary, Manchester, Differential Manchester และ อนๆ
อาจจะรวมกบการทา Scrambling HDB3, B8ZS
Multiplexing เปนวธการทจะสามารถสงสญญาณไดหลายคบน Transmission Medium เดยวกน
FDM = Frequency Division Multiplexing สญญาณแตละคใน Bandwidth (ชวงความถ) ตางกน
TDM = Time Division Multiplexing สญญาณแตละคสงทเวลาตางกน แบงเปน
Synchronous TDM: แบงเวลาเปน Channel ตามจานวนค คหนงจะใช Channel เบอรทกาหนดเทานน Statistical TDM แบงเปน Channel เชนกน แตไมกาหนด คใดตองการสงขอมลใหจอง Channel เพอสง ดงนนในการสงขอมลครงหนงๆ อาจจะใช Channel แตกตางกน
FDM vs TDM
Statistical TDM Frame Formats
ADSL Channel Configuration
Mode ของการสงขอมล Digital
Timing problems require a mechanism to synchronize the transmitter and receiver Two solutions
Asynchronous Synchronous
Asynchronous (diagram)
Data Communications Interfacing (DTE-DCE Concept)
Mechanical Specification
Electrical Specification Digital signals Values interpreted as data or control, depending on circuit Less than -3v is binary 1, more than +3v is binary 0 (NRZ-L) Signal rate < 20kbps Distance <15m For control, Less than-3v is off, +3v is on
Null Modem: DTE to DTE RS-232-C Null Modem Cable (for Terminal/PC with 25-pin Connector) RS-232-C Null Modem Cable (for Terminal/PC with 9-pin Connector)
Null Modem
Summary Null Modem Simple Null Modem
without Handshaking
Null Modem With Loop-Back Handshaking
Null Modem With Partial Handshaking
Null Modem With Full Handshaking
Synchronous - Bit Level Block of data transmitted without start or stop bits Clocks must be synchronized Can use separate clock line
Good over short distances Subject to impairments
Embed clock signal in data Manchester encoding Carrier frequency (analog)
Synchronous - Block Level Need to indicate start and end of block Use preamble and postamble
e.g. series of SYN (hex 16) characters e.g. block of 11111111 patterns ending in 11111110
More efficient (lower overhead) than async
Synchronous (diagram)
Flow Control/Error Control เราควบคมการใหลขอมลเพอไมใหผสง สงขอมลเกนกวาผรบจะรบได
เมอสงขอมลแลว ใหรอสญญาณพรอมทจะรบขอมลอนตอไปจากผรบ
ปกต Mechanism นจะใชรวมกบ Error Control โดยเมอม Error จะใชวธการ Retransmission
เราเรยกรวมวา ARQ = Automatic Repeat Request
Stop and Wait - Diagram
1. แตละ Frame ทสง กาหนด Timer 2. Frame Sequence ใช 1 Bit สาหรบตรวจ Frame ซา
ในทางปฎบต การ Acknowledge จะใช Piggyback สาหรบใน Microprocessor อาจจะใชสาย Ack แยกตางหาก
Go Back N - Diagram
1. แตละ Frame ทสง กาหนด Timer 2. ขนาด Window สงสดไมเกน 2n-1 3. เมอม Error ใหเรมสงใหมตงแต Frame นน
ในทางปฎบต การ Acknowledge จะใช Piggyback
Selective Reject - Diagram
1. แตละ Frame ทสง กาหนด Timer 2. ขนาด Window สงสดไมเกน 2n-1
3. เมอม Error สงใหมเฉพาะ Error Frame
ในทางปฎบต การ Acknowledge จะใช Piggyback
WAN WAN
Public Network การเชอมตอปกตจะผาน Network ของผใหบรการ หรอ Service Provider เราไมไดเปนเจาของ เปนลกษณะการเชา จายตามจานวนทใช เวลา/จานวนขอมล ระยะทางไกลกวา Technologies ทใชในการเชอมตอ แตกตางกน
Network Circuit Switching Network Packet Switching Network
Circuit Switching Network สาหรบเครอขายโทรศพท ลกษณะขอมลและสญญาณเปน Real-Time
ยอมใหม Error ไดบาง คา Delay และ Delay Variation จะถกจากดไมใหเกนคาทกาหนด
ดงน นเพอให NW สามารถรองรบความตองการได ท งผสงและผรบจะตองมวงจรเชอมตอ (Circuit) ทเปนสวนตว จะใชรวมกนไมได = Dedicate Circuit อยางไรกตาม เพอประหยด Resource ตววงจรดงกลาวจะแบงกนใช ถาผใดไมใชสามารถใหคนอนใชได และการใชตองมการจอง
Circuit Switching Network อยางไรกตาม เพอประหยด Resource ตววงจรดงกลาวจะแบงกนใช ถาผใดไมใชสามารถใหคนอนใชได และการใชตองมการจอง ดงน นการใชงานจะแบงเปน 3 Phase
1. Connection เพอขอ Circuit โดยการหมนเลขหมายไปยงปลายทาง ตว Network จะหาทศทาง กาหนดวาใช Link ไหน และผาน Node = Switch อะไรบาง ถาทศทางวาง และผรบทาการรบสาย วงจรนนจะถกจองไว 2. Data Transfer ในกรณโทรศพทคอเสยง 3. Disconnection เมอไมใชแลว สวน Resource ตางๆทถกจองไวจะถกสงคน และ Network สามารถนาไปใหผอ นใชได
Simple Switched Network
Simple Switched Network
BLOCKING
Simple Switched Network B D Finish
Circuit Switch เมอนามาสง Data
ผานอปกรณ MODEM = Modulator/Demodulator พฤตกรรมการสงขอมลปกตจะเปน Burst คอนานๆจะสง แตเมอสงจะสงขอมลทละมากๆ
การด WEB Page เรา Load Web ในชวงเวลาสนๆ ถา Page มขนาดใหญ ขอมลจานวนมากจะถกสงในเวลาสนๆนน เราอาน Web Page เราไมไดใช Network Bandwidth ปกตเราจะใชเวลาอานนานกวาการ Load Circuit ทจองไว เวลาสวนใหญจะเสยไป ไมไดใชงาน แตคนอนใชไมได ประสทธภาพจะตา
Example
เครอขายโทรศพท
Bangkok
Chiang Mai Huahin
Koraj Modem
Modem Modem
Modem
Packet Switching Network Circuit Switching ไมเหมาะสมสาหรบการสงขอมล เราใช Packet Switching
ขอมลจะถกตดเปน Packet สงออกไป ในหนง Circuit สามารถแชรกนไดหลายคน ทาใหประสทธภาพสงกวา
Online จะใชสามารถใชไดทนท ไมถก Block ประสทธภาพสงกวา ถาเรา Share กนเพยง Circuit เดยว เมอผใดไมสง คนอนสงได
ถาสงพรอมกนหลายคนกทาได แตละคนจะใชเวลาในการสงมากขน เรยกวาเกด Delay หลายขอมล ของหลายคนใช Circuit เดยว
แตละคนคดวาตวเองเปนเจาของ Circuit คนเดยว = Transparency อยางไรกตามขอมลจรงๆ วงอยบน Circuit เดยวกน ตองมวธบงบอก
Address ผสงและผรบ แปะทสวน Header ของขอมล หรอ ใช Virtual Circuit Number สาหรบแตละคน และแปะทสวนหวขอมล
Packet Switching Network เนองจากตอง Share วงจรกน เพอปองกนไมใหผใดผหนงผกขาดการใชงาน ตองกาหนดขนาดขอมลสงสดทผสง สงไดในแตละคร ง = MTU, Maximum Transfer Unit ถาขอมลใหญกวาน น ตองแบง หรอตดขอมลเปน Packet ยอยๆ แตละ Packet มสวนหว นอกเหนอจาก Address/VC แลว จะตองม Sequence Number บงบอกลาดบของขอมล กระทาโดย Protocol ผใช (Application) ไมตองทา นคอ Packet Switching Network
Packet Switched Network
Advantages Line efficiency
แตละ Link สามารถจะ Share กนได Packets ทเขามาแตละ Node จะถกเขา Queue เพอสงออกไป
Data rate conversion Each station เชอมตอกบ Local Node ดวยความเรวทตวเองกาหนด
Packets are accepted even when network is busy โดยเกบไวใน Queue
Delivery may slow down = Delay Priorities can be used
สรป Packet Switching Network
2 Concepts กาหนดการทางานใน Network(L3)
Datagram Virtual Circuit
2 Concepts กาหนดการเชอมตอกบผใชภายนอก (ปกตจะอยใน L4)
Connection Oriented Connectionless
การทางานของ Datagram Each packet treated independently Packets can take any practical route Packets may arrive out of order Packets may go missing Up to receiver(ปลายทาง) to re-order packets and recover from missing packets สรปแลว การทางานของ Network ประเภทนจะไม Guarantee การสงขอมล
Datagram Diagram
Virtual Circuit Preplanned route established before any packets sent เสนทางจะถกกาหนดในชวงการ Connection Call request and call accept packets establish connection (handshake) กาหนด Connection ดวยตวเลข คอ VC Number Each packet contains a virtual circuit identifier instead of destination address No routing decisions required for each packet ดจาก VC # กเพยงพอ Clear request to drop circuit เมอจบ Not a dedicated path แตมองจากผใชเหมอน Circuit Switching
Virtual Circuit Diagram
Event Timing เปรยบเทยบ 3 NW
End of Review Part I End of Review Part I Next Week
LAN and LAN Technologies Internet Concept ยงไมมการบาน