1
شناسنامه درس
شبکه های کامپیوتری 1 (جزوه کامل درسی)
2
فصل اول:
مقدمه
تعریف شبکه
مجموعه ای از کامپیوترهای مستقل که با یک تکنولوژی واحد به هم متصل شده اند.
دو کامپیوتر وقتی به هم متصلند که بتوانند با یکدیگر اطلاعات رد و بدل کنند.
3
اهداف و مزایا
سهولت انتقال داده ها
اشتراک منابع
کاهش هزینه ها
افزایش سرعت اجرای برنامه ها
افزایش قابلیت اطمینان
ارتباط کاربران
بازی و سرگرمی
4
5
کاربردهای شبکه های کامپیوتری
کاربردهای تجاری
کاربردهای خانگی
کاربران در حرکت
ملاحظات اجتماعی
6
کاربرد تجاری شبکه ها (1)
یک شبکه با یک سرور و دو کلاینت
7
مدل کلاینت-سرور با درخواست و پاسخ همراه می باشد.
کاربرد تجاری شبکه ها (2)
8
کاربردهای خانگی (1)
دسترسی به اطلاعات از راه دور
ارتباط فرد با فرد
سرگرمیهای تعاملی
تجارت الکترونیکی
9
کاربردهای خانگی (2)
در سیستمهای نقطه به نقطه، کلاینت و یا سرور ثابت وجود ندارد
10
کاربران سیار
کامپیوترهای کتابی ودستیاران دیجیتالی (PDA)
شبکه های بیسیم
شبکه های بیسیم ثابت
شبکه های بیسیم سیار
قرائت کنتورهای مختلف خانگی
ادغام تلفن های همراه و PDAها با کامپیوترهای بیسیم
11
کاربران شبکه های متحرک
ترکیبی از شبکه های بی سیم و محاسبات در حالت جابجائی
12
تبعات اجتماعی
مسائل اجتماعی،اخلاقی وسیاسی
فلسفه ”زندگی کن، و بگذارزندگی کنند“
رابطه دولت با شهروندان
قانون حق تجسس
کوکی ها
پیام های بدون نام و نشان (Spam)
13
تقسیم بندی شبکه ها
از نقطه نظر تکنولوژی انتقال شبکه ها
بر اساس اندازه شبکه
14
شبکه های پخشی (broadcast)
شبکه های نظیر به نظیر (peer to peer)
تفکیک شبکه ها از نقطه نظر تکنولوژی انتقال
15
شبکه های پخشی یا Broadcast
دارای یک کانال مشترک بین همه کامپیوترها
حاوی بسته پیام
بسته شامل متن پیام به همراه آدرس کامپیوتر مقصد
پخش یا broadcasting
ارسال پیام برای همه کامپیوترها
ارسال پیام برای گروهی از کامپیوترها
پخش گروهی یا multicasting
16
شبکه های نظیر به نظیر یا peer to peer
(unicasting)
مسائل مطرح در این نوع از شبکه ها:
مسیر جداگانه بین هر دو کامپیوتر
کشف کوتاهترین مسیر بین هر دو سیستم
تقسیم بندی شبکه ها به محلی، شهری و گسترده
17
تقسیم بندی شبکه ها بر اساس اندازه آنها
شبکه های محلی (Local Area Networks)
شبکه های شهری (Metropolitan Area Networks)
شبکه های گسترده (Wide Area Networks)
شبکه های بی سیم (Wireless Networks)
شبکه شبکه ها (internetwork)
18
شبکه های محلی (Local Area Networks)
شبکه ای خصوصی برای متصل کردن کامپیوترهای یک شرکت و به اشتراک گذاشتن منابع و تبادل اطلاعات بین ایستگاههای کاری
سه پارامتر مهم در شبکه های محلی:
اندازه
فنآوری انتقال اطلاعات
هم ندی یا توپولوژی
19
انواع توپولوژی یا همبندی های شبکه محلی:
20
Bus (گذرگاه: وجود یک خط ارتباطی بین ایستگاه ها)
Ring (حلقه: وجود کانال ارتباطی حلقوی)
Star (ستاره: اتصال همه ایستگاه ها به یک وسیله هاب مرکزی و عدم ارتباط مستقیم ایستگاه ها با یکدیگر)
Tree ( درخت: گسترش یافته شبکه ستاره و مبتنی بر کانال نقطه به نقطه)
Mesh (گراف کامل: هر کامپیوتر مستقیما از طریق کانال نقطه به نقطه به هر کامپیوتر دیگر ی درون شبکه اتصال دارد)
Irregular (گراف ناقص: تمام کامپیوتر ها با هم ارتباط دارند نه لزوما مستقیم)
Wireless ( بیسیم: بدون نیاز به کابل و از طریق امواج با هم ارتباط برقرار می کنند)
Hybrid (ترکیبی: ترکیبی از توپولوژی های فوق)
معیار مقایسه توپولوژی ها : سرعت ، قابلیت اطمینان ، هزینه ، سهولت قابلیت گسترش
توپولوژی
21
شبکه های محلی (LAN)
دو نوع شبکه پخشی
Bus (b) Ring
22
شبکه های شهری (Metropolitan Area Networks)
شبکه ای است در محدوده یک شهر که بهترین نمونه برای آن شبکه تلویزیون کابلی می باشد
23
شبکه های شهری (MAN)
24
شبکه های گسترده (Wide Area Networks)
25
اجزاء شبکه های گسترده
میزبان (host)
زیرشبکه ها (subnets)
خطوط انتقال
تجهیزات سوئیچینگ
شامل مجموعه خطوط ارتباطی و مسیریابها
ابزار انتقال داده
سیم مسی، فیبر نوری، امواج رادیویی
برقرای ارتباط بین خطوط
26
ارتباط بین hostها و زیر شبکه (1)
27
ارتباط بین hostها و زیر شبکه (2)
28
شبکه های بی سیم (Wireless Networks)
ارتباطات داخل سیستمی (Bluetooth) IEEE 802.15
LAN بی سیم (IEEE 802.11 )
WAN بی سیم (IEEE 802.16 )
29
ارتباطات داخل سیستمی: برقراری ارتباطات بیسیم بین قطعات داخلی یک کامپیوتر( اساسا بر الگوی اصلی-پیرو (master-slave) مبتنی است.
LAN بی سیم: برقراری ارتباط بین کامپیوترها از طریق یک مودم رادیویی و یک آنتن
WAN بی سیم: با برد بیشتر و نرخ انتقال داده کمتر نسبت به LAN بی سیم از جمله شبکه تلفن همراه
30
طبقه بندی شبکه ها براساس اندازه آنها
31
شبکه های بی سیم (1)
همبندی بلوتوث
شبکه محلی بی سیم
32
شبکه های بی سیم (2)
33
وسایلی که امکان ارتباط با هم را بوسیله شبکه دارند:
34
شبکه های خانگی
شبکه های خانگی در افق آینده
کامپیوترها (رومیزی، سفری، PDA، وسایل جانبی)
وسایل سرگرمی (تلویزیون، DVD،ویدئو، دوربین دیجیتال، استریو، MP3)
وسایل مخابراتی(تلفن معمولی وهمراه، فکس، دستگاه های ارتباط داخلی)
لوازم خانگی(مایکرویو، یخچال، ساعت، بخاری، تهویه مطبوع، چراغ)
وسایل اندازه گیری از راه دور(آلارم دود یا دزدی، قرائت کنتور، ترموستات، دوربین اتاق بچه)
35
تفاوت شبکه های خانگی با سایر شبکه ها
نصب آن نباید پیچیده باشد.
تحت هر شرایطی بتوانند کار کنند.
قیمت پایین
بالا بودن پهنای باند
امکان گسترش
امنیت و قابلیت اعتماد
36
شبکه شبکه ها (internetwork)
اتصال شبکه ها به وسیله دروازه (gateway)
تبدیل فرمت داده ها
شبکه ای از شبکه ها(internetwork)
37
نرم افزار شبکه
پروتکل با ساختار سلسله مراتبی
مقوله های طراحی در لایه ها
خدمات اتصال گرا و خدمات بی اتصال
توابع ابتدائی در سرویسها
ربط بین سرویسها و پروتکلها
38
مفاهیم کلی :
لایه: اجزاء تشکیل دهنده شبکه ها با ارائه سرویسهای خاص به لایه بالاتر
پروتکل: قواعد برقراری ارتباط یک لایه با لایه دیگر
همتا(peer): تمام اجزاء موجود در یک لایه
واسط (interface): تعیین سرویسها و عملکردهایی که هر لایه در اختیار لایه بالاتر قرار می دهد
معماری شبکه (network architecture) : مجموعه لایه ها و پروتکلها
39
معماری شبکه network architecture
لایه ها، پروتکل ها و واسط ها
40
The philosopher-translator-secretary architecture.
41
سلسله مراتب در پروتکل
نمونه ای از جریان اطلاعات که از ارتباط مجازی لایه 5 پشتیبانی می نماید
42
مقوله های طراحی برای هر لایه
Addressing
Error Control
Flow Control
Multiplexing
Routing
43
خدماتی که هرلایه به لایه های بالاتر خود عرضه می کند:
خدمات اتصال گرا (پیاده سازی بر اساس مدل تلفن)
قابل اعتماد
دنباله های پیام
رشته های بایتی
غیر قابل اعتماد
بی اتصال (پیاده سازی بر اساس مدل پست)
قابل اعتماد
غیر قابل اعتماد خدمات داده گرام
خدمات درخواست و پاسخ
انتقال فایل
44
45
چند نمونه از انواع خدمات لایه ها:
46
عملکردهای پایه سرویس
پنج عملکرد پایه برای سرویس اتصال گرا
انتظار برای دریافت اتصال
برقراری ارتباط با همتای متناظر
انتظار برای دریافت اتصال
ارسال پیام به همتا
پایان اتصال
47
اجزاء سرویس (1)
پنج جزء برای فراهم کردن یک سرویس ساده اتصال گرا
48
بسته های ارسالی در یک تعامل ساده کلاینت-سرور در شبکه اتصال گرا
اجزاء سرویس (2)
49
رابطه سرویس وپروتکل
سرویس
مجموعه عملکردهای پایه که یک لایه در اختیار لایه بالاتر از خود قرار می دهد. ( یک لایه چه کارهایی باید انجام دهد)
پروتکل
مجموعه قواعد حاکم بر فرمت، مفهوم ونحوه تبادل بسته ها
و پیام ها بین دو لایه همتا (چگونگی انجام کارها)
50
ربط سرویس ها با پروتکل ها
مدلهای مرجع
OSI
(Open System Interconnection)
TCP/IP
(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
51
52
اولین استاندارد بین المللی شبکه های چند لایه ای – 1983
مدل مرجع OSI
بر اساس سازمان استانداردهای جهانی ISO
53
اصول مدل مرجع OSI
یک لایه، زمانی باید ایجاد شود که خدمت متفاوتی مورد نیاز است.
هر لایه باید وظیفه مشخصی داشته باشد.
وظیفه هر لایه بایستی با در نظر گرفتن قراردادهای جهانی تعریف گردد.
مرزهای لایه باید برای کم کردن جریان اطلاعات از طریق رابط لایه ها انتخاب شوند.
تعداد لایه ها باید به اندازه ای زیاد باشد که وظایف متمایز در یک لایه مشترک نباشد و به اندازه ای کم باشد که معماری آنها نامناسب نگردد.
54
لایه های مدل مرجع OSI
لایه فیزیکی (Physical layer)
لایه پیوند داده ها (Data link layer)
لایه شبکه (Network layer)
لایه انتقال (Transport layer)
لایه جلسه (Session layer)
لایه نمایش(Presentation layer)
لایه کاربرد(Application layer)
55
لایه فیزیکی Physical layer
وظیفه ارسال بیتهای خام(پردازش نشده) بر روی کانال ارتباطی و حصول اطمینان از ارسال درست بیت مورد نظر
انتقال بیت های خام
اختلاف ولتاژ
رابط شبکه
مکانیکی، الکتریکی، تایمینگ
56
لایه پیوند داده ها Data link layer
این لایه وظیفه تبدیل وسایل انتقال اطلاعات خام به کانال ارتباطی بدون خطا از دید لایه شبکه را بر عهده دارد و حاوی زیر لایه خاصی به نام زیر لایه دستیابی شبکه MAC می باشد.
فراهم آوردن یک خط ارتباطی عاری از خطا
آدرس دهی فیزیکی
شکستن داده های ورودی (فریم)
همزمانی
کنترل دسترسی به یک کانال مشترک
57
لایه شبکه Network layer
این لایه وظیفه کنترل زیر شبکه و همچنین چگونگی هدایت بسته های اطلاعاتی را از مبدا به مقصد بر عهده دارد.
کنترل عملکرد زیر شبکه
آدرس دهی منطقی
نحوه مسیریابی
کنترل وضعیت ازدحام یا گلوگاه
58
لایه انتقال Transport layer
وظیفه اصلی این لایه دریافت داده از لایه بالاتر و در صورت نیاز شکستن آن به اندازه های کوچکتر، فرستادن آنها به لایه شبکه و اطمینان حاصل کردن از اینکه داده ها بطور صحیح به طرف مقابل می رسد.
شکستن داده ها به قطعات کوچکتر
ارسال به لایه شبکه
حصول اطمینان از دریافت صحیح و ترتیب
تعیین سرویس های پایه نشست
59
لایه جلسه Session layer
این لایه به کاربران در ماشینهای مختلف اجازه می دهد که جلساتی را بین خودشان برقرار کنند و خدمات گوناگونی مانند کنترل گفتگو و مدیریت نشانه و همگام سازی را نیز ارائه می دهد.
مدیریت نشانه: به این معناست که دو طرف یک عمل بحرانی را در آن واحد انجام ندهند.
همگام سازی: همگام سازی کمک می کند که در هنگام ارسال یک فایل بزرگ، پس از ازکار افتادن و بروز مشکل، انتقال دوباره از آخرین نقطه کنترلی، تکرار گردد.
60
لایه نمایش Presentation layer
این لایه به قواعد و معنای اطلاعات فرستاده شده مربوط می شود.
تبدیل کدهای نمایشی
رمز گذاری و رمزگشایی
فشرده سازی
61
لایه کاربرد Application layer
این لایه شامل قراردادهای گوناگونی که مورد نیاز عمومی کاربران است می باشد. از جمله قراردادهایی که بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد http می باشد که اساس شبکه جهانی اینترنت می باشد.
از دیگر قراردادهای این لایه، برای انتقال فایل، می توان از پست الکترونیکی و اخبار شبکه و… نام برد.
پروتکل انتقال صفحات ابر متن(http)
پروتکل انتقال فایل(FTP)
پروتکل ترمینال مجازی(VTP)
پروتکل پست الکترونیک(SMTP , POP)
پروتکل انتقال خبر(NNTP)
پروتکل نام ناحیه(DNS)
مدل مرجع TCP/IP
توسط DoD
هدف آن ارتباط یکپارچه شبکه های مختلف – 1974
62
63
لایه های مدل مرجع TCP/IP
لایه اینترنت (Internet layer)
لایه انتقال (Transport layer)
لایه کاربرد(Application layer)
لایه میزبان به شبکه (Network Interface)
64
لایه اینترنت Network layer
وظیفه اصلی این لایه دریافت داده از لایه بالاتر و در صورت نیاز شکستن آن به اندازه های کوچکتر، فرستادن آنها به لایه شبکه و اطمینان حاصل کردن از اینکه داده ها بطور صحیح به طرف مقابل می رسد.
فرمت بسته های پیام و پروتکل آنها IP (Internet Protocol) می باشد.
65
لایه انتقال Transport layer
این لایه شامل دو قرارداد به شرح زیر می باشد:
TCP (قرار داد کنترل انتقال): قرارداد قابل اعتماد و اتصالگرایی است که اجازه می دهد رشته ای از بایتهایی که از یک ماشین شروع به حرکت می کنند، بدون خطا به ماشین دیگری در لایه اینترنت تحویل شوند.
UDP (قرارداد داده گرام کاربر): یک قرارداد غیر قابل اعتماد و بی اتصال برای کاربردهایی که در آن تحویل سریع مهمتر از تحویل صحیح می باشد بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.
66
لایه کاربرد Application layer
لایه کاربرد در بالای لایه انتقال قرار دارد و شامل تمام قراردادهای لایه بالاتر می باشد. مدلهای اولیه، شامل پایانه مجازی (telnet) و انتقال فایل (ftp) و پست الکترونیکی (SMTP) بوده اند.
67
لایه میزبان به شبکه (Network Interface)
فقط بیان می کند که میزبان با استفاده از بعضی از قراردادها به شبکه متصل شود. بنابراین می تواند بسته های IP را از طریق آن ارسال کند. این قرارداد از میزبان به میزبان و از شبکه به شبکه تعریف نشده است.
68
پروتکلها و شبکه ها در مدل اولیه TCP/IP
69
مقایسه مدلهای مرجع OSI و TCP/IP
هر دو بر اساس مفهوم پشته ای از قراردادهای مستقل پایه گذاری شده اند.
عملکرد لایه ها در آنها مشابه به هم می باشد.
در هر دو مدل لایه بالای لایه انتقال لایه کاربران بر اساس کاربرد مربوط به خدمات انتقال قرار دارد.
مدل OSI هر دو ارتباط اتصالگرا و بی اتصال را در لایه شبکه و فقط اتصالگرا را در لایه انتقال پشتیبانی می کند.
و مدل TCP/IP در لایه شبکه فقط از ارتباط بی اتصال و از هردو ارتباط در لایه انتقال پشتیبانی می کند.
70
سه مفهوم اساسی در مدل مرجع OSI
خدمات
رابطها
قراردادها
71
معایب مدلهای مرجع OSI و TCP/IP
زمانبندی نادرست
تکنولوژی نادرست
پیاده سازی نادرست
سیاستهای نادرست
مکاشفه دو فیل
دومین دلیل عدم رشد OSI این است که هم مدل و هم قرارداد ناقص است.
72
نقدی بر مدل مرجع TCP/IP
در این مدل مفاهیم خدمات، رابطه و قرارداد بطور واضح قابل تفکیک نیست.
مدل TCP/IP یک مدل عمومی نیست و برای تشریح هر پشته ای از قراردادها به جز TCP/IP مفید نیست. (Bluetooth)
لایه میزبان شبکه که در مورد قراردادهای لایه ای وجود داشت، بعنوان یک لایه محسوب نمی شود و تنها به عنوان یک رابط (بین لایه شبکه و پیوند داده) عمل می کند.
در مدل TCP/IP تمایزی بین لایه های فیزیکی و پیوند داده ها نیست. در صورتیکه این دو لایه کاملاً از هم متمایز هستند.
73
مدل هیبرید
مدل هیبرید که در این کتاب از آن استفاده خواهد شد
74
شبکه های نمونه
1- اینترنت
2- شبکه های اتصال-گرا: x.25 ،Frame Relay و ATM
3- اترنت
4- شبکه های محلی بیسیم
75
اینترنت (آرپانت-1)
(a) ساختار شبکه تلفن (b) طرح بارن برای یک سیستم سوئیچینگ توزیع شده
76
اینترنت (آرپانت-2)
طراحی اولیه آرپانت
Interface message processor
77
اینترنت (آرپانت-3)
مراحل رشد آرپانت
78
کاربری اینترنت
1- ایمیل: نوشتن، ارسال و دریافت نامه های پست الکترونیک
2- اخبار: گروه خبری یک محفل اختصاص یافته برای تبادل پیام در یک زمینه خاص است
3-ورود از راه دور: هر روز هزاران نفر در سراسر دنیا برای ورود به کامپیوترهای دیگر از طریق اینترنت از برنامه هایی مانند telnet، rlogin استفاده می کنند
4- انتقال فایل: با استفاده از برنامه های FTP ، کار بران اینترنت می توانند فایلهای خود را از یک ماشین به ماشین دیگر کپی کنند.
79
معماری اینترنت
Overview of the Internet.
Point of presence
Network access point
شبکه های اتصال گرا
علت علاقه شرکت های تلفن به این سیستم:
کیفیت خدمات
حسابرسی مصرف کنندگان
80
81
انواع شبکه های اتصال گرا
X.25
Frame Relay
ATM
X.25
بین کامپیوتر مبدا و مقصد تماس تلفنی برقرار می شد.
به هر تماس یک شماره داده می شد.
داده به فرمت زیر ارسال می شد
82
سر آیند 3 بایتی
بدنه 128 بایتی
شماره تماس 12 بیتی
شماره ترتیب بسته
شماره تصدیق دریافت
Frame Relay
فقدان کنترل خطا
فقدان کنترل جریان
تحویل ترتیبی بسته ها
کاربرد: اتصال چند LAN دور از هم ، ایجاد یک LAN بزرگ
83
84
حالت انتقال آسنکرون (ATM)
ادعای ادغام تمام انواع شبکه و سیستم های مخابراتی
شکست همانند OSI
مدارمجازی ATM
سلول
ارسال همزمان یک سلول به مسیرهای مختلف
85
ATM مدار مجازی
A virtual circuit
86
An ATM cell
ATM مدار مجازی
87
مدل مرجع ATM
88
لایه ها، زیرلایه ها و توابع هر یک از آنها در مدل ATM
مدل مرجع ATM
89
اترنت
متداولترین شبکه محلی
مشخصات فیزیکی
مکانیزم کنترل دستیابی به رسانه مشترک
DIX و IEEE 802.3
استاندارد های دیگر LAN
خط توکن و حلقه توکن
90
اترنت
معماری در اترنت ساده
91
LANهای بی سیم
(a) Wireless networking with a base station.
(b) Ad hoc networking.
92
برد هیچیک از ایستگاه ها کل سیستم را پوشش نمی دهد.
LANهای بی سیم
93
A multicell 802.11 network.
LANهای بی سیم
94
استانداردهای IEEE 802
* مهمترین استانداردها با این علامت مشخص شده است.
استانداردهای رو به افول با این علامت مشخص شده است.
† استانداردهای کهنه و منسوخ
95
Metric Units
The principal metric prefixes.
96
استاندارد های شبکه
تعداد زیاد سازنده و تامین کننده تجهیزات شبکه
استانداردها سبب می شوند تا تجهیزات مختلف با هم کار کنند.
استانداردها بردونوعند:
استانداردهای بالفعل(de facto) : بدون هیچ طرح رسمی
استانداردهای قانونی (de jure) : توسط مراجع بین المللی
97
مراجع مسئول استانداردها
استانداردهای مخابرات
اتحادیه بین المللی مخابرات ITU
بخش مخابرات رادیویی
بخش تدوین استانداردهای مخابراتی
بخش توسعه
98
مراجع مسئول استانداردها(ادامه)
استانداردهای بین المللی
سازمان بین المللی استاندارد ISO
موسسه ملی استانداردهای آمریکا ANSI
موسسه ملی استانداردها و تکنولوژی NIST
موسسه مهندسان برق و الکترونیک IEEE
99
مراجع مسئول استانداردها(ادامه-2)
استانداردهای اینترنت
هیئت نظارت بر فعالیت های اینترنتی IAB
نیروی پژوهشی اینترنت IRTF
نیروی مهندسی اینترنت IETF
هیئت مدیره معماری اینترنت IAB
100
لایه فیزیکی
فصل دوم:
از نظر مخابرات: محدوده فرکانسی یک رسانه
پهنای باند
از نظر شبکه: حداکثر مقدار اطلاعاتی که در واحد زمان انتقال می یابد
101
توان عملیاتی یا گذردهی (Throughput)
پهنای باند واقعی و اندازه گیری شده در هنگام انتقال
دلایل کمتر بودن توان عملیاتی از پهنای باند
وجود دیگر کاربران
نوع توپولوژی و طراحی شبکه
نوع داده انتقالی
سرعت کلاینت
سرعت سرور
زمان استفاده
102
103
حداکثر نرخ داده در یک کانال
کشف هنری نایکوئیست(1924)
معادله حداکثر نرخ انتقال داده یک کانال بدون نویز برای یک پهنای باند مشخص را بدست آورد.
قضیه نایکوئیست
Maximum data rate =2H log2V bit/sec
H پهنای کانال (برحسب هرتز)
V تعداد سطوح سیگنال
104
حداکثر نرخ داده در یک کانال
کلود شانون و تکمیل کار نایکوئیست(1984)
توسعه معادله برای حالتی که کانال در معرض نویز تصادفی است.
قضیه شانون
Maximum number of bit/sec = H log2 (1+ S/N)
H پهنای کانال (برحسب هرتز)
S/N نسبت سیگنال به نویز
معادله شانون از تئوری اطلاعات استنتاج شده
این معادله برای هر کانال تحت تاثیر نویز حرارتی صادق است.
پدیده های رسانه های انتقال
تاخیر انتشار(propagation delay)
تضعیف (Attenuation)
انعکاس (Reflection)
نویز (Noise)
برخورد (collision)
لرزش (Jitter)
اعوجاج تاخیری (distortion delay)
105
رسانه های انتقال
زوج به هم تابیده (Twisted Pair)
کابل هم محور (Coaxial)
فیبر نوری (Fiber)
فضای آزاد (Free Space)
ماهواره های مخابراتی (Satellite)
106
107
زوج به هم تابیدهTwisted Pair
(a) Category 3 UTP.
(b) Category 5 UTP.
108
کابل جفت تابیده
یکی از قدیمی ترین رسانه های انتقال می باشد که شامل دو سیم مسی عایق دار است که به صورت مارپیچ بهم تابیده شده اند.
علت اصلی تابیدن سیم ها، کاهش اثر آنتن در دریافت سیگنال اغتشاش بیرونی می باشد.
زوج به هم تابیده
زوج به هم تابیده محافظ دار (Shielded Twisted Pair)
یک لایه آلومینیومی ضخیم دور سیم ها
حجم و وزن زیاد
گران قیمت
زوج به هم تابیده بدون محافظ(Unshielded Twisted Pair)
حجم و وزن کم
ارزان
109
انواع UTP
110
111
کابل کواکسیال (هم محور )
112
کابل کواکسیال
رسانه انتقالی است که بطور عمومی استفاده می شود. این نوع کابل به علت پوشش فلزی می تواند کارایی بیشتری را (از نظر سرعت و فاصله) نسبت به زوج تابیده فراهم کند.
1. کابل 50-ohm مخابرات دیجیتال
2. کابل 75-ohm مخابرات آنالوگ و تلویزیون کابلی
دربرابر نویز مقاوم
سرعت بسیار خوب 1GHZ
113
فیبر نوری
سرعتی فراتر از 50000 Gbps
سرعت فعلی 10 Gbps ودر آزمایشگاه 100 Gbps
برنده مسابقه کامپیوتر و مخابرات
1. منبع نور2. رسانه انتقال3. آشکارساز سه مولفه کلیدی
قانون شکست نور
فیبر تک حالته و فیبر چند حالته
تضعیف نور
ویژگی های کابل فیبر نوری
آشکارسازی به دوصورت 1. لیزهای نیمه هادی
2. LED
114
عبور نور از محیط فیبر نوری
افت شدت نور در عبور از فیبر نوری در ناحیه مادون قرمز
115
فیبر نوری
(a) سه مثال از پرتوهای نوری که به مرز شیشه-هوا برخورد کرده، و شکسته می شوند.(b) پرتو نور بدلیل شکست کلی در داخل شیشه گرفتار شده است.
116
فیبر نوری(ادامه-2)
(a) نمای کناری یک فیبر منفرد (b) سطح مقطع کابلی با سه فیبر
117
مقایسه بین دیود نیمه هادی و LED بعنوان منبع نورانی
کابلهای فیبرنوری
118
شبکه های فیبرنوری
یک حلقه فیبرنوری با تکرارگر فعال
119
یک اتصال ستاره ای غیرفعال در شبکه فیبرنوری
شبکه های فیبرنوری
120
انتقال بیسیم
آینده مخابرات :
انواع انتقال بیسیم
طیف الکترومغناطیس
مخابرات رادیویی
مخابرات مایکرویو
امواج مادون قرمز و میلیمتری
مخابرات امواج نوری
فقط فیبر نوری و بیسیم
121
طیف امواج الکترومغناطیس
طیف امواج الکترومغناطیس و کاربرد آن در مخابرات
122
مخابرات رادیویی
امواج رادیویی به آسانی تولید می شوند و می توانند مسافتهای طولانی را طی کرده و به راحتی در ساختمانها نفوذ نمایند.
این امواج بطورگسترده هم برای ارتباط درونی و هم برای ارتباط بیرونی مورد استفاده قرار می گیرند.
تبعیت ازانحنای زمین در باندهای VLF،LFو MF
بازتاب توسط یونسفر در باند های HFو VHF
123
مخابرات رادیویی
(a)در باند VLF, LF, & MF امواج رادیویی از انحناء زمین تبعیت می کند.
(b) در باند HF امواج رادیویی در مسیر مستقیم و با برخورد به یونوسفیر منعکس می گردد.
124
مخابرات مایکرویو
این امواج با طول بالای 100MHZ خطوط مستقیم را طی می کنند لذا به سختی متمرکز می شوند.
تمرکز تمام انرژی به یک پرتو کوچک توسط آنتن نسبت سیگنال به اختلال را بالاتر خواهد برد ولی آنتنهای فرستنده و گیرنده باید دقیقاً با یکدیگر تنظیم شده باشند.
مایکرویو ستون مخابرات راه دور
برج های تکرارکننده
محو شدگی چند مسیره
جذب انرژی امواج توسط آب در فرکانس های بالای 10 GHz
طیف الکترومغناطیس وسیاست
طیف ISM
تکنیک های طیف گسترده
125
سیاستها در طیف مجاز کاربری الکترومغناطیس
باندهای ISM مجاز در ایالات متحده آمریکا
126
امواج مادون قرمز و میلیمتری
کاربرد در مخابرات برد کوتاه
دستگاه های کنترل از راه دور
امواج مادون قرمز از اجسام صلب عبور نمی کنند
این امواج جهت دار و ارزان هستند و ساخت آنها ساده می باشد
استراق سمع این امواج مشکلتر از امواج رادیویی
127
مخابرات امواج نوری
پرتوهای لیزر اساسا یکطرفه هستند.
پهنای باند بالا و هزینه بسیار پایین.
پراکندن کردن نور و پهن کردن پرتو برای هدف گیری.
عملکرد نامناسب در هوای مه آلود و بارانی.
128
Lightwave Transmission
جریان جابجایی گرما در هوا قادر است در سیستم مخابرات لیزری اغتشاش ایجاد کند. یک سیستم دو سویه با دو لیزر در شکل نمایش داده شده است.
129
این سیستمها با استفاده از انعکاس امواج از ماه کار می کنند.
ماهواره ها
ماهواره در واقع یک تکرار کننده مایکروویو بزرگ در فضاست.
سه ناحیه امن برای قرار گرفتن ماهواره ها وجود دارد:
– ماهواره های زمین ثابت(GEO)
– ماهواره های مدارمتوسط ( MEO)
– ماهواره های مدار پایینLEO) (
130
ماهواره های مخابراتی و برخی از مشخصه های آنان شامل : ارتفاع از زمین، زمان تاخیر یک رفت و برگشت، و تعداد ماهواره های مورد نیاز در تامین پوشش کامل زمین
ماهواره های مخابراتی
131
ماهواره های مخابراتی
باندهای اصلی ماهواره
132
VSATs using a hub.
ماهواره های مخابراتی
133
Low-Earth Orbit Satellites Iridium
(a) The Iridium satellites from six necklaces around the earth.
(b) 1628 moving cells cover the earth.
134
ماهواره Globalstar
(a) Relaying in space.
(b) Relaying on the ground.
135
شبکه تلفن عمومی
شبکه تلفن عمومی PSTN (Public Switched Telephone Network)
ساختار سیستم تلفن
تلفن وسیاست
مدارهای پایانی :مودم، ADSL
ترانک ها و مالتی پلکس کردن
سوئیچینگ
136
شبکه تلفن عمومی(ادامه)
ساختار سیستم تلفن
الکساندر گراهام بل و اختراع تلفن در سال 1876
تلفن های اولیه و مشکلات آن
سه قسمت عمده تلفن در سال 1890
مراکز سوئیچینگ
سیم هایی که بین مراکز سوئیچینگ و مشترکان وجود دارد.
اتصالات راه دور بین مراکز سوئیچینگ
سیستم تلفن چند سطحی در سال 1984
137
معماری سیستم تلفن
(a) شبکه کاملاً متصل
(b) سویچ مرکزی
(c) سلسله مراتبی دو سطحی
138
A typical circuit route for a medium-distance call.
معماری سیستم تلفن
139
سه قسمت اصلی سیستم تلفن:
1- حلقه های محلی
2- شاه سیمها
3- دفاتر راه گزینی
140
شبکه تلفن عمومی(ادامه)
مدارهای پایانی :مودم، ADSLو بیسیم
کیلومتر آخر
مودم
ISP
تضعیف، اعوجاج تاخیری، نویز(القایی، ضربه ای)
141
The Local Loop: Modems, ADSL, and Wireless
The use of both analog and digital transmissions for a computer to computer call. Conversion is done by the modems and codecs.
142
مودمها
وسیله ای که یک رشته سری از بیتها را بعنوان ورودی پذیرفته و بوسیله یک یا چند روش، حامل تغییر یافته را بعنوان خروجی تولید می کند مودم می نامیم.
یک مودم بین کامپیوتر (دیجیتال) و سیم تلفن قرار می گیرد.
ترکیبی از انتقال دیجیتال و آنالوگ برای تماس کامپیوترباکامپیوتر.تبدیل سیگنال بوسیله مودم ها و کدک ها انجام می شود
143
مودم ها
(a) A binary signal
(b) Amplitude modulation
(c) Frequency modulation
(d) Phase modulation
144
(a) QPSK.
(b) QAM-16.
(c) QAM-64.
مودم ها
145
(a) V.32 for 9600 bps.
(b) V32 bis for 14,400 bps.
(a)
(b)
مودم ها
146
خطوط اجاره ای LEASED LINE
یک خط اجاره ای یک اتصال تلفنی پایدار بین دو مکان می باشد که مقدار مشخصی از پهنای باند را برای همه زمانها از قبل معین می کند.
خطوط اجاره ای می توانند آنالوگ یا دیجیتال باشند.
147
ADSL
اولین سرویس ADSL به سه باند تقسیم شده بود:
1- باند POTS(سرویس تلفن معمولی)
2- باند ارسال از کاربر به ایستگاه پایانی
3- باند ارسال از ایستگاه پایانی به کاربر
در این شکل جداکننده (Spliter) قرار دارد که باند POTS را از باند داده جدا می کند.
148
سیگنالها پس از عبور از مدارهای پایانی به ایستگاه مرکزی شرکت تلفن می رسند که در آنجا نیز یک تقسیم کنننده مشابه قبلی وجود دارد که سیگنالهای داده را به ISP ها و سیگنالهای آنالوگ را به شبکه تلفن می فرستد.
سیگنال POTS به یک دستگاه تلفن و سیگنال داده به یک مودم ADSL متصلند
طرز کار ADSL
برای تبدیل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال در ایستگاه شرکت تلفن از دستگاهی به نام DSLAM که بسیار شبیه مودمADSL است، استفاده می شود.
149
خطوط DSL
پهنای باند بر حسب فاصله در DSL با کابل category 3 UTP
150
Operation of ADSL using discrete multitone modulation.
خطوط DSL
151
A typical ADSL equipment configuration.
خطوط DSL
152
Wireless Local Loops
Architecture of an LMDS system.
153
مالتی پلکسینگ( تسهیم سازی)
روشهای تسهیم سازی :
1-FDM (تسهیم سازی تقسیم فرکانسی)
در FDM طیف فرکانسی به باندهای فرکانسی تقسیم می شود که در آن هر کاربر باند فرکانسی مخصوصی به خود را دارد.
2- TDM (تسهیم سازی تقسیم زمانی)
درTDM کاربران هرکدام بصورت نوبتی برای مدت کوتاهی تمام پهنای باند را در اختیار می گیرند.
3-) WDM تسهیم سازی تقسیم طول موج (
برای کانالهای فیبر نوری بکار می رود
154
تسهیم سازی تقسیم فرکانسی
155
تسهیم سازی تقسیم طول موج
در این شکل 4 فیبر با هم به یک منشور و هر کدام با انرژی مخصوص به خود و طول موج مختلف وارد می شوند. این 4 پرتو با هم ترکیب می شوند و تشکیل فیبر مشترکی را برای انتقال مقصدی دور می دهند.
156
تسهیم سازی تقسیم زمانی
157
SONET/SDH
استاندارد سونت دارای چهار هدف اصلی است :
1- همکاری حاملهای مختلف را توسط تعریف استاندارد سیگنال دهی عمومی با در نظر گرفتن طول موج، زمانبندی فراهم می کند
2- فراهم کردن وسایلی بود که برای سازگاری سیستمهای دیجیتالی آمریکایی، ژاپنی و اروپایی
3- ارائه روشی برای تسهیم سازی چند کانال دیجیتال به یکدیگر
4- پشتیبانی اعمال مدیریت و نگهداری (OAM)
158
Frequency Division Multiplexing
(a) The original bandwidths.
(b) The bandwidths raised in frequency.
(b) The multiplexed channel.
159
Wavelength Division Multiplexing
Wavelength division multiplexing.
160
Time Division Multiplexing
The T1 carrier (1.544 Mbps).
161
Time Division Multiplexing (2)
Delta modulation.
162
Time Division Multiplexing (3)
Multiplexing T1 streams into higher carriers.
163
Time Division Multiplexing (4)
Two back-to-back SONET frames.
164
Time Division Multiplexing (5)
SONET and SDH multiplex rates.
165
راه گزینی SWITCHING
1- راه گزینی مداری
2- راه گزینی بسته ای
3- راه گزینی پیام
166
پس از برقراری تماس، مسیری بین دو انتها بوجود می اید و تا پایان تماس وجود خواهد داشت.
راه گزینی مداری
هنگامیکه شما یا کامپیوترتان تماس برقرار می کند، تجهیزات راه گزینی درون سیستم تلفن، مسیر فیزیکی بین تلفن شما و تلفن گیرنده را جستجو می کند.
167
راه گزینی بسته ای
در این تکنولوژی بسته های مخصوصی که مورد نیاز است بدون اینکه مسیر خاصی برای آنها در نظر گرفته شود فرستاده می شوند. این کار بر عهده هر بسته است که راه مخصوص به خود را برای رسیدن به مقصد پیدا کند
168
راه گزینی پیام
در این نوع راه گزینی از قبل هیچ مسیر فیزیکی بین فرستنده و گیرنده برقرار نمی شود.
وقتی فرستنده بلوکی از داده ها را منتقل می کند دراولین دفتر راه گزینی ذخیره می شود و سپس ارسال می گردد. هر بلوک بطور کامل دریافت می شود، از نظر خطا کنترل می شود و سپس انتقال می یابد.
169
شبکه تلفن همراه
تلفنهای همراه در مسیر تکامل خود سه نسل را به خود دیده اند:
1- صدای آنالوگ
2- صدای دیجیتال
3- صدای دیجیتال و داده
170
در تمام سیستمهای تلفن همراه، یک منطقه جغرافیایی به تعدادی سلول تقسیم می شود.
171
Circuit Switching
(a) Circuit switching.
(b) Packet switching.
172
Message Switching
(a) Circuit switching (b) Message switching (c) Packet switching
173
Packet Switching
A comparison of circuit switched and packet-switched networks.
174
The Mobile Telephone System
First-Generation Mobile Phones: Analog Voice
Second-Generation Mobile Phones: Digital Voice
Third-Generation Mobile Phones: Digital Voice and Data
175
Advanced Mobile Phone System
(a) Frequencies are not reused in adjacent cells.
(b) To add more users, smaller cells can be used.
176
Channel Categories
The 832 channels are divided into four categories:
Control (base to mobile) to manage the system
Paging (base to mobile) to alert users to calls for them
Access (bidirectional) for call setup and channel assignment
Data (bidirectional) for voice, fax, or data
177
D-AMPS Digital Advanced Mobile Phone System
(a) A D-AMPS channel with three users.
(b) A D-AMPS channel with six users.
178
GSM Global System for Mobile Communications
GSM uses 124 frequency channels, each of which uses an eight-slot TDM system
179
GSM (2)
A portion of the GSM framing structure.
180
CDMA – Code Division Multiple Access
(a) Binary chip sequences for four stations
(b) Bipolar chip sequences
(c) Six examples of transmissions
(d) Recovery of station C’s signal
181
Third-Generation Mobile Phones: Digital Voice and Data
High-quality voice transmission
Messaging (replace e-mail, fax, SMS, chat, etc.)
Multimedia (music, videos, films, TV, etc.)
Internet access (web surfing, w/multimedia.)
182
Cable Television
Community Antenna Television
Internet over Cable
Spectrum Allocation
Cable Modems
ADSL versus Cable
183
Community Antenna Television
An early cable television system.
184
Internet over Cable
Cable television
185
Internet over Cable (2)
The fixed telephone system.
186
Spectrum Allocation
Frequency allocation in a typical cable TV system used for Internet access
187
Cable Modems
Typical details of the upstream and downstream channels in North America.
188
فصل سوم :
لایه پیوند داده ها
189
وظایف لایه پیوند داده ها
تهیه رابط خدمات مناسب برای لایه شبکه
برخورد با خطاهای انتقال
کنترل جریان داده
190
ارائه خدمات به لایه شبکه:
خدمات اصلی، انتقال داده ها از لایه شبکه ماشین منبع به لایه شبکه ماشین مقصد است. در واقع لایه پیوند داده ها وظیفه انتقال بیتهایی را بر عهده دارد، که لایه شبکه به منظور انتقال به مقصد به لایه پیوند داده ها واگذار می کند.
191
خدمات DLL به لایه شبکه (1)
ارتباط مجازی
ارتباط منطقی
192
193
خدمات بی اتصال بدون اعلام وصول
ماشین منبع قابهای مستقلی رابه ماشین مقصد می فرستد در حالیکه ماشین مقصد وصول آنها را اعلام نمی کند. قبل از انتقال اتصال منطقی وجود ندارد یا پس از آن نیز هیچ ارتباطی آزاد نمی شود.
این نوع خدمات برای ترافیک بلادرنگ نظیر مکالمات که در آن تاخیر داده ها بدتر از داده های بد است نیز مناسب است.
194
خدمات بی اتصال با اعلام وصول
هیچ اتصالی مورد استفاده قرار نمی گیرد اما هر قاب ارسال شده مستقلاً اعلام وصول می شود. در این روش فرستنده می داند که قاب به سلامت رسید یا خیر.
این خدمات برای کانالهای غیر قابل اعتماد مثل سیستم های بی سیم مناسب است.
195
خدمات اتصالگرا با اعلام وصول
با این خدمات ماشینهای منبع و مقصد قبل از ارسال داده ها ارتباطی برقرار می کنند. هر قاب ارسال شده از این طریق شماره گذاری می شود و لایه پیوند داده ها دریافت تمام قابهای ارسالی را تضمین می کند.
196
سه فاز انتقال در خدمات اتصال گرا
یک اتصال برقرار می شود به این طریق که هر دو طرف متغییرها و شمارنده های مورد نیاز را برای اینکه مشخص شود چه قابهایی دریافت شده اند و چه قابهایی نرسیده اند را تایید اولیه می کنند .
یک یا چند قاب بطور واقعی انتقال می یابند .
آخرین مرحله اتصال قطع شده و متغییرها، بافرها و سایر منابع مورد استفاده در این اتصال آزاد میگردند .
197
محل پروتکل لایه پیوند داده
خدمات DLL به لایه شبکه (2)
198
قاب بندی، کنترل جریان، کنترل خطا
تشخیص خطا: روش معمول برای لایه پیوند داده ها، شکستن رشته بیتی به قابهای مجزا و محاسبه جمع کنترلی برای هر قاب در مبدا و مقصد است. چنانچه این جمع کنترلی با جمع کنترلی موجود در قاب متفاوت باشد لایه پیوند داده ها تشخیص می دهد که خطایی رخ داده است و تلاش می کند آن را رفع کند.
قاب بندی: شکستن رشته بیتها به قابها
یک روش قاب بندی درج فواصل زمانی بین قابها است.
199
چهار روش برای مشخص نمودن ابتدا و انتهای هر قاب
شمارش کارکترها
بایتهای نشانگر با درج بایت
نشانگرهای ابتدایی و انتهایی با درج بیت
تخطی از رمزگذاری لایه فیزیکی
200
شمارش کارکترها
فیلدی در سرآیند قاب برای نگهداری تعداد کارکترهای قاب بکار می رود.
بایتهای نشانگر با درج بایت
با این روش مشکل همزمان سازی مجدد که پس از بروز خطا رخ می داد با گذاشتن بایتهای ویژه ای در ابتدا و انتهای هر قاب حل می گردد.
201
نشانگرهای ابتدایی و انتهایی با درج بیت
در این روش شروع و پایان هر قاب با الگوی بیتی(بایت نشانگر) 01111110 مشخص می شود. وقتی لایه پیوند داده های فرستنده با پنج بیت متوالی 1 مواجه شد بطور خودکار یک بیت 0 در رشته بیت خروجی قرار می دهد.
202
تخطی از رمزگذاری لایه فیزیکی
این روش فقط در شبکه هایی قابل استفاده است که رمز گذاری در رسانه فیزیکی شامل برخی زواید باشد.
203
قاب بندی(Framing) 1
جریان کاراکترها: (a) بدون خطا (b) با خطا
204
قاب بندی(Framing) 2
نمایش یک فریم داده به همراه بایت نشانگر
مثالی از یک بایت قبل و بعد از درج بایت گریز ویژه (ESC )
205
کنترل خطا
روش معمول برای تضمین تحویل مطمئن آن است که فرستنده به نحوی از آنچه که در انتهای دیگر خط رخ می دهد آگاه گردد. به طور متداول در این قرارداد لازم است گیرنده، قابهای کنترلی ویژه ای را ارسال کند که دریافت قاب ورودی را به صورت مثبت یا منفی اعلام نماید.
اگر در اثر نقص سخت افزاری قابی از بین برود فرستنده قفل می کند، که این امکان با وارد کردن تایمری در لایه پیوند داده ها ایجاد می شود.
206
کنترل جریان
مشکل دیگری که در مورد لایه پیوند داده ها و لایه های بالایی آن رخ می دهد مشکل فرستنده سریع و گیرنده کند و یا به عبارت دیگر عدم هماهنگی بین گیرنده و فرستنده است که برای آن دو راه حل زیر پیشنهاد می شود:
کنترل جریان بر مبنای بازخورد
کنترل جریان بر مبنای میزان
207
کنترل جریان بر مبنای بازخورد
گیرنده اطلاعات مربوط به شرایط فرستادن داده های بیشتر یا حداقل چگونگی انجام اعمال توسط گیرنده را به فرستنده اعلام می کند.
کنترل جریان بر مبنای میزان
قرارداد در درون خود دارای مکانیسمی می باشد که میزان داده هایی را که هر فرستنده ممکن است بفرستد بدون دریافت بازخورد از گیرنده محدود می کند.
208
روشهای کشف و تصحیح خطا در کانال
کدهای تصحیح خطا
کدهای تشخیص خطا
209
کدهای تصحیح خطا
استفاده از کد همینگ جهت کشف و تصحیح خطا
210
الگوریتم محاسبه جمع کنترلی
فرض کنید G(x) از درجه r باشد.r بیت صفر به طرف مرتبه پایین قاب بیفزاید. اکنون حاوی m+r بیت بوده و متناظر با چند جمله ای Xr M(X) است.
رشته بیتی متناظر با G(x) را با استفاده از تقسیم به پیمانه 2 بر Xr M(X) تقسیم کنید.
باقیمانده را (که همواره دارای تعداد بیتهای کوچکتر یا مساوی r است) با استفاده از تفریق پیمانه 2 از رشته بیتی متناظر با Xr M(X) کم کنید. نتیجه، قابی با جمع کنترلی است که باید ارسال شود. چند جمله ای مربوط به آن را T(x) بنامید. بدیهی است که T(X)بر G(x) بخشپذیر به پیمانه 2 است. در هر مساله تقسیم، اگر باقیمانده را از مقسوم کم کنیم آنچه که باقی می ماند بر مقسوم علیه بخشپذیر است.
211
کدهای تشخیص خطا
212
قراردادهای پنجره لغزان
قرارداد پنجره لغزنده تک بیتی
قرارداد با استفاده از برگشت به N
قرارداد با استفاده از انتخاب تکراری
213
قرارداد پنجره لغزنده تک بیتی
حالت عادی
یک حالت خاص
214
قرارداد پنجره لغزان
مثالی از پنجره ای با حداکثر اندازه 1
شروع حرکت
پس از ارسال اولین فریم
پس از دریافت اولین فریم در مقصد
پس از دریافت اولین پاسخ (ACK)
215
قرارداد با استفاده از برگشت به N (1)
مقابله با خطا درلوله
216
شبیه سازی چند تایمر بوسیله نرم افزار
قرارداد با استفاده از برگشت به N (2)
217
فصل چهارم :
لایه پیوند داده ها (2)
218
زیر لایه دسترسی به لایه انتقال
نکته اصلی و مهم در شبکه پخشی تعیین چگونگی استفاده از کانالی است که برای آن رقابت وجود دارد. قراردادهایی که برای تعیین نفر بعدی در کانال های دستیابی چندگانه استفاده می شود یک زیر لایه از لایه پیوند داده ها می باشد که زیر لایهMAC (کنترل دستیابی به رسانه) نامیده می شود.
از نظر تکنیکی این زیر لایه در پایین ترین قسمت باز لایه پیوند داده ها قرار دارد که به همین دلیل باید قبل از آن تمام قراردادهای مربوط به شبکه نقطه به نقطه بررسی شوند.
219
مشکلات تخصیص کانال
تخصیص کانال به شکل ایستا در شبکه های محلی و گسترده
تخصیص کانال در شبکه های محلی گسترده به شکل پویا
220
تخصیص کانال به شکل ایستا در شبکه های محلی و گسترده
FDM(تسهیم سازی فرکانسی): یکی از روشهای مرسوم برای تخصیص یک کانال که در آنها استفاده کننده ها با هم رقابت دارند.
به اینصورت که اگر N کاربر داشته باشیم، پهنای باند را به N قسمت مساوی تقسیم می کنیم که به هر کاربر یک قسمت اختصاص می یابد و از آنجائیکه هر کاربر از یک باند فرکانسی مخصوص به خود استفاده می کند، بنابراین بین کاربران برخوردی صورت نمی گیرد .
221
دامنه فعالیت FDM
تعداد کاربران ثابت و کم
درصورتیکه هر کدام آنهابار ترافیکی ثابتی را ایجاد کنند، مکانیسم تخصیص تسهیم سازی فرکانسی موثر وساده می باشد.
تعداد فرستنده ها زیاد با تغییرات نوسان دار و دامنه دار
در صورتیکه ترافیک زیادی توسط فرستنده ها ایجاد شود و یا اگر طیف به N ناحیه تقسیم گردد و کمتر از N کاربر مایل به برقراری ارتباط همزمان باشد، یک بخش بزرگی از طیفهای در دسترس از بین خواهند رفت و اگر کاربران مشتری مایل به برقراری ارتباط باشند، از آنجا به علت پهنای باند کم موفق نخواهند شد.
222
اثبات کارآیی ضعیف FDMایستا
زمان تاخیر میانگین T
ظرفیت کانال C bps
سرعت انتقال λ قاب بر ثانیه
هر قاب دارای یک طول است که از یک تابع چگالی احتمال تصاعدی بامیانگین 1/λ بیت بر قاب بدست آمده است، بنابراین با این پارامترها سرعت انتقال λ قاب بر ثانیه و سرعت خدمات μC قاب بر ثانیه می باشد.
از نظریه صف بندی آن می توان برای تعداد خدمات و انتقال پواسن نشان داد که:
T=1/(µC – λ)
پس از تقسیم کانالها به N زیر کانال غیروابسته:
TFDM=1/[ μ(C/N)-( λ/N)]=N/( μC- λ)=NT
223
تخصیص کانال در شبکه های محلی گسترده به شکل پویا
مدل ایستگاه
فرض کانال منفرد
فرض برخورد
زمانها
زمان پیوسته
زمان برهه ای
وضعیت حامل
تشخیص وضعیتهای حامل
عدم تشخیص وضعیت حامل
224
مدل ایستگاه
این مدل شامل N ایستگاه مستقل که هر کدام شامل یک برنامه یا کاربری که قابهایی را برای انتقال ایجاد میکند هستند.
فرض کانال منفرد
یک کانال منفرد برای تمام ارتباطات در دسترس می باشد به این معنا که تمام ایستگاهها از طریق آن می توانند پیامی را دریافت و یا ارسال کنند.
ایستگاهها از نظر سخت افزار یکسان ولی ممکن است از نظر نرم افزار اولویتهایی را برای آنها ایجاد کند.
225
فرض برخورد
اگر 2 قاب بطور همزمان با هم فرستاده شوند، از نظر زمانی با یکدیگر تداخل کرده و سیگنال حاصل نامفهوم خواهد بود، به این اتفاق برخورد گویند.
زمان پیوسته
انتقال قاب را می توان در هر زمانی آغاز کرد و ساعتی وجود ندارد که زمان را به فاصله های زمانی گسسته تقسیم کند.
زمان برهه ای
زمان به فواصل مجزایی (برهه) تقسیم می شود انتقال قاب همواره از ابتدای یک مقطع زمانی شروع می شود.
226
تشخیص وضعیتهای حامل
ایستگاهها می توانند تشخیص دهند که آیا یک کانال قبل از اینکه مورد استفاده قرار گیرد اشغال است یا خیر. اگر کانال اشغال باشد هیچ ایستگاهی نمی تواند از آن استفاده کند تا آزاد شود.
عدم تشخیص وضعیت حامل
ایستگاهها نمی توانند وضعیت کانال را قبل از استفاده تشخیص دهند. آنها پس از شروع به انتقال می توانند تعیین کنند که آیا انتقال موفق بوده است یا خیر.
227
قراردادهای دستیابی چندگانه
ALOHA
Pure ALOHA
Slotted ALOHA
CSMA
Persistent and Non Persistent CSMA
CSMA/CD
قراردادهای بدون برخورد
Bitmap
Binary Count Down
قراردادهای شبکه های محلی بی سیم
MACA
MACAW
228
ALOHA
این سیستم از پخش رادیویی زمینی استفاده می کند و ایده اصلی آن متعلق به هر سیستمی می باشد که در آن کاربران به شکل هماهنگ نشده ای بخواهند برای استفاده از یک کانال مشترک در دسترس رقابت کنند.
شامل دو نوع الوهای برهه ای و الوهای محض می باشد.
وجه تمایز: الوهای محض نیازی به همزمان سازی زمانی ندارند در صورتیکه الوهای برهه ای نیازمندند.
نمای کلی ایجاد قاب در سیستم الوها
229
Pure ALOHA
ایده اصلی در الوها، سیستم ساده ای است که کاربران اجازه دارند در هر زمان که بخواهند داده ها را ارسال کنند البته با این کار برخوردهایی صورت می گیرد و قابهایی نیز از بین می روند.
Slotted ALOHA
این سیستم با الوهای برهه ای شناخته می شود درحقیقت نقطه مقابل الوهای محض می باشد به این معنا که اجازه ارسال به یک کامپیوتر در هر زمان داده نمی شود و لازم است که منتظر شروع برهه بعدی باشد.
230
CSMA
به قراردادهایی گفته می شود که در آنها ابتدا به کانال گوش داده می شود و سپس بر طبق آن عمل می کنند.
Persistent and Non Persistent CSMA
CSMA-1 اولین قرارداد تشخیص وضعیت حامل بوده و به این صورت عمل می نماید که به هنگام ارسال داده در صورتیکه کانال مشغول باشد ایستگاه منتظر آزاد شدن کانال می ماند و پس از آن قاب را ارسال می کند و در صورت بروز تصادم ایستگاه برای مدت زمانی که مقدار آن تصادفی است منتظر می ماند و مجدد قاب را ارسال می نماید.
231
232
CSMA ناپایدار
در این قرارداد قبل از ارسال وضعیت کانال بررسی می شود، به این معنا که اگر ارسالی وجود نداشت ایستگاه شروع به ارسال می کند و اگر کانال اشغال باشد زمانی را بطور تصادفی منتظر می ماند و مجدد الگوریتم را تکرار میکند.
CSMA پایدار
اولین قرارداد تشخیص وضعیت حامل بوده و به این صورت عمل می نماید که به هنگام ارسال داده در صورتیکه کانال مشغول باشد ایستگاه منتظر آزاد شدن کانال می ماند و پس از آن قاب را ارسال می کند و در صورت بروز تصادم ایستگاه برای مدت زمانی که مقدار آن تصادفی است منتظر می ماند و مجدد قاب را ارسال می نماید.
233
مقایسه انواع قراردادها از نظر توان عملیاتی
234
CSMA/CD
برتری آن بر ALOHA از آن جهت است که در صورت اشغال بودن کانال هیچگونه انتقالی صورت نمی گیرد و در صورت بروز تصادم عمل انتقال متوقف می شود. این عمل باعث صرفه جویی در زمان و پهنای باند نیز می شود.
235
نمایش طرز کار CSMA/CD
236
قراردادهای بدون برخورد
حتی با وجود CSMA/CD امکان بروز تصادم در زمان رقابت وجود دارد. این برخوردها بویژه در زمانی که طول کابل زیاد و قاب کوتاه باشد باعث بروز آثار زیانباری بر کارآیی سیستم می شود.
در تمام این قراردادها فرض بر این است که N ایستگاه وجود دارد و هر ایستگاهی آدرس منحصر به فرد از 0 تا N-1 را دارا می باشد.
237
Bitmap
قرارداد بدون برخورد Bitmap یا بیت نگاشت می باشد که هر دوره رقابت در آن دقیقاً شامل N برهه یا مقطع زمانی است. که در طی این مقطع زمانی هیچ ایستگاهی اجازه انتقال ندارد.
238
Binary Count Down
حل مشکل قرارداد بیت نگاشت پایه (وجود بار اضافی در هر ایستگاه) با استفاده از آدرس دستگاه دودویی:
یک ایستگاه برای استفاده از کانال آدرس خود را به شکل یک رشته بیت دودویی با شروع از بیت پر ارزش پخش می کند بیتها در هر آدرس و موقعیت ایستگاههای متفاوت با هم OR منطقی می شوند این قرارداد که در دیتا کیت استفاده شده بود را شمارش معکوس دودویی می نامیم.
کارایی کانال:
d/(d+logN2)
239
قراردادهای شبکه های محلی بی سیم
این نوع از شبکه های محلی نیاز ویژه ای به قراردادهای زیر لایه MAC دارند.
یک نظریه برای استفاده از شبکه محلی بی سیم استفاده از CSMA می باشد که البته مشکلاتی نیز دارد, ازجمله اینکه: این قرارداد کاملاً مناسب نیست زیرا آنچه که مهم است تداخل درگیرنده است نه در فرستنده!
ارسال در شبکه محلی بی سیم
240
MACA
یا دستیابی چندگانه با پرهیز از برخورد شامل قراداد اولیه ای است که برای شبکه های محلی بی سیم طراحی شد.
ایده اصلی آن این است که فرستنده, گیرنده را به خروج قاب کوچک وادار کند و از انتقال در طول رسیدن قاب داده بزرگ خودداری می کند.
قاب RTS : درخواست و تقاضا
قابCTS : آمادگی و ارسال
241
MACAW
شامل قرارداد توسعه یافته ای از نظر کارآیی نسبت به MACA می باشد.
چراکه بدون اعلام وصول لایه پیوند داده, قابها از بین رفته و ارسال نمی شوند تا لایه انتقال به عدم حضور آنها پی ببرد آنها این مشکل را با معرفی قاب ACK بعد از قاب داده موفق حل کردند.
در واقع در این قرارداد الگوریتم عقبگرد توانی به جای اینکه برای هر ایستگاه اجرا شود, برای هر رشته از داده ها بطور مجزا اجرا می شود.
242
اترنت
اولین شبکه محلی که توسط دو دانشجوی MIT طراحی و پیاده سازی شد و از یک رشته کابل هم محور(coaxial) ضخیم بطول حداکثر 5/2 کیلومتر با سرعت 2.94 Mbps تشکیل شده بود.
این شبکه به مرور به استانداردهایی مثل DIX و IEEE802.3 دست پیدا کرد.
243
کابل کشی اترنت
جدول انواع کابل کشی در اترنت
244
10Base5
این کابل به اترنت ضخیم شهرت دارد و اتصال به کابل از طریق انشعاب تزریقی (Vampire Tap) انجام می شود که در آن یک سوزن به دقت در مرکز کابل کواکسیال فرو می رود.
10Base2
این نوع از کابل کشی، اترنت نازک نامیده می شود و برای اتصال به این نوع کابل به جای انشعاب تزریقی می توان از کانکتورهای BNC معمولی و ایجاد یک اتصال بشکل T استفاده نمود.
245
مشکلات کابل کشی 10Base5 & 10Base2
تشخیص طول بیش از اندازه کابل
انشعابات نامتاسب و بد
شل شدن اتصالات
بروز هرگونه پارگی در کابل
246
10Base-T
در ساختار آن هیچ کابل مشترکی وجود ندارد بلکه فقط یک Hub(جعبه ای پر از مدارات الکترونیک) وجود دارد که تمام ایستگاهها با یک کابل اختصاصی (غیر مشترک) بدان متصل می شود.
10Base-F
در آن از فیبرهای نوری استفاده شده است ولی به دلیل هزینه بالای اتصالات و پایانه های مورد نیاز بسیار گران است اما به دلیل ایمنی بسیار بالائی که در مقابل نویز دارد گزینه مناسبی برای کابل کشی بین ساختمانها و هابهای دور از هم محسوب می شود.
247
مقایسه انواع کابل کشی ها
سه روش کابل کشی اترنت: (a) 10 Base5 (b) 10Base2 (c) 10Base-T
248
کدینگ منچستر
روشی که در آن گیرنده قادر خواهد بود تا شروع و پایان یا وسط هر بیت را بدون نیاز به یک سیگنال ساعت خارجی تشخیص دهد.
در این روش هر بیت به لحاظ زمانی به دو نیم بیت تقسیم می شود: برای ارسال بیت 1، در نیم بیت اول ولتاژ بالا و در نیم بیت دوم ولتاژ پایین قرار داده می شود و در مورد بیت 0 به صورت عکس عمل می کند.
اشکال این روش:
چون طول هر پالس نصف طول یک بیت است به همین دلیل به پهنای باند دو برابر نیاز خواهد بود.
249
کدینگ منچستر تفاضلی
در این روش عدم وجود لبه در ابتدای هر بیت نشاندهنده بیت 1 و وجود لبه در ابتدای هر بیت نشاندهنده بیت صفر می باشد.
روش منچستر تفاضلی به ابزارهای پیچیده تری نسبت به کدینگ منچستر نیازمند است ولی در عوض ایمنی بیشتری در مقابل نویز از خود نشان می دهد.
این روش تنها در شبکه IEEE 802.5 Token Ring کاربرد دارد.
250
مقایسه انواع روشهای کدینگ
کدینگ معمولی، کدینگ منچستر و کدینگ منچستر تفاضلی
251
قالب اصلی فریم اترنت
در قالب فریم استاندارد IEEE 802.3 بیت هشتم Preamble به عنوان بایت مشخص کننده ابتدای فریم درنظر گرفته می شود. در این فریم دو آدرس تعریف شده است یکی برای مقصد و یکی برای مبدا.
252
اترنت سریع و اترنت گیگا بیت (1)
253
دلایل سرعت بخشیدن به شبکه 802.3 بدون تغییر در ساختار آن:
نیاز به سازگاری شبکه جدید با شبکه های اترنت موجود
نگرانی از آنکه پروتکل جدید مشکلات پیش بینی نشده داشته باشد.
تمایل به آنکه قبل از تغییر تکنولوژی بتوانند کار را به اتمام رسانده و مشمول زمان نشود.
این استاندارد جدید که به اترنت سریع معروف شد 802.3u نام دارد.
اترنت سریع و اترنت گیگا بیت (2)
254
شبکه های بی سیم WirelessNetworking
WLAN ها (یا LANهای بی سیم) که از امواج الکترومغناطیسی(رادیویی یا مادون قرمز) برای انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده می کنند.
255
(AP)Access Point : دستگاه فرستنده و گیرنده مرکزی
گیرنده AP وظیفه دریافت، ذخیره و ارسال داده را بین شبکه محلی سیمی و WLAN بعهده دارد.
استاندارد غالب در این شبکه ها IEEE802.11 می باشد .
مفاهیم:
256
257
ad hoc Topology
در این توپولوژی کامپیوترها به شبکه بی سیم مجهز بوده و مستقیماً با یکدیگر به شکل
Peer- to- peer ارتباط برقرار می کنند.
یعنی کامپیوترها برای برقراری ارتباط باید در محدوده یکدیگر قرار داشته باشند.
نوع خاصی از این توپولوژی Mesh نام دارد که شبکه ای پویا از دستگاههای بی سیم است که به هیچ نوع زیرساخت موجود یا کنترل مرکزی وابسته نیست.
258
infrastructure Topology
این توپولوژی برای گسترش و افزایش انعطاف پذیری شبکه های کابلی معمولی از طریق اتصال کامپیوترهای مجهز به تکنولوژی بی سیم با استفاده از Access Point به آن بکار می رود.
259
انواع سیگنالهایی که توسط استاندارد IEEE802.11 در لایه فیزیکی پشتیبانی می شود:
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectr)
infrared (مادون قرمز)
260
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
یک روش انتقال رادیویی که در آن سیگنال های خروجی با استفاده از یک کد دیجیتال مدوله شده و استفاده از DSSS به همراه روشCCK باعث افزایش سرعت انتقال سیستم تا 11 مگابیت در ثانیه می شود.
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectr)
روش دیگری که در آن انتقال دهنده به طور مداوم تغییرات سریعی را در فرکانس انجام می دهد. دریافت کننده برای خواندن سیگنال های دریافتی، دقیقاً همان تغییرات را اعمال می کند. این روش تنها استاندارد IEEE802.11a را پوشش می دهد.
infrared (مادون قرمز)
در ارتباطاتinfrared از فرکانسهای بالا – دقیقا زیر طیف نور مرئی- استفاده می شود. در فناوری مادون قرمز ارسال کننده و دریافت کننده باید همانند یک کنترل کننده راه دور در خط دید یکدیگر باشند.
261
پارامترهای موثر در انتخاب یک سیستم WLAN
262
بلوتوث چیست؟
استانداردی برای امواج رادیویی که برای ارتباطات بی سیم کامپیوترهای قابل حمل و نقل ( lap top ها) و تلفن های همراه و وسایل الکترونیکی رایج و در فواصل نزدیک استفاده می شود.
معماری بلوتوث
263
:Piconet این تکنولوژی قادر است امواج رادیویی را از میان دیوار و دیگر موانع غیر فلزی عبور دهد. با سیستمهای امروزی بیش از 7 دستگاه می توانند برای برقراری ارتباط با تولیدکننده امواج در یک دستگاه دیگر فعال شوند. به این شیوه Piconet می گویند.
مفاهیم:
scatternet : از اتصال چندین Piconet به هم ایجاد می شود.
264
ساختار بلوتوث
بلوتوث یک رشتـه خصوصیت بی سیم است که ارتباطات کوتاه برد بین وسایل مجهز به تراشه های کوچک و اختصاصی بلوتوث را تعریف می کند و با این امکان قادر به ایجاد شبکه های کوچک شخصی یا PAN می باشد.
بلوتوث یک زبان مشترک بین وسایل مختلف بوجود می آورد.
وسایل مجهز به تراشه های بلوتوث حدود 10 متر برد دارند و می توانند داده ها در سرعت 720 کیلوبایت در ثانیه از طریق دیوارها، کیف ها و پوشاک انتقال دهند.
برقراری ارتباط بین وسایل بلوتوث می تواند بدون دخالت مستقیم ما(از طریق نرم افزار آن) صورت گیرد.
265
تاریخچه بلوتوث
فکر اولیه بلوتوث در شرکت موبایل اریکسون در سال 1994 شکل گرفت.
کار مهندسی در سال 1995 شروع شد و فکر اولیه به فراتر از تلفنهای همراه و گوشی های آنها توسعه یافت تا شامل همه انواع وسایل همراه شود.
نام “بلوتوث” از نام یک پادشاه دانمارکی گرفته شده است که بین سالهای 940 و 981 میلادی می زیست. به طور صلح آمیز، دانمارک، سوئد جنوبی و نروژ شمالی را متحد کرد. از آنجاییکه این کار به او شهرت یک پادشاه ماهر در ارتباط و مذاکره را در تاریخ داد, اریکسون نیز امیدوار بود بتواند به طور صلح آمیز وسایل مختلف را متحد کند.
اریکسون یک موافقت نامه با IBM ، اینتل، نوکیا، 3com، توشیبا و مایکروسافت امضا کرد و گروه Bluetooth SIG را به وجود آورد.
266
مزایای بلوتوث
دلایل استفاده ازبلوتوث:
محدودیت انتقال Data از طریق سیم
عدم وجود یک استاندارد مشخص و ثابت براى ارتباط دستگاه های مختلف با یکدیگر
(تا پیش از مطرح شدن Bluetooth از تکنولوژی مادون قرمز استفاده می شد!)
قیمت بسیار مناسب آن
267
فصل پنجم
لایه شبکه
268
لایه شبکه در اینترنت
هنگامی که بخواهیم بین LANهای مختلف ارتباط برقرار کنیم وظایف لایه شبکه شروع می شود.
هنگامیکه بسته های اطلاعاتی روی شبکه WAN منتشر می شود باید مکانیزمی برای هدایت بسته ها از مبدا به مقصد وجود داشته باشد تا میان شبکه ها با توپولوژی ها و ساختارهای مختلف بتوانند حرکت کنند که به این عمل هدایت همان مسیر یابی گفته می شود
269
سوئیچینگ به روش ذخیره- هدایت
اجزاء اصلی این سیستم:
1- تجهیزات حامل
2- تجهیزات مشتریان
270
خدمات تهیه شده برای لایه انتقال
اهدافی که این خدمات بر اساس آنها تدارک دیده شده است:
1- خدمات باید مستقل از تکنولوژی مسیر یاب باشد .
2- لایه انتقال بایدازتعداد، نوع و توپولوژی مسیر یابهای حاضر حمایت کند.
3- آدرسهای شبکه ای که برای لایه انتقال تهیه می شوند حتی در صورت وجود شبکه های محلی و گسترده باید از شماره گذاری یکنواختی استفاده کند.
271
یک مسیر از منبع به مقصد بایدایجاد شود قبل از آنکه بسته ها فرستاده شود این اتصال مدار مجازی نامیده می شود.
خدمات اتصال گرا و بی اتصال
اتصال گرا:
بی اتصال :
اگر خدمات بدون اتصال باشد بسته ها به شبکه جداگانه وارد شده و جدا از یکدیگر مسیر یابی می شوند.
272
273
مسیر یابی
وظیفه اصلی لایه شبکه مسیر یابی و هدایت بسته ها از منبع به مقصد می باشد . در بیشتر زیر شبکه ها بسته ها برای آنکه به مقصد برسند نیاز دارند که چند پرش انجام دهند.
الگوریتم مسیر یابی بخشی از نرم افزار لایه شبکه است که تعیین می کند بسته ورودی به کدام خط خروجی باید منتقل شود.
الگوریتم مسیر یابی
274
خواص ویژه ای در یک الگوریتم مسیریابی
1- صحت
2- سادگی یا سهولت
3- تحمل عیب
4- پایداری
5- عدالت و بهینگی
275
الگوریتمهای مسیریابی به 2 گروه اصلی تقسیم می شوند:
الگوریتمهای غیر وفقی :
تصمیمات مسیر یابی خود را بر اندازه گیری یا تخمین توپولوژی و ترافیک فعلی بنا نمی نهند ، در عوض برای انتخاب یک مسیر مورد استفاده از قبل محاسبه و از خط خارج می شود و هنگامیکه شبکه راه اندازی شد به شبکه بار می شود .
الگوریتمهای وفقی :
الگوریتم وفقی تصمیمات مسیریابی خود را بر اساس تغییرات در توپولوژی وترافیک تغییر می دهند.
276
اصل بهینگی
آن اصل بیان می کند که اگر مسیر یاب J از مسیر یاب I به مسیر یاب K در مسیر بهینه ای قرار گیرد آنگاه مسیر بهینه ای از J به K نیز در همان مسیر قرار می گیرد .
نتیجه ای که ازاین اصل دریافت می شود این است که ما می توانیم ببینیم که مجموعه ای از مسیرهای بهینه از تمام منابع به یک مقصد معین ، به شکل درختی می باشد که ریشه آن مقصد است لذا چنین درختی را sink tree می نامیم
277
مسیر یابی کوتاهترین مسیر
برای انتخاب مسیری بین دو مسیر یاب معین، الگوریتم ، فقط کوتاهترین مسیر بین آنهارا در گراف مشخص می کند.
278
الگوریتم سیل آسا
در آن هر بسته ورودی بر روی خطوط خروجی بجز خطی که عمل دریافت از آن طریق صورت گرفته فرستاده می شد.
279
الگوریتم مسیریابی بردار فاصله(DV)
نحوه عملکرد بدین ترتیب است که است که باعث می شود که هر مسیر یاب جدولی را که نشان دهنده بهترین فاصله به هر مقصدو خطی همه برای رسیدن به آنجا نیاز است را به همراه داشته باشد . این جداول با تبادل اطلاعات با جداول همجوارشان نوسازی می شوند.
280
مسیریابی حالت پیوند(LS)
ایده مسیر یابی حالت پیوند در پنج بخش میانی بیان می شود . هر مسیر یاب باید :
1- همسایه هایش را تشخیص داده و آدرسهای شبکه آنها را بداند.
2- تاخیر یا هزینه تا همسایه هایش را اندازه گیری کند.
3- ایجاد بسته ای که گویای تمام اطلاعات بدست آمده باشد.
4- این بسته ها را به تمام مسیریابها ارسال نماید.
5- کوتاهترین مسیر به هر مسیر یاب دیگر را محاسبه کند.
281
مسیریابی سلسله مراتبی
با استفاده از مسیر یابی سلسله مراتبی مسیر یابها به قسمتهایی تقسیم می شوند که آنها رانواحی می نامیم .
هر مسیر یاب تمام جزئیات ناحیه خود را درباره اینکه چطور بسته هابه مقصد ارسال می شود، می داند ولی از ساختار داخلی سایر نواحی خبر ندارد.
282
الگوریتمهای کنترل ازدحام
1- الگوریتم سطل سوراخدار
2- الگوریتم سطل نشانه
283
الگوریتم سطل سوراخدار
هر میزبان بوسیله رابطی که حاوی سطح سوراخدار است ، که یک صف داخلی متناهی است به شبکه متصل می شود . اگر بسته ای به صف برسد ، و صف پر باشد آن بسته در نظر گرفته نمی شود
الگوریتم سطل سوراخدار الگوی خروجی ثابتی را با سرعت میانگین و بدون توجه به میزان ترافیک اجرا می کند.
284
الگوریتم سطل نشانه
در این الگوریتم ، سطل سوراخدار ، نشانه ها را نگهداری می کند ، این نشانه ها توسط یک ساعت با سرعت یک نشانه در Tایجاد می شود.
برای بسته ای که می خواهد منتقل شود یک بسته را ذخیره و سپس از بین می برد.
285
پروتکل IP
داده نگاشت IP شامل 2بخش می باشد:
1- سرایند :
یک بخش ثابت 20بایتی ویک بخش اختیاری باطول متغییر میباشد.
2- متن
286
فیلد های بخش سر آیند
Version : مشخص می کند که بسته بر اساس چه نسخه ای از پروتکل IP سازماندهی و ارسال شده است
IHL :بدین منظور در سرآیند تعبیه شده تا با کلمات 32 بیتی طول سرآیند را مشخص نمایند
Type of service: بین طبقات مختلفی از service تمایز ایجاد می کند
Total Length : طول کل بسته را مشخص می نماید.
Identification : مشخص می کند قطعه دریافتی به کدام دیتاگرام متعلق است.
DF : به مسیر یاب ها دستور می دهد که داده نگاشت را قطعه بندی نکند.
MF: بیانگر قطعات بیشتر است. تمام این قطعات غیر از آخری باعث می شوند که این بیت مرتب شود.
287
Fragment Offset : مشخص می کند که قطعه در کجای داده نگاشت قرار دارد.
Time to live : عمر شمارنده ای است که طول عمر بسته را محدود می کند.
: Protocol تعیین می کند که داده نگاشت را به کدام فرآیند احتمال تحویل دهد
Header chechsum : این جمع کنترلی برای تشخیص خطاهای حاصل از کلمات حافظه در یک مسیر یاب مفید است
Source/ Destination Adress : شماره شبکه و شماره میزبان را نشان می دهد.
288
آدرسهای IP
هر میزبان و مسیر یاب اینترنتی یک آدرس IP دارد که شماره شبکه و شماره میزبان خود را کد گذاری می کند . این ترکیب منحصر به فرد است
همه آدرسهای IP به طول 32 بیت هستند و در فیلد بسته های IP آدرس مبدا و آدرس مقصد به کار می روند.
آدرسهای IP در واقع به رابط شبکه اشاره دارد و نه به میزبان ، بنابراین اگر یک میزبان بخواهد بروی دو شبکه باشد ، باید دو آدرس IP داشته باشد .
289
پروتکل های کنترل اینترنت
ICMP –
ARP –
RARP –
BootP –
DHCP –
اینترنت مضلف بر IP که برای انتقال داده ها کاربرد دارد، چندین پروتکل کنترلی دیگر دارد که همگی در لایه شبکه به کار گرفته می شوند:
290
ICMP
عملکرد غیر منتظره در اینترنت توسط این پروتکل گزارش می شود. همچنین این پروتکل برای آزمایش و رفع عیب در شبکه به کار می رود.
پیامهای ICMP
291
ARP
ARP یا پروتکل تحلیل آدرس برای تجزیه و تحلیل آدرسها در شبکه بکار می رود.
. همانطور که می دانیم آدرسهای فیزیکی توسط لایه پیوند داده دریافت و فهمیده می شوند. ولی این لایه از آدرسهای IP چیزی نمی داند. این پروتکل برای ترجمه آدرسهای IP به آدرسهای فیزیکی(MAC) بکار می رود.
292
RARP
پروتکل RARP عکس عمل ARP را انجام می دهد. یعنی آدرس فیزیکی را گرفته و آدرس IP متناظر با آن را برمی گرداند.
در این پروتکل هم می توان آدرسهای فیزیکی ماشینهای مختلف را بصورت فراگیر روی شبکه پخش کرد یا آدرس IP یک ماشین در تصویر حافظه جاسازی شود.
293
فریمهای پخش فراگیر را به خارج از شبکه محلی هدایت می کند.
از پروتکل BOOTP برای راه اندازی ایستگاههای بدون دیسک استفاده می شود. این پروتکل می تواند به غیر از آدرس IP ایستگاه بدون دیسک، اطلاعات اضافه تری را مانند آدرس IP مسیریاب پیش فرض ، الگوی زیر شبکه و … را به ایستگاهها ارایه دهد.
BootP
DHCP
مشکل جدی پروتکل BOOTP اینست که جدول نگاشت آدرسهای IP را باید بصورت دستی تنظیم و پیکربندی شود. پروتکل DHCP این امکان را می دهد که آدرسهای IP را هم بصورت خودکار و هم بصورت دستی تنظیم نمود.
294
شبکه اینترنت از تعداد بسیاری سیستم خود مختار(Autonomous System) یا اختصاراﹰAS تشکیل شده است.
AS
مسیریابی درون یک AS را مسیریابی دورنی و مسیریابی بین AS ها را مسیریابی خروجی یا بیرونی گویند.
295
OSPF
OSPF پروتکل مسیریابی دورنی می باشد. بدین شکل عمل می کند:
این پروتکل از سه نوع شبکه و خطوط انتقال پشتیبانی می کند:
1- خطوط نقطه به نقطه بین دو مسیریاب.
2- شبکه های با دسترسی چندگانه از نوع پخش فراگیر(مثل LAN)
3- شبکه های با دسترسی چندگانه از نوع غیر پخش فراگیر(مثل WAN)
مجموعه شبکه ها مسیریابها و خطوط ارتباطی را در قالب یک گراف جهتدار مدل مرده و به هر کمان در گراف یک وزن می دهد که نشاندهنده پارامترهایی مانند تاخیر، فاصله و امثال آن است. سپس بر اساس وزن کمانها مسیر بهینه را پیدا می کند.
296
OSPF 4 کلاس مسیریاب را به رسمیت می شناسد:
1- مسیریابهای درونی
2- مسیریابهای واقع در مرز دو ناحیه
3- مسیریابهای ستون فقرات
4- مسیریابهای مرزی AS که می توانند با مسیریابهای دیگر محاوره کنند.
297
انواع پیامهای OSPF
298
BGP
برای مسیریابی بین AS ها از پروتکلBGP استفاده می شود. پروتکل BGP مبتنی بر الگوریتم بردار فاصله است.
ترافیک هر شبکه AS در یکی از سه رده زیر قرار می گیرد:
1- شبکه های پایانی که فقط یک اتصال با گرافBGP دارند و نمی توانند ترافیک را از خود عبور بدهند.
2- شبکه های چند اتصالی که می توانند ترافیک داده ها را منتقل کنند.
3- شبکه های ترانزیت که در نقش ستون فقرات تمایل دارند بسته های دیگران را منتقل کنند.