Transcript Chapter1

Computer Networks A
1
DT024G, Datornätverk A, 7,5 hp
DT075G, Multimedie- och kommunikationssystem, 6 hp
Kurspresentation
Kapitel 1 - Introduktion
Föreläsningsmaterialet är författat av Magnus Eriksson. Material är även hämtat från
Iskra Popova samt läroboksförfattaren Behrouz Fourozan.
Välkommen till Datornätverk A, 7,5p!
Denna kurs avser att ge dig grundläggande förståelse
för hur Internet och lokala nätverk är uppbyggda.
Kursens karta är TCP/IP- och OSI-modellerna.
Målsättningen är att ge dig grundläggande teoretiska
och praktiska kunskaper om
datakommunikationsprotokoll, nätutrustning,
nättopologier, transmissionsmedier, grundläggande
adresserings- och routingbegrepp samt enklare verktyg
för felsökning av nät.
dbR
Computer Networks A
3
Vem behöver kunskap om datornätverk?
 Den som har ett hemmanätverk kan behöva felsöka och
konfigurera nätverket.
 Nätverksansvarig på ett företag måste kunna planera och
designa nätverk.
 IT-ansvariga beslutsfattare behöver beställarkompetens för
att välja nätverksutrustning, förstå artiklar, broschyrer och
litteratur om ny teknik inom området, etc.
 Den som ska programmera klient-server-applikationer
(s.k. distribuerad programmering) får ofta skapa egna
s.k. datakommunikationsprotokoll, eller använda
standardiserade kommunikationsprotokoll.
 Utvecklare och forskare behöver kunna räkna på
prestandamått, t.ex. bandbreddsbehov, kapacitet,
tidsfördröjning, paketförluster, kapacitet, mm.
Computer Networks A
4
Fler kurser inom området
Mittuniversitetet erbjuder flera påbyggnadskurser inom
området, bl.a. följande:
 Datateknik A, Nätverksteknik I och II, 2x7,5 hp (Delvis
distans. Motsvarar Cisco CCNA del 1 till 4.)
 Datateknik A, Nätverksövervakning och drift. (Distans)
 Datateknik B, Trådlös Internetaccess. (Distans och
campus)
 Datateknik C, TCP/IP-nätverk. (Distans och campus)
 Säkerhetskurser (Distans och campus)
 Masterpåbyggnadsutbildning (Campus)
Computer Networks A
5
Överlappande kurser
Kursen överlappar till stor del med följande kurser, och kan
därför INTE ingå i samma examen:
 Datateknik A, Nätverksteknik I (50% överlapp)
 Datateknik A, Internet och datakommunikation 5
poäng (Avvecklad distanskurs)
 Datateknik A, Datakommunikation och drift av
nätverk 5 poäng (Avvecklad distanskurs)
 Datateknik B, Multimedie- och
kommunikationssystem 4 poäng (Civ.ing.kurs)
Computer Networks A
6
Obligatoriska uppgifter
 ”Quizzar” (automaträttade felvalsfrågor) för varje
kapitel i WebCT skall besvaras med minst 60% rätt
svar innan tentamen. Rekommendation: Senast 1 vecka
efter motsv föreläsning.
 Labbar: Två laborationstillfällen. Handledare är
[email protected]. (1 poäng.)
 Projekt: Välj projektuppgift på första lektionen andra
kursveckan. Skriv en kort uppsats. Muntlig
redovisning krävs av campusstudenter. (1 poäng)
 Salstentamen: Ta med miniräknare och ordbok. (3
poäng)
Computer Networks A
7
Kursmaterial
 Kurslitteratur: Forouzan, ”Data communications and
networking”, 3:e eller 4:e utgåvan.
 Kursens WebCT-plats, som nås via
http://portal.miun.se . Där finns:
 Lektionsplanering
 Föreläsningsslides (i två tappningar, en för
distansstudenter, en för campusstudenter),
 Obligatoriska ”quizzar” (automaträttade hemuppgifter).
Se under ”utvärderingar”.
 Labbkompendium
 Projektinstruktioner
 Övningstentor
 Länk till schema
 M.m.
Computer Networks A
8
Chapter 1
Introduction
Computer Networks A
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
9
Figure 1.1 Five components of data communication
Data communications are the exchange of data
between two devices via some form of transmission
medium such as a wire cable.
Computer Networks A
10
Figure 1.2
Simplex communication
Example: Video monitor.
TV and radio broadcasting.
Computer Networks A
11
Figure 1.3
Half-duplex communication
One at a time.
Example: Communication radio. 2-wire Ethernet.
Computer Networks A
12
Figure 1.4
Full-duplex communication
Example: Telephony. 4-wire Ethernet.
Computer Networks A
13
Punkt-till-punkt-förbindelser
Exempel: Digital ljudöverföring
Nivå
7
Nivå
6
Mikrofon
Högtalare
Källkodning
Digitalisering,
komprimering
Källavkodning
0110
Felhantering
Nivå
2
Nivå
1
NACK
ACK
0110010
0110
Lägger till felrättande eller
felupptäckande kod,
t.ex. checksumma.
Felupptäckt och
omsändning,
eller felrättning
Felhantering
0100010
Bitfel
Flödesstyrning
Buffert
Handskakning
Flödesstyrning
Modulation
Elektrisk
representation
Demodulation
Computer Networks A
0110010
14
1-2 NETWORKS
A network is a set of devices (often referred to as nodes)
connected by communication links. A node can be a
computer, printer, hub, switch, router, modem, or any
other device capable of sending and/or receiving data
generated by other nodes on the network.
Computer Networks A
15
Different Line Configurations
 Point-to-point
 Two devices on a
single channel
(dedicated channel)
 Multipoint
 Many devices on a single
channel (shared channel)
Computer Networks A
Example:
Bus Networks.
Ring networks.
Wireless Networks
16
Topology of Networks
 Topology defines the arrangement of links in a
network
Topology
Partial Mesh
Full Mesh
Star
Computer Networks A
Bus
Ring
17
Figure 1.5 Mesh topology (Maskformigt nätverk)
Example: 5 stations. 4 ports per station. 4+3+2+1=10 links.
Computer Networks A
18
Figure 1.7 Bus topology (Bussnätverk)
Examples:
-”Old” ethernet with coaxial cable
- Cable TV networks with cable modems
Computer Networks A
19
Figure 1.6 Star topology (Stjärnnätverk)
Hub (Nätnav) or switch (växel)
Examples:
-Ethernet with twisted pair cable
-Telephone networks
Computer Networks A
20
Figure 1.8 Ring topology (Ringnätverk)
Example: Token ring and FDDI networks
Computer Networks A
21
Figure 1.9 A hybrid topology: a star backbone with three bus networks
Hub (Nätnav) or
switch (växel)
Computer Networks A
22
Range of data communication techniques
0.1 m
1m
10 m
100 m
1 km
Circuit board
Example: EISA
System
Room
Serial/parallel ports
Personal Area Networks (PAN)
Building
Campus
Local area Networks (LAN)
Example: RS232 (”com port”), USB, Firewire,
Bluetooth, IEEE 802.15 WPAN
Example: Ethernet, IEEE 802.11 WLAN
Metropolitan Area Networks
(MAN)
10 km
100 km
City
Country
1000 km
Continent
10,000 km
I/O bus
Planet
Example: Ethernet, ATM, FDDI, IEEE 802.16
Wide Area Networks (WAN)
Example: The Internet.
The Public Service Telephone Network (PSTN)
Computer Networks A
23
LAN – Local Area Network (Lokalt nätverk)
Single building LAN
Backbone
(ryggradsdatanät)
Multiple building LAN
Computer Networks A
24
MAN - Metropolitan Area Network (Stadsnät)
Public city network
Computer Networks A
25
WAN – Wide Area Network (nationellt eller
globalt nätverk)
Computer Networks A
26
Figure 1.12 A heterogeneous network made of four WANs and two LANs
LAN = Local Area Network
WAN = Wide Area Network
Computer Networks A
27
Nättopologier för WAN
Växlat WAN (stjärnnät)
Hopkopplade LAN och
WAN = internetwork
T.ex. X.25 eller ATM
T.ex. Internet.
Nätnoder:
Växel. Kopplar ihop punkt-till-punkt-länkar.
Datorer, terminaler, skrivare, etc.
Router=vägväljare, kopplar ihop nätverk
med olika teknologier.
Computer Networks A
28
The Internet
Internet routers are
network nodes that
interconnect different
networks.
Network Access Points
(NAP) are routers that
interconnect national
ISP:s.
ISP = Internet Service
Provider
(internetleverantör)
Computer Networks A
29
The internet versus the Internet
 Internetwork or internet (small ”i”) – generic
term to mean an interconnection of networks
 Internet (Uppercase I) – the specific worldwide
network that uses the IP protocol (Internet
protocol)
Computer Networks A
30
Computer Networks A
31
Amount of information
-
-
Think about a number between 0 and 15. I am now going to guess it using as
few yes and no questions as possible. I start by asking: Is the number larger
than or equal to 8?
Yes
Is it larger than or equal to 12? (The interval is successively divided by 2.)
No.
Is the number larger than or equal to 10?
Yes
Is the number larger than or equal to 9?
Yes.
The amount of information you give me when you tell me that the number is 9
is 4 bits, because the amount of information in bits is the minimum
number of yes and no questions that are required. We had 16 options,
which is = 24 = 2·2·2·2, corresponding to 4 bits. If the number of options was
32 = 25 , it would require 5 bits.
If yes is represented by the binary digit ”1”, and no by ”0”, the value in the
above example can be represented by 1 0 1 1.
Computer Networks A
32
Bits and Bytes
 N bit can represent M=2N different values.
 M values can be represented by
N = 2log M =log M / log 2 values
 Example: The N=7 bit ASCII character code
consists of M=128 codes.
 8 bits = 1 byte (a unit for measuring amount of data)
 1 kbit = 1000 bit (previously 1024 bit).
 1 Mbit = 1000 kbit (previously 1024 kbit).
 1 Gbit = 1000 Mbit.
 1 Tbit = 1000 Gbit.
Computer Networks A
33
Data Representation
 Text – using different codes
 Each character is represented by certain number of bits
 The number of bits in the code determins the number of
different characters
 ASCII (7 bits), Extended ASCII (8 bits), Unicode (16 bits),
ISO (32 bits)




Numbers – Binary number system
Images – A matrix of pixels represented by bit patterns
Video – A combination of images
Audio – Digitized voice and music
Computer Networks A
34