Ασκήσεις κεφαλαίου

Ανατροφοδότηση

Το φυσικό επίπεδο είναι το χαμηλότερο επίπεδο του μοντέλου OSI και είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση bits μέσα από το τηλεπικοινωνιακό κανάλι (ενσύρματο μέσο ή ασύρματη ζεύξη). Καθορίζει τα ηλεκτρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά της σύνδεσης του σταθμού με το μέσο μετάδοσης. Αν, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται καλώδιο ως μέσο μετάδοσης, οι προδιαγραφές του φυσικού επιπέδου καθορίζουν πόσους ακροδέκτες έχει ο συνδετήρας, το ρόλο του κάθε ακροδέκτη, τις διαστάσεις του, τις ανοχές κάθε διάστασης κ.ά. Στο επίπεδο αυτό καθορίζεται ο τρόπος αναπαράστασης των bits (0 και 1), η διάρκεια κάθε bit, η αρχή και το τέλος της μετάδοσης, καθώς και το αν η μετάδοση μπορεί να γίνεται προς τη μία κατεύθυνση ή και τις δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Το φυσικό επίπεδο δεν το απασχολεί καθόλου αν μεταφέρει bytes των 8 bits ή χαρακτήρες ASCII των 7 bits.

To επίπεδο σύνδεσης (ζεύξης) δεδομένων (Data link layer) είναι το δεύτερο επίπεδο του μοντέλου OSI που έχει σκοπό να κάνει αξιόπιστη τη φυσική γραμμή σύνδεσης μεταξύ δύο σταθμών. Από τα πακέτα του επιπέδου δικτύου του μοντέλου OSI φτιάχνει πλαίσια δεδομένων (data frames). Ορίζει που αρχίζει και που τελειώνει κάθε πλαίσιο, προσθέτοντας την κατάλληλη επικεφαλίδα (header) και ουρά (trailer), ανιχνεύει τα σφάλματα μετάδοσης, επιδιορθώνει τα αλλοιωμένα δεδομένα ή ζητά την επανεκπομπή τους. Ακόμα, ελέγχει το πότε μπορεί να δεσμεύσει το φυσικό μέσο για την αποστολή των πλαισίων, ώστε να μη γίνει ταυτόχρονη εκπομπή με άλλο σταθμό και τέλος, μεταβάλλει κατά περίπτωση τη ροή των πλαισίων ανάλογα με τους ρυθμούς που μπορεί να δεχτεί ο σταθμός παραλήπτης.

Ανατροφοδότηση

Το επίπεδο πρόσβασης δικτύου του προτύπου TCP/IP, παρέχει την πρόσβαση στο φυσικό μέσο, στο οποίο μεταδίδεται η πληροφορία με τη μορφή πακέτων και αντιπροσωπεύει το χαμηλότερο λογικό επίπεδο λειτουργικότητας, που απαιτείται από ένα δίκτυο. Το επίπεδο αυτό περιλαμβάνει τα στοιχεία των φυσικών συνδέσεων, όπως: καλώδια, αναμεταδότες, κάρτες δικτύου, πρωτόκολλα πρόσβασης τοπικών δικτύων και προσφέρει τις υπηρεσίες του στο ανώτερο επίπεδο, το επίπεδο δικτύου.

Ανατροφοδότηση

Το σύνολο των κανόνων που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα εισάγονται στο καλώδιο, ονομάζεται μέθοδος προσπέλασης (access method).

Ανατροφοδότηση

Υπάρχουν τρείς τρόποι για την αποφυγή ταυτόχρονης χρήσης του μέσου μεταφοράς:

• Μέθοδοι Carrier-sense multiple access (ακρόαση φέροντος πολλαπλής πρόσβασης): α) με ανίχνευση σύγκρουσης (collision detection) και β) με αποφυγή σύγκρουσης (collision avoidance)
• Μέθοδος token passing (πέρασμα κουπονιού) που δίνει δυνατότητα για μεμονωμένη αποστολή δεδομένων
• Μέθοδος απαίτησης προτεραιότητας

Ανατροφοδότηση

Το υποεπίπεδο LLC μπορεί να παρέχει τις παρακάτω υπηρεσίες:

• Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση (UnAcknowledged con-nectionless service)
• Υπηρεσία με επιβεβαίωση λήψης χωρίς σύνδεση (Acknowledged connectionless service)
• Υπηρεσία με σύνδεση (Connection oriented service)

Ανατροφοδότηση

Θα επιλέγαμε την Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση, γιατί η υπηρεσία αυτή προσφέρει τη μικρότερη καθυστέρηση στην επικοινωνία των σταθμών εργασίας και είναι κατάλληλη για επικοινωνία σε μέσα που παρουσιάζουν χαμηλό ποσοστό λαθών και η επανάκτηση λανθασμένων δεδομένων γίνεται από υψηλότερα επίπεδα.

Ανατροφοδότηση

Η διεύθυνση MAC είναι ένας δυαδικός αριθμός των 48 bit και γράφεται στο δεκαεξαδικό αριθμητικό σύστημα ως έξι διψήφιοι δεκαεξαδικοί αριθμοί χωρισμένοι με παύλες (στα windows) ή με άνω-κάτω τελείες (στο unix/linux). Απαρτίζεται από δυο μέρη των 24ων δυαδικών ψηφίων. Το πρώτο μέρος το οποίο ονομάζεται (μοναδική) Ταυτότητα του Οργανισμού (OUI - Organizational Unique Identifier), χορηγείται από το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών και διατίθεται αποκλειστικά στον κατασκευαστή υλικού. Το δεύτερο μέρος το προσδιορίζει ο κατασκευαστής υλικού με δική του ευθύνη.

Από το πρώτο μέρος το b0 και b1 του MSB της διεύθυνσης έχουν ειδική σημασία:

• Το πρώτο (b0) είναι το M bit ή I/G (Individual/Group). Όταν είναι 1 σημαίνει ότι η διεύθυνση αφορά πολλούς αποδέκτες, είναι πολυδιανομής (Multicast), αλλιώς αφορά συγκεκριμένο αποδέκτη.
• Το δεύτερο (b1) είναι το X bit ή U/L (Universal/Local). Όταν είναι 1 σημαίνει ότι η διεύθυνση είναι τοπικά διαχειριζόμενη αλλιώς είναι καθολικά μοναδική.

Ειδική περίπτωση είναι η διεύθυνση με όλα τα ψηφία 1, η ff-ff-ff-ff-ff-ff η οποία είναι διεύθυνση εκπομπής. Πλαίσιο με διεύθυνση προορισμού την ff-ff-ff-ff-ff-ff αφορά όλους τους κόμβους και παραλαμβάνεται από όλους όσους μοιράζονται το κοινά διαμοιραζόμενο μέσο, ανήκουν δηλαδή στο ίδιο τοπικό δίκτυο.

Ανατροφοδότηση

Στη διεύθυνση MAC 88-c9-d0-12-34-56, το MSB (σημαντικότερο Byte) είναι (88)₁₆=(10001000)₂ . Συνεπώς το M-bit (I/G) έχει την τιμή 0 και το X-bit (U/L) επίσης 0.

Από αναζήτηση στο http://standards-oui.ieee.org/oui.txt προέκυψε το παρακάτω:

88-C9-D0 (hex) LG Electronics (Mobile Communications)

Άρα ο κατασκευαστής του υλικού είναι η LG Electronics.

Ανατροφοδότηση

Στη διεύθυνση MAC 00-d0-63-56-78-90, το MSB είναι (00)₁₆=(0000 0000)₂. Το M-bit (I/G) έχει την τιμή 0. Αλλάζοντάς το σε 1, το MSB γίνεται (0000 0001)₂=(01)₁₆ και η διεύθυνση γίνεται 01-d0-63-56-78-90.

Ανατροφοδότηση

Το μέγιστο μήκος των δεδομένων του ωφέλιμου φορτίου του πλαισίου (MTU) στο Ethernet είναι 1500 bytes.

Το συνολικό μέγεθος πλαισίου συμπεριλαμβανομένης της επικεφαλίδας είναι 1518 bytes.

Ανατροφοδότηση

Το πεδίο της ακολουθίας ελέγχου πλαισίου FCS αποτελείται από τις τέσσερις τελευταίες οκτάδες του πλαισίου Ethernet, οι οποίες δημιουργούνται σύμφωνα με τον αλγόριθμο CRC-32, έτσι ώστε να είναι εφικτό να αναγνωριστεί από τον παραλήπτη οποιοδήποτε σφάλμα συμβεί κατά τη μετάδοση.

Ανατροφοδότηση

Ένα ασύρματο δίκτυο είναι ένα δίκτυο το οποίο δεν χρησιμοποιεί καλώδια για τις συνδέσεις των διαφόρων συσκευών που δικτυώνονται σε αυτό. Αντί του καλωδίου χρησιμοποιείται η μετάδοση ειδικά διαμορφωμένων οπτικών, υπέρυθρων ή ακόμα και ραδιοκυματικών σημάτων μέσω του αέρα.

Τα ασύρματα δίκτυα με την μεγαλύτερη εξάπλωση και εφαρμογή είναι τα κυψελοειδή, καθώς πολλά από τα ασύρματα συστήματα μπορούν να καταταχθούν ως ιδιαίτερες εφαρμογές ή απλές γενικεύσεις των κυψελοειδών δικτύων. Κάθε δίκτυο καλύπτει μια περιοχή που ονομάζεται κυψέλη (cell) χρησιμοποιώντας ένα σταθμό βάσης (Base Station) και πολλούς ασύρματους χρήστες-δέκτες.

Ανατροφοδότηση

Στο πρωτόκολλο IEEE 802.11 περιγράφονται τα δύο κατώτερα επίπεδα του OSI, δηλαδή το φυσικό επίπεδο και το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, επιτρέποντας τη συνεργασία των συσκευών και εφαρμογών που ακολουθούν το πρότυπο αυτό.

Ανατροφοδότηση

Ένα Ασύρματο Σημείο Πρόσβασης (Access Point, AP) είναι μια συσκευή που αναλαμβάνει τη λειτουργία της ραδιοεπικοινωνίας με τους ασύρματους σταθμούς σε μια κυψέλη. Η συσκευή αυτή μπορεί να είναι εξωτερική (συνδεόμενη ενσύρματα με ένα δρομολογητή), εσωτερική μονάδα σε ένα δρομολογητή ή υλοποιείται με χρήση λογισμικού και μιας κάρτας PCI σε ένα Η/Υ.

Ανατροφοδότηση

Πλεονεκτήματα

Ο αποκεντρωμένος χαρακτήρας των ασύρματων ad hoc δικτύων τα καθιστά κατάλληλα για ποικίλες εφαρμογές, οι οποίες δε μπορούν να βασίζονται σε κεντρικούς κόμβους και προκαθορισμένα ασύρματα δίκτυα. Η γρήγορη εγκατάσταση και η ελάχιστη απαιτούμενη διαμόρφωση τα καθιστούν κατάλληλα για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, όπου απαιτείται η άμεση εγκατάσταση δικτύου με κατεστραμμένη προϋπάρχουσα υποδομή, πχ. σε περίπτωση καταστροφικού σεισμού. Επίσης επιτρέπουν τη γρήγορη αποκατάσταση της δικτύωσης σε περίπτωση βλάβης ενός κόμβου, αφού επιλέγεται εύκολα μια εναλλακτική διαδρομή δρομολόγησης. Τέλος τα ad hoc δίκτυα είναι ευέλικτα και κατάλληλα για την απευθείας σύνδεση δύο συσκευών, χωρίς τη χρήση ενός κεντρικού σημείου πρόσβασης.

Μειονεκτήματα

Απαιτεί περισσότερους πόρους από τις συσκευές για τη διατήρηση της σύνδεσης, αν αυτές μετακινούνται και παράλληλα η εμβέλεια των συστημάτων σύνδεσής του είναι μικρότερη σε σχέση με ένα σταθερό σημείο πρόσβασης. Τέλος, βασικό μειονέκτημα τους είναι αδυναμία πρόβλεψης της ποικιλίας των πιθανών καταστάσεων που μπορεί να προκύψουν, λόγω του δυναμικού χαρακτήρα εδραίωσης της επικοινωνίας.

Ανατροφοδότηση

Τα ασύρματα δίκτυα υποδομής (Infrastructure Wireless Networks) είναι μια πιο σύνθετη τοπολογία ασύρματης δικτύωσης. Σε αυτή το ασύρματο δίκτυο έχει την κυψελοειδή μορφή ασύρματων δικτύων που προαναφέραμε, αποτελούμενο από έναν αριθμό από κυψέλες. Η κυψέλη είναι το βασικό δομικό στοιχείο αυτής της τοπολογίας ασύρματου δικτύου.

Σε κάθε κυψέλη υπάρχει ένας σημείο πρόσβασης (AP, Access Point) και ένας αριθμός από ασύρματους σταθμούς, οι οποίοι εξυπηρετούνται από το σημείο πρόσβασης. Κάθε σταθμός που θέλει να συνδεθεί στο ασύρματο δίκτυο πρέπει να κάνει αίτημα σύνδεσης σε ένα σημείο πρόσβασης και ξεκινά τη διαδικασία συσχετισμού (Association Process), όπου στο τέλος της το σημείο πρόσβασης κάνει δεκτό το αίτημα ή το απορρίπτει.

Ανατροφοδότηση

Πλεονεκτήματα

Αυτός ο τρόπος ασύρματης σύνδεσης είναι ιδανικός για την εγκατάσταση ενός μόνιμου δικτύου, όπου γνωρίζουμε εκ των προτέρων ποιες είναι οι περιοχές οι οποίες πρέπει να έχουν κάλυψη δικτυακού σήματος. Επίσης, οι ασύρματοι δρομολογητές που χρησιμοποιούνται ως σημεία πρόσβασης έχουν συνήθως μεγαλύτερη εμβέλεια κάλυψης και διευκολύνουν την κινητικότητα των ασυρμάτων συσκευών εντός της κυψελοειδούς περιοχής.

Μειονεκτήματα

Ο σχεδιασμός αυτής της τοπολογίας ασύρματου δικτύου είναι σαφώς πιο περίπλοκος και κατά τον οποίο πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλές παράμετροι για την επιλογή της κατάλληλης τοποθεσίας του σταθμού εκπομπής. Αυτό γιατί ο σταθμός εκπομπής είναι ο μόνος διαθέσιμος πόρος δικτύου σε αυτή την περιοχή και πρέπει να έχει τη μέγιστη δυνατή κάλυψη, ανεμπόδιστα από φυσικά εμπόδια που εξασθενούν το σήμα.