ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ

Τ.Ε.Ι. ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Μάθημα:

ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Γ. Τζήμας, Επίκ. Καθηγητής, Δρ. Κ. Παξιμάδης

3/4/2014

Στόχος του Μαθήματος

Να αποκτηθεί μία εξοικείωση

με βασικές έννοιες των

Δικτύων Η/Υ.

Να παρουσιαστεί η

χρησιμότητά τους.

Να παρουσιαστούν

βασικές εφαρμογές τους.

Να παρουσιαστεί η

συσχέτησή τους με την αγορά

εργασίας.

2

3/4/2014

Τι είναι ένα Δίκτυο Η/Υ;

Είναι ένα σύνολο αυτόνομων υπολογιστών που είναι διασυνδεδεμένοι με μία κοινή τεχνολογία

Δύο υπολογιστές είναι διασυνδεδεμένοι αν είναι σε θέση να ανταλλάσουν πληροφορία.

Η σύνδεση μπορεί να γίνεται με: χάλκινο σύρμα, οπτικές ίνες, μικροκύματα, υπέρυθρες ακτίνες ή και τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους.

Το Internet και ο Παγκόσμιος Ιστός δεν είναι δίκτυα Η/Υ.

Υπάρχει διαφορά ανάμεσα σε ένα κατανεμημένο σύστημα και σε ένα δίκτυο Η/Υ

Το κατανεμημένο σύστημα είναι ένα σύστημα λογισμικού χτισμένο πάνω σε ένα δίκτυο.

3

3/4/2014

Χρήσεις των Δικτύων Η/Υ

Επιχειρηματικές Εφαρμογές (Business

Applications)

Οικιακές Εφαρμογές (Home Applications)

Μετακινούμενοι Χρήστες

(Mobile Users)

Κοινωνικά ζητήματα

4

3/4/2014

Επιχειρηματικές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (1/3)

Διαμοίραση πόρων & πληροφορίας (resource &

information sharing)

“Stop of geography tyranny”

Μοντέλο πελάτη-διακομιστή (client-server)

5

3/4/2014

Επιχειρηματικές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (2/3)

Μοντέλο πελάτη-διακομιστή (client-server)

6

3/4/2014

Επιχειρηματικές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (3/3)

Το δίκτυο υπολογιστών παρέχει ένα ισχυρό μέσο

επικοινωνίας

Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο

Τηλεσυνεργασία

Videoconferencing

ΙΜ

Ηλεκτρονικές συναλλαγές ανάμεσα σε εταιρίες

Ηλεκτρονικές συναλλαγές μέσω Internet (Ηλεκτρονικό

Εμπόριο)

7

3/4/2014

Οικιακές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (1/3)

1977 – Ken Olsen (Πρόεδρος DEC): “Δεν υπάρχει κανένας λόγος για τον οποίο θα έπρεπε κανείς να έχει έναν υπολογιστή σπίτι του”.

Οι περισσότεροι χρήστες αγοράζουν υπολογιστές ώστε να έχουν πρόσβαση στο Internet και θέλουν:

Πρόσβαση σε απομακρυσμένες πληροφορίες

Διαπροσωπική επικοινωνία (e-mail, IM, chat rooms, video calls, Internet telephony, radio, τηλεκπαίδευση)

Αλληλεπιδραστική διασκέδαση (VoD, Interactive Movies, Gaming / Second Life, Τζόγος)

Ηλεκτρονικό εμπόριο

Έξυπνο Σπίτι

8

3/4/2014

Οικιακές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (2/3)

Ομότιμη Επικοινωνία / Peer-to-Peer (Napster, 50M users)

Το Skype σήμερα βασίζεται σε αυτό το μοντέλο (πρόκειται για hydrid)

9

3/4/2014

Οικιακές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (3/3)

Ηλεκτρονικό Εμπόριο

10

3/4/2014

Μετακινούμενοι Χρήστες / Mobile Users

Φορητό Γραφείο

Στόλοι Οχημάτων

WAP (Wireless Application

Protocol)

Mobile Commerce

11

3/4/2014

Κοινωνικά Ζητήματα

To Internet είναι το τελευταίο ελεύθερο

αγαθό σε παγκόσμια κλίμακα….

Πολιτική

Θρησκεία

Σεξ

Εργοδότης υπάλληλος

Πολιτεία – Πολίτης

(Carnivore-DCS1000)

Cookies

Spam

Πιστωτικές

12

3/4/2014

Ταξινόμηση Δικτύων Η/Υ (1/2)

Η ταξινόμηση των δικτύων μπορεί να γίνει με βάση την τεχνολογία μετάδοσης και την κλίμακα

Τεχνολογίες μετάδοσης Συνδέσεις εκπομπής

Συνδέσεις από σημείο σε σημείο

Δίκτυα εκπομπής Έχουν ένα κοινόχρηστο κανάλι επικοινωνίας

Τα πακέτα (packets) λαμβάνονται από όλες τις μηχανές

Ένα πεδίο διεύθυνσης προσδιορίζει τον παραλήπτη

Εκπομπή ή Ευρεία Μετάδοση (Broadcasting): όταν το πακέτο απευθύνεται σε όλους τους παραλήπτες.

Πολυδιανομή (Multicasting): Μετάδοση σε ένα υποσύνολο μηχανών.

13

3/4/2014

Ταξινόμηση Δικτύων Η/Υ (2/2)

Δίκτυα από σημείο σε σημείο (point-to-point) Αποτελούνται από πολλές συνδέσεις ανάμεσα σε ζεύγη μηχανών.

Το πακέτο μπορεί να περάσει από ενδιάμεσες μηχανές για να φτάσει στον προορισμό.

Αποκλειστική Διανομή (Unicasting): Μετάδοση από σημείο σε σημείο με έναν αποστολέα και ένα παραλήπτη

Απόσταση ανάμεσα

στους επεξεργαστές

Επεξεργαστές που

βρίσκονται στο ίδιο

Παράδειγμα

1 μέτρο Τετραγωνικό μέτρο Δίκτυο προσωπικής περιοχής

10 μέτρα Δωμάτιο

Τοπικό Δίκτυο 100 μέτρα Κτίριο

1 χιλιόμετρο Πανεπιστημιούπολη

10 χιλιόμετρα Πόλη Μητροπολιτικό Δίκτυο

100 χιλιόμετρα Χώρα

Δίκτυο Ευρείας Περιοχής 1.000 χιλιόμετρα Ήπειρο

10.000 χιλιόμετρα Πλανήτη Το Internet 14

3/4/2014

Τοπικά Δίκτυα (Local Area Networks – LANs)

Είναι ιδιωτικά δίκτυα τα οποία βρίσκονται μέσα σε ένα μόνο κτίριο ή κτιριακό συγκρότημα ή σε μια έκταση με μέγεθος μέχρι λίγα χιλιόμετρα.

Στόχος: Κοινοχρηστία Πόρων & Ανταλλαγή Πληροφοριών

Διακρίνονται με βάση το μέγεθός τους, την τεχνολογία μετάδοσής τους και την τοπολογία τους

Απλή διαχείριση & γνωστός χρόνος μετάδοσης

Ταχύτητα έως 10 Gbps

15

3/4/2014

Μητροπολιτικά Δίκτυα (Metropolitan Area Networks – MANs)

Καλύπτει μία πόλη (π.χ. καλωδιακή τηλεόραση)

16

3/4/2014

Δίκτυα Ευρείας Περιοχής (Wide Area Networks – WANs) 1/2

Εκτείνεται σε μία μεγάλη γεωγραφική περιοχή (χώρα

ή ήπειρος)

Υπολογιστές Υπηρεσίας (hosts)

Υποδίκτυο Επικοινωνίας (Communication Subnet)

Γραμμές Μετάδοσης (Communication Lines)

Στοιχεία Μεταγωγής (Switching Elements)

17

3/4/2014

Δίκτυα Ευρείας Περιοχής (Wide Area Networks – WANs) 2/2

Υποδίκτυα αποθήκευσης & Προώθησης (store-and-forward) ή μεταγωγής πακέτων (packet-switched)

Δρομολόγηση

18

3/4/2014

Ασύρματα Δίκτυα

Κατηγορίες

Διασύνδεση Συστήματος (Bluetooth)

Συνήθως ακολουθούν το μοντέλο master-slave

Ασύρματα LAN (IEEE 802.11)

Ασύρματα WAN (κινητή τηλεφωνία)

19

3/4/2014

Ασύρματα WAN

Bob Metcalfe (Εφευρέτης του Ethernet): “Οι κινητοί ασύρματοι υπολογιστές είναι σαν τις φορητές τουαλέτες χωρίς αποχέτευση.”

20

3/4/2014

Οικιακά Δίκτυα

Πολλές συσκευές έχουν τη δυνατότητα δικτύωσης

Υπολογιστές (desktop PC, PDA, shared peripherals)

Διασκέδαση (TV, DVD, VCR, camera, stereo, MP3, XBOX)

Τηλεπικοινωνίες (telephone, cell phone, intercom, fax)

Οικιακές συσκευές (microwave, fridge, clock, furnace, airco)

Τηλεμετρία (utility meter, burglar alarm, babycam).

Προβλήματα: Ευκολία εγκατάστασης, Software upgrades, ασφάλεια και αξιοπιστία , κόστος, ταχύτητες, επιλογή τεχνολογίας για μεγάλο διάστημα

21

3/4/2014

Διαδίκτυα

Ένα σύνολο διασυνδεδεμένων δικτύων

ονομάζεται διαδίκτυο (internetwork ή internet).

Το Internet είναι ένα συγκεκριμένο διαδίκτυο.

Ένα σύνολο από LAN διασυνδεδεμένα σε ένα

WAN είναι μία μορφή διαδικτύου.

22

3/4/2014

Λογισμικό Δικτύων – Ιεράρχηση Πρωτοκόλλων

Για να μειωθεί η σχεδιαστική τους πολυπλοκότητα, τα δίκτυα οργανώνονται σε μια στοίβα επιπέδων (layers ή levels).

Τα επίπεδα αυτά χτίζονται το ένα πάνω στο άλλο.

Στόχος κάθε επιπέδου είναι να προσφέρει υπηρεσίες στα ανώτερα επίπεδα.

Το επίπεδο n σε μία μηχανή πραγματοποιεί μία συνομιλία με το επίπεδο n σε κάποια άλλη μηχανή. Οι κανόνες και οι συμβάσεις που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη συνομιλία ονομάζονται συνολικά “πρωτόκολλο του επιπέδου n”.

Δηλ. το πρωτόκολλο είναι μία συμφωνία ανάμεσα στα επικοινωνούντα μέρη για το πώς πρέπει να διεξάγεται η επικοινωνία.

23

3/4/2014

Ιεράρχηση Πρωτοκόλλων

Οι οντότητες που υλοποιούν τα αντίστοιχα επίπεδα στις διαφορετικές μηχανές ονομάζονται ομότιμες (peers).

Ανάμεσα σε κάθε ζεύγος γειτονικών επιπέδων υπάρχει μία διασύνδεση (Interface) που ορίζει τις λειτουργίες και υπηρεσίες που διαθέτει το κατώτερο επίπεδο στο ανώτερο.

24

3/4/2014

Αρχιτεκτονική

Το σύνολο των επιπέδων και των πρωτοκόλλων ονομάζεται αρχιτεκτονική δικτύου.

Οι λεπτομέρειες υλοποίησης δεν είναι μέρος της.

Η λίστα των πρωτοκόλλων που χρησιμοποιείται από ένα συγκεκριμένο σύστημα, με ένα πρωτόκολλο ανά επίπεδο, ονομάζεται στοίβα πρωτοκόλλων (protocol stack).

25

3/4/2014

Ροή Πληροφοριών

26

3/4/2014

Ζητήματα Σχεδίασης των Επιπέδων

Διεθυνσιοδότηση – Addressing

Κανόνες μεταφοράς δεδομένων (κατεύθυνση,

λογικά κανάλια)

Έλεγχος Σφαλμάτων - Error Control

Έλεγχος Ροής - Flow Control

Πολύπλεξη - Multiplexing

Δρομολόγηση - Routing

27

3/4/2014

Συνδεσμοστρεφείς & Ασυνδεσμικές Υπηρεσίες (1/2)

Η Συνδεσμοστρεφής Υπηρεσία (connection-oriented service) έχει ως μοντέλο το τηλεφωνικό σύστημα. Δηλαδή εγκαθιδρύεται μία σύνδεση, χρησιμοποιείται και κατόπιν απελευθερώνεται (π.χ. μεταφορά αρχείων).

Σε μερικές περιπτώσεις όταν εγκαθιδρύεται η σύνδεση διεξάγεται μία διαπραγμάτευση (μέγιστο μέγεθος μηνυμάτων, ποιότητα υπηρεσιών κ.α.).

Η Ασυνδεσμική Υπηρεσία (connectionless service) έχει ως μοντέλο το ταχυδρομικό σύστημα. Κάθε μήνυμα φέρει διεύθυνση προορισμού και δρομολογείται ανεξάρτητα από τα άλλα μηνύματα.

Κάθε υπηρεσία μπορεί να χαρακτηριστεί από μία παράμετρο ποιότητας υπηρεσιών (quality of service).

Αξιόπιστη Υπηρεσία: Ο παραλήπτης στέλνει επιβεβαίωση.

28

3/4/2014

Συνδεσμοστρεφείς & Ασυνδεσμικές Υπηρεσίες (2/2)

Η αξιόπιστη επικοινωνία δεν είναι πάντα διαθέσιμη.

Οι καθυστερήσεις μπορεί να μην είναι πάντα αποδεκτές.

29

3/4/2014

Θεμελιώσεις Λειτουργίες Υπηρεσιών (1/2)

30

3/4/2014

Θεμελιώσεις Λειτουργίες Υπηρεσιών (2/2)

31

3/4/2014

Σχέση Υπηρεσιών & Πρωτοκόλλων

32

Για να θυμηθούμε τα παλιά… Μετατροπές Αριθμών Μεταξύ Αριθμητικών Συστημάτων

Δυαδικό -> δεκαδικό [ π.χ. 1110.1012 -> 14.62510 ] Αναγράφουμε τις δυνάμεις του 2 πάνω από τα δυαδικά ψηφία. Μεταφράζουμε τις δυνάμεις σε δεκαδικά νούμερα. Πολ/ζουμε με δυαδικά ψηφία, αθροίζουμε.

Δεκαδικό -> σε δυαδικό [π.χ. 5.62510 -> 101.1012 ] Αριστερά της υποδιαστολής: διαιρούμε με το 2, κρατάμε το υπόλοιπο (LSB). Συνεχίζουμε με πηλίκο μέχρι διαίρεση αδύνατη (οπότε υπόλοιπο -> MSB)

Δεξιά της υποδιαστολής: πολ/ζουμε με το 2, κρατάμε ακέραιο μέρος (MSB). Συνεχίζουμε με δεκαδικό μέρος μέχρι το γινόμενο να γίνει 1 ή 0 (LSB)

Δεκαεξαδικό -> δεκαδικό [π.χ. A3F.C16 -> 2623.7510 ] Αναγράφουμε τις δυνάμεις του 16 πάνω από τα 16κά ψηφία. Μεταφράζουμε σε δεκαδικά νούμερα. Πολ/ζουμε με 16κά ψηφία, αθροίζουμε.

3/4/2014 33

Για να θυμηθούμε τα παλιά… Μετατροπές Αριθμών Μεταξύ Αριθμητικών Συστημάτων

Δεκαδικό -> δεκαεξαδικό [π.χ. 250.2510 -> FA.416 ] Αριστερά της υποδιαστολής: διαιρούμε με το 16, κρατάμε το υπόλοιπο σε 16κό (LSB). Συνεχίζουμε με πηλίκο μέχρι διαίρεση αδύνατη (οπότε υπόλοιπο -> MSB)

Δεξιά της υποδιαστολής: πολ/ζουμε με το 16, κρατάμε ακέραιο μέρος (MSB). Συνεχίζουμε με δεκαδικό μέρος μέχρι το γινόμενο να γίνει 0 (LSB)

Δυαδικό -> δεκαεξαδικό [π.χ. 10010.0110112 -> 12.6C16 ] Ομαδοποιούμε τα δυαδικά ψηφία σε 4δες αριστερά και δεξιά της υποδιαστολής, ξεκινώντας από αυτήν. Μετατρέπουμε τα δυαδικά νούμερα των ομάδων σε δεκαδικά νούμερα και κατόπιν σε 16κά ψηφία.

Δεκαεξαδικό -> δυαδικό [π.χ. 47.FE16 -> 1000111.11111112 ] Μετατρέπουμε το κάθε 16κό ψηφίο σε 4ψήφιο

3/4/2014 34

BIN -> DEC

3/4/2014 35

HEX -> DEC

3/4/2014 36

DEC -> BIN

3/4/2014 37

DEC -> HEX

3/4/2014 38

BIN -> HEX

3/4/2014 39

HEX -> BIN

3/4/2014 40

Και λίγη εξάσκηση…

Μετατρέψτε του παρακάτω αριθμούς σε δυαδικούς:

123:

202:

67:

7:

252:

91:

116.127.71.3:

255.255.255.0:

192.143.255.255:

12.101.9.16:

3/4/2014 41

Και λίγη εξάσκηση…

Μετατρέψτε του παρακάτω αριθμούς σε δεκαδικούς:

1110:

100110:

11111111:

11010011:

01000001:

11001110:

01110101:

10001111:

11101001.00011011.10000000.10100100:

10101010.00110100.11100110.00010111:

3/4/2014 42

Κάνετε τις παρακάτω μετατροπές

3/4/2014 43

ΔΕΚΑΔΙΚΟ Δεκαεξαδικό Δυαδικό

Α9

FF

BAD1

E7-63-1C

53

115

19

212.65.119.45

10101010

110

11111100.00111100

00001100.10000000.11110000.11111111

3/4/2014

Ερωτήσεις

44