Sieci komputerowe

wykład 2

Warstwa fizyczna

rok ak. 2004/2005

technologie i topologie sieciowe

Agata Półrola

Katedra Informatyki Stosowanej UŁ

[e-mail]

http://www.math.uni.lodz.pl/~polrola

Media transmisyjne

Przepustowo ł cza dana jest przez liczb bitów, jaka mo e by

przesłana sieci w pewnym czasie (np. 10 Mbps – megabitów na

sekund ).

Do przesyłania sygnałów mi dzy komputerami wykorzystuje si pr d

Inaczej – ile czasu wymaga przesłanie jednego bitu (tu: 0,1 µs) elektryczny, mikrofale, fale wietlne lub radiowe.

Opó nienie okre la, ile czasu zajmuje przesłanie jednego bitu z

jednego ko ca ł cza na drugi

Media transmisyjne mo na podzieli na przewodowe i bezprzewodowe.

(czasami za bardziej istotny parametr uznaje si tzw. RTT – round-

trip time)

Tłumienie okre la tendencj fal elektromagnetycznych do osłabiania

Cechy mediów transmisyjnych:

si podczas przesyłu

koszt

Zakłócenia maj miejsce w przypadku, gdy niepo dane fale

łatwo instalacji

elektromagnetyczne oddziałuj na fale po dane

pojemno (przepustowo i szeroko pasma)

Przechwycenie sygnału – niektóre z transmitowanych fal

tłumienie

elektromagnetycznych mog by łatwo przechwycone, co pozwala

skopiowa przesyłane dane

wra liwo na zakłócenia i przechwycenie sygnału

Ł cza fizyczne

Kabel koncentryczny

kabel koncentryczny

skr tka telefoniczna

włókna wiatłowodowe

fale radiowe

mikrofale

kabel koncentryczny (Ethernet, coaxial cable, coax):

przesył danych za pomoc sygnałów elektrycznych

promieniowanie podczerwone

rdze zapewnia przewodzenie sygnału

oplot metalowy (tzw. ekran) zapobiega przed promieniowaniem ł cza satelitarne

zewn trznym oraz wypromieniowaniu na zewn trz

Skr tka telefoniczna

Włókna wiatłowodowe

przewód

miedziany

cienkie włókno szklane w plastikowej osłonie

izolacja

(zapobiega łamaniu, umo liwia zginanie)

Przesyłanie danych:

na jednym ko cu przewodu znajduje si dioda

Skr tka telefoniczna (t wisted pair):

wiec ca lub laser, słu ce do generowania sygnałów

ekranowana (shielded) – STP

wietlnych przesyłanych włóknem;

nieekranowana (unshielded) – UTP

na drugim ko cu znajduje si odbiornik u ywaj cy

Skr cenie i ekranowanie kabli ma na celu

wiatłoczułego tranzystora wykrywaj cego te

zmniejszenie interferencji (unikanie zakłóce )

impulsy

Dane przesyłane jako sygnał elektryczny

Włókna wiatłowodowe – cd.

Fale radiowe

ang. fiber optic cables

Nie jest wymagane bezpo rednie fizyczne

poł czenie komputerów, ale ka dy

wielomodowe (multimode fibers) – 2 km

komputer musi by podł czony do anteny,

!

jednomodowe (single-mode fibers) – 40 km

która nadaje i odbiera fale

tego rodzaju transmisja mo e by podatna

!

na przechwycenie sygnału

wykorzystywane m.in. w Bluetooth, Wi-Fi

Mikrofale

Podczerwie#

Promieniowanie elektromagnetyczne o

transmisja ograniczona do małej

cz stotliwo ci spoza zakresu

przestrzeni oraz wymagaj ca, aby nadajnik

wykorzystywanego przez radio i TV

był ukierunkowany na odbiornik

Mo na ukierunkowa transmisj , co

przydatne w komputerach przeno nych

!

zabezpiecza przed odebraniem sygnału

(IRDA)

przez innych

umo liwia tak e stworzenie małej sieci

Mog le przechodzi np. przez struktury

komputerowej, np. w obr bie

"

!

metalowe

pomieszczenia

Ł cza satelitarne

Sygnał

Fale radiowe nie mog pokona krzywizny

Ka de medium u ywane jest do transmisji

$

%

Ziemi, st d wykorzystanie transmisji satelitarnej

sygnału

$

Satelita wyposa ony jest w transponder

Sygnał mo e by cyfrowy (ang. digital,

%

odbieraj cy sygnały radiowe i wysyłaj cy je w

przyjmuj cy warto ci dyskretne, np. napi cie

$

$

$

&

kierunku Ziemi pod nieco zmienionym k tem.

+ i -) lub analogowy (ang. analog, ci gły sygnał

$

$

Zazwyczaj satelita ma wiele transponderów

elektromagnetyczny zmieniaj cy cz stotliwo )

$

&

%

obsługuj cych ró ne długo ci fali, a z ka dego

$

&

Dane do przesłania musz zosta zakodowane w

$

%

mo e korzysta wielu u ytkowników

postaci sygnału

%

Kodowanie danych

Sposoby kodowania sygnału

Modem (modulator/demodulator) jest

kod NRZ ( non-return-to-zero)

urz dzeniem koduj cym dane binarne

1 – sygnał „wysoki”, 0 – „niski”

$

$

w sygnał analogowy po stronie transmituj cej, a

$

kod NRZI ( non-return-to-zero inversed)

sygnał analogowy z powrotem na dane binarne

1 - dowolne przej cie mi dzy sygnałem „wysokim” i

po stronie odbieraj cej

$

„niskim”, 0 – brak zmiany wysoko ci

Karta sieciowa ( network adapter) wyposa ona

kod Manchester

jest w komponent odpowiadaj cy za kodowanie

$

1 – przej cie z sygnału „niskiego” do „wysokiego”,

danych binarnych do postaci mo liwej do

0 - przej cie z sygnału „wysokiego” do „niskiego”

przesłania ł czem cyfrowym oraz za

$

4B/5B – wstawianie w (trudne do zakodowania)

rozkodowywanie otrzymanego sygnału

długie sekwencje zer lub jedynek dodatkowego

bitu przerywaj cego te sekwencje

$

Kod Manchester

Rodzaje transmisji

Jedn z cech ł cza jest, ile strumieni bitów mo e

$

$

by w nim zakodowanych równocze nie

%

&

je li jeden, to w zły sieci musz dzieli dost p do

'

ł cza

jedn z cz stych cech ł czy point-to-point jest, e dwa strumienie bitów mog by nimi transmitowane

'

równocze nie w przeciwne strony. Jest to tzw. pełny

dupleks (full duplex link). Je li mo liwa jest tylko transmisja w jedn stron , to u ytkownicy musz korzysta z ł cza na przemian (półdupleks, ang. half-

'

duplex)

Identyfikacja urz dzenia w sieci

fizycznej

Adresy sprz towe - cd

W sieciach o wspólnym medium sygnał wysyłany przez

Format adresów zale y od rodzaju sieci

jedn stacj dociera do wszystkich innych. Interfejs

sieciowy ka dej stacji odbiera sygnał i odczytuje

Przypisywanie adresów:

przesłan ramk

adresy statyczne

Adresy sprz towe (adresy fizyczne, MAC adresy)

adresy dynamiczne

identyfikuj interfejs sieciowy w sieci fizycznej

adresy konfigurowalne

Nadawca przesyłaj c informacje wskazuje adres

sprz towy odbiorcy. Ka da stacja dostaje wszystkie

Ka dy interfejs sieciowy musi rozpoznawa swój

%

ramki, ale jej interfejs sieciowy porównuje adres stacji z własny adres, a cz sto tak e adres

adresem zawartym w ramce i mo e odrzuca ramki

'

rozgłoszeniowy i adres rozgłaszania grupowego

przeznaczone dla innych stacji

Ramka sieci fizycznej

Ramki sieci fizycznej - cd

W sieciach pakietowych dane przesyłane s w małych

Ramka przewa nie zawiera w nagłówku zarówno

porcjach – ramkach (ang. frames)

adres fizyczny nadawcy, jak i odbiorcy

Karta sieciowa musi by w stanie rozpozna pocz tek i

'

'

Adresy te pozwalaj zidentyfikowa nadawc i

koniec ramki

$

%

odbiorc ramki, ale nie rodzaj informacji w

Na pocz tku ramki przesyłana jest specjalna sekwencja

bitów - synchronizacja

ramce.

Rodzaje ramek:

ramki samoidentyfikuj ce si (o jawnym typie)

ramki bez identyfikacji (o niejawnym typie)