It infrastructure IT Infrastructure (320074) Business Data Communication
Stallings & Van Silke
ISBN 0-13-127633-6
Samenvattingen Business Data Communications
Hoofdstuk 1
1.1 ICT is in de loop der jaren zo belangrijk geworden, dat het nu helpt om bedrijven vorm te geven, waarbij management wordt gebruikt voor competitief voordeel. Networking = Het creëren van nieuwe bedrijfstructuren door divisiegrenzen te doorbreken, om op die manier de effectiviteit te verhogen. Communicatietechnologie helpt hierbij op 3 manieren: 1) Geografisch verspreide bedrijven beter managebaar maken 2) Middle-management elimineren 3) Divisiegrenzen verbreken.
1.2 Trends in de ICT -Dataverkeer neemt steeds grotere vormen aan -Aantal diensten neemt toe (gaat hand in hand met dataverkeergroei) - Vooruitgang in de technologie:
o o o o
Steeds sneller en goedkoper Netwerken worden steeds “intelligenter” Internet en Web worden steeds dominanter -> vorming van intranet en extranet Mobiliteit neemt steeds verder toe (voice-mail, remote access, etc.)
Business Drivers De bovengenoemde factoren maken het mogelijk dat communicatie steeds beter integreert met de feitelijke informatie van het bedrijf. Dit wordt ook wel convergence genoemd, wat ingedeeld kan worden in 4 lagen: 1)applicaties (convergerend, stuurt onderliggende lagen) 2)diensten (ter ondersteuning van applicaties) 3)management (voor beleid en beheer) 4)infrastructuur (transportmiddel) De bovenste lagen bieden meer waarde voor het bedrijf dan de onderste.
1.3 Informatie wordt beschouwd in 4 vormen: -Stem (telefoon, voicemail plus de hierbij horende vernieuwingen) -Data (alles anders dan stem, maar hier beperkt tot tekst) -Afbeeldingen (fax, presentaties, etc.) -Video (videoconferencing)
1.4 Distributed data processing = doordat hardware steeds goedkoper en sneller wordt is het tegenwoordig zo dat dataverwerking over meerdere computers wordt verspreid i.p.v. 1 mainframe)
1.5 Communicatiesoftware kent twee dimensies: 1)Applicatiesoftware (e-mail, gebruik van gemeenschappelijke database, etc.)
2)Onderliggende software om computers te laten samenwerken (SNA -> alle systemen spreken dezelfde “taal”) Mainframe computing heeft plaatsgemaakt voor distributed computing -> client/server architectuur. Intranet = netwerk voor gebruik binnen een organisatie, geen toegang voor buitenstaanders.
1.6 Nu het aantal computers toeneemt groeit ook de vraag naar connectiviteit -> op te splitsen in vraag naar communicatiesoftware en netwerken. Soorten hiervan zijn: -WAN (Wide Area Network, bedoeld om data over te sluizen van de ene naar de andere node, zonder naar inhoud te kijken) Soorten: o o o o
Circuit Switching (creëert een dedicated verbinding tussen twee stations) Packet Switching (data wordt verstuurd in kleine pakketten, niet dedicated) Frame Relay (bedoeld als snelle versie van packet switching, toen die laatste nog verre van perfect was en daarom veel overhead werd toegevoegd – niet aanwezig bij frame relay) ATM (evolutie van FR, hierbij worden pakketten gebruikt van vaste grootte – cells. Weinig overhead, kan door vaste data rate ook gezien worden als evolutie van circuit switching)
-LAN (Local Area Network). Belangrijkste verschillen: o o o
Kleinere schaal Eigenaars LAN zijn meestal ook eigenaars van alle aangesloten machines Veel meer intern verkeer
-Draadloze netwerken (veel mobiliteit, geschikt voor zowel data als voice) -MAN (Metropolian Area Network, ergens in het midden van WAN en LAN)
1.7 Managers zijn meestal niet geïnteresseerd in de werking van transmissiemedia, maar wel in de capaciteit ervan. Twee soorten transmissiemedia: 1)Glasvezel (wordt steeds goedkoper en heeft zeer hoge capaciteit, daarnaast heel lastig om af te tappen) 2)Draadloos (mogelijkheid om elk communicatiemedium in een groot gebied te gebruiken)
Transmissiediensten zijn nog steeds de grootste kostenpost, daarom zijn er technieken om de efficiëntie hiervan te vergroten: -Multiplexing (meerdere machines maken van dezelfde dienst gebruik door het verdelen van de verbinding) -Compressie (verkleinen data zodat transmissiefaciliteiten de vraag beter aankunnen)
Hoofdstuk 2
Behandelt de verschillende soorten data, deze kunnen worden onderverdeeld in: - digitaal (rij van symbolen, snelheid wordt gemeten in bps) - analoog (continu signaal, bijv. veranderingen in luchtdruk, meestal gemeten in Hz)
2.1 Audio, meestal stemgeluid. Analoog: 3400Hz voor telefoon, 7000Hz voor conferentie, 20000Hz voor CD Audio. Digitaal: 8000smp/s voor telefoon, 44100smp/s voor CD Audio. 8 bits geluid neemt dan 64kbps in beslag. In bedrijven kunnen telefoonverbindingen opgezet worden met een intralokale faciliteit, twee voorbeelden: -PBX (private branch exchange, een switch faciliteit binnen het bedrijf zelf) -Centrex (alle kabels worden doorgetrokken naar de telefoonmaatschappij waar ze verder geswitcht worden)
2.2 Data is meestal tekstgebaseerd, wordt verzonden in 8 bits (7 bits voor IRA-codering, 1 bit voor pariteit) Een pagina ruwe tekst bevat ongeveer 10,000 bits aan data.
2.3
Afbeeldingen hebben veel toepassingen (fax, CAD, uitgaven, medische scans) en kunnen veel dataverkeer innemen. Vaak worden compressiemethoden gebruikt, maar voor bijv. medische toepassingen is dit niet echt gewenst. Twee soorten: -Vectorafbeeldingen (bestaat uit lijnen en vormen) -Rasterafbeeldingen (2-dimensionale array van pixels) In een zwart-witafbeelding is breedtehoogte in pixels de bestandsgrootte. Het aantal bits neemt toe met het aantal kleuren (bijv. grayscale, RGB). Formaten zijn JPEG (standaard van ISO en ITU-T, zeer geschikt voor foto’s) en GIF (max. 256 kleuren) PDF is geschikt voor zowel beeld als tekst. Voor beeldbewerking is een zeer snelle verbinding nodig (vooral voor CAD/CAM). Toepassingen als fax gebruiken evenveel bandbreedte, maar real-time processing is geen vereiste.
2.4 Video is in feite niets meer dan een serie beelden snel achter elkaar. Om te voorkomen dat er flikkeringen optreden kan men gebruik maken van interlacing, waarbij de even en de oneven velden gelijk gescand worden (60 beelden per seconde i.p.v. 30) Ook voor video kan lossy compressie gebruikt worden, omdat anders de datastroom zeer groot wordt voor bijv. HDTV (1Gbps)
2.5 Response time = tijd dat het duurt om te reageren op een specifieke input. Men wil deze zo laag mogelijk hebben, maar dit is kostbaar wegens: -computer processing power (kracht van computer) -competing requirements (processen kunnen blokkeren) Response time kan opgedeeld worden in twee soorten: -System response time (tijd die een computer nodig heeft om te antwoorden) -User response (tijd die een gebruiker nodig heeft om op een output van de computer te reageren, ook wel “think time”) Ervaren gebruikers hebben over het algemeen minder “think time” nodig.
Response time is ook van cruciaal belang voor het World Wide Web -> pagina’s die langer laden dn 3 seconden verliezen veel aandacht van gebruikers. Daarom kiezen veel bedrijven voor sites met minder afbeeldingen, en dus snellere laadtijd.
Hoofdstuk 3
3.1 Een centralized processing architecture bestaat uit één of meerdere computers waarop alle dataverwerking van een bedrijf plaatsvindt. Kan bestaan uit: -Centrale computers -Centrale verwerking -Centrale data -Centraal beheer -Centrale support staff Voordelen: schaalbaarheid, en men kan makkelijker beleid uitoefenen. Distributed data processing: verwerking wordt verspreid over meerdere computers in de organisatie, omdat dit effectiever is. Sinds de jaren ’70 wordt dit op steeds meer plekken ingevoerd. Reden: goedkoper en beter worden van computers. Toch kiezen bedrijven soms nog steeds voor een centrale oplossing (mainframes zijn ook goedkoper geworden) Werknemers hebben graag een grotere mate van autonomie (reden voor decentralized) en willen hun computergebruik positief ervaren. Hiervoor zijn twee zaken nodig: -Goede response time -Nieuwe applicaties Deze laatste kan onderverdeeld worden in twee groepen:
Off-the-shelf (standaard software) End-user-programming (bijv. Spreadsheet, project management)
Door dedicated PC’s voor werknemers kan ook de response time flink afnemen
Voordelen DDP: beter voldoen aan eisen, goede backup als een enkel systeem vastloopt, reflecteert organisatiepatroon, delen van bijv. printers, makkelijker om software te vervangen, users hebben meer invloed, minder control, grotere productiviteit, locatie onafhankelijk, veilig, onafhankelijkheid van leveranciers, flexibel Nadelen DDP: lastig om fouten te testen, meer communicatietechnologie afhankelijk, incompatibele data en apparatuur, netwerk is lastiger te beheersen door meerdere leveranciers en standaarden, beheer van bedrijfsinformatie is lastiger, suboptimaal werken, dubbel werk.
Client/server-architectuur: goede oplossing -> schaalbaar, en file/database servers geven toegang voor alle geautoriseerde gebruikers. Ook kunnen meerdere diensten op dezelfde computer draaien -> handig voor kleine systemen. Intranet: nieuwe oplossing voor DDP. Kenmerken: gebruikt Internet-standaarden, gebaseerd op TC/IP, geen interactie met internet, kan beheerd worden. Extranet: Biedt leveranciers inzicht in bedrijfsresources via het internet (meer dan wat op de website staat, dus is er beveiliging nodig)
3.2-3.3 DDP kan onderverdeeld worden in meerdere gebieden: -Distributed Applications. Kan bijv. zijn dat één applicatie wordt verspreid over meerdere PC’s, of meerder applicaties op meerdere machines. Vertical partioning: verwerking is hiërarchisch verdeeld, bijv. als dat de vorm van de organisatie reflecteert. Horizontal partitioning: applicatie is verspreid over computers die min of meer gelijk zijn qua positie -> geen hiërarchie. -Distributed Services (bijv. automatische productielijn in een fabriek) -Network management (elke computer in het systeem moet iets van controle software hebben om dit goed te laten verlopen. -Distributed data. Vormen van data-organisatie: o o
Centraal (opslag in een centrale faciliteit) Replicated, hierbij wordt de volledige of een deel van de database verspreid over meerdere PC’s. Drie vormen van replicatie: o Real-time (altijd zodra er een verandering is -> data is synchroon maar kost veel tijd) o Near-real-time (bijwerken ong. eens per uur)
o
o Deferred (bijwerken 1 á 2 keer per dag) Partitioned (geen data-overlapping, iedere PC heeft z’n eigen deel van de database)
Zie pagina 60-61-62: voor- en nadelen.
3.4 Benodigdheden voor netwerken en communicatie door DDP kan onderverdeeld worden in 3 categorieën: -Connectiviteit (verbindingen tussen verschillende computers in het systeem) -Beschikbaarheid (de uitval van één systeem moet niet betekenen dat de rest niet bij een applicatie kan) -Performance (response time is voor sommige applicaties cruciaal, voor andere apps staat goede throughput voorop)
Hoofdstuk 4
4.1 Internet is langzaam geëvolueerd uit ARPANET, dat voor het eerst gebruikt maakte van packet switching. De verschillende switchtechnieken: -Circuit switching. Hierbij vindt transmissie plaats over een dedicated path, weinig vertraging als de verbinding er eenmaal is, maar niet efficiënt (telefoon) -Message switching. Een bericht wordt doorgegeven van A naar B, opgeslagen bij B, en de lijn A-B wordt vrijgegeven. Vervolgens wordt het bericht verder gestuurd (telex, telegram) -Packet swithing. Bijna hetzelfde als message switching, maar bericht wordt opgebroken in stukjes waardoor er veel minder vertraging is (ARPANET) Bij packet switching hoeft de data rate van ontvanger en verzender niet hetzelfde te zijn, bij circuit switching wel. Ook kan elk pakket apart verzonden worden, zodat er makkelijk om obstakels heengewerkt kan worden. Eerste functies: FTP, Telnet. Later werd e-mail echter de “killer app”.
ARPANET was zo succesvol dat men het al gauw uitbreidde naar andere defensietechnieken. Begin jaren 80 kwamen de eerste LANs, waardoor het internet steeds verder groeide. Numerieke adressen waren niet meer effectief -> DNS werd opgezet. Gebruikers van het internet heten hosts, en zijn verbonden met routers op een netwerk. Routers onderling verbinden de netwerken. Werking: een bronhost breekt een verzoek op in IP-pakketjes, en stuurt deze via routers naar de doelhost, welke wordt aangeduid met een IP-adres. Later nam NSF de hoofdrol over op het Internet, met een eigen backbone. Ze stonden echter alleen educatieve doelen toe, waardoor commercieel gebruik beperkt bleef. NSF nam veel beslissingen die het Internet van vandaag hebben vormgegeven, maar in 1995 werd het internet opengesteld voor commerciële doelen. In 1989 werd voor het eerst het World Wide Web geïntroduceerd, en een paar later kwamen de eerste browsers (Mosaic). Deze maken gebruik van het HTTP Protocol voor verzenden van data, en HTML voor de layout.
4.2 Internetgebruikers maken thuis of op het bedrijf verbinding met het internet via CPE (Customer Premises Equipment), meestal een modem. Vervolgens loopt de telefoonlijn (dit heet de local loop) naar de CO (Central Office), een gebouw beheerd door het telefoonbedrijf waar individuele lijnen samengevoegd worden tot grotere lijnen. Vaak is de ISP niet hetzelfde bedrijf als de beheerder van de local loop. ISP’s (Internet Service Provider) maken gebruik van POPs (Point of Presence) om hun klanten verbinding te laten maken met het internet, vaak verschaffen ze ook iedere klant een eigen IP-adres. ISPs kunnen contracten afsluiten om zichzelf direct met elkaar te verbinden, maar meestal worden NAPs (Network Access Point) gebruikt. Deze worden dan weer beheerd door NSPs (Network Service Provider), dit kan ook een ISP zijn.
4.3 Pakketjes zijn allemaal voorzien van een IP-adres om een bepaalde host aan te duiden. Omdat routers niet alle IP-adressen (die constant veranderen) bij kunnen houden in hun bestand en het voor mensen lastig is om een nummer te onthouden, is DNS (Domain Name System) uitgevonden, wat helpt bij het opzoeken van domeinnamen. Bestaat uit 4 elementen: -Domain Name Space, de boomstructuur van de domeinnamen (pag. 88-89) -DNS Database. Dit is een gedistribueerde verzameling RRs (Resource Records), waarin de naam, IP-adres en andere data over de host staan. Domeinnamen mogen, gescheiden door punten, oneindig lang zijn (bijv. support.nl.google.com etc.), de database is verspreid over het internet, en de verspreiding hiervan wordt door software beheerd.
-DNS Operation. De host verzoekt een domeinnaam, deze wordt bij de local name server opgezocht. Als deze in cache of in de database het antwoord vindt geeft hij het direct terug aan de host, anders wordt een andere name server geraadpleegd of die het wel weet. De databases moeten regelmatig worden bijgewerkt wegens het snel veranderende internet. -Hiërarchie. De Domain Space is opgedeeld in zones, die door iedereen die een domein bezit beheerd kunnen worden. Deze hiërarchie kan zo diep gemaakt worden als maar kan. Bovenaan de hiërarchie staan de 13 root-servers, die de top-level-zones beheren. Het zijn er 13 (A t/m M) om te voorkomen dat de rootservers een bottleneck gaan vormen. -Resolvers. Dit is vaak software op een systeem van de host zelf, met een cache voor veel gebruikte domeinnamen en het IP-adres van een lokale DNS-server. Verzoeken kunnen op 2 manieren gaan: o o
Recursief, waarbij de name server voor de host op zoek gaat naar het adres. Iteratief, waarbij de name server de host alleen een adres geeft van een andere name server waarbij hij het nog eens moet vragen.
Hoofdstuk 5
Treedt teveel in detail over de werking van OSI -> nauwelijks samen te vatten -> zelf lezen!
Hoofdstuk 6
6.1 E-mail zorgt ervoor dat gebruikers van systemen berichten met elkaar kunnen uitwisselen. Dit systeem kan private zijn, waarbij een bedrijf een dedicated mailserver heeft voor interne mails. Voordeel: beter aanpasbaar aan de hardware van het bedrijf. Ook kan een systeem public zijn, waarbij een bedrijf een contract afsluit met een thirdparty-leverancier. Dit is meestal goedkoper, en er is een grotere gebruikersgroep. De meeste public systemen zijn single-computer, wat betekent dat berichten alleen uitgewisseld kunnen worden met gebruikers binnen het systeem. Voor uitgebreid gebruik is dit te weinig, daarom wordt daarvoor gebruik gemaakt van een verbinding tussen systemen (multi-computer). Een user agent is software die een gebruiker nodig heeft om mail te versturen, een message transfer agent zorgt voor het daadwerkelijk transport (gebruiker krijgt dit niet te zien)
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) is een standaard (RFC 821) die gebruikt wordt om mail te versturen tussen 2 hosts. Het werkt als volgt: 1)De SMTP Sender stelt een mail op, met daarin: het bericht, de RFC header met daarin de bestemmingen, en een lijst van e-mailadressen. De sender splitst het mailtje (voor elke bestemming) en plaatst het in een rij, vervolgens wordt elk mailtje verstuurd en uit de rij verwijderd (mails voor gebruikers die de zelfde host gebruiken worden maar één keer verzonden) 2)Het SMTP protocol verzendt een mailtje van sender naar receiver, maar het is niet gegarandeerd dat dit altijd gebeurt of dat er een correcte foutafhandeling is. Het systeem wordt meestal wel betrouwbaar geacht. 3)De SMTP receiver accepteert ieder mailtje en plaatst dit in de juiste mailbox, of stuurt deze door. Foutafhandeling dient meestal plaats te vinden bij de sender. Uitleg van SMTP protocol: -Verbinding maken: gaat via TCP. Receiver identicieert zich met “220 ready”, sender stuurt “HELO” commando. Receiver accepteert met “250 OK” -Mail versturen: MAIL geeft afzender, RCPT geeft ontvangers. DATA geeft het begin van een bericht aan. -Verbinding verbreken: gaat met QUIT, vervolgens TCP afsluiten.
Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME) is een uitbreiding op RFC 822 om een aantal SMTP problemen te verhelpen, zoals: geen uitvoerbare bestanden versturen, problemen met tekstkarakters (SMTP is 7-bit), weigeren van te grote mails, andere dingen dan tekst versturen. Een complete werking van MIME staat op pag. 152-155.
6.2 Hypertext Transfer Protocol (HTTP) wordt gebruikt om data te versturen over het WWW-protocol. Een kenmerk van HTML is dat het stateless is: elke transactie wordt individueel behandeld. Werking: een user agent (bijv. Web browser) maakt verbinding met een origin server, waarop de resource staat of aangemaakt dient te worden. Een server probeert dan te antwoorden met een MIME-achtig bericht, of toont een error message. Intermediate systems beïnvloeden het verloop van de requests, voorbeelden:
-Proxy (bevindt zich aan de client-kant, gedraagt zich als een server. Dit kan dienen als veiligheid, of om verschillende HTTP versies te overbruggen) -Gateway (bevindt zich aan de server-kant, gedraagt zich als server tegenover een client. Dient ook voor veiligheid, of om HTTP requests om te zetten in bijv. FTP requests) -Tunnel (manier om een rechtstreekse verbinding op te zetten tussen client en server, terwijl deze best door intermediate systems kan gaan. Handig voor bijv. authenticatie) -Cache (als een nieuwe request die hetzelfde is als een oudere request, kan deze oudere request verzonden orden zonder opnieuw de server te raadplegen) Een HTTP message bestaat uit: request/response line (type en bron), general header (info die geen betrekking heeft op de entity), request/reponse header (info over request/reponse), entity header (info over resource), entity body.
6.3 Session Initiation Protocol (SIP) is een protocol voor het opzetten, veranderen en afsluiten van sessies over het internet. Dit is bijzonder geschikt voor Internet-telefonie (ook wel Voice over IP, VoIP) (de rest van de paragraaf is te gedetailleerd)
Hoofdstuk 7
7.1 Client/server architectuur is de laatste jaren behoorlijk in opkomst. Enkele termen: -Client: gebruiksvriendelijke interface en makkelijk in gebruik -Server: biedt diensten aan de gebruiker, meest bekende is de database -Netwerk: deze verbindt de clients en servers met elkander. Verschillen tussen client/server en andere distributed processing: -grote nadruk op vriendelijke interface voor gebruiker -databases en controlesoftware blijven gecentraliseerd, dit voorkomt controleproblemen. -Veel toewijding voor open systemen, bestaande uit modules
-Netwerkveiligheid en management hebben hoge prioriteit Trends in nieuwe business, veroorzaakt door client/server: -Aantal banen neemt af: computers worden steeds goedkoper terwijl het uurloon steeds hoger wordt. Daarom proberen bedrijven computer steeds meer werk te laten overnemen. -Interne markt: bedrijven breken hiërarchische grenzen af en laten divisies met elkaar concurreren als losstaande bedrijven. De evolutie van de client/server architectuur is ontstaan uit workgroups, met een department-leveldatabase. Later werd dit uitgebreid naar het complete bedrijf.
7.2 Op de server en de client is de basis van het systeem vrijwel gelijk. Alleen biedt de client de eindgebruiker een extra laag - de presentatielaag, ook wel Graphical User Interface genoemd. Een veel gebruikte toepassing: database server (vaak gebruikmakend van SQL) Voordelen: -Er moet veel zoekwerk gedaan worden, dit is te duur voor een normale PC -Het zou te veel verkeer opleveren om de hele database steeds over het netwerk te sturen De splitsing van verwerking kan op 4 manieren gebeuren: -Host-based processing: alles gebeurt op de server, client is slechts een domme terminal -Server-based-processing: client zorgt voor grafische presentatie, server doet de rest -Cooperative processing: applicatieverwerking wordt eerlijk verdeeld over server en client. -Client-based processing: alleen de database en de database-logica vinden plaats op de server, rest doet de client. Dit is de meest gebruikte methode. De laatste jaren is er naast het klassieke two-tier-model ook een three-tier-model in gebruik, waarbij de user meestal een thin client is, en de middle-tier gebruikt wordt als getway tussen user en data servers.
7.3 Middleware = programming interfaces die zich tussen de applicatie- en communicatielaag bevinden. Doel van deze middleware is om ervoor dat verschillende softwarepakketten met elkaar kunnen
samenwerken -> sterk ondersteund door ontwikkelaars. Men probeert ook zoveel mogelijk complexiteit voor de gebruiker verborgen te houden. Application Programming Interface (API) = laat de applicaties communiceren met de middleware Platform interfaces = laat de middleware communiceren met de onderliggende OS en hardware. Software kan de middleware gebruiken om berichten over te zenden. De focus hierbij kan liggen op reliability: de facitily garandeert dat het bericht wordt verzonden, maar dit kost heel veel extra overhead (t.o.v. unreliable). Ook kan zo’n bericht blocking zijn, wat wil zeggen dat het proces wordt stilgelegd totdat het bericht is verzonden, of non-blocking, wat inhoudt dat het bericht in een wachtrij om verzonden te worden wordt geplaatst. Remote procedure call: programma’s op verschillende machines werken samen alsof ze op dezelfde machine staan. Reden voor populariteit: wijd geaccepteerd, interface kan goed gedocumenteerd worden, communicatiecode kan automatisch worden gegenereerd, modules zijn makkelijk verplaatsbaar. Non-persistent binding: verbinding wordt verbroken als de RPC voltooid is. Dit scheelt resources. Persistent binding: verbinding blijft in stand aan het eind van een RPC, dit is handig voor applicaties die veel RPC’s gebruiken.
7.4 Intranet = het gebruik van internettechnieken in een bedrijf zonder verbinding met het externe Internet. Redenen voor explosieve groei van gebruik ervan: snelle ontwikkeling nieuwe services, schaalbaarheid, weinig training nodig, kan op elk platform toegepast worden, open architectuur, verschillende distributed computing architecturen mogelijk, ondersteunt integratie van legacy informatiebronnen, veel soorten media mogelijk, goedkoop om mee te starten. Een Webbrowser is de meest gebruikte toepassing voor toegang tot het intranet. Meestal is er een centrale home-page van het bedrijf, met links naar andere afdelingen. Ook worden traditionele database-systemen vervangen door web databases, voordelen hiervan zijn: -makkelijk te beheren -installatie (browsers zijn beschikbaar op vrijwel elk platform) -ontwikkelsnelheid (HTML is vel makkelijker en sneller aan te passen) -informatie is goed te presenteren Nadelen zijn: -functionaliteit (webbrowsers zijn beperkt)
-stateless (HTTP is lastig om transacties bij te houden) Andere toepassingen van intranet zijn e-mail en nieuwsgroepen (USENET)
7.5 Extranet = maakt net als Intranet meestal gebruik van een client/server architectuur in de vorm van een Web-omgeving. Wordt gebruikt om externe partners van gegevens te voorzien (niet hetzelfde als bedrijfswebsite, dus meer beveiliging nodig. Voordelen: minder kosten, meer marketable producten, betere productkwaliteit, ook winst voor leveranciers, minder voorraden, kortere tijd om producten op de markt te zetten. Eisen om een extranet op te zetten: lange afstands-inbelverbinding, veilige verbinding, contact met een externe server de intranet-data kopieert en queries naar interne servers doorstuurt, Virtual Private Network.
Hoofdstuk 8
8.1 De IP-header in pakketjes bevat een 32-bit-getal, de het adres aanduidt (wordt weergegeven in de dotted-decimal notation) Deze zijn onderverdeeld in class A,B en C netwerken. Subnetmaskers: dienen ervoor om het internet niet al te veel te belasten, computers binnen een LAN die verbonden zijn met internet krijgen een IP waarvan aan de hand van het host-gedeelte van het IP-adres gezien kan worden in welk netwerk deze computer zich bevindt.
8.2 Routing information = info over de infrastructuur en vertragingen binnen het internet. Routing algorithm = algoritme om routering van pakketjes te bepalen, gebaseerd op routing information.
Autonomous system (AS): set routers beheerd door 1 organisatie, waarbij de routers onderling informatie uitwisselen via bekende wegen en dat elke node met anderen in verbinding staat. Twee soorten routing protocols:
-Border Gateway Protocol (BGP): dit is een exterior routing protocol (ERP) om verschillende AS’s met elkaar te verbinden. Drie kenmerken (neighbors = twee routers die verbonden zijn met hetzelfde netwerk) o o o
Neighbor acquisition (de ene router stuurt een request naar een neighbor, die kiest of ie die wil accepteren of niet) Neigbor reachiability (als de request is geaccepteerd wordt de relatie door dit proces in leven gehouden) Network Reachability (elke router heeft een database met netwerken en kent de kortste wegem, stuurt ook update-berichten naar alle neighbors als er een verandering in de database is)
-Open shortest path first (OPSF): een interior routing protocol (IRP) om de verbindingen binnen een AS te regelen. De verbindingen worden weegegeven op een soort van kaart, met daarop: o o
Routers Netwerken (kunnen zowel transit – data kan worden doorgegeven –of stub – data eindigt binnen het netwerk – zijn)
Routers zijn onderling met elkaar verbonden met lijnen waarbij de reistijd staat aangegeven, elke router heeft een database waarin de verbindingen met alle bestemmingen (netwerken) binnen het AS zijn aangegeven.
8.3 De LANs binnen een bedrijf hebben een steeds hogere snelheid en capaciteit nodig om de eisen te blijven voldoen. Twee trends die hiervoor zorgden: 1)Rekenkracht en snelheid van PC’s neemt snel toe 2)LAN wordt steeds meer gezien als essentieel onderdeel van de bedrijfsarchitectuur Voorbeelden van dingen die een last op het netwerk leggen: -Centralized server farms (applicaties vragen om grote bestanden vanaf centrale servers) -Power workgroups (kleine groepen PC’s die operaties uitvoeren die zeer veel bandbreedte en rekenkracht kosten) -High-speed local backbone Ook de WANs eisen steeds meer rekenkracht, aangezien veel bedrijven zich verspreiden over kleinere locaties.
Andere trends die hebben gezorgd voor extra dataverkeer zijn de consumentenelektronica, bijv. DVD en digitale camera’s.
Het verkeer via internet valt te verdelen in twee categorieën: -elastisch (weinig problemen met delay – hiervoor is het oorspronkelijke internet ontworpen) -inelastisch (bijv. video, erg gevoelig voor delay/packet loss etc.)
8.4 Differentiated Services (DS) is ontworpen om het dataverkeer in groepen users onder te verdelen voor QoS. Deze DS informatie wordt opgeslagen in de headers van IP (IPv4 en IPv6), en wordt afgesproken tussen provider en klant. Routers hebben bepaalde ingebouwde mechanismen om ervoor te zorgen dat de datapekketjes met een hoger QoS level voorrang krijgen over lagere QoS-pakketjes.
Hoofdstuk 9
Nu personal computers (pc’s) steeds goedkoper en krachtiger worden, worden in de meeste organisaties LAN’s toegepast die onder andere uit pc’s bestaan. Wel zijn er soms nog steeds krachtige (centrale) computers nodig voor complexe berekeningen of een gedeelde (dure) printer. Een populaire LAN-configuratie van de laatste tijd is het client-server-model.
Backend networks are used to interconnect large systems such as mainframes, supercomputers, and mass storage devices. The key requirement here is for bulk data transfer among a limited number of devices in a small area. High reliability is generally also a requirement. Typical characteristics include the following:
High data rate High-speed interface Distributed access Limited distance Limited number of devices
Storage area networks (SAN) are separate networks to handle storage needs. The SAN decouples storage tasks from specific servers and creates a shared storage facility across a high-speed network. If a client needs access to a particular storage device (in an ordinary/typical LAN), it must go through the server that controls that device. In a SAN, no server sits between the storage devices and the network; instead, the storage devices and servers are linked directly to the network.
Because of reliability aspects, capacity and cost is often not very attractive to have all the data processing equipment of a building of more than one building interconnected by one single LAN. A more favourable idea is the use of a backbone LAN. Such a LAN is used to interconnect a couple of lower-cost, lower-capacity LAN’s. This backbone LAN is then of a much higher capacity.
Tiered LAN’s Data processing equipment can be divided into three groups:
Personal computers and workstations Server farms Mainframes
One single LAN is often not a cost-effective solution. A high-speed LAN would be very expensive for attachment of low-cost personal computers. An alternative approach, which is becoming increasingly common, is to employ two or three tiers of LAN’s. For example: Within a department, a low-cost, moderate-speed LAN supports a cluster of pc’s and workstations. These departmental LAN’s are lashed together with a backbone LAN of higher capacity. In addition, shared systems are also supported off of this backbone. If mainframes are also part of the office equipment suite, then a separate high-speed LAN supports these devices and may be linked, as a whole, to the backbone LAN to support a traffic between the mainframes and other office equipment (See figure 9.2). Tiered LAN configurations can be made bottom-up (every department defines his own network requirements and develops in response the lowest tier in the configuration) or top-down (centralized developing of a total local networking strategy).
In a data transmission system, the transmission medium is the physical path between transmitter and receiver. These can be classified as guided or unguided. In both cases, communication is in the form of electromagnetic waves. With guided media, the waves are guided along a solid medium,
such as copper twisted pair, copper coaxial cable, or optical fiber. The atmosphere is an example of unguided media (or wireless transmission), which provide a means of transmitting electromagnetic signals but do not guide them.
Characteristics who determine the data rate and distance capability:
bandwidth transmission impairments interference number of receivers
A twisted pair consists of two insulated copper wires arranged in a regular spiral pattern. A wire pair acts as a single communication link. Twisted pair is much less expensive that coaxial cable and optical fiber and is easier to work with. On the other side, twisted pair is limited in distance, bandwidth and data rate. The medium is quite susceptible to interference and noise because of its potential for coupling with electromagnetic fields. Twisted pair exists in two forms: Unshielded twisted pair (UTP) and Shielded twisted pair (STP). UTP is less expensive, but is subject tot external electromagnetic interference, including interference from nearby twisted pair and from noise generated in the environment. STP can handle this type of problem better and provides better performance at lower data rates.
Coaxial cable, like twisted pair, consists of two conductors but is constructed differently to permit it to operate over a wider range of frequencies. It consists of a hollow outer cylindrical conductor that surrounds a single inner wire conductor. Because of its shielded, concentric construction, coaxial cable is much less susceptible to interference and crosstalk than is twisted pair. It also can be used over longer distances, has a greater capacity and supports more stations on a shared line.
An optical fiber is a thin, flexible medium capable of conducting an optical ray. An optical fiber has a cylindrical shape and consists of three concentric sections. The two innermost are two types of glass with different indexes of refraction. The center one is called the core, and the next layer the cladding. These two sections of glass are covered by a protective, light-absorbing jacket. The following characteristics distinguish optical fiber from twisted pair or coaxial cable:
Greater capacity
Smaller size and lighter weight Lower attenuation Electromagnetic isolation (not affected by external electromagnetic fields)
Optical fiber systems are used with three different modes:
step-index multimode (rays at authorized angles are reflected and propagated along the fiber; other rays are absorbed by the surrounding material) single-mode ( the radius of the core is reduced to the order of a wavelength, only one single ray can pass) graded-index multimode (the index of refraction of the core is varied)
LAN architecture The architecture of a LAN is best described in terms of a layering of protocols that organize the basic functions of a LAN. The standardized protocol architecture for LAN’s exists of physical, medium access control (MAC), and logical link control (LLC) layers.
The physical layer includes functions as encoding/decoding of signals and bit transmission/reception. It also gives a specification of the transmission medium. Generally, the transmission medium is considered below the lowest layer of the OSI model. The layer above the physical, the data link layer takes care of functions associated with providing service tot LAN users. These include the following:
On transmission, assemble data into a frame with address and error-detection fields On reception, disassemble frame, and perform address recognition and error detection Govern access to the LAN transmission medium Provide an interface to higher layers and perform flow and error control
The data link layer, is split up in two different sub-layers. The three first points above correspond to de Medium Access Control (MAC) layer and the functions in the last bullet are grouped into a Logical Link Control (LLC) layer.
The LLC layer provides three services:
Unacknowledged connectionless: This service is a datagram-style service. It is a very simple service that does not involve any of the flow control and error control mechanisms. Thus the
delivery of data is not guaranteed. However, in most devices there will be some higher layer of software that deals with reliability issues. Connection-mode: This service is similar to that offered by HDLC. A logical connection is set up between two users exchanging data, and flow control and error control are provided. Acknowledged connectionless: This is a cross between the previous two. It provides that datagrams are to be acknowledged, but no prior logical connection is set up.
All LAN’s and MAN’s consist of collections of devices that must share the network’s transmission capacity. Some means of controlling access to the transmission medium is needed to provide an orderly and efficient use of that capacity. This is the function of a medium access control (MAC) protocol. The relationship between LLC and the MAC protocol can be seen by considering the transmission formats involved. User data are passed down to the LLC layer, which prepares a link-level frame, known as an LLC protocol data unit (PDU). This PDU is then passed down to the MAC layer where it is enclosed in a MAC frame. In general, all of the MAC frames have a format that contains the following fields:
MAC Control (protocol control information) Destination MAC address Source MAC address LLC PDU CRC
In most data link control protocols, the data link protocol entity is responsible not only for detecting errors using the CRC, but for recovering from those errors by retransmitting damaged frames. In the LAN protocol architecture, these two function are split between the MAC and LLC layers. The MAC layer is responsible for detecting errors and discarding any frames that contain errors. The LLC layer optionally keeps track of which frames have been successfully received and retransmits unsuccessful frames.
Hoofdstuk 10 10.1 The emergence of high-speed lans
Dankzij de vergroting van de snelheid en de kracht van de persoonlijke computers, en de ontwikkeling van “network computing”, was ere en toename van vraag naar breedband binnen een netwerk. Voorbeelden zijn hiervan
Server farms Power workgroups ( het uitwisselen van grote hoeveelheden data over het netwerk ) High-speed local backbone
10.2 Traditional ethernet Classical ethernet opereert met een snelheid van 10 Mbps via een bus topology LAN, hierbij maakt hij gebruik van het CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection) protocol.
Bus topology LAN Alle computers op het netwerk zijn aangesloten op een centrale lijn, waarmee ze dus verbonden zijn met de andere computers en eventueel het internet. Dit brengt twee centrale problemen met zich mee ten eerste als iemand iets verzend kan iedereen het bericht ontvangen en is het dus niet duidelijk voor wie het is. Ten tweede kan iedereen zenden wanneer die wil. Het eerste probleem wordt verholpen door de data op te delen in frames, elke frame bevat een adres zodat de ontvanger weet dat de frame voor hem is bestemd. Het tweede probleem vraagt iets meer aandacht. Door te luisteren naar de lijn kan de zender weten of er verkeer is op het kanaal, als dit zo is wacht hij en blijft hij luisteren totdat hij niks meer hoort hierna begint hij met zenden. Als op het zelfde moment een ander ook begint met zenden ontstaat er een botsing. Dit wordt opgevangen door iedereen (colission detection) zodra iemand het hoort zend hij een burst signaal uit zodat de rest ook weet van de botsing. Vervolgens wacht hij een random tijd en begint weer te zenden.
10.3 Bridges, Hubs, and Switches Bridges In bijna alle gevallen moet de LAN verbonden worden met andere LANs of het internet. Dit kan op twee manieren, met behulp van een switch of een router. De bridge is de simpelere manier, het sluit een LAN aan op een of meerdere LANs (ze moeten dan wel dezelfde protocollen gebruiken). Het gebruiken van meerdere LANs heeft meerdere redenen,
Betrouwbaarheid Prestatie Beveiliging Geografisch
De bridge kan verschillende dingen, de frames lezen en eventueel naar het andere lan netwerk doorsturen en het herversturen van frames naar het zelfde LAN. De bridge veranderd niks aan het frame en stuurt het precies hetzelfde door. Verder moet een bridge genoeg buffer ruimte hebben en enige intelligentie bezitten wat betreft adressen.
Hubs Een hub is in feite niks anders als een repeater, hij herhaald telkens wat naar hem verzend wordt en stuurt het door over de andere lijnen die hij bezit. Elke station wordt apart verbonden aan de hub waardoor het lijkt op een STAR structuur maar omdat de hub een frame over alle lijnen verzendt is het in principe gewoon een bus structuur. Er kunnen ook verschillende lagen in een hub structuur worden toegevoegd. Dan heb je de header hub (hhub) die wordt verbonden met intermediate hubs welke weer aangesloten zijn aan verschillende computers.
Layer 2 switches Een switch is in feite een slimmere hub, de structuur van het netwerk is het zelfde als in een hub structuur. Het verschil is echter dat de layer 2 switch kan kijken naar het adres van een frame en het over het juiste kanaal versturen naar het juiste eind adres. Het voordeel hiervan is dat er meer
gebruik gemaakt kan worden van het netwerk omdat als een computer iets verstuurd naar een andere computer het signaal niet over het hele netwerk verspreid wordt maar alleen naar de switch en naar de eindbestemming. Er zijn 2 soorten layer 2 switches:
Store and forward switch, de switch buffert tijdelijk het frame en stuurt het dan door. Cut-through switch, zodra de switch het MAC adres kan lezen stuurt hij het frame door naar de juiste uitgaande lijn.
Layer 3 switches Om de problemen die opkwamen bij layer 2 switches het hoofd te bieden zijn de layer 3 switches bedacht. Het probleem met de layer 2 is dat ze als het netwerk te groot wordt er broadcast overload kan ontstaan en ze kunnen niet meerdere links tegelijk aan. Broadcast overload, als er een broadcast wordt verstuurd zorgt de layer 2 ervoor dat elk adres het bericht ontvangt. Wordt dit gedaan door meerdere users dan ontstaat er een overload op het netwerk. Een layer 3 swicht kent dit probleem niet omdat hij net als een router fungeert. De switch kan pakketen routeren op ip niveau en dus kunnen de grotere netwerken opgesplitst worden in kleinere netwerken. Het verschil tussen een layer 3 switch en een router is dat de switch de software van de router op hardware niveau kan uitvoeren dit heeft als effect dat een switch vele malen sneller is als een router.
10.4 High-speed ethernet Fast ethernet (100mbit) Vanwege kostvoordelen en de makkelijkere implementatie is er gekozen om het oude ethernet te upgrade naar high-speed ethernet. Veel systemen in de wereld werkte al met ethernet protocollen dus is het te duur om ze allemaal om te zetten naar een ander systeem. Hoewel het niet het optimale systeem is voor high-speed data transmissie (CSMA/CD heeft zo zijn nadelen bij snel data verkeer) Wat ze bij high-speed ethernet hebben gedaan is het netwerk upgraden met betere bekabeling (glasvezel, category 5 UTP), ook maakt fast ethernet gebruik van full duplex (een station kan verzenden en luisteren tegelijk door een aparte lijn voor inkomende en uitgaande data, waardoor botsing niet langer mogelijk is)
Gigabit ethernet Dit werkt hetzelfde als fast ethernet alleen worden hier de verbindingen tussen de switches zelf en tussen de switches en de servers vervangen door 1 Gbps lijnen. De lijnen die het meest belast worden met data worden krijgen dus het meeste bandbreedte.
10 Gigabit ethernet Dit is op dit moment de toekomst, alle 1 gigabit lijnen worden vervangen voor 10 gigabit en de computers krijgen een 100 mbit aansluiting op de switch. Met deze snelheid kan ethernet concurreren met ATM transport dit zal als voordeel hebben dat er geen overschakeling meer nodig is tussen ethernet frames en ATM cellen. Er hiervoor al een standaard gemaakt met betrekking op golflengtes zodat er optimaal gebruik van kan worden gemaakt. Een 10 gigabit ethernet is binnenkort nodig omdat iedereen overstapt naar kabel of een DSL verbinding wat inhoudt dat de bandbreedte moet toenemen. De data die verstuurd moet worden wordt ook steeds groter (denk hierbij aan HDTV). Het aantal netwerk verbindingen neemt ook nog steeds toe (China en andere nieuwe industriële grootmachten). En hiermee nemen ook de applicaties toe die op het internet circuleren.
10.5 Fibre channel Fibre channel is een combinatie van “channel communication” en de mobiliteit van het flexibele ehternet (of netwerk gebaseerd op protocollen). Doormiddel van gespecificeerde lichtpaden (surfnet 6) kunnen er snelle verbindingen opgezet worden die uitsluitend bestemd zijn voor het data verkeer tussen 2 gebruikers. Maar tegelijkertijd kan over deze zelfde glasvezel kabel toch nog ander verkeer gaan.
Hoofdstuk 11 11.1 Overview
LAN Extension De eerste applicaties van een wireless netwerk kwam voort uit noodzaak, vaak was het niet mogelijk of te duur om een wired LAN aan te leggen en werd er maar gekozen voor wireless netwerk. Denk hierbij aan grote fabriekshallen en hele oude gebouwen. Cross-building Interconnect Gebouwen werden in sommige gevallen verbonden met elkaar doormiddel van een draadloze verbinding (microgolven of infrarood bv.) Nomadic Acces Een netwerk waar de eindgebruiker van een netwerk zichzelf kan verplaatsen (laptops, pda’s etc.) Ad Hoc Networking Een tijdelijk draadloze netwerk, denk hierbij aan een conferentie of een vergadering.
Naast de normale benodigdheden van een LAN moet een er bij een draadloos netwerk ook met andere dingen rekening gehouden worden:
Throughput: Er moet zo effectief mogelijk met de zender gewerkt worden. Number of Nodes: Het aantal gebruikers kan altijd verschillend zijn. Connection to backbone: De zender moet aangesloten zijn op backbone LAN. Service Area: Wat moet het bereik van de zender zijn. Battery power consumption: De nodes gebruiken stroom. Transmission robustness and security: Betrouwbaar en veilig moet het zijn. Collocated network operation: Draadloze netwerken kunnen met elkaar botsen. License-free operation: Men wil niet voor een frequentie betalen. Handoff/roaming: Je moet van netwerk naar netwerk kunnen springen. Dynamic configuration: Adressering moet automatisch gaan
Je hebt drie types draadlozen verbindingsmogelijkheden:
Infrared: infrarood Spread spectrum: De zender zendt 360 graden Narrowband microwave: micro golven
11.2 IEEE 802.11 Wireless LAN standard Het IEEE heeft voor draadloos internet een standaard opgesteld ook wel het 802.11. In dit standaard staat beschreven hoe je een draadloos netwerk moet opbouwen, van het verbinden van de access point aan een backbone lijn tot het verwerken van MAC protocollen. Volgens 802.11 moet een draadlos netwerk aan bepaalde eisen voldoen en met het bepaalde service bieden:
Association: De zender moet zich bekent maken op het netwerk aan andere zenders (accespoints) zodat die weten waar bepaalde gebruikers zijn en er mee kunnen communiceren. Reassociation: Een gebruiker moet kunnen bewegen tussen verschillende zenders en hun zendgebied. Disassociation: een association kan ook beëindigd worden dit moet bekent gemaakt worden. Authentication Privacy: Berichten moeten niet gelezen kunnen worden door iemand anders dan waar de berichten bestemd voor zijn.
Het 802.11 MAC laag kijkt naar drie lagen van functionaliteit.
Reliable data delivery Om botsingen te voorkomen en dus onnodig data verlies tegen te gaan moet een gebruiker eerst een RTC (requist to send) versturen. Zodra de ontvanger deze heeft ontvangen en in staat is om verdere data te ontvangen stuurt hij een CTS (clear to send), vervolgens kan de gebruiker beginnen met de data transmissie. Als deze klaar is stuurt de ontvanger een ACK (acknowledgment). Zodat de rest weet dat de gebruiker klaar is en dat de frequentie weer vrij is. Access control 802.11 maakt gebruik van distributed foundation wireless MAC ( DFWMAC) wat inhoudt dat het gebruikt maakt van zowel distributed access en een optionele centralized protocol. De derde is beveiliging die niet verder hoeft behandeld te worden.
11.3 Bleutooth
Ontwikkeld door Ericsson, bedoeld als een kleinschalige draadloze communicatie op korte afstand. Wel bekent en tegenwoordig aanwezig in elke nieuwere telefoon. Omdat het zo veelvuldig gebruikt werd is er een standaard van gemaakt door de groep Bleutooth SIG. In de kern van het standaard staat voornamelijk het volgende beschreven
Radio Baseband Link manager protocol (LMP) Logical link control and adaptation protocol (ver bind baseband protocollen met de hogere protocollen Service discovery protocol (SDP) zorgt voor de connectie tussen 2 verschillende apparaten.
Hoofdstuk 12 12.1 switching techniques Aangezien niet alle gebruikers van het internet (of netwerk) met elkaar verbonden zijn en, knooppunten zijn ook niet allemaal aan elkaar verbonden moeten frames door gegeven worden aan andere stations.
12.2 Circuit-switching networks Deze techniek wordt voornamelijk gebruikt bij telefoon verbindingen bestaat uit 3 fases. 1cricuit establisment 2data transfer 3circuit disconnect
Deze techniek is erg kostbaar omdat tijdens de verbinding niemand anders gebruik van het kanaal kan maken en er dus veel breedband verloren gaat. Door gebruik te maken van FDM en TDM kan er enigszins meer gebruik gemaakt worden van de lijnen.
12.3 Packet-switching networks Om de nadelen van circuit switching te overwinnen is packet-switching bedacht. In plaats van een verbinding op te stellen die alleen gebruikt kan worden door de gebruikers stuurt de gebruiker pakketen het netwerk op die zelf hun weg vinden op het netwerk. Om dit te kunnen staat er bepaalde informatie in het pakket zodat deze zijn weg kan vinden naar de eindbestemming. Zo kunnen pakketten met dezelfde eindbestemming en begin punt verschillende routes volgen omdat elk pakket verschillende richtingen opgestuurd kan worden door de switches in het netwerk (elk pakket wordt apart bekeken en niet gezien als een pakket van een groter geheel).
12.4 Traditional wide area network alternatives Circuit switching
Advantages
Disadvantages
Compatible with voice. (you can use the same network for data and voice)
Subject to blocking
Commonality of calling procedures for voice and data. No special user training or communication protocols are needed.
Requires subscribers compatibility (beide gebruikers moeten dezelfde protocollen gebruiken)
Predictable
Large processing and signal burden
Packet switching
Provides speed conversion. Tow attached devices with different data rates may exchange data, the network buffers the
Complex routing and control
data. Appears nonblocking (meerdere gebruikers over een kanaal tijdens de transmissies)
delay
Effecient utilization. Alles wordt gebruikt wanneer ze nodig zijn en hoeven niet gereserveerd te worden Logical mulitplexing je kan meerdere verbindingen hebben over een lijn met meerdere machines
Hoofdstuk 13
13.1 Sinds dat de vraag naar hoge-snelheidsdiensten de laatste jaren flink is toegenomen, is het aantal beschikbare diensten dat ook. Kunnen onderverdeeld worden in 2 categoriëen:
Nonswitched (leased): Analoog, Digital Data Service, T1-T3, Frame Relay, SONET Public Switched: Dial-up, X.25, ISDN, Frame Relay, ATM
De prijs van deze diensten verschilt (vast of afhankelijk van gebruik/afstand) Vroeger was het gebruikelijk dat alle data- en voiceverkeer binnen een bedrijf via een MUX (multiplexer unit) bij de klant op een geleasde hogesnelheidslijn gepompt werd richting de host. Dit maakte het netwerkbeheer eenvoudig, maar er was weinig flexibiliteit. Toen de snelheid van het openbare netwerk toenam, ging men dit ook gebruiken (eerst alleen data, later ook voice), waarbij meestal gebruikt wordt gemaakt van virtual channels (deze bestaan niet fysiek maar worden apart aangemaakt). Meest gebruikt zijn ATM (technisch superieur) en Frame Relay (ouder en daardoor meer gebruikt) 13.2 Frame Relay is ontworpen om een meer efficiënte transmissiemethode te zijn dan het reguliere packet-switching. Gebaseerd op X.25.
Kenmerken X.25: controlepakketjes worden op dezelfde virtual channels verstuurd als data, multiplexing vindt plaats in layer 3, zowel layer 2 als 3 hebben controlemechanismen. Dit kost een berg overhead -> logisch als er veel fouten voorkomen, maar door betere techniek neemt het aantal fouten af -> Frame Relay werd ontworpen om de overhead van X.25 weg te nemen. Belangrijkste verschillen: aparte control channels, multiplexing op laag 2 i.p.v. 3, minder controlemechanismen. Voordeel van Frame Relay: minder netwerkgebruik, hogere doorvoersnelheid Nadeel van Frame Relay: grotere kans op fouten, maar door verbeterde techniek wordt dit niet als erg beschouwd. Frame Relay is onder te verdelen in twee Planes: -Control Plane (gebruikt voor het opzetten van een virtueel kanaal) -User Plane (voor de feitelijke data-overdracht -> maakt gebruik van LAPF/LAPD-protocollen voor het regelen van het verkeer) Een verschil tussen Frame Relay en bijv. HDLC is dat er geen controleveld is in de frames. Dat komt omdat en gebruikt wordt gebruikt van een apart virtueel kanaal, dat het opzetten en het verbreken van de verbindingen regelt. Congestion control vindt plaats in twee vormen: -Congestion avoidance (stuurt signalen dat bepaalde kanalen in het netwerk verstopt dreigen te raken) -Congestion recovery (detecteert wanneer frames gedropt worden als er congestie optreedt) Twee bits worden in het adresveld worden gebruikt om congestie aan te duiden (kunnen door elke handler worden geset, gaat dus van netwerk naar end-user): -BECN (backward): congestion avoidance moet worden toegepast in de tegenovergestelde richting van het aangekomen frame. -FECN (forward): congestion avoidance moet worden toegepast in dezelfde richting als het aangekomen frame. Ook kan in het adresveld een extra bit worden toegekend (DE) om aan te geven dat een bepaald frame onder geen beding mag worden gedropt in het geval van congestie.
13.3 Asynchronous Transfer Mode (ATM) laat net als Frame Relay en X.25 meerdere connecties toe op hetzelfde fysieke medium. Pakketjes zijn echter (i.t.t. Frame Relay) van een vaste grootte, genaamd
cells. Verbindingen worden aangegeven als virtual channels. Deze virtual channels worden in het fysieke pad onderverdeeld in virtual paths (verzameling van channels met dezelfde eindbestemming) waardoor cells bij elkaar geswitched worden. Voordelen hiervan: simpele netwerkarchitectuur, betere betrouwbaarheid/performance, minder verwerking en opzettijd, extra netwerkdiensten (user kan bepaalde gebruikersgroepen indelen) Eigenschappen van een virtual channel: quality of service, zowel switched als semi-permanent, volgorde van cellen wordt gehandhaafd, gebruikslimitieten kunnen worden toegepast. Extra eigenschap voor virtual path: sommige virtual channels mogen niet zichtbaar zijn voor de end-user (kunnen worden gebruikt voor netwerkmanagement)
Manieren voor het opzetten van een virtual channel: semi-permanent (user-to-user, geen control signaling nodig), meta-signaling channel (om call-control channel op te zetten), opzetten van een user-network virtual channel (voor data-overdracht), opzetten van een user-to-user virtual channel. Manieren voor het opzetten van een viritual path: semi-permanent (geen control signaling), customer contolled (gebruikt een signaling channel om een virtual path op te vragen), network controlled (netwerk zet een virtual path op voor eigen doeleinden)
Onderdelen van een ATM Cell (headers): -Generic Flow Control (GFC): Alleen in user-network, regeert verkeer bij bijv. verschillende qualityof-service levels.
Virtual Path Identifier (VPI): Routering field voor het netwerk (8 bits user-network, 12 bits network-network) Virtual Channel Identifier (VCI)
-Payload Type (PT): geeft type informatie weer, en of er congestie is geweest -Cell Loss Priority (CLP): geeft aan of een cel wel of niet bewaard moet blijven bij congestie. -Header Error Control (HEC): Controleert op fouten.
ATM Service Categorieën: -Real-time services (hoge eisen; weinig delay en een constante stroom zijn nodig) o
Constant Bit Rate (CBR): applicaties die een vaste data-rate vereisen, bijv. videoconfering
o
Real-time Variabele Bit Rate (rt-VBR): Voor ietwat bursty verkeer, bijv. videoverkeer waarbij de bit-rate varieert
-Non-real-time services (meer bursty verkeer, minder hoge eisen): o
o o o
Non-real-time Variabele Bit Rate (nrt-VBR): netwerk geeft een maximale cell-rate, een gemiddelde cell-rate, en hoe burtsy het verkeer mag zijn -> weinig vertraging en weinig cellverlies. Unspecified Bit Rate (UBR): goed voor TCP-verkeer, gebruikt cellen die niet door andere toepassingen gebruikt worden. Available Bit Rate (ABR): specificeert maximum en minimum cell rate, zodat de applicatie in ieder geval genoeg bit rate krijgt. Guaranteed Frame Rate (GFR): vrij nieuw, betere handling dan UBR, ook gebruikt voor grotere netwerken (WAN, IP-gebaseerd verkeer)
Hoofdstuk 14
14.1 Cellular technologie wordt gebruikt voor allerlei draadloze communicatie, waarvan radio de belangrijkste is. Voor cellular radio werd mobiele communicatie mogelijk door sterke zender die een straal van 80km hadden en ongeveer 25 kanalen, tegenwoordig zijn het meer kleinere cellen. Elke cel heeft een basisstation in het midden (bestaand uit zender, ontvanger en control unit) Cellen worden meestal weergegeven in zeshoeken, hoewel ze eigenlijk rond zijn. Elke cel heeft een beperkt spectrum waarin signalen kunnen worden doorgegeven, meestal zijn dit 10 tot 50 kanalen (reuse factor) Manieren om capaciteit uit breiden: nieuwe kanalen toevoegen (extra spectrum), frequentie lenen (drukke cellen lenen capaciteit van minder drukke), cel splitsen (kleine cellen dus meer handoff – verplaatsen van de ene cel naar de andere – nodig), cel sectoring (cel wordt onderverdeeld in sectoren), microcellen (zeer kleine cellen met lage straling)
Elke cel heeft een basisstation (BS) dat constant in verbinding staat met alle mobiele units in de cel, en het hoofdkantoor (MTSO), deze verbindt de basistations onderling en maakt verbinding met het openbare telefoonnetwerk. De werking van een cel is volautomatisch, er wordt onderscheid gemaakt tussen twee soorten kanalen:
-control channels (voor opzetten van verbindingen tussen BS en mobiele units) -traffic channels (voor daadwerkelijk stem- of dataverkeer) Voorbeeld van een gesprek: 1)Mobiele unit zoekt het sterkste signaal (dichtstbijzijnde basisstation) 2)Mobiele unit belt nummer, kijkt of kanaal beschikbaar is -> stuurt naar basisstation, deze maakt verbinding met MTSO 3)MTSO probeert de gebelde unit te vinden door “paging” naar verschillende BS’s. 4)Gebelde mobile unit reageert en de twee units gaan een gesprek aan op hun toegewezen kanaal. 5)Gesprek vordert, en ondertussen kijkt het BS of er geen handoff nodig is. 6)Verbinding wordt verbroken en kanaal wordt vrijgegeven.
14.2 Mobiele communicaties worden verdeeld in verschillende generaties. 1ste generatie: AMPS (Advanced Moile Phone System), vooral gebruikt in de VS, Amerika, China en Australië. 2de generatie: nodig om het spectrum te verbreden, hier voor werden digitale technieken gebruikt. Soorten technieken: -FDMA: Iedere gebruiker heeft een eigen verbinding met het hoofdstation -TDMA: Gebruikers maken gebruik van dezelfde verbinding, maar worden gemultiplexed in timeslots. -CDMA: Gebruikers maken gebruik van dezelfde verbinding, ieder heeft een aparte codering zodat signalen door elkaar verstuurd kunnen worden. Vaak gebruiken carriers een mix van bovenstaande methoden. Over wat precies de juiste methode is, wordt vaak gediscussieerd, hoewel CDMA het meeste kans maakt.
14.3 Door de ITU is in 2000 een rapport opgesteld over de vereisten van de derde generatie mobiele communicaties. Kernpunten: hogere snelheid, werking zoals het internet, betere verdeling van het spectrum, geschikt voor een breed scala aan apparatuur.
WAP (Wireless Application Protocol): ontwikkeld om internetapplicaties te laten werken op mobiele apparatuur. Hierbij moet vaak rekening worden gehouden met de beperkte opties van de apparatuur (bedienbaarheid, batterijduur, etc.). WAP: gebaseerd op 3 elementen: Client, Gateway, en server. De gateway communiceert als tussenpersoon tussen server en client, en codeert/decodeert verzoeken en antwoorden. Dit gaat met behulp van WML-documenten (cards), in en programmeertaal die gericht is op mobiele apparatuur. Ook maakt het gebruikt van een Microbrowser, en diverse WTA’s (Wireless Telephony Applications)
14.4 Satellieten hebben voor een zelfde revolutie gezorgd als de glasvezel. Termen: Uplink = verbinding aarde-satelliet Downlink = verbinding satelliet-aarde Earth station = communiceren met elkaar via satellieten. Transporder = electronica in de satelliet die uplink omzet in downlink. Soorten satelieten: -Geostationaire satellieten (GEO): Staan op 35,000 km boven de aarde. o o
Voordelen: staat stil t.o.v. de aarde, makkelijk te controleren, groot bereik Nadelen: signaal is vrij zwak, noord/zuidpool worden niet bereikt, grote vertraging tussen de signalen.
-Low-earth orbiting satellites (LEO): Minder dan 2000km boven de aarde. o o
Voordelen: minder vertraging, veel sterker signaal dan GEO, betere localisatie Nadelen: meerdere satellieten nodig en dus duurder.
Vaak worden LEO’s geclusterd in groepen, twee soorten: Little LEO (lage snelheid, gebruikt voor bijv. monitoren van pijpleidingen), Big LEO’s (hogere snelheid, maar hebben geen processorkracht – alle berekeningen gaan via stations op aarde) -Middle-earth orbiting satellites (MEO): Staan op 5000-12000km hoogte, baan van 6 uur, middelgroot bereik, paar uur zichtbaar voor earth stations. o
Voordelen: minder handoff dan LEO, minder vertraging dan GEO (wel meer dan LEO)
Verschillende doelen waarvoor satellieten gebruikt kunnen worden: televisie (dankzij goede broadcast-technieken), lange-afstands-telefonie, bedrijfsnetwerken (door VSAT) Hoofdstuk 15
Informatie wordt getransporteerd in de vorm van elektromagnetische signalen. Deze kunnen analoog of digitaal zijn. Analoog = een continu signaal waarin de signaalintensiteit varieert. Zonder onderbrekingen. Digitaal = signaalintensiteit blijft constant voor bepaald tijdsinterval, vervolgens verandert de intensiteit naar een ander constant niveau voor eenzelfde tijdsinterval.
De zogenaamde ‘sine wave’ (eenvoudigste analoge signaal) kan worden weergegeven a.d.h. van drie parameters: amplitude, frequentie en fase. Amplitude (A) = Maximale sterkte vh signaal. De eenheid is Volt. Frequentie (f) = Aantal herhalingen van het signaal per seconde. Periode (T) = De tijd die één herhaling in beslag neemt. T = 1/f. Fase = Maat voor de relatieve positie in de tijd binnen een periode van een signaal.
Het spectrum van een signaal is het scala aan frequenties dat zij bevat. De (absolute) bandbreedte is de breedte van het spectrum, d.w.z. de hoogste minus de laagste frequentie. Omdat de meeste signalen een oneindige bandbreedte bezitten, wordt met bandbreedte meestal de effectieve bandbreedte bedoeld. Dit is vaak een relatief klein aantal frequenties. Hoe groter de bandbreedte, hoger de ‘information-carrying capacity’. Bij een 2 x zo grote bandbreedte, verdubbelt de (potentiële) ‘data rate’, ceteris paribus.
Attenuation Tijdens het transport van een elektromagnetisch signaal over een bepaald medium, wordt het signaal zwakker naarmate de afstand groter wordt. Dit wordt attenuation genoemd. Dit impliceert drie dingen:
1. Een ontvangen signaal moet voldoende sterk zijn, zodat het elektronische mechanisme in de ontvanger het signaal kan detecteren en interpreteren. 2. Het signaal moet voldoende beter zijn dan de ‘noise’ tijdens het transport om zonder fouten ontvangen te worden. 3. Attenuation is groter naarmate de frequentie hoger is, en het veroorzaakt attenuation distortion (verstoring).
Punt 1 en 2 zijn (deels) op te lossen door amplifiers (analoog) en repeaters (digitaal) te gebruiken. Amplifiers geven de signaalsterkte (amplitude) een boost, waardoor het signaal de amplifier sterker verlaat dan dat het arriveerde. Repeaters ontvangen het signaal aan de ene kant, zetten het om naar binaire data en maakt hier een nieuw digitaal signaal van en verzendt dit voort. Attenuation distortion (Punt 3) is voornamelijk een probleem voor analoge signalen. Er zijn technieken beschikbaar om het signaal als het ware te filteren op attenuation-effecten en zo weer een zuiverder signaal over te houden.
Signalen die verzonden worden over een kabel hebben nog met twee andere soorten van verstoring te maken, namelijk delay distortion en ‘noise’. Delay distortion wordt veroorzaakt door het feit dat de snelheid van doorvoer van een signaal door een kabel anders is voor verschillende frequenties. Voor de middelste frequentie van de bandbreedte is de snelheid doorgaans het hoogst, wat langzamer wordt naarmate je meer richting de randen vd bandbreedte komt. Dit resulteert erin dat verschillende delen vh signaal op verschillende tijdstippen bij de ontvanger aankomen. Dit probleem is het grootst voor digitale communicatie. Doordat signaal-energie hierdoor kan verspringen naar een andere bit-positie kunnen er fouten ontstaan. Met noise wordt alle extra storing op het signaal bedoeld, buiten de reeds bekende verstoring door attenuation plus storing veroorzaakt door het transmissiesysteem zelf. Hieronder vallen
Thermal noise (elektronen die vrijkomen door warmte in elektronische apparaten en transmissiemedia) Intermodulation noise (meerder signalen, met een verschillende frequentie worden tegelijkertijd door hetzelfde medium verzonden, waardoor sommeringen en verschillen van de frequenties onstaan) Crosstalk (vlakbij elkaar gelegen kabels overlappen elkaar, koppeling van meerder signalen) Impulse noise (de overig storingen zijn onregelmatige, niet-continue, externe elektromagnetische energie-impulsen)
Draadloze transmissie heeft te kampen met meer problemen. Zo zijn daar de volgende zaken van belang om rekening mee te houden:
Free-space loss (hoe groter de afstand tussen verzender en ontvanger hoe groter het verlies aan data) Hoe hoger de frequentie, hoe minder free-space loss. Atmospheric absorption (dingen als waterdamp en zuurstof in de atmosfeer kunnen signalen storen) Om dit (deels) op te lossen kunnen beter lagere frequenties gebruikt worden. Refraction (radiogolven kunnen onderweg gebroken of gebogen worden door veranderingen in snelheid of weercondities) Hierdoor komt het voor dat slechts een deel of helemaal niets van het signaal de ontvanger bereikt. Thermal noise
Hoofstuk 16
Analog encoding of digital information Als basis wordt een continu signaal met constante frequentie genomen, het zgn. carrier signal. Digitale data wordt gecodeerd m.b.v. een modem. Deze past 1 vd 3 karakteristieken vd carrier (amplitude, frequentie of fase) aan of een combinatie hiervan. Amplitude-shift keying (ASK) = De twee binaire waarden 0 en 1 worden weergegeven door twee verschillende amplitudes. Soms/vaak is er één nul. Dit komt bijvoorbeeld neer op de constante aanwezigheid vd carrier voor een 1 en de afwezigheid vd carrier voor een 0. Frequency-shift keying (FSK) = De twee binaire waarden worden weergegeven door twee verschillende frequenties in de buurt van de carrier. Phase-shift keying (PSK) = Er wordt gewisseld van fase zodra er na een 1 een 0 komt en andersom. Blijft het signaal hetzelfde dan wisselt er niets, verandert het signaal, dan wordt de fase tegenovergesteld aan de vorige.
Digital encoding of analog information Om analoge data om te zetten naar een digitaal signaal wordt de techniek pulse-code modulation (PDM) het meest gebruikt. PCM is gebaseerd op de samplingtheorie. Deze zegt dat als op vaste
tijdsintervallen, met een ‘rate’ hoger dan 2 x de hoogste (significante) signaalfrequentie, een sample wordt genomen, dat deze alle informatie bevat van het originele signaal.
Digital encoding of digital data De meestgebruikte en makkelijkste manier voor digitale transmissie is om twee voltage-niveaus te gebruiken. Vaak wordt voor een 0 een positieve voltage gebruikt en voor een 1 een negatieve. Deze code staat bekend onder de naam Nonreturn-to-Zero-Level (NRZ-L). Dit houdt in dat gedurende een bit-tijd het voltage nooit nul wordt, gedurende die tijd blijft het zijn constante (negatieve of positieve) voltage behouden. Een variant op NRZ-L is NRZI (NRZ, Invert on Ones). Ook hier wordt een constant voltageniveau gebruikt gedurende een bit-tijd. De data is gecodeerd aan de hand van aan- of afwezigheid van een signaaltransitie. Een transitie (laag-naar-hoog of hoog-naar-laag) aan het begin van een bittijd betekent een binaire 1 voor die bit-tijd. Geen transitie betekent een 0. Een voordeel van NRZI is dat bij het decoderen enkel naar de polariteit hoeft te worden gekeken, niet de waarde van elk bit hoeft apart te worden bepaald. Wordt bijvoorbeeld per ongeluk de polariteit per ongeluk omgekeerd dan is dit voor NRZ-L een probleem, voor NRZI maakt het niets uit. Een nadeel van NRZ in het algemeen is dat het lastig is te bepalen waar het ene bit eindigt en het volgende begint. Neem bijvoorbeeld een lange reeks van enen of nullen bij NRZ-L. The output is een constante voltage voor een lange periode. Er hoeft maar een lichte verschuiving plaats te vinden in de timing tussen ontvanger en verzender en heel de synchronisatie is weg.
Een geheel andere manier van codering is de bi-fasetechniek. De twee meestgebruikte hiervan zijn Manchester en Differential Manchester. Deze technieken hebben per bit-tijd minimaal één transitie en maximaal twee. Er zijn twee voordelen boven NRZ:
Synchronization: Omdat er een verwachte transitie is tijdens elke bit-tijd, kan de ontvanger synchronizeren op die transitie. Daarom worden de bi-fasecodes ook wel self-clocking codes genoemd. Error detection: De afwezigheid van een verwachte transitie kan gebruikt worden om fouten te detecteren. Om een onontdekte error te veroorzaken zou noise op de lijn het signaal moeten omkeren voor en na de verwachte transitie en deze kans is bijzonder klein.
Bij Manchester codering is er in het midden van elke bit-tijd een transitie. Deze transitie dient zoals hierboven beschreven als klokmechanisme en als data: een hoog-naar-laag transitie staat voor een 0, een laag-naar-hoog transitie staat voor een 1. Manchester codering wordt gebruikt in Ethernet en een aantal andere LAN’s.
In Differential Manchester wordt de transitie in het midden van een bit-tijd enkel gebruikt voor het klokprincipe. Een 0 wordt weergegeven door de aanwezigheid van een transitie aan het begin van een bit-tijd en een 1 door de afwezigheid ervan. Differential Manchester wordt gebruikt in token-ring LAN’s.
Analog encoding of analog information Soms kan analoge informatie direct, zonder codering, worden omgezet in een analoog signaal. Het beste voorbeeld hiervan is stemgeluid. Toch is het vaak nuttig om een carrier te moduleren tot een nieuw analoog signaal met een andere frequentie dan het oorspronkelijke signaal. Hiervoor zijn twee redenen:
Soms is een hogere frequentie vereist voor effectieve transmissie. Denk aan draadloze communicatie, daar is het haast onmogelijk om lage frequenties te transporteren (of je zou immens grote antennes nodig hebben!). Ook glasvezelkabel vereist een heel hoge frequentie (10^5 GHz). Bij analoog-naar-analoog modulatie kan Frequency Division Multiplexing (FDM) gebruikt worden.
Bij analoog-naar-analoog modulatie worden amplitude modulation (AM), frequency modulation (FM) en phase modulation (PM) gebruikt.
Om synchronisatie te bereiken tussen zender en ontvanger zijn er twee manieren: Asynchronous en Synchronous Transmission. Bij Asynchronous Transmission wordt het timing probleem voorkomen door niet een lange ononderbroken stroom bits te verzenden, maar data is verstuurd per karakter, waarbij elk karakter bestaat uit 5 tot 8 bits. Synchronisatie moet alleen binnen 1 karakter gehandhaafd blijven. The ontvanger heeft de mogelijkheid om aan het begin van een elk nieuw karakter te resynchroniseren. Wanneer geen karakter verzonden wordt, de status van de lijn tussen zender en ontvanger is ‘idle’. Een karakter begint met een startbit, die de waarde 0 heeft. Dan komen de 5 tot 8 bits die het daadwerkelijke karakter weergeven, vaak gevolgd door een pariteitsbit. Tenslotte volgt het stopbit, die de waarde 1 heeft. Deze stopbit heeft een minimale lengte van 1 a 2 x de bit-tijd. Worden er meerdere karakters achter elkaar gezonden, dan volgt na de stopbit meteen weer een startbit, anders blijft de lijn langer ‘idle’. De ontvanger hoeft telkens te kijken wanneer er een 1-naar-0 transitie plaatsvindt, dan begint namelijk het volgende karakter. Bij synchrone transmissie wordt een blok bits als een lange stroom verzonden zonder start en stop codes. Deze stroom mag meerdere karakters lang zijn. Wél moet op de een of andere manier bereikt worden dat de interne klokken van zender en ontvanger gelijk staan.
Om het begin en eind van een blok data te bepalen, begint elk blok met een ‘preamble’- en eindigt met een ‘postamble’ bit volgorde. Ook wordt controle informatie meegestuurd. De data, plus preamble, plus postamble, plus de contrôle informatie wordt een frame genoemd. Synchrone transmissie is veel efficiënter dan asynchroon, omdat er veel minder overhead gebruikt wordt. Hierdoor is het wel nodig dat er in de datalinklaag een Data Link Control protocol gebruikt wordt om fouten op te sporen en zodra dat gebeurt om hertransmissie te vragen.
Error control bestaat uit twee delen: error detection en error correction. Voor error detection zijn meerder manier bekend. Hierboven is reeds de pariteitsbit genoemd, die als controlebit wordt toegevoegd aan een frame. Deze techniek werkt als 1 of een ander oneven aantal bits door storing of iets dergelijks veranderd wordt. Echter, als twee of een ander even aantal bits veranderen dan blijft dit onopgemerkt. Een tweede manier is om gebruik te maken van een zgn. frame check sequence (FCS) of error-detecting code. Bij transmissie wordt een berekening uitgevoerd op de bits van het frame dat verstuurd gaat worden. De uitkomst hiervan wordt als een extra veld meegestuurd met het frame. Bij aankomst voert de ontvanger dezelfde berekening uit en vergelijkt dit antwoord met het meegestuurde antwoord van de verzender. Zijn deze gelijk dan hebben er onderweg geen fouten opgetreden. Een van de meest gebruikte en krachtigste error-detecting codes is de cyclic redundancy check (CRC). De te versturen data wordt gezien als een lang binair getal. Dit getal wordt gedeeld door een uniek priemgetal, het overblijfsel is de uitkomst die wordt meegestuurd.
Hoofdstuk 17
Flow control is a technique for assuring that a transmitting entity does not overwhelm a receiving entity with data.
In error control, two type of errors are commonly seen:
Lost frame: a frame fails to arrive at the other side. Damaged frame: a recognizable frame does arrive, but some of the bits have been altered during the transmission.
Four common techniques for error control are based on some or all of the following ingredients:
Error detection: The destination detects frames that are in error (see Ch. 16) and discards those frames. Positive acknowledgment: The destination returns a positive acknowledgment to successfully received, error-free frames. Retransmission after timeout: The source retransmits a frame that has not been acknowledged after a predetermined amount of time. Negative acknowledgment and retransmission: The destination returns a negative acknowledgment to frames in which an error is detected. The source retransmits such frames.
The operation of the High-Level Data Link Control protocol, HDCL, involves the exchange of two sorts of information between the two connected stations. First, HDLC accepts user data from some higher layer of software and delivers that user data across the link to the other side. O the other side, HDLC accepts the user data and delvers it to a higher layer of software on that side. Second, the two HDLC modules exchange control information to provide for flow control, error control, and other control functions.
The operation of HDLC involves three phases. First, one side or another initializes the data link so that frames may be exchanged in an orderly fashion (INITIALIZATION phase). During this phase, the options that are tot be used are agreed upon. After initialisation, the two sides exchange user data and the control information to exercise flow and error control (DATA TRANSFER phase). Finally, one of the two sides signals the termination of the operation (DISCONNECT phase).
Two communicating stations will not utilize the full capacity of a data link. For efficiency, it should be possible to share that capacity. A generic term for such sharing is multiplexing.
Frequency division multiplexing (FDM) is possible when the useful bandwidth of the transmission medium exceeds the required bandwidth of signals to be transmitted. A number of signals can be carried simultaneously if each signal is modulated onto a different carrier frequency and the carrier frequencies are sufficiently separated that the bandwidths of the signals do not overlap. To prevent interference, the channels are separated by guard bands, which are unused portions of the spectrum.
The true potential of optical fiber is fully exploited when multiple beams of light at different frequencies are transmitted on the same fiber. This is a form of FDM, but is commonly called wavelength division multiplexing (WDM). With WDM, the light streaming through the fiber consists of many colors, or wavelengths, each carrying a separate channel of data. The term dense wavelength division multiplexing (WDM) connotes the use of more channels, more closely spaced, than ordinary WDM.
An other major form of multiplexing is time division multiplexing (TDM). The most used version is synchronous TDM, which is often simply referred to as TDM. TDM is possible when the data rate of the transmission medium exceeds the required data rate of signals to be transmitted. A number of digital signals, or analog signals carrying digital data, can be carried simultaneously by interleaving portions of each signal in time. The data transmitted by a synchronous TDM system is organized into frames, each of which contains a cycle of time slots. In each frame, one or more slots are dedicated to each data source. Synchronous TDM is called synchronous not because synchronous transmission is used but because the time slots are preassigned to sources and are fixed. The time slots for a given source are transmitted whether or not the source has data to send. This is, of course, also the case with FDM: a frequency band is dedicated to a particular source whether or not the source is transmitting at any given time.
