hledat
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
|
mgr-szz:in-pos:7-pos [2019/06/14 15:49] lachmanfrantisek |
mgr-szz:in-pos:7-pos [2020/04/12 16:56] |
||
|---|---|---|---|
| Řádek 1: | Řádek 1: | ||
| - | ====== IN-POS 7. Technologie přenosu dat ====== | ||
| - | ===== Zadání ===== | ||
| - | |||
| - | * Technologie přenosu dat. | ||
| - | * Signály, digitální a analogové vysílání, kódování dat, multiplexing, | ||
| - | * chybové řízení, metody řízení přístupu k médiu a celkové řízení datového spoje. | ||
| - | |||
| - | * PV169, PV183 | ||
| - | |||
| - | ===== Vypracování ===== | ||
| - | |||
| - | ==== Signály, digitální a analogové vysílání ==== | ||
| - | |||
| - | * Data jsou přenášena přes přenosové médium ve formě signálů (nutná transformace). | ||
| - | * **signál** = funkce času reprezentující změny fyzikálních vlastností přenosového média | ||
| - | * data, která je třeba přenést, jsou digitální (binární) | ||
| - | * signály šířené přenosovým médiem: | ||
| - | * **analogový signál** | ||
| - | * spojitý v čase | ||
| - | * lze šířit vodiči i bezdrátovým prostředím | ||
| - | * **digitální signál** | ||
| - | * diskrétní v čase | ||
| - | * lze šířit pouze vodiči | ||
| - | * data jsou diskrétní v hodnotách (znaky, prvky abecedy,...) | ||
| - | |||
| - | === Defekty signálů === | ||
| - | |||
| - | * útlum | ||
| - | * slábnutí signálu, ztráta energie | ||
| - | * způsobeno např. odporem média | ||
| - | * řešením jsou zesilovače | ||
| - | * zkreslení | ||
| - | * ztráta tvaru křivky signálu | ||
| - | * způsobeno rozdílnou rychlostí šíření signálů na různých frekvencích | ||
| - | * šum | ||
| - | * vliv cizorodé energie | ||
| - | * terminální šum, indukovaný signál, přeslech,.. | ||
| - | |||
| - | === Přenos dat === | ||
| - | |||
| - | |||
| - | * Analogový signál lze přenášet: | ||
| - | * **amplitudovou digitální modulací** -- mění se amplituda nosného signálu | ||
| - | * **frekvenční digitální modulací** -- mění se frekvence nosného signálu | ||
| - | * **fázovou digitální modulací** -- mění se fáze nosného signálu | ||
| - | * Pro modulaci slouží **modem** (MOdulátor/DEModulátor). | ||
| - | |||
| - | |||
| - | * Digitální data (0 a 1 proudící z/do vyšších vrstev) přenášíme: | ||
| - | * analogovým signálem | ||
| - | * modulací nosného signálu digitálními daty | ||
| - | * digitálním signálem | ||
| - | * transformací kódování | ||
| - | |||
| - | * **kódování** = proces konverze binárních dat do digitálního signálu | ||
| - | * nutná synchronizace vysílače a přijímače (lze využít změnu úrovně signálu) | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Přímé kódování> | ||
| - | * 1 = kladná hodnota amplitudy | ||
| - | * 0 = nulová hodnota amplitudy | ||
| - | |||
| - | * ➖ žádná samosynchrovatelnost | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|NRZ> | ||
| - | NRZ-L | ||
| - | * 1 = záporná | ||
| - | * 0 = kladná | ||
| - | * ➖ žádná samosynchronizovatelnost | ||
| - | |||
| - | NRZ-I | ||
| - | * 1 = změna polarizace apmplitudy | ||
| - | * 0 = žádná změna | ||
| - | * ➖ řeší jen posloupnost 1, neřeší posloupnost 0 | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Manchester> | ||
| - | * Každý bit kódován 2 prvky signálu. | ||
| - | * ➕ plná samosynchronizovatelnost | ||
| - | |||
| - | {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/58/Manchester_encoding.svg/800px-Manchester_encoding.svg.png?500}} | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|4B/5B> | ||
| - | * Substituce originálních 4-bitových bloků speciálním 5-bitovými vzorky. | ||
| - | * nejvýše tři 0 za sebou | ||
| - | * Vlastní převod s využitím NRZ-I. | ||
| - | * ➕ Uměle zavedená redundance pro zabezpečení synchronizace. | ||
| - | * ➕ Včetně možnosti detekce chyb. | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | === Přenosové médium === | ||
| - | |||
| - | * Voděná média | ||
| - | * fyzická kanál mezi zařízeními | ||
| - | * kroucená dvoulinka (LANs, až 10 Gbps), koaxiálnı́ kabel, optické vlákno | ||
| - | (páteře, stovky Gbps), atp. | ||
| - | * Nevoděná média | ||
| - | * přenášı́ elektromagnetické vlněnı́ bez použitı́ fyzického vodiče | ||
| - | * signály se šı́řı́ éterem (vzduch, vakuum, voda) | ||
| - | * rádiové vysı́lánı́, mikrovlnné vysı́lánı́, infračervené vysı́lánı́, atp. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | <box 90% red|Multiplexing> | ||
| - | Technika sdı́lenı́ dostupné přenosové kapacity přenosového média souběžnými komunikacemi. | ||
| - | |||
| - | * Cı́lem je efektivnějšı́ využitı́ média. | ||
| - | * Uplatněn zejména u optických vláken a bezdrátů. | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | * **Analogové sygnály** | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Frequency-Division Multiplexing (FDM)> | ||
| - | * každý přenášený signál je modulován samostatným nosným signálem s unikátnı́ nosnou frekvencı́ | ||
| - | * modulované nosné signály se kombinujı́ do nového signálu, který se | ||
| - | přenášı́ spojem | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Wave-Division Multiplexing (WDM)> | ||
| - | * varianta FDM pro optické signály (optická vlákna) | ||
| - | * použitı́ vı́ce světelných paprsků na různých frekvencı́ch | ||
| - | * každá barva světla (vlnová délka, frekvence) reprezentuje 1 kanál | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | * **Digitální signály** | ||
| - | |||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Time-Division Multiplexing (TDM)> | ||
| - | * v libovolném okamžiku kanál využı́vá výhradně jeden vysı́lajı́cı́ (po jistou dobu) | ||
| - | * vysoká propustnost i při mnoha vysı́lajı́cı́ch | ||
| - | * nutnost preciznı́ synchronizace vysı́lače a přijı́mače | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Řízení datového spoje ==== | ||
| - | |||
| - | |||
| - | === Chybové řízení === | ||
| - | |||
| - | * Fyzická vrstva je téměř vždy předmětem chyb. | ||
| - | * Vrstva datového spoje provádí detekci/korekci. | ||
| - | * Vysílač přidá kontrolní bity. Příjemce ověří a případně zažádá o přeposlání. | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Error Detection, Automatic Request for Retransmission (ARQ)> | ||
| - | * detekce chyby a zajištěnı́ opakovánı́ přenosu | ||
| - | * vhodné pro málo chybujı́cı́ přenosová média | ||
| - | |||
| - | * sudá/lichá parita | ||
| - | * Cyclic Redundancy Check (garance silné kontroly) | ||
| - | * postaveno nad dělením polynomů | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Forward Error Correction (FEC)> | ||
| - | * detekce chyb a snaha o jejich korekci (s využitı́m redundance dat) | ||
| - | * vhodné pro často chybujı́cı́ přenosová média či média s velkou latencı́ | ||
| - | * např. Hammingův kód | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | === Řı́zenı́ přı́stupu k médiu (MAC) === | ||
| - | |||
| - | * funkcionalita odpovědná za koordinaci přı́stupu vı́ce stanic ke sdı́lenému přenosovému médiu | ||
| - | * Cı́l: eliminace kolizı́ (konfliktů) při vysı́lánı́ | ||
| - | * tj. souběžného vysı́lánı́ do jediného přenosového prostředı́ | ||
| - | |||
| - | * **MAC protokoly neřı́zeného přı́stupu** | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|Aloha> | ||
| - | * stanice vysı́lá kdykoliv má připravený rámec | ||
| - | * kolize detekovány nepřijetı́m potvrzenı́ o přijetı́ v definovaném časovém intervalu | ||
| - | * po kolizi náhodnou dobu vyčká a zkusı́ vysı́lat znovu | ||
| - | * ➖ neefektivnı́ | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|CSMA/CD> | ||
| - | * upravená Aloha – stanice vysı́lá jen když zjistı́ klid v médiu | ||
| - | * současně na médiu naslouchá pro detekci přı́padné kolize | ||
| - | * **(CD = Collision Detection)** | ||
| - | * aplikace v klasickém LAN Ethernetu; nepoužitelné v nevoděném médiu | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|CSMA/CA> | ||
| - | * obcházenı́ kolizı́ | ||
| - | * použitelné v nevoděném médiu | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | * **MAC protokoly řı́zeného přı́stupu** | ||
| - | * stanice smı́ vysı́lat jen tehdy, když k tomu zı́ská právo od řı́dı́cı́/jiné stanice | ||
| - | * **rezervace** | ||
| - | * vysı́lánı́ v předem domluvených vyhrazených intervalech | ||
| - | * **vyzývánı́** | ||
| - | * centrálnı́ stanice vyzývá (a vybı́rá) stanici, která bude vysı́lat | ||
| - | * **předávánı́ přı́znaku** | ||
| - | * předávánı́ peška indikujı́cı́ho právo k vysı́lánı́ | ||
| - | |||
| - | * **Protokoly multiplexově-orientovaného přı́stupu** | ||
| - | * zpřı́stupněnı́ multiplexingu fyzické vrstvy vrstvě L2 | ||
| - | * FDMA (Frequency-Division Media Access) | ||
| - | * TDMA (Time-Division Media Access) | ||
| - | |||
| - | |||
| - | === Sítě na L2 === | ||
| - | |||
| - | * **lokálnı́ počı́tačové sı́tě (LANs)** | ||
| - | * systematická topologie pro jednoduché sı́tě | ||
| - | * topologie = fyzické uspořádánı́ stanic na médiu | ||
| - | * sběrnice, kruh, hvězda, strom, mesh atp. | ||
| - | * rozlehlejšı́ sı́tě tvořeny vzájemným propojovánı́m jednoduchých topologiı́ | ||
| - | |||
| - | * **koliznı́ doména** | ||
| - | * určena stanicemi sdı́lejı́cı́mi přenosové médium | ||
| - | * kdykoliv začne v koliznı́ doméně vı́ce stanic vysı́lat, dojde ke kolizi (znehodnocenı́ signálu ⇒ nutnost opakovánı́ přenosu) | ||
| - | |||
| - | |||
| - | <box 90% blue|bus> | ||
| - | * relativně jednoduše instalovatelná | ||
| - | * koliznı́ doména tvořena všemi připojenými stanicemi | ||
| - | * CSMA/CD jako protokol řı́zenı́ přı́stupu k médiu | ||
| - | * náchylná k defektům (výpadek kabelu = výpadek celé sı́tě) | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|ring> | ||
| - | * všechny zprávy putujı́ v jednom směru | ||
| - | * koliznı́ doména tvořena všemi připojenými stanicemi | ||
| - | * právo vysı́lat určuje metoda peška | ||
| - | * velmi náchylná k defektům (výpadek kabelu/zařı́zenı́ = výpadek celé sı́tě) | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | <box 90% blue|star> | ||
| - | * centrálnı́ propojovacı́ bod (hub, bridge, switch) | ||
| - | * hůře instalovatelná | ||
| - | * koliznı́ doména v závislosti na propojovacı́m bodu | ||
| - | * **hub** – operuje na L1 – koliznı́ doména tvořena všemi připojenými stanicemi | ||
| - | * **bridge**, **switch** – operujı́ na L2 – koliznı́ doména vždy tvořena pouze dvěma sousedı́cı́mi stanicemi | ||
| - | * nepřı́liš náchylná k defektům (výpadek kabelu = výpadek pouze daného zařı́zenı́) | ||
| - | </box> | ||
| - | |||
| - | === Budování L2 sítí === | ||
| - | |||
| - | * **můstek (bridge)** | ||
| - | * transparentnı́ propojenı́ sı́tı́ | ||
| - | * vlastnosti: | ||
| - | * všechen provoz procházı́ můstkem | ||
| - | * odděluje sdı́lená média (kolize se nepřenášı́) | ||
| - | * může mı́t vı́ce jak dvě připojenı́ | ||
| - | * přepı́nač (switch) ≈ vı́ceportový můstek | ||
| - | |||
| - | * založeno na MAC adresách | ||
| - | * Backward Learning Algorithm – můstek se učı́ umı́stěnı́ stanic naslouchánı́m na médiu (sledovánı́m zdrojových adres) | ||
| - | * rámce se směrujı́ dle cı́lové adresy | ||
| - | |||
| - | * vlastnosti: | ||
| - | * lze vytvořit sı́tě s cykly | ||
| - | * distribuovaný Spanning Tree Algorithm pro výpočet kostry | ||
| - | * nevhodné pro velké sı́tě | ||
| - | * přepı́nacı́ tabulky rostou s počtem stanic – pomalá konvergence | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== Zdroje ===== | ||
| - | |||
| - | * slidy pb156 | ||
