DATOVÁ KOMUNIKACE

OSNOVA Úvod, základní pojmy, rozdělení. Technické prostředky poč. sítí, platformy LAN, Ethernet. Služby v sítích LAN. Novell Netware: charakteristika, NDS. Sítě s OS fy Microsoft. Normalizace sítí, síťový model ISO/OSI. Propojování LAN. Směrování paketů, routovací algoritmy. UNIX: charakteristika, souborový systém, příkazy. Rodina protokolů TCP/IP: historie, adresace, struktura, protokoly, služby. Síť Internet: historie, současnost a výhled, služby, DNS. Služba WWW: charakteristika, protokol http, URL, jazyk HTML, XML. Statické a dynamické www-stránky. CGI, skripty, jazyk Java, JavaScript, PHP, Perl. Vysokorychlostní sítě: charakteristika. Fast Ethernet, GigabitEthernet, FDDI, ATM, ... Bezdrátové sítě Sítě a telekomunikace (ISDN, ADSL, GPRS, …)

LITERATURA Pužmanová, R.: Moderní komunikační sítě od A do Z. Computer Press, Praha, 1998. Staudek, J.: Přenos dat a počítačové sítě. [Skriptum.] Brno, FEI VUT, 1994. Šmrha, P. - Rudolf, V.: Internetworking pomocí TCP/IP. České Budějovice, KOPP, 1995. Pužmanová, R. - Šmrha, P.: Propojování sítí s TCP/IP. KOPP České Budějovice, 1999. Jamsa, K. a kol.: Programování na Webu. Brno, UNIS publishing, 1996. Klaška, L.: Vaše sítě mohou být mnohem rychlejší. PC-DIR, Brno, 1991 http://www.fme.vutbr.cz/~jroupec/site/ http://www.fee.vutbr.cz/pub/doc/rfc/ http://www.fee.vutbr.cz/info/WWW/ http://archiv.czech.net/f_predn.htm

REŽIMY VYUŽÍVÁNÍ POČÍTAČŮ * dávkový režim * interaktivní režim centrální počítač terminál mainframe s terminálovou sítí sólo osobní mikropočítač počítačová síť

DATOVÁ KOMUNIKACE okruh Spoj (výměna informací mezi zdrojem a spotřebičem pomocí přenosové cesty) dvoubodový mnohobodový (např. sběrnice, nutné řízení přístupu účastníků k přenosové cestě) Přenosová cesta jednosměrná (kanál) obousměrná (okruh) dvoubodový spoj - jednosměrný A informační zdroj kanál od A k B B informační spotřebič okruh - obousměrný kanál od A k B A informační zdroj B informační spotřebič kanál od B k A

DATOVÁ KOMUNIKACE Datový přenos mezi dvěma body: Okruhy: simplexní (SX), jednosměrný provoz (plně) duplexní (full duplex, FDX) – obousměrný současný provoz poloviční duplex (half duplex, HDX) – obousměrný střídavý provoz Okruhy: pevné přepínané (komutované) analogové digitální drátové (metalické nebo optické) bezdrátové (elmag. vlny rádiové nebo optické) fyzické virtuální (virtual circuit, VC) – pevné (PVC), přepínané (SVC) Koncová a ukončující zařízení: koncové (datové) zařízení – DTE, data terminal equipment ukončující (datové) zařízení – DCE, data-circuit terminating equipment

DATOVÁ KOMUNIKACE Multiplexory: kmitočtové dělení (frequency division multiplex, FDM) časové dělení (time division multiplex, TDM)

DATOVÁ KOMUNIKACE zpráva (message) paket (packet) rámec (frame) statistické časové multiplexory (statistical TDM, STDM) dynamické přidělování časových rámců podle momentálních potřeb, vyrovnávací paměť pro přicházející data možná podpora dalších funkcí (diagnostika, inteligentní řízení toku dat) Propojovací zařízení: Pro libovolnou komunikující dvojici obvykle neexistuje samostatná přenosová cesta, spojení je nutné vytvořit – kanál nebo okruh přepojování okruhů prostorové časové přepojování paketů – původně přepojování zpráv zpráva (message) paket (packet) rámec (frame) buňka (cell)

SÉRIOVÝ A PARALELNÍ PŘENOS DAT Nejmenší informace, která může být přenášena, je 1 bit, v praxi se přenášejí datové entity o délce mnoha bitů paralelní: několik bitů současně (8, 16, ...) komunikační rozhraní s několika dráty (pro každý bit samostatná cesta) omezení vzdáleností (zpoždění kteréhokoliv bitu vede k nesrozumitelnosti přenášeného znaku) rychlý další problémy: ekonomika, přeslechy mezi bity atd. v počítačových sítích se nepoužívá Centronic, IRPR, IMS-2 (HP-IB), vnitřní sběrmice počítačů (ISA,PCI, ...)

SÉRIOVÝ A PARALELNÍ PŘENOS DAT přenos bit po bitu datové znaky nutno předem převést na posloupnost bitů a po příjmu opět složit doba na přenos jednoho bitu (bit time), nutná synchronizace přijímače a vysílače asynchronní data vysílána v nepravidelných intervalech domluva na přenosové rychlosti (obv. řada 50, 100, 150, 300, 600, 900, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, ... 155200 b/s) vysílač i přijímač nezávislé časování, bit/time dle nastavené rychlosti předp. se jistá nepřesnost hodin přijímače a vysílače -> nutnost samostatně vysílat krátké bitové posloupnosti (jediný znak, obv. 1B) každý znak obsahuje svoji synchronizaci rozběhové bity – start bity datové bity (+ event. paritní bit) závěrné bity – stop bity – minimální povinná doba klidu mezi dvěma znaky poměrně málo efektivní, vhodné pro malé objemy dat nebo principiálně pomalé přenosy

SÉRIOVÝ A PARALELNÍ PŘENOS DAT synchronní s daty se přenáší i hodinová frekvence (jednotné časování vysílače a přijímače), synchronizační signál se přenáší separátně nebo vhodně smíchán s datovým signálem, přijímač se během příjmu průběžně synchronizuje (podobně jako např. analogový TV přijímač), lze vysílat i dlouhé bloky dat ve formě souvislého toku bitů, je-li synchronizace přimíchána k datovému signálu, je každý blok předcházen synchronizačními bity, vyžaduje vyrovnávací paměť na obou stranách, použití pro vysoké přenosové rychlosti (Mb/s, Gb/s)

PŘENOSOVÁ A MODULAČNÍ RYCHLOST přenosová rychlost: datová rychlost, rychlost spoje množství informací (v bitech) přenesených za jednotku času jednotka bit/sekunda apod. (b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s) modulační rychlost: symbolová rychlost, baudová rychlost počet změn signálu za jednotku času (počet logických stavů signálu za sekundu) jednotka: 1 Bd (baud, dle Ing. Baudota, fr.) představuje frekvenci přenášeného signálu, je omezena šířkou pásma kanálu ITU - International Telecommunication Union Pokud hodnota stavu signálu odpovídá právě jednomu bitu, přenosová rychlost je rovna modulační rychlosti.Je výhodné, aby přenosová rychlost byla vyšší než modulační. Nejpoužívanější modemová doporučení: Dop. CCITT/ITU-T Modulační r. Přenosová rychlost V.22bis 600 Bd 2400 b/s V.32 2400 Bd 9600 b/s V.32bis 2400 Bd 14400 b/s V.34 2400-3200 Bd 28800 b/s (T - Telecom Standardization), před 1.3.1993 CCITT - Comité Consutatif Internationale de Telegraphie et Telephonie

KAPACITA PŘENOSOVÉHO KANÁLU šířka pásma (vlastnost přenosové cesty) - rozsah kmitočtů, které lze přenést bez rušení nebo ztrát signálu, určuje informační kapacitu kanálu. Nyguist dokázal, že spojitý signál, který neobsahuje složky s vyšším kmitočtem než W, lze plně charakterizovat 2W vzorky za sekundu (a z těchto vzorků jej plně zrekonstruovat). Naopak platí - spojitý signál s kmitočtovým spektrem omezeným frekvencí W neumožňuje přenést více než 2W údajů za sekundu. Pokud každý údaj nabývá V hodnot, pak přenosová rychlost C: vztah charakterizuje schopnost spojitého signálu přenášet informaci při dané šířce pásma lze vyšší přenosovou rychlost dosáhnout pouze zvýšením V, zvyšování je v praxi omezeno (zkreslení) [b/s, Hz]

KAPACITA PŘENOSOVÉHO KANÁLU šum - nedovolí přesně rekonstruovat tvar signálu, teoretický limit přenosové rychlosti (v praxi nedosahovaný) udává Shannonova věta (S/N je odstup signálu od šumu): Pokud přenosové médium poskytuje větší šířku pásma, než je potřebné, lze médium sdílet více kanály (multiplex). [b/s, Hz, –]

KÓDOVÁNÍ A MODULACE Přenos dat - využití fyzikálních pochodů, jejichž vlastností je pohyb v prostoru (vlnění - zvukové, světelné, elektrické, elektromagnetické - nebo mechanické přemísťování - listovní zásilky). Mezi vysílačem a přijímačem se pohybuje médium, do kterého vysílač zaznamenává své stavy - modulace (časová změna nějakého parametru - veličiny) Signál - fyzikální veličina, která nese informaci. analogový (spojitý) diskrétní (nespojitý) Neupravený datový signál je nevhodný k přenosu na větší vzdálenosti (obsahuje stejnosměrnou složku) Pro přenos se stejnosměrná složka odstraňuje kódováním. Přenos v základním pásmu (base band) - přenos kódovaného datového signálu. Přenos v přeloženém pásmu (broad band) - pro přenos použito kmitočtové pásmo, které neobsahuje základní harmonické přenášeného signálu - modulace (je-li nosným signálem harmonický signál, pak amplitudová AM, frekvenční FM, fázová PM) - potřebná šířka pásma je větší než šířka pásma přenášeného datového signálu (přenosová rychlost je nižší než vypočtená z Shannonovy věty)

KÓDOVÁNÍ A MODULACE bez kódování modemy modemy Ethernet Arcnet RZ - Return to Zero NRZ - Non Return to Zero

ŘÍZENÍ DATOVÉHO SPOJE synchronizace na úrovni rámců (framů) – rozpoznání začátku a konce organizace provozu na spoji dvou nebo více partnerů řízení toku rámců zabraňující zahlcení přijímače reakce na výskyt chyby (zjištěný) identifikace komunikujícícíh partnerů Uživatelům (sw) této komunikace jsou potom poskytovány služby různých druhů a typů: nespojovaná nepotvrzovaná služba vysílá se bez ohledu na výsledek zpracování rámců při příjmu pro úspěšné použití nutná nízká chybovost (např. LAN) vhodné i pro řízení v reálném čase (je-li preferováno zpoždění před spolehlivostí) nespojovaná potvrzovaná služba přijímací strana potvrzuje přijetí pokud nedojde potvrzení do jisté doby, vysílač pokus o vysílání opakuje spojovaná služba všechny vyslané rámce jsou přijaty právě jednou se zachováním pořadí před přenosem dat je fáze navázání spojení po ukončení přenosu dat je fáze zrušení spojení

DATOVÁ KOMUNIKACE Potvrzování: pozitivní potvrzování negativní potvrzování číslování paketů, skupinové potvrzování