ίκτυα - Internet Μάθηµα 6ο

Transcript

1 Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Αρχειονοµίας-Βιβλιοθηκονοµίας, Κέρκυρα ίκτυα - Internet Μάθηµα 6ο Τι είναι το ιαδίκτυο (Internet); 1. Πρώτη προσέγγιση («εσωτερικά»): Ποια είναι η οµή τουinternet; Υλικό (hardware), Λογισµικό (Software), Τρόποι Σύνδεσης (Tοπολογίες, µέσα µετάδοσης,δικ. συσκευές, ) Τεχνολογίες επικοινωνίας (πρωτόκολλα επικοινωνίας, τεχνικές µεταγωγής, ) 2. εύτερη προσέγγιση («εξωτερικά», απ τη σκοπιά του χρήστη): Ποιες είναι οι υπηρεσίες που παρέχει το Internet; Κατανεµηµένες Εφαρµογές (π.χ. Web, Ε-mail, ) Υπηρεσίες Client-Server Υπηρεσίες P2P

2 Α Προσέγγιση: οµή τουinternet Το Internet είναι ένα παγκόσµιο δίκτυο που διaσυνδέει εκατοµµύρια υπολογιστικές διατάξεις hosts, end systems, desktop PC, φορητούς υπολογιστές (επονοµαζόµενοι) Servers, PDA, κινητά τηλέφωνα, στις οποίες «εκτελούνται» δικτυακές εφαρµογές, web, , µέσω κατάλληλων επικοινωνιακών ζεύξεων Οπτική Ίνα, Χαλκός, Ραδιοκύµατα, Μικροκύµατα, ακολουθώντας ένα προκαθορισµένο σύνολο πρωτοκόλλων Μοντέλο TCP-IP Ορισµένα «κοµµάτια» του Internet

3 B Προσέγγιση: Περιγραφή Υπηρεσιών Το Internet επιτρέπει σε κατανεµηµένες εφαρµογές (distributed applications), οι οποίες εκτελούνται στους hosts, να ανταλλάσσουν δεδοµένα µεταξύ τους. Πλοήγηση στο Web, , αποµακρυσµένη σύνδεση, audio video streaming, Distributed games Ανταλλαγή Αρχείων P2P, Internet telephony, οµή τουinternet Ακραίο ίκτυο Εφαρµογές και hosts ίκτυο Κορµού ροµολογητές Προώθηση τµηµάτων πληροφορίας (Μεταγωγή «πακέτων») ίκτυο από ίκτυα Ιεραρχία ISP (Παροχείς Υπηρεσιών Internet) Πρόσβαση στο ίκτυο & Φυσικά Μέσα Μετάδοσης Πρόσβαση στο ίκτυο (π.χ. dial-up, DSL, ISDN, Πρόσβαση LAN,..) Φυσικά Μέσα Μετάδοσης ( p.x. Χαλκός, ίνα, ραδιοκύµατα, )

4 Το «ακραίο» ίκτυο (Network Edge): Εφαρµογές και Hosts Το «ακραίο» ίκτυο (Network Edge): Εφαρµογές και Hosts Οι υπολογιστικές διατάξεις στα «άκρα» του Internet ονοµάζονται και hosts επειδή «φιλοξενούν» (hosting), δηλ. εκτελούν δικτυακές εφαρµογές (π.χ. πρόγραµµα web server) Συνήθως διακρίνονται σε πελάτες (clients) και εξυπηρετητές (servers). Τυπικά, οι πελάτες είναι desktop PC, PDA κ.λ.π, ενώ οι εξυπηρετητές είναι «ισχυροί» υπολογιστές που παρέχουν υπηρεσίες όπως web hosting, κ.λ.π Αλλά και το δικτυακό λογισµικό συχνά διακρίνεται σε προγράµµατα-πελάτες (client program) και προγράµµαταδιακοµιστές (server programs) Αντιδιαστολή µε Peer to Peer (P2P)

5 To ίκτυο Κορµού (Network Core) Το ίκτυο Κορµού αποτελείται από δίκτυα πλήρως διασυνδεδεµένων δροµολογητών, (συνδέσεις σηµείο προς σηµείο -point to point). Βασικό ερώτηµα -1: πώς µεταφέρονται τα δεδοµένα µέσω του δικτύου; Μεταγωγή Κυκλώµατος Μεταγωγή Πακέτου Βασικό ερώτηµα -2: Σε ποιόν ανήκουν, και ποιος διαχειρίζεται το δίκτυο δροµολογητών που συνιστούν το ίκτυο Κορµού; Το Ιεραρχικό σύστηµα των Παρόχων Υπηρεσιών Internet (ISP) To ίκτυο Κορµού (Network Core)

6 Μεταγωγή Κυκλώµατος Dialing a phone number commences the creation of a circuit to the destination The node physically connected to the phone chooses the next node to connect to. (e.g. #8) Node acts as a link to the destination. Telephone Node #8 OUT Telephone Node #1 IN Data is transferred to and from end location. IN Hanging up phone causes a circuit disconnect and the resources are freed up. OUT Μεταγωγή Πακέτου

7 Μεταγωγή Κυκλώµατος vs Μεταγωγή Πακέτου Μεταγωγή Κυκλώµατος: εσµεύονται πόροι «απ άκρη σ άκρη» για µια κλήση (π.χ τηλεφωνικό σύστηµα), a priori Αποκλειστικοί (dedicated) πόροι = όχι κοινή χρήση Απαιτείται εγκατάσταση σύνδεσης Όλαταπακέταακολουθούντοίδιοδροµολόγιο Μεταγωγή Πακέτου: Οι χρήστες χρησιµοποιούν τους ίδιους πόρους του δικτύου. Ανταγωνισµός για τη δέσµευση των πόρων εν απαιτείται εγκατάσταση σύνδεσης Η ροή δεδοµένωνχωρίζεταισεπακέτα. Κάθε πακέτο µπορεί να ακολουθήσει διαφορετικό δροµολόγιο (αυτοδύναµο πακέτο) Μεταγωγή Κυκλώµατος: Πλεονεκτήµατα & Μειονεκτήµατα Πλεονεκτήµατα 1. Εγγυηµένο Εύρος Ζώνης Ιδανικό για υπηρεσίες πραγµατικού χρόνου (π.χ. video / audio streaming) 2. Τα πακέτα φθάνουν µε τη σωστή σειρά. Μειονεκτήµατα 1. Το εύρος µοιράζεται µεταξύ των χρηστών του δικτύου 2. Χαµένη χωρητικότητα, όταν οι hosts είναι «σιωπηλοί».

8 Μεταγωγή Πακέτου Πλεονεκτήµατα Καλύτερη χρήση της χωρητικότητας του µέσου µετάδοσης. Περισσότεροι χρήστες µπορούν να χρησιµοποιήσουν τους ίδιους πόρους. Κάθε πακέτο εξασφαλίζει µετάδοση µε ρυθµό µετάδοσης ίσο µε τον ρυθµό που υποστηρίζει το δίκτυο. Καλύτερη αξιοποίηση του υποδικτύου που παρεµβάλλεται. Στη µεταγωγή αυτοδύναµου πακέτου, τα πακέτα µπορούν να ακολουθούν διαφορετικά δροµολόγια (π.χ. λόγω υψηλού φόρτου) Σε περίπτωση εσφαλµένης σύνδεσης-µετάδοσης, αρκεί µόνον να επαναµεταδοθεί το πακέτο που έφθασε εσφαλµένα. Μεταγωγή Πακέτου: Μειονεκτήµατα Αν τα συνολικά πακέτα που κυκλοφορούν στο δίκτυο είναι περισσότερα από τη συνολική χωρητικότητα του δικτύου - συµφόρηση (congestion), τότε κάποια πακέτα πρέπει να αναµείνουν στην ουρά, προκειµένου να µεταδοθούν. Καθυστέρηση (queuing delays) Μη εγγυηµένη µετάδοση (εάν η ουρά γίνει πλήρης) Ακατάλληλο για εφαρµογές πραγµατικού χρόνου (π.χ. τηλεφωνία) Επιπλέον πολυπλοκότητα για τη: δροµολόγηση κάθε πακέτου, βάσει της διεύθυνσης IP του πακέτου συναρµολόγηση των πακέτων όταν φθάνουν στον παραλήπτη.

9 Πρόσβαση στο ίκτυο Πώς τα τερµατικά συστήµατα (hosts, end systems) συνδέονται στον δροµολογητή του «ακραίου» ικτύου; Αστική Πρόσβαση (Residential Access) Πρόσβαση από το σπίτι Εταιρική Πρόσβαση (Corporate Access) Πρόσβαση από το LAN της Επιχείρησης/Οργανισµού/Ιδρύµατος Κινητή Πρόσβαση (Mobile Access) Ασύρµατη Πρόσβαση από Φορητό υπολογιστή ή/και µέσω Κινητού Τηλεφώνου Αστική Πρόσβαση (Residential Access) Αποµακρυσµένη Τηλεφωνική Σύνδεση (Dial-Up), µέσω του Αναλογικού Τηλεφωνικού ικτύου (PSTN) Έως 56Kbps σύνδεση µε τον δροµολογητή του ISP ISDN: Ψηφιακό ίκτυοενοποιηµένων Υπηρεσιών (Intergrated Services Digital Network) Ρυθµοί Μετάδοσης 64 Kbps -128 Kbps (BRI) DSL: Ψηφιακή Γραµµή Συνδροµητή (Digital Subscriber Line) Έως 1 Mbps για τη σύνδεση Σπίτι -> ροµολογητής Έως 8 Mbps για τη σύνδεση ροµολογητής -> Σπίτι

10 Αστική Πρόσβαση: Dial-Up µέσω PSTN Central Office Modem Circuit Switch ISP POP Modem Pool Internet Backbone Router Αστική Πρόσβαση: Dial-Up µέσω PSTN

11 ISDN: Ψηφιακό ίκτυο Ενοποιηµένων Υπηρεσιών Λέγεται integrated λόγω της ικανότητας ενσωµάτωσης φωνής και δεδοµένων (και πιθανότατα και άλλων εφαρµογών) Πολυπλεξία TDM: Κανάλια B χωρητικότητας 64Κbps έκαστο Βασικός Ρυθµός (BRI Basic Rate): 2xB = 128Kbps Πρωτεύων Ρυθµός (PRI Primary Rate):23 64Kbps 1.5Mbps Θεωρείται πλέον παρωχηµένο, κυρίως λόγω της έλευσης του DSL!! DSL: Ψηφιακή Γραµµή Συνδροµητή (Digital Subscriber Line) Χρήση απλού τηλεφωνικού καλωδίου (χαλκός, CAT3) Έως 1 Mbps για τη σύνδεση Σπίτι -> ροµολογητής Στην πράξη: έως 512 Kbps Έως 8 Mbps για τη σύνδεση ροµολογητής -> Σπίτι Στην πράξη: έως 2Mbps Πολυπλεξία FDM: 50 khz - 1 MHz για «κατέβασµα» (downloading) 4 khz - 50 khz for «ανέβασµα (uploading) 0 khz - 4 khz για κανονικές τηλεφωνικές κλήσεις Αξιοποίηση και του 1 MHz εύρους ζώνης των τηλ. καλωδίων.

12 Typical ADSL equipment configuration (Tanenbaum -Figure 2-29) Ενδεικτικά Τιµολόγια DSL (Μάιος 2004) Μηνιαία Συνδροµή, Απεριόριστη Πρόσβαση

13 Κινητή Πρόσβαση (Mobile Access) Aσύρµατη Πρόσβαση (Wireless Access) Ασύρµατη Πρόσβαση στο router µέσω Bluetooth - IEEE ή Wi-Fi (Wireless Fidelity) - IEEE Ασύρµατη Πρόσβαση από το Κινητό ή Φορητό µέσω GSM/GPRS & WAP (Κινητό) µέσω GSM/GPRS (Φορητός-notebook) Μέσω των τεχνολογιών 3ης Γενιάς (3G ή αλλιώς UMTS Universal Mobile Telecommunications System) Εταιρική Πρόσβαση (Corporate Access) Κάθε τερµατικό σύστηµα (end system) στο LAN (π.χ Ethernet) συνδέεται στον δροµολογητή του LAN και από εκεί στον δροµολογητή του ISP µέσω: Απλής σύνδεσης ISDN (128 Kbps), DSL, ή Πρόσβασης µε Μισθωµένη Γραµµή (Leased Line) Αµερική: Γραµµές T1 (1.544 Mbps) T4 ( Mbps) Ευρώπη: Γραµµές Ε1 (2048 Mbps) E5 ( Mbps) Οπτική Ίνα (1-10 Gbps), ή ορυφορικής Πρόσβασης,

14 ίκτυα Κορµού και ISPs Internet: ιαδίκτυο ίκτυο Από ίκτυα Η Ιεραρχική οµή του Internet ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα Στο Κέντρο (Κορυφή) της Ιεραρχίας τα λεγόµενα ίκτυα Κορµού του Internet (ISP Επιπέδου 1 ISP Tier 1) π.χ. UUnet, DANTE, Sprint, EUROPAnet, Έχουν συνήθως ηπειρωτική εµβέλεια Πάρα πολύ υψηλοί ρυθµοί µετάδοσης (622+ Mbps συνδέσεις) Αποτελούν ISP για δίκτυα κατωτέρων επιπέδων (επί πληρωµή) Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP

15 ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα ISP Tier-2: Μικρότερης Εµβέλειας (π.χ εθνική- national) Συνδέονται µε έναν ή περισσότερους ISP Tier-1, καθώς και µε άλλους ISP Tier-2 Tier-2 ISP pays tier-1 ISP for connectivity to rest of Internet tier-2 ISP is customer of tier-1 provider Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISPs also peer privately with each other, interconnect at NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP ιαδίκτυο: ίκτυο από ίκτυα Tier-3 ISP (Τοπικοί Παροχείς) Το πιο «κοντινό» σηµείο πρόσβασης στα τερµατικά συστήµατα Local and tier- 3 ISPs are customers of higher tier ISPs connecting them to rest of Internet local ISP local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier 1 ISP local ISP Tier-2 ISP NAP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier-2 ISP local ISP

16 Case Study: Το Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Case Study: Σύνδεση του Παν. Θεσσαλίας µε το Internet

17 Ε ΕΤ Case: Το ίκτυο Κορµού της Fοrthnet

18 Case: Το ίκτυο Κορµού της Otenet To ίκτυο Κορµού UUNet (Η.Π.Α) (tier-1)

19 Σύνδεση UUNET µε άλλα ίκτυα Κορµού (tier-1) UUNET Europe