Csomagok dróton, üvegen, éterben. Szent István Gimnázium, Budapest Tudományos nap Papp Jenő 2014 április 4

Átírás

1 Csomagok dróton, üvegen, éterben Szent István Gimnázium, Budapest Tudományos nap Papp Jenő 2014 április 4

2 Az Internet, a legnagyobb csomagalapú hálózat

3 Az Internet, a legnagyobb csomagalapú hálózat

4 Csomag alapú átvitel

5 Mi az a jel? Távközlés=érzékeink meghosszabbítása (egyelőre fül, szem) A hang és a kép nehezen vihető át hangként és képként Absztrakció szükséges: az információt jelként szükséges átvinni

6 Milyen az ideális jelhordozó? Igazodnunk kell Teremtőnk szabályaihoz (=fizika) Gyors terjedésű Minél olcsóbb közegben terjedjen Minél kisebb energiával minél messzebb legyen átvihető Egyszerűen oda- és visszaalakítható Jól manipulálható és feldolgozható Az eddigi nyertes az elektromágneses hullám (fény, áram)

7 Az elektromágneses spektrum

8 Villamos jelek Villamos jel: elektromágneses hullámok pórázon vezetve Közel fénysebességű átvitel Átviteli közeg: fémek, egyéb villamos vezetőanyagok, csőtápvonal (nem olcsó) Elektromágnesesen zavarható (vezetők induktív/kapacitív jellege) Jól feldolgozható és manipulálható

9 Elektromágneses hullámok Rádió- és mikrohullámok, infravörös-, látható- és UV-fény, röntgensugarak Légüres térben km/s Rádió- és mikrohullámok a semmiben terjednek a legolcsóbb közeg A fény az optikai kábelekben (üveg) vezethető zavarvédetten Ha feldolgozni, manipulálni akarjuk, akkor többnyire villamossággá kell alakítani

10 Az információ logikai kiállítása (reprezentációja) Analóg: a jel valamilyen fizikai tulajdonsága közvetlenül hordozza az információt (pl. villamos feszültség amplitúdó) Digitális (számjegyes): a jel valamilyen kódolás közvetítésével hordozza az információt

11 Analóg jel példa: hang vill. feszültség megfeleltetés A levegőt közvetlenül a jellel rezgetjük

12 Az Internet, a legnagyobb csomagalapú hálózat

13 Kommunikáció zajos szobában Kétféle alapjelet alkalmazunk (Ti-Tá).Nem bitek ezek véletlenül????? Morse (festőművész) már 1791-ben kitalálta a biteket!

14 Digitális átvitel bináris megjelenítéssel Dec Bin Amit végül át kell vinni: Mostantól mindössze kétféle szimbólumot kell átvinnünk!!!

15 Technikai problémák Mintavételezés gyakorisága (alias jelek, Harry Nyquist-kritérium) MV gyorsasága: szukcesszív approximáció (szép kifejezés) Bitek átvitele valós fizikai közegen (mi lesz a négyszögjelből?) Kódolások, modulációk szükségesek Optikai átvitel

16 Mi a sávszélesség? Az átviteli közegre jellemző átviteli képesség Az a frekvenciaszélesség, amelyen a jel 3dB-nél kisebb csillapítást szenved Mértékegysége Hz (1/s) (NEM pedig bit/s!!!!)

17 Miért fontos a sávszélesség? Fourier-sor: periodikus függvények (jelek) szintézise sin és cos alapfüggvényekből (nem numerikus, hanem függvénysor) Az összegfüggvénnyel tetszőleges pontossággal közelíthetjük a célfüggvényt Spektrum: az összetevő függvények frekvenciatartománya Minél szögletesebb, dinamikusabb a jel, annál nagyobb a spektruma Minél nagyobb a spektrum, annál nagyobb sávszélesség szükséges az átvitelhez A gyakorlatban a meglevő közeghez kell igazítanunk a jelet (modulációt), és nem fordítva

18 A Fourier transzformáció négyszögjelre f(t) = sin(t) + sin(3t)/3 + sin(5t)/5 + sin(7t)/7 + sin(9t)/ sin(n t)/n

19 Multiplexing

20 Time Division Multiplexing ( TDM, Időosztásos MUX)

21 A csomagalapú hálózatok előnye

22 A csomagalapú hálózatok evolúciója X.25/LAPB (hőskor, zajos, analóg telefonvonalakon) Frame Relay Xerox XNS AppleTalk Banyan ViNes Novell IPX/SPX DecNet A győztes: TCP/IP

23 Kommunikáció Ethernet médián

24 Ethernet kapcsolóberendezések switch-ek

25 Mit csinál egy switch? MAC Address Port F.82A B A112.19D5 24

26 IP csomag Általában max 1500 bytes hosszú fejléccel együtt

27 IP csomag fejléc

28 IP Etherneten

29 IP összetettebb hálózatban

30 IPv4 címzés 32-bites cím, 232 Pontokkal elválasztott decimális számokként ábrázoljuk, 4 oktetként Egy IP hálózatban egyedi kell, hogy legyen

31 Címkiosztás egy egyszerű hálózatban A routerek nem tudnak egyes címeket nyilvántartani, mert túl sok Egy-egy összefüggő tartomány legyen egy IP hálózat Bevezetjük a hálózati maszk fogalmát

32 Alhálózati maszkok cím maszk cím: mask: Hálózat azonosító. H-on belüli hostok (címek)

33 A /24 címszalag IP cím Utsó oktet binárisan (host field) HÁLÓZATCÍM Host cím Host cím Host cím Host cím Host cím Host cím Host cím Funkció Kijárat a hálózatból (default GW) SUBNET BROADCAST CÍM

34 Mit csinál egy router? Network prefix Interface Next Hop /30 S /24 S /24 Eth0 - Network prefix Interface Next Hop /30 S /24 S /24 Eth0 -

35 A teszthálózat