معرفی شبکه های کامپیوتری

معرفی شبکه های کامپیوتری

اسلاید 1: شبکه هاي کامپيوتريزمستان 90به نام خدا1

اسلاید 2: منابعMain Book (Required): Data and Computer Communications William Stallings 8th Edition Pearson-Prentice Hall OthersCommunication Networks, Leon GarciaPapersSlidesCourse Materials & Resources are available at:http://ceit.aut.ac.ir/~sharifi/Courses/Network/2

اسلاید 3: Scoring policyFinal35~ 40%Midterm25~30%Assignments-30~30%Most of the assignments should be hand in in a handwritten format.All the assignments will be available on the course materials link after the class announcement.!!Plagiarism would be punished seriously.Presentation-10~10%Quizup to 10%Class Activityup to 15%Total Score is beyond 100%, Try to get as much as you can.There is exceptional chance for you to get high score, do not turn you back to this great opportunity.3

اسلاید 4: Syllabus Ch1- IntroductionCh2- Protocol Architecture Ch3- Data TransmissionCh6- Digital Data Communication Tech.sCh7- Data Link Control ProtocolsCh8- MultiplexingCh10- SwitchingCh11- ATMCh12- RoutingCh13- Congestion ControlCh18- IPCh19- QoSCh20- TCP & UDPCh21- Network Security4

اسلاید 5: معماري و سرويس‌هاي شبکه فصل 1- شبکه‌هاي ارتباطي و سرويس‌ها5

اسلاید 6: E-mailE-mail serverExchange of text messages via serversسرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي يک سرويس ارتباطي امکان تبادل اطلاعات بين کاربران در نقاط مختلف را فراهم مي‌آورد.سرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي همه جا هستند.6

اسلاید 7: سرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي يک سرويس ارتباطي امکان تبادل اطلاعات بين کاربران در نقاط مختلف را فراهم مي‌آورد.سرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي همه جا هستند.Web BrowsingWeb serverRetrieval of information from web servers7

اسلاید 8: Instant MessagingDirect exchange of text messagesسرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي يک سرويس ارتباطي امکان تبادل اطلاعات بين کاربران در نقاط مختلف را فراهم مي‌آورد.سرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي همه جا هستند.8

اسلاید 9: TelephoneReal-time bidirectional voice exchangeسرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي يک سرويس ارتباطي امکان تبادل اطلاعات بين کاربران در نقاط مختلف را فراهم مي‌آورد.سرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي همه جا هستند.9

اسلاید 10: Cell phoneReal-time voice exchange with mobile usersسرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي يک سرويس ارتباطي امکان تبادل اطلاعات بين کاربران در نقاط مختلف را فراهم مي‌آورد.سرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي همه جا هستند.10

اسلاید 11: Short Message ServiceFast delivery of short text messagesسرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي يک سرويس ارتباطي امکان تبادل اطلاعات بين کاربران در نقاط مختلف را فراهم مي‌آورد.سرويس‌ها و کاربردهاي ارتباطي همه جا هستند.11

اسلاید 12: مثال‌هاي ديگر:کاربردهاي نظير به نظير(P2P)Napster, Gnutella و تبادل فايل Kazaaبازي هاي شبکه ايخريد on-lineپيغام هاي متني در PDA ها، SMS درتلفن هاي سلوليانتقال صوت بر روي اينترنت12

اسلاید 13: سرويس‌ها و کاربردهاسرويس: توانايي پايه انتقال اطلاعاتاينترنت بلاک هاي داده را منتقل مي کند.انتقال مطمئن جريان بايت ها توسط اينترنتانتقال بلادرنگ سيگنال صوتکاربردها بر روي سرويس ها پياده مي شوند.E-mail و web بر روي انتقال مطمئن داده ها کار مي کنند.مودم و فاکس بر روي سرويس تلفن کار مي کنند.کاربردهاي جديد، بر روي شبکه هاي ترکيبي عمل مي کنند.SMS بر روي سرويس مطمئن جريان داده اينترنت و سرويس پيغام هاي متني تلفن سلولي عمل مي کند.13

اسلاید 14: شبکه ارتباطي چيست؟تجهيزات( سخت افزار و نرم افزار) و امکاناتي که سرويس پايه ارتباطي را فراهم مي آورند.به طور مجازي از ديد کاربر مخفي هستند و عموماً با يک ابر نشان داده مي شوند.CommunicationNetworkتجهيزاتمسيرياب ها ، سرورها، سوئيچ ها ، مالتي پلکسر ها، هاب ها ، مودم ها و ...امکاناتسيم هاي مسي، کابل هاي هم محور و فيبرهاي نوريDucts, conduits ، telephone poles ، ….شبکه هاي ارتباطي چگونه طراحي مي شوند و کار مي کنند؟14

اسلاید 15: معماري شبکه ارتباطيمعماري شبکه: طرحي که مشخص مي کند شبکه چطور ساخته مي شود و عمل مي کند.معماري از سرويس هاي شبکه مشتق مي شود.فرآيند کلي ارتباط پيچيده است.معماري شبکه فرآيند ارتباط را به زمينه هاي عملکردي مجزا، به نام لايه مي شکند.در ادامه ابتدا سير تکاملي معماري سه شبکه را دنبال مي کنيم:تلگرافتلفنشبکه هاي کامپيوتري15

اسلاید 16: سيرتکاملي معماري شبکهTelegraphnetworksTelephonenetworksInternet, Optical& Wireless networksInformation transferper secondNext Generation Internet?16

اسلاید 17: سيرتکاملي معماري شبکهشبکه تلگرافسوئيچينگ پيغام و ارسال ديجيتالشبکه تلفنسوئيچينگ مداريارسال آنالوگ----> ارسال ديجيتالارتباطات موبايلاينترنتسوئيچينگ بسته و کاربردهاي کامپيوترياينترنت نسل آيندهشبکه سوئيچينگ بسته چند سرويسي17

اسلاید 18: شبکه تلگراف و سوئيچينگ پيغام فصل 1- شبکه‌هاي ارتباطي و سرويس‌ها18

اسلاید 19: تلگراف و ارتباطات راه دورروشي براي ارتباط راه دورپيک يا قاصد: انتقال فيزيکي پيغامکبوتر هاي قاصد، اسب ها و FedExتلگراف: پيغام به کمک سيگنال بر روي شبکه منتقل مي شود.طبل، چراغ،آينه، دود، پرچمالکتريسته و نورتلگراف پيغام ها را سريع تر منتقل مي کند.19

اسلاید 20: تلگراف ديداري يا نوريClaude Chappe تلگراف نوري را در سال 1790 اختراع نمود.سمافور، شخصي را با دستان باز و پرچمي در هر دست شبيه سازي مي کند.ترکيب زواياي مختلف بازو و دستان سيگنال هاي ممکن بسياري ايجاد مي کند.کد براي بازگشايي پيغام مخفي نگه داشته مي شود.سيگنال ها مي توانند km 800 را در 3 دقيقه طي کنند.20

اسلاید 21: سوئيچينگ پيغامگره هاي شبکه در نقاطي که تعداد زيادي خط تلگراف نوري به هم مي رسيدند ايجاد مي شدند.عمل Store-and-Forwardپيغام هايي که به هر خط مي رسند، رمزگشايي مي شوند.گام بعدي در مسير بر اساس آدرس مقصد شناسايي مي شود.هر پيغام با دست به خط بعدي منتقل مي شود و در آنجا نگهداري مي شود تا زماني که اپراتور براي ارسال بعدي آماده باشد.NorthlineSouthlineWestlineEastlineNetworkNode21

اسلاید 22: تلگراف الکتريکيWilliam Sturgeon Electro-magnet )1825(جريان الکتريکي در يک سيم که به دور آهن پيچيده شده باشد، نيروي مغناطيسي ايجاد مي کند.Joseph Henry )1830(جريان برروي يک سيم يک مايلي براي به صدا در آوردن يک زنگSamuel Morse )1835(پالس هاي جريان، الکترومغناطيس را قطع و وصل مي کند تا نقطه ها و خط ها ايجاد شوند.خط تلگراف آزمايشي بيش از 40 مايل )1840( سيگنال ها با سرعت نور منتقل مي شوند!!!تقريباً meters/second 108 2 در کابل22

اسلاید 23: کد مورس داده ها را به دنباله اي از نقطه ها و خط ها تبديل مي کند.از سيستم انتقال براي حمل نقطه ها و خط ها استفاده مي شود.ارتباطات ديجيتال23

اسلاید 24: SwitchesMessageDestinationSourceMessageMessageMessageشبکه تلگراف الکتريکي توسعه داده شد.سوئيچينگ پيغام و عمليات Store-and-Forwardعمليات اصلي: آدرس دهي، مسيريابي، جلورانيشبکه هاي تلگراف نوري ناپديد شد.شبکه تلگراف الکتريکي24

اسلاید 25: بر 25-30 کلمه در دقيقه عمل مي کند.اما يک سيم مي تواند بيش از اين مقدار کلمه در دقيقه حمل نمايد.مالتي پلکسر Baudot : 4 سيگنال را در يک سيم ترکيب مي کند.کد Binary block ( از اجداد کد اسکي)يک کاراکتر در 5 بيت نمايش داده مي شود.مالتي پلکسينگ تقسيم زماني(TDM) کدهاي باينري براي کاراکترها ، به دنبال هم قرار مي گيرند.فريم بندي براي بازيابي کاراکترها از دنباله دودويي در سيگنال مالتي پلکس شده، لازم است.صفحه کليد کاراکترها را به بيت تبديل مي کند.مالتي پلکسرِ تلگراف Baudot25

اسلاید 26: مالتي پلکسر تلگراف Baudot…A2D1C1B1A1PaperTapePrinterPaperTapePrinterPaperTapePrinterPaperTapePrinterBaudotDemultiplexerKeyboard… A3 A2 A1…B2B1…C2C1… D3 D2 D1BaudotMultiplexer5 bits / character26

اسلاید 27: عناصر معماري شبکه تلگرافارسال ديجيتالپيغام هاي متني تبديل به سمبل مي شوند.( نقطه و خط ، صفر و يک)سيستم ارسال به گونه اي طراحي شده است که سمبل ها را حمل نمايد.مالتي پلکسينگفريم بندي براي بازيابي کاراکتر هاي متني لازم است.سوئيچينگ پيغامپيغام شامل آدرس مبدأ و مقصد است.Store-and-Forward : پيغام ها گام به گام بر روي شبکه ارسال مي شوند.مسيريابي بر اساس آدرس مقصد انجام مي شود.27

اسلاید 28: شبکه تلفن و سوئيچينگ مداري فصل 1- شبکه‌هاي ارتباطي و سرويس‌ها28

اسلاید 29: تلفن بِلAlexander Graham Bell (1875) بر روي تلگراف هاي هارمونيک براي مالتي پلکسينگ سيگنال ها کار مي کرد.سيگنال هاي صوت مي توانند مستقيماً ارسال شوند.ميکروفن تغييرات فشار صوت ( صدا) را به سيگنال مشابه الکتريکي تبديل مي کند.پخش کننده هاي صوت سيگنال الکتريکي را به سيگنال صوت تبديل مي کنند.امتياز تلفن در سال 1876 ثبت شد.شرکت تلفن بل در سال 1877 تأسيس شد.Signal for “ae” as in catMicrophoneLoudspeakeranalogelectricalsignalsoundsound29

اسلاید 30: طرح اوليه تلفن بِل30

اسلاید 31: سيگنالينگسيگنالينگ براي برقراري تماس لازم است.فلاش هاي نوري و دستگاه هاي زنگ دار براي اعلام برقراري تماس به طرف مقابل ارسال اطلاعات طرف تماس به اپراتور براي برقراري تماسSignaling + voice signal transfer31

اسلاید 32: مسأله N2 براي اينکه N کاربر به طور کامل، مستقيم به هم متصل باشند:احتياج به N(N – 1)/2 ارتباط است.احتياج به فضاي زيادي براي کابل است.اين مسأله غيرکارا و پر هزينه است زيرا ارتباط ها هميشه برقرار نيست.N = 1000N(N – 1)/2 = 4995001234N. . .32

اسلاید 33: ازدحام تيرهاي تلفن33

اسلاید 34: سوئيچينگ مداريصفحه سوئيچ Patchcord در سال 1877 اختراع شد. اپراتورها، کاربران را بر حسب نياز به هم متصل مي کردند.ايجاد مدار، براي اجازه به جريان الکتريکي که از inlet به outlet جريان يابد.تنها N ارتباط با اداره مرکزي برقرار مي شود. 123N – 1N34

اسلاید 35: سوئيچينگ دستي35

اسلاید 36: سوئيچ Strowgerاپراتورهاي انساني هوشمند و انعطاف پذير هستند.اما گران هستند و هميشه با دقت عمل نمي کنند.Strowger در سال 1888 سوئيچ خودکار را اختراع کرد.هر پالس، جريان wiper را يک موقعيت بالا مي برد.شماره گيري کاربر برقراري ارتباط را کنترل مي کند.سيستم شماره گيري تلفن دهدهيساختار سلسله مراتبي شبکه مسيريابي را ساده مي کند.کد منطقه ،exchanege(CO) ، شماره جايگاه...0909...0909...1st digit2nd digit. . .36

اسلاید 37: سوئيچ Strowger37

اسلاید 38: مشترکين تلفن به ادارات مرکزي (CO) متصل مي شوند.سوئيچ هاي Tandem & Toll CO ها را به هم متصل مي کند.ساختار سلسله مراتبي شبکهTandemCOTollCOCOCOCOTandemCO = central office38

اسلاید 39: Network selects route;Sets up connection; Called party alertedTelephonenetworkPick up phoneDial tone.Dial numberExchange voice signals1.2.3.4.5.TelephonenetworkTelephonenetworkTelephonenetworkTelephonenetworkTelephonenetworkHang up.6.Connection set upInformation transferConnection releaseسه مرحله ارتباط39

اسلاید 40: کنترل ارتباطات توسط کامپيوتريک کامپيوتر ارتباطات را در سوئيچ تلفن کنترل مي کند.کامپيوترها پيغام هاي سيگنالينگ با هم مبادله مي کنند براي:هماهنگي برقراري ارتباطات تلفنيپياده سازي سرويس هاي جديد مانند Caller ID و voice mail و...ايجاد امکان تحرک و roaming در شبکه هاي سلوليهوشمندي داخل شبکه است.شبکه سيگنالينگِ مجزا لازم است.SignalingComputerSwitch connectsInlets to Outlets. . .. . .Voice40

اسلاید 41: ديجيتالي شدن شبکه تلفنسيگنال صوت به کمک مدولاسيون کد پالس (PCM) ديجيتال مي شود.Voice gives 8 bits/sample x 8000 samples/sec = 64x103 bps مالتي پلکسينگ تقسيک زماني(TDM) براي صوت ديجيتالT-1 multiplexing (1961): 24 voice signals = 1.544x106 bpsسوئيچينگ ديجيتال (1980)سوئيچ کردن سيگنال هاي TDM بدون تبديل آن ها به فرم آنالوگشبکه ديجيتال تلفن سلولي (1990)ارسال ديجيتال نوري(1990)One OC-192 optical signal = 10x109 bpsOne optical fiber carries 160 OC-192 signals = 1.6x1012 bps!ارسال ، سوئيچينگ ، کنترل ديجيتال41

اسلاید 42: سير تکامل ارسال ديجيتالMorseT-1 CarrierSONETOpticalCarrierInformation transferper secondWavelengthDivisionMultiplexing?Baudot42

اسلاید 43: عناصر معماري شبکه تلفنارسال و سوئيچينگ ديجيتالصوت ديجيتال ، مالتي پلکسينگ زمانيسوئيچينگ مداريسيگنال هاي کاربر براي برقراري تماس و قطع آنمسير در حين برقراري ارتباط انتخاب مي شود.ارتباط انتها به انتها بر روي شبکهسيگنالينگ، برقراري ارتباط ها را هماهنگ مي کند.شبکه سلسله مراتبيسيستم شماره دهدهيساختار سلسله مراتبي، مسيريابي ساده شده، گسترش پذيريشبکه سيگنالينگهوشمندي داخل شبکه43

اسلاید 44: شبکه کامپيوتري و سوئيچينگ بسته فصل 1- شبکه‌هاي ارتباطي و سرويس‌ها44

اسلاید 45: تعريف شبکه هاي کامپيوتريمجموعه اي از کامپيوترهايي که مستقل از هم عمل مي کنند و براي دادن يک سرويس (مثل انتقال فايل، صوت، تصوير و ...) از طريق شبکه ي ارتباطي به هم متصل اند.45

اسلاید 46: سير تکاملي شبکه هاي کامپيوتري1950: تکنولوژي تلگراف در کامپيوتر ها پذيرفته شد.1960 : ترمينال هاي ساده( بدن پردازنده) به کامپيوتر هاي به اشتراک گذاشته شده دسترسي يافتند.سيستم رزرو خطوط هوايي SABRE 1970 :کامپيوترها مستقيماً به يکديگر متصل شدند.شبکه سوئيچينگ بسته ARPANETپروتکل اينترنت TCP/IPشبکه محلي اترنت1980 و 1990 : کاربردهاي جديد ، رشد اينترنت تجاري شدن اينترنتE-mail, file transfer, web, P2P و ...ترافيک اينترنت، ترافيک صوت را عبور مي دهد.46

اسلاید 47: پروتکل چيست؟يک قرار داد است بين چند طرف براي انجام کاريخصوصيات پروتکلمراحل پروتکل بايد دقيقا تعريف شده باشدهر کس وظايف خود را بداند و انجام دهدشرايط مختلف بايد کاملا مشخص باشد و اينکه به ازاي هر شرايط چه کاري را انجام دهند.ابهام در اينکه چکاري بايد انجام گيرد نبايد وجود داشته باشد.47

اسلاید 48: پروتکل ارتباطي چيست؟ارتباط بين کامپيوتر ها احتياج به قوانين مشخص و بدون ابهام دارد.يک پروتکل مجموعه اي از قوانين است که مشخص مي کند دو يا چند موجوديت چگونه با هم ارتباط برقرار کنند.Internet Protocol (IP)Transmission Control Protocol (TCP)HyperText Transfer Protocol (HTTP)Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)48

اسلاید 49: يک پروتکل آشنا“Do you have a first name or street?”Caller“What name?”“Simpson”Caller repliesSystem replies with numberSystem repliesSystem repliesSystem repliesOperator replies“Thank you, please hold”“Evergreen Terrace”Caller replies“Springfield”Dials 411“What city”?Caller repliesOperator repliesCaller waits“Thank you, please hold”Caller waitsCaller dials49

اسلاید 50: مشخصات پروتکل ارتباطات کامپيوتريتاخير(delay)اطمينان به ارتباط(Reliability)دقت(accuracy )نوع و حجمهزينه و مناسب بودن پروتکل فراهم شده براي ارتباط(cost and convenience)50

اسلاید 51: توپولوژیبه معنی هندسه ی سیستم استتوپولوژی فیزیکی شبکهچگونگی اتصال فیزیکی ایستگاه ها به یکدیگر توسط رسانه انتقال یا کانال را گویند.انواع توپولوژی فیزیکی شبکهBusMeshRingStarTreeHybrid51

اسلاید 52: Bus Topology52پیاده سازی سختعدم گسترش پذیریقطع شدناگر روی خط انتقال خرابی رخ دهد شبکه به دو قسمت تقسیم می شود.خطا یابی و رفع اشکال مشکلاز لحاط اقتصادی به صرفه است.

اسلاید 53: Mesh Topology53عدم وجود ترافیک بالا در شبکهقابلیت اطمینان بالاسرعت انتقال داده بالامشکل گسترش پذیریاحتياج به N(N – 1)/2 ارتباط است.احتياج به فضاي زيادي براي کابل است.اين مسأله غيرکارا و پر هزينه است زيرا ارتباط ها هميشه برقرار نيست.

اسلاید 54: Ring Topology54حلقه دارای جهت استتعداد سیم لازم Nهمزمانی ارسال پیام ها امکان پذیر استتصادم وجود نداردتضعیف نداریمتاخیر نسبت به Bus بیشتر استبا قطع یک اتصال، ارتباط کل شبکه قطع می شود.

اسلاید 55: Star Topology55اگر یکی از خطوط قطع شود فقط ارتباط همان گره قطع می شوداگر سویچ خراب شود کل شبکه از کار می افتد. ((single point of failureنیاز به N تا خط + یک سویچ داریم

اسلاید 56: شبکه هاي با توپولوژي درختيشبکه هاي ملي و بين المللي ترمينال-محورمسيريابي بسيار ساده است ( از/به ماشين)هر شبکه يک کاربرد خاص را پشتيباني مي کند.New York CitySan FranciscoChicagoAtlanta.........TT...T56

اسلاید 57: Hybrid Topology57

اسلاید 58: خطوط ارتباطي اختصاصي گران هستند.ترمينال ها به طور پراکنده پيغام ايجاد مي کنند.فريم ها، پيغام ها را به ترمينال ها حمل مي کنند.آدرس در هدر فريم، ترمينال را مشخص مي کند.کنترل دسترسي به رسانه براي به اشتراک گذاري يک خط مطرح شد.مانند پروتکل سرکشي براي خطوط(Polling) کنترل دسترسي به رسانهHost computerTerminalTerminal. . .TerminalTerminals at different locations in a cityMust avoid collisions on inbound linePolling frames & output framesinput frames58

اسلاید 59: مالتي پلکسينگ آماريمالتي پلکسر هاي آماري اجازه مي دهند فريم ها که شامل پيغام از/به چندين ترمينال است حمل شوند.فريم ها در مالتي پلکسر بافر مي شوند تا زماني که خط آماده باشد.(Store-and-forward)آدرس درون هدر فريم، ترمينال را مشخص مي سازد.هدر شامل اطلاعات کنترلي ديگري نيز مي شود.CRC Information HeaderHeader Information CRCHost computerTerminalTerminal. . .TerminalMultiplexerFrame59

اسلاید 60: پروتکل کنترل خطاخطوط ارتباطي مي توانند باعث خطا شوند.کد هاي بررسي خطا در فريم ها استفاده مي شود.کد Cyclic Redundancy Check (CRC) بر اساس هدر فريم واطلاعات payload محاسبه و اضافه مي شود.علاوه بر اين، هدر اطلاعات کنترلي ACK/NAK را هم حمل مي کند.چنانچه خطايي تشخيص داده شود، درخواست ارسال مجدد مي شود.Header Information CRCCRC Information HeaderTerminal60

اسلاید 61: شبکه هاي کامپيوتر به کامپيوتربا توجه به اينکه هزينه پردازش کاهش يافت، شبکه هاي ترمينال – محور بسيار غير منعطف و پر هزينه به نظر آمدند.نياز به ايجاد شبکه هاي کامپيوتري منعطفاتصال کامپيوتر ها برحسب نياز صورت مي گيرد.پشتيباني از بسياري از کاربردهامثال هاي کاربرديانتقال فايل بين کامپيوتر هاي دلخواهاجراي برنامه روي کامپيوتر ديگرعمليات چند ريزپردازنده اي بر روي چندين کامپيوتر61

اسلاید 62: سوئيچينگ بستهشبکه بايد از چندين کاربرد پشتيباني نمايد.پيغام ها با سايزهاي مختلف را حمل نمايد.براي کاربردهاي تعاملي تأخيري کمي ايجاد نمايد.اما در روش Store-and-Forward پيغام هاي طولاني تأخير زيادي براي پيغام هاي تعاملي ايجاد مي کنند.تعريف سوئيچينگ بستهشبکه بسته ها را با روش store-and-Forward انتقال مي دهد.بسته ها بيشترين طول را خواهند داشت.شکستن پيغام هاي بزرگ به چندين بستهARPANET باعث طرح ايده هاي نو شد.62

اسلاید 63: سوئيچينگ بسته ARPANETPacket SwitchPacket SwitchPacket SwitchPacket SwitchPacket SwitchMessagePacket 1Packet 2Packet 1Packet 1Packet 2Messageماشين پيغام توليد مي کند.سوئيچ بسته، در مبدآ پيغام را به بسته ها تقسيم مي کند.بسته ها به طور مستقل بر روي شبکه ارسال مي شوند.سوئيچ بسته در مقصد پيغام را منتقل مي کند.سوئيچ بسته در مقصد دو بار پيغام را بازسازي مي کند.63

اسلاید 64: مسيريابي ARPANETPacket SwitchPacket SwitchPacket SwitchPacket SwitchPacket Switchهدر بسته شامل آدرس مبدأ و مقصد است.سوئيچ هاي بسته جدولي براي گام بعدي بر حسب آدرس مقصد دارند.احتياج به برقراري ارتباط پيش از ارسال بسته ها نيست.جدول هاي مسيريابي توسط سوئيچ بسته ها به صورت توزيع شده، محاسبه مي شوند.PacketHdrDest: Next Hop:xyz abcwvr edfمسيريابي در شبکه هاي مش مسأله مهمي است.64

اسلاید 65: ديگر پروتکل هاي ARPANETPacket SwitchPacket SwitchPacket SwitchPacket SwitchPacket Switchکنترل ازدحام بين سوئيچ بسته مبدأ و مقصد تعداد بسته هاي عبوري را محدود مي کند.کنترل خطا بين سوئيچ هاي بسته مجاورکنترل جريان بين ماشين ها، مانع از سرريز شدن بافر آن ها مي شود.Error ControlCongestion ControlFlow Control65

اسلاید 66: کاربردهاي ARPANETARPANET کاربردهاي جديدي معرفي کرد.Email, remote login, file transfer و ...هوشمندي در لبه شبکهUCLARANDTINKERUSCNBSUCSBHARVSCDBBNSTANAMESAMESMcCLELLANUTAHBOULDERGWCCASECARNMITREETACMITILLLINCRADC66

اسلاید 67: شبکه محلي اترنتدر سال 1980 ، Workstation هاي قوي در دسترس قرار گرفتند.نياز به شبکه هاي کم هزينه با سرعت بالابراي اتصال workstation هاي محليدسترسي به منابع اشتراکي محلي( چاپگرها ، منابع ذخيره سازي و سرور ها)ارتباطات با هزينه پايين ، سرعت بالا و خطاي کم با کمک کابل هاي هم محور ممکن است.اترنت استانداردي براي ارتباطات سرعت بالاي با سيم براي شبکه هاي کامپيوتري است.67

اسلاید 68: کنترل دسترسي به رسانه اترنتکارت واسط شبکه (NIC) ، workstation ها را به LAN متصل مي کند.هر NIC يک آدرس جهاني يکتا دارد.فريم ها روي کابل هم محور پخش مي شوند.NIC ها براي دريافت فريم هاي با آدرسشان به رسانه گوش مي کنند.NIC هاي ارسال کننده براي کشف تصادم با ماشين هاي ديگر به رسانه گوش مي کنند و ارسال مجدد را برنامه ريزي مي کنند.Transceivers68

اسلاید 69: اينترنتانواع مختلفي شبکه براي انتقال داده بين کامپيوتر ها توسعه داده شده است.علاوه بر اين ARPA سوئيچينگ بسته با استفاده از ماهواره و شبکه هاي راديوي بسته را نيز انجام مي دهد.هر شبکه پروتکل هاي خود را دارد و احتمالاً بر اساس تکنولوژي هاي مختلف پياده سازي شده است.پروتکل هاي بين شبکه اي براي ايجاد امکان برقراري ارتباط بين کامپيوتر هاي متصل به شبکه هاي مختلف لازم است.اينترنت شبکه اي از شبکه ها است.69

اسلاید 70: Internet Protocol (IP)مسيرياب ها (دروازه ها) شبکه هاي مختلف رابه هم متصل مي کنند.کامپيوتر ها بسته هاي IP توليد مي کنند و بر روي شبکه اي که به آن متصل هستند ارسال مي کنند.مسيرياب ها بسته هاي IP را بر روي شبکه ها ارسال مي کنند.سرويس انتقال داده Best-effort بدون ارسال مجددNet 1Net 2Router70

اسلاید 71: آدرس دهي و مسيريابيآدرس هاي سلسله مراتبي : Net ID + Host IDبسته هاي IP بر اساس Net ID مسيريابي مي شوند.مسيرياب ها جداول مسيريابي را با استفاده از الگوريتم هاي توزيع شده محاسبه مي کنند.GGGGGGNet 1Net 5Net 3Net 4Net 2HHHH71

اسلاید 72: پروتکل هاي انتقالکامپيوتر ها دو پروتکل انتقال بر روي IP براي برقراري ارتباط فرآيند-به-فرآيند اجرا مي کنند.User Datagram Protocol (UDP) سرويس انتقال بلاک داده به صورت best-effort ارائه مي دهد.Transmission Control Protocol (TCP) امکان انتقال مطمئن جرياني از بايت ها را فراهم مي آورد.InternetTransportProtocol72

اسلاید 73: نام ها و آدرس هاي IPمسيريابي بر اساس آدرس هاي IP 32 بيتي انجام مي شود.نمايش نقطه دهدهي128.100.11.1کامپيوتر ها با نام شناخته مي شوند.آسان تر به خاط سپرده مي شود.ساختار نام سلسله مراتبيtesla.comm.utoronto.eduDomain Name System (DNS) تبديل بين نام و آدرس IP را انجام مي دهد.73

اسلاید 74: کاربردهاي اينترنتتمام کاربردهاي اينترنت بر روي TCP يا UDP اجرا مي شوند.TCP: HTTP (web); SMTP (e-mail); FTP (file transfer; telnet (remote terminal)UDP: DNS, RTP (voice & multimedia)TCP و UDP به سيستم عامل ماشين پيوسته اند.هر کاربردي که براي کار بر روي TCP يا UDP طراحي شده باشند، بر روي اينترنت اجرا مي شود.74

اسلاید 75: معماري‌ها و سرويس‌هاي آينده شبکه فصل 1- شبکه‌هاي ارتباطي و سرويس‌ها75

اسلاید 76: نکاتي در سير تکامل اينترنتتمام اين بحث ها به دليل سرويس ها است.ساختن شبکه ها شامل هزينه هاي بسيار است.سرويس هايي که درآمد هاي بالا دارند ، معماري شبکه را ايجاد مي کنند. مسائل فعليسوئيچينگ بسته در مقابل سوئيچينگ مداريکاربردهاي چند رسانه اياعتمادMore versatile signalingفراهم آورندگان سرويس وشبکه هاي Overlay بسيارشبکه يک تجارت است.76

اسلاید 77: سوئيچينگ بسته در مقابل سوئيچينگ مداريمعماري هاي مختلف در طي زمان معرفي مي شوند و ناپديد مي شوند.Telegraph (message switching)Telephone (circuit switching)Internet (packet switching)مسائل مربوط به سوئيچينگ بسته در لبهIP اجازه معرفي سريع کاربردهاي جديد را مي دهد.شبکه هاي جديد سلولي صوت، بر اساس بستهبه زودي IP کاربردهاي صوت بلادرنگ را نيز پشتيباني مي کند و شبکه تلفن به تدريج ناپديد مي شود.البته جريان هاي زياد ترافيک با روش هاي بر اساس مدار بهتر مديريت مي شود.77

اسلاید 78: سوئيچينگ نوري مداريارسال سيگنال هاي نوري بر روي فيبر مي تواند حجم بزرگي از اطلاعات را منتقل کند ( Tbps )پردازش سيگنال هاي نوري بسيار محدود است.مدارهاي منطقي نوري بسيار حجيم و گران هستند.سوئيچينگ بسته نوري زود اتفاق نمي افتد.تبديل سيگنال نوري به الکتريکي گران است.بيشترين سرعت سيگنال الکتريکي >> Tbpsپردازش الکترونيک موازي و هزينه هاي بالادر هسته شبکه ها ، سوئيچينگ نوري مناسب است.78

اسلاید 79: کاربردهاي چند رسانه ايحرکت به سمت ديجيتال کردن تمام رسانه هاصوت ديجيتال استاندارد در شبکه هاي سلوليکاست هاي موزيک با CD ها و MP3 ها جايگزين شده است.دوربين هاي ديجيتال جاي عکاسي قديمي را گرفته اند.ويدئو: ارسال و ذخيره سازي ديجيتالکاست هاي آنالوگ VCR جاي خود را به DVD ها داده اند.پخش آنالوگ تلويزيون با تلويزيون ديجيتال جايگزين شده است.دوربين ها و ضبط کننده هاي VCR با ضبط کننده هاي وديو و دوربين هاي ديجيتال جايگزين شده اند.کاربردهاي چندرسانه اي مبتني بر شبکه امکان پذير هستند.79

اسلاید 80: سيگنالينگ سيگنالينگ داخل شبکهسوئيچينگ بسته بي اتصال شبکه را ساده نگه مي دارد و مانع از پيچيدگي هاي سيگنالينگ وسيع مي شود.جريان هاي بالاي بسته با روش هاي مبتني بر مدار که احتياج به سيگنالينگ دارند ، ساده تر مديريت مي شوند.مسيرهاي نوري نيز به سيگنالينگ نياز دارندپروتکل هاي سيگنالينگ عمومي توسعه داده شدند.سيگنالينگ انتها به انتهاکاربردهاي مبتني بر نشست احتياج به سيگنالينگ بين نقاط انتهايي دارند.( نه داخل شبکه)پروتکل هاي آغاز نشست80

اسلاید 81: اعتمادحمله هاي امنيتيSpamDenial of Service attacksVirusesImpersonators ( جعل هويت)Firewalls & Filteringجريان ترافيک از/به اينترنت را کنترل مي کند.پروتکل هايي براي جامعيت ، تصديق هويت و شناسايي و اختفاء81

اسلاید 82: سرورها و سرويس هابسياري از کاربردهاي اينترنت شامل تعامل بين ماشين هاي client و server استClient ها و server ها در لبه اينترنت هستند.SMTP, HTTP, DNS و ...سرويس هاي پيشرفته در شبکه هاي تلفن نيز شامل پردازش هاي server است.Caller ID, voice mail, mobility, roaming و ...اين سرويس ها داخل شبکه تلفن هستندServer هاي مبتني بر اينترنت در لبه شبکه نيز عملکرد مشابه اي دارند. در آينده ، چندين ارائه دهنده سرويس مي توانند همزمان وجود داشته باشند و مشتريان يکساني داشته باشند.82

اسلاید 83: P2P و شبکه هاي Overlayمنابع client در client-server استفاده نمي شود.کاربردهاي نظير به نظير اجازه اشتراک منابع را مي دهند.Napster, Gnutella, KazaaProcessing & storage (SETI@home)Information & files (MP3s)Creation of virtual distributed serversP2P بر روي شبکه ها ، شبکه هاي موقتي overlay ايجاد مي کند.کامپيوتر ها و يا کاربران که online هستند مستقيماً به هم متصل مي شوند تا امکان اشتراک منابع را فراهم کنند.حجم هاي بالاي ترافيک چالشي در مديريت شبکه هافرصت بزرگ براي تجارت ها83

اسلاید 84: کليد اصلي در تکامل شبکه‌ها فصل 1- شبکه‌هاي ارتباطي و سرويس‌ها84

اسلاید 85: پنج جز اصلي شبکهServicesPerformanceRouting and AddressingManagementSecurity3 kind of relations among these elements:InteractionDependencyConstraints 85

اسلاید 86: پارامترهاي مديريت شبکهFCAPSFaultConfigurationAccountability PerformanceSecurity86

اسلاید 87: عمليات ، مديريت ، نگهداري و حسابرسيارتباطات همانند شبکه حمل و نقل است جريان هاي ترافيک لازم است که نظارت و کنترل شوند.هزينه ها بايد جمع آوري شود.مسيرها بايد نگهداري شوند.لازم است ترافيک پيش بيني شود و رشد شبکه در نظر گرفته شود.در شبکه هاي تلفن پياده سازي شده است.تمام سازمان ها بخش OAM و Billing دارند.براي انعطاف پذيري و کاهش هزينه ها به صورت خودکار درآمده است.در حال پياده سازي براي شبکه هاي IP87

اسلاید 88: فاکتورهاي موفقيت براي سرويس هاي جديدتکنولوژي تنها فاکتور موفقيت در يک سرويس نيست.سه فاکتور در سرويس هاي جديد telecom مطرح است.TechnologyMarketRegulationCan it be implemented cost-effectively?Can there be demand for the service?Is the service allowed?New Service88

اسلاید 89: تکنولوژي ارسالپيشرفت سريع در تکنولوژي ارسالارسال با سرعت بالا در جفت سيم هاي مسيDSL Internet Accessظرفيت تماس بالاتر در شبکه هاي سلوليسرويس هاي تلفن سلولي با هزينه کمترظرفيت بالا در فيبرهاي نوريهزينه کمتر براي تماس هاي راه دورکاربردهاي سريع تر و حساس به اطلاعات89

اسلاید 90: تکنولوژي پردازشپيشرفت سريع در پردازش و ذخيره سازيقانون Moore : تعداد ترانزيستورها در مدارات مجتمع هر دو سال دو برابر مي شود.RAM : جداول بزرگتر و سيستم هاي بزرگترپردازش سيگنال ديجيتال: ارسال ، مالت پلکسينگ ، فريم بندي ، کنترل خطا و رمزنگاريپردازنده هاي شبکه: سخت افزار براي مسيريابي، سوئيچينگ ، جلوراني و مديريت ترافيکريزپردازنده ها: پروتکل ها و کاربردهاي لايه بالاترسرعت هاي بالاتر و گذردهي بالاتردر پروتکل هاي شبکه و کاربردها90

اسلاید 91: 1972 1982 1992 200240048080808680286486 DXPentiumPentium ProPentium IIPentium IIIP4Transistor countIntel DX2قانون Moore91

اسلاید 92: تکنولوژي نرم افزارعملکرد بيشتر و سيستم هاي پيچيده ترTCP/IP در سيستم عاملجاوا و ماشين ها مجازيکاربردهاي جديد نرم افزاريميان افزار ها براي اتصال چنيدن کاربرد به يکديگرسيستم هاي توزيعي وفقي92

اسلاید 93: بازارتأثير شبکه ، سودمندي يک سرويس با اندازه اجتماع افزايش مي يابد.قانون Metcalfe : سودمندي متناسب با مجذور تعداد کاربران است.Phone, fax, email, ICQ, …اقتصاد مقياس: هزينه براي هر کاربر با افزايش حجم کاهش مي يابدCell phones, PDAs, PCsمنحني S : رشد يک سرويس جديد شکل منحني Sرا دارد و چالش، رسيدن به حجم بحراني است.93

اسلاید 94: منحني Sنفوذ سرويس و تأثير شبکهTelephone: T=30 yearscity-wide & inter-city linksAutomobile: T=30 yearsroadsOthersFaxCellular & cordless phonesInternet & WWWNapster and P2PT94

اسلاید 95: مقررات و رقابتتلگراف و تلفن در ابتدا به صورت انحصاري و تک قطبي بودند.هزينه بالاي زيرساختسود ده ، قابل پيش بيني ، نوآوري هاي کندرقابت با تکنولوژي هاي پيشرفته عملي است.هزينه هاي فواصل دور با تکنولوژي نوري کاهش يافت.دسترسي هاي محلي از طريق کابل و بي سيمطيف راديويي : حراج گذاشته شده و تخصيص يافته و آزاداتصالات پايه در مقابل ارائه دهندگان کاربردجدال و رقابت براي بخش هاي سود ده95

اسلاید 96: استانداردهاايجاد استاندارد سبب مي شود محصولات توليد کنندگان مختلف بتوانند در کنار يکديگر استفاده شده و با هم تعامل داشته باشند.تکنولوژي هاي جديد پر هزينه و پر ريسک هستند.استاندار اجازه مي دهد بازيکنان يک عرصه ريسک ها و منافع يک بازار را با هم شريک شوند.هزينه پايين تر ورودهمکاري و تأثير شبکهرقابت در نوآوريتکميل زنجيره ارزشChips, systems, equipment vendors, service providersمثال802.11 wireless LAN products96

اسلاید 97: Standards BodiesInternet Engineering Task ForceInternet standards developmentRequest for Comments (RFCs): www.ietf.orgInternational Telecommunications UnionInternational telecom standards X.#IEEE 802 CommitteeLocal area and metropolitan area network standards 802.#.#Industry Organizations (e.g. Forums)MPLS Forum, ATM Forum, WiFi Alliance, World Wide Web Consortium97

اسلاید 98: انواع RFCStandardپروتکل را تعریف می کند.Normativeقاعده ی استفاده از پروتکل را تعریف می کند.Informativeاطلاعاتی در اختیار می گذارد تا با آن استانداردهای عملیاتی را ست کنیم. ( جزئیات پیاده سازی)98