Shannon –Weaveri mudel, ISO-OSI mudel, TCP/IP protokollistik.
allikasA-D muundur - juhul kui on analoogandmed, muudet need digit
allika kodeerimine - võtab ära kõik ülearuse
kanali kodeerimine modulatsioon - abstraktne digitaalseks
kanal - kuhu tuleb sisse müra demodulaator - peab ka müra “ära
arvama ”, digit abstraktseks
kanali dekooder - paarsusbiti kasutamine
allika dekoodersihtkohtrakendus esitlus
sessiooni
transpordi
segment võrgu
datagramm pakett kanali
kaader füüsiline
kaabel
TCP - Transmission Control Protocol lõhub
paketid tükkideks ja paneb jälle kokku
IP - Internet Protocol kommunikatsioon arvutite vahel, aadressidega tegeleb
HTTP - Hyper Text Transfer Protocol viib kliendi requestid serverisse ja serverist
toob veebimaterjali kliendile
HTTPS - Secure HTTP sama mis HTTP, aga nt kaardimaksete puhul jms
FTP - File Transfer Protocol failiedastus arvutite vahel
Informatsiooni mõõtühikud:
bitt ja bait, nende
detsimaalliited.
• 1 byte (B) = 8 bits (b)
• 1 Kilobyte (K / KB) = 2^10
bytes = 1,024 bytes
• 1 Megabyte (M / MB) = 2^20 bytes = 1,048,576 bytes
• 1 Gigabyte (G / GB) = 2^30 bytes = 1,073,741,824 bytes
• 1 Terabyte (T / TB) = 2^40 bytes = 1,099,511,627,776 bytes
bit - b - 0 or 1
byte - B - 8 bits
informatsiooni hulk I =
loga = ( 1 / P ), kus a=2 siis kasutatakse byte ja
bit, P on tõenäosus
kõvaketaste ja cd-de tootjad kasutavad 10 astmeid nt KB = 1000 B
Signaali mõiste ja selle erinevad tüübid:
audio , pilt, video,
tekst, digitaalsed andmed. Pidevad ja
diskreetsed signaalid ,
aja ja väärtuse järgi.
Ajalised ja ruumilised signaalid,
mitmemõõtmelised signaalid.
signaal on andmete esituseks
kasutatava füüsikalise suuruse variatsioon
1D - heli
2D - pilt
3D - video
pidevad (
analoog , kogu aeg muutub, müra rikub ära) ja diskreetsed
(väärtus omistatakse ainult kindlatel taktidel, müra ei riku eriti)
signaalid,
digitaalne signaal on selline
diskreetne signaal, millel on
ainult 2 väärtust - 1 või 0
Elektrilised signaalid, vool ja pinge. Takistus,
Oomi seadus.
I on ahelaosa läbiva voolu tugevus, mida mõõdetakse amprites (A);
U on pinge, mida mõõdetakse voltides (V);
R on vooluahela lõigu takistus, mida mõõdetakse oomides (Ω).
Siinussignaal,
amplituud , sagedus ja periood.
Periood
f = 1/T on sagedus (Hz)
Amplituud
w = 2*Pii*f on ringsagedus
s(t) = A * sin (2*Pii*f * t)
Peamised signaali
parameetrid : võimsus, sagedus ja
spekter .
Logaritmilised mõõtühikud, suhtelised dB ja absoluutsed dBm.
Tehted logaritmiliste mõõtühikutega.
p - elektriline võimsus p(t) = |s(t)|2 - ajaühikus ülekantud energia
spekter, parameetriks on sagedus f = 1/T Hz-des
B = fmax - fmin (riba laius)
Logaritmilisi mõõtühikuid kasutatakse väga suurte ja väikeste suuruste
esitamisel nii, et nad nii palju ei erineks.
Suhtelised dB nt SNR mõõtmisel
Absoluutsed dBm detsibelle milliwati kohta (absoluutse võimsuse mõõtmine)
mW saab alati teha dB (valemid
paberil )
0 dBm-i on 1 mW
log (a*b) = log a + log bMüra sidekanalis, AWGN müra. signaal- müra suhe SNR.
Shannoni valem.
kanali
mahutavus :
B on Hz-
ides .
SNR=S/N on kordades.
Additive white Gaussian noise - kasutatakse infotehnoloogias looduses esineva suvaka müra matkimiseks
Allika kodeerimine,
entroopia mõiste, kadudega ja kadudeta
kodeerimine: kompreseerimistegur (
code rate ) ja liiasus,
kompressiooni-moonutuse suhe (rate-distortion
function ).
Soovime eemaldada võimalikult palju ebavajalikku infot, et kasutada
võimalikult hästi ära kanali suutlelisust.
Allikas S on n sümbolit, mille igal sümbolil on tõenäosus pi.
Entroopia on juhuslikkuse määr, minimaalne info hulk, mis on vaja üle
kanda, et info kadudeta jõuaks. Lühemaks kui entroopia ei saa koodi
muuta.
Koodi keskmine pikkus R = pi*ni+…
Liiasus - L = R - H
Kui on olemas liiasus (rohkem infot kui entroopia),
on tegu kadudeta kodeerimisega.
Kui kantakse infot üle vähem kui entroopia, on see
kadudega kodeerimine. (me ei saa aru, sest meie enda
nägemis- ja kuulmiselundid pole täiuslikud)
kompressiooni-moonutuse suhe ->
R(D) on kiirus - kui on
mega moonutatud, siis ka kiirus on suur.
Analoog-digitaalmuundus, Nyquisti
kriteerium , signaali-
kvantimismüra suhe,
dünaamiline diapasoon . Audio kodeerimine.
Psühhoakustiline mudel, MP3, maskeerimisefekt,
diferentsiaalne kodeerimine,
sigma -
delta modulaator.
Sample &
Hold -
kondensaator (analoogmälu)
Kui kiiresti peab kondensaatori lülitit avama ja sulgema?
Nyquisti
kriteerium - kõik info jääb alles, kui avatakse ja sulgetakse vähemalt
kaks korda kiiremini kui on signaali maksimaalne sageduses.
Ja siis kvanditakse pinget - pannakse kõrvale joonlaud (diskreetne
seade), siis nüüd saab selle pinge panna kirja diskreetsete suurustena.
Kvantimismüra on siis kirjapandud ja tegeliku väärtse vahe.
Signaali ja kvantimismüra võimsuste suhe on SNR = 6 dB/bit
dünaamiline diapasoon on süsteemi või seadme puhul mingi parameetri lubatud maksimaalse
väärtuse ja sel e parameetri minimaalse registreerimist võimaldava väärtuse suhe. Nt inimese kõne
diapasoon on 70…7000 Hz.
Audiofailide kokkupakkimisel kasutatakse ära inimkõrva puudujääke (Psühhoakustiline mudel) ja
eemaldatakse helid, mida inimkõrv nkn ei kuule. Veel kuna kõvem heli katab inimese jaoks
nõrgema heli ära, siis võetakse ka need nõrgad helid välja, mis on kaetud “maskeeritud” tugevama
heli poolt. See on maskeerimisefekt.
dB
Hz
diferentsiaalne kodeerimine - ei panda kirja mitte signaale endid, vaid
nende
vahed , mis on väiksemate arvude hulgaga kirjutatavad.
sigma-delta modulaatorit kasutatakse analog->
digital ja ka digital ->
analog transleerimisel, samamoodi pannakse kirja signaalide vahed
Teksti kodeerimine.
ASCII kood. Muutuva pikkusega kood,
Huffman’i kood, sõnastikuga kodeerimine, kontekstipõhine
kodeerimine.
ascii kood seab igale tähemärgile vastavusse 7 bitilise binaarkoodi
muutuva pikkusega kood on nt Morse kood, kus tihedamini esinevaid
sümboleid esitatakse vähemate märkidega.
Huffmanni kodeerimise idee on asendada olemasolev sümboleid kirjeldav
bitijada ümber nõnda, et informatsiooni hulgas tihemini esinevad
tähemärgid saaksid kirjeldatud lühema bitijadaga.
kontekstipõhine kodeerimine - ennustatakse konteksti põhjal järgmisi
sümboleid
Pildi (RLE, DCT,
JPEG ) ja video kodeerimine (interkaadrid,
liikumise
kompenseerimine ).
Pilt edastatakse pikslitena.
pixel sisaldab infot
heleduse kohta,
8 bit sinise heledus,
8 bit punase heledus,
8 bit rohelise heledus
000 - must, 444 - tumehall
RLE - run
length encoding - rida rea kaupa hea must-valgete piltide
puhul, sest kui järjest palju piksleid on nt mustad, ei pea seda ütlema
iga
piksli kohta, vaid võib öelda, et pikslid nr 10-130 on mustad.
DCT - diskreetne koosinusteisendus - reasignaalide jaoks mõeldud Fourier’
teisendus . Arvutab pildisignaali spektri ehk kui kiiresti heledus piki
pilti muutub (8x8
maatriks tuleb). Ruutudel on koefitsendid. Ebavajalikud
koefitsendid
visatakse minema, mis võib pildi muuta “ruuduliseks”.
Jagatakse pilt 8x8 pix ruudukesteks, vasakul
üleval suuremad väärtused ja
all paremal väikesed, väärtusi skäneeritakse siksakis.
JPEG - kadudega kompresseeritud fail, tehakse DCTga
interkaadrid - video kompresseerimiseks kasutatakse interkaadreid, mis
tuletatakse eelneva ja järgneva
kaadri põhjal
liikumise kompenseerimine - tuletatakse video liikumine eelneva ja
järgneva kaadri liikumise põhjal
Koodeki,
multimeedia konteineri ja metafaili mõisted.
koodek - surub heli ja video multimeedia konteinerisse ja ka
pakib need
lahti
multimeedia
konteiner - fail nt avi, kus on nii heli kui ka videopilt
metafail - failitüüp, mis võib endas hoida mitmeid erinevaid tüüpi
andmeid, nt graafikafailide puhul nii
vektor - kui ka rastergraafikat
ISO-OSI Mudeli füüsiline kiht. Meediumid: Koakskaabel,
keerdpaar (UTP, STP, CATx), fiiberoptiline kaabel,
raadiokanal.
koakskaabel -
faraday puuriga varjestatud juhe, faraday puuris on
elektriväli, mis kaitseb sisemist
juhet ja selle voolu
vampiiriliides - lõikab koakskaablisse
augu , millest läbi võtab “hambaga”
voolu. Hiljem hakati kasutama
T-otsikut.
terminaator - märgib juhtme lõppu, sinna sumbub vool.
keerdpaar - ei kiirga palju välja, sest mõlema keerdunud juhtme ümber
keerleb vool vastassuunas
STP - shielded twisted
pair (varjestatud)
UTP - unshielded twisted pair (pole varjestatud)
CATx - (UTP) category ja kvaliteedi nr, nt CAT3 on kõige lahjem -
telefon; ka internetiühendus, mida suurem nr, seda parem ühendus
fiiberoptiline kaabel - valgus liigub murdudes läbi kaabli, väga väga
kiire ühendus, kuid kallis kaabel.
Annabki infot edasi on-off
valgusega (1-0). Suures
kaablis võib tulla ette moonutusi, sest
kiirel on mitu
teed. Mitu erineva värviga
kiirt saab ka korraga läbi minna - kiirus ja
mahutavus on suured.
raadiokanal - nt
bluetooth , raadio,
wifi , ei pea kasutama juhet, vaid
läbi õhu lähevad lained, painduvad Maa kumeruse järgi ja peegelduvad
ioniseeritud õhukihilt või satelliidilt. Pealtkuulamise oht!
Asünkroonne andmeedastus. RS-232
liides ja selle
põhiparameetrid. Nullmodem, paarsuskontroll.
RS232 on ühenduse strandard, mis määrab põhiparameetrid: Kiirus, Andmebitte, Paarsuskontroll,
Stopp-
bitte , Voo juhtimine.
Null modem ühendab kaks
seadet ilma vahepealse modemita kasutades RS-232 liidest.
Korraga vähe bitte:
saadetakse startbitt – nüüd hakkab
edastus . Siis mõned andmebitid ja siis
kontrollbitid.
Paarsuskontroll – kas on paarisarv 1sid või on mõni bitt sassi läinud, võimaldab tabada bitivigu.
Teenindamisest keeldumise tõenäosus, Erlangi valem.
Siin !
tähistab sisendvoo taandatud intensiivsust,
λ kirjeldab sisendvoogu ja
µ ühe teenindaja väljundvoogu.
L on liinide arv
Ethernet , ajalugu ja levinumad
standardid : 10BASE5, 10BASE2,
10BASE -T, 100BASE-TX, 1000BASE-T.
Ethernet on juhtmetega kohtvõrgu
tehnoloogia , mis vastab Elektri- ja
Elektroonikainseneride
Instituudi standardile
IEEE 802.3 ja kasutab
juhuslikku pöördumisviisi
CSMA /CD. Alates 1990ndatest põhiline ja
mainstream, odav ja ühilduv. 10 Mbit/s kuni 10 Gbit/s. Robert Metcalfe.
Nimi tuleb sõnast “
eeter ”.
10 BASE 5 (10 Mbit/s, -500 m
pikkune juhe võib olla) arvuteid saab panna
2,5 m vahega
10 BASE 2 (10 Mbit/s, -185 m pikkune juhe võib olla) kastuab T-kujulist
otsikud host-arvutiga ühendamiseks
10 BASE T (10 Mbit/s, T - twisted pair)
100 BASE TX (100 Mbit/s, T - twisted pair, X näitab versiooni)
1000 BASE T (1000 Mbit/s, T - twisted pair) 1GBit Ethernet
Fiiberoptilise kaabli ehitus ja tööpõhimõte,
mono - ja
multimodaalne
fiiber , graded index fiiber. Fiiberoptilise
kaabli eelised ja puudused, dispersioon fiiberoptilises
kaablis.
fiiberoptiline kaabel - valgus liigub murdudes läbi kaabli, väga väga
kiire ühendus, kuid kallis kaabel. Annabki infot edasi on-off valgusega
(1-0). Suures kaablis võib tulla ette moonutusi (dispersioon), sest
kiirel on mitu teed. Mitu erineva värviga kiirt saab ka korraga läbi
minna - kiirus ja mahutavus on suured, sumbuvus väike. Ei talu tolmu,
võib olla ohtlik paigaldada.
Graded index - murdumisnäitaja muutub sujuvalt ja tekitab vähem moonutust
modaalne dispersioon - signaali kuju muutub madalamaks, laiemaks. Kui on
graded index v
single mode, siis on kiirel vähem moonutust.
Raadiolevi - peegeldused, hajumine ja dispersioon,
mitmekiireline levi, feeding, sümbolite vaheline interferents
raadiokanalis. DRM - Digital Radio Mondiale ja 802.11 WiFi.
Antenn ja selle võimendus dBi, EIRP.
Pigem ühepoolne edastus. Elektromagnetkiirgus. Läbi õhu lähevad lained,
painduvad Maa kumeruse järgi ja peegelduvad ioniseeritud õhukihilt või
satelliidilt. Pealtkuulamise oht!
feeding - signaali tugevuse kõikumine, signaalid liituvad peegelduste
tõttu ja hajuvad
sümbolite vaheline interferents raadiokanalis - kui osa uuest signaalist
jõuab vastuvõtjasse ajal, mil saabub alles eelmise signaali lõpp,
suurendab
vigade tekkimise tõenäosust. Seda põhjustab nt mitmekiireline
levi.
mitmekiireline levi - peegelduste tõttu jõuab vastuvõtjani mitu erinevat
kiirt
DRM - suure kompressiooni tõttu võimaldab väga hea kvaliteediga heli
edastada
IEEE 802.11 Wifi-standard (WLAN) – töökaugus u 100 m. Sagedus 2,4 GHz
peal on 13 kanalit. Osaliselt kohakuti, sama sagedus samal ajal mõnikord.
Ei sega teineteist, igal jaamal oma kood (
CDMA – Code Division Multiple
Access).
Antenn võib olla
isotroopne - igale poole kiirgav, kaugemal muutub
signaal nõrgemaks;
raadiorelee - ühele poole läheb signaal ja väga hea,
aga on võimalus tema asukoht tuvastada;
satelliidilt on samuti võimalik
signaali peegeldada, aga satelliit tuleb panna 36 000 km kaugusele Maast,
siis liigub ta Maaga samas
tempos ja ei pea antenniga teda
otsima .
ISO-OSI füüsilise kihi
seadmed repiiter,
jaotur (hub) ja
modem.
repiiter - loeb sisse ja taastab signaali tugevuse seda korrates
jaotur - signaal tuleb ühest august sisse ja läheb mitmest august välja,
saadab igale poole edasi
modem - muudab ühe signaali teiseks, et saaks kasutada erinevaid kaableid
ja signaale (translaator). Moduleerib, demoduleerib.
Liinikoodid (NRZ, RZ,
Manchester , AMI), signaali taastamine.
NRZ - No
return to zero: miinusega arv - 0, plussiga arv - 1
RZ - Return to zero: 1 puhul läheb nulli
Manchester - frontidega, 1le vastab langus, 0le tõus.
AMI - 1 vastab
vaheldumisi madalale ja kõrgele nivoole
Et tiksumine oleks sünkroonis, on vaja kas saata alg-ja lõppsignaale või
siis eraldi signaaliga sünkrosignaale (topelt ribalaius…). Signaali
taastamiseks kasutatakse repiiterit koos otsustusnivooga, millest üleval
olevad signaalid tehakse 1ks ja all olevad signaalid 0ks.
Modulatsiooni mõiste, modulatsiooniviisid. Amplituud-,
sagedus- ja faasmodulatsioon.
Vanasti töötasid modemid läbi telefoniliini ja saatsid signaale helidena.
Modulatsioon on siinusfunktsiooni parameetrite muutmine (kas amplituudi,
sageduse või faasi)
Amplituudmodulatsioon – kõrge piiks - 1, madal piiks - 0
Sagedusmodulatsioon ehk sagedustihendus
FDMA - ühte
kanalisse mitme
signaali toppimine, sagedusriba efektiivne kasutamine, nt raadiol saad
valida ühe sageduse (jaama), kuigi kõik jaamad on samaaegselt eetris
automatic link establishment -
automaatne ühendus kahe lühilaine aparaadi
vahel, kasutab nt 8 erinevat sagedust ja saab 3
bitti korraga saata.
faasmanipulatsioon - cos
graafik - 1, -cos graafik - 0
Ressursijaotuse viisid: sagedustihendus FDMA (lainepikkuse
järgi WDMA), aegtihendus
TDMA , koodtihendus CDMA, ruumiline
tihendus SDMA.
FDMA - ühte kanalisse mitme signaali toppimine, sagedusriba efektiivne
kasutamine.
WDMA - ühte kanalisse mitme kiire toppimine valguskaablis.
TDMA - ajapilude kasutamine, hästi pisikesed
pilud , kasutaja ei märka, 2G
võrkudes.
CDMA - kanalijaotus, kus sama kanalit saavad kasutada mitu saatjat,
kasutades erinevaid koode. 3G, GSM, wifi
SDMA - ruumi paralleelne kasutamine (suund, kaugus), nt wifi ruuteril
kaks antenni
ISO-OSI mudeli kanalikiht. TCP/IP mudeli MAC ja LLC
alamkihid. Kanalikihi adresseerimine (MAC aadress) ja
põrkedomeenid. MAC kaader, selle struktuur. LLC-PDU. LLC
teenuse juurdepääsupunkt (
LSAP ). Veatuvastus (CRC, FCS).
Meediumi jagamine:
ALOHA , CSMA/CD. Vookontrolli meetmed:
Stop-and-
Wait , Sliding
Window . Veakontrolli meetmed: Stop-and
Wait ARQ, Go-
Back N ARQ ja Selective Reject ARQ.
48bit MAC aadress, mis on igal võrku
ühendatud
seadmel erinev.
põrkedomeen: võrgu saab jagada põrkedomeenideks (sillaga, repiiteriga,
kommutaatoriga).
Sild näeb, kust pordist pakett tuli ja kontrollib tabeli
abil, kuhu
porti peab
saatma (kus pordis on saaja MAC), kui ei ole vaja
seda edasi saata, siis põrkab pakett tagasi samasse porti. Saab kasutada
ka turalisuse eesmärgil (tabelise teha mingi black list)
MAC kaaderkontrollinfo+algus sihtkoha aadress allika MACaadress pikkus LLC-PDU
veakontroll
7 sünkro-oktetti +1
6 oktetti
6 oktetti
2 46-1500
4
mac-
päis mac-trailer
LLC-PDU logical link control - protocol data unit - LLC päis + kasutaja
info, selle sees allika ja sihtkoha
service accesss pointid,
kontrollbitt sihtkoha SAP kontrollbitt
allika SAP
LLC kontroll
informatsioon
1 bit
7 bit
1 bit
7 bit
8-16 bit
LLC teenuse juurdepääsupunkt (LSAP) - filtreerivad, millise rakenduse
jaoks paketid on
Veatuvastus (CRC, FCS) mingi kontrollsumma, mida kontrollitakse, kui
pakett on kohale jõudnud. Nt CRC: tähtedel on koodid, mille summa on
antud. Kui koodid on valeks läinud, siis summa enam ei klapi ja teatakse,
et on viga.
ALOHA edastad kaadri, millal tahad,
ootad kinnitust. Kui kinnitust ei
tule proovid uuesti n korda, siis loobud. Kanali kasutus väike.
CSMA kuulad , kas
meedium on vaba. Kui on, edastad kaadri. Kui on kinni,
ootad suvaka aja ja kuulad uuesti.
CSMA/CD collision detect (mõõdab pidevalt pinget) kuulad, kas on vaba.
Kui on vaba, edastad. Kui pole, kuulad edasi ja kohe kui vabaneb, saadad.
Kui on kokkupõrge, alustad uuesti.
Vookontrolli meetmed: Stop-and-Wait (saadab ära ja ootab kinnitust, kui
ei tule, saadab uuesti)
Sliding Window (mitu tk saadetakse korraga,
oodatakse kinnitusi. Kui nt 2.
paketi jaoks kinnitust ei tule, saadetakse
paketid alates 2st uuesti)
Veakontrolli meetmed: Stop-and Wait ARQ (tagasi saadetakse kontrollid
Ack1 ja Ack0 vaheldumisi, ootab time-outi ja siis kui pole Acki tulnud v
tuli vale Ack, siis saadab vastavalt uuesti),
Go-Back N ARQ (saadab mitu
korraga ja järjest kontrollib Acke, kui mõni on vahelt ära jäänud,
saadetakse alates ärajäänud paketist)ja
Selective Reject ARQ (saadab mitu
korraga ja järjest kontrollib Acke, kui üks jääb vahelt ära, siis
saadetakse ainult see uuesti, muidu ikka edasi).
Kanalikihi seadmed
kommutaator (Switch) ja sild (Bridge)
kommutaator teeb seadmetel MAC-
aadresside põhjal järgi, teab, et pordis 1
on arvuti A jne, saadab infot
ühelt seadmelt teisele, tagab mitme seadme
vahelise üheaegse ühenduse (jaoturis saadetakse sõnum laiali kõigile,
kommutaator aga teab, kes kellele tahtis saata)
sild on vähemalt kahe pordiga osa kahe põrkedomeeni (LANi) vahel,
tänapäeval on sillaks ikkagi kommutaator. Sild kontrollib, kuhu porti on
vaja saata ning ei saada midagi ebavajalikku porti.
Hargneva puu
protokoll (STP).
Konfigureeritakse võrku ehk genereeritakse
graaf , kus on juursõlm, millel
on kindlad juurpordid, kust leitakse optimaalseim tee. Mitteoptimaalsed
teed blokeeritakse, kuid neid saab uuesti kasututsele võtta, kui
optimaalse teega midagi juhtub. Et ei tekiks kinnist ringi, on samuti
mõned lingid blokeeritud. Konfigureeritakse
vanima võrgukaardiga
(väikseima MAC-
aadressiga ) seadme järgi, sest see seab kiiruse piirangu.
Võrkude topoloogiad. Siin- ja tähtvõrk, joon, puu, ring,
täielikult ühendatud (Metcalfi seadus ja võrguefekt) ja mesh
võrgutopoloogiad. Superarvutites kasutatud "paks puu" ja
hüperkuubi võrgutopoloogiad. Võrkude hierarhia suuruse järgi:
LAN, MAN, RAN, WAN. Ahel- ja pakett-kommunikatsioon.
siin: probleem - mitu seadet korraga omavahel rääkida ei saa 10BASE2, 10BASE5
täht: kui keskmisega midagi juhtub, on terve võrk katki 10BASE-T
joon: kui ühega midagi juhtub, ei saa ka teised suhelda, raadiorelee
puu: nagu hargnev graaf, paks puu (ülemised “oksad” on paksemad ja nendes
ühendus kiirem, sest neist käib läbi kogu liiklus)
ring: kui 1 läheb katki, saab minna ringiga
täielikult ühendatud: kalleim, aga töökindlaim
Metcalfe’i seadus: igasuguse võrgustiku väärtus on võrgusõlmede arv
ruudus
mesh võrk: kui 1 on katki, saab teist teed pidi tavaliselt
hüperkuup: suurem kui kolmas dimensioon, mitu kuupi üksteise sees
LAN –
local area
network ,
kohtvõrk . Füüsilised mõõtmed paarsada meetrit.
Võimalik suurendada vaheseadmetega. Kuulub omanikule, haldurile.
CAN – campus area network. Mõõtmed suuremad, TTÜS 1-1.5 km.
MAN – metropol area network. Leviala kümned kilomeetrid. Palju
kasutajaid.
RAN – rural area network. Paikneb nt maakohtades, kus on asustus hõre.
Vähe kasutajaid, suur ala.
WAN –
Wide Area Network – suurim – terved kontinendid, Maa (pm Internet).
Ei kuulu kasutajatele endale.
ahelkommunikatsioon: ühendus
luuakse ainult edastuse ajal, kanalit pole
kogu aeg olemas (nt telefoniühendus), peab maksma ainult kasutatud aja
eest.
pakettkommunikatsioon: kuni 1 MAC-kaadrisse pakitud pakett liigub, on
meedium hõivatud, kohe kui ta enam ei liigu, on meedium vaba. Võib luua
virtuaalse kanali või
visata (datagrammide puhul).
ISO-OSI võrgukiht ja TCP/IP internetikiht.
Protokollid IPv4 ,
IPv6 .
DHCP , ARP ja NAT. IP- aadress, aadresside
klassid ,
CIDR ja võrgumask, privaatvõrk, multicast ja leviaadress
(
broadcast ).
võrgukiht kasutab pakettkommunikatsiooni, adresseerib
sihtkohta IP aadressiga, edastab datagramme.
internetikiht valib järgmise sõlme saatmisel, fragmenteerib
datagrammi ja edastab selle kanalikihile,
IPv4 aadress (32 bitti) esitatakse kümnendarvu kujul: 172.16.254.3
IPv6 aadress (128 bitti) esitatkse kuueteistkümnendarvudena:
2001:db8:85a3:0:0:8a2e:370:7334
DHCP dynamic host configuration protocol - kleindi-serveri vaheline
protokoll, kui võrku ühendatakse uus seade annab kohe talle ühe vabadest
IP aadressidest, ei pea ise midagi konfigureerima.
ARP - address resolution protocol – arvuti saadab kaadri kõikidele
arvutitele küsimuse, kellele kuulub vastav aadress. Vastav arvuti
vastab oma MAC-aadressiga. ARP jätab mingiks ajaks MAC
aadressid meelde.
NAT - network address translator. Mitmel masinal võib olla sama IP
aadress, NAT translaator muudab seda üldaadressi masina enda
aadressiks ja vastupidi
Võrguaadresside klassid:
•
A –
standartne /algne. võrgu määrab esimene bait
•
B – võrgu määravad kaks esimest
baiti •
C – võrgu määravad kolm esimest baiti, neid on palju
•
D –
multicast edastuseks – ühelt aadressilt kõigile, kes tahavad
•
E – mõeldud tulevikurakendustele, katsetamiseks.
broadcast - paketi edastamine kõigile võrgu arvutitele
Tänapäeval on klassideta võrk
CIDR, kus saab aadressi
piire nihutada, piiri nägemiseks kasutatakse
võrgumaski - nagu
sõel , mis
laseb läbi ainult seda, mida parajasti vaja on. Mask on 1-de ja 0-
de jada, kus 1 on auk (tuleb läbi) ja 0 ei lase läbi.
Privaatvõrk - kolm aadressivahemikku privaatkasutuseks (nt
firmasisese interneti jaoks),aga arvuti ei tohi olla marsruuter
välisesse võrku
• 10.0.0.0 - 10.255.255.255 (üks A klassi võrk)
• 172.16.0.0 - 172.31.255.255 (16 B klassi võrku)
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (256 C klassi võrku)
Võrgukihi analüüsivahendid
ICMP (
ping ) ja
traceroute .
ping käsk saadab paketi teele ja ootab vastust, saab teada,
kas võrgusõlm töötab ja kaua läheb aega vastuse saamiseks
erinevate pikkustega
pakettide puhul.
traceroute töötab nagu ping, aga näitab kõigi marsruuteriteni
jõudmiseks kulunud aega eraldi.
Võrgukihi seadmed: marsruuter,
tulemüür .
marsruuter ehk default gateway on seade kahe võrgu vahel, leiab õige tee
ja saadab andmeid edasi.
tulemüür ehk
firewall on turvaeesmärgiga seade sise- ja välisvõrgu vahel,
mis piirab
liiklust andmetele, mis ei peaks sealt läbi liikuma. Piirab
suvalise Interneti kasutaja sisenemist sisevõrku/kohtvõrku. Võib olla
riistvaraline, tarkvaraline või mõlema kombo.
IP-datagramm ja selle päis. Paketi eluiga TTL.
versioon : mis internetiprotokoll? IPv4, IPv6
IHL: internet header length, millal päis lõpeb ja andmed algavad
DSCP: different service code point, mis teenus
ECN: valikuline, annab teada, kui on tekkinud
ummik kogupikkus: kui pikk on päis + andmed baitides
identifitseerimine: vajalik, kui on fragmenteeritud, et oskaks jälle
kokku tagasi panna
lipud: ühebitised muutujad (1 v 0) nt DF (don’t
fragment , kui vajab
lõikumist, ei saadeta üldse), MF (more fragments, ehk see pole viimane
fragment)
fragmendi nihe : esimesel seda pole, muul juhul näitab kus kohas reaalses
paketis asub konkreetne fragment
TTL - time to
live (lubatud hüpete ehk edasisaatmiste arv), kui see läbi
saab, ei saadeta seda paketti enam edasi, see piirab pakettide
vohamist ,
et nad ei ringleks võrgus
igavesti ja ei koormaks seda
protokoll - mis kõrgema kihi protokollid on datagrammis (ICMP, UDP, TCP,
AX.25)
päise kontrollsumma - vigade tuvastuseks
Marsruutimine võrgus. Fikseeritud, üleujutamine, juhuslik ja
adaptiivne marsruutimine. Minimaalse
kuluga marsruutimine ja
Dijkstra algoritm.
marsruuter ehk default gateway on seade kahe võrgu vahel, leiab
optimaalseima tee ja saadab andmeid edasi.
fikseeritud marsruutimine - on teada kogu info võrgu kohta, mis on
esitatud tabelis. Read ja veerud vastavad
saatja ja saaja aadressile.
Nende ristumispunktis on “õige tee”.
üleujutamine - pole vaja nii palju inffi võrgu kohta. Kui tuleb sõlme
pakett, siis ta saadab selle kõigile edasi, v.a. see, kust ta tuli. TTL
tõttu ei ringle paketid igavesti.
juhuslik marsruutimine - valitakse
marsruut juhuslikult, ei vaja palju
infot võrgu kohta, ei leia tavaliselt kohe optimaalseimat teed, ei
tuvasta võrgumuutusi
adaptiivne marsruutimine - tuvastab võrgumuutusi, teab ootejärjekordi ja
lävesid
minimaalse kuluga - marsruutidel on “hinnad”, leitakse vähima hinnaga tee
Dijkstra algoritm: iga sõlme koguhinna leidmiseks
for each sõ
else {
koguhind =
lõpmatus ;
Transpordikiht ja selle funktsioonid usaldusväärse ja
ebausaldusväärse võrguühenduse korral. TCP protokoll. TCP
segment ja TCP port. Vookontroll, libisev aken (parameetrid,
ISN, SN, AN, W). TCP olekumasin. Ühenduse loomine ja
katkestamine. Segmentide järjestamine, retransmissioon,
duplikaatide
tuvastamine . Võrgu ülekoormusele reageerimine.
Ülesanded:
• kujuteldava otsekanali loomine kahe masina vahel
• ühenduse alustamine ja lõpetamine (SYN, FIN)
• adresseerimine (pordid)
• segmentide õige järjekorra tagamine
• vookontroll
• usaldusväärse ühenduse loomine (ACK lipud, puuduvate segmentide uuesti
saatmine kasutades taimerit, NACK lippu, segmentide kontrollsumma,
kolmekordne käesurumine(saadetakse SYN, oodatakse vastu ACK-SYN,
saadetakse kinnituseks
veelkord ACK))
• multipleksimine
• peab
avastama duplikaadid jrk järgi ja siis ühe neist
kustutama Saadtakse
segmente , millel
omaette päis. Pordi järgi saab teada, millise
rakenduse jaoks segment mõeldud on. Protokollid on TCP (ühendusega) ja
UDP (ühenduseta)
lipud SYN - ühenduse alustamine, ACK - sain segmendi kätte, FIN -
ühenduse lõpetamine URG -
urgent , RST -
reset , PSH -
push vookontroll - peab tagama andmete kohale jõudmise ja et ei tekiks ummik
võ
ülekoormus libiseva akna meetod: mitu segmenti saadetakse korraga,
segmendid on
nummerdatud, kui mõni ei jõua kohale, saadetakse see uuesti - see võh
põhjustada pakettide saabumise
vales järjekorras ja seetõttu vajatakse
järjekorranumbreid
AN - mis nr on järgmisel segmendil
SN - praeguse segmendi nr
ISN - esimese segmendi nr
W - akna suurus ehk palju on saaja valmis infot vastu võtma. Rohkem
pakette ei tohi saata.
Niiöelda krediidijaotuse süsteem: kui saadetakse
andmed välja, läheb aken kitsamaks, kui saadakse
kinnitus , läheb aken
jälle
suuremaks . Ülekoormuse ohu korral (kiirus väheneb, võrk umbes)
lükatakse aknent vägisi väiksemaks, et vähem pakette saadetaks.
Final State Machine - TCP olekumasin on viis süsteemi kirjeldamiseks.
põhiolek on "established". osapooled on active
open (initsialiseerib
ühenduse, saadab lipu - tavaliselt
klient ) ja passive open (kuulab,
ootab, vastab - tavaliselt server)
UDP protokoll, UDP datagramm ja selle päis.
UDP on sarnane TCPga, aga pole nii veakindel (pakette võib kaduma minna),
aga samas kiirem. Ühenduseta protokoll. Avastab vigu, kuid ei paranda
neid, ei tegele võrgu ülekoormusega, datagramm lühem kui TCP oma, päis
sisaldab sihtkoha ja lähtekoha IP aadresse, kontrollsummat ja segmendi
pikkust.
Küberturvalisuse mõiste.
Oma
riist - ja
tarkvara kaitsmine andmete kahjustamise ja varguse eest.
Pahavara ja selle liigitus:
viirus , uss, troojalane, tagauks,
käomuna.
viirus: nakatab faile, paljundab ennast ise, kui on sattunud masinasse
uss: iseseisev tarkvaratükk, mis teeb halba
troojalane: tundub nagu hea asi, ise installeerid, tegelikult on uss v
viirus
tagauks: mingi auk on süsteemile sisse jäetud, mis alguses välja ei
paista, aga hiljem võib anda kurjamitele ligipääsu sinu süsteemile
käomuna: kõige halvem,
administraatori õigustega tarkvaratükk masinas,
mis saab ise pahavara installida
Levinumad rünnakute viisid: pealtkuulamine, spoofimine,
õngitsemine , klikkide kaaperdamine, DoS rünnak ja selle
võimendamine .
pealtkuulamine - pildi kuvamine rida rea haaval toodab raadiosignaale,
mida on võimalik antenniga kinni püüda. Peab kasutama segajaid.
spoofimine - võltsitakse porti või IP aadressi
õngitsemine - nigeeria kirjad, abipalved, vale aadress on pandud lingile
klikkide kaaperdamine - kasutaja meelitatakse kuskile klikkima (download/
next nupud nt)
DoS - denial of service; aetakse süsteem umbe nt hakatakse saatma 2GB
paketti kiirusega 1 bitt minutis või trükkima järjest musti lehti (must
faks ), saadetakse suvakatelt portudelt SYN signaale nii palju, et arvutil
pole enam võimalust ühendada, pannakse liiga suur pakett teele (surmav
ping)
smurfi rünnak - DoSi võimendamine, saadetakse pakett kõigile võrgu
arvutitele, saatja aadressiks ohvri aadress. Tagasiside
saadavad kõik
võrgu
arvutid ohvri
arvutile . Rünnak tuleb paljudest masinatest korraga
ja mitte ükski neist pole ründaja oma.
domain name service - saadetakse
päring , saatja aadressiks ohvri aadress,
mille vastus on päringust sada korda pikem
network time protocol - küsitakse kella kogu aeg internetist
Kaitsemeetmed: tulemüür,
proksi , NAT.
tulemüür ehk firewall on turbaeesmärgiga seade sise- ja välisvõrgu vahel,
mis piirab liiklust andmetele, mis ei peaks sealt läbi liikuma. Piirab
suvalise Interneti kasutaja sisenemist sisevõrku/kohtvõrku. Võib olla
riistvaraline, tarkvaraline või mõlema kombo.
proksi: puhverserver, mis kontrollib sisenevat andmevoogu, pahalane ei
jõua sinu arvutini, vaid ainult puhvrini
NAT: sõel, mis ei näita sinu
tegelikku IP-aadressi internetti välja
Krüpteerimine ja audentimine. Krüpteerimine ja krüptoanalüüs.
Räsifunktsioon (hash).
Sümmeetriline ja avaliku võtmega
krüpteerimine, audentimine, digitaalallkirjastamine. IPsec ja
SSH.
krüpteerimine - andmete
salvestamine ja edastamine viisil, mis tagab
juurdepääsu vaid valitud inimestele
audentimine - kaitseb spoofimise, andmete muutmise vastu, krüpteerimine
on hea viis audentimiseks, kuid alati pole see tõhus, sest võtab liigselt
ressursse
digiallkirjastamine - krüpteeritakse teade salajase võtmega ja
dekrüpteeritakse avaliku võtmega. audentitakse, et kasutaja oleks ikka ID
kaardi omanik
krüptoanalüüs - algse teksti või krüptovõtme välja mõtlemine ilma võtit
teadmata
räsifunktsioon - suurte andmebaaside ja pangaparoolide kaitsmiseks,
praktiliselt võimatu lahti murda, sekstistringide kodeerimine
krüpteerimisel on kaks
algoritmi :
sümmetrilised (salajase võtmega, võtit
kaasa ei panda, kellel võti teada, saab alati infole ligi) ja
avaliku
võtmega (asümmeetrilised, krüpteerimisel ja dekrüpteerimisel kasutatakse
eri võtmeid, nt kõik saavad avaliku võtmega krüpteerida, aga lahti teha
saab ainult see inimene, kellel on salajane võti)
IPsec: võrgukihis töötav IP turvalisuse tagamiseks loodud protokollistik,
mis krüpteerib, audentib, kooskõlastab algoritme
SSH: secure shell, krüpteerib ühenduse, turvakest HTTP -> HTTPS
Traadita kohtvõrk 802.11 (Wi-Fi) ja selle turvalisuse
tagamine WEP ja WPA.
wifi liiklust peab krüpteerima, sest see on kergelt pealt kuulatav
WEP: -2003, kasutab 64 v 128 bitiseid võtmeid, ei tohiks kasutada
ruuteris
WPA: alates 2003, kasutab 256 bitiseid võtmeid, efektiivseks toimimiseks
vaja kasutada vähemalt 13 sümbolilist
parooli , WPA2 alates 2004 ja selle
vastu pole teada ühtli rünnakut, samuti toetab uuemat riistvara
Hajaspektriside. Sagedushüplemine (FH-SS) ja otsene sageduse
hajutamine (DS-SS). Juhuslikud
binaarsed jadad , M-jadad ja
nende genereerimine. Ortogonaalne sagedustihendus OFDM.
Rakendused : GPS, IEEE 802.11 Wi-Fi, Bluetooth.
Hajaspektriside: määritakse spekter laiali mööda kanalit (kas otsese
hajutamise või sagedushüplemisega), kasutatakse CDMAd, see vähendab
häirivusi, saab mitu sidepidajat kanalit korraga kasutada. Shannoni piir
(B/C = 1/2, kus vigadeta edastus on veel võimalik) on palju suurem ühest
B/C >> 1
Otsene sageduse hajutamine: hajutav jada pannakse kohe kanali kooderi
otsa, hajutatud sõnum viiakse kandesignaali generaatorisse.
Sagedushüplemine: isemängiv
klaver (M-jada), mis järjest muudab sagedusi,
millel saatmine käib, vähendab pealtkuulamist. Hajutav jada pannakse
kandesignaali generaatori külge ehk õget sõnumit saadetakse hajutatud
kanalil.
M-jada ehk pseudojuhuslik: mürataoline, kasutatakse nihkeregistrit,
luuakse deterministlikult, entroopia võimalikult suur
Ortogonaalne sagedustihedus: laiaribalist digitaalsignaali (nt teleka)
saadetakse osadekaupa paljudel lähestikku olevatel abisagedustel, need
sagedused peavad olema omavahel risti (
faasinihe 90°) ehk ortogonaalsed.
et kõrvutiolevad signaalid üksteist ära ei kataks
GPS:
satelliidid edastavad erinevaid signaale, neli
tükki peab olema kogu
aeg nägemisulatuses, et asukohta määrata nende ristumispunkti järgi
IEEE 802.11 WiFi: ortogonaalne sagedustihedus, ruuteril mitu antenni
(SDMA)
Bluetooth: sagedushüplemine
Mobiilside,
kärgvõrgud , sageduste
taaskasutus , kärgede
jaotamine.
1 mast suure maa ala peal ei tööta hästi, sest see ei
taluks kogu
liiklust, signaal harjuks ja signaal ei paindu üle mägede, orgude ja Maa
kumeruse.
Kärgvõrgud - kärjekujuliselt kaetakse ala mastidega, nende sagedused on
kõigil erinevad
Sageduste taaskasutamine: pannakse järjest kärgedele sagedused nii, et
ükski sarnane ei
satuks kõrvuti (ei puutuks kokku)
Kärgede jaotamine: tihedalt asustatud kohtades tehakse kärjed omakorda
väiksemateks kärgedeks ja pannakse iga kärje
keskele taaskord pisike mast
Mobiilside standardid. Esimene põlvkond 1G NMT, 2G GSM,
GPRS ,
EDGE, 3G
UMTS (W-CDMA).
1G NMT: nordisk mobiltelefoni,
80ndad , esimene täisautomaatne
analoogmobiilseade, B=25kHz, kärje raadius 2…30 km,
raadiokanaleid 180 tükki, mis oli vaja ära jagada kärgede ja
operaatorite vahel, FM sagedused, lihtne oli pealt kuulata
2G GSM:
global system for
mobile communications,
90ndad ,
esimene täisdigitaalne mobiilseade, kaheksa ajapilu (TDMA),
B=200kHz
GPRS: 2,5G, natuke internetti (WAP
leheküljed ), e-mail, MMS
sõnumid , 56...114 kbit/s
EDGE: GPRSi edasiarendus, väga suur kiiruse kasv (470 kbit/
s), inimesed tahavad internetti palju rohkem kui kõneaega
3G UMTS:
5MHz lai riba, allalaadimise kiirus 14Mbit/s,
üleslaadimise kiirus 6 Mbit/s, parem kõnekvaliteet,
hajaspektrimodulatsioon (kõik kasutavad sama kanalit järjest)
Mobiilsidevõrgu ehitus, mobiilterminal, juurdepääsu- ja
tuumikvõrk, nende elemendid ja
liidesed .
SIM kaardil on IMSI kood: 248 (Eesti), 01 (EMT), 02 (
Elisa ) või 03
(
Tele2 ), mis identifitseerib võrgu kasutaja. Igal seadmel on veel IMEI
kood, mis on riistvaras. IMEI koode hoitakse EIR baasis.
Ümberlülitumine (handover) ühelt mastilt teisele peab olema
sujuv ,
sellega tegeleb BSC Base station controller.
Võrk on jagatud juurdepääsu- ja tuumikvõrguks.
Mobiilpositsioneerimine, kärje tunnus CI, kaugus tugijaamast
TA –timing advance.
Mobiilseadme asukoha geograafiline määramine raadiolainete abil.
Kasutatakse mitme erineva tugijaama TA-sid, on täpsem kui GPS ja töötab
ka toas.
Kärje tunnus CI on Base Transceiver Stationi identifitseerimisnumber
kaugus tugijaamas TA - timing advance: saab teada, kui kaua läheb aega,
et signaal jõuaks mobiilist mastini, selle järgi saab teada, millisele
mastile mobiil kõige lähedamal on, 550 m laiune rõngas ümber masti
Kõik kommentaarid