Side eksami materjal (5)

1. Kihiline arhitektuur : kuidas see tekib ja milleks see hea on?
3-kihiline mudel: * rakendused , * arvutid , *võrk. Kihtide vaheline suhtlemine toimub läbi SAP-punktide (Service Access Point). Selle 3-kihilisele mudelile oleks vaja 2 tasemelist aadressi: *jaama aadress ( network address) ja rakenduste poole pöördumise aadress (SAP address). Sõnum liiga pikk , siis transpordikiht jaotab selle väiksemateks tükkideks ning paneb igale tükile päise (header) juurde. Saadakse andmeüksus PDU ( Protocol Data Unit ). OSI raammudel(1984) jagab keerulise arvutitevahelise infovahetuse probleemi seitsmeks väiksemaks, iseseisvamaks ja lihtsamini käsitletavaks probleemiks. Igale seitsmest probleemist vastab mudelis üks kiht. OSI kirjeldab, kuidas informatsioon leiab tee rakendusprogrammist võrgumeediumi kaudu teise rakendusprogrammi teises hostis.
2. OSI mudeli üldmõisted: kihid , teenused, protokollid . OSI-mud koosneb seitsmest kihist . Naaberkihid suhtlevad omavahel, kus alumine kiht osutab ülemisele kihile teenust, seega on kiht n teenuse pakkuja ja kiht n+1 teenuse kasutaja. Naaberkihtide vahelist suhtlemist reguleerib liides . Loogiliselt suhtlevad kahe süsteemi sama taseme kihid omavahel. Sellist suhtlemist kahe süsteemi sama taseme kihtide vahel reguleerivad protokollid. Süsteemi A kihi n spetsiifilised päringud salvestatakse juhtinformatsioonina andmepakettide päisesse, kust süsteemi B kiht n selle informatsiooni jälle välja nopib.
3. OSI teenuse kvaliteet. Kvaliteedi parameetrid : performance related (käitumisega seotud) - kiirus ja usaldatavus ; additional features (lisaomadused) - kaitstus ja prioriteedid . Ajalised parameetrid: establishment delay (requestist confirmini); establishment failure probability (vea tõenäosus, et ühendust ei saa luua kindla ajavahemiku jooksul)
4. OSI mudeli kihtide funktsioonid. 7.rakenduskiht ( application ) - rakendusprogrammile otse antavad teenused (telnet, ftp, mail); 6.esituskiht (presentation) - andmete esituskuju muutmine; 5.seansikiht (session) - nimede ja aadresside teisendused , pääsuõigused, sünkronisatsioon; 4.transpordikiht (transport) - transparentse ja usaldatava andmeliikluse tagamine ja vahendus; 3.võrgukiht (network) - sõnumite marsruutimine keerulistes võrkudes; 2.kanalikiht (datalink) - lihtne vigade parandamine ja edastus punktist punkti võrgu sees; 1.füüsiline kiht (physical) - andmete füüsiline edastus punktist punkti. Kihtide vahel toimub informatsiooni transleerimine, mida teostab kihtidevaheline liides. Liides on kõrgematel tasemetel tarkvaraline, madalamatel ka riistvaraline.
5.Transpordikihi protokollid. TCP - Transport Control Protocol; pakub usalduväärse ühenduspõhise ja baitide arvu loendava masinatevahelise transporditeenuse. Usaldusväärsus tähendab praktikas seda, et TCP tagab sõnumite kulgemise nende saajale kviteerimismeetodi abil. UDP - User Datagram Protocol pakub ühenduseta, ilma datagrammide kviteerimiseta masinatevahelise transporditeenuse. UDP on tõhus, kuid teisalt "mitteusaldusväärne" datagrammide vahetamise süsteem. Protokolli UDP kasutab näiteks SNMP (simple network management protocol).
6.Seansikiht tegeleb rakendustevahelise seansside loomise, haldamise ja katkestamisega. Seanss – dialoog kahe või enama süsteemi esituskihtide vahel. Lisaks põhilistele seansiteenustele pakub seansikiht vahendeid andmete jälgimiseks, teenuseklasside eristamiseks ning veasituatsioonide töötlemiseks rakendus -, esitus- ja seansikihis. OSI seansikiht muudab altpoolt tulevad andmevood seanssideks, kasutades mitmesuguseid juhtimismehhanisme, näiteks arveldust, 'vestluse' juhtimist ja seansi parameetrite kokkulepet. Vestluse juhtimine on realiseeritud loa jagamise meetodil, mis annab õiguse seansiks. Süsteemidele võib kehtestada erinevaid loa väljaandmise prioriteete.
7.Esituskiht teeb kõik selleks, et ühe süsteemi rakenduskihi poolt saadetud informatsioon oleks teise süsteemi rakenduskihile loetav . Vajaduse korral konverteerib esituskiht andmeid ühest esitusviisist teise. Esituskiht tegeleb andmete vormingu teisendamise ning rakenduskihile vajaliku andmevahetussüntaksi kokkuleppimisega. Esituskiht on praktiliselt tühi kiht, s.t. informatsiooni vahendatakse muutmata kujul.
8. Ahelkommutatsioon. 1) ahela loomine (pöördutakse lähima sõlme poole, see pöördub ise järgmise sõlme poole, kuni vastuvõtjani välja), 2)andmete ülekandmine, 3)ühenduse katkestamine (toimub ressursside vabastamine). See meetod on hea näiteks telefoniühenduseks. Andmeside jaoks ei ole eriti hea, kuna enamus aega kanal tühi, samas teised ei saa kasutada. Komm.sõlm ühendab kokku liine. Kommutaator võib olla blokeeriv (ei saa teha kõikvõimalikke ühendusi) või mitteblokeeriv. Kommuteerimise meetodid: space - division switching (NxN maatriks ), mitmeastmeline kommutaator, aeg multipleksimine (igale sisendile ja väljundile antakse mingi aeg ühenduses olemiseks). Piirangud – blokeerumine, katkemine, kanali bitikiirus , ‘kaja’, privaatsus .
9. Pakettkommutatsioon. Sõnum jaotatakse tükkideks ja igale tükile pannakse päis juurde. Siis saadetakse tükid minema.Füüsilist sidet ei looda. Tehnikad : Datagramm edastus (paketid on sõltumatud ning võivad kohale jõuda erinevat teed pidi ning erinevas järjekorras), Virtuaalne kanal (esimene pakett loob marsruudi ja ülejäänud lähevad sama teed pidi). Erinevalt ahelkommutatsioonist mingeid ressursse ei reserveerita. Piirangud – viide (latentsus), paketi kadu, pakettide läbilaskevõime, värelemine(jitter, viide muutub), ühiskasutusega võrk.
10.Võrkude ühendamine: järgurid, sillad , marsruuterid, lüüsid. Et luua väliseid andmesideühendusi või ühendada omavahel geograafiliselt eraldi asetsevaid võrke, vajatakse võrgu laiendusosi. Järgur ( repeater - OSI 1.kihis) on üsna püsivalt kaabeldussüsteemi kuuluv osa. Järguri abil saab omavahel ühendada ka eri kaablitüüpe (n: valguskaablit ja peent Ethernet -kaablit). Järjestikuste järgurite maksimaalarv eri kaabeldussüsteemides on rangelt piiratud. Silla ( bridge - OSI 2.kihis) abil ühendatakse omavahel või lahutatakse üksteisest tüüpiliselt kaks ühesugust võrku. Sild eraldab ja kaitseb liiklust võrgus, sest ta ei lase läbi võrgusisest liiklust, üle silla pääseb ainult teise võrku suunduv info. Silla abil tükeldatakse suuri võrgukomplekse väiksemateks ja kergemini hallatavateks tervikosadeks ning ühtlustatakse võrgu koormust. Suurte ja keerukate võrkude rajamisel ning eri organisatsioonide võrkude ühendamiseks kasutatakse tüüpiliselt marsruutereid ( router - OSI 3.kihis). Marsruuter on erinevalt sillast protokolliga seotud seade, mille abil saab vägagi täpselt filtreerida ja kontrollida transiitliiklust. Nii sildu kui ka marsruutereid nim. sageli lüüsideks ( gateway - OSI 4.-7.kihis). Mikroarvutivõrkudes tähendab lüüs siiski tüüpiliselt masinat ja tarkvara , mis pakuvad kõigile võrgu tööjaamadele tsentraliseeritud ava, mis viib võrgust välja. Lüüse nim. ka andmesideserveriteks.
11.Marsruutimine koosneb kahest põhilisest komponendist: optimaalse marsruutimistee kindlaksmääramine ja andmepakettide transport ehk kommuteerimine (switching). Marsruutimisalgoritmide tarkvara arvutab optimaalse tee leidmiseks marsruutimismõõte kasutades marsruutimistabeleid (sisaldavad algoritmist sõltuvat mars.informatsiooni). Marsruutimisalgoritmide tüübid: 1*Lüli oleku (ehk lühima tee eelistuse) algoritmid paiskavad marsruutimisinformatsiooni kõigile võrgustiku sõlmedele, kuid iga marsruuter saadab marsruutimistabelist ainult osa, mis kirjeldab tema enda lülide olekut. 2*Kaugusevektori (ehk Bellman- Fordi ) algoritmid saadavad kogu marsruutimistabeli või suure osa sellest, kuid ainult oma naabritele. Kanali oleku algoritmid koonduvad kiiremini ja kalduvad vähem silmuseid tekitama, kuid on arvutuslikult keerukamad, nõuavad rohkem arvutusvõimsust ja mälu ning on seetõttu kallimad. Lüli oleku järgi töötab marsruutimisprotokoll OSPF ( Open Shortest Path First - lühima tee eelistusega), mille aluseks oli SPF e. Dijkstra algoritm .
12. Kandjapöördusprotokollid. 1) CSMA /CD (ISO 802.3). Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection on liikluse ja põrketuvastusega pöörduste magistraal . Seda standardit tuntakse kõnekeeles paremini etherneti standardina. Võrgu talitluse põhiidee on kõigi seadmete jaoks ühine liiklusmagistraal. Edastuskiirus on 10Mbit/s. Etherneti standardit järgiva võrgu saab rajada mitmesuguste eri kaabeldusvariantide baasil. Standard jaguneb kaabeldusvariantide järgi: *10Base5-Ethernet (jämeda Ethernet-kaabli baasil), *10Base2-Ethernet (peene Ethernet-kaabli baasil), *10BaseT-Ethernet (bifilaarkaabli baasil). CSMA/CD kohaselt põhineb jaamade omavaheline suhtlus magistraali oleku jälgimisel, pausi tekkimisel toimuval saatmisel, mitme jaama üheaegsest saatest tingitud põrke tuvastusel ning juhusliku kestusega ootusel enne saate kordamise katset.
2) Token Bus (ISO 802.4) Kasutatakse tööstusautomaatikasüsteemides. Kasutusel on keerukas prioriteedisüsteem (selle realiseerimiseks sisaldavad kaadrid kaht vastava otstarbega välja), mis võimaldab kasutajal anda teatud jaamadele õiguse kasutada võrku teistest sagedamini. Sama ka Token Ringi puhul. 3)Token Ring (ISO 802.5) on lubaringi e. volitusedastusringi tuntuim nimi. Struktuurilt on Token Ring erinevalt Ethernet-võrgust ring, ehkki praktikas on kaabeldus peaaegu tähekujuline. Token Ring võrgu ehitusmaterjaliks on peamiselt bifilaarkaabel. Edastuskiirus on max. 16 Mbit/s. Pöördusõiguse annab luba (token) - kolmebaidine kaader, mida jaamad edastavad üksteisele ringi järjestuses. Kui loa saanud jaamal ei ole midagi saata, annab ta loa üle järgmisele jaamale. Vastasel juhul saadab ta andmekaadri, mis liigub jaamalt jaamale sihtkohani, kus ta varustatakse vastuvõtumärgisega, sealt aga edasi, kuni jõuab taas saatjani. Token Ring sisaldab mitmeid mehhanisme võrgu tõrgete avastamiseks ja kõrvaldamiseks. Saatva jaama rikke korral võib ta saadetud andmekaader jääda lõputult ringlema. Selle vältimine on üks aktiivmonitori (mõni suvaline jaam) funktsioone. 4)FDDI, DQDB (ISO 802.6). Fiber Distributed Data Interface ("kiud-levi andmeliides"). FDDI spetsifitseerib 100 Mbit/s edastuskiirusega, loaringlusega, kaksikringiga kohtvõrgu, mis põhineb kiudoptilisel meedial (valguskaablil). Ta defineerib füüsilise kihi ning kanalikihist kandepöörduse (MAC)-osa. Protokoll sarnaneb suures osas Token Ringile , peamised erinevused tulenevad valguskaablist. Valguskaablil on vaskkaabli ees mitmed eelised: turvalisus (puudub väljakiirgus ja salaharundeid on praktiliselt võimatu teha), töökindlus (tundetus elektromagnetiliste häiringute suhtes), kiirus. FDDI geograafiline ulatus on hoopis teises suurusjärgus, kui vanematel võrgustandarditel. FDDI koosneb neljast protokollist: kandepöörduse (pöördusviis), füüsilise kihi ( kodeerimine ), füüsilise meedia (parameetrid) ja jaama halduse (konfiguratsioon) protokollist. FDDI toetab sünkroonset ja asünkroonset liiklust. Sünkroonliiklus võib tarbida teatava osa kogu läbilaskevõimest (100 Mbit/s), asünkroonliiklus aga kasutada ülejäänud osa. Sünkroonliiklus eraldatakse nedele jaamadele, mis nõuavad pideva edastuse võimet (näiteks heli ja video tarbeks).
13. IP adresseerimine. ARP. RARP . Internet koosneb suurest hulgast omavahel ühendatud võrkudest, mis kõik baseeruvad protokollil TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ja kasutavad ühist adresseerimisviisi. IP protokolli abil suudab võrk marsruutida sõnumid õigele sihtmasinale. Marsruutimine toimub IP-võrguaadressi põhjal marsruutimistabelite abil. Igal Interneti masinal on oma ühene IP-aadress. Nende aadresside keskregister asub USA-s, kust igal maal asuv aadressi ja nimteenuseid korraldav organisatsioon reserveerib oma maa jaoks aadresse. IP-aadress on 32- bitine st. 4-baidine arv, mis jaguneb organistatsiooni võrguaadressiks(net) ja võrguseadmeaadressiks ( host ). Aadresside töötluse hõlbustamiseks on võetud kasutusele nn. punktnotatsioon, mille puhul aadressid esitatakse punktidega eraldatud 8-bitiste arvudena (oktettidena), nii et kasutusel on arvud 0 kuni 255. See aadressimehhanism on jagatud veel kolme klassi (A, B, C), mis võimaldavad eripikkusi võrgu- ja seadmeaadresse. IP-aadressides ei ole kunagi arve 0 ja 255, sest need on varutud leviaadressideks ( broadcast ), mille järgi sõnum saadetakse kõigile vastava IP-võrgu jaamadele.
Address Resolution Protocol (ARP) teisendab Ethernet-aadressi Interneti-aadressiks. ARP abil selgitatakse ühenduse moodustamisel välja vastaspoole võrgutasemeaadress (näiteks Etherneti 48-bitine aadress). Reverse ARP (RARP) toimib vastupidiselt ARP-ile.
14. IP Datagrammi struktuur. IP - Internet Protocol. Interneti võrgukihis kasutatav protokoll. Andmete saatmisel saab IP protokoll TCP protokollilt datagrammid, lisab neile IP päise ja annab need edasi võrgu füüsilisele kihile näiteks Ethernet protokollile andmete ülekandmiseks. Andmete saamisel teeb vastupidiseid toiminguid.
15. ISDN Integraalteenuste digitaalvõrk ( Integrated Services Digital Network) tagab digitaalse telefoniühenduse; võib kasutada kõne, andmete, teksti, graafika , muusika , video ja muu seesuguse ülekandmiseks. Hõlmab OSI mudeli esimest kolme kihti. ISDN tehnoloogial baseeruvad ühendused on rajatud kanalitele. ISDN-tavakasutaja ühendused kannavad BRI ( Basic Rate Interface) nimetust. BRI koosneb kolmest kanalist, kaks on B kanalid ja üks on D kanal. B kanali kiirus on 64 kbps, D kanali kiiruseks on 16 kbps. B kanaleid kasutatakse data edastamiseks. Kasutades D kanaleid juhitakse B kanalite "tööd". Kuna tegu on kahe B kanaliga, siis saab korraga kasutada näiteks telefoni ja faxi. B kanaleid saab korraga kasutada ka ühe ühenduse jaoks, näiteks omada Interneti ühendust kiirusega 128 kbit/s. Teatud juhtudel võib D-kanal toetada ka kasutajaandmete edastust - seega tuleb edastuskiiruseks 192kbit/s.
16. B-ISDN. ATM. Lairiba -ISDN (Broadband-ISDN) toetab andmeedastuskiirust kuni 1.5Mbit/s. Algselt B-ISDN-i jaoks väljatöötatud võrgutehnika ATM (Asynchronous Transfer Mode, asünkroonne edastusreziim) toob edaspidi gigabittides edastuskiirused lõppseadmeteni välja. Uued võimsad tööjaamad ning multimeediarakendused esitavad kohtvõrkudele üha uusi nõudeid. Tüüpiline kohtvõrk põhineb leviedastuskandjal, kus võrgu kogu liiklus suundub kõigile jaamadele. Sel juhul kasutab üksik tööjaam ribalaiusest ära ainult murdosa . ATM põhineb ühendusega edastusel; siin suunatakse liiklus tõhusamalt õigele vastuvõtjale. Peamiselt heliliikluses kasutatud aegmultipleksimine (TDM, time-division multiplexing) jaotab riba paremini ning eraldab ühe ühenduse kasutusse ainult sellele vajaliku keskmise ribalaiuse. Levinud kiiretes pakettedastuse meetodites (X.25, Frame Relay , FDDI) võib üks suur pakett hõivata kogu ribalaiuse pikaks ajaks ja teised ühendused ei saa seda kasutada. ATM seevastu edastab väikesi konstantse pikkusega pakette, mida nimetatakse rakkudeks (cell). ATM oma 155 Mbit/s algkiirusega on tõhusam kui FDDI ja läbilaskevõimet saab tõsta gigabittideni välja. ATM-i teine oluline eelis on suvalist tüüpi andmete edastuse võime. Samas võrgus võib üheaegselt edastada teksti, andmeid, heli, pilti ja mitmesuguseid signaale väikestes rakkudes. ATM-i rakk koosneb 48-baidisest kasulikust lastist ja 5-baidisest päisest. ATM-rakkude edasisaatmine on kiire ja tõhus, sest selle saab realiseerida integraallülitustel. Kiipidel sooritatud operatsioon on alati kiirem programsest. Odava mikroelektroonika tõttu langeb ATM-toodete hind konkureerivate tehnikatega võrreldes odavamaks, niipea kui ATM võetakse laiemalt kasutusele.

Kanal

Ribalaius
~bitikiirus
Andmeülekanne analoogtel. kanalis abonendiüh (a/b liides)
3100 Hz
- 56 kbit/s
2 üheaegset tel kõnet ISDN abonendiliideses
~ 50 kHz
~ 150 kbit/s
ADSL abonendiliides ( ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line)
~ 500 kHz
8 Mbit/s
Ethernet (arvutivõrgu kaabel )
18 MHz
10 Mbit/s

NMT, GSM, 3G

GSM 900 (1800) põhiparameetrid
Kanali piirangud
UP 890…915 MHz (1710…1785)
GSM+
GSM++ ( EDGE )
DOWN 935…960 MHz (1805…1880)
Kanali samm
200 kHz
200 kHz
Duplekseristus 45 MHz (95)
Efektiivsus
1,35
3,2
Kanali ribalaius 200 kHz
Bitikiirus
270 kb/s
640 kb/s
Bitikiirus kanalis 270,833 kbit/s
Bitikiirus kasutajale
9,6 (14,4) kb/s
48 kb/s
Kanaleid 124 (…374)
Bitikiirus kanalile 8tk
115 kb/s
384 kb/s
Pöördus TDMA / FDD
NMT-kanali laius 25kHz; sagedusmodulatsioon(FSK); GSM – Faasimodulatsioon(PSK)
Juurdepääsumeetodid: FDMA ( Frequency Division Multiple Access)– kasut NMT. Iga kasutaja eraldi sagedusel, sag. spekter jaot kindla laiusega kanaliteks. Üks helikanal kasutaja kohta. Kõik kasutajad edastavad samal ajal. Kasutatakse eelkõige analoogsideks, digitaalside jaoks pole eriti efektiivne. TDMA (Time Div Multiple Access) – Kasut GSM. Igal kasutajal oma ajapilu. Igal andmekanalil om positsioon ajapilu sees. Kõik kasutajad jagavad sama sagedust. Iga kasutaja saab kanalis (mingil kindlal sagedusel) teatud ajahulga. WCDMA (Wideband Code Division Multple Access) – Kasut UMTS(3G). Igal kasutajal oma spreading kood. Igal andmekanalil om ortogonaalne kood. Kõik kasutajad jagavad sama sagedust ja aega. Kasutajale antakse unikaalne kood ja kasutada on talle terve sagedusriba . CDMA is a form of spread spectrum, which simply means that data is sent in small pieces over a number of the discrete frequencies available for use at any time in the specified range.
Timing Advance (TA)- selle abil määratakse kaugus tugijaamast ~550m lõikudena. TA=1…63. Biti levi kestus raadiokanalis s=c/R. R-bitikiirus(270.833kbit/s); c=300000000; 2=1,1km.
GSM võrk: tuumvõrk—tugijaamade kontroller( Base Station Controller)—tugijaam(BTS).
Sageduse korduvkasutus – kärg.
WCDMA – sagedusriba 5MHz ; FDD; bitikiirus 3,84 Mbit/s; variable spreading codes.
UTRAN( Universal Terrestrial Radio Access Network) OSI (open system interconnection – avatud süsteemi ühendam)mudeli kihid(3tk): (raadioliides)---[füüsilised kanalid]---füüsiline kiht---[transp kanalid]---Medium Access Control (MAC)---[Loogil kanalid]---Radio Ressouce Control (RRC).
GSM – ortogonaalne ajas, kärje sees; suurendatud kandja läbilaskevõime; mittepidev saatmine ja vastuvõtmine; sünkroniseeritud. WCDMA – Igal kasutajal oma kood; suur läbilaskevõime; pidev saatmine ja vastuvõtmine. GSM on efektiivsem kui WCDMA, st 1Hz kohta kantakse bitte üle rohkem.
Radio Access Bearer(RAB) tagab ühenduse UTRAN-is, RAB ühendusel on olenevalt teenustest erinevad parameetrid.
Kanalid ja teenused-- Voice Conversation -2 data channels (voice, control); Video Conference-3 data channels(voice,video, control); Video Conference with Data-4 data channels(384 kb/s data, voice, video, control); Uplink Packet Data-posti poole 1 channel (control), Telefoni poole 2 channels (14kb/s data, control).
Spread spectrum is a form of wireless communications in which the frequency of the transmitted signal is deliberately varied. This results in a much greater bandwidth than the signal would have if its frequency were not varied.