1. רשתות תקשורת מחשבים עמית דביר A note on the use of these ppt slides:
We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). They’re in PowerPoint form so you can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following:
If you use these slides (e.g., in a class) in substantially unaltered form, that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!)
If you post any slides in substantially unaltered form on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material.
Thanks and enjoy! JFK/KWR
All material copyright
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
ומתבססות על שקפים של בד"ר בועז בן משה, פרופ' אמיר הרצברג ואיציק קיטרוסר
רשתות תקשורת מחשבים

2. Communication Networks
Course Information
Lectures: Tuesday 16:00 – 19:00
Website:
Slides, Assignments, Messages
Books:
Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet / Kurose-Ross
Computer Networks / Tanenbaum
Data Networks / Bertsekas-Gallager
Communication Networks

3. Communication Networks
Course Information
Reception hours:
?????????
Grading
70% Final exam
15% Assignments
15% Programming
You must submit all the assignments and programming!!! The default is submitting in pairs!!!!
Communication Networks

4. בתכנית מטרות נהלים תכנית הקורס מבוא לרשתות תקשורת
________________________________________________________________________________________________
מוטיבציה, דוגמאות וטרמינולוגיה
קישורים פשוטים ורשתות, העברות לעומת עיכובי הפצה
אינטרנט ונתבים
רשתות תקשורת מחשבים 4

5. מטרות תפיסת התמונה הכוללת: מה קורה בפועל תאוריה:
שכבות (עליונות) ברשת – 3-7
כלי רשת:
ftp, hyper-terminal…
רכישת מיומנות תכנותית (שימוש ב-win-sockets)
רשתות תקשורת מחשבים 5

6. תכנית הקורס נושא פרק בספר הרצאה מס' Introduction 1
Application layer protocols 2
2-3
Transport layer, reliability, congestion 3
4-5
Network (internet) layer 4 6
Advance Topics in Networking NA 7
רשתות תקשורת מחשבים 6

7. “Cool” internet appliances
Web-enabled toaster +
weather forecaster
IP picture frame
World’s smallest web server
Internet phones

8. מוטיבציה, דוגמאות וטרמינולוגיה
מוטיבציה: רבה.
מונחים מקצועיים (גם כן לא מעט): רשת (network), פרוטוקול, TCP\IP, שרת-לקוח (client server)...
דוגמאות:
טלפונים סלולריים: בחינה מקרוב.
אחרים: GPS, MESH
אלחוטי (wireless): Wi-Fi, BT, IR A B
רשתות תקשורת מחשבים 8

9. דגשים הבנת התמונה הכללית העולם משתנה (חומרה משתפרת):
דוגמה: רשתות אלחוטיות.
לא להסתפק בדיבורים - מיומנויות תכנות!
רקע חזק + ידע מעשי -
תפיקו את המירב מהתרגולים והתרגילים. 9

10. תרחיש תקשורת בסיסי
תרחיש בסיסי: A שולח מידע ל- B על גבי קו תקשורת (link) ייעודי (dedicated) המחבר בין שניהם (בלבד).
שאלה בסיסית: כמה זמן זה לוקח?
הניחו כי קו התקשורת ייעודי (לא משותף), אין כשלים.
מקור ראשי של עיכוב:
- מהירות העברה (ביטים לשנייה)
- מהירות הפצה (מטרים לשנייה) A B
רשתות תקשורת מחשבים 10

11. העברה לעומת עיכובי הפצה
מהירות הפצה (מטרים לשנייה) ועיכוב propagation speed
d = אורך של קו פיזי
s = מהירות הפצה בתווך (~2x108 m/sec)
עיכוב הפצה = d/s
מהירות העברה (ביטים לשנייה) ועיכוב transmission speed
R = רוחב פס (bps)
L = אורך חבילה (bits)
זמן לשלוח ביטים לתוך קו התקשורת = L/R
העברה
הפצה A B
רשתות תקשורת מחשבים 11

12. רשת תקשורת מחשבים רשת מחברת שני מחשבים או יותר.
רשת מחברת שני מחשבים או יותר.
- קו תקשורת: רק בין שניים.
כל זוג יכול לתקשר (תוך שימוש בכתובת רשת)
סוגים שונים של רשתות:
כתובות
הגבלות על אורך
אמינות
עיכובים, ... 2 1 5 3 4
רשתות תקשורת מחשבים 12

13. סוגי רשתות כל זוג יכול לתקשר (תוך שימוש בכתובת רשת)
כל זוג יכול לתקשר (תוך שימוש בכתובת רשת)
רשתות תקשורת מחשבים 13

14. מבט ל"ברזלים" של האינטרנט
local ISP
company
network
regional ISP
router
workstation
server
mobile
מליוני יחידות ממוחשבות מחוברות
"מארחים" (hosts) = מערכות קצה:
- מריצות יישומי רשת
קווי תקשורת:
סיבים, נחושת, רדיו, לוויין
קצב העברה = רוחב פס
נתבים: מעבירים חבילות (packets) – חתיכות של מידע
רשתות תקשורת מחשבים 14

15. אינטרנט: חיבור של רשתות (תוך שימוש ב-TCP/IP, 'אינטרנט' משמעו אינטרנט 'ציבורי, גדול'(
רשתות תקשורת מחשבים 15

16. מבט מעמיק יותר על מבנה הרשת
קצוות הרשת:
- יישומים ו-"מארחים"
ליבת הרשת:
- נתבים
- רשת של רשתות
רשתות גישה, מדיה פיזית:
- קווי תקשורת
רשתות תקשורת מחשבים 16

17. קצוות הרשת מערכות קצה (hosts): מודל לקוח-שרת מודל peer-peer
- מריצות יישומים
- דואר אלקטרוני, רשת
- ב-"קצה הרשת"
מודל לקוח-שרת
- הלקוח מבקש, מקבל שירות משרת זמין תמיד
- לדוגמה: דפדפן/שרת; לקוח דואר/שרת
מודל peer-peer
- שימוש מינמלי (או כלל לא) בשרתים יעודיים
- לדוגמה: KaZaA, Skype
רשתות תקשורת מחשבים 17

18. ליבת הרשת סבך (mesh) של נתבים מחוברים
השאלה המהותית: איך מידע מועבר דרך הרשת?
- מיתוג מעגלים (circuit switching): מעגל ייעודי לכל קריאה; רשת טלפוניה
- מיתוג חבילות (packet switching): מידע נשלח ברשת בחבילות ("חתיכות" בודדות)
רשתות תקשורת מחשבים 18

19. תרחישים נפוצים ברשת אינטרנט רשת חוטית מקומית (Ethernet)
- עיכוב: בעיקר עקב תורים בנתבים (במיוחד כאשר נתב סתום)
- כאשר אינו סתום: עיבוד בנתבים, זמן הפצה (אם רחוק)
- אובדן מידע: בעיקר עקב סתימה של נתבים או קו תקשורת לא אמין
רשת חוטית מקומית (Ethernet)
- עיכוב: בעיקר תור אצל שלוח (לערוץ), זמן העברה
- אובדן מידע: הפרעה ('התנגשות') או עיכוב משמעותי
- רעש, החלשות, עיוות אות: זניח, מטופל בשכבה הפיזית, מגבלות
קישור אלחוטי (Lan, רדיו, סלולרי)
- רעש, החלשות (חסימות), הפרעות (התנגשויות)...
לווין
- עיכוב הפצה גדול, העברת קבצים טובה אך לא אינטאקציה, הפרעות של פריצה ורעש
רשתות תקשורת מחשבים 19

20. "שכבות" הפרוטוקול שאלה: רשתות הן דבר מורכב! חלקים רבים:
האם יש סיכוי לארגן מבנה רשת?
או לפחות את הרשתות הבודדות שלנו?
רשתות הן דבר מורכב!
חלקים רבים:
- hosts
- נתבים
- קווי תקשורת של מדיות שונות
- יישומים
- פרוטוקולים
- תוכנה, חומרה
רשתות תקשורת מחשבים 20

21. ארגון של טיסה סדרה של צעדים כרטיס (תלונה) כרטיס (קנייה) מטען (קבלה)
שערים (פריקה)
מסלול (נחיתה)
ניתוב מטוסים
כרטיס (קנייה)
מטען (שילוח)
שערים (העמסה)
מסלול (המראה)
סדרה של צעדים
רשתות תקשורת מחשבים 21

22. מרכזי שליטה אוויריים בתווך
שכבות תפעול של חברת תעופה
כרטיס
כרטיס (תלונה)
מטען (קבלה)
פריקה))שערים
מסלול (נחיתה)
ניתוב מטוסים
כרטיס (קנייה)
מטען (שילוח)
שערים (העמסה)
מסלול (המראה)
ניתוב מטוסים
מטען
שער
המראה / נחיתה
ניתוב מטוסים
ניתוב מטוסים
ניתוב מטוסים
שדה תעופה יעד
מרכזי שליטה אוויריים בתווך
שדה תעופה מקורי
שכבות: כל שכבה מממשת שירות
- דרך הפעולות הפנימיות שלה
- נסמכת על פעולות אשר מבוצעות על ידי השכבה תחתיה
רשתות תקשורת מחשבים 22

23. (Inter)networkרשת פנימית
"ערימת הפרוטוקול" (protocol stack) האינטרנט
יישום: פונקציונליות ספציפית ליישום
- HTTP, FTP, SMTP
תעבורה: מעבר מידע מ-host ל-host
- TCP, UDP
רשת (פנימית): ניתוב datagrams לאורך האינטרנט
- IP, פרוטוקולי ניתוב
קו תקשורת: קו תקשורת בתוך אותה רשת
- PPP, Ethernet ...
פיזי: חלקים "על הכבל"
- רדיו לעומת אינפרא אדום, קידוד ביטים
(Application)יישום
(transport)תעבורה
(Inter)networkרשת פנימית
(link)קו תקשורת
(physical)פיזי
רשתות תקשורת מחשבים 23

24. שכבות פרוטוקול ומידע פירוק הבעיות של רשתות לשכבות מודולריות
שכבות פרוטוקול ומידע פירוק הבעיות של רשתות לשכבות מודולריות. כל שכבה משתמשת בשכבה תחתונה יותר, ונותנת שירותים לשכבה עליונה יותר.
מוסיפה מידע בפתיח ליצירת יחידת מידע חדשה.
- לעיתים גם סיומת, ולפעמים יחידת מידע 'חלקית'
מעבירה יחידת מידע חדשה, 'עטופה', לשכבה מתחת.
זוהי אינקפסולציה (של מידע בין פתיח לסיומת)
מקור
יעד
application
transport
network
link
physical
application
transport
network
link
physical M H t n l M H t n l
message
segment
Packet (datagram)
frame
רשתות תקשורת מחשבים 24

25. למה שכבות? התמודדות עם מערכות מורכבות:
מבנה מפורט מאפשר זיהוי, וקשרים בין חלקים של מערכות מורכבות
- מודל ייחוס רב שכבתי לדיון
מודולריות מקלה על אחזקה ועדכון של המערכת
- שינוי מימוש של שכבה לא משפיע כל שאר השכבות
- שינוי ממשק (שירות) של שכבה משפיע רק על ה-"לקוח" (שכבה מעל)
עלות מימוש של שכבות: עבודה כפולה, תקורה, חוסר יכולת לגשת למידע של שכבה תחתונה
רשתות תקשורת 1 25

26. שכבות: תקשורת לוגית כל שכבה: - מופצת
application
transport
network
link
physical
כל שכבה:
- מופצת
- "ישויות" מממשות פונקציונליות של השכבה בכל קודקוד - ישויות מבצעות פעולות, מחליפות הודעות עם peers
network
link
physical
application
transport
network
link
physical
application
transport
network
link
physical
application
transport
network
link
physical
רשתות תקשורת מחשבים 26

27. שכבות: תקשורת לוגית דוגמאות: - קחו מידע מיישום
- הוסיפו כתובת, מידע לבדיקת אמינות ל-"datagram"
- שלחו datagram ל-peer
- המתינו ל-ack מה-peer
- אנלוגיה: משרד דואר
data
application
transport
network
link
physical
transport
ack
data
data
transport
רשתות תקשורת מחשבים 27

28. שכבות: תקשורת פיזית data application transport network link physical
רשתות תקשורת מחשבים 28

29. אינקפסולציה source זרימת מידע פיזית זרימה לוגית destination
message M
application
transport
network
link
physical
segment Ht M
datagram Ht Hn M
frame Ht Hn Hl M
link
physical Ht Hn Hl M Ht Hn Hl M
זרימת מידע פיזית
מתג
זרימה לוגית
destination
network
link
physical Ht Hn M Ht Hn M
application
transport
network
link
physical Ht Hn Hl M M Ht Hn Hl M Ht M Ht Hn M
נתב Ht Hn Hl M
רשתות תקשורת 1 29

30. מבנה אינטרנט: רשת של רשתות
פחות או יותר היררכי
במרכז: ספקי אינטרנט מהשכבה הראשונה ("tier 1") – לדוגמה –
MCI, Sprint, AT&T, Cable and Wireless . כיסוי ארצי/בינלאומי.
מתייחסים אחד לשני כשווים.
ספקים מהשכבה הראשונה מחוברים בפרטיות זה לזה (peer)
NAP
ספקים מהשכבה הראשונה מחוברים גם בנקודות גישה ציבוריות לרשת (public network access points – NAPs)
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
רשתות תקשורת מחשבים 30

31. ספק אינטרנט בשכבה ראשורנה – Sprint US
DS3 (45 Mbps)
OC3 (155 Mbps)
OC12 (622 Mbps)
OC48 (2.4 Gbps)
Seattle
Atlanta
Chicago
Roachdale
Stockton
San Jose
Anaheim
Fort Worth
Orlando
Kansas City
Cheyenne
New York
Pennsauken
Relay
Wash. DC
Tacoma …
אל/מ- לקוחות
peering
אל/מ- השדרה ….
POP: point-of-presence
רשתות תקשורת מחשבים 31

32. מבנה אינטרנט: רשת של רשתות
ספקי אינטרנט בשכבה השנייה (tier 2): קטנים יותר (לרוב מקומיים)- מחוברים לספק אחד או יותר מהשכבה הראשונה, וקיימת אפשרות גם לחיבור לספקים אחרים בשכבה השנייה
ספקי אינטרנט בשכבה השנייה גם שווי מעמד אחד לשני, ומחוברים ב-NAP
Tier-2 ISP
ספק מהשכבה השנייה משלם לספק מהשכבה הראשונה עבור חיבור לשאר האינטרנט
ספק מהשכבה השנייה הוא לקוח של הספק מהשכבה הראשונה
Tier 1 ISP
NAP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
רשתות תקשורת מחשבים 32

33. מבנה אינטרנט: רשת של רשתות
שכבה שלישית (tier 3): ספקי אינטרנט, וספקי אינטרנט מקומיים - קפיצה אחרונה ("גישה") של רשת (הכי קרובה למערכות הקצה)
local
ISP
Tier 3
ספקי אינטרנט מקומיים וספקים בשכבה השלישית הם לקוחות של ספקים בשכבה גבוהה יותר המקשרים אותם לאינטרנט
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
NAP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
רשתות תקשורת מחשבים 33

34. מבנה אינטרנט: רשת של רשתות
חבילה עוברת דרך מספר רב של רשתות!
local
ISP
Tier 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
Tier-2 ISP
Tier 1 ISP
NAP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
רשתות תקשורת מחשבים 34

35. ליבת הרשת סבך (mesh) של נתבים מחוברים
השאלה המהותית: איך מידע מועבר דרך הרשת?
- מיתוג מעגלים (circuit switching): מעגל ייעודי לכל קריאה; רשת טלפוניה
- מיתוג חבילות (packet switching): מידע נשלח ברשת בחבילות ("חתיכות" בודדות)
רשתות תקשורת מחשבים 35

36. ליבת הרשת: מיתוג מעגלים
משאבים מקצה אל קצה שמורים ל-"שיחה"
רוחב פס של קו תקשורת, קיבולת של מתג
משאבים יעודיים: אין שיתוף
ביצוע מדמה מעגל (מובטח)
נדרשת הכנה של שיחה
רשתות תקשורת מחשבים 36

37. ליבת הרשת: מיתוג מעגלים
משאבי הרשת (לדוגמה רוחב פס) מחולקים ל-"חתיכות"
"חתיכות" מוקצות לשיחות
"חתיכה" של משאב במצב סרק אם לא נמצאת בשימוש של השיחה אליה הוקצתה (אין שיתוף)
חלוקה של רוחב פס ל-"חתיכות"
- חלקות תדירות
- חלוקת זמן
רשתות תקשורת מחשבים 37

38. Circuit Switching: FDM and TDM
4 users
Example:
FDM
frequency
time
TDM
frequency
time
Two simple multiple access control techniques.
Each mobile’s share of the bandwidth is divided into portions for the uplink and the downlink. Also, possibly, out of band signaling.
As we will see, used in AMPS, GSM, IS-54/136

39. intחלוקת רוחב פס ל-"חתיכות"
ליבת הרשת: מיתוג חבילות
מאבק על משאבים:
דרישת משאבים משותפת יכולה לחרוג מהכמות הזמינה
סתימות: תור חבילות, המתנה לשימוש בקו תקשורת
שמור והעבר: חבילות מתקדמות קפיצה אחת בכל פעם
כל מידע מקצה אל קצה מחולק ל-"חבילות" (packets)
החבילות של משתמשים A ו-B חולקות משאבי רשת
כל חבילה משתמשת ברוחב פס מלא
משאבים מנוצלים לפי הנדרש
intחלוקת רוחב פס ל-"חתיכות"
הקצאה ייעודית
שמירת משאבים
רשתות תקשורת מחשבים 39

40. תור של חבילות מחכות לקו תקשורת החוצה
מיתוג חבילות: ריבוב סטטיסטי
10 Mb/s
Ethernet C A
ריבוב סטטיסטי
1.5 Mb/s B
תור של חבילות מחכות לקו תקשורת החוצה D E
רצף של חבילות מ-A ו-B לא קיים סדר קבוע, הם חולקים לפי דרישה ריבוב סטטיסטי 
רשתות תקשורת מחשבים 40

41. מיתוג חבילות לעומת מיתוג מעגלים מיתוג חבילות מאפשר ליותר משתמשים להתשמש ברשת!
קו תקשורת של Mb/s 1
כל משתמש:
- kb/s 100 כאשר "פעיל"
- פעיל 10% מהזמן
מיתוג מעגלים:
- 10 משתמשים
מיתוג חבילות:
- עם 35 משתמשים, הסתברות > פעילים פחות מ
N users
1 Mbps link
רשתות תקשורת מחשבים 41

42. נתבים: רישות בין רשתות ומיתוג חבילות
נתבים הם מחשבים מיוחדים שמחברים שתי (או יותר) רשתות / קווי תקשורת (או יותר)
רשתות יכולות להיות בטכנולוגיות שונות:
- כתובות רשת שונות
- מגבלות שונות על אורך
- רמת אמינות שונה, מאפייני עיכוב
נתבים:
- עושים שימוש בכתובות בפרוטוקול אינטרנט על מנת לזהות את רשת היעד.
- בוחרים נתיב לכיוון רשת היעד ומקדמים את החבילה.
- 'שמור והעבר' (‘Store & Forward’): העבר רק אחרי שנתקבלה כל החבילה (ונבדקה).
כדי להימנע מהעברת חבילות פגומות ובכך האטת קו תקשורת מהיר
רשתות תקשורת מחשבים 42

43. מיתוג חבילות: 'שמור והעבר'L R R R
דוגמה:
L = 7.5 Mbits – של מידע וחבילה, נתעלם מגודל של פתיח.
R = 1.5 Mbps
קישור (קפיצה) יחיד: L/R = 5sec
עיכוב קצה אל קצה:
3*L/R = 15sec
לוקח L/R שניות לשדר ("לדחוף החוצה") חבילה בת L ביטים על קו תקשורת של R bps
כל החבילה צריכה להגיע לנתב לפני שהיא עוברת לחלק הבא הנתיב: שמור והעבר'
עיכוב קצה אל קצה = (מס' קפיצות) * L/R
רשתות תקשורת מחשבים 43

44. חלוקה למקטעים ו-pipelining
נפרק את ההודעה ל-5000 חבילות
כל חבילה מכילה 1500 ביטים
- נניח שזה כל המידע (נתעלם מהפתיח)
לוקח 1 msec לשדר חבילה על קו תקשורת אחד.
pipelining: כל קו תקשורת פועל במקביל
5 שניות לכל קטע
עיכוב קצה אל קצה (E2E) = *2
3 msec לחבילה ראשונה חבילות * 1 msec
עיכוב הוקטן מ-15 שניות ל שניות.
שאלה: מדוע לא להשתמש בחבילות קטנטנות (לדוגמה 1 byte)?
רשתות תקשורת מחשבים 44

45. באפרים פנויים: חבילות שמגיעות נופלות (אובדן) אם אין באפרים פנויים
נתבים ותורים
ברשת שמבצעת מיתוג חבילות, חבילות ממתינות בתור בבאפרים בנתב
קצב הגעת החבילות לקו התקשורת גדול מהקיבולת שלו
החבילות ממתינות בתור, עד שתורן מגיע
(עיכוב)חבילה מועברת A
באפרים פנויים: חבילות שמגיעות נופלות (אובדן) אם אין באפרים פנויים
(עיכוב)תור חבילות B
רשתות תקשורת מחשבים 45

46. ארבע מקורות לעיכוב חבילות
2. עמידה בתור
- זמן המתנה לשידור בקו התקשורת היוצא
- תלוי ברמת העומס על הנתב ובקו התקשורת
- כולל זמן גישה אל קו תקשורת (משותף)
עיבוד קודקודים
- בדיקת שגיאות בביטים
- קביעת קו תקשורת ליציאה A B
propagation
transmission
nodal
processing
queueing
רשתות תקשורת מחשבים 46

47. שימו לב - s ו-R הן כמויות שונות מאד
עיכובים ברשתות עם מיתוג חבילות
4. עיכוב הפצה
- d = אורך קו פיזי
- s = מהירות הפצה בתווך (m/sec ~2x108)
- עיכוב הפצה = d/s
3. עיכוב בהעברה
- R = רוחב פס (bps)
- L = אורך חבילה (ביטים)
- זמן לשליחת חבילה לתוך קו התקשורת = L/R A B
propagation
transmission
nodal
processing
queueing
שימו לב - s ו-R הן כמויות שונות מאד
רשתות תקשורת מחשבים 47

48. עיכוב בקודקודים (nodal delay)
dproc = עיכוב עיבוד
- בדרך כלל מספר מיקרו-שניות או פחות
dqueue = עיכוב תור
- תלוי ברמת העומס – יכול להיות גורם עיקרי
dtrans = עיכוב בהעברה
- L/R, משמעותי בחיבורים בעלי מהירות נמוכה
dprop = עיכוב הפצה
- כמה מיקרו-שניות לכמה מאות מילי-שניות
רשתות תקשורת מחשבים 48

49. עיכוב עמידה בתור R = רוחב פס (bps) L = אורך חבילה (ביטים)
a = קצב הגעה ממוצע של חבילות
עומס תעבורה: La/R
La/R ~ 0: עיכוב תור ממוצע נמוך
La/R -> 1: עיכוב גדל
La/R > 1: יותר "עבודה" מגיעה ממה שניתן לעבד, עיכוב אינסופי! -> סתימה
רשתות תקשורת מחשבים 49

50. עיכוב עמידה בתור
שאלה: מדוע יש בכלל עיכוב של תור כאשר La/R<1? האם התור לא יהיה אף פעם ריק?
תשובה: לא - כיוון שחבילות מגיעות בצורה רנדומלית - לא תמיד כמות בשנייה!
דוגמה: L=1 Byte, R=1.2 Byte/sec
בכל שנייה אנחנו שולחים בייט אחד (הסתברות 0.5), 2 בייטים (הסתברות 0.25), או כלום (הסתברות 0.25) -> a=1 Hz
מה ההסתברות שהתור ישאר ריק אחרי t שניות?
Pt = הסתברות שתור ריק אחרי t שניות = (1-0.25)t
P1=0.75, P2=0.56, P3=0.42, P4=0.32…
רשתות תקשורת מחשבים 50

51. אובדן חבילות לתור (באפר) יש קיבולת סופית
כאשר חבילות מגיעות לתור מלא, החבילה מושמטת (אובדת)
חבילה שאבדה יכולה להיות משודרת פעם נוספת
- מהקודקוד הקודם, מהמערכת בנק' הקצה המקורית, או לא להיות משודרת שנית כלל
אובדן חבילות בגלל רעש?
- אפשרי בכמה סוגי קווי תקשורת, בעיקר אלחוטיים.
- אבל קווי תקשורת (מונחים) רבים הם אמינים
- יש קווי תקשורת שמוודאים הגעה ומשדרים בשנית כדי 'להחביא' רעש (נדון בכך במסגרת שכבת רשת/קו תקשורת)
רשתות תקשורת מחשבים 51

52. מכשולים בתקשורת עיכוב רעש / הפרעות
- העברה: ביטים לשנייה (מוגבלים HW/SW)
- הפצה: מהירות בינונית (קטנה מ-108*3 מילי-שניות - מהירות האור)
- עיבוד (אצל השולח, מקבל, נתבים, מתגים)
- תורים (שולח, נתבים)
רעש / הפרעות
- הפרעות תרמיות: הפרעות אנרגיה רנדומליות
- פרצי רעש: נעצים על קוו מתח וכדומה
- "עלייה על הקו" – הפרעה מתשדורת אחרת (לדוגמה השראה חשמלית מכבל אחר)
רשתות תקשורת מחשבים 52

53. עוד מכשולים בתקשורת החלשות עיוות - אובדן אנרגיית אות
- יחס קבוע לאותות סינוס עם תדירות זהה
עיוות
- כיוון שהחלשה שונה מתדרים אחרים
- ומתקיים (התמרת פורייה): signal(t) = ∑ freqsinous_signalfreq(t)
רשתות תקשורת מחשבים 53

54. תרחישים נפוצים ברשת אינטרנט רשת חוטית מקומית (Ethernet)
- עיכוב: בעיקר עקב תורים בנתבים (במיוחד כאשר נתב סתום)
- כאשר אינו סתום: עיבוד בנתבים, זמן הפצה (אם רחוק)
- אובדן מידע: בעיקר עקב סתימה של נתבים או קו תקשורת לא אמין
רשת חוטית מקומית (Ethernet)
- עיכוב: בעיקר תור אצל שלוח (לערוץ), זמן העברה
- אובדן מידע: הפרעה ('התנגשות') או עיכוב משמעותי
- רעש, החלשות, עיוות אות: זניח, מטופל בשכבה הפיזית, מגבלות
קישור אלחוטי (Lan, רדיו, סלולרי)
- רעש, החלשות (חסימות), הפרעות (התנגשויות)...
לווין
- עיכוב הפצה גדול, העברת קבצים טובה אך לא אינטאקציה, הפרעות של פריצה ורעש
רשתות תקשורת מחשבים 54

55. (Inter)networkרשת פנימית
"ערימת הפרוטוקול" (protocol stack) האינטרנט
יישום: פונקציונליות ספציפית ליישום
- HTTP, FTP, SMTP
תעבורה: מעבר מידע מ-host ל-host
- TCP, UDP
רשת (פנימית): ניתוב datagrams לאורך האינטרנט
- IP, פרוטוקולי ניתוב
קו תקשורת: קו תקשורת בתוך אותה רשת
- PPP, Ethernet ...
פיזי: חלקים "על הכבל"
- רדיו לעומת אינפרא אדום, קידוד ביטים
(Application)יישום
(transport)תעבורה
(Inter)networkרשת פנימית
(link)קו תקשורת
(physical)פיזי
רשתות תקשורת מחשבים 55

56. שכבות פרוטוקול ומידע פירוק הבעיות של רשתות לשכבות מודולריות
שכבות פרוטוקול ומידע פירוק הבעיות של רשתות לשכבות מודולריות. כל שכבה משתמשת בשכבה תחתונה יותר, ונותנת שירותים לשכבה עליונה יותר.
מוסיפה מידע בפתיח ליצירת יחידת מידע חדשה.
- לעיתים גם סיומת, ולפעמים יחידת מידע 'חלקית'
מעבירה יחידת מידע חדשה, 'עטופה', לשכבה מתחת.
זוהי אינקפסולציה (של מידע בין פתיח לסיומת)
מקור
יעד
application
transport
network
link
physical
application
transport
network
link
physical M H t n l M H t n l
message
segment
Packet (datagram)
frame
רשתות תקשורת מחשבים 56

57. Encapsulation destination source application transport network link
message M
application
transport
network
link
physical
segment Ht M Ht
datagram Ht Hn M Hn
frame Ht Hn Hl M
link
physical
switch
destination
network
link
physical Ht Hn M Ht Hn Hl M M
application
transport
network
link
physical Ht Hn M Ht M Ht Hn M
router Ht Hn Hl M
Introduction

58. למה שכבות? התמודדות עם מערכות מורכבות:
מבנה מפורט מאפשר זיהוי, וקשרים בין חלקים של מערכות מורכבות
- מודל ייחוס רב שכבתי לדיון
מודולריות מקלה על אחזקה ועדכון של המערכת
- שינוי מימוש של שכבה לא משפיע כל שאר השכבות
- שינוי ממשק (שירות) של שכבה משפיע רק על ה-"לקוח" (שכבה מעל)
עלות מימוש של שכבות: עבודה כפולה, תקורה, חוסר יכולת לגשת למידע של שכבה תחתונה
רשתות תקשורת מחשבים 58

59. שכבות: תקשורת לוגית דוגמא לשכבת התעבורה: - קחו מידע מיישום
- הוסיפו כתובת, מידע לבדיקת אמינות ל-"datagram"
- שלחו datagram ל-peer
- המתינו ל-ack מה-peer
- אנלוגיה: משרד דואר
data
application
transport
network
link
physical
transport
ack
data
data
transport
רשתות תקשורת מחשבים 59

60. ארכיטקטורות של יישומים
לקוח – שרת
peer-to-peer (P2P)
הכלאה בין לקוח-שרת לבין P2P
רשתות תקשורת מחשבים 60

61. ארכיטקטורת לקוח-שרת שרת: - תמיד על host - כתובת IP קבועה
- "חוות שרתים" כדי לתת יתרון לגודל
- שולח תגובות לבקשות
לקוחות:
- יוזמים תקשורת עם שרת (שולחים בקשות)
- יכולים להיות מחוברים לסירוגין
- יכולים להיות בעלי כתובת IP דינמית או קבועה
- לא מתקשרים ישירות זה מול זה
רשתות תקשורת מחשבים 61

62. ארכיטקטורת P2P טהורה אין שרת שזמין תמיד
תחנות קצה שרירותיות מתקשרות ישירות
Peers מתחברים לסירוגין ומחליפים כתובות IP
דוגמה: Gnutella
מאד דינמית לשינויים בגודל
קשה מאד לניהול
רשתות תקשורת מחשבים 62

63. הכלאה בין לקוח-שרת לבין P2P
לקוחות נרשמים, מוצאים peer דרך שרת(י) ניהול
נאפסטר:
- העברת קבצים מתבצעת P2P
- חיפוש קבצים מרוכז:
Peers רושמים תוכן בשרת מרכזי
Peers מחפשים באותו שרת מרכזי על מנת למצוא תוכן
מסרים מיידים:
- קריאה בין שני משתמשים היא P2P
- בדיקת ואיתור נוכחות מרוכזים:
משתמש רושם את כתובת ה-IP שלו בשרת המרכזי כאשר הוא מתחבר, ומשתמש בשרת המרכזי כדי לחפש כתובות IP של חברים שלו
רשתות תקשורת מחשבים 63

64. P2P: ספריה מרכזית תכנון מקורי של "נאפסטר"
בוב
תכנון מקורי של "נאפסטר"
1) כאשר peer מתחבר, הוא מעדכן את השרת המרכזי:
- כתובת IP
- תוכן
2) אליס מחפשת את "בדד", ומקבלת את הכתובת של בוב.
3) אליס מבקשת את הקובץ מבוב 1 1 3 1 2 1
אליס
רשתות תקשורת מחשבים 64

65. P2P: בעיות עם ספריה מרכזית
כשל נקודתי
צוואר בקבוק בביצועים
הפרת זכויות יוצרים
מוטיבציה לספריה מבוזרת (ראו ספר)
העברת קבצים היא מבוזרת, אבל איתור התוכן מבצע שימוש בספריה מרכזית.
רשתות תקשורת מחשבים 65

66. סיכום אינטרנט ונתבים סוגי עיכובים והשפעות תרחישים ועיכובים אופיניים
- עיכובי הפצה, העברה
- חלוקה למקטעים ו-pipelining
- עיכובי תורים ועיבוד
תרחישים ועיכובים אופיניים
- רעש (S/N), הפרעות
- החלשות ועיוות; ניתוקים, תדירות fc
שכבות פרוטוקול: גישת תכנון מודולרית
- בדרך כלל אינקפסולציה של מידע משכבה גבוהה יותר (הוספת פתיח ואפשרי גם סיומת)
רשתות תקשורת מחשבים 66