Warstwa fizyczna i
Warstwa fizyczna i
łącza danych
łącza danych
sieci LAN
sieci LAN
Warstwa fizyczna i
Warstwa fizyczna i
łącza danych
łącza danych
sieci LAN
sieci LAN
Program wykładu
Program wykładu
Model warstwowy sieci LAN
Model warstwowy sieci LAN
Warstwa fizyczna
Warstwa fizyczna
•
Media transmisyjne
Media transmisyjne
•
Kodowanie informacji
Kodowanie informacji
Funkcje warstwy łącza danych
Funkcje warstwy łącza danych
Model warstwowy sieci LAN
Model warstwowy sieci LAN
- standard IEEE 802
- standard IEEE 802
Media transmisyjne
Media transmisyjne
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel skrętka
Kabel skrętka
Światłowód
Światłowód
Fale radiowe
Fale radiowe
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel RG58 – instalacja końcówki
Kabel RG58 – instalacja końcówki
BNC
BNC
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel RG58 – instalacja końcówki
Kabel RG58 – instalacja końcówki
BNC
BNC
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel RG58 – instalacja końcówki
Kabel RG58 – instalacja końcówki
BNC
BNC
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel RG58 – instalacja końcówki
Kabel RG58 – instalacja końcówki
BNC
BNC
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Kabel RG58 – instalacja końcówki
Kabel RG58 – instalacja końcówki
BNC
BNC
Kabel koncentryczny
Kabel koncentryczny
Mało wrażliwy na zakłócenia i szumy
Mało wrażliwy na zakłócenia i szumy
Tańszy niż ekranowana skrętka
Tańszy niż ekranowana skrętka
Dość odporny na uszkodzenia fizyczne
Dość odporny na uszkodzenia fizyczne
Niewygodny sposób instalacji
Niewygodny sposób instalacji
Ograniczenie szybkości do 10Mb/s
Ograniczenie szybkości do 10Mb/s
Słaba skalowalność
Słaba skalowalność
Niska odporność na awarie i trudność
Niska odporność na awarie i trudność
lokalizowania usterki
lokalizowania usterki
Skrętka
Skrętka
Kabel nieekranowany UTP
Kabel nieekranowany UTP
(Unshielded Twisted Pair)
(Unshielded Twisted Pair)
Skrętka
Skrętka
Kabel ekranowany STP (Shielded
Kabel ekranowany STP (Shielded
Twisted Pair)
Twisted Pair)
Kabel ekranowany FTP (Foiled
Kabel ekranowany FTP (Foiled
Twisted Pair)
Twisted Pair)
Skrętka
Skrętka
Kabel podwójnie ekranowany S-STP
Kabel podwójnie ekranowany S-STP
(Shielded - Shielded Twisted Pair)
(Shielded - Shielded Twisted Pair)
Skrętka
Skrętka
Instalacja końcówki RJ45
Instalacja końcówki RJ45
Skrętka
Skrętka
TIA/EIA 568A
Pin Para Drut
Kolor
1 3
1
biały/zielony
2 3
2
zielony
3 2
1
biały/pomarańczowy
4 1
2
niebieski
5 1
1
biały/niebieski
6 2
2
pomarańczowy
7 4
1
biały/brązowy
8 4
2
brązowy
TIA/EIA 568B
Pin Para Drut
Kolor
1 2
1
biały/pomarańczowy
2 2
2
pomarańczowy
3 3
1
biały/zielony
4 1
2
niebieski
5 1
1
biały/niebieski
6 3
2
zielony
7 4
1
biały/brązowy
8 4
2
brązowy
Sekwencja kabli dla RJ45
Sekwencja kabli dla RJ45
Skrętka
Skrętka
Pasmo
Pasmo
TIA/EI
TIA/EI
A 568A
A 568A
ISO
ISO
11801
11801
EN
EN
50173
50173
Zastosowanie
Zastosowanie
do 100
do 100
KHz
KHz
Kat. 1
Kat. 1
Klasa A
Klasa A
Usługi telefoniczne
Usługi telefoniczne
do 16
do 16
MHz
MHz
Kat. 3
Kat. 3
Klasa C
Klasa C
Ethernet 10Base-T,
Ethernet 10Base-T,
Token Ring
Token Ring
do 100
do 100
MHz
MHz
Kat. 5
Kat. 5
Klasa D
Klasa D
Ethernet
Ethernet
100Base-T
100Base-T
do 100
do 100
MHz
MHz
Kat. 5e
Kat. 5e
Klasa D
Klasa D
rozszerzo
rozszerzo
na
na
Ethernet 1000Base-T
Ethernet 1000Base-T
do 200
do 200
MHz
MHz
Kat. 6
Kat. 6
Klasa E
Klasa E
Ethernet 1000Base-T,
Ethernet 1000Base-T,
10GBase-T do 55
10GBase-T do 55
metrów
metrów
do 500
do 500
MHz
MHz
Kat. 6a
Kat. 6a
Ethernet 10GBase-T
Ethernet 10GBase-T
do 600
do 600
MHz
MHz
Kat. 7
Kat. 7
Klasa F
Klasa F
Ethernet 10GBase-T,
Ethernet 10GBase-T,
kabel S-STP
kabel S-STP
Skrętka
Skrętka
Niska cena
Niska cena
Łatwość instalacji
Łatwość instalacji
Dostępność rozwiązań i urządzeń
Dostępność rozwiązań i urządzeń
Stosunkowo niska prędkość transferu
Stosunkowo niska prędkość transferu
danych
danych
Instalacja sieci wymaga urządzeń
Instalacja sieci wymaga urządzeń
aktywnych
aktywnych
Ograniczona długość kabla
Ograniczona długość kabla
Mała odporność na zakłócenia (UTP)
Mała odporność na zakłócenia (UTP)
Światłowód
Światłowód
Światłowód
Światłowód
Łącze ST
Łącze ST
Łącze S.C.
Łącze S.C.
Łącze LC
Łącze LC
Światłowód
Światłowód
Działanie światłowodu opiera się na
Działanie światłowodu opiera się na
zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia
zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia
światła na granicy dwóch ośrodków o dwóch
światła na granicy dwóch ośrodków o dwóch
różnych współczynnikach załamania światła.
różnych współczynnikach załamania światła.
Maksymalny kąt
Maksymalny kąt
pod jakim zachodzi
pod jakim zachodzi
odbicie wyznacza się z zależności
odbicie wyznacza się z zależności
sin
sin
=
=
(
(
n
n
1
1
)
)
2
2
+ (
+ (
n
n
2
2
)
)
2
2
, gdzie
, gdzie
n
n
1
1
to współczynnik
to współczynnik
załamania rdzenia, a
załamania rdzenia, a
n
n
2
2
pokrycia.
pokrycia.
n
1
n
2
n
2
p o k r y c i e
r d z e ń
Światłowód
Światłowód
Budowa światłowodu
Budowa światłowodu
Rodzaje światłowodu
Rodzaje światłowodu
K o s z u lk a z e w n ę tr z n a
W łó k n a w z m a c n ia ją c e
P ła s z c z
R d z e ń
Ź r ó d ło
ś w ia tła
W łó k n o w ie lo m o d o w e
o s k o k o w e j z m ia n ie
w s p ó łc z y n n i k a o d b ic ia
W łó k n o w ie lo m o d o w e
o s to p n io w e j z m ia n ie
w s p ó łc z y n n ik a o d b ic ia
Ś w ia tło w ó d
je d n o m o d o w y
Światłowód
Światłowód
Wielomodowy
Wielomodowy
. Długość fali świetlnej
. Długość fali świetlnej
850 nm, 1300 nm. Odległości między
850 nm, 1300 nm. Odległości między
regeneratorami od 0,1 km do 10 km.
regeneratorami od 0,1 km do 10 km.
Stosowany głównie w sieciach lokalnych.
Stosowany głównie w sieciach lokalnych.
Jednomodowy
Jednomodowy
. Długość fali świetlnej
. Długość fali świetlnej
1300 nm, 1550 nm. Odległości między
1300 nm, 1550 nm. Odległości między
regeneratorami od 10 km do kliku
regeneratorami od 10 km do kliku
tysięcy km. Stosowany głównie w
tysięcy km. Stosowany głównie w
sieciach rozległych.
sieciach rozległych.
Światłowód
Światłowód
Duża prędkość transmisji
Duża prędkość transmisji
Odporność na zakłócenia
Odporność na zakłócenia
Wysokie bezpieczeństwo
Wysokie bezpieczeństwo
Wysoka cena
Wysoka cena
Trudna instalacja
Trudna instalacja
Łącze radiowe
Łącze radiowe
Łącze radiowe
Łącze radiowe
Obsługa użytkowników mobilnych
Obsługa użytkowników mobilnych
Możliwość stosowania w miejscach
Możliwość stosowania w miejscach
gdzie nie da się wybudować
gdzie nie da się wybudować
infrastruktury kablowej
infrastruktury kablowej
Większy koszt urządzeń niż dla kabli
Większy koszt urządzeń niż dla kabli
miedzianych
miedzianych
Niska przepustowość
Niska przepustowość
Łatwość podsłuchu
Łatwość podsłuchu
Mało odporne na zakłócenia
Mało odporne na zakłócenia
Podział częstotliwości
Podział częstotliwości
10 MHz
10 GHz
1 GHz
100 MHz
Telewizja analogowa VHF:
54 to 88 MHz, 174 to 216
MHz
• UHF: 470 to 806 MHz
Radio UKF (FM)
• 88 to 108 MHz
Telefonia GSM
• 900 MHz, 1,8 GHz
WiFi: IEEE 802.11b/g –
2.4 GHz, IEEE 802.11a
- 5 GHz
Warstwa fizyczna LAN
Warstwa fizyczna LAN
Transmisja
Transmisja
cyfrowa
cyfrowa
Informacje w sieci LAN są
Informacje w sieci LAN są
zorganizowane w ciąg
zorganizowane w ciąg
bitów
bitów
Sygnał źródłowy podczas transmisji
Sygnał źródłowy podczas transmisji
ulega
ulega
opóźnieniu
opóźnieniu
i
i
zniekształceniom
zniekształceniom
Różnica
Różnica
między sygnałem źródłowym,
między sygnałem źródłowym,
a sygnałem odebranym powinna być na
a sygnałem odebranym powinna być na
tyle
tyle
mała
mała
, aby móc na podstawie
, aby móc na podstawie
analizy sygnału odebranego
analizy sygnału odebranego
wygenerować nadany ciąg bitów
wygenerować nadany ciąg bitów
Kodowanie informacji
Kodowanie informacji
Przebieg czasowy sygnału reprezentujący
Przebieg czasowy sygnału reprezentujący
nadawany ciąg bitów to
nadawany ciąg bitów to
kod
kod
Proces tworzenia tego sygnału nazywamy
Proces tworzenia tego sygnału nazywamy
kodowaniem
kodowaniem
informacji źródłowej
informacji źródłowej
Okres sygnalizacji dzieli się na
Okres sygnalizacji dzieli się na
odcinki
odcinki
(najczęściej równe), w których poziom
(najczęściej równe), w których poziom
sygnału zachowuje
sygnału zachowuje
stałą
stałą
wartość
wartość
Nadajnik może wytwarzać
Nadajnik może wytwarzać
jeden
jeden
z wielu
z wielu
poziomów sygnału w każdym ze
poziomów sygnału w każdym ze
zdefiniowanych wyżej odcinków czasu
zdefiniowanych wyżej odcinków czasu
Zniekształcenie sygnału
Zniekształcenie sygnału
Na skutek wzajemnego oddziaływania
Na skutek wzajemnego oddziaływania
reprezentacji kolejnych bitów odebrany
reprezentacji kolejnych bitów odebrany
sygnał
sygnał
słabo
słabo
przypomina sygnał nadany
przypomina sygnał nadany
Sygnał odebrany jest jedynie próbkowany
Sygnał odebrany jest jedynie próbkowany
we właściwym momencie w
we właściwym momencie w
środkowej
środkowej
1/3 lub 1/4 okresu sygnalizacji
1/3 lub 1/4 okresu sygnalizacji
T
2 T
3 T
4 T
0
T
2 T
3 T
4 T
0
S y g n a ł n a d a n y
S y g n a ł o d e b r a n y
p r ó b k o w a n ie s y g n a łu
Synchronizacja
Synchronizacja
Próbkowanie odebranego sygnału w
Próbkowanie odebranego sygnału w
środkowej 1/3 lub 1/4 okresu sygnalizacji
środkowej 1/3 lub 1/4 okresu sygnalizacji
wymaga
wymaga
synchronizacji bitowej
synchronizacji bitowej
Synchronizacja umożliwia precyzyjne
Synchronizacja umożliwia precyzyjne
określenie przez odbiornik
określenie przez odbiornik
momentu
momentu
rozpoczęcia i środka każdego okresu
rozpoczęcia i środka każdego okresu
sygnalizacji
sygnalizacji
Dla transmisji synchronicznej przed
Dla transmisji synchronicznej przed
właściwą informacją wysyła się
właściwą informacją wysyła się
preambułę
preambułę
zawierającą ustalony ciąg
zawierającą ustalony ciąg
bitów - zazwyczaj jest nim ciąg 0, 1, 0, 1,
bitów - zazwyczaj jest nim ciąg 0, 1, 0, 1,
…
…
Adresowanie w sieciach
Adresowanie w sieciach
LAN
LAN
Każde urządzenie podłączone do sieci
Każde urządzenie podłączone do sieci
LAN musi być identyfikowane za pomocą
LAN musi być identyfikowane za pomocą
unikalnego
unikalnego
adresu MAC (fizycznego)
adresu MAC (fizycznego)
Adres MAC jest związany ze
Adres MAC jest związany ze
sprzętem
sprzętem
(płytą główną lub kartą sieciową
(płytą główną lub kartą sieciową
włączoną do urządzenia)
włączoną do urządzenia)
W wielu przypadkach adres MAC można
W wielu przypadkach adres MAC można
zmieniać
zmieniać
programowo
programowo
w sterowniku
w sterowniku
urządzenia
urządzenia
Adresowanie w sieciach
Adresowanie w sieciach
LAN
LAN
Każdy interfejs sieciowy (np. karta
Każdy interfejs sieciowy (np. karta
sieciowa) odfiltrowuje odebraną ramkę
sieciowa) odfiltrowuje odebraną ramkę
w następujący sposób:
w następujący sposób:
Sprawdza czy adres docelowy w ramce
Sprawdza czy adres docelowy w ramce
zgadza się
zgadza się
z adresem fizycznym stacji
z adresem fizycznym stacji
W przypadku
W przypadku
zgodności
zgodności
adresów
adresów
przekazuje ramkę do
przekazuje ramkę do
dalszego
dalszego
przetwarzania
przetwarzania
Gdy zostanie stwierdzona
Gdy zostanie stwierdzona
niezgodność
niezgodność
adresów
adresów
odrzuca
odrzuca
ramkę
ramkę
Adresowanie w sieciach
Adresowanie w sieciach
LAN
LAN
Transmisja unicast - jeden do jeden
Transmisja unicast - jeden do jeden
Warstwy
1-2
Warstwy
3-7
Adresowanie w sieciach
Adresowanie w sieciach
LAN
LAN
Transmisja broadcast - jeden do
Transmisja broadcast - jeden do
wszystkich
wszystkich
Warstwy
1-2
Warstwy
3-7
Adresowanie w sieciach
Adresowanie w sieciach
LAN
LAN
Najbardziej
Najbardziej
popularny
popularny
format adresów
format adresów
LAN to
LAN to
MAC-48
MAC-48
opracowany przez IEEE
opracowany przez IEEE
Adres MAC-48 jest
Adres MAC-48 jest
stosowany
stosowany
w
w
technologiach: Ethernet, Wi-Fi, Token
technologiach: Ethernet, Wi-Fi, Token
Ring
Ring
Adres MAC-48 składa się z
Adres MAC-48 składa się z
48 bitów
48 bitów
i
i
jest zapisywany
jest zapisywany
heksadecymalnie
heksadecymalnie
,
,
np. 02-0A-33-34-FF-56
np. 02-0A-33-34-FF-56
Adres
Adres
rozgłoszeniowy
rozgłoszeniowy
(broadcast) to
(broadcast) to
FF-FF-FF-FF-FF-FF
FF-FF-FF-FF-FF-FF
Adresowanie w sieciach
Adresowanie w sieciach
LAN
LAN
Pierwsze 24 bity adresu MAC-48
Pierwsze 24 bity adresu MAC-48
nazywane są
nazywane są
kodem producenta
kodem producenta
(ang.
(ang.
Organizationally Unique Identifiers - OUI)
Organizationally Unique Identifiers - OUI)
Kod producenta jest nadawany przez
Kod producenta jest nadawany przez
IEEE
IEEE
Kolejne
Kolejne
24 bity adresu producent
24 bity adresu producent
przydziela podczas produkcji
przydziela podczas produkcji
standards.ieee.org/regauth/
standards.ieee.org/regauth/
oui/index.shtml
oui/index.shtml
Kontrola poprawności
Kontrola poprawności
transmisji
transmisji
Do określenia częstości
Do określenia częstości
występowania błędów stosuje się
występowania błędów stosuje się
wskaźnik nazywany
wskaźnik nazywany
bitową stopą
bitową stopą
błędów
błędów
BER (ang.
BER (ang.
Bit Error Rate)
Bit Error Rate)
BER to udział
BER to udział
błędnych
błędnych
bitów w
bitów w
długim, testowym ciągu bitów
długim, testowym ciągu bitów
W sieciach LAN wskaźnik BER
W sieciach LAN wskaźnik BER
powinien wynosić powyżej
powinien wynosić powyżej
10
10
-9
-9
Kontrola poprawności
Kontrola poprawności
transmisji
transmisji
W sieciach LAN stosuje się głównie
W sieciach LAN stosuje się głównie
kody
kody
CRC
CRC
(ang. Cyclic Redundancy
(ang. Cyclic Redundancy
Check) nazywane również
Check) nazywane również
wielomianami generacyjnymi
wielomianami generacyjnymi
Zazwyczaj stosowane są wielomiany
Zazwyczaj stosowane są wielomiany
32 stopnia, np.
32 stopnia, np.
G(x)
G(x)
=
=
x
x
32
32
+
+
x
x
26
26
+
+
x
x
23
23
+
+
x
x
22
22
+
+
x
x
16
16
+
+
x
x
12
12
+
+
x
x
11
11
+
+
x
x
10
10
+
+
x
x
8
8
+
+
x
x
7
7
+
+
x
x
5
5
+
+
x
x
4
4
+
+
x
x
2
2
+
+
x
x
+1
+1
Kontrola poprawności
Kontrola poprawności
transmisji
transmisji
G(x)
G(x)
=
=
x
x
16
16
+
+
x
x
12
12
+
+
x
x
5
5
+1
+1
10001000100100010000000000000000
10001000100100010000000000000000
:
:
10001000000100001
10001000000100001
10001000000100001
10001000000100001
100000011
100000011
00000000
00000000
10001000000100001
10001000000100001
1001100100001
1001100100001
0000
0000
10001000000100001
10001000000100001
10001000110001
10001000110001
000
000
10001000000100001
10001000000100001
0000000110101001 reszta
0000000110101001 reszta
Kontrola poprawności
Kontrola poprawności
transmisji
transmisji
Do przesyłanego ciągu bitów A dołącza
Do przesyłanego ciągu bitów A dołącza
się nadmiarowe bity zawierające
się nadmiarowe bity zawierające
resztę
resztę
z dzielenia A przez specjalny
z dzielenia A przez specjalny
wielomian generacyjny G(x)
wielomian generacyjny G(x)
Po stronie
Po stronie
odbiorczej
odbiorczej
cały odebrany
cały odebrany
ciąg bitów dzieli się przez G(x) i
ciąg bitów dzieli się przez G(x) i
sprawdza się resztę
sprawdza się resztę
Jeżeli reszta wynosi
Jeżeli reszta wynosi
zero
zero
to nie
to nie
nastąpiły błędy transmisji
nastąpiły błędy transmisji