Data Communication Networks - Welcome to the Department of

Data Communication Networks

Computer Architecture

Department of Computer Science

Communication Level

• User‐to‐User Communication

• Computer‐to‐Computer Communication

• Computer‐to‐Network Communication

Data Communication Network

CommunicationSystem

Application Application

Computer BComputer A

User‐to‐User Communication

Computer‐to‐ComputerCommunication

Computer‐to‐NetworkCommunication

CommunicationSystem

ISO Reference Model

• A communication systems is complex piece of hardware and software.

• ISO has adopted a layer approach for a reference model 

• Network Environment– Data communication protocols 

and standards.

• OSI‐Environment– adds application oriented 

protocols and standards.

• Real System Environment– Proprietary Software and 

Services

Data Communication Network

Network‐dependentfunctions

Application Application

Computer‐to‐NetworkCommunication

Real System Environment

Computer A

User‐to‐User Communication

Computer B

Application‐orientedfunctions

ISO‐ Environment

Network Environment

Application‐orientedfunctions

Network‐dependentfunctions

ISO Model Structure

• Network‐dependent and application oriented components are – Implemented as number of layers– Layer boundaries defined based on 

experience – Each layer performs well‐defined 

functions– Layer operates according to a defined 

protocols by exchanging messages.– Each layer communication with its 

peer, similar layer in a remote system.

– Each layer is aware of the layer structure and may depend on other layers.

The ISO Layer

• Up to seven protocol layers• Three layer (1‐3) are network 

dependent.– Data communication protocols

• Three layers (5‐7) are application dependent– End application user process – Services offered by the operating 

system• The intermediate transport layer

– Masks the application oriented layers from network dependent layers.

The application Layers• The application layer

• The presentation Layer

• The session layer 

• The transport layer 

Network‐Dependent Layers• The network layer

• The link layer 

• The physical layer

The application layer

• Provides an interface to a range of network distributed information services.– File transfer and access management

– Web‐browsing

– Electronic mail Services 

• The application access a set of primitives– Supported by operating system (system calls).

– The operating system use a communication subsystem (software and hardware).

The application layer Services• Identification of the intended communication partner

• Determining the current availability of an intended partner

• Establishing authority of communicate

• Agreement on privacy mechanism

• Authentication of intended communication partner

• Selection of the dialog discipline, including the initiation and release procedure

• Agreement of responsibility of error recovery

• Identification of constrains on data syntax– Character Set, Data Structure

The Presentation Layer

• Manage the representation of data during the transfer between two communicating applications.

• Negotiates and selects the appropriate transfer syntax during a transaction.

• It performs all necessary conversions.

• This layer is also concerns with data security.

The session Layer

• Interaction management 

• Synchronization 

• Exception Reporting

Allows two application layer protocol entities to organize and synchronize their dialog and manage their data exchange

The transport Layer

• Provide services to compensate for the varying quality of services provided by the network layers.

• Full error control 

• Flow control

Acts as an interface between the higher application‐oriented layers and the network‐dependent protocol layers.

Network‐Dependent Layers• The network layer

– Responsible for establishing and clearing a network‐wide connection between two transport layer protocol entities.

• Network routing, flow control across computer‐to‐network interface, etc.

• The link layer – Responsible for providing reliable information transfer facility. 

• Error detection in transmission errors and retransmission of messages.

– Services • Connectionless, which treats each information frame as self‐contained and transferred using a best‐try approach.

• Connection oriented, which aims to provide error‐free information transfer facility.  

Network‐Dependent Layers• The physical layer

– Responsible for the physical and electrical interfaces between the user equipment and network termination equipment.

– It provides the link layer with a means of transmitting a serial bit‐stream between two equipments.

Error Detection Methods

• Forward error control– Each transmitted character or frame contains additional redundant information which aims 

• To detect when errors are present• Determine where in the received bit stream the errors are 

• Backward (feedback) error control– Each transmitted character or frame include sufficient information to enable the receiver to when errors are present.

– Can not determine the error laocation.

Error Detection and Recovery

• Parity – The transmitter adds additional bit to each character prior to transmission.

• Block Sum Check – A set of parity bits computed from a complete block of data.

• Cyclic Redundancy Check – A single set of check digits is generated for each frame transmitted.

Parity

• The parity bit of a character is computers as follow– The number of 1 bits in the code are added together modulo 2.

– The parity bit is chosen so that the number of 1 bits is 

• Even Parity • Odd Parity

• Parity can detect an error in on bit, but not two

Hamming Distance

• Codeword is defines as the combined messages unit that include– The useful data bits– The error control and detection 

bets

• The Hamming distance  is defined as the minimum number of bit positions in which two valid codewordsdiffer. 

Example:If we assume even parity0000000 00000001 10000010 10000011 0

Block Sum Check (BSC)

• The resulting set of parity bit for each column is the Block Sum Check character.

Cyclic Redundancy Check

• A single set of check digits is generated for each frame transmitted based on – The content of the frame

– Appended to the tail of the frame

• The check digits is selected based on – The type of anticipated transmission errors

– 16 and 32 are the most common

• The check bits are computed based on the frame check sequence or the cyclic redundancy check.