Računalniška strojna oprema Leon KOS, LECAD

Računalniška strojna opremaRačunalniška strojna opremaLeon KOS, LECADLeon KOS, LECAD

Dve predavanji Dve predavanji Arhitektura računalnikaArhitektura računalnika

SplošnoSplošnoCPU, vodilo, RAM, zunanji pomnilniki,…CPU, vodilo, RAM, zunanji pomnilniki,…Računalniška grafika,Računalniška grafika,Vhodno-izhodne naprave,Vhodno-izhodne naprave,mikrokrmilnikimikrokrmilniki

RačunalniškRačunalniškaa omrežja omrežja in in komunikacijekomunikacijeTopologijaTopologijaArhitekturaArhitekturaStandardiStandardiInternetni protokoliInternetni protokoliZmogljivost (prepustnost) sistemovZmogljivost (prepustnost) sistemov

Računalniška oRačunalniška omremrežja in žja in komunikacijekomunikacije

KlasifikacijaKlasifikacija Topologija – logični izgled povezavTopologija – logični izgled povezav Velikost – PAN, LAN, WAN, ...Velikost – PAN, LAN, WAN, ... protokoli (OSI, IP) – dogovor o komunikacijiprotokoli (OSI, IP) – dogovor o komunikaciji arhitektura - zgradbaarhitektura - zgradba

prenosni medij (ether, wlan, fiber, ...)prenosni medij (ether, wlan, fiber, ...)

način povezave (p-t-p, bus)način povezave (p-t-p, bus)

TopologijaTopologija

Kako so vozlišča med seboj logično Kako so vozlišča med seboj logično povezana:povezana:vodilovodilozvezdazvezdaobročobročdrevodrevopolna povezanost polna povezanost mrežamrežahibridi (sestavljene mreže)hibridi (sestavljene mreže)

VelikostVelikost

PAN – osebno omrežje (USB, Firewire)PAN – osebno omrežje (USB, Firewire)

LAN – lokalno, ethernetLAN – lokalno, ethernet

CAN – Industrjija, campusCAN – Industrjija, campus

MAN, WAN – internet, ATMMAN, WAN – internet, ATM

Raziskovalno omrežje GEANTRaziskovalno omrežje GEANT

ArhitekturaArhitektura

Ethernet – CEthernet – CSSMA/CDMA/CD Fizična izvedba:Fizična izvedba:

koakskoaksparicaparicaoptikaoptika

Topologija Topologija ethernetaethernetavodilovodilozvezdazvezdahibridhibrid

Sestavljanje omrežijSestavljanje omrežij

Ponavljalnik – povečevanje razdaljePonavljalnik – povečevanje razdalje

MostMost, stikalo, stikalo – filtriranje na nivoju mreže – filtriranje na nivoju mreže (MAC)(MAC)

Usmerjevalnik – branje paketov in Usmerjevalnik – branje paketov in usmerjanje v pravo smerusmerjanje v pravo smer

NAT, QOS – odločanje in prepisovanje NAT, QOS – odločanje in prepisovanje paketovpaketov

Primer: Primer: Fizični prenos po pariciFizični prenos po parici

Twisted pairTwisted pair UTPUTP STP, FTPSTP, FTP half/full duplexhalf/full duplex

11 paric paricaa – RS485, CAN – RS485, CAN22 paric paricii – Ethernet 100Mbit – Ethernet 100Mbit44 paric paricee – Ethernet 1Gbit, 10Gbit – Ethernet 1Gbit, 10Gbit

diferencialni prenos

Protokoli za WANProtokoli za WAN

Ethernet - najcenejšiEthernet - najcenejši

ISDNISDN

ATMATM

WLANWLAN

StandardiStandardi

OSI - OSI - Open Systems Open Systems Interconnection (1995) Interconnection (1995)

7: Aplikacije7: Aplikacije 6: Predstavitev – kodiranje6: Predstavitev – kodiranje

MIME, XML, ..MIME, XML, .. 5: Seja – dialog med računalniki 5: Seja – dialog med računalniki

full/half duplexfull/half duplex 4: Transport (TCP, UDP, ...)4: Transport (TCP, UDP, ...) 3: Mreža (usmerjevalniki)3: Mreža (usmerjevalniki) 2: Podatkovna plast (Ethernet – CSMA/CD, FDDI, 2: Podatkovna plast (Ethernet – CSMA/CD, FDDI,

MAC, ...)MAC, ...) 1: Fizična plast: električni nivoji, konektorji, časovni 1: Fizična plast: električni nivoji, konektorji, časovni

diagramdiagram

Primeri OSI razdelitvePrimeri OSI razdelitve

Internetni protokoliInternetni protokoli

ICMP/IP – kontrolni paketi (ping)ICMP/IP – kontrolni paketi (ping)UDP/IP – paketi brez nadzora prenosaUDP/IP – paketi brez nadzora prenosaTCP/IP – kontroliran prenos na nivoju transportaTCP/IP – kontroliran prenos na nivoju transporta Uporabljajo ga za:Uporabljajo ga za:

HTTPHTTP FTPFTP SSHSSH

LastnostiLastnosti Ordered data transfer Ordered data transfer Retransmission of lost packets Retransmission of lost packets Discarding duplicate packets Discarding duplicate packets Error-free data transfer Error-free data transfer Congestion control Congestion control

Internetni Protokol (IP)Internetni Protokol (IP)

TCP, UDP, ICMPTCP, UDP, ICMP

štiri plasti v OSI modelu:štiri plasti v OSI modelu:

Pet plasti IP protokolaPet plasti IP protokola

5. Application layer DHCP • DNS • FTP • HTTP • IMAP4 • IRC • NNTP • XMPP • MIME • POP3 • SIP • SMTP • SNMP • SSH • TELNET • BGP • RPC • RTP • RTCP • TLS/SSL • SDP • SOAP • …

4. Transport layer TCP • UDP • DCCP • SCTP • GTP • …

3. Network layer IP (IPv4 • IPv6) • IGMP • ICMP • RSVP • IPsec • …

2. Data link layer 802.11 • ATM • DTM • Ethernet • FDDI • Frame Relay • GPRS • EVDO • HSPA • PPP • ARP • RARP • L2TP • PPTP • …

1. Physical layer Ethernet physical layer • ISDN • Modems • PLC • SONET/SDH • G.709 • …

IP naslovni prostorIP naslovni prostor

Obstoječi način IP v4 – 4 x 8 = 32 bitni Obstoječi način IP v4 – 4 x 8 = 32 bitni naslovni prostornaslovni prostorPrimer:Primer:11011000 11100101 01111111 0011100111011000 11100101 01111111 00111001

216.229.127.57216.229.127.57

IP naslovIP naslov

Maska podomrežjaMaska podomrežja

UsmerjevalnikUsmerjevalnik

Imenski strežnikImenski strežnik

Razredi naslovovRazredi naslovov

Razred A:Razred A: 00....... ....... ........ ........ ................ ........ ........

omrežjeomrežje naprava naprava

Razred B:Razred B: 1010...... .............. ........ ........ ................ ........

omrežjeomrežje naprava naprava

Razred C:Razred C: 110110..... ............. ........ ................ ........ ........

omrežjeomrežje naprava naprava

Razred D - Multicast naslov:Razred D - Multicast naslov: 1110.... ........ ........ ........1110.... ........ ........ ........Razred E - Rezervirani naslovi za bodočo uporabo:Razred E - Rezervirani naslovi za bodočo uporabo: 11110... ........ ........ ........11110... ........ ........ ........

1-126

128-191

192-223

224-239

240-

Omejitve obstoječega IPv4Omejitve obstoječega IPv4

Zaseden naslovni prostorZaseden naslovni prostor

Reševanje z NAT in DHCPReševanje z NAT in DHCP

NAT – privatni naslovni prostor se preslika NAT – privatni naslovni prostor se preslika v eno samo IP številko. 192.168.C.D v eno samo IP številko. 192.168.C.D

ZDA ima 90% naslovovZDA ima 90% naslovov

Protokol ni varovan na nivoju transporta Protokol ni varovan na nivoju transporta ampak morajo to zagotavljati aplikacijeampak morajo to zagotavljati aplikacije

Težave usmerjanja, mobilnost?Težave usmerjanja, mobilnost?

Novi IPv6 protokolNovi IPv6 protokol

2x64=128 bitni naslovni prostor2x64=128 bitni naslovni prostor 64 bitov za omrežje64 bitov za omrežje 64 bitov za ID naprave64 bitov za ID naprave

6.65 x 106.65 x 102323 naslovovnaslovov na mna m22 zemljine zemljine površinepovršine Šestnajstiški zapis ločen z dvopičji Šestnajstiški zapis ločen z dvopičji

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A Kompresija ničel z dvema :: in kompatibilnost z IPv4Kompresija ničel z dvema :: in kompatibilnost z IPv4 193.2.111.1193.2.111.1 → → ::193.2.111.1::193.2.111.1

Zmogljivost sistemov in omrežijZmogljivost sistemov in omrežij

Zaporedne vrste – QueueZaporedne vrste – Queue

Little teorem Q = Little teorem Q = λλ R R Velja za vse sisteme!Velja za vse sisteme! Q – število enot v sistemuQ – število enot v sistemu λλ – hitrost oz intenzivnost prispetja/dohoda – hitrost oz intenzivnost prispetja/dohoda R – odzivni čas, čas bivanja v sistemuR – odzivni čas, čas bivanja v sistemu Primer: restavracija, Q – št gostov. R čas, Primer: restavracija, Q – št gostov. R čas, λλ ? ? Primer2: parkirišče Q=100 avtov, R=50 minut, pred Primer2: parkirišče Q=100 avtov, R=50 minut, pred

mano čaka 20 avtov – Koliko časa bom čakal?mano čaka 20 avtov – Koliko časa bom čakal?

M/M/1 Markov teorem vrsteM/M/1 Markov teorem vrste

Q = Q = λλ R = R = λλ/(/(μμ--λλ) sestavljen iz strežbe in čakanja) sestavljen iz strežbe in čakanja λ - hitrost prihoda oz odhodaλ - hitrost prihoda oz odhoda μ – hitrost strežbeμ – hitrost strežbe

Markov = Poisson = brez spominaMarkov = Poisson = brez spomina Dva naključna procesa z enim serverjemDva naključna procesa z enim serverjem Čas do naslednjega dogodka ni odvisen od Čas do naslednjega dogodka ni odvisen od

časa prejšnjega dogodkačasa prejšnjega dogodka Če je že kar nekaj časa od zadnjega dogodka, Če je že kar nekaj časa od zadnjega dogodka,

je pričakovati, da bo naslednji prispel v času 1/je pričakovati, da bo naslednji prispel v času 1/λλ

Primer: Zdravnik je v povprečju (Poisson) sposoben Primer: Zdravnik je v povprečju (Poisson) sposoben pregledati 6 pacientov na uro. Pacienti pa prihajajo brez pregledati 6 pacientov na uro. Pacienti pa prihajajo brez nekega pravega reda (naključno) v ordinacijo. Dolgoročno nekega pravega reda (naključno) v ordinacijo. Dolgoročno gledano prihajajo 4 pacienti na uro. Čeprav kaže, da težav gledano prihajajo 4 pacienti na uro. Čeprav kaže, da težav ne bi smelo biti ne bi smelo biti tetežžav av kar se tiče čakanja, saj je zdravnik kar se tiče čakanja, saj je zdravnik obremenjen 2/3, pacienti zaradi naključnosti dožine obremenjen 2/3, pacienti zaradi naključnosti dožine pregleda in prihoda čakajo v povprečju 20 minut!pregleda in prihoda čakajo v povprečju 20 minut! μ = 6 pacientov/uro – hitrost pregledaμ = 6 pacientov/uro – hitrost pregleda λ = 4 pacienti/uro – hitrost prihoda - vsakih 15 minutλ = 4 pacienti/uro – hitrost prihoda - vsakih 15 minut ρρ = = λλ//μμ izkoriščenost zdravnika 4/6*100=67% < 100% izkoriščenost zdravnika 4/6*100=67% < 100% R = 1/(R = 1/(μμ--λλ) = 1/(6-4) = 1/2 ure odzivni čas oz. celoten ) = 1/(6-4) = 1/2 ure odzivni čas oz. celoten

čas pri zdravniku (čakanje + pregled)čas pri zdravniku (čakanje + pregled) Čakanje W=Čakanje W= λ λ/(/(μμ((μμ--λλ))=4/(6(6-4))=1/3ure = 20 minut))=4/(6(6-4))=1/3ure = 20 minut Čas pregleda (serviranja) S=1/Čas pregleda (serviranja) S=1/μμ = 1/6 ure = 10 minut = 1/6 ure = 10 minut

Zmogljivost omrežne napraveZmogljivost omrežne naprave

Servisiranje storitve: Servisiranje storitve: μμ [bitov/s] – osnovna enota je bit; [bitov/s] – osnovna enota je bit; namesto storitev/snamesto storitev/s

Kapaciteta oz. zmogljivost linije Kapaciteta oz. zmogljivost linije λλ [bps] [bps]

Pogoj izrabe procesorja Pogoj izrabe procesorja ρρ==λλ//μμ < 1 < 1

Pravilo vrste M/M/1 govori o odzivnem času omrežne Pravilo vrste M/M/1 govori o odzivnem času omrežne napravenaprave

R = 1/(R = 1/(μμ--λλ))

Primer: Primer: λλ=100Mbps, =100Mbps, μμ=110Mbps , =110Mbps , ρρ==λλ//μμ=90%=90%

R = 1bit/(110000-100000)bit/s =0.1ms - odzivni časR = 1bit/(110000-100000)bit/s =0.1ms - odzivni čas

Q = Q = λλR=100000*0.0001=10bitov v sistemuR=100000*0.0001=10bitov v sistemu