Nets1(Encoding) (1) - ‫רשתות מחשבים‬...

Info icon This preview shows page 1. Sign up to view the full content.

View Full Document Right Arrow Icon
This is the end of the preview. Sign up to access the rest of the document.

Unformatted text preview: ‫רשתות מחשבים‬ ‫פרקים ‪2.5 – 2.1‬‬ ‫מסכמים‪ :‬ציקי ומוקי‬ ‫לשאלות‪:‬‬ ‫ציקי ‪054 - 500898‬‬ ‫מוקי ‪053 - 866139‬‬ ‫‪2.1 Hardware Building Blocks:‬‬ ‫מבוא ומושגי יסוד‪:‬‬ ‫הפרק עוסק במבנה רשתות מחשבים ברמת החומרה‪.‬‬ ‫כל רשת מורכבת מקודקודים )‪ (nodes‬וקישורים )‪:(links‬‬ ‫‪ ‬קודקודים‪:‬‬ ‫ישנן ‪ 2‬אופציות למימוש קודקוד‪:‬‬ ‫‪ .1‬מחשב ‪ PC‬שמריץ אפליקציה כלשהי לניתוב ‪.Packets‬‬ ‫‪ – Router\ Switch .2‬נתב שמעביר ‪ packets‬מקודקוד אחד לשני‪ .‬במקרה כזה‬ ‫הוא עונה להגדרה "‪."Special Purpose Hardware‬‬ ‫לרוב נעדיף להשתמש באופציה הזו כי היא הזולה והמהירה מבין השתיים‪.‬‬ ‫‪o‬‬ ‫‪o‬‬ ‫‪o‬‬ ‫‪o‬‬ ‫הזיכרון – תפקידו לאחסן את ה ‪ Packets‬המועברים מקודקוד לקודקוד‪.‬‬ ‫‪ – Network Adapter‬יושב על ה ‪ BUS‬ומעביר מידע בין הזיכרון לרשת‪.‬‬ ‫הוא מנוהל ע"י רכיב תוכנה שנקרא ‪ Device Driver‬שתפקידו להראות ל‬ ‫‪ Adapter‬מאיזה מקומות בזיכרון לקחת‪ /‬לשים את ה ‪ Packets‬הנשלחים‪/‬‬ ‫מגיעים‪.‬‬ ‫‪ – CPU‬משפיע באופן ישיר על ביצועי הרכיב‪ ,‬אולם יש לזכור שמהירות‬ ‫הזיכרון מתפתחת לאט יותר ממהירות המעבדים ולכן עדיין הזיכרון הוא זה‬ ‫שייקבע את איכות ביצועי ה ‪.Router‬‬ ‫‪‬‬ ‫קישורים‪:‬‬ ‫הקישורים יכולים להתבצע ע"י מגוון של כבלים חשמליים )קווי טלפון‪ ,‬חוטי‬ ‫חשמל‪ ,‬סיב אופטי וכו'(‪.‬‬ ‫‪Optical Fiber‬‬ ‫‪Coaxial‬‬ ‫‪cable‬‬ ‫‪Twisted‬‬ ‫‪pair‬‬ ‫בכל מקרה אופן הפעולה שלהם נותר זהה; הם מעבירים סיגנלים‪ ,‬גלים‬ ‫אלקטרומגנטיים הנעים במהירות האור בקרוב )מידת הקרוב תלויה בסוג‬ ‫הכבל(‪.‬‬ ‫תדירות הקישור – נמדדת ב ‪.Hertz‬‬ ‫אורך גל – נמדד במטרים‬ ‫מהירות – קבועה‪ ,‬מהירות האור‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫המרה ממידע בינארי לסיגנלים‪:‬‬ ‫זוהי ההמרה הדרושה כדי להעביר מידע ברשת‪.‬‬ ‫איננו יכולים להעביר מידע באותו פורמט בו הוא נמצא במחשב )פורמט בינארי‬ ‫ ‪ (Stream‬ולכן עלינו להמיר אותו לסיגנלים אותם ניתן "להזרים" ברשת‪ .‬על‬‫אופן הקידוד לסיגנלים נדבר בהמשך‪.‬‬ ‫‪ – Full Duplex‬כאשר יש אפשרות להמיר באופן סימולטני )בו"ז( שני ‪ streams‬ל‬ ‫– ‪.signals‬‬ ‫‪ – Half Duplex‬כאשר יש אפשרות להמיר רק ‪ stream‬אחד ל – ‪.Signal‬‬ ‫במקרה הזה כמה ‪ nodes‬יצטרכו ניהול חלוקה של משאבי ההמרה ביניהם‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫סוגי חיבור רשתות‪:‬‬ ‫‪ .1‬כבלים פיסיים – רשתות בקנה מידה קטן ניתן לחבר באמצעות כבלים‬ ‫ממחשב למחשב‪) .‬בתוך אותו בניין או מבנים סמוכים(‬ ‫‪ ,Leased Line .2‬קו לוגי – קו שכור מרשת הטלפון שמשרת רק את השוכר‬ ‫ומחבר בין מחשבי הרשת או בין כמה רשתות מקומיות‪ .‬אופציה זו אמנם‬ ‫מעמידה את הקו לרשות השוכר בלבד אבל היא יקרה מאוד ולכן לא נפוצה‪.‬‬ ‫‪ .3‬רשת תקשורת קיימת – שימוש בספקי האינטרנט הקיימים‪ .‬השיטה הזולה‪,‬‬ ‫הנוחה והמהירה‪.‬‬ ‫ההתחברות לרשת התקשורת יכולה להתבצע בכמה אופנים‪:‬‬ ‫‪Conventional Modem.‬‬ ‫‪XDSL – Digital Subscribing Line‬‬ ‫‪1.‬‬ ‫‪2.‬‬ ‫פס רחב המאפשר תקשורת במהירויות גבוהות‪.‬‬ ‫‪ A o‬של ‪ ADSL‬הוא למעשה ‪ Asymmetric‬כלומר רוחב הפס מהלקוח‬ ‫לספק שונה מרוחב הפס מהספק ללקוח )לכן ה – ‪ Download‬שלנו‬ ‫מהיר יותר מה ‪. (Upload‬‬ ‫‪ o‬טכנולוגיה נוספת היא ‪ – VDSL ( V for Very high data rate‬ואני‬ ‫לא צוחק‪ (...‬והיא מספקת פס רחב ומהיר לשני הכיוונים‪.‬‬ ‫‪ ‬נוסחה לקצב העברת מידע – מהמצגת‬ ‫‪Encoding (NRZ, NRZI, Manchester, 4B/5B):‬‬ ‫‪‬‬ ‫כיצד מקודדים את המידע הבינארי לסיגנלים על מנת להכין אותו למעבר‬ ‫ברשת?‬ ‫אנחנו נתייחס אל הסיגנלים ברמה המופשטת כאל אותות הנשלחים בשתי רמות‬ ‫שונות של מתח )‪ - (voltage‬גבוה ונמוך )‪ 0‬ו ‪ 1‬בהתאמה(‪ .‬הסיגנל כולו נוצר‬ ‫מחיבור המתחים הללו לרצף‪) .‬לדוגמה ‪.(00011011101‬‬ ‫את הקידוד מבצע הרכיב ‪ Network Adapter‬שנמצא בנתב ויודע לקודד‬ ‫ולתרגם מ ‪ stream‬לבינארי ולהפך‪(Encoding and Decoding) .‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪:NRZ – Non Return To Zero‬‬ ‫שיטה זו מקודדת סיגנל גבוה ל‪ 1-‬וסיגנל נמוך ל‪.0 -‬‬ ‫בשיטה זו עלולים להיווצר רצפים ארוכים של אפסים או אחדות והם יוצרים ‪2‬‬ ‫בעיות אפשריות‪:‬‬ ‫‪ - Baseline Wander .1‬הממיר מחשב לעצמו ממוצע של כל המתחים שהוא‬ ‫מקבל‪ .‬כאשר הוא מקבל אות במתח גבוה בהרבה מהממוצע הוא ממיר אותו ל‪.1-‬‬ ‫כאשר הוא מקבל אות במתח נמוך בהרבה מהממוצע הוא ממיר אותו ל‪.0-‬‬ ‫רצף של אחדות או אפסים יכול לגרום לממוצע לעלות או לרדת באופן‬ ‫משמעותי ובכך לגרום לממיר להתעלם ממתחים זהים שהוא יקלוט )הם יהיו‬ ‫כמעט כמו הממוצע(‪.‬‬ ‫‪ - Clock Recovery .2‬המקבל והשולח חייבים להיות מסונכרנים ברמה גבוה‬ ‫כדי שהקידוד והתרגום יהיו מוצלחים‪ .‬יציאה מהסנכרון תגרום לשיבוש חמור‬ ‫בהעברה‪.‬‬ ‫הסנכרון ביניהם מתבצע ע"י המקבל‪ .‬המקבל משווה את הקצב שלו לזה של‬ ‫השולח ע"פ קצב הגעת הסיגנלים‪ .‬רצף של אחדות או אפסים יגרום לכך‬ ‫שהמקבל יקבל את אותו אות במשך זמן רב‪ ,‬לא יבחין בסיגנלים חדשים וייצא‬ ‫מסנכרון‪.‬‬ ‫לסיכום – ה ‪ clock recovery‬תלוי בחילוף רב של סיגנלים‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪tim‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪Powe‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪10m‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪W‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0m‬‬ ‫‪W‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪tim‬‬ ‫‪e‬‬ ‫– ‪NRZI‬‬ ‫‪:Non Return To Zero Inverted‬‬ ‫שיטה זו אומרת כי בכל פעם שמתקבל ‪ 0‬המתח נשאר כפי שהה וכאשר מתקבל‬ ‫אחד המתח מתחלף בדיוק באמצע ה‪) cycle -‬דוגמא לכך ניתן לראות בשאלה‬ ‫‪1‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫הראשונה(‪ ,‬שיטה זו פותרת את רצף האחדים‪ ,‬מאחר וכל פעם שקיים אחד‬ ‫הסיגנל מתחלף‪ ,‬אבל משאירה בעינה את בעיית רצף האפסים‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪:Manchester Encoding‬‬ ‫מחזירה תוצאה של ‪ exclusive or‬בין השעון והזרם המתקבל‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪NRZ‬‬ ‫‪Data‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪Clock‬‬ ‫‪Cycl‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪Manchester‬‬ ‫‪Encoding‬‬ ‫יתרון ‪ -‬בכל מחזור שעון )‪ 0‬ואחריו ‪ 1‬בשעון( נכנס רק ביט קלט אחד ולכן בטוח‬ ‫שה ‪ exclusive or‬ייתן חילוף של התוצאה לפחות פעם אחת בכל מחזור שעון‪.‬‬ ‫בכך יוצרים ‪ clock recovery‬יעיל‪.‬‬ ‫חסרונות‪:‬‬ ‫‪ .1‬השיטה מכפילה את קצב העברת הסיגנלים בקו מה שאומר של‪ reciever-‬יש‬ ‫חצי זמן לזהות ‪ pulse‬או סיגנל‪ .‬הקצב שבו סיגנל משתנה נקרא ‪link's boud‬‬ ‫‪ .rate‬ובמקרה הזה קצב הביטים הינו חצי מה‪ boud rate-‬ולכן נחשב ‪50%‬‬ ‫יעיל )צריך לחשוב על זה כך שאם ה‪ receiver-‬יכול היה לעמוד בקצב ה‪-‬‬ ‫‪ boud rate‬של השיטה מנצ'סטר הרי שבשיטות הקודמות )‪ NRZI‬ו‪ (NRZ -‬היו‬ ‫יכולים להעביר פי שתיים ביטים באותו זמן‪.‬‬ ‫‪ .2‬כדי להבחין במעברים אנחנו מזהים מעבר ולא שינוי מתח חשמלי‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪:4B/ 5B‬‬ ‫מכניסים ביט נוסף לרצף האחדות או האפסים ע"מ לשבור את הרצף‪ .‬כל ‪4‬‬ ‫ביטים מקודדים לחמישה ע"י המקודד‪ .‬הסדרה החדשה נבחרת כך שלא יהיה‬ ‫יותר מ‪ 0-‬אחד מוביל ושני אפסים בסוף‪ .‬ההמרות קבועות מראש וידועות להלן‬ ‫הטבלה שלהם‪:‬‬ ‫‪bit-5‬‬ ‫‪code‬‬ ‫‪bit-4‬‬ ‫‪data‬‬ ‫‪11110‬‬ ‫‪01001‬‬ ‫‪10100‬‬ ‫‪10101‬‬ ‫‪01010‬‬ ‫‪01011‬‬ ‫‪01110‬‬ ‫‪01111‬‬ ‫‪10010‬‬ ‫‪10011‬‬ ‫‪10110‬‬ ‫‪10111‬‬ ‫‪11010‬‬ ‫‪11011‬‬ ‫‪11100‬‬ ‫‪11101‬‬ ‫‪0000‬‬ ‫‪0001‬‬ ‫‪0010‬‬ ‫‪0011‬‬ ‫‪0100‬‬ ‫‪0101‬‬ ‫‪0110‬‬ ‫‪0111‬‬ ‫‪1000‬‬ ‫‪1001‬‬ ‫‪1010‬‬ ‫‪1011‬‬ ‫‪1100‬‬ ‫‪1101‬‬ ‫‪1110‬‬ ‫‪1111‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪15‬‬ ‫את התוצאה משדרים בטכניקה של ‪.NRZI‬‬ ‫בכך פותרים את בעיית רצף האפסים‪.‬‬ ‫מאחר ו ‪ NRZI‬פותר את בעיית האחדות משמע שפתרנו את שתי בעיות הרצפים‪.‬‬ ‫יתרונות‪:‬‬ ‫‪ .1‬יותר יעיל מ ‪ manchester‬ב – ‪.25%‬‬ ‫‪ .2‬משאיר לנו קודים נוספים לשימושים קבועים‪:‬‬ ‫‪IDLE – 11111‬‬ ‫‪DEAD – 00000‬‬ ‫‪HALT – 00100‬‬ ‫חסרונות‪:‬‬ ‫‪ .1‬פחות מעברים – מה שמקשה על ה ‪.clock recovery‬‬ ‫נפתר ע"י ה‪NRZI-‬‬ ...
View Full Document

{[ snackBarMessage ]}

What students are saying

  • Left Quote Icon

    As a current student on this bumpy collegiate pathway, I stumbled upon Course Hero, where I can find study resources for nearly all my courses, get online help from tutors 24/7, and even share my old projects, papers, and lecture notes with other students.

    Student Picture

    Kiran Temple University Fox School of Business ‘17, Course Hero Intern

  • Left Quote Icon

    I cannot even describe how much Course Hero helped me this summer. It’s truly become something I can always rely on and help me. In the end, I was not only able to survive summer classes, but I was able to thrive thanks to Course Hero.

    Student Picture

    Dana University of Pennsylvania ‘17, Course Hero Intern

  • Left Quote Icon

    The ability to access any university’s resources through Course Hero proved invaluable in my case. I was behind on Tulane coursework and actually used UCLA’s materials to help me move forward and get everything together on time.

    Student Picture

    Jill Tulane University ‘16, Course Hero Intern