סיכום רשתות

2003יוני קורס רשתות תקשורת שנה ג', סימסטר ב'.

סיכום – רשתות תקשורת

שולח = העברת מידע בין שני מחשבים או יותר. במערכת בתקשורת, צד אחד תקשורת מחשבים המידע )יעד(.מקבלמידע )מקור( לצד השני, שהוא

= אוסף של מחשבים עצמאיים המקושרים ביניהם, כל מחשב יכול לפעול ללארשת מחשבים תלות במחשבים האחרים המחוברים לרשת ובנוסף יכול להחליף מידע עם כל אחד מהמחשבים

המחוברים ברשת. יישום התקשורת הוא תוכנת תקשורת המספקת למשתמש הקצה אפשרות ליהנות משירותי רשת

התקשורת.

מבנה רשתותנחלקות, ומיתוג; רשתות התקשורת שידור: הפצה עיקריים של טכנולוגיות סוגים שני קיימים

בהתאם לסיווג זה לשני סוגים:

- רשתות הפצה broadcast networks –בסוג רשתות זה יש ערוץ יחיד המשותף מגיעה היא מנה, שולח ברשת מחשב כאשר ברשת. המחשבים לכללכל

המחשבים האחרים ברשת.

כאשר השולח מעוניין להפנות מנה ליעד מסוים, עליו לצרף למנה את כתובתו של מחשב היעד. המנה אומנם תגיע לכל המחשבים ברשת אך רק מחשה היעד יטפל

שאר המחשבים יתעלמו מהמנה.–בה )קיימים יוצאים מהכללרשתות הפצה הן רשתות בעלות אופי מקומיבאופן כללי,

חלק מרשתות הלוויינים הן גם רשתות הפצה(.– הבעיה המרכזית ברשתות הפצה היא ניהול הערוץ המשותף, מאחר שהערוץ יכול

להעביר בהצלחה רק הודעה אחת בכל רגע.

- רשתות מסוג זה מבוססות על ערוצי– switching networks רשתות מיתוג נקודה-לנקודה או בקיצור, ערוצי נל"ן אשר מחבר ישירות בין זוג מחשבים בלבד.

רשת מיתוג מורכבת מחיבורים רבים של זוגות מחשבים. ! אפשר ליצור רשת המבוססת על ערוצי נל"ן ללא מיתוג על-ידי חיבור כל מחשב ברשת אל כל המחשבים האחרים, הבעיה בחיבור זה הוא שמספר ערוצי הנל"ן

הוא בערך ריבוע מספר המחשבים ברשת ולכן משתמשים בד"כ בצמתי מיתוג. צומת המיתוג הוא מחשב מיוחד המשמש לחיבור ערוצים אחדים. כאשר מגיעים נתונים למחשב המיתוג באחד מערוצי הכניסה, צריך למתג אותם, כלומר לבחור

את אחד מערוצי היציאה ולשדר.מחשבי קצה או מחשבים מארחים – מחשבי משתמש.1 hostבהקשר של ,

רשתות מקומיות נקראים מחשבים אלה גם תחנות.

1

ערוץ משותף


צמתי מיתוג.– מחשבים המשמשים למיתוג.2

ברשת מיתוג קיימים מספר מסלולים חלופיים, שדרכם אפשר להעביר הודעה בין. ניתובשני מחשבי קצה, לכן דרוש מנגנון לבחירת מסלול =

נחלקות לשני סוגים עיקריים: רשתות התקשרותמקומיות LAN – רשתות – Local Area Network –אחד לארגון השייכות

והמרחק המרבי בין שתי תחנות מוגבל לקילומטרים ספורים.רשתות ארוכות טווח – WAN – Wide Area Networkהמשתרעת על פני אזורים

נרחבים, מדינות, יבשות וכו'.

מאפייני התקשורת התשתית של רשת התקשורת משפיעה על קצב השידור האפשרי בה.

הוא מדד של כמות הנתונים שאפשר לשדר ביחידת זמן.– קצב השידור / קצב העברת נתונים .bpsהקצב נמדד לרוב בסיביות לשניה, סל"ש או

מאפיין נוסף של רשתות הוא שיעור השגיאות. הוא היחס בממוצע בין מספר השיבושים לבין מספר הסיביות המשודרות.– שיעור השגיאות

בהעברת לשיבושים גורמות ואשר רעש, שונות המכונות להפרעות ערוצי התקשורת חשופים המידע. האפשרות לבחור את תווכי השידור, הקיימת ברשתות מקומיות, מאפשרת להגיע לשיעור

שגיאות נמוך בהרבה מזה המקובל ברשתות ארוכות טווח.מאפיין נוסף של תקשורת הוא השהיית ההתפשטות.

היא הזמן החולף מרגע ששודר אות כלשהו עד לקליטתו ביעד.– השהיית ההתפשטות כאשר הערוץ ארוך מאוד, יש חשיבות להשהיית ההתפשטות. ברשתות ארוכות-טווח, גם קצב השידור הוא גבוה ביותר, יכולה להיות השהייה גדולה יחסית. ברשתות מקומיות לעומת זאת, בגלל קוטרן הקטן, השהיית ההתפשטות היא קטנה ביותר. יתר על כן, מכיוון שגודל הרשת ידוע, ניתן

לדעת מראש מה תהיה ההתפשטות המרבית.

מבנה הרשתות המקומיותחלק מהמחשבים מוגדרים כתחנות עבודה של המשתמשים– רשתות שרת-לקוח

משימות המבצע ייעודי, מחשב הוא השרת כשרתים. משמש האחר וחלקם מוגדרות. מחשבי המשתמשים מקבלים שירותים מהשרתים.

.NT רשת נובל ורשת חלונות –דוגמאות רשתות הבנויות מאוסף של מחשבים אישיים מקושרים כאשר– רשתות שוויוניות

כל המחשבים בעלי מעמד זהה. רשת זו מיושמת בדר-כלל כאשר הרשת קטנהיחסית.

2

רשת מקומיתצומת מיתוג

מחשב קצה


יתרונות הרשתות המקומיותלבנות– חיסכון ויש העדפה יקרים אך מהירים, אומנם הם גדולים מחשבים

מערכת שתהיה מושתת על רשת מחשבים אישיים ולא על מחשב אחד גדול. החישוב כוח בפריסת עבודה–גמישות לתחנות סמוך מחשבים לפרוס ניתן

ולחברם ברשת לשיתוף מידע. רשתות מקומיות מאפשרות להגדיל או –התאמת כוח החישוב לצורכי הארגון

להקטין את כוח החישוב לפי מצב הארגון. אם יש צורך בכוח חישוב נוסף, ארגוןיכול לחבר לרשת עוד מחשבים בהשקעה קטנה יחסית.

הנמוך ומחירן האישיים למחשבים התוכנות למחשבים–זמינות התוכנות עבר מחשבים הקיימות לאלו בניגוד להפעלה וקלות זולות בד"כ הן האישיים

גדולים. רשתות מקומיות עשויות להגביר את אמינות שירותי המחשוב בארגון,–אמינות

תקלה במחשב גדול עשויה לגרום להפסקת השירות ולאובדן מידע יקר.

פרוטוקולים, שכבות וארכיטקטורת מערכות התקשרותחלוקה לשכבות -

נהוג לחלק לשכבות ובתחזוקה של מערכות תקשורת, כדי להפחית את הסיבוך הקיים בעיצוב layersכל שכבה ממלאת תפקיד מסוים במערכת התקשורת ומספקת שירותי תקשורת מסוימים .

לשכבות שמעליה כאשר המימוש של השכבה הוא באמצעות מודול תוכנה בכל מחשב המהווהתחנת קצה ברשת.

הכללים והמוסכמות המאפשרים לנהל שיחה / תקשורת בין מחשבים נקראים פרוטוקול. הוא שפה משותפת או הסכם בין הצדדים המעורבים בתקשורת; תפקידו להסדיר את– פרוטוקול

העברת המידע בין הצדדים.

"בעיה" סבוכה נחלקת לכמה בעיות קטנות יותר; כל שכבה מתמודדת– היתרון בחלוקה לשכבותעם חלק מהן. השכבות הנמוכות פוטרות את השכבות הגבוהות מלעסוק בפרטים שכבר טופלו.

קבוצה של שכבות והפרוטוקולים שלהן מכונה ארכיטקטורה של מערכות התקשרות. ארכיטקטורה של שכבות מקטינה את הסיבוך הקיים בעיצוב מערכת התקשרות, משום שהיא מאפשרת לעצב

כל שכבה בנפרד.

3

3שכבה

2שכבה

1שכבה

3שכבה

2שכבה

1שכבה

ערוץ פיזי

1פרוטוקול שכבה



ממשק 3/2שכבות

ממשק 2/1שכבות


כחלק מארכיטקטורת מערכת תקשורת, מוגדר ממשק בין כל שתי שכבות סמוכות, הקובע את אופן ההתקשרות ביניהן. הממשק הוא בעצם הגדרת של אוסף פעולות, פרוצדורות שמציעה כל

שכבה לשכבה שמעליה.

תוכנת התקשורת של התחנה השולחת צריכה לוודא שתהליך– רמת התהליכים ניהול הקבצים במחשב היעד ערוך לקלוט קובץ ולאחסנו במערכת הקבצים של

מחשב היעד.התוכנה של המחשב השולח צריכה לספק לרשת התקשורת– רמת המחשבים

לנהל נתונים, זה מוכן לקלוט ולהבטיח שמחשב את כתובתו של מחשב היעד העברת נתונים ולוודא שהנתונים מועברים באמינות.

רשת התקשורת צריכה לנתב את הנתונים דרך צומתי המיתוג עד– רמת הרשת ליעד, מציאת נתיבים קצרים, מניעת "פקקים"...

בעת העברת הנתונים דרך ערוצי התקשרות צריכים לשמור על– רמת הערוץ תוכן המידע המועבר. לכן חובה לגלות קיומן של שגיאות ולהתגבר עליהן בדרך

כלשהי. יצירת "הסכמה" בין המקור והיעד על הדרך הפיזית של העברת–רמת האותות

הנתונים ביניהם. קביעת קידוד )אופן התרגום(, סנכרון המאפשר לתחנה הקולטתלדעת מתי התחילה הודעה ומתי היא מסתיימת.

4

משתמש, המורצים במחשבים שונים;תהליכיהתקשורת מתבצעת בין שני יכולים לרוץ כמה תהליכי משתמש בו-זמנית;מחשב בכל

תקשורת;רשתהמחשבים מחוברים באמצעות המחברים בין המחשבים;ערוציםרשת התקשורת מורכבת מ

נושאי המידע מתפשטים בערוצי התקשורת.אותותולבסוף, ה

. שכבת היישום5

. שכבת התובלה4

. שכבת הרשת3

. שכבת הערוץ 2

. השכבה הפיזית1






מחשב א' מחשב ב'


מטפלת בתקשורת בין התהליכים.– Application Layer שכבת היישום שכבה זו היא העליונה והיא כוללת יישומים שונים העומדים לרשות משתמש הקצה.שניפקודות ושל קבצים של בהעברה עוסקים היישום שכבת של העמיתים התהליכים

הקשורות לטיפול בקבצים. התובלה.–שכבת היישום מסתמכת על השירותים של השכבה הרביעית

מטפלת בתקשורת בין מחשבים.– T ransport Layer שכבת התובלה תפקיד שכבה זו הוא ליצור קשר שישמש להעברת נתונים ופקודות.

מטפלת בהעברת נתונים ברשת.– Network Layer שכבת הרשת שכבה זו מקבלת משכבת התובלה את כתובת מחשב היעד ואת הנתונים שיש להעביר אליו ומטפלת בניתוב הנתונים דרך הרשת למחשב היעד בתלות כמובן, במבנה, במאפיינים

ובטכנולוגיה של רשת התקשורת.

מטפלת בהעברת נתונים בערוץ. - data Link Layer שכבת הערוץ שכבת הערוץ מתגברת על שגיאות ומוודאת שהעברת הנתונים בין שני תהליכים עמיתים

של שכבת הרשת תתבצע ללא שגיאות ואובדן נתונים.

מטפלת בשידור ובקליטה של אותות. – Physical Layer השכבה הפיזית צורת ואת אותות באמצעות הנתונים קידוד אופן קובע את הפיזית פרוטוקול השכבה

הקמת הקשר הפיזי בין התחנות וסינכרונן.

סיכום תפקידי השכבות

תפקיד עיקרי או סיבה לקיום השכבה במודל השירות המסופק לשכבהשמעליה

השכבה

מימוש הלוגיקה המיוחדת לכל יישום. למשל: טיפול בשמות קבצים, העברה של סיסמאות,

שיגור וקבלה של דואר אלקטרוני.

יישומי להפעלת פקודות מטלות ולביצוע תקשורת למשתמש )מסופק תקשורת

הקצה(.

. יישום5

אינם אמינה תקשורת להבטחת המנגנונים תלויים באופי של כל יישום, לכן הגיוני לרכזם

בשכבה כללית אחת.

בין נתונים של אמינה העברה שני מחשבים המחוברים לרשת.

. תובלה4

ו-4התוכנה של שכבות אינה צריכה להיות5 לכן הרשת. של ובטכנולוגיה במבנה תלויה הגיוני שתהיה שכבה שתספק שירות אחיד, ללא תלות בפרטים של הרשת המקשרת בין

המחשבים ברגע נתון.

ליעד נתונים של העברה מבוקש, דרך רשת תקשורת.

. רשת3

לטיפול לוגית קשור אינו הרשת ערוץ תקשורת אמין. ניהול . ערוץ2

5


באמינות העברת המידע בערוצי התקשורת, לכן הגיוני שתהיה שכבה שתתגבר על שגיאותשני בין נתונים של אמינה העברה ותבטיח

קצוות של ערוץ התקשורת. המנגנונים של גילוי שגיאות והתגברות עליהןהאותות ובאופי התווך בסוג תלויים אינם שכבה שתהיה הגיוני לכן בו, המשודרים שתעסוק בשימוש בערוץ הפיזי, כלומר תהיה אחראית על העברה של סיביות מקצה אחד

לקצה שני של ערוץ התקשורת.

)צינור פיזי תקשורת ערוץ להעברת סיביות(

. פיזית3

כל שכבה במודל מוסיפה כותרת להודעה שהיא מקבלת. הכותרת מכילה מידע בקרה המיועדלתהליך העמית במחשב היעד.

=APDU עובר בצורה זו לשכבת התובלה

=TPDU עובר בצורה זו לשכבת הרשת

= מנה

= מסגרת במחשב היעד מתרחש תהליך הפוך. השכבה הפיזית קולטת את זרם הסיביות, מזהה את גבולות

(,DHהמסגרת ומעבירה את המסגרת לשכבת הערוץ. שכבת הערוץ בוחנת את כותרת הערוץ )בכל זו מתרחשת פעולה לשכבת הרשת. המנה שבתוך המסגרת ומעבירה את אותה מסירה השכבות, כל שכבה בוחנת את הכותרת המתאימה, מסירה אותה ומעבירה את ההודעה כלפי

מעלה. בסוף התהליך יגיעו הנתונים המקוריים ששלח התהליך השולח אל התהליך המקבל.

ו-4שכבות של המודל אינן קשורות לרשת התקשורת, לכן צומתי המיתוג של הרשת אינם5 קיימות השכבות בצומתי מיתוג עד 1צריכים להכיל שכבות אלה. בין מחשבים3 שמקשרות

הפועלים מ"קצה לקצה".

6











מחשב א' מחשב ב'

התהליך נתוניםהמקבל

התהליך השולח

AHנתונים

THנתונים

NHנתונים

DHנתונים DT

נתונים

פרוטוקול יישום

פרוטוקול תובלה

פרוטוקול רשת

פרוטוקול ערוץ

פרוטוקול פיזי

מסלול זרימת הנתונים בפועל

AHנתונים

THנתונים

NHנתונים

DHנתונים DT


ארכיטקטורת צומת מיתוג ברשת

OSI – Open System Interconnection מודל קיימת תכונה חשובה ורצויה של מערכות תקשורת היא יכולת הידברות הדדית, כלומר היכולת

לכן יש אימוץ תקנים–להעביר מידע ממחשב למחשב ללא תלות בסוג המחשב או ביצרן שלו בינלאומיים.

ללא– מאפשר לממש מערכת פתוחה, כלומר מערכת בעלת יכולת הדברות הדדית OSIמודל ה- צורך בהמרות ותרגומים בין מערכת למערכת )בין מחשב למחשב(.

מתרכז בדרך העברת המידע ולא בפעולת המחשב השולח או המקבל. המודל כוללOSIמודל ה- שבע שכבות:

שכבה פיזית.1שכבת הערוץ.2שכבת הרשת.3שכבת התובלה.4שכבת השיחה.5שכבת הייצוג.6שכבת היישום.7

השכבות שהוצג:5 לא היו קיימות במודל בן 6 ו-5שכבות שכבה זו מספקת בקרה לתקשורת בי יישומים, היא מקימה, מנהלת ומסיימת– שכבת השיחה

קשרים )שיחות( בן יישומים. אחד מתפקידיה החשובים הוא אספקת מנגנון התאוששות מתקלותבמערכות התקשורת.

תפקידים:3 שכבה זו ממלאת – שכבת הייצוג. המרות בין ייצוגים שונים של נתונים.1. דחיסת נתונים.2

הצפנה..3

TCP/IP ( IP = Internet Protocol , TCP = Transmission Control Protocol ) מודל מודל זה משמש בסיס לרשת האינטרנט.

המודל פותח מתוך כוונה לאפשר תקשורת ברשת על, כלומר ברשת המורכבת מאוסף של רשתותנפוץTCP/IPשהמבנה שלהן והפרוטוקולים הנהוגים בהם אינם בהכרח אחידים. כיום מודל ה-

.OSIלאין שיעור ממודל ה- רשת האינטרנט, בצורה כללית, היא אוסף של רשתות מקומיות או ארוכות טווח, המקושרות

(. אותם נתבים על-פי כתובת היעד של ההודעהroutersעל-ידי מחשבי מיתוג הנקראים נתבים ) המגיעה אליהם מנתבים דרך הרשת אל היעד.

מניחים שהשכבה התחתונה היא רשת ולא ערוץTCP/IP הוא שב- TCP/IP ו- OSIההבדל בין ועל כן אינו כולל שכבת ערוץ ושכבה פיזית.

כוללת, אם כן ארבע שכבות: TCP /IP ארכיטקטורת

7

מחשב ב' מחשב א'יישום

תובלה

רשת

ערוץ

פיזית

רשת

ערוץ

פיזית


תפקידה לגשר על ההבדלים הקיימים בין הרשתות השונות, כך– שכבת ממשק הרשת.1 שהיא יוצרת עבור השכבות הגבוהות מראה של רשת אחת בעל ת מבנה אחיד. בכל אחת מהרשתות המחוברות לרזת העל, שכבת ממשק שונה; היא מכירה היטב את מבנה המנות

IP מברק = או המסגרות של אותה רשת ותפקידה להמיר מנות אלה למבנה אחיד הנקרא Datagram

internet – שכבת רשת העל.2 layer –זוהי השכבה ש"מדביקה" יחד את כל הרשתות דרך הרשתותIPהמרכיבות את האינטרנט. תפקיד שכבה זו הוא לאפשר העבר של מברקי

הנתבים בין מברקים ומנתבת בכתובות מטפלת זו שכבה כן על ליעדן. עד השונות .IP פרוטוקול שכבה זו נקרא : פרוטוקול –המחברים בין הרשתות.

מבטיחה שהמידע המועבר מקצה לקצה יועבר באמינות, ולכן בודקת– שכבת התובלה.3 שגיאות במברקים שהגיעו ומרכיבה מכל המברקים את ההודעה המקורית .

כוללת פרוטוקולים עבור היישומים השונים העומדים לרשות המשתמש:– שכבת היישום.4FTP, TELNET...וכדומה

8


ראשונה שכבה – הפיזית השכבה העברת מידע בינרי או סיביות באמצעות התווך הפיזי.–מטרה

זהו גל אלקטרומגנטי שעוצמתו משתנה באופן – אות אנלוגי . האות יכול לקבל מספררציף אינסופי של ערכים עבור של רגע נתון.

. כלומר, עוצמת האות נשארתבדיד גל אלקטרומגנטי שעוצמתו משתנה באופן – אות ספרתי קבועה במשך זמן כלשהו, ואז משתנה לרמה קבועה אחרת. על כן יכול האות לקבל מספר סופי

של ערכים. מקבל רק אחד משני ערכים מייצג ישירות מידע–סוג מיוחד של אות ספרתי הוא אות בינארי

בינארי המיוצר על-ידי מחשבים.

אות ספרתי בינארי

מספר המחזורים של אות ביחידת זמן.– תדירותרוחב הספקטרום של אות )ההפרש בין התדירות הגבוהה ביותר לנמוכה ביותר– רוחב פס

שהאות מכיל(. העברת הנתונים הבינאריים–הקשר בין רוחב פס של תווך השידור לבין קצב השידור המרבי

נעשית באמצעות אותות בינאריים, כלומר אות שנראה כמו אות ריבועי. אות ריבועי מורכב מאינסוף רכיבי תדר ולכן רוחב הפס שלו הוא אינסופי. )זהו אות המורכב מסכום אינסופי של גלי סינוס(, אך תווכי תקשורת יכולים להעביר תחום סופי של תדרים. אנו

. כאשר רוחב הפסרוחב הפס של התווךנקרא לאוסף התדרים שתווך יכול להעביר, בשם מוגבל, חלק מספקטרום האות לא מועבר ולכן לא מתקבל גל ריבועי מושלם, אך עדיין המקלט יוכל לפענח את המידע באופן נאמן. ככל שמגדילים את רוחב הפס של התווך, אפשר להתקרב יותר אל האות הריבועי המייצג את המידע במקור, ואז המקלט יכול לפענח ביתר קלות את המידע המשודר )גם כאשר יש שיבושים בשידור(. הגדלת קצב השידור פירושה, הקטנת משך הזמן לשידור סיבית. כאשר משך שידור סיבית הוא קצר, נדרשים רכיבי תדר גבוהים יותר כדי

רוחב כלומר, נדרש רוחב פס גדול יותר לתווך. משום כך, –לפענח בהצלחה את ערך הסיבית . פס גדול יותר מאפשר קצב העברת נתונים גבוה יותר

ככל שרוחב הפס בתווך גדול יותר, אות שעובר מזכיר אות ריבועי שקרוב יותר לאות המקוריולכן יותר קל לפענחו, גם אם ישנם שיבושים קלים.

9


קידוד נתוניםהמשדר(, על-ידי )מבוצע אלקטרומגנטיים לאותות נתונים המרת פירושו, נתונים שידור

הפצתם בתווך התקשורת והפיכת האותות לנתונים )על-ידי המקלט(. קיימים שני סוגי ישויות:או– data –נתונים אנלוגיים להיות יכולים עובדות, המבטאת משמעות בעלות ישויות

ספרתיים. - קידוד של נתונים באמצעים אלקטרומגנטיים.signalsאותות

בתחום כלשהו. לדוגמא; תדירות הקול בטלפון אשררצופים מקבלים ערכים – נתונים אנלוגיים 3400Hz ו- 300Hzמפוענחת בטווחים שבים

נתונים אשר מקבלים ערכים בדידים הנלקחים מתוך קבוצה אינסופית של– נתונים ספרתיים .off ו- onערכים.לדוגמא; טקסט או נתונים בינאריים המציינים

תהליך ייצוג נתונים באמצעות אותות. נתונים אנלוגיים יקודדו באמצעות אות אנלוגי– קידודספרתיים נתונים לקודד גם ניתן ספרתי, אות באמצעות יקודדו ספרתיים נתונים ואילו

, או נתון אנלוגי לאות ספרתי באמצעותמודםבאמצעות אות אנלוגי באמצעות מכשיר שנקרא: .codecקודק -

בתקשורת מחשבים עוסקים בקידוד נתונים ספרתיים, לכן נדבר על קידוד המבוצע על-ידיהמשדר הספרתי והמודם.

קידוד ספרתי באמצעות אות ספרתיאות ספרתי מורכב מיחידות אות, פולסים.

ליחידות אות, כאשר במקרה הפשוט, כל סיבית בינאריים משודרים על-ידי המרת נתונים סיבית אחת מקודדת באמצעות יחידת אות אחת.

כדי שהמחשב יפענח אות עליו לדעת קודם-כל, מתי מחילה כל יחידת אות ומתי היא נגמרת. שנית, צריך לקבוע את רמת יחידת האות הגבוהה או הנמוכה על-ידי דגימת יחידת האות

באמצע היחידה, והשוואת רמת מתח שנדגמה לערך סף המוגדר לפי שיטת הקידוד. מספר הפעמים שהאות המשודר יכול לשנות את ערכו ביחידת זמן. מהירות–מהירות האיתות

אחד מציין יחידת אות אחת.baud כאשר baudהאיתות נמדדת ב-

שיטות קידוד זהו קידוד שבו רמת המתח קבועה, במשך כל זמן שידור סיבית,– NRZ – לא חוזר לאפס . 1

ואינה חוזרת לרמת האפס במהלך שידור הסיבית. שיטה נפוצה ממשפחת שיטות הקידוד האלו מיוצגת על-ידי0 מיוצגת על-ידי רמת מתח שלילית ואילו 1, אשר בה, הספרה NRZ-L –היא

רמת מתח חיובית.

כדי לאפשר פענוח נכון הבעיה העיקרית של השיטה היא הקושי לסנכרן בין המקלט למשדר. של המידע, המקלט צריך לדגום את האות בהפרשי זמן קבועים הזהים לקצב שידור הסיביות

: אפשרויות הסנכרוןעל-ידי המשדר. יקר!–הוספת קו להעברת אות שעון לתאום מדויק .1מכניסים בתוך שיטת הקידוד מנגנון סנכרון מבוקר, המבוסס על האות המשודר..2

10

0 0 0 0 0 0 1 1111


אין מנגנון סנכרון כזה. כאשר משודרת סדרה ארוכה של NRZבשיטת -ים האות1-ים או 0 יהיה בעל רמת מתח ממושכת וקבועה, במקרה כזה כל אי התאמת מתח בין השעונים של

דגימה מהירה = עודף סיביות ודגימה איטית =–המשדר והמקלט עלולה לגרום לאובדן מידע איבוד סיביות.

שיטה זו מתגברת על בעיית הסנכרון של – קידוד מנצ'סטר. 2 NRZבקידוד מנצ'סטר יש . מעבר של רמת המתח באמצע זמן השידור של כל סיבית, מעבר זה משמש הן כמנגנון סנכרון

והן להעברת הנתונים.

, ותבנית קבועה של1בקידוד זה קיימת תבנית קבועה המציינת: מעבר מנמוך לגבוה מציין .0מעבר מגבוה לנמוך המצויים על-ידי

ו- קידוד מנצ'סטר: NRZ השוואה של מחייב שינוי רמת מתח פעם אחת לכל היותר במשך זמן שידור סיבית,NRZ – NRZיתרון של

לעומת מנצ'סטר שמשנה רמת מתח פעמיים במשך שידר סיבית. דרישה זו מחייבת מהירותאיתות גבוהה יותר של הערוץ, ובנוסף המקלט צריך לדגום את האות פעמיים בכל יחידה.

יתרון של מנצ'סטר קיימת אפשרות לסנכרון מלא למקלט ללא תיאום זמנים מלא, ללא–סנכרון

צורך בשעון מיוחד, בגלל מעבר צפוי. היעדרו של מעבר צפוי, יכול לשמש לגילוי שגיאות.–גילוי שגיאות

שיטת מנצ'סטר נפוצה יותר ברשת המקומית. החיסרון של שיטה זו הכפלת מהירות האיתות הנדרשת, אינו משמעותי ברשת מקומית בה לא ניתן

לבחור תווכי תקשורת בעלי רוחב פס גדול.

בשיטה זו מקודדים כמה סיביות נתונים באמצעות יחידת אות אחת.– ריבוי רמות.3 רמות באמצעות שתי סיביות:4 קידוד אות בעל –דוגמא

רמת מתח זוג סיביות00 )נמוכה(1

2 013 10

11 )גבוהה(4

11

0 0 0 1 011

1

2

3

4

01 00 11 00 10


שיטת קידוד בריבוי רמות מאפשרת לדחוס כמה סיביות לתוך זמן שידור של יחידת אות אחת. בדוגמא הנ"ל מוצג שידור של עשר סיביות בחמש יחידות אות. רעיון זה מאפשר להגדיל את

קצב העברת הנתונים. 2nצירופים שונים של ערכים. לכן כאשר משתמשים ב- 2n סיביות יש nבאופן כללי לסדרה של

סיביות בזמן שידור של יחידת אות אחת.nרמות מתח אפשר לדחוס יותר מאשר גבוה נתונים העברת קצב הרמות מאפשרת ריבוי בשיטת הסיביות שדחיסת

מהירות האיתות של הערוץ.

L = מספר הרמות רמות 2b סיביות דרושות b לשידור

D ביחידות של( מהירות האיתות של הערוץ = boud)C קצב העברת הנתונים =

שיבושי שידור והשפעתם על קצב שידור מרבישיבושים הנגרמים לאותות מפחיתים את יכולת העברת המידע שלהם.

קיימים שלושה סוגים של שיבושים:ירידת עוצמת האות המתפשט בתווך. ניחות גורם לעיוות האות משום שרכיבי– ניחות.1

תדר שונים מונחתים באופן שונה. נגרמים מכך שלרכיבי תדר שונים של האות יש השהייה שונה.– עיוותי השהייה.2 להלן שיבושי שידור כתוצאה מרעש:– רעש.3

. ניתןרעשלכל אות המשודר במערכת תקשורת, מתוספים אותות שונים, לא רצויים, המכונים לצמצם רעש, אך לא ניתן לבטלו כליל.

שיבושי שידור יכולים לגרום לשגיאות. שגיאה היא מצב שבו המקלט פענח אות שאמור לייצג את ולהפך.0 כסיבית 1הסיבית

סוגירעשים יכולים להיווצר בכל אחד מרכיבי מערכת התקשרות: המשדר, התווך והמקלט. להלן :רעשים

תנועת אלקטרונים בקו– רעש תרמי.12.cross talk –ערבוב דיבור של כמה קווים נוצר מקרינות חיצוניות: ברקים, אותות בקרה של מערכת הטלפון, ציוד– רעש פרצים.3

חשמלי וכדומה. זהו רעש בעל עוצמה גבוהה יחסית, בזמנים אקראיים ובפרק זמן קצר. רעש פרצים יכול לגרום לשגיאות ברצף של סיביות לדוגמא: פענוח לא נכון של הסיביות

ששודרו.

12

L = 2bLog2L = log22b =b

מספר הסיביות

C = b * D = Log2L * D)1(


זאת ערוץ התקשורת הוא פרמטר מרכזי של קצב השידור גם הנקרא הנתונים קצב העברת ; ככל שקצב זה גבוה יותר, כך גדלהאומרת, הוא מוגבל על-ידי רוחב הפס ועל-ידי נוכחות הרעש

התועלת המופקת מהערוץ ומטרתנו להגדיל את קצב העברת הנתונים ככל האפשר. לכל ערוץ יש מגבלות פיזיות שאינן מאפשרות לעבור קיבולת נתונה, ולכן קיים קצב מרבי אליו אפשר להגיע,

של קצב העברת הנתונים.החסם התיאורטיאשר נקרא

13


ניקוויסט (עבור קידוד סיפרתי) בערוץ אידיאלי, ללא רעשים, הגורם המגביל הוא רוחב הפס. על-פי ניקוויסט, כאשר רוחב הפס

באוד )מהירות האיתות = מס' הפעמים שהאותW2 הרץ, מהירות האיתות המרבית היא Wהוא יכול לשנות את ערכו בשנייה(.

Dמהירות האיתות = Wמהירות האיתות =

על-פי הנוסחה ניתן להגדיל את הקיבולת של ערוץ על-ידי הגדלת מספר הרמות של שיטותהקידוד, אולם מספר הרמות מקשה על המקלט לפענח את האות במקרה של רעשים.

שנון (לכל קידוד)ככל שקצב השידור גדל, הסיביות נעשות–מה השפעתו של הרעש על קצב העברת הנתונים?

"קצרות יותר" ולכן סיביות רבות יותר יושפעו מרעש נתון ויגבר הסיכוי לשגיאות. הגורם החשוב כאן אינו רק עוצמתו המוחלטת של הרעש, אלא היחס בין עוצמת האות לעוצמתו הממוצעת של הרעש. בהינתן רעש בעצמה מסוימת, אפשר לשפר את יכולת המקלט לפענח נכונה

את המידע על-ידי הגברת עוצמתו של האות.

C –קיבולת הערוץ W –רוחב הפס של הערוץ S –עוצמת האות N –עוצמת הרעש

N/S –יחס בין עוצמת האות לעוצמת הרעש

.באופן תיאורטיערך זה מייצג בתנאים אלו את קצב השידור הגבוה ביותר שאפשר להגיע אליו .”Cכלומר נאמר שבערוץ מסוים קצב השידור המקסימלי לא יעלה על "

אם נרצה לעבוד בקבצי שידור גבוהים יותר נוכל לנקוט שתי פעולות:לבחור ערוץ בעל רוחב פס גדול יותר.1להגדיל יחס אות לרעש )על-ידי הפחתת עוצמת הרעש או על ידי הגדלת עוצמת האות(..2

14

D _ 2W<לפענחהמשמעות יוכל לא מקלט :

שלו האיתות שמהירות שידור בהצלחה .W2עולה על

C _ 2W * log2L<

)2(

)3(

gol W = C 2N/S + 1 )4(


שידור סינכרוני ו-א-סינכרוני העברת נתונים בין מחשבים דורשת מידה רבה של תיאום. בשידור סדרתי, הסיביות נשלחות בזו אחר זו וכדי שהמקבל ידגום את הסיביות המגיעות אליו באופן נכון, עליו לדעת מתי מתחיל שידור

של כל סיבית וכמה זמן הוא נמשך, כלומר, מה אורכו של קטע הזמן המתאים לסיבית אחת.סיביות או גלישה של כדי שלא תהיה בין שעון השולח לשעון המקבל להיות התאמה חייבת

לחילופין, כדי שלא יהיה איבוד סיביות, על כן שני הפתרונות להתמודדות עם הבעיה: שידור של כל תו בנפרד. שולחים אות מיוחד המציין את תחילת התו– שידור א-סינכרוני.1

כדי שהמקבל ידע מתי להתחיל לדגום סיביות. במקרה זה תיאום הזמן בין המקלט למשדר סיביות(.8צריך להישמר רק במסגרת של תו יחיד )בדרך-כלל

. לאחר מכן מופיעות סיביות התו0התחלת התו מזוהה על-ידי סיבית התחלה שהיא סיבית ל-5)בין שגיאות 8 לגילוי )משמשת הזוגיות סיבית תופיע כן אחרי סיביות(, להלן–

בהמשך( ובסוף, מרווח עצירה, שגודלו מוסכם בין השולח למקבל. כאשר לשולח יש רצף של תווים לשידור, המרווחים בין התווים העוקבים יהיו כולם זהים

כאשר אין שידור רצוף, אלא הפסקות בין תו לתו, אורכןושווים למרווח העצירה שנקבע. המרווחים הנוצרים שם בעלי אורך שרירותי בין שידורי התווים.–שרירותי

פשוט וזול למימוש. התיאום בין המקבל והשולח הם לפרקי– יתרון השידור ה-א-סינכרוני זמן קצרים, ולכן שידור זה יכול להיות פחות מדויק. שעון המקלט יסתנכרן שוב עם שעון

המשדר בעת זיהוי סיבית ההתחלה של התו הבא. תקורה גבוהה, הנגרמת מהוספת סיבית התחלה וסיבית )או– חיסרון השידור ה-א-סינכרוני

סיביות( העצירה לכל תו משודר. התקורה במקרה זה היא מספר הסיביות שאינן–לשיטות שידור שונות יש תקורה שונה

סיביות מידע שעלינו להוסיף במסגרת השיטה. במילים אחרות, מדובר ביחס בין מספר סיביות המידע לבין מספר הסיביות הכולל המשודר )מידע + תקורה( = מדד זה נקרא

.נצילותהקוד המשודר– נצילות הכולל הסיביות מספר לבין המידע סיביות מספר בין היחס

במסגרת הקוד.

תיאום מלא ומדויק של זמנים . בשידור זה משדרים רצף של סיביות– שידור סינכרוני.2 ארוך למדי ולא מוסיפים סיבית התחלה וסיום, על כן חובה לסנכרן את שעון השולח ושעון

המקבל. צד אחד ישדר בקו זה דופקי מתח קצרים– היא על-ידי הוספת קו סנכרון מיוחד דרך אחת

בכל קטע של שידור סיבית. הצד השני ישתמש באות כבשעון. טכניקה זו טובה למרחקיםקצרים, אך במרחקים ארוכים, אות השעון חשוף לשיבושים כמו של אות אחר.

נוספת ניתןדרך , שימוש בשיטת קידוד סיביות הכוללת מידע סנכרון. באותו ספרתיים להשתמש במנצ'סטר ובאותות אנלוגיים אפשר להשתמש בתדירות גל הנושא.

. למסגרתרצף סיביותבשידור זה צריך לסמן את ההתחלה )לעיתים גם את הסיום( של המכילה גוש סיביות של נתונים משכבת הרשת ומידע בקרה של שכבת הערוץ, מוסיפים

15

אדיש

סיבית התחל

ה

סיביות התו

P

סיבית זוגיות

מרווח עצירה

חזרה למצב אדיש התחלה סיבית או

של תו נוסף


ומשמשת לסנכרון )תיאום( השעונים של המשדררישאתבנית סיבית מיוחדת שנקרא והמקלט.

, כל מסגרת בדרך-כלל מכילה אלפי סיביותשידור זה יעיל יותר מהשידור ה-א סינכרוני נצילות הקוד במקרה זה תהיה גבוהה.–והתקורה של הוספת רישא, זניחה

שני סיביותמצד קידוד בשיטות או מיוחד שעון בקו שימוש מחייב סינכרוני שידור מתוחכמות יותר.

תווכי תקשורת תווך ההתקשרות הוא התווך הפיזי שבאמצעותו האותות נעים בין המשדר למקלט. התווך משפיעתווכי בסיסיים של סוגים שני קיימים הנתונים של המערכת. יכולת העברת של רבה במידה

תקשורת: האות נע לאורך מוליך מוצק:– תקשורת קווית.1

זוגות חוטים שזוריםכבלים קואקסיאלייםסיבים אופטיים

הערות רגישותלשיבושים

מרחק ביןמשחזרים

קצה העברת נתוניםמרבי

רוחבפס

תיאור תווך

,קו התקשורת הנפוץ ביותר המשמש הן לתקשורת אנלוגית

והן לספרתית..מחיר נמוך ביותר.טכנולוגיה פשוטההתקנה פשוטה וכך גם חיבור

הציוד לתווך.האותות המתפשטים נחלשים

מהר יחסית )ניחות גבוה(, לכןיש צורך להשתמש במשחזר )

repeater).החוטים השזורים חשופים

לשיבושי שידור רבים, ולכןשיעור השגיות גבוה.

.רוחב פס צר יחסית

גבוהה 10 עד 2ק"מ

M4 סל"ש

עד MHz 3

תיילי נחושת מבודדים בקוטר

מילימטר, זוג שזור יותר קו

תקשורת אחד

חוט שזור

משמש הן לתקשורת אנלוגית והן לספרתית.

רוחב הפס גבוה מזה של החוט השזור.

מבנה הכבל מספק הגנה טובה מזו של החוט השזור מפני

קרינות חיצוניות או מכבליםסמוכים.

נפוץ כיום ברשת הטלוויזיה בכבלים.

לאותות אנלוגיים דרוש מגבר בכל כמה ק"מ, כאשר לאותות

בינונית 10 עד 1ק"מ

M400 סל"ש

עד MHz 350

מורכב משני מוליכים גליליים

שנמצאים, האחד בתוך

פנימי–השני מתכתי ואילו

החיצוני מהווה סיכוך ובידוד

מרעשים.

כבלקואקסילי

16


ספרתיים דרוש מגבר בערך כךק"מ.

כבלים בעלי פס רחב הם עבים וקשים להתקנה.

יקר מחוט שזור

17


הערות רגישותלשיבושים

מרחק ביןמשחזרים

קצה העברת נתוניםמרבי

רוחבפס

תיאור תווך

רוחב פס גדול מאוד )תדר אור נראה, גבוה(

הסיב קטן וקל, לכן יש הקלה בהתקנתו.

הניחות קטן בהרבה מאשר חוט ואינו מושפעcoaxשזור או

מקרינה אלקטרומגנטית חיצונית. על כן הם רגישים

פחות להפרעות מהסביבה וקשהלצותת למידע המעבר בסיבים.

דרוש מס' קטן בהרבה של המשחזרים ביחס לכבלים

וחוטים.חיבור המחשבים לסיב, מסובך

יותר. החיבור גורם להחלשה שלהאור המשודר בקו.

השידור בסיב הוא חד כיווני ולכן עבור ערוץ דו-כיווני יש צורך

בשני חוטים..הממשק האופטי יקר יותר

נמוכהביותר

עד10 ק"מ100

2G סל"ש

עד GHz 2

שידור נתונים באמצעות

דפקים של אור, שיכולים

להתפשט לאורך סיבים דקים עשויים

זכוכית. קרן האור נעה בתוך

הסיב תוך פגיעה

בגבולותיו וחוזרת להמשך

תנועה בסיב.

סיבאופטי

** סיבים אופטיים אמנם מספקים רוחב פס גדול, אך כל עוד תשתית הטלפונים אינה מבוססת כולה על סיבים אופטיים, התקשורת מבתי המנויים למרכזיית הטלפונים נעשית באמצעות חוטים

שזורים , שרוחב הפס שלהם נמוך ולכן הם מהווים צוואר בקבוק.

האות נע בחלל האטמוספירה, ללא צורך במוליך עשוי חומר פיזי:– תקשורת אלחוטית.2 לעיתים זול יותר לשדר נתונים בשידור אלחוטי מאשר להניח–תחנות קרקעיות

תשתית של חוטים, כבלים או סיבים. שידור כיווני בתחום זה נעשה בתדירויות ( עד Ghz 2גבוהות 40 Ghzלכך לדאוג חשוב כאשר המיקרוגל. תחום ,)

שהאנטנות הן דמויות צלחת ובין זוג אנטנות יש קו ראייה. עלות נמוכה ונוחות.– יתרונות

רגישות לתנאי מזג האוויר וסכנת הפרעות, הנגרמות מפיצול אותות– חסרונות במשודרים על-ידי האנטנה.

)תקשורת )לוויני לווין כל–תיווך אחדים. ומשדרים מקלטים מכיל לווין כל לכדור חזרה אותם ומעביר מסוים, תדירויות בתחום גלים קולט מקלט-משדר

הארץ. הלווין משמש אפוא לחיבור בין שתיים או יותר תחנות קרקעיות.בתווכי שידור אלחוטיים, השידור והקליטה נעשים באמצעות אנטנה.

לווין יכול לשמש כערוץ נל"ן בין שתי תחנות קרקעיות או לספק תקשורת בין תחנהמשדרת אחת לכמה תחנות קולטות.

18


התחנות של הראייה בקו הזמן כל להיות עליו אפקטיבי יהיה שהלווין כדי דבר זה אפשרי רק אם הלווין משלים הקפה של כדור הארץ ב-–הקרקעיות 24

שעות, כלומר הוא נע במהירות הזהה למהירות הסתובבות כדור הארץ בעצמו. ק"מ מעל כדור הארץ,36,000)כדי להגיע למהירות זו על הלווין להיות בגובה של

ומס' הלוויינים שיכולים לעשות זאת במקביל, זאת-אומרת, מבלי להפריע זה לזה,הוא כמה עשרות אחדות(.

האפשרות לקבל ערוץ פס-רחב, שאינו תלוי ברשת הטלפונים, ברשת– יתרונות לוויינים המשתמש יכול לעקוף את ההגבלה שנובעת מקווי הטלפון, שכן אין צורך

בתיווכם. כמו כן, כל אחד יכול למקם אנטנה על גג ביתו ולשדר ישירות ללווין. השהיית התפשטות הנובעת מהמרחק הגדול ללווין. מהירות התפשטות–חסרונות

האותות אל הלווין או ממנו היא אמנם גבוהה, אך המרחק שעובר האות מתחנהקרקעית ללווין ובחזרה לקרקע גורם להשהיה ניכרת.

גילוי ותיקון שגיאות כדי להתגבר על שגיאות, צריך קודם לגלותן. ברגע שהתגלו שגיאות תחנת היעד יכולה לנקוט

באחת משתי הדרכים:לדרוש שידור מחדש של המידע..1תיקון עצמי של השגיאות..2

טכניקה בסיסית לגילוי שגיאות לדוגמא, ספרת בקורת– ולחשב את ערכה מתוך הספרות של מספר קיים . הוספת ספרת בקורת1

שמציינת את סכום הספרות של מספר, וכך יוכל המחשה לבדוק את תקינות המספר.

.קליטת הודעה במחשב היעד1. חישוב סיביות מתוך שדה המידע = מסגרת2. השוואת תוכן השדה לגילוי שגיאות3. הודעה על שגיאה אם קיים הבדל.4

שיטת הזוגיות – . שיטה נוספת ונפוצה 2 משמשת בדרך-כלל לגילוי שגיאות בשידור של תווים. כאשר תהיה הוספה של סיבית זוגיות לכל תו

נשמר כזוגי או אי זוגי על-פי המידע המקורי.1משודר, כדי להבטיל שמספר סיביות ה-

;0 הוסף סיבית בדיקה שערכה – במסגרת הוא זוגי 1אם מספר סיביות ה-. 1אחרת - הוסף סיבית בדיקה שארכה

19

שדה מידע

שדה גילוי שגיאות

שדה מידע

השוואה

סיביות בדיקה שהגיעו ממחשב

היעד

שדה גילוי שגיאות


אם מספר הסיביות שהגיע אי זוגי אך ערך סיבית הזוגיות הוא , נאמר כי תחנת היעד גילתה0 שגיאת זוגיות, ואפשר להסיק שאירעה שגיאה.

פשוטה וקלה להפעלה.– יתרונות לכל מסגרת נוספת רק סיבית אחת.–תקורה מזערית

נצילות הקוד גבוהה יחסית )מבלי להתייחס לתוספת לתקורה אם מתחשבים בסיבית– חסרונות וסיבית סיום( התחלה

שיטת הזוגיות מגלה אפוא רק מספר אי זוגי של שגיאות במסגרת או בתו. במקרה של רעשי פרצים, המשבשים הרבה סיביות במסגרת, הסיכוי שישתבש מספר זוגי של סיביות שווהלא לכך, כמחצית מהשגיאות שנוצרו אי סיביות. זוגי של אי לסיכוי שישתבשו מספר מרבית עבור נמוכה היא זו שגיאות גילוי שיטת של האמינות רמת לכן - תתגלינה

היישומים. ניתן להשתמש במספר סיביות גדול יותר, אך העלאת מספר הסיביות מורידה את נצילות

הקוד..0.88 סיביות, לכן הנצילות היא בערך 8בשיטה זו אנו מוסיפים סיבית בדיקה לכל

LRC - VRC . זוגיות אופקית ואנכית = 3 בשיטה זו מארגנים כל מסגרת לשידור כמערך דו ממדי סיביות כאשל לכל שורה ועמודה מוסיפים סיבית זוגיות. באופן כזה מתקבלות הן שורה של סיביות זוגיות והן עמודה של סיביות זוגיות. כאשר נקלטת המסגרת ביעד, תחנת היעד תבנה מחדש את המטריצה ותבדוק זוגיות בכל עמודה ושורה

במערך.

במקרה כזה,– סיביות n השיטה תגלה כל רעש פרצים שאורכו אינו עולה על n x kבמערך בגודל בכל עמודה תהיה שגיאה אחת לכל היותר שתתגלה על-ידי הסיביות. על כן, שיטה זו מגלה רעשילא השגיאה עלולה העמודות, ממספר גדול הרעש של אורכו כאשר אולם קצרים, פרצים

להתגלות.האם השיטה מאפשר לגלות:

?כן, אם יש מס' אי-זוגי של שגיאות, אז בהכרח יש–כל מס' אי-זוגי של שגיאות באחת השורות מספר אי-זוגי של שגיאות, ולכן בשורה זו תתגלה שגיאה.

?כן, אם שתי השגיאות נמצאות באותה שורה, הן יתגלו בבדיקת–כל שתי שגיאות בבדיקת יתגלו הן ובאותה שורה, באותה עמודה אינן העמודות, אם השגיאות

השורות וגם בבדיקת העמודות.

20

1 0 0 0 1 0 0 11 0 0 0 0 0 0 11 0 1 0 1 0 0 01 0 0 0 0 0 1 11 1 0 1 1 1 1 0

DATA

Bi / Btנצילות הקוד =

Bi מס' סיביות המידע בתו = Btמס' הסיביות הכולל =


?לא!, אם יש מספר זוגי של סיביות שגויות בכל העמודות–כל ארבע שגיאות והשורות, זוגיות השורות והעמודות לא תשתנה.

בשיטה זו, ככל שהמערך יגדל, כך תגדל נצילות הקוד, אך בכל מקרה קיימת בשיטה זו תקורהגבוהה עקב הוספת סיביות בדיקה נוספות.

כאשר משדרים מסגרות ארוכות, האמינות של השיטה אינה מספקת בדרך-כלל. בפועל כמעט.CRCתמיד משתמשים בשיטת גילוי שגיאות הנקראת

CRC . שיטת 4 בשיטה זו, סיביות הבדיקה מתקבלות מתוך סיביות המידע, על-ידי חישוב של פונקציה מתמטית מסובכת יותר. פונקציה זו מבטיחה הסתברות גבוהה הרבה יותר לגילוי שגיאות, לרבות שגיאות

הנגרמות כתוצאה מרעש פרצים. יש גם מספר קטן יחסית של סיביות בדיקה. נצילות הקוד תלויה באורך המסגרת. לכןCRCבשיטת

נצילות הקוד יכולה להיות אף טובה יותר מזו של שיטת הזוגיות בשידור א-סינכרוני.

שיטות תיקון שגיאות יצירת צירוף בלתי אפשרי, זאת-אומרת צירוף שאין לו פירוש לתו מוכר. אם מניחים שאירעהלמילת הקוד החוקית על-ידי הפיכת המילה שנקלטה בלבד, אפשר לתקן אותה שגיאה אחת

הקרובה ביותר. תיקון השגיאות נעשה אם כך על-ידי קוד המאפשר לא רק לזהות שאירעה שגיאה אלא אף לזהות מהי מילת הקוד ששובשה, וכך לתקן את השגיאה. נצילות הקוד של הקודים לתיקון שגיאות היא

נמוכה, ולכן כמעט ואין משתמשים בהם בפועל.

RS-232 התקן

DTE – Data Terminating Equipment –ציוד הקצה של מערכת תקשורת. בדרך-כלל אינו מתחבר ישירות לרשת התקשורת אלא לציוד הקצה של מעגלי התקשורת )ציוד התקשורת(.

DCE – Data Circuit-terminating Equipment –.ציוד התקשורת

DCE נעשית דרך ערוץ תקשורת טורית )סיבית אחר סיבית(. ה-DCEהתקשורת בין שני התקני צריך מצד אחד, לשדר ולקלוט סיביות בזו אחר ו לתווך התקשורת וממנו, ומצד שני להתקשר עם

מחייבת שימושDCEו- DTE, לקבל ממנו נתונים ולהעביר אליו נתונים. התקשורת בין DTEה- בקווי נתונים, קווי בקרה ותיאום.

צריך לכלול את סוגי התכונות הבאים:DTE u-DCEהממשק בין

21

מודם מודם

מחשב מחשב

רשת הטלפוני

ם

, DTEציוד קצה – משדר/מקלט של נתונים ספרתיים.

ציוד תקשורת – DCE התקן ,

ממשק של קו שידור

ערוץ תקשורת טוריתקווי נתונים לבקרה


גודל, צורה, עובי הדקים, מרחקים וכדומה.–תכונות מכניות רמות מתח, משך זמן של כל יחידת אות.–תכונות חשמליות תפקידו של כל קו מחבר בין –תכונות תפקודיות DTE-ו DCE. סדר האירועים של תהליך הקמת קשר והעברת נתונים.–תוכנות נוהליות

הדקים.25 של התקן מציין מחבר ובו המפרט המכני

והדק9 עד 1 * בפועל משתמשים בהדקים 20.

- וולט מתפרש כסיבית שערכה3 קובע שימוש באותות ספרתיים: מתח נמוך מ- המפרט החשמלי.NRZ-L )על-פי קידוד 0+ וולט מתפרש כערך 3, ומתח גבוה מ- 1

+ וולט מתפרש כ-3 ומתח גבוה מ- OFF- וולט מתפרש כ- 3מבחינת אותות בקרה, מתח נמוך מ- ON.

מטר.15 הוא DCE ו- DTE באוד והמרחק המרבי בין K 20מהירות האיתות המרבית היא

מתאר איזה מעגל מחובר לכל אחד מההדקים ומה תפקידו של כל מעגל.המפרט התפקודילהלן עשרה הדקים המשמשים לתקשורת א-סינכרונית:

תפקיד שם מספר הדקהמכשיר לקופסת מחובר חשמלית; הארקה

ולעיתים גם להארקה חיצונית.הארקה

Ground1

DCE ל- DTEהעברת נתונים מ- שידורTransmit

2

DTE ל- DCEהעברת נתונים מ- קליטהReceive

3

DTEבקשת שידור מודיע על רצונו לשדרRequest To Send

4

DCE.אישור שידור מוכן לקלוט; תגובה לבקשת שידורClear To Send

5

DCEציוד )למשל מודם( פועלDCEמוכן Data Set Ready

6

רמת ייחוס משותפת לכל המעגלים רמת ייחוס משותפת 7

22

1 13

14

15

12

2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

הארקה

שידור

קליטה

בקשת שידור

אישור שידור

DCEציוד מוכן

רמת ייחוס משותפת

אבחון גל נושא

אבחון צלצול

DTEציוד מוכן


Common Groundהמודם מזהה גל נושא בקו טלפון אבחון גל נושא

Carrier Detect8

DTEציוד )מחשב או מסוף( פועלDTEמוכן Data Terminal Ready

20

DCEאבחון צלצול מזהה אות צלצולRing Indicator

22

מתחבר למעגל(. מתכנני7 ו-1 מעגלים )כל אחד מההדקים מלבד הדקים 23התקן מכיל חיבור ל-ייחוס משותפת לכל המעגלים. לכן כל7התקן קבעו קו אחד, המחובר להדק , שישמש כרמת

.7המעגלים מורכבים ממוליך אחד, המחובר להדק כלשהו ומוליך נוסף המחובר להדק .full duplexהקיום של מעגלי שידור וקליטה נפרדים מאפשר פעולה דו-כיוונית =

הוא הפרוטוקול המגדיר את סדרות האירועים הדרושים לכל יישום.המפרט נוהלי

מחשבים מחוברים בקו נל"ן: 2 שלבי יצירת קשר ונוהל שיחה בין

מוכן(.DCE )ציוד 6בקו לוגי, זאת-אומרת, מתח שלילי קבוע, 1 שידור –הדלקת המודם .1 1 מעוניין לשדר נתונים )משתמש הקיש תו כלשהו(, מתחיל לשדר DTE –בקשה לשידור .2

(.4 )= הדלקת קו 4קו לוגי על .5קו תגובה של המודם על-ידי הדלקת –מודם מאשר שידור .3 )שידור(.2קו יכול לשדר את התו באמצעות DTE –זיהוי התו יל-ידי המחשב .4

)אבחון צלצול(.22קו היה נדל 2אם השיחה הייתה דרך קו בזק, לאחר שידור תו באמצעות קו

)אבחון גל נושא(.8קו הדלקת –מודם קולט גל נושא ששודר מהמודם המרוחק .5.20קו הדלקת –מחשב מוכן לקליטת נתונים .6נתונים–מודם מעביר נתונים )שהתקבלו מהמחשב המרוחק( למחשב אליו הוא מחובר .7

.3קו באמצעות DTEנקלטו מ-

23

בין מתרחש מחשב המקור

והמודםהצמוד אליו

מתרחש במחשב

היעד


שנייה שכבה – הערוץ שכבת –הצורך בשכבה נוספת מעבר לשכבה הפיזית

מידע השונה מגיע כתוצאה מכך ורעשים, כתוצאה מהפרעות לא אמין מידע מהמידע שנשלח.

להיקלט מספיק לא מהיר אשר מידע כתוצאה מקצב שליחת אמין לא מידע במחשב הקולט, וזה אינו יכול לטפל במידע שהגיע וחלק מהמידע אובד.

כדי להתגבר על הבעיות הנ"ל מוסיפים תוכנה למערכת התקשורת. התוכנה מטפלת בשגיאות.Data Link Layerשכבת הערוץ ומווסתת קצב שידור. תוכנה זו נקראת

במצב פשוט, כאשר מחברים שני מחשבים ישירות ללא רשת תקשורת, אפשר להסתפק בשלוש שכבות: יישום, ערוץ ופיזית. כאשר מדובר ברשת תקשורת, יהיו שכבות נוספות בין תוכנית היישום

לבין שכבת הערוץ.בצורה כללית, העברת המידע נעשית באופן הבא:

- בשכבת הרשת של התחנה השולחת קיים תהליך שתפקידו לשדר נתונים לשכבת הרשת1שלב העמיתה בתחנה המקבלת. כדי לבצע זאת עליה להעביר מנות לשכבת הערוץ שמתחתיה.

יוצרת מכל מנה מסגרת לשידור ומעבירה אותה לשכבה הפיזית אשר2שלב - שכבת הערוץ משדרת בפועל את הסיביות.

- המסגרת נקלטת על-ידי השכבה הפיזית של תחנת היעד, ומועברת לשכבת הערוץ.3שלב - שכבת הערוץ של תחנת היעד בודקת את המסגרת; אם המסגרת תקינה היא מעבירה את4שלב

המנה שבתוכה לתהליך שכבת הרשת של תחנת היעד.

ערוץ המדמה חיבור בין שני תהליכים עמיתים של שכבת הערוץ להעברת נתונים,– ערוץ מדומה מעיין "דיבור ישיר". מעבר הנתונים בפועל אינו חשוב לשכבת הרשת, קיימת חלוקת תפקידים ולכן

שכבת הערוץ תטפל בהעברה נכונה של המידע. פרוטוקולהעברת המידע על-ידי שכבת הערוץ לשכבת הערוץ במחשב המקבל תעשה באמצעות

, שמספק שירותי תקשורת לשכבה המשתמשת בשירותים אלה, להלן שכבתשל שכבת הערוץהרשת. פרוטוקול זה ממומש על-ידי תוכניות שרצות בו-זמנית בשתי תחנות.

תפקידים שני הערוץ פרוטוקול ממלא אמינים, תקשורת שירותי הרשת לשכבת לספק כדי עיקריים:

בקרת שגיאות .1בקרת זרימה.2ניהול הערוץ.3מסגור.4

24

שולח מקבל

פיזית1

ערוץ2

רשת3

הערוץ הפיזי

הערוץ המדומה

4שלב

3שלב

2שלב

1שלב


. בקרת שגיאות 1 צמצום שגיאות למינימום האפשרי.המטרה:

התגברות על שיבושים במידע המשודר.התפקיד העיקרי:שידורהדרך: עבור הזוגיות שיטת הערוץ: פרוטוקול באמצעות השגיאות זיהוי כל, ראשית

עבור שידור סינכרוני )ראה פירוט בשכבה הפיזית(.CRCא-סינכרוני או רק מנות שהגיעו ללא שגיאות יועברו לשכבת הרשת!

מרבית הפרוטוקולים של שכבת הערוץ מתגברים על שגיאות על-ידי בקשה לשידור חוזר של מידע (. כאשר שכבת הערוץ מקבלת מסגרת, היא שולחת לתחנת המקור מסגרתARQמשובש )שיטת

תגובה: מסגרתAck –.אישור על תקינות הנתונים שהגיעו מסגרתNak –.הודעת שיבוש בנתונים שהגיעו

דרך נוספת להתגבר על שגיאות היא באמצעות קוד לתיקון שגיאות ללא צורך בשידור חוזר.

. בקרת זרימה 2 פעולת גילוי השגיאות אורכות זמן, וייתכן ששכבת הערוץ לא תספיק לטפל במסגרת שהיא מקבלת,

אךbufferולהעביר את המנה לשכבת הרשת לפני שתתקבל המסגרת הבאה. לשכבה אמנם יש ומסגרות ילכו לאיבוד.bufferאם קצב השידור משתנה, במוקדם או במאוחר יוצף ה-

מווסתת את קצב שליחת המסגרות, באמצעות מנגנונים שמכתיבים לתחנת המקורבקרת הזרימהקצב שידור שאינו עולה על קצב העיבוד המרבי של תחנת היעד.

תחנת–רוב השיטות לבקרת הזרימה מבוססות על משוב כלשהו מתחנת היעד לתחנת המקור עוד לא התקבל מתחנת המקור אישור לכך שהיא מוכנה לקבל כל היעד לא תשלח מסגרות

מסגרות נוספות.

. מסגור 3 שכבת הרשת מעבירה לשכבת הערוץ יחידות, שהאורך המרבי שלהן נתון מראש. יחידות אלה

. שכבת הערוץ מכינה ממנות אלה מסגרות לשידור; תפקידה הוא להבטיח שתחנתמנותנקראו היעד תוכל לדעת היכן מתחילה והיכן מסתיימת כל מסגרת על-ידי איתור תבניות מיוחדות בתוך רצף סיביות שנשלח המציינות התחלה או סוף מסגרת. את הסימן עושה שכבת הערוץ של תחנת

(.trailer( וסיומת אחרי מנה )headerהמקור. היא עושה זאת על-ידי הוספת כותרת לפני מנה )

סימון גבולות המסגרתשיטת ספירת בתים

בשיטה זו כוללים בכותרת של כל מסגרת שדה מיוחד, שמציין את אורך המידעשכבת למסגרת. ממסגרת להשתנות יכול אורכו כאשר בבתים. המסדרת של

הערוץ רושמת בשדה זה את מספר הבתים שנשלחים בשדה המידע. גודל הכותרת קבוע ולכן גם מספר הסיביות המציינות את אורך שדה המדע ומכאן

שניתן להגביל את אורכה המרבי של המסגרת.

: בשדה האורך לדוגמאמצוין שאורך שדה המידע

בתים. נניח שאורך32הוא בן בתים.8הכותרת הוא

האורך הכולל של –מכאן בתים.40המסגרת הוא

25

32

שדה האורך

כותרת שדה מידע


הבעיה בשיטה זו היא הרגישות הגבוהה לשגיאות שידור, שגיאה בשדה האורךלתחנה המקבלת בין התחנה השולחת הסנכרון לאובדן לא–תגרום השיבוש

יאפשר לתחנת היעד לאתר נכונה את סיומה של מסגרת, ולכן תטעה גם בזיהוי תחילת המסגרת שתבוא אחרי כן. זוהי טעות שקשה להתגבר עליה, כי אין כל דרך לדעת מה אורכה האמיתי של מסגרת, לכן שגיאה זו עלולה להיגרר הלאה ויהיה

אובדן של מסגרות רבות.הכותרת, עבור גם שגיאות לגילוי שדה מוסיפים זו, בשיטה משתמשים אם

זאת-אומרת, הכותרת תכיל שדה אורך ושדה לגילוי שגיאות.שיטת סימון גבולות המסגרת

על-ידי תווים מיוחדיםוסופה באמצעות תווים מיוחדים שאינם מופיעים סימון תחילת מסגרת

בטקסט ומשמשים רק למטרה זו )קודים לבקרת תקשורת(.דוגמא:

SYNורוצים לשמור על שידור = ממלא רווחים כאשר אין מה לשדר רציף..

STX -ו ETX.תחילת מסגרת וסופה, בהתאמה =

מכיוון שהתווים הנ"ל עשויים בכל זאת להופיע כרצף סיביות נהוג להוסיףלפני תווי הגבול. שכבת הערוץ תסלק אתDLEתו בקרה מיוחד הנקרא

שנוספו, זאת-אומרת; התו DLEתווי ה- DLE ואחריו ETXיציין סוף לבדו יחשב חלק מן הנתונים.ETXמסגרת כאשר

כחלק מנתונים לא תחשב כסימון שלETX ואחריו DLEכדי שהופעה של בתוך המסגרת.DLE לפני כל הופעה של DLEסוף מסגרת, יש להוסיף

(דגל) על-ידי מחרוזת סיביות מיוחדותאולם, תווים. מונחי לפרוטוקולים מתאימה המיוחדים התווים שיטת כאשר משדרים נתונים בינאריים )כמו קובצי נתונים, או קובצי ביצוע של תוכניות( יכולים בתוך הנתונים להופיע צירופים רבים של סיביות שהנם

ו- ETXזהים לתווי הבקרה STXפתרון בעיה זו יעשה על-ידי הוספת . סיביות מונחי בפרוטוקולים לכן התקורה. את תעלה זו והוספה תווים המסגרת. גבולות לציון מיוחד בצירוף זאת, במקום להשתמש, מקובל )דוגמא: סמוכות מסגרות שתי כל מפריד והוא דגל נקרא זה צירוף

(. עדיין ייתכן שהרצף יהיה קיים בין הנתונים.01111110 תחנת המקור מוסיפה אות– סיביות מוספות –דרך להתגבר על הבעיה

סיביות שערכן 0הסיבית חמש של רצף כל המסגרת.1אחרי בתוך שמגיעה אחרי חמש סיביות שערכן0התחנה הקולטת תמחק כל סיבית

. כך יובטח שהדגל הנ"ל לא יופיע כחלק מהנתונים.1

26

SYN SYN SYN STX כותרמנהת

ETX SYN SYNCRC

מסגרת


על-ידי רמות מתח שאינן מייצגות סיביות כאשר קידוד הסיביות של השכבה הפיזית אינו מנצל את כל צירופי רמות

המתח, אפשר לנצל צירופים שאינם בשימוש לסימון גבולות המסגרת. לדוגמא: בשיטת מנצ'סטר, קיים קידוד בעל שני ערכים עבור כל סיבית,

מציין לנמוך מציין 1גבוה לגבוה נמוך ואילו להשתמש0 אפוא ניתן . .0 או 1בצירוף לא חוקי כמו גבוה-גבוה או נמוך-נמוך שלא מציין

היתרון בשיטה זו, הוא שאין צורך להוסיף סיביות או תווים מיוחדים, אך ניתן להשתמש בשיטה רק כאשר קידוד הסיביות של השכבה הפיזית אינו

מנצל את כל הצירופים האפשריים של הרמות הלוגיות.

שיטת סימון גבולות המסגרת שבה משתמשים בפועל תלויה בסוג הפרוטוקול:.פרוטוקולים מונחי תווים.פרוטוקולים מונחי סיביות

ככל ששדה–בקביעת אורך מרבי למסגרת נראה כי מסגרת ארוכה מביאה לצמצום התקורה יותר, כך תפחת התקורה היחסית של הוספת שדות הבקרה, לכן כדאי המידע במסגרת ארוך ולכן עולה מסגרות ארוכות. מצד שני מסגרת ארוכה מעלה את ההסתברות לשגיאה במסגרת, ההסתברות שיידרש שידור חוזר )ככל שהמסגרת ארוכה יותר כל עולה משך השידור(, לכן כדאי

מסגרות קטנות. בפועל, מגדירים אורך מסגרת שמהווה פשרה בין השיקולים השונים, תוך התייחסות למדדים כמו:

תקורה, נצילות, השהייה ממוצעת ועוד.

סוגי שירותים מאפשר לשכבת הרשת להעביר מנות מתחנה לתחנה,– שירות לא-אמין ללא אישורים.1

אך תחנת היעד לא מאשרת קבלת נתונים. לתחנת המקור אם כך אין אישור על הצלחת השידור. שירות זה מתאים לרשתות בהן שיעור השגיאות הוא נמוך ביותר או ליישומי זמן

אמת. תחנת היעד שולחת אישור עבור כל מסגרת שהיא מקבלת– שירות לא-אמין עם אישורים.2

כך לשכבת ולדווח על לא או יכולה לדעת אם השידור עבר בהצלחה ושכבת המקור הרשת. שירות זה יעיל מהשירות הנ"ל אך עדיין לא מבטיח שמנה תגיע ליעדה והוא עשוי

להיות פחות יעיל בגלל הצורך להמתין לאישורים. מאפשר לשכבת הרשת להעביר מנות מתחנה לתחנה, ולקבל– שירות אמין עם אישורים.3

אישור על הגעת נתונים זאת אומרת ניתן לוודא הצלחת שידור. ניתן לוודא הן שמנה הגיעוהן שלא היו השמטות או שכפולים.

שיבושי שירות אפשריים מסגרות המגיעות ליעד ושונות מאלה ששודרו.–שגיאות מסגרות ששודרו, אך לא הגיעו ליעדן.–אובדנים מכיוון שאורך המסגרת משתנה, זמן שידור מסגרת–זמני שידור וטיפול לא ידועים

משתנה. כמו כן זמן הטיפול במסגרת יכול להתארך בגלל עומס בתחנה בקולטתועשוי להשתנות מרגע לרגע.

27


28


(עצור-והמתן) Stop & Wait פרוטוקול תחנה א' = תחנה משדרת

תחנה ב' = תחנה קולטת

- שירות לא אמין, ללא אישורים 1 פרוטוקול מס' : המערכת תאפשר העברת נתונים מתחנה א' לתחנה ב'.דרישה

הנתונים מועברים המהירות שבה הוא זה פרוטוקול של ואים–היתרון לאישור המתנה אין שידורים חוזרים; לכן פרוטוקול זה מתאים )בתנאים מסוימים( לשידור מידע קולי, או וידאו שמאזין

יעדיף לקבל מידע קולי ללא עיכובים, גם במחיר של שיבושים מסוימים בקבלת המידע

שירות לא אמין, עם אישורים – 2 פרוטוקול מס' נוספת הנתוניםדרישה אם ותדווח ב' לתחנה א' מתחנה נתונים העברת תאפשר המערכת :

התקבלו ביעד באופן תקין.זו, שכבת הערוץ צריכה לספק לשכבת הרשת שירות עם אישורים. שכבת כדי לספק דרישה הערוץ תנסה להעביר בהצלחה את כל המנות, אך לא תוכל להבטיח שכל מנה תועבר ללא שיבוש.

בכל מקרה, תדווח לשכבת הרשת אם המנה הועברה בהצלחה.פעולה מנה לשכבת הרשת שמעליהדרך ב', מעבירה בכל פעם ששכבת הערוץ של תחנה :

ומתפנה לטיפול במנה נוספת, היא תשלח מסגרת תגובה מתאימה לתחנה א'. שכבת הערוץ של תחנה א' תמתין להגעת תגובה ורק לאחר מכן תשלח מסגרת נתונים נוספת ותדווח לשכבת הרשת

על תוצאות הפעולה. מסגרת התגובה היא מסגרת בקרה, שמאפשרת לתהליכים עמיתים של שכבת הערוץ לתאם

פעולותיהן ואינן מכילות מידע המגיע מהשכבות הגבוהות או מיועד אליהן.. מונעת מתחנה ב' להיות מוצפת–מדיניות זו כוללת טיפול בבקרת זרימה

29

זמן

תחנה א'

תחנה ב'

זמן

תחנה א'

תחנה ב'

AckNakAck

הצלחה

הצלחה

כשלון

לשכבת הרשת לשכבת הרשת


, אחרת לא שולחת מנה נוספת. בהגעתNak או כישלון Ackתחנה א', השולחת ממתינה לאישור מנת התגובה מיידעת שכבת הערוץ את שכבת הרשת.

אם בפרק זמן מוגדר לא הגיעה כל תגובה, מניחה התחנה השולחת כי המנה אבדה ומדווחת עלבקוצב-זמן (כישלון. כדי למנוע המתנה בזמן אינסופי, תחנה א' מגבילה את הזמן על-ידי שימוש

Timer(קוצב-הזמן מודד פרק זמן קבוע ולאחר מכן מייצר אות פסיקה. כאשר מתקבלת מסגרת . )תמה ההמתנה( ומייצר0תגובה, שכבת הערוץ עוצרת את קוצב הזמן, אחרת קוצב-זמן מגיע ל-

( זמןאירוע שיסיים את ההמתנה ייתכן שמסגרת תגובה תגיע אחרי סיום כי לא אנו מניחים (.ההמתנה

השירות ששכבת הרשת מקבלת משכבת הערוץ הנו שירות לא-אמין, אולם במקרה של כישלון, שכבת הרשת של תחנה א' תדע על הכישלון ותוכל לנסות להתגבר עליו על-ידי שידור חוזר של

המנה ששידורה נכשל.

שכבת הערוץ של תחנה ב' ממתינה למסגרת.עם הגעת מסגרת, היא בודקת את תקינותה

Nak יצירת –, אחרת Ack יצירת מסגרת –אם היא תקינה יצירת מסגרת תגובה עבור שליחה לתחנה א' דרך השכבה הפיזית.

, רק תחנה א משדרת מידע. אולם למימושו דרוש ערוץsimplex–חד כיווני פרוטוקול זה הוא משום שיש להעביר מסגרות אישור מתחנה ב' לתחנה א'. duplex –דו-כיווני

שירות אמין – 3 פרוטוקול מס' נוספת הנתוניםדרישה ותבטיח שכל ב א לתחנה נתונים מתחנה : המערכת תאפשר העברת

.כסדרם כשהם תקינים וללא כפילויותבתחנה ב מתגבר על3 אמנם דיווח על כישלון, אך לא התגבר על שיבושים ואובדנים. פרוטוקול 2פרוטוקול

אובדנים ושיבושים על-ידי שידור מחדש של כל מסגרת על-פי הכלל הבא:,Timer(, או כאשר ההמתנה תופסק על-ידי Nakכאשר תחנה א תקבל מסגרת הודעת שיבוש ) התחנה תשדר את המסגרת האחרונה ששודרה.

30

זמן

תחנה א'

תחנה ב'

AckNak

בא

גבא

כשלון הצלחה

כשלון

לשכבת הרשת

Timerאתחל Timerאתחל תם זמן המתנהTimerאתחל


למרות המענה שנותן הפרוטוקול עבור שיבושים שונים במעבר מסגרות, קיימות בעיות נוספות)מעבדים( מבצעים כמה על-ידי המתבצע אלגוריתם בעצם הוא שהפרוטוקול מכך הנובעות המרוחקים זה מזה. כדי שמבצעים יוכלו לעבוד יחד ולבצע את האלגוריתם, עליהם להעביר מידע זה לזה. הביעה במערכת תקשורת, שהעברת מידע אורכת זמן לא ידוע והמידע, כמו כל מידע

בשרטוט הנ"ל לא היה מגיע, היהAck מה יקרה אם –שעובר, עשוי להשתבש או לא להגיע ליעדו שידור מחדש של מסגרת א, זאת אומרת בשכבת הרשת היו מתקבלות3מתבצע על-פי פרוטוקול

.שכפול מסגרות א, זאת אומרת, 2

31

מנה ב הגיעה משובשת בשליחה ראשונה, ניסיון שני נכשל והמנה לא מגיעה כלל ליעדה, כשבתום הזמן המוגדר על-ידי

timer לא תשלח מסגרת ג כל עוד– יש ניסיון שליחה נוסף על הגעת מסגרת ב.Ackלא מתקבל אישור

זמן

תחנה א'

תחנה ב'

kcAkaN

בא

בבא

לשכבת הרשת

remiTאתחל remiTאתחל תם זמן המתנהremiTאתחל

ב

זמן

תחנה א'

תחנה ב'

kcA

אא

אא

לשכבת הרשת

תם זמן המתנהremiTאתחל

לשכבת הרשת

שכבר א, מסגרת שכפול על-ידי תקינה בצורה התקבלה

שכבת הרשת


המקרה שתואר נוגד את ההגדרה של שירות אמין, שכן ההגדרה קובעת כי כל מנה צריכה להגיעליעדה, פעם אחת בלבד.

מספור המנות שנשלחו – הפתרון לצורך מספור המנות ובדיקת סדר קבלתן יש לקיים תנאים אלה:

תחנה א תחזיק במונה שליחה שיחזיק–כל תחנה צריכה להחזיק משתנה שישמש מונה .1להישלחאת אישור מספר המנה הבאה שצריכה אחרי שיתקבל Ackיקודם אז )רק

SNהמונה(. - ,מספרה של המנה הבאה שצריכה להתקבלתחנה ב תחזיק במונה קבלה שיאחסן את

RNעדכון הערך יתבצע לאחר העברת מנה תקינה לשכבת הרשת. - בתחנה א, ערך שדה זה זהה לערך מונה השליחה.–כל מסגרת צריכה להכיל שזה מספור .2

בתחנה ב, את ערך שדה זה משווים למונה הקבלה, כאשר במקרה של שוויון תתבצע קבלהשל המנה.

שידור חוזר המבוצע לפני הגעת האישור. לא ניתן– Short Timer –בעיה נוספת שעשויה להיווצר לוודא כי זמן ההמתנה, שנקבע לפני ביצוע שידור חוזר, יספיק תמיד. אישור עשוי להתמהמה בגלל עומס, או כל סיבה אחרת, וזמן ההמתנה שהוקצב לתחנה א עלול להסתיים לפני הגעת האישור.

תחנה א תבצע שידור מחדש, למרות שייתכן כי המסגרת הקודמת התקבלה בהצלחה.

32

זמן

תחנה א'

תחנה ב'

Ack

לשכבת הרשת

תם זמן המתנהTimerאתחל

14א

SN = 14

RN = 14

14א

14א

RN = 15

14א

Ack

SN = 15

איזו עבור יודעים לא או1 –מסגרת אישור

0.

תחנה ב'

תחנה א'

זמן

0012

זמן המתנה

kcAkcA

לשכבת הרשת


מספור אישורים – הפתרון כדי לתקן את הפרוטוקול צריכה תחנה ב לכלול במסגרת התגובה שהיא שולחת, את מספרה

, ישNak ו- Ack(. במקרה זה כבר אין RNהסידורי של המסגרת הבאה לה היא מצפה )ערכו של מסגרת אישור כאשר אליה מצרפים את מספר המסגרת לה מחכים.

3 מימוש פרוטוקול :מסגרת המידע צריכה להיות מורכבת משדות אלה בגרסתו הסופית, 3כדי לממש את פרוטוקול

שדה מידע.1שדה מספור.2שדה לגילוי שגיאות.3

:מסגרת אישור צריכה להכיל שני שדותשדה מספור.1שדה לגילוי שגיאות.2

השדה לגילוי שגיאות במסגרת האישור דרוש כדי להבטיל שהמידע שבשדה המספור לא שובש.אם מתגלה שגיאה במסגרת האישור, תחנה א תתעלם ממנה ותתנהג כאילו האישור לא הגיע.

מבנה מסגרת מידע

מבנה מסגרת אישור

בעיה 3בפרוטוקול זאת בכל יש של– הסידוריים המספרים גדלים השידור הימשכות עם המסגרות, ולבסוף לא יהיה בשדה המספור מקום לאחסנם. השאלה היא, מהו מספר הסיביותרצוי להגביל את תחום המספרים כדי להקטין תקורה, - המרבי שיוקצו עבור שדה המספור?

הסידוריים של המסגרות.

33

תחנה ב'

תחנה א'

זמן

0011

זמן המתנה

Ack-1Ack-1

לשכבת הרשת

RN = 0RN = 1

01

לשכבת הרשת

RN = 2

2

Ack-2

STX מספר סידורי

נתונים ETX גילוישגיאות

ETX גילוישגיאות

מספר סידורי

STX


Stop & Wait יעילות פרוטוקול שלמוצלח אחוז הזמן שבו הערוץ מנוצל לשידור – נצילות הערוץמדד חשוב אחד לבדיקת יעילות:

הנתונים. שמסגרת שהשתבשה אינה נחשבת כשידור מוצלח ולכן היא מפחיתה את נצילות♥צריך לשים

הערוץ. גם שידור שדות נוספים פרט לשדה המידע, מפחיתה את נצילות הערוץ, כי אינו נחשבלשידור נתונים, לכן שם שידור מסגרת אישור מפחיתה את נצילות הערוץ.

:יחס הפרוטוקוליםאם נבצע השוואה לפרוטוקולים שראינו עד כה, נראה את

, הערוץ מנוצל כל100% יכולה להגיע כמעט ל-1* הנצילות של פרוטוקול הזמן, כי לא ממתינים לתגובה ולא מבצעים שידור חוזר.

:Stop & Waitשני גורמים נוספים הקובעים את נצילות הערוץ של פרוטוקול הזמן הדרוש לאות לעבור מקצה אחד של הערוץ לקצה השני.– השהיית התפשטות.1 הזמן מתחילת שידור המסגרת עד סיום השידור.– זמן שידור מסגרת.2

במשך שידור מסגרת הערוץ מנוצל באופן מלא, אולם מרגע ששודרה הסיבית האחרונה במסגרתעוצרת מנוצל, משום שתחנת המקור ואינו בטל היעד, הערוץ מגיעה לתחנת זו ועד שסיבית ומזמן שידור מסגרת התגובה, אך תחנת וממתינה לתגובה. כאמור יש התעלמות מזמן הטיפול המקור ממתינה עד לקבלת מסגרת זו. מסגרת ב\התגובה תגיע לתחנת המקור בזמן שלוקח לאות

להתפשט. ובסה"כ הערוץ לא מנוצל במשך זמן השווה לכיפליים השהיית ההתפשטות.

Tt –זמן שידור מסגרת בשניות Tp –.)זמן )השהיית( ההתפשטות )בשניות U –.נצילות הערוץ

גדול יותר נקבל נצילות נמוכה יותר. 2Tp/Ttככל שהיחס

פרוטוקול דו כיווני – 4 פרוטוקול מס' : שתי התחנות יוכלו לשדר נתונים. הערוץ יספק שירות אמין דו-כיווני.דרישה נוספת

כדי למלא דרישה זו, צריכה כל תחנה להכיל את התוכנה של התחנות א ו- ב גם יחד. כל תחנהתבצע הן את פעולות השליחה והן את פעולות קבלת מסגרת.

לעיתים קרובות אפשר 'להעמיס' את מסגרות האישור על גבי מסגרת נתונים שנשלחת ממילא. . היתרון של שיטה זו הוא האפשרותPiggybackingשיטה זו נקריא שיטת שק-הקמח לאישורים

להימנע ממשלוח מסגרות אישור מיוחדות, שמהווה בזבוז אם ניתן לצרף אישור למסגרת נתוניםהנשלחת ממילא.

שיטה זו מסבכת את הפרוטוקול, כי צריך לטפל באופן מיוחד במצב שבו לתחנה אין נתונים לשדר. במקרה כזה, שכבת הערוץ צריכה להיות מסוגלת לשדר, לאחר פסק זמן מסוים, מסגרת אישור

עצמאית )לא בתוך מסגרת מידע(, כדי לאפשר לתחנה שמנגד להמשיך בשידורים.

34

1פרוטוקול

2פרוטוקול

3פרוטוקול

אמינות

נצילות

U = (Tt)/(Tt + 2 x Tp) = 1 / (1 + 2Tp/Tt)


כדי לממש פרוטוקול זה, יש להוסיף שדה לכל מסגרת מידע, עבור מספר האישור ושדה "סוג"שיציין אם זו מסגרת מידע )שיכולה להכיל גם אישור( או מסגרת אישור עצמאית.

סיכום פרוטוקולים שהוצגו

נצילות בקרת זרימה בקרת שגיאות שירות פרוטוקולגבוהה אין אין לא-אמין 1

תלויה באורך הערוץ יש יש,אך הפרוטוקול לאמתגבר של שגיאות

לא-אמין, עםאישרים

2

תלויה באורך הערוץ יש יש אמין 3

פרוטוקול שידור ברצף שידור ברצף מאפשר להגדיל את נצילות הערוץ, במחיר של הגדלת שטח האחסון הדרוש לשמירת

מסגרות בשכבת הערוץ של שתי התחנות המתקשרות: תחנה א, במקום לחכות לאישור מסגרות ממשיכה לשדר מסגרות ברצף. מכיוון שקיימות מסגרות שטרם התקבל עבורן אישור, הן מועמדות להיות משודרת שוב ותחנה א צריכה לשמור מסגרות

יידרש. המסגרות נשמרות ברשימה הנקראת .רשימת שליחהאלה למקרה שאותו שידור חוזר (.FIFOרשימה זו מנוהלת כתור )

, גם כאן מסגרת האישור מכילה מספר3תחנה ב מאשרת כל מסגרת שמגיעה אליה. כמו פרוטוקול סידורי. כאשר תחנה א מקבלת מסגרת אישור, היא מוציאה מרשימת השליחה את המסגרת

שקבלתה אושרה.

35

סוג מספר מסגרת

נתונים גילוי שגיאות

מספר אישור

תחנה א

תחנה ב

A-0I-1

מספר מסגרת

מספר האישור

A-1A-2 I-1I-2

I-0I-2 A-1A-2

03 2 1

3 2 1 0

תחנה א

תחנה ב

00

1

0

1

2

RN = 0

I-0I-1I-2I-3

Ack-1Ack-2

1

2

3

2

3

123

, בכל פעם שתחנה א שולחתבאופן כללישלה העתק מכניסה היא מסגרת, פעם שמתקבל ובכל לרשימת השליחה, את תחנה מוחקת למסגרת, אישור

המסגרת המתאימה.


כאשר יש שגיאות בשידור, יש שידור חוזר. שתי שיטות לשידור חוזר: תחנה א משדרת רק מסגרות ששובשו.– ) Selective Repeat חזרה סלקטיבית (.1

ונניח נתונים מסוימת באמצע שובשה או אבדהתחנה א משדרת, . תחנה בשמסגרת שולחת אישורים עבור מסגרות שהתקבלו באופן תקין. כאשר תחנה א מזהה אישור שאינו ברצף כרונולוגי היא מבצעת בדיקה, מזהה את המסגרת עבורה לא הגיע אישור ומשדרתתשמרנה בו קבלה רשימת לשמור זה פרוטוקול על-פי צריכה ב תחנה שוב. אותה המסגרות שהתקבלו עד לקבלת המסגרת החסרה ברצף. כשזו תגיע יועברו כל המסגרות

לשכבת הרשת. גודלה של רשימת הקבלה צריך להספיק לאחסון כל המסגרות שהתקבלו לפני השידור

החוזר של המסגרת ששובשה. שמסגרת אישור מסוימתתחנה ב משדרת אישורים עבור מידע המגיע מתחנה א, ונניח

. תחנה א קולטת אישורים ברצף, ברגע שהיא תזהה אישורבאמצע שובשה או אבדה שאינו ברצף, זאת אומרת יש קפיצה בסדר הכרונולוגי, היא תבדוק מהי המסגרת עבורה לאנקלטה, כבר שבעצם מסגרת מקבלת ב תחנה בשנית. תשלח והיא אישור התקבל זאת-אומרת אין לה צורך בה והיא מאשרת את קבלתה של המסגרת ששודרה שנית, אך

לא תעביר אותה שוב לשכבת הרשת.ה- זו טובה, אך מחייבת שימוש לצורך שמירה על רצף קבלה/שליחהbuffersשיטה

כרונולוגי של מסגרות. אם המסגרות ארוכות, שטחי האחסון צריכים להיות גדולים ביותר.לכן רוב שכבות הערוץ משתמשות בשיטה הבאה:

תחנה א חוזרת אחורנית אל המסגרת הראשונה שלא– ) Go Back N ( – חזרה אחורנית .2אושרה ומשדרת שוב את כל המסגרות שלא אושרו, גם אם הן התקבלו בהצלחה.

אחד בלבד, לכן אין היא יכולהbufferבשיטה זו שכבת הערוץ של תחנה ב מכילה רק לקבל מסגרות שלא על-פי סדר כרונולוגי.תחנה ב בודקת את רציפות המסגרות, ואם הגיעה מסגרת שמספרה גדול מהמספר לו היא ממתינה, היא דורשת מתחנה א לחזור לאחור ולשדר את כל המסגרות החל מהמסגרת ששובשה. מספר המסגרת שתחנה א צריכה

תגיע לתחנה א, זו תכנסNak. כשמסגרת ה- Nakלשדר מצורף למסגרת הודעת שיבוש מזו החל שליחה, ברשימת שנמצאות המסגרות כל את ותשדר חוזר שידור למצב

ששובשה.תחנה ב מתעלמת מכל המסגרות שהגיעו אליה ותקלוט אותם בשידור החוזר.

בפרוטוקולים עצור-והמתן מושגת בקרת הזרימה על-ידי ההמתנה של תחנה א לאישור המסגרת האחרונה שנשלחה, לפני שנשלחת המסגרת הבאה. כאשר מדובר על שידור ברצף, הפתרון הוא: להגביל את המספר המרבי של מסגרות שתחנה א יכולה לשלוח מבלי לקבל עבורן אישור. כדי

.כאשר = רוחב חלון השליחהKלבצע זאת מגבילים את גודלה של רשימת השליחה למספר נתון מסגרות, תחנה א תמתין ולא תמשיך בשידור עד לקבלת האישוריםKחלון השליחה יהיה מלא ב-

המתאימים. : 3 דוגמא לחלון שליחה בגודל

:3התקבל אישור עבור מסגרת

36

N+8 N+7 N+6 N+5 N+4 N+3 N+2 N+1 N

מסגרות שטרם נשלחומסגרות הממתינות לאישורמסגרות שנשלחו ואושרו

גבול עליון של חלוןשליחה

גבול תחתון של חלוןשליחה


כאשר ההפרש בין הגבול העליון לכבול התחתון, מגיע לרוחב חלון השליחה, תחנה א אינה יכולה להמשיך לסדר מסגרות, ועליה להמתין שתקבל אישור עבור המסגרת בעלת המספר הנמוך בחלון.

K>1, שידור מסגרת אחת והמתנה לאישור. וכאשר Stop & Wait מקבלים פרוטוקול K=1כאשר תחנה א יכולה לשדר כמה מסגרות לפני שתקבל אישור עבור המסגרת הראשונה, כך מנצלים את

נצילות הקו.

סיכום שידור ברצף

Nחזרה אחורנית- חזרה סלקטיביתשומרת אינה המתקבלת התחנה מסגרות; כאשר היא מגלה מסגרת משובשת, היא דורשת לשדר שוב,שהיא המסגרות מכל ומתעלמת קולטת, עד קבלת השידור החוזרכדי ששובשה. המסגרת של לשמור על סדר קבלת המנות, ישהמסגרות כל את שוב לשדר השידור קבלת לפני שהתקבלו

החוזר של המסגרת ששובשה.

מסגרות שומרת המקבלת התחנה שהמנות ומוודאת קבלה בחלון יועברו לשכבת הרשת על-פי סדריש שיבוש, של במקרה שליחתן. המסגרת את רק שוב לשדר המסגרות שמירת שהשתבשה. מאפשרת להעביר לשכבת הרשת

את המנות לפי סדר שליחתן.

מדיניות

מסגרת בגודל הוא הקבלה חלון אחת ונחסך מקום אחסון.

ניצול טוב יותר של הערוץ במקרה של שיבושים, משום שצריך לשדר

רק את המסגרת ששובשה.

יתרון

כל המסגרות יש לשדר שוב את מסגרת קבלת בין שהתקבלו, החוזר השידור לקבלת משובשת השהיית כאשר שלה. יהיו מסגרות גדולה, ההתפשטות

רבות כאלה.

יש צורך במקום אחסון עבור חלוןהקבלה.

חסרון

HDLC פרוטוקול זהו פרוטוקול ערוץ חדש יחסית. זהו פרוטוקול מונחה סיביות, דו-כיווני, הנמצא בשימוש מעשי רב, הן בערוצי חיבור משותף )חיבור של מחשב ראשי למסופים או למחשבים משניים(, והן בערוצי

נל"ן המחברים שני צמתים ברשת תקשורת או מחשב מארח וצומת.ההפרדה בין מסגרות נעשית על-ידי דגלפרוטוקול מונחה סיביות מתייחס לנתונים כאל סיביות ו

זה כחלק מהמידע, משתמשים01111110) בלבול עם הופעה אקראית של רצף וכדי למנוע ) .בשיטת הסיביות המוספות

יש שלושה סוגי מסגרות:HDLCב- משמשות לניהול הערוץ. הן אינן מכילות מספר סידורי–מסגרות לא ממוספרות

ואף לא מספר אישור, מכאן נובע שמן. מסגרות הנושאות את הנתונים עצמם. בדרך-כלל יכילו גם אישור–מסגרות מידע

של המסגרות הנשלחות בכיוון הנגדי )אישור בשיטת "שק-קמח"(.

37

N+8 N+7 N+6 N+5 N+4 N+3 N+2 N+1 N

מסגרות שטרם נשלחומסגרות הממתינות לאישורמסגרות שנשלחו ואושרו


.מסגרות פיקוח: מסגרות המשמשות לבקרת שגיאות וזרימה

38


מיועד לערוצי חיבור משותף, שבהם מחשב ראשי מתקשר למחשבים משניים או– שדה כתובת למסופים אחדים. במקרה זה, הכתובת מזהה את המסוף שאליו מיועדת ההודעה או את המסוף

שממנו נשלחת הודעה..CRC מחושב לפי שיטת – שדה בקרת השגיאות

שבשדה הבקרהSN הוא פרוטוקול שידור ברצף, המשתמש בחלון הזזה; השדה HDLCפרוטוקול סיביות, לכן רוחב חלון השליחה3משמש למספור מסגרות המידע הנשלחות. שדה זה הוא ברוחב

עד 7הוא לשלוח )כלומר אפשר אישור(. השדה 7 לקבל בלי מסגרות RNלמספור משמש האישורים )בשיטת שק-קמח( והיא מכילה את מספר המסגרות ששכבת הערוץ מצפה לה.

, מסגרת הפסקהNak, מסגרת הודעת שיבוש Ack מסגרת אישור – מס' סוגים של מסגרות פיקוח )מאשרת את כל המסגרות שהגיע ומורה לשולח להפסיק לשלוח מסגרות נוספות( ומסגרת בקשת

(.RNשידור חוזר יחיד )בקשת שידור חוזר למסגרת יחידה שמספרה מצוין בשדה ה-

39

דגל0111110

כתובת בקרהמידעבקרת שגיאות דגל0111110

סיביות16 סיביות8 סיביות8 או יותר 0

סיביות8 סיביות8סיביות

0 SN P/F RN מידע

המבנים בשדה הבקרה

1 תפקיד P/F RN2

1 תפקיד P/F RN 1מידע

מידע

פיקוח

לא-ממוספר

בלתי הוא השדה אורך שהוא ככל אך מוגבל, קטן כך יותר, ארוך הסיכוי שהמסגרת תועבר

ללא שגיאה.


שלישית - שכבה הרשת שכבת

כאשר המסלול מתחנת המקור לתחנת היעד עובר דרך כמה צומתי ביניים, יש לתחנת עד לצומת, הנתונים מצומת נוספת, שתנתב את תוכנה צורך בשכבת היעד. שכבת הרשת אחראית להעביר את הנתונים מתחנת המקור עד לתחנת

, כאשר התפקיד הראשוןתקשורת מקצה לקצההיעד. לכן שכבה זו אחראית על הנתונים מקצה לקצה.ניתובוהחשוב של שכבת הרשת הוא

הוא נוסף עומסתפקיד על-ידיבקרת בלבד, מנות מיתוג ברשת נחוצה , אשר הכוונת מנות לנתינים עמוסים פחות ברשת התקשורת = ויסות התנועה ברשת,

כלומר מניעת מצב בו ערוצים מסוימים יהיו עמוסים מאוד בעוד אחרים פנויים.זו לזו כאשר תחנת המקור ותחנת היעד נמצאות על רשתות שונות המחוברות

הבדלים בין לגשר הצורך קיים ביניהם. נתונים להעביר צריכה ושכבת הרשת לנהל אתבפרוטוקולים, לגשר בין רשתות, ולכן תפקיד נוסף של שכבת הרשת הנו,

.רשת העל , שכבת הרשת היא השכבה השלישית שנותנת שירותים לשכבת התובלה. שכבתOSIבמודל ה-

התובלה אינה צריכה להכיר את מבנה הרשת. קשר התובלה נוצר באמצעות שכבת הרשת, קשרהמחבר בין שתי תחנות קצה.

אם כך בין שכבת הרשת לשכבת התובלה חשוב ביותר. זהו ממשק בין "חברת תקשורת"ממשקהולכן הוא חייב להיות מוגדר היטב ל"משתמשים". תוכנות ההתקשרות מבוססות על ממשק זה

ויציב. על כן:ממומשת.1 שבאמצעותה בטכנולוגיה תלויים להיות צריכים לא הניתנים השירותים

ההתקשרות.השירותים הניתנים לא צריכים להיות תלויים במבנה הרשת..2שכבת הרשת צריכה לספק לשכבת התובלה מבנה כתובות אחיד..3

כדי לבצע התקשרות בין מחשבים,כתובות שכבת הרשת הן נקודות גישה לשירותי שכבת הרשת. צריך לספק לשכבת הרשת את כתובת הגישה של מחשב היעד. כתובות של שכבת הרשת צריכות להיות זהות, באופן חד-ערכי, כל מחשב המחובר לרשת, גם כאשר הרשת היא רשת-על המורכבת

ממספר רשתות כמו האינטרנט.

שיטות מיתוגשתי דרכי עיקריות לעשות מיתוג:

בשיטה יוצרים מעגל פיזי, המחבר בין תחנת המקור לתחנת היעד )כמו– מיתוג מעגלים.1ברשת הטלפונים(.

אין יצירה של מעגל פיזי מתחנת המקור ליעד. במקום זאת, כאשר לתחנת– מיתוג מנות .2 המקור יש הודעה מוכנה לשידור, היא מחלקת אותה לחלקים בגודל נתון. שכבת הרשת

.מנהמוסיפה לכל חלק כותרת, הכוללת מידע בקרה, ויוצרת יחידה שנקראת, שכבת הרשת שולחת כל מנה שהיא יוצרת לאחד מצומתי המיתוג הקרובים אליה. כאשר צומת המיתוג מקבל את המנה, הוא מאחסן אותה ובוחן את המידע הרשום בכותרת שלה. לפי מידע זה נבחר קו היציאה עבור המנה ומתבצע השידור לצומת מיתוג אחר ועד לתחנת

היעד.

40


חסרונות יתרונותלהאטת לגרות עלול עומס

התעבורה ואף לאובדן מנות.בזיכרון לאחסון מנות יש צורך

בצמתים.למנות הודעה כל לחלק יש

ולהרכיבן ביעד חזרה.

יצירת זמן להשקיע צורך אין מעגל פיזי.

תקשורת קו כל לנצל אפשר בו להעברה של שיחות אחדות

בזמן.

מיתוג מנות

באופן לשיחה מוקדש מעגל למשוחחים כאשר גם בלעדי,

אין מידע להעביר

אין המעגל הקמת לאחר השהיית בשיחה.

מיתוג מעגלים

מימוש של מיתוג מנות: מעגלים מדומים ומברקיםבשיטה זו קובעים, לפני תחילת כל שיחה, מסלול– ) virtual circuit מעגלים מדומים (.1

המשמש להעברת כל המנות המועברות במהלך השיחה. מסלול זה נקרא מדומה, כי זהואינו מעגל פיזי ממשי.

בשיטה זו, כל המנות השייכות למעגל מדומה אחד נשלחות באותו נתיב, לכן אין צורך שכלמנה תכיל את כתובות היעד והמקור.

ברשתות מיתוג אם כך, כמה מעגלים מדומים או קשרים עוברים בו זמנית דרך אותו צומתמיתוג. קשרים שהוקמו ועדיין לא נותקו נקשרים קשרים פעילים.

כדי לממש מעגלים מדומים לצריך למלא את הדרישות הבאות:כל מנה צריכה להכיל מספר זיהוי של המעגל המדומה )או של הקשר( אליו היא

שייכת )במקום כתובת יעד ומקור(.כל צומת מיתוג צריך לדעת לאן לשלוח את המנות השייכות לכל אחד מן הקשרים

.טבלת קשריםהעוברים דרכו. טבלה זו נקראת פעילים ה טבלת הקשרים מאפשרת לצומת המיתוג לקבוע את קו היציאה שדרכו תישלח המנה, לפי

. הקו שדרכו התקבלה המנה.2. מספר הקשר )מופיע בכותרת המנה(,1נתונים אלה:

:ABDנניח שהוקם המעגל

H 0 D 0

41

AH

B

C

D

E

H

H

H

H

מנה נכנסת

מנה יוצאתA

מנה נכנסת

מנה יוצאתB

A 0 D 0

זיהוי הצומת או המחשב המארח ממנו הגיעה המנה מס' המעגל במנה

הנכנסת


כאשר תסתיים השיחה, ישלח תהליךAמנה לניתוק הקשר; מנה זו תעבור לאורך ותגרום לצמתים שלאורך המעגל המדומה, לבטל את הכניסות שהוקצו הנתיב

למעגל בטבלאות הקשרים שלהם.מספר המעגל המדומה, אינו קבוע לאורך המעגל כולו, כדי לזהות את השולח. לפני

שמעבירים את המנה לצומת הבא, משנים את מספר המעגל המדומה הרשום במנה. כאשר צומת מקבל מנה להקמת קשר, והוא צריך להעביר אותה הלאה, הוא בוחר עבורה את המספר הקטן ביות, שאינו בשימוש באותו רגע במעגל היוצא

לכיוון אותו צומת.ההבדל בין מיתוג מעגלים ומיתוג מנות בשיטת המעגלים המדומים

מיתוג מעגלים מעביר את המנות בדרך קבועה המיועדת למנה ספציפית בלבד, בעוד שבשיטת המעגלים המדומים, כל המנות עוברות אומנם באותם נתיבים, אך במקביל להן נעות מנות נוספות

בנתיב. המשותף לשתי השיטות הוא הצורך בהקמת מעגל, אבל במיתוג מעגלים מקצים מראש, עבור כל שיחה, משאבי תקשורת פיזיים ויוצרים מעגל המוקדש רק לעבודה. בעוד שבמעגלים מדומים לאהמעגל או המסלול מורכב מהם הפיזיים הערוצים מסלול; קובעים אלא פיזי, מעגל יוצרים

המדומה, יכולים להשתייך בו זמנית גם למעגלים מדומים אחרים. השיטה של המעגלים המדומים היא אפוא שיטה למימוש מיתוג מנות: כל צומת מאחסן את המנות

באופן זמני ושולח אותן לצומת הבא במסלול.

בשיטה זו לא קובעים מסלול שבו יועברו כל המנות של השיחה,– ) datagram מברקים (.2 מברקים. כאשר מנה מגיעה לצומת הוא צריך לקבוע באיזה–אלא שולחים כל מנה בנפרד

קו יציאה לשלח אותה. מנות עוקבות של שחיה יכולות להישלח בנתיבים שונים. בשיטת המברקים כל מנה צריכה להכיל כתובת מלאה של היעד ושל השולח, וכל מנה

שכבת–מנותבת באופן עצמאי. לכן סדר שליחת המנות אינו זהה בהכרח לסדר הגעתן התובלה או שכבה אחרת יצטרכו לסדר את המנות לפני שאלו יועברו לשכבת היישום.

השוואה בין שיטת המברקים ושיטת המעגלים המדומים בשיטת המברקים כל מנה צריכה להכיל כתובות מלאות הן של היעד והן של המקור; בשיטת המעגלים המדומים אפשר להסתפק במספר לזיהוי המעגל. מספר הכתובות שרשתות תקשורת תומכות בהן, גדול בהרמה מהמספר המרבי של קשרים שיכולים להיות פעילים בכל זמן נתון, לכן

אורכו של שדה הכתובות גדול מאורך השדה שמכיל מספר קישור.סיביות לשידור מוקדש מהזמן משום שחלק הערוץ, נצילות הקטנת פירושה התקורה הגדלת

הכתובות. ככל שאורך המנות גדול יותר, כך קטן, כמובן, משקלו של גורם זה.מעגלים רשת על-ידי המסופק מהשירות אמין פחות הוא מברקים רשת שמספקת השירות פעמים להגיע או כלל להגיע לא בסדר השונה מסדר שליחתן, להגיע עלולות מנות מדומים: אחדות. כדי לספק למשתמשים שירות אמין, יש צורך בתוכנה )בשכבת התובלה או גבוהה יותר(

שתסדר את המנות בתחנת היעד ותתגבר על אובדנים וכפילויות.

חסרונות יתרונותיש צורך בהקמת מעגל מדומה.

דרוש זיכרון לאחסון טבלאות הקשרים.של השייכות לזיהוי הדרושה התקורה

המנות היא קטנה.סדר לפי ביעד יתקבלו שמנות מובטח

שליחתן.

מעגליםמדומים

42


יש צורך לנתב כל מברק. כל מברק צריך לכלול כתובות של תחנות

המקור והיעד. יש צורך בתוכנה נוספת )בשכבות שמעלהמברקים את לסדר כדי הרשת( שכבת

ולוודא שכל המברקים התקבלו.

על בעומס לשינויים מיידית הסתגלות הצמתים.

נפילת צומת אינה גורמת לניתוק שיחה

מברקים

השוואת מימושים שונים של רשתות:

מיתוג מנות מיתוג**מעגלים

קווי נל"ן*חרוכים

נושאמברקים מעגלים

מדומיםלא לא לא כן קו משרת שתי תחנות בלבדכן כן לא לא שונות לשיחות השייך מידע

יכול לנוע בו-זמנית על קו לא כן כן לא דרוש להקים ולנתק קשר

דרוש עבור כלמברק

דרוש בזמןהקמת קשר

דרוש בעתיצירת המעגל

לא דרוש ניתוב

קווי נל"ן חרוכים = קווים המוקדשים בלעדית לשיחות בין שתי תחנות*מיתוג מעגלים באמצעות קווי חיוג **

שידור מנה בשיטת המברקים

מנה של שכבת הרשת

מסגרת של שכבת הערוץ

שכבת התובלה מחלקת כל הודעה ארוכה שהיא מקבלת ליחידות בגודל מרבי נתון. יחידות אלה כותרת, המכילה זיהוי של תחנת היעד ושל תחנתTPDU. שכבת הרשת מוסיפה ל- TPDUנקראו

המקור ומידע בקרה נוסף. מידע הבקרה כולל פרמטרים המגדירים את אמינות השירות המבוקש, את העדיפות וכיוצא בזה. שכבת הערוץ 'עוטפת' את המנה בכותרת ובסיומה משלה, ויוצרת ממנה

מסגרת.יותר בכל צומת מיתוג של הרשת ממומשת רק שלוש השכבות התחתונות, השכבות הגבוהות

ממומשות רק בתחנת הקצה. להלן תיאור צומתי מיתוג מתוך רשת תקשורת.

43

זיהוי המקור זיהוי היעד נתונים

TPDUכותרת הרשת

כותרת הערוץ סיומת הערוץ

מנה

תחנה ב

מנה

מסגרת

פיזית

ערוץ

רשת

UDPTתובלה Dמסגרת

מנה

מסגרת מנה

B

תחנה א

מנה

מסגרת

פיזית

ערוץ

רשת

UDPTתובלה


בכל צומת מיתוג של הרשת ממומשות רק שלוש השכבות התחתונות, השכבות הגבוהות ממומשותרק בתחנות הקצה.

לשידור TPDU שכבת התובלה של תחנה א מעבירה לשכבת הרשת של התחנה – 1שלב ומתקבלת מנה )או מברק( לשידור. המנה עוברתTPDU שכבת הרשת יותרת כותרת ל- – 2שלב

לשכבת הערוץ, זו יוצרת מסגרת ומעבירה לשכבה הפיזית. : השכבה הפיזית בצומת קולטת מסגרת ומעבירה לשכבת הערוץ שלמעבר בצמתים – 3שלב

הצומת, שכבת הערוץ בודקת שהמסגרת נקלטה ללא שיבושים, ואם אכן המסגרת תקינה, היא מסירה את הכותרת ואת הסיומת של המסגרת ומעבירה לשכבת הרשת של הצומת )אחרת תדרוש

שידור מחדש(.לצומת – 4שלב : במיתוג בשיטת המברקים כל צומת קובע לאן לשלוח כל מנהקווי יציאה 2

המגיעה אליו. שכבת הרשת של הצומת בוחנת את יעד המנה ומנתבת לצומת הבא. שכבת הרשתבין הנתונים העברת את שמנהל הערוץ שכבת של לתהליך המנה את מעבירה הצומת של

הצמתים. תהליך זה יוצר מסגרת ומעביר לשידור באמצעות השכבה הפיזית. העברת המנה לשידור.– 5שלב קליטת המסגרת על-ידי תחנה ב והעברתה לשכבת הערוץ, מכאן מועברת המסגרת– 6שלב

)בהנחה שהגיעה ללא שיבושים(. זו מסירה את הכותרת מן המנה לשכבת הרשת של התחנה המקורי שנשלח מתחנה א.TPDUומעבירה לשכבת התובלה את ה-

שירותים מקושרים ושירותים לא מקושריםשכבת הרשת מספקת לשכבת התובלה שני סוגי שירותים:

לפני העברת הנתונים מוקם קשר בין תחנת המקור ותחנת היעד.– שירותים מקושרים.1בין תחנת המקור ותחנת היעד לא מושם קשר; שכבת הרשת– שירותים לא מקושרים.2

להעביר מנות ליעדן, אך אינה מבטיחה שכל המנות תגענה ליעדן בצורה תקינהמשתדלתועל-פי סדר שליחתן.

על מנת שרשת תהיה אמינה: עם שכבתקשרלפני שידור נתוני, צריכה שכבת התובלה של תחנת המקור ליצור

התובלה של תחנת היעד. קשר זה ישמש תהליכים עמיתים של שכבת התובלהלאורך השיחה כולה וינותק בסיומה.

עם הקמת הקשר יתבצע תיאום בים שתי שכבות התובלה, כשי לאפשר בקרת שגיאות ובקרת זרימה מקצה לקצה.

המנות הנשלחות צריכות להגיע ליעדן לפי סדר שליחתן, ללא כפילויות, חוסרים או שגיאות. השירות כולל בקרת זרימה, אשר מבטיחה ששולח לא יציף במנות את

המקבל האיטי.

מטיל על המשתמשים את האחריות לבקרת שגיאות, לבקרת הזרימה ולסידורשירות לא מקושרהמנות בסדר הנכון. יתרונו הוא בכך ששירותי הרשת הם פשוטים ומוגבלים לניתוב המנות ליעדיהן.

מספק אמינות גבוהה יותר ועל-ידי כך מאפשר לשכבת התובלה להיות פשוטה יותר.שירות מקושר

44


על מנת שרשתות יספקו בעיקר שירותים מקושרים, רצוי לעצב אותן בשיטת המעגלים המדומים ואילו רשתות שנועדו לספק בעיקר שירותים לא-מקושרים, רצוי לעצב בשיטת המברקים. עם זאת גם רשתות שבהן שכבת הרשת ממומשת בדרך של מברקים, יכולות לספק שירותים מקושרים, כאשר השכבות שמעל שכבת הרשת, מטפלות בבקרת שגיאות וזרימה ובסידור המנות לפי סדר

שליחתן.

45


שירות לא-מקושר שירות מקושר נושאלא קיים דרוש אתחול הקשר

דרוש בכל מנה דרוש רק במהלך הקמת קשר ציון כתובת היעד במנותלא מובטח סדר הגעה כלשהו לפי סדר שליחתן הגעת מנות

שכבת ידי על אז נעשית, אם התובלה

נעשית על-ידי שכבת הרשת בקרת שגיאות וזרימה

בשכבת התובלה בשכבת הרשת עיקר הסיבוך

ניתוב מציאת נתיב בין שתי נקודות נתונות, כאשר מטרת הניתוב היא מציאת נתיבים שיבטיחו– ניתוב

זרימה מהירה של מידע ברשת. אלגוריתם לניתוב ימצא את הנתיבים 'הקצרים' ביותר. מחזיקה את הקשרים המחברים בין היעד הסופי של מידע לבין קו יציאה מסוים.– טבלת ניתוב

טבלת הניתוב מורכבת משתי עמודות, הראשונות עבור תחנות היעד, והשנייה עבור צמתים שכנים.

: A טבלת הניתוב של

צומת שכן צומת יעדB H2D H3C H4C H5

כאשר מנה מגיעה לצומת, הוא מוצא את הכניסה המתאימה בטבלה )לפי כתובת היעד שבכותרת המנה(, ושולח את המנה בקו היציאה המוליך אל הצומת השכן )לפי רישום בעמודה השנייה של

הטבלה(.

שני היבטים המשותפים לסוגי רשתות:הרשת מורכבת מצמתים שחלקם מחוברים ביניהם )באמצעות ערוץ תקשורת(..1לרוב קיימות כמה דרכים חלופיות..2

על להסתמך יכולה ערוצים בין ביותר הנמוך הפיזי המרחק למציאת אחד שידורגורם קצב עומס)קיבולת(, זאת אומרת, כמה זמן דרוש להעברת מנה באורך נתון בערוץ. גורם נוסף הוא ה

בנתיבים. גם נתיב מהיר יהפוך לאיטי אם העומס בו יגדל. עומס ברשתות תקשורת יגרום לתוריםטוב אלגוריתם לכן המתנה. זמן השידור, לזמן להוסיף ונצטרך להמתין תאלץ מנה בצמתים;

מתייחס לזמן הממוצע שלוקח למנה להגיע ליעדה.

46

A

B

C

D

E

H1

H2H3

H5

H4


בקרת עומס נותר כאשר מספר המנותעומס מספר המנות שרשת יכולה לטפל בהן בוא זמנית הוא מוגבל.

המוכנסות לרשת עולה על יכולת הטיפול של הרשת. שכבת הרשת אחראית כאמור על בקרת העומס ברשת. תפקידה, לווסת את מספר המנות הנמצאות ברשת, בהתאם ליכולת הטיפול של

הרשת.נובע מיכולת אחסון המוגבלת של ולאובדן של מנות. אובדן מנות גורם לתורים בצמתים עומס

הצמתים. עומס נוצר בכל פעם שמספר המנות המתקבלות בצומת גדול ממספר המנות שהוא מסוגל לשלוח. צומת צריך לטפל במנה שמגיעה )בדיקה, שליחת אישור, קביעת קו יציאה...(, פעולות הדורשות זמן וייתכן שהצומת לא תספיק לבצען בקצב הדרוש. בינתיים מנות המגיעות נשמרות בחוצצים,

שכמו שנאמר גודלם קבוע ומוגבל. כאשר אובדות מנות, צומת לא שולח עבורן אישור, העתק עבור מנות אלה נשמר בתחנה השולחת עד להגעת אישור. בינתיים נשמרים העתקים בחוצצים ולא נתין להקצות עוד מקום בחוצץ ומנות

נוספות תלכנה לאיבוד. בגישה זו מקצים מראש בעת הקמת– הקצאה מוקדמת של חוצצים –גישה אחת לבקרת עומס

המעגל המדומה, חוצצים בכל הצמתים השייכים למעגל. כאשר מנה להקמת קשר מגיעה נבדקת האפשרות להקצאת חוצץ בגודל הרשום בפרוטוקול, אם לא ניתן, לא יוקם קשר דרך צומת זה.

במקרה כזה התחנה השולחת יכולה לוותר על הקמת הקשר או למצוא דרך חלופית. בגישה זו אין הקצאה מראש, פרט לחוצץ יחיד עבור– זריקה סלקטיבית של מנות –גישה נוספת

כל קו כניסה של צומת. כשמגיעה מנה נבדק מצב החוצצים ומתבצעת החלטה, האם לקבל או לזרוק: אם זו מנת אישור, לא כדאי לזרוק, אם מדובר במנה הממתינה חקו עמוס, כדי לזרוק שכן,

זמן ההמתנה גבוה והמנה תופסת מקום בחוצץ וכדומה.

חיבור של רשתות רשת המורכבת מכמה רשתות שונות.– רשת על

ברשת על קיים הצורך להמיר מנות, שנעות ברשת מסוג אחד למנות שינועו ברשת מסוג אחר. שממיר מנות.ממסרלצורך תפקיד זה קיים ה

סוגי ממסרים: משחזר Repeater –משמש להגברת אותות חשמליים, לכן משמש בהארכת כבל

לצורך הימנעות מדעיכת אותו. באופן מעשי, המשחזר מעתיק סיביות בין חלקיהכבל.

גשרים Bridges –זהו התקן של שכבת הערוץ. הגשר בניגוד למשחזר לא מעתיק תקינות בודק שלמה, מסגרת לקבלת עד ממתין הגשר מסגרות. אלא סיביות

ולעיתים אף מבצע שינויים בכותרת או במבנה ומעביר לרשת הרצויה. אלו הם התקנים של שכבת הרשת. הם מסוגלים לשנות את הכותרת ואת– נתבים

המבנה של המנות, כדי להתאימן לדרישות הרשת השונות. בד"כ השימוש בנתבים יהיה ברשתות ארוכות טווח שהן איטיות יותר וכך גם פעולת הנתב )המטרה, לא

להאט את מהירות הרשת כתוצאה מפעולת הנתב(.

47


IP פרוטוקול – דוגמא לשירות לא-מקושר .internetזהו פרוטוקול רשת של רשת-העל העולמית -

שכבת האינטרנט ברשת מספקת שרות לא-מקושר. היא תוכננה מראש לחבר בין רשתות שעשויות להיות שונות. תפקידה העיקרי הוא לנסות ולהעביר מברקים מהתחנה השולחת אל תחנת היעד, ללא תלות במיקומה של תחנת היעד בתוך רשת-העל. הנתיב שבו יועבר המברק יכול להצטמצם

לרשת יחידה, או לכלול רשתות רבות ושונות. . שכבת התובלה במחשב השולח מקבלת זרם של נתונים ומחלקת אותו1: התקשורת באינטרנט

בתים.1500ליחידות הנקראות מברקים, באורך המקובל של . כל החלקים מגיעים לשכבת הרשת במחשב היעד.2. כעת שכבת הרשת מרכיבה את כל החלקים למברק המקורי ומעבירה לשכבת התובלה.3 . שכבת התובלה היא זו האחראית להרכיב את ההודעה בסדר הנכון ובאופן תקין ולבקש שידור4

חוזר כאשר היא מזהה מברק חסר.

IP מברק של

– IP הסברי שדות פרוטוקול

48

רשת עצמאית

1

רשת עצמאית

רשת 4עצמאית

3

רשת עצמאית

2

נתב

32 bits

(16 )Total lengthאורך כולל

(13 )Fragment offset מס' ביתראשון

(4 )Version אורך כותרת( 4) (8 )Type of service

DF

MF

(8 )Time to live (8 )Protocol Header בקרת שגיאות בכותרת( 16)checksum

(32 )Source addressכתובת מקור –

(32 )Destination addressכתובת יעד –

Options )0 or more words(

Identification( זיהוי המברק 16)


באיזה גרסה של פרוטוקול מדובר. שדה זה מאפשר למחשבים שונים להריץ– Version –גרסה גרסאות שונות של הפרוטוקול.

סיביות.32 אורך הכותרת במילים בנות – אורך הכותרת - השירות Typeסוג of service –אמינותו מבחינת המבוקש מהו השירות להגדיר מאפשר

ומהירותו. אורכו הכולל של המברק בבתים.– Total lengthאורך כולל - מאפשר לשכבת הרשת בתחנת היעד לזהות את כל החלקים של– Identification –זיהוי המברק

המברק.DF –.אין לחלק מברק זה לחלקים קטנים יותר MF –מאפשרת להבחין בין החלק האחרון לחלקים האחרים של מברק שפוצל וכך לבדוק שכל

החלקים התקבלו.מאפשר לזהות את מיקומו של חלק שפוצל בתוך– Fragment offsetמספר הבית הראשון -

המברק השלם. מונה המאפשר להגביל את משך הזמן שמנה נמצאת ברשת.– Time to liveיתרת זמן -

מגדיר את התהליך בשכבת התובלה שאליו יש להעביר את המברק.– פרוטוקולבכותרת שגיאות משמש – בקרת להשתנותרק עשויה הכותרת בכותרת. שגיאות לבקרת

כשעוברים מרשת לרשת ולכו יש בדיקה נפרדת. מכילים את הכתובות המתאימות. כל כתובת מחולקת לשניים: כתובת– כתובת מקור וכתובת יעד

הרשת וכתובת התחנה בתוך הרשת.

49

זיהוי כתובת הרשת כתובת התחנה

ביטים16 ביטים14 ביטים2

Documents

סיכום רשתות