1. Parametry falowe torów długich, pojęcie fali padającej i odbitej.

Transkrypt

1 Pytania pdstawwe (Kszyk I) 1. Parametry falwe trów długich, pjęcie fali padającej i dbitej. Linia długa - jest t taka elektryczna linia dwuprzewdwa, której długść l jest prównywalna z długścią λ rzchdzącej się w niej fali elektrmagnetycznej (l λ/4). Taka sytuacja ma miejsce przy przesyłaniu sygnałów wielkich częsttliwściach lub impulsów prstkątnych bardz strmych zbczach. Wszelkie prądy i napięcia w linii długiej należy rzpatrywać nie tylk jak funkcje czasu, ale również płżenia. Linia długa t nieskńczny łańcuch gniw RLCG. Przykładem linii długich są m.in. kable kncentryczne, czy linia elektrenergetyczna napwietrzna wyskieg napięcia znacznej długści (954 km). Pdział linii długich: jednrdna - wszystkie parametry linii są równmiernie rzłżne wzdłuż linii. W przypadku linii niejednrdnej parametry linii są funkcją współrzędnej płżenia x (parametry zależą d miejsca, w którym badamy linię), linearna - parametry linii nie zależą d wartści prądu ani napięcia w danym punkcie linii. Oznacza t, że linia taka składa się z elementów liniwych, więc zachdzi dla niej zasada superpzycji (całkwite ple jest sumą pól źródeł) symetryczna - parametry wszystkich przewdów linii są jednakwe, bezstratna - rezystancja R przewdów i knduktancja G między przewdami jest równa 0 (jest t idealny przypadek linii długiej niesiągalny w rzeczywistści, ale w wielu przypadkach mżna załżyć R=G=0, c prwadzi d uprszczeń w bliczeniach). Linia długa jest charakteryzwana przez następujące parametry pdstawwe: R - rezystancja jednstkwa linii [Ω/m] (Ohm na metr) L - indukcyjnść jednstkwa linii [H/m] (Henr na metr) G - knduktancja jednstkwa linii [S/m] (Siemens na metr) C - pjemnść jednstkwa linii [F/m] (Fahrad na metr) Parametry falwe zależą d elektrycznych parametrów jednstkwych linii R, L, C i G raz częsttliwści prądu i napięcia: Impedancja falwa (Z 0 ) - miara pru, jaki dany śrdek przenszenia stawia pdczas rzchdzenia się fali Stała prpagacji (γ, tamwnść falwa) Stała tłumienia/tłumiennść (α) Stała fazwa/przesuwnść (β) Krzystając z równań linii długiej (zwane równaniami telegrafistów) mże pkazać, że w linii pd wpływem sygnału sinusidalneg rzchdzą się dwie fale: padająca d nadajnika d dbirnika, amplituda maleje, wyprzedzenie fazwe rśnie, dbita w przeciwną strnę, amplituda rśnie, a faza uzyskuje większe wyprzedzenie, występuje, gdy linia jest niedpaswana falw, czyli impedancja bciążenia jest różna d impedancji linii. W liniach przesyłających energię dbicia, tak na kńcu jak i na pczątku linii, są niepżądane, pnieważ bniżają ne sprawnść przesyłu - część energii, która dciera d kńca linii nie przechdzi d dbirnika, ale wraca z pwrtem d linii i jest tracna na rezystancji i knduktacji linii alb dciera d pczątku linii, pwdując tu efekt echa.

2 2. Mdulacje analgwe i cyfrwe Mdulacja samrzutna lub celwa zmiana parametrów sygnału. Mdulacje analgwe lub cyfrwe umżliwiają translację (przeniesienie) sygnału transmitwaneg w paśmie pdstawwym d graniczneg pasma w zakresie wyższych częsttliwści. Głównym celem mdulacji jest umżliwienie efektywneg przekazywania infrmacji na dległść. Ddatkwe zalety: zwiększenie dprnści przekazu na zakłócenia efektywniejsze wykrzystanie widma zabezpieczenie infrmacji przed dstępem Klasyfikacja mdulacji: analgwe - ciągły czas; ciągła amplituda, częsttliwść, faza, cyfrwe - ciągły czas; dyskretna amplituda, częsttliwść, faza (za wyjątkiem mdulacji z ciągłą fazą - CPM), impulswe - dyskretny czas i ciągła amplituda dyskretny/ciągły czas i dyskretna amplituda Mdulacje analgwe AM mdulacja amplitudy FM mdulacja częsttliwści PM mdulacja fazy Mdulacje cyfrwe Dstswane d transmisji sygnałów cyfrwych Większa dprnść na szumy, łatwiejsza multipleksacja głsu i danych, kdwania i szyfrwania. Metdy mdulacji cyfrwych w systemach bezprzewdwych Amplitude-shift keying (ASK) - typ mdulacji cyfrwej reprezentującej sygnał cyfrwy w pstaci zmieniającej się amplitudy fali nśnej. Frequency-shift keying (FSK) kluczwanie częsttliwści mdulującej falę nśną (dyskretne zmiany częsttliwści nśnej) przy stałej amplitudzie harmniczneg sygnału nśneg następuje zmiana częsttliwści: niższej dla symblu "zera lgiczneg" i wyższej dla "jedynki lgicznej" infrmacji binarnej. MFSK - kluczuje się więcej niż dwie częsttliwści, MSK - kluczwanie częsttliwści z ciągłą fazą, GMSK - mdyfikacja mdulacji MSK, impuls prstkątny zastąpiny zstał impulsem sinusidalnym GFSK (DECT, Bluetth) - fale kształcie krzywej Gaussa ("1" = ddatnie dchylenie częsttliwści, "0" = ujemne dchylenie) Phase-shift keying (PSK) reprezentacja danych dbywa się pprzez dyskretne zmiany fazy fali nśnej

3 BPSK - faza mże przyjmwać jedną z dwóch wartści przesuniętych względem siebie 180 reprezentując lgiczne "0" lub "1" DPSK różnicwa mdulacja kluczująca z przesunięciem fazy, QPSK (CDMA) - kdwanie dwubitwe na 4 rtgnalnych przesunięciach fazy, DQPSK (802.11) - różnicwa kwadraturwa mdulacja z kluczwaniem fazy, QAM - kmbinacja mdulacji ASK i PSK - dwa różne sygnały są przesyłane jedncześnie na tej samej fali nśnej, 16-QAM, 64-QAM (802.11a/g dla większych przepływnści) 256-QAM Mdulacje impulswe: mdulacja impulsw-kdwa (PCM) knwersja sygnałów analgwych na cyfrwe, reprezentacji wartści chwilwej sygnału z kreślną częstścią, zwaną częsttliwścią próbkwania. Celem zwiększenia dprnści na zakłócenia raz efektywniejszeg wykrzystania widma EM stsuje się mdulacje ze zwielkrtnianiem kanałów transmisyjnych raz z rzpraszaniem widma: Mdulacje z techniką zwielkrtniania kanałów transmisyjnych: CDMA (Cde Divisin Multiple Access) - pszczególnym użytkwnikm krzystającym z teg sameg kanału d przesyłania danych, przypisywane są sekwencje rzpraszające, dzięki którym, dbirnik jednznacznie zidentyfikuje przeznaczną dla nieg transmisję, OFDM (Orthgnal Frequency-Divisin Multiplexing) - technika plegająca na jednczesnej transmisji wielu strumieni danych na rtgnalnych częsttliwściach nśnych, każda nśna jest sbn mdulwana cyfrw, COFDM (Cded OFDM). Mdulacje z techniką rzpraszania widma (SS - spread spectrum) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - bezpśrednie mdulwanie nśnej sekwencją kdwą, FHSS (Frequency Hpping Spread Spectrum) - skakanie sygnału p częsttliwściach.

4 3. Mdel dniesienia ISO/OSI Mdel ISO/OSI - mdel dniesienia łączenia systemów twartych. Standard zdefiniwany przez ISO raz ITU-T pisujący strukturę kmunikacji sieciwej. Mdel ten zstał utwrzny na ptrzeby prjektwania systemów twartych - systemów składających się z wielu warstw, mgących się ze sbą kmunikwać. Mdel wyróżnia 7 warstw, z których każda jest zdefiniwana przez: - usługi i funkcje realizwane przypisane każdej z nich - prtkły kmunikacyjne - jednstki danych używane na pszczególnych pzimach. Opis warstw: 1. Warstwa fizyczna - definiuje fizyczne właściwści medium transmisyjneg i interfejsów. Zapewnia transmisję danych pmiędzy węzłami sieci. Definiuje interfejsy sieciwe i medium transmisji. Określa m.in. spsób płączenia mechaniczneg (wtyczki, złącza), elektryczneg (pzimy napięć, prądów), standard fizycznej transmisji danych. W skład jej biektów wchdzą min.: przewdy, karty sieciwe, mdemy, wzmacniaki, kncentratry. (DSL, IEEE: , , , USB, Bluetth) 2. Warstwa łącza danych - definiuje frmat danych w sieci i łącze między dwma płącznymi ze sbą węzłami. Zapewnia niezawdnść łącza danych. Definiuje mechanizmy kntrli błędów w przesyłanych ramkach lub pakietach - CRC (Cyclic Redundancy Check). W skład jej biektów wchdzą sterwniki urządzeń sieciwych, np.: sterwniki (drivery) kart sieciwych raz msty (bridge) i przełączniki (switche). (MAC, ATM, SDLC, HDLC, ARP, SLIP, Frame Relay, X.25, PPP, IEEE 802.3) 3. Warstwa sieciwa - dstarcza mechanizm nawiązywania płączeń sieciwych między dwlnymi dwma węzłami i spsby ustalania tras między nimi. Zapewnia metdy ustanawiania, utrzymywania i rzłączania płączenia sieciweg. Obsługuje błędy kmunikacji. Pnadt jest dpwiedzialna za traswanie (ruting) pakietów w sieci, czyli wyznaczenie ptymalnej trasy dla płączenia. W skład jej biektów wchdzą min.: rutery. IP(v4, v6), ICMP, IGMP, IPsec, IPX, AppleTalk) 4. Warstwa transprtwa - zapewnia (niezawdny) transfer danych między dwlnymi dwma węzłami, rzdzielając jedncześnie kanały lgiczne różnych usług. Dba klejnść pakietów trzymywanych przez dbircę. Sprawdza pprawnść (CRC) przesyłanych pakietów i w przypadku ich uszkdzenia lub zaginięcia, zapewnia ich retransmisję. (TCP, UDP, SCTP, SPX, DCCP) 5. Warstwa sesji - zarządza dialgiem między dwma systemami. Zapewnia aplikacjm na dległych kmputerach realizację wymiany danych pmiędzy nimi. Kntrluje nawiązywanie i zrywanie płączenia przez aplikację. Jest dpwiedzialna za pprawną realizację zapytania daną usługę. (NetBIOS, PPTP, SAP, L2TP) 6. Warstwa prezentacji - zarządza frmatwaniem przesyłanych danych, by były ne zrzumiałe dla aplikacji. Rzwiązuje takie prblemy jak niezgdnść reprezentacji liczb, znaków kńca wiersza, liter nardwych itp. Odpwiada także za kmpresję i szyfrwanie. (MIME, SSL, TLS, XDR) 7. Warstwa aplikacji - przygtwuje dane z aplikacji d przesłania przez sieć raz wprwadza debrane dane d aplikacji. Zajmuje się specyfikacją interfejsu, który wykrzystują aplikacje d przesyłania danych d sieci. (NNTP, SIP, DNS, FTP, HTTP, SMTP, TELNET, DHCP)

5 4. Pdstawwe pjęcia terii grafów Graf (prsty) G =(V, E) składa się ze skńczneg, niepusteg zbiru wierzchłków V i zbiru krawędzi E. Liczba krawędzi wychdzących z wierzchłka t stpień wierzchłka. Dwa wierzchłki są ze sbą incydentne, jeśli występuje między nimi krawędź. Jeśli klejne wierzchłki są incydentne, mżna mówić drdze między krańcwymi wierzchłkami. Ścieżka jest szczególnym przypadkiem drgi, w której każdy wierzchłek występuje tylk raz. Graf zerwy - zawiera wierzchłki, nie zawiera krawędzi. Pdgraf - graf uzyskany pprzez usunięcie części wierzchłków z grafu-źródła, wraz z kńczącymi się w nich krawędziami Elementy pisu grafów: dległść -> długść najkrótszej ścieżki łączącej dwa wierzchłki. cykl -> ścieżka, w której wierzchłek pczątkwy jest równcześnie kńcwym. pętla -> krawędź mająca pczątek i kniec w tym samym wierzchłku. liczba/indeks chrmatyczna -> liczba klrów ptrzebna d pklrwania wierzchłków grafu tak, aby sąsiadujące miały różny klr mst -> krawędź, p usunięciu której wzrasta liczba spójnych składwych w grafie. wierzchłek rzspajający - t c mst wierzchłek izlwany - nie ma krawędzi przyczepinych ścieżka prsta - taka ścieżka, że nie pwtarzają się w niej żadne krawędzie stpień wierzchłka - liczba przyczepinych d nieg krawędzi rzmiar grafu - liczba wierzchłków n raz liczba krawędzi m (n x m) drzew rzpinające grafu - drzew, które zawiera wszystkie wierzchłki grafu G, zaś zbiór krawędzi drzewa jest pdzbirem zbiru krawędzi grafu. Knstrukcja drzewa rzpinająceg plega na usuwaniu z grafu tych krawędzi, które należą d cykli. rząd acyklicznści grafu lub liczba cyklmetryczna - najmniejsza liczba krawędzi, jaką trzeba usunąć z grafu, aby graf stał się acykliczny (stał się drzewem) Typy grafów: nieskierwany -> każdą krawędź mżna przejść w bu mżliwych kierunkach, skierwany -> krawędzie mżna przechdzić tylk w jednym kierunku, acykliczny -> bez cykli, pełny -> graf, któreg każdy wierzchłek jest płączny bezpśredni krawędzią z każdym innym. mieszany -> mże zawierać jedncześnie krawędzie skierwane i nieskierwane, ważny -> krawędzim przypisane są wartści liczbwe, tzw. wagi, spójny -> każde dwa jeg wierzchłki mżna płączyć ścieżką, dwudzielny -> wierzchłki mżna pdzielić na dwa zbiry, tak by wierzchłki z jedneg nie sąsiadwały ze sbą, n-regularny -> każdy wierzchłek w grafie jest stpnia n, drzew -> acykliczny graf spójny, las -> graf, któreg wszystkie spójne składwe są drzewami eulerwski -> psiada drgę prstą przechdzącą przez każdą krawędź, hamiltnwski -> psiada ścieżkę prstą przechdzącą przez każdy wierzchłek, Struktury grafwe: Macierz wag - tablica 2-wymiarwa rzmiarze n n, w której wartść na przecięciu i-teg wiersza i j-tej klumny znacza wagę krawędzi (i, j). Jeśli dany graf nie zawiera krawędzi (i, j) t w dpwiadającej jej kmórce macierzy wpisujemy wartść. Macierz incydencji dla grafów skierwanych, Mi,j wynsi 1 jeśli wierzchłek i jest pczątkiem krawędzi j, lub -1 jeśli wierzchłek i jest kńcem krawędzi j. Jeśli wierzchłek nie jest ani pczątkiem ani kńcem wtedy Mi,j wynsi 0,

6 Lista krawędzi - tablica 2-wymiarwa rzmiarze m 3 (lub 3 tablice liniwe długści m), gdzie pierwsza klumna (tablica) zawiera wierzchłki pczątkwe, druga klumna (tablica) wierzchłki kńcwe, a trzecia klumna (tablica) - wagi wszystkich krawędzi grafu Płączne listy sąsiadów - struktura składająca się z tablicy n list, gdzie lista dwiązana d kmórki i-tej zawiera wszystkie krawędzie incydentne z wierzchłkiem i-tym (waga krawędzi i znaczenie wierzchłka). Algrytmy grafwe: minimalne drzew rzpinające (zachłanne, graf spójny, nieskierwany): Prima - zawsze ddajemy d drzewa krawędź najmniejszej wadze, siągalną (w przeciwieństwie d Kruskala) z jakiegś wierzchłka teg drzewa Kruskala - wybieramy krawędzie najmniejszej wadze i jeśli wybrana krawędź należy d dwóch różnych drzew należy je scalić (ddać d lasu). Krawędzie wybieramy tak dług, aż wszystkie wierzchłki będą należały d jedneg drzewa. najkrótsza ścieżka: Dijkstry wyznaczamy dległści klejnych wierzchłków d wierzchłka pczątkweg (bezpśrednie) a ptem wybieramy p klei wierzchłki najmniej ddalne i sprawdzamy, czy drga przez nie nie jest krótsza niż bezpśrednia d każdeg z wierzchłków (wagi wierzchłków musza być nieujemne). Bellmana-Frda wyznaczamy dległści klejnych wierzchłków d pczątkweg, ptem sprawdzamy każdą wychdzącą krawędź czy przez nią nie jest bliżej d jakiegś wierzchłka (graf nie zawiera cykli ujemnej wadze) cykl Eulera w grafie eulerwskim: Fluery'eg - Wybierz dwlną gałąź wychdzącą z aktualneg wierzchłka i niebędącą mstem. Jeżeli nie ma takiej mżliwści, wybierz mst; Przejdź przez wybraną gałąź usuwając ją i ewentualnie pwstałe wierzchłki izlwane; Wyznaczanie maksymalneg przepływu Frda-Fulkersna będąc w źródle, wybieramy pierwszy węzeł incydentny z nieg znwu wybieramy pierwszy incydentny, itd. Jeśli dtarliśmy d węzła niebędąceg ujściem, t cfamy się d węzła pprzedzająceg i wybieramy klejny węzeł incydentny (jeśli trzeba cfamy się więcej niż jeden węzeł). Łuki d węzłów, z których się wycfujemy (gdy nie mżna z nich siągnąć ujścia), usuwamy. Jeśli statni węzeł jest ujściem, t mamy wyznaczną drgę.

7 5. Pdstawwe techniki kryptgraficzne Kryptgrafia jest gałęzią wiedzy i badań zajmującą się utajninym zapisywaniem infrmacji; Kryptanaliza jest dziedziną wiedzy i badań zajmującą się metdami przełamywania szyfrów. kryptanaliza + kryprgrafia = kryptlgia; Szyfrwaniem nazywamy metdę utajnineg zapisywania tekstu jawneg w pstaci tekstu zaszyfrwaneg (kryptgramu, szyfrgramu); Deszyfrwaniem nazywamy prces przekształcania szyfrgramu w tekst jawny; Klucz szyfrwania - ciąg danych służących d szyfrwania wiadmści czytelnej w kryptgram za pmcą algrytmu szyfrwania. Klucz ten jest dpwiedni ustalany przez nadawcę w fazie szyfrwania. Klucz rzszyfrwujący - ciąg danych służący d rzszyfrwania kryptgramu d pstaci wiadmści czytelnej za pmcą algrytmu deszyfrwania -> klucz ten dpwiada w pewien spsób kluczwi szyfrwania wykrzystanemu w fazie szyfrwania. Metdy szyfrwania: Algrytmy symetryczne (z kluczem tajnym) dbirca i nadawca psługują się jednym tajnym kluczem, który pdawany jest na wejście algrytmu szyfrująceg i deszyfrująceg. Bezpieczeństw algrytmu bazuje na utrzymaniu klucza w ścisłej tajemnicy. Nadawca i dbirca muszą uzgdnić klucz przed wymianą infrmacji. Pdział algrytmów symetrycznych: algrytmy strumieniwe (szyfry strumieniwe) - szyfrują pjedyncze bity algrytmy blkwe (szyfry blkwe) - szyfrują całe grupy bitów - blki. Typwe wielkści przekształcanych na raz prcji danych t 64 bity i 128 bitów. Im dłuższy jest blk, tym silniejsze szyfrwanie Algrytmy: DES, IDEA, AES, stary RC2, RC4. Algrytmy asymetryczne (z kluczem publicznym) istnieje jeden klucz prywatny (tajny) raz klucz publiczny (jawny). Wykrzystują różne klucze d szyfrwania (jawny) i deszyfrwania (prywatny) raz nie mżna wyznaczyć w spsób łatwy jedneg z nich na pdstawie drugieg. Klucz prywatny mże być wykrzystywany jak pdpis elektrniczny. Algrytmy: ElGamal, RSA. Funkcja hashująca (funkcja skrótu) - jest t funkcja, która przyprządkwuje dwlnie dużej liczbie krótką, zwykle psiadającą stały rzmiar, quasi-lswą wartść, tzw. skrót niedwracalny (hash). Algrytmy: MD5, SHA Pdpisy cyfrwe - matematyczny spsób ptwierdzania autentycznści cyfrweg dkumentu. Najppularniejszym jest schemat pdpisu dkumentów cyfrwych w systemach kryptgraficznych z kluczem publicznym i jednkierunkwą funkcją skrótu - w systemie tym d ryginalnej wiadmści dłączany jest skrót dkumentu, zaszyfrwany prywatnym kluczem nadawcy. Ptwierdzenie autentycznści wiadmści jest mżliwe p dszyfrwaniu skrótu kluczem publicznym nadawcy i prównaniu g z wytwrznym skrótem debraneg dkumentu. Szyfry pdstawieniwe Szyfry przestawieniwe Szyfry mieszane (pdstawieniw-przestawieniwe) Algrytmy wymiany kluczy pzwalają na ustalenie symetryczneg klucza sesji z dbircą w jawnym kanale (np. alg. Diffieg-Hellmanna). Metdy łamania szyfrów: Atak bez tekstu jawneg (ang. cipertext-nly) Atak ze znanym tekstem jawnym Atak z wybranym tekstem jawnym Atak z adaptacyjnie wybranym tekstem jawnym Atak z wybranym szyfrgramem Algrytmy (szyfrwanie symetryczne):

8 algrytm DES (Data Encryptin Standard) pracuje na 64b danych, klucz 56b + 8b parzystści, szyfrwanie: wstępna permutacja (na pdst. tabeli transpzycji) -> pdział na lewą i prawą płwę (p 32b) -> 16 rund, każda działa na danych z pprzedniej rundu i pdkluczy generwanym z klucza główneg -> płączenie płów -> permutacja kńcwa (dwrtnść wstępnej), deszyfrwanie -> jak szyfrwanie lecz klucze brane d kńca. becnie uważany za nie dść bezpieczny algrytm 3DES (Triple DES): stsuje jedncześnie trzy klejne iteracje szyfrwania i deszyfrwania tekstu jawneg ryginalnym algrytmem DES. Każda iteracja mże używać inneg klucza 56b, c w efekcie daje klucz 168b. w praktyce najczęściej sptykany jest tryb DES-EDE (encrypt-decrypt-encrypt) z dwma kluczami (razem 112b) algrytm IDEA (Internatinal Data Encryptin Algrithm) : 64b blki danych (jak DES), klucz 128b, 64b blk dzielny na 16b pdblki, 128b klucz na 16b pdklucze, 8 iteracji (w DES jest 16, ale w IDEA 1 iteracja dpwiada 2 w DES). standard AES (Advanced Encryptin Standard) wykrzystuje algrytm Rijndeal (blki danych jak i klucz: 128/196/256, liczba iteracji w zależnści d długści klucza 10/12/14). Algrytmy szyfrwania (asymetryczne) algrytm RSA (Rivest Shamir Adleman) z '78: wykrzystuje dwie lswe wybrane liczby pierwsze (przynajmniej 100 cyfr), d szyfrwania i deszyfrwania wykrzystuje peracje ptęgwania dyskretneg, wymaga dużej liczby działań arytmetycznych, nawet d 1k razy wlniejszy d DES, złamanie klucza wymagałby znalezienia efektywnej metdy faktryzacji dużych liczb póki c takwa nie istnieje. algrytm ElGamal (ELG) '85: szyfrwanie każdrazw wymaga wybranej lsw liczby k (ten sam tekst jawny daje inne szyfrgramy), szyfrgram 2x większy d tekstu jawneg 6. Kncepcja prgramwania biektweg Prgramwanie biektwe (ang. bject-riented prgramming) paradygmat prgramwania, w którym prgramy definiuje się za pmcą biektów elementów łączących stan (czyli dane, nazywane najczęściej plami) i zachwanie (czyli prcedury, tu: metdy). Obiektwy prgram kmputerwy wyrażny jest jak zbiór takich biektów, kmunikujących się pmiędzy sbą w celu wyknywania zadań. Pdejście t różni się d tradycyjneg prgramwania prceduralneg, gdzie dane i prcedury nie są ze sbą bezpśredni związane. Prgramwanie biektwe ma ułatwić pisanie, knserwację i wielkrtne użycie prgramów lub ich fragmentów. Największym atutem prgramwania, prjektwania raz analizy biektwej jest zgdnść takieg pdejścia z rzeczywistścią mózg ludzki jest w naturalny spsób najlepiej przystswany d takieg pdejścia przy przetwarzaniu infrmacji. Cechy prgramwania biektweg: Abstrakcja Każdy biekt w systemie służy jak mdel abstrakcyjneg "wyknawcy", który mże wyknywać pracę, pisywać i zmieniać swój stan raz kmunikwać się z innymi biektami w systemie bez ujawniania, w jaki spsób zaimplementwan dane cechy. Hermetyzacja Czyli ukrywanie implementacji, enkapsulacja. Zapewnia, że biekt nie mże zmieniać stanu wewnętrzneg innych biektów w nieczekiwany spsób. Tylk własne metdy biektu są uprawnine d zmiany jeg stanu. Plimrfizm

9 Referencje i klekcje biektów mgą dtyczyć biektów różneg typu, a wywłanie metdy dla referencji spwduje zachwanie dpwiednie dla pełneg typu biektu wywływaneg. Niektóre języki udstępniają bardziej statyczne (w trakcie kmpilacji) rzwiązania plimrfizmu na przykład szablny i przeciążanie peratrów w C++. Dziedziczenie Prządkuje i wspmaga plimrfizm i enkapsulację dzięki umżliwieniu definiwania i twrzenia specjalizwanych biektów na pdstawie bardziej gólnych. Dla biektów specjalizwanych nie trzeba redefiniwać całej funkcjnalnści, lecz tylk tę, której nie ma biekt gólniejszy. 7. Kmpatybilnść elektrmagnetyczna Kmpatybilnść elektrmagnetyczna (EMC) - dziedzina nauki zajmująca się niezamierznym wytwarzaniem, prpagacją i dbirem fal elektrmagnetycznych w dniesieniu d niepżądanych efektów, jakie mgą ne pwdwać. Celem EMC jest zapewnienie harmnijneg współistnienia urządzeń i systemów w śrdwisku elektrmagnetycznym, czyli siągnięcie stanu, w którym rzpatrywany biekt w znikmym stpniu ddziałuje na śrdwisk i jest jedncześnie mał pdatny na ddziaływanie ze strny śrdwiska Kmpatybilnść elektrmagnetyczna bejmuje dwa aspekty pracy systemu: emisyjnść - pzim zakłóceń elektrmagnetycznych generwanych przez wyróżniny system nie mże zakłócać tczenia, dprnść - wyróżniny system musi być dprny na pla występujące w śrdwisku elektrmagnetycznym. Sygnał niepżądany - sygnał, który mże pgrszyć dbiór sygnału pżądaneg. Sygnał zakłócający - sygnał, który pgarsza dbiór sygnału pżądaneg. Zaburzenie elektrmagnetyczne - dwlne zjawisk elektrmagnetyczne, które mże bniżyć jakść działania urządzenia lub systemu, alb niekrzystnie wpływać na materię żywiną i nieżywiną. Zakłócenie elektrmagnetyczne - bniżenie jakści działania urządzenia, kanału transmisyjneg lub systemu przez zaburzenie elektrmagnetyczne Śrdwisk radielektryczne - śrdwisk elektrmagnetyczne graniczne d zakresu częsttliwści radiwych, gół pól elektrmagnetycznych istniejących na danym bszarze, wytwarzanych przez pracujące nadajniki radiwe. Dzieli się na: Naturalne Ple magnetyczne Ziemi Szumy atmsferyczne Szumy słneczne i ksmiczne Pla gebilgiczne wdy pdziemne i złża minerałów Sztuczne (działalnść człwieka) Transmisja infrmacji raditechnika (TV, radi, systemy bezprzewdwe, GSM), systemy sterwania NEMP (Nuclear Electrmagnetic Pulse) Zakłócenia przemysłwe (EMI) niezamierzne, efekt działania urządzeń elektrycznych i elektrnicznych Odprnść na zaburzenia elektrmagnetyczne - właściwść przyrządu, urządzenia lub systemu, charakteryzująca zdlnść d działania bez bniżenia jakści w becnści zaburzenia elektrmagnetyczneg. Wrażliwść elektrmagnetyczna - właściwść przyrządu, urządzenia lub systemu, charakteryzująca niezdlnść d działania bez bniżenia jakści w becnści zaburzenia elektrmagnetyczneg. Dpuszczalny pzim emisji - maksymalny pzim emisji zaburzeń, który nie pwinien zstać przekrczny. Pzim dprnści - maksymalny pzim kreślneg zaburzenia elektrmagnetyczneg, ddziałująceg na urządzenie, zestaw urządzeń lub system, przy którym jest n jeszcze zdlne d pracy z wymaganą jakścią. Zaburzenia przewdzne - zaburzenie rzchdzące się wzdłuż przewdów elektrycznych. Zaburzenia prmieniwane - zaburzenie wysyłane w frmie fal elektrmagnetycznych. Ziemia dniesienia - płaszczyzna przewdząca stswana w pmiarach zakłóceń, której ptencjał przyjmwany jest jak ptencjał dniesienia. Energia elektrmagnetyczna przedstaje się d taczająceg śrdwiska na skutek: prmieniwania elektrmagnetyczneg

10 przewdzenia przez przewdy zasilające, sygnałwe, łączące źrdł zakłóceń z taczającym śrdwiskiem sprzężenia pjemnściweg sprzężenia indukcyjneg Pdział zakłóceń ze względu na charakterystyki czaswe: ciągłe - zakłócenia szumwe, zakłócenia selektywne (sinsusidalne) krótktrwałe - pjedyncze impulsy, ciąg impulsów zdeterminwanych, ciąg impulsów przypadkwych Pdział zakłóceń ze względu na charakterystyki częsttliwściwe: szerkpasmwe - niepżądane emisje szerkpasmwych instalacji telekmunikacyjnych, TV kablwych, etc. wąskpasmwe - zakłócenia generwane przez kuchnie mikrfalwe, diametrie, piece indukcyjne Oddziaływania zaburzeń: bezpśrednie - impulsy z wyładwań atmsferycznych, wyładwania elektrstatyczne, stacje nadawcze, NEMP pśrednie - zaburzenia dcierające przez linie zasilające i sygnałwe Pmiary emisyjnści - badania analizujące dane urządzenie pd kątem emisyjnści: Zakłócenia przewdzne: d 30MHz, sieć sztuczna Zakłócenia prmieniwane: 30MHz - 1GHz, plign pmiarwy, kmra bezdbiciwa, cęgi absrpcyjne, TEM, GTEM Klasa A - urządzenia i systemy, których dtyczą graniczenia, c d miejsca ich użytkwania; nie pwinny być dpuszczane d pwszechneg użytku ani d wlnej sprzedaży. Klasa B - urządzenia, które ze względu na pzim emitwanych d śrdwiska zakłóceń są wlne d graniczeń w użytkwaniu i sprzedaży.

11 8. Kdwe zabezpieczenie sygnału przed błędami transmisji W trakcie przesyłania sygnału przez śrdek transmisyjny mgą pjawić się różne zakłócenia, które spwdują defrmację sygnału. Zakłócenia wywływane są na przykład przez wyładwania atmsferyczne, maszyny elektryczne, silniki spalinwe, prmieniwanie ksmiczne raz wiele innych czynników. Nie zawsze da się je wyeliminwać. Jeśli zakłócny sygnał dtrze d dbirnika, t mże być nieprawidłw dczytany. Np. 0 t 1 lub 1 t 0. Błąd pjedynczy - pjedyncze przekłamanie w debranej paczce danych Błąd seryjny - wielkrtne przekłamanie występujące na klejnych bitach w debranej paczce danych Kdwanie - prces przetwarzania infrmacji d pstaci ułatwiającej transmisję Detekcja błędu - prces pzwalający na wykrycie przekłamań Krekcja błędu - prces pzwalający na naprawienie wykryteg wcześniej błędu Dzięki zastswaniu dpwiednieg prcesu kdwania, mżna zabezpieczyć transmisję przed błędami, umżliwić ich detekcję raz krekcję p strnie dbirczej. Kdwanie takie pzwala na rzetelne przesyłanie danych z wykrzystaniem nierzetelnych kanałów kmunikacyjnych. EDC (Errr detectin cde) - spsób kdwania pzwalający na detekcję błędów: pwtórzenia - ten sam blk danych jest transmitwany kilkakrtnie bit parzystści - na kńcu transmisji umieszczany jest bit kreślający czy ilść jedynek w blku jest parzysta czy nie suma kntrlna - na kńcu blku danych umieszczana jest suma będąca wynikiem peracji mdul na danych CRC - cykliczny kd nadmiarwy - jest resztą z dzielenia paczki danych przez relatywnie krótki dzielnik, zwany generatrem lub wielmianem CRC ARQ - metda transmisji umżliwiająca krekcję błędów, p każdej paczce transmisji nadajnik czeka na dpwiedź dbirnika ptwierdzającą pprawny dbiór. Jeśli ptwierdzenie nie nadejdzie, ta sama paczka wysyłana jest pnwnie ECC (Errr crrectin cde) - spsób kdwania pzwalający na krekcję błędów / FEC - Frward errr crrectin: Kdy blkwe - p blku danych przychdzi blk detekcyjn/krygujący np. kd Haminga Kdy spltwe - pewneg rdzaju kdy krelacyjne - np. pewną grupę bitów sumuje się na różne spsby i przesyła tylk sumy Turbkdy - zapewniają wyski pzim detekcji i krekcji błędów Kdy krekcyjne są stswane w przypadku: pwtórzenie transmisji jest niemżliwe, np. dbirnik nie ma łącznści z nadajnikiem. Jak przykład mżna pdać nadajniki strumieniwe (telewizja cyfrwa, radi cyfrwe). Jeśli wystąpią zakłócenia dla pewnej grupy dbirników, t będą ne musiały same pradzić sbie z tym prblemem. pwtórzenie transmisji jest utrudnine, np. kmunikacja z próbnikiem ksmicznym znajdującym się w dużej dległści d Ziemi. Teretycznie transmisję mżna pwtórzyć, lecz mże t trwać kilka gdzin i nie ma pewnści, iż pwtórzny przekaz będzie bezbłędny z uwagi na częste zakłócenia - prmieniwanie słneczne i ksmiczne.. pwtórzenie transmisji nie usuwa błędu, np. zaryswany nśnik CD lub DVD. Pwtórne dtwrzenie ścieżki nic nie daje, pnieważ zawsze wystąpi ubytek dczytanych danych. Należy pamiętać, że wszystkie te metdy pzwalają na wykrycie i ewentualne skrygwanie błędów z kreślnym prawdpdbieństwem, w zależnści d ilści występujących błędów. Generalnie dane zabezpieczające pzwalają na wykrycie znacznie większej ilści błędów niż mżna skrygwać przy ich wykrzystaniu.

12 9. Charakterystyka systemów peracyjnych System peracyjny - prgramwanie zarządzające systemem kmputerwym, twrzące śrdwisk d uruchamiania i kntrli zadań użytkwnika. Pełni n rlę zarządcy zasbów i przydziela je pszczególnym prgramm i użytkwnikm wówczas, gdy są ne niedzwne d wyknywania ich zadań. System peracyjny t prgram sterujący, który nadzruje działanie prgramów użytkwnika, przeciwdziała błędm i zapbiega niewłaściwemu użyciu kmputera. Zadania systemu peracyjneg: Zarządzanie prcesem prces t prgram w stanie uruchminym, każdy prces wymaga przydziału pewnych zasbów, włączając w t czas prcesra, pamięć, pliki raz urządzenia wejścia/wyjścia, aby w pełni wyknać swje zadanie. System peracyjny jest dpwiedzialny w fazie zarządzania prcesami za: twrzenie i usuwanie prcesu, wstrzymywanie i przywracanie prcesu, zapewnienie mechanizmów pzwalających na synchrnizację prcesów raz kmunikację między prcesami. Zarządzanie pamięcią peracyjną pamięć t duża tablica słów lub bajtów, każda z własnym adresem, pamięć jest szybk dstępna i dzielna jest pmiędzy prcesr raz urządzenia wejścia/wyjścia. Pamięć główna jest ultnym miejscem przechwywania danych, traci swją zawartść w czasie awarii systemu. System peracyjny jest dpwiedzialny w fazie zarządzania pamięcią za: utrzymywanie infrmacji, która część pamięci jest aktualnie używana i przez kg, decydwania, który prces pwinien zstać wczytany d pamięci, jeżeli pamięć jest wlna, przydzielanie i zwalnianie pamięci. Zarządzanie plikami zazwyczaj, pliki reprezentują prgramy (źródła prgramów lub pliki wyknywalne) raz dane. System peracyjny jest dpwiedzialny w fazie zarządzania plikami za: twrzenie i kaswanie plików, twrzenie i kaswanie katalgów, wsparcie dla użytkwników kńcwych przy peracjach na plikach, mapwanie plików na nśniku danych, twrzenie kpii plików. Zarządzanie wejściem/wyjściem system wejścia/wyjścia składa się z: systemu bufrwania, interfejsu urządzeń głównych, sterwników (kntrlerów) dla specyficznych urządzeń. Zarządzenie nśnikami danych system peracyjny jest dpwiedzialny w fazie zarządzania nśnikami danych za: zarządzanie wlną pamięcią, alkacją zapisu, planwaniem dysku. Obsługa sieci Pdział systemów peracyjnych (pdstawwy): system peracyjny czasu rzeczywisteg (RTOS) systemy peracyjne czasw niedeterministyczne Pdział ze względu na spsób realizacji przełączania zadań: systemy z wywłaszczaniem zadań algrytm szeregujący (scheduler) mże wstrzymać aktualnie wyknywane zadanie (np. prces lub wątek), aby umżliwić działanie innemu systemy bez wywłaszczania. Inny rdzaj pdziału t pdział na: twarte systemy peracyjne wbudwane systemy peracyjne. Architektura systemów peracyjnych: Mnlityczna - jądr jest pjedynczym dużym prgramem Hybrydwa - część krytycznych usług systemu znajduje się w jądrze, reszta działa jak dłączane w razie ptrzeby mduły

13 Klient/serwer - aplikacje (prgramy użytkwe) pstrzegane są przez system peracyjny jak klienci dstarczających im swich usług serwerów. Klienci kmunikują się z serwerami pprzez jądr systemu, każdy serwer pracuje w własnej, wydzielnej i chrninej przestrzeni adreswej pamięci peracyjnej, dbrze dizlwany d innych prcesów. Trzy wersje klient/serwer: wszystkie aplikacje wyknywane są przez serwer a wyniki wyświetlane na ekranie klienta; serwer dstarcza danych dla aplikacji uruchamianych na kmputerze klienta; wszystkie kmputery współpracują ze sbą jak równy z równym (peer-t-peer), krzystając wzajemnie ze swich zasbów.

14 10.Charakterystyki mediów transmisyjnych Medium transmisyjne - nśnik używany d transmisji sygnałów w telekmunikacji. Jest pdstawwym elementem systemów telekmunikacyjnych. Mżliwści transmisji zależą d parametrów użyteg medium. Media transmisyjne dzielą się na: Przewdwe: Kabel symetryczny (w tym tzw. skrętka) - składa się z śmiu żył (czterech par żył). Żyły w skrętkach są ze sbą splecine parami. Większa ilść spltów na metr gwarantuje zmniejszenie szumu. Każda para skrętki psiada jedną żyłę d przenszenia napięcia, a drugą uzieminą. Pnieważ żyły w parze są splaryzwane przeciwnie w stsunku d siebie, szum pjawiający się w jednej żyle jest "znszny" przez szum z drugiej żyły na kńcu kabla dłączneg d dbirnika. Dla jeszcze większej chrny przed zakłóceniami stsuje się ekran w pstaci flii, w którą zawinięte są pary żył raz uziemienie. Impedancja typwej skrętki wynsi 100Ω, a maksymalna prędkść transmisji wynsi 1 Gbit/s. Maksymalna dległść pmiędzy urządzeniami płącznymi skrętką nie pwinna przekraczać 100 m. Wyróżnia się następujące rdzaje skrętek: nieekranwana UTP (Unshielded Twisted Pair) ekranwana STP (Shielded Twisted Pair) - cały kabel składający się z czterech par żył jest ekranwany metalwym pltem fliwana FTP (Filed Twisted Pair) - cały kabel kręcny jest na całej długści metalwą tasiemką pzstałe: SFTP, S/STP, FSTP. Kabel współsiwy (kabel kncentryczny) - składa się z dwóch przewdników - wewnętrzneg (żyły pdstawwej) i zewnętrzneg (ekranu), które są ddzielne chrnną warstwą izlacyjną (dielektrykiem). Ekran chrni przewód wewnętrzny przed zakłóceniami. Kable kncentryczne stsuje się pwszechnie d łączenia anten, d płączeń AV, w sieciach kmputerwych raz w sieciach kablwych. Kable kncentryczne dzielimy wg ich impedancji falwej: 50Ω, 75Ω, 60Ω (wycfane z prdukcji) Kabel światłwdwy (światłwód - jednmdwy, wielmdwy) - transmisja przy użyciu lasera - fale świetlne. Światłwód umżliwia prpagację światła z niewielkim tłumieniem, ze względu na zjawisk całkwiteg wewnętrzneg dbicia. Sygnał ulega niewielkiemu tłumieniu na ścianach światłwdu, dzięki czemu mżna uzyskać stsunkw duże dległści przesyłwe. Wyróżniamy światłwdy: skkwe - współczynnik załamania zmienia się skkw, następuje całkwite wewnętrzne dbicie, wprwadzne prmienie dchdzą d dbirnika w niewielkich dstępach czaswych gradientwe - współczynnik załamania zmienia się stpniw, dzięki czemu wprwadzny prmień światła ugina się, wprwadzne prmienie dchdzą d dbirnika w tym samym czasie. W światłwdach z najmniejszą stratą prpagują się fale świetlne długściach 850, 1300, 1550µm (kna transmisyjne), właśnie takie światł wykrzystuje się w telekmunikacji. Stsuje się światłwdy wielmdwe (kilka prmieni świetlnych wprwadzanych na raz) raz jednmdwe (wprwadzany pjedynczy prmień świetlny). Budwa światłwdu: włókn ptyczne, złżne z dwóch rdzajów szkła różnych współczynnikach załamania (Refractin Index) cześć śrdkwa - rdzeń (Cre), najczęściej średnicy 62,5 µm (rzadziej 50 µm) część zewnętrzną - płaszcz zewnętrzny (Cladding), średnicy 125 µm warstwa akrylwa tuba - izlacja średnicy 900 µm plt kewlarwy izlacja zewnętrzna W światłwdach występują następujące niekrzystne zjawiska: rzpraszanie, pchłanianie, niejednrdnści pwstałe w prcesie prdukcji rdzenia, chrpwatści na granicy rdzeń/płaszcz, dyspersja chrmatyczna (rzmywanie się sygnału w światłwdzie).

15 strat materiałwych - fizycznie właściwści materiału rdzenia (niedsknałść struktury), strat falwdwych - wynikają z niejednrdnści światłwdu (dkształcenia gemetryczne, nierównści w rzkładzie współczynnika załamania). Wykrzystując światłwdy mżna uzyskać transmisję bardz wyskiej przepustwści na dległściach sięgających nawet kilkadziesiąt/kilkaset kilmetrów. Kable energetyczne - transmisja sygnałów elektrycznych w żyłach jedndrutwych, z miękkiej miedzi w izlacji z PVC. Systemy PLC pracują na liniach niskieg napięcia 230V/50Hz, używane w systemach: kntrli i sterwania wypsażeniem inteligentnych dmów, mnitringu biektów, dstępu d Internetu. Wykrzystują pasm 3kHz kHz. Szybkści transmisji d 200 Mb/s. Bezprzewdwe: Fale elektrmagnetyczne (fale radiwe) - wykrzystanie zjawiska prpagacji fal elektrmagnetycznych. Fale mżna dpwiedni zmdulwać tak, aby przensiła interesującą nas infrmację. Transmisja bezprzewdwa piera się wykrzystanie fal radiwych, których zakres częsttliwści wynsi d 3kHz d 3000GHz. Fale radiwe emitwane są przez antenę nadawczą w kierunku anteny dbirczej. Zasięg działania zależy d uwarunkwań terenu, warunków atmsferycznych raz d częsttliwści pracy. Im wyższa częsttliwść fali EM, tym bardziej jest na tłumina, c wpływa na maksymalny zasięg. Systemy bezprzewdwe muszą uwzględniać szereg prblemów mgących się pjawić pdczas ich użytkwania: tłumienie sygnału pd wpływem: przeszkód, warunków atmsferycznych, prpagację wieldrgwą, zjawiska dbicia, załamania i wnikania fal EM, w przypadku systemów mbilnych szybkzmienne zaniki sygnału, kniecznść współdziałania z innymi systemami bezprzewdwymi Prmień lasera Media transmisyjne mżemy pdzielić również ze względu na rdzaj transmisji, jaki mżna w nich stswać: Simpleks - transmisja tylk w jednym kierunku Półdupleks - transmisja w bu kierunkach, ale nierównczesna Dupleks - równczesna transmisja w bu kierunkach D niepżądanych zjawisk występujących w mediach transmisyjnych należą: późnienia w transmisji sygnału zniekształcenia przesyłaneg sygnału (rzmycie impulsu, szum) przesłuchy rzpraszanie mcy, tłumienie dyspersja nieliniwść ptyczna szkła Prównanie właściwści mediów transmisyjnych: Medium transmisyjne Wady Zalety Kabel miedziany Światłwód Fale radiwe niski zasięg w stsunku d światłwdów mżliwa pdatnść na zakłócenia elektrmagnetyczne wyski kszt budwy infrastruktury utrudniny mntaż graniczny zasięg zależny d wielu czynników zewnętrznych niska pjemnść sieci bardz pdatne na zakłócenia łatwść mntażu niski kszt budwy infrastruktury dprnść na zakłócenia elektrmagnetyczne najwyższa przepustwść praktycznie niemżliwe d pdsłuchania bardz daleki zasięg brak ksztów infrastrukturalnych mżliwść natychmiastweg przyłączenia ddatkwych użytkwników

16 elektrmagnetyczne mżliwść pdsłuchu Pytania kierunkwe (Kszyk II) 1. Prtkły transmisyjne w sieciach rzległych Płączenie z siecią WAN mże zstać utwrzne w parciu następujące prtkły: ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - asymetryczna cyfrwa linia abnencka) technika umżliwiająca szerkpasmwy asymetryczny dstęp d sieci teleinfrmatycznych a w tym d Internetu i będąca dmianą DSL. W technice tej d przesyłania danych wykrzystuje się częsttliwści większe d 25 khz, które nie są używane przy przesyłaniu głsu rzmwy telefnicznej. Asymetria plega tutaj na tym, iż przesyłanie danych z sieci d użytkwnika jest szybsze niż w drugą strnę. W standardzie tym wykrzystuje się zwykłe, miedziane kable telefniczne. Przesyłane wspólnym kablem sygnały rzmwy telefnicznej i ADSL w centrali i u użytkwnika są rzdzielane przez filtry (spliter) na sygnał telefniczny (rzmwę) i szerkpasmwą transmisję danych. ATM (Asynchrnus Transfer Mde ) szerkpasmwy standard kmunikacji, realizujący przesył pakietów pprzez łącza wirtualne. Wybór drgi (ruting) jest dknywany tylk raz, przy zestawianiu łącza. Pmiędzy stacją źródłwą a dcelwą zstaje zestawine lgiczne płączenie zwane kanałem wirtualnym VCC (ang. Virtual Channel Cnnectin). Kanały tym samym węźle dcelwym twrzą tzw. wirtualną ścieżkę VPC (ang. Virtual Path Cnnectin). Wszystkie pakiety należące d jedneg płączenia wirtualneg są wysyłane tą samą trasą. Infrmacja w tym standardzie przesyłana jest w pstaci kmórek składających się nagłówka 5 bajtów i pla infrmacyjneg: 48 bajtów. W standardzie ATM zdefiniwane są dwa pdstawwe rdzaje styków (interfejsów) UNI i NNI. UNI (ang. User Netwrk Interface) styk użytkwnika z siecią szerkpasmwą, styk umieszczny pmiędzy sprzętem użytkwnika a zakńczeniem sieci, w którym są realizwane prtkły dstępu d sieci. NNI (ang. Netwrk-t-Netwrk Interface) styk umieszczny w węźle sieci wykrzystywany d płączenia z innymi węzłami. Frame Relay - w tej technice infrmacja jest dzielna na ramki zmiennej długści. Technlgia działa w 2 pierwszych warstwach mdelu ISO/OSI i piera się na na przełączaniu pakietów. W warstwie 2 dbywa się sprawdzanie pprawnści transmisji (bez bsługi retransmisji pakietów uszkdznych). W sieci FR wyróżnia się dwie grupy urządzeń: DTE (Data Terminal Equipment) urządzenia dstępu d sieci FR, kńcwe, znajdujące się pza jej bszarem (kmputery, rutery, msty, terminale); DCE (Data Cmmunicatins Equipment) urządzenia, p strnie sieci FR, służące d synchrnizacji i przełączania usług między urządzeniami DTE (przełączniki Frame Relay) Między urządzeniami DTE płączenia są realizwane w pstaci bwdów wirtualnych: PVC (Permament Virtual Circuit) stały bwód wirtualny dpwiadający linii dzierżawinej SVC (Switched Virtual Circuit) przełączany bwód wirtualny zestawiany I rzłączany na życzenie użytkwnika. HDCL (High Level Data Link Cntrl) - jest prtkłem warstwy łącza danych mdelu OSI rientacji bitwej. HDLC bsługuje zarówn płączenia dwupunktwe, jak i wielpunktwe. Jest przezrczysty infrmacyjnie. Oferuje takie same funkcje pdstawwe jak prtkół SDLC. Pdzbiry prtkłu HDLC są stswane d sygnalizacji i kntrlwania łączy działających w sieciach ISDN, X.25 i Frame Relay. Mże działać w trybie synchrniczneg i asynchrniczneg ramkwania. Mżliwe trzy tryby transmisji: nrmalny (NRM) - wymagane jest zezwlenia d stacji nadrzędnej przed rzpczęciem transmisji, asynchrniczny (ARM) - transmisja ze stacji pdrzędnej bez zezwlenia, jeśli kanał nie jest zajęty;

17 równprawny (ABM)- tryb stswany wyłącznie między stacjami uniwersalnymi, nie wymaga zezwleń. Łącze HDLC mżna sknfigurwać jak płączenie na trzy spsby: nierównprawne, stacja nadrzędna kntrluje inne stacje i ustala ich tryb pracy, równprawne, każda ze stacji uniwersalnych steruje dwupunktwym łączem fizycznym, symetryczne, w którym każda ze stacji uniwersalnych mże stać się stacją nadrzędną lub pdrzędną, ISDN - technlgia sieci telekmunikacyjnych mająca na celu wykrzystanie infrastruktury PSTN (sieć telefniczna) d bezpśrednieg udstępnienia usług cyfrwych użytkwnikm kńcwym (bez pśrednictwa urządzeń analgwych). Płączenia ISDN zalicza się d grupy płączeń kmutwanych. Transmisja dbywa się przy wykrzystaniu kanałów lgicznych B (służących d transmisji danych klienta, przepustwść 64kb/s) raz D (d przesyłania infrmacji kntrlnych dla BRA 16 kb/s, dla PRA 64 kb/s). Istnieją dwa pdstawwe tryby dstępu: BRA (Basic Rate Acces) dstęp pdstawwy strukturze 2B + D PRA (Primary Rate Acces) dstęp piertn-grupwy strukturze 30B + D PPP (Pint t Pint Prtcl) - prtkół warstwy łącza używany przy bezpśrednich płączeniach pmiędzy dwma węzłami sieci. PPP mże być również sknfigurwany na interfejsie szeregwym asynchrnicznym i synchrnicznym. Służy również d prsteg zestawiania tuneli. Z prtkłem tym wiąże się uwierzytelnianie: PAP (Passwrd Authenticatin Prtcl) - spsób uwierzytelniania zapewniający węzłm prsty spsób zgłaszania swjej tżsamści za pmcą dwukierunkweg uzgadniania, hasła wysyłane są w pstaci zwykłeg tekstu. CHAP (Challenge Handshake Authenticatin Prtcl) - zapewnia węzłm zgłaszanie swjej tżsamści za pmcą trójfazweg uzgadniania, zapewnia chrnę przed atakami wykrzystującymi pdsłuch transmisji, wykrzystuje MD5. PPP zazwyczaj występuje w dwóch dmianach w zależnści d zastswanej enkapsulacji: PPPE (Pint-t-Pint Prtcl ver Ethernet) stsuje enkapsulację ramek PPP w ramki Ethernetu. PPPA (Pint t Pint Prtcl ver ATM) prtkół sieciwy służący d enkapsulacji ramek PPP w warstwę adaptacyjną ATM PPP twrzy dwie pdwarstwy w warstwie łącza danych w mdelu OSI: Link Cntrl Prtcl i Netwrk Cntrl Prtcl. D pierwszej pdwarstwy mżna zaliczyć np. autryzację, a druga dpwiada za kmunikację z warstwą sieciwą. SMDS (Switched Multimegabit Data Service) - publiczny szybki rdzaj usług pakietwych., ma na celu łączenie sieci LAN w sieci rzległe. Jest usługą bezpłączeniwą. Każdy pakiet zawiera całą infrmację adreswą, ptrzebną d zidentyfikwania nadawcy i adresatów. SMDS umżliwia taką plitykę, aby dstęp d sieci był zarezerwwany dla jedneg użytkwnika. Adresy mgą być selekcjnwane, a kmunikacja graniczna d wybranych użytkwników. Wewnątrz SMDS zdefiniwan cztery kluczwe rdzaje usług: grupwy serwis bezpłączeniwy glbalne adreswanie twrzenie wirtualnych sieci prywatnych mechanizm zabezpieczający użytkwników przed płaceniem za niewykrzystane zasby sieci. X.25 - jeden z najstarszych standardów sieci rzległych, wykrzystuje kmutację pakietów. Standard X.25 pisuje współpracę pmiędzy DTE (terminalem) i DCE (urządzeniem w węźle sieci). Sts X.25 składa się z prtkłów działających w warstwie sieci, łącza danych raz fizycznej i sieciwej: Warstwa fizyczna: X.21,warstwa zapewnia fizyczne płączenie między DTE i DCE, Warstwa łącza danych: LAPB, który zapewnia bezbłędną transmisję w dpwiedniej klejnści Warstwa sieciwa: PLP, wybór trasy, przeciwdziała przeciążenim sieci. Między dwma DTE mgą pwstać dwa rdzaje wirtualneg płączenia PVC(stałe) i SVC(tymczaswe, na żądanie).

18 2. Zasady działania i prjektwania sieci kmputerwych ZASADA DZIAŁANIA Sieć kmputerwa, jak sama nazwa wskazuje jest płączeniem c najmniej dwóch kmputerów. Kmputery mżna łączyć na wiele różnych spsbów, przy czym na dzień dzisiejszy dminuje kilka kreślnych technlgii. W lkalnych sieciach kmputerwych LAN są t Ethernet raz Wi-Fi. Pszczególne kmputery, zwane hstami są ze sbą płączne według tplgii sieci - czyli lgicznej struktury płączeń między nimi. Wykrzystuje się tu tplgię hierarchiczną z wykrzystaniem łącz Punkt-Punkt. Dzięki wykrzystaniu dpwiednich prtkłów kmunikacyjnych, pmiędzy kmputerami mżna przesyłać infrmacje. P dpwiednim przygtwaniu danych d wysłania pprzez system peracyjny, dane te są enkapsulwane d pstaci ramki, a następnie przetwarzane na sygnały elektryczne, radiwe bądź świetlne przy pmcy interfejsów sieciwych, które umieszczają sygnał bezpśredni w medium transmisyjnym. Interfejs sieciwy sąsiadująceg urządzenia dbirczeg w zależnści d rli sameg urządzenia, dbiera taki sygnał, przetwarza g na ramkę i przekazuje d dbircy, bądź d klejneg urządzenia sieciweg. Prjektwana sieć pwinna spełniać kilka pdstawwych załżeń Funkcjnalnść sieć musi działać prawidłw, użytkwnicy mają mieć mżliwść sprawneg krzystania z sieci Skalwalnść sieć musi mieć mżliwść w miarę łatwej rzbudwy Odpwiednść prjekt sieci pwinien maksymalnie dpwiadać becnym i przyszłym ptrzebm użytkwników sieci LAN, graniczenim danej firmy, stswanemu prgramwaniu, zasbm finanswym firmy, wymaganemu pzimwi bezpieczeństwa Adaptacyjnść sieć musi być prjektwana z uwzględnieniem nwych Mżliwść zarządzania sieć pwinna być zaprjektwana tak, aby ułatwiać zarządzanie i nadzór sieci Dkładnść prjekt sieci musi być bardz dkładnie udkumentwany, nie mże być różnic między dkumentacją, a wyknaną siecią Prjektwanie sieci kmputerwej pwinn być pdzielne na kilka etapów: Etap przygtwań wstępnych Zdefiniwanie prblemu zebranie infrmacji prjekcie, jeg celu i zakresie Inwentaryzacja zebranie infrmacji dtyczących: plany budynków wraz z instalacjami, urządzeń, kablwania, aplikacji, adresów IP, i innych zasbów, które dtyczą sieci kmputerwej, dkumentacji aktualnej sieci teleinfrmatycznej, zbadanie zasbów ludzkich dtyczących teleinfrmatyki Analiza ptrzeb użytkwnika wymagania użytkwników, szacwanie liczby punktów abnenckich i ruchu sieciweg, zestawienie usług sieciwych i aplikacji używanych w przyszłej sieci, plany rzbudwy w przyszłści Rzpznanie graniczeń - zakłócenia, nrmy, ustalenia wewnętrzne, estetyka, liczba użytkwników Etap dbru i prjektwania Określenie wymaganeg stpnia chrny systemu i spsbu zarządzania systemem zgdne z plityką bezpieczeństwa instytucji/przedsiębirstwa Wybór technlgii, medium transmisyjneg i urządzeń Opracwanie prjektu lgiczneg sieci spsób płączenia urządzeń aktywnych Opracwanie prjektu kablwania zwymiarwanie kablwania, rzmieszczenie gniazdek i punktów krswniczych, prwadzenie kabla, rzmieszczenie urządzeń w szafach krswniczych, tabele krswania Opracwanie pdłączenia d Internetu szacwanie ruchu, mżliwści pdłączenia, ddatkwe usługi, cena Opracwanie schematu adresacji IP VLANy, prywatne/publiczne IP, dynamiczne/statyczne przydzielanie Analiza bezpieczeństwa i niezawdnści sieci analiza mżliwych ataków i zagrżeń i spsób zabezpieczenia przed nimi Etap implementacji Zaplanwanie prcesu implementacji Instalacja sprzętu Przetestwanie systemu i prgramwania

19 Opracwanie dkumentacji Przeprwadzenie szklenia pracwników Etap wdrżenia Przejście d nweg systemu - etapami Czynnści rutynwe analiza pracy sieci, ewentualne usuwanie awarii, ntwanie zmian Ocena wydajnści systemu Wprwadzenie zmian w systemie na pdstawie bserwacji i pinii użytkwników

20 3. Zasada działania sieci VLAN VLAN (ang. Virtual Lcal Area Netwrk) t zbiór urządzeń sieciwych, które niezależnie d swjej fizycznej lkalizacji należą d tej samej dmeny rzgłszeniwej (wszystkie urządzenia d których dciera ramka rzgłszeniwa). Sieci VLAN knfiguruje się w urządzeniach sieciwych warstwy 2 mdelu ISO/OSI. Jedna sieć VLAN mże swym zasięgiem bejmwać wiele przełączników. Żadne ramki, nawet rzgłaszane, nie są przenszne pmiędzy różnymi sieciami VLAN w urządzeniu, c znacza całkwitą separację sieci fizycznych. Urządzenia przełączające muszą bsługiwać technlgię VLAN, natmiast interfejsy sieciwe hstów nie muszą. Dzięki wykrzystaniu sieci VLAN mżna pdzielić pjedynczą dmenę rzgłszeniwą definiwaną przez adres IP sieci i maskę pdsieci na więcej dmen. Rdzaje sieci: statyczne - skład sieci stanwi statyczny zbiór wybranych wcześniej prtów. Przynależnść daneg prtu d sieci VLAN nie mże ulec zmianie, dpóki administratr nie zmieni knfiguracji, dynamiczne - przełącznik, dpytując specjalny serwer, autmatycznie ustala, d jakiej sieci VLAN przypisać dany prt, na przykład na pdstawie nazwy użytkwnika, który rejestruje się w sieci kmputerwej. Cała pdsieć VLAN musi należeć d tej samej pdsieci IP. Aby pmiędzy przełącznikami jednym łączem przesyłać ramki z różnych sieci VLAN, należy na tym łączu zastswać multipleksację sieci VLAN (ang. VLAN trunking). Technika ta plega na ddawaniu d ramki Ethernet infrmacji sieci VLAN nadawcy. Tak zmdyfikwana ramka przesyłana jest łączami multiplekswanymi (ang. VLAN trunk) tak dług, aż dtrze d dcelweg przełącznika. Ten zaś przed przekazaniem ramki na właściwy prt usuwa z niej nadmiarwą infrmację, wprwadzną przed pierwszy przełącznik. Istnieje kilka prtkłów multipleksacji, lecz jeden z nich, zgdny z pwyższym pisem, bjęt standardem IEEE 802.1Q. Pdejście t nazywane jest etykietwaniem ramek (ang. frame tagging). D kmunikacji między VLANami używa się urządzeń warstw wyższych (np. rutery warstwy 3). Metdy twrzenia sieci VLAN: Oparte na prtach przypisanie prtu przełącznika d sieci VLAN (tylk dla jedneg przełącznika) Oparte na standardach ddanie za plem adresu źródłweg ramki Ethernet pla VID Oparte na adresach MAC Oparte na prtkłach warstwy 3 Sieci wirtualne parte na adresach IP Sieci wirtualne parte na adresie pdsieci Sieci wirtualne parte na adresach IP multicast