Let`s get physical: de link

Overzicht
Les 1: Netwerken in vogelvlucht
Les 2: De taal van het Internet: TCP/IP
Les 3: Let’s get physical: de link- en fysieke laag
Les 4: The big picture: hoe past het allemaal in elkaar?
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
2
Het eenvoudigste netwerk
Hoe stuur je gegevens over een kabel?
Kan iedereen zomaar beginnen te verzenden?
Hoe weet je dat de gegevens voor jou bedoeld zijn?
Hoe pakken we storing aan?
B
A
Point-to-point verbinding
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
3
De plaats in de protocol stack
Applicatie
Transport
Netwerk/Internet
(Data)link
Fysiek
30/11/2012
Hoe wisselen we informatie uit tussen
direct verbonden apparaten?
Hoe zetten we die informatie op het
medium?
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
4
Ethernet
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
5
Ethernet: het MAC-adres
Hoe weet je dat de gegevens voor jou bedoeld zijn?
Link
B
A
MAC-adres
...
Fysiek
Bron-IP
Best-IP
Seq: 1 S: 1060 D:67
C
Frame
Medium Access Control-adres (48 bit, in hardware gebakken)
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
6
switch vs. router
30/11/2012
Applicatie
Applicatie
Transport
Transport
Netwerk
Netwerk
Netwerk
Link
Link
Link
Fysiek
Fysiek
Fysiek
Host A
Router
Host B
Applicatie
Applicatie
Transport
Transport
Netwerk
Netwerk
Link
Link
Link
Fysiek
Fysiek
Fysiek
Host A
Switch
Host B
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
7
Ethernet: ARP
Hoe weet iedereen elkaars MAC-adres?
192.168.1.5
192.168.1.7
B (00-FF-EF-50-CA-E5)
A
Wie heeft 192.168.1.7?
00-FF-EF-50-CA-E5 heeft 192.168.1.7!
C
192.168.1.10
IP
MAC
192.168.1.7
00-FF-EF-50-CA-E5
192.168.1.5
20-6A-8A-1E-6A-75
Address Resolution Protocol
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
8
Hexadecimale getallen
Is 00-FF-EF-50-CA-E5 een 48 bit getal?!
Schrijf de volgende getallen in decimaal en binair formaat:
30/11/2012
FF
255
1111 1111
DD
221
11011101
A3
163
1010 0011
21
33
0010 0001
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
9
CSMA/CD
Hoe voorkomen we botsingen?
B
A
C
Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
10
Collision Detection
B
30/11/2012
C
Willekeurige
wachttijd
Willekeurige
wachttijd
A
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
11
Tegelijk verzenden en ontvangen?
Half-Duplex: niet tegelijk ontvangen en verzenden
Full-Duplex: wel tegelijk ontvangen en verzenden
Space Division Duplex:
Time Division Duplex:
TX
RX
TX
RX
TX
RX
TX
RX
Frequency Division Duplex: zie straks
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
12
Hoe stuur je gegevens over een kabel?
Link
0V
Fysiek
5V
Beperkt aantal symbolen  Digitaal
2 symbolen  binair!
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
13
tekst over een kabel: morse
Encodering
Hoe schrijf je HALLO?
Is deze code binair?
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
14
Een modernere encodering: ASCII
Hoe schrijf je ABRA CADABRA?
1 byte per letter, schrijf binair!
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
15
Een afbeelding
<byte> <byte> <byte>
128
72
28
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
16
Geluid over een kabel
Alle mogelijke waarden: analoog!
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
17
Analoog naar digitaal
Voltage
7
Kwantisatieniveaus
6
5
4
3
2
1
0
Tijd
Sampling time
Sampling rate = 1 / sampling time
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
18
Samengevat: hoe sturen we informatie over een kabel?
Encodering
F
b01000110
Voltage
0
1
0
0
0
1
1
0
5V
Tijd
bittijd: zelfde bij ontvanger!!!
bitrate = 1 / bittijd
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
19
Mogelijke media
Kabel
Draadloos
Twisted pair
Coax
Fiber
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
20
Draadloze communicatie
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
21
Modulatie
Frequency Division Multiple Access:
Studio Brussel:
94,5 MHz
Q-Music:
88,6 MHz
802.11g WiFi:
2,8 GHz
Frequency Division Duplex:
één frequentie voor elke richting!
Modem = Modulator / Demodulator
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
22
EMI
Elektromagnetische Interferentie = storing
Analoog
Digitaal
1001100101
1001000101
Oorzaken?
Slechte kabels, slordige draadloze apparatuur, atmosferische
effecten, de Big Bang, ...
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
23
Mogelijke oplossingen
Foutdetectie
klassieke ASCII:
7 bits + 1 pariteitsbit
K: 1001100 1
L: 1001101 0
Welke woorden zijn correct ontvangen als de laatste bit een pariteitsbit is?
11101011
00011000
11000111
1110001010010101100
MAC-adres
Foutcorrectie
30/11/2012
32-bit
foutdetectie
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
Bron-IP
Best-IP
Seq: 1 S: 1060 D:67
24
De kabel van de toekomst!
Wavelength Division Multiple Access
Coax / Twisted Pair:
Optical Fiber:
max 1 Gbit/s
max 70 Tbit/s
!! GEEN LAST VAN EMI !!
30/11/2012
Datacommunicatie en Netwerken
de link- en fysieke laag
25