Кабловски мрежи и DSL технологии

Вовед во компјутерски мрежи

• Интернет е основата на компјутерските мрежи
• Пакетите се движат низ мрежата
• Протоколите, слоевите и услугите се суштински елементи
• Интернет е подложен на напади
• Интернет има кратка историја

Што е Интернет?

• Интернет е светска мрежа од поврзани компјутерски уреди.
• Во јадрото и во работните делови, функционира со помош на пакети.
• Протоколи, слоеви и услуги управуваат со комуникација.
• Безбедноста на мрежата е клучни проблем.

Што е Интернет? "Од што се состои"

• Билиони устройства се поврзани.
• Hosts (домаќини) се крајни системи на кои работе мрежните апликации.
• Врски за комуникација употребуваат оптички, радио и сателитски технологии.
• Пропускната способност е важна за брзината на пренос.
• Пакетите се поделени за да се пренесат преку мрежата.
• Рутери и преклопници се дел од мрежната структура.

Содржина

• Што е Интернет?
• Мрежниот раб: крајните системи, врските/линковите
• Мрежно јадро: пакети, кола, структура на мрежата
• Доцнење, загуба, пропусна моќ во мрежите
• Слоеви: протоколи, модели на услуги
• Мрежи под напади: безбедност
• Историја на Интернет

"Забавни" уреди поврзани на Интернет

• Разни постојани уреди со поврзување преку Интернет.
• Како што се IP рамки за слики, Slingbox (оддалечена ТВ контрола) и уреди за празен простор.

Што е Интернет: "Од што се состои"

• Интернет е мрежа од мрежи, меѓуповрзани ISP (Интернет сервис провајдери).
• Протоколи (на пр., TCP/IP, HTTP, Skype, 802.11) ги контролираат пораките.
• Интернет стандардите (RFC, IETF) управуваат со развојот.

Што е протокол?

• Машините комуницираат согласно протоколи.
• Протоколите дефинираат формат, редослед на примање и праќање пораки, и акција кога се прима порака.
• Социјалните протоколи се подобни во однос на мрежните протоколи.

Мрежен раб / network edge

• Домаќини (клиенти и сервери).
• Серверите често се во податочни центри.
• Пристапни мрежи; физички медиуми (жичани, безжични).
• Комуникациски врски.

Пристапна мрежа: кабловска

• Канали за поделба на фреквенција.
• HFC (хибридна оптичка и коаксијален кабел) технологија.

Пристапна мрежа: digital subscriber line (DSL)

• Искористување на постоечки телефонски линиски.
• Податоци и глас се пренесуваат преку DSL линија.
• Различни брзини на нагоре/надолу пренос.

Пристапна мрежа: домашна мрежа

• Безжични уреди се поврзани до рутер.
• Безжични пристапни точки (54 - 1000 Mbps) ја комбинираа.
• Кабловски или DSL модеми, рутери, firewall и NAT се комбинирани.

Безжични пристапни мрежи

• Споделена безжична мрежа поврзува краен систем со упатувач и базна станица/пристапна точка.

Компаниска пристапна мрежа (Ethernet)

• Користи Ethernet и WiFi за брзини од 100 Mbps, 1 Gbps и 10 Gbps
• Институционални линкови до ISP
• Институционални рутери и сервери

Пристапни мрежи: мрежа на податочни центри

• Линкови со голема пропускна способност поврзуваат многу сервери меѓусебно и со остатокот од Интернет.

Домаќин/Host: испраќа податочни пакети

• Функција на испраќање: зема порака од апликацијата и ја дели во пакети.
• Испраќа пакти до пристапната мрежа и преносната брзина зависни од линк.

Физички медиум

• Бит (бинарна единица) се пропагира преку физички врски.
• Физички медиум: физички линк помеѓу предавач и примач.
• Коаксијален кабел, оптички кабел и радио.
• Насочен од медиум: сигнал се шири низ еден медиум (физички медиум).
• Ненасочен медиум: сигнал се шири во сите насоки, како во радио.

Физички медиум: коаксијален, оптика

• Два концентрични проводника, двонасочно, широкопојасни.
• Повеќе канали на еден кабел (100ци Mbps по канал).
• HFC (хибриден оптички коаксијален).
• Стаклена влакна, светлосни импулси, големи брзини (Gbps)
• Мало стапка на грешки.
• Не е сетиво на електромагнетни ѕврчки.

Физички медиум: радио

• Пренос на сигнал без физички проводници.
• Half-duplex и broadcast
• Влијание од околината во која се шири радио брановите (рефлекција, препреки, интерференција).
• Bluetooth, земјени микробранови, LAN (WiFi) и сателитски комуникации.

Packet-switching: запомни-и-прати

• Потребни секунди за да се пренесат L-битни пакети со брзина R bps
• Запомни-и-прати/store and forward – целиот пакет мора да стигне пред да се прати на следниот линк.
• Примери со еден скок (hop): L=10Kb R=100Mbps доцнење од 0.1ms

Рајци на чекање и загуба

• Ако чекањата се подолго од брзината на пренос, пакетите се распоредуваат во редици на чекање.
• Пакетите може да се загубат ако меморијата не е доволно голема.

Алтернативно јадро: circuit switching

• Ресурсите се алоцирани за комуникациски сегменти (кола).
• Доделени ресурси за еден повик.
• Нема споделување.
• Се користи во стари телефонски мрежи.

Circuit switching: FDM наспроти TDM

• FDM (Поделба на фреквенциата).
• TDM (Поделба на времето).

Packet switching наспроти circuit switching

• Употреба на пакети: корисници може да ја користат мрежата истовремено.
• Circuit-switching: 10 корисници, 100 Mbps кога се активни
• packet-switching: со 35 корисници, веројатност > 10 да се активни едновремено е помала од 0.0004.

Packet switching секогаш ли победува?

• Super е за податоци кои се во роеви.
• Споделување на ресурси.
• Поедноставно.
• Можно е да има големо доцнење и загуба на пакети.

Структура на Интернет: мрежа од мрежи

• Крајни системи се поврзани со пристапни ISP-и.
• ISP-ите треба да се поврзат меѓусебно
• Крајна мрежа од мрежи е комплексна.

Мрежа од мрежи: како се поврзуваат милиони ISP-и?

• Директна врска помеѓу сите ISP-и е неефикасна
• ISP-ите се поврзуваат преку Internet echange point (IXP)

Мрежна безбедност

• Како се напаѓаат компјутерските мрежи?
• Како да се браните од напади на интернет?
• Како да се дизајнираат архитектури кои се имуни на напади?
• Интернет е дизајниран да биде слаб во смисла на безбедност.
• Проблемот со безбедноста се разгледува во сите слоеви.

Лошите: ставаат malware во домаќини преку Internet

• Вируси и црви.
• Malware може да се шири преку писма, прикачености на писма, посетени страници.
• Spyware malware може да собира информации од тастатура, посетени страници итн.

Лошите: напаѓаат сервери и мрежа

• Denial-of-Service (DoS)
• Напаѓачите прават ресурси недостипни (сервери, пропускна моќ)

Лошите може да фаќаат пакети

• Sniffing на пакети.
• Мрежен интерфејс кој ги чита сите пакети.

Лошите може да користат лажни адреси

• IP лажирање/spoofing
• Доколку адресата е лажна, тешко е да се открие вистинскиот напад.

Одбрана

• Автентикација: Доказ дека сте вистинскиот корисник
• Доверливост: криптиран пренос
• Интегритет: Детектирање промени
• Ограничување на пристапот: VPN со лозинка
• Заштитен ѕид: специјана кутија за безбедност

Содржина:

• Што е Интернет?
• Мрежен раб
• Мрежно јадро: Операции со пакети
• Доцнење, загуба, пропусна моќ
• Протоколи/модели (слоеви)
• Мрежни напади и безбедност
• Историја на Интернет.

Историја на Интернет (1961-1980)

• Ран принципи на Packet Switch
• ARPANET јавно демо
• NCP
• Први програми за е-пошта, 15 јазли
• Поврзување на мрежи, нови мрежи.

Историја на Интернет (1980-1990)

• Појава на нови протоколи и TCP/IP.
• Појава на многу мрежи
• Дефинирање на протоколи

Историја на Интернет (1990-2000)

• Комерцијализација.
• Web, нови апликации
• Р2Р споделување датотеки
• Брзини од Gigabit.

Историја на Интернет (2005-днес)

• Широкопојасен пристап, безжичен пристап.
• Корисници зборуваат за свои мрежи
• Уреди закачени на Интернет
• Услуги во облак.

Вовед: сумарно

• Преглед на Интернет
• Протоколи
• Packet-switching / circuit-switching
• Структура на Интернет
• Перформанси (загуба, доцнење, пропускна моќ)
• Слоеви, модели на услуги, безбедност
• Историја на Интернет.

Доцнење во редица за чекање

• Proпускна способност (R), должина на пакет (L) и средна брзина на доаѓање на пакети.
• La/R ~ 0 - мало средно доцнење
• La/R - 1 - големо средно доцнење
• La/R > 1 – бесконечно средно доцнење.

"Реални" доцнења и патеки (traceroute)

• Мерење на доцнења.
• Точки на патеката до одредиштето.
• Испраќање на 3 пакети до поединечни точки.
• Мерење на интервал меѓу испраќање и одговор.

Загуба на пакети

• Редицата (баферот) има ограничен капацитет
• Ако пакет дојде кај полна редица ќе се загуби.
• Загубениот пакет може повторно да се испрати.

Пропускна моќ

• throughput: Брзина (битови/времеска единица) со која се пренесуваат битови.
• Инстантна : Брзина во кој момент
• Средна : Брзина во подолг временски период.
• Задушувачки линк- bottleneck
• 10 врски, споделување, glaven задушувачки линк