תקשורת נתונים
מחבר:
צוות חינוך טכנולוגי מטח
שנת ההוצאה:
תשס"ה - 2005
מילות מפתח:
תקשורת אלקטרונית; תקשורת מחשבים; קומוניקציה; תקשורת; אלקטרוני; טלקומוניקציה; תקשורת מרחוק; קומוניקציה; תקשורת; מחשבים בתקשורת; רשתות תקשורת מחשבים; תיקשוב; תקשוב; תקשורת נתונים; תקשורת ספרתית
אל הספר
נושא/נושאים:
,
הנדסת אלקטרוניקה ומחשבים
תוכן הספר:
תקשורת נתונים
תוכן העניינים
פרק 1 מבוא לתקשורת
1.1 מושגים בתקשורת
1.1.1 מהי תקשורת?
איור 1.1 רכיבים של מערכת תקשורת א. תיאור סכמתי ן ב. מערכת תקשורת בדיבור; ג. מערכת תקשורת אלקטרונית
אייר 1.2 מערכת תקשורת מחשבים, הכוללת מכשירי מודם וקווי טלפון
1.1.2 מהי רשת תקשורת
1.1.3 מטרות התקשורת
1.1.4 דוגמאות לשימושים ברשת תקשורת
איור 1.3 רשת מקומית המקשרת בין מחשבים בארגון
1.1.5 היסטוריה קצרה של תקשורת מחשבים
1.1.6 סיכום המונחים שנלמדו בסעיף 1.1
1.2 מיתוג מנות
1.2.1 רשתות הפצה ורשתות מיתוג
איור 1.4 רשת הפצה
איור 1.5 חיבור מלא של מחשבים באמצעות ערוצי נל''ן
איור 1.6 חיבור מחשבי-קצה ורשתות מקומיות באמצעות צומתי מיתוג
1.2.2 שיטות מיתוג
איור 1.7 מיתוג מעגלים ברשת הטלפונים
איור 1.8 מסלול ברשת מסילות ברזל ברזל
1.2.3 מיתוג מנות
אייר 1.9 מיתוג מנות המאפשר שיתוף בערוצים על-ידי חלוקת זמן
איור 1.10 תיאור של מיתוג מנות
טבלה 1.2 השוואה בין מיתוג מנות למיתוג מעגלים
1.2.4 השהיה במיתוג מנות
1.2.5 טופולוגיה של רשתות
א>יר 1ג1. טופולוגיות נפוצות ברשתות ההפצה: א. פס; ב. טבעת
איור 1.12 טופולוגיות של רשתות מיתוג א. כוכב; ב. טבעת; ג. עץ; ד. מבנה לא מוגדר
1.2.6 סיכום המונחים שנלמדו בסעיף 1.2
1.3 שירותי תקשורת ומודל שרת־לקוח
1.3.1 איכות השירות
1.3.2 מודל שרת-לקוח
1.3.3 סיכום המונחים שנלמדו בסעיף 1.3
1.4 שכבות וארכיטקטורה של מערכות תקשורת
1.4.1 חלוקה לשכבות
איור 1.13 מערכת תקשורת להעברת הודעות בכוח רב-לאומי
איור 1.14 חלוקת המערכת לשלוש שכבות
1.4.2 ארכיטקטורה של רשת מחשבים
איור 1.15 הארכיטקטורה של מערכת התקשורת בין המפקדים
איור 1.16 מודל של ארכיטקטורת תקשורת ובה חמש שכבות
איור 1.17 כותרות ויחידות נתונים בארכיטקטורה של חמש שכבות
איור 1.18 חלוקה של הודעה לשלושה חלקים, ויצירת מסגרות
איור 1.19 ארכיטקטורה של שכבות עם צומת מיתוג ברשת
? ? r o Q 1 ־2 <? D > s >-J > s ; r r ־ n I rt Q .r_ j ־־. O I > S > s
1.4.3 סיכום המונחים שנלמדו בסעיף 1.4
1.5 מבנה האינטרנט
1.5.1 תשתית האינטרנט
איור 1.21 מבנה האינטרנט' א. מבט מבחוץ ו ב. מבנה פנימי
איור 1.22 סוגי חיבורים לאינטרנט
איור ISPs 1.23 והטופולוגיה של שדרת האינטרנט
1.5.2 התוכנה של האינטרנט
איור 1.24 א. דוגמה לקטע מהאינטרנט ,• ב. הרחבה של הדוגמה
1.5.3 הארכיטקטורה של האינטרנט
1.5.4 סיכום המונחים שנלמדו בסעיף 1.5
פרק 2 שכבת היישום
2.1 עקרונות של שכבת היישום
2.1.1 יישומי רשת ופרוטוקולים
אייר 2.1 תהליכי יישום משתמשים בשקעים (sockets)
2.1.2 כתובות באינטרנט
2.1.3 סוגי שירותים
2.2 ה-Web ו-HTTP
2.2.1 שפת HTML
איור 2.2 דף Web פשוט
איור 2.3 מסמך HTML הכולל תגי מעבר שורה ותגי פסקה
אייר -jDcnn 1 A שבאיור 2.3 כפי שמוצג על-ידי דפדפן
איור 2.5 מסמך HTML שכולל פסקאות עם סוגי יישור שונים
איור 2.6 מסמך HTML שבאיור 2.5 כפי שהוא מוצג על-ידי דפדפן
איור 2.7 קובץ HTML הכולל קישורים
איור 2.8 הצגת הקובץ שבאיור 2.7
2.2.2 תהליך הורדת דף Web משרת
איור 2.9 התקשרות של דפדפן לשרת Web
2.2.3 פרוטוקול HTTP
אייר 2.10 מבנה הודעת בקשה של HTTP
איור 2.11 מבנה הודעת תגובה של HTTP
איור 2.12 מבנה דפדפן
2.3 דואר אלקטרוני
2.3.1 העקרונות של הדואל
2.3.2 העברת דואל ופרוטוקול SMTP
איור 2.13 העברת דואל באמצעות - SMTP תיאור כללי
איור 2.14 שרת דואר מקבל הודעות ושולח אותן ליעדן
איור 2.15 דו-שיח של לחיצת יד בין שרת ללקוח SMTP
2.3.3 קבלת דואל
איור 2.16 המרכיבים של מערכת הדואל, כולל פרוטוקול משיכת הדואל
2.3.4 סיכום
סיכום המונחים שנלמדו בפרק 2
פרק 3 שכבת התובלה
3.1 עקרונות של שכבת התובלה
טבלה 3.1 ההקבלות בין חליפת המכתבים לרשת תקשורת
3.1.1 ריבוב ופילוג של הודעות
איור 3.1 שירותי ריבוב ופילוג של שכבת התובלה
איור 3.2 שכבת התובלה מספקת ערוץ תקשורת לוגי בין שני תהליכי יישום
איור 3.3 השדות של מספר המפתח של המקור ושל היעד במקטע של שכבת התובלה
3.1.2 סיכום
3.2 פרוטוקול UDP
איור 3.4 מבנה המקטע של UDP
3.2.1 בדיקת שגיאות ב-UDP
3.2.2 סיכום
3.3 העברה אמינה של נתונים
איור 3.5 א. השירות המסופק ו ב. מימוש השירות בשכבת התובלה י ג. מימוש השירות בשכבת הערוץ
איור 3.6 העברת מנות בערוץ לא אמין: אובדן מנה ושיבוש מנה
3.3.1 פרוטוקול עצור-והמתן
אייר 3.7 רצף שידורי מנות לפי המדיניות של "עצור-והמתן"
איור 3.8 שידור בפרוטוקול עצור-והמתן
אייר 3.9 שידור בפרוטוקול של שידור חוזר, עם אישורי Nako Ack
איור 3.10 העברה כפולה של מנה לשכבה שמעל
אייר 3.11 המתנה קצרה מדי לאישור יוצרת בעיה בפרוטוקול
איוו 3.12 דוגמה למספור אישורים
איור 3.13 מספור האישורים פותר את הבעיה של איור .3.11
3.3.2 היעילות של פרוטוקול עצור-והמתן (רשות)
איור 3.14 שיטת הסרט הנע לשידור מנות
3.3.3 פרוטוקולי שידור ברצף
איור 3.15 שידור מנות ברצף
איור 3.16 שידור חוזר של מנה 1 בשיטת החזרה הסלקטיבית
איור 3.17 שיבוש של אישור בפרוטוקול חזרה סלקטיבית
איור 3.18 שידור מנות בפרוטוקול חזרה-אחורנית, שיבוש במנה ג
אייר 3.19 חלון הזזה ברוחב 3
3.3.4 סיכום
3.4 פרוטוקול TCP
אייר 3.20 מקומו של rpronnn TCP הפרוטוקולים של האינטרנט
איור 3.21 חוצצי השליחה והקבלה של קשר TCP
3.4.1 כיצד TCP מבטיח אמינות?
איור 3.22 TCP מחלק הודעה בגודל 3,500 בתים לשלושה מקטעים ו מוצג השדה "מספר סידורי" ושדה המידע של כל מקטע
אייר 3.23 שליחת תו בפרוטוקול Telnet
3.4.2 דוגמאות לשידור מקטעים ב-TCP
איור 3.24 שידור מקטע ; TCPo שידור חוזר בגלל אובדן אישור
איור 3.25 המקטע שמתחיל 105-ב לא משודר בשידור חוזר שני משום שאושרו כל הבתים עד לבית מס' 135
איור 3.26 שיטת האישורים המצטברים מונעת שידור חוזר של המקטע הראשון
3.4.3 הכללים של המקבל של TCP
3.4.4 קביעת זמן ההמתנה לפני שידור חוזר ב-TCP
איור 3.27 פסיקות זמן ושידורים חוזרים בשני קשרים בעלי RTT שונה א. זמן המתנה ארוך: ב. זמן המתנה קצר
אייר לשאלה 3.15
איור לשאלה 3.17
3.4.5 בקרת זרימה ב-TCP
אייר 3.28 חלון הקבלה בתוך חוצץ הקבלה
איור 3.29 מקטעים ששולח מחשב א ונתוני חלון קבלה שמעביר מחשב ב
3.4.6 הקמת קשר ב-TCP
איור 3.30 לחיצת יד משולשת לסגירת קשר TCP
3.4.7 בקרת עומס ב-TCP
3.4.8 מבנה המקטע של TCP
איור 3.31 מבנה המקטע של TCP
פרק 4 שכבת הרשת
4.1 מבוא
איור 4.1 שכבת הרשת במודל שכבות
איור 4.2 תיאור רשת תקשורת פשוטה: א. תיאור סכמטי ב. מסלול זרימת הנתונים
4.1.1 מימוש של מיתוג מנות: מעגלים מדומים ומברקים
איור 4.3 (המשך האיור בעמוד הבא) א. העברת שיירה באמצעות אנשי הכוונה (מעגלים מדומים)
איור 4.3 (המשך האיור מהעמוד הקודם) ב. כל משאית נוסעת בנתיב משלה (מבדקים)
איור 4.4 אנלוגיה בין משלוח מכתב בדואר לשיטת המברקים א. הכנסת מקטע למנה של רשת מברקים ב. הכנסה של מכתב למעטפה
איור 4.5 שידור הודעה המורכבת משישה מברקים
4.1.2 השוואה בין שיטת המברקים לשיטת המעגלים המדומים
טבלה 4.1 השוואה של מעגלים מדומים עם מברקים
4.2 שכבת הרשת של האינטרנט
4.2.1 כתובות באינטרנט הווירטואלי
איור 4.6 חלוקה של כתובת 1P
איור 4.7 חמש המחלקות של כתובות IP
4.2.2 כתובות ללא מחלקות (classless addressing)
איור 4.8 מרחב הכתובות של הלקוח הראשון
4.2.3 כתובות IP מיוחדות
איור 4.9 דוגמה להקצאת כתובות 1P לנתבים
4.2.4 מברקי IP והעברתם ברשת
איור 4.11 דוגמה לטבלת ניתוב של נתב נ2 בקטע קטן של האינטרנט
איור 4.12 דוגמה להשמה של כתובות IP ולטבלת ניתוב של נתב נ2 ברשת שתוארה באיור 4.11
איור 4.13 מבנה הכותרת של מברקי IP
איור 4.14 כימוס של מברק 1P בתוך מנה
איור 4.15 כימוס של מברק י1ו בתוך מנה פיזית
איור 4.16 העברה של מברק דרך רשתות פיזיות
4.2.5 העתיד של IPv6) IP)
4.3 ניתוב
4.3.1 מהו ניתוב?
איור 4.17 גרף משוקלל המייצג רשת תקשורת
4.3.2 מציאת המסלול הקצר ביותר בגרף
איור 4.18 גרף משוקלל המייצג רשת תקשורת
איור 4.19 גרף משוקלל המייצג רשת תקשורת
איור 4.20 גרף לבדיקת פעולתו של אלגוריתם חמדן
איור 4.21 גרף משוקלל להדגמת פעולתו של האלגוריתם של דייקסטרה
איור 4.22 ביצוע האלגוריתם של דייקסטרה למציאת המסלול הקצר ביותר מצומת A לצומת E
טבלה 4.5 שלבי הביצוע המוצגים באיור 4.22
איור 4.23 גרף המייצג רשת תקשורת
4.3.3 אלגוריתמי ניתוב דינמיים
איור 4.25 גרף המתאר רשת פשוטה
אייו 4.26 שינוי בעומס גורם לשינוי המשקלים
פרק 5 שכבת הערוץ ורשתות מקומיות
5.1 מבוא
איור 5.1 נתיב תקשורת מורכב מסדרה של ערוצים
5.2 גילוי ותיקון שגיאות
5.2.1 הטכניקה הבסיסית לגילוי שגיאות
איור 5.2 תהליך גילוי השגיאות
5.2.2 שיטת הזוגיות
5.2.3 זוגיות אופקית ואנכית (LRC-VRC) ובדיקת יתירות מחזורית (CRC)
5.2.4 שיטות תיקון שגיאות
א>ור 5.3 מרחק המינג של קוד 2
5.2.5 סיכום
5.3 רשתות מקומיות
איור 5.4 הטופולוגיות העיקריות המשמשות רשתות תקשורת מקומיות
5.3.1 בקרת הגישה לערוץ ומדדי יעילות
איור 5.5 המיקום של התת-שכבה לבקרת הגישה לערוץ במודל השכבות
איור 5.6 הסוגים העיקריים של פרוטוקולים לבקרת הגישה לערוץ
5.3.2 רשת אתרנט ופרוטוקול CSMA/CD
איור 5.7 טופולוגיה של רשת אתרנט - פס (bus)
איור 5.8 האות החשמלי מורכב מסכום של שני אותות ששידרו תחנות א ו-ב
אייר 5.9 שלושה מחשבים ברשת אלחוטית
5.3.3 סיכום
פרק 6 השכבה הפיזית
מבוא
6.1 אותות אנלוגיים ואותות ספרתיים
איור 6.1 אות אנלוגי משתנה באופן רציף
איור 6.2 אותות ספרתיים
איור 6.3 אותות מחזוריים
איור 6.4 גלי סינוס שונים
איור 6.5 שלושה גלי סינוס הנבדלים במופע שלהם.
איור 6.6 חיבור שני אותות סינוס
איור לשאלה 6.1
איור לשאלה 6.2א
6.1.1 הקשר בין רוחב הפס של תווך התקשורת לקצב השידור
איור 6.7 סכום של גלי סינוס מתקרב לאות ריבועי
איור 6.8 השפעת רוחב הפס של התווך על אות ספרתי
6.2 קידוד נתונים
איור 6.9 קידוד נתונים אנלוגיים וספרתיים באמצעות אותות אנלוגיים וספרתיים
איור 6.10 פעולתו של המודם
6.2.1 קידוד סיביות באמצעות אות ספרתי
איור 6.11 שיטה פשוטה לקידוד סיביות באמצעות אות ספרתי
איור 6.12 קידוד בשיטת לא חוזר לאפס (NRZ-L)
איור 6.13 אובדן מידע עקב היעדר סנכרון
איור 6.14 קידוד בשיטה דו-פאזית
איור לשאלה 6.8
איור לשאלה 6.9
איור 6.15 קידוד סיביות באמצעות ארבע רמות מתח
6.2.2 שליחת אותות למרחקים ארוכים
איור 6.16 שלוש שיטות המפתות הבסיסיות
איור 6.17 שידור דו-כיווני בשיטת FSK בקווי טלפון
6.3 המישק בין ציוד הקצה לציוד התקשורת
6.3.1 מבוא
6.3.2 ציוד קצה (DTE) וציוד תקשורת (DCE)
איור 6.18 המישק בין DCE-b DTE .• א. תרשים מלבנים כללי 1 ב. דוגמה טיפוסית
6.3.3 התקן RS-232
איור 6.19 מחבר ובו 25 הדקים, לפי RS-232
טבלה 6.2 תפקידי ההדקים RS-232-n
איור 6.20 חיבור שני מחשבים הנמצאים במרחק קצר זה מזה
איור 6.21 נוהל שיחה בין שני מחשבים המחוברים באמצעות קו טלפון פרטי
איור 6.22 חיבורים של כבל מוצלב
6.4 סיכום
תשובות לשאלות
מילון מונחים
עמודים:
1
2
3
4
5
6
7
8
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
61
62
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
242
243
244
245
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332