CSE 1520 EXAM NOTES - Topic F.docx

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Department
Electrical Engineering and Computer Science
Course
EECS 1520
Professor
John Hofbauer
Semester
Fall

Description
Topic F Chapter 15: Networks  Chapter goals: •Describe the core issues related to computer networks • List various types of networks and their characteristics • Explain various topologies of local­area networks • Explain why network technologies are best implemented as open systems •Compare and contrast various technologies for home Internet connections • Explain packet switching • Describe the basic roles of various network protocols • Explain the role of a firewall • Compare and contrast network hostnames and IP addresses • Explain the domain name system  Networking: • Computer network A collection of computing devices that are connected in various  ways in order to communicate and share resources o Usually, the connections between computers in a network are made using  physical wires or cables o However, some connections are wireless, using radio waves or infrared  signals o The generic term node or host refers to any device on a network • Data transfer rate : The speed with which data is moved from one place on a network  to another o Data transfer rate is a key issue in computer networks o Computer networks have opened up an entire frontier in the world of  computing called the client/server model • File server : A computer  that stores and  manages files for multiple  users on a network Figure 15.1 Client/Server interaction • Web server : A computer  dedicated to  responding to requests (from the browser client) for web pages  Types of Networks:  • Local­area network (LAN) A network that connects a relatively small number of  machines in a relatively close geographical area o Various configurations, called topologies, have been used to administer LANs  Ring topology A configuration that connects all nodes in a closed loop on  which messages travel in one direction  Star topology A configuration that centers around one node to which all  others are connected and through which all messages are sent  Bus topology All nodes are connected to a single communication line that  carries messages in both directions Figure 15.2 Various network topologies • A bus technology called Ethernet has become the industry standard for local­area  networks • Wide­area network (WAN) A network that connects two or more local­area networks  over a potentially large geographic distance o Often one particular node on a LAN is set up to serve as a gateway to handle all  communication going between that LAN and other networks o Communication between networks is called internetworking o The Internet, as we know it today, is essentially the ultimate wide­area network,  spanning the entire globe • Metropolitan­area network (MAN) The communication infrastructures that have been  developed in and around large cities Figure 15.1 Local­area networks connected across a distance to create a wide­area  network  Who Owns the Internet? o Well, nobody does. No single person or company owns the Internet or even  controls it entirely. As a wide­area network, it is made up of many smaller  networks. These smaller networks are often owned and managed by a person  or organization. The Internet, then, is really defined by how connections can  be made between these networks.  Internet Connections: • Internet backbone A set of high­speed networks that carry Internet traffic o These networks are provided by companies such as AT&T, GTE, and IBM •  Internet service provider (ISP) A company that provides other companies or  individuals with access to the Internet o There are various technologies available that you can use to connect a home  computer to the Internet  A phone modem converts computer data into an analog  audio signal for transfer over a telephone line, and then a modem at  the destination converts it back again into data  A digital subscriber line (DSL) uses regular copper phone  lines to transfer digital data to and from the phone company’s central  office  A cable modem uses the same line that your cable TV  signals come in on to transfer the data back and forth •  Broadband A connection in which transfer speeds are faster than 128 bits per second o DSL connections and cable modems are broadband connections o The speed for downloads (getting data from the Internet to your home  computer) may not be the same as uploads (sending data from your home  computer to the Internet)  Packet Switching: o To improve the efficiency of transferring information over a shared  communication line, messages are divided into fixed­sized, numbered packets o Network devices called routers are used to direct packets between networks Figure 15.4: Messages sent by packet switching  Open Systems: • Proprietary system A system that uses technologies kept private by a particular  commercial vendor One system couldn’t communicate with another, leading to the need for •  Interoperability The ability of software and hardware on multiple machines and from  multiple commercial vendors to communicate Leading to • Open systems Systems based on a common model of network architecture and a suite  of protocols used in its implementation o The International Organization for Standardization (ISO) established the  Open Systems Interconnection (OSI) Reference Model o Each layer deals with a particular aspect of network communication Figure 15.5 The layers of the OSI Reference Model  Network Protocols: o Network protocols are layered such that each one relies on the protocols that  underlie it o Sometimes referred to as a protocol stack Figure 15.6 Layering of key network protocols  TCP/IP o TCP stands for Transmission Control Protocol  TCP software breaks messages into packets, hands them off to the IP  software for delivery, and then orders and reassembles the packets at  their destination o IP stands for Internet Protocol  IP software deals with the routing of packets through the maze of  interconnected networks to their final destination o UDP stands for User Datagram Protocol  It is an alternative to TCP   The main difference is that TCP is highly reliable, at the cost of  decreased performance, while UDP is less reliable, but generally faster  High Level Protocols:  o Other protocols build on the foundation established by the TCP/IP protocol  suite  Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)  File Transfer Protocol (FTP)  Telnet  Hyper Text Transfer Protocol (http)  Mime Types: o Related to the idea of network protocols and standardization is the concept of  a file’s MIME type  MIME stands for Multipurpose Internet Mail Extension  Based on a document’s MIME type, an application program can decide  how to deal with the data it is given Figure 15.7: Some protocols and the ports they use  Firewalls: • Firewall A machine and its software that serve as a special gateway to a network,  protecting it from inappropriate access o Filters the network traffic that comes in, checking the validity of the messages  as much as possible and perhaps denying some messages altogether o Enforces an organization’s access control policy Figure 15.8 A firewall protecting a LAN  Network Addresses: • Hostname A unique identification that specifies a particular computer on the Internet o For example matisse.csc.villanova.edu condor.develocorp.com o Network software translates a hostname into its corresponding IP address  For example 205.39.145.18 • An IP address can be split into o network address, which specifies a specific network o host number, which specifies a particular machine in that network Figure 15.9 An IP address is stored in four bytes  Domain Name System: • A hostname consists of the computer name followed by the domain name   csc.villanova.edu is the domain name o A domain name is separated into two or more sections that specify the  organization, and possibly a subset of an organization, of which the computer is a  part o Two organizations can have a computer named the same thing because the  domain name makes it clear which one is being referred to • The very last section of the domain is called its top­level domain (TLD) name
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