1ZT-ICT-H6.pptx

# Kernconcepten van datacommunicatie Dit gedeelte behandelt de fundamentele principes van datacommunicatie, van de aard van signalen tot methoden om efficiënt gebruik te maken van transmissielijnen. ### 1.1 Analoge versus digitale signalen Data kan worden gerepresenteerd door zowel analoge als digitale signalen. Analoge signalen zijn continu en variëren vloeiend, terwijl digitale signalen discreet zijn en specifieke waarden aannemen. Hoewel binaire data initieel met voltages kan worden verzonden, is dit over grote afstanden niet praktisch. Andere methoden, zoals modulatietechnieken, zijn nodig om deze data effectiever te transporteren. ### 1.2 Modulatietechnieken Modulatie is het proces waarbij informatie, zoals binaire data, wordt geplaatst op een draaggolf, typisch een elektromagnetische golf. De belangrijkste eigenschappen van een sinusvormige draaggolf die gemanipuleerd kunnen worden, zijn: * **Amplitude:** De maximale sterkte van de golf. * **Frequentie:** Het aantal trillingen per tijdseenheid. * **Fase:** De relatieve positie van de golf in zijn cyclus. Door deze eigenschappen aan te passen op basis van de te verzenden data, kunnen digitale signalen op een analoog medium worden overgebracht. Moderne modulatietechnieken maken vaak gebruik van combinaties van deze parameters voor een efficiëntere en robuustere datacommunicatie. ### 1.3 Lijnen besparen: multiplexing Om de capaciteit van transmissielijnen efficiënt te benutten, worden multiplexingstechnieken toegepast. Dit stelt meerdere datastromen in staat om dezelfde fysieke transmissielijn te delen. De belangrijkste methoden zijn: * **Time Division Multiplexing (TDM):** Verschillende datastromen krijgen elk een specifiek tijdssegment toegewezen om de lijn te gebruiken. * **Statistical Time Division Multiplexing (STDM):** Een meer dynamische vorm van TDM waarbij tijdsloten alleen worden toegewezen aan datastromen die daadwerkelijk data te verzenden hebben, wat leidt tot een efficiëntere benutting van de bandbreedte. * **Frequency Division Multiplexing (FDM):** Verschillende datastromen worden toegewezen aan verschillende frequentiebanden op dezelfde transmissielijn. Dit is bijvoorbeeld de basis voor analoge televisie- en radio-uitzendingen. ### 1.4 Simplex, half-duplex & full-duplex communicatie Dit beschrijft de richtingsmogelijkheden van datacommunicatie: * **Simplex:** Communicatie verloopt slechts in één richting (bv. een radiozender naar een ontvanger). * **Half-duplex:** Communicatie kan in beide richtingen plaatsvinden, maar slechts één richting tegelijk (bv. een portofoon). * **Full-duplex:** Communicatie kan simultaan in beide richtingen plaatsvinden (bv. een telefoongesprek). ### 1.5 Unicast, multicast & broadcast Dit categoriseert de bestemmingswijze van data: * **Unicast:** Data wordt verzonden van een bron naar één specifieke bestemming. * **Multicast:** Data wordt verzonden van een bron naar een groep van specifieke bestemmingen. * **Broadcast:** Data wordt verzonden van een bron naar alle mogelijke bestemmingen binnen een netwerk. ### 1.6 Bandbreedte en doorvoersnelheid * **Bandbreedte (Bandwidth) of Kanaalcapaciteit:** Dit is de theoretische maximale capaciteit van een transmissiemedium om data te verzenden, uitgedrukt in bits per seconde (bps). Gangbare eenheden zijn kilobits per seconde ($1$ kb/s of $1$ kbps), megabits per seconde ($1$ Mb/s of $1$ Mbps) en gigabits per seconde ($1$ Gb/s of $1$ Gbps). Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen bits en bytes. * **Doorvoersnelheid (Throughput):** Dit is de werkelijke, praktische capaciteit van een netwerkverbinding van eindpunt tot eindpunt, eveneens uitgedrukt in bits per seconde. De doorvoersnelheid houdt rekening met factoren zoals vertragingen veroorzaakt door netwerkapparatuur, gedeelde lijncapaciteit door multiplexing, en ander netwerkverkeer. > **Tip:** Bandbreedte is een theoretische limiet, terwijl doorvoersnelheid de gemeten prestatie is. De doorvoersnelheid zal altijd lager of gelijk zijn aan de bandbreedte. ### 1.7 Bottleneck Een bottleneck is het zwakke punt in een netwerkverbinding dat de algehele prestatie beperkt. Dit kan een specifieke apparaat, een kabel met lage capaciteit, of een druk netwerksegment zijn. ### 1.8 Transmissiemedia Transmissiemedia zijn de fysieke paden waarlangs data wordt verzonden. Ze kunnen grofweg worden onderverdeeld in draadloze en bekabelde media. #### 1.8.1 Draadloze transmissiemedia Draadloze communicatie maakt gebruik van elektromagnetische golven die door de lucht of ruimte reizen. Historisch gezien heeft de ontwikkeling van draadloze datacommunicatie significante stappen gezet, beginnend met vroege experimenten en culminerend in moderne mobiele netwerken. * **Frequentiespectrum:** Draadloze communicatie opereert binnen specifieke frequentiebanden van het elektromagnetisch spectrum. De frequentie $(f)$ wordt gemeten in Hertz (Hz) en bepaalt de snelheid van de golftrillingen. De periode $(T)$ is de tijd voor één trilling, en is gerelateerd aan de frequentie door $T = 1/f$. De golflengte $(\lambda)$ is de fysieke lengte van één periode van de golf en wordt berekend als de snelheid van de golf $(v)$ gedeeld door de frequentie: $\lambda = v/f$. Verschillende toepassingen, zoals FM-radio en GSM-netwerken, maken gebruik van specifieke delen van dit spectrum. * **Antennes:** Antennes zijn essentieel voor het verzenden en ontvangen van draadloze signalen. Hun ontwerp, zoals Yagi-, schotel- of rechte antennes, is afhankelijk van de frequentie en de gewenste signaalrichting. Chipantennes worden gebruikt in kleine apparaten. #### 1.8.2 Bekabelde transmissiemedia Bekabelde media maken gebruik van fysieke kabels om data te transporteren. * **Koper:** Dit omvat verschillende kabeltypen zoals: * **UTP (Unshielded Twisted Pair):** Veelgebruikt in Ethernet-netwerken, waarbij paren van koperdraden zijn getwist om interferentie tegen te gaan. De maximale afstand is typisch 100 meter. * **Coaxkabel:** Beschikt over een centrale geleider omgeven door een isolator en een metalen afscherming (kooi van Faraday) die helpt bij het verminderen van elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequentie-interferentie (RFI). Wordt onder andere gebruikt voor analoge televisie (FDM) en internetverbindingen. * **Telefoonkabel:** Traditionele koperen kabels die worden gebruikt voor telefonie en ook voor DSL-internetverbindingen (zoals ADSL, VDSL). **Problemen met koperkabels** zijn onder andere signaalverzwakking over lange afstanden, interferentie van externe bronnen, en veiligheidsrisico's. * **Glasvezel (Fiber):** Deze kabels transporteren data als lichtpulsen door dunne glas- of kunststofdraden. * **Voordelen:** Sterke beveiliging (moeilijk te "hijacken"), kunnen grote afstanden overbruggen met minimale signaalverlies, bieden extreem hoge snelheden, en zijn immuun voor EMI/RFI. * **Nadelen:** Hogere kosten en minder flexibiliteit in vergelijking met koper. * **Types:** Glasvezel kan worden onderverdeeld in Single-Mode (SM) voor lange afstanden met hoge snelheden en Multi-Mode (MM) voor kortere afstanden. ### 1.9 Netwerktopologie Een netwerktopologie beschrijft de fysieke of logische indeling van apparaten en verbindingen in een netwerk. Minimale communicatie vereist minstens twee apparaten met een transmissiemedium ertussen. Veelvoorkomende topologieën zijn: * **Maas (Mesh):** Elk apparaat is verbonden met elk ander apparaat (volledig) of met meerdere andere apparaten (gedeeltelijk). * **Bus:** Alle apparaten zijn verbonden met een centrale, gedeelde kabel. * **Ster (Star):** Alle apparaten zijn verbonden met een centraal knooppunt (bv. een switch of hub). * **Ring:** Apparaten zijn verbonden in een gesloten lus. * **Ketting (Chain/Daisy Chain):** Apparaten zijn sequentieel met elkaar verbonden. * **Boom (Tree):** Een hiërarchische structuur die lijkt op een stertopologie, maar met meerdere niveaus. * **Hybride:** Een combinatie van twee of meer verschillende topologieën. Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen de **logische** (hoe data stroomt) en de **fysieke** (hoe de kabels zijn gelegd) netwerktopologie. ### 1.10 Het internet Het internet is het grootste wereldwijde netwerk van computers, dat informatie uitwisselt via gestandaardiseerde protocollen. Internet Service Providers (ISP's) verbinden huishoudens en bedrijven met dit netwerk. Verschillende technologieën worden gebruikt voor internettoegang, waaronder: * **DSL (Digital Subscriber Line):** Maakt gebruik van bestaande telefoonkabelinfrastructuur. Varianten zoals HDSL, ADSL, VDSL, ADSL2, ADSL2+, en VDSL2 bieden verschillende snelheden en bereiken. * **Coaxkabel (HFC - Hybrid Fiber Coaxial network):** Gebruikt door kabelproviders, vaak in combinatie met glasvezel, en maakt gebruik van standaarden zoals DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification). * **Glasvezel (FTTH - Fiber To The Home):** Biedt de hoogste snelheden en betrouwbaarheid. * **Satelliet en Terrestriële uitzendingen:** Worden gebruikt in gebieden waar andere verbindingen niet beschikbaar zijn. ### 1.11 Schakelmethoden Dit beschrijft hoe data wordt gerouteerd in een netwerk: * **Circuit Switching:** Een dedicated, fysieke verbinding wordt opgebouwd tussen de zender en ontvanger voor de duur van de communicatie. Dit garandeert bandbreedte maar is inefficiënt bij intermitterend verkeer. * **Message Switching:** Hele berichten worden van knooppunt naar knooppunt verzonden en opgeslagen totdat de volgende hop beschikbaar is. De weg is niet vooraf bepaald. * **Packet Switching:** Berichten worden opgedeeld in kleinere eenheden genaamd pakketten. Elk pakket bevat adresinformatie en wordt onafhankelijk gerouteerd, waardoor een efficiëntere benutting van netwerkbronnen mogelijk is. Dit is de basis van het internet. ### 1.12 Protocollen en gelaagde modellen Protocollen zijn een set regels die de communicatie tussen apparaten definiëren, inclusief formaat, timing, codering, inkapseling en de volgorde van informatie-uitwisseling. Netwerkstandaarden zijn gestandaardiseerde protocollen die interoperabiliteit waarborgen. Gelaagde modellen, zoals het **OSI Model** (International Organization for Standardization) en het **TCP/IP Model**, organiseren netwerkfunctionaliteit in verschillende lagen. Elke laag heeft specifieke taken en communiceert met de lagen erboven en eronder. * **OSI Model (7 lagen):** 1. **Applicatielaag (Application Layer):** Eindgebruikersinterfaces en applicatieprocessen. 2. **Presentatielaag (Presentation Layer):** Gegevensconversie, codering en compressie. 3. **Sessielaag (Session Layer):** Opzetten, beheren en verbreken van communicatiesessies. 4. **Transportlaag (Transport Layer):** End-to-end datatransport, segmentatie en foutcorrectie. 5. **Netwerklaag (Network Layer):** Logische adressering en routering van pakketten. 6. **Datalinklaag (Data Link Layer):** Fysieke adressering, frame-synchronisatie en foutdetectie op een link. 7. **Fysieke laag (Physical Layer):** Mechanische en elektrische specificaties voor de fysieke verbinding. * **TCP/IP Model (4 lagen):** Een meer praktisch model dat de functies van het OSI-model combineert. * **Netwerktoegangslaag (Network Access Layer):** Combineert de fysieke en datalinklagen. * **Internetlaag (Internet Layer):** Komt overeen met de netwerklaag. * **Transportlaag (Transport Layer):** Behoudt zijn functie. * **Applicatielaag (Application Layer):** Combineert de sessie-, presentatie- en applicatielagen. **Inkapseling** is een cruciaal proces waarbij per laag informatie (headers) wordt toegevoegd aan de data, zodat de ontvanger deze correct kan verwerken en aan de juiste applicatie kan afleveren. Bijvoorbeeld, op de transportlaag wordt data een "segment", op de internetlaag een "packet", en op de netwerktoegangslaag een "frame". --- # Transmissiemedia en netwerktopologieën Dit onderwerp behandelt de verschillende fysieke manieren waarop data kan worden verzonden, zowel via kabels als draadloos, en hoe apparaten in een netwerk met elkaar verbonden zijn. ### 2.1 Transmissiemedia Transmissiemedia vormen de fysieke weg waarlangs digitale informatie wordt verzonden. Deze media kunnen worden onderverdeeld in draadloze en bekabelde opties. #### 2.1.1 Draadloze transmissiemedia Draadloze communicatie maakt gebruik van elektromagnetische golven om data te verzenden. Dit omvat historische toepassingen zoals radio en moderne technologieën zoals mobiele netwerken. * **Frequentie, Periode en Golflengte:** * **Frequentie** is het aantal trillingen per tijdseenheid, uitgedrukt in Hertz (Hz) of $1/s$. * **Periode** is de tijd die één volledige trilling in beslag neemt, uitgedrukt in seconden ($s$). De relatie is $T = 1/f$. * **Golflengte** ($\lambda$) is de lengte van één volledige periode van een elektromagnetische golf, uitgedrukt in meters ($m$). Het wordt berekend als de snelheid van de golf ($v$) gedeeld door de frequentie ($f$): $\lambda = v/f$. * **Antennes:** Antennes zijn essentieel voor draadloze communicatie. Hun ontwerp en grootte zijn vaak afhankelijk van de frequentie en golflengte van de te verzenden of ontvangen signalen. Voorbeelden zijn Yagi-antennes, schotelantennes (die signalen reflecteren naar een centrale ontvanger), rechte antennes en kleine chipantennes. * **Voorbeelden van draadloze technologieën:** * FM Radio * GSM-netwerk #### 2.1.2 Bekabelde transmissiemedia Bekabelde media maken gebruik van fysieke kabels om data te transporteren. * **Koperkabels:** Dit is een veelvoorkomend type bekabeld medium, met verschillende varianten: * **UTP (Unshielded Twisted Pair):** Bekend van Ethernet-netwerken. De aders zijn gedraaid om interferentie tegen te gaan. Een typische limiet is 100 meter. * **Coaxkabel:** Gebruikt voor bijvoorbeeld analoge televisie-uitzendingen en internetverbindingen via kabelaars. De kooi van Faraday in de kabel helpt bij het verminderen van elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequentie-interferentie (RFI). Het wordt ook gebruikt voor Frequency Division Multiplexing (FDM) om meerdere signalen over één kabel te sturen. * **Telefoonkabel:** Gebruikt voor traditionele telefoonlijnen en DSL-internetverbindingen (zoals ADSL en VDSL). * **Glasvezelkabel (Fiber Optic):** Transmitteert data met behulp van lichtpulsen. * **Voordelen:** * Hoge beveiliging (niet gemakkelijk te "hijacken"). * Ondersteunt zeer lange afstanden. * Ongeëvenaarde snelheden. * Geen last van EMI/RFI. * **Nadelen:** * Hogere kosten. * Minder flexibel. * **Typen glasvezel:** * **SM (Single-Mode):** Gebruikt voor lange afstanden met lasers. * **MM (Multi-Mode):** Gebruikt voor kortere afstanden met LED's. #### 2.1.3 Bandbreedte en Doorvoersnelheid * **Bandbreedte (Bandwidth) of Kanaalcapaciteit:** De theoretische maximale capaciteit van een transmissiemedium om data te verzenden, uitgedrukt in bits per seconde (bps). * $1000$ bits per seconde = $1$ kilobit per seconde ($1$ kbps). * Eén miljoen bits per seconde = $1$ megabit per seconde ($1$ Mbps). * Eén miljard bits per seconde = $1$ gigabit per seconde ($1$ Gbps). * **Belangrijk:** Bits zijn niet hetzelfde als Bytes! * **Doorvoersnelheid (Throughput):** De *praktische* capaciteit van een verbinding van eindpunt tot eindpunt, ook uitgedrukt in bps. Dit houdt rekening met factoren zoals vertragingen door netwerkapparatuur en het delen van lijnen door multiplexingtechnieken. * **Bottleneck:** Het zwakste punt in een netwerkverbinding dat de algehele prestaties beperkt. ### 2.2 Netwerktopologieën Een netwerktopologie beschrijft de fysieke of logische lay-out van een netwerk, oftewel hoe apparaten met elkaar verbonden zijn. #### 2.2.1 Fysieke topologieën Dit zijn de daadwerkelijke fysieke verbindingen tussen apparaten. * **Maas (Mesh):** Elk apparaat is direct verbonden met elk ander apparaat. * **Full Mesh:** Elk apparaat heeft een directe verbinding met elk ander apparaat. * **Partial Mesh:** Slechts enkele apparaten hebben directe verbindingen met elkaar. * **Bus:** Alle apparaten zijn aangesloten op één centrale kabel (de backbone). * **Ster (Star):** Alle apparaten zijn verbonden met een centraal punt, zoals een switch of hub. * **Ring:** Apparaten zijn verbonden in een gesloten lus, waarbij elk apparaat met twee andere is verbonden. * **Ketting (Chain/Daisy Chain):** Apparaten zijn opeenvolgend met elkaar verbonden. * **Boom (Tree):** Een hiërarchische topologie die een combinatie is van bus- en stertopologieën. * **Hybride:** Een combinatie van twee of meer verschillende topologieën. #### 2.2.2 Logische versus Fysieke topologie Het is belangrijk onderscheid te maken tussen de fysieke lay-out van de kabels en de manier waarop data daadwerkelijk door het netwerk stroomt (de logische topologie). Een netwerk kan bijvoorbeeld een fysieke stertopologie hebben, maar een logische bus- of ringstructuur (zoals bij oudere Ethernet-hubs). ### 2.3 Het Internet Het internet is het grootste netwerk ter wereld, een enorm complex netwerk van netwerken dat is opgebouwd met diverse transmissiemedia en protocollen. Het wordt beheerd door Internet Service Providers (ISP's) en maakt gebruik van diverse technologieën voor dataoverdracht, waaronder glasvezelkabels (zowel op land als onderzeese kabels), koperkabels (voor DSL) en satellietverbindingen. > **Tip:** Het onderscheid tussen bandbreedte en doorvoersnelheid is cruciaal voor het begrijpen van netwerkprestaties. Bandbreedte is de theoretische limiet, terwijl doorvoersnelheid de gemeten, realistische snelheid is. > **Tip:** Bij het bestuderen van netwerktopologieën, denk na over de voordelen en nadelen van elke topologie met betrekking tot kosten, schaalbaarheid, betrouwbaarheid en prestaties. > **Voorbeeld:** Een thuisnetwerk met een centrale Wi-Fi router waaraan alle apparaten (laptops, telefoons, smart-tv's) zijn verbonden, is een voorbeeld van een fysieke stertopologie. --- # Het internet en verbindingsmethoden Dit onderdeel beschrijft het internet als een wereldwijd netwerk, de rol van internetproviders, en de verschillende methoden voor thuisverbindingen en datatransmissie. ## 3. Het internet en verbindingsmethoden ### 3.1 Het internet Het internet is het grootste geïnternecteerde netwerk ter wereld en verbindt talloze apparaten wereldwijd. #### 3.1.1 Internet Service Provider (ISP) Een Internet Service Provider (ISP) is een bedrijf dat toegang tot het internet biedt aan particulieren en organisaties. #### 3.1.2 Thuistoegang Verschillende methoden worden gebruikt om thuis toegang te krijgen tot het internet: * **Proximus:** * **Telefoonkabel (POTS - Plain Old Telephone Service):** Een oudere technologie die gebruikmaakt van de bestaande telefoonlijnen. * **Inbelverbinding:** Een langzame methode die de telefoonlijn gebruikt om verbinding te maken. * **DSL (Digital Subscriber Line):** * **HDSL:** Ontworpen voor zakelijk gebruik, kan data over 18 kilometer verzenden met een snelheid van 1 megabit per seconde, maar ondersteunt geen telefonie. * **ADSL:** Maakt gelijktijdig gebruik van internet en telefonie mogelijk. Kan tot 8 megabits per seconde downstream over een afstand van 4 kilometer verzenden. * **VDSL:** Biedt hogere snelheden tot 55 megabits per seconde downstream over een kortere afstand van 2 kilometer. * **ADSL2 en ADSL2+:** Verbeterde versies met respectievelijk 12 en 24 megabits per seconde downstream. * **VDSL2:** Kan tot 100 megabits per seconde downstream bereiken als de afstand tot de centrale korter is dan 2 kilometer. * **FTTH (Fiber To The Home):** Een verbinding via glasvezel direct naar de woning, wat de hoogste snelheden en betrouwbaarheid biedt. * **Telenet:** * **Coaxkabel (HFC - Hybrid Fiber Coaxial network):** Gebruikt een combinatie van glasvezel en coaxkabel. Maakt gebruik van DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) technologie, waarbij DOCSIS 3.1 snelheden tot 10 gigabits per seconde mogelijk maakt. Deze technologie is oorspronkelijk ontwikkeld voor TV-uitzendingen en maakt gebruik van FDM (Frequency Division Multiplexing). * **TV Vlaanderen:** * **Satelliet:** Internettoegang via een schotelantenne die signalen ontvangt van een satelliet. * **Terrestriel:** Internet via grondstations. ### 3.2 Schakelmethoden Schakelmethoden bepalen hoe data door een netwerk wordt geleid. #### 3.2.1 Circuit switching Bij circuit switching wordt een dedicated verbinding (een "circuit") opgezet tussen de zender en de ontvanger voor de duur van de communicatie. Dit is een één-op-één verbinding. #### 3.2.2 Message switching Bij message switching wordt de volledige boodschap als één geheel verzonden van knooppunt naar knooppunt. Elk knooppunt slaat de boodschap op en stuurt deze door naar het volgende knooppunt. De route kan variëren. #### 3.2.3 Packet switching Packet switching is de meest gebruikte methode op het internet. Data wordt opgedeeld in kleinere eenheden, genaamd pakketten. Elk pakket bevat adresinformatie en wordt onafhankelijk van andere pakketten gerouteerd. Op de bestemming worden de pakketten weer samengevoegd tot de oorspronkelijke boodschap. > **Tip:** Packet switching is efficiënter dan circuit switching omdat de verbindingsmiddelen gedeeld kunnen worden door meerdere gebruikers tegelijkertijd. ### 3.3 Bandbreedte en doorvoersnelheid * **Bandbreedte (Bandwidth) of Kanaalcapaciteit:** De theoretische maximale capaciteit van een transmissiemedium om data te verzenden. * $1000 \text{ bits/s} = 1 \text{ kilobit/s} = 1 \text{ kbps}$ * $1.000.000 \text{ bits/s} = 1 \text{ megabit/s} = 1 \text{ Mbps}$ * $1.000.000.000 \text{ bits/s} = 1 \text{ gigabit/s} = 1 \text{ Gbps}$ > **Tip:** Onthoud dat bits (b) en Bytes (B) verschillend zijn. 1 Byte is gelijk aan 8 bits. * **Doorvoersnelheid (Throughput):** De daadwerkelijke, praktische capaciteit van een verbinding van eindpunt tot eindpunt, gemeten in bits per seconde (bps). Dit houdt rekening met vertragingen van netwerkapparatuur, ander netwerkverkeer en het delen van lijnen via multiplexingtechnieken zoals TDM of FDM. * **Bottleneck:** Het zwakste punt in een netwerkverbinding dat de totale doorvoersnelheid beperkt. --- # Protocollen en gelaagde modellen Protocollen zijn de regelsystemen die datacommunicatie mogelijk maken, en gelaagde modellen zoals OSI en TCP/IP structureren deze regels voor efficiëntie en modulariteit, waarbij inkapseling een sleutelrol speelt. ### 4.1 Protocollen Protocollen vormen de basis van datacommunicatie door een reeks regels te definiëren die bepalen hoe gegevens worden uitgewisseld tussen apparaten. Deze regels omvatten onder andere: * **Formaat:** De structuur van een pakket of bericht. * **Grootte:** Beperkingen op de omvang van pakketten of berichten. * **Timing:** De snelheid waarmee gegevens worden verzonden. * **Codering:** Hoe informatie wordt omgezet in elektrische pulsen of lichtpulsen, met name voor draadloze communicatie. * **Inkapseling:** Het proces waarbij data wordt verpakt met besturingsinformatie op elke laag van een gelaagd model. * **Patroon:** De volgorde waarin informatie wordt verwerkt en verzonden. > **Tip:** Netwerkstandaarden zijn essentiële componenten die zorgen voor interoperabiliteit tussen verschillende apparaten en systemen. ### 4.2 Gelaagde modellen Gelaagde modellen organiseren de complexiteit van netwerkcommunicatie door specifieke taken of diensten te isoleren in aparte lagen. Dit zorgt voor modulariteit en maakt het mogelijk om aanpassingen te doen in één laag zonder dat dit significante impact heeft op andere lagen. Elke laag gebruikt de diensten van de direct onderliggende laag en biedt diensten aan de direct bovenliggende laag. Deze modellen kunnen zowel hardwarematig als softwarematig worden geïmplementeerd en zijn essentieel voor gedistribueerde communicatie tussen twee of meer eindsystemen. #### 4.2.1 Het OSI-model Het Open Systems Interconnection (OSI)-model, ontwikkeld door de International Organization for Standardization (ISO), is een conceptueel model dat de netwerkcommunicatie in zeven lagen onderverdeelt: * **Applicatielaag (laag 7):** Deze laag biedt de interface voor eindgebruikersapplicaties. Hier bevinden zich applicatieprogramma's, terminals, randapparatuur, databanken en processen die de bron vormen van de te verzenden gegevens. De belangrijkste functie is het faciliteren van informatie-uitwisseling tussen applicatieprocessen. * **Presentatielaag (laag 6):** De functies in deze laag zorgen voor een juiste presentatie van de informatie voor de eindgebruiker. Dit omvat karaktercodeconversie, commando-conversie, karaktercompressie, gegevensopmaak en encryptie. * **Sessielaag (laag 5):** Deze laag is verantwoordelijk voor het opzetten, onderhouden en verbreken van de dialoog tussen communicerende partijen. Het beheert de dialoog, lost problemen op en zorgt ervoor dat de communicatie plaatsvindt volgens de afgesproken modus (simplex, half-duplex of full-duplex). Ook wachtwoordgebruik wordt hier afgehandeld. * **Transportlaag (laag 4):** De transportlaag zorgt voor een betrouwbare end-to-end datatransmissie. Indien een bericht te lang is voor transport, deelt deze laag het op in segmenten en stelt het aan de ontvangstzijde weer samen. Het controleert ook of het volledige bericht foutloos en onveranderd is overgedragen. * **Netwerklaag (laag 3):** De primaire taak van de netwerklaag is het efficiënt routeren van datapakketten van de bron naar de bestemming. Dit gebeurt met behulp van routeringstabellen in de netwerkapparatuur. * **Datalinklaag (laag 2):** Deze laag zorgt voor het opzetten, onderhouden en verbreken van logische verbindingen tussen twee stations. Bij communicatie met meerdere tussenliggende apparaten worden er meerdere datalinks gelegd (bijvoorbeeld tussen PC en switch, switch en router). * **Fysieke laag (laag 1):** De fysieke laag definieert de mechanische en signaalkarakteristieken die nodig zijn voor de fysieke verbinding tussen zender en ontvanger, zoals voltage niveaus, signaalvormen en connectortypes. #### 4.2.2 Het TCP/IP-model Het TCP/IP-model is een praktischer en wijdverspreid model, dat de basis vormt van het internet. Het wordt vaak vergeleken met het OSI-model, hoewel het minder lagen heeft. De kerncomponenten van het TCP/IP-model zijn: * **Applicatielaag:** Vergelijkbaar met de Applicatie-, Presentatie- en Sessielagen van het OSI-model, behandelt deze laag applicatiespecifieke protocollen zoals HTTP, FTP en SMTP. Berichten worden op deze laag gecreëerd. * **Transportlaag:** Deze laag biedt end-to-end communicatie en diensten zoals betrouwbare dataoverdracht (TCP) of snelle, maar onbetrouwbare overdracht (UDP). Op deze laag worden data opgedeeld in segmenten. * **Internetlaag:** Vergelijkbaar met de Netwerklaag van het OSI-model, is deze laag verantwoordelijk voor het adresseren en routeren van datapakketten over het netwerk. Paden worden bepaald en de pakketten worden 'packets' genoemd. * **Netwerktoegangslaag (ook wel Linklaag of Fysieke laag genoemd):** Deze laag combineert de functies van de Datalinklaag en de Fysieke laag van het OSI-model. Het beheert de fysieke transmissie van data over het medium en de toegang tot dat medium. Op deze laag worden de data verpakt in 'frames'. > **Tip:** Het TCP/IP-model is het model dat daadwerkelijk wordt gebruikt voor de werking van het internet, terwijl het OSI-model meer een theoretisch en referentiemodel is. #### 4.2.3 Inkapseling Inkapseling is een cruciaal concept binnen gelaagde modellen. Het proces waarbij data van een hogere laag wordt doorgegeven aan een lagere laag, waarbij elke laag besturingsinformatie (headers en soms trailers) toevoegt die specifiek is voor die laag. Dit zorgt ervoor dat de ontvanger de data correct kan verwerken en aan de juiste applicatie kan afleveren. Bijvoorbeeld, in het TCP/IP-model: * Een bericht op de applicatielaag wordt een 'segment' op de transportlaag, met toevoeging van een TCP- of UDP-header. * Een segment wordt een 'packet' op de internetlaag, met toevoeging van een IP-header. * Een packet wordt een 'frame' op de netwerktoegangslaag, met toevoeging van een frame-header en mogelijk een trailer. De ontvanger voert het omgekeerde proces uit: de-inkapseling, waarbij de headers van elke laag worden verwijderd naarmate de data de lagen opwaarts doorloopt, totdat de originele data de applicatielaag bereikt. > **Voorbeeld:** Stel je voor dat je een brief (data) verstuurt. Je stopt de brief in een envelop (segment/packet/frame). Op de envelop schrijf je het adres van de ontvanger en afzender (IP-header). De postdienst voegt er vervolgens postzegels en sorteerstickers aan toe (andere headers), vergelijkbaar met de inkapseling op de verschillende lagen. Bij aankomst wordt de envelop geopend en wordt de brief bij de juiste persoon bezorgd. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Datacommunicatie | Het proces van het overbrengen van digitale informatie tussen twee of meer apparaten, meestal via een transmissiemedium. Dit omvat de verzending, ontvangst en verwerking van gegevens. | | Analoge transmissie | Een methode van gegevensverzending waarbij het signaal continu varieert in amplitude, frequentie of fase om de informatie weer te geven. Dit is vaak de basis voor het overbrengen van binaire data op een analoog medium. | | Digitale transmissie | Een methode van gegevensverzending waarbij de informatie wordt gecodeerd als discrete pulsen, meestal binair (0s en 1s). Dit is betrouwbaarder voor lange afstanden dan analoge transmissie zonder speciale maatregelen. | | Modulatie | Het proces waarbij informatie wordt overgebracht door de eigenschappen (zoals amplitude, frequentie of fase) van een draaggolf signaal te veranderen in overeenstemming met de te verzenden data. | | Elektromagnetische golf (EM golf) | Een golf die zich voortplant met de snelheid van het licht en die bestaat uit oscillerende elektrische en magnetische velden die loodrecht op elkaar staan. Deze golven worden gebruikt voor draadloze datacommunicatie. | | Amplitude | De maximale uitwijking of intensiteit van een golf of trilling ten opzichte van zijn evenwichtspositie. Bij modulatie kan de amplitude van een draaggolf worden aangepast om data te coderen. | | Frequentie | Het aantal cycli of trillingen van een golf per seconde, gemeten in Hertz (Hz). Frequentie is een belangrijke eigenschap van draaggolf signalen die wordt gebruikt bij frequentiemodulatie. | | Fase | De relatieve positie van een punt op een golfvorm ten opzichte van een referentiepunt, vaak uitgedrukt als een hoek. Faseverschillen kunnen worden gebruikt om data te coderen tijdens faseverschuivingsmodulatie. | | Multiplexen | Een techniek die wordt gebruikt om meerdere datastromen over een enkel transmissiekanaal te verzenden, waardoor het gebruik van de beschikbare bandbreedte wordt geoptimaliseerd en lijnen worden bespaard. | | Time Division Multiplexing (TDM) | Een multiplexingtechniek waarbij de bandbreedte van het kanaal wordt verdeeld in discrete tijdsleuven, en elke datastroom krijgt een eigen tijdsleuf toegewezen om te zenden. | | Frequency Division Multiplexing (FDM) | Een multiplexingtechniek waarbij het totale beschikbare frequentiebereik van een communicatiekanaal wordt verdeeld in verschillende subkanalen van lagere frequentiebanden, die elk een afzonderlijke datastroom kunnen dragen. | | Simplex | Een communicatierichting waarbij data slechts in één richting kan worden verzonden; zenden en ontvangen kan niet tegelijkertijd plaatsvinden. | | Half-duplex | Een communicatierichting waarbij data in beide richtingen kan worden verzonden, maar niet tegelijkertijd. Beide partijen kunnen zenden en ontvangen, maar niet op hetzelfde moment. | | Duplex (Full-duplex) | Een communicatierichting waarbij data gelijktijdig in beide richtingen kan worden verzonden. Dit maakt een ononderbroken tweerichtingscommunicatie mogelijk. | | Unicast | Een communicatiemethode waarbij een pakket van een bron naar één specifieke bestemming wordt gestuurd. | | Multicast | Een communicatiemethode waarbij een pakket van een bron naar een groep geselecteerde bestemmingen wordt gestuurd. | | Broadcast | Een communicatiemethode waarbij een pakket van een bron naar alle mogelijke bestemmingen op een netwerk wordt gestuurd. | | Bandbreedte (Bandwidth) | De theoretische maximale capaciteit van een transmissiekanaal om gegevens per tijdseenheid te verzenden, meestal uitgedrukt in bits per seconde (bps). | | Doorvoersnelheid (throughput) | De werkelijke praktische capaciteit van een transmissiekanaal om gegevens per tijdseenheid te verzenden, rekening houdend met factoren zoals vertragingen en netwerkcongestie. | | Bottleneck | Een zwak punt in een netwerkverbinding dat de algehele prestaties beperkt, vaak een apparaat of een verbinding met een lagere capaciteit dan andere delen van het netwerk. | | Transmissiemedium | Het fysieke pad dat wordt gebruikt om gegevens te verzenden, zoals kabels (koper, glasvezel) of de ether (voor draadloze communicatie). | | Frequentiespectrum | Het bereik van alle mogelijke elektromagnetische frequenties die kunnen worden gebruikt voor draadloze communicatie. | | Antenne | Een apparaat dat elektromagnetische golven uitzendt of ontvangt, cruciaal voor draadloze datacommunicatie. Verschillende soorten antennes zijn geoptimaliseerd voor specifieke frequenties en toepassingen. | | Koperkabel | Een transmissiemedium dat bestaat uit koperdraden, zoals UTP, coaxkabel en telefoonkabel, gebruikt voor het verzenden van elektrische signalen. | | UTP (Unshielded Twisted Pair) | Een type koperkabel dat bestaat uit paren van geïsoleerde koperdraden die rond elkaar zijn gedraaid om interferentie te verminderen. | | Coaxkabel | Een type koperkabel met een centrale geleider omgeven door een isolerende laag en een gevlochten metalen afscherming, die beschermt tegen elektromagnetische interferentie. | | Glasvezelkabel (Fiber optic cable) | Een transmissiemedium dat bestaat uit dunne vezels van glas of plastic die lichtsignalen gebruiken om data over lange afstanden te verzenden met hoge snelheden. | | Netwerktopologie | De fysieke of logische rangschikking van de elementen (zoals computers en kabels) in een computernetwerk. | | Maas (Mesh) | Een netwerktopologie waarbij elk apparaat direct is verbonden met elk ander apparaat (full mesh) of met meerdere andere apparaten (partial mesh), wat hoge redundantie biedt. | | Bus | Een netwerktopologie waarbij alle apparaten zijn aangesloten op één centrale kabel (de bus). Dit is een eenvoudige maar minder betrouwbare topologie. | | Ster | Een netwerktopologie waarbij alle apparaten zijn aangesloten op een centraal punt, zoals een switch of hub. Dit is een veelgebruikte en beheersbare topologie. | | Ring | Een netwerktopologie waarbij apparaten in een gesloten lus zijn verbonden, waarbij data van apparaat naar apparaat gaat totdat het de bestemming bereikt. | | Hybride topologie | Een netwerktopologie die twee of meer verschillende topologieën combineert om de voordelen van elk te benutten. | | Logische topologie | Beschrijft hoe gegevens daadwerkelijk door het netwerk stromen, ongeacht de fysieke verbindingen. | | Fysieke topologie | Beschrijft de daadwerkelijke fysieke lay-out van de kabels en apparaten in een netwerk. | | Internet Service Provider (ISP) | Een bedrijf dat toegang tot het internet en gerelateerde diensten aanbiedt aan individuen en organisaties. | | DSL (Digital Subscriber Line) | Een familie van technologieën die digitale gegevens over de koperen telefoonlijnen van een telecommunicatiebedrijf verzenden, wat snellere internettoegang mogelijk maakt dan traditionele inbelverbindingen. | | FTTH (Fiber to the Home) | Een type glasvezelverbinding die de glasvezelkabel rechtstreeks tot in de woning van de abonnee brengt, wat zeer hoge snelheden mogelijk maakt. | | DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) | Een standaard voor de transmissie van gegevens over kabeltelevisienetwerken, waardoor breedbandinternet via coaxkabels mogelijk wordt. | | Circuit switching | Een schakelmethode waarbij een dedicated communicatiepad (circuit) wordt opgezet tussen twee communicerende partijen voor de duur van de communicatie. | | Message switching | Een schakelmethode waarbij volledige berichten worden verzonden van knooppunt naar knooppunt en op elk knooppunt tijdelijk worden opgeslagen voordat ze naar het volgende knooppunt worden doorgestuurd. | | Packet switching | Een schakelmethode waarbij gegevens worden opgedeeld in kleine pakketten, die onafhankelijk van elkaar via het netwerk worden verzonden en op de bestemming weer worden samengevoegd. | | Protocol | Een set regels en procedures die bepalen hoe apparaten in een netwerk met elkaar communiceren, inclusief de syntaxis, semantiek en timing van de berichten. | | Gelaagd model | Een conceptueel raamwerk dat netwerkcommunicatie opdeelt in een reeks lagen, waarbij elke laag specifieke functies uitvoert en diensten levert aan de laag erboven. | | OSI Model (Open Systems Interconnection Model) | Een 7-laags conceptueel model dat netwerkcommunicatie standaardiseert, waardoor verschillende systemen met elkaar kunnen interageren. | | TCP/IP Model | Een 4- of 5-laags netwerkmodel dat de basis vormt van het internet, waarbij lagen zoals de Netwerktoegangslaag, Internetlaag, Transportlaag en Applicatielaag worden gedefinieerd. | | Inkapseling | Het proces waarbij gegevens van een hogere netwerklaag worden verpakt met protocolinformatie van de huidige laag, zodat het als een eenheid door de lagere lagen kan worden verzonden. | | Applicatielaag | De bovenste laag in netwerkmodellen die direct interactie heeft met de eindgebruikerstoepassingen en gegevens levert aan de presentatielaag. | | Presentatielaag | De laag die verantwoordelijk is voor de weergave, codering en encryptie van gegevens, zodat ze begrijpelijk zijn voor de applicatielaag van de ontvangende partij. | | Sessielaag | De laag die verantwoordelijk is voor het opzetten, beheren en beëindigen van communicatiesessies tussen applicaties op verschillende systemen. | | Transportlaag | De laag die zorgt voor end-to-end datatransport tussen processen op verschillende hosts, inclusief betrouwbare overdracht en flow control. | | Netwerklaag | De laag die verantwoordelijk is voor het routeren van datapakketten van de bron naar de bestemming over verschillende netwerken heen. | | Datalinklaag | De laag die zorgt voor betrouwbare gegevensoverdracht tussen twee direct verbonden knooppunten over een fysieke verbinding, inclusief foutdetectie en -correctie. | | Fysieke laag | De onderste laag in netwerkmodellen die verantwoordelijk is voor de fysieke overdracht van bits over het transmissiemedium, inclusief elektrische, mechanische en procedurele specificaties. |