NETWORKA computer network  is a network of geographically distributed multiple computers connected in a manner to enable meaningful transmission and exchange of information among them.

Its main objectives are:

•Sharing of resources •Sharing of information

•Sharing of processing load

BASIC ELEMENTS OF COMMUNICATION SYSTEM

It  is a process of transferring information from one point to another

The three basic elements of a computer system are:

•A sender•A medium

•A receiver

SENDER RECEIVER

DATA TRANSMISSION MODES

• There are 3 modes of data transmission:

1. SIMPLEX:

2. HALF DUPLEX

3. FULL DUPLEX

SENDER RECEIVER

SENDER(or RECEIVER)

RECEIVER(OR SENDER)OR

SENDER(AND RECEIVER)

RECEIVER(AND SENDER)AND

DATA TRANSMISSION SPEED

• The data handling capacity of a communication system is bandwidth

• The range of frequencies that is available for the transmission of data

• Wider bandwidth permits more rapid information flow. Wider the bandwidth of a communication system, the more data it can transmit in a given period.

• The communication data transfer rate is measured in BAUD

• In general a baud is identical to bits/sec

• Depending upon their transmission speeds, communication channels are grouped into 3 basic categories:

1. Narrow band: speed in the range of 45 to 300 baud

2. Voice band: speed up to 9600 baud

3. Broad band: speed up to  1 million baud or more 

DATA TRANSMISSION MEDIA

1. Twisted pair wire or unshielded twisted pair(UTP) used in local telephone communication and short distance up to 1 km for digital data transmission

• Normally used to connect terminals to the main computer

• Data transmission speed of up to 9600 bits/sec , if the distance is not    more than 100 meters

• Inexpensive medium

• Easy to install and use

• Easily pick up noise signals when length extends 100 meters

2. Coaxial cable: capable of transmitting digital signals at rates of 10 mbps

• They are extensively used  in long distance telephone lines and as cables for cable TV

• Higher noise immunity

3. Microwave system: data transmission rates of about 16 gbps 

Transmitting station Receiving station

In between repeaters

Line of sight

4.Communication satellite

Transmitting station receiving station on Earth

on earth

satellite in space

5. Optical fibers

Electrical signal

Electric to light wave converter

Light to electrical  wave converter

Optical fiber Electrical signal

amplifier

Light waves

MODEMS

• The process of modulation and demodulation is carried out by a special device called a modem

• Modulation: conversion of digital data to analog

• Demodulation: conversion of analog to digital

TerminalModulator

Demodulator

Demodulator

ModulatorComputer0 1 1 0

0 010

01 1

0

0 010

Digital signals

Analog signals on telephone lines

Digital signals

A modem at terminal end

A modem at computer end

Analog versus digital transmission

• If data is sent over long distances the analog signal can become weak and distorted. To avoid this amplifiers are used. Amplifier strengthens a weak signal

• When digital mode of transmission is used over long distances a repeater is used to receive and then transmit the signal

• Its purpose is to strengthen a weak digital signal over long distances

DATA TRANSMISSION SERVICES

• Dial‐up line

• Leased line

• Integrated services digital network

• Value added network

TRANSMISSION MODES

1. ASYNCHRONOUS TRANSMISSION: data is transmitted character by character at regular intervals i.e A sender can send a character at any time and the receiver will accept it.

• In order to enable the receiver to recognize a character when it arrives a transmitter frames each character: Preceding a character a start bit  and following a character one or two stop bits

• The time between transmitting any two characters can be zero or of any length.

• Best suited to key board type terminals, printers

• Advantage is this does not require any local storage  at the terminal ,because transmission takes place character by character. So it is cheaper to implement

• Since the transmission line is idle  during the time intervals between transmitting characters , the idle time of transmitting line may be a matter of concern, if the line cost is high

character character character

Irregular time intervals between two characters

Each character framed by start bit and stop bits

2. SYNCHRONOUS TRANSMISSION

• It involves blocking a group of characters .

• Each block is framed by header and trailer information

• Header contains synchronization information and information to identify the sender and receiver

• Following the header is a block of characters which contains actual message to be transmitted

• The message characters in the block  are terminated by a trailer

• The trailer contains an end of message followed by a check character to aid detection of any transmission error

• Its advantage is its efficiency.

• No need of individual start and stop bits and gives higher data rates

• Its disadvantage is need of local storage at the two ends of line  and need of synchronized clock at both ends

char trailerchar char charT

indefinite time interval between two blocks of data

Trailer containing end of character

Header containing synchronizing and other information

SWITCHING TECHNIQUES

CIRCUIT SWITCHING:

ADVANTAGES:1. Once the circuit is established data is transmitted with no delay

2. It is suitable for low speed communication between a terminal and a computers the method is simple and requires no special facilities

3. Because of a dedicated path ,it is suitable for long continuous transmission

4. Full capacity of the circuit is available for exclusive use by the connected pair of  nodes, the transmission time required to send a message can be known

DISADVANTAGES1. Since the physical link is dedicated one ,the channel capacity is dedicated to one 

source for the entire duration of a connection. So network resources are not properly used

2. Is very uneconomical since communication between computers occur in short fast bursts with long silent periods

3. Before actual data transfer the time required to establish a physical link between the two stations is of the order 10 secs or more, depending on the distance. For many computer applications this time elapse is too large and unsuitable

MESSAGE SWITCHING:

ADVANTAGES:

1. No physical connection is established

2. As channels are used only when messages are transmitted, this method uses the channels very effectively

DISADVANTAGES:

1. Each switching node must have a sufficient storage to buffer messages

2. A message is delayed at each node for the time required to receive the message, plus a queuing delay while waiting for an opportunity to retransmit the message to the next node

3. Method is too slow for real/interactive applications.

1

5

4

23

A

D

B

C

Store and forward method

1 2 3 N

message

Broadcast channel

Broadcast method

--------

Packet switching

ADVANTAGES

1. Packets are of small and fixed size. Hence the storage requirement for buffering the packets at intermediate nodes is minimal

2. Since the routing is done on packet basis, the intermediate nodes do not have to wait for the entire message. Hence the transmission is very fast

3. The method is fast enough for interactive/real time applications

4. Is used in wide area networks

DISADVANTAGES

1. Due to the need to buffer each packet at every  at intermediate node , and to reassemble the packet at the destination node ,the overhead incurred per packet is large

2. There is no guarantee of how long it takes a message to go from its source to its destination node, because the time taken for each packet depends on the route chosen for that packet ,along with the volume of data being transferred along that route

How networks are structured• Server based networks

• Client/server networks

• Peer‐to‐peer networks

NETWORKING TOPOLOGIES

• The term topology refers to the way in which the nodes of a network are linked together 

• It determines the data paths which may be used between any pair of nodes in the network

The four major topologies are:

1. STAR NETWORK:

Multiple computers are connected to the

host computer

The computers in the network are not linked

directly to each other and can communicate only via host

computer

The routing function is performed by the host

computer , which centrally controls communication

between any two other computers by establishing a logical path between

them

Host computer

2.RING NETWORK

• Each computer has communicating subordinates, but there is no master computer for controlling other computers

• A node receives data from one of its two adjacent nodes

• The only decision a node has to take is whether

the data is for its own use. If it is addressed 

to it, it utilizes it  else passes it on to the

next node

• More reliable than star network as communication 

is not dependent on a single host

3.MESH NETWORK

• It has a separate physical link for connecting 

each node to any other node

• Each computer has a point‐to‐point link with

all other computers

BUS NETWORK

• A single transmission media is shared by all nodes

• When a computer wants to send a message to another computer

it appends destination address to the message and checks

whether the communication line is free or not

• As soon as the line gets free it 

broadcasts the message on the line

• As the message travels the line

each computer checks whether it is

addressed to it

• The message is picked up by

the addressee computer which sends an 

acknowledgement to the source 

computer and frees the line.

• Also known as multidrop or multipoint

or broadcasting network

• It is appropriate for use in LAN where a high speed communication channel is used and when satellite communication is used (one satellite channel may be shared by many computers at a time)

Single communication line shared by all nodes

HYBRID NETWORK

• The exact configuration of the network depends on the needs and overall organization structure of the company involved

ringstar

mesh

NETWORK TYPES

1. GEOGRAPHIC DISTIBUTION:

LAN –few kms

WAN‐may extend up to several thousands kms

2. DATA RATE:

LAN: transmission rates usually range from 10 Mbps‐1 Gbps

WAN: transmission rates usually range from 122 bits/sec‐2Mbps

3. ERROR RATE: LANs experience fewer transmission errors than WANs

LAN: In the range of 10‐8  to 10‐12

WAN: In the range of  10‐5 to 10‐7

4. COMMUNICATION LINK:

LAN; twisted pair, coaxial cable, fiber optics

WAN: telephone lines, microwave links, satellite channels

5. OWNERSHIP: 

LAN: single organization

WAN: different organizations

6. COMMUNICATION COST: 

LAN has negligible cost

Network linking devices• Hubs: not a fast connection because it broadcasts the packets it receives 

to all nodes attached to its ports.

• Bridges : it is used to connect two LANS or two segments of the same LAN.

• It looks at the information in each packet  header and forwards data that is travelling from one LAN to another

• Switches: it is a device that learns which machine is connected to its port by using the PC, printer or other devices

• It reduces the amount of broadcast traffic and is currently the most popular network linking device

• Modern switches can even function as routers , allowing multiple LANs to be interconnected by linking each LAN ‘s switches together. This is called an UPLINK

• Routers: it is a complicated device that stores the routing information for networks

• It determines the best routes for the packet

• These are located as gateways, the places where two or more networks connect

• It include security options, filters data