arsim iv mreze

ARHITEKTURA RAČUNARSKIH SISTEMA I

MREŽA

Doc. dr Goran Đukanović, dipl.inž.el.

Arhitektura računarskih sistema i mreža Slajd 1

IVOSNOVI RAČUNARSKIH

MREŽA


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽA

Šta je mreža?

•Mreža je pojam iz telefonije, a pod računarskom mrežom se podrazumijeva više međusobno povezanih računara i ostale opreme.



Računarska mreža se koristi radi dijeljenja skupih resursa kao što su diskovi, štampači, itd. i služi kao podrška za:

• e-mail• radne grupe• grupne projekte• dijeljenje baze podataka• pristup Internetu• učenje na daljinu, itd.



Osnovni tipovi mreža prema području koje pokrivaju:

• PAN (Personal Area Networks) – lokalne mreže na manjem području

• LAN (Local Area Network) – lokalne mreže

• MAN (Metropolitan Area Network) – gradske mreže

• WAN (Wide Area network) – mreže širokih prostranstava




MANPANIEEE 802.15

BluetoothETSI

HiperPAN

LANWAN

IEEE 802.11Bežicni LAN

ETSIHiperLAN

ETSIHiperMAN i

HIPERACCESS

IEEE 802.16Bežicni MAN

IEEE 802.20

3GPP, EDGE,GSM


Osnovni pojmovi vezani za računarsku mrežu:• čvor (node) je svaki uređaj priključen na mrežu

• klijent je čvor mreže koji pristupa resursima koje nudi drugi čvor mreže

• server je čvor mreže koji dijeljene resurse stavlja na raspolaganje klijentu



Osnovni pojmovi vezani za računarsku mrežu: •klijent/server – u ovom slučaju računari klijenti se povezuju sa računarima serverima koji obavljaju uslugu za njih i vraćaju im rezultate. Ovdje je obezbijeđena centralizovana administracija i bolja je zaštita

• peer to peer je veza ravnopravnih računara i svaki od njih može biti i klijent i server. Ovdje ne postoji centralizovano upravljanje i loša je zaštita



Elementi mreže:•Hardver – PC, mrežni adapteri, kablovi, razvodnici (HUB), pojačavači, mostovi, ruteri.•Topologije predstavljaju međusobni raspored čvorova u mreži.Postoji nekoliko osnovnih topologija:

•Magistrala (BUS)•Zvijezda (STAR)•Prsten (RING)


•Stablo (Tree)•Mreža (mesh)•Hibridna (Hybrid)

OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne topologije:•Magistrala (BUS)

To je linearna arhitektura u kojoj se prenos iz mrežnih stanica prostire duž magistrale i vide ga sve druge stanice. Krajevi magistrale moraju biti zaključeni terminatorima.


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne topologije:•Magistrala (BUS)

10Base2 (thinnet) je koristio BUS topologiju, koristio se tanki koaksijalni kabl.


BNC konektor

BNC T konektor

BNC terminator kraja kabla

OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne topologije:•Zvijezda (STAR)

Arhitektura u kojoj je svaki čvor vezan na centralni uređaj. Podatke vidi samo centralni razvodnik.


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne topologije:•Prsten (RING)

Jedinstvena putanja za prenos podataka između dva susjedna čvora. Postoji neposredna veza između prvog i zadnjeg čvora. Podatke vide svi čvorovi od ishodišta do odredišta.


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne topologije:•Stablo (TREE)

Može se posmatrati kao proširenje topologija zvijezde.

Koristi se kod isporuke usluge kablovske televizije.


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne topologije:•Mrežasta (MESH)

Topologija u kojoj postoje najmanje dvije uređene putanje od svake tačke.

Strožija definicija kaže

da svaki čvor treba biti

povezan sa svim

ostalim.


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne topologije:•Hibridna (HYBRID)

Kombinacija bilo koje dvije ili više mrežnih topologija.


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMrežne tehnologije:

Obuhvataju skup standarda za•adresiranje•pristupanje•razrješavanje sukoba•prenošenje podataka između čvorova



Neke od najpoznatijih i onih koje su najviše u upotrebi su:

•ETHERNET•TOKEN RING•FDDI•ATM•FRAME RELAY•WiFi



ETHERNET

•sredinom 70-tih godina razvila kompanija Xerox. •mrežna tehnologija za LAN mreže, •utemeljena na frame načinu rada. •podaci se šalju u paketima koji su prilagođeni za slanje preko računarske mreže. •definiše umrežavanje i signalizaciju za fizički sloj, •definiše frame formate i protokole za MAC, odnosno sloj podataka OSI modela.



ETHERNET

•definiše i protokole pomoću kojih se vrši prenos podataka u mreži. •ethernet, poznat i pod imenom IEEE 802.3, je postao najrasprostranjeniji standard za računarske mreže koji se počeo uzdizati ranih 1990-tih sve do danas•skoro je u potpunosti zamijenio ostale mrežne tehnologije za LAN mreže kao što su Token Ring ili FDDI.



ETHERNET•Niska cijena hardvera•Najveći dio LAN tržišta

U svakom trenutku podatke može da šalje samo jedan čvor, pa se čvorovi moraju dogovoriti kako pristupiti istoj magistrali (slična situacija kao telefon-dvojnik).



•U ETHERNET-u svi čvorovi osluškuju nosioca (CARRIER SENSING).•Ako dva čvora pokušaju da pošalju podatke istovremeno, nastaje kolizija - COLLISION.•Nakon toga oba uređaja moraju da ponove prenos, jedan po jedan.



•Skup pravila pomoću kojih jedna mrežna tehnologija razrješava sukobe oko korišćenja magistrale zove se metoda pristupa.

•U slučaju ETHERNET-a, ta metoda je CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection).

•Mrežna tehnologija ETHERNET dalje definiše brzinu prenosa, električne karakteristike signala na kablu, količinu podataka dozvoljenu u jednom prenosu itd.



•TOKEN RING

Vrsta mreže koja je šematski poredana u krug. Token Ring je usko vezan za IEEE 802.5 specifikaciju jer je nastala iz Token Ring tehnologije (koju je razvio IBM), zbog identičnosti i zanemarljivih razlika termin Token Ring obično obuhvata i IEEE specifikaciju.Metoda pristupa je predaja tokena – token pasing.



•TOKEN RINGToken je specijalna kratka poruka koja neprestano kruži prstenom. Ako čvor nema podataka za predaju, on prima token i odmah ga prosljeđuje sljedećem čvoru.Ako čvor ima podatke za predaju, on mora sačekati token. Dok podaci kruže mrežom, svaki čvor “zaviri” u njih da vidi da li je on primalac. Ako jeste, on skida podatke sa mreže i oslobađa token kod izvorišnog čvora.



•FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

je interfejs za podatke distribuirane optičkim kablom.



•ATM (Asynhronous Transfer Mode)

je režim asinhronog prenosa.



•FRAME RELAY

Frame relay je sinhronizovana mreža zasnovana na HDLC protokolu. Podaci se šalju u HDLC paketima. Frame relay se obično iskorištava za prenos podataka između lokalnih (LAN) i širokopojasnih (WAN) mreža



•Wi-Fi

Wi-Fi je bežični način umrežavanja računara gdje se podaci imeđu dva ili više računara prenose pomoću radio frekvencija (RF) i odgovarajućih antena. Najčešće se koristi u LAN mrežama (WLAN), dok se u posljednje vrijeme sve više nudi i bežični pristup WAN mreži.


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAFIZIČKI PUTEVI I METODE PRENOSA:

Fizički put (medijum prenosa) može biti:

•žičani (upredena parica, koaksijalni kabl)

•vazduh ili vakuum (zemaljske i satelitske veze)

•optički kabl



Upredena parica(twisted pair)

•dvije izolovane bakarne žice, spiralno uvijene međusobno

•jedan od najstarijih i još uvijek čestih medijuma

za prenos


•4 para se obično grupišu u zajedničkom plastičnom omotaču


Koaksijalni kabl•drugi često korišten medijum za prenos•bolje oklopljen od upredene parice•prenosi podatke većom brzinom i na veće daljine



Optički kabl


Opticki prenosni sistem ima tri komponente: izvor svjetlosti, medijum za prenos i detektor. Uobicajeno, izvor svjetlosti indicira bit “1”, a nepostojanje svjetlosti indicira bit nula “0”. Medijum za prenos je vrlo tanko vlakno stakla. Detektor generiše elektricni impuls kada svjetlost pada na njega. 50 Tb/s, 100 km.


FIZIČKI PUTEVI I METODE PRENOSA:

Osnovne karakteristike medija koje utiču na performanse:

•udaljenost na koju može biti upotrijebljen•širina pojasa koju može podržati•slabljenje, tj. količina signala koja se gubi•otpornost na šumove•sigurnost podataka (ometanje i krađa)•cijena instaliranja•način fizičkog povezivanja




Za tehnike prenosa koriste se:•Digitalne i •Analogne metodekoje se razlikuju po načinu rada:•Asinhrono•Sinhrono




•Sinhrono,sync bajt

•Asinhrono,start bit


SYNC

Paket

1

0

IDLE

Start bitPodatak


MULTIMREŽNE STRUKTURE:

Multimrežne strukture objedinjuju više različitih mreža, obično oko kičme (backbone), a problemi su u pojavljivanju nekompatibilnih mreža ili u tome što je lokalna mreža predugačka.MREŽNI UREĐAJI:•Pojačavači (Repeater). Pojačavači (Repeater). Ako je udaljenost računara u mreži Ako je udaljenost računara u mreži veća od maksimalne udaljenosti koju kablovi mogu da podrže veća od maksimalne udaljenosti koju kablovi mogu da podrže koristi se mrežni uređaj koristi se mrežni uređaj repeaterrepeater koji ima ulogu da regeneriše, koji ima ulogu da regeneriše, odnosno, pojača signal.odnosno, pojača signal.



MREŽNI UREĐAJI:

Mostovi (bridge). Koriste se da riješe problem dvije lokalne mreže izazvan manjim razlikama među tim mrežama.



MREŽNI UREĐAJI: Preusmjerivači (router) i skretnice (switch) se koriste u okruženjima koja se sastoje od više mrežnih segmenata sa različitim protokolima i arhitekturama.


Mrežni prolaz (Gateway) se koristi kada se LAN veže u WAN mrežu.


BEŽIČNE MREŽNE KOMUNIKACIJE:

Bežične komunikacije su jedna od najaktivnijih oblasti razvoja tehnologija današnjice. Koriste se:•na prometnim lokacijama•kod ljudi koji su stalno u pokretu•u izolovanoj oblasti zgrade•kod odjeljenja sa nepredvidivom promjenom fizičkog rasporeda•u građevinama od istorijskog značaja (zaštićenim) i kod kojih je teško sprovesti kablove



BEŽIČNE MREŽNE KOMUNIKACIJE:Lokalne bežične računarske mreže slične su kablovskim, samo su računari opremljeni•bežičnim mrežnim adapterima i•primopredajnicimaKoriste sljedeće tehnike prenosa:•infracrvene zrake•laserske zrake•uskopojasni radio prenos•širokopojasni radio prenos



SPECIFIKACIJA ETHERNET-a:

•ETHERNET podržava standard IEEE 802.3.•Standardi za brzine od 10Mb/s su: 10BaseT, 10Base2, 10Base5 i 10BaseFL.•Standardi za brzine od 100Mb/s su: 100BaseVG, 100BaseX.•Ovi standardi se razlikuju po: brzini prenosa, vrsti signala, vrsti kabla, vezi sa mrežnim adapterom, minimalnim rastojanjima između čvorova itd.



OSI MODEL:

•Bez standardizacije računari povezani u mreže ne bi mogli međusobno komunicirati.•ISO (International Standard Organization) je razvila svoj standard, kao preporuku za povezivanje otvorenih sistema – OSI model.•OSI model sastoji se od 7 slojeva.

•Na 7. sloju, aplikativnom sloju rade korisničke aplikacije i pojedini mrežni servisi kao što su SMTP, FTP, TELNET, DNS, SNMP i još mnogo drugih. Kada pišemo neki tekst u tekst editoru, tad zapravo radimo na aplikativnom nivou.



OSI MODEL:



OSI MODEL:Sloj Prezentacije uklanja razliku u predstavljanju podataka između različitih računara. Konverzija brojeva, teksta, zvuka, videa.Sloj Sesije uspostavlja, održava i prekida komunikaciju između dva računara.Sloj Transporta šalje podatke putem mrežnog sloja. Veoma važni komunikacioni protokoli rade na ovom nivou – TCP i UDP. Sloj mreže, zapravo njegov najznačajniji predstavnik IP protokol, zna da pošalje paket sa svoje mreže na bilo koju drugu mrežu na svijetu, pa zato kažemo da je sposoban da rutira i adresira pakete. Osim IP protokola tu su još i ICMP za kontrolu saobraćaja i ARP, koji prevodi IP adrese u fizičke adrese.



OSI MODEL:Sloj Veze formatira paket (frejm) u oblik potrebnom za prenos kroz mrežu. Format zavisi od vrste mrežne tehnologije (Ethernet, ATM, Frame Relay itd.) koja se koristi.Fizički sloj je najniži sloj. Odgovoran je za prijem ili slanje signala, odnosno za rad sa električnim impulsima u kablu.

Računar sa druge strane takođe poznaje svih sedam nivoa OSI modela, tako da prijem paketa nije nikakav problem. Primljeni paket se procesira obrnutim redoslijedom, dakle od fizičkog ka aplikativnom sloju. Svaki sloj čita samo ono što je u paket upisao isti takav sloj mašine pošiljaoca, pa možemo reći da OSI slojevi jedne mašine komuniciraju direktno (uslovno rečeno) sa odgovarajućim OSI slojem druge mašine.



MREŽNI PROTOKOLI:Mrežni protokol je skup standardnih pravila koja omogućavaju računarima da komuniciraju.Specifikacija protokola obično uključuje :•format poruke koja se prenosi •tretman greške u komunikaciji Za različite komunikacije postoje i različiti protokoli , ali svi koegzistiraju unutar fizičke implementacije mreže.



MREŽNI PROTOKOLI:Protokoli kod predajnog računara izvode korake:•dijele podatke u pakete•dodaju paketima adresne informacije•pripremaju pakete za prenos kroz mrežnu karticu i kablove



MREŽNI PROTOKOLI:Protokoli kod prijemnog računara izvode iste korake samo obrnutim redoslijedom:•preuzimaju pakete•uklanjaju iz paketa sve informacije o prenosu koje je dodao predajni računar•kopiraju podatke iz paketa u bafer te ih ponovo spajaju•ponovno sklopljene podatke predaju aplikaciji u obliku u kom ona može da ih koristi



MREŽNI PROTOKOLI:Neki standardni modeli protokola:•Niz ISO/OSI protokola•SNA standardna mrežna arhitektura IBM sistema•Netware firme Novell•Apple Talk firme Apple•Niz Internet protokola TCP/IP



MREŽNI PROTOKOLI: TCP/IPTCP/IP je uobičajena oznaka grupe protokola koju još nazivamo IP grupa protokola (ili engl. IP protocol suite). Naziv je ova grupa protokola dobila prema dva najvažnija protokola iz te skupine: TCP (od engleskog Transmission Control Protocol) te prema samom IP protokolu. TCP/IP omogućuje komunikaciju preko raznih međusobno povezanih mreža i danas je najrasprostranjeniji protokol na lokalnim mrežama, a takođe se na njemu zasniva i globalna mreža Internet.



MREŽNI PROTOKOLI: TCP/IP



MREŽNI PROTOKOLI: TCP/IPNe slaže se u potpunosti sa OSI modelom, umjesto 7 koristi 4 sloja:•Sloj mrežnog interfejsa•Internet sloj•Transportni sloj•Aplikacioni sloj

Glavni protokoli aplikacionog sloja su: Telnet, FTP, SMTP, SNMP, HTTP.Transportni sloj opbuhvata TCP i UDP. TCP je pouzdaniji i kompleksiji.



MREŽNI PROTOKOLI: TCP/IPInternet sloj služi za prosljeđivanje paketa,adresiranje i izbor putanje.IP definiše način na koji se dolazi do ciljnog računara preko IP adrese.ARP (Address Resolution Protocol) i RARP (Reverse Address Resolution Protocol) služe za prevođenje originalne IP adrese i hardverske (MAC) adrese.DNS (Domain Name System) determiniše adresu iz imena mašine.Sloj mrežnog inerfejsa je saglasan sa slojem veze i fizičkim slojem OSI modela.



STRUKTURA IP ADRESE

Svaki računar i svaki usmjerivač na Internetu imaju svoju IP adresu koja obuhvata broj njihove mreže i broj računara.Ta adresa je jedinstvena. Dva računara na Internetu u načelu ne mogu imati istu IP adresu. Dužina svih IP adresa (IP v.4) je 32 bita i one se koriste u poljima izvorišna adresa i odredišna adresa IP paketa.IP adresa odnosi se na mrežni interfejs a ne na računar. Ako računar ima dva mrežna interfejsa (rjeđe) onda mu trebaju dvije IP adrese.Adrese za mreže određuje INTRNIC (Internet Network Information Center), a za čvorove sami korisnici.



MREŽNI ADAPTER (NIC)Network Interface Card Obezbjeđuju fizičku vezu između kablova i računara i instaliraju se u slotove u samom računaru.•priprema podatke iz računara za slanje kroz mrežu (paralelno u serijski i obratno)•šalje podatke drugom računaru•kontroliše protok podataka iz računara u sistem kablova•prima podatke iz kablova u oblik koji računar može da koristi

NIC treba da ostatku mreže navede svoju adresu (MAC adresa). Komitet IEEE dodjeljuje jedinstvene blokove adresa svakom proizvođaču NIC-a. Proizvođači dalje ugrađuju te adrese u čipove, tako da svaki NIC, odnosno računar, ima jedinstvenu adresu.



MREŽNI ADAPTER (NIC)NIC treba da ostatku mreže navede svoju adresu (MAC adresa). Komitet IEEE dodjeljuje jedinstvene blokove adresa svakom proizvođaču NIC-a. Proizvođači dalje ugrađuju te adrese u čipove, tako da svaki NIC, odnosno računar, ima jedinstvenu adresu.Za razliku od IP adrese, MAC adresa je FIZIČKA adresa, ugrađena u NIC i jedinstvena je za svaki mrežni interfejs. Ima oblik zapisa od 6 bajtova:54-C1-01-EE-B7-08

IP adresa je logička adresa, može da bude drugačija svaki put kada spojimo računar u mrežu, ako DHCP tako dodijeli adresu.



STRUKTURA IP ADRESE

•Struktura IP adrese se prikazuje u obliku četiri decimalna broja, razdvojena tačkama, npr.:•192.68.21.1

IP adresa sadrži dva podatka:•adresu mreže•adresu čvora (hosta)

•IP adresa sastoji se od 32 bita tj. 4 bajta (okteta), koji se kod decimalnog zapisa odvajaju tačkama (aaa.bbb.ccc.ddd). Svaki od 4 okteta zapisuje se decimalno (od 0 do 255), npr.

•heksadecimalna adresa C0290614 se piše kao 192.41.6.20.



STRUKTURA IP ADRESE


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽASTRUKTURA IP ADRESEPostoje 3 osnovne klase IP adresa:A, B, C.

Klasa A može imati otprilike 16 miliona računara i njoj može pripadati do 126 mreža. Ova klasa je predviđena za mreže s velikim brojem računara.

Klasi B pripadaju mreže koje imaju do 65 534 računara, a takvih mreža može biti 16384.

Klasa C je najmanja i obuhvaća mreže koje imaju do 254 računara. U ovoj klasi može biti do 2 miliona mreža.

Klasa D koja počinje sa 1110, a nakon toga slijedi adresa, koristi se za istovremeno pristupanje grupi računara (difuzija u grupi). Zauzima IP adrese od 224.0.0.0 do 239.255.255.255.

Klasa E koja započinje sa 11110 i zauzima adrese od 240.0.0.0 do 247.255.255.255 služi za buduće korištenje.



STRUKTURA IP ADRESEIPv4 adresa je u osnovi 32-bitni binarni broj. Kako je u pravilu vrlo teško pamtiti niz od 32 znaka '0' ili '1', češće se koriste druge notacije, a najčešće od svih decimalna notacija. Decimalna notacija se od 32-bitnog binarnog broja dobije na sljedeći način: 32-bitni broj se odvoji u četiri 8-bitne grupe, svaka grupa se zapiše u dekadskom obliku, a grupe se zatim u zapisu prikažu odvojene tačkama. Primjer:

Binarni zapis: 00100000111100000000111100001111(odvajanje u 4 grupe po 8 bitova): 00100000 11110000 00001111 00001111

(svaka grupa se zapisuje dekadski): 32 240 15 15

(dodavanje tački između brojeva): 32.240.15.15

Decimalni zapis: 32.240.15.15



MREŽNA MASKA

•Primjenom mrežnih maski (engl. subnet mask) omogućeno je formiranje podklasa i podmreža unutar jedne dodijeljene mrežne klase.

•Na taj način se povećava broj mreža na račun broja računara.

•Mrežna maska je 32-bitni broj koji kaže koje bitove originalne IP adrese treba posmatrati kao bitove mrežnog broja.

•Npr. U klasi B mrežna maska je

•255.255.0.0

•“1” predstavljaju adresu mreže a “0” adresu čvorova (255 je 11111111)



DODJELJIVANJE IP ADRESE

•Vrši se ručno ili automatski.

•Ručno se dodjeljuje kada je računar vezan u LAN, a adresa se dobije od administratora mreže.

•Automatski se dodjeljuje ako u mreži postoji automatsko konfigurisanje adresa, koje radi DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) server.

•U principu svaki put kada se korisnik zakači na mrežu on dobije novu IP adresu iz predviđenog opsega adresa (osim ako je njegova adresa rezervisana na DHCP serveru).


OSNOVI RAČUNARSKIH MREŽAMODELI MREŽA i PRISTUP INTERNETUPostoji više modela mreža. Neki poznatiji su:

•PSTN (Public Switched Telephone Network), javna telefonska mreža koja se koristi za prenos govora i podataka,

•X.25 i Frame Relay za prenos podataka,

•ISDN (Integrated Services Digital Network), integrisani servis digitalnih mreža, za prenos govora, video-zapisa, teksta, grafike, podataka. Postoje dva tipa ISDN: N-ISDN (narrowband) i B-ISDN (broadband).

•PLMN (Public Land Mobile Network), mreža mobilne telefonije, za prenos govora i podataka

•CATV (Cable TV), kablovska televizija, aktuelan je pristup Internetu ili govornim uslugama preko CATV mreže.



MODELI MREŽA i PRISTUP INTERNETU

•Jedan od najvećih problema Internet korisnika je pristup Internetu.

•Korisnici koriste sve zahtjevnije aplikacije, audio-vizuelne, grafičke i sl., pa je brzina nedovoljna ili je cijena pristupne tehnologije previsoka.

•xDSL je familija protokola transmisionih sistema za pristup preko bakarne parice. ADSL je asimetrična pretplatnička linija (Asymmetrical Digital Subscriber Line), a VDSL je brzi DSL (Very high bit rate DSL).

•Brzina ka korisniku zavisi od više faktora: dužina linije, prečnik provodnika, prisustvo premoštenih izvoda, ukrštena preslušavanja.


arsim iv mreze

Documents