-
UVOD U
RAUNARSKE MREE
Definicija i oblast interesovanja
-
2Raunarske komunikacije i mree
Cilj: prenos informacija izmeu dva vora u mrei dva programa na dva raunara
Mera obima i brzine prenosa: bit, bit/s
Informacije mogu biti generisane
interno od strane raunara u mrei
eksterno na primer govor, video
Mreni ureaju ne moraju nuno biti raunari
npr. disk, kamera ili printer
Raznolikost informacija i uslova prenosa
uzrokuju visoku kompleksnost sistema
-
3Raunarske komunikacije i raunarske mree
Projektovanje RM stoga zahteva specijalizovana
znanja iz razliitih inenjerskih oblasti
Raunarske mree su pre smatrane specijalizovanim za prenos podataka ne i govora, muzike, videa
Danas smo sve blii punoj integraciji u jedinstven sistem
Sve je manja razlika izmeu ureaja koji podatke obrauju (raunari) ili prenose (komunikacije)
-
4Osnovne komponente (tri kljune)
Raunarski sistem (terminal) ureaji za ulaz/izlaz, obradu i/ili uvanje podataka
Komunikacioni sistem sredstvo prenosa podataka uz njihovu pripremu, tj.
kodiranje uz proirenje ili smanjenje njihovog obima
Mreni sistem (komutacioni) sposobnost efikasne upotrebe prenosnih i komutacionih resursa
pravila komunikacije izmeu raunarskih sistema i programa
Prenosni
sistem
Odreditepodataka
Izvor
podatakaPredajnik Prijemnik
Terminal 1 Terminal 2
-
5Osnovni zadaci
Iskorienje prenosnog sistema best-effort politika
Sprega (interface)
Adresiranje
Formatiranje poruka
Generisanje signala
Sinhronizacija
Kontrola razmene podataka E2E
Kontrola toka
Detekcija i otklanjanje greaka
Rutiranje (usmeravanje)
Oporavak
Sigurnost podataka
Upravljanje mreom
-
1-6
Struktura raunarske mree:
Krajnji ureaj (terminal, edge):
aplikacija i raunar
Pristupna mrea (access)
fiziki prenos: ine i beine komunikacije
Mreno jezgro (core):
Uvezani ruteri
Hijerarhijska organizacija
-
7Mrene aplikacije (usluge)
Deljenje resursa Raunarskih (memorija, procesorsko vreme)
Centralni (mainframe) raunari + terminali (ranije) Savremeni raunari su jeftiniji od mrene opreme (sem LAN)
Printera, periferne opreme
Informacija, pre svega Pristup podacima razliitog tipa
Usluge (services) Email, FTP, Telnet, Web pristup
Video konferencija, Skype
Pristup bazama podataka, Torrent
Klijent/server, P2P
-
1-8
Reimi komunikacije (end to end)
Krajnji ureaji Izvravaju dve kooperativne
aplikacije, uvek
client/server model Klijent se obraa centralnom,
uvek aktivnom, serveru radi usluge (mail, web, ftp)
Funkcionalno razliiti ureaji
peer-peer model: direktna komunikacija uz
minimalno korienje namenskih servera (Skype, BitTorrent)
Funkcionalno isti ureaji
-
9Mrene usluge (1)
Sinhrone Sesija sa kontinualnom tokom podataka (npr. glas)
Obino zahteva ograniena i fiksna kanjenja
Asinhrone Sesija obuhvata prenos sekvence poruka
burst reim: interaktivne sesije, file transfer, email
Connection oriented Sesije koje se odravaju u duem periodu
Isporuka paketa po redu i vremenu (npr.Telnet, FTP)
Connectionless Jednokratna transakcija (npr. http)
-
10
Mrene usluge (2)
Quality of Service QoS
Mehanizmi prenosa koji mogu obezbediti razliiteprioritete ili naine prenosa, raznim korisnicima, ili garantovati odreeni nivo performansi u skladu sa zahtevima aplikativnog programa
Dinamika kontrola politike rukovanja paketima, suprotno od klasinih best-effort mrea
Vano za prenos multimedijalnih sadraja u uslovima ogranienih mrenih kapaciteta (VoIP, IP-TV)
-
1-11
Prenosni medijumi
Fizika veza:
Provodnik izmeu predajnika (Tx) i prijemnjika (Rx),
preko koga propagira
elektrini ili optiki signal
Usmereni medij (guided):
propagacija prostorno
ograniena telom kabela
bakarni, optiki, koaksijalni
Neusmereni (unguided):
Signal slobodno propagira
radio
Parica (Twisted Pair)
Dve izolovane bakarne
ice
Upletene kako bi se
smanjila meusobna indukcija
UTP savremeni Ethernet
-
1-12
Koaksijalni kabel: Dva koncentrina
bakarna provodnika dvosmeran baseband:
jedan kanal na kabelu stari Ethernet
broadband: vie kanala na kabelu
HFC kablovska TV
Optiki kabel: Optika nit koja provodi
svetlosne impulse, za svaki bit informacije
Visoke brzina prenosa:10s-100s Gps
Niske smetnje, dugake deonice bez zanavljanja
Otpornost na elektromagnetni um
-
1-13
Fiziki medijum: radio
Prenos signala u
elektromagnetnom
spektru
Beini prenos
dvosmeran
Uticaj okoline na
prostiranje radio signala:
refleksija
prepreke
interferencija
Tipovi radio veza: Radio-relejne
(terrestrial microwave)
Usmerene veze do 45 Mbps
Beini LAN (Wifi) 11Mbps, 54 Mbps
mobilne mree (wide-area, cellular)
3G : ~ 1 Mbps
satelitske Do 45Mbps,
270 ms kanjenje
geosinhroni /u niskoj orbiti
-
14
Tipovi mrenih veza
Birani vod (switched, dial-up)
preko serije komutatora i deonica
Iznajmljeni vod (leased)
trajno uspostavljen kroz javnu mreu
DSL: digital subscriber line
Privatni vod (private, dedicated)
slino iznajmljenom
u celosti raspoloiv korisniku
-
15
Topologija
Fizika
Logika
-
16
Tehnike komutiranjaPrenos izmeu vorova u mrei
Efikasno deljenje komunikacionih resursa
1. Komutiranje kanala
Uspostava ekskluzivne fizike veze
Analogna telefonija
2. Store and Forward vorovi sa CPU i MEM
Komutiranje poruka, nastalih na izvoru
Komutiranje paketa, podelom poruke na
pakete ograniene duine
Paketske mree su osnova Interneta
-
17
Protokoli i njihov znaaj
Razmena podataka izmeu 2 vora zahteva obostrano potovanje pravila ponaanja komunikacionih protokola
Protokol definiu tri elementa Sintaksa format podataka (i adresa) i signala
Semantika kontrolne informacije za koordinaciju i kontrolu greaka
Vremenske kontrole vremenski okviri i redosled dogaaja, ukljuujui brzinu
Nivoi protokola na primeru prenosa datoteka aplikacioni, transportni i mreni (network access)
Aplikacija za
prenos datoteka
Komunikacioni
modul
Mreni modul
Aplikacija za
prenos datoteka
Komunikacioni
modul
Mreni modulKomunikaciona mrea
Komande za prenos datoteka
Prenos poruka
-
Kljune osobine protokola
Hijerarhijska organizacija po nivoima
protocol stack stog, kamara
Vertikalna i horizontalna sprega
Nezavisnost izmeu slojeva
sem vertikalne sprege
Enkapsulacija podataka
podaci nieg nivoa ukljuuju i zaglavlje vieg
18
-
19
Prostorna dimenzija RM
Wide Area Networks (WANs)
iroka oblast pokrivanja (zemlje, kontinenti, svet)
Upotreba telekomunikacija, broadband prenos
(skupo!)
Uobiajene brzine prenosa
1980s: 10 Kbps
2000s: 2.5 Gbps
Korisniki pristup: 56Kbps 155 Mbps tipino
Deljene komunikacione linije: komutatori i ruteri
Primeri: IBM SNA, X.25, Frame Relay, Internet
-
20
Prostorna dimenzija RM
Local Area Networks (LANs)
U okviru skupa kancelarija ili jedne zgrade
Deljeni kanal, prenos u osnovnom obliku
(baseband, jeftino!)
Brzine: 10 Mbps 1 Gbps
Primeri: Ethernet, Token ring, Apple-talk
Metropolitan Area networks (MANs)
Neto izmeu prethodnih,
Brza veza izmeu lokalnih mrea (backbone)
Primeri: ATM, FDDI, SONET
-
21
WAN : LAN
WAN
Prenosni
sistem
Odreditepodataka
Izvor
podatakaPredajnik Prijemnik
Terminal 1 Terminal 2
iMac iMac
LAN
iMac iMac iMac iMac iMac
-
ta je Internet?
Network of networks
Svaka od mrea predstavljena je jednom
spoljnom adresom
Unutar mree, svaki raunar ima svoju adresu
Na kraju, adresira se i
svaka aplikacija na
raunaru
TCP/IP protocol stack
IP adresa i port
22
Home network
Institutional network
Mobile network
Global ISP
Regional ISP
-
23
Istorijski razvoj
Do 1960 direktna komunikacija
1961-1972: Razvoj ranih sistema sa
komutacijom paketa
Leonard Kleinrock (prvi objavljeni rad), Lawrence
Roberts
ARPAnet, prva email aplikacija
-
24
Istorijski razvoj
1980 - 1990: Nastajanje Interneta Evolucija ARPAnet kojoj se prikljuivao sve vei broj
univerzitetskih mrea
1. januara 1983. TCP/IP je zamenio NCP, i postao novi standardni protokol ARPAnet
-
25
Istorijski razvoj
1990 - : Komercijalizacija WEB prostora Pojava prvih komercijalnih ISP (Internet Service
Provider)
Berners-Lee (CERN) sa saradnicima je razvio prvu verziju HTML, HTTP, Web servera i pretraivaa (linijski), tj.sve etiri kljune komponente WWW
Mozaik i Netscape bili su prvi grafiki pretraivai
Pojava brzih rutera, lokalnih mrea
Najnovije: Protokoli za prenos multimedijalnih podataka
-
TA JE SUTINA INTERNETA?
Fundamentalni elementi Interneta
26
-
Internet protokoli
Kao peani asovnik (hourglass)
HTTP RTP SIP DNS DHCP
TCP UDP
IP
Ethernet WiFi PPP
Parica Koaksijalni OptikiBeiniFiziki
Nivo veze
Mreni
Transportni
Aplikativni FTP
-
28
Internet protokoli
TCP/UDP prihvataju informacije sa aplikativnog nivoa
Transmission Control Protocol, User Datagram Protocol
IP je zaduen za prenos i usmeravanje paketa
Internet Protocol
Ethernet LAN protokol preko kog se prosleuju IP paketi
-
29
TCP/UDP funkcionalnost
TCP: connection-oriented, virtual circuit service, reliable,
error-free delivery
TCP paketi su oznaeni brojem sekvence, koji se ponavlja ali u duem periodu
Isporuka se organizuje po tom broju
U sluaju greke, TCP radi retransmisiju paketa
UDP: connectionless, unreliable datagram service
Podrazumeva kontrolu isporuke na aplikacionom nivou
Jednostavniji i efikasniji
Manja kanjenja pogoduju multimedia aplikacijama
Npr, izgubljeni VoIP paket se ne zanavlja
-
30
TCP/UDP adresiranje
IP Adresa identifikuje raunar
Port odreuje aplikaciju
16-bitni broj [1 - 65535]
Prvih 1023 portova su rezervisani
Dva formata IP adresa
1981: IPv4 32 bita, ddd.ddd.ddd.ddd
1999: IPv6 128 bita : xxxx.xxxx.xxxx.xxxx.xxxx.xxxx.xxxx.xxxx
Socket = IP adresa + Port
-
Uporeenje v4 i v6 adrese
31
-
32
Socket (utinica)
Preko njih procesi alju poruke u mreu Standardna API sprega (Application Programming
Interface)
Soket = IP adresa + Port
Multipleksiranje / demultipleksiranje poruka
-
33
IP protokol Rukuje slanjem paketa kroz mree
Pre slanja dodaje adresu poiljaoca
IP datagram je osnovna jedinica prenosa u Internetu
Max duina 64k, ipak 1500 zbog ogranienja kanjenja i optereenja mree (vorova)
best-effort service, tj. ne zanavlja izgubljene pakete
-
34
Enkapsulacija podataka
Od transportnog do nivoa veze
-
Enkapsulacija
Port izvora -16 bita
Port odredita - 16 bita
IP adresa izvora 32 bitaIP adresa odredita 32 bitaIP zaglavlje oznaava da se prenosi TCP ili UDP
segment.
MAC adresa izvora 48 bitaMAC adresa odredita 48 bita
Eternet zaglavlje oznaava da se prenosi IPv4 paket.
Preambula
8 bajtova
Zaglavlje
14 bajtova
Korisniki podaci
46 do 1500 bajtova
CRC
4 bajta
802.3 Ethernet Frame
IP Zaglavlje Podaci
IP packet
TCP/UDP
ZaglavljePodaci
TCP/UDP segment
IP a
ddre
ss +
port
= S
OC
KE
T
Aplikacija: podaci i kontrola
-
IP paket
Zaglavlje sadri IP adresu izvora (source) i odredita (destination).
4 bajta svaka adresa.
232 adresa.
Zaglavlje
20 bajtova ili viePodaci
IPv4 packet
Maksimum 64 KB.
IPv6 packet
Zaglavlje
40 bajtova ili viePodaci
Maksimum 64 KB.
Zaglavlje sadi IP adresu izvora (source) i odredita (destination).
16 bajta svaka adresa.
2128 adresa.
-
Kratak pregled strukture IP
zaglavlja
-
38
Usmeravanje (routing) kroz Internet
Paketska komutacija prenos IP paketa
hop-by-hop model ruter usmerava paketa Na osnovu adrese odredita i tabele prosleivanja, koju dinamiki
odrava
Provereno, robustno i adaptivno reenje
Network id Cost Next hop
152.1.1.1 32 C
........ ........ ........
-
IP prosleivanje (IP routing)
Globalna mreainternet
Lokalna mreaWiFi
Lokalna mreaEthernet
Na osnovu IP adrese, nivo 3 (routers)
Na osnovu MAC adrese, nivo 2 (switches)
Osnovne karakteristike interneta
Prosleivanje datagram-a IP paketa Connectionless Best-effort
-
IP adrese mog PC-ata nam daje IPCONFIG
ta nam daje GOOGLE IP address
91.233.24.6
Your public IP address
-
Lokalne i globalne IP adrese
Internet i intranet
intranet
podmreainternet
gateway
Lokalna = privatna adresa (primer 10.211.254.46)
Globalna = javna adresa (primer -
91.233.24.6)
Gateway ima bar dve IP adrese
Lokalna prema lokalnim terminalima (primer - 10.211.254.1)
Globalna prema internetu (primer - 91.233.24.6)
Terminal na lokalnoj mrei ima samo
privatnu, tj., lokalnu IP adresu (primer -
10.211.254.46)
-
Network Address Translation (NAT)
NAT je funkcija gateway-a.
Omoguava vezu terminala na lokalnoj mrei sa globalnim internetom.
NAT mapira privatne u javne IP adrese i obrnuto.
NAT = IP masquerading.
Jedna javna IP adresa na vie privatnih IP adresa (one-to-many NAT)
Poto je najvei deo IP saobraaja u formi TCP/UDP segmenata, NAT se obino realizuje specifino za TCP/UDP.
Client je tipino na lokalnom intranetu, a server na globalnom internetu.
gateway
source 192.168.2.18 : 42890
destination 35.41.82.1 : 80 source 93.86.86.250 : 32650
destination 35.41.82.1 : 80
destination 192.168.2.18 : 42890
source 35.41.82.1 : 80
destination 93.86.86.250 : 32650
source 35.41.82.1 : 80
internet intranet
