7. Umrežavanje - es.elfak.ni.ac.rses.elfak.ni.ac.rs/MultimediaTechnology/Materijal/Sredjeno/Pog.4.4... · Najpopularniji tipovi LAN-ova su Ethernet i Token Ring. Standardi za Ethernet

Prenos podatka- Umrežavanje

168

7. Umrežavanje

Povezivanje većeg broja PC mašina preko mreže za prenos podataka postalo je jako aktuelno

zadnjih nekoliko godina iz sledećih razloga: Kao prvo, po ceni, PC mašine su postale veoma jeftine naprave, koje su, po svojim performansama, zaista moćne naprave. Kao drugo, na tržištu se danas nudi veliki broj raznih moćnih softverskih alata (paketa) po neverovatno niskim cenama (postoje i piratske verzije) koje obezbedjuju da se PC mašine primene za širok dijapazon aplikacija. Kao treće, nadgradnja PC mašine novom logikom (drajverske pločice i razne periferije) nije tako skupa investicija ne samo za kompanije nego i individue. Sve je ovo dovelo do toga da su PC mašine danas najšire prihvaćene računarske mašine od kojih se mogu projektovati sada dosta složeniji sistemi. Tipično, takve sisteme srećemo kod LAN-ova (Local Area Network). LAN se definiše kao skup računara lociranih u okviru neke kancelarije, ili zgrade, povezanih preko deljivog (zajedničkog) prenosnog medijuma (kakav je koaksijalni kabl) nazvan glavni put (kičma) mreže (network backbone). LAN se može povezati na druge mreže bilo direktno ili preko WAN (Wide Area Network) kako je to prikazano na slici 7.1.

WAN obično povezuje mreže na šire geografsko područje, do nivoa jedne zemlje. Na slici 7.1 tri LAN-a, nazvana LAN-A, LAN-B i LAN-C povezana su u WAN. Kada se LAN povezuje na WAN/LAN preko analogne linije koristi se modem, bridge se koristi za medjusobno povezivanje dva slilčna tipa LAN-a koji razmenjuju digitalne podatke, a gateway kada dva različita LAN-a razmenjuju digitalne podatke.

Bridge

Gatewayor modem

Gatewayor modem

LAN A

LAN B

LAN C

Wide area network

connection

Wide areanetwork

Local area network

backbone

Slika 7.1 Medjusobno povezivanje LAN-ova i formiranje WAN

Javne komutacone telekomunikacione mreže (PSTN - Public Switched Telecommunications Network) koriste analogne linije za prenos podataka na duga rastojanja. PSTN mogu izvršiti povezivanje jedne linije mreže na drugu koristeći komutaciona kola (circuit switched). Komutaciona kola i svi kanali za prenos govora u telefoniji, tj. PSTN, koriste ograničeni propusni opseg od 400 do 3400 Hz. Zbog toga ako po telefonskim vezama želimo da prenosimo digitalne podatke potrebno je koristiti modem. Osnovni zadatak modema na predajnoj strani je da izvrši konverziju digitalnih podataka u signal čija je forma pogodna za prenos kroz PSTN, a na prijemnoj strani da analogni oblik signala konvertuje u digitalni. Na slici 7.2. prikazano je povezivanje računara na PSTN. Računare je moguće povezati na WAN preko service provider ili preko druge mreže koja se povezuje preko modema. Service provider poseduje željeni hardver koji je neophodan da bi se izvršilo povezivanje na WAN.

Prenos podatka- Umrežavanje

169

Modem Modem

NTE NTEPublic

switchedtelephona network(PSTN)

Integratedservicesdigital

network(ISDN)

Serviceprovider

Directconection

Word areanetwork

connectionWAN

Slika 7.2 Povezivanje čvora na PSTN

Javne komutacione mreže za prenos podataka (PSDN-Public Switched Data Network) omogućavaju da se izvrši direktno povezivanje digitalnih uredjaja na digitalnu mrežu. Ovakav pristup ima prednosti jer ne zahteva konverziju digitalnih podataka u analognu formu i obratno.

ISDN (Integrated Services Digital Network) omogućava prenos mnogo tipova digitalnih podataka i pravu (stvarnu) globalnu digitalnu mrežu. Podaci koji se prenose mogu biti digitalizovani video, digitalizovani govor i računarski podaci. Imajući u vidu da su komutacija i prenos digitalni, moguće je ostvariti veoma brzi pristup nekoj tački u mreži, a takodje i prenositi podatke veoma velikim bitskim brzinama. Obično se koriste brzine prenosa od 64 kbps. Sva povezivanja na ISDN vrše se preko NTE (Network Termination Equipment).

7.1. Komunikacioni standardi i OSI model kod LAN-ova

Na slici 7.3 prikazan je jedan pogled koji se odnosi na prenos podataka kroz odredjene mreže u odnosu na njihovo uskladjivanje sa nivoima OSI modela. Uglavnom se razlikuju tri glavne tehnologije prenosa podataka kroz mreže, i to one koje koriste asinhroni prenos podataka, LAN i WAN.

Najpopularniji tipovi LAN-ova su Ethernet i Token Ring. Standardi za Ethernet su Ethernet 2.0 i IEEE 802.3 (uključujući i IEEE 802.2). Za Token Ring standardi su IBM Token Ring i IEEE 802.5 (uključujući i IEEE 802.2). Ethernet koristi CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) tehnologiju za prenos podataka.

Jedan od poznatijih standarda za medjusobno povezivanje mreža je TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol). IP rutira (usmerava) pakete krož mrežu, dok TCP rutira pakete podataka izmedju medjusobno povezanih mreža. (Alternativni ekvivalentni standard TCP/IP-u koji se koristi kod nekih PC mreža je SPX/IPX). Glavni standardi za digitalno povezivanje WAN-ova su ITU-T X.21, HDLC i ITU X.25. (ITU - International Telecommunication Union) je novi naziv za CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Télécommunications)).

Prenos podatka- Umrežavanje

170

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data link

Physical RS-232

Asyn. protocol

TCP

IP

SPX

IPX

IEEE 802.2

Asy

n.

prot

ocol

Asy

n.

prot

ocol

X.25

HDLC

X.21Ethernet 2.0

WANs

LANs

AsynchronousSerial Comunnication

Slika 7.3 OSI model i tipovi mreža

Na slici 7.4. prikazani su glavni standardi i njihove osnovne funkcije. Agencije za standarde, čije su skraćenice korišćene na slici 7.4. su sledeće: ISO (International Organization for Standardization), CCITT, EIA (Electrical Industries Association), ITU, ANSI (American National Standards Institute), i IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers).

Prenos podatka- Umrežavanje

171

Standard

Equivalent

ISO/CCITT

Description

EIA RS-232C CCITT V.28 Serijski prenos do 20kbps/20m

EIA RS-422 CCITT V.11 Serijski prenos do 10Mbps/1200m

EIA RS-423 CCITT V.10 Serijski prenos do 300Kbps/1200m

ANSI X3T9.5 LAN: Optičko-vlakno FDDI standard

IEEE802.2 ISO 802.2 LAN: IEEE standard za logičku kontrolu veze

IEEE802.3 ISO 802.3 LAN: IEEE standard za CSMA/CD

IEEE802.4 ISO 802.4 LAN: Prenos znaka (Token-a) kod Token Ring mreže

IEEE802.5 ISO 802.5 LAN: Token Ring topologija

CCITT X.21 WAN: Fizički interfejs nivo prema PSDN-u

HDLC CCITT WAN: Interfejs nivoa podataka ka PSDN-u

X.212 / 222

CCITT X.25 WAN: Interfejs mrežnog nivoa ka PSDN-u

CCITT 1430/1 ISDN: Interfejs fizičkog nivoa ka ISDN-u

CCITT 1440/1 ISDN: Interfejs nivoa podataka ka ISDN-u

CCITT 1450/1 ISDN: Interfejs mrežnog nivoa ka ISDN-u

Slika 7.4 Tipovi standarda

7.2. LAN topologije

Najveći broj savremenih LAN mreža je organizovan oko backbone (kičme). Backbone predstavlja glavni (deljivi) put za prenos podataka svih mašina koje su povezane na taj LAN. Backbone takodje obezbedjuje korisnicima različitih mrežnih segmenata medjusobno da komuniciraju. Na slici 7.5. prikazana je jedna lokalna računarska mreža koju čine segmenti LAN A, LAN B, LAN C, LAN D, LAN E i LAN F. Svi ovi segmenti povezani su na lokalnu mrežu preko BACKBONE 1. Na primer, ako LAN A komunicira sa LAN E tada podaci se prenose na izlaz LAN A, prolaze kroz BACKBONE 1, prenose se kroz LAN C i dolaze do LAN E.

Prenos podatka- Umrežavanje

172

Medjusobno razdvajanje mreža vrši se pomoću: bridge, gateway, ili rutera.

Bridge je uredjaj koji se koristi za povezivanje dve homogene (istog tipa) lokalne računarske (pod)mreže, tj. dve (pod)mreže koje koriste isti metod za pristup medijumu upravljanja. Tipična povezivanja su Ethenet na Ethernet, ili Token Ring na Token Ring.

Gateway je uredjaj koji rutira datagrame/pakete izmedju jedne i druge mreže. Obično, obe mreže rade sa različitim protokolima, tako da gateway obavlja funkciju konverzije protokola.

Ruter (router) je uredjaj koji se koristi za medjusobno povezivanje dva ili veći broj LAN-ova pri čemu svaki LAN koristi različiti MAC (Media Access Control method). To znači da ruter radi slično kao gateway sa tom razlikom što može povezati dve slične, ali i dve različite mreže.

LAN B

LAN A

LAN E

LAN C

LAN F

LAN D

Bridge,gatewayor router

BACKBONE 1

Bridge,gatewayor router

BACKBONE 3

BACKBONE 2

Local network

Local network

Local network Local network

Local network

Slika 7.5 Medjusobno povezivanje lokalnih (pod)mreža

7.3. Medjusobno povezivanje mreža

Medjusobno povezivanje mreža ostvaruje se pomoću: repetitora, bridge-eva, ili rutera.

• Repetitor odgovara fizičkom nivou i uvek usmerava signale od jednog mrežnog segmenta ka drugom. Osnovne funkcije koje obavljaju repetitori su: regeneracija signala, vrše dvosmeran prenos signala, povećavaju snagu (amplitudu i/ili struju) signala na izlazu, vrše prevodjenje izmedju dva tipa medijuma (optički kabl na par upredenih žica).

• Bridge vrši usmeravanje na link nivou. On filtrira ulazno izlazni saobraćaj tako da se paketi namenjeni mreži (od strane računara) usmeravaju ka mreži, a paketi koji nisu namenjeni računaru (dolaze sa mreže) ponovo se predaju mreži. Performanse bridge-a se ocenjuju na osnovu sledećih mera:

a) brzina filtriranja (filtering rate) - bridge čita MAC adresu Ethernet/Token Ring/FDDI (Fiber Distributed Data Interface) čvora pa nakon toga odlučuje da li da prosledi paket ka mreži. Brzina filtriranja se kreće od 5000 do 70 000 pps (packets per second), a tipične su 17500 pps.

Prenos podatka- Umrežavanje

173

b) brzina prosledjivanja (forward rate) - nakon što je bridge odlučio da usmeri paket ka mreži on mora da ih prosledjuje. Brzine prosledjivanja se kreću od 500 do 140000 pps, a tipične su 90000 pps.

• Ruter ispituje polje okvira koje sadrži adresu i odredjuje najbolji put za taj paket pri čemu može da izvrši i konverziju protokola na mrežnom nivou. Obično ruteri koji manipulišu sa jednim tipom protokola karakterišu se velikim brzinama filtriranja i prosledjivanja. Ako podržavaju rad većeg broja protokola, tada režijsko vreme potrebno da se detektuje protokol i obavi usmeravanje poruke ka odredištu postaje veliko.

Veoma često u kataloškim podacima kompanija koja proizvode rutere nailazimo na rutere koji vrše konverziju paketa izmedju sledećih tipova protokola:

BGP (Border Gateway Protocol) - TCP/IP

EGP (Exterior Gateway Protocol) - TCP/IP

RIP (Routing Information Protocol) - TCP/IP

Na slici 7.6., sa aspekta procesiranja paketa u odnosu na OSI model, prikazane su funkcije koje obavljaju repetitori, bridge, i ruter.

Data link

Physical

Network

Data link

Physical

Physical

NetworkA

NetworkB

NetworkA

NetworkB

NetworkA

NetworkB

Router

Bridge

RepeaterRepeater uvekrutira signale

Bridge rutiranje saMAC adresama

Router rutiranje samrežnim adresama

(kao što su IP adrese)

Slika 7.6 Funkcija repetitora, bridge-a, i reuter-a

Prenos podatka- Umrežavanje

174

7.4. Topologije mreža

Kod LAN-ova, kako je to prikazano na slici 7.7., se uglavnom koriste topologije tipa zvezda (star), prsten (ring), i magistrala (bus).

Ring network

Star network

Bus network

Slika 7.7 Topologije mreža kod LAN-ova

A. Zvezda Kod topologije tipa zvezda postoji centralni server koji rutira podatke u mreži.

Prednosti ove varijante su sledeće:

• zbog toga što je brzina podataka izmedju centralnog servera i čvora obično mala kabliranje se izvodi jevtinim upredenim kablovima.

• Otkaz jednog čvora nema uticaj na ostatak mreže.

Glavni nedostatak ove topologije je taj što je rad (operativnost) mreže jako zavisan od centralnog servera. U slučaju da server otkaže ceo sistem nije više operativan.

B. Prsten Kod prstena računari su povezani u petlji (vidi sliku 7.8.). Da bi se obezbedio korektan redosled

pristupa u mreži jedan elektronski marker koji se naziva token se prenosi od jednog računara do drugog. Samo onaj računar kod koga se trenutno nalazi token može da predaje podatke. U zavisnosti od toga koji medijum za prenos se koristi (upredeni par žica, koaksijalni kabl, optičko vlakno), moguće je ostvariti različite brzine prenosa kroz prsten, počev od nekoliko kbps do reda nekoliko stotina Mbps.

Prenos podatka- Umrežavanje

175

Tipična mreža tipa prsten je IBM Token Ring. Glavna prednost token ring mreže je ta što se svim čvorovima u mreži pruža podjednaka šansa za prenos. Na žalost, postoje i nedostaci a glavni je taj da ako jedan od čvorova ispadne iz rada, tada se i rad celokupne mreže narušava.

TokenElektronski token prolazi od čvora

do čvora

Čvorovi mogu preneti podatke jedino kada

zahvate token

Slika 7.8 Prolaz token-a kroz prsten

C. Mreža tipa magistrale Kao što se vidi sa slike 7.9, ovaj tip mreže koristi multidrop prenosni medijum. Svi čvorovi mreže

dele istu magistralu, ali samo jedan čvor u datom trenutku može biti predajnik. Kao prenosni medijum moguće je koristiti upredeni par žica, koaksijalni kabl, ili optičko vlakno. Brzine u prenosu podataka koje se postižu su relativno visoke, obično su reda 100 Mbps.

Pored jednostavnosti izvodjenja, prednost ove topologije je ta da ako jedan od čvorova bude u kvaru ostatak mreže biće operativan. Glavni nedostatak ove topologije je taj što zahteva implementaciju skupog i složenog mrežnog protokola koji onemogućava da dodje do sudara na magistrali. Sudar (contention) se javlja u situacijama kada dva čvora vrše predaju u isto vreme.

Zajednički bus

Svi kompjuteri imaju pristup na zajednički bus u isto

vreme

Slika 7.9 Topologija tipa magistrala

D. Druge topologije Postoje i druge mrežne topologije koje predstavljaju kombinaciju dve ili više osnovnih. Tipičan

primer je topologija tipa stablo koja predstavlja kombinaciju zvezde i magistrale (slika 7.10). U konkretnom slučaju koristi se koncentrator (hub) za povezivanje više čvorova na mreži.

Prenos podatka- Umrežavanje

176

Concetrator(ili hub)

Concetrator(ili hub)

Concetrator(ili hub)

Concetrator(ili hub)

Concetrator(ili hub)

Slika 7.10 Topologija tipa stablo