10 Racunarske Mreze Prezentacija Dobra

Računarske mreže

Školska 2009/2010. godina 1

OsnoveOsnoveračunarskih mrežaračunarskih mreža

Jovan Jović[email protected]

2

Definicija:

Računarska mreža predstavlja skup meñusobno povezanih računara i njihovih perifernih ureñaja u cilju efikasnijeg, operativnijeg i kvalitetnijeg korišćenja informacija, podataka i raspoloživih resursa

3

Definicija:

4

Osnovni pojmovi

Computer Computer

Prenosni medijum

Adapteri

Čvor(node)

Čvor(node)

5

Osnove prenosa signala

• Prenosni medijum može biti metal, staklo, vazduh, ...

• Prenosnim medijumom se u opštem slučaju prenosi energija

• Energija može biti električna, svetlosna, elektromagnetna, ...

• Svaka vrsta energije ima različite osobine i zahteve u pogledu prenosa

6


• Uspostaviti vezu izmeñu dva računara• Na polazištu podatke predstaviti u vidu energije

• Preneti energiju na željeno mesto• Na odredištu energiju ponovo pretvoriti u podatke

Kako preneti podatke?

Računarske mreže


7


8

Osnove prenosa signalaZa uspostavljanje veze (bez prenosa podataka) koristi se prenos energije stalnih, tačno definisanih karakteristika

‘Prazan’ signal je signal nosilac ili noseći signal

9

Osnove prenosa signala• Na polazištu se transformacija podataka vrši modifikacijom signala nosioca pre njegovog slanja

• Tehnika modifikacije nosećeg signala zove se modulacija

• Na odredištu se vrši demodulacija• Sličan postupak se vrši pri radio i TV prenosu

10

Osnove prenosa signalaVrste modulacija:• Amplitudna modulacija – podaci se u noseći signal utiskuju promenom amplitude (jačine) signala

• Frekventna modulacija – promena frekvencije nosećeg signala

• Fazna modulacija – promena faze nosećeg signala

11


Amplitudna modulacija:

12


Fazna modulacija:

Računarske mreže


13

Vrste prenosnih medija

� Žičani

� Bezžični

1. parice (telefonski kablovi)2. koaksijalni kabl3. UTP (Unshielded Twisted Pair)4. STP (Shielded Twisted Pair)5. Optički kabl

1. IR (Infra Red)2. Radio talasi3. Mikrotalasi4. Laserski zrak5. Satelitski prenos

14

Kablovi ...

Telefonski kabl

Koaksijalni kabl

15

Kablovi ...UTP (Unshielded

Twisted Pair)STP (Shielded

Twisted Pair)

16

Kablovi ...

■ Kategorija 1: U ovu kategoriju spada tradicionalni telefonski UTP kabl (obična telefonska „parica") kojim se ne prenose podaci, već samo glas. Većina kablova koji su postavljeni pre 1983. godine spada u ovu kategoriju.

■ Kategorija 2: U ovu kategoriju spada UTP kabl za prenos do 4 MB u sekundi (MBps). Oni se sastoje od četiri meñusobno upredene UTP parice (ukupno 8 provodnika ).

Kategorije UTP/STP kablova:

17

Kablovi ...

■ Kategorija 3: UTP kablovi za prenos do 16 MBps.Sastoje se od četiri upletene bakarne parice, od kojih svaka ima tri uvoja po stopi (0,30 m).

■ Kategorija 4: Kablovi koji omogućavaju prenos do 20 MBps. I oni se sastoje od četiri upletene parice.

■ Kategorija 5: UTP kablovi koji omogućavaju prenos do 100 MBps. I ova vrsta kabla se sastoji od četiri upletene parice bakarne žice.

Kategorije UTP kablova:

18

Kablovi ...

Optički kabl:

Računarske mreže


19

Kablovi ...

• Tanko optičko vlakno (fiber) provodi modulisani noseći svetlosni signal u koji su utisnuti podaci

• Plastični omotač omogućava savijanje kabla• Fiber je proziran i projektovan tako da u unutrašnjosti reflektuje svetlost radi prenosa signala

Optički kabl:

20

Kablovi ...

• Predajnik (transmitter), LED ili LASER, moduliše svetlosni signal

• Prijemnik (receiver) je optički osetljiv i vrši demodulaciju prispelog svetlosnog snopa

Optički kabl:

21

Koaksijalni do 10 MB/s 850 m bakarna pletenicaUTP do100 MB/s 100 m upletene pariceSTP do100 MB/s 100 m parice + metalni oklop

Optički >155 MB/s 10 km nema el.signala

Tip kablaBrzina

prenosaNajveća podržana

dužinaNačin smanjenja

elektri čnih smetnji

Kablovi ...

22

Kablovi ...

Izbor kablova:

• Koliko će biti gust saobraćaj na mreži?• Koji nivo bezbednosti zahteva mreža?• Koje razdaljine treba da pokriju kablovi?• Koji kablovi dolaze u obzir?• Koliko novca je namenjeno kupovini

kablova?

23

Bez kablova ...IR (infracrvena svetlost):• Prenosi podatke kroz vazduh ili etar• Tehnologija slična onoj koja se koristi u daljinskoj TV komandi

• Infracrveno svetlo ne prolazi kroz zidove, ali se reflektuje od površina

• Ova tehnologija se najviše koristi za vezu sa PDA (Personal Digital Assistant) ili mobilnim telefonima

24

Bez kablova ...Radio talasi:• Podaci se prenose pomoću radio talasa• Energija se prenosi kroz vazduh ili etar• Postupak sličan radio, TV ili mobilnoj telefoniji

• Radio talasi prolaze kroz zidove zgrada• Služe za prenos podataka i na ‘malim’ (WLAN) i na velikim (satelit) rastojanjima

Računarske mreže


25

Bez kablova ...Mikrotalasi:• To su radio talasi visoke frekvencije• Koriste se za unidirekcione veze, ‘od tačke do tačke’

• Mikrotalasne antene se montiraju na isturene nosače radi prenosa podataka

26

Bez kablova ...Laserska svetlost:• Naziv potiče od svetlosnog izvora – lasera• Za unidirekcione veze, slične mikrotalasnim• Koriste se više frekvencije od mikrotalasnih• Predajnik i fotoosetljiv prijemnik na krajevima veze

• ‘Od tačke do tačke’, tipično izmeñu zgrada• Vremenski faktori utiču na kvalitet veze

27

Izbor prenosnog medijaBakarni provodnici su zrela tehnologija, pouzdana i jeftina, ali je brzina prenosa ograničena dužinom i presekom provodnika

Optičko vlakno:• Velike brzine prenosa• Otporno na elektromagnetnu interferenciju• Prenos podataka na velika rastojanja• Potrebno samo jedno vlakno, ali je skupo i osetljivo

28

Izbor prenosnog medijaRadio i mikrotalasi ne zahtevaju fizičke provodnike

Radio i infracrveni talasi koriste se u mobilnim komunikacijama

Laserska svetlost podržava veće brzine prenosa i ne zahteva fizičke provodnike

29

Šta mogu biti adapteri?

• Mrežna kartica (PCI, PCMCIA)• Modem (interni, eksterni)• IR port• Wireless kartice (PCI, PCMCIA)

30

Mrežna karticaAutonoman funkcionalni sklop sa sopstvenim procesorom i memorijom koji povezuje računar sa mrežom

Računarske mreže


31

Mrežna karticaMogući nazivi:• NAC - Network Adapter Card• NIC – Network Interface Card

Prave se za odreñeni tip mreže i prenosnog medija, ali neke mogu da podrže slične tehnologije i više medija

32

Mrežna kartica

33

Mrežna kartica

34

Modem• Modulator/Demodulator• Ureñaj koji vrši i modulaciju (slanje) i demodulaciju (prijem) signala

• Interni modem se neposredno povezuje sa sistemskom magistralom

• Eksterni modem se spoljnom vezom povezuje sa računarom

35

Modem• Modemi nose ime prema tipu medija sa kojim su povezani (optički, radio, kablovski, dialup, ISDN, ...)

• Dialup modem koristi običnu telefonsku liniju što znači da signal prolazi i kroz telefonsku centralu

36

Modem

Računarske mreže


37

ModemScenario (dial-up modem)Modem u režimu slanja (call mode):• Simulira podizanje slušalice• Osluškuje dial ton ili signal biranja• Šalje tonove ili impulse radi biranja broja na čijem se kraju nalazi drugi modem

38

ModemModem u režimu prijema (answer mode):• Detektuje signal biranja (‘zvonjenje’)• Simulira dizanje slušalice• Šalje signal nosilac

Modem u call mode:• Šalje modulisani signal nosilac (obavezanEnd of Call signal!)

39

Modem

40

Modem

ISDN modem

Kablovski modem

41

IR port

42

Wireless kartica

Računarske mreže


43

Protokol prenosa• Savremeno mrežno okruženje koristi opremu različitih proizvoñača

• Operativni sistemi na računaru i na mreži se razlikuju i po proizvoñaču i po verziji

• Aplikativni programi obično generišu specifičan format podataka

• Protokol je skup pravila (standarda) koji omogućavaju da se podaci prenosnim medijumom dostave na odredište

44

Protokol prenosaOsnova protokola: razgraničenje i standardizacijasvih pojedinačnih procesa pri komunikacijiizmeñu čvorova

• ISO razvija skup protokola na bazi OSI modela (Open System Interconnection)

• US DOD (US Department of Defence) postavlja osnove TCP/IP

• NSF (Network File System)

45

Protokol prenosa

46

Protokol prenosa• Faze procesa prenosa podataka odvijaju sesekvencijalno

• Komunikacija je moguća samo izmeñu susednih slojeva (nivoa)

• Standardizacijom se propisuju pravilaposebno za svaki sloj i njegovu komunikaciju sa susednim slojevima

• Standarde/Protokole su prihvatili sviproizvoñači mrežne opreme

47

Kako povezati računare?

• Bilo koji računar ili periferija sa bilo kojim računarom ili periferijom (svaki sa svakim)

• Jedan računar ili periferija istovremeno sa više računara ili periferija

48

Kako povezati računare?Ako se povezuje svaki sa svakim, onda je to:• Poseban slučaj mreže sa samo po jednim

računarom na svakom kraju veze• Obezbeñena bezbednost i privatnost• Broj linija značajno raste sa povećanjem

broja računara u mreži

Računarske mreže


49


Computer Computer

Computer Computer Computer

Computer Computer Computer Computer

50


51

Smanjivanje broja veza• Smanjenje broja veza uvoñenjem koncepta

deljivog komunikacionog kanala• Zajedničkim (deljivim) medijumom se u

jednom trenutku prenosi samo jedna poruka

• Postoji više koncepata korišćenja deljivog medijuma

52

• Multipleksiranje je postupak prenosa više signala podataka kroz jedan medij

• Frequency division multiplexing (FDM) -multipleksiranje deljenjem frekvencijskog spektra

• Time division multiplexing (TDM) -multipleksiranje deljenjem vremenskog opsega

Smanjivanje broja veza

53


Multiplexer


Multiplexer


Zajednički (deljiv) komunikacioni medijum

Lokacija 1 Lokacija 2

54


Računarske mreže


55


• Tehnologija lokalnih računarskih mreža kao glavno rešenje problema

• LAN – Local Area Network• Razvijaju se početkom ’70. godina

56


Computer Computer Computer Computer Computer Computer

Zajednički (deljiv) komunikacioni medijum

57


Computer Computer Computer Computer Computer Computer

Podac

i

Podaci

58

Smanjivanje broja veza• LAN smanjuje cenu mreže jer se smanjuje

broja veza• Smanjuje se i brzina prenosa, jer računari

‘čekaju’ na pravo pristupa• Potreban poseban resurs zadužen za usluge

uspostavljanja veza, prenosa podataka, kontrole saobraćaja, ...

59

Odnos čvorova u mreži

1. Ravnopravna mreža (peer-to-peer)2. Distribuirana mreža (distributed)3. Serverska mreža (server-based)4. Klijent/Server (client/server)

60

Ravnopravna mreža• Čvorovi (računari) imaju identične uloge u mreži• Uglavnom se razmenjuju podaci i koriste

pojedini resursi• Share - ovanje periferija• Pogodno za mali broj računara

Computer

Computer

Laptop

Printer

Računarske mreže


61

Distribuirana mreža• Čvorovi komuniciraju preko servera• Server – poseban računar koji pruža

usluge veza, ali ne kontroliše aktivnost na mreži

Computer Computer

Laptop

Printer

Server

62

Serverska mreža• Server upravlja mrežom• Klijentima se dodeljuje pravo pristupa pojedinim

resursima• Na klijentima su izvršni programi, a svi podaci se

nalaze na serveru (integracija podataka)

Computer Computer

Laptop

Printer

Server

Veze

Podaci

Podaci

63

Serverska mreža

Server

Computer

Prava na mreži

Dostava podataka

Zahtev za podacima

Vraćanje rezultata

Client

64

Prednosti mreže sa serverima:• Korisnicima treba samo jedno korisničko ime i

lozinka da bi pristupili mreži i njenim resursima• Centralizovano je upravljanje obezbeñenjem mreže

i mrežnim resursima• Lako se pravi rezervna (zaštitna) kopija podataka• Snažan server omogućava brzi pristup resursima• Ove mreže se mogu lako proširivati

Serverska mreža

65

Nedostaci serverskih mreža:• Cena servera može biti visoka• Neko mora biti zadužen za održavanje

mreže i upravljanje resursima• Ako glavni server otkaže ne može se

pristupiti centralizovanim podacima

Serverska mreža

66

Client/Server mreža• Server upravlja mrežom• Klijentima se dodeljuje pravo pristupa

pojedinim resursima• Na serverima su izvršni programi i svi podaci

(centralizacija programa i integracija podataka)

• Klijent serveru upućuje zahtev za obradu podataka i dobija rezultate upita

Računarske mreže


67

Client/Server mreža

Server

Computer

Prava na mreži

Dostava rezultata

Zahtev za izvršenje obrade podataka

Client

68

Serveri

Serverkomunikcioni baze podataka aplikativni printer internet

Server Server Server Server

Jedinstven logički server

69

Serveri

70

Klijenti

71

Topologija mrežaNačin fizičkog povezivanja sa serverom1. topologija zvezde (star)2. topologija prstena (ring)3. topologija magistrale (bus)4. kombinovano

72

Topologija zvezde

Computer

Computer

Computer

Computer

Computer

Computer

Server

Računarske mreže


73

Topologija zvezde u praksi


Server


74

Topologija prstena

ComputerComputer

Computer

Computer

Computer Computer

Server

75

Topologija prstena

76

Topologija magistrale

ComputerComputerComputer


Server

magistrala

77

Mogućnosti ...

78

Prednosti i mane topologija• Za zvezdu je potrebno dosta kabla, ali je

robusna i sve više se koristi• Jednostruki prsten prestaje da radi ako

doñe do prekida, a za dvostruki treba dosta kabla, problem novih čvorova

• Magistrala zahteva najmanje kabla, ali prestaje da radi ako doñe do njenog prekida

Računarske mreže


79

Rasprostranjenost mreža• LAN (Local Area Network)• DAN (Departmental Area Network)• CAN (Campus Area Network)• MAN (Metropolitain Area Network)• WAN (Wide Area Network)• WWAN (World Wide Area Network)

PAN (Personal Area Network)

80

Brzina mrežaDefiniše količinu podataka koja se prenosi

mrežom u jedinici vremena:• Generacija 1: od 10 Kbps do 1 Mbps• Generacija 2: od 1 Mbps do 10 Mbps• Generacija 3: od 10 Mbps do 1 Gbps• Generacija 4: više od 1 Gbps

81

Arhitektura mrežaDefiniše:• topologiju mreže• metod pristupa medijumu• vrstu prenosnih medija• format paketa • brzinu mreže

82

Arhitektura mreža1. Ethernet2. Local Talk3. Token Ring4. FDDI5. ATM

83

Ethernet• Često korišćena LAN tehnologija• Prvi standard postavili Xerox, Intel i Digital početkom ’70.

• Koristi topologiju magistrale (jedinstveni koaksijalni kabl – the ether)

• Ethernet kabl je poznat i kao segment• Max.dužina segmenta je 500m, a min. dužina kabla izmeñu dva računara je 3m

84

EthernetBrzina prenosa:• U početku – 3 Mbps • Standardno – 10 Mbps• Fast Ethernet – 100 Mbps• Giga Ethernet – 1 Gbps

Računarske mreže


85

EthernetU jednom trenutku samo jedan računar može slati podatke, a jedan ili više da ih prima

86

Ethernet• Ostali računari ‘osluškuju’ noseći signal i kada on postane nemodulisan – medijum je slobodan

• Vreme čekanja zavisi od intenziteta saobraćaja

87

Talken Ring• Mrežna arhitektura firme IBM• Koristi topologiju prstena• Prsten se posmatra kao celovit deljiv komunikacioni medij, ali je sastavljen od segmenata tipa ‘od tačke do tačke’

• Komunikacija se ostvaruje ‘propuštanjem žetona’ – talken passing

88

Talken Ring• Poruku može da šalje samo računar – imalac praznog žetona

• Poruka se žetonom šalje od računara do računara

• Računar koji nije odredišni – propušta žeton• Odredišni računar kopira poruku i šalje pošiljaocu ‘potvrdu’ prijema poruke

89

Talken Ring

90

Talken Ring

Računarske mreže


91

Mrežni operativni sistemi• UNIX (AIX, XENIX)• Linux • Microsoft NT• Windows (počev od Win’95)• AppleShare• Novell NetWare

92

Proširenja mreža• LAN tehnologije imaju ograničenja u

pogledu brzine prenosa i područja pokrivanja (rasprostranjenosti)

• Brzinu prenosa uglavnom odreñuje vrsta prenosnog medijuma

• Područje pokrivanja nije veće od nekoliko stotina metara

93

Proširenja mreža• Mnoge mreže koriste deljiv medijum• Dužina nameće ograničenja u pogledu

kvaliteta i brzine pristupa deljivom mediju (čekanje na svoj red, dolazak žetona, ...)

• Dužina utiče na slabljenje signala i mogućnost pojave smetnji

94

Proširenja mreža• Postoji više načina povećanja područja

pokrivanja• Najčešće je potrebna dodatna oprema• Signali se razmenjuju izmeñu LAN

segmenata• Rešenje treba da bude standardizovano

95

Proširenja optičkim kablom• Jednostavno rešenje za povećanje dužine

veze za nekoliko kilometara• Koristi se za vezu veoma udaljenog

računara sa LAN• Na krajevima umetnutog optičkog kabla

nalaze se fiber modemi

96

Proširenja optičkim kablom

Računarske mreže


97

Repetitor (Repeater)• Ureñaj koji pojačava signal i vrši retransmisiju signala

• Ethernet segment (thick) je ograničen na dužinu od 500 m

• Repetitor udvostručava dužinu• Ethernet standard ograničava primenu najviše 4 repetitora izmeñu bilo koje dve stanice u mreži (max. 2,5 km)

98

Repetitor

99

Most (Bridge)Most povezuje dva LAN segmenta, ali i pruža

sledeće mogućnosti:• Ne povećava pojavu šuma (smetnji)• Poruke izmeñu segmenata prosleñuje samo

kad je potrebno (kada ih ima)• Omogućava optimizaciju saobraćaja u

pojedinim segmentima

100

Most

Računari U i V u jednom, i računari X i Y u drugom segmentu mogu istovremeno komunicirati

101

Most

102

Most

Računarske mreže


103

Hub• Jednostavan ureñaj koji povezuje grupe

korisnika (klijenata)• Na habu se nalazi više priključaka (portova).

Svi podaci koji pristignu na jedan od portova, prosleñuju se na sve ostale portove

• Svaki od računara "proverava" da li su podaci namenjeni njemu

• Svi računari koji su vezani na isti hab dele njegov propusni kapacitet

104

Hub

105

Hub

106

Switch• Switch je kompleksniji ureñaj od hub-a. On dodeljuje deo

svog propusnog kapaciteta svakom klijentu. • Podaci putuju kroz mrežu u vidu paketa. Svaki paket ima

odredišnu adresu u svom zaglavlju.• Switch prosleñuje podatke samo ka portu na kome se

nalazi odredišni korisnik. • Switch uspostavlja privremenu vezu izmeñu polaznog i

odredišnog porta da bi izolovao taj tok podataka od ostalih portova.

107

Switch

108

Switch

Računarske mreže


109

RouterU mrežama koje se sastoje od većeg broja mrežnih

segmenata sa različitim protokolima i arhitekturama neophodna je upotreba rutera.

• Na osnovu mape mreže (tabela rutiranja), ruteri šalju paket najefikasnijom putanjom (‘najkraća’ ili alternativna).

• Ruter prati mrežni saobraćaj i registruje zauzetostmrežnih veza. Ako je neka putanja zauzeta, indetifikuje alternativnu putanju i njom šalje podatke.

110

Router• Ruter ima sposobnost filtriranja saobraćaja što

znači da može da predstavlja bezbednosnu barijeru izmeñu unutrašnje i spoljne mreže.

• Ruteri mogu da povezuju mreže na više lokacija bez obzira na veličinu geografskog područja(WAN).

• Pristup lokalne računarske mreže Internetu vrši se preko rutera

111

Router

Router

Server

Router

Router Router

Ethernet

Talken Ring

Apple Talk

Novell NetWare

Microsoft NT

112

Router

113

Mikro vestiCISCO predstavio novu

generaciju routera

Kompanija Cisco je predstavila mrežnu arhitekturu bez granica(Borderless Networks architecture) i plan u pet faza osmišljen da omogući korisnicima da usluge i aplikacije koriste na svakom mestu, na bilo kom ureñaju i u bilo koje vreme.

Kao prvi ureñaj mrežne arhitekture bez granica, Cisco je predstavio novu generaciju integrisanog servisnog rutera ISR G2. Njegove performanse su pet puta bolje od prethodnog modela (Cisco ISR), koji je od 2004. godine proizveden u više od sedam miliona primeraka.

114


generaciju routera

Ciscov ruter ISR G2 pojednostavljuje pružaocima usluga i poslovnim korisnicima davanje mrežnih usluga na zahtev, kao što su video zapisi i aplikacije za tzv. kolaboraciju. Ovaj ruterje sastavni deo nove Cisco mrežne arhitekture bez granica, koja kombinuje prethodna iskustva sa ruterima i skretnicama u bežičnoj i bezbednosnoj tehnologiji.

Prema istraživanjima kompanije Cisco (Cisco VNI Research), ovakav vid komunikacije porašće za 77,6% do 2012. godine i biće ključan za dalji razvoj usluga namenjen klijentima.

Računarske mreže


115


generaciju routera

Poboljšana video arhitektura i novi procesor za obradu video signala u ruteru ISR G2 otvara nove mogućnosti za usluge sa video i drugim medijskim sadržajem visokog kvaliteta.

Usmerivač ISR G2 ima terabajt smeštajnog prostora, što je korisno za čuvanje podataka kod video nadzora. Osim poboljšanih performansi, zahvaljujući Ciscovom rešenju Cisco EnergyWise, novi mrežni ureñaj omogućava bolju kontrolu potrošnje električne energije.

116

Hvala na paHvala na pažnjižnjiDa li ima pitanja?Da li ima pitanja?

Documents

10 Racunarske Mreze Prezentacija Dobra