RA UNALNE MREŽ E - racunarstvo550.xyz. semestar/Računalne... · Radni materijal koji slijedi predstavlja petu verziju skripta za kolegije Mreže ra unala i terminala i ... U prethodnoj,

SVEUIL IŠTE U SPLITU

Odjel za stru ne studije

Julije Ožegovi

RAUNALNE MREŽERADNI MATERIJAL 2003/2004

V dopunjeno izdanje

Split, prosinac 2003.

Raunalne mreže2

Napomena:

Radni materijal koji slijedi predstavlja petu verziju skripta za kolegije Mreže raunala i terminala iRaunalne mreže.

U ovoj verziji promijenjen je izdava i sada je to Odjel za strune studije Sveuilišta u Splitu.

U prethodnoj, etvrtoj verziji dodane su kao prilog upute za laboratorijske vježbe, koje jepripremio dipl. ing. Ljubomir Hrboka.

U prethodnoj, tre oj verziji dodana su potpoglavlja o bežinim lokalnim mrežama. Dio tre egpoglavlja, koji se odnosi na lokalne mreže, je reorganiziran.

0. SADRŽAJ 3

SADRŽAJ:

1. UVOD..............................................................................................................................................................5

1.1 RAZVOJ PRIJENOSA PODATAKA......................................................................................................51.2 RAZVOJ TERMINALSKIH MREŽA.....................................................................................................81.3 RAZVOJ MREŽNIH ARHITEKTURA ................................................................................................10

1.1.1 IBM-SNA........................................................................................................................................111.1.2 DEC - DECNET DNA....................................................................................................................121.1.3 ARPANET ......................................................................................................................................121.1.4 INTERNET.....................................................................................................................................131.1.5 ISO ARHITEKTURA......................................................................................................................13

2. ARHITEKTURA RAUNALNIH MREŽA .............................................................................................14

2.1 OP A SVOJSTVA RA UNALNIH MREŽA ......................................................................................142.1.1 SISTEMATIZACIJA MREŽA..........................................................................................................141.1.2 OSNOVNA SVOJSTVA MREŽE.....................................................................................................161.1.3 VRSTE PROSPAJANJA (KOMUTACIJE) .....................................................................................161.1.4 OSNOVNI STANDARDI ................................................................................................................19

1.2 ELEMENTI RA UNALNIH MREŽA..................................................................................................191.2.1 KANALI..........................................................................................................................................191.1.2

VORIŠTA MREŽE .......................................................................................................................23

1.1.3 TERMINALI MREŽE .....................................................................................................................231.3 HIJERARHIJSKI SUSTAVI .................................................................................................................231.4 KOMUNIKACIJSKI PROTOKOLI ......................................................................................................26

1.1.1 ADRESIRANJE..............................................................................................................................271.1.2 SINKRONIZACIJA.........................................................................................................................291.1.3 KONTROLA POGRJEŠKI .............................................................................................................301.1.4 KONTROLA TOKA KAO MEHANIZAM PROTOKOLA ...............................................................33

1.5 UPRAVLJANJE PROMETOM.............................................................................................................341.1.1 KONTROLA ZAGUŠENJA.............................................................................................................341.1.2 KONTROLA TOKA........................................................................................................................36

3. FIZIKA RAZINA ......................................................................................................................................42

3.1 UVOD....................................................................................................................................................423.1.1 STRUKTURA DTE-DCE................................................................................................................421.1.2 STANDARDI FIZI

KE RAZINE....................................................................................................42

1.2 SU ELJE DTE-DCE.............................................................................................................................431.1.1 MEHANI

KE KARAKTERISTIKE SU

ELJA...............................................................................44

1.1.2 ELEKTRI

NE KARAKTERISTIKE SIGNALA NA SU

ELJU.......................................................441.1.3 FUNKCIONALNE KARAKTERISTIKE SU

ELJA........................................................................48

1.1.4 KONTROLA TOKA NA FIZI

KOJ RAZINI...................................................................................531.1.5 POVEZIVANJE PREMA CCITT V.24............................................................................................54

1.3 KANALI ZA PRIJENOS PODATAKA ................................................................................................551.3.1 PRIJENOS PODATAKA TELEFONSKIM KANALOM .................................................................551.1.2 SIGNALNI KODOVI ......................................................................................................................67

1.4 LOKALNE MREŽE ..............................................................................................................................691.1.1 LOKALNA MREŽA ETHERNET....................................................................................................701.1.2 LOKALNA MREŽA SINKRONI PRSTEN (TOKEN-RING) ...........................................................771.1.3 LOKALNA MREŽA SINKRONA SABIRNICA (TOKEN-BUS).......................................................771.1.4 LOKALNA MREŽA OPTI

KI PRSTEN (FDDI)............................................................................78

1.1.5 LOKALNA MREŽA ZA SVE USLUGE (100VG-AnyLAN).............................................................781.1.6 BEŽI

NE LOKALNE MREŽE.......................................................................................................78

1.5 DIGITALNE PRETPLATNI KE MREŽE...........................................................................................811.1.1 USKOPOJASNE ISDN PRETPLATNI

KE MREŽE......................................................................81

1.1.2 xDSL MREŽE.................................................................................................................................831.6 MREŽE S ASINKRONIM NA INOM PRIJENOSA (ATM) ..............................................................86

Raunalne mreže4

4. PODATKOVNA RAZINA ..........................................................................................................................88

4.1 UVOD ....................................................................................................................................................881.2 KODOVI ZA OTKRIVANJE POGRJEŠKI ..........................................................................................88

1.1.1 VRSTE KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI..........................................................................891.1.2 SISTEMATSKI BLOK KODOVI S PARITETNIM ISPITIVANJEM ...............................................901.1.3 SISTEMATSKI CIKLI

KI KODOVI ..............................................................................................93

1.1.4 PRAKTI

NA PRIMJENA KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI ............................................971.3 PROTOKOLI PODATKOVNOG SLOJA.............................................................................................98

1.1.1 ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI .................................................................................981.1.2 ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI U PRAKSI .............................................................1031.1.3 BITOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI ...................................................................................1071.1.4 PODATKOVNA RAZINA CCITT X.25 PROTOKOLA.................................................................1181.1.5 PRIJENOS PODATAKA ME U INTELIGENTNIM MODEMIMA.............................................119

1.4 LOKALNE MREŽE.............................................................................................................................1201.1.1 RAZINA 2.2 LLC (Logical Link Control) .....................................................................................1201.1.2 RAZINA 2.1 MAC (Media Access Control) ..................................................................................121

1.5 ISDN PRETPLATNI KE MREŽE.....................................................................................................1271.6 ATM MREŽE ......................................................................................................................................128

1.6.1 ATM TEHNOLOGIJA ..................................................................................................................1281.1.2 KORIŠTENJE ATM MREŽA........................................................................................................132

1.7 MREŽE ZA PRIJENOS OKVIRA (FRAME-RELAY).......................................................................1341.7.1 OP

A SVOJSTVA MREŽA ZA PRIJENOS OKVIRA...................................................................134

1.1.2 FORMAT OKVIRA LAP-F PROTOKOLA...................................................................................135

5. MREŽNA RAZINA ...................................................................................................................................137

5.1 UVOD ..................................................................................................................................................1371.2 ALGORITMI USMJERAVANJA .......................................................................................................137

1.2.1 DETERMINISTI

KI ALGORITMI...............................................................................................1371.1.2 STOHASTI

KI ALGORITMI .......................................................................................................138

1.3 PAKETNE MREŽE PO PREPORUCI ITU-T X.25............................................................................1381.3.1 PRIJENOS PAKETA....................................................................................................................1381.1.2 FORMATI ZAGLAVLJA PAKETA...............................................................................................139

1.4 MREŽNA RAZINA INTERNETA......................................................................................................1411.1.1 ZAGLAVLJE PAKETA IP ............................................................................................................1411.1.2 ADRESIRANJE PREMA IP PROTOKOLU .................................................................................1431.1.3 USMJERAVANJE NA INTERNETU.............................................................................................143

6. PRIJENOSNA RAZINA............................................................................................................................146

6.1 UVOD ..................................................................................................................................................1461.1.1 ADRESIRANJE NA PRIJENOSNOJ RAZINI INTERNETA .........................................................146

1.2 UDP PROTOKOL INTERNETA ........................................................................................................1461.3 TCP PROTOKOL INTERNETA.........................................................................................................147

1.1.1 KONTROLA POGRJEŠKI TCP PROTOKOLA............................................................................1501.1.2 KONTROLA TOKA TCP PROTOKOLA......................................................................................151

7. LITERATURA ...........................................................................................................................................153

8. ISPITNA PITANJA ...................................................................................................................................154

9. DODATAK: UPUTE ZA LABORATORIJSKE VJEŽBE.....................................................................155

1. UVOD 5

1. UVOD

1.1 RAZVOJ PRIJENOSA PODATAKA

Od poetka poznate povijesti ovjeanstva, opstanak i napredak društvenih zajednica ovisio je omogu nosti razmjene informacija izme u me usobno udaljenih skupina ljudi. Jedino su se njihovombrzom i pravodobnom dostavom mogle koordinirati aktivnosti na korist cjelokupne zajednice. Sadržajinformacije i sredstva za prijenos podataka razvijala su se u skladu s op im društvenim razvojem. Iakosu ve tisu ama godina korišteni sustavi dostavljanja poruka (konjanici, diližanse) i signalizacije(dim, vatra, mehaniki telegraf), smatramo da razvoj telekomunikacija zapoinje korištenjemelektrine energije u prijenosu informacija, odnosno pojavom telegrafa i telefona.

Telegraf je izumljen u prvoj polovici 19. stolje a. Podaci su prenošeni jednožinim vodovima(zemlja se koristila kao povratni vodi), u obliku dužih i kra ih strujnih impulsa. Od njih su formiraniznakovi Morse-ovog koda, koji su bili emitirani runo pomo u tipkala. Na prijemnoj strani korištenisu pisai na traku, ij i se ispis sastojao od tokica i crtica. Krajem 19. stolje a otkrivena je mogu nostbežinog prijenosa, putem radio valova. Tu su tokice i crtice predstavljane duljim i kra im periodomemitiranja radio predajnika. Takva vrsta prijenosa naziva se radiotelegrafija. Signale primajuizvježbani operateri - radiotelegrafisti na sluh. Radiotelegrafija je danas od malog komercijalnogznaaja, jer je skupa i ostvaruje mali kapacitet kanala. Koristi se u vojne svrhe kada zbog ometanjadrugi sustavi prijenosa podataka nisu upotrebljivi.

Za prijenos govora znaajan je izum telefona u drugoj polovici 19. stolje a. Karakterizira gapretvorba zvunog signala u elektrini (mikrofon) i elektrinog u zvuni (slušalica). Jednostavnostupotrebe uvjetovala je mnogo brži razvoj mreža za prijenos govora (telefonskih) od mreža za prijenospodataka (telegrafskih). Prve mreže za prijenos govora su podržavale vezu “svatko sa svakim” ,slika 1.1.a. Struktura potpuno povezanog grafa (isprepletena mreža) je vrlo brzo napuštena, jer je bilaekonomski neopravdana. Prešlo se na sustav s prospajanjem (komutacijom) kanala, slika 1.1.b.

Slika 1.1.a - Mreža “ svatko sa svakim” Slika 1.1.b - Mreža s prospajanjem kanala

Svaki korisnik je vezan na komutacijsko vorište (telefonsku centralu), a veza se uspostavlja nanjegov zahtjev. To ini zvjezdastu pretplatniku (pristupnu) mrežu. Karakteristino je da jepretplatniki vod vrlo malo iskorišten, ali to je neizbježno. Telefonske centrale su me usobnospojene, pa korisnik može zahtijevati vezu s korisnikom na istoj ili na nekoj drugoj centrali.Prospajanjem se uspostavlja dvosmjerni fiziki komunikacijski kanal me u uesnicima. Kanal imstoji na raspolaganju do raskida, uz naplatu prema vremenu korištenja. Ovakav fiziki kanal imaminimalno kašnjenje neophodno za razgovor u stvarnom vremenu.

Mreže me u centralama su kombinacija hijerarhijskog sustava s topologijom stabla i mrežepovezanog grafa. Skupi kanali me u udaljenim centralama na raspolaganju su svim korisnicima. Brojkanala izme u dvije centrale je kompromis izme u cijene usluge i potreba korisnika u periodimavršnog prometa. "Glavni prometni sat" je sat u toku dana s najve im prometom.

U samom poetku se prospajanje obavljalo runo, a s vremenom su se razvijale automatsketelefonske centrale. Dijelovi centrale koji obavljaju prospajanje razvijali su se od elektromehanikih(korani releji, relejni automati) preko elektronikih do mikroprocesorskih. Broj tih ure aja je opetkompromis izme u cijene usluge i potrebe korisnika u periodima vršnog prometa. Takvi kompromisise pojavljuju na bezbroj mjesta u telekomunikacijskim mrežama. Radi se o sustavima s posluživanjem(npr. sustav koji prospaja telefonski kanal me u uesnicima), kod kojih zahtjevi stižu nenajavljeni kaodolazni promet s nekim statistikim svojstvima, a poslužuju se npr. redom kojim su pristigli. Ako ukratkom vremenu stigne više zahtjeva nego što sustav može poslužiti, stvara se red ekanja.

Raunalne mreže6

Prvi telefonski kanali bili su zapravo fiziki vodovi, kao zrani vodovi ili upletene paricetelefonskog kabela. Pretplatnike mreže su i danas dominantno izgra ene na tom principu. Me utim,skupe veze na velike udaljenosti (me ugradske) morale su bolje iskoristiti informacijski kapacitetvoda. Kako je informacijski volumen na nekoj trasi:

V = 2B D T n [bita]

B = širina pojasa u Hz, a 2B je onda mogu nost prijenosa broja signalnih elemenata u sekundiD = dinamika (ovisna o odnosu signala i šuma) kao broj bita po signalnom elementuT = vrijeme raspoloživosti sustava (koji je podložan kvarovima)n = broj paralelnih istovrsnih vodova na trasi

potrebno ga je iskoristiti po svakoj dimenziji (frekvencijski opseg B, dinamika D, vrijeme T,prostor n). Za prijenos govora dovoljna je širina pojasa od oko 3 kHz, od 300 do 3300 Hz. Fizikivodovi od metalnih vodia imaju daleko širi upotrebljivi frekvencijski opseg B ak i na velikimudaljenostima, pa je mogu e istovremeno prenositi više govornih signala. Takvi sustavi s podjelomfrekvencije (FDM, Frequency Domain Multiplexing) ostvareni su analognom tehnologijom. Druga,bolja mogu nost je slanje signala velikom brzinom, uz podjelu kapaciteta kanala po vremenu. Takvisustavi s podjelom vremena (TDM, Time Domain Multiplexing) ostvareni su digitalnomtehnologijom. Digitalizacija prijenosnih (transmisijskih) sustava otvorila je put digitalizacijitelefonskih centrala. U današnjim mrežama veze me u centralama su dominantno digitalne, samecentrale su pretežno digitalne, a nazire se i digitalizacija pretplatnikih vodova, koji su još uvijekpretežito analogni.

Znaaj razvoja telefonskih mreža za prijenos podataka je dvojak. Prvo, kanali telefonskih(telekomunikacijskih) mreža se vrlo esto koriste u izgradnji mreža za prijenos podataka (zakupljenikanali), dok su vlastiti kapaciteti vrlo rijetki. Drugo, pretplatnike mreže se dominantno koriste zapristup javnim mrežama za prijenos podataka.

Prva mreža za prijenos podataka napravljena je poetkom 20. stolje a, za što je znaajnu uloguimao izum elektrinog pisa eg stroja. Ideja je bila povezati dva elektrina pisa a stroja, tako da setipka na jednom, a tekst ispisuje na drugom stroju. U svezi s tim se pojavio problem kodiranja iproblem pretvorbe paralelnog prijenosa u serijski, slika 1.2.

Slika 1.2. - Razvoj asinkronog serijskog prijenosa

Kod paralelnog je nekodiranog prijenosa za prijenos 26 znakova bilo potrebno 26 žianih vodova,što je skupo i nepraktino, posebno na velike udaljenosti (a). Od 226 kodnih rijei koristi se svega 26.Kodiranjem 25=32 svaki od 26 simbola predstavljen je jednom kodnom rijei duljine 5 bita (b). Takose 26 vodova svelo na 5 (kod starijih sustava uvijek je korištena zemlja kao povratni vodi).

Prevo enjem paralelnog prijenosa u serijski ostvario se je prijenos jednožinim vodom, kao kodMorse-ove telegrafije (c). Tada se pojavio novi problem, potreba za sinkroniziranjem prijemnog i

1. UVOD 7

predajnog ure aja. To je riješeno uvo enjem pokretako - zaustavnog (start - stop) sustava. Kodtakvog prijenosa, kojeg nazivamo asinkronim pr ijenosom, prije kodne rijei šalje se strujni(pokretaki) impuls, nakon toga pet informacijskih impulsa koji mogu biti strujni ili bestrujni, te nakraju jedan bestrujni (zaustavni) impuls. Na prijemnoj i na predajnoj strani postoji rotacionimehanizam s kliznim kontaktima - etkicama koji se zove komutator. Pokretaki impuls na prijemnojstrani inicira pokretanje elektromotora kako bi se obavila serijsko - paralelna pretvorba, a zaustavniosigurava dovoljno vremena kako bi mehanizam ispisao znak na papiru i vratio se u poetni položaj.Na tom principu napravljen ure aj naziva se teleprinter (ameriki teletype), koji se i danas koristi.

Uskoro su se razvile javne telegrafske, tzv. teleks mreže. Prospajanje kanala obavljalo se jeposredstvom telegrafskih centrala. Države su obvezale svoje poštanske organizacije da se teleksmrežom obavlja automatska identifikacija pošiljaoca, pa su telegrami imali vrijednost originalnogdokumenta. Standardizirani su nain kodiranja, iznosi struja i napona na liniji, te brzina prijenosa. Dabi se izbjeglo tipkanje za vrijeme prijenosa, teleprinteri su snabdjeveni itaima i bušaima papirnatihtraka (svojevrsna vanjska memorija). Tako je omogu eno slanje ranije pripremljenog tekstamaksimalnom brzinom i bez pogrješki. Razlikujemo europski i ameriki standard za teleks mreže:

Standard Brzina Kod Bita/znaku Zaustavni bit

Europski 50 b/s CCITT No2 5 1,5

Ameriki 110 b/s CCITT No5 (ASCII) 7 1

Znaajno je uvo enja 7 bitnog ASCII (CCITT No5) koda, koji se i danas masovno koristi.

Slijede i korak je bio razvoj telegrafskih centrala s memorijom. Izvorno korištene kod prevo enjas europskog na ameriki sustav, ubrzo su preuzele funkciju proslje ivanja poruka. Telegram se jemogao poslati iako je primalac bio zauzet. Tako je ostvarena mreža s prospajanjem poruka, koja popotrebi obavlja prevo enje s europskog na ameriki standard i obrnuto. Krajem 20. stolje a teleksmreže gube na važnosti i polako izumiru jer ih je istisnuo daleko fleksibilniji sustav telefaks poruka.Osnovne su mu prednosti u mogu nosti prijenosa slikovnih informacija, te u korištenju telefonskemreže koja je daleko rasprostranjenija od telegrafske. Problem izvornosti dokumenta rješava seslanjem originala poštom.

Telegrafske mreže su rijetko koristile vlastite komunikacijske kanale. Naješ e su korištenipostoje i kanali telefonske mreže. To je najraniji primjer integracije sustava za prijenos podataka igovora. Da bi se efikasnije iskoristio kapacitet telefonskog kanala, napravljeni su ure aji kojiomogu uju prijenos više telegrafskih kanala jednim telefonskim. Naime, telegrafski kanal brzine 50b/s zahtijeva u praksi širinu propusnog opsega od oko 120 Hz. Stoga je mogu e telefonski kanal sširinom frekvencijskog opsega od oko 3000 Hz iskoristiti za prijenos 24 telegrafska kanala. To sepostiže podjelom po frekvenciji (FDM) korištenjem tzv. ure aja sa signalima nosivih frekvencija(UNF). U praksi su se koristila dva rješenja, prijenos 24 telegrafska kanala, ili prijenos jednogreduciranog telefonskog kanala širine oko 2000 Hz i 8 telegrafskih kanala jednim telefonskim,slika 1.3.

Slika 1.3. - Prijenos telegrafskih signala telefonskim kanalom

Do pojave raunala, mreže za prijenos podataka i mreže za prijenos govora su se razvijale naprincipu prospajanja kanala, s iznimkom prospajanja poruka u teleks mreži. To znai da je sustavomtelefonskih ili telegrafskih centrala komunikacijski kanal uspostavljen s kraja na kraj mreže, ime jestalno zauzet odgovaraju i komunikacijski kapacitet. Na korisniku je da raspoloživi kapacitet efikasnoiskoristi, pošto uspostavljeni kanal pla a bez obzira na njegovo korištenje.

Raunalne mreže8

1.2 RAZVOJ TERMINALSKIH MREŽA

Razvoj terminalskih mreža kretao se je usporedo s razvojem digitalnih raunala, koja svojekorijene vuku iz ranijih mehanikih i elektromehanikih naprava. U prvoj polovini dvadesetogstolje a elektromehaniki strojevi za obraunavanje (kalkulatori, IBM) korišteni su u knjigovodstvuvelikih kompanija, da bi svoj uzlet doživjeli za vrijeme drugog svjetskog rata kroz naprave za strojnošifriranje. Elektronika digitalna raunala realizirana su vakuumskim elektronskim cijevima(etrdesete), diskretnim tranzistorima (pedesete) te digitalnim integriranim krugovima (od šezdesetihgodina dvadesetog stolje a).

U poetku se digitalnim raunalima komuniciralo posredstvom konzole s žaruljicama iprekidaima. Na taj je nain operater upravljao sklopovljem raunala bez posredovanja upravljakihprograma. Osim konzole, ta su raunala imala ita bušenih kartica za unos korisnikovih programa ipodataka, te linijski pisa za ispis rezultata. ita i pisa formiraju terminal za unos zada a (JE, JobEntry terminal), slika 1.4.

Slika 1.4. - Ra unalo sa terminalom za unos zada a

Uskoro se ispostavilo da je konzola nefleksibilna, pa je svedena na najmanju mogu u mjeru (samoda se raunalo pokrene). Umjesto nje upotrijebljen je teleprinter, odnosno ameriki teletype, kaokonzolni terminal, slika 1.5. Raunala su mogla primati poruke sa teleprintera i slati poruke nateleprinter. To je bila prva mreža: jedno raunalo s jednim terminalom. Koristio se 7-bitni ASCII kod,a IBM je razvio svoj EBCDIC kod, kojega su koristila IBM-ova velika (mainframe) raunala.

Slika 1.5. - Ra unalo s JE terminalom i teleprinterom

Prva raunala mogla su obra ivati jedan po jedan program, a dotle su korisnici ekali u redu sabušenim karticama da bi njihovi podaci bili obra eni. Na taj nain se stvarala “gužva” korisnika okoraunala, te je uskoro omogu en prihvat korisnikovih programa i podataka na disk raunala. Tu su oniekali na obradu i ispis. Takav se rad naziva grupna obrada (engl. Batch Processing). Ona nedozvoljava nikakvu komunikaciju s programom za vrijeme njegova izvo enja. Omogu avanje grupneobrade, ma koliko bilo jednostavno, dovodi do razvoja prvih složenih kontrolnih programa zaupravljanje raunalom, koja danas nazivamo "operacijskim sustavima" (engl. Operating Systems).

Uskoro su ulazne i izlazne jedinice udaljene iz prostora u kojem se nalazilo samo raunalo smasovnom memorijom. Time je ostvarena daljinska grupna obrada (engl. Remote Batch Processing).Na raunalo je bilo prikljueno više terminala za daljinski unos zada a (RJE, Remote Job Entryterminal), slika 1.6, povezanih lokalno ili preko telefonskih kanala uz uporabu modema. Ve u ovojranoj fazi razvoja umrežavanja raunala pokazalo se je da telegrafski kanali nemaju dostatnu brzinuza potrebe prijenosa podataka u raunalnim mrežama.

Slika 1.6. - Ra unalo sa RJE terminalima

1. UVOD 9

Uskoro su banke zatražile automatizaciju šalterskog poslovanja. Uveden je interaktivni nain rada,kod kojega raunalo u podjeli vremena obavlja prividno istovremeno više zada a, tako da svakikorisnik ima dojam kako raunalo služi samo njemu. Trebalo je sa više geografski razdvojenih mjestaostvariti brz dohvat podataka, koji su bili smješteni na jednom centru (u sjedištu banke). Korisnicikomuniciraju s raunalom posredstvom interaktivnih terminala. Na raunalo se povezuje ve i brojterminala u tzv. terminalske mreže, slika 1.7.

Slika 1.7. - Terminalska mreža

U takvim mrežama terminali su prikljueni lokalno, unutar zgrade u kojoj je smješteno raunalo,ili daljinski, posredstvom telekomunikacijske mreže. Na samom poetku korišteni su teleprinteri.Razvojem tehnologije su se pojavili ekranski (CRT, Cathode Ray Tube) terminali, koji su uvedeni uuporabu umjesto teleprintera.

Interaktivni rad podržan je složenim operacijskim sustavom raunala, koji omogu ava prividnoistovremeno posluživanje više zahtjeva korisnika - operatora. Zapravo se radi o podjeli kapacitetaraunala (procesora) u vremenu, a nain rada je višekorisniki i višezadani (engl. Multi-user,Multitasking).

Za povezivanje ekranskih terminala, teleks mreža je bila nedovoljnog kapaciteta, pa su i ovdje zaprijenos podataka bili prikladniji telefonski kanali. Korišteni su stalni (iznajmljeni) telefonski kanaliopremljeni ure ajima za utiskivanje digitalne informacije u analogni telefonski kanal, modemima(skra eno od MODulator-DEModulator). U praksi su se iznajmljeni telefonski kanali pokazaliprilino skupima. Nastojalo se smanjiti troškove povezivanjem više terminala na isti telefonski kanal,što je ostvareno radom u podjeli vremena.

Za efikasan rad ekranskog terminala potreban je cijeli kapacitet kanala. Pri tome kod interaktivnograda terminali velik dio vremena miruju, tako da se periodi intenzivne aktivnosti (ispis bloka podatakana ekranu) izmjenjuju sa dugakim periodima neaktivnosti ili male aktivnosti (tipkanje operatera natastaturi, ekanje na odaziv sustava, donošenje odluka). Povezivanje više terminala na isti telefonskikanal mogu e je uporabom koncepta statistikog multipleksiranja. Za vrijeme neaktivnosti jednogterminala, drugi terminal može koristiti cjeloviti kapacitet kanala. To zahtijeva odre enu tehnikupodršku kako terminali u pokušaju komuniciranja s raunalom ne bi smetali jedan drugome. U svezi stim pojavila su se dva koncepta povezivanja: jednospojno i višespojno.

Kod jednospojnog povezivanja (engl. point-to-point), slika 1.8, svaki terminal je vezan vlastitimvodom na raunalo (lokalno povezivanje) ili na komunikacijski procesor (daljinsko povezivanje).Komunikacijski procesor prihva a podatke s terminala znak po znak istovremeno s tipkanjem,oblikuje ih u poruke terminala, te ih šalje raunalu koriste i jedan telefonski kanal. Obrnut postupakprimjenjuje se za pristigle poruke raunala. Takvi se terminali zbog rada "znak po znak" zovuznakovno orijentirani (engl. Character Oriented), ili znakovni terminali.

Slika 1.8. - Jednospojno povezivanje

Raunalne mreže10

Kod višespojnog povezivanja (engl. multi-point, multi-drop), slika 1.9, više terminala je spojenona istom kanalu. Centralna stanica vrlo brzo proziva jedan terminale po jedan, a oni koji su spremnišalju ve pripremljene poruke. Postupak prozivanja može se i ovdje prenijeti na komunikacijskiprocesor radi rastere enja raunala. U suprotnom smjeru, centralna stanica (procesor ilikomunikacijski procesor) selektiraju odredišni terminal, te mu prenesu cjelovit blok podataka, kojegterminal ispisuje na ekranu. Takvi se terminali zbog rada "blok po blok " zovu blok-orijentirani (engl.Block Oriented), ili blokovni terminali.

Slika 1.9. - Višespojno povezivanje

Terminali za jednospojno i višespojno povezivanje se me usobno razlikuju po unutrašnjojkompleksnosti. Znakovni terminali su izrazito jednostavni i esto se zovu neinteligentnim (engl.Dumb) terminalima. Blokovni terminali raspolažu složenim funkcijama lokalne pripreme blokapodataka i složenim komunikacijskim funkcijama, naješ e su realizirani primjenom mikroraunala, inazivaju se inteligentnim terminalima. Svaka poruka nosi identifikaciju sa kojeg je terminala došla.

Kod korištenja telefonskih kanala za prijenos podataka, digitalni je signal trebalo nekimmodulacijskim postupkom prevesti u analogni signal spektra sukladnog propusnom opsegutelefonskog kanala, slika 1.10.

Slika 1.10. - Spektar frekvencija modemskih signala

Ure aji za prijenos podataka nazivaju se MODEMI. Sastoje se od modulatora i demodulatora.Povezuju raunalo ili terminal na telefonski kanal, te omogu avaju prijenos podataka telefonskimkanalom.

1.3 RAZVOJ MREŽNIH ARHITEKTURA

Slijede i korak u razvoju umrežavanja raunala ostvaren je povezivanjem više raunala. Zbog rastakoliine podataka stalno se javljala potreba za pove anjem kapaciteta centralnog raunala, što jepostalo ekonomski neisplativo. Zato se javila potreba za distribucijom kapaciteta obrade koja sepostiže umrežavanjem manjih raunala. Te su mreže bile privatno vlasništvo i imale su primitivnesigurnosne mehanizme, a pristup im je bio ogranien. Sedamdesetih godina 20. stolje a pojediniproizvo ai raunala i vladine organizacije razvijaju vlastite arhitekture raunalnih mreža:

• IBM - SNA• DEC - DECNET• DARPA - ARPANET, pretea Interneta

Pojava raunalnih mreža prisilila je telekomunikacijske kompanije da ponude rješenja koja ezadovoljiti korisnike raunala bolje nego teleks i telefonska mreža. Javljaju se slijede e javne mreže:

• mreže s komutacijom kanala za sinkroni i asinkroni prijenos podataka po preporukama X.20 i X.21;

• mreže s komutacijom paketa X.25, od kojih se jedan dio razvija prema frame - relay mrežama;

• integrirana digitalna mreža (IDN, Integrated Digital Network), iz koje se razvija digitalna mrežaintegriranih usluga (ISDN, Integrated Services Digital Network). ISDN mreža na bazi komutiranih

1. UVOD 11

kanala kapaciteta 64 kb/s nije nudila dovoljan kapacitet za potrebe prijenosa podataka i danas sekoristi samo dio specifikacije u dijelu korisnike mreže (veza od korisnika do prvog vorišta);

• Razvijaju se digitalne pretplatnike (pristupne) mreže velike brzine prijenosa (xDSL).

• kre e pokušaj razvoja širokopojasne B-ISDN (Broadband ISDN) mreže, tako er s komutacijomkanala varijabilnog kapaciteta N × 64 kb/s. To se pokazalo vrlo nefleksibilnim, pa je konceptnapušten;

• Današnja B-ISDN mreža zasniva se na tehnologiji asinkronog naina prijenosa (ATM,Asynchronous Transfer Mode) koja koristi prospajanje paketa. ATM mrežom prenose se kratkipaketi - elije (stanice, engl. cell) dužine 53 okteta, i to 5 okteta zaglavlja koje ukljuuje 1 oktetzaštite od pogrješki, te 48 okteta podataka. elije se mogu optimalno komutirati sklopovskimstrukturama. Takva veliina elije je kompromis izme u prijenosa ve eg paketa (interesantno zaprijenos podataka zbog manjeg optere enja vorišta) i prijenosa oktet po oktet (interesantno zaprijenos govora zbog minimalnog poetnog kašnjenja). ATM mreža se realizira optikimvlaknima, sa standardnim brzinama od 155 Mb/s, 625 Mb/s i 2,4 Gb/s. Za prikljuak korisnikakoriste se i niže brzine od 2 Mb/s, 48/38 Mb/s i 155 Mb/s.

Razvoj javnih mreža kretao se je u korist Interneta, tako da je danas Internet dominantna mrežnaarhitektura. ATM tehnologija je perspektivna jer objedinjuje razliite vrste prometa, ali su potrebnavisoka ulaganja. Stoga je izgradnja globalne ATM mreže upitna. Do tada, Internet e koristiti ATMkanale ili vlastita rješenja neposrednog korištenja optikih vlakana.

1.3.1 IBM-SNA

IBM-SNA (System Network Architecture) mreža, slika 1.11, jedna je od prvih mrežnih arhitektura:

Slika 1.11. - Arhitektura IBM-SNA mreže

• NAU (Network Addressable Unit) su mrežne adresibilne jedinice, kao standardizirani uesnici uprijenosu podataka. Postoje 3 vrste NAU:

1) SSCP (System Service Control Point) je glavna upravljaka toka sustava. SSCP stavlja mrežuu rad, ostvaruje logike veze izme u raznih NAU, oporavlja i održava mrežu.

2) PU (Physical Unit) je fizika jedinica.3) LU (Logical Unit) je logika jedinica. To su prikljuci (engl. port) kroz koje krajnji korisnik

pristupa mreži.

• Razina upravljanja tokom podataka vodi nadzor nad redoslijedom prijenosa.

• Razina upravljanje prijenosom obavlja uspostavu, održavanje i raskidanje veza, koje se u SNAnazivaju sjednicama. Sjednica je privremena logika veza izme u NAU radi razmjene poruka.

• Razina usmjeravanja se brine o usmjeravanju paketa i izbjegavanju zagušenja.

• Na podatkovnoj razini formiraju se okviri za prijenos i obavljaju ostali poslovi povezani sa samimprijenosnim medijem (fizika razina). Upotrebljava se bitovni protokol (SDLC Synchronous DataLink Control).

Raunalne mreže12

1.3.2 DEC - DECNET DNA

Naela na kojima se zasniva arhitektura DEC (Digital Equipment Corporation) - DECNET mreže,slika 1.12, nazivaju se DNA (Digital Network Architecture). Ta je arhitektura bliska ISO/OSI modelu,uoimo terminološku zamjenu naziva prijenosne i mrežne razine.

Slika 1.12. - Arhitektura DECNET mreže

• DAP (Data Access Protocol) - protokol za prijenos datoteka.

• NSP (Network Services Protocol) - protokol za mrežne usluge, odgovara prijenosnoj razini.

• DDCMP (Digital Data Communications Message Protocol) - samoodredni protokol podatkovnerazine.

1.3.3 ARPANET

ARPANET (slika 1.13) je mreža amerikih sveuilišta, koju je financiralo ameriko ministarstvoobrane (DoD, Department of Defense) kroz svoju agenciju ARPA (Advanced Research ProjectAgency). Znaaj ove mreže je u tome da je iz nje potekao današnji Internet. Kod ARPA mrežekorisnik je program ili proces koji se izvršava na raunalu.

Slika 1.13. - Arhitektura ARPANET mreže

Da bi se posao mogao odvijati na udaljenom raunalu i da bi se uspješno održavala veza izme uprocesa na dva raunala, koriste se:

• OS (operating system) - operacijski sustav, nadogra en s

• NCP (Network Control Program) - mrežni kontrolni program, ugra en u OS

• sklopovlje raunala

• IMP (Interface Message Processor) vorno, komunikacijsko raunalo

Arhitekturu ARPA mreže karakterizira intuitivna podjela na razine koje odgovaraju fizikimdijelovima sustava (IMP, raunalo, OS).

1. UVOD 13

1.3.4 INTERNET

Sastoji se od 4 razine, slika 1.14.

Slika 1.14. - Arhitektura INTERNET mreže

IP (Internet Protocol) protokol se koristi na mrežnoj razini da bi paket stigao od kraja do krajamreže, a TCP (Transmission Control Protocol), odnosno UDP (User Datagram Protocol), protokoli naprijenosnoj razini da bi paket stigao od korisnika do korisnika. Znaaj Interneta je u vrlo prirodnojmrežnoj arhitekturi. Ona se od ISO/OSI modela razlikuje u jednostavnom sjednikom sloju (dioprijenosnog), zbog ega se jednom vezom npr. TCP protokola prenosi samo jedan cjeloviti dokumentkorisnika. Na korisnikoj (integrirana s predodžbenom) razini Internet pruža usluge interaktivnogdohvata podataka (WWW, World Wide Web), elektronike pošte (E-mail), prijenosa datoteka (FTP,File Transfer Protocol) i daljinskog terminalskog pristupa raunalima (Telnet). Upravo je ranouvo enje upotrebljivih korisnikih usluga, a naroito Web-a poetkom devedesetih dvadesetogstolje a, doprinijelo svjetskom uspjehu Interneta.

1.3.5 ISO ARHITEKTURA

ISO/OSI (Open System Interconnection) arhitekturu (slika 1.15) standardizirala je Me unarodnaorganizacija za standarde ISO (International Standardization Organization). Osnovni nedostatak ovearhitekture je u nepostojanju konkretnih standarda, naroito na korisnikoj razini. Zato se ovaarhitektura uglavnom koristi kao referentni model. Sastoji se od sedam razina:

Slika 1.15. - Slojevi ISO/OSI modela

• U procesima korisnikog sloja je ishodište i odredište svih podataka koji se razmjenjuju. Tu suukljuene i mrežne usluge, koje mreža pruža korisnicima.

• Predodžbeni sloj osigurava nesmetano prevo enje informacija s jednog formata na drugi, naješ es formata standardnog za javnu mrežu na format upotrebljiv na krajnjem raunalu.

• Sjedniki sloj osigurava vezu me u procesima i nadzor nad ovlaštenjima i razmjenom podataka, teobavlja sinkronizaciju po porukama korisnika.

• Prijenosni sloj osigurava vezu od korisnika do korisnika, pri tome se brinu i naješ e za cjelovitostpodataka korisnika, te o kontroli toka s kraja na kraj mreže.

• Mrežni sloj osigurava prijenos podataka s kraja na kraj mreže, ukljuuju i usmjeravanje krozmrežu.

• Podatkovni sloj upravlja fizikim; brine se o prijenosu od toke do toke unutar mreže. Naješ eukljuuje detekciju pogrješki nastalih na fizikom sloju.

• Fiziki sloj posjeduje mehanika, elektrina i funkcionalna sredstva za prijenos podataka, a kodkorištenja komutirane telefonske mreže obavlja uspostavu, održavanje i raskidanje fizikog kanala.

Raunalne mreže14

2. ARHITEKTURA RAUNALNIH MREŽA

2.1 OP A SVOJSTVA RAUNALNIH MREŽA

2.1.1 SISTEMATIZACIJA MREŽA

Raunalne mreže možemo podijeliti prema elementima, topologiji, nainu korištenja usluge,vlasništvu i obuhvatu podruja.

2.1.1.1 Podjela mreža prema elementima

• MREŽE TERMINALA - osiguravaju vezu centralnog raunala i njegovih terminala. Ovaj konceptje vezan za tzv. velika raunala. Sva obrada se obavlja na raunalu, a terminal služi za interakciju soperaterom.

• MREŽE RA UNALA - vorovi ove mreže su raunala koja primaju poruke, usmjeravaju ih naodredište, skupljaju i izdaju podatke o stanju i uporabi mreže, itd. Svako raunalo uz sebe možeimati mrežu terminala.

U novije vrijeme razlika me u mrežama raunala i terminala postaje sve manja. Naime, osobna seraunala sve eš e koriste kao terminali, pa se uvo enjem novih funkcija podjela polako gubi.

2.1.1.2 Podjela mreža prema topologij i

zvjezdasta mreža - karakterizirana je prolazom cjelokupnog prometa kroz jedan vor,koji može biti glavno raunalo sustava. Razmjena podataka me u terminalima mogu a je samo krozglavno raunalo. Upravljanje prometom je jednostavno, ali kvar glavnog raunala znai prekidkomunikacije.

stablasta mreža - može se smatrati hijerarhijskom vezom više zvjezdastih mreža,koje zovemo podmrežama. Terminal može komunicirati unutar vlastite podmreže, a tražiti vezu sdrugim podmrežama preko nadre ene razine.

prstenasta mreža - svako raunalo je spojeno na dva susjedna. U sluaju prekidajednog kanala, postoji mogu nost prijenosa podataka obilaznim putem.

sabirni ka mreža - ostvarena je višespojnim povezivanjem. Nema središnjeg vora,pa upravljanje može biti distribuirano. Zbog toga postoji mogu nost sudara poruka. U tom sluajuvor eka neko sluajno odabrano vrijeme i zatim ponovo šalje poruku.

isprepletena mreža - ostvaruje se povezivanjem svakoga sa svakim. Neekonominaje za terminalske i druge mreže s malim iskorištenjem, ali može biti interesantna za mreže raunala iza velike javne mreže.

mreža op enite (mješovite) topologije, nastaje kombinacijom elementarnihtopologija prema potrebama korisnika.

2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 15

2.1.1.3 Podjela mreža prema na inu kor ištenja usluga

• Mreža kor isnik-poslužitelj (client-server), slika 2.1 je mreža s poslužiteljima.

SERVERCLIENT Slika 2.1. - Mreža korisnik-poslužitelj

Poslužitelj daje uslugu raunalu korisnika, naješ e kroz korištenje nekog resursa. Dio se poslovaobavlja na korisnikom raunalu, na kojem se odvija korisniki program. Za razliku od mreža sneinteligentnim terminalima, na ovaj se nain smanjuje optere enje centralnog raunala-poslužitelja.

• Mreže s ravnopravnim u esnicima (engl. peer-to-peer), slika 2.2, razvile su se zbog boljekooperacije suradnika u timu. Svako raunalo na mreži istovremeno je i korisnik i poslužitelj, tj.izvršava i korisniki i poslužiteljski dio programske podrške.

Slika 2.2. - Mreža ravnopravnih u esnika

• Mreže s distr ibuiranom obradom razvijaju se umjesto velikih centralnih raunala. Mogu biti diomreže korisnik-poslužitelj ili mreže s ravnopravnim uesnicima. Npr. kod mreže korisnik-poslužitelj, mreža raunala obavlja funkcije poslužitelja, slika 2.3.

SERVER

CLIENT

Slika 2.3. - Distribuirana baza podataka kod mreže korisnik-poslužitelj

2.1.1.4 Podjela mreža prema vlasništvu

• Kod pr ivatnih mreža - vlasnik (korisnik) samostalno upravlja mrežom prema vlastitim potrebama,tj. elementi mreže su u najmu ili vlasništvu pravne osobe, koja ujedno upravlja tom mrežom.

• Kod javnih mreža - vlasnik na komercijalnoj osnovi pruža uslugu prijenosa podataka drugima, teupravlja mrežom kako bi optimalno iskoristio instalirane kapacitete, a pri tome korisnicima pružiomaksimalnu kakvo u usluge. Kroz nekoliko primjera javnih mreža prikazat emo njihov razvoj:

∗ Sustavi za pr ijenos poruka (BBS, Bulletin Board System) su raunala kojima korisnicipristupaju kao terminali posredstvom telefonske mreže i modema. Na korisniko-poslužiteljskom konceptu omogu avaju prenošenje poruka organizirano kroz elektronsku poštui debatne (news) grupe, te prijenos datoteka. Pojavom Interneta gube na popularnosti.

∗ Javne terminalske mreže (npr. AOL, America On Line, CompuServe) su u poetku radile kaoveliki BBS sustavi, a danas su to mreže koje osiguravaju pristup Internetu (Internet Provider).Osnovno im je pružanje usluge elektronske pošte i WWW stranica, te telefonskog pristupaInternetu svojim korisnicima. U posljednje vrijeme, nude se i posebni pretplatniki prikljucivelikih kapaciteta (ADSL, Asymmetrical Digital Subscriber Loop) za stalnu vezu s Internetom.

∗ Interaktivne baze podataka, npr. videotekst (modemski) i teletekst (preko TV prijemnika).Korisniku se omogu ava pristup podacima u bazi, te ponekad slanje vlastitih podataka.Videotekst sustav gubi važnost razvojem Interneta, dok teletekst postaje standardni sustavjednosmjernih informacija odašiljanih za vrijeme sinkronizacijskih impulsa TV slike.

Raunalne mreže16

∗ Javne paketne preže, npr. X.25 (HT CroPac), izgra ene su s namjerom pružanja uslugeprijenosa podataka. Nedostatak korisnikih usluga ograniio je njihovo širenje, a pojavomInterneta polako gube na znaenju.

∗ Internet - danas je jedina globalna mreža za prijenos podataka, koja umrežava milijuneraunala i pokriva cijeli svijet. Organizirana je kao mreža svih mreža. Nema vlasnika nicentralizirano upravljanje, osim velikih neprofitnih organizacija za poslove administracije.Svojom tehnologijom zadovoljava korisnike i dovoljno je jeftina za masovnu upotrebu.Prednost joj je u dobro definiranim mrežnim uslugama, kao što su WWW, elektronska pošta,prijenos datoteka (FTP) i terminalski pristup raunalima (TELNET).

2.1.1.5 Podjela mreža prema obuhvatu podru ja

• Lokalne mreže (LAN, Local Area Network) povezuju raunala unutar jedne prostorije ili zgrade,te tvornikog kruga ili sveuilišnog kruga (kampusa). Karakterizira ih velika brzina prijenosa imalo kašnjenje. Koriste se sabirnike (Ethernet), prstenaste (Token Ring) i kombinirane (TokenBus) mreže, od kojih je najrašireniji Ethernet. Mreže lokalno povezanih terminala mogu sesmatrati lokalnim mrežama.

• Gradske mreže (MAN, Metropolitan Area Network) povezuju raunala na jednom manjemteritoriju, npr. na podruju ve eg grada. To su uglavnom javne mreže koje velikom broju korisnikaomogu avaju pristup Internetu. Imaju manji kapacitet nego lokalne mreže, a kašnjenje im jeosrednje. Grade se korištenjem tehnologija pretplatnikih i globalnih mreža, te dvosmjernih(interaktivnih) sustava kabelske televizije.

• Globalne mreže (WAN, Wide Area Network). Povezuju raunala razmještena na velikimudaljenostima, reda veliine 100 i više km, i na velikom teritoriju, jedne ili više država, koje nemoraju biti na istom kontinentu. To su javne mreže izgra ene telekomunikacijskom tehnologijom,ranije koriste i PCM sustave telefonske mreže, a danas optika vlakna i ATM tehnologiju.Karakterizira ih manja do velika (ATM) brzina prijenosa i veliko kašnjenje.

2.1.2 OSNOVNA SVOJSTVA MREŽE

Javne i veliki dio privatnih mreža trebale bi imati sljede a svojstva:

• Otvorenost - dostupnost svim potencijalnim korisnicima, pod pojmom otvorenosti podrazumijevase danas javnost specifikacija, koja omogu uje raznim proizvo aima ponudu kompatibilneopreme.

• Generalnost - u smislu povezivanja raznorodnih sustava, kako bi zadovoljile sve zahtjeve naodre enom podruju.

• Ekonomi nost - ekonominost se mjeri za dva parametra: koliko je mreža ekonomina sastanovišta korisnika, a koliko sa stanovišta same mreže (da bi funkcionirala i financirala vlastitirazvoj).

• Modularnost - mogu nost naknadnog ukljuivanja nekih sustava. Modularnost je povezana sekonominoš u, jer omogu ava etapnu izgradnju.

• Fleksibilnost - mogu nost promjene naina povezivanja (strukture) u toku rada same mreže.• Elasti nost - mogu nost povezivanja s drugim mrežama;• Adaptivnost - takav nain upravljanja samom mrežom da se postigne maksimalna kakvo a prema

korisniku. Prije se smatralo da je to mogu nost povezivanja opreme raznih proizvo aa.• Transparentnost - mora postojati jedinstvena tehnologija, koja povezuje korisnike na mreži;• Integralnost - prije se tražila, a danas se podrazumijeva mogu nost integracije razliitih

informacijskih struktura, odnosno mogu nost da se u mrežu ukljue razliiti korisnici.

Od svih mreža danas, ove zahtjeve zadovoljava samo Internet.

2.1.3 VRSTE PROSPAJANJA (KOMUTACIJE)

Komutacija ili prospajanje je postupak kojim se informacija korisnika prenosi s kraja na krajmreže. Razlikujemo prospajanje kanala, poruka i paketa.


• Prospajanje kanala. Najviše se koristi u telefonskim mrežama. U komutacijskom centru(telefonska centrala) vodovi se povezuju tako da se uspostavi cjelovit komunikacijski kanal s krajana kraj mreže. Korisnicima je tada na raspolaganju itav kapacitet kanala, bez obzira da li ga oni utom asu koriste ili ne. Drugi korisnici ne mogu raspolagati tim kapacitetom. Kada korisnici toodlue, veza se raskida, spojni putovi se osloba aju, a nove veze mogu koristiti oslobo enekapacitete. Ako je pozvani uesnik zauzet, ili ako je zauzet neki od spojnih putova do njega,uesnik koji poziva mora ponavljati poziv tako dugo, dok se ne oslobodi spojni put, ime se gubivrijeme na uspostavljanje veze. esti ponovljeni pozivi optere uju telefonsku centralu.

Kada se veza jednom uspostavi, vrijeme kašnjenja naelno je jednako vremenu prostiranja(propagacije) na kanalima, jer je veza direktna. Ipak, kod složenih telefonskih mreža koje koristeizvedene digitalne kanale, postoji i dodatno kašnjenje potrebno za analogno-digitalnu i digitalno-analognu pretvorbu, te za sinkronizaciju me u dijelovima mreže. Ukupno malo kašnjenje, osimkod satelitskih veza, pogodno je za govorne komunikacije.

Komutacija kanala nije pogodna za prijenos podataka zbog nedovoljne iskorištenosti kapacitetakanala (kanal je na raspolaganju samo izvornim uesnicima), te zbog dugake i neizvjesneprocedure prospajanja. Pojedini korisnik na jednom prikljuku može ostvariti samo jednu vezu.Masovno se, me utim, koristi telefonska mreža s komutacijom kanala za pristup mrežama zaprijenos podataka.

• Prospajanje poruka. Mreže s prospajanjem poruka primaju poruke (koje mogu sadržavati tekst iliraunalne podatke) u komutacijskim vorištima. Tu se poruke privremeno pohrane, a zatim šaljudalje do odredišta na osnovu podataka koji se nalaze u zaglavlju poruke. Izme u pošiljaoca iprimatelja se ne uspostavlja neposredna veza. vorište usmjerava poruke prema odredištu,provjerava ispravnost prenesenog sadržaja, te obavještava pošiljaoca o sudbini poruke.

Kašnjenje na mrežama s komutacijom poruka je veliko, pa nisu pogodne za prijenos govora. Onose sastoji od vremena prijenosa i vremena prostiranja na svim spojnim putovima do odredišta,uve ano za vrijeme ekanja poruke u vorovima, slika 2.4. Pri tome je u primjeru prvi kanal velikebrzine i malog kašnjenja (lokalna mreža), drugi srednje brzine i velikog kašnjenja (globalnamreža), a tre i je male brzine i kašnjenja (lokalna modemska veza). Nagib prostorno-vremenskekrivulje je konstantan i odre uje brzinu prostiranja, blisku brzini svjetlosti.

Slika 2.4. - Kašnjenje kod prospajanja poruka

Prijenos podataka prospajanjem poruka ima prednost pred prospajanjem kanala, jer ne postojipotreba za uspostavom fizikog puta izme u pošiljaoca i primatelja. Poruke se primaju u centru

Raunalne mreže18

bez obzira da li su spojni vodovi do primatelja slobodni ili nisu. Danas se mreže s prospajanjemporuka ne grade kao samostalne mreže, ve se prijenos poruka pruža kao jedna od usluga umrežama s prospajanjem paketa (npr. elektronika pošta).

• Prospajanje paketa. Poruke korisnika dijele se na pakete, koji se prenose kroz mrežu. Kad paketdo e u vor, šalje se što je mogu e prije prema odredištu, kako bi kašnjenje bilo minimalno.Razlikujemo usmjeravanje i proslje ivanje paketa, a proslje ivanje je mogu e organizirati na dvanaina, proslje ivanjem pojedinanih paketa ili korištenjem virtualnog kanala.

Algoritmima usmjeravanja odre uje se optimalni put paketa prema odredištu. Nažalost, ovialgoritmi zahtijevaju veliku koliinu obrade, pa ih nije mogu e primijeniti na svaki pojedinanipaket. Stoga se, korištenjem algoritama usmjeravanja, periodiki proraunavaju tabliceusmjeravanja, a pojedinani paketi se proslje uju na osnovu tih tablica.

Kod proslje ivanja svakog paketa zasebno, on u svome zaglavlju mora nositi globalnu adresuodredišta. Teoretski svaki paket se može slati zasebnim putem, dok u praksi ve ina paketa nekeveze ide istim putem, prema relativno stabilnim tablicama usmjeravanja. Mogu nost biranjaalternativnih putova osigurava visoku sigurnost dolaska paketa na odredište, ali može rezultiratiporeme enim redoslijedom isporuke paketa odredištu.

Kod proslje ivanja korištenjem virtualnog kanala, samo prvi paket veze nosi globalnu adresuodredišta. Prolaskom tog paketa i njegove potvrde kroz mrežu uspostavlja se virtualni kanal, kaoput kojim se proslje uju svi ostali paketi te veze. Proslje ivanje je vrlo jednostavno, a štedi se i naveliini zaglavlja, jer ostali paketi nose u zaglavlju samo kratke indikatore virtualnog kanala.Sigurnost dolaska paketa na odredište je smanjena, jer kvar na dijelu mreže kojim prolazi virtualnikanal zahtjeva uspostavu novog virtualnog kanala.

Kašnjenje se kod mreža s prospajanjem paketa sastoji od vremena predaje, vremena prostiranja ivremena ekanja. Me utim, ovdje nije potrebno ekati prijem cjelokupne poruke, ve primljenipaket odmah proslje ujemo dalje, slika 2.5. Time je ukupno vrijeme kašnjenja poruke skra eno uodnosu na kašnjenje kod mreža s prospajanjem poruka.

Slika 2.5. - Kašnjenje kod prospajanja paketa

Daleko važnija posljedica dijeljenja poruke na pakete je u poboljšanju podjele kapaciteta mrežeme u korisnicima statistikim multipleksiranjem. Kod prospajanja poruka, potrebno je ekati damreža prenese sve poruke u redu ekanja. Kod prospajanja paketa, paketi raznih korisnika šalju senaizmjenino, pa je mogu e mnogo pravednije zajedniko korištenje kapaciteta kanala. Osim toga,kratki paketi su manje osjetljivi na pogrješke u prijenosu, a ponovno slanje (retransmisija)ošte enog paketa je mnogo efikasnije od ponovnog slanja itave poruke.


• ATM mreže se razvijaju sa svrhom integracije prijenosa govora, multimedijskih signala ipodataka. ATM mreža je zapravo mreža s prospajanjem paketa, kod koje se poruke korisnika dijeleu male pakete fiksne duljine, nazvane elije ili stanice (engl. cell). elije su dovoljno male (53okteta = 5 okteta zaglavlja, od ega je 1 zaštite, + 48 okteta podataka) kako bi se prospajanjemoglo obavljati sklopovljem, te kako bi poetno kašnjenje bilo maleno, ime je omogu en prijenosgovora.

2.1.4 OSNOVNI STANDARDI

Kod izgradnje raunalnih mreža vrlo je znaajna standardizacija svih funkcionalnih, mehanikih ielektrinih karakteristika opreme. Jedino na taj nain ure aji razliitih proizvo aa i razliitihvlasnika, a smješteni na raznim stranama svijeta, mogu uspješno i ekonomino me usobnokomunicirati. Standarde donose nacionalne ili me unarodne organizacije za standardizaciju.Me utim, kako je napredak tehnologije esto brži od formalna procedure standardizacije, samiproizvo ai opreme novim produktima postavljaju tzv. de-fakto, interne ili industrijske standarde.Nakon poetne faze burnog razvoja, nova tehnologija se naknadno formalno standardizira.

Interne standarde donose pojedine tvrtke ili njihova udruženja (konzorciji), npr.

∗ EIA (Electronics Industries Association USA), standardizira suelje RS232∗ LIM (Lotus Intel Microsoft USA), poznata specifikacija proširenja memorije PC-XT raunala∗ ATM - Forum, udruženje proizvo aa ATM opreme, aktivno u donošenju niza standarda∗ VESA, udruga proizvo aa grafikih kartica∗ ISA (Industry Standard Organization), standardizira sabirnicu PC-AT raunala umjesto IBM-a∗ PCMCIA, konzorcij koji donosi standarde za povezivanje perifernih ure aja u obliku kartica∗ INTEL, proizvo a 80x86 procesora, standardizira PCI sabirnicu PC raunala∗ IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering), institut udruženja elektrotehniaraij i su standardi prihva eni kao me unarodni, standardizira lokalne mreže (802.x).

Formalne standarde donose me unarodne i nacionalne organizacije, npr.

∗ ISO (International Standardization organization), naješ e formalno prihva a ranije postavljeneinterne standarde, poznata specifikacija ISO-OSI referentnog modela mrežne arhitekture

∗ ITU - T (International Telecommunications Union - Telecommunications, ranije CCITT),donio niz važnih preporuka s podruja telekomunikacija, npr. V preporuke za prijenos podatakapreko analogne mreže (modemi), X preporuke za prijenos podataka preko digitalne mreže(X.25 paketna mreža), I preporuke za integrirane mreže (ISDN, me u njima i ATM)

∗ ANSI (American National Standardization Institute USA), donio niz standarda sa podrujaraunarstva

∗ NBS (National Bureau of Standardization USA), federalna organizacija za standarde USA.

2.2 ELEMENTI RAUNALNIH MREŽA

Elementi od kojih gradimo raunalne mreže su kanali, vorišta i terminala. U samoj mreži imamovorišta, posebna raunala koja usmjeravaju podatke do odredišta, te kanale koji povezuju vorišta.Terminali su ure aji povezani na mrežu. Oni mogu biti raunala ili terminali u užem smislu.

2.2.1 KANALI

2.2.1.1 Podjela kanala prema vrsti fizi kog medija

• Vodovi su strukture sastavljene od dvaju ili više vodia, npr.∗ par ica (UTP, Unshielded Twisted Pair) - sastoji se od dva prepletena vodia. Koristi se za

pretplatnike telefonske mreže (brzine do 56000 b/s), te kod lokalnih mreža, npr. Ethernet(10BaseT brzine 10 Mb/s, 100BaseTX brzine 100 Mb/s i 1000BaseT brzine 1000 Mb/s).

∗ koaksijalni kabeli - sastoje se od centralnog vodia i cilindrinog opleta, primjenjuju se kodmreža kabelske TV i Ethernet lokalne mreže (10Base2 i 10Base5 brzine 10 Mb/s).

Raunalne mreže20

∗ oklopljena par ica (STP Shielded Twisted Pair, FTP Foil-shielded Twisted Pair) - sastoji se oddva prepletena vodia i cilindrinog opleta, koji može biti i folijski. Koristi se kod novijihinstalacija lokalnih mreža, iako su prednosti prema UTP kabelu upitne.

∗ twinax kabeli - sastoje se od dva centralna vodia i cilindrinog opleta, primjenjuju se kodprstenastih lokalnih mreža, npr. IBM token-ring 16 Mb/s.

• Opti ki vodovi (svjetlovodi, optika vlakna) su strukture od vodljive plastike kroz koje se vodisvjetlosni signal. Imamo dvije vrste optikih vodova:∗ jednomodno opti ko vlakno omogu ava prolaz svjetlosti koja se lomi na samo jedan nain.

Karakterizira ga manje gušenje i ve i doseg signala (oko 25 km), ali i ve a cijena vlakna,konektora i opreme (laserske diode). Koristi se za gradnju telekomunikacijskih i WAN mreža.

∗ višemodno opti ko vlakno omogu ava prolaz svjetlosti koja se lomi na više naina.Karakterizira ga ve e gušenje i manji doseg signala (oko 2 km), ali i manja cijena vlakna,konektora i opreme (svjetlosne diode). Koristi se za gradnju LAN mreža.

Koriste se kod optike lokalne mreže FDDI (Fiber Distributed Data Interface, brzine 100 Mb/s),ATM korisnikih prikljuaka i mreža (brzine 48/38 Mb/s, 155 Mb/s i 625 Mb/s) i Ethernetlokalne mreže (10BaseFL brzine 10 Mb/s, 100BaseFX brzine 100 Mb/s i 1000BaseSX brzine1000 Mb/s).

• Elektromagnetska zra enja imaju razliita svojstva ovisno o frekvenciji signala:∗ infracrvena zra enja, koriste se za bežino povezivanje unutar jedne prostorije (npr. bežina

tastatura),∗ radio kanali, koriste se za prijenos podataka na podruj ima gdje nije izgra ena telefonska

mreža, kod bežinih lokalnih mreža (2,4 GHz) ili za mobilne komunikacije (npr. GSM),∗ satelitske veze, koriste se kao medij za izgradnju telekomunikacijskih mreža.

2.2.1.2 Vrste kanala po na inu kor ištenja medija

Kanal je spojni put kojim prenosimo podatke. Sastoji se od fizikog medija i potrebne opreme dabi prijenos podataka bio mogu . Razlikujemo osnovne i izvedene kanale.

• Osnovni kanal nastaje potpunim korištenjem kapaciteta fizikog voda ili medija. Pri tome jenaješ e obuhva ena i istosmjerna komponenta spektra, pa govorimo o osnovnom frekvencijskompodruju (baseband), od 0 do neke granine frekvencije. Informacijski volumen osnovnog kanalamožemo podijeliti na više korisnika, ime dobijemo izvedene kanale.

• Izvedeni kanali nastaju podjelom informacijskog volumena osnovnih kanala. Pojedinom korisnikuse može fiksno dodijeliti dio kapaciteta osnovnog kanala u vremenu t (TDM, Time DomainMultiplexing), ili dio njegovog frekvencijskog opsega (FDM, Frequency Domain Multiplexing), ilikombinirano (kod bežinih lokalnih mreža s preskakanjem frekvencija, FHSS), slika 2.6.

B

t

FDM

TDM Slika 2.6. - Kombinirana fiksna podjela po vremenu i frekvenciji

Ure aji za podjelu po frekvenciji su vrlo nefleksibilni zbog nemogu nosti jednostavne promjenefrekvencije LC filtara. Fleksibilnija je podjela po vremenu (TDM), slika 2.7.

B

t Slika 2.7. - Podjela po vremenu (TDM)


Podjelu kanala po vremenu nazivamo vremensko multipleksiranje. Ono može biti fiksno istatistiko.

Kod fiksnog multipleksiranja tono se zna koji je vremenski odsjeak predvi en za terminal T1,koji za terminal T2, itd. Dok traje odsjeak predvi en za T1, T1 prenosi podatke, a kada to vrijemepro e, T1 prekida rad i tada poinje raditi T2. Mana fiksnog multipleksiranja je u tome, što jeraspoloživo vrijeme kanala izgubljeno ako ga terminal ne koristi (npr. trenutno nema podataka zaslanje). Npr. kod PCM sustava u osnovni okvir trajanja 125 µs multipleksiraju se 32 okteta kanala,tako da imamo 32x64 kb/s = 2,048 Mb/s (primarni PCM multipleks).

Ure aj za fiksno multipleksiranje se naziva multiplekser. On promet sa više ulaznih medijaprebacuje na jedan izlazni medij ij i je kapacitet fiksno podijeljen. Stoga ukupni kapacitet izlaznogmedija mora biti ve i ili jednak zbroju kapaciteta ulaznih:

≥i

ikkapacitet

Kod statisti kog multipleksiranja vremenski odsjeci nisu fiksno dodijeljeni. Stoga terminal T1

može koristiti vremenske odsjeke terminala T2 kad taj ne radi, i obrnuto. Dok jedan terminal radi,drugi mora ekati. Situacija se poboljšava podjelom poruka na manje dijelove, blokove ili pakete.

Ure aj za statistiko multipleksiranje se naziva se statistiki multiplekser. On promet sa višeulaznih medija prebacuje na jedan izlazni medij ij i je kapacitet podijeljen prema potrebamakorisnika. Iako dugorono ukupni promet mora biti manji ili jednak kapacitetu izlaznog medija,aktivnom korisniku se privremeno dodjeljuje puni kapacitet medija. Stoga je kapacitet izlaznogmedija jednak kapacitetu pojedinanog ulaznog medija:

ikkapacitet =

Specifina vrsta statistikog multipleksiranja koristi se kod prospajanja kanala. Koncentratorkoristi povremenu aktivnost telefona slino kao što statistiki multiplekser koristi povremenuaktivnost terminala. Kapacitet izlaznog medija (npr. 5 telefonskih kanala) je znatno manji odkapaciteta ulaznih medija (npr. 50 telefonskih kanala):

<i

ikkapacitet

Koncentrator dodjeljuje izlazne kanale aktivnim telefonima po principu "tko prvi do e, prvi jeposlužen". Kad su svi izlazni kanali angažirani, nova se veza ne može uspostaviti dok se neki odkanala ne oslobodi raskidom postoje e veze.

2.2.1.3 Kapacitet kanala.

Na fizikoj se razini raunarska mreža izravno dodiruje sa prijenosnim medijem. To mogu bitiosnovni ili izvedeni kanali izgra eni za prijenos govora ili podataka. Sam prijenos može biti analoganili digitalan. esto se za prijenos podataka koriste telefonski kanali.

Kod stvarnih medija, kao što su vodovi, gušenje raste porastom frekvencije signala zbog porastagubitaka u izolaciji. Postoji neka gornja upotrebljiva frekvencija na kojoj je prijenos signala još uvijekekonomian, pa smatramo da se vod ponaša kao niskopropusni filtar. Signal koji je propušten krozniskopropusni filtar širine frekvencijskog pojasa B, može se potpuno obnoviti ako se naini 2Buzoraka u sekundi, slika 2.8. To znai da kanalom širine pojasa B možemo prenijeti 2B uzoraka, kojenazivamo signalnim simbolima ili signalnim elementima.

Slika 2.8. - Propuštanje signala kroz niskopropusni filtar

Raunalne mreže22

Kapacitet kanala se naješ e izražava u b/s (bita u sekundi), a za brzinu signalizacije jedinica je Bd(Baud, ita se bod, simbola u sekundi). Ako se signal prenosi sa R diskretnih razina, vrijedi:

ldRBk ⋅=

gdje je B* brzina signalizacije, izražena u simbol/sekunda (Bd). Ako se signalnim elementom prenosi1 bit, numerika vrijednost b/s i Bauda je ista. Najve i mogu i kapacitet kanala širine pojasa B iznosi:

( )ldRB2kmax = [ ]s/b

Ako se uzme telefonski kanal širine pojasa B = 3000 Hz (telefonski kanal), tada se uz dvorazinskiprijenos (R = 2) može posti i najve i kapacitet:

60002ld30002k =∗∗= [ ]s/b

Danas se koriste višerazinske modulacije. Za telefonski kanal brzina prijenosa ide do 33600 b/sdvosmjerno, odnosno do 56000 b/s za lokalni telefonski prikljuak prema digitalnoj centrali.

Važan parametar kanala je kašnjenje Tp. Kod osnovnog kanala to je vrijeme propagacije(prostiranja) definirano kao omjer udaljenosti i brzine prostiranja (oko 0,6c; c = brzina svjetlosti).Kod izvedenih kanala može biti ve e zbog ekanja na paralelno-serijsku pretvorbu ili na emitiranjesignala.

Umnožak kapaciteta i kašnjenja daje nam ukupni broj bita "uskladišten" na kanalu. Taj parametarzove se BDP (Bandwidth Delay Product).

2.2.1.4 Vrste sinkronizacije

Sinkronizacija se odnosi na prepoznavanje poetka i kraja prijenosa nekog elementa informacije.Pri tome moramo raunati da se radi o prijenosu podataka me u ure ajima koji su geografski udaljeni,te proizvedeni od razliitih proizvo aa. Kanali mogu biti sinkroni i asinkroni.

Kod asinkronog pr ijenosa, slika 2.9, podatak (znak) je “uokviren” sa pokretakim (start) izaustavnim (stop) bitom. Startni bit je 0, strujni, nakon njega dolaze bitovi podatka, eventualnoparitetni bit, a onda jedan ili više stop bitova 1, bestrujni. Stanice koje žele komunicirati morajuunaprijed dogovoriti brzinu prijenosa, ali je zbog kratko e poruke dozvoljeno nekoliko postotakaodstupanja. Ovakav nain prijenosa istovremeno osigurava sinkronizaciju i po bitu i po oktetu(znaku). Naješ e se koriste formati s 8 bita, 8N1 (8 podatkovnih bez pariteta, 1 stop), i 7E1 (7podatkovnih i parni paritet - Even, 1 stop bit).

Slika 2.9. - Asinkroni prijenos podataka

Kod sinkronog pr ijenosa, osim samih podataka, kanalom se prenosi i takt signala. Time jedefiniran trenutak uzorkovanja signalnog elementa, ali ne i poetak okteta (znaka). Sinkroni prijenosaosigurava samo sinkronizaciju po bitu.

2.2.1.5 Na ini pr ijenosa po smjeru

Po smjeru prijenosa razlikujemo dvosmjerne, obosmjerne i jednosmjerne kanale.

Dvosmjerni kanal (duplex) omogu ava istovremeni prijenos podataka u oba smjera.

Obosmjerni kanal (half duplex) omogu ava prijenos podataka u oba smjera, ali u razliitimvremenskim odsjecima. Unutar tih odsjeaka prijenos je jednosmjeran.

Jednosmjerni kanal (simplex) omogu ava prijenos podataka u samo jednom smjeru. Zapostizanje dvosmjernog prijenosa koriste se dva jednosmjerna kanala.


2.2.2 VORIŠTA MREŽE

vorišta razlikujemo prema razini hijerarhijske strukture na kojoj rade, te prema broju prikljuaka(2 ili više). Imamo tako obnavljae i zvjezdišta, premosnike i prospojnike, usmjernike i poveznike.

Obnavlja (repeater, transceiver) je ure aj s dva, a zvjezdište (hub) s više prikljunica, koji samopojaava signal i obavlja prilagodbu impedancije. Koriste se na fizikoj razini za proširenje dosegamreže (obnavlja) ili za povezivanje više kabelskih segmenata u jednu višespojnu sabirniku strukturu(zvjezdište).

Premosnik (bridge) je ure aj s dva, a prospojnik (switch) s više prikljunica, koji prima okvirprotokola podatkovne razine i proslje uje ga prema odredištu. Funkcija filtriranja sa samouenjemefikasno dijeli promet na segmente mreže, i time omogu ava pove anje propusnosti mreže.Prospojnici proslje uju okvire s univerzalnom adresom na sve segmente, formiraju i virtualni LAN.

Usmjernik (router) je ure aj koji prima pakete mrežne razine i nekim ih od algoritamaproslje ivanja i usmjeravanja šalje prema odredištu. Raspolaže znanjem o dostupnosti svih dijelovamreže.

Poveznik (gateway) je ure aj koji obavlja posebne zada e rade i na prijenosnoj i korisnikojrazini, npr. vatrozid (Firewall). Ranije se podrazumijevalo da povezuje dvije raznorodne mreže, te pritome obavlja prevo enje protokola mrežne i prijenosne razine.

2.2.3 TERMINALI MREŽE

Pod pojmom terminal mreže podrazumijeva se svaki ure aj koji je spojen na mrežu. To mogu bitiraunala i terminali u užem smislu (inteligentni i neinteligentni).

Kod raunalnih mreža esto se sama raunala koriste kao vorovi (npr. svako UNIX raunalo možebiti usmjernik ako je povezano na dva segmenta mreže). Takva raunala obavljaju istovremenofunkciju vorišta i terminala mreže.

2.3 HIJERARHIJSKI SUSTAVI

Današnje mreže imaju slojevitu hijerarhijsku arhitekturu, slika 2.10:

Slika 2.10. - Slojevita hijerarhijska struktura

Na jednom ure aju mreže, vorištu ili raunalu, obavljaju se funkcije više razina. Za svaku razinupokre e se proces koji komunicira sa susjednima (nadre enim i podre enim) preko suelja (engl.interface). Proces razine N+1 traži uslugu prijenosa podataka od razine N, koja komunicira skorespondentnim procesom druge stanice prema pravilima protokola N. Pri tom razina N koristiusluge razine N-1. Stvarni tok podataka odvija se putem suelja me u susjednim razinama na istomraunalu, te komunikacijskim medijem prema udaljenom raunalu.

Proces N generira jedinicu informacije PDU (Protocol Data Unit) dodavanjem zaglavlja Nkorisnikovoj informaciji SDU (Service Data Unit). PDU(N) šalje se preko suelja N-1 podre enoj razinikao SDU(N-1). Proces N formira SDU(N) odvajanjem zaglavlja sa primljenih PDU, te ga proslje ujenadre enoj razini preko suelja N. Za proces N+1, SDU(N) ima znaenje PDU(N+1), slika 2.11:

Raunalne mreže24

Slika 2.11. - Jedinice informacije i dodavanje zaglavlja

Tijekom pripreme poruke za prijenos na odredište, može se obaviti i dijeljenje (fragmentacija)poruke prema pravilima upotrijebljenog protokola, slika 2.12:

Slika 2.12. - Fragmentacija informacije

Koncepti na kojima se zasnivaju hijerarhijski sustavi su koncept razine, koncept suelja, konceptprotokola, koncept zaglavlja, koncept fragmentacije.

∗ po konceptu razine, procesi te razine kroz me usobnu komunikaciju pružaju nadre enoj raziniuslugu prijenosa podataka, koriste i pri tome usluge podre ene razine. Možemo re i da procespromatrane razine proširuje uslugu podre ene razine i tako proširenu pruža je nadre enojrazini.

∗ po konceptu su elja, komunikacija me u procesima susjednih razina unutar istog ure ajaodvija se preko suelja. Svaka razina komunicira preko dva suelja, preko "gornjeg" premanadre enoj razini i preko "donjeg" prema podre enoj razini. Specifikacija suelja može bitiinterna stvar proizvo aa raunala, ali danas je ve ina suelja javno specificirana po principuotvorenosti. Na taj nain sustav se može izgraditi korištenjem programskih rješenja i sklopovljarazliitih proizvo aa.

Kroz suelje može prolaziti više tokova podataka. Kako bi se identificirao stvarni korisnikinformacije, upotrebljava se mehanizam pristupnih toaka (SAP, service access point). To suprogramski kanali kojima procesi u raunalu me usobno komuniciraju. Kod otvaranja kanaladodjeljuje se identifikacijski broj, ijom je upotrebom jednoznano odre en korisnikinformacije. Identifikacijske brojeve mogu e je dodjeljivati dinamiki prema potrebi, ili trajno.Iako dio mehanizma suelja, identifikatori pristupnih toaka su dio specifikacije protokola.

∗ po konceptu protokola, na ure ajima koji me usobno razmjenjuju podatke, dva procesa isterazine prividno neposredno komuniciraju po pravilima protokola. Oni u stvarnosti komunicirajukoriste i usluge podre enih razina. Stvarni tok podataka i upravljakih informacija prolazi krozsuelje. Specificiranje protokola je osnovni nain standardizacije komunikacijskih sustava.

∗ po konceptu zaglavlja, svaka razina u postupku predaje uzima preko gornjeg suelja jedinicuinformacije PDU(N+1) nadre ene razine kao podatke koje treba prenijeti, SDU(N), bezikakvog saznanja o njihovom sadržaju, te im dodaje svoje zaglavlje H(N). Tako formira vlastitujedinicu informacije PDU(N), koju šalje donjim sueljem podre enoj razini. U postupkuprijema, razina dobije od podre ene razine preko donjeg suelja njen SDU(N-1) kao svojPDU(N). Nakon korištenja podataka iz zaglavlja, odbacuje zaglavlje H(N) i dobiveni SDU(N)šalje gornjim sueljem ka nadre enoj razini. Tu SDU(N) ima znaenje PDU(N+1), s tomrazlikom da proces N+1 znade sadržaj zaglavlja H(N+1). Postupak umetanja PDU više razine uPDU niže naziva se "enkapsulacija" (encapsulation).

∗ po konceptu fragmentacije, svaki SDU(N) može u postupku formiranja PDU(N) bitipodijeljen na manje dijelove, tako da od jednog SDU(N) formiramo jedan ili više PDU(N). Pritome svaki PDU(N) sadrži cjelovito zaglavlje H(N). U praksi se fragmentacija koliko je to godmogu e izbjegava. Dijeljenje PDU na manje dijelove izaziva ve e optere enje vorišta


funkcijama usmjeravanja, a detekcija pogrješke i gubitka PDU je otežana. Gubitak jednogfragmenta može znaiti gubitak itavog PDU. Posebno kod mreža s pojedinanimusmjeravanjem paketa, kada redoslijed pristizanja nije zagarantiran, vorište mora dosta dugoekati na izgubljeni fragment prije donošenja konane odluke da je itavi PDU izgubljen. Zbogtoga se nastoji korisnikova poruka odmah podijeliti na onolike dijelove, koji nakon ukljuivanjazaglavlja svih podre enih razina, bez daljnje fragmentacije mogu pro i kroz mrežu. Npr. kodInterneta, predajnik pokušava odrediti maksimalnu duljinu fragmenta MSS (Maximum SegmentSize) po posebnom postupku.

Jedinice informacije mogu biti pojedini bitovi, okteti (znakovi), okviri (ili blokovi, blok se sastojiod više okteta), paketi, segmenti, datagrami i poruke.

∗ bit (binarna znamenka) je najmanja jedinica informacije koju prenosimo na fizikoj razini.Kanalom prenosimo vremenski niz signalnih elemenata (serijski prijenos), od kojih svaki moženositi jedan ili više bita. Signal na kanalu može biti oblikovan tako, da osim signalnihelemenata prenosi i taktni signal potreban za njihovo pravovremeno uzorkovanje (sinkroniprijenos). Za svaku mrežu znaajan je redoslijed emitiranja bita okteta, npr. LSB prvi.

∗ oktet (znak, bajt) je najmanja kodna rije, kojom baratamo kao cjelinom. Naješ e PDUpodatkovne razine (blok, okvir) nakon serijsko-paralelne pretvorbe pamtimo u memoriji kao nizokteta. Iako su mogu e i druge duljine kodne rijei, danas se je ustalilo korištenje okteta zbogorganizacije memorije raunala, ija je širina kodne rijei višekratnik od osam bita. Kodasinkronog prijenosa, sinkronizacija po oktetu obavlja se na fizikoj razini, a kod sinkronog napodatkovnoj. Stoga se oktet nekad obra uje na fizikoj, a nekad na podatkovnoj razini, u obasluaja sklopovljem. Za svaku mrežu znaajan je redoslijed emitiranja okteta, NBO (NetworkByte Order). U raunalu, PDU se pamti u memoriji u nizu uzastopnih okteta. Prilikom itanjakodnih rijei od 16 ili 32 bita, treba prevesti NBO na redoslijed okteta raunala. Koriste se"little endian" (LS bajt na nižoj, MS bajt na višoj adresi) i "big endian" (LS bajt na višoj i MSbajt na nižoj adresi) arhitekture.

∗ okvir (blok) je osnovni PDU podatkovne razine. Sastoji se od više okteta (znakova). Njegovpoetak je sinkroniziran posebnom sinkronizacijskom sekvencom, koju zovemo okvirni znak.Ovo je najmanja jedinica informacije koja ima vlastito zaglavlje. U procesu predaje, okvir se izmemorije prenosi oktet po oktet na serijski vezni sklop, gdje se obavlja paralelno-serijskapretvorba. U prijemnom smjeru postupak je obrnut. Istovremeno s prijemom znakova okvira,obavlja se provjera adrese odredišta i cjelovitosti okvira. U sluaju ošte enja, okvir seodbacuje.

∗ paket je osnovni PDU mrežne razine, ujedno i oblik kojim se obavlja promet s kraja na krajmreže. Obavezno sadrži identifikaciju odredišta, bilo njegovu globalnu adresu ili indikatorvirtualnog kanala. Nastoji se, ako je to mogu e, paket prenijeti jednim okvirom podatkovnerazine. Tada nije potrebna posebna sinkronizacija po paketu. Ukoliko paket fragmentiramo,potrebno je oznaiti okvire koji ine cjeloviti paket.

∗ segment i datagram su osnovni PDU prijenosne razine. Termin segment koristimo za dio ve ekorisnikove poruke, dok je datagram kratka zasebna poruka. Nastojimo jedan segment odnosnodatagram prenijeti jednim paketom. To je naješ e mogu e lako posti i, jer tek na podatkovnojrazini (okvir) duljina PDU ovisi o tehnologiji korištenog kanala.

∗ poruka kor isnika je najve i PDU, onaj koji formira proces korisnik komunikacije. To možebiti kratka poruka u interaktivnom radu, blok podataka koji ini odaziv neke baze podataka,datoteka s podacima ili programom, ili neki multimedijski element koji prenosimo samostalnoili kao dio ve e cjeline (Web stranica). Ve e poruke fragmentiramo na segmente, a kako pritome imamo potpunu slobodu, nastojimo odabrati duljinu segmenta koja prolazi kroz mrežu bezpotrebe za daljim fragmentiranjem. Poruku korisnik dostavlja komunikacijskom sustavu kaocjelinu, ili u dijelovima. Veliina dijelova ovisi o kapacitetu memorijskog spremnika, a morabiti ve a od optimalne veliine segmenta.

Jedinice pretvaramo paralelno-serijskom konverzijom, enkapsulacijom i segmentiranjem.

Raunalne mreže26

Kao referentna mrežna arhitektura koristi se ISO/OSI model od 7 razina slika 2.13:

Slika 2.13. - Razine ISO/OSI modela

1) Fizi ka razina definira suelje izme u raunala i medija kojeg koristimo za prijenos. Specificirajuse elektrine, funkcionalne i mehanike karakteristike kabela, konektora i signala, kako bismoure aj standardno mogli prikljuiti na kanal. Ostvaruje se sinkronizacija po bitu ili po bitu i oktetu.

2) Podatkovna razina neposredno nadzire fiziku razinu tako da upravlja vezom ostvarenom najednospojnom ili višespojnom mediju. Ostvaruje se sinkronizacija po okviru ili po oktetu i okviru.

3) Mrežna razina osigurava prijenos poruke sa kraja na kraj mreže, pakete usmjerava kroz mrežu.

4) Pr ijenosna razina osigurava vezu od korisnika do korisnika. Obavlja se kontrola pogrješki ikontrola toka.

5) Sjedni ka razina provjerava cjelovitost poruke. Isporuuje poruku na pravo odredište unutarraunala.

6) Predodžbena razina obavlja prevo enje informacija sa formata koji su standardni na mreži, naformat standardan na raunalu.

7) Kor isni ka razina poslužuje korisnike procese i mrežne usluge.

Sada možemo prikazati strukturu razliitih vrsta vorišta, slika 2.14:

Slika 2.14. - vorišta prema razinama ISO/OSI modela

Zvjezdište i prospojnik povezuju istovrsne mreže podatkovne razine. Usmjernik povezuje istovrsnemreže mrežne razine, ali okviri podatkovne razine mogu biti razliiti. Poveznik obavlja specijalnefunkcije, ili povezuje razliite mreže i obavlja potrebne pretvorbe protokola.

2.4 KOMUNIKACIJSKI PROTOKOLI

Komunikacijski protokol je skup pravila po kojima procesi iste razine razmjenjuju jediniceinformacije, PDU, u ij im zaglavljima je sadržana kontrolna informacija potrebna za obavljanjefunkcije promatrane razine hijerarhijskog sustava. Treba imati u vidu da se komuniciraju i procesiodvijaju na odvojenim raunalima, esto geografski udaljenim, tako da su primljeni PDU jedinainformacija o radu korespondentnog procesa. Na osnovu primljenih PDU i sadržaja njihovihzaglavlja, ili na osnovu izostanka oekivanih PDU, komuniciraju i proces treba sa što ve om tonoš uodrediti stanje korespondentnog procesa kako bi u svakom trenutku bio u stanju poduzetiodgovaraju e mjere, sve s ciljem pružanja usluge prijenosa podataka procesu nadre ene razine.


Kako su udaljeni ure aji esto u vlasništvu razliitih osoba i proizvedeni od strane razliitihproizvo aa, od vitalnog je znaaja za funkcioniranje promatrane razine, kao i mreže kao cjeline,striktno i formalno specificiranje protokola, odnosno njihovo usvajanje kao industrijskih ilime unarodnih standarda. Tek e ure aji koji su u potpunosti sukladni sa svim protokolima mrežeuspješno me usobno komunicirati.

U praksi je donošenje standarda vrlo složen i mukotrpan posao. S jedne strane postoji pritisakkorisnika i proizvo aa da se nove, perspektivne tehnologije što prije standardiziraju radikomercijalizacije novih proizvoda. S druge strane, svaka brzopletost u donošenju standarda možerezultirati propustima u funkcionalnoj specifikaciji, ije ispravljanje kasnije može izazvati znatnenepredvi ene troškove. Stoga se nove tehnologije detaljno ispituju simulacijom u laboratorijima ipokusnim radom na ispitnim mrežama, a na osnovu predloženih (draft) standarda. Nakon postizanjazadovoljavaju ih rezultata donosi se formalni standard. Svaki standard je podložan naknadnimmodifikacijama i usavršavanjima. Kod standardizacije komunikacijskih protokola, razlikujemo dvijegrupe pravila. To su vanjska i unutarnja specifikacija protokola.

Vanjska specifikacija protokola odnosi se na oblik PDU kao cjeline, ukljuuju i i formatzaglavlja. U zaglavlju se definiraju polja, format podataka u njima, te znaenje koje mora bitijednoznano za sve ure aje sukladne protokolu. Jednom donesena vanjska specifikacija protokolavrlo teško se mijenja, zato jer je potrebno istovremeno obaviti korekcije na tisu ama ure aja koji vekoriste raniju varijantu. Naješ e je jednostavnije uvesti potpuno novi protokol. Stoga neki protokoliraspolažu s mogu noš u korištenja dodatnih neobaveznih funkcija prema dogovoru korespondentnihprocesa. Dodavanjem novih funkcija mogu e je donekle ublažiti nedostatke prvobitne vanjskespecifikacije protokola. Kod nekih protokola postoje neiskorišteni bitovi (zbog podešavanja duljinezaglavlja na 32 bita), koji omogu avaju naknadne izmjene.

Unutrašnja specifikacija protokola odnosi se na pravila rada procesa, algoritme protokola,kojima se obra uju informacije iz zaglavlja PDU i donose odluke o radu procesa. Algoritmi protokolamogu se u znatnoj mjeri naknadno modificirati, pod uvjetom da je vanjska specifikacija ouvana. Pritome, naravno, treba ouvati i funkcionalnost protokola u cjelini. Dobar je primjer TCP protokolInterneta, ija je unutrašnja specifikacija kontinuirano mijenjana u svrhu poboljšanja kontrole toka, ada pri tom nije mijenjana vanjska specifikacija. Štoviše, ostvarena je i funkcionalna kompatibilnosture aja koji rade po starim i novim specifikacijama.

Da bi razliiti proizvo ai uspješno uskladili rad svojih proizvoda s usvojenim standardima,potrebno je osigurati njihovo jednoznano tumaenje. To se osigurava formalnim specificiranjemprotokola, uz korištenje posebnih formalnih jezika. To može biti govorni jezik, neki stvarni iliformalni programski jezik, ili grafiki jezik dijagrama stanja na osnovi konanog automata.

Funkcije pojedine razine hijerarhijske strukture znatno se razlikuju i naelno su definirane ISO-OSI specifikacijom. U obavljanju svoje funkcije komuniciraju i procesi moraju voditi rauna oispravnom tumaenju primljenih PDU, o radu korespondentnih procesa, o identifikaciji PDU, o pojavipogrješki, te o uskla ivanju brzine rada s mogu nostima korespondentnog procesa i mreže u cjelini.Stoga se protokol pojedine razine promatra kroz obavljanje tih pojedinanih zada a. Govorimo oetiri osnovna mehanizma protokola, o adresiranju, sinkronizaciji, kontroli pogrješaka i kontroli toka.

2.4.1 ADRESIRANJE

Mehanizam adresiranja jednoznano identificira korisnika. Zahtjev jednoznanosti implicirakorištenje dugakih adresa, pa je u zaglavlju PDU potrebno osigurati polje dovoljne duljine, kako bibroj raspoloživih adresa bio dovoljan za sve korisnike u predvi enom roku uporabe protokola. Poznatje primjer nedovoljne duljine adrese IP protokola Interneta (32 bita), nastao jer nije bilo mogu epredvidjeti današnji rast broja podmreža i prikljuenih raunala. Dugake adrese, me utim, dodatnooptere uju komunikacijski sustav jer se znatan dio kapaciteta kanala potroši na prijenos sadržajazaglavlja. Format zaglavlja u cjelini, pa i duljina korištene adrese, kompromis su izme uuniverzalnosti rješenja i efikasnosti protokola.

Raunalne mreže28

2.4.1.1 Organizacija adresiranja

Ukupna adresa sastoji se od dijelova, koji se koriste po razinama hijerarhijske strukture.Adresiranje je mogu e organizirati str iktno, kada adresa nadre ene razine implicira stvarne adresesvih podre enih razina. Takvo adresiranje doprinosi potpunom odvajanju funkcija pojedinih razina.Adresiranje se može koristiti i distr ibuirano, kada ukupnu adresu ine adrese svih razina. Ovajpristup zahtijeva vrš u povezanost me u razinama, ali omogu uje lakše upravljanje adresama ikorištenje poznatih adresa za pojedine mrežne usluge.

2.4.1.2 Objekti adresiranja

Adresirati možemo fizi ke ure aje, kao što su kompletna raunala i prikljuci na mrežu, iliprocese, kao što su procesi razina hijerarhijske strukture ili procesi korisnici komunikacije. Fizikimure ajima dodjeljujemo adrese prema potrebama promatrane razine hijerarhijske strukture. U ve inisluajeva dovoljno je odrediti adresu ure aja na podatkovnoj i mrežnoj razini. Procese identificiramokroz pristupne toke (SAP, u Internet terminologiji "port") kojima podaci prolaze preko suelja.Procesima mrežne i prijenosne razine hijerarhijske strukture dodjeljujemo stalne pristupne toke,kojima zapravo identificiramo korištene protokole tih razina. Dinamiko dodjeljivanje pristupnihtoaka ovdje nije potrebno jer se radi o poznatim procesima. Od sjednike razine naviše imamo vezekoje iniciraju korisnici, tako da je ovdje primjereno korištenje dinamikih pristupnih toaka. Iznimkasu poslužiteljski procesi viših razina, koji tako er koriste fiksne pristupne toke.

2.4.1.3 Vrste adresa

Adresa odredišta može biti pojedina na (unicast), grupna (multicast) ili univerzalna (broadcast).Kod pojedinanog adresiranja PDU je namijenjen samo jednom odredišnom ure aju ili procesu, dokga ostali (na višespojnom mediju) nakon provjere adrese odbacuju. Kod grupnog adresiranja, PDU jenamijenjen ranije definiranoj grupi ure aja ili procesa, koji su u stanju prepoznati grupnu adresuodredišta. Kod univerzalnog adresiranja, svi ure aji ili procesi primaju PDU. Adresa izvorišta PDUmože biti samo pojedinana.

2.4.1.4 Upravljanje adresama

Adrese na pojedinoj razini neke mreže mogu biti lokalno ili globalno administrirane (odre ene).Oštra granica mora postojati na prijelazu izme u privatne i javne mreže. Adrese na privatnoj mrežimogu biti lokalno administrirane, dok one na javnoj moraju biti odre ene od strane ovlaštenog tijela uupravi mreže kao organizacije. esto se, me utim, i u privatnim mrežama koriste globalnoadministrirane adrese, kako bi se smanjila koliina posla u upravljanju mrežom. Poseban sluaj sunepovezane (autonomne) i skrivene (intranet) mreže Interneta, za koje se preporuuje upotreba za njihpredvi enih adresa.

esto je distribuirano upravljanje adresama, kada se dijelom adrese upravlja globalno, a dijelomlokalno. Kod IP adresa Interneta, adresa podmreže se administrira globalno, a adresa raunala lokalno.

2.4.1.5 Adresiranje po razinama

Na fizi koj razini naelno nemamo potrebe za adresiranjem. Ukoliko koristimo neku javnu, npr.telefonsku mrežu s komutacijom kanala, adresom na fizikoj razini možemo smatrati pozivni brojtelefonskog prikljuka kojeg pozivamo.

Na podatkovnoj razini adresiranje koristimo ovisno o nainu povezivanja. Kod jednospojnogpovezivanja (neposredna veza dvaju ure aja) adresiranje se koristi za ostvarivanje više logikihkanala, od kojih e jedni biti na raspolaganju korisniku, a drugi e služiti za upravljanje mrežom. Kodvišespojnog povezivanja (neposredna veza me u više ure aja) imamo pravi proces adresiranja, gdjeidentificiramo fiziki ure aj kao odredište i izvorište okvira. Adresa odredišta može biti pojedinana,grupna ili univerzalna, a administriranje može biti lokalno ili globalno. Tako npr. kod lokalnih mrežamožemo koristiti globalno administriranu adresu ugra enu u vezni sklop. Iako je ta adresa globalno


jednoznana, ne može se koristiti kao konana adresa na javnoj mreži, jer nema naina kojim bi se naosnovu te adrese odredio put kroz mrežu do ure aja. Doseg univerzalnih adresa podatkovne razineogranien je dosegom višespojnog medija (domena prostiranja).

Na suelju izme u podatkovne i mrežne razine pojavljuje se potreba za identifikacijom procesamrežne razine. Kod modernih mreža, na mrežnoj razini se koristi više vrsta protokola, pa je potrebnokoristiti pristupne toke. Tako npr. okvir podatkovnog protokola lokalne mreže mora sadržavatiidentifikator protokola mrežne razine. Ovdje koncept dinamiki dodijeljenih pristupnih toaka nijepotreban. Zbog injenice da oba udaljena ure aja komuniciraju po istom mrežnom protokolu možemokoristiti fiksne, globalno administrirane identifikatore protokola.

Na mrežnoj razini mora postojati jedinstvena globalna adresa korisnika, koja omogu ujeusmjeravanje paketa ka odredištu. Pakete u mrežama s prospajanjem paketa proslje ujemopojedinano ili po virtualnom kanalu. U sluaju pojedinanog proslje ivanja, svaki paket mora nositiglobalnu adresu odredišta. U sluaju proslje ivanja po virtualnom kanalu, samo prvi paket nosiglobalnu adresu. Nakon prolaska kroz mrežu uspostavlja se virtualni kanal kao put po kojem prolazesvi paketi veze. ostali paketi moraju nositi samo kratki identifikator virtualnog kanala.

Kod IP protokola Interneta, globalna adresa ukupne duljine 32 bita sastoji se od adrese podmreže iadrese raunala. Adresa podmreže koristi se za odre ivanje puta do odredišta i taj dio se administriraglobalno. Adresa raunala koristi se kada paket stigne na odredišnu podmrežu, i taj dio administrira selokalno. Korisnik koji želi uspostaviti vezu s odre enim raunalom, mora znati IP adresu tog raunala,dakle oba njena dijela. Globalnu adresu nose svi paketi, jer se proslje ivanje obavlja pojedinano.

Kod X.25 protokola mrežne razine, globalna adresa ukupne duljine do 14 dekadskih znakovasastoji se od identifikatora nacionalne mreže, identifikatora podrune mreže i identifikatoraprikljuka. Pozivni broj se formira slino telefonskom broju. Globalnu adresu nosi samo prvi paketveze, jer se proslje ivanje obavlja po virtualnom kanalu. Svi ostali paketi nose identifikator virtualnogkanala duljine 12 bita (mogu ih 4096 virtualnih kanala).

Na pr ijenosnoj razini obavlja se identifikacija prijenosnog protokola. Koristi se mehanizampristupnih toaka s fiksnim identifikatorom.

Na sjedni koj razini obavlja se identifikacija procesa korisnika unutar raunala. Koristi semehanizam pristupnih toaka s dinamikom dodjelom identifikatora. Iznimka su poslužiteljskiprocesi, npr. HTTP (Web) poslužitelj, koji koriste fiksne identifikatore.

ISO-OSI arhitekturom razdvojena je prijenosna od sjednike razine, iako u praksi one koriste istiPDU koji prema mrežnoj razini koristi pristupne toke vezane za protokol prijenosne razine, a premapredodžbenoj razini pristupne toke vezane za procese korisnike. Kod Interneta su ove dvije razineobjedinjene u jednu (prijenosnu) razinu. Isto tako, kod Interneta su objedinjene predodžbena ikorisnika razina (u korisniku), jer je prirodno da prevo enje sa formata mreže na format raunalaobavlja proces koji pruža ili koristi promatranu mrežnu uslugu.

Adresiranje na predodžbenoj i korisnikoj razini nije potrebno, jer su procesi ve identificiranikroz sjedniku razinu.

2.4.2 SINKRONIZACIJA

Mehanizam sinkronizacije odnosi se na izdvajanje cjelovitih PDU iz beskonanog niza bita, kao ina uskla eni rad procesa iste razine.

2.4.2.1 Sinkronizacija PDU

Po razinama obavlja se sinkronizacija sljede ih PDU:

Na fizi koj razini sinkronizacija se obavlja ovisno o tome da li je prijenos kanalom asinkron ilisinkron. Kod sinkronog prijenosa imamo sinkronizaciju po bitu, dok se kod asinkronog prijenosaostvaruje istovremeno sinkronizacija po bitu i po oktetu.

Raunalne mreže30

Na podatkovnoj razini sinkronizacija tako er ovisi o nainu prijenosa na fizikoj razini. Ako jeprijenos sinkron, imamo sinkronizaciju po oktetu i okviru, a ako je asinkron, samo po okviru.

Na mrežnoj razini imamo sinkronizaciju po paketu, samo kad je paket podijeljen na više okvirapodatkovne razine.

Na pr ijenosnoj razini sinkronizacija po segmentu ili datagramu je rijetka, jer se naješ e cjelovitiPDU prenose jednim paketom mrežne razine.

Na sjedni koj razini obavlja se sinkronizacija po poruci, tj. poruka se sastavlja od primljenihsegmenata ili datagrama.

Sinkronizacija PDU na višim razinama nije potrebna.

2.4.2.2 Sinkronizacija rada procesa

Proces N obavlja svoju zada u na osnovi pretpostavljenog poznavanja stanja korespondentnogprocesa na udaljenom raunalu. Jedina informacija o udaljenom procesu su primljeni PDU. Algoritmirada procesa N trebaju biti takvi da omogu e prijenos podataka u uvjetima gubitaka PDU i pogrješnihpretpostavki o stanju korespondentnog procesa.

Komuniciraju i proces promatrane razine odvija se u nejednolikom diskretnom vremenu,odre enom pristizanjem PDU sa podre ene i SDU sa nadre ene razine. Takav proces može sesmatrati automatom, jer on za uspješan rad mora pamtiti prethodne doga aje. Odatle mogu nostspecificiranja protokola dijagramom stanja. U stvarnosti, po pravilima protokola komuniciraju dvaistovrsna udaljena procesa, od kojih se svaki u promatranom trenutku nalazi u nekom stanju. Parstanja predstavlja stanje veze. Analizom svih parova stanja, možemo zakljuiti da su neki parovinormalni kao stanje veze, uzrokovani kašnjenjem u me usobnoj komunikaciji istovrsnih procesa igubicima PDU. Drugi parovi stanja ne mogu biti normalno stanje veze, ve su rezultat neuskla enograda korespondentnih procesa. Protokol mora imati sposobnost oporavka od takvih nepoželjnih stanjaveze.

2.4.3 KONTROLA POGRJEŠKI

Kontrolom pogrješki osiguravamo da informacija korisnika neošte ena stigne na odredište.

2.4.3.1 Kontrola pogr ješki prema vrsti informacije

Kontrolu pogrješki organiziramo ovisno o koliini redundancije u informaciji, o dozvoljenomukupnom kašnjenju, te o dozvoljenom kašnjenju me u dijelovima informacije. Informacije možemogrubo svrstati u dvije grupe.

U grupi koju karakterizira pr ijenos govora razlikujemo interaktivne i neinteraktivne tokove. Zainteraktivne, ukupno kašnjenje i razlika kašnjenja po dijelovima mora biti mala. Za neinteraktivne,poetno kašnjenje može biti znatno, kad se uskladišti dio informacije na mjestu reprodukcije, ime sekompenziraju kasnije razlike kašnjenja. Visoka redundancija sadržana u govoru i video signaluomogu ava zadovoljavaju u razumljivost u uvjetima umjerene koliine pogrješki. U oba sluaja,kontrolu pogrješki emo organizirati korištenjem kodova za korekciju pogrješki na strani prijemnika,jer zbog zahtjeva za malim kašnjenjem (zakašnjeli signal se ne može naknadno reproducirati) nemamogu nosti retransmisije. Kodovi za korekciju pogrješki, da bi bili ekonomini, osiguravaju korekcijusamo naješ ih pogrješki (npr. jednostrukih). To je za sluaj govora prihvatljivo, zbog spomenutevisoke razine redundancije.

Prijenos komprimiranih multimedijskih kodova je mnogo osjetljiviji na smetnje, pa se znatnokomprimirani signal kombinira sa snažnim kodovima za detekciju i korekciju pogrješki na straniprijemnika. Ukupni rezultat je bolji od korištenja lošije kompresije i zaštite (ve a redundancija).

U grupi informacija koju karakterizira pr ijenos podataka najvažniji zahtjev je apsolutna tonostprenesene informacije, dok su dozvoljeni ve e kašnjenje, varijacije kašnjenja i varijacije brzine


prijenosa. Kontrolu pogrješki emo organizirati korištenjem kodova za detekciju pogrješki imehanizmom ponovnog slanja (retransmisije).

2.4.3.2 Kontrola pogr ješki kod pr ijenosa podataka

Kontrola pogrješki kod prijenosa podataka obavlja se u dva koraka, u prvom se pogrješka otkriva,a u drugom se veza oporavlja od gubitka.

Detekcija pogr ješki zasniva se na kodovima s korištenjem redundancije i kodne udaljenosti(distance). Dodavanjem kontrolnih bita kodnoj rijei koncentriranog koda, umjetno se pove ava brojmogu ih kodnih rijei koda. Kako je broj iskorištenih ostao isti, pove an je broj neiskorištenih kodnihrijei. Kontrolni bitovi se smatraju dijelom zaglavlja, iako ih zbog sklopovskog raunanja estododajemo na kraju PDU, slika 2.15.

Slika 2.15. - Dodavanje kontrolnih bitova jedinici informacije

Kada smetnja ispravnu kodnu rije prevede u neku od neiskorištenih, takvu je pogrješku mogu edetektirati, a kada je pretvori u drugu korištenu kodnu rije, pogrješku je nemogu e detektirati. Upraksi su višestruke pogrješke rje e od jednostrukih, tj. vjerojatnost višestrukih pogrješki je manja, paje za konstrukciju koda važna distanca (broj razliitih bita u kojima se promatrane kodne rijeirazlikuju). Ukoliko je minimalna distanca d, potrebna je d-struka pogrješka da bi jednu ispravnukodnu rije pretvorila u drugu ispravnu, pa je mogu e otkriti sve pogrješke do ukljuivo d-1-struke.

Postavlja se pitanje što napraviti s ošte enim PDU. Kod za detekciju pogrješki ne daje naminformaciju gdje je unutar PDU nastupila pogrješka, pa ne znamo da li je PDU namijenjenpromatranom procesu (pogrješka na adresi), koji mu je tono redni broj (pogrješka na numeraciji), ilije ošte en neki drugi vitalni dio zaglavlja. Takav ošte eni PDU je najjednostavnije odbaciti, izbrisatiiz memorije, kao da nikad nije ni stigao na vorište.

Odbacivanje PDU je kompatibilno s drugim mehanizmom gubitaka PDU u paketnim mrežama, a toje zagušenje. Kod pojave zagušenja napuni se memorija vorišta paketima koji ekaju naproslje ivanje, te su paketi za koje nema mjesta u memoriji izgubljeni. Kod današnjih mreža, naroitokod korištenja optike tehnologije, broj gubitaka PDU zbog smetnji je zanemariv. Ogromna ve ina(preko 99%) PDU izgubi se zbog zagušenja.

Oporavak veze provodi se nakon gubitka PDU s ciljem da se osigura cjelovitost korisnikovihpodataka. Pri tome je potrebno detektirati da je PDU izgubljen, te ga ponovno poslati (retransmisija).

Da bi proces razine mogao detektirati gubitak PDU, potrebno je pojedine PDU identificirati. To seradi brojanim oznakama, odnosno numeracijom PDU. U zaglavlju PDU predvide se polja u kojimase šalje redni broj PDU. Kako su ta polja konane duljine, numeracija se nužno obavlja po modulu,gdje je modul odre en duljinom polja. Da ne bi došlo do miješanja PDU, predajnik nikada ne smijeposlati na mrežu dva PDU s istom numeracijom. Sljede i PDU se ne smije poslati prije nego jeprethodni PDU istog broja napustio mrežu. Stoga je maksimalni broj PDU kojeg predajnik možeposlati jednak modulu numeracije. Ova se veliina, tj. broj PDU na mreži, naziva prozorom (W,window), a prozor ne može biti ve i od modula numeracije. Naravno, stvarni broj PDU (trenutniprozor) može biti manji od prozora numeracije. Predajnik dozna da li je PDU napustio mrežu naosnovu potvrde prijemnika (ACK, acknowledgment).

2.4.3.3 Vrste potvrda

Razlikujemo nekoliko vrsta potvrda, koje mogu biti pozitivne i negativne, te selektivne ikumulativne. Pozitivne potvrde eksplicitno potvr uju prijem PDU, dok negativne eksplicitnodojavljuju gubitak PDU. Kumulativne potvrde potvr uju prijem oznaenog PDU i svih prethodnih,dok selektivne potvr uju prijem ili gubitak samo oznaenog PDU.

Raunalne mreže32

Pozitivne kumulativne potvrde se vrlo esto koriste zbog robusnosti. Nova potvrda potvr ujeprijem svih prethodnih PDU, tako kompenziraju i eventualni gubitak neke od ranijih potvrda.Prijemnik ak ne mora slati potvrdu za svaki PDU, iako se to traži kod ve ine današnjih protokola radiefikasnije detekcije gubitka PDU. Kad primi prekoredni PDU, prijemnik može ponoviti posljednjukumulativnu potvrdu, što ima znaenje negativne potvrde (dojave gubitka). Mana ponovljenihkumulativnih potvrda je u tome, što predajnik ne dobiva informaciju koji su PDU primljeni nakonizgubljenog.

Pozitivne selektivne potvrde se rijetko koriste samostalno zbog osjetljivosti na gubitak potvrde,ali u kombinaciji s kumulativnima mogu efikasno dojaviti gubitak PDU: selektivna potvrda se koristisamo za sluaj gubitka, pa predajnik zna koji su PDU stigli nakon gubitka i može ponovno poslatisamo one izgubljene. U sluaju gubitka selektivne potvrde, predajnik e nepotrebno ponovo poslatiPDU, a to je mala cijena za postignutu robusnost sustava.

Negativne kumulativne potvrde nemaju praktinu primjenu, jer nam nije interesantno potvr ivatigubitak svih prethodnih PDU.

Negativne selektivne potvrde se koriste u kombinaciji s pozitivnim kumulativnim potvrdama.Eksplicitno dojavljuju gubitak PDU, pa predajnik pretpostavlja da su svi PDU, za koje nije primljenaova potvrda, primljeni. Sustav s negativnim selektivnim potvrdama je osjetljiviji na gubitak potvrde,jer u tom sluaju potrebno ponovno slanje PDU ne e biti obavljeno.

U praksi se pokazalo da su najefikasniji sustavi s pozitivnim kumulativnim potvrdama, te sustavi skombinacijom pozitivnih kumulativnih i selektivnih potvrda.

2.4.3.4 Spojevni i bespojni protokoli

Protokoli koji sadrže mehanizam kontrole pogrješki u smislu numeracije PDU, detekcije izostankaPDU i retransmisije nazivaju se spojevni protokoli (connection oriented). Po takvi protokolima,procesi na poetku prijenosa podataka moraju uskladiti poetnu numeraciju PDU, što se zoveuspostavom logikog kanala. TCP protokol Interneta je spojevni protokol.

Protokoli koji ne sadrže mehanizme oporavka od pogrješke (eventualno samo otkrivaju pogrješke iodbacuju PDU) nazivaju se bespojni protokoli (connectionless). Kod takvih protokola gubitak PDUne izaziva nikakvu reakciju. Konzistentnost korisnikove poruke treba osigurati neki od protokolanadre enih razina. Primjer bespojnog protokola je IP protokol mrežne razine Interneta, a esto sekoristi u kombinaciji s nadre enim spojevnim TCP protokolom (otud kovanica TCP/IP).

2.4.3.5 Algor itmi retransmisije

Detekcija gubitka PDU u praksi je otežana nainom proslje ivanja PDU. Kod mrežne razine spojedinanim proslje ivanjem, dio paketa može i i alternativnim putovima, pa redoslijed pristizanjapaketa na odredište nije zagarantiran. Potrebno je adaptivno odrediti vrijeme ekanja da zakašnjeliPDU stigne. Ukoliko je ovo vrijeme kratko, inicirati e se nepotrebne retransmisije. Ukoliko je onopredugo, retransmisija e biti prekasno inicirana, pa može do i do pada brzine prijenosa i slabijeiskorištenosti kapaciteta mreže.

Nakon što je gubitak PDU detektiran, potrebno ga je dojaviti predajniku. Ovo možemo posti islanjem posebne poruke kojom zahtijevamo retransmisiju (negativna potvrda). Me utim, kako zasvaki primljeni PDU prijemnik treba poslati potvrdu (zbog mehanizma prozora), predajnik može naosnovu potvrda jednako efikasno detektirati gubitak PDU, kao i prijemnik na osnovu izostanka PDU.Štoviše, predajnik e detektirati i gubitak potvrde. Bez obzira da li potvrda izostaje zbog gubitkaoriginalnog PDU ili potvrde, predajnik odluuje o retransmisiji PDU i neposredno nakon odluke možeretransmisiju stvarno izvršiti. Time se štedi na vremenu potrebnom za dojavu gubitka od straneprijemnika.

Algoritmi detekcije gubitka PDU i donošenja odluke o retransmisiji su vrlo složeni. U praksi jenajpoznatiji algoritam TCP protokola Interneta, kod kojega predajnik mjeri vrijeme obilaska ivarijancu vremena obilaska, te izraunava optimalno vrijeme ekanja da PDU pristigne (RTO,


retransmission timeout). Proces retransmisije se može ubrzati, ako prijemnik za prekoredne PDU šaljeponovljene (duplicirane) potvrde. Kod TCP protokola, uveden je algoritam brze retransmisije, kodkojega se PDU ponovno šalje nakon tri uzastopne ponovljene potvrde (fast retransmit).

Sama retransmisija može se obaviti na dva naina. Jednostavniji i esto korišteni nain je grupnaretransmisija, (go-back-N), kada predajnik ponovno šalje izgubljeni PDU i sve ostale koji slijede,bez obzira da li su stvarno i oni izgubljeni ili ne. Složeniji nain je selektivna retransmisija, kodkoje se šalje samo izgubljeni PDU, a na osnovu selektivnih pozitivnih ili negativnih potvrda (dojavaprijema ili dojava gubitka).

2.4.3.6 Kontrola pogr ješki po razinama

Na fizi koj razini kontrola pogrješki na razini bita nije isplativa, osim ako linijski kod neomogu ava automatsku detekciju pogrješke. Takav linijski kod je Manchester-II, korišten kodlokalnih mreža za prijenos podataka.

Na podatkovnoj razini kontrola pogrješki je jedna od osnovnih funkcija. Okvir se štiti kodom zaotkrivanje pogrješki. Ošte eni okviri se odbacuju.

Kod spojevnih protokola podatkovne razine, izostanak okvira, detektiran na osnovu numeracije,aktivira retransmisiju na osnovu zahtjeva prijemnika ili izostankom potvrde. Kako se radi oneposrednom nadzoru jednospojnog ili višespojnog medija, bez vorišta me u krajnjim stanicama,može se smatrati da e redoslijed isporuke okvira biti ouvan, te da e kašnjenje biti malo (siznimkom satelitskih kanala). Algoritam detekcije gubitka PDU je jednostavan zbog ouvanogredoslijeda pristizanja, a zbog malog kašnjenja mogu e je neposredno tražiti retransmisiju, npr. okvirREJ, (reject), ili SREJ, (selective reject), bitovno orijentiranih protokola.

Kod bespojnih protokola podatkovne razine, oporavak od pogrješke prepušta se nadre enoj razini.Iako je retransmisiju lako organizirati, u praksi se je pokazalo da istovremena detekcija izostankaPDU na podatkovnoj i mrežnoj ili prijenosnoj razini može izazvati poteško e. Kašnjenje napodatkovnoj razini uzrokovano pokušajima retransmisije može izazvati netonu detekciju gubitka višeuzastopnih PDU na prijenosnoj razini, te posljedino njihovu nepotrebnu retransmisiju. Kako jemehanizam retransmisije na prijenosnoj ili višoj razini neophodan zbog mogu ih gubitaka PDUuzrokovanih zagušenjem, bespojni protokoli na podatkovnoj razini su esto u upotrebi (npr. kodlokalnih mreža).

Na mrežnoj razini esto dolazi do gubitaka zbog zagušenja. Protokoli su i ovdje esto bespojni jerje kontrolu pogrješki optimalno obaviti na prijenosnoj razini. Poznato je da je spojevni protokolmrežne razine po X.25 preporuci daleko kompliciraniji od IP protokola Interneta, što je doprinijelovelikoj razlici u cijenama usmjernika.

Na pr ijenosnoj razini optimalno je obaviti kontrolu pogrješki. Kopije PDU za retransmisijunalaze se kod predajnika, pa ne optere uju mrežu, a prijemnik i tako bezuvjetno mora kontroliraticjelovitost primljenih podataka. Na složenim mrežama s komutacijom paketa PDU na putu doodredišta prolazi kroz nekoliko vorišta, te kašnjenje može biti veliko. Ukoliko se na mrežnoj razinipaketi proslje uju pojedinano, ni redoslijed pristizanja nije zagarantiran. Stoga je detekcija gubitkaPDU otežana, a neposredna dojava gubitka nije efikasna. Analizom pristizanja potvrda predajnik edetektirati gubitak PDU, te donijeti odluku o retransmisiji.

Optimalno je detekciju pogrješki obaviti na podatkovnoj i mrežnoj razini, a detekciju izostankaPDU i retransmisiju na prijenosnoj razini, npr. kao kod Interneta.

2.4.4 KONTROLA TOKA KAO MEHANIZAM PROTOKOLA

Kontrola toka nam služi za uskla ivanje brzine prijenosa podataka me u uesnicima, a s obziromna prijenosni kapacitet i optere enje mreže. Kontrola toka, kao mehanizam protokola, dio jeupravljanja prometom, odnosno njegovog dijela, kontrole zagušenja.

Na fizi koj razini kontrola toka ostvaruje se na suelju DTE-DCE korištenjem posebnih signalasuelja. Konkretno, inteligentni modemi raspolažu s funkcijama sažimanja podataka, kontrole

Raunalne mreže34

pogrješki i izbora optimalne brzine prijenosa. Vezu terminal-modem ostvarimo maksimalnombrzinom, a eventualne zastoje razriješimo kontrolom toka.

Na podatkovnoj razini imamo neposrednu vezu dvaju ure aja, pa je mogu a neposredna kontrolatoka (naredbama stani i nastavi). Na vezama s velikim kašnjenjem (satelitske veze) mogu a je iprozorska kontrola toka. Ako su okviri numerirani, a numeracija je jedino mogu a po modulu,predajnik smije poslati samo onoliko okvira koliko ima slobodnih brojeva. Modul numeracije jeimplicitno i maksimalni prozor. Potvrdom prijemnika osloba aju se brojevi za slanje sljede ih okvira.

Na mrežnoj razini pojavljuju se kašnjenja zbog velikog broja vorova kojima paket prolazi doodredišta, a potvrda natrag do izvorišta (vrijeme obilaska). Neposredna kontrola toka je neefikasna.Mogu a je prozorska ili kontrola brzine predaje. Pri tome se brzina uskla uje s propusnimkapacitetom mreže. Mreža u sluaju zagušenja naješ e može samo odbaciti prekobrojne pakete.

Na pr ijenosnoj razini je optimalno organizirati kontrolu toka, jer neposlani paketi ne optere ujuzagušenu mrežu. S obzirom na kašnjenje, sve što vrijedi za mrežnu razinu, vrijedi i za prijenosnu.Predajnik odre uje optimalnu brzinu slanja ili optimalni prozor na osnovu mjerenja vremena obilaska(RTT, Round Trip Time) ili intenziteta gubitaka paketa. Predajnik na mrežu šalje optimalni prozorpaketa s obzirom na zagušenost mreže, ali ne više od prozora prijemnika.

Na višim razinama klasine kontrole toka, u smislu sposobnosti raunala da obradi podatke,nema. Ogranienje prozora prijemnika garantira da e u memoriji prijemnika biti dovoljno prostora zasve pakete koje predajnik smije poslati, i tu oni mogu ekati na obradu korisnikovog procesa.

2.5 UPRAVLJANJE PROMETOM

Upravljanje prometom provodi se na svim vrstama mreža s ciljem postizanja optimalnogiskorištenja mreže i kakvo a usluge. Provodi se kroz postupke usmjeravanja prometa i kontrolezagušenja.

Usmjeravanje prometa je postupak kojim se primarno ostvaruje dostupnost me u korisnicima.Kod paketnih mreža može se obavljati usmjeravanjem individualnih paketa ili konceptom virtualnihkanala (ATM, X.25). Usmjeravanje prometa alternativnim putem osnovna je metoda izbjegavanjazagušenja za mreže s prospajanjem kanala. To je pomo na metoda izbjegavanja zagušenja kodpaketnih mreža. Alternativni putovi su dulji i zagušenje se širi na do tada nezahva ene dijelove mreže,pa je za kontrolu zagušenja paketnih mreža poželjno koristiti druge metode.

Kontrola zagušenja za paketne mreže obuhva a postupke izbjegavanja i otklanjanja zagušenja.Pod izbjegavanjem podrazumijevamo postupke kada do zagušenja još nije došlo, a pod otklanjanjempostupke kada do zagušenja do e iz bilo kojeg mogu eg razloga.

2.5.1 KONTROLA ZAGUŠENJA

Kontrola zagušenja je jedan od kljunih mehanizama mrežne arhitekture. Ona omogu ava pružanjeusluga tražene kakvo e korisniku, uz optimalno iskorištenje kapaciteta mreže. Zagušenje možemodefinirati kao situaciju kada je u promatranom vremenskom periodu ponu eni promet ve i odprijenosnog kapaciteta mreže. Tada dolazi do gubitaka prometa i do smanjenja kakvo e usluge.Kontrolu zagušenja provodimo kroz postupke izbjegavanja i otklanjanja zagušenja.

Postupci izbjegavanja zagušenja provode se dok mreža još nije zagušena i cilj im je ograniitiulazni promet, te održati mrežu u optimalnoj radnoj toki. To je toka koja osigurava traženu kakvo uusluge korisnicima uz optimalno iskorištenje mreže, dakle optimalnu ekonominost rada mreže.Postupci otklanjanja zagušenja aktiviraju se kada mreža do e u stanje zagušenja, kako bi posljedicetrajale što kra e i po mogu nosti bile ograniene na što uže podruje. Mjere izbjegavanja i otklanjanjazagušenja provode se na svim razinama upravljanja i vo enja mreže, te na svim vremenskimrazinama.

Me u mjerama izbjegavanja zagušenja kod mreža s prospajanjem paketa znaajno mjesto pripadamehanizmima kontrole toka. Njihov je zadatak regulirati brzinu predaje izvorišta tako da dolazni


promet bude optimalan po kriterijima kakvo e usluge i iskorištenja kapaciteta mreže. Kontrola toka seostvaruje unutar vremena trajanja logikog kanala. Ona u stvarnom vremenu, s obzirom na kašnjenjau mreži, održava mrežu u optimalnoj radnoj toki.

2.5.1.1 Kontrola zagušenja prema vrsti prospajanja

Kontrola zagušenja u mrežama s komutacijom kanala provodi se odbacivanjem zahtjeva zaprospajanjem, dakle kontrolom pristupa mreži (CAC, Connection Admission Control). Korisnik eeventualno kasnije ponoviti svoj zahtjev, a kad konano ostvari vezu kakvo a usluge mu jezagarantirana kroz karakteristike fizikog kanala prospojenog s kraja na kraj mreže.

Kod mreža s komutacijom paketa, raspoloživi kapacitet kanala dijeli se na mnogo korisnikavremenskom razdiobom, odnosno statistikim multipleksiranjem paketa. Kontrola zagušenja trebaodržati broj paketa u mreži (u prijenosu i memorijama vorišta) na optimalnoj razini kontrolom brzinepredaje paketa izvorišta. Manjak paketa u mreži znai lošu iskorištenost kapaciteta, a višak znai da jesmanjena kakvo a usluge zbog pove anog vremena kašnjenja i pove anih gubitaka paketa(popunjenost memorije vorova).

U ATM mrežama, koje trebaju omogu iti funkcionalnu integraciju svih vrsta prometa, kontrolazagušenja ima sline ciljeve kao kod paketnih mreža, tj. održati broj elija u mreži na optimalnojrazini. Zbog velike predvi ene brzine prijenosa i prospajanja, kontrola zagušenja se odvija krozogranienje pristupa i uobliivanje prometa izvorišta za CBR (Constant Bit Rate) i VBR (Variable BitRate) korisnike, te uobliivanjem s dinamikom promjenom brzine za ABR (Available Bit Rate)korisnike. UBR (Unspecified Bit Rate) korisnici pristupaju preostalom dijelu kapaciteta mreže bezikakvih garancija za kakvo om usluge, tako da mreža jednostavno odbacuje višak elija.

2.5.1.2 Vrste zagušenja

Zagušenje smo definirali kao situaciju kod koje je, u promatranom vremenskom periodu, dolaznipromet ve i od prijenosnog kapaciteta mreže. U toj definiciji ostalo je neodre eno trajanjevremenskog perioda promatranja. S obzirom na njegovu duljinu, zagušenje može biti trajno,periodiko (sezonsko, tjedno i dnevno), privremeno i trenutno. Zagušenja imaju razliite uzroke, te sepoduzimaju razliite mjere za njihovo otklanjanje i izbjegavanje na paketnim mrežama, tablica 2.1.

vrsta zagušenja: postupci izbjegavanja postupci otklanjanja

TRAJNO pravovremeno planiranjerazvoja i izgradnja potrebnihkapaciteta

izgradnja i zakup vodova

PERIODI KO(SEZONSKO)

tarifna politika, kontrolapristupa, usmjeravanje prometa

korištenje kapaciteta mreža s drugimprofilom korisnika ili iz drugih vremenskihzona

PRIVREMENO kontrola toka odbacivanje viška prometa

TRENUTNO uobliivanje prometa osiguranje dovoljnog kapaciteta memorijevorišta

Tablica 2.1. - Vrste zagušenja za paketne mreže

Trajno zagušenje je rezultat naraslih potreba korisnika i nepravodobnih investicija u proširenjekapaciteta mreže. Otklanja se izgradnjom ili zakupom novih prijenosnih kapaciteta (kanala i vorišta),a izbjegava planiranjem i predvi anjem budu ih potreba.

Per iodi ka zagušenja rezultat su životnog i radnog ritma korisnika, koji istu uslugu tražeistovremeno. Ova zagušenja otklanjaju se korištenjem kapaciteta drugih mreža sa razliitimrasporedom optere enja, ili kanala iz drugih vremenskih zona, te uvo enjem kontrole pristupakorisnika. Izbjegavaju se stimulacijom korisnika da usluge traži u vrijeme niskog optere enja (tarifnapolitika), kontrolom pristupa, te usmjeravanjem prometa.

Raunalne mreže36

Trajanje pr ivremenog zagušenja je reda veliine minuta i sekunda. Ono nastaje i nestaje unutarvremena trajanja pojedine veze me u korisnicima, ali traje duže od vremena obilaska (kašnjenja) namreži. Rezultat je statistikog rasporeda zahtjeva korisnika, koji na toj vremenskoj raziniuspostavljaju i raskidaju svoje veze. Otklanja se odbacivanjem viška ponu enog prometa (paketa), aizbjegava korištenjem funkcija kontrole toka.

Trenutna zagušenja, ije je trajanje reda veliine desetinki sekunde, kra a su od vremenakašnjenja na mreži. Rezultat su nejednolikog intenziteta ponu enog prometa izvorišta, te kašnjenjamehanizma kontrole toka. Otklanjaju se ugradnjom dovoljnog kapaciteta memorija vorišta, kojetrebaju predvidive koliine podataka prihvatiti bez gubitaka. Ne mogu se izbje i kontrolom toka, alipomaže uobliivanje prometa izvorišta.

2.5.1.3 Kakvo a usluge i kontrola zagušenja

Kod mreža s prospajanjem kanala korisnik raspolaže s cijelim kapacitetom prospojenog kanala i utom smislu je kakvo a usluge zagarantirana. Kakvo a se stvarno mjeri kakvo om kanala, tj. širinompojasa i odnosom signala i šuma za analogne, te brzinom prijenosa i vjerojatnoš u pogrješke zadigitalne kanale. Korisnici su dužni nadzirati integritet vlastitih prenesenih podataka.

Kod mreža s prospajanjem paketa bez rezervacije kapaciteta, npr. Interneta, usluga se pruža poprincipu najbolje mogu e usluge (best effort), bez ikakvih garancija za tonost (na mrežnoj razini),brzinu i kašnjenje. Paketi se usmjeravaju na osnovu težine putova, višak paketa se odbacuje, akorisnici su dužni nadzirati integritet vlastitih podataka i obavljati kontrolu toka na prijenosnoj razini(TCP). Mreža je efikasna za prijenos podataka, ali neprimjerena za prijenos informacija u stvarnomvremenu (govor i slika). Eksperimentalni mehanizmi rezervacije kapaciteta ispituju se na Internetu(RSVP, Reservation Protocol).

Kod paketnih mreža koje rezerviraju kapacitet, kao što je ATM mreža, paketi se usmjeravajuvirtualnim kanalom. Mreža garantira kakvo u usluge, ali zbog konane vjerojatnosti nedetektiranepogrješke korisnici trebaju nadzirati integritet podataka. ATM mreže e se graditi sa ciljem integracijesvih vrsta prometa. Stoga je potrebno za svaku vrstu garantirati specifinu kakvo u usluge, te tukakvo u zaštititi od prometa izvora koji rade ve om brzinom od ugovorene. Usluge koje su za sadapredvi ene za ATM mreže su prijenos nekomprimiranog govora i video signala (CBR),komprimiranog govora, video i multimedijskih signala (VBR), te prijenos podataka s garantiranom(ABR) i negarantiranom (UBR) kakvo om prijenosa.

2.5.2 KONTROLA TOKA

Mehanizmi kontrole toka najznaajniji su dio mjera za izbjegavanje privremenih zagušenja namrežama s prospajanjem paketa. Kontrola toka odvija se u stvarnom vremenu i nadzorom nadbrzinom rada predajnika održava mrežu u optimalnoj radnoj toki.

2.5.2.1 Optimalna radna to ka mreže

Optimalna radna toka mreže može se definirati kao vektor stanja svih elemenata mreže, kojiomogu ava optimalan odnos iskorištenja mreže i kakvo e usluge. Ova dva suprotna kriterija,stanovišta vlasnika i korisnika mreže, imaju zajedniko ishodište u želji da se ponu eni prometposluži što prije, dakle s minimalnim kašnjenjem. Kriterij kašnjenja je za korisnika jasan, dok zamrežu ima smisla da sav trenutno raspoloživi kapacitet ponudi korisnicima i posluži njihove zahtjeve,osloba aju i kapacitet za budu e zahtjeve. Za prijenos podataka, gdje gubitaka na korisnikoj razinine smije biti, to znai da treba izbjegavati gubitke na nižim razinama izazvane zagušenjem, i takosprijeiti nepotrebna ponavljanja (retransmisije) koja pove avaju kašnjenje i doprinose zagušenju, tesmanjuju efikasnost mreže.

Stanje elementa paketne mreže je broj paketa u redu ekanja za prijenos. Optimalna radna tokamreže je vektor stanja u kojem su svi lanovi, dakle stanja svih elemenata, na optimalnoj razini.Problem odre ivanja optimalne radne toke usko je povezan s modelom posluživanja i prometa namreži. Paketi (ili elije) putuju kanalima i stižu u vorišta gdje se usmjeravaju i upu uju u izlazne


redove ekanja za prijenos odlaznim kanalima. Zagušenje se na nekom kanalu pojavljuje kad jedolazni promet ve i od odlaznog, tako da se paketi gomilaju u memoriji vorišta, a kašnjenjepove ava. Nasuprot tome, kada su redovi prazni, raspoloživi kapacitet je nedovoljno iskorišten.Dakle, potrebno je održati broj paketa u redu takvim da kašnjenje bude optimalno, a iskorištenjemreže visoko.

Gornji fiziki model analitiki se iskazuje matematskim modelima sustava s posluživanjem. Zaanalizu se naješ e koriste sustavi s Markovljevim (Poissonovim, M/M/1) ili generalnim (G/G/1)modelima prometa i posluživanja, a znaajan je i determinirani (D/D/1) model kao posebni sluajgeneralnog. Optimalna radna toka naješ e se nalazi kao maksimum "snage mreže" (Power),definirane kroz omjer propusnosti i vremena kašnjenja:

]s/b[TLP 2=

gdje je P "snaga", L korisni promet, a T vrijeme kašnjenja (obilaska). Korisni promet L koji mrežaprenese korisnik vidi kao broj paketa (okteta, bita) prenesenih u jedinici vremena. Ako korisnikpoštuje princip ouvanja broja paketa u mreži (prozor), onda e sljede i paket poslati nakon prijemapotvrde za jednog od prethodnih. Kod kontrole toka mehanizmom prozora, predajnik e poslationoliko paketa koliko mu dozvoljava širina prozora W, a potvrdu za neki paket e primiti nakonvremena obilaska RTT, dakle nakon što pun prozor paketa pro e kroz mrežu:

TW

RTTW

L ==

Optimalna radna toka za M/M/1 model je pri prosjenoj duljini reda od jednog paketa, uziskorištenje mreže od 50%. Zbog velike varijance, smatra se da M/M/1 model može poslužiti kao"najgori sluaj". Skica grafova za M/M/1 model prikazana je na slici 2.16.a.

Slika 2.16. - Skice krivulja za propusnost, kašnjenje i snagu mreže

Determinirani model izvorišta i posluživanja opravdan je kada sva izvorišta šalju pakete približnoiste duljine jednolikim ritmom. To je specijalni sluaj G/G/1 modela, kod kojega su varijanceintenziteta dolazaka i posluživanja jednake nuli. U praksi se mogu na i opravdanja za takvuaproksimaciju, pogotovo za model posluživanja kod ATM mreža (konstantna duljina elije). Na

Raunalne mreže38

osnovi pretpostavke da e se u svakom ciklusu posluživanja red isprazniti, D/D/1 model dajekonstantno kašnjenje jednako vremenu posluživanja za podoptere enu mrežu, te skok kašnjenja ubeskonanost za mrežu optere enu preko nazivnog kapaciteta. Za konstantan broj paketa u mreži(prozorska kontrola toka), model daje linearni porast kašnjenja za optere enja "ve a" od 100%, a svedo trenutka popune memorije vorišta kada dolazi do gubitaka. Optimalna radna toka za D/D/1model je pri optere enju mreže od 100%.

D/D/1 model nije dovoljno precizan da bi se na toj osnovi gradili mehanizmi kontrole toka, ali dajeznaajan rezultat: optimalnu radnu toku koja se približava potpunom iskorištenju mreže. To znai da e kontrola toka nastojati održati radnu toku mreže na visokom stupnju iskorištenja, a stvarneprocese dolazaka i posluživanja zahtjeva uobliiti prema zahtjevima determiniranog modela. Skicagrafova za D/D/1 model prikazana je na slici 2.16.b.

Prva grupa grafova prikazuje korisni promet. Do dostizanja kapaciteta mreže, preneseni promet jejednak ponu enom. Nakon toga, zbog gubitaka, za M/M/1 mrežu promet pada na 0, dok uz uvjetkonanog prozora za D/D/1 model ostaje konstantan. Pri tome kašnjenje za M/M/1 model raste ubeskonanost, dok za D/D/1 model s konanim prozorom raste linearno s porastom prozora. Donji redgrafova prikazuje promjenu snage mreže ovisno o optere enje, koja kod M/M/1 ima maksimum za0,5, a kod D/D/1 modela za optere enje od 1,0.

2.5.2.2 Jednakost kor isnika i pravednost

Pravednost (Fairness) je, osim pružanja tražene kakvo e usluge, drugi elementarni cilj kontroletoka. Ona osigurava da svi korisnici dobiju na raspolaganje podjednak dio kapaciteta mreže, tj. da nebude privilegiranih, kao ni ošte enih korisnika.

U najjednostavnijem obliku, kod mreža bez rezervacije kapaciteta, pravednost bi trebala težiti zadodjelom jednakog dijela prijenosnog kapaciteta mreže svakom korisniku. U stvarnosti, probleminastaju zbog razliitih potreba korisnika, odnosno zbog razliitih putova kojima njihovi podaciprolaze kroz mrežu. Optimalno bi bilo za svakog korisnika odrediti kanal najmanjeg kapaciteta, tzv.usko grlo (Bottleneck), te mu taj kapacitet rezervirati na svim ostalim kanalima. Nakon toga, preostalikapacitet kanala dijeliti na korisnike koji ga mogu stvarno i iskoristiti.

Kod mreža s rezervacijom kapaciteta, prednost se daje korisniku koji je prvi zatražio uslugu.Ukoliko mreža nije u stanju ispuniti traženu uslugu, zahtjev korisnika se odbacuje (kontrola pristupa).

2.5.2.3 Funkcije elemenata mreže

Elementi mreže, vorišta i terminali (prijemnici i predajnici) imaju razliite uloge u ostvarivanjufunkcije kontrole toka na mreži.

vor išta primaju pakete s dolaznih i usmjeravaju ih ka odlaznim kanalima. Pri tome paketespremaju u redove ekanja za odlazne kanale. Paketi se iz reda ekanja na kanal šalju prema algoritmuposluživanja, koji treba osigurati ugovorenu kakvo u posluživanja, te razdvajati tokove pojedinihkorisnika radi zaštite od onih koji ne poštuju ugovorene parametre. Razlikujemo posluživanje bezposebnog algoritma (FIFO, First in First out), stohastike i deterministike algoritme.

• FIFO, poslužuje korisnika ij i je zahtjev prvi pristigao, u sluaju popunjenosti memorijeodbacuje paket koji je posljednji stigao (drop-tail).

• Stohastiki, odbacuje pakete sluajno (npr. RED, Random Early Detection), zasniva se napretpostavci da korisnik koji šalje više paketa od optimalnog, ima ve i broj paketa u redu, te jevjerojatnost odbacivanja njegovih paketa ve a. Funkcionira u uvjetima jako optere ene mreže,odnosno u režimu rada s dugakim redovima ekanja.

• Deterministiki, vodi rauna o svim tokovima podataka i donosi odluku o individualnomposluživanju svakog paketa (npr. FQ, Fair Queuing) koji pokušava simulirati fiksno multipleksiranjena razini okteta. Mana mu je velika potrebna koliina rada procesora kod posluživanja svakog paketa.


Pri tome je tok podataka svaki niz podataka (PDU) koji vorište smatra jedinstvenom cjelinom, tenad njim obavlja funkcije kontrole toka. Pod multipleksiranjem podrazumijevamo postupak kojim seviše tokova nadre ene razine šalje istim tokom promatrane razine. Rezolucija vor išta je sposobnostvorišta da ukupni tok podataka kroz neki kanal dijeli finije ili grublje na individualne tokove.Rezolucija se može kretati od niske, kada razlikujemo samo izvorišnu i odredišnu podmrežu, prekosrednje, kada identificiramo parove terminala, do visoke, kada identificiramo parove korisnikihprocesa, ukljuuju i i mogu nost da isti korisnici razmjenjuju više tokova istovremeno.

Izvor išta (predajnici paketa) primaju podatke s nadre ene razine i formiraju pakete(segmentacija), te donose odluku o trenutku slanja paketa. Poslani paket se uva do prijema potvrderadi eventualnog ponovnog slanja (retransmisije). Ako je detektiran gubitak paketa, npr. izostankompotvrde u predvi enom vremenu ili prijemom dupliciranih potvrda, paket se ponovo šalje na mrežu.Izvorište obavlja algoritme kontrole toka donose i odluku o brzini slanja paketa i širini prozora.

Odredišta (prijemnici paketa) primaju pakete i šalju potvrde kao odvojene kratke pakete, iliukljuene u pakete toka podataka suprotnog smjera. Donose odluku o trenutku slanja potvrde ipomaku gornje granice prijemnog prozora radi izbjegavanja segmentacije korisnikovih podataka namale pakete. Za potrebe kontrole toka bitno je da se potvrda šalje za svaki primljeni paket i da kasništo manje. U sluaju poreme aja redoslijeda pristizanja paketa, odredište može ponoviti posljednjupotvrdu (duplicirane potvrde).

2.5.2.4 Detekcija zagušenja

vorišta i terminali mreže e na razliite naine otkrivati pojavu zagušenja. vorišta raspolažu spodatkom o trenutnoj dužini redova na izlaznim kanalima, mogu voditi rauna i o vremenuzadržavanja (kašnjenja) pojedinog paketa u vorištu, ili pratiti uestalost gubitaka paketa zbogpopunjenosti redova ekanja. Na osnovu toga e zapoeti s nekim od postupaka dojave izvorištima,odnosno koristit e podatke za potrebe algoritama usmjeravanja i odbacivanja paketa.

Osnovna posljedica zagušenja kod paketnih mreža je gomilanje paketa u memoriji vorišta. Zbogtoga raste kašnjenje na mreži, te nakon popune memorije dolazi do gubitaka paketa. Nestanak paketaizaziva istek vremenskih sklopova predajnika, koji u predvi enom vremenu ne primi potvrdu prijema.Istek vremena retransmisije (RTO) i pove ano kašnjenje su implicitne indikacije zagušenja. vorištamogu nainom rada potencirati ove indikacije, npr. unaprijednim selektivnim ili sluajnimodbacivanjem paketa (RED) i time ostvariti funkcije kontrole toka mrežne razine. Izvorišta nakondetekcije zagušenja trebaju smanjiti brzinu predaje, korištenjem nekog od algoritama predajnika.

Predajnici pojavu zagušenja mogu otkriti eksplicitno, dojavom sa vorišta indikacije zagušenja ilipodatka o dozvoljenoj brzini, ili implicitno, mjerenjem parametara prijenosa.

Kod eksplicitne dojave, vorovi nakon detekcije mogu eg zagušenja koriste rezervirana polja uzaglavljima PDU ili posebne PDU za dojavu zagušenja izvorištu. U izvorištu je potrebno ostvaritikorištenje primljene indikacije na mrežnoj ili prijenosnoj razini. Poznat je niz konkretnih mehanizamaeksplicitne dojave zagušenja. To su povratno korištenje kontrolnih poruka, povratno ili unaprijednokorištenje indikatora, te eksplicitna dojava optimalne brzine predaje.

Povratne kontrolne poruke (npr. Source Quench kod ICMP protokola Interneta) vorište šaljeizvorištu kada odbaci paket zbog zagušenja. Izvorište treba smanjiti brzinu predaje, te time doprinijetismanjenju zagušenja. U praksi se je pokazalo, da u uvjetima zagušenja kontrolne poruke doprinosezagušenju, a istovremeno teško pronalaze put do izvorišta koja nastavljaju sa slanjem paketanepromijenjenom brzinom.

Povratni indikatori su bitovi u zaglavlju PDU suprotnog smjera koje vorište postavlja u jedinicukada otkrije zagušenje (BCN, Backward Congestion Notification). Kada primi indikator, izvorištesmanjuje brzinu predaje na polovinu. Kada nema indikatora zagušenja, izvorište udvostruuje brzinuu svakom periodu oporavka, koji je proporcionalan sa postignutom brzinom. Metoda ne doprinosijednakosti korisnika. Problem se pojavljuje kod paketnih mreža, kada promet suprotnog smjera neprolazi istim putem. Prednost metode je u skra enom vremenu odziva.

Raunalne mreže40

Unaprijedni indikatori su slini povratnim, ali se koriste paketi koji putuju prema odredištu (EFCI,Explicit Forward Congestion Indication). Odredište kopira indikatore u pakete povratnog prometa,ime se rješava problem razdvojenog usmjeravanja. Kada primi indikaciju zagušenja, izvorišteuskla uje brzinu predaje multiplikativnim smanjenjem, a kada indikacija izostane, pove ava jeaditivnim porastom (izvorišno upravljanje tokom). Druga je mogu nost da odredište na osnovuindikacije zagušenja korigira parametre kontrole toka (npr. širinu prozora) koji inae služe zauskla enje brzine me u korisnicima (odredišno upravljanje tokom). Simulacije i praksa su pokazali daunaprijedna indikacija daje bolje rezultate od povratne, iako je kašnjenje duže.

Složeniji algoritmi omogu avaju dojavu mjere zagušenja, pa ak i optimalne brzine slanja paketa.

Kod implicitne dojave, predajnik mjeri kašnjenju potvrde, tj. o vrijeme obilaska koje oznaavamos T ili RTT, (Round Trip Time), podatak o trenutnom prozoru W (window) i, nakon pojavepreoptere enja, uestalost gubitaka paketa ( elija). Vrijeme obilaska i prozor mjerimo premaslici 2.17.

Slika 2.17. - Vrijeme obilaska i prozor na mreži s prospajanjem paketa

Predajnik pošalje na mrežu prozor paketa, koji se (u idealnom sluaju) ravnomjerno rasporede postazi. Paketi stižu do prijemnika, koji odmah ili s malim kašnjenjem šalje potvrde. Kad primi potvrduaj, predajnik zna da je paket izašao iz mreže, te da smije poslati slijede i paket pk. Pri tome predajnikizmjeri trenutni prozor:

( ) ( )jk ajpkW −=

U trenutku prijema potvrde aj, predajnik izrauna i vrijeme obilaska iz poznatih trenutaka predajepaketa i prijema njegovi potvrde:

( ) ( )jj ptatT −=

Vrijeme obilaska treba raunati s oprezom, jer ako se radi o ponovljenom paketu može do i donesigurnosti da li je potvr en izvorno poslati paket (koji je kasnio) ili njegova kopija. Kod TCPprotokola Interneta, vrijeme obilaska za ponovljene pakete se ne rauna.

2.5.2.5 Filtr iranje informacije

Kod eksplicitnih i implicitnih metoda dojave (detekcije) zagušenja pojavljuje se problem trenutnihpromjena mjernih veliina. To su one promjene, koje nastaju zbog statistikih svojstava prometa nanižim vremenskim razinama, kra im od vremena kašnjenja na mreži (trenutno zagušenje). Zbog togaje nužno trenutno mjerene vrijednosti filtrirati, kako bi se iz niza mjerenih vrijednosti dobila traženainformacija za višu vremensku razinu.

Problem filtriranja se komplicira injenicom da je frekvencija uzorkovanja esto varijabilna, damjerni podaci kasne, da je podataka nekad premalo (frekvencija uzorkovanja preniska, naroito uuvjetima zagušenja), te da isti algoritam protokola koristimo za veze s vrlo kratkim, kao i za one s vrlodugim kašnjenjem, odnosno vremenom obilaska.


esto korišteni algoritam filtriranja je eksponencijalno uprosjeivanje, gdje se sukcesivni uzorcimnože faktorom pojaanja α i pribrajaju sumi, prethodno pomnoženoj s (1-α). Tako je udio i-togprošlog uzorka proporcionalan s αi. Za neku veliinu x bit e:

( ) ( ) ( ) ( )nmnx11nx α+α−=+

gdje je ( )nm trenutna izmjerena vrijednost. Prednost metode je u tome što ne zavisi o vremenu, apogodnim izborom pojaanja realizira se cjelobrojnom aritmetikom.

2.5.2.6 Algor itmi predajnika

Nakon detekcije, odnosno dojave zagušenja, predajnik treba uskladiti brzinu predaje s nastalomsituacijom. Taj postupak nazivamo kontrolom brzine predaje, odnosno algoritmom predajnika.Postavlja se problem odre ivanja nove brzine predaje, a s ciljem postizanja kakvo e usluge ipravednosti. Pri tome je nemogu e raunati na centralizirane, ve se treba osloniti na distribuiranealgoritme predajnika.

Kod eksplicitnih dojava raspoloživog kapaciteta, predajnik jednostavno nastavlja odašiljanjenovom dozvoljenom brzinom. Kod eksplicitne ili implicitne dojave zagušenja, podatak oraspoloživom kapacitetu nije poznat i korekcija brzine predaje odvija se na osnovu ugra enihalgoritama predajnika. Za sluaj zagušenja, predajnik e smanjiti brzinu, a za sluaj podoptere enjamreže, pove ati e brzinu predaje. Pokazalo se je da je optimalan algoritam predajnika koji koristiaditivni porast kod podoptere ene mreže, i multiplikativno smanjenje brzine kod pojave zagušenja. Nataj nain korisnici koji nepravedno koriste ve i dio kapaciteta brže smanjuju svoju brzinu, dok kodpodjele novooslobo enog kapaciteta svi imaju podjednaku šansu.

Poznate su dvije grupe mehanizama kontrole toka predajnika, prozorska kontrola (window control)i kontrola brzine predaje (rate control).

Prozorska kontrola zasniva se na ogranienju broja paketa ( elija) koje predajnik smije poslatiprije nego dobije potvrdu prijema od odredišta. Prozor je apsolutno ogranien modulom numeracijePDU. Najve i dozvoljeni prozor ima vrijednost slobodnog dijela memorije prijemnika. Na taj se nainsprjeava slanje i prijenos paketa koje prijemnik ne bi bio u stanju primiti. Predajnik šalje brzinomkoja ovisi o širini prozora prijemnika RWIN (Receiver Window) i vremenu obilaska T, prema formuli2-2. Isti mehanizam mogu e je koristiti za izbjegavanje zagušenja na mreži korekcijom širine prozorazagušenja CWIN (Congestion Window) nakon prijema implicitne ili eksplicitne dojave zagušenja.Predajnik šalje na mrežu onoliko paketa koliko je dozvoljeno prozorom zagušenja, a najviše onolikokoliko je dozvoljeno prozorom prijemnika:

( )T

CWIN,RWINminL =

Prozorska kontrola je prirodan nain kontrole toka kada je kapacitet kojim se upravlja ogranienkoliinom memorije u vorištima. Ona efikasno nadzire broj paketa u mreži. Mana je prozorskekontrole što ne nadzire efikasno ulazni promet, te izvorišta esto generiraju praskove (burst) paketa.

Kontrola brzine predaje zasniva se na korekciji perioda emitiranja paketa, gdje je propusnostobrnuto proporcionalna periodu emitiranja paketa τ:

τ=1L

Predajnik smanjuje brzinu predaje radi izbjegavanja zagušenja. Prednost metode je u izbjegavanjupraskova paketa, tako da se karakteristike predajnika približavaju determiniranom modelu izvorišta.Mana joj je što ne ograniava broj paketa u mreži i tako ne štiti spremnike vorišta od popunjenosti.Kontrola brzine predaje je prirodan nain kontrole toka kada je upravljani kapacitet ogranienbrzinom prijenosa (komunikacijski kanal) ili obrade (usmjernik). Ona efikasno nadzire ulazni promet.

Zbog prednosti i mana dvaju pristupa, oekuje se primjena algoritama kontrole toka koji sukombinacija prozorske kontrole i kontrole brzine predaje. Kontrola brzine treba sprijeiti pojavupraskova prometa, a prozorska kontrola sprijeiti nekontrolirano popunjavanje redova uusmjernicima.

Raunalne mreže42

3. FIZIKA RAZINA

3.1 UVOD

Na fizikoj razini razmatramo mehanika, elektrina i funkcionalna svojstva potrebna zaneposredno povezivanje vorišta ili terminala mreže na komunikacijski kanal. Jedinice informacijekoje se prenose na fizikom sloju su bit i oktet.

3.1.1 STRUKTURA DTE-DCE

Na poetku razvoja terminalskih mreža prevladao je koncept zatvorenosti, kad je svaki proizvo aspecificirao vlastiti prijenosni medij, oblik signala, konektor i funkcionalne karakteristike signala.

Daljnjim razvojem, kada je koncept otvorenosti dobio na znaaju, povezivanje je ostvarenostrukturom DTE-DCE. Ovdje terminal DTE (Data Terminal Equipment) povezujemo nakomunikacijski kanal, koji je zakljuen prijenosnom opremom DCE (Data Circuit TerminatingEquipment). Osnovni model sustava na fizikoj razini prikazan je na slici 3.1.

Slika 3.1. Model prijenosa podataka na fizi koj razini

DTE sadrži sve sklopove potrebne za prijenos podataka iz jednog sustava u drugi. DCE sadrži svesklopove potrebne za prilagodbu ili pretvorbu signala iz DTE u signale koje je mogu e ili dozvoljenoprenijeti komunikacijskim kanalom. Ukoliko se radi o telefonskom kanalu, DCE nazivamo modemom(MODulator-DEModulator).

Struktura DTE-DCE izabrana je kako bi se postigla mogu nost povezivanja bilo kojeg terminala nabilo koji kanal. Ovakva struktura sadrži dva podruja standardizacije. Standardizacija suelja DTE-DCE služi da bi se modemi razliitih proizvo aa mogli spojiti na bilo koji terminal. Standardizacijasignala na kanalu potrebna je za uspješan prijenos podataka izme u dva modema razliitihproizvo aa.

3.1.2 STANDARDI FIZIKE RAZINE

Standardi koji se odnose na fiziku razinu sadrže specifikaciju mehanikih svojstava suelja,elektrinih karakteristika signala i funkcionalnih karakteristika signala. Neki standardi postoje kaosamostalni, dok su drugi dio standarda viših razina. esto pojedini standard specificira samo jednugrupu svojstava suelja, dok se u specifikaciji ostalih svojstava poziva na druge standarde.

Standarde fizike razine možemo podijeliti u dvije grupe, na one koji specificiraju svojstva sueljaDTE-DCE, te na one koji specificiraju oblik signala na kanalu.

3.1.2.1 Standardi su elja DTE-DCE

Suelja DTE-DCE su izvorno razvijana radi korištenja telefonskih kanala za prijenos podataka.Nakon toga su usavršavana zbog potrebe za pove anjem brzine i udaljenosti, kroz specifikacijedigitalnih mreža za prijenos podataka s komutacijom kanala. Iz ove grupe standarda razvoj je daljeišao u dva smjera, prema standardima lokalnih mreža i prema standardima digitalnih pretplatnikihmreža, dijelom u okviru ISDN standardizacije.

Suelja za prijenos podataka po analognim i digitalnim mrežama s prospajanjem kanala specificiraITU-T svojim preporukama V i X serije. Ove specifikacije dijelom su sukladne sa EIA standardima.Suelje DTE-DCE za lokalne mreže (MAU, Media Attachment Unit), specificirano je kroz standardelokalnih mreža.

3. FIZI KA RAZINA 43

Masovnost primjene osobnih raunala (IBM-PC kompatibilnih), napredne tehnologije digitalneobrade signala, te zrelost standardizacije, doveli su do pojave internih (ugra enih) modema i mrežnihkartica, kod kojih se medij direktno prikljuuje na raunalo. Znaaj suelja DTE-DCE se polako gubi.

3.1.2.2 Standardi signala na kanalima

Raunala kod umrežavanja spajamo na analogne telefonske pretplatnike mreže, digitalnepretplatnike mreže ili na lokalne mreže.

Analognu telefonsku mrežu koristimo naješ e kao pretplatniku mrežu za pristup javnimmrežama za prijenos podataka. Standardizacija signala na telefonskom kanalu obuhva a specifikacijumodulacije signala (FSK, DPSK, QAM), brzine prijenosa podataka, procedure uspostave veze DCE-DCE (sinkronizacija po bitu, sinkronizacija scramblera, odabir optimalne brzine prijenosa), teprocedure uspostave logikog kanala (kontrola pogrješki, kompresija podataka). Standarde donosiITU-T u svojoj V seriji preporuka.

Digitalna pretplatnika mreža (petlja) prvobitno je specificirana kroz ISDN preporuke ITU-T (I-400 skup preporuka). Standardizacija se nastavlja kroz xDSL skupinu standarda (ADSL,Asymmetrical Digital Subscriber Loop).

Standardi lokalnih mreža objedinjeni su kroz grupu 802.xxyy specifikacija koje izdaje IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), a preuzima ih ISO kao IS-8802.xxyy standarde.Korisniki prikljuci ATM mreže imaju svojstava lokalnih mreža.

3.2 SUELJE DTE-DCE

Pregled standarda suelja DTE-DCE prikazan je u tablici 3.1.

su elje specifikacija: ITU-T EIA

pr ijenos mehanika ISO-2110 (25pD) RS-232D (25pD)

analognim elektrika V.28 RS-232D

kanalima funkcionalna V.24 RS-232D

poboljšani pr ijenos mehanika - RS-449 (37pD)

analognim i digitalnim elektrika V.10 i V.11 = X.26 i X.27 RS-423 i RS-422

kanalima funkcionalna - RS-449RS-485 (sabirnica)

digitalne mreže mehanika ISO-4903 (15pD) -

s prospajanjem elektrika X.26 i X.27 RS-423 i RS-422

kanala funkcionalna X.20(bis), X.21(bis) -

Tablica 3.1. Standardi su elja DTE-DCE za mreže s prospajanjem kanala

Danas je masovno u primjeni osnovni V.24/V.28 (RS-232D) standard. Razlog tome je isporukaveznih sklopova u osobnim raunalima (COM1, COM2), te uvo enje koncepta inteligentnih modemaza koje je V.24/V.28 suelje zadovoljavaju e. Znaajna je industrijska primjena RS-485 sabirnice,koja ima svojstva male, jednostavne, spore i robusne lokalne mreže. Pokušaj uvo enja RS-449standarda oko 1980. je doživio neuspjeh zbog kompleksnosti i zbog istih razloga zbog kojih je RS-232ostao u primjeni. Suelja digitalnih mreža za prijenos podataka s prospajanjem kanala nisu doživjelamasovnu primjenu samom injenicom da te mreže nikad nisu gra ene u znaajnijem obimu. Danas suneka od tih suelja znaajna zbog mogu nosti prikljuivanja opreme s velikom brzinom rada, npr.kabelskih modema i xDSL modema brzine do 1 Mb/s, jer je maksimalna brzina V.24/V.28 suelja oko115 kb/s (izvorno 20 kb/s).

Raunalne mreže44

3.2.1 MEHANIKE KARAKTERISTIKE SUELJA

Pod mehanikim karakteristikama podrazumijeva se vrsta i oblik konektora, te raspored signala pokontaktima. Na sueljima DTE-DCE esto se specificiraju tzv. D konektori, zbog specifinog oblikakoji je rezultat neparnog broja kontakata smještenih naizmjence u dva reda. Po standardu ISO 2110(RS-232D) specificiran je 25 iglini D konektor (25pD), slika 3.2.

Slika 3.2. 25 igli ni D-konektor

U najve em broju sluajeva od svih ovih signala u uporabi je 9 osnovnih, pa IBM na PC-ATraunalima koristi 9 iglini D konektor (9pD), slika 3.3.

Slika 3.3. 9 igli ni D-konektor

Konektor na raunalu je tipa utikaa, a na modemu tipa utinice. Kabel za povezivanje terminala smodemom na strani raunala ima utinicu, a na strani modema utika (modemski kabel). Za razliku odnjega, NUL-modem kabel ima obje strane utinice i koristimo ga za prikljuivanje dvaju terminalabez posredovanja modema.

3.2.2 ELEKTRINE KARAKTERISTIKE SIGNALA NA SUELJU

Elektrine karakteristike signala u velikoj mjeri ovise o nainu povezivanja, koje može bitinesimetrino (nebalansirano), polusimetrino (polubalansirano) ili simetrino (balansirano),tablica 3.2.

povezivanje: ITU-T EIA

nesimetrino V.28 RS-232D

polusimetrino V.10 = X.26 RS-423

simetrino V.10 = X.27 RS-422

Tablica 3.2. Standardi su elja DTE-DCE prema na inu povezivanja


3.2.2.1 V.28 (RS-232-elektr i ne karakter istike)

DTE i DCE se prema standardu V.28 povezuju nebalansiranim (nesimetrinim) signalom,slika 3.4:

Vapovratni vod Vb

VA-VB= ∆ V

Slika 3.4. Povezivanje DTE i DCE prema ITU-T standardu V.28

S jedne strane imamo predajna, a s druge prijemna pojaala. Kao referentna toka služi zajednikipovratni vod, koji ujedno povezuje uzemljenja dvaju ure aja. Izme u uzemljenja udaljenih stanicauvijek može postojati neka razlika potencijala. Ako se stvori zatvorena petlja, pote i e prilino jakastruja izjednaenja. Ovaj napon i struja mogu oštetiti sklopove u DTE i DCE, pa se mora paziti da sene stvore petlje uzemljenja. Ukoliko se mase ure aja ne povežu, razlika potencijala uzemljenja sedirektno pribraja korisnom signalu. Zbog nesimetrije, problem je i veliko preslušavanje izme ukanala. Ono može biti potencirano visokom razinom signala, te udaljenoš u prijemnika i predajnika.

Standardom V.28 odre ene su naponske razine prema slici 3.5. Signal u odnosu na referentninapon zajednikog povratnog voda mora imati napon od najmanje ± 3V. Kad je izlaz optere en,signal se mora nalaziti izme u 3V i 12V (odnosno -3V i -12V), a kad je neoptere en ne smije pre i15V (odnosno -15 V). Ulaz mora bez ošte enja izdržati napon izme u ± 25V. Zbroj svih smetaju ihnapona ne smije prekoraiti 4 V, a najve a udaljenost izme u povezanih ure aja ograniena je na 15m.

Slika 3.5. Elektri ne karakteristike signala prema ITU-T V.28

Signal mora zadovoljavati zahtjeve prema slici 3.6.

Slika 3.6. Posebni zahtjevi prema ITU-T V.28

Raunalne mreže46

Za udaljenost od 15m najve a brzina prijenosa koja se može posti i je 20 kb/s. Za manjuudaljenost se može posti i ve a brzina prijenosa, do 115 kb/s.

U pogledu iznosa napona, preporuka V.28 kaže da e se signal smatrati binarnom jedinicom ako jenapon na spojnoj toki manji od -3V, a smatrat e se binarnom nulom ako je ve i od +3V. Upravljakisignali smatrat e se aktivnim (stanje ON) ako su ve i od +3V, odnosno neaktivnim (stanje OFF) akosu manji od -3V. Podruje izme u +3V i -3V je prijelazno podruje, Tablica 3.3.

namjena signala V<-3V V>+3V

podatkovni 1 0

upravljaki OFF (neaktivno) ON (aktivno)

Tablica 3.3. Naponske razine prema ITU-T V.28

Nadomjesna shema kruga prikazana je na slici 3.7:

V0 EL

R0 RL

C0 CL

3 kΩ ≤ RL ≤ 7 kΩ CL < 2.5 nF EL < 2V

R0 implicitno C0 implicitno IKS < 0.5 A

Slika 3.7. Nadomjesna shema spoja DTE i DCE prema ITU-T V.28

Vrijednosti R0 i C0 odre ene su implicitno, kroz maksimalni napon neoptere enog predajnika,maksimalnu struju kratkog spoja i maksimalnu brzinu porasta signala.

3.2.2.2 V.11 i V.10 (RS 422 i RS 423)

Kod V.10 (RS 423) koristi se polubalansirano (polusimetrino) povezivanje kod kojeg jeprijemnik simetrian, a predajnik nesimetrian, slika 3.8.

VA

VB

VA-VB= ∆ V

Slika 3.8. Povezivanje DTE i DCE prema CCITT V.10 (RS-423)

Prijemnik mjeri razliku potencijala izme u signala i uzemljenja predajnika. Osnovna prednostpolusimetrinog spoja je u potiskivanju smetnji nastalih zbog razlike potencijala masa povezanihure aja. Otpornost na smetnje i preslušavanje je nešto malo bolja u odnosu na nesimetrini spoj.Povezivanje po V.10 predstavlja kompromisno rješenje jer zahtijeva korištenje samo dva povratnavoda.

Kod V.11 (RS 422) koristi se balansirano (simetrino) povezivanje, slika 3.9.

VA

VB

VA-VB= ∆ V

Slika 3.9. Povezivanje DTE i DCE prema CCITT V.11 (RS-422)

Prijemnik i predajnik su simetrini, što znai da je kod predajnika jedan izlaz nenegiran, a druginegiran. Prijemnik mjeri razliku dvaju signala umjesto apsolutne vrijednosti prema uzemljenju, što je


povoljno u sluaju smetnji i preslušavanja. Smetnja se simetrino rasporedi na oba voda, te se izme unjih ne pojavljuje razlika potencijala. Preplitanjem parica simetrija se poboljšava. Istim mehanizmomponištava se utjecaj razlike potencijala uzemljenja, u granicama dozvoljenim za ulazne sklopove(prijemnike).

V.11 i V.10 su identini po elektrinim karakteristikama, iako su razliiti po nainu spajanja.Logika 0, odnosno stanje ON, definirani su za napone ve e od +0.3 V, a logika 1 (stanje OFF) zanapone manje od -0.3 V, tablica 3.4. Struja kratkog spoja ne smije biti ve a od 150mA.

namjena signala V<-0,3V V>+0,3V

podatkovni 1 0

upravljaki OFF (neaktivno) ON (aktivno)

Tablica 3.4. Naponske razine prema ITU-T V.10 i V.11

Upotrebom diferencijalnih prijemnih pojaala postiglo se smanjenje minimalnog napona na 0.3V(10 puta manje nego kod RS-232). Maksimalni napon koji prijemnik mora podnijeti bez ošte enja je± 12V. Pri razlici potencijala od 0.3V do 6V prijemnik garantirano ispravno radi. Kod mjerenjanapona otvorenog kruga, ali optere enog sa 3.9 kΩ, izlaz predajnika mora biti izme u ±4V i ±6V.

Slika 3.10. Elektri ne karakteristike signala prema CCITT V.10 i V.11

Predajna pojaala imaju mogu nost dovo enja izlaza u stanje visoke impedancije. Više izlazamože biti spojeno na isti par vodia, pa postoji mogu nost izgra ivanja sabirnica, standard RS-485.

V.10 i V.11 se koriste u sluajevima kada je potrebno posti i ve u brzinu i udaljenost prijenosa,odnosno ve u otpornost na smetnje. V.11 (RS-422) se upotrebljava pri visokim, a V.10 (RS-423) prinižim brzinama prijenosa podataka. Na slici 3.11. prikazana je ovisnost udaljenosti o brzinisignalizacije za standarde ITU-T V.28, V.10 i V.11 (RS-232, RS-423 i RS-422).

Slika 3.11. Usporedba V.28, V.11 i V.10

Raunalne mreže48

3.2.3 FUNKCIONALNE KARAKTERISTIKE SUELJA

Funkcionalne karakteristike suelja DTE-DCE odre uju namjenu pojedinih signala na suelju.Ve ina suelja specificira korištenje više signala, koje dijelimo na podatkovne i kontrolne. Kontrolnisignali služe za upravljanje DCE ure ajem, te za signalizaciju stanja veze.

3.2.3.1 Preporuka ITU-T V.24 (RS-232 funkcionalni dio)

Preporuka ITU-T V.24 razvijena je sa svrhom povezivanja terminala i modema, pri emu jekorištena pretpostavka da se radi o neinteligentnom modemu. Koristi se model suelja premaslici 3.12.

Slika 3.12. Model su elja prema ITU-T V.24

Prikljuci A i B prenose podatke korisnika i služe za osnovno upravljanje sueljem, dok dodatniprikljuak C sadrži vodove za posebne namjene, npr. biranje broja na komutiranoj telefonskoj mreži.Prikljuci A i B su identini, a ako se me usustav ne koristi, tada se svode na jedan prikljuak.Prikljuak C koristi se samo po potrebi

Signali su prema prikljucima podijeljeni u dvije grupe:

1. signale klase 100 - koriste se za prijenos podataka po prikljuku A/C;2. signale klase 200 - koriste se za uspostavu i raskid fizikog kanala po prikljuku C.

Signali klase 200 se danas više ne koriste, jer imamo inteligentne modeme kod kojih se signalimaklase 100 obavljaju poslovi signala klase 200. Funkcionalne karakteristike signala rezultat su nainapovezivanja blokova modema i terminala, slika 3.13.

Slika 3.13. Su elje DTE-DCE prema ITU-T V.24


Osnovni signali na suelju V.24 (RS-232), koriste se i na 9pD konektoru, prikazani su u tablici 3.5.

V.24 RS-232 naziv izvor opis

Uzemljenja101 AA shield - zaštitni oplet kabela

102 AB GND - zajednika masa, referentna toka signala

Osnovni signali za pr ijenos podataka103 BA TXD DTE predajni podaci koje terminal šalje modemu

104 BB RXD DCE prijemni podaci koje modem šalje terminalu

Osnovni signali za kontrolu su elja105 CA RTS DTE za obosmjernu vezu, terminal traži da modem prije e na

predaju

106 CB CTS DCE za obosmjernu vezu, modem javlja da je prešao na predaju

107 CC DSR DCE modem ukljuen i spreman za rad

108/1 CD DTR DTE terminal ukljuen i spreman za rad

108/2 - - DTE terminal traži da se modem ukljui na kanal (podigneslušalicu)

109 CF DCD DCE modem je detektirao ispravan dolazni signal udaljenogmodema

125 CE RI DCE detektiran signal dolaznog poziva (zvonjenje)

Tablica 3.5. Osnovni signali prema ITU-T V.24 (RS-232)

Uoimo da su signali RTS i CTS nužni samo kod obosmjernih veza, te da se kod dvosmjernih vezamogu koristiti za druge namjene, npr. za kontrolu toka. Dodatni signali, zajedniki za V.24 i RS-232prikazani su na tablici 3.6. To su taktni signali potrebni kod sinkronog prijenosa i signali sekundarnogkanala.

V.24 RS-232 naziv izvor opis

Taktni signali za sinkroni pr ijenos113 DA TXC DTE takt predajnika, izvor DTE, ponekad se koristi

114 DB TXC DCE takt predajnika, izvor DCE, esto se koristi

115 DC RXC DCE takt prijemnika, izvor DCE, uvijek se koristi

128 - RXC DTE takt prijemnika, izvor DTE, rijetko se koristi, samo V.24

Signali sekundarnog kanala118 SBA STXD DTE sekundarni predajni podaci terminala

119 SBB SRXD DCE sekundarni prijemni podaci

120 SCA SRTS DTE sekundarni zahtjev za prijelaz na predaju

121 SCB SCTS DCE sekundarni modem prešao na predaju

122 SCF SDCD DCE sekundarni modem detektirao signal na kanalu

Tablica 3.6. Dodatni signali zajedni ki za ITU-T V.24 i RS-232

Po ranijem konceptu, modem je mogao raspolagati s dodatnim (sekundarnim, povratnim) kanalommale brzine. Danas se ovaj kanal rijetko koristi. Po preporuci V.24, suelje raspolaže i nizomdodatnih signala koji se u praksi ne koriste zbog razvoja inteligentnih modema.

3.2.3.2 Su elje RS-449

Oko 1980., neposredno nakon donošenja standarda RS-422 i RS-423, dovršen je standard RS-449.To je bio pokušaj unaprje ivanja suelja DTE-DCE u odnosu na postoje i RS-232. RS-449 je trebao

Raunalne mreže50

omogu iti korištenje polusimetrinog i simetrinog povezivanja, te poboljšati funkcionalnekarakteristike signala. Specificiran je 37-iglini D konektor, tablica 3.7:

RS-499 RS-232 izvor kontakt opis

SG GND - 19 zajednika masa ure aja

SC - - 37 povratni signal terminala

RC - - 20 povratni signal modema

SD TXD DTE 4,22 predajni podaci s terminala

RD RXD DCE 6,24 prijemni podaci modema

TT TXC DTE 17,35 predajni takt ako ga generira terminal

ST TXC DCE 5,23 predajni takt ako ga generira modem

RT RXC DCE 8,26 prijemni takt

RR DCD DCE 13,31 modem je detektirao ispravan dolazni signal udaljenogmodema

SQ SQD DCE 33 indikator kvalitete dolaznog signala

RTS RTS DTE 7,25 za obosmjernu vezu, terminal traži da modem prije e napredaju

CTS CTS DCE 9,27 za obosmjernu vezu, modem javlja da je prešao na predaju

TR DTR DTE 12,30 terminal spreman

DM DSR DCE 11,29 modem spreman

IS - DTE 28 terminal spreman za prijem poziva

IC RI DCE 15 indikator dolaznog poziva

NS - DTE 34 novi signal, terminal javlja da e slijediti emitiranje

SF - DTE 16 izaberi frekvenciju prijema i predaje

SR DRS DTE 16 izaberi brzinu komuniciranja

SI DRS DCE 2 modem javlja o promjeni brzine komuniciranja

LL - DTE 10 lokalna povratna petlja (testiranje rada)

RL - DTE 14 udaljena povratna petlja (testiranje rada)

TM - DCE 18 modem u ispitnom nainu rada

SS - DTE 32 terminal nare uje prelazak u neaktivni nain rada

SB - DCE 36 modem prešao u neaktivni nain rada

oplet SCF DCE DCE oplet kabela

Tablica 3.7. Signali su elja po RS-449

Iako je u trenutku donošenja standarda postojao veliki optimizam u pogledu njegove brze masovneprimjene, ovaj standard nije nikada zaživio u praksi zbog niza razloga. RS-232 zadovoljava potrebeprijenosa podataka preko analognih telefonskih kanala današnjim inteligentnim modemima. RS-232suelje se masovno ugra uje u osobna raunala (COM1, COM2). Veliina 37-iglinog D konektoranespojiva je s zahtjevima minijaturizacije.

3.2.3.3 Su elje RS-485

Suelja RS-232 i RS-449 su klasina suelja DTE-DCE, kod kojih svaka linija povezuje samo pojedan prijemnik i predajnik. Kada je potrebno povezati više uesnika, koristi se suelje RS-485. Ovimstandardom omogu eno je višespojno povezivanje na balansiranom mediju (prepletena parica)zakljuenom s oba kraja karakteristinom impedancijom 120 oma. Time je postignuta topologijasabirnice. Specificirane su elektrine karakteristike signala sline RS-422 (V.11). Izlazi svihpredajnika osim jednog zauzimaju stanje visoke impedancije. Na sabirnicu se može prikljuiti najviše32 ure aja.


Primjenom suelja RS-485 mogu e je ostvariti malu, jeftinu i robusnu lokalnu mrežu znatne brzine(10 Mb/s na 10 m, 100 kb/s na 1000 m). esto se koristi u industrijskim primjenama, kada je potrebnopovezati više procesorski upravljanih ure aja. Protokolima podatkovne razine razrješuje se problemadresiranja i kontrole pogrješki.

3.2.3.4 Preporuka ITU-T X.24

Preporukom X.24 specificirani su signali na suelju DTE-DCE za digitalne mreže za prijenospodataka s prospajanjem kanala. Na preporuku X.24 pozivaju se preporuke X.20 i X.21, kojespecificiraju procedure korištenja signala. Koristi se balansirano (V.11, X.27) ili polubalansirano(V.10, X.26) povezivanje. Signali suelja X.24 prikazani su na slici 3.14.

GTRCISB

DTE DCE

Slika 3.14 Su elje prema preporuci ITU-T X.24

Koristi se 15-iglini D konektor prema ISO-4903, slika 3.15:

Slika 3.15 Konektor po ISO-4903

Koriste se signali prema tablici 3.8:

oznaka kontakt izvor opis

oplet 1 oplet kabela

G 8 - zajednika masa ure aja

Ga DTE masa terminala (kod polubalansiranog)

Gb DCE masa modema (kod polubalansiranog)

T 2,9 DTE predajni podaci s terminala

R 4,11 DCE prijemni podaci s modema

S 6,13 DCE takt po bitu, generira ga modem

B 7,14 DCE takt po oktetu, generira ga modem

C 3,10 DTE kontrolni signal s terminala na modem

I 5,12 DCE odzivni signal s modema na terminal

rez. 15 - rezervirano

Tablica 3.8. Signali su elja po X.24

Raunalne mreže52

Znaaj suelja po X.24 je u tome što ga posredno preko X.21 koristi preporuka za mreže sprospajanjem paketa X.25. U upotrebi je kod manjeg broja profesionalnih ure aja.

3.2.3.5 Preporuka ITU-T X.20 i X.20bis

Preporuka X.20 specificira funkcionalne karakteristike signala na suelju izme u DTE i DCE zaasinkrone javne mreže za prijenos podataka s prospajanjem kanala, za brzine do 300 b/s. Prema X.20koriste se samo signali T i R suelja X.24, dok se kontrolni signali C i I ne koriste. Stoga seupravljanje sueljem izvodi manipuliranjem podatkovnih signala T i R. U stanju mirovanja predajnivod T i prijemni vod R nalaze se u logikom stanju nula. Daljnji postupak ovisi o tome da li je DTEpozvan ili on poziva. Sluaj uspješnog aktiviranja stalne veze (iznajmljeni kanal) kada DTE zapoinjei prekida rad prikazan je na slici 3.16.

Slika 3.16 Uspješno povezivanje prema X.20, kada DTE zapo inje i prekida rad

Preporuka specificira najdulje vrijeme u kojem e se ekati na neki doga aj, kako bi se prešlo uslijede e stanje veze. Ako se oekivani doga aj ne dogodi, postupak se vra a u neko predvi enostanje, npr. u stanje mirovanja.

Preporuka X.20bis omogu ava pristup javnoj mreži za prijenos podataka terminala izgra enihprema preporuci V.24. Ovaj dodatak donesen je kada je postalo jasno da, zbog visoke cijeneterminala, specifino suelje (X.24) predstavlja prepreku masovnom korištenju X.20 mreža.

Mreže po X.20 preporuci su vrlo rijetke, prvenstveno zbog niske brzine prijenosa podataka.

3.2.3.6 Preporuka ITU-T X.21 i X.21bis

Preporuka X.21 specificira funkcionalne karakteristike signala na suelju izme u DTE i DCE zasinkrone javne mreže za prijenos podataka s prospajanjem kanala, za brzine do 64 kb/s. Prema X.21koriste se signali T, R, C i I, te S i B suelja X.24. Sluaj uspješnog aktiviranja prospojene veze kadaDTE zapoinje i prekida rad prikazan je na slici 3.17.

Slika 3.17 Uspješno povezivanje prema X.21, kada DTE zapo inje i prekida rad

U poetku su signali T, C, R i I u 1. Ako želi uspostavu veze, DTE prebaci T i R u 0. DCE nakontoga I ostavi u 1, a na R generira niz znakova +, ime obavještava DTE da je spreman za uspostavuveze. Tada DTE na T generira znakove biranja, a C drži u 0. Kada se završi prospajanje, DCEobavijesti da je veza uspostavljena postavljanjem I u 0. Slijedi dvosmjerni prijenos podataka. Veza seraskida tako da prvo DTE prebaci C u 1, a zatim i DCE prebaci I u 1.

Preporuka X.20bis omogu ava pristup javnoj mreži za prijenos podataka terminala izgra enihprema preporuci V.24. Ovaj dodatak omogu ava korištenje jeftinijih V.24 terminala.

Mreže po X.21 su u primjeni kao samostalne, a suelje se koristi u X.25 paketnim mrežama.


3.2.4 KONTROLA TOKA NA FIZIKOJ RAZINI

Na fizikoj razini kontrolu toka obavljamo na suelju DTE-DCE, dakle izme u terminala imodema. Kod starih, neinteligentnih modema brzina prijenosa podataka je bila konstantna, brzinuterminala je bilo lako podesiti na brzinu modema (standardno 300, 600, 1200, 2400, 4800, 7200,9600, 12000, 14400, 19200, 28800, 33600 i 56000 b/s). Pojavom inteligentnih modema, imamo etirirazloga zbog kojih je stvarna brzina prijenosa unaprijed nepoznata:

1. Modem podatke prenosi sinkrono, te u prijenosu izbacuje start i stop bitove ostvaruju i dobitakod oko 20% brzine prijenosa.

2. Modem obavlja kontrolu pogrješki, te na lošem kanalu može do i do znatnog smanjenjaefektivne brzine prijenosa zbog ponovnog slanja blokova podataka.

3. Modem komprimira korisnikove podatke, te je mogu prijenos prividno i dvostruko ve ombrzinom od stvarne brzine kanala.

4. Inteligentni modemi podešavaju brzinu prijenosa prema kvaliteti kanala i mogu nostimakorespondentnog modema.

Zbog svega navedenog ne možemo unaprijed biti sigurni kojom e efektivnom brzinom podaci bitiprenošeni na konkretnoj vezi. Zbog toga se brzina na suelju DTE-DCE postavi na neku razumnovisoku vrijednost (npr. 56 ili 110 kb/s), a eventualni zastoji se razrješavaju kontrolom toka.

Kontrola toka na fizikoj razini odvija se izme u dva neposredno povezana fizika ure aja. Brzinaprijenosa se uskla uje asinkrono, na principu “ukljui / iskljui” . Kad je prijemnik preoptere en,predajnik prestaje slati podatke sve dok prijemnik ne obradi sve podatke. Uskla ivanje se vršifizikim signalima (DTR i DSR ili RTS i CTS) koji idu posebnim vodovima, ili posebnim znakovimaza kontrolu toka (X-ON i X-OFF).

• Kontrola toka signalima DTR i DSR. Signal DTR znai da je terminal ukljuen i spreman za rad,a signal DSR naznauje to isto za modem. Odašiljanje podataka je dozvoljeno samo ako je signalure aja spremnog za prijem u stanju ON.

Umjesto originalne namjene, DTR i DSR se mogu koristiti za kontrolu toka. Rijedak je sluaj dakomunikacijski terminali omogu uju kontrolu toka sa DTR i DSR. Tada možemo birati želimo likontrolu toka preko DTR i DSR ili preko RTS i CTS.

• Kontrola toka signalima RTS i CTS. Originalna namjena signala RTS i CTS je upravljanjeprelaskom na predaju kod obosmjernog prijenosa podataka. Kako su signali RTS i CTS koddvosmjernih modemskih modulacija oslobo eni svoje funkcije i uvijek ukljueni, mogu se koristitiza kontrolu toka. RTS koristimo kao signal spremnosti terminala za prijem podataka, a CTS kaosignal dozvole terminalu da nastavi sa slanjem podataka. Odašiljanje podataka je dozvoljeno samoako je odgovaraju i signal u stanju ON.

• Kontrola toka znakovima X-ON i X-OFF. Znakovi X-ON i X-OFF su ubaeni u tok podatakakorisnika. Ovakva kontrola toka nije transparentna, jer se ti znakovi ne smiju pojaviti u podacimakorisnika, npr. u sluaju ako se na podatkovnoj razini koristi znakovno-orijentirani protokol.

Kada je prijemnik spreman za prijem, šalje znak X-ON. Kada je preoptere en i želi prestati sprijemom podataka, šalje znak X-OFF. Ako druga strana nastavi s odašiljanjem podataka,prijemnik e nakon svakog idu eg primljenog znaka poslati X-OFF, sve dok predajnik ne prestaneodašiljati.

Kod modemskih veza s inteligentnim modemima, prijenos podataka izme u modema obavlja se poprotokolima MNP4 (kontrola pogrješki) i MNP5 (kompresija), odnosno alternativno V.42 i V.42bis.Ovi protokoli ukljuuju kontrolu toka me u modemima. Zbog toga, kontrola toka na suelju DTE-DCE, iako naješ e lokalnog znaaja, može djelovati s kraja na kraj kanala.

Raunalne mreže54

3.2.5 POVEZIVANJE PREMA CCITT V.24

Ovisno o primjeni, možemo imati potrebu povezati terminal s modemom, ili dva terminalame usobno. Ako povezujemo terminal s modemom, koristimo modemski kabel, a ako povezujemodva terminala, moramo koristiti NUL- modem kabel.

3.2.5.1 Modemski kabel

Modemski kabel služi nam prilikom povezivanja terminala s modemom. Terminal ima utika, paovaj kabel na toj strani mora imati utinicu. Modem ima utinicu, pa kabel na strani modema moraimati utika. Istoimeni prikljuci se povezuju prema slici 3.18.

GND GNDTXD TXDRXD RXD DTR DTRDSR DSRDCD DCDRTS RTSCTS CTS

DTE DCE

Slika 3.18. Modemski kabel

Modemski kabel standardno se izvodi korištenjem 25-iglinog konektora, kojeg redovito nalazimoi na modemima. Ako raunalo raspolaže s 9-iglinim konektorom, koristi se prilagodnik 9ž/25m.

3.2.5.2 NUL-modemski kabel

esto se javlja potreba za povezivanjem dva terminala (raunala) smještena u istoj prostoriji, pa zatakvo povezivanje modemi nisu potrebni. Prikljuci na oba DTE su predvi eni za spoj na DCE i nemogu se izravno povezati. Zato je izme u njih potrebno ukljuiti posebni kabel, tzv. NUL-modemskikabel, koji e nainiti potrebna križanja signala.

Postoji nekoliko izvedbi NUL-modema. Sve one imaju GND, TXD i RXD spojene na isti nain.Masa je kod svih zajednika za oba terminala. TXD i RXD su spojeni tako da terminal DTE1 predajepodatke signalom TXD, a terminal DTE2 ih prima sa RXD. Isto tako, DTE2 predaje podatke sa TXD,a DTE1 ih prima sa RXD.

NUL-modemski kabel osnovne izvedbe prikazan je na slici 3.19. Nakon što mu pošalje signaleDTR i RTS, terminal oekuje odgovor od modema po signalima DSR i CTS, te DCD. Zato DTRkratko spajamo na DSR i DCD, a RTS na CTS i na taj nain simuliramo odaziv nepostoje egmodema.


DTE1 DTE2

Slika 3.19. Osnovna izvedba NUL-modema

NUL modem sa RTS i CTS kontrolom toka prikazan je na slika 3.20. RTS i CTS signalekoristimo za kontrolu toka, tako da DTE1 šalje signal RTS kao obavijest da je spreman za prijempodataka, a DTE2 ga prima na CTS, i obrnuto. DTR i DSR zadržavaju svoju originalnu funkciju. DCDsignal spajamo na DSR drugog terminala, ime se u potpunosti simulira odaziv nepostoje eg modema.



DTE1 DTE2

Slika 3.20. NUL-modem sa RTS-CTS kontrolom toka

NUL-modem sa DTR-DSR kontrolom toka prikazan je na slici 3.21. Signali RTS i CTS sukratko spojeni da bi se na taj nain simulirao odgovor nepostoje eg modema. DCD signal mora bitispojen na stacionarni naponski nivo. Kako DTR i DSR signale koristimo za kontrolu toka, DCDsignal spajamo na RTS vlastitog ili drugog terminala.


DTE1 DTE2

Slika 3.21. NUL-modem sa DTR-DSR kontrolom toka

Mogu e su i druge varijante NUL-modemskih kabela, ovisno o potrebama primjene.

3.3 KANALI ZA PRIJENOS PODATAKA

Druga toka standardizacije na fizikoj razini je oblik signala na komunikacijskom kanalu. Ovdje emo se pozabaviti s dva naješ a sluaja: pregled standarda za prijenos podataka telefonskimkanalom nadopunit emo razmatranjem o inteligentnim modemima, dok e analiza signala na fizikimvodovima (signalni kodovi) poslužiti kao uvod u fiziku razinu lokalnih mreža i digitalnihpretplatnikih mreža.

3.3.1 PRIJENOS PODATAKA TELEFONSKIM KANALOM

Elektronika raunala šalju podatke u obliku niza impulsa. Takav signal redovito ima vrlo širokspektar frekvencija, a nerijetko sadrži i istosmjernu komponentu. Takav signal nije mogu eneposredno prenijeti telefonskim kanalom, koji propušta samo frekvencije izme u 300 i 3300 Hz.Pokušaj neposrednog prijenosa rezultirao bi takvim linearnim izoblienjima, da detekcija signala naprijemnoj strani ne bi bila mogu a. Zato se digitalni signal podvrgava postupku modulacije, kojom segenerira signal ij i je spektar prilago en karakteristikama telefonskog kanala. Pri tome nastojimo danajve i dio energije signala pro e kanalom, kako bi izoblienja bila minimalna. Naprava na predajnojstrani modulira signal, dok ga naprava na prijemnoj strani demodulira. Otuda i potjee naziv modem(modulator - demodulator). Pod pojmom "modem" danas podrazumijevamo komunikacijsku opremu(DCE) za prijenos podataka analognim telefonskim kanalima. Ukoliko se radi o drugoj vrsti kanala,potrebno je naznaiti razliku (npr. ISDN modem za pristup ISDN mreži, ADSL modem itd.).

3.3.1.1 Modulacije

Osnovno je svojstvo svih vrsta modulacija da signal iz jednog frekvencijskog podruja prebacuju(transponiraju) u neko drugo frekvencijsko podruje, ono koje je pogodno za prijenos. Ako se u ritmusignala mijenja amplituda, onda je to amplitudna modulacija. Promjena frekvencije ili faze stvarakutnu modulaciju (frekvencijsku ili faznu).

Frekvencijska modulacija FSK

U dvorazinskom modulacijskom postupku FSK (Frequency Shift Keying) primjenjuju se signalidviju frekvencija. Jedna frekvencija odgovara stanju 0, a druga stanju 1.

Raunalne mreže56

• V.21 modem je namijenjen za dvosmjerni rad. Prijenos podataka je asinkroni, brzinom do 300 b/s.Kanali su razdvojeni po frekvenciji, jednake širine, slika 3.22.

1080 Hz 1750Hz Slika 3.22. Raspodjela frekvencija prema preporuci V.21

• V.23 preporuka opisuje modem sa nesimetrino razdvojenim kanalima po frekvenciji, slika 3.23.Glavni kanal je u podruju od 1500 Hz do 1700 Hz za asinkroni prijenos sa brzinom do 600 b/s,odnosno u podruju od 1300 Hz do 2100 Hz za prijenos brzinom do 1200 b/s. Povratni kanal jeuskopojasni i nalazi se u podruju od 390 Hz do 450 Hz za prijenos brzinom 75 b/s.

390Hz 1300-2100 Hz450Hz 1500-1700 Hz Slika 3.23. Raspodjela frekvencija prema preporuci V.23

Modem može raditi dvosmjerno nesimetrino, kada npr. podatke s tastature terminala prenosimoka raunalu brzinom 75 b/s, a podatke s raunala na ekran terminala brzinom 1200 b/s. Takavnain rada bio je specificiran u ranim videotekst sustavima. Kada u oba smjera imamo podjednaktok podataka, modem koristimo za obosmjerni rad po glavnom kanalu. U tom sluaju, popovratnom kanalu možemo prenositi npr. upravljake poruke.

Fazna modulacija PSK

Kod dvorazinske PSK (Phase Shift Keying), znaenje “0” ili “1” ovisi o tome da li je faza jednaka0o ili 180o u odnosu na poetnu. Ova modulacija je nepogodna za uporabu, jer može do i do gubitkapodataka ako se pogriješi u odre ivanju referentne faze.

Diferencijalna fazna modulacija DPSK

Kod diferencijalne fazne modulacije, DPSK (Differential Phase Shift Keying), neodre enostreferentne faze je otklonjena tako da se mjeri relativni fazni pomak prema prethodnom simbolu, a nenjen apsolutni iznos prema poetno sinkroniziranoj fazi. Pri tome su mogu e modulacije s nultimpomakom (pomak 0o se koristi), te modulacije s ne-nultim pomakom (pomak 0o se ne koristi).Modulacija se prikazuje u fazno-amplitudnom kružnom dijagramu i naziva se "konstelacija".

Da bi se održala sinkronizacija, potrebno je da korisnikov signal ima što više promjena, a štomanje dugakih nizova nula ili jedinica. Da bi se to postiglo, kod DPSK modema se uvodi "miješanjesignala" (scrambler), kojim se signalu daju svojstva sluajnog niza.

• V.22 modem omogu ava dvosmjerni rad po komutiranim i iznajmljenim telefonskim kanalima, sdvožinim povezivanjem. Kanali su podijeljeni po frekvenciji, slika 3.24.

1200Hz 2400Hz Slika 3.24. Raspodjela frekvencija prema V.22

Preporukom V.22 predvi ene su ove mogu nosti prijenosa:

∗ sinkroni i asinkroni izokroni prijenos brzinom 1200 ili 600 b/s;∗ asinkroni anizokroni prijenos brzinom do 300 b/s.


• V.26 modem omogu ava sinkroni dvosmjerni prijenos podataka brzinom od 2400 b/s (brzinasignalizacije 1200 bauda), upotrebom etverofazne diferencijalne modulacije preko iznajmljenihvodova s etverožinim povezivanjem. Nosiva frekvencija iznosi 1800 Hz.

• V.26bis. Modemi prema ovoj preporuci predvi aju se za obosmjerni prijenos podataka brzinom od2400 b/s putem komutiranih telefonskih kanala prema uvjetima iz V.26. U svakom smjeru može sekoristiti i uskopojasni povratni kanal za prijenos brzinom 75 b/s.

• V.26ter . modemi omogu avaju dvosmjerni prijenos podataka dvožinim povezivanjem. Ovdje jeprvi put definirana tehnika poništenja jeke u kanalu (echo cancellation) na nain da se signal, kojise reflektira sa odre enim kašnjenjem, pokuša poništiti umjetnim kašnjenjem originalnog signala.

• V.27. Za dvosmjerni i obosmjerni prijenos putem etverožinih iznajmljenih vodova brzinom od4800 b/s primjenjuje se osmofazna DPSK. Prijenos je sinkron, modulacijska frekvencija 1800 Hz,brzina signalizacije 1600 bauda. Jeka se poništava na nain da se runo pokušava posti izakljuenje karakteristinom impedancijom za pojedini kanal.

• V.27bis. Ovi modemi imaju dodatnu mogu nost obosmjernog rada po dvožinim iznajmljenimvodovima. Predvi ena je i automatska ekvalizacija (poništenje linearnih izoblienja).

• V.27ter modemi omogu avaju obosmjerni rad po javnoj telefonskoj mreži.

Kvadraturna amplitudna modulacija QAM

QAM (Quadrature Amplitude Modulation), je kombinacija amplitudne i diferencijalne faznemodulacije. U poetku je nastala kao kvadraturna modulacija, tehnikom zbrajanja dvaju nosivihsignala fazne razlike 90o. Kasnije su na principu kombinacije amplitudne i fazne modulacije nastalesve današnje moderne modulacije.

• V.22bis modemi s QAM modulacijom koriste se za dvosmjerni prijenos podatka po javnojtelefonskoj mreži sinkrono brzinom od 2400 b/s. Formiraju dva simetrina kanala u podjelifrekvencije kao kod V.22. Znaaj je ovih modema što su prvi omogu ili dvosmjerni prijenospodataka po javnoj telefonskoj mreži prihvatljivom brzinom (i cijenom), te tako doprinijeli razvojuumrežavanja raunala.

• V.29. Modemi prema ovoj preporuci rade dvosmjerno ili obosmjerno etverožino poiznajmljenim kanalima. Sinkrono prenose podatke u osnovnom pojasu brzinom od 9600 b/s,odnosno pomo nom brzinom od 4800 b/s ili 7200 b/s. Modulacijska frekvencija je 1700 Hz.

• V.32. Podaci se prenose sinkrono, brzinom 9600 b/s ili 4800 b/s, dvosmjerno preko javnetelefonske mreže. Dvosmjerni rad postiže se poništenjem jeke, digitalnom obradom signala.

• V.32bis modemi slini su kao V.32 modemi, osim što je brzina prijenosa podignuta na 14400 b/s.

• V.33 modemi prenose podatke brzinom 14400 b/s po iznajmljenim vodovima, etverožino.

• V.34 specificira modeme za dvosmjerni sinkroni prijenos javnom telefonskom mrežom brzinom33600 b/s. Koristi se poništenje jeke.

• V.90 modemi omogu avaju prijenos prema mreži brzinom 33600, a prema terminalu 56000 b/s.Koriste injenicu da su prikljuci javnih mreža za prijenos podataka digitalni (npr. 64 kb/s), te jepotrebna samo jedna analogno-digitalna pretvorba na granici s pretplatnikom mrežom. Ve abrzina prijenosa izme u mreže i terminala postignuta je pod cijenu korištenja posebne opreme nastrani mreže. Alternativni industrijski standard je K-56flex.

3.3.1.2 Pozivni i odzivni (or iginate, answer) na in rada

Kao što je vidljivo iz pregleda modulacija, dvosmjerni rad se ostvaruje razliitim postupcima, bezobzira na injenicu što je telefonski kanal dvosmjeran. Naime, razdvajanje primljenog od vlastitogemitiranog signala na telefonskom kanalu nije idealno. Kod ljudskog govora to nije problem jerovjek prilikom razgovora u svom uhu poništava vlastiti izgovoreni signal, a njegov ostatak koristi

Raunalne mreže58

kao kontrolu izgovorenog. Tako i mali ostatak odaslanog signala u prijemnom kanalu ima psihološkiefekt kontrole kanala, pod uvjetom da ukupno kašnjenje nije ve e od 300 ms. Za ve a kašnjenja dolazido funkcionalnog poreme aja u komunikaciji.

Loše razdvajanje odaslanog od primljenog signala na telefonskim kanalima, što nazivamopreslušavanjem, predstavlja veliku poteško u u radu modema. Stoga su prvi modemi radili iliobosmjerno, ili se dvosmjerni rad postizao podjelom frekvencije (V.21, V.22). Kod profesionalnihmodema koristila su se dva jednosmjerna kanala, tzv. etverožini rad, mogu samo na iznajmljenimtelefonskim kanalima. Pokušaji smanjenja preslušavanja kompenzacijom linearnih izoblienja iadaptivnim zakljuenjem kanala karakteristinom impedancijom nisu dali upotrebljive rezultate,naroito ne na prospojenim telefonskim kanalima, gdje se situacija mijenja od veze do veze. Pojavomdigitalnih sustava za obradu signala (DSP, Digital Signal Processor) ostvaruje se funkcija adaptivnogponištenja jeke, kojom se konano omogu ava puni dvosmjerni prijenos podataka prospojenim(komutiranim) telefonskim kanalom.

Svi sustavi dvosmjernog rada, te sustav miješanja (scrambler) nužan za DPSK i QAM modulacije,doveli su do razliitog naina rada dvaju modema na vezi. Tako npr. kod podjele frekvencijskogopsega jedan modem emitira na nižoj, a sluša na višoj frekvenciji. Istovremeno, onaj drugi modemmora emitirati na višoj, a slušati na nižoj frekvenciji. Modemi se o nainu rada dogovaraju prilikomuspostave telefonskog kanala. Da ne bi bilo nesporazuma, razdvojene su uloge pozivajueg modemakoji radi u pozivnom (originate), te odazivajueg modema koji radi u odzivnom (answer) nainu rada.

Pozivni (or iginate) na in rada svojstven je modemu koji traži vezu, dakle prolazi kroz procedurubiranja telefonskog broja. On eka da mu se onaj drugi modem javi, te zatim vodi proceduruuspostave prijenosa podataka. Ta se procedura sastoji u razmjeni niza signala kojima se ispitujekvaliteta kanala i sposobnost pozvanog modema, bira se optimalna brzina prijenosa (vrstamodulacije), obavlja se sinkronizacija miješanja (scrambler), te sinkronizacija kontrole pogrješki ikompresije podataka (funkcije podatkovne razine). Tek nakon toga slijedi prijenos korisnikovihpodataka.

Odzivni (answer) na in rada svojstven je modemu koji se javlja na primljeni poziv. On slijediproceduru koju vodi pozivaju i modem. Modemu se može dozvoliti da se automatski javi na pozivnakon specificiranog broja zvonjenja (funkcija Auto Answer).

U sluaju kad je telefonski kanal uspostavljen runo (telefonom), operateri se moraju dogovoritiij i e modem i i u pozivni, a ij i u odzivni nain rada, te nakon toga komandom modemu uputitiuspostavu sinkronizacije i prijenos podataka.

3.3.1.3 Inteligentni modemi

Od obinih neinteligentnih modema, koje je signalima suelja V.24 trebalo kontrolirati saterminala, razvojem se došlo do inteligentnih modema. Oni u sebi imaju mikroprocesor s memorijom,te ostale neophodne sklopove, koji im omogu avaju relativno samostalno obavljanje prijenosapodataka. To znai da tok podataka na suelju DTE-DCE nije u neposrednoj vezi s tokom podataka nakanalu. Jedino je nužno uskladiti prosjenu brzinu predaje na oba medija. Inteligentnim modemimaterminal upravlja izdavanjem naredbi preko podatkovnih signala suelja (RXD, TXD). Masovno sekoristi tzv. AT jezik, industrijski standard firme Hayes, kasnije standardiziran kao dodatak preporuciITU-T V.25bis. Inteligentni protokoli obavljaju kontrolu toka i sažimanje podataka.

Razvoj modema

U poetku su korišteni neinteligentni modemi, za koje je dizajnirano suelje V.24 (RS-232),slika 3.25. Koristila se je jednostavna FSK modulacija.

Pove anje brzine bilo je mogu e korištenjem sinkronog prijenosa, te uvo enjem složenijihmodulacija kao što je DPSK, kod kojih je spektar signala bolje prilago en frekvencijskojkarakteristici telefonskog signala. Pri tome je trebalo riješiti problem demodulacije za dugake nizovenula ili jedinica. Da bi korisnikovi podaci imali svojstva sluajnog niza, uveden je postupak miješanja(scrambler). Na prijemnoj strani isti sklop obnavlja originalne korisnikove podatke. Upravljanje


scramblerom zahtijeva složenu proceduru poetne sinkronizacije, koja se obavlja pod kontrolommikroprocesora, slika 3.26. Signali suelja V.24 još uvijek su direktno povezani na modulator idemodulator, a mikroprocesor samo posredno sudjeluje u komunikaciji, odnosno aktivira se samo popotrebi.

Slika 3.25. Neinteligentni modem

Slika 3.26. Modem sa scramblerom

U slijede em koraku na mikroprocesor su dovedeni signala suelja V.24. Sada procesor modemazna koji su zahtjevi terminala, te on samostalno može obavljati prijem, predaju, sinkronizaciju i ostalezadatke. Takav modem nazivamo inteligentnim, slika 3 27.

Slika 3.27. Inteligentni modem

Mikroprocesor upravlja svim sklopovima inteligentnog modema, prima signale sa terminala ipohranjuje ih u svoju memoriju. S jedne strane terminal komunicira direktno s mikroprocesorom, a sdruge strane mikroprocesor (modem) neovisno o tome komunicira sa modemom na suprotnoj stranikanala. Brzine komunikacije mikroprocesora sa terminalom i modema s korespondentnim modemomna drugoj strani ne moraju biti iste.

Razvoj funkcija modema

Razdvajanje tokova podataka na suelju i kanalu otvorilo je nove mogu nosti proširenjafunkcionalnosti modema. To je uvo enje automatskih funkcija javljanja na poziv i biranja,ukljuuju i prirunu bazu telefonskih brojeva, mehanizma kontrole pogrješki, sinkronog prijenosa

Raunalne mreže60

izbacivanjem start i stop bita, izbora optimalne brzine prijenosa obzirom na kvalitetu telefonskogkanala, sažimanja (kompresije) korisnikovih podataka, te kontrole toka na suelju DTE-DCE i nakanalu.

Osnovni V.24 standard predvi a upravljanje DCE-om kod biranja telefonskog broja pomo usignala serije 200. Da se izbjegne korištenje tih signala, ostvarena je ideja upravljanja modemompreko podatkovnih signala. Stoga modem radi u kontrolnom i podatkovnom modu. U kontrolnommodu terminal šalje podatke modemu po istim vodovima po kojima šalje i korisnike podatke.Modem smatra te podatke komandama i izvršava ih. Na osnovu nekih od tako primljenih komandimodem e prije i u podatkovni nain rada, te e svi podaci koje od tog trenutka stignu sa terminalabiti poslani na komunikacijski kanal. Dakle, u samoj fazi uspostave telefonskog kanala, modem bitrebao primiti odre ene kontrolne informacije koje mu pomažu u uspostavi veze, te automatski prije iu podatkovni nain rada. Iz podatkovnog naina rada se vra a u kontrolni kada mu terminal pošaljeodgovaraju u komandu.

Razvoj inteligentnih modema tekao je u koracima koje su poduzimali vode i proizvo ai. Principrada modema u dva naina (moda) prva je uvela tvrtka HAYES, koja je pri tome uvela i komandnijezik izme u terminala i modema. Taj jezik se i danas masovno koristi pod nazivom HAYES-kompatibilni ili "AT" jezik prema kratici AT (attention) kojom poinju nizovi komandi.

Kontrolu pogrješki i sažimanje korisnikovih podataka prva je uvela tvrtka MICRONICS svojimspecifikacijama protokola MNP4 i MNP5. Ve ina modema i danas podržava ove protokole zbogkompatibilnosti s ranijim modelima.

Konano, industrijski standardi su usavršeni i prihva eni od strane me unarodnih organizacija.ITU-T je specificirao procedure upravljanja modemom preporukom V.25bis (V.25 specificiraupotrebu signala serije 200). V.25bis u poetku specificira samo vlastiti upravljaki jezik, koji jedosta složeniji od AT jezika, a nema neke velike prednosti. Naknadno je, u formi dodatka, u V.25bisuvršten i AT jezik. Današnji razvoj modema postavlja nove zahtjeve za upravljanjem, pa svakiproizvo a širi osnovni skup AT naredbi prema vlastitim potrebama.

ITU-T je standardizirao i procedure kontrole pogrješki i toka na kanalu preporukom V.42, teprocedure sažimanja preporukom V.42bis. Za razliku od V.25bis, ove preporuke su vrlo uspješne idanas se masovno koriste.

Razvoj inteligentnih modema rezultirao je složenim ure ajem ija funkcija više nije vezanaiskljuivo za fiziki sloj. Neovisno o korisniku, odnosno transparentno, modem obavlja gotovo svefunkcije podatkovne razine. Pogotovo po V.42 preporuci, koristi se kompletan bitovno orijentiraniprotokol (LAPM, Link Access Protocol for Modems).

Dijagram stanja modema

U uputama za rukovanje, koje daje svaki proizvo a modema, nalaze se Hayes kompatibilnekomande ugra ene u taj model, te komande koje su karakteristine upravo za taj modem. Osimkomandi naješ e se daje i dijagram stanja u kojima se modem može na i tokom svog rada, slika 3.28

Poetno stanje modema je stanje inicijalizacije, u koje modem ulazi nakon ukljuenja.

Iz stanja inicijalizacije modem prelazi u zapovjedno stanje, gdje eka da mu sa terminala stignenaredba što e dalje raditi. Modem se može vratiti i natrag u stanje inicijalizacije naredbama AT&F(iniciraj tvornike parametre) i ATZn (iniciraj korisnike parametre 0 ili 1).

Iz zapovjednog stanja u stanje veze (prijenosa podataka) prelazi se posredstvom stanja prospajanja.Nakon naredbe ATD, koja znai biranje broja (pulsno biranje ATDP ili tonsko biranje ATDT),naredbe ATH1 (podizanje slušalice) ili ATA (javljanje na poziv) poinje uspostava fizikog kanala iprijenosa podataka na kanalu. Ako je kanal zauzet, ili je uspostava prijenosa neuspješna, modemautomatski prelazi u stanje raskida i dalje u zapovjedno stanje. Raskid fizikog kanala mogu e jenarediti iz zapovjednog stanja naredbom ATH0.


Slika 3.28. Dijagram stanja inteligentnog modema

Iz faze uspostave veze može se prije i direktno u zapovjedno stanje naredbom ESC (ESCAPEsekvenca), odnosno naredbom DTR (1). Naredba ESC se nakon 3 sekunde pauze sastoji od 3 putaponovljenog ASCII znaka +, i još 3 s pauze. Time se prelazi u zapovjedno stanje. Nakon prijelaza izstanja veze u zapovjedno stanje, naredbom ATO možemo opet prije i direktno u fazu uspostave vezetako da nastavimo slati podatke po ranije uspostavljenoj vezi. Iz stanja veze se u stanje inicijalizacijeprelazi naredbom DTR(3).

Važno je napomenuti da, kada se modem nalazi u komandnom modu, poruke koje dolaze saterminala smatra naredbama, a svoje poruke koje šalje natrag terminalu obino ispisuje na ekranterminala u obliku kratkih poruka ili izvještaja o izvršenom zadatku (CONNECTED..., NOCARRIER, CARRIER i druge).

3.3.1.4 Komande inteligentnih modema - HAYES kompatibilne

Da bi modem mogao pravilno interpretirati niz komandi sa terminala, sve komande koje navodimou nizu moraju zapoeti sa velikim slovima AT (npr. komandu A pišemo ATA), a niz moramo završitisa <ENTER>.

Znaenja pojedinih komandi su slijede a:

• A (manual Answer). Nema parametra i znai: “Prije i u fazu uspostave veze i uspostavisinkronizaciju kao modem koji se odaziva na tu i poziv.” Kod nekih je protokola važno znati kojimodem poziva, a koji se odaziva, pa ovom komandom naznaujemo da e se naš modem odazivatina poziv (Answer Mode).

• B_ (Bell or CCITT mode). Znai: “Ukljui jedan od komunikacijskih standarda.” Parametri su:

∗ B0 - CCITT standard V.xx;∗ B1 - Bell standard 10x.

• D_ (Dial). Naredba modemu da izvrši biranje broja na javnoj telefonskoj mreži, te da prije e ufazu uspostave veze kao pozivaju i modem. Parametri su:

∗ 0 - 9 brojevi telefona;∗ # i * ;∗ P - pulsno biranje;∗ T - tonsko biranje;∗ DS=n - biranje telefonskog broja spremljenog u memoriji pod rednim brojem n = 1,2,3,...

(npr. AT DTS=2, što je ekvivalentno i sa AT DT/2);∗ ; - povratak u komandni nain rada nakon biranja;∗ , - pauza 2 sekunde, više zareza znai dužu pauzu;∗ ! - impuls od pola sekunde, potreban kod nekih ku nih centrala;∗ W - ekaj na ton internog biranja ku ne centrale;

Raunalne mreže62

∗ N - biraj alternativni broj ako ne uspostaviš vezu željenim brojem.

• E_ (Echo). Naredba modemu da nam vra a na ekran sve komande koje mu pošaljemo. Ako smove ukljuili da nam komunikacijski program vra a otipkane komande, onda je ovu naredbupotrebno iskljuiti, inae emo na ekranu imati dvostruki ispis. Bolje je pratiti rad modema.

∗ E0 - eho modema iskljuen;∗ E1 - eho modema ukljuen.

• F_ (Full duplex). Odabir tipa dvosmjerne veze:

∗ F0 - obosmjeran prijenos;∗ F1 - dvosmjeran prijenos.

• H_ (Hook).

∗ H0 - spusti slušalicu i raskini vezu;∗ H1 - podigni slušalicu i omogu i vezu.

• L_ (Loudness). Odabir glasno e rada zvunika u tri razine. Vanjski modemi mogu imati ipotenciometar za reguliranje.

∗ L1 - tiho;∗ L2 - srednja jaina;∗ L3 - glasno.

• M_ (Monitor Speaker). Potpuno iskljuenje ili ukljuenje zvunika.

∗ M0 - iskljui zvunik;∗ M1 - ukljui zvunik.

• N definira broj ponavljanja kod biranja broja. N=5,10,20,...

• O (On Line Originate). Naredba koju zadajemo kada runo biramo telefonski broj, tj.provjeravamo ho e li nam se javiti modem ili glas. Ako se javi modem, onda umjesto AT Dxxxzadajemo komandu ATO, jer više nije potrebno biranje telefonskog broja, nego modemompreuzimamo vezu, a modem se javi kao pozivaju i (Originate Mode).

• Q_ (Quiet). Ukljuivanje ili iskljuivanje tekstualnih poruka koje modem vra a na ekranterminala. Iskljuivanje je potrebno kada modemom upravlja komunikacijski program, da seporuke modema ne bi miješale sa porukama programa.

∗ Q0 - iskljuiti poruke;∗ Q1 - ukljuiti poruke.

• R (Reverse Dial). Komanda slina D komandi, samo što ovim pozivamo modeme koji rade kaopozivni (engl. originate). Naš modem se postavlja u odzivni nain rada (Answer mode), iako jeobavio biranje.

• Sr_ (Set Register Value). Upiši u memorijski registar r parametar n (Sr=n), oitaj i prikažimemorijski registar r (Sr=?). Detaljnije o korištenju memorijskih registara vidi dolje.

• V_ (Select Verbose or Digit Result Code). Ukoliko je ukljueno ispisivanje poruka na ekranterminala, ovom naredbom možemo odabrati da nam poruke budu u tekstualnom obliku ili ubrojanom obliku, pogodnom za automatski rad s komunikacijskim programom terminala.

∗ V0 - brojani odazivi;∗ V1 - tekstualni odazivi.

• X_ Komanda kojom se vrši selekcija odziva po svojoj važnosti, obino se koristi X3.

∗ X0 - daj samo neke odazive; * X3;∗ X1; * X4 - daj sve odazive.∗ X2;


• Z (Reset). Ovom naredbom prisiljavamo modem da se "resetira", odnosno da izvrši inicijalizaciju.

Osim dosad navedenih komandi postoji i nekoliko komandi kojima se može postaviti niz internihparametara svakog modema. Sve takve komande poinju sa znakom & .

• & C_ (Select DCD Options). Komanda koja odre uje kako e modem kontrolirati DCD linijusuelja V.24.

∗ &C0 - DCD je uvijek ukljuen (ON), bez obzira na stvarnu razinu primanog signala.∗ &C1 - DCD slijedi razinu signala nosioca, ON = signal dovoljne amplitude.

• & D_ (DTR Option). Komanda koja odre uje nain na koji e modem interpretirati signal na DTRliniji. Po V.24 DTR linija obavještava modem da je terminal spreman za rad, dok kod inteligentnihmodema može imati drugo znaenje.

∗ &D0 - modem ignorira DTR signal;∗ &D1 - naredba modemu da prije e iz podatkovnog u kontrolno stanje bez prekida veze;∗ &D2 - prije i u kontrolno stanje, raskini vezu i iskljui auto answer (auto odaziv);∗ &D3 - prije i u kontrolno stanje, raskini vezu i ponovo iniciraj modem.

• & G_ (Set Guard Tone). Znai: “ Izaberi i ukljui pomo ne signale” . Prema ITU-T modemskimstandardima ovi signali služe kao referentni ton neke frekvencije koja ne smeta u primopredajipodataka, a omogu uje kvalitetniju automatsku regulaciju pojaanja kod onih signala koji imajufaznu i amplitudnu modulaciju (V.22 bis). Suvremeni modemi ne koriste ove tonove, iako ihpodržavaju zbog kompatibilnosti, pa se ovi tonovi obino iskljue.

∗ &G0 - iskljui tonove;∗ &G1 - ukljui ton 550 Hz;∗ &G2 - ukljui ton 1800 Hz).

• & L_ (Leased Line or Dial-up Operation). Obavijest modemu da nije potrebno biranje, jer se nalazina iznajmljenom kanalu. Iznajmljeni kanal se razlikuje od obinog po tome što obini telefonskikanal ima komponentu istosmjernog napona, a iznajmljeni ne. Zato je potrebno obavijestiti modemna kojem se kanalu nalazi, odnosno odabrati modem koji je elektroniki realiziran na nain da nekoristi taj istosmjerni napon za napajanje dupleksera. Modem odmah po ukljuenju kre e sprocedurom uspostave veze. Ako do e do prekida veze na iznajmljenom kanalu, modemobavještava terminal da nešto nije u redu, ali ne bira broj ponovo, nego pokušava novomsignalizacijom uspostaviti vezu.

∗ &L0 - modem podešen za prospojene (komutirane) kanale;∗ &L1 - modem podešen za iznajmljene kanale.

• & P (Select Pulse Dialing Make/Break Ratio). Komanda kojom se definira odnos signala i pauzekod pulsnog biranja.

• & Zn (Store Telephone Numbers). Omogu ava upisivanje telefonskog broja u jednu od memorijatelefonskog imenika.

Slijede e naredbe se koriste za definiranje parametara konfiguracije modema u EEPROMmemoriji, gdje se podaci o konfiguraciji pamte nakon iskljuenja.

• & V (View). Pregledavamo sadržaj memorije.

• & W (Write). Upisujemo željenu konfiguraciju u memoriju.

• & Y Proglašavamo konfiguraciju u memoriji aktivnom.

"S" naredbom se parametri upisuju u memorijske registre modema. Svaka S komanda nosi ioznaku registra sa kojim se radi.

Sr? traži oitavanje prikazivanje sadržaja registra r na ekranu terminala.

Sr = n traži postavljanje vrijednosti registra r na vrijednost n. Naješ e se koriste slijede i registri:

Raunalne mreže64

∗ S0 = n odre uje broj zvonjenja prije nego što e modem podignuti slušalicu kada je ukljuenautomatski prijem poziva.

∗ S1? nam kaže koliko je puta telefon zvonio.∗ S2 = n je registar u kome se definira ESCAPE sekvenca. Obino je to 3s+++3s.∗ S3 = n odre uje znak koji završava komandnu liniju. Obino je to ASCII <CR>, na tastaturi

<Enter> ili <--!.∗ S4 = n definira tzv. Line Feed znak, obino ASCII <LF>. Na terminalskom programu možemo

ukljuiti automatsko slanje <LF> nakon <CR> kod pritiska na <Enter> tastature.∗ S5 = n definira tzv. Backspace znak, kojim brišemo pogrešno upisane znakove. Obino je to ASCII

<BS>, na tastaturi <--.∗ S6 = n odre uje pauzu ili ekanje u sekundama od momenta podizanja slušalice do poetka biranja

i to samo ako je iskljuena mogu nost da modem detektira tonsko biranje. Ovo iskljuenje jepotrebno zato što modemi naješ e prepoznaju signal slobodne linije samo po USA standardu, a zanaše standarde ga je potrebno prisiliti da eka odre en broj sekundi, pretpostavljamo da e do tadatelefonska centrala dati znak slobodnog biranja.

∗ S7 = n odre uje vrijeme ekanja na val nosilac suprotnog modema i vrijeme potrebno zasinkronizaciju. To vrijeme može biti 45 s do 255 s. Ono ukljuuje: trenutak završetka biranja,uspostavu veze, ekanje da se modem javi (obino 5-6 zvonjenja, da se ne ometa ku ni razgovor),uspostavu sinkronizacije i spajanje na vezu suprotnog modema.

∗ S8 = n predstavlja vrijeme pauze predvi eno za zarez kod zadavanja naredbi iz linije. Obino traje2 sekunde.

∗ S9 = n predstavlja vrijeme koje signal nosilac, poslan sa udaljenog modema, mora biti prisutan natelefonskoj liniji prije nego ga modem detektira i pošalje DCD signal (Carrier detect time).Standardno je 1.4 s, a može se programirati 1 - 25,5 s, i to svakih 0,1 s.

∗ S10 = n Maksimalno vrijeme za koje može “nestati” signal nosilac suprotnog modema, a da pritomne smatramo da je došlo do prekida veze. Obino je to 0 - 0,95 s, a može se programirati 0,70 -2,55 s svakih 0,01 s. Ovim smo postigli da se svaka smetnja ne detektira kao prekid veze, jer signalnosilac vjerojatno nismo izgubili, a na višim razinama možemo otkriti pogrješku i zatražitiponovno slanje podataka.

∗ S11 = n predstavlja brzinu biranja kod tonskog moda biranja. Obino je to 5,26 znakova u sekundiili 95 ms.

∗ S25 = n predstavlja vrijeme ekanja da bismo reagirali ako nestane DTR signala.∗ S26 = n predstavlja vrijeme kašnjenja da bi se aktivirao CTS signal, ako se aktivirao RTS signal.

3.3.1.5 PC modemi

PC modemi mogu biti vanjski (eksterni) i unutarnji (interni).

1. Vanjski modem izveden je na nain da je vezni sklop dio DTE, slika 3.29.

Slika 3.29. PC modem, vezni sklop je dio DTE (vanjski modem)

Dobra strana ovog modema je to što obino preko žaruljica možemo vidjeti sve što se doga a nasuelju. Osim toga, možemo ga prema potrebi premještati sa jednog na drugo raunalo. Loše je to štozauzima više prostora (imamo dodatnu kutiju i napajanje) i što je skuplji od internog modema.

2. Unutarnji modem izveden je na nain da je paralelno/serijski vezni sklop dio DCE, slika 3.28.

Slika 3.30. PC modem, vezni sklop je dio DCE (unutarnji modem)

Ako želimo raditi s internim modemom, moramo iskljuiti ugra eni vezni sklop raunala kada onkoristi iste prekidne (interrupt) signale i adrese kao vezni sklop internog modema.


Blok shema komunikacijskog veznog sklopa osobnih raunala prikazana je na slici 3.31. Tu susignali za prikljuivanje sklopa na sabirnicu, te signali kompatibilni sa sueljem RS-232.

Slika 3.31. Blok shema COMx veznog sklopa

Procesor raunala upravlja sklopom preko tri tipa U/I registara: upravljakih, podatkovnih i prekoregistara stanja. Upravljaki registri su: upravljaki registar veze, upravljaki registar modema,registar dijeljenja frekvencije i registar za omogu avanje prekida. Registri stanja su registar stanjaveze, registar stanja modema i registar identifikacije prekida. Podatkovni registri su prijemni ipredajni registar, te prijemni i predajni pomani registri.

Upravlja ki registar veze (LCR, Line Control Register) odre uje format podataka koje sklopprima i predaje. Podešavanjem odgovaraju ih bita ovog registra može se odrediti da li e se podatakprenositi sa 5, 6, 7 ili 8 bita, koliko e biti stop bita, te da li e biti ukljuen i paritetni bit, tablica 3.9.

Bit stanje znaenje stanje znaenjeLCR0LCR1

0001

5 podatkovnih bita6 podatkovnih bita

1011

7 podatkovnih bita8 podatkovnih bita

LCR2 0 1 stop bit 1 2 stop bita, osim za 5podatkovnih 1,5 stop bita

LCR3 0 paritetni bit ukljuen 1 paritetni bit iskljuenLCR4 0 paritet paran ili 1 1 paritet neparan ili 0LCR5 0 paritet paran ili neparan 1 paritet 0 ili 1LCR6 1 šalji niz nula (BREAK) 1 šalji niz nula (BREAK)LCR7 0 pristupi prijemnom i

predajnom registru1 pristupi registru za

dijeljenje frekvencije

Tablica 3.9. Upravlja ki registar veze sklopa 8250

Raunalne mreže66

Upravlja ki registar modema (MCR, Modem Control Register) upravlja sueljem premamodemu, tablica 3.10. Podešavanjem odgovaraju ih bita ovog registra upravljamo vrijednostimasignala na RTS i DTR linijama te uspostavljamo povratnu petlju iz predajnog u prijemni pomaniregistar radi testiranja.

Bit stanje znaenje stanje znaenje

MCR0 0 DTR neaktivan 1 DTR aktivan

MCR1 0 RTS neaktivan 1 RTS aktivan

MCR2 0 OUT1 neaktivan 1 OUT1 aktivan

MCR3 0 OUT2 neaktivan 1 OUT2 aktivna

MCR4 0 ispitna povratnapetlja iskljuena

1 ispitna povratnapetlja ukljuena

MCR5-7 ne koriste se

Tablica 3.9. Upravlja ki registar modema sklopa 8250

Registar dijeljenja frekvencije (Baud Rate Select Register) se sastoji od dva 8-bitna registra ukoje spremamo broj s kojim dijelimo osnovnu frekvenciju oscilatora kako bismo dobili željenu brzinusignalizacije. Nižih 8 bita ovog registra ine DLL registar (Divisor Latch Least Significant Byte), aviših 8 bita ine DLM registar (Divisor Latch Most Significant Byte).

Registar za omogu avanje prekida (IER Interrupt Enable Register) podešavanjem odgovaraju ihbita omogu uje ili onemogu uje odre enu vrstu prekida, tablica 3.10.

Bit stanje znaenje

IER0 1 omogu i prekid kad je prijemni registar pun

IER1 1 omogu i prekid kad je predajni registar prazan

IER2 1 omogu i prekid kad nastupi promjena stanja veze

IER3 1 omogu i prekid kad nastupi promjena stanja modema

IER4-7 ne koriste se

Tablica 3.10. Upravlja ki registar prekida sklopa 8250

Registar stanja veze (LSR, Line Status Register) daje indikacije stanja veze, tablica 3.11.

Bit stanje znaenje

LSR0 1 prijemni registar pun

LSR1 1 pogrješka preklapanja (overrun), znak nije proitan na vrijeme

LSR2 1 pogrješka pariteta, podaci pogrješni zbog smetnji

LSR3 1 pogrješka stop bita (framing), znak s neispravnim stop bitom

LSR4 1 detektiran signal prekida (BREAK), niz od 16 uzastopnih nula

LSR5 1 predajni registar prazan

LSR6 1 predajni pomani registar prazan, predaja završena

LSR7 - ne koristi se

Tablica 3.11. Registar stanja veze sklopa 8250

Registar stanja modema (MSR, Modem Status Register) daje indikacije stanja na ulaznimlinijama suelja RS-232, tablica 3.12.


Bit stanje znaenje

MSR0 1 DCTS, promjena na liniji CTS, modem spreman za predaju

MSR1 1 DDSR, promjena na liniji DSR, modem spreman

MSR2 1 TERI, detektiran brid na liniji RI, dolazni poziv

MSR3 1 DDCD, promjena na liniji DCD, dolazni signal detektiran

MSR4 1 CTS aktivan, modem spreman za predaju

MSR5 1 DSR aktivan, modem spreman

MSR6 1 RI aktivan, dolazni poziv

MSR7 1 DCD aktivan, dolazni signal detektiran

Tablica 3.12. Registar stanja modema sklopa 8250

Registar identifikacije prekida (IIR, Interrupt Identification Register) služi za identifikacijuprekidnog zahtjeva UART sklopa 8250, tablica 3.13:

Bit stanje znaenje

IIR0 01

prekidni zahtjev postojiprekidni zahtjev ne postoji

IIR1IIR2

00011011

promjena stanja modemapredajni registar prazanprijemni registar punpogrješka prijema ili prekid(BREAK)

IIR3-7 - ne koriste se

Tablica 3.13. Registar stanja modema sklopa 8250

Bitovi primljeni SIN (Signal In) prikljukom se nakon detekcije start bita pomiu u pr ijemnipoma ni registar (RSR, Receiver Shift Register) po taktu na RCLK prikljuku (vanjski takt) ili saugra enog generatora takta (unutrašnji takt). Kada se prime svi podatkovni bitovi znaka, oni se uparalelnom obliku prebacuju u pr ijemni registar (RBR, Receiver Buffer Register), odakle ihprocesor može proitati. Dok znak eka na itanje, prijemni pomani registar ve može primatislijede i znak.

Predajni registar (THR, Transmitter Holding Register) uva znak u paralelnom obliku sve dokpredajni poma ni registar (TSR, Transmitter Shift Register) ne bude slobodan za slanje slijede egznaka. Za vrijeme predaje jednog, procesor može pripremiti i upisati novi znak, te tako osigurati stalniniz znakova. Najmanje znaajni bit se šalje prvi. Bitovi se šalju na prikljuak SOUT (Signal Out) potaktu ugra enog generatora.

Format podataka je isti kod prijema i predaje. Ako je podatkovnih bita manje od 8, predajnikignorira neiskorištene najznaajnije bitove.

3.3.2 SIGNALNI KODOVI

Podatke esto prenosimo neposrednim korištenjem vodova. U tom sluaju nam je kompletan kapacitetvoda na raspolaganju kao osnovni kanal. Frekvencijski spektar takvog kanala proteže se odistosmjerne komponente do neke upotrebljive gornje granine frekvencije, odre ene gubicima navodu. Za prijenos osnovnim kanalom kažemo da se odvija u osnovnom (frekvencijskom) podruju(engl. baseband). Kod prijenosa u osnovnom prijenosnom podruju koristimo elektrine signale, kojitrebaju imati slijede e karakteristike:

1. Što manju širinu frekvencijskog opsega, po mogu nosti bez istosmjerne komponente.

2. Kod sinkronog prijenosa je potrebno istovremeno s podacima prenijeti i taktni signal, kako bismoizbjegli korištenje posebnog kanala za prijenos taktnog signala.

Raunalne mreže68

Vrste signalnih kodova prikazane su na slici 3.32. R je brzina signalizacije izražena u bit/s, a DC jeistosmjerna komponenta brzine.

Slika 3.32. Vrste signalnih kodova

NRZ-L (Not Return to Zero Level) je osnovni digitalni signal kod kojeg 0 i 1 imaju fiksne razine.NRZ-M i NRZ-S (Not Return to Zero Mark, Space) imaju promjenu ispred 1 ili 0 respektivno. Moguse smatrati nekom vrstom "derivacije" NRZ-L koda.

RZ-M (Return to Zero Mark) predstavlja jedinicu impulsom. FM (Frequency Modulation) signalima impuls na poetku svakog bita, te u sredini bita jedinice. MFM (Modified Frequency Modulation)ima impuls u sredini svake jedinice, te na poetku druge i svih slijede ih nula. FM i MFM kodovi suupotrebljavani za zapis podataka na diskete.

BI-L (BI-phase Level), popularno Manchester II, ima promjenu 0-1 za svaku jedinicu i 1-0 zasvaku nulu, uz podešavanje razine na granici izme u dva bita. Signal prenosi takt i omogu avadetekciju pogrješki na fizikoj razini. Koristi se u raznim sustavima prijenosa podataka, od kojih jenajpoznatija lokalna mreže Ethernet. BI-M (Manchester I) i BI-S (BI-phase Mark, Space) su nekavrsta derivacije Manchester II, pa imaju promjenu na sredini jedinice (nule), a promjenu izme u dvijenule (jedinice).

Miller kod ima promjenu u sredini svake jedinice, te izme u svake dvije nule. To je najefikasnijisignalni kod, ali i najosjetljiviji na smetnje.

ITU-T je za prijenos digitalnih signala u digitalnim mrežama dao nekoliko preporuka za signalnekodove. Veliki broj tih kodova je nastao na nain da se koriste pozitivni i negativni impulsi i napon 0,kako bi se izbjegla istosmjerna komponenta. Tako imamo 3 razliite razine, pa se takvi kodovinazivaju pseudoternarni kodovi. Slika 3.33. prikazuje pseudoternarni kod prema preporuci G.703.

Pseudoternarni kod po G.703 je nastao invertiranjem svakog drugog bita signala FM-S (dvostrukiimpuls za nulu). Negativni impulsi se koriste za detekciju pogreške i eliminaciju istosmjernekomponente. Redoslijed invertiranja se remeti na svakom osmom bitu, ime se postiže sinkronizacijapo oktetu. Ovaj kod se koristi u PCM sustavu prijenosa.


Slika 3.33. Pseudoternarni signal prema preporuci G.703

Osim koda prema slici 3.33, G.703 definira i AMI (Alternate Mark Inversion) i CMI (Coded MarkInversion) kodove. AMI kod ima impuls suprotnog polariteta na svakoj jedinici, a takt se prenosiposebnim signalom. CMI (Coded Mark Inverted) kod, slika 3.32, formira se tako da imamo pozitivniprijelaz na sredini nule i prijelaz na poetku svake jedinice.

3.4 LOKALNE MREŽE

Lokalne mreže (LAN, Local Area Network) povezuju raunala unutar kruga radne organizacije,unutar zgrade ili unutar jedne ili više prostorija. U pravilu su privatne, tj. u vlasništvu korisnika koji ihgradi, koristi i njima upravlja. Karakterizirane su malim kašnjenjem i velikom brzinom prijenosa.Postoji više vrsta (standarda) lokalnih mreža. Za lokalne veze se esto koristi prijenos u osnovnompodruju, a tu su najpoznatije ETHERNET, TOKEN-RING i TOKEN-BUS lokalne mreže.Širokopojasne mreže se grade na sustavima kabelske televizije, a bežine mreže koriste radio prijenosza lokalno povezivanje mobilnih raunala.

Lokalne mreže se po topologiji dijele u 3 osnovna oblika: sabirnike, prstenaste i stablaste.Sabirnike koriste višespojno, a prstenaste i stablaste jednospojno povezivanje. Prve lokalne mrežerazvile su se na sabirnikoj (Ethernet) i prstenastoj (Token Ring) topologiji. Uz zadržavanjefunkcionalnih karakteristika, lokalne mreže danas naješ e imaju stablastu topologiju.

Stablasta topologija optimalna je sa stanovišta izgradnje mreže kao dijela infrastrukture zgrade,gdje omogu ava efikasnu pokrivenost prostora i nadzor i upravljanje mrežom. Ožienje se izvodi poprincipima strukturnog kabliranja, sa svojstvima generalnosti (prikladnosti za sve vrste tehnologijalokalnih mreža), zasi enosti (prostor je pokriven dovoljnim brojem utinica) i upravljivosti (stablastastruktura se efikasno povezuje prespojnim napravama). Današnje lokalne mreže se grade korištenjemkvalitetnih kablova s paricama (UTP CAT.5) i višemodnih optikih vlakana.

Suelja i protokole za lokalne LAN i gradske MAN mreže definiraju standardi IEEE 802,prihva eni kao ISO 8802. Razra eni su u više dokumenata:

∗ IEEE standard 802.1: Arhitektura.∗ IEEE standard 802.2: Protokol podatkovne razine (LLC, Logical Link Control).∗ IEEE standard 802.3: Fizika razina i nain pristupa za asinkrone sabirnike (Ethernet) mreže.∗ IEEE standard 802.4: Fizika razina i nain pristupa za sinkrone sabirnike (Token Bus) mreže.∗ IEEE standard 802.5: Fizika razina i nain pristupa za sinkrone prstenaste (Token Ring) mreže∗ IEEE standard 802.6: Fizika razina i nain pristupa za gradske mreže s DQDB (Distributed Queue

Dual Bus) tehnologijom (rijetko se koriste).∗ IEEE standard 802.7: Fizika razina i nain pristupa za širokopojasne mreže, koje korištenjem

radio modema omogu uju prijenos 802.3, 802.4 i video signala istovremeno.∗ IEEE standard 802.8: Fizika razina i nain pristupa za optike gradske mreže.∗ IEEE standard 802.10: Raspored kljueva za LAN/MAN sigurne mreže.

Raunalne mreže70

∗ IEEE standard 802.11: Fizika razina i nain pristupa za bežine mreže.∗ IEEE standard 802.12: Fizika razina i nain pristupa za lokalne mreže s prioritetom.∗ IEEE standard 802.14: Fizika razina i nain pristupa za širokopojasne mreže (Broadband Local

Area Networks), koje koriste tehnologiju kabelske televizije.∗ IEEE standard 802.15: Fizika razina i nain pristupa za bežine mreže vrlo malog dometa.∗ IEEE standard 802.16: Fizika razina i nain pristupa za bežine mreže u podruju 10-60 GHz.

3.4.1 LOKALNA MREŽA ETHERNET

ETHERNET je mreža sabirnikog tipa sa asinkronim pristupom i decentraliziranom kontrolompristupa prijenosnom mediju. Sabirnicu ostvaruje višespojni medij, koji omogu ava vezu svaki sasvakim. Na takvom mediju istovremeno smije predavati samo jedan uesnik, a svi ostali morajuslušati.

Sama standardizacija Ethernet lokalnih mreža zapoela je u razvojnom centru firme Xerox (PARC,Palo Alto Research Center), gdje je 1976. Dr. Robert M. Metcalfe prezentirao ideju višespojnogmedija. Ubrzo je prikazano rješenje koje je radilo brzinom 3 Mb/s. Razvojnom timu su se prikljuilefirme DEC i Intel, te je 1980. formalno specificiran tzv. DIX Ethernet, 10 Mb/s. Uz male izmjene,danas se ova specifikacija koristi kao Ethernet II standard. Standardizaciju lokalnih mreža preuzela jenakon toga IEEE komisija 802, koja je 1985. donijela 802.3 standard, po kojemu se danas radiEthernet oprema. Taj standard je u me uvremenu višekratno nadopunjen specifikacijama za korištenjeparica, za prijenos brzinom 100 Mb/s i za prijenos brzinom 1000 Mb/s. Ovisno brzini predaje i vrstimedija (kabela), razlikujemo više Ethernet standarda, tablica 3.14:

Oznaka Brzina Medij Domet Povezivanje

10Base-5 10 Mb/s "debeli" koaksijalni kabel 500 m višespojno

10Base-2 10 Mb/s RG-58A/U "tanki" koaksijalni kabel 185 m višespojno

10Base-T 10 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT3 100 m jednospojno

10Base-FL 10 Mb/s Optiki kabel, 62,5/125 µm, višemodni 2000 m jednospojno

10Base-FB 10 Mb/s kao FL, za osnovnu mrežu, ne koristi se 2000 m jednospojno

10Base-FP 10 Mb/s kao FL, pasivna mreža, ne koristi se 300 m jednospojno

FOIRL 10 Mb/s jednomodni kabel, stari standard 1000 m jednospojno

100Base-TX 100 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT5 100m jednospojno

100Base-T4 100 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT3, 8žino 100m jednospojno

100Base-FX 100 Mb/s Optiki kabel, 62,5/125 µm, višemodni 412m HD2000m FD

jednospojno

1000Base-T 1 Gb/s UTP, neoklopljena parica, CAT5, 8žino 100m jednospojno

1000Base-SX 1 Gb/s Optiki kabel, 62,5/125 µm višemodni 200-550m jednospojno

Tablica 3.14. Pregled Ethernet tehnologija

Kod Etherneta, stanica koja želi predati okvir podataka najprije sluša da li je medij slobodan, tenakon toga zapoinje s predajom. Kako postoji mogu nost istovremenog zapoinjanja predaje odstrane dviju ili više stanica, može do i do sukoba signala - kolizije. Stoga stanica koja je na predaji


mora kontrolirati vlastiti signal kako bi otkrila eventualno koliziju. Ako je do kolizije došlo, objestanice šalju signal kolizije (Jam), kako bi sve stanice na mediju sigurno detektirale koliziju, te sepovlae s medija. Nakon sluajno odabranog perioda ekanja, stanice ponovno pokušavaju poslatipodatke. Ovakav nain pristupa naziva se CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection).

Dva ili više segmenata medija mogu e je povezati pojaalima - zvjezdištima ili premosnicima -prospojnicima.

Ukoliko se segmenti medija povežu pojaalima - zvjezdištima, signali se s jednog segmentaprenose na sve ostale. Stoga dva signala sa dva segmenta mogu uzrokovati koliziju. Svi tako povezanisegmenti ine jednu domenu (zonu) kolizije. Istovremeno, svi tako povezani segmenti ine i jednudomenu prostiranja (broadcast domain), jer se kroz medij prostiru i okviri s univerzalnom(broadcast) adresom.

Ukoliko se segmenti medija povežu premosnicima ili prospojnicima, okvir se s jednog segmentaprenosi na drugi samo ako je tamo odredišno raunalo. Dva signala sa dva segmenta ne moguneposredno uzrokovati koliziju, kolizija je jedino mogu a kad premosnik pristupa segmentu kao isvaki drugi ure aj. Stoga segmenti spojeni premosnikom svaki za sebe ini domenu kolizije.Me utim, premosnik proslje uje okvire s univerzalnom adresom. Stoga svi segmenti povezanipremosnikom ine jedinstvenu mrežu, odnosno ine jednu domenu prostiranja.

Kod korištenja premosnika, ponekad želimo veliku mrežu razbiti na više manjih. Dovoljno jeograniiti prostiranje okvira s univerzalnom adresom. Mrežu razbijemo na više domena prostiranja.Govorimo o vir tualnim lokalnim mrežama (VLAN).

Na slici 3.34 prikazana je struktura složene mreže koja se sastoji od dvije domene prostiranja(virtualna LAN-a) i više domena kolizije.

Slika 3.34. - Primjer mreže s više domena kolizije i prostiranja

3.4.1.1 10 MHz Ethernet

Podaci se kod 10 Mb/s Etherneta kodiraju Manchester II kodom, slika 3.35.

Slika 3.35. Oblik signala za 10 Mb/s Ethernet

Raunalne mreže72

Razina signala se mijenja izme u 0V i -2.05V, odnosno 0mA i -90mA. Brzina prijenosa je 10Mb/s. Obzirom na vrstu medija, razlikujemo više 10 Mb/s standarda prema tablici 3.13.

10Base-5 " debeli Ethernet"

10Base-5 Ethernet koristi posebni Ethernet koaksijalni kabel promjera 10 mm karakteristineimpedancije 50 Ω. Gubici na kabelu su mali, tako da je mogu a maksimalna duljina segmenta od500 m. Svaki segment kabela mora s obje strane biti zakljuen otporom karakteristine impedancije.Na jedan segment dozvoljeno je povezati najviše 100 raunala, s minimalnim razmakom od 2,5 m. Nakabelu su prstenaste oznake svakih 2,5 m na kojima se izvodi prikljuak i reže segment kabela. Zbognefleksibilnosti kabela, raunala se na njega povezuju posredstvom prikljune jedinice (MAU, MediaAttachment Unit), slika 3.36.

Slika 3.36. Su elje za 10Base-5

Izme u raunala i prikljune jedinice koristi se posebno suelje (AUI, Attachment Unit Interface) s15-kontaktnim D konektorom i kabelom maksimalne duljine 50 m. Koaksijalni kabel se na MAUpovezuje probojnom utinicom ili N koaksijalnim konektorima. Ovdje MAU ima ugra ena pojaala(aktivan je) i nalazi se izvan terminala, u kojem je smješten ostatak komunikacijske elektronike(DCE). Na ovaj se nain raunalo može povezati i na 10Base-2 i 10Base-T mreže, ali se to rijetkokoristi.

10Base-2 " tanki Ethernet"

10Base-2 Ethernet koristi standardni RG-58A/U koaksijalni kabel promjera 5 mm karakteristineimpedancije 50 Ω. Gubici na kabelu dozvoljavaju maksimalnu duljinu segmenta od 185 m. Svakisegment kabela mora s obje strane biti zakljuen otporom karakteristine impedancije. Na jedansegment dozvoljeno je povezati najviše 30 raunala, s minimalnim razmakom od 0,5 m. Kabel jefleksibilan, pa ga je mogu e dovesti do svakog raunala, slika 3.37.

Slika 3.37. Su elje za 10Base-2

Za tanki Ethernet je MAU u pravilu na istom modulu sa DCE. Pojedini segmenti kabela povezujuse standardnim BNC konektorom i T razvodnim lanovima.

10Base-T " Ethernet na par ici"

10Base-T Ethernet koristi kabel s dvije (etiri) neoklopljene parice (UTP, Unshielded TwistedPair), karakteristine impedancije 100 Ω. Gubici na kabelu dozvoljavaju maksimalnu duljinusegmenta od 100 m. Jedan segment kabela povezuje najviše 2 ure aja, dakle imamo jednospojnopovezivanje. Kabel je fleksibilan i mogu e ga je dovesti do svakog raunala, slika 3.38.

Slika 3.38. Su elje za 10Base-T

Ovdje je MAU tako er na istom modulu sa DCE. DTE se prikljuuje na zvjezdište (engl. HUB)upotrebom dviju upletenih parica. Jedna je parica prijemna, a druga predajna. Zvjezdište, kao pojaalos više od dva prikljuka, razvo enjem signala od nekoliko jednospojnih ini jedan višespojni medij,dakle jednu domenu kolizije. 10Base-T koristi samo dvije parice, me utim po pravilima strukturnogkabliranja polažu se kablovi s etiri parice. Koriste se 8-kontaktni modularni RJ-45 konektori.


10Base-FL " Ethernet na opti kom kabelu"

10Base-FL Ethernet koristi višemodni optiki kabel 62,5/125 µm, na valnoj dužini 1300 nm.Gubici na niti dozvoljavaju maksimalnu duljinu segmenta od 2000 m, s jednospojnim povezivanjem.Raunala rijetko raspolažu optikim prikljukom, te se naješ e koristi optiki pretvornik (FOT, FiberOptic Transceiver). vorišta nekad raspolažu s optikim prikljucima ili tako er zahtijevajukorištenje vanjskih optikih pretvornika, slika 3.39.

Slika 3.39. Su elje za 10Base-FL

Višespojno povezivanje postiže se korištenjem zvjezdišta, slino kao kod 10Base-T. Standardomsu specificirani ST optiki konektori (bajonet), iako se u praksi sve više koriste SC (modularni)optiki konektori, zbog kompatibilnosti s 100Base-FX standardom.

Ostali standardi za Ethernet po optikom kabelu nisu u masovnoj primjeni, jer ih je istisnuo jeftini10Base-FL. 10Base-FB (Backbone) se trebao koristiti za osnovnu mrežu ("asinkrono"), a 10Base-FPpredvi a povezivanje do 30 stanica na pasivno optiko zvjezdište. FOIRL (Fiber Optic Inter RepeaterLink) je stariji standard za korištenje jednomodnog vlakna izme u dvaju pojaala i ne koristi se zanove instalacije.

Složene mreže 10 Mb/s Ethernet s poja alima

Danas se nove instalacije grade iskljuivo korištenjem kabela s paricama i optikih vlakana, poprincipima strukturnog kabliranja. Za glavnu mrežu zgrade ili kruga koriste se optiki kablovi iliparice, a za horizontalnu mreža (od razdjelnika kata do prikljunih kutija) optimalno je korištenjeparica. Od koaksijalnih kablova, tanki Ethernet je zgodan za brzo povezivanje raunala unutar jedneprostorije.

Složene mreže grade se od više segmenata, koje možemo povezati korištenjem pojaala tako daine jednu domenu kolizije. Maksimalna veliina domene kolizije odre uje se na dva naina,primjenom jednostavnih pravila (pravilo 5-4-3- i pravilo 4-3-4) ili raunanjem vremena obilaska.

U najve em broju sluajeva potrebe korisnika zadovoljit e mreže gra ene po " pravilu 5-4-3" . Poovom pravilu signal izme u bilo koja dva raunala ne smije prolaziti kroz više od pet segmenata,etiri pojaala i tri višespojna segmenta od spomenutih pet. Najve a dozvoljena duljina kabela izme udvaju raunala je 2500 m, pet segmenata 10Base-5 kabela. Isto ogranienje vrijedi kod primjeneoptikih vlakana, kod kojih maksimalni domet od 2000 m kod složenih mreža reduciramo na 500 m.

Kod manjih mreža koristimo " pravilo 4-3-4" , po kojem imamo etiri segmenta i tri pojaala, a svaetiri segmenta mogu biti višespojna. Optiki segmenti u ovom sluaju smiju biti dugaki do 1000 m.

Drugi kriterij projektiranja domene kolizije je ra unanje vremena kašnjenja s kraja na krajmreže, ili vremena obilaska, RTT, koje je jednako dvostrukom vremenu kašnjenja, te provjeravremenskog razmaka izme u uzastopnih okvira. Ogranienje vremena kašnjenja je kompromis izme umaksimalnog dosega lokalne mreže (domene kolizije) i minimalne duljine okvira (bloka) podataka, ada bi se garantirala efikasna detekcija kolizije ako do nje do e. Promatrajmo najgori sluaj dvajuraunala me u kojima je kašnjenje na mreži maksimalno, tdmax, slika 3.40:

Slika 3.40. Vrijeme obilaska i detekcija kolizije

Raunalne mreže74

Neka raunalo A zapone s emitiranjem u trenutku t0 nakon što se je uvjerilo da je medij slobodan.Signal raunala A sti i e do raunala B u trenutku t0+ tdmax. Me utim, raunalo B može zapoeti semitiranjem u bilo kojem trenutku izme u t0 i tdmax. Neka raunalo B zapone s emitiranjem upravo utrenutku t0+ tdmax, što je najgori sluaj. Raunalo B e odmah detektirati koliziju, me utim ono moranastaviti s emitiranjem još najmanje tdmax vremena, kako bi njegov signal stigao do raunala A, kojetek tada može detektirati koliziju. Odavde slijedi da raunalo A mora emitirati najmanje 2* tdmax

vremena.

Za 10 Mb/s Ethernet odabrana je minimalna duljina okvira od 511 bita + 64 bita sinkronizacijskesekvence, ukupno 575 bita. Ukupno maksimalno vrijeme obilaska mora biti jednako kašnjenjupotrebnom za prijenos 570 bita (5 bita rezerve za detekciju kolizije). U praksi se vrijeme obilaskarauna u "bitovima" na osnovu posebnih tablica, ili se zbroje stvarna kašnjenja svih komponenti(kabela, pojaala i prikljunih jedinica). Ukupno kašnjenje ne smije biti ve e od 25,6 µs, odnosnovrijeme obilaska 51,2 µs.

Složene mreže 10 Mb/s Ethernet s prospojnicima

Kod vrlo velikih lokalnih mreža, koje pokrivaju veliki prostor i povezuju mnogo raunala, može sedesiti da složene mreže s pojaalima ne zadovoljavaju potrebe po pitanju maksimalnog dosega ikapaciteta. Rješenje je u segmentiranju mreže, korištenjem prospojnika ili premosnika i njihovefunkcije filtriranja prometa.

Nain rada premosnika i prospojnika dijeli mrežu na više zona kolizije, te tako omogu avaefikasno prekrivanje ve eg prostora.

Funkcija filtriranja prometa omogu ava prijenos okvira na onaj segment mreže, na kojem se nalaziodredište. Stoga promatrani okvir na složenoj mreži optere uje samo segmente izme u izvorišta iodredišta, dok su ostali segmenti slobodni za druge okvire. Time se omogu ava paralelni prijenos višeokvira istovremeno po raznim segmentima, te se efektivno pove ava kapacitet mreže. Efektipove avanja kapaciteta su maksimalni, ako se u pojedinu zonu kolizije grupiraju raunala me ukojima je intenzitet prometa velik. Takvu grupu raunala nazivamo "radnom grupom", i smatramo daje optimalno kada je njihov unutarnji promet 80% ili više ukupnog prometa, a vanjski promet 20% ilimanje ukupnog.

Kašnjenje izme u zona kolizije nije ogranieno, osim pravilom da prospojnik odbacuje okvir kojinije mogu e proslijediti u roku od 2 s.

3.4.1.2 100 MHz brzi Ethernet

Razvoj tehnologije omogu io je pove anje brzine na 100 Mb/s. Usvojeno je više standarda:preuzimanjem tehnologije TP-PMD (Twisted Pair Physical Media Dependent specification) i FDDI(Fiber Distributed Data Interface) formirani su 100Base-TX i 100Base-FX standardi (X prema nazivuANSI radne grupe za informatiku), 100Base-T4 i T2 su dizajnirani za prijenos podataka paricamalošije kvalitete (4 odnosno 2 parice CAT3), dok je 100VG-AnyLAN (Voice Grade) prerastao uposeban standard namijenjen integraciji svih vrsta prometa (802.12).

100Base-TX " Brzi Ethernet na par ici"

100Base-TX koristi dvije kvalitetne parice (kategorije 5), jednu za prijem a drugu za predaju.Maksimalna duljina segmenta je 100 m. Koristi se 8-kontaktni RJ-45 konektor s istim rasporedomparica kao kod 10Base-T. Podaci se kodiraju posebnim MLT-3 signalnim kodom, slika 3.41.

Slika 3.41. MLT-3 kod za 100Base-TX

Kod MLT-3 koda koriste se razine 1, 0 i -1 V. Promjena se obavlja korak po korak za svakujedinicu. Za nulu nema promjene. Da se izbjegne dugaki niz nula, obavlja se prekodiranje svakih 4


bita kodnom rijei od 5 bita (4b/5b). Tako se zapravo prenosi 125 Mb/s, a kako je u najgorem sluajupotrebno poslati etiri signalna elementa za formiranje jednog potpunog perioda signala, maksimalnafrekvencija signalnog koda je 31,25 MHz. Osim 4b/5g kodiranja, serijski signal se još i miješa(scrambler).

100Base-T4 " Brzi Ethernet na nekvalitetnoj par ici - osmeroži no"

100Base-T4 koristi etiri nekvalitetne parice (kategorije 3 ili bolje) tako da se predaja signalaobavlja po 3 parice, a po etvrtoj se kontrolira da li je došlo do kolizije. Maksimalna duljina segmentaje 100 m. Koristi se 8-kontaktni RJ-45 konektor s povezanim svim paricama. Podaci se kodirajuternarnim kodom tako da se svaki blok duljine 8 bita prevodi u kodnu rije od 6 ternarnih elemenata, apo dva ternarna elementa se u svakom ciklusu šalju jednom paricom. Ovakvim kodiranjem po svakojpredajnoj parici podaci se šalju brzinom 33,3 Mb/s, ali brzina signalizacije je 25 Mbauda, odnosnogornja granina frekvencija je 12,5 MHz.

100Base-T4 se koristi relativno rijetko, samo tamo gdje postoje stare lokalne mreže izvedene sparicama kategorije 3, i to pod uvjetom da su spojene sve etiri parice prema standardima strukturnogkabliranja (EIA/TIA 568). Zbog razliitog kodiranja, ne može se integrirati u 100Base-TX i FXsustave.

100Base-T2 " Brzi Ethernet na nekvalitetnoj par ici - etveroži no"

100Base-T2 ispravlja osnovnu manu 100Base-T4 standarda tako da koristi samo dvije nekvalitetneparice (kategorije 3 ili bolje). Za prijenos koristi quinarni PAM-5 (Pulse Amplitude Modulation 5levels) signalni kod. Svakim simbolom koda prenose se 2 bita informacije. To je noviji standard kojikoristi tehnike digitalne obrade signala i za sada se rijetko koristi.

100Base-FX " Brzi Ethernet na opti kom vlaknu"

100Base-FX je standard koji specificira prijenos podatka višemodnim optikim kabelom naudaljenosti do 400 m obosmjerno, odnosno 2000 m dvosmjerno. Podaci se kodiraju 4b/5b kodom kaokod 100Base-TX, a nakon toga šalju na optiko vlakno u obliku NRZI (Not Return to Zero Invert onone) signalnog koda (na slici 3.32 oznaen kao NRZ-M), slika 3.42:

Slika 3.42. NRZI kod za 100Base-FX

NRZI kod ima promjenu na poetku svake jedinice, a nema promjene za nule. Dugaki nizovi nulase eliminiraju 4b/5b kodiranjem, tako da je kod kompatibilan sa 100Base-TX.

Složene mreže 100 Mb/s Ethernet s poja alima

Pove anjem brzine prijenosa, pooštrili su se uvjeti detekcije kolizije za brze Ethernet mreže.Prihva eno je rješenje da se zadrži ista minimalna duljina okvira, a da se vremena prostiranja iobilaska s kraja na kraj mreže smanje za 10 puta. Vrijeme obilaska na jednoj domeni kolizije za brziEthernet mora biti manje od 5,6 µs. To ograniava zonu kolizije na oko 200 m.

Mreža s pojaalima za brzi Ethernet gradi se po " pravilu 2-1-0" , što znai dva jednospojnasegmenta i jedno pojaalo ili zvjezdište (0 višespojnih segmenata). Pojaala mogu biti digitalna(kategorije I) ili analogna (kategorije II). Digitalna bolje obnavljaju signal, ali istovremeno unose ve ekašnjenje. Stoga je maksimalna udaljenost 200 m za TX, 272 m za FX i 260 m za miješane mreže.Analogna pojaala samo pojaavaju signal, pri tome unose i manje kašnjenje. Maksimalna udaljenostje 200 m za TX i 320 m za FX mreže, miješane mreže nisu mogu e.

Raunalne mreže76

Složene mreže 100 Mb/s Ethernet s prospojnicima

Korištenjem prospojnika i premosnika mogu e je izgraditi velike složene mreže s brzom Ethernettehnologijom. Sve prednosti navedene za 10 Mb/s vrijede i ovdje, jedino je potrebno voditi rauna oogranienjima pojedine zone kolizije.

Jednospojne veze izme u dvaju prospojnika ili premosnika ne smatraju se zonom kolizije i mogubiti maksimalne duljine prema vrsti medija (npr. 2000 m za 100Base-FX).

Automatsko podešavanje veze (Auto negotiation)

Uvo enje 100 Mb/s Etherneta olakšano je pojavom univerzalnih ure aja, koji rade na brzinama od10 i 100 Mb/s. Kod ukljuenja, pokre e se postupak automatskog podešavanja, kojim se odre ujemaksimalna radna brzina, te eventualni dvosmjerni rad na svakom segmentu. Ponekad postupak imatendenciju ukljuenja 100Base-T4 umjesto TX prijenosa, koji se u tom sluaju treba inicirati runo.

3.4.1.3 1000 MHz gigabit Ethernet

Razvoj 1 Gb/s Etherneta zapoeo je kroz aktivnosti ANSI radne grupe X3T11 "Fiber Channel"1988. koje su rezultirale i danas važe im standardima (FC-x serija standarda). Specifikacija fizikerazine za brzinu 1 Gb/s poslužila je kao osnovica za gigabit Ethernet.

1 Gb/s Ethernet zadržao je osnovni CSMA/CD nain pristupa za višespojne medije (nekad sekoristi termin obosmjerni medij). Da se zadrži ista širina domene kolizije kao za 100 Mb/s sustave,minimalna duljina okvira je pove ana 8 puta, na 4096 bita (512 okteta). Ukoliko je stvarna koliinapodataka manja, okvir se nadopunjuje praznim bitovima. Radi boljeg iskorištenja kanala, dozvoljenoje slanje praskova kratkih okvira (bez razmaka me u okvirima, koji je bio neophodan kod ranijihstandarda).

Kod jednospojnih medija izme u dvaju ure aja s prospajanjem, ili izme u raunala i prospojnika,može se koristiti dvosmjerni prijenos. Ovdje nema kolizija, pa je minimalna duljina okvira 512 bita(+64), a praskovi nisu dozvoljeni.

Gigabit Ethernet standardiziran je u dvije grupe standarda, 802.3z i 802.3ab. Kod 802.3zstandarda koristi se izvorna ANSI tehnologija, unaprije ena IEEE istraživanjima. Specificirani su1000Base-CX, 1000Base-LX i 1000Base-SX standardi. Svima je zajedniko kodiranje podataka8b/10b kodom, tj. svako kodna rije duljine 8 bita zamjenjuje se jednom 10-bitnom rijei (slino kao4b/5b za 100 Mb/s Ethernet). 802.3ab standard specificira 1000Base-T mrežu.

1000Base-CX " Gigabit Ethernet na bakru"

1000Base-CX je standard koji omogu ava povezivanje grupa ure aja na kratkim udaljenostima.Koristi se specijalna oklopljena parica maksimalne duljine 25 m. Namjena mu je jeftino povezivanjeure aja unutar jedne ili nekoliko susjednih prostorija.

1000Base-LX i SX " Gigabit Ethernet na opti kom vlaknu"

1000Base-LX je standard koji omogu ava povezivanje korištenjem višemodnog ili jednomodnogoptikog vlakna i valne duljine 1250 nm. Višemodnim vlaknom postiže se 550 m dosega, ajednomodnim do 5 km.

1000Base-SX je standard koji omogu ava povezivanje korištenjem višemodnog optikog vlakna ivalne duljine 850 nm. Ovisno o vrsti vlakna, postižu se udaljenosti od 200 do 550 m.

1000Base-T " Gigabit Ethernet na par ici"

1000Base-T je posebno razvijen standard, IEEE 802.3ab, koji specificira povezivanje ure aja UTPkabelom kategorije 5 na udaljenosti do 100m. Ovo je važan standard jer omogu ava korištenjepostoje ih instalacija lokalnih mreža kategorije 5.


Prijenos se obavlja dvosmjerno po etiri parice brzinom 4x250 Mb/s, korištenjem quinarnog PAM-5 signalnog koda brzine signalizacije 125 Mbauda (prijenos 2 bita po simbolu). Razine signala su 0,±0,5 i ±1 V. Kako PAM-5 signal ima 5 razina, u promatranom trenutku na 4 parice je prisutna jednaod 54=625 kodnih rijei. Od mogu ih 625, koristi se 256 (8 korisnikih bita), koje su odabrane tako daspektar signala bude prihvatljiv, te da omogu e unaprijednu korekciju pogrješki (FEC, Forward ErrorCorrection). Interesantno je da 1000Base-T koristi ranije razvijene tehnike 100Base-T2 standarda imodemskih standarda (Trellis FEC kodiranje, Viterbi dekoder).

Složene 1000Base-T mreže se grade po istim kriterijima kao 100Base-TX, s istovrsnimautomatskim podešavanjem.

3.4.2 LOKALNA MREŽA SINKRONI PRSTEN (TOKEN-RING)

TOKEN-RING je mreža izvorno prstenaste topologije, sa sinkronom decentraliziranom kontrolompristupa. Podaci se kre u kružno u jednom smjeru brzinom 4 ili 16 Mb/s. Kada nema podataka,prstenom cirkulira pristupna rije (TOKEN). Stanica koja želi svoj okvir poslati na mrežu, morasaekati pristupnu rije, te tada umjesto nje poslati svoj okvir podataka. Ista stanica okvir i skida smreže, dok ostale stanice okvir primaju i prihva aju ukoliko je na njih naslovljen.

Prstenastu topologiju danas mijenja stablasta, kod koje se u vorovima koriste pasivna ili aktivnazvjezdišta. Specificirane su oklopljene i neoklopljene parice, te optika vlakna. Specifian je MIC(Media Interface Connector) konektor koji je istovremeno muški i ženski pa se kablovi mogunadovezivati, a u sluaju odspajanja osigurava kontinuitet prstena. MIC je nezgrapan, pa se nekadkoristi DB9 konektor, a kod modernih mreža sa strukturnim kabliranjem modularni RJ-45 konektor.Za optike kablove specificiran je ST konektor, a sve se više koristi modularni SC konektor.

TOKEN-RING mreže koriste signalni kod Manchester II kao ETHERNET, uvijek na balansiranommediju. Amplituda signala je izme u 3 i 4,5 V. Ovdje se razlikuju podatkovni signali i signali koji nenose podatke (tzv. non-data), slika 3.43. Signal J je stalno u nuli, a K u jedinici.

1 0 1 1 0 J K

Slika 3.43. Oblik signala za sinkroni prsten

Sinkrone prstenaste mreže gube tržišnu utakmicu s Ethernetom. Jedan od razloga jenekompatibilnost najve eg dobavljaa ovih mreža, IBM-a, s izvornim IEEE 802.5 standardom. Drugirazlog je u potrebi nadzora nad stanjem prstena, kako bi se izbjegao zastoj u toku podataka. Prekidprstena nadomješta se povratnim tokom, dok se gubitak pristupne rijei (npr. iskljuenjem raunalakoje trenutno posjeduje pristupnu rije) kontrolira posebno izabranim raunalom na prstenu. Sve oveprocedure poskupljuju izvedbu prstenastih mreža, tako da njihova osnovna prednost - jako dobrasvojstva na visokoj razini optere enja - nije dovoljna u tržišnoj utakmici s Ethernetom.

3.4.3 LOKALNA MREŽA SINKRONA SABIRNICA (TOKEN-BUS)

TOKEN-BUS je sabirnika mreža sa sinkronim pristupom. Raunala na mreži formiraju logikiprsten, kojim tako er cirkulira pristupna rije. Pristup mediju slian je kao kod sinkronih prstenastihmreža. Sve prednosti sinkronih prstenastih mreža ovdje su sauvane, izbjegnuta je osjetljivost nafiziki kontinuitet prstena, ali su potencirane mane prstenaste mreže. Procedure uspostave iodržavanja logikog prstena su složenije kod sinkrone sabirnice.

Za sinkrone sabirnike mreže definiran je standardom IEEE 802.4 sinusoidalni oblik signala, takoda one zapravo spadaju u širokopojasne mreže. Primjenjuje se koherentna izokrona frekvencijskamodulacija (slika 3.44), tako da je niža frekvencija 1 period/bit, a viša 2 period/bit. Osimpodatkovnih, koriste se i nepodatkovni signali. Brzina prijenosa je 5 ili 10 Mb/s.

Raunalne mreže78

1 0

1 0

Slika 3.44. Oblik signala za sinkronu sabirnicu: podatkovni (lijevo) i nepodatkovni (desno)

Najznaajnija primjena sinkrone sabirnice je u automatizaciji industrijskih postrojenja podnazivom MAP (Manufacturing Automation Protocol), gdje se koristi zbog dobre propusnosti kodvisokog optere enja. Komercijalna varijanta ARCNet (sa signalom u osnovnom podruju) nije uupotrebi.

3.4.4 LOKALNA MREŽA OPTIKI PRSTEN (FDDI)

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) je dvostruka optika sinkrona prstenasta mreža brzineprijenosa 100 Mb/s namijenjena izradi osnovnih (backbone) mreža. Pristup mediju je slian 802.5mrežama (token ring) i koristi pristupnu rije. Ova mreža je dominirala tim podrujem sve do pojave100 i 1000 Mb/s Etherneta. Danas se nove FDDI instalacije rijetko grade.

Iako izvorno optika, FDDI je danas specificirana za sve vrste medija kao TP-PMD ili CDDI(Copper Distributed Data Interface), a evoluirala je ka ve im brzinama kao FC (ANSI Fiber Channel).FDDI tehnologija poslužila je kao osnovica za razvoj 100 i 1000 Mb/s Etherneta.

3.4.5 LOKALNA MREŽA ZA SVE USLUGE (100VG-AnyLAN)

Prilikom razvoja 100 Mb/s Etherneta jedna od ideja je bila integracija svih vrsta prometa. Taaktivnost je dovela do usvajanja IEEE 802.12 standarda, 100VG-AnyLAN.

100VG je nova tehnologija koja omogu ava prijenos podataka brzinom 100 Mb/s paralelno poetiri parice kategorije 3 ili bolje, obosmjerno. Podaci se demultipleksiraju na etiri paralelna kanala,miješaju (scrambler), kodiraju zamjenom svakih 5 kompleksijom od 6 bita (5b/6b), te šalju na kanal uobliku NRZ signalnog koda. Ukupno se prenosi 4*30=120 Mb/s, što nakon 5b/6b dekodiranja daje100 Mb/s. Granina frekvencija po parici je 15 MHz. 5b/6b kodiranje omogu ava efikasnu detekcijupogrješki.

U razvoju su tehnologije prijenosa 100VG okvira po dvije i jednoj parici, te po optikom kabelu.

Topologija 100VG mreža je stablasta, sa prospojnicima na vorištima mreže. Prospojnicikontroliraju pristup pojedinih stanica mreži, te odre uju prioritet za pojedine vrste informacija.Prednost ove mreže je u slinosti okvira s Ethernet i Token-ring mrežama, pa je integracija i migracijajednostavna. U budu nosti, primjena ATM tehnologije na podruju lokalnih mreža imat e znaajanutjecaj na masovnost primjene 100VG mreža.

3.4.6 BEŽINE LOKALNE MREŽE

Bežine lokalne mreže grade se sa namjerom zamjene ili dogradnje na ožiene lokalne mreže, uzsve prednosti i dodanu funkcionalnost koje proizlaze iz bežinog povezivanja. To su povezivanje bezgalvanske veze me u raunalima, laka pokretljivost u smislu premještanja raunala iz prostorije uprostoriju, te mobilnost u smislu stvarnog rada u pokretu. Ove prednosti su naroito izražene ako ihkoristi "gostuju e" raunalo, koje samo privremeno koristi usluge bežine lokalne mreže. Bežinopovezivanje ima i odre ene mane, kao što su viša cijena, pove ana nesigurnost podataka, ve aosjetljivost na smetnje i ogranien kapacitet unutar podruja prostiranja signala.

Primjena radio signala u prijenosu podataka zapoela je vrlo rano. U sedamdesetim godinama XXstolje a razvija se eksperimentalna Aloha mreža, namijenjena povezivanju univerzitetskih objekata narazliitim otocima Havajskog otoja. U osamdesetim, prijenos podataka postaje popularan kod radioamatera (AX.25 protokol). Konano, u devedesetim proizvo ai razvijaju bežine lokalne mreže povlastitoj tehnologiji. Standardizaciju lokalnih mreža preuzima IEEE donošenjem 1997. standarda802.11 za brzine do 2 Mb/s, te 1999. standarda 802.11b za brzine do 11 Mb/s.


Elektromagnetskim zraenjima možemo ostvariti "prave" lokalne mreže, te bežine serijskesabirnice. Namjena serijskih sabirnica je pojednostavljeno povezivanje vanjske opreme na raunalo.Primjeri su USB (Universal Serial Bus) žino, 802.11 IC infracrveno, 802.15/Bluetooth 2,4 GHzradio. IEEE 802.11 standard predvi a gradnju lokalnih mreža korištenjem radio i infracrvenihzraenja. Dok 802.11 IC spada u kategoriju serijskih sabirnica, 802.11 radio je svjetski standardbežinih lokalnih mreža.

IEEE 802.11 tehnologiju mogu e je primijeniti na raznim frekvencijama, od 2 GHz na više.Me utim, kako korisnik treba ishoditi licenciju od nadležnih vlasti, masovno se koristi slobodnofrekvencijsko podruje namijenjeno industriji, znanosti i medicini (ISM, Industry, Science andMedicine) 2,400-2,483 GHz. U neposrednoj budu nosti koristit e se ISM podruje 5,725-5,875 GHz.Na ISM podruj ima može bez isho enja dozvole emitirati svatko, maksimalnom snagom od 100 mWu Evropi, a 500 mW u SAD. Pojedine države donose dodatna ogranienja frekvencijskog opsega,broja radnih frekvencija, maksimalne snage i brzine skakanja.

Za prijenos podataka radio signalom predvi a se tehnologija širokog spektra (Spread Spectrum),koja ima niz prednosti pred uskopojasnim komunikacijama. Signal je raširen na raspoloživompodruju, te je tako manje osjetljiv na uskopojasne smetnje. Istovremeno, širokopojasni signal imamanju gusto u energije po Hz, pa za uskopojasne korisnike predstavlja samo šum niske energije.Signal širokog spektra postiže se na dva naina, skakanjem frekvencija (FHSS, Frequency HoppingSpread Spectrum) i direktnim raspršenjem (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum), slika 3.45.

Slika 3.45. Generiranje signala širokog spektra

FHSS, sustav skakanja frekvencija, dijeli raspoloživi frekvencijski opseg 2,400-2,483 GHz na79 kanala širine 1 MHz. Predajnik emitira svoje podatke skau i sa frekvencije na frekvenciju pounaprijed odre enom slijedu (sekvenci) frekvencija brzinom od 10-50 skokova u sekundi. Vrijemezadržavanja na jednoj frekvenciji naziva se "dwell time". Unutar jednog skoka prenese se jedan okvirpodataka, stoga je korisnikovu poruku potrebno fragmentirati na okvire. Koristi se frekvencijska FSKmodulacija. Efektivna brzina prijenosa je do 2 Mb/s.

Teoretski, na istom podruju istovremeno može emitirati 79 stanica, pod uvjetom da im prijemniciimaju selektivna visokofrekvencijska pojaala i da su im sekvence sinkronizirane. Me utim, radismanjenja cijene, koriste se pojaala širine propusnog opsega oko 6 MHz, a sinkronizacija jezabranjena (potrebno ishoditi licenciju). Definirano je ukupno 78 sekvenci koje su podijeljene u 3grupe po 26. Na istom podruju potrebno je koristiti sekvence iz iste grupe, kako bi me usobnesmetnje bile što manje. U praksi, zadovoljavaju i rezultati se postižu ako je isto podruje pokriveno sanajviše 12 sustava.

DSSS, sustav direktnog raspršenja, funkcionira na principu da se svaki bit poruke prenosikodnom sekvencom signalizacijskih bita nazvanih "chip". Jedinicu prenosimo originalnom kodnomsekvencom, a nulu komplementiranom (CCK, Complementary Code Keying). Dobiveni vrlo brzisignal je širokopojasan (u osnovnom podruju). Postupkom DPSK modulacije prebacujemo ga u

Raunalne mreže80

radno podruje 2,4 GHz. DSSS je specificiran za brzine do 2 i do 11 Mb/s. Za 11 Mb/s potrebna ješirina pojasa od 22 MHz, pa su u podjeli frekvencije mogu a tri kanala.

Demodulacija DSSS signala postiže se korelacijom poznate sekvence i primljenog signala. To dajevisoku otpornost na uskopojasne smetnje, pod uvjetom da ometaju i signal svojom snagom ne"zaguši" prijemnik. Me utim, da bi se izbjegle smetnje drugih DSSS sustava, potrebno je koristitistatistiki neovisne kodne sekvence. Takve sekvence su relativno duge (npr. za 15 bita 2 korisnika, za31 bit 6 korisnika, a za 255 bita 16 korisnika). Stoga standard IEEE 802.11b predvi a korištenjekodne sekvence duljine 10 bita, a do tri sustava mogu prekrivati isto podruje u podjeli frekvencije.

FHSS signal je robusniji i jednostavnije (jeftinije) ga je generirati. Stoga se za brzine do 2 Mb/s upravilu koristi FHSS. DSSS signal je osjetljiviji i ure aji su skuplji, ali je trenutno jedina mogu nostza postizanje brzine 11 Mb/s. Oekuje se dozvola emitiranja FHSS signala širine pojasa 5 MHz, što bidovelo do primjene te tehnologije za brzine oko 10 Mb/s.

Bežine mreže mogu biti decentralizirane, centralizirane i od toke do toke.

Decentralizirane (ad-hoc) mreže nastaju povezivanjem dvaju ili više ure aja koji se na u u blizinii imaju pravo me usobnog komuniciranja.

Centralizirane bežine mreže organizirane su na teritorijalnom principu, gdje jedan pristupniure aj (AP, Access Point) pokriva odre eno podruje (promjera 40-100m) i osigurava vezu bežinihkorisnika na ožienu lokalnu mrežu. AP sa svojim korisnicima ini "osnovni korisniki skup" (BSS,Basic Service Set). Više AP, povezanih lokalnom mrežom, ine jedinstveni bežini sustav nazvan"prošireni korisniki skup" (ESS, Extended Service Set). Mobilni (pokretni) korisnici mogu se kretatiunutar ESS bez prekida veze. Taj postupak se zove "roaming". Ako više AP istog ESS pokriva istopodruje (preklapanje), mogu e je dijeljenje optere enja (Load Balancing).

Slika 3.46. Korisni ka podru ja beži ne mreže

Prijenos podataka unutar jednog BSS ogranien je na 2, odnosno 11 Mb/s. Svi korisnici istog BSSkoriste istu sekvencu za FHSS, odnosno isti frekvencijski pojas za DSSS. Stoga u nekom trenutkusmije emitirati samo jedan korisnik, a bežini LAN se ponaša kao sabirniki (npr. Ethernet).Specifinost je bežinih mreža da koliziju nije mogu e detektirati, jer je vlastiti prijemnik uvijekzagušen signalom vlastitog predajnika. Pristup mediju osiguran je na principu CSMA/CA (CarrierSense Multiple Access with Collision Avoidance).

Stanica koja želi emitirati najprije osluškuje, te ako je medij slobodan šalje kratki RTS (Request toSend) okvir sa adresom odredišta i izvorišta (vlastitom). Prozvana stanica, naješ e AP, odaziva se saCTS (Clear To Send) i time odobrava prijenos. CTS ujedno obavještava ostale, da je medij zauzet.Slijedi prijenos okvira. Ova procedura je nužna, jer kod centraliziranih sustava ujnost me ustanicama nije nužna, dovoljna je ujnost izme u AP i svake stanice. Kod FHSS, procedura se morazavršiti unutar jednog skoka frekvencije.

Od to ke do to ke, bežina LAN tehnologija se koristi za povezivanje udaljenih zgrada.


3.5 DIGITALNE PRETPLATNIKE MREŽE

Za razliku od lokalnih mreža, pretplatnike mreže u pravilu povezuju korisnike javnih mreža snajbližom vorištem javne mreže. Pretplatnike mreže su dominantno izgra ene korištenjem bakrenihparica niske kvalitete, prilago ene prijenosu niskofrekvencijskog govornog signala.

Unato niskoj kvaliteti parica, injenica je da one, ovisno o udaljenosti, dozvoljavaju prijenosinformacija ve im brzinama od standardnog telefonskog kanala. Odatle su potekle razliite ideje da seovaj kapacitet korisno iskoristi.

U analognoj tehnologiji, razvijeni su standardi za istovremeni prijenos govornog i podatkovnogsignala (npr. ITU-T R.22, 19200 b/s). U digitalnoj tehnologiji po jednoj parici se prenose 2 ili 4telefonska kanala istovremeno (4x64 kb/s), kada je pretplatnika mreža malog kapaciteta, odnosnokada nema dovoljno slobodnih telefonskih parica.

Za uskopojasne ISDN mreže specificirana je posebna tehnologija pretplatnikih mreža koja sedanas sve više koristi. Tako er, u razvoju su namjenske tehnologije digitalnog prijenosa podataka popretplatnikim mrežama, poznate po akronimu xDSL. Širokopojasne B-ISDN mreže zasnivaju se naATM tehnologiji. Fizika razina uskopojasnih ISDN i xDSL mreža je obra ena u ovom, a ATMmreža u slijede em poglavlju.

3.5.1 USKOPOJASNE ISDN PRETPLATNIKE MREŽE

Uskopojasne ISDN mreže su logian nastavak digitalizacije telefonske mreže, gdje je uvo enjemdigitalnih spojnih putova (danas optikom SDH tehnologijom) i digitalnih telefonskih centralaostvarena integrirana digitalna mreža (IDN, Integrated Digital Network). Uskopojasna ISDN(Integrated Services Digital Network) trebala je pružiti prednosti digitalne tehnologije samimkorisnicima, i to na principu prospajanja kanala standardnog kapaciteta 64 kb/s. Mali kapacitet kanalai tehnologija prospajanja ini ove mreže nepogodnim za umrežavanje raunala. ITU-T donio je itavniz preporuka I serije.

Standardizacija uskopojasnih ISDN sustava traje od 1975., i danas je jasno da ta tehnologija ne eodigrati znaajnu ulogu na podruju globalnih telekomunikacija. Ipak, specifikacija pretplatnikihISDN mreža pruža prihvatljivo rješenje malom korisniku. On po jednoj parici može raspolagati s dvaistovremena kanala, te tako ostvariti dvije telefonske veze, ili jednu telefonsku i jednu podatkovnuvezu kapaciteta 64 kb/s, ili jednu podatkovnu vezu kapaciteta 128 kb/s. Kad se takvom pretplatnikommrežom pristupa javnoj telefonskoj mreži i nekoj javnoj mreži za prijenos podataka, kao što jeInternet, onda pretplatnika ISDN tehnologija nalazi svoje mjesto u konkurenciji ostalih tehnologija.To su modemske komunikacije (V.90) s jedne, te xDSL i ATM tehnologije s druge strane.

Osim osnovnog "B" kanala kapaciteta 64 kb/s, koristi se signalizacijski D kanal kapaciteta 16 kb/si razliiti H kanali, od H0 384 kb/s (6B), H12 (30B) do raznih širokopojasnih kanala raspoloživih naraznim razinama PCM arhitekture. H kanali su trebali biti osnova širokopojasnog ISDN, ali je tajkoncept kasnije napušten u korist ATM tehnologije. ISDN mreža omogu ava dvije vrstepretplatnikih prikljuaka, osnovni BRI (Basic Rate Interface) i primarni PRI (Primary RateInterface). Uz osnovnu uslugu prospajanja kanala, korisniku se nudi itav niz pomo nih usluga kaošto su tarifiranje, identifikacija korespondenta, preusmjeravanje poziva i slino.

BRI pr iklju ak raspolaže s 2B+D kanalima, od kojih su dva B kanala na raspolaganju korisniku, aD kanal se koristi za signalizaciju prema ISDN centrali. Podaci se prenose bakrenom paricom,obosmjerno.

PRI pr iklju ak raspolaže s 30B+D kanalima i koristi se za povezivanje ve ih radnih organizacijana mrežu. To je zapravo prikljuak primarnog PCM sustava (E1) kapaciteta 2048 kb/s, ali skorištenjem ISDN signalizacije. B kanali PRI prikljuka mogu se kombinirati u H kanale ve egkapaciteta.

3.5.1.1 Referentna konfiguracija ISDN pretplatni kog su elja

ISDN pretplatniko suelje, ITU-T preporuka I.411, konfigurirano je prema slici 3.47.

Raunalne mreže82

Slika 3.47. Referentna konfiguracija ISDN priklju ka

Pretplatniko suelje sadrži sljede e ure aje:

TE1: terminal tipa 1, kao što je ISDN telefon ili raunalo s ISDN prikljukom,

TE2: terminal tipa 2, kao što je stari analogni telefon, modem ili raunalo s RS-232 prikljukom akoga podržava TA prilagodnik,

TA: terminalni prilagodnik (Terminal Adapter), ure aj koji obavlja prilagodbu ne-ISDN ure aja naISDN prikljuak, kao što su analogni telefoni, RS-232 terminali ili (kod naprednijih ure aja)raunala s Ethernet prikljukom,

NT1: mrežna oprema tipa 1, predstavlja vezu izme u pretplatnikog kanala i ku ne instalacije,

NT2: mrežna oprema tipa 2, obavlja funkcije lokalne telefonske centrale, naješ e kod velikihkorisnika s PRI prikljukom. Kod malih korisnika i ku nih instalacija se ne nalazi,

LT: kanalna oprema, fiziki prikljuak na ISDN mrežu i

ET: prikljuak telefonske centrale.

Razlikuje se 5 referentnih toaka:

S: suelje ISDN terminala i ku ne ISDN centrale, identino T suelju,

T: suelje ku ne ISDN centrale i ISDN prikljuka, identino S suelju,

S/T: oznaka S i T suelja kada nema TE2

R: suelje analognih telefonskih ure aja ili drugih ure aja koji ne raspolažu s ISDN prikljukom,

U: suelje na samoj parici izme u korisnika i kanalne opreme ISDN mreže i

V: suelje izme u kanalne opreme i ISDN centrale, esto u sklopu same centrale.

3.5.1.2 ISDN S/T su elje

Instalacija u prostorijama pretplatnika proteže se od NT1 preko NT2 i TA do TE1 i TE2. To jejedna vrsta male lokalne mreže koja koristi sabirnicu izra enu od dvije parice impedancije 150 Ω,maksimalne duljine 200 m, s tim da pojedini odvojci ne smiju biti dulji od 10 m. Jedna parica služi zaprijem, a druga za predaju signala. Parice trebaju biti zakljuene otporom karakteristine impedancije.Korištenjem parica niže impedancije, maksimalna udaljenost se smanjuje na 100 m. Alternativno, kodspajanja samo jednog ISDN ure aja (point-to-point), dozvoljena je duljina parica od 1000 m.

Kod višespojnog povezivanja, dozvoljeno je prikljuiti do 8 ure aja. Pojedini ure aji mogu bitikoncentratori za druge ISDN ili konvencionalne ure aje, pa je broj pojedinanih ure aja praktinoneogranien. Broj istovremenih veza ovisi o broju B kanala (2 B kanala za BRI). Podaci se prenose odtoke do toke (TE1 - NT1) ili od toke do više toaka (TE1 - više NT1, prema broju B kanala).Lokalna komunikacija me u TE ure ajima nije predvi ena, osim posredstvom NT2 lokalne centrale.

Na S/T suelju koristi se 8-kontaktni modularni RJ-45 konektor. Prema I.430, podaci se prenosebalansirano brzinom 192 kb/s, s amplitudom impulsa 750 mV. Koristi se modificirani AMI signalnikod (MAMI, Modified Alternate Mark Invert), slika 3.48:


Slika 3.48. Oblik signala za ISDN S/T su elje

Za razliku od analogne telefonske mreže, gdje telefonska centrala osigurava dovoljno energije zanapajanje telefonskog aparata, kod ISDN prikljuka glavninu energije osigurava NT1. Energija semože provesti signalnim paricama, ili zasebnom tre om paricom. Napon napajanja je 34-42 V, max56,5 V. Snaga napajanja je 4,2 W odnosno struja oko 0,1 A. NT1 ure aji bi trebali sadržavati i nekisustav besprekidnog napajanja. ISDN centrala osigurava energiju za napajanje smo jednog TE1ure aja.

3.5.1.3 ISDN U su elje

"U" suelje povezuje NT1 i LT, dakle prenosi podatke izme u mreže i korisnika. Kako je (uEvropi) NT1 u vlasništvu telefonske kompanije, U suelje je u velikoj mjeri interna stvar same mreže.Osim osnovnog naina prijenosa, standard spominje niz industrijskih rješenja koja se koriste u praksi.

Prema preporuci G.961, bakrenim paricama podaci se prenose dvosmjerno ternarnim MMS43(Modified Monitoring State Code). Svaka 4 bita kodiraju se s 3 ternarna simbola. Brzina signalizacijeje 120 kBauda.

Alternativno, podaci se mogu prenositi dvosmjerno kvaternarnim kodom (+3, +1, -1, -3) i brzinom80 kBauda. Svaka dva bita prenose se jednim kvaternarnim simbolom, 2B1Q. Podaci se tako er moguprenositi obosmjerno kvaziternarnim AMI kodom brzinom 320 kBauda. Upravo ovaj nain prijenosapodrazumijeva se pod "U" sueljem. Podaci se tako er mogu prenositi dvosmjerno ternarnim kodombrzinom 108 kBauda. Svaka tri bita kodiraju s dva ternarna simbola, 3B2T. Ova tri nain prijenosanisu dio službenog standarda.

3.5.2 xDSL MREŽE

Posljednje desetlje e dvadesetog stolje a donijelo je veliku promjenu tržišta telekomunikacija:umjesto širenja video usluga, prijenos podataka je postao dominantan. Sve ve i broj ljudi pristupaInternetu, umjesto da satima gleda televiziju. Tome su doprinijele pojave distribucije poduze a, radakod ku e, dvoje zaposlenih u obitelji i masovnog širenja osobnih raunala. Novi korisnici danas tražepristup WWW-u Interneta i bazama podataka, i njima je potrebna adekvatna usluga prijenosapodataka.

Promjena tržišta za posljedicu ima kvalitativnu i kvantitativnu promjenu zahtjeva. Kvalitativno,konstantni tok podataka video signala mijenjaju praskoviti i prijenos u blokovima, karakteristini zapristup WWW i bazama podataka. Kvantitativno, od nekoliko desetaka Mb/s kapaciteta potrebnog zaHDTV, zahtjevi korisnika se smanjuju na nekoliko stotina kb/s do nekoliko Mb/s, blisko kapacitetuprimarnog PCM sustava. Tako er je važno da potreba za takvom uslugom postoji danas.

Tehnologija analognih modema, koji podatke prenose standardnim telefonskim kanalom, došla jedo svog plafona dvosmjernim prijenosom 33,6 kb/s (V.34) i nesimetrinim prijenosom s jednom D/Apretvorbom brzine 56 kb/s (V.90). Digitalizacija pretplatnike petlje na osnovi ISDN tehnologije dajesamo djelomine rezultate, jer je prvenstveno ograniena kapacitetom B kanala na 64 kb/s (eventualno128 kb/s spajanjem dva B kanala). Oba ova pristupa imaju ozbiljni nedostatak u prospajanju kanala,koje ne odgovara potrebama korisnika, niti su postoje e (telefonske) mreže predvi ene za višesatneveze karakteristine za prijenos podataka. Neposredni je zakljuak, da prijenos podataka treba obavitimimo telefonske mreže s komutacijom kanala, makar ona bila digitalna.

Tehnologija koja bi mogla zadovoljiti potrebe prijenosa podataka je tehnologija interaktivnihsustava kabelske televizije. Bez obzira da li ih gradile telekomunikacijske kompanije ili kompanijepostoje ih jednosmjernih (distribucijskih) kabelskih sustava, osnovni je problem u ogromniminvesticijskim sredstvima potrebnim da se usluga ponudi znaajnom broju potencijalnih korisnika.

Raunalne mreže84

Kako korisnici više nisu primarno zainteresirani za uslugu "video na zahtjev", izgradnja ovih sustavaje znatno usporena.

Grupa rješenja kod kojih se kombiniraju dva medija pokušava iskoristiti injenicu, da je kodvelikog broja korisnika promet nesimetrian. Promet prema korisniku višestruko je ve i od prometaprema mreži. Ta rješenja koriste modemsku (telefonsku) vezu za tokove prema mreži, a sustavejednosmjerne kabelske televizije ili satelitske kanale za tokove podataka prema korisniku. Na tržištusu se pojavili kabelski i satelitski modemi. Mane ove tehnologije su višestruke. Tehnologija neosigurava dovoljan kapacitet za veliki broj korisnika, te se pojavljuje potreba za investicijama bliskiminteraktivnoj televiziji. Korisnik mora ugovoriti dvije usluge, modemsku vezu s telefonskom i prijempodataka s kabelskom kompanijom, pri tome iznajmljuju i naješ e drugi telefonski prikljuak.Konano, za poslovne aplikacije modemska veza ka mreži definitivno nije zadovoljavaju a. Zbogsvega navedenog, kombiniranje medija nije dugorono rješenje prijenosa podataka.

Uzevši u obzir sve izneseno, potrebna je tehnologija koja e odmah, bez velikih investicija,ponuditi razumne brzine dvosmjernog prijenosa podataka po prihvatljivim cijenama. Grupa tihtehnologija danas je poznata po akronimu xDSL.

3.5.2.1 Osnovne zna ajke xDSL tehnologije

xDSL tehnologija koristi injenicu, da telefonske kompanije imaju izgra ene pretplatnike mrežeod bakrenih parica. Iako loše kvalitete, parice ipak na kratkim udaljenostima omogu avaju prijenospodataka znatnim brzinama. Prednosti xDSL tehnologije su:

• ne zahtijeva investicije u nove vodove• dostupna je svuda gdje postoji telefonski prikljuak,• skupe nadogradnje digitalnih centrala nisu potrebne, jer se one DSL tehnologijom mimoilaze,• ne trebaju dodatni telefonski prikljuci jer ve ina DSL tehnologija koristi istu paricu za

prijenos telefonskog i podatkovnog signala,• DSL kanal je dostupan u punom kapacitetu svom korisniku, kapacitet se ne dijeli s drugima i• mogu a je izgradnja u fazama, a investicija je proporcionalna broju ugra enih prikljuaka

Da bi primjenili xDSL tehnologiju, treba razriješiti dva problema: prijenos podatka napretplatnikoj mreži i prijenos podataka dalje kroz komunikacijsku mrežu.

Prijenos podataka dalje kroz komunikacijsku mrežu na neki nain je ve riješen. Telefonskekompanije su vremenom izgradile snažnu optiku osnovnu mrežu, a u mnogim telefonskim centralamaraspolažu vornom opremom za prijenos podataka velikog kapaciteta, npr. ATM prospojnicima.Primjenom stalnih ili prospojenih veza, mogu e je ostvariti zadovoljavaju u povezanost s Internetom,što je osnovni zahtjev ve ine korisnika.

Prijenos podataka na pretplatnikoj mreži je srž xDSL tehnologije. Problemi su znatni. Osimop enito loše kvalitete parica, naroito kod starijih kabela, dodatne poteško e predstavljaju mostovina paricama i krajnji tereti. Parice se u pretplatnikim mrežama ne sijeku (naroito u USA), ve seprikljuuju odvojci koji nakon iskljuenja pretplatnika esto ostaju prikljueni. Kraj parice se nekadzakljuuje induktivnim optere enjem. Pronalaženje starih mostova je skup i nepotreban postupak, dokje krajnje terete potrebno demontirati.

Svi navedeni problemi rješavaju se tehnologijama koje nisu daleko od suvremenih modemskihmodulacija. Pri tome treba voditi rauna da xDSL sustav prenosi podatke samo do prve telefonskecentrale, a ne s kraja na kraj mreže, te da na tom dijelu imamo više ili manje homogenu bakrenutelefonsku paricu. Razliita konkretna rješenja imaju posebna svojstva.

3.5.2.2 HDSL (High speed Digital Subscr iber L ine) tehnologija

HDSL je prva xDSL tehnologija, razvijena 1980-tih da se omogu i 1,5 Mb/s dvosmjerni DS1prikljuak korisnicima, umjesto skupog T1 prikljuka. Koristi dvije parice i ne dozvoljavaistovremeni prijenos analognog telefonskog signala. Postoji varijanta koja prenosi podatke jednom


paricom polovinom brzinom. Za prijenos podataka koristi se jednostavan kvaternarni kod (2B1Q)kao kod ISDN U suelja, brzinom 392 kb/s. Gornja granina frekvencija je 196 kHz.

HDSL je znaajan smo zbog svoje inovativnosti, jer je poslužio kao osnovica za kasnije standarde.Iako je stabilan i dora en i podržavaju ga telefonske kompanije, HDSL nije pogodna tehnologija zamasovne digitalne pretplatnike mreže.

3.5.2.3 SDSL (Single line Symmetr ic Digital Subscr iber L ine) tehnologija

SDSL je tehnologija koja omogu uje simetrian dvosmjeran prijenos podataka po jednoj paricibrzinama od 160 do 2048 kb/s (E1), uz istovremeni prijenos analognog telefonskog kanala.

Mana ove tehnologije je u kratkom dometu, ispod 3 km na ve im brzinama. Druge xDSLtehnologije su stoga pogodnije za masovnu primjenu.

3.5.2.4 IDSL (ISDN Digital Subscr iber L ine) tehnologija

IDSL koristi tehnologiju ISDN pretplatnike petlje za ostvarivanje dvosmjernog kanala brzine128 kb/s. Za razliku od ISDN prikljuka koji završava na ISDN centrali, IDSL kanal se prikljuuje navlastitu opremu i omogu ava pristup brzoj podatkovnoj mreži. Koristi jednu paricu. Prikljuak nepodržava istovremeni prijenos govornog signala.

IDSL je jeftina alternativa ISDN prikljuku, ali zahtjeva dodatnu paricu. Pruža 128 kb/s, što jedobro u usporedbi s maksimalnih 56 kb/s po analognoj mreži, ali nije pogodan za masovnu primjenu.

3.5.2.5 VDSL (Very high speed Digital Subscr iber L ine) tehnologija

VDSL je nova tehnologija koja bi trebala omogu iti brzinu prijenosa prema korisniku, do 52 Mb/sna udaljenostima do 300 m i 15 Mb/s do 1 km. Brzina prema mreži je izme u 1,5 i 2,3 Mb/s. Koristijednu paricu i ne omogu ava prijenos telefonskog signala.

Tehnologija je originalno razvijena za sustave interaktivne televizije. Kako su aktivnosti na ovompodruju usporene, ni jedna od predloženih varijanti nije standardizirana.

3.5.2.6 ADSL (Asymmetr ic Digital Subscr iber L ine) tehnologija

ADSL je prva uspješna xDSL tehnologija, koja na udaljenostima do 5 km omogu ava prijenospodataka ka korisniku brzinom do 2 Mb/s, a do 2 km 8 Mb/s. Brzina prijenosa prema mreži kre e seod 64 do 640 kb/s. Pri tome koristi jednu paricu i omogu ava prijenos analognog telefonskog kanala.Tehnologija je dobro standardizirana, ispitana nekoliko godina u praksi, a podržava je veliki brojproizvo aa.

ADSL, me utim, nije imun na poteško e. Iako su cijene ADSL modema relativno niske, približnocijenama kvalitetnih analognih modema, cijena pretplate na prikljuak je još uvijek visoka. Osimtoga, unato oficijelnom ANSI standardu, na tržištu su prisutna dva sustava modulacije: standardniDMT i industrijski CAP. Dok je DMT robusniji, ali i skuplji i troši više energije, CAP jejednostavniji, jeftiniji i troši manje energije. U postupku je službena standardizacija i CAPmodulacije.

Kod DMT (Discrete Multi Tone) modulacije frekvencijski spektar 0-1024 kHz podijeljen je u 256pojasa širine po 4 kHz, slika 3.49.

Pojas 0 koristi se za prijenos govornog signala, a pojasi 8-255 za prijenos podataka. Dio pojasa, od8 dalje, koristi se dvosmjerno, uz poništenje jeke, a ostali se koriste samo za prijenos prema korisniku.Ukoliko je na nekom od kanala nivo smetnji ili izoblienja visok, on se iskljuuje iz prijenosa. Stogase brzina prijenosa adaptivno podešava prema mogu nostima medija.

Raunalne mreže86

Slika 3.49. Spektar ADSL DMT signala

CAP (Carrier-less Amplitude Phase modulation) je u osnovi adaptivna QAM modulacija spromjenljivim brojem toaka konstelacije, ovisno o kvaliteti parice i razini signala. Dvosmjerniprijenos je ostvaren podjelom frekvencije, pa nije potrebno poništenje jeke, slika 3.50:

Slika 3.50. Spektar ADSL CAP signala

3.5.2.7 RADSL (Rate Adaptive Digital Subscr iber L ine) tehnologija

RADSL je inteligentna varijanta ADSL sustava. Ure aji automatski prilago uju brzinu prilikamana parici. To pojednostavljuje instalaciju, jer nisu potrebna mjerenja konkretne veze ni runopodešavanje parametara. ADSL i RADSL su jedini ozbiljni kandidati za masovnu izgradnju xDSLmreža.

3.5.2.8 ADSL tehnologija male brzine

Poetak širenja ADSL tehnologije pokazao je slabu stranu postoje ih sustava: mali kapacitetosnovne Internet mreže. Mnoge kompanije za pristup Internetu (ISP, Internet Service Provider) suotkrile da nagli porast prijenosnih kapaciteta na strani korisnika pretvara njihove instalacije u uskogrlo. Stoga je zakljuno da je prihvatljivija DSL tehnologija manje brzine, oko 1 Mb/s premakorisniku i oko 100 kb/s prema mreži.

Drugi problem je nastao na podruju elektromagnetske kompatibilnosti. Puštanje u pogon velikogbroja digitalnih izvora po postoje im kabelima podigao je razinu šuma i pogrješaka u pretplatnikojmreži. To je postavilo zahtjeve za smanjenjem brzine, te je usporilo širenje ADSL prikljuaka.

U razvoju je niz xDSL tehnologija, koje e optimalno odgovarati potrebama korisnika,mogu nostima ISP-a i ogranienjima pretplatnike mreže.

3.6 MREŽE S ASINKRONIM NAINOM PRIJENOSA (ATM)

ATM (Asynchronous Transfer Mode) je tehnologija na kojoj se zasniva moderna širokopojasnaISDN, B-ISDN mreža. Korištenjem prospajanja malih paketa - elija - konstantne duljine 53 okteta,ostvareno je visoko iskorištenje kanala karakteristino za podatkovne mreže s prospajanjem paketa, a


omogu ena integracija svih vrsta prometa. elije koje pripadaju jednom toku proslje uju se krozmrežu virtualnim kanalom. Sam prijenos podataka je bespojan, tj. bez uspostave kontrole pogrješki.

Prijenosna osnovica ATM mreže je optika SDH (SONET) telekomunikacijska mreža. Na SDH senadogra uje STM (Synchronous Transfer Mode) nain prijenosa koji simulira PCM sustave, te ATM.ATM tehnologija predvi a izgradnju homogene globalne mreže, te dovo enje ATM prikljuka dosvakog korisnikog terminala. Do postizanja ovog cilja, prote i e dosta vremena. Dijelovi ATMmreža se grade, jer je to perspektivna tehnologija za mreže širokog dosega.

Na lokalnoj razini, predvi ene su korisnike instalacije koje obavljaju funkciju lokalnih mreža.Definirana su suelja korisnik - mreža (UNI, User to Network Interface) i korisnika mreža - mreža(PNNI, Private Network to Network Interface). Same lokalne instalacije su stablaste topologije, saATM prospojnicima u vorištima.

Standardizaciju ATM mreža obavlja ITU-T kroz svoje I preporuke. Funkcionalne standarde sueljaspecificira udruženje proizvo aa opreme, ATM-Forum. Me u ovim organizacijama postoji visokstupanj suglasnosti.

Nepostojanje globalne ATM mreže, visoka cijena opreme, te složena prilagodba postoje immrežama (npr. LANE, sustav simulacije lokalnih mreža), usporavaju primjenu ATM tehnologije nalokalnoj razini. Ovdje emo ukratko razmotriti karakteristike fizike razine ATM prikljuka.

Izvorna ATM suelja predvi aju korištenje razliitih medija, tablica 3.25:

Brzina Medij Domet kodiranje Konektor2488 Mb/s optiko vlakno, MM, SM 500m/2km NRZ duplex SC622,08 Mb/s optiko vlakno, MM, SM 500m/2km NRZ duplex SC155,52 Mb/s optiko vlakno, MM, SM 500m/2km NRZ; duplex SC155,52 Mb/s UTP kategorije 5 do 100 m, NRZ; RJ-45155,52 Mb/s UTP kategorije 3 do 100 m, CAP-64 (QAM) RJ-4551,84 Mb/s UTP kategorije 3 do 100 m, CAP-16 (QAM) RJ-4525,6 Mb/s UTP kategorije 3 do 100 m, 4b/5b kodiranje, RJ-45

Tablica 3.15. Pregled ATM su elja

Osim toga, predvi eni su postupci umetanja ATM elija u signale raznih PCM sustava, i toevropskih E1 (2,048 Mb/s) i E3 (34,368 Mb/s) i amerikih T1 (1,544 Mb/s) i DS3 (44,736 Mb/s). ZaE1 i T1 sustave mogu e je korištenje dijela kapaciteta, nx64 kb/s.

Raunalne mreže88

4. PODATKOVNA RAZINA

4.1 UVOD

Podatkovna razina (Data Link Layer) obavlja poslove potrebne za uspješan prijenos korisnikovihpodataka izme u dva vora neposredno povezana fizikim kanalom. Prijenos se obavljaoblikovanjem okvira ili bloka, koji je osnovna jedinica informacije (PDU) podatkovna razine, tenjegovom predajom preko suelja fizikoj razini za prijenos do drugog vora. Oblik okvira ovisi oizabranom protokolu podatkovne razine. Razlikujemo dvije vrste protokola podatkovne razine,znakovne (znakovno orijentirane, engl. Character Oriented) i bitovne (bitovno orijentirane, engl. BitOriented). Podatkovnu razinu dijelimo u dvije podrazine: podrazinu 2.1 i podrazinu 2.2, slika 4.1.

Slika 4.1. Podjela podatkovne na dvije razine: 2.1 i 2.2

Funkcije podrazine 2.1:

∗ sastavljanje i rastavljanje PDU (Protocol Data Unit), tj. okvira ili bloka;∗ sinkronizacija po PDU i po oktetu;∗ detekcija pogrješke i odbacivanje neispravnog okvira.

Funkcije podrazine 2.2:

∗ kontrola toka zbog uskla ivanja brzine prijenosa izme u prijemnika i predajnika;∗ kontrola pogrješki u smislu retransmisije, ovisno da li je protokol spojevni ili bespojni

• Kod spojevnih protokola na osnovu numeracije PDU (po modulu) otkrijemo gubitak itražimo retransmisiju.

• Kod bespojnih protokola gubitak PDU ne izaziva nikakvu reakciju, a zakonzistentnost podataka brine se neka od nadre enih razina.

∗ multipleksiranje se provodi ako je po mrežnom prikljuku potrebno prenositi podatke višeprotokola mrežne razine. Unutar jedne fizike mreže možemo koristiti više razliitihprotokola, pa je potrebno definirati pristupne toke (SAP, Service Access Point) da bismo ihmogli identificirati.

4.2 KODOVI ZA OTKRIVANJE POGRJEŠKI

Zaštita od pogrješki je potrebna da bi informacija stigla na odredište u izvornom obliku. Pogrješkumožemo detektirati i nakon toga korigirati na prijemnoj strani, ili tražiti retransmisiju izgubljeneinformacije. Koji sustav e biti korišten ovisi o primjeni. Npr. kod govornih i video komunikacijazbog vremenskih ogranienja (dio govorne informacije koji stigne nakon što je trebao bitireproduciran nije više interesantan) nije mogu e retransmitirati ošte eni PDU, ali se eventualno možeobaviti korekcija na prijemnoj strani. U digitalnom prijenosu podataka naješ e nakon detekcijepogrješke odbacujemo PDU, a nakon toga obavljamo retransmisiju izgubljenih PDU. U prvom sluajukoriste se kodovi za ispravljanje (korekciju) pogrješki, dok je u drugom sluaju važno koristiti štosigurnije kodove za otkrivanje (detekciju) pogrješki.

Ošte enje PDU nastaje kao pogrješka na jednom ili više bita koji ine PDU. Pogrješke mogu bitiizazvane elektromagnetskom spregom izme u vodova, razlikom potencijala izme u masa, smetnjamazbog blizine energetskih ure aja, izoblienjem signala izazvanim starenjem komunikacijskih ure aja,promjenama napona napajanja i slino. Te su pogrješke sluajnog karaktera, pa ih esto identificiramosa šumom. Takve pogrješke otkrivamo kodovima za otkrivanje (detekciju) pogrješki.

4. PODATKOVNA RAZINA 89

Nakon otkrivanja pogrješke, kod prijenosa podataka ošte eni PDU odbacujemo. U modernimmrežama izgra enim optikim prijenosnim sustavima pogrješke su rijetke, pa je dominantnimehanizam gubitaka PDU zagušenje. U sluaju zagušenja PDU bude izgubljen zbog popunjenostikonanih memorija vorišta. U oba sluaja, gubitak nadoknadimo retransmisijom izgubljenog PDU.

Kao mjerilo kvalitete prijenosa koristi se prosjena vjerojatnost grješke BER (Bit Error Rate),pogrješki po bitu. Možemo smatrati da je vjerojatnost pogrješke od 10-6 prihvatljiva (prosjeno jednapogrješka na milijun prenesenih bita), 10-7 dobra, a 10-5 i sve ispod toga je loše.

Tehnike za otkrivanje pogrješki zasnovane su na unošenju redundancije (zalihosti) u kod. Koderugra ujemo na predajnoj strani kanala sa zadatkom da izvorni (koncentrirani) kod pretvori uredundantni. Dekoder ugra ujemo na prijemnoj strani komunikacijskog kanala, a zadatak mu je daprovjeri ispravnost primljene kodne rijei. Dekoder neispravnu kodnu rije odbacuje, a ispravnuprevodi natrag na izvorni kod. U sustavima za prijenos podataka zaštita od pogrješki provodi se nadPDU kao cjelinom. Kodna rije u smislu kodiranja i dekodiranja je itav PDU, ovisno o razinikomunikacijskog sustava. Na fizikoj to može biti znak, na podatkovnoj je to okvir, na mrežnoj paketitd.

Korištenjem kodnih rijei s pove anim brojem bita dobivamo veliki broj neiskorištenih kodnihrijei. Prijem neiskorištene kodne rijei znak je da je nastupila pogrješka, dok prijem ispravne kodnerijei samo s nekom vjerojatnoš u garantira da je primljena originalna kodna rije. Naime, onepogrješke koje ispravnu kodnu rije pretvore u neku drugu ispravnu rije, nije mogu e otkriti. Trebaprona i kod u kojem unesena redundancija ima visok stupanj uinkovitosti. Kriteriji uinkovitosti su:

• efikasnost otkrivanja pogrješki, ovisi o minimalnoj distanci me u kodnim rijeima• efikasnost algoritma, ovisi o potrebnim operacijama odnosno sklopovlju za kodiranje i

dekodiranje• efikasnost protokola ovisi o odnosu korisne informacije prema veliini zaglavlja.

Kod dugakih poruka je odnos SDU prema PDU približno 1, ali je vjerojatnost pogrješke ve a. Sdruge strane, poruka ne smije biti suviše kratka, jer e odnos PDU i SDU biti malen. Dakle, postojioptimalna veliina PDU, od nekoliko stotina do nekoliko tisu a bita, za koju je iskoristivost kanalamaksimalna, slika 4.2.

Slika 4.2. Iskoristivost kanala u ovisnosti o veli ini jedinice informacije

Pogrješke se obino pojavljuju u snopovima, odnosno kao dvostruke, trostruke i višestruke. Kakosmetnja traje odre eno vrijeme, usnopljavanje je ve e što je ve a brzina prijenosa. Dobra stranausnopljavanja je što sa istom kvalitetom kanala i istim brojem pogrješnih bitova dobijemo manji brojpogrješnih blokova (okvira). Loše je to što možemo oekivati uestale pogrješke unutar jednog PDU,a to nam otežava otkrivanje pogrješki.

4.2.1 VRSTE KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI

Poruku možemo prenositi bez (slika 4.3) ili sa zaštitom od pogrješki (slika 4.4).

Slika 4.3. Prijenos poruke bez zaštite od pogrješki

Raunalne mreže90

Slika 4.4. Prijenos poruke sa zaštitom od pogrješki

4.2.1.1 Sistematski i nesistematski kodovi

Kod može biti sistematski (originalnoj poruci se dodaju redundantni bitovi) i nesistematski (nekiop eniti kod). Za primjenu su interesantniji sistematski kodovi, kod kojih se prenosi originalnainformacija od k bita, kojoj se dodaje c redundantnih bita. Kodna rije redundantnog koda koja seprenosi preko kanala ima ukupno n=k+c bita. Iskoristivost takvog koda je:

nk=η .

4.2.1.2 Konvolucijski i blok kodovi

Kodove, osim na sistematske i nesistematske, dijelimo na konvolucijske i blok kodove.

Konvolucijski kodovi se naješ e koriste kod malih kodnih rijei. Nastaju tako da se svakombloku dodaju redundantni bitovi na osnovu tog i prethodnog bloka, slika 4.5. Prednost im je to štolakše detektiraju pogrješku, a mana što se pogrješka multiplicira i propagira na slijede e blokove.

Slika 4.5. Konvolucijski kodovi

Redundantni bitovi se kod blok kodova dodaju na osnovi vlastite informacije, slika 4.6.

Slika 4.6. Blok kodovi

4.2.1.3 Kodovi s par itetnim ispitivanjem

Kod kodova s paritetnim ispitivanjem, bitovima originalne kompleksije se dodaju paritetnikontrolni bitovi, tako da za definirano paritetno ispitivanje broj jedinica bude paran ili neparan. Zaparitetno ispitivanje koristimo operaciju sume po modulu m=2. Zbrajanje svih znamenki neke kodnerijei po modulu 2 daje jedinicu, ako je broj jedinica u rijei bio neparan, a nulu ako je bio paran.Suma po modulu se koristi zbog svojih svojstava asocijativnosti, komutativnosti i zatvorenosti, odakleslijedi mogu nost primjene matrinog rauna i rješavanja sustava jednadžbi slino linearnimjednadžbama.

4.2.2 SISTEMATSKI BLOK KODOVI S PARITETNIM ISPITIVANJEM

Sistematske blok kodove s paritetnim ispitivanjem možemo opisati tablino ili matrino. Zbogveliine tablica eš e se koristi opis matricom (n,k), gdje je n ukupan broj bita, a k broj bita originalneinformacije, s tim da vrijedi da je k ≤ n. Sluaj k = n opisuje prijenos informacije bez zaštite.

4.2.2.1 Kodiranje koda s par itetnim ispitivanjem

Kodiranjem 2k k-torki originalne informacije dobije se 2n n-torki, od ega je 2k ispravnih(iskorištenih), a (2n-2k) neispravnih (neiskorištenih).

Kodna kompleksija c nastaje tako da na originalnu kompleksiju d djelujemo generator matricom G:

c=d∗G

c je n-torka iz skupa 2k ispravnih n-torki, d k-torka iz originalnog skupa, a G matrica veliine k×n.

Matrica G se sastoji od jedinine matrice veliine k×k i permutacijske matrice P veliine k×(n-k),koja definira c kontrolnih bita.

G= PI


Na primjer, za blok kod (7,4) matrica G može biti:

G= == ×−× 344)kn(kk PIPI

1101000

0110100

1010010

0100001

Izraunajmo vektor c za kodnu rije 1010:

c=d∗G= 0010101

1101000

0110100

1010010

0100001

0101 =∗

odnosno pojedini bitovi vektora c su:

c1=d1=1 c3=d3=1 c5=d2⊕d3=1 c7=d2⊕d4=0c2=d2=0 c4=d4=0 c6=d1⊕d3⊕d4=0

Dobivene formule ine sustav jednadžbi koje možemo iskoristiti za izraunavanje vektora c, što jeu primjeru i napravljeno. Govorimo o sustavu jednadžbi kodera.

Svojstvo je kodne rijei c da nastaje sumom redaka matrice G. Ako pogledamo gornji primjer,vidimo da je pojedini bit vektora c nastao sumacijom onih bita vektora d za koje je bit stupca matriceG jednak jedinici. Obzirom na autosimetrinost operacije sume po modulu, istovremeno vrijedi da usve sume ulaze samo lanovi onih redaka matrice G, za koje je pripadni bit vektora d jednak jedinici.

Raspored jedinica po stupcima matrice P odre uje koji e dio kompleksije d biti zašti en kojimkontrolnim bitom. U gornjem primjeru prvi stupac (peti matrice G) ukljuuje bitove d2 i d3, drugibitove d1, d3 i d4, a tre i stupac bitove d2 i d4. Ti bitovi ine upravo jednadžbe za kontrolne bitove c5,c6 i c7. Zato P ne smije biti proizvoljna matrica, ve mora zadovoljiti sljede e uvjete:

1. Ne smije imati dva ista stupca, jer se u tom sluaju u vektoru c pojavljuju dva ista kontrolnabita, koja ne doprinose sigurnosti.

2. Ni jedan stupac ne smije sadržavati same nule, jer e tada odre eni kontrolni bit biti jednaknuli. Mogu e je otkriti pogrješku na tom kontrolnom bitu, ali to ne doprinosi sigurnostiinformacije.

3. Ni jedan redak ne smije sadržavati same nule, jer tada pripadni bit originalne kompleksije ne eu i u paritetno ispitivanje, pa pogrješka na tom bitu ne može biti otkrivena.

4. Ne smije imati dva jednaka retka, jer bi se pojavom pogrješki na odgovaraju im mjestimadoprinos tih bita poništio, pa bismo mogli detektirati samo jednostruku pogrješku.

5. Poop enje svojstava 3 i 4 glasi: za detekciju n-struke pogrješke, potrebno je osigurati da suma(po modulu) bilo kojih n redaka matrice P bude razliita od nule.

Ukratko, matrica P ne smije biti singularna.

4.2.2.2 Dekodiranje koda s par itetnim ispitivanjem

Na prijemnoj je strani potrebno provjeriti ispravnost primljenog koda. U tu svrhu definiramomatricu kontrole pariteta H i njenu transponiranu matricu HT:

H= IPT ; HT=I

P

Svojstvo je matrice HT da vrijedi:

G∗HT=0

Pokažimo gornju tvrdnju na primjeru za blok kod (7,4):

Raunalne mreže92

H=

1001010

0101101

0010110

; HT=

100

010

001

110

011

101

010

G∗HT= 0

100

010

001

110

011

101

010

1101000

0110100

1010010

0100001

=∗

Ova jednadžba pokazuje da redak matrice G pomnožen sa bilo kojim stupcem matrice HT dajenulu. Kako je stupac HT jednak retku H, vrijedi:

redak (G) × redak (H) = 0

Jednostavno, jedinini dio matrice G množi dio P u HT, a dio P matrice G množi jedinini diomatrice HT, tako da u svakom množenju izdvajamo dva puta isti bit matrice P. kako je 1⊕1=0⊕0=0,slijedi gornja tvrdnja.

Matrica HT primijenjena na c mora dati nul-vektor, pod uvjetom da je c iz skupa ispravnihkompleksija:

d∗G=c

c∗HT=d∗G∗HT= d∗0 = 0

Ako je primljena kodna rije c’ ispravna, umnožak e biti =0, a ako je pogrješna, umnožak e biti≠0, ime smo detektirali pogrješku.

∀c’∗HT=0 c’∈C

∀c’∗HT≠0 c’∉C

Množenjem op enitog vektora c s HT dobijemo sustav jednadžbi, koje nazivamo jednadžbedekodera. Za gornji primjer vrijedi:

k1=c1⊕c2⊕c4 k2=c0⊕c2⊕c3⊕c5 k3=c1⊕c3⊕c6

gdje su k1, k2 i k3 bitovi vektora rezultata paritetnog ispitivanja.

4.2.2.3 Sindrom koda s par itetnim ispitivanjem

Rezultat paritetnog ispitivanja nazivamo sindrom. Za sindrom s vrijedi:

c’∗HT=s

Primljena kodna rije c’ može biti pogrješna:

c’=c⊕e

gdje je c poslana kodna rije, a e vektor pogrješke. Jedinica na odre enom mjestu u vektoru e znai daje bit istog mjesta u primljenoj kodnoj rijei pogrješan, a nula u e znai da je primljeni bit ispravan.

Vrijedi:


c’∗HT=(c⊕e)∗HT=c∗HT⊕e∗HT=0⊕ e∗HT =s

Iz toga vidimo da sindrom ovisi o karakteru pogrješke:

s=e∗HT

Ogranienja sindroma:

1. Sistematski blok kod sa paritetnim ispitivanjem ne može otkriti onu pogrješku koja je sama za sebeispravna kodna rije.

e∗HT=s=0, ako je e∈C

Zato se ponekad koriste konvolucijski kodovi.

2. Postoji odre eni postotak pogrješki koje ne možemo detektirati:

[ ]%1002

1

2

2

akompleksij_broj_ukupan

akompleksij_ispravnih_broj_ukupanknn

k

⋅== −

Dakle, [ ]%1002

1kn

⋅− pogrješki ne možemo detektirati.

3. Ako je sindrom duljine n-k, onda u skupu sindroma S imamo 2n-k razliitih sindroma, me u kojimaje i s0=0:

Ss,,s,s1210 kn ∈−−

Po jednom sindromu e biti raspore eno kkn

n

22

2 =− razliitih pogrješki, što znai da nakon

detekcije pogrješke ne možemo sa sigurnoš u izvršiti korekciju. Odavde slijedi da je za prijenospodataka daleko pogodnije koristiti samo detekciju pogrješki, te nakon toga retransmisiju(ponovno slanje) izgubljenih podataka.

4.2.2.4 Statisti ka svojstva pogr ješki

Pokazalo se da sve pogrješke nisu jednako vjerojatne. Višestruke pogrješke su relativno rijetke, a isnopovi relativno velike dužine su malo vjerojatni.

Ukoliko smo ispravno dizajnirali matricu G, u 2k pogrješki e se na i jedna koja je vjerojatnija odsvih drugih i koju nazivamo dominantna kodna r ije pogr ješke. Nastojimo tako konstruirati kod dapogrješke koje su najvjerojatnije i koje imaju relativno malu distancu svakako budu pogrješke kojemožemo detektirati, tj. da ne pripadaju skupu ispravnih kodnih rijei. Ako one pripadaju raznimsindromima, možemo ih i korigirati.

4.2.3 SISTEMATSKI CIKLIKI KODOVI

Mana je op enitih kodova s paritetnim ispitivanjem što za praktine duljine poruka od nekolikostotina ili tisu a bita prilikom kodiranja i dekodiranja moramo rješavati vrlo velike sustave jednadžbi.Stoga je interesantno na i takve kodove, kod kojih se kodiranje i dekodiranje može obavitijednostavnim algoritmom. Takvi su cikli ki kodovi.

Cikliki kodovi su nastali iz blok kodova korištenjem operacije ciklike permutacije (rotacije) nadgeneriraju im polinomom g(x). Oni pripadaju sistematskim blok kodovima s paritetnim ispitivanjem.Ciklika permutacija se radi tako da svaki bit pomaknemo u lijevo, a najznaajniji bit dolazi nanajmanje znaajno mjesto. Kodiranje i dekodiranje ovih kodova je vrlo jednostavno, jer umjestovelikog sustava jednadžbi koristimo prikladne algoritme.

4.2.3.1 Kodiranje cikli kih kodova

Vektor c možemo zapisati kao polinom:

c(x) = cn-1xn-1 ⊕ cn-2x

n-2 ⊕ ... ⊕ c1x1 ⊕ c0x

0

x nam pokazuje mjesto na kojem se unutar kodne rijei nalazi neki od koeficijenata cn-k.

Raunalne mreže94

Ako ovakav polinom pomnožimo sa x, dobit emo pomak koeficijenata u lijevo. Dobiveni polinomtada podijelimo sa xn⊕1, ime smo napravili cikliki pomak.

Primjer:

1001→0011→0110→1100→1001

1001→0011: (x3⊕1)∗x=x4⊕x

(x4⊕x):(x4⊕1)=1x4⊕1x⊕1 →0011

0011→0110: (x⊕1)∗x=x2⊕x

(x2⊕x):(x4⊕1)=00______x2⊕x →0110

itd.

U primjenama su zanimljivi sistematski cikliki kodovi definirani matricom oblika:

G= PI

Ova struktura matrice G ima za posljedicu da se svaka kodna rije sastoji od k informacijskihsimbola i (n-k) kontrolnih simbola.

Posljednji redak matrice P je proizvoljan, uz neka ogranienja:

G=

1...xx1...00

Sve ostale retke matrice G dobijemo ciklikim pomakom posljednjeg retka. Ako novi redak nijetakav da na kraju možemo dobiti jedininu matricu unutar matrice G, moramo izvršiti linearnukombinaciju cikliki pomaknutog retka sa posljednjim retkom.

Vrijedi:

rj-1=

⊕∗

∗

;rxr

;xr

kj

j

1r

0r1k

j

1kj

=

=+

+

rj-1 - prethodni redak;rk - posljednji redak.

Nastojimo da zadnji lan posljednjeg retka matrice G bude 1, da se ne bi dogodilo da svi lanovinekog retka ili stupca matrice P budu jednaki nuli.

Posljednji redak matrice G je polinom stupnja n-k i naziva se generiraju i polinom g(x). On morabiti divizor od xn⊕1 da bi matrica G bila suvisla.

4.2.3.2 Dekodiranje cikli kih kodova

Kako je svaki redak matrice G nastao ciklikim pomakom ili eventualno sumacijom po modulu sag(x), to znai da su svi djeljivi sa g(x). Zato na prijemnoj strani samo moramo provjeriti djeljivostdobivenog polinoma c(x) sa unaprijed poznatim generiraju im polinomom. Ako c(x) nije djeljiv sag(x), u prijenosu je nastupila pogrješka.

Kako je:

)x(g)x(r)x(g)x(q)x(c ÷⊕∗=


slijedi:

)x(g

)x(r)x(q

)x(g

)x(c ⊕=

gdje je q(x) kvocijent, stupnja n-k, a r(x) ostatak dijeljenja, stupnja manjeg od n-k. r(x)=0 za ispravnuc(x).

Kako se radi o sistematskom blok kodu, c(x) sadrži bitove originalne kodne rijei d(x) pomaknuten-k bitova ulijevo i kontrolne bitove k(x), slika 4.7.

Slika 4.7. Struktura kompleksije c(x)

c(x) izraunavamo jednostavno, dijeljenjem pomaknutog d(x) sa g(x):

)x(g)x(g

)x(r)x(q

)x(g

)x(dx kn

∗⊕=∗−

)x(r)x(k)x(c)x(g)x(q)x(r)x(dx

)x(r)x(r)x(g)x(q)x(dxkn

kn

==∗=⊕∗

⊕⊕∗=∗−

−

Dakle, c(x) dobijemo pomakom d(x) ulijevo i dodavanjem ostatka dijeljenja sa g(x), slika 4.8.

d r Slika 4.8. Dodavanje kontrolnih bitova originalnoj kompleksiji.

)x(g

)x(dxrem)x(r

)x(r)x(dx)x(ckn

kn

−

−

=

⊕=

Na prijemnoj strani dobijemo kodnu rije c’ (x) i provjeravamo njenu djeljivost sa g(x):

)x(g

)x(c

)x(g

)x(e

)x(g

)x(©c

)x(c)x(e)x(©c

⊕=

⊕=

Za c(x) znamo da je djeljivo sa g(x), pa rezultat dijeljenja ovisi o e(x). Može se pokazati da je

ostatak dijeljenja )x(g

)x(e jednak sindromu napisanom u obliku polinoma.

)x(s)x(g

)x(erem =

Ako je ostatak dijeljenja s(x)=0, vektor e je ili iz skupa ispravnih kompleksija ili je =0.

4.2.3.3 Sklopovlje za kodiranje i dekodiranje cikli kog koda.

Kašnjenje u digitalnoj tehnici možemo realizirati korištenjem D-bistabila, slika 4.9.

D QCP

D

Slika 4.9. D-bistabil kao element za kašnjenje

Raunalne mreže96

Za D-bistabil vrijedi:Qn+1=Dn.

Ako je Q izlazna varijabla z, a D ulazna varijabla y, imamo da je:

z=D∗y

s tim da D u ovoj formuli znai operator kašnjenja.

D D D y Dy D2y D3y ...

Slika 4.10. Serijski spoj D-bistabila

Ako imamo više elemenata u seriji (slika 4.10), dobit emo sekvencu:

y=y0+y1D+y2D2+y3D

3+...

Ova sekvenca kao niz bita odgovara polinomu:

y(x)=xn-k-1y0+xn-k-2y1

Dalje možemo izvršiti kombinaciju trenutnih vrijednosti na izlazu sa prethodnim vrijednostima,slika 4.11.

D D Dy Dy D2y D3y

+ + zy +

a1 a2 a3

Slika 4.11. Linearna kombinacija razli itih kašnjenja ulaza

Za sluaj kada je a1=0, a2=1 i a3=1 imamo:

43*

4343

DD1)D(Gy

z

)DD1(yyDyDyz

⊕⊕==

⊕⊕=⊕⊕=

Ovaj sklop se naziva binarni filtar. Može se opisati funkcijom G*(D), koja ima karakter prijenosnefunkcije. U sluaju da postoji povratna veza (slika 4.12), imamo:

)D(G1

)D(P

y

z

y)D(P))D(G1(z

z)D(Gy)D(Pz

⊕=

′=′⊕′⊕′=

Prijenosnu funkciju za ovaj sluaj možemo napisati i ovako:

)D(G)D(G

)D(P

y

z *==

Za G’ (D)=0 imamo sluaj bez povratne veze, odnosno G*(D)=P(D).

D D D y Dy D2y D3y D4y

+ + zy

D

+

D D D z Dz D2z D3z D4zD

+

Slika 4.12. Linearna kombinacija zakašnjelog ulaza i izlaza


Poseban sluaj je za P=1:

)D(G

1)D(G* = ;

)D(G

yz =

odnosno, izlazna sekvenca nastaje dijeljenjem ulaza sa polinomom. Nas zapravo zanima ostatak togdijeljenja.

Sklop za kodiranje i dekodiranje ciklikog koda prikazan je na slici 4.13.

+ + z

y

+

D D D z Dz D2z D3z D4zD

+

k

n-k

k

n-k0S1

S2

Slika 4.13. Koder i dekoder cikli kog koda

Na predajnoj strani bistabili se postave u poetnu vrijednost 0 i originalna poruka d(x) se propuštakroz sklop nepromijenjena. Istovremeno se vrši dijeljenje te poruke sa generator polinomom g(x), a ubistabilima sklopa se akumulira ostatak dijeljenja. Nakon emitiranja poruke d(x), preklopnici seprebace u drugi položaj (n-k) i na kanal se pošalje ostatak dijeljenja r(x).

Na prijemnoj strani se kroz sklop propušta cijela poruka c(x). Ukoliko nije bilo pogrješke, ostatakdijeljenja u bistabilima sklopa mora biti jednak nuli.

Ovakvo korištenje ciklikih kodova ne osigurava detekciju pogrješki nastalih umetanjem iliispuštanjem nule na poetku poruke (zbog gubitka sinkronizacije). Zato se po CCITT V.42 bistabilisklopa poetno postavljaju u 1. Rezultat dijeljenja na prijemnoj strani jednak je konstanti (ostatkudijeljenja poetnih jedinica sa generator polinomom).

4.2.4 PRAKTINA PRIMJENA KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI

U praksi se naješ e koriste tri vrste kodova za detekciju pogrješki:

1. vertikalna zaštita VRC;2. dužinska zaštita LRC;3. ciklika zaštita CRC.

4.2.4.1 Zaštitno kodiranje pomo u ver tikalne i dužinske metode.

Vertikalna zaštita VRC (Vertical Redundancy Check) se provodi dodavanjem paritetnog bitasvakom znaku. Paritet može biti paran ili neparan, odnosno znak može imati paran ili neparan brojjedinica.

Primjena VRC omogu uje otkrivanje jedne pogrješke. Da bi se pove ala mogu nost detekcije iomogu ila korekcija pogrješke, primjenjuje se dužinska zaštitna metoda LRC (LongitudinalRedundancy Check), u okviru koje se odre uje paran ili neparan broj jedinica u nizu bitova istogbrojnog mjesta.

Istodobna zaštita sa VRC i LRC omogu uje otkrivanje dviju pogrješki ili otkrivanje i ispravljanjejedne. Ako postoji višestruka pogrješka, na ovaj je nain nije mogu e ispraviti.

4.2.4.2 Polinomska ili cikli ka zaštita kodova.

Kod suvremenih protokola primjenjujemo cikliku zaštitu CRC (Cyclic Redundancy Check).Imamo više razliitih ciklikih kodova ovisno o korištenom generiraju em polinomu:

Raunalne mreže98

∗ CRC-12 je kod za IBM-ova stara raunala. Polinom za ovaj kod je:

x12⊕x3⊕x2⊕x⊕1=(x⊕1)(x11⊕x2⊕1).

∗ CRC-16, tako er IBM:

x16⊕x15⊕x2⊕1=(x⊕1)(x15⊕x⊕1).

∗ CRC-CCITT se koristi kod svih bitovno-orijentiranih protokola koji imaju 16-bitnu zaštitu:

x16⊕x12⊕x5⊕1=(x⊕1)(x15⊕x14⊕x13⊕x12⊕x4⊕x3⊕x2⊕x⊕1).

Za dužinu poruke od 1000 bita CRC-CCITT otkriva 99.999% grješaka.

∗ CRC-32 se danas esto upotrebljava kod lokalnih mreža. Polinom mu je:

x32⊕x26⊕x23⊕x22⊕x16⊕x12⊕x11⊕x10⊕x8⊕x7⊕x5⊕x4⊕x2⊕x⊕1.

4.2.4.3 Kor ištenje CRC-CCITT prema V.42, X.25 i ISO 3309.

Ako do e do gubitka sinkronizacije, može biti preskoen ili dodan bit 0 na poetku poruke. CRCkodovi ne mogu detektirati tu pogrješku, te koristimo 16-bitni zaštitni kod kao komplement sume pomodulu lanova

a) )x(g

)1x...xx(xrem

1415k ⊕⊕⊕⊕ i b)

)x(g

)x(dxrem

kn−

gdje je g(x) polinom prema CRC-CCITT 1xxx)x(g 51216 ⊕⊕⊕= , a k je broj bita okvira izme uzadnjeg bita okvirnog znaka i prvog bita zaštitnog koda, ne ukljuuju i granine bitove.

Kod predajnika se poetni sadržaj registra ure aja koji izraunava ostatak dijeljenja sastoji odsamih jedinica, a zatim se modificira dijeljenjem na gore navedeni nain; ostatak tog dijeljenja seprenosi kao 16-bitni zaštitni kod. U prijemniku se na poetku sadržaj registra tako er postavlja u samejedinice, a nakon množenja sa x16 i dijeljenja sa generator-polinomom, zaštitni kod je “0001 11010000 1111” (ako nema pogrješki u prijenosu).

32-bitni zaštitni kod je komplement sume po modulu lanova:

a) )x(g

)1x...xx(xrem

3031k ⊕⊕⊕⊕ i b)

)x(g

)x(dxrem

kn−

1xxxxxxxxxxxxxx)x(g 245781011121622232632 ⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕= , a za k

vrijedi isto što i gore. Tako er vrijedi sve što je reeno za prijemnik i predajnik, jedino što jerezultiraju i 32-bitni zaštitni kod “1100 0111 0000 0100 1101 1101 0111 1011” .

4.3 PROTOKOLI PODATKOVNOG SLOJA

Tokom razvoja pojavile su se tri grupe protokola podatkovnog sloja:

1. znakovno-orijentirani protokoli;2. bitovno-orijentirani protokoli;3. protokoli na lokalnim mrežama (tako er bitovno orijentirani).

4.3.1 ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI

Znakovno orijentirani protokoli polaze od pretpostavke da je na fizikoj razini obavljenasinkronizacija po znaku. Osnovna jedinica informacije kod znakovno-orijentiranih protokola je bloksastavljen od pojedinih znakova. Karakteristika znakovno-orijentiranih protokola je da se prijenosodvija znak po znak i da svaki znak mora imati odre eno znaenje. Mogu funkcionirati i na sinkronimi na asinkronim kanalima. Loše je to što nisu transparentni, jer su neki znakovi rezervirani zaupravljanje prijenosom, pa se ne smiju pojaviti u korisnikovoj poruci.


Znakovno-orijentirani protokoli su se prvi put pojavili na mrežama terminala. Imali smo tri izvedbetakvih mreža. U prvoj izvedbi je inteligentan ure aj, na kojeg su se prikljuivali znakovni terminali,bio na raunalu, slika 4.14.

Slika 4.14. Znakovni terminali, priklju eni direktno na ra unalo

U drugoj izvedbi je inteligentni ure aj, kontroler terminala, odvojen od raunala serijskimkanalom, na kome se koristi znakovno-orijentirani protokol, slika 4.15.

Slika 4.15. Znakovni terminali, priklju eni na kontroler

U tre oj izvedbi su na kanal, na kome se koristi znakovno-orijentirani protokol sa funkcijomprozivanja i selektiranja, prikljuili blok-orijentirane terminale, slika 4.16.

Slika 4.16. Višespojno priklju ivanja blok-orijentiranih terminala

Za prikljuak terminala na udaljene lokacije koristimo modeme. Ovdje tako er imamo dvijemogu nosti. Prva koristi vezu od toke do toke (jednospojno povezivanje), slika 4.17.

Slika 4.17. Priklju ak terminala na udaljene lokacije korištenjem jednospojnog povezivanja

Druga mogu nost je višespojno povezivanje korištenjem specijalnih (multi-drop) modema,slika 4.18.

Slika 4.18. Priklju ak terminala na udaljene lokacije korištenjem višespojnog povezivanja

Pri kodiranju znakova primjenjuju se dva koda:

a) ASCII / CCITT N05 / ISO 646, koji je danas u upotrebi.b) IBM EBCDIC, koji se danas sve manje koristi;

Raunalne mreže100

4.3.1.1 Faze komuniciranja prema ISO 1745

ISO 1745 je protokol napravljen dijelom na temelju IBM-ovog BSC znakovno-orijentiranogprotokola, definiranog za sinkroni prijenos. Interesantan nam je zbog definiranja faza u kojima seodvija komunikacija. Od 5 navedenih, faze 1. i 5. su izvan ovog standarda.

1. uspostava fizikog kanala:∗ biranje (telefonskog) broja;∗ prospajanje;∗ sinkronizacija modema.

2. uspostava logikog kanala:∗ prozivanje;∗ selektiranje.

3. prijenos podataka.

4. raskid logikog kanala.

5. raskid fizikog kanala:∗ iskljuenje vala-nosioca;∗ raskid telefonskog kanala.

Ove faze ne moraju slijediti jedna iza druge. Npr. ako je prozivanje i selektiranje u fazi uspostavelogikog kanala bilo neuspješno, ponavljamo ga sve dok ne uspijemo, nakon ega možemo prije i ufazu prijenosa podataka. Nakon raskida logikog kanala ne moramo nužno raskinuti i fiziki, vemožemo ponovo obaviti prozivanje i selektiranje istog ili nekog drugog terminala.

Prozivanje i selektiranje obavlja primarna stanica ili master. Stanica koja se odaziva kada jeprimarna stanica prozove ili selektira naziva se sekundarna stanica ili slave. Obje stanice se tokomsvog rada mogu na i u nekom odre enom stanju. Primarna e stanica u trenutku kada vrši prozivanjeili selektiranje biti u kontrolnom stanju, a sekundarna, ako nije prozvana ni selektirana, u neutralnomstanju. Kad sekundarna stanica prepozna poruku selektiranja, prelazi u stanje prijema, a primarnastanica u stanje predaje. Ako primarna stanica pošalje poruku prozivanja, a sekundarna ima spremnepodatke, sekundarna e prije i u stanje predaje, a primarna u stanje prijema.

4.3.1.2 Vrste okvira

Prema ISO 646 definirano je više razliitih vrsta znakova za prijenos znakovno-orijentiranihporuka. Oni se ne smiju pojaviti u korisnikovoj poruci, zbog ega kod ove vrste protokola imamoproblem transparentnosti.

Nama su posebno interesantni kontrolni znakovi:

SOH (01) - poetak zaglavlja (Start of Header);STX (02) - poetak teksta (Start of Text);ETX (03) - kraj teksta (End of Text);EOT (04) - kraj prijenosa (End of Transmission);ENQ (05) - upit (Enquiry);

ACK (06) - potvrda (Acknowledgement);DLE (10) - iznimka (Data Link Escape);NAK (15) - negativna potvrda (Negative Ack.);SYN (16) - sinkronizacija (Synchronous idle);ETB (17) - kraj bloka (End of Transmission Block).

Korištenjem ovih znakova definiraju se odre ene vrste blokova (okvira), koje stanice me usobnoizmjenjuju radi upravljanja kanalom i prijenosa podataka. Kod sinkronog prijenosa, okviri zapoinju sjednim ili dva sinkronizacijska znaka SYN.

Informacijski blokovi

Informacijski blokovi (okviri) koriste se prvenstveno u fazi prijenosa podataka i mogu biti:

a) Blokovi bez zaglavlja, koriste se kod najjednostavnijih protokola na jednospojnom mediju:

C

C

B

X

T

E

tekst

X

T

S

C

C

B

X

T

E

tekst

X

T

S

C

C

B

B

T

E

texst

X

T

S

Ako je sadržaj poruke dulji nego što protokol dopušta, poruka se rastavlja na potreban brojblokova. Svaki se blok prenosi zasebno, ali predvi enim redoslijedom. Iza znaka ETX ili ETBdolazi polje zaštitnih bitova BCC. Polje BCC može biti duljine jednog znaka ili više njih. Nainpripreme zaštitnih bitova i njihove provjere ovisi o protokolu.


b) Blokovi sa zaglavljem. Zaglavlje je dio poruke koji sadrži adresu odredišta, pozitivnu ili negativnupotvrdu prijenosa, prijenosni put, prednost, redni broj i druge podatke potrebne za odvijanjeprijenosa. Njegov sastav odre en je protokolom. Korisnik nema uvid u zaglavlje.

C

C

B

X

T

E

tekst

X

T

S

zaglavlje

H

O

S

C

C

B

X

T

E

...

X

T

S

zaglavlje

H

O

S

C

C

B

B

T

E

tekst

X

T

S

zaglavlje

H

O

S

Svaki blok zapoinje znakom SOH i ima potrebno zaglavlje, u kojem se može nalaziti podatak orednom broju bloka i ukupnom broju blokova koji sainjavaju poruku. Ako je samo zaglavljetoliko veliko da ga trebamo ubaciti u blok, oblik okvira je:

C

C

B

X

T

E

...

X

T

S

C

C

B

B

T

E

zaglavlje

H

O

S

Kontrolni blokovi

a) Primarna stanica šalje okvire prozivanja i selektiranja, koji imaju op eniti oblik.

k

a

n

z

prefix

Za prozivanje prefiks zamijenimo adresom prozivanja, a za selektiranje adresom selektiranja.Primarna stanica može poslati poruku selektiranja u prvom informacijskom bloku, kako bi izbjeglaekanje na odaziv.

Q

N

E

prozivanja_adresa

Q

N

E

jaselektiran_adresa

X

T

E

...

X

T

S

...

H

O

S

jaselektiran_adresa

b) Nakon što je primarna stanica izvršila prozivanje, sekundarna stanica, ukoliko nema spremnihpodataka, ostaje u neutralnom stanju i šalje negativni odgovor EOT. Ako ima spremne podatke,prelazi u predajno stanje i odgovara sa jednim ili nizom informacijskih okvira:

T

O

E

prefix

X

T

E

...

X

T

S

...

H

O

S

Nakon primljene poruke selektiranja, sekundarna stanica šalje NAK ukoliko se nije spremnaodazvati, ili prelazi u prijemno stanje i šalje ACK:

K

A

N

prefix

K

C

A

prefix

c) Ako je u fazi prijenosa podataka uspješno prihva en blok, prijemna stanica šalje ACK, a ako bloknije prihva en, šalje NAK:

K

C

A

prefix

K

A

N

prefix

Kad predajna stanica pošalje blok podataka, oekuje od prijemne pozitivnu ili negativnu potvrdu.Kada prijemna stanica pošalje pozitivnu potvrdu ACK, predajna nastavlja sa slanjem podataka.

Raunalne mreže102

Ako prijemna stanica primi pogrješan blok, šalje negativnu potvrdu NAK, te predajna ponavljaprijenos prethodno odaslane poruke. Za sluaj da odgovor prijemne stanice izostane, predajnanakon nekog vremena ekanja šalje upit i tek nakon primitka odgovora reagira na odgovaraju inain.

U praksi se može dogoditi da kompletna poruka bude izgubljena. Tada prijemna stanica neodgovara na poslani blok, jer ga nije ni primila. Kada predajna stanica pošalje upit, prijemna jojodgovara potvrdno, jer smatra da se upit odnosi na prethodno primljeni blok podataka (predzadnjikoji je poslan), te predajna stanica šalje slijede i blok. Rezultat toga je gubitak jednog bloka. Da bise to izbjeglo, uvodi se mehanizam alternativne potvrde:,

...

X

T

S

0

H

O

S

(parna poruka) ;

K

C

A

0 ...

X

T

S

1

H

O

S

(neparna poruka) ;

K

C

A

1

To je bio prvi pokušaj numeracije okvira, i to s prozorom 1.

Da bi se riješio problem transparentnosti, koristi se posebni znak DLE, koji mijenja znaenje znakaiza njega. Npr. sa DLE STX se postiže da STX više ne znai poetak teksta, ve je to sadakorisnikov podatak. Slino, sa DLE DLE se postiže da DLE bude prenesen kao korisnikovpodatak:

X

T

S

E

L

D

E

L

D

E

L

D

Alternativno, koriste se znakovi SO (Shift Out), pre i u transparentni nain rada, te Si (Shift In),vrati se u kontrolni nain rada.

d) Nakon obavljenog prijenosa podataka, predajna stanica može raskinuti vezu šalju i EOT, odnosnovezu i fiziki kanal šalju i DLE EOT:

T

O

E

prefix

T

O

E

E

L

D

prefix

4.3.1.3 Dijagrami stanja za pr imarnu i sekundarnu stanicu.

U dijagramima stanja znakovno-orijentiranog protokola za primarnu (slika 4.19) i sekundarnustanicu (slika 4.20) korišteni su ovi znakovi:

∗ T1 - vremenski sklop, postavlja se na period t1 (T1=t1);∗ R - broja retransmisija;∗ r - max. broj retransmisija;∗ INF - informacijski blok;∗ selektiraj (AS; ENQ) - selektiranje s adresom selektiranja AS;∗ takt - takt prozivanja;∗ poruka - poruka poslana.

Ako neki od navedenih znakova ima crtu iznad, znaenje mu je suprotno (negirano).


Slika 4.19. Dijagram stanja primarne stanice

Slika 4.20. Dijagram stanja sekundarne stanice

4.3.2 ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI U PRAKSI

Unato znatnim nedostacima, znakovno orijentirani protokoli se masovno koriste zbog sposobnostikorištenja asinkronih kanala. Sama injenica da osobna raunala standardno raspolažu asinkronimveznim sklopom, ograniava prijenos podataka telefonskim kanalom na znakovno orijentiraneprotokole. Zbog kompatibilnosti, ak i interni modemi prividno s terminalom komuniciraju asinkrono.Pri tome nema znaenja što se komunikacija izme u para modema odvija sinkrono, bitovnoorijentiranim protokolom, jer je ta aktivnost nevidljiva (transparentna) za korisnika.

Raunalne mreže104

4.3.2.1 Samoodredni protokoli

Samoodredni protokoli su tako er znakovno-orijentirani protokoli. Kao i znakovno orijentirani, isamoodredni protokoli se koriste za asinkroni i za sinkroni prijenos (sinkronizacijski znak SYN).Jedan od njih je DDCMP (Digital Data Communications Message Protocol) protokol u DNAarhitekturi. Oblik okvira samoodrednog protokola je:

C

C

B

tekst

C

C

B

N

E

L

zaglavlje

H

O

S

N

Y

S

N

Y

S

Zaglavlje samoodrednog protokola razlikuje se od zaglavlja obinog znakovno-orijentiranog potome što sadrži i podatak o duljini poruke LEN, zbog ega je nepotreban znak za kraj teksta. Time jeriješen problem transparentnosti. Me utim, protokol je postao osjetljiviji na pogrješke zaglavlja, pa jeuveden posebni zaštitni znak za detekciju pogrješki zaglavlja.

Razvoj samoodrednih protokola bio je korak naprijed ka razvoju bitovno orijentiranih protokola.

4.3.2.2 SLIP protokol Interneta

SLIP (Serial Line Internet Protocol) je de-fakto standard za modemski prijenos IP (InternetProtocol) paketa preko telefonskih kanala. On nikada nije prihva en kao službeni standard.Specifikacija definira samo oblik okvira u kojem je sadržan IP paket, s mogu noš u kompresije IPzaglavlja (CSLIP). SLIP ne sadrži mehanizme adresiranja, identifikacije vrste okvira, te detekcije ikorekcije pogrješki.

SLIP koristi 4 posebna znaka, <END> (hex C0, decimalno 196), <ESC> (hex DB, decimalno 219),razliito od ASCII "ESC" znaka, <hexDC> (dekadski 220) i <hexDD> (dekadski 221).

Originalna SLIP specifikacija predvi a jednostavno slanje niza znakova koji završava <END>znakom. Taj znak ima znaenje okvirnog znaka. Ukoliko postoji šum, mogu e je da e neki znakovibiti primljeni prije poetka emitiranja paketa, pa je naknadno specificirano slanje <END> znaka napoetku paketa. Time se znakovi nagomilani zbog šuma odbacuju (na mrežnoj razini, IP protokol), aslijedi prijenos znakova IP paketa.

Ukoliko se <END> znak nalazi unutar korisnikove informacije (IP paket), šalje se dvoznanasekvenca <ESC> <hex DC>. Slino, ukoliko korisnikovi podaci sadrže <ESC> znak, šalje sesekvenca <ESC><hex DD>. Time je osigurana transparentnost protokola. Oblik okvira prikazan je naslici 4.21.

Slika 4.21. Format SLIP okvira

Maksimalna dužina SLIP paketa nije definirana i standardno se koristi dužina od najmanje 1006okteta. Prednost SLIP-a je u jednostavnosti, a mane u nedostatku mehanizama adresiranja(jednospojno povezivanje), nedostatku identifikacije mrežnog protokola (samo jedan protokol mrežnerazine po fizikom kanalu, naješ e IP) i nedostatku kompresije podataka (mogu e korištenje modemasa MNP5 ili V42bis kompresijom). Naknadno je uvedena kompresija TCP/IP zaglavlja (CSLIP),naroito važna kod prijenosa kratkih paketa (Telnet).

4.3.2.3 PPP protokol Interneta

PPP (Point to Point Protocol) je službeni protokol Interneta za modemske i druge serijske kanale.Specificira okvir kojim je mogu e prenositi pakete raznih mrežnih protokola po istom kanalu i


mehanizme upravljanja protokolima podatkovnog (LCP, Link Control Protocol) i mrežnog (NCP,Network Control Protocol) nivoa. Omogu ava prijenos asinkronim i sinkronim kanalima.

Specifikacijom je predvi ena uporaba okvira slinog HDLC bitovno orijentiranom protokolu. Zaasinkrone kanale, transparentnost se postiže korištenjem <ESC> znaka (hex 7D). Okvirni znak šalje sena poetku i na kraju okvira, nakon izraunavanja zaštitnog polja po polinomu CRC-CCITT ili CRC-32. Adresno i kontrolno polje su fiksni, ali postoje kako bi se mogli koristiti sinkroni vezni sklopovi.PID (Protocol Identifier) polje identificira protokol mrežne razine, ij i je paket smješten u polju"podaci". Oblik okvira prikazan je na slici 4.22.

Slika 4.22. Format PPP okvira

PPP okvir se standardno komprimira izostavljanjem adresnog i kontrolnog polja, te svo enjem PIpolja na 1 oktet. Maksimalna duljina podatkovnog polja se dogovara i standardno iznosi 1500 okteta.

U fazi prijenosa podataka oito se radi o bespojnom protokolu. LCP se odnosi na dogovaranjeopcija (duljina okvira, kompresija zaglavlja), funkciju kontrole kvalitete i funkciju provjere identitetakorisnika (lozinke). NCP se definira za pripadni mrežni protokol i koristi se za odre ivanje dinamikidodjeljivanih mrežnih adresa (npr. kod pristupa korisnika komutiranim kanalom), te za ukljuenjekompresije TCP/IP zaglavlja.

4.3.2.4 Protokoli za pr ijenos datoteka modemom

Prije pojave Interneta modemi su se naješ e koristili za povezivanje dvaju raunala radi razmjenedatoteka i poruka preko sustava za prijenos poruka BBS (Bulletin Board System). U tu su se svrhukoristili razliiti komunikacijski programi koji su omogu avali terminalski pristup drugom raunalukoriste i neki od terminalskih protokola (ANSI, TTY, VT52, VT102), te razmjenu datoteka koriste ineki od znakovno orijentiranih protokola (XMODEM, YMODEM, ZMODEM). Komunikacijskiprogrami ukljuivali su i poseban komandni (script) jezik, kojim se automatizirao pristup udaljenomsustavu, upravljanje komunikacijskim veznim sklopovima i upravljanje slanjem i primanjem datoteka.

Unato velikoj popularnosti Interneta, BBS sustavi još uvijek predstavljaju dobar izvorinformacija. Prednost im je što je njihovo korištenje potpuno besplatno. BBS je kombinacija oglasneploe, konferencijske dvorane i poštanskog sandui a. Na njima možemo itati oglase, sudjelovati uraspravama o raznim temama, razmjenjivati poštu te primati i slati datoteke. Najvažnija usluga jeelektronika pošta. Na BBS sustavima se obino mogu na i velike kolekcije programa i tekstova,raspodijeljenih u odgovaraju e sekcije. BBS program prihva a pozive, vrši identifikaciju korisnika,omogu uje itanje i pisanje poruka, pretraživanje datoteka, pokre e procese za primanje i slanjedatoteka. Ve ina BBS-ova je povezana u svjetsku mrežu FidoNet. U FidoNet-u veza me u BBS-ovima nije stalna ve se raunala obino povezuju jednom dnevno kako bi razmijenila poštu,korisnike podatke i datoteke.

XMODEM protokol

XMODEM je vrlo jednostavan i uinkovit protokol koji je ugra en u svim komunikacijskimprogramima. Predvi en je za asinkroni prijenos datoteka uz 8 podatkovnih bita, jednim stop bitom ibez paritetnog bita. Za upravljanje vezom koriste se ASCII kontrolni znakovi:

• SOH - 01hex (Start of Header)• EOT - 04 hex (End of Transmission)

• ACK - 06 hex (Acknowledge)• NAK - 15 hex (Negative Acknowledge)• CAN - 18 hex (Cancel)

Raunalne mreže106

Podaci se prenose u blokovima veliine 128 okteta koji su numerirani i zašti eni zaštitnim znakom,slika 4.23:

<SOH><broj bloka><255-broj bloka><128 okteta podataka><checksum>

Slika 4.23. Format XMODEM okvira

• <SOH> - kontrolni znak• <broj bloka> - oktet koji se koristi za numeraciju blokova (numeracija ide od 01 do FF hex)• <255-broj bloka> - komplement broja bloka• <checksum> - zaštitna suma podataka, 1 oktet. Vrijedi da u sluaju bez pogrješke suma

zašti enih okteta i zaštitne sume mora biti nula.

Prijenos je obosmjeran, a zapoinje tako da prijemna stanica šalje NAK kontrolni znak. Nakontoga predajna stanica šalje blok podataka i ovisno o ispravnosti primljenog bloka prijemna stanicašalje ACK kontrolni znak, što znai da može primiti sljede i blok, ili NAK kontrolni znak, što znaida je potrebna retransmisija bloka. U sluaju nastanka pogrješke na ACK kontrolnom znaku pa gapredajna stanica ne primi ispravno, predaja se prekida, a nakon 10 sekundi prijemna stanica šaljeNAK i prethodni blok se šalje ponovo. Predajna i prijemna stanica moraju uvijek biti sinkronizirane,što znai da prijemna stanica može primiti samo oekivani blok (u sluaju da nije bilo pogrješki uprijenosu), ili opet isti blok (u sluaju pogrješke na primljenom bloku ili na ACK kontrolnom znaku).Primanje bilo kojeg drugog bloka znai da došlo do gubitka sinkronizacije.

Kada predajna stanica nema više podataka, ona šalje EOT, a kada primi ACK veza se prekida.

Kao mane XMODEM protokola pokazale su se:

• nedovoljna veliina bloka koja onemogu uje ve e brzine prijenosa• slaba zaštita od pogrješki koju pruža zaštitna suma• nezašti eni ACK i NAK kontrolni znakovi koji mogu uzrokovati nepotrebne retransmisije i

gubitak sinkronizacije• mogu nost prenošenja samo jedne datoteke u jednom prijenosu• ne prenosi se ime datoteke, pa ga je potrebno utipkati i na predajnoj i na prijemnoj strani

Neki su od navedenih problema riješeni proširenjima XMODEM protokola.

XMODEM/CRC za zaštitu od pogreški umjesto zaštitne sume koristi 16 bitnu CRC zaštitu.

XMODEM -1k je XMODEM/CRC s blokovima veliine 1024 okteta.

YMODEM protokol

YMODEM je proširenje XMODEM/CRC protokola koje koristi poseban blok rednog broja nula zaslanje imena, veliine i datuma posljednje izmjene datoteke. YMODEM omogu uje i slanje ve egbroja datoteka u jednom prijenosu (batch prijenos), te omogu uje korištenje blokova veliine 128 i1024 okteta u istom prijenosu.

Pove anje veliine bloka na 1024 okteta je pove alo brzinu prijenosa, ali je ona još uvijek kodobosmjernog prijenosa ograniena time što predajna stanica mora ekati na ACK za prethodni blokprije slanja sljede eg bloka (širina prozora 1). Ovo je riješeno YMODEM-G proširenjem protokolakod kojeg se primljeni blokovi uop e ne potvr uju ACK znakovima. Ovo je znailo odricanje odretransmisije u sluaju grešaka. Kada prijemna stanica primi pogrešan okvir prijenos se prekida.

ZMODEM protokol

Sva spomenuta proširenja XMODEM i YMODEM protokola ugra ena su u ZMODEM protokol.Za razliku od XMODEM blokova koji se numeriraju od 1 do 255 i koji su tono odre ene duljine,ZMODEM prenosi podatke kao okvire sa zaglavljem i proizvoljnim brojem okteta podataka, aumjesto numeracije koristi pomak od poetka datoteke. Zaglavlje je duljine 5 okteta:


tip okvira F3 F2 F1 F0ili:

tip okvira P0 P1 P2 P3

a nakon zaglavlja slijede paketi podataka od kojih svaki može biti duljine od 0 do 1024 okteta, takoda se u jednom okviru može poslati cijela datoteka. Zaglavlje i paketi podataka se štite 16 ili 32bitnom CRC zaštitom. Neki od tipova okvira dani su u tablici 4.1:

tip okvira funkcija okviraZRQINIT, ZRINIT uspostava vezeZFILE podaci o datoteciZDATA prijenos datotekeZRPOS indikacija pozicije u datoteci od koje e se vršiti prijenosZFIN prekid veze

Tablica 4.1. Tipovi okvira ZMODEM protokola

F0, F1, F2 i F3 , te P0, P1, P2 i P3 su po 4 okteta koji predstavljaju zastavice (flags), odnosnopomak od poetka datoteke. Zastavice se koriste samo kod nekih tipova okvira, a služe za odre ivanjenekih dodatnih opcija, npr. kod ZFILE okvira zastavice odre uju pod kojim e se uvjetima obavitiprijenos datoteke ako na prijemnom raunalu ve postoji datoteka s istim imenom, da li e seprimijeniti sažimanje ili šifriranje datoteke, da li e se obaviti konverzija znakova za kraj linije.

Okteti P0, P1, P2 i P3 odre uju koji dio datoteke je primljen odnosno koji se dio trebaretransmitirati, a ovo omogu uje slijedno (streaming) nain prijenosa, tj. slanje niza okvira bezekanja na potvrdu nakon svakog okvira da bi se poslao sljede i okvir. Korištenje pozicije u datoteciumjesto numeracije blokova omogu uje da se nakon prekida i ponovne uspostave veze slanjemZRPOS okvira prijenos nastavi od toke u kojoj je stao, bez potrebe za ponovnim prijenosom veprimljenog dijela datoteke.

4.3.3 BITOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI

Kod znakovno-orijentiranih protokola svaka se poruka sastojala od znakova, od kojih su neki imaliposebno znaenje i nisu se smjeli pojavljivati unutar korisnikove poruke. Upotrijebljeni protokolizahtijevali su neposrednu potvrdu poruke nakon prijenosa, a nova se poruka nije odašiljala prijeprimitka potvrde. To je bilo vrlo sporo i neprikladno, jer se svaki put trebalo okretati smjerkomuniciranja, te ekati vrijeme kašnjenja na kanalu.

Zbog problema sporosti i transparentnosti razvili su se novi protokoli i oblici okvira, kod kojih seunutar teksta smiju prenositi bilo kakve kombinacije korisnikovih bita. Prvi takav protokol bio je IBMSDLC (Synchronous Data link Control), koji je standardiziran kao ANSI protokol ADCCP (ANSIData Communications Control Protocol), ISO 3309/4335 protokol HDLC (High-speed Data linkControl), te protokol prema ITU-T preporuci X.25 LAP-B (Link Access Protocol Balanced). Nadalje,bitovno orijentirani protokoli se masovno koriste kod lokalnih mreža kao MAC (Media AccessProtocol) i LLC (Logical Link Control), kod sinkronih modemskih komunikacija me u inteligentnimmodemima (transparentno za korisnika) pod nazivom LAP-M (Link Access Protocol for Modem), tekod mreža za prospajanje okvira LAP-F (Link Access Protocol for Frame Relay).

Jedina je mana bitovno-orijentiranih protokola da se iskljuivo koriste na sinkronim kanalima.

Podatkovni sloj se dijeli u dva dijela, podrazine 2.1 i 2.2. Oba imaju definirane osnovne oblikeokvira prema ISO standardu, i to 2.1 prema ISO 3309, a 2.2 prema ISO 4335.

4.3.3.1 Razina 2.1 prema ISO 3309

Na slici 4.24. prikazan je osnovni oblik okvira:

F A C I FCS F Slika 4.24. Okvir bitovno-orijentiranog protokola na razini 2.1

Raunalne mreže108

∗ F - okvirni znak, flag. Ima oblik 01111110 i oznaava kraj jednog i poetak drugog okvira.Izme u dva okvira može biti jedan ili više okvirnih znakova. Ako kanal nije optere en, stanice sudužne slati više uzastopnih okvirnih znakova, kako bi se održala aktivnost kanala i sinkronizacijapo znaku i okviru. Transparentnost korisnikove poruke se postiže ubacivanjem nule nakon svakihpet jedinica. Prijemnik poslije pet primljenih jedinica bezuslovno odbacuje nulu.

∗ A - adresno polje. Sadrži adresu ure aja podatkovne razine. Njegova duljina može iznositi jedanili više okteta i odre ena je pravilima upotrijebljenog protokola. Poruku s adresnim poljempopunjenim jedinicama primaju sve stanice, odnosno to je univerzalna adresa. Poruku s adresnimpoljem popunjenim nulama ne e preuzeti nijedna stanica. Ovdje nedostaje adresa pošiljaoca (što jenaknadno uvedeno za MAC i LLC). Preporuka ITU-T X.25 ne predvi a višeoktetno adresno polje,pa je kod višespojnog povezivanja broj stanica na istom mediju ogranien.

∗ C - upravlja ko (kontrolno) polje. Ima osnovnu duljinu od 8 bita. Prema ISO 4335 sadržiparametre koji odre uju vrstu okvira, te parametre vezane za numeraciju blokova i retransmisiju.ITU-T X.25 preporuka i kasniji standardi predvi aju i upravljako polje duljine 16 bita.

∗ I - informacijsko polje. Sadrži oktete korisnikove informacije. Kod nekih je protokolamaksimalna duljina propisana brojem bita, a kod drugih brojem okteta.

∗ FCS - zaštitno polje. Koristi se CRC-CCITT zaštita (16-bitna ciklika zaštita), koja djeluje nacijeli okvir (A, C, I). Kod lokalnih mreža (MAC) koristi se CRC-32.

Prijenos okvira obavlja se iskljuivo sinkronim kanalima. Na prijemnoj strani je potrebno sastavitiokvir, za što postoje dva naina. Jedan je nain da prijemnik nakon detekcije okvirnog znaka odmahprovjerava adresu odredišta. Ako je adresa prepoznata kao vlastita, nastavlja se sa kompletiranjemokvira, a ako nije, kompletiranje okvira se zaustavlja i eka se sljede i kontrolni znak. Drugi nain jeda prijemnik kompletira okvir, a tek onda provjerava adresu. Ovakav nain je neprikladan inepotrebno optere uje ure aj, jer nema potrebe kompletirati okvire koji nisu namijenjeni tom ure aju.Nakon prepoznavanja adrese, prijemnik nastavlja sa kompletiranjem okvira sve dok ne nai e nakontrolni znak. Tada provjerava je li primljeni okvir ispravan. Ako jest, cijeli se okvir proslje ujerazini 2.2. Ako je detektirana pogrješka, okvir se odbacuje. Višoj razini se ne dojavljuje ništa, jer nijepoznato da li je adresa ispravna i da li je kompletirani blok namijenjen tom ure aju.

4.3.3.2 Razina 2.2 prema ISO 4335

Razina 2.2 oekuje da joj stižu ispravni okviri sa razine 2.1, te oekuje da e razina 2.1 poslatinjene okvire. Originalna specifikacija po ISO 4335 definira postojanje primarne i sekundarne stanice.Primarna stanica šalje komandne okvire (command) prema sekundarnim stanicama i od njih primaodgovore u obliku odzivnih okvira (response). Sekundarna stanica može održavati komunikaciju samos jednom primarnom stanicom.

Opisane stanice mogu raditi u naina prijenosa podataka:

1. normalni odzivni nain rada (NRM, Normal Response Mode), namijenjen obosmjernim(half duplex) vezama;

2. asinkroni odzivni nain rada (ARM, Asynchronous Response Mode), namijenjen dvosmjernim(full duplex) vezama.

U NRM nainu rada sekundarna stanica može pokrenuti prijenos samo na temelju izriite dozvoleprimarne stanice, a kod ARM se prijenos može pokrenuti i bez te dozvole. NRM je pogodan zaprozivne sustave, gdje se sve akcije odvijaju prema tonom redoslijedu, a ARM za sustav jedneprimarne i jedne sekundarne stanice, koje žele razmjenjivati informacije bez ekanja i postupkaprozivanja.


Oblik upravlja kog polja

C-polje je oblikovano tako da ima tri razliite vrste (grupe) okvira:

∗ I - informacijski okvir (information) - služi za prijenos informacija. Prvi bit C-polja ovog okvira je0;

∗ S - nadzorni okvir (supervision) - služi za prijenos nadzornih informacija podatkovnog sloja(potvrda I okvira, zahtjev za ponovni prijenos I okvira, privremeni prekid prijenosa I okvira).Poetni bitovi C-polja su 10;

∗ U - nenumerirani okvir (unnumbered) - služi za dodatne upravljake naloge podatkovnog sloja.Poetni bitovi C-polja su 11.

Upravljako polje može biti 8-bitno, slika 4.25 ili prošireno (16-bitno), slika 4.27. 8-bitno C-poljesadrži slijede e podatke:

∗ N(S) (Send Sequence Number) - redni broj odaslanog okvira;∗ N(R) (Receive Sequence Number) - redni broj okvira kojeg predajna stanica oekuje primiti;∗ S (Supervisory function bit) - bitovi nadzorne funkcije. Kako postoje 2 S-bita, imamo 22=4

razliitih S okvira;∗ M (Modifier function bit) - bitovi vrste nenumeriranog okvira. Ima ih 5, pa postoji 25=32 razliitih

U okvira.∗ P/F (Poll/Final) - prozivni bit.

bit 1 2 3 4 5 6 7 8

okvir I 0 N(S) P/F N(R) C/R

okvir S 1 0 S S P/F N(R) C/R

okvir U 1 1 M M P/F M M M C R

Slika 4.25. 8-bitni oblik upravlja kog C polja

Kod S i I okvira ista vrsta okvira može biti komanda ili odaziv, ovisno da li ga šalje primarna ilisekundarna stanica (C/R - Command/Response). U okvir može biti ili samo komanda ili samo odaziv,tj. jedne U okvire šalje samo primarna, a druge samo sekundarna stanica.

Svaka stanica na vezi održava dvije varijable: V(S) (Send State Variable) i V(R) (Receive StateVariable). V(S) oznaava redni broj okvira koji e slijede i biti poslan, a V(R) broj informacijskogokvira za kojeg oekujemo da e slijede i biti primljen.

Kada neka stanica šalje informacijski okvir, tada u polje N(S) kopira sadržaj svoje varijable V(S),te nakon toga pove a za 1 (increment) V(S) po modulu 2n. Na taj nain je u zaglavlju (C-polju)odre en redni broj pod kojim se taj okvir šalje. Ista stanica kopira sadržaj V(R) u N(R) u trenutkukada šalje informacijski ili nadzorni okvir. Time javlja koji okvir oekuje iz suprotnog smjera ipotvr uje prijem svih prethodno primljenih okvira.

Kada stanica prima nadzorni ili informacijski okvir od korespondentne stanice, analizira njenopolje N(R), ime provjerava koji je od do tada poslanih okvira potvr en, odnosno da li je taj brojokvira ispravan. Ukoliko se radi o informacijskim okvirima, provjerava N(S) i uspore uje sa V(R).Ako je V(R)=N(S), primili smo oekivani okvir, pa V(R) pove amo za 1. Ako je V(R)≠N(S), došlo jedo dupliciranja nekog okvira, ili do njegova gubitka. Duplicirani se okvir odbacuje. Prijemna stanicamože odbaciti prekoredni paket i tražiti neselektivnu retransmisiju svih okvira od izgubljenog dalje(Go Back N), ili prekoredni zadržati i tražiti selektivna retransmisiju onog okvira koji nedostaje(Selective Retransmission).

Blokove korisnikovih informacija numeriramo po modulu m=2n, gdje je n broj bitova podatka uC-polju, a m širina prozora. Numeraciju blokova po modulu koristimo istovremeno za kontrolu toka ikontrolu pogrješki.

Kontrolom pogrješki na razini 2.2 otkriva se gubitak blokova na razini 2.1 na osnovu njihovihrednih brojeva, te se traži njihova selektivna ili neselektivna retransmisija. Detekcija gubitka na

Raunalne mreže110

osnovu izostanka okvira (odnosno prijemom prekorednog okvira) mogu a je na podatkovnoj razinizbog toga, jer na fizikom mediju, jednospojnom ili višespojnom, ne može do i do promjeneredoslijeda okvira. Pretpostavlja se, naravno, da predajnik šalje okvire redom.

Numeracija okvira po modulu može se koristiti i za kontrolu toka. Predajnik ne smije poslati višeokvira nego što je širina prozora (kod 8-bitnog C-polja širina prozora je 8, a kod 16-bitnog 128).Mehanizam prozora prikazan je na slici 4.26.

01234567

veza uspostavljena

ACK 4

0123456

ACK 7

Slika 4.26. Mehanizam prozora

Predajnik smije poslati onoliko okvira kolika je širina prozora, a prijemnik šalje potvrde prijema.Zbog kašnjenja se može dogoditi da predajnik pošalje npr. 8 okvira, a da do prijemnika stignu samo 4(numerirana od 0 do 3). Prijemnik tada potvr uje ta etiri okvira (ACK4), te predajnik šalje slijede eokvire numerirane od 0 do 3. Ako u me uvremenu stigne potvrda za 7 okvira (ACK7), predajniknastavlja sa slanjem slijede ih okvira, numeriranih od 4 do 6. Postupak se slino nastavlja dalje.

P/F je prozivni mehanizam, koji se koristi ovisno o vrsti rada. U C-polju komande nalazi se P(Poll) bit, a u C-polju odziva nalazi se F (Final) bit. Mehanizam P/F bita usko je povezan s primarnimvremenskim sklopom.

Kod NRM naina rada, primarna stanica šalje niz okvira i u zadnjem okviru pošalje P bit u jedinici(P=1), ime želi dozvoliti sekundarnoj stanici da šalje svoje okvire. Sekundarna stanica se na to dužnaodazvati nizom okvira i u posljednjem okviru poslati F=1, ime daje znak primarnoj stanici da jespremna ponovo primati njene okvire. Na taj nain se efikasno kontrolira promjena smjerakomuniciranja na obosmjernom mediju.

Kod ARM naina rada, primarna stanica u svakom trenutku može sa P=1 zahtijevati odazivsekundarne stanice. Sekundarna stanica se na to mora odazvati sa F=1 što je prije mogu e. Akosekundarna stanica trenutno nema podataka, poslat e nadzorni S okvir. Okvir s F=1 smatra sedirektnim odgovorom na okvir s P=1, te je lako ostvariti sinkronizaciju numeracije okvira.

Prošireni oblik upravljakog polja je prikazan na slici 4.27.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

I 0 N(S) P/F N(R)

S 1 0 S S X X X X P/F N(R)

U 1 1 M M U M M M P/F X X X X X X X

Slika 4.27. Prošireni oblik upravlja kog polja

Bitovi oznaeni sa X i U nemaju za sada odre eno znaenje i postavljaju se u nulu. Kod nekihbitovno orijentiranih protokola, U okviri imaju uvijek 8-bitno C-polje.


Nadzorni S-okvir ima dva S-bita, što znai da imamo etiri razliita nadzorna okvira:

• SS=00 RR (Receiver Ready) - prijemnik spreman;• SS=01 RNR (Receiver Not Ready) - prijemnik nije spreman;• SS=10 REJ (Reject) - odbacivanje okvira (zahtjev za ponovnim slanjem);• SS=11 SREJ (Selective Reject) - selektivno odbacivanje okvira.

Komandom/odazivom RR naznauje se spremnost stanice za prijem okvira, a istovremeno sepotvr uju svi dotada preneseni okviri do N(R)-1. Komanda RR uz P=1 je upit o stanju druge stanice.

Komandom/odazivom RNR naznauje se privremena nesposobnost stanice da primi okvir I, aistodobno se potvr uju svi okviri sa rednim brojevima do N(R)-1. RNR se uz P=1 može upotrijebiti iza traženje podatka o stanju druge stanice.

Komandom/odazivom REJ traži se ponovni prijenos okvira s rednim brojem N(R) i svih okviraposlanih nakon njega, a istovremeno se potvr uju okviri do N(R)-1. U jednom trenutku za dani smjersmije postojati samo jedan S okvir sa nalogom REJ.

Komandom/odazivom SREJ zahtijeva se ponovni prijenos samo jednog okvira, i to onog sa rednimbrojem N(S)=N(R). Prijemom tog okvira prijenos se nastavlja dalje.

Kontrolni U-okvir ima 5 M-bitova, pa imamo 32 razliita U okvira. Time se naznauje nizmogu ih komandi i odziva, od kojih emo navesti samo one koji su definirani sa ISO 4335:

• Komande koje šalje primarna stanica su slijede e:∗ 11 000 SARM (Set ARM) - postavi asinkroni odzivni nain rada;∗ 00 001 SNRM (Set NRM) - postavi normalni odzivni nain rada;∗ 00 010 DISC (Disconnect) - komanda za raskid veze;∗ 11 010 SARME (Set ARM Extended) - postavi asinkroni odzivni nain rada s proširenim

zaglavljem;∗ 11 011 SNRME (Set NRM Extended) - postavi normalni odzivni nain rada s proširenim

zaglavljem.• Sekundarna stanica šalje sljede e odazive:

∗ 00 110 UA (Unnumbered Acknowledgment) - nenumerirana potvrda;∗ 10 001 CMDR (Command Reject) - odbacivanje komande.

Informacijsko polje CMDR okvira je veliine 20 bita, slika 4.28.

Slika 4.28. Oblik informacijskog polja za CMDR

∗ W=1 ako je primljeno C-polje nerazumljivo;∗ X=1 ako je primljeno neispravno C-polje, koje sadrži informacijsko polje kakvo nije dozvoljeno ili

okvir S ili U nedozvoljene duljine (tada je i W=1);∗ Y=1 ako je informacijsko polje predugo;∗ Z=1 ako je N(R) neispravan.

Za prošireni oblik zaglavlja informacijsko polje je veliine 36 bita.

Vremenski sklop

Vremenski sklop se koristi da bi se detektirao izostanak aktivnosti pojedine stanice. Kod NRMsamo primarna stanica ima vremenski sklop, a kod ARM i sekundarna. Vremenski sklop primarnestanice oznaavamo s TP (Primary Timer), a vremenski sklop sekundarne stanice s TS (SecondaryTimer).

Pravila za korištenje TP (vremenskog sklopa primarne stanice) kod NRM su:

Raunalne mreže112

∗ START P=1 Vremenski sklop pokre emo svaki put kad je P=1.∗ RESTART F=0 Sekundarna stanica se može odazvati sa nizom od više okvira, a TP

nanovo pokre emo svaki put kada primimo F=0.∗ STOP F=1 TP zaustavljamo kad je F=1.∗ istek pogrješka Ukoliko pro e vrijeme predvi eno vremenskim sklopom, detektirali

smo pogrješku.

Pravila za korištenje TP kod ARM su:

∗ START P=1 Pokretanje TP.∗ RESTART ne postoji∗ STOP F=1 Veza je dvosmjerna, sekundarna stanica šalje F=1, ime zaustavlja TP.∗ istek pogrješka Ako sekundarna stanica u odre enom vremenu ne pošalje F=1, došlo

je do pogrješke u prijenosu.

Pravila za korištenje TS (vremenskog sklopa sekundarne stanice) kod ARM su:

∗ START I(N(S)) Pokre e se kada pošaljemo neki I okvir (sa rednim brojem N(S)).∗ RESTART ne postoji∗ istek pogrješka Oekujemo da nam stigne okvir primarne stanice koji sadrži N(R) i

time potvrdi N(S), odnosno I(N(S)). Ako predvi eno vrijeme istekne,nastupila je pogrješka.

Rad pr imarne i sekundarne stanice u NRM modu

predstavlja U ili S okvir, P i F znai P=1 i F=1, P je primarna stanica, a S sekundarna.I00 - prvi broj je redni broj okvira, a drugi je potvrdni broj, broj okvira kojeg oekujemo iz suprotnogsmjera.

• Prozivanje, slika 4.29.

Slika 4.29. Prozivanje u NRM modu

• Selektiranje, slika 4.30.

Slika 4.30. Selektiranje u NRM modu

• Dvosmjerni prijenos, slika 4.31.

Slika 4.31. Dvosmjerni prijenos u NRM modu


• Pojava pogrješki:

∗ Pogrješke u fazi uspostave kanala, slika 4.32. Ako se smetnja pojavi na SNRM,P okviru,sekundarna stanica se ne odaziva. Nakon što pro e odre eno vrijeme, primarna stanica shvatida se nešto dogodilo i da mora ponoviti poziv.

Slika 4.32. Pogrješka na SNRM okviru

Ako je pogrješka na UA,F okviru, postupak je isti, slika 4.33.

Slika 4.33. Pogrješka na UA okviru za NRM

∗ Pogrješka u fazi raskida kanala, slika 4.34. Primarna stanica mora slati DISC sve dok se veza neraskine.

Slika 4.34. Pogrješka u fazi raskida logi kog kanala u NRM modu

∗ Pogrješka na informacijskom okviru, slika 4.35.

Slika 4.35. Pogrješka na informacijskom okviru u NRM modu (retransmisija s RR ili REJ)

Sekundarna stanica je potvrdila prijem samo prvog okvira i obavijestila primarnu da oekujeprijem ostalih. Tako je primarna stanica shvatila da mora retransmitirati drugi okvir, a i sveostale. Ovdje smo mogli upotrijebiti i REJ umjesto RR.

Traženje retransmisije sekundarna stanica može obaviti i bez RR ili REJ, slika 4.36.

Slika 4.36. Pogrješka na informacijskom okviru u NRM modu (retransmisija bez RR ili REJ)

Pogrješka se može pojaviti i na posljednjem informacijskom okviru, slika 4.37. Tada koristimovremenski sklop primarne stanice. Ni ovdje nije nužan REJ okvir.

Slika 4.37. Pogrješka na posljednjem informacijskom okviru u NRM modu

Raunalne mreže114

Pogrješka može nastupiti i na informacijskom okviru sekundarne stanice, slika 4.38.

Slika 4.38. Pogrješka na informacijskom okviru sekundarne stanice u NRM modu i traženjeretransmisije bez upotrebe RR ili REJ okvira

Retransmisija se može tražiti i na nain da se TP pokre e svaki put kada primimo informacijskiokvir (STP - Start TP; RTP - Restart TP), slika 4.39.

Slika 4.39. Pogrješka na informacijskom okviru sekundarne stanice u NRM modu i traženjeretransmisije upotrebom vremenskog sklopa primarne stanice

Rad pr imarne i sekundarne stanice u ARM modu

• Prijenos okvira, slika 4.40. Stanice u bilo kojem trenutku smiju poslati P=1, odnosno F=1. Npr. uovom primjeru primarna stanica šalje I1,2,P, a sekundarna I2,2,F da bi potvrdila da je sve u redu sprijemom okvira I1,2.

Slika 4.40. Prijenos okvira u ARM modu

• Pojava pogrješki:

∗ Pogrješke u fazi uspostave kanala, slika 4.41. Ako se na SARM,P okviru pojavi smetnja,sekundarna stanica se ne odaziva. Nakon što pro e odre eno vrijeme, primarna stanica shvatida se nešto dogodilo i da mora ponoviti poziv.

Slika 4.41. Pogrješka na SARM okviru

Ako je pogrješka na UA,F okviru, postupak je isti, slika 3.42.

Slika 4.42. Pogrješka na UA okviru u ARM


∗ Pogrješka na informacijskom okviru, slika 4.43.

Slika 4.43. Pogrješka na I okviru u ARM modu

Nakon detekcije pogrješke možemo postupiti na nekoliko naina. Možemo koristiti P/Fmehanizam, slika 4.44. Na taj nain kasnimo za 6 okvira (od I2 do I7), koje moramoretransmitirati.

Slika 4.44. Retransmisija P/F mehanizmom u ARM modu

Drugi je nain da sekundarna stanica pošalje REJ okvir, slika 4.45.

Slika 4.45. Retransmisija REJ okvirom u ARM modu

Na osnovu REJ2 okvira primarna stanica egzaktno zna da je došlo do gubitka okvira I2. Ovdjesmo nepotrebno poslali samo 2 okvira.

Tre i je nain korištenje selektivne retransmisije, slika 4.46.

Slika 4.46. Retransmisija SREJ okvirom u ARM modu

Ovdje imamo malo kašnjenje zbog retransmisije samo jednog okvira. Bez obzira na to, ovajsustav primjenjujemo samo kada nam je potrebna ve a brzina odziva, jer zahtjeva ve umemoriju i kompleksniju obradu.

Da bi se pomoglo održavanje sinkronizacije, primarna stanica u ARM modu povremeno šalje P=1,pri emu se drži pravila da ne smije poslati slijede i P bit dok ne dobije odgovor na prethodni. Ako nedobije odaziv do isteka nekog odre enog vremena, onda ponovo šalje okvir koji je imao P=1.

Raunalne mreže116

4.3.3.3 Dijagrami stanja predajnog i pr ijemnog automata.

U dijagramima predajnog (slika 4.47) i prijemnog (slika 4.48) automata korištene su slijede eoznake:

∗ PSP - predajni sklop prazan;∗ OKV - slanje okvirnog znaka;∗ OKVIR - nadre ena razina zahtjeva predaju;∗ CON - upravljako polje (C-polje);

∗ I - informacijsko polje;∗ INF - informacijski blok;∗ FCS - zaštitni blok;∗ MEM - memorija nije popunjena.

Ako neki od navedenih znakova ima crtu iznad, znaenje mu je suprotno.

Slika 4.47. Dijagram predajnog automata

Slika 4.48. Dijagram prijemnog automata

4.3.3.4 Dijagrami stanja za NRM

U dijagramima primarne (slika 4.49) i sekundarne stanice (slika 4.50) u fazi uspostave i raskidaveze korištene su slijede e oznake:

∗ TAKT - takt prozivanja;∗ TP - vremenski sklop primarne stanice;∗ N - broja retransmisija;



Slika 4.49. Primarna stanica u fazi uspostave i raskida veze

Slika 4.50. Sekundarna stanica u fazi uspostave i raskida veze

4.3.3.5 Dijagrami pr imopredaje podataka

U dijagramima primopredaje podataka za primarnu (slika 4.51) i sekundarnu stanicu (slika 4.52)korištene su slijede e oznake:

∗ W - popunjen prozor;∗ INF(S,R) - toan redni broj informacijskog

okvira;

∗ TP - vremenski sklop primarne stanice;∗ N - broj retransmisija;∗ POD - podaci poslani.


Raunalne mreže118

Slika 4.51. Primarna stanica u fazi primopredaje podataka

Slika 4.52. Sekundarna stanica u fazi primopredaje podataka

4.3.4 PODATKOVNA RAZINA CCITT X.25 PROTOKOLA

Podatkovna razina X.25 protokola definira novi nain rada - asinkroni balansni nain rada, koji sepokazao boljim od asinkronog odzivnog moda. Tako er ima definirane nove komande i odazive kod Uokvira. Ovim protokolom nije predvi eno višespojno povezivanje korisnika.

Protokolom X.25 podatkovne razine predvi ena su 3 nadzorna okvira:

• RR (Receive Ready) - prijem spreman;• RNR (Receive Not Ready) - prijem nije spreman;• REJ (Reject) - odbaen.

Kod U okvira predvi ene su odre ene komande i odazivi:

• komande:

∗ SARM (Set Asynchronous Response Mode) - postavi asinkroni odzivni nain rada;∗ SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) - postavi asinkroni balansni nain rada;∗ DISC (Disconnected) - raskid veze.


• odazivi:

∗ UA (Unnumbered Acknowledgment) - nenumerirana potvrda;∗ CMDR (Command Reject) - odbacivanje komande;∗ FRMR (Frame Reject) - odbacivanje okvira;∗ DM (Disconnected Mode) - neprikljueno stanje.

Za razliku od ISO 4335 standarda, X.25 definira i suelje, slika 4.53.

Slika 4.53. Su elje po CCITT X.25

Prema X.25 definirane su dvije 8-bitne adrese:

A - 1100 0000;B - 1000 0000.

Upotrebljavamo ih u 4 razliita sluaja (tablica 4.2):

∗ adresa A - kada komanda putuje od DCE prema DTE, a odaziv od DTE prema DCE(DCE primarna);

∗ adresa B - kada komanda putuje od DTE prema DCE a odaziv od DCE prema DTE,(DTE primarna)

DTE DCE

K B A O A B Tablica 4.2. Primjena adresa A i B

U ovom standardu se usvaja novi termin - LAP (Link Access Protocol), kojim se definiraprocedura uspostave i raskida logikog kanala. Uvo enjem asinkronog balansnog moda LAP-B (LinkAccess Protocol Balanced) napuštena je striktna podjela na primarne i sekundarne stanice i uveden jepojam kombinirane stanice. Kombinirana stanica izdaje i prima naloge od druge kombinirane stanice,odnosno prema potrebi izvršava funkcije ili primarne ili sekundarne stanice. Zbog razlike u adresamamogu a je istovremena uspostava dva logika kanala, tako da je na jednom kanalu primarna stanicaDTE, a na drugom DCE.

4.3.5 PRIJENOS PODATAKA ME U INTELIGENTNIM MODEMIMA

U poglavlju 3. je spomenuto da inteligentni modemi me usobno komuniciraju protokolompodatkovne razine. Ova komunikacija odvija se automatski, bez znanja korisnika, pa je za njegatransparentna.

Protokoli koje koriste inteligentni modemi razvili su se najprije kao industrijski standardi. Poznataje serija standarda firme Micronic pod nazivom MNP (Modem Networking Protocol). MNP-5odre uje mehanizme kontrole pogrješki, a MNP-10 kompresiju korisnikovih podataka.

Potreba za službenim standardom rezultirala je u donošenju ITU-T preporuka:

V.42 specificira upotrebu LAP-M (Link Access Protocol for Modems) bitovnoorijentiranog protokola, ukljuivo kontrolu pogrješki.

V.42bis specificira pravila kompresije korisnikovih podataka

LAP-M koristi asinkroni balansni mod kao kod X.25, kojemu je vrlo slian. Specificira uporabuSREJ okvira, te dvaju novih U okvira: XID i TEST. XID se koristi za razmjenu identifikacijskihpodataka.

Raunalne mreže120

4.4 LOKALNE MREŽE

Lokalne mreže su mreže velike brzine, malog kašnjenja i kratkog dosega. Povezuju raunala unutarjedne prostorije ili zgrade. Od mnogih tehnologija lokalnih mreža, naješ e se koristi ETHERNET, apoznate su TOKEN-RING, TOKEN-BUS, bežine WLAN (Wireless LAN) i druge.

Danas se za lokalne mreže najviše koristi standard IEEE 802.x, kojim su definirane podrazina 2.2LLC (Logical Link Control) i podrazina 2.1 MAC (Media Access Control), slika 4.54. LLCspecificira bitovno-orijentirani protokol zajedniki za sve vrste lokalnih mreža, a MAC oblik okvirakoji se pojavljuje na mediju i metode pristupa mediju prilago ene samom mediju (sabirnica, prsten,radio veza).

Slika 4.54. Podjela podatkovne razine na LLC (2.2) i MAC (2.1) razinu prema IEEE 802.x

4.4.1 RAZINA 2.2 LLC (Logical L ink Control)

LLC je bitovno-orijentirani protokol, zajedniki za sve 802 lokalne mreže, secificiran IEEE 802.2standardom. Pruža mogu nost prijenosa podataka u dvije klase usluga:

I. klasa omogu uje bespojni prijenos (connectionless) korištenjem UI okvira. Klasa I. ima definiranesljede e komande i odazive:

• komande:∗ UI (Unnumbered Information) - samostalna informacija;∗ XID (Exchange Identification) - razmijeni podatke za

prepoznavanje;∗ TEST.

• odazivi:∗ XID;∗ TEST.

II. klasa omogu uje spojevni prijenos (connection oriented). Sadrži klasine okvire HDLC protokola.Stanica koja radi tako da koristi okvire klase I, mora biti u stanju koristiti i okvire klase II.

• S okviri:∗ RR, prijemnik spreman∗ RNR, prijemnik nije spreman,,∗ REJ, odbacivanje.

• U okviri:∗ komande:

SABME - (Set Asynchronous Balanced Mode Extended) - ukljuiasinkroni prošireni balansni nain rada;

DISC.

∗ odazivi: UA; DM; FRMR.

U praksi se od svega ovoga naješ e koristi samo komanda UI.

Nedostatak okvira ranijih bitovno-orijentiranih protokola je bio u nedostatku adrese pošiljaoca.Prema IEEE 802.2, oblik LLC okvira je definiran kao na slici 4.55.


Slika 4.55. LLC okvir prema IEEE 802.2

• DSAP je adresa odredišne, a SSAP izvorišne prikljune toke, slika 4.56. Pomo u DSAP i SSAPidentificiraju se korisnici logikog kanala. Predvi eno je da se ove adrese koriste dinamiki utrenutku uspostave veze. Kako na mrežnoj razini korisnik može biti samo protokol mrežne razine, ito isti za oba uesnika, nedostatak koncepta prikljunih toaka je u nepostojanju standardneidentifikacije mrežnih protokola.

Slika 4.56. Oblik adresa DSAP i SSAP

∗ I/G=0 - individualna adresa;∗ I/G=1 - grupna adresa;∗ D - bitovi DSAP adrese;

∗ C/R=0 - komanda;∗ C/R=1 - odaziv;∗ S - bitovi SSAP adrese.

• Kod originalnog ISO standarda nedostatak je što se za C polje unaprijed ne zna da li e biti 8-bitnoili 16-bitno. Kod LLC je to riješeno na nain da se za S i I okvire koristi 16-bitno C polje, a za Uokvire 8-bitno, slika 4.57.

• Informacijsko polje se, za razliku od HDLC, sastoji od cjelovitih okteta, odnosno duljine je M×8b.

Slika 4.57. C-polje na LLC razini

4.4.2 RAZINA 2.1 MAC (Media Access Control)

Definirana je prema IEEE standardima 802.x, za svaku vrstu lokalnih mreža zasebno. Odgovararazini 2.1. MAC je prilago en vrsti medija, pa je LLC zajedniki za sve vrste lokalnih mreža.

4.4.2.1 IEEE 802.3 −−−− ETHERNET

MAC okvir (slika 4.58) se sastoji od slijede ih polja:

Slika 4.58. Okvir za ETHERNET prema IEEE 802.3

• SY (Synchronization) je znak dužine 7 okteta, oblika 10101010. Služi za uspostavu sinkronizacije.

• SFD (Start Frame Delimiter) je okvirni znak, oblika 10101011.

• DA (Destination Address) je odredišna adresa, a SA (Source Address) izvorišna adresa. DA i SAsu adrese fizikog ure aja prema fizikom sloju, za razliku od SSAP i DSAP, koje su adresekorisnika na mrežnoj razini, slika 4.59.

Raunalne mreže122

Slika 4.59. Adrese fizi kog ure aja DA i SA i adrese korisnika DSAP i SSAP

• DA i SA mogu biti 48-bitne (slika 4.60) ili 16-bitne (slika 4.61):

1) 48-bitno adresno polje ima slijede a polja:

Slika 4.60. 48-bitno adresno polje

I/G=0 - individualna adresa; I/G=1 - grupna adresa. Ako su svi bitovi grupne adrese u jedinici, ona postaje univerzalna

adresa i podatak adresiran na taj nain mogu primiti sve stanice. U/L=0 - globalno administrirana adresa, upisuje proizvo a veznog sklopa; U/L=1 - lokalno administrirana adresa, odre uje samostalno administrator mreže.

2) 16-bitno adresno polje.

Slika 4.61. 16-bitno adresno polje

Ovdje nije potreban bit U/L, jer je 16-bitna adresa uvijek lokalno administrirana.

Iako globalno administrirane, 48 bitne su adrese neupotrebljive kao mrežne adrese. Zato se koristeadrese na mrežnoj razini. Postavlja se problem povezivanja adrese na MAC razini sa adresom namrežnoj razini. Kod Interneta je taj problem riješen ARP (Address Resolution Protocol)protokolom.

• LEN (Length) je polje koje nam kaže koliko ima okteta korisnikove informacije.

• Informacijsko polje sadrži korisnikove podatke, npr. kompletan LLC okvir dužine LEN.

• FCS je polje zaštite. Koristi se ciklika zaštita polinomom CRC-32 koja ukljuuje sve bitoveokvira.

• PAD okvir - zbog kašnjenja informacije, uzrokovanog dužinom kabela izme u stanica, 802.3predvi a da polje mora imati neku minimalnu dužinu da bi se moglo prenijeti. Ako je dužina manjaod minimalne, izme u LLC i FCS se mogu ubaciti dodatni okteti kao nadogradnja. Npr. kodETHERNET-a, brzine prijenosa 10 Mb/s, definirana je minimalna dužina okvira od 512 bita,odnosno 64 okteta. Vrijeme predaje takvog okvira iznosi 51.2 µs. Kako je na kabelu dužine 2.5 kmpredvidljivo kašnjenje od 12.5 µs, sigurno je da e okvir sti i do najudaljenije stanice prije istekanjegove predaje, te na taj nain osigurati otkrivanje kolizije od strane svih stanica na vezi.

Problem standarda 802.3 je u tome što nije adekvatno riješena identifikacija protokola na mrežnojrazini, što se nastojalo riješiti tokom razvoja.

Specifi nosti u standardizacij i ETHERNET-a.

Razvoj ETHERNET-a je poeo u razvojnom centru firme XEROX, PARC (Palo Alto ResearchCenter). Projektu su se prikljuile firme DEC i INTEL, pa su zajedno s firmom XEROX objavile DIXETHERNET. Uz male izmjene, specificiran je ETHERNET II (slika 4.62), koji se i danas masovnokoristi, iako nije formalno standardiziran.


Slika 4.62. ETHERNET II okvir

Osnovna razlika u odnosu na 802.3 okvir je u PID (Protocol Identifier), 16-bitnom polju zaidentifikaciju protokola. U polju podaci prenosi se kao SDU paket mrežne razine, dakle LLC protokolse ne koristi. EHERNET II pruža uslugu bespojnog prijenosa PDU lokalnom mrežom.

Poslije je usvojen standard 802.3 (vidi gore), kao napor da se standardiziraju sve vrste lokalnihmreža. Kod njega je polje PI zamijenjeno poljem LEN. Firma NOVELL je prva poela koristiti 802.3okvir, ali bez LLC okvira. Danas je on poznat kao “802.3” okvir, slika 4.63.

Slika 4.63. Okvir prema standardu 802.3 za IPX paket

U polju iza LEN prvi oktet FF je ekvivalentan adresi odredišne prikljune toke DSAP, a drugiadresi polazišne prikljune toke SSAP. To su univerzalne adrese, što je prihvatljivo za DSAP, ali jeneprihvatljivo za SSAP. Oktetima FFFF definiran je IPX mrežni protokol u informacijskom polju.Okviri 802.3 i ETHERNET II se na istoj mreži me usobno ne prepoznaju, a katkad i smetaju jedandrugome. ETHERNET II se od ostalih 802.3 okvira razlikuje po vrijednosti PI polja, koja je ve a od2048 (0800 hex), dok je najve a dužina okvira 1500 okteta.

Zatim se pokušalo iskoristiti originalnu specifikaciju 802.3 sa ukljuenim LLC okvirom, ali nanain da polja SSAP i DSAP zajedno posluže kao identifikator protokola mrežne razine, slika 4.64.

Slika 4.64. Okvir prema standardu 802.2, sa poljima DSAP i SSAP kao PI

DSAP i SSAP su imale fiksno dodijeljene vrijednosti, što je bilo neprihvatljivo zbog malog brojaadresa. Osim toga, ova koncepcija se nije slagala sa originalnim standardom i nije bila šireprihva ena, pa je definiran SNAP (Sub Network Access Protocol) okvir, slika 4.65.

Slika 4.65. LLC sa SNAP okvirom

Prednost je SNAP okvira što je kompatibilan i standardan za sve vrste lokalnih mreža.

Raunalne mreže124

Danas se na lokalnim ETHERNET mrežama mogu na i 4 razliita okvira. Zbog toga programskapodrška podatkovne razine mora imati sustav multipleksiranja (slika 4.66), koji e prepoznati vrstuokvira i uputiti je na ispravne procese na mrežnoj razini.

Slika 4.66. ETHERNET sa više razli itih okvira i sustavom multipleksiranja

4.4.2.2 IEEE 802.5 −−−− TOKEN-RING

Kod IEEE 802.5 lokalnih mreža stanice su povezane u prsten. Pristupna rije (Token) kružiprstenom sve dok ne nai e na stanicu koja ima spremne podatke. Ta stanica umjesto pristupne rijeišalje okvir, koji putuje kroz cijeli prsten i uništi ga kada ponovo do e do nje. Iskorištenje kanala jemaksimalno, ak i kod velikog optere enja, slika 4.67., jer su za razliku od ETHERNET mreže.izbjegnute kolizije.

Slika 4.67. Usporedba TOKEN-RING i ETHERNET LAN

Toliko poboljšanje ipak nije dovoljno da bi se dala prednost prstenastim mrežama, zbogkompleksnosti kontrolnih algoritama i zbog nekompatibilnosti službenog standarda i najpoznatijihproizvo aa opreme.

Okvir TOKEN-RING mreže (slika 4.68) sastoji se po 802.5 od sljede ih polja:

Slika 4.68. Okvir TOKEN RING prema IEEE 802.5

• SFS (Start of Frame Sequence) - sekvenca koja služi za sinkronizaciju. Sastoji se od:

∗ SD - okvirni znak J K J K0 0 0 0, gdje su J i K non-data bitovi, koji remete normalninain prijenosa podataka i služe za identifikaciju poetka i kraja okvira. Iskorišteni su da biprotokol bio transparentan.

∗ AC (Access Control) - oktet oblika P P P T M R R R.

PPP su tzv. bitovi prioriteta (Priority bit), koji omogu uju da se odredi prioritet poruke. Onipostoje u svakoj pristupnoj rijei i njih mogu iskoristiti stanice sa tim ili ve im prioritetom;

T je token bit. Ako je T=0, onda imamo pristupnu rije. Ta rije putuje kroz mrežu i, kadanai e na stanicu koja ima spremne podatke, mijenja token bit u T=1, što je znak zainformacijski okvir;

M - monitor bit. Služi da bi se sprijeilo beskonano kruženje iste poruke kroz prsten. Jednastanica u prstenu ima ulogu nadzorne stanice. Ona svakom okviru postavi M=1 (bio je


M=0). Ako ponovo primi okvir sa M=1, skida ga sa prstena, jer je to okvir koji je ve prošaocijeli prsten;

RRR - rezervni bitovi.

• FC - kontrolno polje. Omogu uje prijenos razliitih vrsta okvira, tj. okvira za upravljanje mrežom iokvira s korisnikovim podacima. Oblik mu je F F Z Z Z Z Z Z. FF bitovi služe za identifikacijuokvira. Ako je FF=00, radi se o MAC okviru za upravljanje mrežom, a ako je FF=01, onda je toLLC okvir, koji nosi korisnikovu informaciju. Ako se radi o MAC okviru, Z-bitovi odre uju kojuakciju treba poduzeti;

• DA i SA su adrese polazišta i odredišta.

• I - informacijsko polje. Nema definiranu dužinu, odnosno može biti dugo više okteta. Zato na krajuimamo sekvencu EFS da se naznai kraj okvira.

• EFS (End of Frame Sequence). Sastoji se od :

∗ ED - omogu uje detekciju kraja okvira. Oblik mu je J K J K I E1 1 .

J i K, non-data bitovi; I (Intermediate frame bit) - omogu uje slanje okvira u lancu, odnosno stanica može poslati

više okvira za jednu kontrolnu rije; E (Error detected) - ako prijemna stanica detektira pogrješan okvir, postavlja E=1, a ako je

okvir ispravno primljen, ostavlja E=0. Na taj nain predajna stanica kada skida okvir izprstena može utvrditi da li je okvir ispravno primljen. Ako nije, retransmitira ga.

∗ FS (Frame Status) - ima oblik A C r r A C r r .

A (Address Recognized) - adresa prepoznata; C (Frame Copied) - okvir je primljen.

Imamo više sluajeva:

a) A=0, C=0 - nema te stanice;b) A=1, C=0 - stanica postoji, ali okvir nije primljen;c) A=1, C=1 - stanica postoji i okvir je primljen.

Funkcionalnost prstena održava se hijerarhijom nadzornih stanica, koje provjeravaju da li postojiaktivnost na prstenu (gubitak pristupne rijei) i da li je prsten blokiran (beskonano kruženje okvira).Obje pogrješke su mogu e ako stanica koja ima pristupnu rije ili koja šalje okvir iznenada prestane sradom zbog kvara, nestanka napajanja ili iskljuenja kabela. U usporedbi s Ethernetom, uspostava iodržavanje nadzornih funkcija znatno optere uje stanice na mreži.

4.4.2.3 IEEE 802.4 −−−− TOKEN-BUS

Stanice nisu fiziki spojene u prsten, nego uspostavljaju logiki prsten na nain da generirajusluajan broj, na osnovu kojega same odre uju svoj redoslijed u prstenu. Ako se dogodi da dvijestanice izaberu isti broj, potrebno je ponoviti postupak generiranja sluajnog broja. Nakon uspostavelogikog prstena šalje se pristupna rije i daljnji rad stanica u prstenu je isti kao da se radi o fizikomprstenu. Ovakav spoj zadržava prednosti prstenastog spoja, a ima i prednosti sabirnikog, jer se priiskljuenju stanice iz prstena ili ukljuenju nove stanice u prsten treba samo uspostaviti novi logikiprsten. Okvir je nešto drugaij i od okvira u prstenastim mrežama, slika 4.69.

Slika 4.69. Okvir TOKEN BUS prema IEEE 802.4

• PRE - uvodna rije. Služi za sinkronizaciju po bitu;

Raunalne mreže126

• SD - okvirni znak, oblika N N N N0 0 0 0. N je non-data simbol i služi za sinkronizacijusekvence.

• FC - polje kontrole okvira, oblika F F C C C C C C.

FF - odre uje vrstu okvira (MAC ili LLC); C bitovi odre uju dodatne parametre.

• ED - omogu uje detekciju kraja okvira. Oblik mu je N N N N I E1 1 .

I (Intermediate bit) oznaava da li slijedi još okvira u lancu; E - detektira pogrješku na okviru.

Funkcionalnost logikog prstena zahtjeva dodatnu proceduru uspostavljanja na poetku rada, tekod svakog ukljuenja ili iskljuenja neke stanice. Ova funkcija je kombinirana s nadzorom gubitkapristupne rijei i beskonanog kruženja okvira, što sve dodatno optere uje prikljuena raunala.

4.4.2.4 IEEE 802.11 −−−− WIRELESS LAN

IEEE je 1997. donio osnovni 802.11 standard za bežine mreže brzine do 2 Mb/s, a 1999. dodatak802.11b za bežine mreže brzine do 11 Mb/s. Na fizikoj razini podržani su radio (FHSS i DSSS) iinfracrveni (IR) prijenos. Na podatkovnoj razini definiran je specifian MAC protokol kao podloga zazajedniki LLC, slika 4.70.

Slika 4.70. Struktura 802.11 beži ne mreže

Osnovna zada a 802.11 MAC razine je isporuka MSDU (MAC SDU), a to su okviri LLCprotokola, me u uesnicima bežinim putem. Tako er sadrži funkcije provjere identiteta uesnika izaštite tajnosti informacija (šifriranjem). Medij, a to je prostor u dosegu radio signala frekvencije 2,4GHz, se koristi na nain da svaka stanica samostalno donosi odluku o poetku emitiranja. Upravljanjeprijenosom je decentralizirano, uz korištenje CSMA/CA algoritma (Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Avoidance). CSMA/CA algoritam je vrlo slian CSMA/CD algoritmu Etherneta, jer suoba medija višespojna. Kod radio prijenosa specifina je nemogu nost detekcije kolizije. Stoga sekolizija izbjegava posebnim algoritmom, korištenjem posebnih kratkih okvira RTS, CTS i ACK, slika4.71.

1. Stanica koja traži prijenos najprije osluškuje medij, te eka dok kanal ne postane slobodan. Pritome može mjeriti snagu radio signala i/ili snagu vala nosioca.

2. Kad je medij slobodan, stanica odredi sluajno vrijeme ekanja DIFS (Distributed Inter FrameSpace) i ponovo osluškuje.

3. Ako u DIFS periodu medij ponovo postane zauzet, stanica se vra a na korak 1.

4. Nakon isteka DIFS perioda stanica šalje RTS (Request To Send) okvir. On sadrži adresuodredišta i predvi enu duljinu poruke. Time daje do znanja da e zauzeti medij upravo NAV(Network Allocation Vector) vremena, mjereno od kraja RTS okvira.

5. Ukoliko je za vrijeme CTS došlo do kolizije (dvije stanice s istim DIFS periodom), ne e bitiodziva, te e obje stanice u koliziji pre i na korak 1.

6. Kad nema kolizije, prozvana stanica odaziva se sa CTS (Clear To Send) okvirom. Taj okvirsadrži potvrdu NAV vremena, ovaj put mjereno od kraja CTS okvira. Time se NAV dojavljujeonim stanicama, koje nisu u dometu pozivaju e stanice.

7. Pozivaju a stanica šalje podatke, s kašnjenjem me u okvirima SIFS (Short Inter Frame Space).

802.2 Podatkovna razina

802.11MAC

FH Fizika razinaDS IR


8. Prijemna (pozvana) stanica potvr uje prijem okvirom ACK. Transakcija mora završiti unutarrezerviranog NAV vremena.

9. Slijedi ponovo korak 1 s istim ili drugim uesnicima.

Slika 4.71. CSMA/CA algoritam

802.11 bežinom mrežom prijenos podataka obavlja se korištenjem tri vrste okvira, podatkovnih,nadzornih (RTS, CTS i ACK) i upravljakih. Op i oblik okvira prikazan je na slici 4.72:

Slika 4.72. 802.11 okvir

Po etni niz sastoji se od sinkronizacijske sekvence SYN 80 bita i okvirnog znaka SFD 16 bita.

PLCP zaglavlje (Physical Layer Convergence Protocol) emitira se uvijek brzinom 1 Mb/s,odre uje duljinu okvira i brzinu emitiranja. Zašti eno je 16 bitnom CRC zaštitom

MAC zaglavlje odre uje vrstu okvira, adrese odredišta, izvorišta i relejne stanice, smjer,fragmentaciju i zaštitu podataka. Koriste se adrese duljine 6 okteta.

Podaci su korisnikovi podaci (LLC okvir)

CRC je 32-bitna ciklika zaštita itavog okvira (ukljuuje MAC zaglavlje).

Radio prijenos izložen je smetnjama, pa se oekuje visoka uestalost pogrješki. U tim uvjetimaoptimalno je slati okvire manje duljine. 802.11 protokol raspolaže mehanizmom fragmentacije.MSDU (informacijsko polje) se fragmentira na dijelove optimalne duljine, što ovisi o nainu radioprijenosa. Obzirom na malo kašnjenje, koristi se jednostavni protokol ponavljanja svakog fragmentadok ga prijemna stanica ne potvrdi.

Upravljanje prometom zahtijeva korištenje raznih upravljakih okvira. Npr. u FHSS sustavupotrebno je održavati sinkronizaciju perioda skokova, što osigurava centralna pristupna toka (AP,Access Point) svojim "svjetionikim" okvirima (Beacon Frame). Standard propisuje 11 upravljakih,6 nadzornih i 8 podatkovnih vrsta okvira.

4.5 ISDN PRETPLATNIKE MREŽE

Podatkovna razina ISDN S/T suelja specificirana je u dvije podrazine: specifina MAC podrazinadio je specifikacije fizike razine, preporuka ITU-T I.430, dok je podrazina 2.2 definirana nizompreporuka ITU-T I.440 = Q920, nazvana DSS1 (Digital Subscriber Signaling 1). DSS1 se odnosi samo

CW

ekanje nakon odloženogpristupa

Odloženi pristup

Slijede i MPDU

G3

G3

G1G1G1

RTS

ACKCTS

Podaci

NAV (RTS)

NAV (CTS)

Izvor

Odredište

Ostali

G1 – SIFSG3 – DIFSCW – Contention Window

Poetni niz PLCP zaglavlje MAC zaglavlje CRCPODACI

Raunalne mreže128

na signalizacijski protokol za D kanal suelja, dok se korisnikovi podaci prenose B kanalima bit po bitbez primjene nekog protokola (ovisi o korisniku).

I.430 omogu ava prijenos bitova 2B+D kanala u strogo sinkronom režimu, neophodnom zaprijenos govora i podataka PCM kanalima 64 kb/s. Oblik okvira prikazan je na slici 4.70:

Slika 4.70. Okvir ISDN prema I.430

F = okvirni (framing) bitL = bit za eliminaciju istosmjerne komponenteD = bit D kanalaE = bit jeke (echo) D kanalaFA = dodatni okvirni bit

N = -FA, negacija FA bitaB1, B2 = bit kanala B1 ili B2A = bit aktiviranjaS = bit S kanalaM = bit za povezivanje okvira (multi-framing)

NT kao primarna stanica šalje okvir, a TE1 se odaziva sinkrono s 2 bita zakašnjenja.

LAP-D je gotovo identian LAP-B protokolu preporuke X.25.

4.6 ATM MREŽE

4.6.1 ATM TEHNOLOGIJA

ATM (Asynchronous Transfer Mode) je prijenosno-komutacijska tehnologija, razvijena za potrebeizgradnje širokopojasnih digitalnih mreža integriranih usluga (B-ISDN), za prijenos glasa, videozapisa i podataka. To je mreža s prospajanjem kratkih paketa fiksne duljine nazvanih elijama ilistanicama (cell), slika 4.71. Svaka elija sastoji se od zaglavlja duljine 5 okteta i tijela s podacimakorisnika ili za upravljanje mrežom duljine 48 okteta, svega 53 okteta. Izabrana duljina elije jekompromis izme u zahtjeva za malim poetnim kašnjenjem kod govornih komunikacija i zasklopovskim prospajanjem s jedne, te iskorištenja prijenosnog medija s druge strane.

zaglavlje podaci

5 48 Duljina polja(u oktetima)

Slika 4.71. ATM elija

elije se u ATM mrežama proslje uju virtualnim kanalima (Virtual Channel) i virtualnim stazama(Virtual Path). Vir tualni kanal je put kroz mrežu kojim prolaze sve elije odre enog toka, odre en napoetku prijenosa. Redoslijed isporuke elija je zagarantiran. Vir tualna staza je skup virtualnihkanala koji na nekom segmentu mreže dijele zajedniki put. Zaglavlje elije nosi identifikatorevirtualnog kanala i staze, koji zajedno jednoznano odre uju tok podataka.


4.6.1.1 Prospajanje elija

Karakteristina topologija ATM mreža je stablasta, kod koje u vorištima nalazimo ATMprospojnike. ATM prospojnici svaku pojedinu eliju sa ulaznog komunikacijskog kanala prebacuju natraženi izlazni komunikacijski kanala. Pri tome elije ekaju na prijenos u izlaznim redovima ekanja,slika 4.72. Prospajanje se odvija potpuno sklopovski, ime se postižu velike brzine prijenosa.

Slika 4.72. Struktura ATM prospojnika

Podjela na virtualni kanal i stazu omogu ava korištenje dviju vrsta ATM prospojnika. Prospojnikkanala identificira svaki tok na osnovu identifikatora virtualnog kanala i staze, te prospaja elije takoda one pri tome mogu mijenjati stazu. Prospojnik staze identificira samo grupu tokova koji pripadajustazi na osnovu identifikatora staze, te prospaja elije tako da ostanu u istoj stazi. Prospojnik staze jejednostavniji i koristi se za ostvarivanje virtualnih mreža.

Kod ATM mreža definirana su dva suelja, korisniko suelje UNI (User Network Interface) imrežno suelje NNI (Network Node Interface). Kod privatnih mreža ta suelja su PUNI, privatni UNIi PNNI, privatni NNI, slika 4.73.

ATMusmjernik

Tokenring

UNIsuelje

PrivatnoUNI suelje

JavnoUNI suelje

ATMprospojnik

UNIsuelje

ATMprospojnik

Privatno NNI suelje

Privatna ATM mrežaJavna ATM mreža

ATMprospojnik

UNIsuelje

ATMusmjernik

UNIsuelje

ATMprospojnik

Javno NNI suelje

FDDI

Slika 4.73. UNI i NNI su elja kod ATM mreža

UNI i NNI suelja su vrlo slina, ali se razlikuju u formatu zaglavlja elije. Kod korisnikog (UNI)suelja u zaglavlje elije ukljueno je polje GFC (Generic Flow Control). Kod mrežnog (NNI) sueljatog polja nema, ali je zato prošireno polje identifikatora virtualne staze, slika 4.74. Na taj je nainomogu ena kontrola ponašanja korisnika (brzine odašiljanja elija) na UNI suelju, a pove an brojmogu ih virtualnih staza na NNI suelju.

a) b)4 8 16 3 1 8 12 16 3 1 8

GFC VPI VCI PT CLP HEC VPI VCI PT CLP HEC

Slika 4.74. Format zaglavlja za a) UNI i b) NNI elije

Pri tome korištene kratice imaju sljede a znaenja:

• GFC (Generic Flow Control) predvi en za lokalnu kontrolu toka, u praksi se ne koristi.

Raunalne mreže130

• VPI (Virtual Path Identifier) identificira virtualnu stazu kojoj elija pripada.

• VCI (Virtual Channel Identifier) identificira virtualni kanal kojem elija pripada.

• PT (Payload Type) identificira vrstu elije. Prvi bit odre uje da li elija prenosi korisnikepodatke. U tom sluaju drugi se bit koristi za indikaciju zagušenja, a tre i za oznaavanje krajaniza elija koji pripadaju jednom AAL5 okviru.

• CLP (Congestion Loss Priority) odre uje prioritet elije. elije nižeg prioriteta biti e odbaeneako do e do zagušenja. elija može biti oznaena nižim prioritetom ako je to propisano za tipusluge (UBR), ili ako korisnik prekorai svoja prava brzine emitiranja elija.

• HEC (Header Error Control) je polje zaštitnih bitova zaglavlja, generirano korištenjemciklikog koda.

4.6.1.2 Referentna ATM arhitektura

ATM mreža izvorno je zamišljena kao homogena mreža. ATM arhitektura sastoji se od fizike,ATM i AAL razine, slika 4.75:

Slika 4.75. ATM arhitektura

Fizi ka razina ATM mreža omogu ava prijenos elija razliitim medijima i opisana je ranije.

ATM razina odgovorna je za uspostavu i raskid virtualnih kanala i staza, te za proslje ivanje elija tim putovima. Za to se koriste podaci u zaglavlju elije. Obavlja funkcije kontrole pristupa itoka.

Kod uspostave virtualnog kanala, šalje se elija koja sadrži globalnu adresu odredišta, tezahtjevane parametre kvalitete usluge. Koristi se više formata adrese, tri za privatne i jedan (E.164) zajavne mreže. Ako elija prona e put kroz mrežu koji garantira traženu kakvo u usluge, formira sevirtualni kanal kojim prolaze sve elije toga toka. Taj kanal definiraju tablice usmjeravanja iidentifikatora.

Na raznim segmentima mreže isti virtualni kanal može imati razliite identifikatore (jer je poetnibroj kanala na nekom srednjem segmentu bio zauzet), pa se kod svakog usmjeravanja elije mijenjaidentifikator virtualnog kanala i staze, te preraunava HEC.

U fazi prijenosa podataka preuzima podatkovna polja elija od AAL razine, te formira zaglavlja.Na prijemnoj strani odvaja zaglavlja od podatkovnog polja, te podatkovna polja isporuuje AALrazini.

AAL pr ilagodna razina (ATM Adaptation Layer) ostvaruje vezu izme u ve ih jedinica podataka(SDU) i ATM elija. AAL razina prima SDU od nadre enih razina, npr. pakete mrežne razineInterneta, te obavlja segmentaciju na dijelove duljine 48 okteta. Sastoji se od dvije podrazine, SAR(Segmentation and Reassemble) i CS (Convergence Sublayer). SAR obavlja samu segmentaciju, dokfunkcija CS ovisi o vrsti usluge.

Interesantno je primijetiti da arhitektura ATM mreža ne odgovara potpuno ISO-OSI modelu. Kadse radi o homogenoj ATM mreži, prospajanje i usmjeravanje s kraja na kraj mreže obavlja se na ATM(drugoj) razini, iako bi to trebalo obavljati na mrežnoj (tre oj) razini. AAL razina je samo prilagodbaprema višim razinama i nema funkcije mrežne razine.


Kada je ATM mreža samo dio kompleksne heterogene mreže, i ATM i AAL razine nalaze se ispodmrežne razine te mreže. Kako danas još ne postoji globalna ATM mreža, a ATM tehnologija senaješ e koristi za izgradnju lokalnih mreža ili dijelova Interneta, itava ATM mreža zapravo pripadapodatkovnoj razini ISO-OSI modela.

4.6.1.3 Usluge ATM mreže

B-ISDN mreže, a time i ATM tehnologija, namijenjeni su integraciji svih vrsta prometa. To seostvaruje rezerviranjem kapaciteta mreže za tokove koji zahtijevaju odre enu kvalitetu usluge, tekontrolom pristupa i kontrolom toka. Predvi ene su etiri vrste usluge:

• CBR (Constant Bit Rate), usluga stalne brzine prijenosa za nekomprimirane govorne i videosignale. Odgovara joj AAL1.

• VBR (Variable Bit Rate), usluga promjenljive brzine prijenosa za komprimirane govorne ivideo signale. Odgovara joj AAL2. Koristi se u dvije varijante ovisno o realnom vremenu.

• ABR (Available Bit Rate), usluga raspoložive brzine prijenosa za prijenos podataka. Odgovarajoj AAL3/4 i AAL5. Mreža obavještava izvorište o zagušenju ili o optimalnoj brzini, tako daono može reducirati brzinu slanja elija.

• UBR (Unspecified Bit Rate), usluga nespecificirane brzine prijenosa za prijenos podataka.Odgovara joj AAL5. Mreža ne obavještava izvorište o zagušenju, ve jednostavno u sluajuzagušenja odbacuje elije. Predajnik na osnovu gubitaka treba reducirati brzinu slanja elija.

Za ove usluge definirane su razliite AAL razine:

• AAL0 je prazna AAL razine. Funkcije AAL razine prepuštene su korisniku.

• AAL1 osigurava prijenos nekomprimiranih govornih signala. Koristi se kod CBR usluge.

• AAL2 osigurava prijenos komprimiranih govornih signala. Koristi se kod VBR usluge.

• AAL3/4 osigurava prijenos podataka spojevnim protokolom. Najprije definirane kao razliiteusluge, AAL3 i AAL4 su ujedinjeni u zajedniku specifikaciju. Kompleksnost protokola prijeimasovno korištenje, pa je naknadno razvijen AAL5.

• AAL5 osigurava prijenos podataka bespojnim protokolom. SDU korisnika (AAL SDU)nadopunjuje se AAL5 CS-SDU dodatkom, te se tako formirani CS-SDU segmentira na elije(SAR-PDU), slika 4.76.

AAL-SDU

CS-SDU

SAR-PDU Slika 4.76. AAL5

4.6.1.4 Kvaliteta usluge ATM mreže

Kod uspostave virtualnog kanala, korisnik i mreža ugovaraju parametre veze u parametre kvaliteteusluge, tablica 4.3

Raunalne mreže132

ugovorena veliina CBR VBR(rt) VBR(nrt) UBR ABR

PCR, CDVT DA DA DA

SCR, MBS, CDVT NE DA NE

MCR NE NE DA

CDVpp DA DA NE NE NE

CTDsr NE NE DA NE

CTDmax DA DA NE NE

CLR DA NE DA

povratna veza NE NE DA

Tablica 4.3. Parametri kvalitete usluge za ATM kanale

gdje su parametri veze:

• PCR (Peak Cell Rate) vršna brzina odašiljanja elija• SCR (Sustained Cell Rate) srednja brzina odašiljanja elija• MCR (Minimal Cell Rate) minimalna brzina odašiljanja elija• CDVT (Cell Delay Variation Tolerance) tolerancija perioda me u odaslanim elijama

• MBS (Maximum Burst Size) najve a duljina praska

i parametri kvalitete usluge:

• CDV (Cell Delay Variation) varijacija kašnjenja na mreži• CTD (Cell Transfer Delay) prijenosno kašnjenje elija• CLR (Cell Loss Ratio) omjer izgubljenih elija

Ukoliko je mreža u stanju pružiti traženi kapacitet i kvalitetu usluge, virtualni kanal su uspostavlja.U suprotnom, zahtjev se odbija. Time je ostvarena kontrola pristupa (CAC, Customer AdmissionControl).

Nakon uspostave virtualnog kanala, oekuje se da e korisnik poštovati ugovorene parametremaksimalne i srednje brzine odašiljanja. Mreža na UNI suelju provjerava sukladnost korisnikovogtoka s ugovorenim parametrima. Ukoliko korisnik emitira brže nego što je ugovoreno, elije seodbacuju ili oznaavaju nižim prioritetom. Na taj nain, mreža se štiti od zlonamjernog korisnika, teštiti druge korisnike ostvaruju i ugovorenu kvalitetu usluge.

Kod ABR kategorije usluge, mreža dojavljuje zagušenje korisniku. Predajnik periodino šalje RM(Resource Management) elije, koje sadrže polja za dojavu zagušenja.

4.6.2 KORIŠTENJE ATM MREŽA

Kako ne postoji homogena globalna ATM mreža, ATM tehnologija se koristi za izgradnjulokalnih, kao i segmenata mreža širokog dosega. Za prijenos podataka razvijeno je nekolikoarhitektura.

4.6.2.1 Lokalna mreža s ATM tehnologijom (LANE)

LANE (LAN Emulation) je skup protokola kojim se omogu ava korištenje ATM tehnologije zaizgradnju bespojnih lokalnih mreža, ija je funkcionalnost usporediva s Ethernet mrežom. ATMterminali (raunala) posredstvom ATM mreže komuniciraju kao da su spojeni na lokalnu mrežu.Takva lokalna mreža predstavlja domenu prostiranja (broadcast) i može se povezati kao podmreža naInternet.

LANE je zapravo simulacija (emulacija) lokalne mreže ATM mrežom. Prednost takvog pristupa jeu tome, što je mogu e koristiti protokole mrežne razine (npr. IP Interneta) bez promjene, kao da seradi o stvarnoj klasinoj lokalnoj mreži. Elementi LANE mreže prikazani su na slici 4.77:


ATM mreža

LANE poslužitelj 1

LANE konfiguracijski

poslužitelj

Usmjernik

BUSposlužitelj 1

LANE poslužitelj n

BUSposlužitelj n

.

.

.

.

.

.

LAN prospojnik

ATMraunalo

LUNI

Slika 4.77. LANE

LANE kor isnik (ATM raunalo) prijavljuje se LANE poslužitelju, te po potrebi traži pretvorbumrežne adrese odredišta na ATM adresu.LANE poslužitelj održava listu pretvorbe mrežnih adresa na ATM adrese i obavlja pretvorbu zapotrebe korisnika.BUS (Broadcast and Unknown Server) poslužitelj obavlja razdiobu PDU s univerzalnom adresom irukuje s PDU ije je odredište nepoznato.LANE konfiguracijski poslužitelj omogu ava rad više LANE mreža na istoj ATM mreži.LAN prospojnik povezuje ATM LANE s nekom drugom, konvencionalnom lokalnom mrežom.Usmjernik povezuje LANE mreže s Internetom.

4.6.2.2 Klasi ni IP preko ATM mreže (CIPOA)

Klasini IP/ATM (CIPOA, Classical IP over ATM) je tehnologija koja omogu ava prijenos IPpaketa preko ATM mreže, uz korištenje specifinog ATMARP (ATM Address Resolution Protocol)sustava. Na ovaj nain je mogu e koristiti ATM mrežu kao izravnu zamjenu za lokalne mreže ilikanale telekomunikacijskih mreža, slika 4.78.

ATMmreža

Usmjernik

ARP poslužitelj

144.254.23.X

144.254.10.2

144.254.10.1

144.254.45.9

144.254.10.3

144.254.45.X

144.254.67.X

α

β

λ

144.254.10.X144.254.23.X144.254.45.X144.254.67.X

izravnoputem 144.254.10.2putem 144.254.10.3putem 144.254.10.3

Usmjeravanje

144.254.10.1144.254.10.2144.254.10.3

αβλ

Preva anje adresa 2

1

3

4 Slika 4.78. CIPOA

CIPOA protokolom formira se logika IP podmreža (LIS, Logical IP Subnetwork). Na LIS,korisnik korištenjem ATMARP protokola od ARP poslužitelja traži prevo enje IP adrese na ATMadresu. Uloga ARP poslužitelja je slina ulozi LANE poslužitelja, samo što kod CIPOA mreže nepostoji mogu nost slanja PDU s univerzalnim adresama na podatkovnoj razini.

CIPOA omogu ava prijenos raznih PDU mrežne razine korištenjem LLC/SNAP zaglavlja i AAL5specifikacije. Time je ujedno ostvarena kompatibilnost s ostalim tehnologijama lokalnih i drugihmreža. Znaajna je mogu nost multipleksiranja više tokova paketa jednim virtualnim kanalom.

Mana CIPOA je u potrebi da se prijenos podataka izme u LIS obavlja posredstvom usmjernika,bez obzira da li su one možda dio iste ATM mreže. Prednosti direktne ATM veze se ne koriste.

Raunalne mreže134

4.6.2.3 Direktni IP preko ATM mreže (NHRP)

NHRP (Next Hop Resolution Protocol) je modifikacija IPOA na nain da se veza najprije ostvarime u usmjernicima (NHS Next Hop Server). Na taj se nain dozna ATM adresa odredišnog raunala,te se ostvaruje direktni virtualni kanal izme u izvorišnog i odredišnog ATM ure aja (raunala iliusmjernika), slika 4.79.

ATMmreža

NHS1NHS2 NHS3

NHS4

LIS4LIS3LIS2LIS1

NH

RP

odgo

vor

NH

RP

zaht

jev

Usmjernik Slika 4.79. NHRP

4.6.2.4 Više protokola preko ATM mreže (MPOA)

MPOA (Multi Protocol Over ATM) objedinjuje dobre strane ranijih tehnologija. MPOA povezujevirtualne podmreže razliitih tehnologija ATM virtualnom kanalima, slika 4.80.

Poslužitel j usmjeravanja

Rubni ure aji

ATM mreža Izravno povezano ATM raunalo

Virtualna mreža A

Virtualna mreža B

paketi koji putujuizme u razliitih virtualnih LAN-ova

upitiusmjeravanja

Slika 4.80. MPOA

4.7 MREŽE ZA PRIJENOS OKVIRA (FRAME-RELAY)

4.7.1 OP A SVOJSTVA MREŽA ZA PRIJENOS OKVIRA

Mreže za prijenos okvira (Frame Relay) razvijene su s namjenom povezivanja udaljenih lokalnihmreža radnih organizacija. Nakon inicijative zainteresiranih kompanija, standardizaciju je obavioITU-T. Osnovne usluge definirane su preporukom I-233, a protokol preporukama Q-922 i Q-923.

Prije pojave mreža za prijenos okvira (oko 1985), povezivanje udaljenih mreža neke radneorganizacije obavljalo se je modemskim prijenosom podataka izme u premosnika preko iznajmljenihtelefonskih kanala. Takve veze su bile relativno spore (do 9600 b/s) i skupe, jer su telekomunikacijskekompanije napla ivale najam kanala bez obzira na koliinu prenesenih podataka. Donošenje X.25preporuke za paketne mreže nije bitno poboljšalo situaciju. Zbog kompleksnosti X.25 protokola itadašnjeg stanja tehnike, brzine prijenosa su bile niske, a cijena visoka. Istovremeno, razvijao se


uskopojasni ISDN, ija je funkcionalnost bila ograniena na komutirane kanale, dakle opet bezprednosti visokog iskorištenja i niske cijene koje donosi statistiko multipleksiranje.

Potrebe korisnika za jeftinom i brzom mrežom koja e omogu iti povezivanje njihovih lokalnihmreža riješene su povezivanjem dobrih osobina ISDN pretplatnikog suelja, prospajanja paketa iproslje ivanja virtualnim kanalima. Nastale su mreže za prijenos okvira sa spojevnim ili bespojnimprijenosom, koje zbog niske razine usluge možemo smatrati mrežama podatkovne razine, bez obzirašto (kao i ATM mreže) obavljaju prijenos podataka s kraja na kraj mreže.

Na fizi koj razini, koristi se osnovni ili primarni ISDN prikljuak, tako da korisniku naraspolaganju stoji D, B ili H (nxB) digitalni kanal. Prijenos podataka ovim kanalom (na sueljukorisnika i mreže) stalno je aktivan (za permanentne) ili se aktivira na zahtjev (za prospojene virtualnekanale).

Na podatkovnoj razini, koristi se bitovno orijentirani protokol gotovo identian HDLC protokolu,nazvan LAP-F (Link Access Protocol for Frame Relay). Predvi ene su dvije vrste usluge, bespojniprijenos (prijenos okvira, Frame Relay) i spojevni prijenos (prospajanje okvira, Frame Switching). Uoba sluaja koriste se prospojeni ili permanentni virtualni kanali. Kod prospojenih virtualnih kanala,korisnik zahtjeva uspostavu i raskid kanala. Kod permanentnih, korisnik se pretpla uje na virtualnikanal, što znai da je kanal nakon aktiviranja stalno raspoloživ. Uspostavljanje prospojenog ilipermanentnog virtualnog kanala obavlja se unošenjem podataka u tablice usmjeravanja(automatizirano), tako da okviri LAP-F protokola putuju po uvijek istom, unaprijed poznatom putu.

4.7.2 FORMAT OKVIRA LAP-F PROTOKOLA

Specifikaciju LAP-F protokola možemo podijeliti na podrazine 2-1 i 2-2. Usluga prijenos okvirakoristi samo podrazinu 2.1, dok usluga prospajanja okvira koristi obje podrazine (cjeloviti protokol).

Na podrazini 2-1 nailazimo na standardni okvir bitovno orijentiranog protokola, koji se sastoji odokvirnog znaka (01111110), modificiranog adresnog polja, polja podrazine 2-2, zaštitnog znaka(standardna ciklika zaštita po polinomu CRC-CCITT) i ponovno okvirnog znaka, slika 4.81.

0 1 1 1 1 1 1 0 okvirni znak

2-4 okteta adresno polje

varijabilan broj okteta podrazina 2-2

CRC-CCITT zaštitni znak

0 1 1 1 1 1 1 0 okvirni znak

Slika 4.81. LAP-F okvir prema Q-922

Jedina je razlika u adresnom polju, koje sadrži niz podataka potrebnih za prijenos okvira,slika 4.82.

8 7 6 5 4 3 2 1

osnovni format Upper DLCI C/R EA=0

adrese (2 okteta) Lower DLCI FECN BECN DE EA=1

format adrese Upper DLCI C/R EA=0

s 3 okteta DLCI FECN BECN DE EA=0

Lower DLCI or DL-CORE control D/C EA=1

format adrese Upper DLCI C/R EA=0

s 4 okteta DLCI FECN BECN DE EA=0

DLCI EA=0

Lower DLCI or DL-CORE control D/C EA=1

Slika 4.82. Format adresnog polja LAP-F okvira

Raunalne mreže136

Pojedina polja adresnog polja imaju sljede e znaenje:

EA (Address field extension bit), indicira kraj zaglavlja.C/R (Command response bit), odre uje da li se radi o komandi ili odazivuFECN (Forward explicit congestion notification), indicira zagušenje preko prijemnikaBECN (Backward explicit congestion notification) indicira zagušenje povratnoDLCI (Data link connection identifier), identifikator virtualnog kanalaDE (Discard eligibility indicator), indikator niskog prioriteta, okvir za odbacivanjeD/C (DLCI or DL-CORE control indicator), indicira DLCI ili DL-CORE formatDL-CORE (Data Link Core), kontrolne poruke za održavanje virtualnog kanala

Identifikator virtualnog kanala DLCI može biti duljine 10, 16 ili 23 bita. Neki identifikatori surezervirani za potrebe signalizacije.

Korisnikova brzina slanja okvira odre ena je parametrom CIR (Committed Information Rate), kojije glavni parametar ugovora izme u korisnika i mreže. Mreža garantira da e, pod normalnimuvjetima, omogu iti prijenos podataka CIR brzinom. U sluaju podoptere enja mreže, dozvoljen jebrži prijenos, ali je u sluaju zagušenja (smatra se nenormalnim uvjetima rada) korisnik dužansmanjiti brzinu predaje. Zagušenje se indicira FECN ili BECN bitom. Ukoliko korisnik ne poštujenaredbu o smanjenju brzine, njegovi se okviri oznauju DE bitom, a takvi e se okviri u sluajupopunjenosti memorije usmjernika prvi odbaciti.

Podrazina 2-2 sadrži kontrolno C polje bitovno orijentiranog protokola (I, RR, RNR, REJ,SABME, DISC, XID, UA, DM, FRMR), te korisnikove podatke (samo I i UI okvir). Uoimopostojanje UI (Unnumbered Information) komande. Korisnikovi podaci naješ e sadrže cjeloviti okvirpodatkovne razine lokalne mreže.

Usluga pr ijenosa okvira koristi samo UI okvir, te tako osigurava bespojni prijenos podatakakorisnika. Usluga prospajanja okvira koristi asinkroni balansni nain rada s numeracijom PDU iretransmisijom, te osigurava spojevni prijenos podataka korisnika.

Mreže za prijenos okvira su naroito interesantne za banke i sline korisnike zbog relativnesigurnosti podataka koju pružaju korisnicima. Naime, kako svi okviri putuju permanentnim virtualnimkanalima, nije mogu e neovlašteno prisluškivanje ili podmetanje podataka, kao ni pristup umreženimraunalima (osim, naravno, neovlaštenim pristupom opremi telekomunikacijske kompanije, pa i tadasamo uz znatne poteško e).

5. MREŽNA RAZINA 137

5. MREŽNA RAZINA

5.1 UVOD

Mrežna razina osigurava prijenos poruke s kraja na kraj mreže. Primarni problemi ovog sloja suadresiranje i usmjeravanje prometa kroz mrežu, dok neke mreže raspolažu i funkcijama kontrolepogrješki i kontrole zagušenja. Problemi se nastoje riješiti na nain optimalan za korisnika (da podacistižu sa minimalnim kašnjenjem i s najve om mogu om tonoš u) i za mrežu (nastojanje da seizbjegnu zagušenja, a da se maksimalno iskoristi mreža).

Jedinicu informacije (PDU) mrežne razine nazivamo paket. Pakete je mogu e proslje ivatizasebno, ili virtualnim kanalom. Kod mreža sa zasebnim proslje ivanjem svaki paket mora nositiglobalnu adresu odredišta. Kod mreža sa virtualnim kanalom samo prvi paket toka mora nositiglobalnu adresu, dok ga ostali slijede istim putom i nose samo kratki identifikator virtualnog kanala.

Na mrežnoj razini nalazimo spojevne ili bespojne protokole. Primjer mreže koja koristi zasebnoproslje ivanje i bespojni protokol je Internet. Primjer mreže koja koristi proslje ivanje virtualnimkanalom i spojevni protokol je X.25 paketna mreža. Primjer mreže koja koristi proslje ivanjevirtualnim kanalom i bespojni protokol je ATM s AAL5 sueljem (svrstan pod podatkovnu razinu).

Generalno, zbog mogu eg velikog kašnjenja na mrežnoj razini nije mogu a neposredna kontrolatoka tipa "ukljui - iskljui". Stoga bi trebalo koristiti prozorsku kontrolu, kontrolu brzine ilikombinaciju. Me utim, od znaajnih mreža X.25 koristi upravo neposrednu kontrolu, dok IP protokolInterneta ne predvi a kontrolu toka, koja se obavlja na prijenosnoj razini (TCP protokol).

5.2 ALGORITMI USMJERAVANJA

Usmjeravanje prometa je postupak otkrivanja optimalnog puta izme u izvorišta i odredišta tokapodataka. Kriteriji optimalnosti su minimalno kašnjenje, koje ovisi o izravnosti izabranog puta istanju zagušenja na mreži. Usmjeravanjem prometa može se utjecati na stanje zagušenja u mreži.

U praksi, odre ivanje optimalnog puta je vrlo kompleksan posao i obavlja se samo povremeno.Period preraunavanja tablica usmjeravanja na globalnim mrežama (Internet) iznosi i do desetakminuta. Stoga se proslje ivanje paketa, odnosno odre ivanje virtualnog kanala, na stvarnim mrežamaobavlja prema tablicama usmjeravanja.

Same tablice usmjeravanja izraunavaju se korištenjem algoritama usmjeravanja, a oni mogu biti:

1) deterministiki - odluku usmjeravanja donosimo pomo u nekih vrstih pravila;

2) stohastiki - uz pravila dozvoljavamo i odre ene sluajnosti.

Svrha ovih algoritama je da mreža bude optimalno iskorištena, da se maksimalno iskoristikapacitet, te da se korisniku pruži odre ena kvaliteta usluge.

5.2.1 DETERMINISTIKI ALGORITMI

∗ algoritam poplave - paket, koji smo primili, šaljemo na sve kanale osim na onaj s kojeg jedošao. Može se primijeniti i tako da se ne šalje na sve (jednostavniji oblik ovog algoritma), nego samona odabrane kanale, što je mnogo efikasnije.

∗ algoritam stalnog usmjeravanja - za svaki par izvorišta i odredišta postoje unaprijed odre eniputovi, tako da na osnovu adresa možemo znati kojim putom je paket došao, te unaprijed znamo kudapaket treba krenuti. Tamo ga usmjeravamo.

∗ algoritam razdvojenog prometa - promet se šalje po više kanala prema istom odredištu, s tim dase odredi koji e postotak i i kojim kanalom.

∗ algoritam idealnog opažaa - algoritam koji pretpostavlja da svako vorište u trenutkuusmjeravanja ima sve informacije o stanju mreže. Ovo je samo teoretski mogu e, jer vorišta imajusamo djelominu informaciju o stanju mreže. Isprva se smatralo da e se težiti prema ovom algoritmu

Raunalne mreže138

kao referentnom, ali se u praksi pokazalo da je loše kada vorišta reagiraju na trenutne promjenestanja mreže.

5.2.2 STOHASTIKI ALGORITMI

∗ usmjeravanje nasumce - vorište, koje dobije paket, otprilike zna odakle je došao i ne e gavratiti natrag, nego ga pošalje nasumce. Ovo je najjednostavniji algoritam.

∗ algoritam izoliranog usmjeravanja - pojedini vor nema informaciju o stanju na mreži, ve naosnovu performansi na kanalima na koje je vezan donosi odluku o usmjeravanju. Kod ovog algoritmase može procijeniti vrijeme ekanja (kašnjenja) na osnovu dužine reda ekanja, jer je vrijemekašnjenja nekog paketa proporcionalno broju paketa u redu ekanja ispred njega.

∗ algoritam raspodijeljenog prometa - naješ e se koristi. Povezuje algoritam razdvojenogprometa i algoritam izoliranog usmjeravanja na nain da sada imamo egzaktnu informaciju o strukturimreže, te od mogu ih putova prema lokalnoj procjeni biramo optimalan put. Pojedinim smjerovimadodijelimo težine koje imaju znaenje broja paketa u redu. Težina se pribraja stvarnom broju paketa uredu za taj smjer i slijede i paket se šalje na kanal s manjim ukupnim brojem.

5.3 PAKETNE MREŽE PO PREPORUCI ITU-T X.25

Preporuka X.25 definira terminal, DCE i suelje izme u njih, slika 5.1.

Slika 5.1. X.25 su elje

Fizika i podatkovna razina X.25 suelja obra ene su u poglavljima 3 i 4. X.25 mreža je spojevnamreža, koja uspostavlja numeraciju PDU i oporavak od pogrješki ponovnim slanjem (retransmisijom).Paketi se proslje uju po virtualnom kanalu, te je adresa potrebna samo u fazi njegove uspostave,odnosno samo za prvi paket. Za ostale pakete se koristi 12-bitni broj virtualnog kanala. Taj broj nijejedinstven, nego se mijenja od vora do vora prema tablicama virtualnog kanala.

5.3.1 PRIJENOS PAKETA

Prema X.25 definirano je više vrsta paketa, od kojih svaki ima svoju funkciju. Za vrijeme prolaskakroz mrežu paketi zadržavaju svoj oblik, ali u razliitim etapama prolaska dobivaju druga znaenja.

1) paket zahtjeva za uspostavu veze, slika 5.2 - generira DTE. Prihva a ga DCE i proslje uje dalje krozmrežu. Put svih ostalih paketa koji pripadaju tom logikom kanalu odre en je putom ovog paketa.

Slika 5.2. Prijenos paketa zahtjeva za uspostavom veze

2) paket zahtjeva za raskid veze, slika 5.3.

Slika 5.3. Prijenos paketa zahtjeva za raskidom veze


3) redoviti paketi podataka, slika 5.4.

Slika 5.4. Prijenos redovitih paketa podataka

4) izvanredni paketi podataka - paketi podataka višeg prioriteta, koji nemaju numeraciju, pa ih jepotrebno posebno potvrditi, slika 5.5.

Slika 5.5. Prijenos izvanrednih paketa podataka

5) paketi za eksplicitnu kontrolu toka i kontrolu pogrješki:

∗ RR (Receive Ready) - prijem spreman;∗ RNR (Receive Not Ready) - prijem nije spreman;∗ REJ (Reject) - indicira pogrješan paket.

6) paketi za resinkronizaciju podataka na vezi:

∗ RESET - zahtjev za ponovno iniciranje pojedine veze;∗ RESTART - zahtjev za ponovno iniciranje svih virtualnih kanala na odre enom suelju.

5.3.2 FORMATI ZAGLAVLJA PAKETA

Svaki od navedenih paketa ima svoj format zaglavlja.

1) paket zahtjeva za uspostavu veze (CALL REQUEST), slika 5.6.

BCD

0001 LCG LCN0000 1011 SAL DAL

ADR 000000 FL FACpozivni podaci

8 5 4 1

GFI

Slika 5.6. Paket zahtjeva za uspostavu veze (CALL REQUEST) i paket indikacije dolaznog poziva(INCOMING CALL)

∗ GFI (General Format Identifier) - op i identifikator formata∗ LCG (Logical Channel Group number) i LCN (Logical Channel Number) ine 12-bitni broj

virtualnog kanala (u X.25 terminologiji "logical channel");∗ PTI (Packet Type Identifier) - identifikator tipa okvira;∗ SAL (calling DTE address length) - dužina izvorišne adrese u BCD kodu;∗ DAL (called DTE address length) - dužina odredišne adrese u BCD kodu;∗ ADR - adresa u BCD kodu. Ako je broj adresa neparan, nadopunjuje se nulama;

Raunalne mreže140

∗ FL (Facility Length) - polje mogu nosti, odnosno polje koje odre uje dužinu slijede egpolja kojeg traži terminal koji uspostavlja vezu;

∗ FAC (Facilities) - opcije po kojima se usuglašavaju dodatne veze;∗ POZIVNI PODACI - služe za identifikaciju korisnika.

Ovaj paket kao INCOMING CALL dolazi na odredišni DTE. Ako terminal odlui prihvatiti vezu,onda šalje paket CALL ACCEPTED (slika 5.7), a potvrda da je veza uspostavljena je paket CALLCONNECTED.

0001 LCG LCN0000 1111 PTI

8 5 4 1

GFI

Slika 5.7. Paket kojim terminal prihva a vezu (CALL ACCEPTED) i paket potvrde da je vezauspostavljena (CALL CONNECTED)

Kada DTE želi da DCE oslobodi logiki kanal, šalje paket CLEAR REQUEST, slika 5.8. Kada jeDCE spreman osloboditi kanal, šalje CLEAR CONFIRMATION paket, slika 5.9. Slino, kada DCEželi da DTE oslobodi logiki kanal, šalje CLEAR INDICATION (slika 5.8), a DTE, kada je spreman,pošalje CLEAR CONFIRMATION, slika 5.9.

0001 LCG LCN0001 0011 PTI clearing cause

8 5 4 1

GFI

Slika 5.8. Paket CLEAR REQUEST i CLEAR INDICATION

CLEARING CAUSE - uzrok zbog kojeg DTE ili DCE traži osloba anje logikog kanala.

0001 LCG LCN0001 0111 PTI

8 5 4 1

GFI

Slika 5.9. Paket CLEAR CONFIRMATION za DTE i DCE

2) paket s podacima, slika 5.10.

0001 LCG LCN

8 5 4 1

P(R) M P(S)

PODACI

0

Slika 5.10. Paket s podacima

∗ P(R) - redni broj paketa kojeg oekujemo iz suprotnog smjera. Sve pakete do P(R)-1potvr ujemo;

∗ P(S) - redni broj paketa.∗ M (more) - indikator koji pokazuje da ovaj paket ne sadrži cjelovite podatke korisnika, nego

da ima još paketa. Zadnji paket ima M=0 i svi paketi od prethodnog sa M=0 do idu eg M=0(ukljuuju i i njega) pripadaju cjelovitoj poruci;

3) paketi za eksplicitnu kontrolu toka i kontrolu pogrješki, slika 5.11. Razlikuju se prema bitovimaza identifikaciju:

∗ RR: 00001;∗ RNR: 00101;∗ REJ: 01001.


0001 LCG LCN

8 4 5 1

P(R)

bitovi za identifikaciju vrste paketa Slika 5.11. Paketi za eksplicitnu kontrolu toka i kontrolu pogrješki

4) Paketi za resinkronizaciju podataka na vezi su RESET i RESTART. Kada stanica zahtjevaponovno iniciranje pojedine veze, šalje RESET REQUEST (DTE), odnosno RESET INDICATION(DCE) paket, slika 5.12. Ako je druga stanica spremna ispuniti taj zahtjev, šalje paket RESETCONFIRMATION, slika 5.13. Ako neka od stanica zahtjeva ponovno iniciranje svih virtualnih kanalana odre enom suelju, šalje paket RESTART REQUEST, odnosno RESTART INDICATION (slika5.14), a korespondentni DCE se na to odaziva sa RESTART CONFIRMATION, slika 5.15.

0001 LCG LCN 0001 1011 PTI reseting cause diagnostic code

8 5 4 1

GFI

Slika 5.12. Paket zahtjeva za ponovno iniciranje pojedine veze RESET REQUEST i RESETINDICATION

0001 LCG LCN 0001 1111 PTI

8 5 4 1

GFI

Slika 5.13. Paket RESET CONFIRMATION za DTE i DCE

0001 LCG LCN 1111 1011 PTI restarting cause

8 5 4 1

GFI

Slika 5.14. Paket zahtjeva za ponovno iniciranje svih virtualnih kanala na odre enom su eljuRESTART REQUEST i RESTART INDICATION

0001 LCG LCN 1111 1111 PTI

8 5 4 1

GFI

Slika 5.15. Paket RESTART CONFIRMATION za DTE i DCE

5.4 MREŽNA RAZINA INTERNETA

Internet mreža je primjer bespojne mreže. Usmjeravanje i proslje ivanje se vrši za svaki paketzasebno.

Protokol na mrežnoj razini Interneta naziva se IP (Internet Protocol). Njim je riješeno adresiranje idostupnost do svakog raunala prisutnog na Internetu.

5.4.1 ZAGLAVLJE PAKETA IP

Zaglavlje paketa IP protokola prikazano je na slici 5.16.

Raunalne mreže142

0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

VER IHL Vrsta usluge Ukupna duljinaIdentifikacija paketa Indikatori Pomak fragmenta

TTL Protokol Zaštitni znak zaglavljaIzvorišna IP adresaOdredišna IP adresa

Opcije Nadopuna

Slika 5.16. Zaglavlje paketa IP protokola

∗ VER (Version) - broj verzije, trenutno se koristi IPv4 i rje e IPv6; ovdje je opisano IPv4zaglavlje;

∗ IHL (Internet Header Length) - dužina Internet zaglavlja u 32-bitnim rijeima;

∗ Vrsta usluge (Type Of Service, TOS) - definira tip usluge, slika 5.17. Ovdje se dajuinstrukcije vorištima mreže na koji e nain postupati sa pojedinim paketom. Sastoji se odsljede ih polja:

PPP D T R 0 0 Slika 5.17. Polje TOS, koji definira tip usluge

∗ P (Priority) - bitovi prioriteta;∗ D (Delay) - definira prijenos maksimalnom brzinom∗ T (Throughput) - definira prijenos s minimalnim kašnjenjem;∗ R (Reliability) - definira prijenos s najve om sigurnoš u, da se paket ne odbaci ako uvorištu do e do zagušenja.

Prilikom prijenosa se bira jedna od ove tri opcije (maksimalna brzina, maksimalna sigurnost iliminimalno kašnjenje). Usmjernici uglavnom ignoriraju ove bitove.

∗ Ukupna duljina (Total Length) - duljina paketa u oktetima, koja ukljuuje zaglavlje(minimalno 40 okteta s zaglavljem TCP protokola) i korisnikove podatke (tipino 536okteta). Svaki vor na mreži mora biti u stanju prihvatiti paket dužine 576 okteta ili gasastaviti od manjih dijelova. Ve i paket smije biti poslan samo u sluaju ako postoji potvrdada ga je prijemna stanica u stanju primiti.

∗ Identifikacija paketa (ID) je 16-bitna rije, koja služi za identifikaciju paketa. Koristi nam dabi prilikom fragmentacije mogli rekonstruirati sve dijelove paketa.

∗ Indikatori (Flags) - zastavice, dužine 3 bita, slika 5.18.

0 D MF F Slika 5.18. Polje Flag IP paketa

∗ DF (Don’ t Fragment) - ne fragmentirati. Ako se mora fragmentirati, paket seodbacuje;

∗ MF (More Fragment) - ako je dozvoljena fragmentacija, svi pojedini fragmenti, osimzadnjeg, imaju MF=1, a zadnji ima MF=0. MF=0 i za nefragmentirane pakete.

∗ Pomak fragmenta (Fragment Offset) - ukoliko je paket, koji smo primili, dio nekog ve egpaketa, pomak fragmenta nam kaže na kom se mjestu originalnog paketa nalazi poetakprimljenoga. Fragment se radi na granici dvije rijei, a može zapoeti na svakoj drugojrijei, tj. svakih 8 okteta.

∗ TTL (Time To Live) - vrijeme koje paket smije biti na mreži. Ako za to vrijeme nijeisporuen, odbacuje se. U praksi, svaki usmjernik smanjuje polje TTL za najmanje 1. Kakoje vrijeme ekanja kra e od 1 s, TTL se zapravo broji broj proslje ivanja (skokova) paketa.


∗ Protokol - identifikator protokola prijenosne razine, kome pripadaju podaci koji se nalaze utijelu samog paketa.

∗ Zaštitni znak zaglavlja (Header Checksum) - sastoji se od 16-bitnog kontrolnog polja, a služida bi se zaglavlje zaštitilo od pogrješki. IP protokol proslje uje paket ako je zaglavlje tono,bez obzira što u tijelu paketa može biti pogrješka.

∗ Izvorišna IP adresa (Source IP Address) - , 32 bita, identificira izvorišno raunalo.

∗ Odredišna IP adresa (Destination IP Address) -, 32 bita, identificira odredišno raunalo.

∗ Opcije - odnose se na posebne zahtjeve za upravljanje paketima. Postoje dvije varijante:

∗ egzaktno se definira put prolaska kroz mrežu (Source Routing);∗ pravila usmjeravanja dozvoljavaju odstupanje paketa od zadanog smjera.

∗ Nadopuna (Padding) - nadopuna zaglavlja na punu rije 32 bita.

5.4.2 ADRESIRANJE PREMA IP PROTOKOLU

Adrese IP protokola duljine 32 bita sastoje se od mrežne adrese i adrese raunala (zapravo,mrežnog prikljuka). Specificirane su 3 korisnike klase adresa:

∗ Klasa A, slika 5.19. Omogu uje 126 (27-2) mreža i 16.8∗106 (224-2) raunala.

Slika 5.19. Adresa klase A

∗ Klasa B, slika 5.20. Omogu uje 16382 (214-2) mreža i 65534 (216-2) raunala.

Slika 5.20. Adresa klase B

∗ Klasa C, slika 5.21. Omogu uje 2.1∗106 (221-2) mreža i 254 (28-2) raunala.

Slika 5.21. Adresa klase C

Klasa D rezervirana je za grupne adrese, a klasa E za proširenja. Dobra strana ovakve struktureadresa je u tome što na osnovu usporedbe adrese odredišta s vlastitom adresom raunalo zna je likomunicira s raunalom na istoj ili nekoj drugoj mreži. Ako je korespondentna stanica na istoj mreži,koristi se ARP (Address Resolution Protocol) protokol. Izvorišna stanica na lokalnu mrežu šalje ARPupit sa univerzalnom adresom kojeg primaju sve stanice, a na njega se odaziva samo odredišnastanica, koja u odazivu javlja svoju ETHERNET adresu. Ako korespondentna stanica nije na istojmreži, paket se šalje usmjerniku (default gateway), a put paketa se odre uje prema tablicamausmjeravanja.

Nedostatak fiksne podjele adresa na mrežni i raunalni dio je u tome što za odre enu mrežunaješ e nisu iskorištene sve adrese. Stoga se mreža može podijeliti na podmreže, korištenjemadresnih maski. Adresna maska definira koliki broj bita pripada adresi mreže.

5.4.3 USMJERAVANJE NA INTERNETU

Usmjeravanje kod paketnih mreža ima primarnu ulogu osigurati dostupnost od izvorišta doodredišta toka podataka, a sekundarnu pri tome utjecati na optimalno iskorištenje mreže i kvalitetuusluge. Usmjernici Interneta ostvaruju te funkcije.

5.4.3.1 Arhitektura usmjeravanja na Internetu

Prvobitno su usmjernici unutar Interneta bili organizirani hijerarhijski, što je bilo naslije e ranijeARPANET arhitekture. Postojao je centralni sustav (jezgra) mreže, kroz ije su usmjernike (coregateways) prolazile informacije o usmjeravanju me u svim mrežama Interneta. Rastom Interneta,

Raunalne mreže144

naglo je rasla i koliina usmjerivakih informacija koje je jezgra trebala obraditi, te je to postao iglavni nedostatak hijerarhijskog modela.

Novi model usmjeravanja zasniva se na ravnopravnim nezavisnim (autonomnim) sustavima. Svakinezavisni sustav sastoji se od grupe mreža koje su pod istom administrativnom upravom. S obziromna takvu podjelu razlikujemo slijede e vrste usmjernika:

• vanjske usmjernike koji obavljaju usmjeravanje i razmjenjuju informacija o usmjeravanjuizme u razliitih nezavisnih sustava. Takvi sustavi koriste vanjske usmjerivake protokole (npr.BGP-Border Gateway Protocol).

• unutrašnje usmjernike koji usmjeravaju pakete unutar nezavisnih sustava. Takvi sustavi koristeunutrašnje usmjerivake protokole (npr. RIP-Routing Information Protocol).

Internet možemo promatrati kao sustav koji se sastoji od tri razine usmjeravanja:

• osnovna mreža (Backbone), povezuje vanjske usmjernike i predstavlja najvišu razinu. Paketi IPprotokola isporuuju se optimalnim putem do usmjernika preko kojega je dostupna osnovnapodmreža odredišta.

• osnovna podmreža (Autonomous system) raspolaže s jednom ili više adresnih klasa, akarakterizirana je vlastitom administracijom adresa. Dijeli se na podmreže s fiksnom (klase) ilivarijabilnom (adresna maska) mrežnom adresom. Naješ e je ostvarena jednostavnom do srednjesloženom mrežom unutrašnjih usmjernika na koje su povezane podmreže. IP paketi se usmjeravajuoptimalnim putem do usmjernika preko kojega je dostupna podmreža odredišta.

• podmreža (Subnetwork) je dio Interneta koji obuhva a jednu zonu prostiranja lokalne mreže, aija je mrežna IP adresa odre ena klasom ili mrežnom maskom. Podmreža je s osnovnompodmrežom povezana naješ e sa samo jednim usmjernikom, koji za raunala podmrežepredstavlja osnovni usmjernik (Default Gateway). Pakete koji dolaze na podmrežu osnovniusmjernik pakira u okvire s MAC adresom odredišta i proslje uje ih lokalnom mrežom. Pakete kojiidu van iz podmreže, izvorište pakira u okvire s MAC adresom osnovnog usmjernika, koji e ihproslijediti dalje kroz osnovnu podmrežu. Paketi kojima je izvorište i odredište na istoj podmreži(unutar granica zone prostiranja), izvorište pakira u okvir s MAC adresom odredišta i šalje gadirektno odredištu. U sva tri sluaja, pripadnost paketa podmreži odre uje se na osnovu mrežnogdijela IP adrese, a pretvorba IP adrese odredišta ili usmjernika u MAC adresu obavlja sekorištenjem ARP protokola i okvira s univerzalnim adresama (u granicama zone prostiranja).

5.4.3.2 Tablice usmjeravanja i RIP

Da bi olakšali traženje optimalnog puta usmjernici održavaju tablice usmjeravanja. One sadrže nizinformacija potrebnih za usmjeravanje i odabir najboljeg puta, primjerice:

• parovi "adresa odredišta"-"slijede i usmjernik" kazuju usmjerniku da se odgovaraju e odredištemože dosegnuti na optimalan nain ako se paket pošalje na navedeni slijede i usmjernik. Dakleusmjernici ne drže informacije o potpunom putu paketa, ve znaju samo prvi slijede i korak natom putu. Odredište može biti mreža, radna stanica ili posebna oznaka koja oznaava osnovniusmjernik.

• mrežnu masku za odre eno odredište• metriku - koja definira mehanizam za uspore ivanje kakvo e pojedinih smjerova.• ime mrežnog suelja koje koristi navedeni smjer• da li je smjer ispravan, koristi li usmjernike ili je vezan izravnom vezom i sl.• vrijeme kada je pojedini smjer posljednji put ažuriran

Unutar tablice usmjeravanja postoji posebna adresa kojom se definira osnovni smjer (defaultroute) i naješ e je to adresa koja sadrži sve nule (0.0.0.0). Na osnovni smjer šalju se svi paketi zakoje se ne može prona i odredište unutar tablice usmjeravanja (bilo bi nepraktino da svaki usmjernikima u tablici usmjeravanja sva mogu a odredišta). Osnovni smjer definiran je adresom osnovnogusmjernika (default gateway). Dakle, kada paket stigne na neki usmjernik, on provjerava tablicu


usmjeravanja ne bi li našao odgovaraju u odredišnu adresu (radne stanice ili njenu mrežnu adresu) iako je ne prona e šalje je na vlastiti osnovni usmjernik.

RIP (Routing Information Protocol) se poetkom 80-ih godina poeo isporuivati s BSD inaicomUNIX operativnog sustava (routed program). Danas je to vrlo popularan unutrašnji protokol zausmjeravanje, a formalno je definiran RFC 1058 (verzija 1).

RIP omogu uje usmjernicima i radnim stanicama razmjenu informacije o usmjerivakimsmjerovima unutar Internet mreže. Zasniva se na algoritmu "vektora udaljenosti" i to tako da odabiresmjer s najmanjim "brojem koraka" (brojem usmjernika koje paket treba pro i na putu do odredišta)kao najbolji. Najduži prihvatljivi smjer unutar RIP usmjerivake tablice može imati najviše 15 koraka(za >15 RIP smatra da se odredište ne može dose i). RIP pamti samo najbolji put do odredišta, tj. akonova informacija nudi bolji smjer (manji broj koraka), nova informacija zamjenjuje staru.

Za prijenos dijelova vlastite usmjerivake tablice RIP koristi UDP datagrame. Svaka radna stanicakoja koristi RIP mora imati usmjerivaki proces koji šalje i prima datagrame s UDP prikljune toke520. Svaki RIP IP paket može sadržavati do 25 vrijednosti iz tablice usmjeravanja, pa je maksimalnaveliina paketa MTU=512. Ukoliko raunalo nije usmjernik ono isto može motriti ove RIP poruke, aline šalje vlastitu tablicu. To je tzv. "tihi " RIP proces (silent RIP).

RIP proces svakih 30 sekundi šalje itavu usmjerivaku tablicu svojim susjedima. Ukoliko nakon180 sekundi usmjernik nije dobio potvrdu smjera u tablici on proglašava smjer neispravnim (brojkoraka postavlja >15)., a ukoliko nakon daljnjih 120 sekundi (naješ e) ne dobije potvrdu smjera onga briše iz tablice usmjeravanja. Ukoliko usmjernik detektira prekid neke veze on, po ažuriranjuvlastite tablice, odmah šalje svoju tablicu susjednim usmjernicima ne ekaju i istek 30 sekundi(triggered update).

5.4.3.3 Pr ivatne mreže (Intranet)

Privatne mreže (Intranet) su mreže organizirane na TCP/IP tehnologiji, a koje ne koriste javne, veprivatne IP adrese. Za to postoje tri razloga: mreža nije povezana na Internet, mreža je povezana alizbog sigurnosti koristi privatne adrese, te mreža je povezana, ali zbog nedostatka IP adresa koristiprivatne adrese.

Za privatne mreže rezervirane su adrese 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/16 i 192.168.0.0/16, dakle jedna A,jedna B i blok od 256 uzastopnih C klasa. Usmjernici Interneta pakete s ovim IP adresama odbacujubez pokušaja daljeg usmjeravanja.

Nepovezane podmreže trebaju koristiti privatne adrese kako bi kod naknadnog povezivanja naInternet bili izbjegnuti poreme aji u usmjeravanju, mogu i za sluaj dupliciranja ve iskorištenihadresa.

Sigurne podmreže (Intranet) koriste privatne adrese, a povezane su na Internet preko jednogusmjernika koji prema Internetu djeluje kao krajnje raunalo. Na taj nain vanjskom uesnikukomunikacije nije poznat broj ni nazivi raunala unutar sigurne podmreže. Veze na javnom dijelumreže prenose se na unutarnju i obrnuto procesom prevo enja (NAT, Network Address Translation), ito tehnikama maskarade i uslužnih veza.

Maskarada se obavlja na mrežnoj razini, kada usmjernik brojeve prikljunice (prikljune toke i IPadrese) mijenja vlastitim. Vezu je mogu e inicirati samo iz zašti enog dijela mreže. Veza po svimostalim mehanizmima (kontrola toka i pogrješki) ostaje aktivna me u krajnjim stanicama.

Uslužne veze (proxy, naješ e SOCKS) usmjernik ostvaruje za potrebe i za raun korisnika nasigurnom dijelu mreže. Radi se o prenošenju segmenata na prijenosnoj razini sa vanjske veze naunutrašnju. Ovdje se radi o dvije zasebne veze, s odvojenom kontrolom toka i pogrješki. Mogu e jepropustiti i neke veze inicirane s javnog dijela mreže.

U oba sluaja, itava podmreža predstavljena je prema Internetu jednom IP adresom raunala, paje sporedni efekt ušteda itave klase adresa. To je korisno, zbog poznatog nedostatka IP adresa.

Raunalne mreže146

6. PRIJENOSNA RAZINA

6.1 UVOD

Prijenosna razina osigurava prijenos poruke me u krajnjim korisnicima. Na ovoj razini optimalnoje organizirati kontrolu pogrješki i toka. Podaci su spremljeni u memoriji krajnjeg ure aja do potvrdei mogu se ponovno poslati (retransmisija) bez dodatnog optere enja vorišta mreže, osim naravnoutroška kapaciteta kanala. Tako er, kontrolu toka je optimalno organizirati na ovoj razini, kako bi brojpaketa na mreži bio optimalan, a potrebna snaga obrade u vorištima minimalna.

Internet, kao dominantna globalna mreža za prijenos podataka, nudi korisnicima na prijenosnojrazini dva protokola: bespojni UDP (User Datagram Protocol) i spojevni TCP (Transmission ControlProtocol).

6.1.1 ADRESIRANJE NA PRIJENOSNOJ RAZINI INTERNETA

Zaglavlje IP protokola mrežne razine nosi IP adresu odredišta i izvorišta, te identifikacijuprotokola prijenosne razine. Zaglavlje protokola prijenosne razine nosi brojeve prikljunih toaka(port) izvorišta i odredišta. IP adresa i broj prikljune toke ine prikljunicu (socket) izvorišta iliodredišta, a te dvije prikljunice identificiraju tok podataka, odnosno vezu (connection).

Uspostava veze s kraja na kraj mreže mogu a je na principu unaprijed poznatih prikljunih toaka.U sustavu korisnik-poslužitelj, korisnik uvijek traži uslugu od poslužitelja, pa se poslužiteljskimprocesima mogu dodijeliti unaprijed poznate (standardne) prikljune toke:

• 1-255 prikljune toke poznatih mrežnih usluga (npr. telnet, FTP, WWW)

• 256-1023 prikljune toke rezervirane za dodatne usluge

• 1024-65535 prikljune toke za korisnike procese.

Korisniki procesi imaju ugra eno znanje o prikljunim tokama poslužiteljskih procesa za koje suizra eni, a esto se taj podatak može zadati runo.

6.2 UDP PROTOKOL INTERNETA

Namjena je UDP protokola da korisniku pruži uslugu prijenosa podataka bez uspostave logikogkanala. Podaci se tretiraju kao kratke poruke, datagrami, a na korisniku je osiguranje konzistentnostiporuke. Koriste ga NFS i DNS mrežne usluge. Zaglavlje UDP protokola je prikazano na slici 6.1.

0 7 8 15 16 23 24 31Izvorišna prikljuna Odredišna prikljuna toka

Duljina Kontrolna sumaPodaci

Slika 6.1. Zaglavlje datagrama UDP protokola

Izvor išna pr iklju na to ka (source port) oznaava proces koji šalje datagram. Kad se ne koristi,popuni se nulama.

Odredišna pr iklju na to ka (destination port) oznaava proces ili uslugu kojoj se šalje datagram.

Dulj ina (length) oznaava ukupnu duljinu datagrama u oktetima, ukljuuju i zaglavlje i podatke.Minimalna duljina je 8 okteta.

Kontrolna suma (Checksum) svih podataka i zaglavlja, ukljuuju i i dio IP zaglavlja (pseudozaglavlje). Ukoliko se ne koristi popuni se nulama, a ako je 0, popuni se jedinicama.

Podaci (data octets) su podaci korisnika.

Kontrolna suma se rauna na osnovi pseudo zaglavlja i podataka, slika 6.2.

6. PRIJENOSNA RAZINA 147

0 7 8 15 16 23 24 31izvorišna IP adresaodredišna IP adresa

nule protokol UDP duljina

Slika 6.2. Pseudo zaglavlje datagrama UDP protokola

6.3 TCP PROTOKOL INTERNETA

Namjena je TCP protokola da korisniku pruži uslugu sigurnog prijenosa podataka s uspostavomlogikog kanala. Podaci se tretiraju kao dijelovi dugakog toka poruke, segmenti, a korisniku se (podijelovima) isporuuje cjelovita poruka. Koriste ga korisniki procesi koji zahtijevaju siguranprijenos, kao što su Telnet, FTP, WWW i SMTP. Zaglavlje TCP protokola je prikazano na slici 6.3.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31Izvorišna prikljuna toka Odredišna prikljuna toka

Redni brojPotvrdni broj

Pomakpodatak

a

Reserved URG

ACK

PSH

RST

SYN

FIN

Prozor prijemnika

Kontrolna suma Pokaziva hitnih podatakaOpcije Nadopuna

Podaci

Slika 6.3. Zaglavlje datagrama TCP protokola

Izvor išna pr iklju na to ka (Source Port) definira proces koji šalje podatke.

Odredišna pr iklju na to ka (Destination Port) definira proces koji prima podatke.

Redni broj (Sequence Number) je redni broj poetnog okteta segmenta u odnosu na poetakporuke, a relativno na dogovoreni sluajni poetni broj numeracije.

Potvrdni broj (Acknowledgment Number) je broj slijede eg okteta korisnikove poruke kojegoekujemo u slijede em segmentu, koji ujedno ima znaenje kumulativne potvrde svih prethodnihokteta od poetka poruke.

Pomak podataka (Data Offset) predstavlja duljinu TCP zaglavlja u 32 bitnim rijeima.

Indikatorski bitovi (Flags) imaju slijede a znaenja:

URG segment sadrži hitne podatkeACK potvrdni broj je ispravan (mora biti postavljen uvijek, osim kod uspostave veze)PSH podatke odmah isporuiti korisnikuRST reinicijalizacija veze, naješ e rezultira raskidom vezeSYN zahtjev za uspostavom vezeFIN Zahtjev za raskidom veze

Prozor pr ijemnika (Window) u oktetima, 0-65535.

Kontrolna suma (Checksum), obuhva a podatke, zaglavlje i dio zaglavlja IP protokola (pseudozaglavlje). Izraunava se kao komplement sume komplementa svih 16 bitnih polu rijei.

Pokaziva hitnih podataka (Urgent Pointer), pokazuje gdje se nalaze hitni podaci.

Opcije (Options) se ugovaraju kod uspostave veze.

Nadopuna (Padding) popunjava nulama zaglavlje do pune širine 32-bitne rijei.

Podaci (Data) korisnikovi podaci.

Raunalne mreže148

Kontrolna suma se rauna na osnovi pseudo zaglavlja i podataka, slika 6.4.

0 7 8 15 16 23 24 31izvorišna IP adresaodredišna IP adresa

nule protokol TCP duljina

Slika 6.4. Pseudo zaglavlje datagrama TCP protokola

U svom radu, proces TCP protokola održava niz varijabli, te prolazi kroz niz stanja. Popis stanjaTCP protokola prikazan je u tablici 6.1.

STANJE: ZNAENJE:CLOSED Veza je neaktivna (raskinuta)LISTEN Stanje ekanja zahtjeva za vezuSYN-SENT Poslan je zahtjev za vezu; eka se da druga strana odgovori zahtjevom za

vezuSYN-RECEIVED Primljen je zahtjev za vezu; eka se potvrda zahtjeva za vezuESTABLISHED Stanje normalnog prijenosa podatakaFIN-WAIT-1 Odaslan je zahtjev za raskidanje vezeFIN-WAIT-2 eka se zahtjev za raskidanje veze od udaljenog TCPaCLOSE-WAIT ekanje na zahtjev za raskidanje veze od lokalnog korisnikaCLOSING eka se potvrda na poslani zahtjev za prekid vezeLAST-ACK eka se potvrda na zahtjev za raskid veze od udaljenog TCPaTIME-WAIT eka se dva maksimalna vremena života segmenta (MSL), kako bismo se

uvjerili da su svi zaostali segmenti stigli do udaljenog TCPa. Za to vrijemese ne može ponovo uspostaviti veza izme u ove dvije prikljunice.

Tablica 6.1. Mogu a stanja TCP veze

Dijagram stanja veze na slici 6.5. prikazuje promjene stanja u skladu s doga ajima koji ih uzrokujui rezultiraju im akcijama, ali se ne bavi prijenosom podataka, greškama, kao ni akcijama koje nisupovezane s promjenama stanja.

Da bi uspostavila vezu, dva TCP procesa moraju sinkronizirati poetne redne brojeve. To se radirazmjenom segmenata za uspostavu veze, koji nose kontrolni bit SYN i ISN (Initial SequenceNumber). Prilikom sinkronizacije obje strane moraju poslati svoj ISN, te primiti potvrdu za to oddruge strane.

TCP protokol koristi sluajno izabrani ISN. Naime, u sluaju prekida veze uz gubitak nepotvr enihpodataka i pokušaja njenog ponovnog uspostavljanja, javlja se problem raspoznavanja zaostalihsegmenata iz prijašnje veze. Zato se koriste sluajno odabrani poetni redni brojevi (ISN) Koduspostave veze, generator poetnih rednih brojeva odabire 32-bitni ISN, a najniži se bit uve ava svake4 µs. Stoga ISN ima period od približno 4.55 sata. Kako pretpostavljamo da segmenti ne mogu ostatiu mreži duže od MSL (Maximum Segment Life), a to je obino oko dvije minute, možemo smatrati daje ISN jedinstven.

Prilikom uspostave veze koristi se proces sinkronizacije u tri koraka (three-way handshake). Ovajpostupak pokre e korisniko raunalo aktivnim otvaranjem veze (OPEN) i upu uje poziv ka poznatojprikljunoj toki poslužiteljskog procesa. Poslužiteljsko raunalo odgovara na poziv koji stiže naprikljunu toku otvorenu u pasivnom nainu rada (LISTEN), slika 6.6.


CLOSED

LISTEN

SYN-SENTSYN-RCVD

ESTABLISHED

CLOSINGFIN-WAIT-1

FIN-WAIT-2 TIME-WAIT LAST ACK

CLOSE-WAIT

CLOSED

aktivni OPENnapravi TCB & šalji SYN

CLOSEizbriši TCB

CLOSEizbrišiTCB

pasivni OPENnapravi TCB

primljen RST

SENDšalji SYN

primljen SYNšalji SYN,ACK

primljen SYNšalji SYN, ACK

primljen SYN+ACKšalji ACKprimljena potvrda

SYNaCLOSEšalji FIN

Active Close

CLOSEšalji FIN primljen FIN

šalji ACK

Passive Close

CLOSEšalji FIN

primljena potvrdaFINa

primljen FINšalji ACK

primljenFIN+ACKšalji ACK

primljenapotvrdaFINa

primljenapotvrdaFINa

primljen FINšalji ACK

Timeout = 2MSLizbriši TCB

Slika 6.5. Dijagram stanja TCP veze

Raunalo B nalazi se u stanju osluškivanja te eka na zahtjev za uspostavu veze. Raunalo A šaljezahtjev za uspostavu veze, SYN =1 i ACK =0 te redni broj od kojeg želi zapoeti prijenos, ISN=X.Nakon toga raunalo B šalje SYN =1, potvrdu ACK =1, potvrdni broj X+1, te redni broj ISN=Y.Raunalo A tada odašilje segment ACK =1 s potvrdnim brojem Y+1 i veza je uspostavljena.

Ukoliko se posumnja da je stigao paket zaostao iz prethodne veze (iste prikljunice, ali redni brojdaleko izvan prozora), šalje se upravljaka poruka RESET. Op enito je pravilo da se RESET moraposlati uvijek kada stigne segment koji oito nije namijenjen teku oj vezi.

Stanica šalje segment s bitom FIN u trenutku kada nema više podataka za slanje, tj. kada korisnikizda naredbu CLOSE. TCP koji pošalje FIN nastavlja primati sve dok ne stigne poruka da je i drugastrana raskinula vezu, tj. da nema podataka za slanje.

Raunalne mreže150

stanje TCP A TCP B stanje

CLOSED LISTEN

SYN-SENT

SYN-RECEIVED

(SEQ=X)(CTL=SYN)

ESTABLISHED

(SEQ=Y)(ACK=X+1)(CTL=SYN,ACK)

(SEQ=X+1)(ACK=y+1)(CTL=ACK)

ESTABLISHED

ESTABLISHED

(SEQ=X+1)(ACK=Y+1)(CTL=ACK)(DATA)

Slika 6.5. Uspostava veze TCP protokola

6.3.1 KONTROLA POGRJEŠKI TCP PROTOKOLA

U stanju uspostavljene veze prijenos podataka se obavlja razmjenom podatkovnih segmenata.Uslijed greške ili zagušenja na mreži može do i do gubitka segmenta. Stoga TCP koristi mehanizamretransmisije kako bi osigurao dostavu svakog segmenta.

Na mrežnoj razini IP protokol proslje uje svaki paket zasebno, pa se može dogoditi izmjenaredoslijeda pristizanja na odredište. Stoga, ako u odre enom vremenu (RTO, RetransmissionTimeout) ne dobije potvrdu, TCP ponovno šalje segment, raunaju i da je izgubljen. Zbograznolikosti mreža u sustavu i širokog raspona uporabe TCP veza, vrijeme retransmisije se raunadinamiki. Kvalitetan proraun tog vremena od kljunog je znaenja za uinkovitost TCP veze, jerkratki RTO izaziva nepotrebne retransmisije, a predugaki usporava oporavak od pogrješke iproduljuje ukupno vrijeme prijenosa podataka. Prorauni se zasnivaju na vremenu potrebnom dastigne potvrda za odaslani paket, tj. na vremenu obilaska RTT (Round Trip Time). RTT se stalnomijenja i ovisi o trenutnoj optere enosti mreže. Za svaku vezu TCP mjeri i filtrira vrijeme obilaska naosnovi stare vrijednosti RTT i nove vrijednosti M:

RTT = αRTT + (1-α)M

gdje je α faktor koji odluuje kolika e se težina pridati starom vremenu. Obino α ima vrijednost 7/8.

Da bi se sprijeile neželjene retransmisije (kratak RTO) i predugo ekanje na detekciju gubitka(dugaak RTO), rauna se devijacija D:

D = αD + (1-α) |RTT-M|

gdje α može, ali i ne mora imati istu vrijednost kao i kod prorauna vremena obilaska (RTT).Konano se izrauna vrijeme retransmisije (ekanja na potvrdu) prema formuli:

RTO = RTT + 4*D

Problemi pri raunanju vremena RTT javljaju se kod ponovo odaslanog segmenta. Kada do esignal potvrde, nije jasno odnosi li se on na retransmitirani ili na izvorni segment. Stoga se mjernavrijednost ignorira, a vrijeme retransmisije podvostruuje. Mjerenje vremena retransmisije može sepoboljšati slanjem vremena odašiljanja (Timestamp Option).


6.3.2 KONTROLA TOKA TCP PROTOKOLA

TCP koristi gubitak segmenta kao indikaciju zagušenja, pa održava mrežu u radnoj toki sprosjeno punim redovima ekanja. Za postupke upravljanja prometom i sprjeavanje zagušenja TCPraspolaže s nekoliko algoritama koji su esto puta mijenjani i nadogra ivani, u skladu s razvojemprotokola TCP.

Kod nekih aplikacija uoeno je vrlo neuinkovito iskorištenje kanala zbog slanja vr lo kratkihsegmenata. Primjer za to je TELNET veza, gdje se šalje znak po znak s tipkovnice. To znai da svakipojedinani znak putuje u svom paketu, dakle 1 oktet podataka i 40 okteta zaglavlja (20 B TCPzaglavlja + 20 B IP zaglavlja). Uinak se svodi na samo 2.4% korisne informacije po paketu, štonepotrebno optere uje mrežu. Štoviše, esto se dešava da u suprotnom smjeru posebno putujepotvrda, a posebnim segmentom kopija znaka za ispis na ekranu, te konano kopija potvrde. 1984 jeusvojeno adaptivno rješenje. Slanje novih korisnikovih podataka se zadržava dok se ne potvrde sviprethodno odaslani segmenti, ili dok se ne skupi dovoljno podataka za slanje segmenta maksimalneveliine (MSS – Maximum Segment Size). Nadolaze i korisnikovi podaci mogu se odmah proslijeditiili zadržati za kasniju isporuku korisniku (Nagle-ov algoritam).

Sljede i problem koji se može pojaviti je sindrom besmislenih prozora (Silly WindowSyndrome). Ovaj se problem javlja kada se podaci proslijede u velikim blokovima, a aplikacija naprijamnoj strani ita samo jedan po jedan oktet. U poetnom stanju spremnik prijemnika je pun ipošiljatelj to zna (ima oglašenu veliinu prozora jednaku nuli). Kada se išita jedan oktet na prijamnojstrani, odmah se oglašava prozor veliine jednog okteta. Pošiljatelj šalje jedan oktet podataka, tedolazi do ponavljanja ciklusa. Ovo rezultira slanjem svih podataka u paketima koji sadrže samo po 1oktet podataka. Rješenje je u sprjeavanju prijemnika da oglasi prozor veliine jednog okteta.

Nagle-ov algoritam i algoritam izbjegavanja besmislenih prozora su integrirani.

6.3.2.1 Osnovna kontrola toka TCP protokola

Usporeni star t (Slow Start) služi za otkrivanje raspoloživog kapaciteta mreže, a koristi se napoetku prijenosa ili kod oporavka od gubitka. Jednostavno se implementira pomo u dvije varijable.To su prag usporenog starta SSTHRESH i prozor zagušenja CWND (Congestion Window). CWND jezapravo radni prozor predajnika, koji ne može biti ve i od prozora prijemnika (RWIN, ReceiverWindow). SSTHRESH oznaava vrijednost na kojoj veza izlazi iz faze usporenog starta i ulazi u fazuizbjegavanja zagušenja. SSTHRESH ima poetnu vrijednost od 64 kB (toliko iznosi maksimalnaveliina prijemnog prozora udaljenog TCPa).

Nakon uspostave veze, prozor zagušenja CWND se postavlja na jedan segment (zapravo navrijednost MSS okteta). Prijenos zapoinje odašiljanjem jednog segmenta i ekanjem potvrde za tajsegment. Kada stigne potvrda, prozor zagušenja se pove a za jedan MSS, s jednog na dva segmenta.To znai da se sada mogu poslati dva segmenta. Proces se nastavlja dalje tako da se primitkom svakepotvrde CWND uve ava za jedan MSS. Kako je jedna potvrda upravo primljena, za jednu primljenupotvrdu šalju se dva nova segmenta. Na taj nain CWND se udvostruuje primitkom svih potvrda izprethodnog prozora. Ukoliko je vrijeme obilaska konstantno, prozor zagušenja raste eksponencijalno.

Rast prozora zagušenja CWND ogranien je s dva mehanizma:

1. Manjom od dvije vrijednosti RWIN i SSTHRESH, nakon ega se automatski prolazi u fazuizbjegavanja zagušenja.

2. Gubitkom segmenta zbog eksponencijalnog rasta prometa.

Ukoliko je u fazi usporenog starta došlo do gubitka, ažuriraju se vrijednosti:

SSTHRESH = max(2*MSS; CWND/2) , CWND = 1*MSS

Time nanovo zapoinje usporeni start, ali sada do polovinog prozora CWND/2 u odnosu naprozor koji je uzrokovao zagušenje. Postupak se ponavlja sve dok faza usporenog starta ne pro e bezgubitaka. Postignuti CWND smatra se optimalnim u tom trenutku, te TCP prelazi u fazu izbjegavanjazagušenja.

Raunalne mreže152

Izbjegavanje zagušenja (Congestion avoidance) je faza u kojoj TCP treba ispitivati mogu nostpove anja prozora kako bi iskoristio kapacitet mreže oslobo en eventualnim završetkom prijenosadrugih korisnika. Stoga se u ovoj fazi CWND pove ava za 1*MSS svakih RTT vremena, odnosno poalgoritmu:

CWND = CWND + MSS/CWND

Ova faza traje sve do ponovnog gubitka segmenta. Tada se ponavlja faza usporenog starta, priemu se koristi SSTHRESH = max(2*MSS; CWND/2) i CWND = 1*MSS, kao gore. U obje faze,prijemnik mora slati potvrdu za svaki primljeni paket.

6.3.2.2 Kontrola toka TCP protokola s brzom retransmisijom (TAHOE)

Brza retransmisija (Fast Retransmit): ekanje na istek vremena retransmisije RTO je dugotrajnoi traje RTT+4D. Za to vrijeme e svi paketi napustiti mrežu i ona ostaje neiskorištena. Brza detekcijagubitka mogu a je ako prijemnik za svaki prekoredno primljeni segment (nakon gubitka) ponavljaposljednju poslanu kumulativnu potvrdu. Predajnik nakon duge duplicirane potvrde još nije siguranda li se radi o gubitku ili samo poreme aju redoslijeda isporuke. Me utim, nakon što primi triduplicirane potvrde, predajnik zakljuuje da je došlo do gubitka segmenta i obavlja ponovno slanjedaleko prije isteka RTO. To je algoritam brze retransmisije.

6.3.2.3 Kontrola toka TCP protokola s brzim oporavkom (RENO)

Brzi oporavak (Fast recovery) je uveden kako bi se što bolje iskoristile prednosti brzeretransmisije. Naime, nakon gubitka paketa TCP normalno mora i i u fazu usporenog starta.Algoritam brzog oporavka izbjegava ovu fazu na nain da se kod brze retransmisije parametri postavena:

SSTHRESH = CWND/2 ; CWND = SSTHRESH+3

ime se uzimaju u obzir paketi koji su izašli iz mreže (tri duplicirane potvrde). Primitkom potvrdenovih podataka ulazi se u fazu izbjegavanja zagušenja s polovinim prozorom:

CWND = SSTHRESH.

Algoritam brzog oporavka efikasan je samo za jednostruke pogrješke.

TCP s ugra enom brzom retransmisijom i brzim oporavkom poznat je od 1990. kao RENO TCP.

6.3.2.4 Kontrola toka TCP protokola s djelomi nim potvrdama (NEW-RENO)

Djelomi ne potvrde: (Partial Acknowledgment): Da bi se ubrzao izlazak iz faze brzog oporavkaza sluaj višestrukog gubitka segmenta, uvedeno je razlikovanje novih i djelominih (parcijalnih)potvrda. Djelomina potvrda se bazira na karakteristikama kumulativne potvrde: kod jednostrukoggubitka, prijemnik e, nakon što primi brzom retransmisijom ponovljeni segment, potvrditi svesegmente poslane do popune nedostaju ih podataka.

Ukoliko prijemnik potvrdi smo dio podataka, predajnik može zakljuiti da se radi o višestrukomgubitku segmenata. Takva potvrda se zove djelomina potvrda. Ona istovremeno znai da je odre enibroj segmenata izašao iz mreže, te da je još neki od ranije poslanih segmenata izgubljen. Taj segmentje mogu e odmah ponovno poslati.

ISPITNA PITANJA 153

7. LITERATURA

1. Black, Uyless: " ATM Foundation for Broadband Networks", Prentice-Hall PTR, Englewood Cliffs,1995.

2 Davies, D.W, D.L.A. Barber, W.L. Price, C.M. Solomonides: " Computer Networks and theirProtocols", John Wiley & Sons, Chicester 1986.

3. Handel, Rainer, Manfred N. Huber, Stefan Schroder: " ATM Networks, Concepts, Protocols,Applications", Addison-Wesley Publishing Company Inc, Reading 1995.

4. Roži , Nikola: " Informacije i Komunikacije, Kodiranje s pr imjenama", Alinea, Zagreb 1992.

5. Stevens, Richard W: " TCP/IP I llustrated Volume 1: The Protocols", Addison-Wesley PublishingCompany Inc, Reading 1994

6. Tanenbaum, Andrew S: " Computer Networks", 2nd edition, Prentice-Hall International Inc, EnglewoodCliffs, 1991.

7. Turk, Stanko: " Ra unarske mreže", Školska knjiga, Zagreb 1991.

8. Wright, Gary R, Richard W. Stevens: " TCP/IP I llustrated Volume 2: The Implementation", Addison-Wesley Publishing Company Inc, Reading 1995

9. ATM-Forum: Standardi ATM su elja

10. IEEE: Ser ija standarda 802.x

11. IETF: Standardi Interneta RFCxxxx

12. ITU-T: Preporuke ser ije I , Q, V i X

Raunalne mreže154

8. ISPITNA PITANJA

1. Op a svojstva ra unalnih mrežasistematizacija mrežavrste prospajanja

2. Elementi ra unalnih mrežakanali, vorišta, terminali

3. Arhitektura ra unalnih mrežahijerarhijski sustavikoncepti hijerarhijskih sustavajedinice informacijeISO-OSI model

4. Komunikacijski protokolivanjska i unutrašnja specifikacijaadresiranje, sinkronizacijakontrola pogrješki, kontrola toka

5. Upravljanje prometomkontrola zagušenja, kontrola tokaalgoritmi kontrole toka

6. Su elje DTE-DCEstruktura suelja, standardizacijasuelje V.24/V.28, V.10, V.11suelje X.24, X.20/X.21kontrola toka, povezivanje

7. Pr ijenos podataka telefonskimkanalom

vrste modulacijainteligentni modemiupravljanje modemima

8. Pr ijenos podataka fizi kim vodovimasignalni kodovi, lokalne mreže

9. Lokalne mreže na fizi koj raziniEthernet, zona kolizije i prostiranjasinkroni prsten i sabirnica, ostale

10. Digitalne pretplatni ke mrežeISDN, ISDN MAC, xDSL

11. Kontrola pogr ješkivrste tokova informacijakontrola toka kod prijenosa podatakaspojevni i bespojni protokolikodovi za detekciju pogrješki

12. Znakovno or ijentirani protokolifunkcije podatkovne razineISO 1745, DDCMP, SLIP, PPPprijenos datoteka modemom

13. Bitovno or ijentirani protokolifunkcije podatkovne razineISO 3309, 4335, LAP-B, LAP-M,LAP-F

14. Lokalne mreže na podatkovnojrazini

LLC, Ethernet, sinkroni prsten isabirnica

15. ATM mrežeATM tehnologija, fizika razinakorištenje ATM mreža

16. Algor itmi usmjeravanjafunkcije mrežne razinedeterministiki i stohastiki algoritmi

17. Protokoli mrežne razineITU X.25, Internet IPadresiranje na mrežnoj raziniadresiranje i usmjeravanje naInternetu

18. Pr ijenosna razinafunkcije prijenosne razineTCP, UDP protokoli Internetakontrola pogrješki TCP protokolakontrola toka TCP protokola

Laboratorijske vježbe - Vježba 1 155

9. DODATAK: Upute za laborator ijske vježbePriredio L jubomir Hrboka

VJEŽBA 1: Su elje DTE/DCE

Suelje izme u terminala (Data Terminal Equipment - DTE) i modema tj. ure aja za zakljuenjekanala (Data Circuit Terminating Equipment - DCE) i danas ima veliki znaaj, jer je ugra eno u svakoosobno raunalo. Ovo je suelje opisano standardom RS-232 amerike organizacije EIA, odnosnoekvivalentnim preporukama ITU-T-a V.28 i V.24. RS-232 standard obuhva a elektrine, funkcionalnei mehanike karakteristike suelja, dok ITU-T za elektrine karakteristike donosi preporuku V.28, zafunkcionalne V.24, a mehanike su karakteristike specificirane standardom ISO 2110.

Koriste se 25-iglini D konektor definiran standardom ISO 2110 ili 9- iglini konektor kojeg je IBMje razvio za 9 najvažnijih signala: (danas u širokoj uporabi kod osobnih raunala):

Sl.1. Signali 25-iglinog konektora (9 najvažnijih) Sl.2. Signali 9- iglinog konektora

Na Sl. 1 i Sl. 2 prikazani su konektori terminala. Strelice na slikama oznaavaju smjer podataka:

Oznake po pojedinim kontaktima konektora su:

TXD Transmit Data Serijski izlaz podatakaRXD Receive Data Serijski ulaz podatakaCTS Clear to Send Oznaava da je modem spreman za predaju podataka, danas se koristi za

kontrolu toka i oznaava spremnost modema za prijem podatakaDCD Data Carrier Detect Aktivan kad modem detektira signal modema s druge strane kanalaDSR Data Set Ready Oznaava terminalu da je modem spreman za radDTR Data Terminal Ready Oznaava modemu da je terminal spreman za radRTS Request To Send Zahtjev terminala da modem prije e na predaju, danas se koristi za

kontrolu toka i oznaava spremnost terminala za prijem podatakaRI Ring Indicator Aktivan kada modem detektira signal dolaznog poziva

Vezni sklop raunala - terminala zove se UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) i toje modul koji u predajnom smjeru uzima paralelne podatke iz raunala i pretvara ih u serijske zaprijenos po kanalu, a u prijemnom smjeru obavlja obrnuti proces.

Veza izme u DTE-a i DCE-a ostvaruje se kabelom izme u dva ure aja. Na DTE-u je muški konektor,a na DCE-u ženski konektor. Raunalo se s modemom spaja modemskim kabelom prikazanim naSl. 3. Ukoliko se želi uspostaviti direktna terminalska veza dvaju raunala, dovoljno blizu smještenih,upotrebljava se nul-modem kabel, prikazan na Sl. 4.

Raunalne mreže156

Sl. 3. Modemski kabel Sl. 4. Nul-modemski kabel

Zadaci:

Cilj ove vježbe je provjeriti karakteristike signala V.24/V.28, odnosno RS-232 suelja. Promatraju imjere se signali na osnovnim linijama suelja: TXD, RXD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD i RI.Popis opreme potrebne za vježbu:

- modemski kabel- nul modem kabel (sl. 7)- 25/9 iglini prilagodnik (adapter)- 9/25 iglini prilagodnik (sl. 5)- ispitna naprava (sl.6)

- prilagodnik za mjerenje- osciloskop- povratni (loop-back) konektor- raunalo- HyperTerminal program

sl. 5 sl. 6 sl. 7

1. zadatak

a) Potrebno je izvršiti mjerenje po shemi prikazanoj na sl. 8.

Sl. 8. Mjerenje u - povratnom (loop-back) nainu rada


Na modemski kabel koji je spojen na RS-232 suelje spaja se 9/25-iglini prilagodnik, na kojeg senastavlja ispitna naprava, prilagodnik za mjerenje te, na kraju, povratni (loop-back) konektor.

Prilagodnik za mjerenje je prikazan na sl. 9a (25- iglini D muški na 25- iglini D ženski konektor).Na prilagodniku su napravljeni izvodi za 9 osnovnih linija na koje se mogu prikljuiti sondeosciloskopa. Povratnim (loop-back) konektorom (Sl. 9b) simulira se prikljuak na aktivni kanal. To jekonektor kod kojeg je TXD linija spojena na RXD liniju, RTS sa CTS, a DTR sa DSR i DCD, kaokod nul-modemskog kabela.

Sl. 9a. Prilagodnik s izvodima za mjerenje Sl. 9b. Loopback konektor

Koriste i program HyperTerminal uspostavi se veza na COM1 suelje po proceduri:

- Pokrene se program HyperTerminal- Odabere se neko proizvoljno ime za vezu (connection)- Za spajanje se odabere COM1- Postavke u «Port Settings» nije potrebno mijenjati. Za izvo enje vježbe može se upotrijebiti

bilo koja brzina spajanja- Nakon ovih koraka aktivira se terminalski prozor i mogu se tipkati znakovi

Kako je na kraju linija zakljuena loop-back konektorom utipkani znakovi koji se šalju TXD linijomvra at e se RXD linijom. Ukoliko je u postavkama HyperTerminala ukljuen lokalni prikaz znakova(lokalni eho), za svaki utipkani znak u terminalskom prozoru e se pojavit dva znaka. Pojavupojedinih signala na suelju pratimo na ispitnoj napravi. Ukoliko na prilagodniku za mjerenjeprikljuimo sonde osciloskopa na RXD ili TXD liniju, možemo snimiti oblik signala. Za svakiutipkani znak može se uoiti start bit, stop bit, te ASCII kod samog znaka.

Napomene:

Rezultat jednog mjerenja možete pogledati u dodatku A.ASCII (American Standard Code for Information Interchange) tablica je navedena u dodatku B.

2. zadatak

Potrebno je povezati dva raunala nul-modemskim kabelom i izvršiti prijenos podataka me u njima.Nul-modemski kabel se spaja na RS-232 suelja raunala izme u kojih želimo prenijeti podatke.

Za prijenos podatak izme u dva raunala može se tako er koristiti HyperTerminal. Nakon uspostaveveze na suelju COM1 i ulaska u terminalski prozor, izabiremo izbornik Transfer. Unutar togizbornika možemo izabrati opciju Send File ili opciju Receive File. Izborom opcije Send File ponu enje izbor datoteke koju želimo prenijeti na drugo raunalo te protokol za prijenos datoteka koji želimokoristiti. Raunalo koje šalje podatke automatski se postavlja kao «master» raunalo, a ono kojeprima, kao «slave» raunalo. To je inae uobiajen nain postavljanja raunala pri ovakvom prijenosupodataka.

Naime, postoje programi (poput Norton Commandera itd.), koji omogu avaju uspostavu daljinskogupravljanja izme u dva raunala. Pri aktiviranju daljinskog upravljanja bira se nain rada: Master iliSlave. Raunalu koje djeluje kao Master dostupan je sadržaj diska Slave raunala, a mogu e jekopirati i prebacivati datoteke sa i na Slave raunalo, brisati datoteke, kreirati i brisati direktorije imijenjati atribute datoteka. Slave raunalo ima pasivnu ulogu i na njemu dobivamo samo informacijuo koliini prebaenih podataka.

Raunalne mreže158

Dodatak A

Rezultati mjerenje signala u loopback na inu rada

Budu i da je prijenos izme u raunala i modema asinkron, a HyperTerminal je podešen da podatkešalje u formatu 1 start bit, 8 podatkovnih bita, 1 stop bit, na osciloskopu se za svaki znak utipkan natipkovnici dobije upravo taj format podataka. Prvi je bit u logikoj nuli i predstavlja start bit, a zadnjije bit u logikoj jedinici i predstavlja stop bit, a izme u njih se dobije ASCII kod otipkanog znaka.Ovo se mjerenje izvršava na podatkovnim linijama TXD i RXD, na kojima se koristi negativna logika,tj. negativni napon predstavlja logiku jedinicu, a pozitivni napon predstavlja logiku nulu. Podaci napodatkovnim linijama se prenose poevši od najmanje znaajnog bita (Least Significant Bit - LSB), azavršavaju s najznaajnijim bitom (Most Significant Bit - MSB). Na Sl. 8. prikazan je signal dobivenina osciloskopu za znak U ij i je ASCII kod 01010101.

Sl. 10. Prikaz slova U na osciloskopu

Mjerenja su provedena i na ostalim signalima, a budu i da su to upravljaki signali koji naoko koristepozitivnu logiku, a zapravo dvostruku negativnu logiku: vrijednost ON je aktivna vrijednost saznaenjem "0", za nju smo izmjerili napon od 12V; vrijednost OFF je neaktivna vrijednost saznaenjem "1", za nju smo izmjerili napon od -12V. HyperTerminal, kao i ostali komunikacijskiprogrami, pri pokretanju postavi DTR signal na ON, a modem od trenutka ukljuivanja ima DSRsignal postavljen na ON, tako da je vrijednost napona na osciloskopu odmah po pokretanjuHyperTerminal-a 12V na DTR i DSR linijama. RTS i CTS signale su iskorišteni za kontrolu toka, pasu i oni u loopback nainu rada stalno u aktivnom stanju. Na DCD i RI linijama izmjereni napon je –12 V, tj. ove su linije imaju vrijednost OFF.

Dodatak B

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F0 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI1 DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US2 SP ! " # $ % & ' ( ) * + , - . /3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ?4 @ A B C D E F G H I J K L M N O5 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _6 ` a b c d e f g h i j k l m n o7 p q r s t u v w x y z | ~ DEL

NUL (Null char.) SOH (Start of Header) STX (Start of Text)ETX (End of Text) EOT (End of Transmission) ENQ (Enquiry)ACK (Acknowledgment) BEL (Bell) BS (Backspace)HT (Horizontal Tab) LF (Line Feed) VT (Vertical Tab)FF (Form Feed) CR (Carriage Return) SO (Shift Out)SI (Shift In) DLE (Data Link Escape) DC1 (XON) (Device Control 1)DC2 (Device Control 2) DC3 (XOFF)(Device Control 3) DC4 (Device Control 4)NAK (Negative Acknowledgement) SYN (Synchronous Idle) ETB (End of Trans. Block)CAN (Cancel) EM (End of Medium) SUB (Substitute)ESC (Escape) FS (File Separator) GS (Group Separator)RS (Record Separator) US (Unit Separator) SP (Space)


VJEŽBA 2: Modemi i direktno povezivanje prospajanjem kanala

2.1 Uvod

Jedan od naješ e korištenih naina za direktno povezivanje dvaju udaljenih raunala je putemmodemske veze preko prospojenog telefonskog kanala. Modem se na raunalo spaja modemskimkabelom na RS-232 suelje. Da bi odre eni komunikacijski program mogao koristiti usluge modema,modem treba instalirati na raunalo tj. postaviti pomo ni pogonski program - "driver" - za upravljanjemodemom.

Ukoliko nemamo takav pogonski program, ili ukoliko želimo imati potpunu kontrolu nad radommodema, upravljanje možemo obavljati runo koriste i AT skup komandi, esto zvan i Hayesov skupkomandi (po tvrtki koja je dugi niz godina postavljala standarde na podruju modemskih ure aja).Kako na tržištu postoji velik broj razliitih modema raznovrsnih mogu nosti, skup AT komandi nije upotpunosti standardiziran. Iako je ve ina naredbi podržana kod svih modema, postoje varijacije kojeovise o tipu ure aja. U pravilu se pri kupnji modema isporuuje i specifikacija njegovog skupa ATkomandi. U ovoj vježbi emo koristiti modem tvrtke Conexant baziran na Rockwellovom chipsetuRC56D.

2.2 Sintaksa AT komandnog jezika

Kod unosa naredbi modem koristi samo 7 manje znaajnih bitova svakog znaka (osmi bit se ignorira).Kada modem prima naredbe od DTE-a mala i velika slova se smatraju identinima.

Op enito, naredba se sastoji od prefiksa AT, tijela naredbe sastavljenog od individualnih naredbi, iterminatora (standardno <CR> - odnosno pritisnuti tipku Enter). Ovisno o postavkama, modem e priunosu naredbi vra ati znak (eho) prema DTE-u, tako da naredbe koje tipkamo budu vidljive.

Postoje dvije vrste naredbi – izvršne i parametarske. Izvršne naredbe obinu pokre u nekakvufunkciju na modemu (npr. iniciranje povezivanja), dok parametarske naredbe služe za postavljanje,itanje i testiranje parametara kojima se modem služi pri radu.

Sve naredbe se izvršavaju slijedom kojim ih je modem primio od DTE-a. Modem na naredbeodgovara rezultiraju im kodom ovisno o uspješnosti izvršenja naredbe:

- OK ukoliko je naredba uspješno izvršena- ERROR ukoliko je zadana nepostoje a naredba ili naredba s pogrešnim parametrima

2.3 Zadaci

2.3.1. Spajanje modema i po etak rada

Modem je potrebno spojiti modemskim kabelom na RS-232 suelje, ukljuiti napajanje i spojititelefonsku liniju u za to predvi enu utinicu (raspored spajanja biti e naznaen u laboratoriju).Potrebno je pokrenuti HyperTerminal i postaviti korištenje COM1 (sl. 1.) veznog sklopa sparametrom brzine prijenosa 115200 bps.

Sl. 1. Sl. 2.

Provjeriti da li raunalo komunicira s modemom. Otipkajte AT i pritisnite tipku Enter (<CR>).Upišite odaziv modema: ____________________ .

2.3.2. Postavljanje modema na tvorni ke postavke

Da bi bili sigurni da modem nema naknadno postavljenih parametara, potrebno je uitati tvornikepostavke. One su snimljene u ROM-u modema i uitaju se pri svakom ukljuivanju. Ukolikosumnjamo da je modem bio u radu i da su postavke promijenjene, mogu se obnoviti naredbom ATZ<CR>.

Raunalne mreže160

2.3.3. Povezivanje dvaju ra unala modemskom vezom

Za uspostavu veze koristite broj koji ete dobiti u laboratoriju. Veza se uspostavlja putem lokalnetelefonske centrale marke Panasonic putem lokalnih brojeva (101,102, ... , 116). Za uspostavu vezejedna od strana treba ukucati naredbu ATDT broj <CR>. D je oznaka za dial (biranje). T oznaavatonsko biranje. Ukoliko koristite impulsno biranje upotrebit ete naredbu ATDP gdje je P oznaka zaimpulsno biranje.

Nakon što modem završi s biranjem u terminalu pozvanog raunala dobije se odaziv RING. Nakontoga na pozvanom raunalu treba ukucati naredbu ATA <CR> da bi se odgovorio na poziv. Slijediprocedura ugovaranja veze i uspostavu osnovnih parametara prijenosa. Po uspostavi veze slijediodaziv modema: _______________________ .

Sada je mogu e komunicirati s korisnikom s druge strane linije, obaviti prijenos datoteka putemopcije Transfer Sendfile korištenjem nekog od protokola (npr. Zmodem) itd. Ukoliko se znakovi koješaljete sugovorniku ne vide pri unosu potrebno je u Properties ukljuiti prikaz (eho) poslanih znakova.

Da bi se kod uspostavljene veze unijele naredbe za rad modema (on-line mod) potrebno je ukucatiEscape sekvencu + + +. Veza se prekida naredbom ATH <CR> i može je prekinuti bilo koja od stranau vezi. Nakon prekida veze jedne od strana drugi sugovornik na terminalu dobije odaziv modema:___________________. Nakon prekida ponovo uspostavite i prekinite vezu, ali sada neka drugastrana zapone s biranjem broja.

Ukoliko ste ušli u on-line nain rada za vrijeme trajanja veze, da bi se vratili u prijenosni nain radapotrebno je unijeti naredbu ATO <CR>.

Naredba unesena u komandnoj liniji može biti ponovljena naredbom A/. Kada modem primi ovajslijed znakova automatski izvršava posljednju unesenu naredbu. Nije potrebno unositi <CR>.

2.3.4. Provjera osnovnih podataka o modemu

Ovdje su ukratko navedene naredbe kojima možete ispitati svojstva, postavke, tip modema i sl.

a) provjera proizvo aa: AT+GMI <CR> _________________________________

b) identifikacija modela: AT+GMM <CR> _________________________________

c) id zemlje instalacije (8-bitni kod zemlje npr. US – B5, UK – B4): AT+GCI <CR>___________________Napomena: Nisu sve zemlje podržane.

d) AT I naredbe (AT I0 – AT I7)

ATI1 – kod proizvoda ______________________________________________

ATI6 – model i broj revizije __________________________________________

Možete pokušati unijeti sve naredbe od 0 do 7.

e) Da bi u potpunosti ispitali sve mogu nosti modema možemo koristiti naredbu AT+GCAP <CR>_________________________________________________.

Ova naredba nam kao odziv daje klase naredbi koje modem podržava. Klase mogu biti sljede e:+FCLASS – T.class1, +F (Fascimil modem Control)+MS – M naredbe (kontrola modulacije)+ES – E naredbe (kontrola pogreški)+DS – D naredbe (kompresija podataka)

2.3.5. Spremanje pozivnih brojeva

U NVRAM modema mogu se spremiti do 4 broja za pozivanje. Naredba za spremanje jeAT& Z(0,1,2,3)=broj <CR>. Npr. možete upisati AT& Z0=101<CR> kojom se na mjesto 0 spremabroj 101. Nakon što ste ga na ovaj nain spremili broj možete pozvati naredbom ATDTS=0 <CR>.Napomena: Nakon ovog dijela vježbe prekinite vezu naredbom ATH <CR>.


2.3.6. DTE –naredbe modema

a) Odaziv modema nakon spajanja

Nakon svake uspostave veze dobijete odaziv modema koji potvr uje da je veza uspostavljena.Današnji modemi imaju mogu nost uspostave veze do 56 kbps. Me utim V.34 standard kojim je kodnjih definiran "upload" prijenos omogu ava brzine prijenosa do 33600 bps. Drugim rijeima, brzinuprijenosa od 56kbps možete iskoristiti pri spajanju na opremu komercijalnog davatelja usluga i to kodprimanja dokumenata s Interneta, dok je pri slanju podataka ili pri direktnom spajanju dvaju modemamaksimalna brzina prijenosa 33600 bps.

Pri standardnim "default" postavkama modema, nakon spajanja ispisuje se brzina prijenosa DTEsuelja. Ovaj parametar se može promijeniti naredbom ATW koja ima parametre:

0 – Po uspostavi veze prikaži brzinu prema DTE («Default»)1 – Po uspostavi veze prikaži modulaciju, brzinu na kanalu, protokol za korekciju pogreške

i brzinu prema DTE2 – Po uspostavi veze prikaži brzinu DCE

Unesite ATW0 <CR> i uspostavite vezu. Odziv modema:____________________________ .Prekinite vezu.Unesite ATW1 <CR> i uspostavite vezu. Odziv modema:____________________________ .Prekinite vezu.Unesite ATW2 <CR> i uspostavite vezu. Odziv modema:____________________________ .Prekinite vezu.

b) Detekcija tona slobodnog biranja

Po unaprijed postavljenim parametrima ve ina modema je predvi ena da prije biranja detektira signalslobodnog biranja (ameriko tržište). Panasonic lokalna centrala daje upravo takav signal tako da ovanaredba pri izvo enju vježbe ne bi bila nužna. Me utim, pri spajanju preko javnih telefonskih kanalau Evropi povezivanje bez ove naredbe ne bi bilo mogu e.

Naredba koja definira da li e modem detektirati ton slobodnog biranja je ATX(0,1,2,3,4). Nama jezanimljiv parametar 3. Ova naredba se koristi pri pozivu tako da se upisuje na sljede i nainATX3DT broj <CR>. Ovo kaže modemu da ne eka na signal slobodne linije ve da zapone sbiranjem (slijepo biranje).

Napomena: Naredba ATX1 specificira modemu da mora ekati na ton slobodne linije.

c) Postavljanje brzine prema DTE

Naredba AT+IPR=brzina postavlja brzinu komunikacije prema DTE. Standardno je postavljeno na 0što oznaava automatsku detekciju.Ispis postavljenog parametra možete dobiti naredbom AT+IPR? <CR> ________________________.Mogu e kombinacije se dobiju naredbom AT+IPR=? <CR>______________________________________.

2.3.7. Naredba za povrat u pr ijenosni na in rada

a) Naredba koju ste ve koristili za povrat iz on-line naina rada ATO može se pozvati sa sljede imparametrima:

- ATO3 <CR> povrat u prijenosni nain rada sa ponovnom sinkronizacijom brzine prijenosa bezpromjene brzine

- ATO4 <CR> povrat u prijenosni nain rada sa ponovnom sinkronizacijom brzine prijenosajednu brzinu niže

- ATO5 <CR> povrat u prijenosni nain rada sa ponovnom sinkronizacijom brzine prijenosajednu brzinu više

Prije uspostave veze unesite naredbu ATW2. Uspostavite vezu i u ite u komandni nain rada.

Raunalne mreže162

Ukucajte Escape sekvencu i zadajte naredbu za povrat sa smanjenjem brzine prijenosa. Upišite odazivmodema ____________________ . Unesite ponovo escape sekvencu i naredbu za povrat s pove anombrzinom prijenosa. Upišite odaziv: __________________________ .

Napišite zašto smo prije ovog morali unijeti ATW2 naredbu____________________________________________________________________________________________________________________

2.3.8. Pr ikaz trenutne konfiguracije i statistike rada

Naredba AT& V ispisuje spremljenu konfiguraciju, korisnike profile i spremljene telefonske brojeve.Statistika posljednjeg spajanja može se dobiti naredbom AT& V1 <CR>. Ukucajte ovu naredbu iupišite sljede e podatke:

- Razlog prekida veze _______________________________- najve a brzina slanja ______________________________- najve a brzina prijema _____________________________

2.3.9. Pr ikaz statusa posljednjeg poziva

Modem ispisuje dnevnik (log) doga aja za posljednji poziv. Izvješ e dobijemo naredbomAT#UD<CR>

_________________________________________________________________________________ .

Dnevnik je sauvan dok ne nastupi jedan od sljede ih doga aja:

- prekid napajanja- sklopovski reset- programski reset (ATZ)- izvršena ATD naredba- izvršena ATA naredba- automatski odgovor

2.3.10. Pr ikaz modulacijskih parametara

Izvješ e o modulacijskim parametrima pri spajanju možemo dobiti tako da upotrijebimo +MRnaredbu. Naredba ima tri parametra: 0 – iskljueno; 1 - +MCR i +MRR se prenose tx i rx linijom; 2 -+MCR i +MRR se prenose samo rx linijom;

Ukoliko prije spajanja postavite parametar 1 naredbom AT+MR=1 <CR>, nakon spajanja dobije seodaziv:_________________________________________________________________________________.

Zakljuite što taj odaziv znai:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

2.3.11. S parametr i

Zadane AT naredbe mijenjaju vrijednosti u S registrima. Iako se S parametri mogu postavljatipojedinano naredbom ATSbroj=vrijednost, trebalo bi ih mijenjati samo izdavanjem odgovaraju ihAT naredbi. Vrijednost pojedinog parametra možete dobiti naredbom ATSbroj?

Naješ e korišteni S parametri su dani u sljede oj tablici:


Registar Funkcija Opseg Jedinice Spremljeno PretpostavljenoS0 Rings to Auto-Answer 0-255 rings * 0S1 Ring Counter 0-255 rings 0S2 Escape Character 0-255 ASCII * 43S3 Carriage Return Character 0-127 ASCII 13S4 Line Feed Character 0-127 ASCII 10S5 Backspace Character 0-255 ASCII 8

S6Wait Time before Blind Dialing

or for Dial Tone2-255 s * 2

S7Wait Time for Carrier, Silence,

or Dial Tone1-255 s * 50

S9 Carrier Detect Response Time 1-255 0.1 s * 6S10 Lost Carrier To Hang Up Delay 1-255 0.1 s * 14S12 Escape Prompt Delay (EPD) 0-255 0.02 s * 50S30 Disconnect Inactivity Timer 0-255 10 s 0S86 Call Failure Indication 0-26 - 0S95 Extended Result Codes Control - - * 0

S0 Broj indikatora poziva do automatskog odgovora – standardno 0 iskljuuje automatski odgovor.S1 Broja indikatora poziva - pove ava se za jedan svaki put kada modem detektira indikator poziva.Briše se ako se ne detektira poziv kroz 8 sekundi.S2 Escape znak – pretpostavljena vrijednost 43 (znak +)S3 Carriage Return znak – pretpostavljena vrijednost 13 (Carriage Return)S4 Line Feed znak – pretpostavljena vrijednost 10 (Line Feed)S5 Backspace znak – pretpostavljena vrijednost 8 (Backspace) – koristi se za editiranje komandnelinije. Kod ovog znaka modem DTE-u vra a backspace, zatim ASCII prazninu pa opet backspace (triznaka).S6 Vrijeme ekanja na ton slobodne linije kod slijepog biranja.S7 Vrijeme ekanja na nosilac prije prekida linije ili na ton slobodne linije.S9 Vrijeme odgovora na detekciju nosiocaS10 Vrijeme do prekida linije nakon gubitka nosioca (u desetinama sekunde ). Ukoliko je postavljenona 255 modem se ponaša kao da je nosilac uvijek prisutan. Stvarna vrijednost do prekida linije ustvari je S10 – S9 tako da S10 mora uvijek biti ve i od S9, inae e do i do prekida linije prije negose detektira nosilac.S12 Period otkad modem primi zadnji + od DTE-a do odziva OK. Ukoliko u ovom periodu budeprimljen bilo koji karakter ne e biti poslan OK odaziv.S30 Vrijeme nakon kojeg e se prekinuti linija zbog neaktivnosti. Standardno 0 znai iskljueno.S86 Indikator razloga prekida linije. Uvijek nakon NO CARRIER odziva u ovaj registar se postavljavrijednost koja indicira razlog prekida linije. Definirano je 27 razliitih vrijednosti.S95 Extended Result Codes Control – pretpostavljeno 0. Bit 0 – odaziv CONNECT prikazuje brzinuDCE umjesto DTE.

Postavite na jednom modemu vrijednost S0 na 3 i pozovite taj modem. Prekinite liniju, postavitevrijednost nanovo na 0 i uputite novi poziv. Napišite što se promijenilo:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Raunalne mreže164

VJEŽBA 3. Modemski pr istup Internetu

3.1. Uvod

Da bi integrirali modem i operacijski sustav na raunalu i tako omogu ili aplikacijama korištenjeusluge modemskog prijenosa podataka ili pristup Internetu, potrebno je obaviti instalaciju modema.Tijek instalacije modema ovisi o pojedinom operacijskom sustavu i samom modemu. U ovoj vježbiinstalirat emo modem proizvo aa Conexant na raunalo s operacijskim sustavom Windows 2000.Svi MS Windows operacijski sustavi od verzije 9x naovamo imaju ugra enu podršku za tzv. Plug-and-Play ure aje. To znai da nakon prikljuivanja ure aja i pokretanja raunala, operacijski sustavautomatski prepozna nove prikljuene ure aje i pokre e proces instalacije pogonskih programa.Nakon završene instalacije, potrebno je definirati veze (connection) preko kojih emo vršiti uspostavumodemske veze. Postavit emo parametre za uspostavu veze na CMU – CARNetov modemski ulaz.Tako er emo promatrati postupak uspostave veze, te parametre veze.

3.2. Zadaci

3.2.1. Instalacija modema

Modem se preko modemskog kabela prikljui na RS-232 suelje (COM1-port) ugašenog raunala.Ukljui se raunalo i prieka "login prompt". Da bi izvršili instalaciju modema na win2000operacijskom sustavu potrebno se prijaviti (logirati) kao administrator. Za ovu vježbu lozinkaadministratora je "modem".

Nakon prijave pokre e se instalacijski proces. Da binastavili instalaciju kliknete na dugme Next.

Napomena: Instalaciju možete obaviti na nekolikona ina od kojih su dva krajnja:

- potpuno ru na instalacija sa specificiranjemure aja i lokacijom pogonskih programa"drivera"

- potpuno automatizirana instalacija

Ovdje emo koristiti "mješoviti" pristup instalaciji.

OS prepoznaje da je na raunalo prikljuen analognimodem i postavlja upit o nainu instalacije.

Prepustit emo OS-u da pokuša prona i odgovaraju uprogramsku podršku za modem.

Alternativno, možemo pogledati da li je odgovaraju ipogonski program ve na raunalu.

Pri kupnji modema dobije se CD s pogonskimprogramima, a pogonski programi se mogu na i nainstalacijskom CD-u OS-a. Ovi potonji su obinozastarjeli, izra eni za ure aje poznate u trenutkuizdavanja OS-a.

U oba sluaja – izaberete CD-ROM ure aj.

165Laboratorijske vježbe - Vježba 3 165

Pogonski programi su na CD-u obino složeni udirektorijima po ij im nazivima intuitivno možetezakljuiti za koji su OS namijenjeni.

Na slici je prikazana putanja do odgovaraju egdirektorija u kojem se nalazi pogonska programskapodrška za modem.

Putanja je: e:\driver\conexant\external\win2000

OS potvr uje da je pronašao odgovaraju i pogonskiprogram. Klikom na Next potvr ujete instalacijuizabranog pogonskog programa.

Tvrtka Microsoft je za nove verzije svojih OS uvelapolitiku digitalnog potpisa. Njime se potvr uje da jepojedini pogonski program testiran od straneMicrosofta. Nedostatak digitalnog potpisa naodre enom produktu ne znai da program ne e raditiispravno, ve da Microsoft ne pruža garancijupouzdanosti jer proizvo a nije uputio zahtjev zatestiranjem. Kako se novi ure aji i njihova programskapodrška neprestano pojavljuju na tržištu ovaj sluaj nijerijetkost

Instalaciju nastavljamo klikom na Yes.

Na kraju se pojavljuje prozor kojim se potvr uje da jeinstalacija uspješno obavljena i klikom na dugme Finishpostupak je završen.

3.2.2. Postavljanje parametara modema

Parametre modema postavljamo iz izbornika ControlPanel.

U Control Panel-u izaberite opciju "Phone and modemoptions" te "tab" Modems. Ovdje se dobije pregled svihinstaliranih modema. Izborom modema i klikom nadugme Properties dobijete postavke pojedinog modema.

Raunalne mreže166

U postavkama modema pod opcijom General dobijetemogu nost podešavanja sljede ih parametara:

- Volumen zvunika modema – postavljanje jainezvuka

- Maksimalna brzina suelja – 115200bps jemaksimalna brzina koju omogu ava RS-232suelje na raunalu

- Dial Control – ton slobodne linije – ovu je opcijupotrebno iskljuiti za europsko tržišteNapomena: prisjetite se naredbe X3 kod ATskupa komandi

3.2.3. Postavljanje parametara za uspostavu veze

Parametre za uspostavu veze postavljamo putem aplikacije "Network and Dial-up connections".Izaberite opciju "Make New Connection".

1. Parametre veze postavljamo za spajanje naposlužitelja Internet usluga, kao tip vezeizaberite "Dial-up to the Internet" i klikniteNext.

2. U sljede em izborniku izaberite runopostavljanje parametara veze odnosno opciju "Iwant to set up my Internet connection manually..."

3. U ovom koraku izaberite spajanje putemmodema.

4. Izaberite modem za ovu vezu (Conexant)


5. Biramo lokalni broj pa iskljuite opciju "Usearea code and dialing rules". Unesite broj zauspostavu veze (9076767676).

Napomena: Broj 9 je za biranje vanjske linije.

6. U ovom dijelu je potrebno unijeti podatke zaspajanje na korisniki raun. Podatke za sadaostavite prazne.

7. Unesite ime veze (CMU) 8. Na upit o korisnikom raunu izaberite No.

3.2.4. Uspostava veze

Nakon postavljanja parametara za uspostavu veze u "Network and Dial-up connections" pojavila seikona namještene veze. Dvostrukim klikom na nju aktivirate postupak uspostave veze. Potrebnepodatke o korisnikom raunu dobit ete od asistenta.

Unesite korisniko ime i lozinku.

Ukoliko pri sljede im uspostavama veze neželite nanovo unositi ove podatke, možeteukljuiti opciju "Save Password".

Napomena: Lozinka e biti pohranjena teknakon prve uspješno uspostavljene veze.

Za vrijeme uspostave veze u prozoru se dobijupodaci o trenutnom stanju procesa.

Raunalne mreže168

Po uspješnoj uspostavi veze dobijete poruku daje veza uspostavljena sa uputama o nainu kakoprekinuti vezu.

Najbrži nain je desni klik na ikonicu uTaskbar-u i biranje opcije Disconnect.

Napomena: Nemojte prekidati vezu prije krajavježbe.

3.2.5. Parametri veze

Da bi pristupali resursima na Internetu vaše raunalo mora imati jedinstvenu IP adresu. PPP protokolkoji se danas standardno koristi pri spajanju na poslužitelje Internet usluga omogu ava dinamikudodjelu IP adresa pri uspostavi veze. Ukoliko po uspostavi veze želite da neko od raunala spojenihna Internet pristupi vašem raunalu (npr. želite uspostaviti vezu programom NetMeeting s nekim odvaših kolega) potrebno je poznavati IP adresu koja vam je dodijeljena pri spajanju. IP adresu možetedoznati na sljede i nain:

- Pokrenite aplikaciju Command Prompt (Start – Programs – Accessories - Command Prompt)

- u komandnu liniju ukucajte naredbu ipconfig. Dobit ete odaziv kao na slici. Dodijeljena vamje jedna od IP adresa iz skupa adresa kojim raspolaže poslužitelj Internet usluga na kojeg sespajate.


VJEŽBA 4. Radna stanica na lokalnoj mreži i internetu

4.1. Uvod

U ovoj vježbi obra eno je povezivanje WindowsNT radne stanice na lokalnu mrežu (Ethernet) i naInternet. Postupak instaliranja mrežnog podsustava na WindowsNT radnoj stanici sastoji se odinstaliranja mrežne kartice i pogonskog programa, podešavanja parametara TCP/IP protokola, tepodešavanja korisnikih uslužnih programa ("client").

4.2. Postavljanje mrežne kar tice

Mrežna karticu je potrebno smjestiti u, za topredvi eni, PCI utor na matinoj ploi raunala.Prije postavljanja kartice potrebno je iskljuitinapajanje.

Karticu je potrebno namjestiti na utor i laganimpritiskom umetnuti. Postupak je prikazan naslici lijevo.

Nakon umetanja, mrežnu karticu uvrstitevijkom za ku ište raunala.

Pravilanpoložajmrežnekarticenakonpostavljanja

RJ45 konektor zaprikljuivanjeUTP mrežnogkabela na mrežnukarticu.

4.3. Instalacija pogonskog programa

Nakon pokretanja raunala ve ina windowsoperacijskih sustava automatski prepozna novoprikljueni ure aj. WindowsNT pri instaliranjumrežne kartice nema ukljueno "Plug-and-Play" prepoznavanje, pa je instalaciju potrebnopokrenuti na sljede i nain.

Izaberete Start>Settings>ControlPanel>Network te na otvorenom izbornikuizaberete opciju Adapters. Kliknite "Add..."

Otvoreni izbornik nudi vam mogu nost izborapostoje ih pogonskih programa za pojedinemrežne kartice. WindowsNT raspolaževlastitim pogonskim programima za mrežnekartice raznih proizvo aa.Ovdje kliknite na "Have Disk..." opciju kojavam omogu ava da upotrijebite pogonskiprogram koji ste dobili pri kupnji kartice.

Raunalne mreže170

Putanju do direktorija u kojem se nalazipogonski program potrebno je unijeti runo,odnosno, nije mogu e koristiti opciju"Browse..." da bi došli do lokacije programa.

Putanja do lokacije na kojoj se nalazi pogonskiprogram je:

c:\realtek\winnt4

Sada OS prepoznaje pogonski program i nudiizbor mrežnih kartica podržanih programom.Iako u našem sluaju postoji samo jedan izbor,mogu e je da neki pogonski programi dolaze zaviše tipova mrežnih kartica.

Naravno, da bi pronašli putanju do pogonskogprograma bilo je potrebno tono poznavatiproizvo aa i tip mrežne kartice.

U ovom trenutku ponu en vam je izbor nainarada mrežne kartice (Full Duplex, Half Duplex,...). Ovu opciju je najbolje ostaviti u moduautomatskog prepoznavanja (AutoNegotiation).

Ovim je postupak instalacije pogonskogprograma završen. Sljede i korak pri instalacijimrežne kartice je postavljanje parametaraTCP/IP protokola.

Microsoft Windows temelji svoje operacijskesustave za rad s TCP/IP mrežnim protokolom.Zato je i sama instalacija pogonskog programadirektno povezana s postavljanjem parametaraza navedeni protokol.

Da bi završili s ovim dijelom i prešli napostavljanje parametara potrebno je kliknuti naopciju "Close".

4.4 Postavljanje parametara TCP/IP mrežnog protokola

TCP/IP sustav protokola instalira se ukoliko želimo povezati radnu stanicu na Internet, ili ukolikoželimo vlastitu lokalnu mrežu zasnovati na tom skupu protokola. Za normalan rad, potrebno jepodesiti IP adresu, mrežnu masku, glavni usmjernik i adresu poslužitelja podrunih imena.


Na slici lijevo dobijemo izbor sljede ihparametara:

- Adapter – Izaberemo mrežnu karticu zakoju postavljamo parametre. U našemsluaju imamo samo jednu postavljenukarticu

- Opcija izbora adrese – Adresu raunalomože dobiti na dva naina.

Prva opcija nudi mogu nost dobivanja adreseod strane DHCP poslužitelja. Dynamic HostConfiguration Protocol omogu ava daraunalo dobije IP adresu automatski priprikljuivanju na mrežu. Da bi koristili ovuopciju potrebno je imati na mreži postavljenDHCP poslužitelj.

Drugi nain je koristiti jednu od adresa izskupa adresa kojim raspolažete, ili koristitijednu od adresa iz tzv. "privatnog" skupaadresa.

Ovi podaci bit e vam dani pri izvo enjuvježbe.

U masci "DNS" definira se ime raunala pokojem e raunalo biti vidljivo na Internetute adresa poslužitelja podrunih imena.

Host Name – ime raunala. Ovo ime možebiti razliito za Internet (TCP/IP protokol) iza lokalnu mrežu.

Domain – domena u kojoj se nalazi raunalo.

DNS Service Search Order – Jedna ili višeadresa poslužitelja koji pruža uslugeprevo enja imena u IP adrese. Naime,raunala na Internetu komuniciraju putem IPadresa. Kako je lakše pamtiti slovana imenaosmišljen je sustav DNS. Da bi raunalopristupilo drugom raunalu na Internetuputem imena, DNS usluga omogu avaprevo enje imena raunala u IP adresu. Npr.kada kod pretraživanja web stranica uneseteadresu www.vest.hr, taj zahtjev seproslje uje DNS poslužitelju koji zatimodgovara s IP adresom poslužitelja na kojemse nalaze tražene stranice.

Podaci za unos ete dobiti na vježbi.

Nakon unosa kliknite na OK.

Kako na lokalnoj mreži ne postoji WINSposlužitelj, na ovaj upit kliknite Yes.

Raunalne mreže172

4.5 Uspostava i provjera veze

Nakon što ponovo pokrenete raunalo mrežna kartica je instalirana te možemo provjeriti njen rad.Raunalo mrežnim kabelom spojimo na zvjezdište. Pokrenemo program Start>Programs>MSDosPrompt te unesete sljede e naredbe.

ipconfig – naredba kojom se na raunalu provjeravaju parametri postavljeni za spajanje na mrežu

ping <adresa raunala> - naredba kojom se provjerava ispravnost fizikog puta do drugog raunalana mreži

4.6. Podešavanja kor isni kih uslužnih programa

esto je za ispravan rad korisnikog programa potrebno navesti odre ene mrežne parametre.Primjer je namještanje proxy poslužitelja u web klijentu. U ovoj vježbi emo namjestiti proxyposlužitelj u Internet Exploreru. Mreža tih poslužitelja pokazala se je vrlo korisnom jer oniprivremeno pamte naješ e tražene podatke i tako smanjuju prometno optere enje globalne mreže.Proxy poslužitelj aktivira se na razini itavog sustava ili na razini pojedine aplikacije.

Pokrenite Internet Explorer i izaberite opciju

Tools > Internet Options > Connections

Kliknite na "Lan Settings". Otvorit e vam semaska u kojoj možete unijeti parametre proxyposlužitelja. Da bi izbjegli korištenjeposlužitelja za lokalne adrese iskljuiteponu enu opciju na dnu.

Klikom na dugme "Advanced..." dobije semogu nost postavljanja proxy-a za pojedineprotokole.


VJEŽBA 5. Lokalna mreža i Internet

5.1. Uvod

Nakon instalacije mrežne kartice i postavljanja parametara TCP/IP protokola, u ovoj vježbi emopromatrati prostiranje signala na lokalnoj mreži, komunikaciju izme u raunala na mreži, zajednikokorištenje (dijeljenje) resursa na mreži ("sharing"), te ponašanje radne stanice na lokalnoj mreži i naInternetu.

5.2. Manchester kodiranje

Za kodiranje podataka na 10BaseT Ethernetu koristi seManchester II kod. Bitovi se kodiraju na nain da se jedan bitprikazuje promjenom niskog napona u visoki i obratno, priemu je jedinica kodirana kao prijelaz s niskog na visoki nivo, anula kao prijelaz s visokog na niski nivo.

Ovakvim kodom je postignuta bolja otpornost na šumove tebolja sinkronizacija na strani prijemnika.

Na vježbi emo digitalnim osciloskopom promatrati prostiranje signala na mreži.

5.3 Komunikacija izme u ra unala na mreži

Da bi dva raunala na mreži mogla komunicirati potrebno je da imaju instalirane odgovaraju emrežne protokole. Danas je naješ e korišteni skup protokola TCP/IP, na kojima je baziran Internet.

TCP (Transmission Control Protocol) je protokolprijenosne razine Interneta. TCP uspostavlja logikikanal (spojevni protokol), pa osigurava toanprijenos korisnikove informacije. Za prijenospodataka mrežom oslanja se na Internet Protocol(IP), tako da se TCP segmenti ume u uinformacijsko polje IP paketa. U zaglavlju TCPprotokola prenose se adrese prikljune toke (port)izvorišta i odredišta. Ovim adresama identificiraju sekorisnici prijenosa podataka. Zaglavlje sadržikontrolnu sumu koja obuhva a itav segment i dio IPzaglavlja.

UDP (User Datagram Protocol) je protokolprijenosne razine Interneta. UDP ne uspostavljalogiki kanal (bespojni protokol), pa ne osiguravasiguran prijenos korisnikove informacije. Jedinicainformacije kod ovog protokola je datagram, koji seume e u informacijsko polje IP paketa. ZaglavljeUDP protokola sadrži adrese prikljunih toaka ikontrolnu sumu itavog datagrama i dijela IPsegmenta.

IP (Internet Protocol) je protokol mrežne razine Internet-a. On je bespojan (ne uspostavlja logikikanal), što znai da ne jami isporuku paketa na odredište. Usmjeravanje je za svaki paket zasebno, pase ne osigurava isporuka onim redom kojim su poslani. IP osigurava mehanizam adresiranja idostupnost do svakog raunala na Internetu, te fragmentaciju paketa i detekciju pogrješki zaglavlja. Uzaglavlju IP protokola prenose se adresa odredišta i adresa izvorišta. Ovim adresama identificiraju seure aji (njihovi mrežni prikljuci) na Internetu.

Raunalne mreže174

ICMP (Internet Control Message Protocol) razvijen je za komuniciranje usmjernika s izvorišnimraunalima da bi se izvijestilo o grješki nastaloj u obradi paketa. ICMP poruke se šalju koriste i IPpakete. Prvi oktet podataka oznaava vrstu ICMP poruke, a ostatak sadrži IP i prvih 64 bita paketa oijem gubitku izvještava.

ARP (Address Resolution Protocol) obavlja funkciju prevo enja IP adresa na adrese lokalne mreže.To prevo enje je potrebno kako bi se IP paket, kada stigne na odredišnu podmrežu, lokalnom mrežomisporuio krajnjem raunalu. U tu svrhu koristi se okvir s univerzalnom (broadcast) adresom.

Osim TCP/IP skupa protokola esto se još uvijek koristi i NetBIOS protokol za lokalne mreže.NetBIOS je razvijen 1983 godine za IBM. Možemo ga opisati kao protokol sjednikog sloja.Omogu ava komunikaciju izme u dva raunala, korištenje dijeljenih resursa, poslužitelja za ispis i sl.Svaka radna stanica na mreži ima jedinstveno ime sastavljeno od slova, brojki i dozvoljenih znakova(npr. pc133-2). Od verzije Windows2000 tvrtka Microsoft podržava NetBIOS protokol samo radikompatibilnosti sa prethodnim verzijama tog operacijskog sustava. Uz navedene protokole postoje joši mnogi drugi od kojih su najvažniji Novell IPX, AppleTalk, ...

4.4. Zadaci

Kroz zadatke emo nauiti kako dijeliti i pristupati dijeljenim resursima na mreži, te promatrati stanjemreže i nain na koji radna stanica pristupa mreži. Za vrijeme izvo enja vježbi pratit emo nadigitalnom osciloskopu signale prijenosa podataka.

4.4.1 Dijeljenje mrežnih resursa na Windows2000 radnoj stanici

Na disku C potrebno je kreirati direktorij s imenom "auto". Udirektoriju kreirajte nekoliko dokumenata (npr. tekstualnihdatoteka ili MSWord datoteka) proizvoljnog imena.

Da bi dozvolili pristup preko mreže kreiranom direktoriju jepotrebno postaviti mrežne atribute.

U Windows Exploreru kliknite desnom tipkom na direktorij iizaberite "Sharing..."

U otvorenom prozoru možete namjestiti sljede e parametre:

Ime dijeljenog direktorija: Unaprijed je ponu eno ime slokalnog diska, ali možete postaviti i ime razliito od lokalnog.

Komentar: Ukoliko je u Windows Exploreru ukljuena opcija"View>Details", ovaj komentar e biti vidljiv uz imedirektorija.

Ogranienje broja korisnika: Broj korisnika koji istovremenomože pristupiti dijeljenom direktoriju. Ukoliko nije postavljenpo pretpostavci je broj korisnika koji istovremeno možepristupiti raunalu ("Maximum allowed"). Za Windows2000radne stanice ovaj broj je deset.

Klikom na dugme "Permissions" otvara se prozor zapostavljanje sigurnosnih parametara. Ovdje možete definiratipojedine korisnike koji imaju pravo mrežnog pristupadirektoriju.

Da bi pristupio dijeljenom resursu na Windows2000 radnojstanici, korisnik mora imati svoje korisniko ime i lozinku ilise koristiti "Guest" korisnikim raunom koji ne zahtjevalozinku (tj. ukoliko je definiran nain pristupa "Everyone", to idalje znai da se korisnik prvo mora prijaviti na raunalo).Svakom korisniku koji ima pravo pristupa možete pridodati irazliite ovlasti (samo itanje, potpune ovlasti i sl.).

Napomena: "Guest" korisni ki ra un je po pretpostavci isklju en pri instalaciji Windowsa2000, paukoliko želite dozvoliti takav na in pristupa, morate prvo uklju iti taj korisni ki ra un.


Nakon što ste prvi put dodijelili direktoriju dozvolu mrežnogpristupa, nakon ponovnog izbora opcije "Sharing..." izWindows Explorera, u prozoru dobijete dugme "New Share".Klikom na njega otvara vam se prozor kao na slici lijevo.

Ovo vam omogu ava da još jednom dijelite direktorij namreži, ali sada s drugim imenom, komentarom i drugimsigurnosnim atributima.

Npr. razliitim korisnicima možete omogu iti pristup istom direktoriju, ali preko razliitog imena i srazliitim sigurnosnim postavkama što može dodatno pove ati sigurnost vašeg sustava.

Klikom na dugme "Caching" iz prozora "Sharing Properties"možete postaviti nain na koji e korisnici sinkronizirati svojedokumente s dokumentima u direktoriju nakon što prije u u"Off-line" nain rada. Ukoliko ostavite na runo, korisnikmora posebno specificirati svaki dokument koji želi imati nasvom lokalnom disku u "Off-line" nainu rada.

U automatskom nainu, svakom korisniku se automatskisprema verzija direktorija na njegov lokalni disk.

Iako korisnik više nije na mreži, on i dalje može mijenjati sve dokumente, a u trenutku kada se vratina mrežu, dokumenti se sinkroniziraju na nain da nova verzija prebriše staru.

4.4.2 Pr istupanje dijeljenim mrežnim resursima putem " My Network Places"

Mrežnim resursima možete pristupiti iz Windows Explorera klikom na My Network Places >Computers Near Me.

Pristupite jednom od raunala na mreži i provjerite koje dokumente možete pokrenuti sa svograunala. Ukoliko direktorij nije oznaen za automatsku "Off-line" sinkronizaciju, možete pokrenutiproces na nain da desnom tipkom miša kliknete na taj direktorij i izaberete opciju "Make AvailableOffline". Na ikoni direktorija se pojavi oznaka dostupnosti u radu bez mreže.

Simulirat emo prekid rada mreže.

Pored ikone koja oznaava prekid rada mreže pojavi se ikona kojaoznaava da se nalazimo u "Off-line" nainu rada. Svi dokumentikoji se nalaze u dijeljenom direktoriju su nam dostupni te ihmožemo mijenjati. Kliknite na oznaku "Offline files" (slika lijevo).

Dobije se prozor s informacijom o tome da smo u "Off-line" nainurada i odavde možemo pregledati dokumente koji su nam dostupnitako da kliknemo na dugme "View Files".

Ukoliko želimo ponovno pokušati uspostaviti vezu putem mreže iobaviti sinkronizaciju možemo to uraditi klikom na dugme OK.

Klikom na dugme Settings otvara nam se prozor za namještanjeparametara sinkronizacije.

Ovdje možemo postaviti veliinu diska za "Off-line" dokumente, tepodsjetnike na potrebu sinkronizacije i sl.

Raunalne mreže176

4.4.3. Pr istupanje dijeljenim mrežnim resursima preko IP adrese

Osim putem "My Network Places", raunalu na mrežimožemo pristupiti i preko njegove IP adrese. Naovakav nain pristup nije ogranien samo na lokalnumrežu ve ovako možemo pristupiti bilo kojemraunalu na Internetu koje koristi Windows operacijskisustav.

Kliknite Start > Run i u polje upišite\\IPadresara unala

Nakon klika na OK pojavit e se Login Prompt zapristup raunalu.

4.4.4. Pr iklju ivanje mrežnog diska (mapping)

Ukoliko želite omogu iti stalni pristup mrežnomresursu i olakšati korisnicima rad s mrežom možeteodre eni dijeljeni direktorij prikljuiti kao svoj lokalnidisk. Preduvjet za ovakav nain rada je to da naraunalu kojem pristupate morate imati otvorenkorisniki raun s istim imenom i lozinkom. NaimeWindows operacijski sustavi se uvijek pokušajuprijaviti (login) na udaljeno raunalo s podacima okorisnikom imenu i lozinki koje trenutno koristite nalokalnom raunalu.

Ovdje možete proizvoljno odabrati koji disk epredstavljati prikljueni direktorij, te da li želite da sespojite na taj direktorij pri svakom prijavljivanju.

4.4.5. Promatranje per formansi rada ra unala na mreži


Za nadgledanje rada raunala s Windows2000 operacijskim sustavom dolazi program Performancemonitor. Program se pokre e preko Start>Settings>Control Panel>AdministrativeTools>Performance.

Klikom na dugme + otvara se prozor zapostavljanje parametara koje želimo pratiti.

Izaberite Network Interface kao objekt kojeg želitepromatrati.

U opciji Instances izaberite mrežnu karticu kojupratite.

Po želji dodajte brojae koji vas zanimaju (Npr.Current Bandwidth, Packets Send, PacketsReceived ...) i kliknite Add.

Klikom na dugme Explain dobit ete objašnjenjepojedinih parametara koje pratite.

Klikom na dugme Properties možete podesitiponašanje programa.

Imate mogu nost namjestiti nain i dimenzijeprikaza, boje pojedinih brojaa, frekvencijuosvježavanja prikaza i sl.

Interesantno je namjestiti red veliine navertikalnoj osi. Izaberite opciju Graph i u poljaVertical Scale upišite parametre koji odgovarajuvašoj mreži. Npr. za 10Mb mrežu u polje Maximumupišite 10.

U opciji Data možete namjestiti boje pojedinihkrivulja u prikazu kako bi lakše pratili aktivnostmrežne kartice

Raunalne mreže178

VJEŽBA 6. Programski alati za mrežnu administraciju

6.1. Uvod

Nakon što je lokalna mreža puštena u rad slijedi postavljanje raznih mrežnih resursa (poslužitelja zaispis, SQL poslužitelja, dijeljenih direktorija, web poslužitelja ...). Da bi svi mrežni resursi radiliispravno moraju biti postavljeni svi parametri potrebni za rad. To prvenstveno ukljuuje tonopostavljene IP adrese, imena raunala, ažurirane DNS tablice i sl. Ukoliko neki od ovih parametaranisu tono podešeni pojavit e se problemi u radu na mreži. U ovoj vježbi emo prikazati neke odnaina na koje možemo detektirati problem i tako dobiti osnovu za njegovo rješavanje.

Osim pri poetnom postavljanju parametara, do problema može do i i poslije, u normalnom radu namreži. Neki od problema koji se mogu pojaviti su npr.

- kvar na mrežnoj kartici nekog raunala,- kvar na aktivnoj mrežnoj opremi,- promjena parametara na raunalu nije popra ena adekvatnom promjenom u DNS tablici, ...

6.2. Zadaci

6.2.1. Naredbe komandne linije (Command Prompt)

Ve se u prethodnim vježbama vidjelo da se koriste i komandnu liniju (Command Prompt) moguizvršiti neke korisne naredbe za provjeru stanja mreže (ping se koristi za provjeru ispravnosti fizikogputa do udaljenog raunala, ipconfig naredba za provjeru parametara TCP/IP protokola). Ovdje emoupoznati još neke od naredbi kojima se možemo koristiti za provjeru ispravnosti mreže. Za svenaredbe dostupni su pomo ni podaci koji se dobiju tako da se u komandnu liniju ukuca naredba/? ilihelp naredba.

6.2.1.1 ARP

Ovom naredbom možemo dobiti ispis tablice koja služi za prevo enje ip adrese u fiziku adresuraunala. Na lokalnoj mreži raunala komuniciraju putem fizikih adresa. U trenutku kada jednoraunalo pokrene postupak za pristup drugom raunalu putem njegove IP adrese, šalje se ARP zahtjev(Address Resolution Protocol) kojim se od traženog raunala zahtijeva da pošiljaocu uputi svojufiziku adresu.

Fizika (MAC) adresa raunala sastoji se od 48bitova (12 heksadecimalnih znamenaka)podijeljenih u dva dijela.

Prvi dio je OUI (Organizational UniqueIdentifier) i taj dio je proizvo au dodijeljen odIEEE.

Drugi dio dodjeljuje proizvo a.

Cjelovita MAC adresa je jedinstvena.

U komandnoj liniji pokrenite naredbu ping s adresom susjednog raunala. Nakon izvršene naredbepokrenite naredbu arp –a. Ispišite odaziv koji dobijete______________________________________.

Ukoliko raunalo ima zapis traženog raunala u ARP tablici, pri uspostavi veze ne šalje se ARPzahtjev. Zapis u ARP tablici ostaje pohranjen dvije minute i nakon toga se briše. To osiguravadinamiku promjena na mreži.

6.2.1.2. netstat

Ova naredba prikazuje stanje u kojem se nalaze aktivne veze raunala uz specifikaciju svih otvorenihsuelja. Posebno su navedene TCP a posebno UDP veze.


Otvorite Internet Explorer te pristupite nekoj od web stranica. Pokrenite naredbu netstat. Ukolikoželite vidjeti sve parametre pokrenite naredbu s opcijom –a (netstat -a) ili s opcijom –an (netstat -an).Primijetite razliku u odazivu.

6.2.1.3. nbtstat

Prikazuje statistiku protokola i trenutne veze preko NetBIOS protokola (NetBIOS over TCP/IP).Možete je pokrenuti s opcijama –a (nbtstat –a imeracunala), -r (nbtstat -n), ...

Ispišite nekoliko linija odziva:

_______________________________________________________________________________ .

_______________________________________________________________________________ .

_______________________________________________________________________________ .

6.2.2. Izvršne " batch" datoteke

Da bi olakšali i automatizirali administraciju mreže mogu e je kreirati tzv. "batch" datoteke. One sekreiraju obinim editorom teksta u ASCII formatu i pohranjuju pod tipom ".bat".

6.2.2.1 Pr imjer " testping.bat"

Otvorite Notepad i upišite sljede e linije:

REM provjera veze naredbom pingecho offping –n 2 193.198.33.43ping –n 2 193.198.33.44ping –n 2 193.198.33.45echo on

Snimite datoteku na disk D: na nain da u poljuza unos imena datoteke upišete "testping.bat"unutar navodnika. Naime, ukoliko ne stavitenavodnike editor bi dodao tip ".txt" pa bi kaorezultat dobili datoteku testping.bat.txt.

Aktivirajte d: disk (u komandnu liniju ukucajte d:). Kreiranu datoteku možete pozvati tako da ukucatenjeno ime (testping).

Program se izvršava liniju po liniju.

REM – komentarecho off – komandne linije se ne ispisuju na ekranping –n 2 – testiramo raunalo s dva paketaecho on – ukljuen ispis komandne linije

6.2.2.2. Pr imjer provjere pr istupa ra unalu preko imena ra unala

U Notepadu prepišite sljede e linije:

echo offREM pokrenite imeping imeracunalaREM Morate upotrijebiti ime a ne IP adresuping -n 1 %computername%ping -n 1 %1ipconfig /allecho on

Snimite datoteku na disk d pod imenom "imeping.bat". Program pokrenite na sljede i nain:

Raunalne mreže180

U komandnoj liniji treba aktivirati direktorij u kojem je program (u našem sluaju to je disk d).Provjerite ime susjednog raunala kojeg želite testirati. U komandnoj liniji upišite imepingimeracunala.

Na ovaj nain pristupamo putem imena i izvorišnom i odredišnom raunalu uz ispis svih parametaramrežne kartice izvorišnog raunala. Ping naredba rezultira odazivom raunala u kojem je ukljuena injegova IP adresa. Naredba ipconfig /all ispisuje sve parametre vezane uz mrežnu karticu (IP adresu,DNS, MAC adresu ... )

Ukoliko želite preusmjeriti odaziv s ekrana u datoteku program možete pokrenuti na sljede i nain:

imeping imeracunala > rezultat.txt

Na ovaj nain ste u trenutnom direktoriju kreirali tekstualnu datoteku u kojoj je spremljen odaziv sekrana.

6.2.3. Telnet

Telnet je jedan od naješ e korištenih programskih alata u mrežnoj administraciji. Ovim alatommožete pristupiti na udaljeno raunalo i izvršavati programe na njemu. Razvijen je na UNIX platformii dolazi kao sastavni dio svih distribucija UNIX-a, Linux-a, a od verzije Windows2000 i kao sastavnidio Microsoftovog operacijskog sustava. U ovoj vježbi emo koristiti TeraTerm program za pristupudaljenom UNIX raunalu.

Pokrenite TeraTerm i na upit o adresi za vezuodgovorite klikom na Cancel. Da bi mogli koristititerminal potrebno je zadati adresu veze. Kliknite naSetup>TCP/IP...

U prazno polje upišite adresu dijana.vest.hr i kliknitena Add.

Na ovaj nain se može kreirati više veza, s tim da ete pri pokretanju Tera Terma uvijek dobiti prvukao ponu enu za uspostavu veze.

Osim toga, u ovom prozoru definirate i prikljunutoku. Za telnet je pretpostavljena prikljuna toka23.

U prozoru Setup>Terminal... možete definirativeliinu prozora terminala, tip terminala te nainprijenosa karaktera za prijelaz u novu liniju.

Postavke i izgled prozora definiraju se u izbornikuSetup>Window.

Ovdje možete podesiti boje pozadine i boje teksta,veliinu memorije u koju se spremaju prethodnelinije, te izgled prozora.


U izborniku Terminal>Keyboard... možete izabratinain na koji e se prenositi sekvenca za brisanjeprethodnog znaka.

Veza se uspostavlja tako da se klikne naFile>NewConnection ili kombinacijom tipakaAlt+N.

Ovdje se može izabrati jedna od spremljenihkonekcija i nain povezivanja na udaljenoraunalo.

Veza se uspostavlja klikom na dugme OK.

Po uspostavi veze pojavit e se odziv kao na sljede oj slici:

Podatke o korisnikom imenu i lozinci dobit ete na vježbama. Nakon prijave za rad dobit ete odzivkomandne linije. Možete pokušati isprobati neke od naredbi koje ste koristili u komandnoj liniji.

Ukucajte ping 193.198.33.43 i upišite odaziv____________________________________________________________ .

Provjerite naredbu arp –a. Komentirajte odaziv.

Ukucajte naredbu netstat –an. Komentirajte odaziv.

Pomo za sve naredbe je omogu ena naredbom man. Npr. ukoliko želite pomo za naredbu pingukucajte man ping.

Za završetak rada ukucajte logout.

Documents

RA UNALNE MREŽ E - racunarstvo550.xyz. semestar/Računalne... · Radni materijal koji slijedi predstavlja petu verziju skripta za kolegije Mreže ra unala i terminala i ... U prethodnoj,