Računarske Mreze i Internet

7/25/2019 Raunarske Mreze i Internet

1/30

POGLAVLJE 1

1

Raunarskemree iinternet

Dananji internet je, sa milionima povezanih raunara, komunikacionih linkova ikomutatora; milijardama korisnika koji se povezuju putem prenosivih raunara, ta-bleta i pametnih telefona; i nizom novih povezanih ureaja: senzora, veb kamera,igrakih konzola, okvira za slike, pa ak i ve maina, najvei je inenjerski sistemkoji je oveanstvo ikada kreiralo. S obzirom da je internet toliko veliki i da sadrii koristi mnotvo razliitih komponenti, ima li nade da shvatimo nain njegovog

funkcionisanja? Postoje li vodei principi i strukture koji pruaju osnovu za razu-mevanje tako udesno velikog i sloenog sistema? I ako postoje, da li je mogue dauenje o umreavanju raunara bude i interesantno i zabavno? Sreom, odgovori nasva ova pitanja su DA! U stvari, na cilj u ovoj knjizi je da vam pruimo moderanuvod u dinamiko polje umreavanja raunara, dajui vam principe i praktina zna-nja koja e vam biti potrebna za razumevanje ne samo dananje, ve i mrea kojee se tek pojaviti.

Pvo poglavlje predstavlja samo iri pregled umreavanja raunara i interneta.Na cilj je da damo najoptiji prikaz i da uspostavimo okvir za ostatak knjige, kako

bismo sagledali celu sliku. U ovom uvodnom poglavlju obradiemo i razmotritiosnovu i mnogo toga to se tie raunarskih mrea, pri emu opta slika nee bitizanemarena.


2/30

2 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I INTERNET

Evo kako e izgledati prikaz raunarskih mrea u ovom poglavlju. Poto pred-stavimo neke osnovne termine i pojmove, ispitaemo osnovne hardverske i softver-ske komponente koje ine raunarsku mreu. Poeemo od oboda raunarske mreei razmotriti krajnje sisteme i mrene aplikacije koje se izvravaju u mrei. Posle

toga, prelazimo na jezgro raunarskih mrea, istraujemo linkove i komutatore zaprenos podataka, kao i pristupane mree i zike medijume koji krajnje sistemepovezuju sa jezgrom mree. Saznaete da je internet mrea svih mrea, a nauietei na koji nain su te mree meusobno povezane.

Kada zavrimo sa tim uvodom o obodu i jezgru raunarskih mrea, u drugomdelu ovog poglavlja prelazimo na ire i mnogo apstraktnije sagledavanje raunar-skih mrea. Ispitaemo kanjenje i gubitak podataka u raunarskim mreama, kaoi propusnu mo raunarskih mrea i ponuditi jednostavne kvantitativne modele zaodreivanje propusne moi i kanjenja od jednog do drugog kraja mree, modele

koji uzimaju u obzir kanjenja nastala u prenosu, prostiranju i zbog ekanja. Zatimemo predstaviti i neke kljune principe u arhitekturi umreavanja raunara, tanije,slojevitost protokola i modele usluga. Takoe emo nauiti da su mree podloneraznim vrstama napada; razmotriemo neke od tih napada i nain na koji raunarskemree mogu postati mnogo bezbednije. Konano, ovo poglavlje zavravamo kra-om istorijom raunarskih mrea.

1.1 ta je internet?

Svima dostupni internet, svojevrsnu raunarsku mreu, u ovoj knjizi koristimo kaoosnovno sredstvo za razmatranje raunarskih mrea i njihovih protokola. Ali ta jeinternet? Na ovo pitanje se moe odgovoriti na nekoliko naina. Prvo, moemo datipraktian opis interneta, koji Je sainjen od osnovnih komponenti hardvera i softve-ra. Drugo, moemo internet prikazati kao infrstrukturu za umreavanje koja pruausluge za distribuirane aplikacije. Ponimo sa praktinim opisom, koristei sliku 1.1za ilustraciju nae diskusije.

1.1.1Praktian opis

Internet je raunarska mrea koja meusobno povezuje milione raunarskih ure-aja irom sveta. Do nedavno su veinu ovih ureaja inili tradicionalni stoni PCraunari, Linux radne stanice i tzv. serveri koji uvaju i prenose informacije, kaoto su veb stranice i elektronska pota. Meutim, sve vie neoubiajenih krajnjihureaja, kao to su: prenosivi raunari, mobilni telefoni, tableti, televizori, igrakekonzole, veb kamere, automobili, senzori za praenje stanja ivotne sredine, okviriza slike, kuni elektronski i bezbednosni ureaji, povezuje se sa internetom. tavie,

izraz raunarska mrea poinje da zvui pomalo zastarelo, imajui u vidu sve veibroj neuobiajenih ureaja koji se povezuju sa internetom. U argonu raunarskihmrea, svi ovi ureaji nazivaju se matini raunari (eng. host) ili krajnji sistemi. U


3/30

1.1 TA JE INTERNET? 3

julu 2011. godine skoro 850 miliona krajnjih sistema bilo je povezano na internet[ISC 2012], ne raunajui mobilne telefone, prenosive raunare i ostale ureaje, kojise povremeno povezuju na internet. Uopte, procenjeno je da ima oko 2 milijardeinternet korisnika [ITU 2011].

Legenda:

Matiniraunar (ili krajnji

sistem)

Server Mobilniraunar

Usmeriva(ruter)

Komutatorisloja veze

Modem Baznastanica

Mobilnitelefon

Predajnikmobilne

telefonije

Mobilna mrea

Kompanijska mrea

Nacionalni iliglobalni posrednikza internet usluge

Lokalni iliregionalni posrednik

za internet usluge

Kuna mrea

Slika 1.1 u Neke komponente koje sainjavaju internet


4/30


Krajnji sistemi su meusobno povezani u mreu komunikacionim linkovima ikomutatorima paketa. U odeljku 1.2 videete da postoje razliiti tipovi komunikaci-onih linkova, koji se prave korienjem razliitih zikih medijuma, kao to su ko-aksijalni kablovi, bakarni provodnici, optiki kablovi i radio talasi. Razliiti linkovi

prenose podatke razliitim brzinama, pri emu se brzina prenosa linka meri brojembitova u sekundi. Kada jedan krajnji sistem alje podatke drugom krajnjem sistemu,polazni krajnji sistem deli te podatke na manje delove i svim tim delovima dodajeodreeni blok bajtova zaglavlja. Dobijeni delovi informacija, u argonu raunarskihmrea poznati kao paketi se kroz mreu alju do odredinog krajnjeg sistema, gdese ponovo slau u prvobitne podatke.

Komutator paketa preuzima paket koji stie nekim od dolaznih komunikacionihlinkova i prosleuje ga dalje nekima od svojih odlaznih komunikacionih linkova.Postoji vie razliitih oblika i modela komutatora paketa, ali dva najrasprostranje-

nija u savremenom internetu su usmerivai(ruteri) i komutatori sloja veze(svie-vi). Zajedniko za obe ove vrste komutatora je to da pakete prosleuju do njihovihkonanih odredita. Komutatori sloja veze se tipino koriste u pristupnim mreama,dok se usmerivai obino koriste u jezgru mree. Od polaznog krajnjeg sistemado odredinog krajnjeg sistema, postoji itav niz komunikacionih linkova i komu-tatora paketa kojima prolaze paketi. Ovaj prenos je poznat kao ruta ili putanjakroz mreu. Taan obim saobraaja na internetu teko je proceniti, ali Cisko [CiskoVNI 2011] procenjuje da e globalni internet saobraaj u 2012. godini biti blizu 40egzabajtova po mesecu.

Mree sa komutiranjem paketa (koje prenose pakete) po mnogo emu su sli-ne saobraajnim mreama autoputeva, drumova i raskrsnica (kojima putuju vozila).Uzmimo, na primer, fabriku koja bi trebalo da isporui veliku koliinu tereta donekog odredinog skladita koje se nalazi hiljadama kilometara daleko. U fabrici seteret razdvaja na manje delove i utovara na vie kamiona. Svaki od tih kamiona zatimputuje kroz mreu autoputeva, drumova i raskrsnica do odredinog skladita. U tomskladitu, teret se istovara i grupie sa ostatkom tereta koji je stigao istom isporukom.Stoga, na mnogo naina, paketi su slini kamionima, komunikacioni linkovi autopu-tevima i drumovima, komutatori paketa lie na raskrsnice, a krajnji sistemi zgrada-

ma. Kao to kamioni putuju putnom mreom, paketi putuju raunarskom mreom.Krajnji sistemi pristupaju internetu preko posrednika za internet usluge(Internet Service Provider, ISP). To mogu biti posrednici koji svoje usluge pru-aju domainstvima, kao to su lokalni kablovski operateri ili telefonske kompani-je, zatim posrednici za preduzea i univerzitete, kao i posrednici koji obezbeujubeini pristup na aerodromima, u hotelima, kafeima i na drugim javnim mestima.Svaki posrednik za internet usluge, u stvari, predstavlja mreu komutatora paketa ikomunikacionih linkova. Posrednici za internet usluge krajnjim sistemima nude ra-zliite naine za pristupanje mrei, kao to su irokopojasni pristup za domainstva

kablovskim ili DSL modemima, pristup velike brzine preko lokalne raunarske mre-e, beini pristup i modemski pristup brzine 56 Kb/s. Posrednici za internet uslugeobezbeuju pristup internetu i davaocima sadraja, povezujui veb sajtove direktno


5/30


na internet. Sutina interneta je meusobno povezivanje krajnjih sistema, tako da iposrednici za internet usluge, koji povezuju krajnje sisteme, moraju da budu meu-sobno povezani. Ovi posrednici nieg reda su meusobno povezani preko nacional-nih i internacionalnih posrednika vieg reda, kao to su Level 3 Communications,

AT&T ,Sprint i NTT. Posrednike vieg reda sainjava vei broj rutera velike brzinemeusobno povezanih veoma brzim linkovima za koje se koriste optiki kablovi.Svakom ISP mreom, bez obzira na to da li je vieg ili nieg reda, upravlja se ne -zavisno. U svakoj se koristi IP protokol (videti u produetku), i potuju se izvesnapravila za raspodelu naziva i adresa. Posrednike za internet usluge i njihove meu-sobne veze podrobnije obraujemo u odeljku 1.3.

Krajnji sistemi, komutatori paketa i ostale komponente interneta, koriste proto-kolekoji kontroliu slanje i prijem informacija preko interneta. Protokol za kontroluprenosa TCP (Transmission Control Protocol) i internet protokol IP (Internet

Protocol)predstavljaju dva najvanija internet protokola. Protokol IP utvruje for-mat paketa, koje ruteri i krajnji sistemi alju i primaju izmeu sebe. Glavni internetprotokoli zbirno, poznati su pod nazivom TCP/IP. Ve u ovom uvodnom poglavljupozabaviemo se ovim protokolima. Ali, to je samo poetak u veem delu oveknjige bavimoe se protokolima raunarskih mrea!

Imajui u vidu znaaj protokola na internetu, veoma je vano da postoji optasaglasnost o tome ta svaki od tih protokola tano radi, kako bi mogli da se pra -ve sistemi i proizvodi razliitih proizvoaa koji meusobno funkcioniu. Za to suzadueni standardi. Za internet standardezaduena je Tehnika radna grupa za

internet (Internet Engineering Task Force, IETF) [IETF 2012]. IETF standardi nazi-vaju se RFC dokumenti(Request For Comments zahtevi za komentarima). RFCdokumenti nastali su kao opti zahtevi za komentarima (otuda i njihov naziv) kakobi se reili problemi pri projektovanju mrea i protokola sa kojima su se suoavaliprojektanti mrea, koje su prethodile internetu [Allman 2011]. RFC dokumenti punisu tehnikih izraza i veoma su detaljni. Njima su denisani protokoli kao to su:TCP, IP, HTTP (za veb) i SMTP (za elektronsku potu). Trenutno postoji vie od6000 RFC dokumenata. Postoje jo neka tela koja se bave standardizacijom mrenihkomponenti, posebno kada su u pitanju mreni linkovi. Primera radi, grupa IEEE

802 LAN/MAN Standards Committee [IEEE 802 2012] bavi se standardizacijomEthernet i beinih Wi-Fi mrea.

1.1.2 Opis usluga

U prethodnom odeljku upoznali smo mnoge komponente koje sainjavaju inter-net. Internet moemo da opiemo i iz sasvim drugaijeg ugla tanije, kao infra-strukturu koja odreenim aplikacijama obezbeuje odreene usluge. U te aplikacijeubrajamo: elektronsku potu, pretraivanje veba, drutvene mree, trenutnu razme-

nu poruka, telefoniranje preko interneta (VoIP), protok video zapisa, distribuiraneigrice, deljenje fajlova izmeu ravnopravnih raunara (peer-to-peer, P2P), televizijapreko interneta, udaljeni pristup i jo mnogo, mnogo toga. Za ove aplikacije se kae


6/30


da su distribuirane aplikacije,poto se za njih koristi vie krajnjih sistema kojimeusobno razmenjuju podatke. Ono to je vano jeste da se internet aplikacijeizvravaju na krajnjim sistemima, a ne u komutatorima paketa u jezgru mree. Iakokomutatori paketa omoguavaju razmenu podataka izmeu krajnjih sistema i oni

ne vode rauna o aplikacijama iz kojih ti podaci potiu, ili koje koriste te podatke.Objasniemo podrobnije ta podrazumevamo pod infrastrukturom koja odree-nim aplikacijama obezbeuje odreene usluge. Pretpostavimo da imate novu sjajnuideju za distribuiranu internet aplikacije od koje bi korist imalo itavo oveanstvo,ili biste bar vi postali bogati i uveni. Na koji biste nain tu svoju ideju pretvoriliu stvarnu internet aplikaciju? Poto se aplikacije izvravaju na krajnjim sistemima,bie potrebno da napiete delove programa koji bi se izvravao na krajnjim sistemi-ma. Mogli biste, na primer, da te delove programa napiete, koristei programskejezike Java, C ili Python. I sad, poto razvijate distribuiranu internet aplikaciju, ne-

ophodno je da ti delovi programa koji se izvravaju na razliitim krajnjim sistemimameusobno razmenjuju podatke. I tu stiemo do najvanijeg pitanja onog koje vodido drugaijeg naina za opisivanje interneta kao platforme za aplikacije. Na kojinain da se program koji se izvrava na jednom krajnjem sistemu uputi internet daisporui podatke drugom programu koji se izvrava na drugom krajnjem sistemu?

Krajnji sistemi povezani sa internetom obezbeuju programski interfejs apli-kacije (Application Programming Interface, API)kojima se utvruje nain na kojiprogram koji se izvrava na jednom krajnjem sistemu trai od infrastrukture internetada isporui podatke do tano odreenog odredinog dela softvera koji se izvrava na

drugom krajnjem sistemu. Internet API je skup pravila koji polazni program mora dapotuje, tako da internet odreene podatke isporui odredinom programu. InternetAPI podrobnije razmatramo u poglavlju 2. Za sada emo se posluiti jednostavnimporeenjem kakva inae esto koristimo u ovoj knjizi. Pretpostavimo da Alisa eli dapoalje pismo Bobu, koristei obinu potu. Naravno da Alisa ne moe jednostavnoda napie pismo (podaci) i da ga baci kroz prozor. U stvari, pota trai da Alisa stavipismo u kovertu, napie Bobovo puno ime, adresu i i potanski broj na sredini ko-verte, zatvori kovertu, zalepi markicu u gornji desni ugao koverte i da, kada sve tozavri, koverat ubaci u potansko sandue. Drugim reima, pota ima sopstveni po-

tanski API, ili skup pravila, koja Alisa mora da potuje kako bi pota njeno pismoisporuila Bobu. Slino tome, internet ima API koji polazni program mora da sledi,kako bi internet isporuio podatke programu koji prima podatke.

Pota, naravno, svojim korisnicima nudi vie razliitih usluga, a meu njimasu ekspresna isporuka, potvrda o prijemu, obina usluga i jo mnogo drugih usluga.Slino tome, internet svojim aplikacijama nudi vie razliitih usluga. Kada razvijateinternet aplikaciju morate da izaberete jednu od tih internet usluga za nju. Internetusluge opisujemo u poglavlju 2.

Upravo smo dali dva opisa interneta, jedan sa stanovita njegovih hardverskih i

softverskih sastavnih delova, drugi u smislu infrastrukture kojom se distribuiranimaplikacijama obezbeuju odreene usluge. Ipak, verovatno ste i dalje zbunjeni timeta je internet u stvari. ta je to komutiranje paketa i TCP/IP? ta su ruteri? Koje se


7/30


sve vrste komunikacionih linkova koriste unutar interneta? ta je distribuirana apli-kacija? Kako i zbog ega bi se toster ili meteoroloki senzor povezivali sa interne -tom? Ukoliko ste jo uvek pomalo zbunjeni svim tim pitanjima, ne brinite se svrhaove knjige i jeste da predstavi sastavne delove interneta i principe koji upravljaju

time kako i zato sve to radi. U odeljcima i poglavljima koja slede objasniemo sveove vane pojmove i dati odgovore na ta pitanja.

1.1.3 ta je protokol?

Poto sada imamo osnovnu predstavu o tome ta je internet, razmotriemo jo jedanveoma vaan termin koji se stalno pominje u umreavanju raunara:protokol. ta jeprotokol? ta protokol radi?

Poreenje sa ljudimaVerovatno najjednostavniji nain za objanjenje pojma protokola raunarskih mreaje poreenje sa ljudima poto se mi, ljudi, stalno drimo nekakvih protokola, odno-sno pravila ponaanja. Uzmite recimo sluaj kada bi nekoga trebalo da pitate kolikoje sati. Uobiajeni razgovor prikazan je na slici 1.2. Pravila ponaanja meu ljudi-ma (ili makar, dobro vaspitanje) nalae da sve poinje pozdravom (prvo: Zdravona slici 1.2). Uobiajen odgovor bi takoe glasio: Zdravo. Jasno je da srdaanodgovor: Zdravo prvoj osobi znai da se razgovor moe nastaviti i da se moepitati koliko je sati. Drugaiji odgovor na poetno Zdravo (recimo, Ostavi me na

miru! ili Ne razumem!, ili neki odgovor koji nije kulturan) ukazivao bi na to dadruga osoba ne eli, ili ne moe da nastavi razgovor. U tom sluaju, prema pravilimaponaanja meu ljudima, prva osoba ne bi ni upitala: Koliko je sati? Deava se daprva osoba ne dobije odgovor na svoj pozdrav i u tom sluaju ona odustaje od togada pita koliko je sati. Uoavate da u pravilima ponaanja meu ljudima vai to dapostoje odreene poruke koje aljemo kao i odreeni postupci koje preduzimamo u

zavisnosti od dobijenog odgovora i drugih okolnosti(recimo da ne dobijemo odgo-vor u toku nekog odreenog vremena). Jasno je da poslate i primljene poruke, kao ipostupci koje preduzimamo prilikom slanja i primanja tih poruka, ili dok ekamo na

odgovor, imaju kljunu ulogu u pravilima ponaanja meu ljudima, to jest ljudskomprotokolu. Ukoliko bi se ljudi ponaali drugaije, to jest koristili drugaije protokole(na primer, jedna je osoba dobro vaspitana, ali druga nije, ili jedna razume pojamvremena, a druga ne) razgovor izmeu njih ne bi bio mogu i ne bi se postiglo nitakorisno. Isto vai i za umreavanje neophodno je da dva (ili vie) ureaja kojimeusobno komuniciraju koriste isti protokol, kako bi ispunili neki zadatak.

Razmotrimo sada jo jednu slinost sa ljudima. Pretpostavimo da ste na pre-davanjima (na predavanju iz raunarskih mrea, recimo). Predava nejasno pria oprotokolima i zbunjeni ste. Predava zastaje i pita: Ima li nekih pitanja? (poruka

je poslata i primili su je svi studenti koji ne spavaju). Diete ruku (aljui nedvo-smislenu poruku predavau). Predava razume ta elite i nasmei se, izgovarajui:Izvolite... (alje poruku koja vas ohrabruje da postavite pitanje predavai voleda


8/30


im se postavljaju pitanja), vi postavljate pitanje (to jest, aljete svoju poruku preda-vau). Predava slua vae pitanje (prima poruku sa vaim pitanjem) i odgovara nanjega (alje poruku sa odgovorom). I iz ovog primera vidite da su prenoenje i pri-manje poruka, kao i niz uobiajenih postupaka koji se preduzimaju prilikom slanja

i prijema tih poruka predstavljaju sr protokola za postavljanje pitanja i dobijanjeodgovora na njih.

GET http://www.awl.com/kurose-ross

TCPzahtevzauspostavljanjeveze

Vreme Vreme

TCPodg

ovorzau

spostavljanjeve

ze

Zdravo

Kolikojesati?

Vreme Vreme

Zdravo

2:00

Slika 1.2 u Pravila ponaanja meu ljudima, ljudski protokol, i protokol raunarskemree

Mreni protokoli

Mreni protokol slian je pravilu ponaanja meu ljudima, ljudskim protokolima,

osim to poruke razmenjuju i odreene postupke sprovode hardverske i softverskekomponente nekog ureaja (raunara, mobilnog telefona, tableta, rutera, ili nekogdrugog ureaja koji moe da se umrei). Sve to se deava na internetu, a obuhvatakomunikaciju dva ili vie udaljenih entiteta upravlja neki protokol. Na primer, pro-tokoli koji su hardverski implementirani u mrenim karticama dva ziki povezanaraunara upravljaju protokom bitova kroz icu izmeu ove dve mrene kartice;protokoli za kontrolu zaguenja saobraaja u krajnjim sistemima kontroliu brzinukojom se paketi prenose izmeu poiljaoca i primaoca; protokoli u ruterima odre-


9/30

1.2 OBOD MREE 9

uju putanju kojom paketi putuju od polazita do odredita. Protokoli se izvravajuu svim delovima interneta, pa je upravo zbog toga dobar deo ove knjige posveenprotokolima raunarskih mrea.

Kao primer protokola raunarskih mrea koji verovatno poznajete, razmotri-

emo ta se dogaa kada poaljete zahtev veb serveru, odnosno kada u svoj vebita upiete URL adresu neke veb strane. Ono to se deava prikazano je na desnojpolovini slike 1.2. Prvo, va raunar alje poruku sa zahtevom za povezivanje od-govarajuem veb serveru i eka njegov odgovor. U najveem broju sluajeva, vebserver prima ovaj zahtev i odgovara porukom da je povezivanje mogue. Znajui dasada moe da zatrai odreeni veb dokument, va raunar porukom GET alje nazivveb stranice koju eli da preuzme sa veb servera. Na kraju, veb server alje tu vebstranicu (datoteku) vaem raunaru.

Navedeni primeri ponaanja meu ljudima i primer mrenog protokola ukazuju

na to da kljuni elementi koji deniu protokole su razmena poruka i postupci kojise preduzimaju prilikom slanja ili prijema tih poruka:

Protokoldenie format poruka i redosled po kome se te poruke razmenjuju

izmeu najmanje dve zasebne celine koje meusobno komuniciraju, kao i

postupke koji se preduzimaju posle slanja i/ili prijema odreenih poruka ili

nekog drugog dogaaja.

Internet, a i sve druge raunarske mree, dosta koriste protokole. Prilikom ko-munikacije se za ispunjavanje razliitih zadataka koriste razliiti protokoli. itajuiovu knjigu, saznaete da su neki protokoli veoma jednostavni i lako razumljivi, dokima i onih koji su sloeni i teko razumljivi. Ovladavanje znanjem o umreavanjuraunara znai da se razume ta protokoli rade, zato to rade i kako to rade.

1.2 Obod mree

U prethodnom odeljku predstavili smo internet i mrene protokole na uopteniji na-

in. Sada elimo da malo dublje uronimo u prikaz sastavnih delova raunarske mree(interneta posebno). Ovaj odeljak poinjemo od oboda mree i od onih komponentikoje najbolje poznajemo, a to su raunari, mobilni telefoni i drugi ureaji koje sva-kodnevno koristimo. U narednom odeljku prelazimo sa tog oboda mree ka njenomsreditu i istraujemo komutiranje i rutiranje paketa u raunarskim mreama.


10/30


Seate se iz prethodnog poglavlja da se za raunare i ostale ureaje povezanesa internetom, u argonu raunarskih mrea, koristi izraz krajnji sistemi. Zovemoih tako poto se nalaze na obodu (krajnjim takama) interneta, kao to je prikazanona slici 1.3. U krajnje sisteme interneta spadaju stoni raunari (tj. stoni PC raunari,Mac raunari i Linux sistemi), serveri (tj. veb serveri i serveri za e-potu) i prenosiviraunari (tj. laptopovi, mobilni telefoni i tableti). Pored njih, sve vie drugih ureajakoji se povezuju sa internetom, povezuju se kao krajnji sistemi (videti izdvojenitekst).

Krajnji sistemi se takoe nazivaju matini raunari (eng. hosts) poto pred-stavljaju maticu za aplikacije (koje se na njima se izvravaju) kao to su programiza pregledanje sadraja na internetu, programi za distribuciju sadraja na internetu(veb serveri), programi za itanje e-pote (klijent e-pote), ili programi za opslui-vanje e-pote (serveri e-pote). U itavoj knjizi ravnopravno koristimo izraze mati-ni raunar i krajnji sistem; drugim reima, matini raunar = krajnji sistem. Matiniraunari dalje se ponekad dele na dve vrste: klijentii serveri. To nije uvek sluaj,ali klijenti su obino stoni ili prenosni raunari, mobilni telefoni i tako dalje, dok suserveri mnogo moniji raunari koji se koriste za uvanje i distribuciju veb stranica,protok video zapisa, prosleivanje e-pote i tome slino. Danas se veina servera iz

VRTOGLAVO MNOTVO KRAJNJIH SISTEMA NA INTERNETU

Ne tako davno, skoro jedini ureaji koji su se kao krajnji sistemu povezivali na internet bili su tradici-onalni raunari, kao to su stoni raunari i moni serveri. Poevi od kasnih devedesetih godina, pa

sve do danas, sve vie interesantnih ureaja se povezuje sa internetom, irei njihovu sposobnost da

alju i primaju digitalne podatke. Zahvaljujui sveprisutnosti interneta, njegovim dobro definisanim

(standardizovanim) protokolima i dostupnosti hardvera koji moe da se povee na internet, bilo je

prirodno da se internet tehnologija iskoristi za meusobno povezivanje tih ureaja i umreavanje

sa serverima povezanim na internet.

Veina ovih ureaja je za kunu upotrebu konzole za video igre (npr. Microsoft Xbox),

internet televizija, digitalni okviri za slike koji preuzimaju i prikazuju digitalne fotografije, ve ma-

ine, friideri, pa ak i toster koji preuzima meteoroloke informacije i na va jutarnji tost dodaje

prognozu vremena za taj dan (npr. prikazujui oblanost i sunane periode dana) [BBC 2001].

Mobilni telefoni koji koriste IP protokol i imaju GPS mogunosti pruaju lokacijske i geografske uslu-ge (mape, informacije o najbliim uslugama ili ljudima) na dohvat ruke. Umreeni senzori ugrauju

se u predmete koji nas okruuju i omoguavaju da nadziremo zgrade, mostove, seizmike pojave,

navike divljih ivotinja, korita reka i vreme. Takoe, mogue je ugraditi i umreiti biomedicinske sen-

zore u line mree. Sa toliko razliitih ureaja koji su meusobno povezani, internet zaista postaje

internet stvari (eng. Internet of things) [ITU 2005b].

ISTORIJSKA ITANKA


11/30

1.2 OBOD MREE 11

kojih primamo rezultate pretrage, e-potu, veb strane i video zapise preraspodeljujeu velike centre podataka. Na primer, Google ima 30-50 centara podataka od kojihveina ima vie od sto hiljada servera.

Mobilna mrea



za internet usluge

Kompanijska mrea

Kuna mrea

Slika 1.3 u Meusobna povezanost krajnjih sistema


12/30


1.2.1 Pristupne mree

Poto smo razmotrili aplikacije i krajnje sisteme na obodu mree, razmotriemopristupne mree mree koje ziki povezuju neki krajnji sistem sa prvim ruterom(takoe se naziva i ivini ruter) na putanji od tog krajnjeg sistema do bilo kogudaljenog krajnjeg sistema. Na slici 1.4 prikazano je nekoliko vrsta pristupnih mre-a podebljanim, osenenim linijama i okruenjima (kua, preduze i irokopojasnamobilna beina mrea) u kojima se koriste.

Nacionalni ili

globalni posrednikza internet usluge

Mobilna mrea


za internet usluge

Kompanijska mrea

Kuna mrea

Slika 1.4 u Pristupne mree


13/30

1.2 OBOD MREE 13

Pristup za domainstva: DSL, kablovski, FTTH, Dial-Up i satelitski

Danas, vie od 65% u razvijenim zemljama ima pristup internetu, pri emu suKoreja, Holandija, Finska i vedska vodee, u kojima vie od 80% domainsta-va ima pristup internetu, koristei veinom irokopojasne veze velike brzine [ITU

2011]. Finska i panija su pristup brzom internetu proglasile zakonskim pravom.S obzirom na ovako veliki interes u pristupu graanstva, ponimo na pregled pri-stupa mreama tako to emo objasniti kako se iz kue moete povezati na internet.

Danas su dva najrasprostranjenija tipa irokopojasnih pristupa od kue digitalnapretplatnika linija (DSL) i kablovski sistemi prenosa. Kua obino dobija DSLinternet pristup od iste lokalne telefonske kompanije koja prua i lokalni oien tele-fonski pristup. Stoga, kada se koristi DSL, telefonska kompanija je takoe i posred-nik za internet usluge klijenta. Kao to je prikazano na slici 1.5, svaki DSL modemklijenta koristi postojeu telefonsku liniju (upredena parica bakarne ice, o kojoj

emo govoriti u odeljku 1.2.2) za razmenu podataka pomou multipleksera, pristupadigitalnoj pretplatnikoj liniji (DSLAM) koji se nalazi u lokalnoj centrali telefonskekompanije (CO). Kuni DSL modem uzima digitalne podatke i prevodi ih u visoko-frekventne tonove za prenoenje putem telefonskih ica do CO; analogni signali se izveeg broja ovih domainstava prevode nazad u digitalni format u DSLAM-u.

Kuna telefonska linija nosi u isto vreme podatke i tradicionalne signale, koji sukodirani na razliitim frekvencijama:

nizvodni kanal (eng. downstream) velike brzine, u opsegu od 50 kHz do 1 MHz;

uzvodni kanal (eng. upstream) srednje brzine, u opsegu od 4 kHz do 50 kHz; obian dvosmerni telefonski kanal, u opsegu od 0 do 4 kHz.

Na ovaj nain, jedan DSL link izgleda kao da postoje tri zasebna linka, tako da jeDSL linkom mogue istovremeno razgovarati telefonom i biti povezan sa interne-tom. (Ovu tehniku frekvencijskog multipleksiranja opisujemo u poglavlju 1.3.1.)Kod korisnika, razdelnik razdvaja podatke i telefonski signal koji stiu u domain-stvo i prosleuje signal sa podacima u DSL modem. U telefonskoj kompaniji, u CO,DSLAM razdvaja podatke i telefonski signal i alje podatke na internet. Stotine, pa

ak i hiljade domainstava se povezuju na jedan DSLAM [Dischinger 2007].


14/30


Kuni PC

Kunitelefon

DSLmodem

Internet

Telefonskamrea

Razdelnik

Postojea telefonska linija:0-4KHz telefon; 4-50KHzuzvodni podaci; 50-1MHznizvodni podaci

Centrala(CO)

DSLAM

Slika 1.5 u Pristup internetu preko DSL tehnologije:

DSL standardi deniu brzinu prenosa od 12 Mb/s za nizvodni protok i 2,5 Mb/sza uzvodni protok [ITU 2003]. Poto su brzine prenosa podataka nizvodno i uzvodnorazliite, i pristup je asimetrian. Stvarne brzine nizvodnog i uzvodnog prenosa poda-taka mogu biti manje od gore navedenih, jer davalac DSL internet usluga moe smisle -no da ogranii brzine za domainstva emu nudi vie razliitih nivoa usluge (razliitebrzine raspoloive po razliitim cenama), ili maksimalna brzina moe biti ograniena iudaljenou izmeu domainstva i CO, prenika provodnika uporednih parica i nivoaelektrinih smetnji. Ininjeri su namerno dizajnirali DSL za kratke udaljenosti izmeudomainstva i CO; uopteno, ako se domainstvo ne nalazi na oko 8 do 16 kilometara

od CO, najee mora da pree na alternativnu formu internet pristupa.

Optikikabl

Koaksijalni kabl

Stotinedomainstava

Glavna stanicakablovske mree

Stotinedomainstava

Optikirazdelnik

Optikirazdelnik

Internet

CMTS

Slika 1.6 u Hibridna optiko-koaksijalna pristupna mrea

Dok DSL i standardni modemi koriste obine telefonske linije, kablovski pri-

stup internetukoristi postojee kablove kablovske televizije. Domainstvo dobijakablovski pristup internetu od iste kompanije koja prua uslugu kablovske televi-zije. Kao to je prikazano na slici 1.6, glavna stanica je optikim kablovima pove-zana sa razdelnicima u pojedinim delovima grada, od kojih se klasini koaksijalni


15/30

1.2 OBOD MREE 15

kablovi koriste za povezivanje pojedinanih kua i stanova. Ovi razdelnici obinoslue za prikljuivanje izmeu 500 i 5000 kua. S obzirom da se u sistemu koriste ioptiki i koaksijalni kablovi, esto se nazivaju hibridni optiko-koaksijalni sistemi(HFC, engl. hybrid ber coax).

Kablovski pristup internetu zahteva specijalne modeme, nazvane kablovskimodemi. Kao i DSL modem, i kablovski modem je tipino eksterni ureaj kojise pomou Eternet prikljuka povezuje na kuni PC. (O Eternetu emo detaljnijegovoriti u poglalju 5). U glavnoj stanici kablovskog sistema, zavrni sistem kablov-skog modema (CMTS engl. cable modem termination system) ima slinu ulogukao i DSLAM kod DSL mree pretvara analogni signal poslat iz kablovskih mo-dema brojnih domainstava koja se nalaze nizvodno u digitalni format. Kablovskimodemi dele HFC mreu na dva kanala: nizvodni kanal i uzvodni kanal. Kao i kodDSL, pristup je obino asimetrian, tako da se nizvodnom kanalu obino dodeljuje

vea brzina prenosa nego uzvodnom kanalu. Standard DOCSIS 2.0 denie nizvod-nu brzinu prenosa podataka od 42,8 Mb/s i uzvodnu brzinu od 30,7 Mb/s. Kao i usluaju DSL mrea, maksimalno mogua brzina nee biti realizovana zbog niihugovorenih brzina podataka ili neprilagoenosti medijuma.

Bitna karakteristika kablovskog pristupa internetu je to to je re o irokopoja-snom medijumu. Naime, svaki paket poslat od strane glavne stanice putuje nizvod-nim kanalom svakim linkom ka svakom domainstvu, a svaki paket poslat iz do-mainstva putuje uzvodnim kanalom do glavne stanice. Iz tih razloga, ako nekolikokorisnika istovremeno preuzima datoteku sa video zapisom na nizvodnom kanalu,

stvarna brzina po kojoj svaki korisnik prima tu video datoteku bie znatno nia odzbirne nizvodne brizne kabla. S druge strane, ukoliko je samo nekoliko korisnikaaktivno i oni svi pretrauju veb, tada e svaki korisnik moi da primi veb strane pripunoj nizvodnoj brzini kabla, jer e oni retko zahtevati veb strane u istom trenutku.S obzirom da se i uzvodni kanal takoe deli, potreban je distribuirani protokol zaviestruki pristup kako bi se koordinisao prenos i izbegle kolizije. (Pitanjem kolizijabaviemo se detaljnije u poglavlju 5).

Iako DSL i kablovske mree predstavljaju trenutno vie od 90 procenata iroko-pojanog pristupa za domainstva u Sjedinjenim Dravama, najnovija dolazea tehno-

logija pod nazivom optika do kue (FTTH engl. Fiber To The Home) obeava ak ivee brzine [FTTH Council 2011a]. Kao to i ime govori, FTTH koncep je jednostavan prua optiki put od CO direktno do domainstva. U Sjedinjenim Dravama, kom-panija Verizon forsira ovu tehnologiju i svoju FIOS uslugu [Verizon FIOS 2012].

Postoji nekoliko konkurentnih tehnologija za optiku distribuciju od CO dokue. Najjednostavnija mrea za optiku distribuciju zove se direktno vlakno (engl.direct ber), u kojoj po jedno vlakno vodi iz CO u svako domainstvo. ei sluajje da vlakno koje naputa centralu bude u stvari deljeno za potrebe mnogih do-mainstava; ono je deljeno sve dok ne bude relativno blizu domainstava, gde se

onda razvrstava u pojedinana vlakna za korisnike. Postoje dve konkurentne mrenearhitekture za optiku distributivnu mreu koje vre ovo razdvajanje: aktivne op-tike mree (AONs) i pasivne optike mree (PONs). AON je u sutini komutiraniEternet, o kome emo govoriti u poglavlju 5.


16/30


Ovde emo ukratko neto rei o PON, koji se koristi u usluzi FIOS kompanijeVerizon. Slika 1.7 prikazuje FTTH koji koristi PON arhitetkturu za distribuciju.Svako domainstvo ima jedan terminator optike mree (ONT engl. optical networkterminator), koji je povezan pomou namenskog optikog vlakna na razdelnik u odre-

enom delu grada. Razdelnik kombinuje odreeni broj domainstava (obino manjeod 100) na jedno, deljeno optiko vlakno, koje se povezuje na terminator optike linije(OLT engl. optical line terminator) u CO telekomunikacione kompanije. OLT kojiomoguava konverziju izmeu optikih i elektronskih signala se povezuje na internetpreko rutera telekomunikacione kompanije. U PON arhitekturi, svi paketi poslati izOLT ka razdelniku se umnoavaju na razdelniku (slino kao i kod glavne centrale).

InternetCentrala

Optikirazdelnik

ONT

ONT

ONT

OLT

Optikavlakna

Skraenice:

ONT - terminator optike mree

OLT - terminator optike linije

Slika 1.7 u FTTH pristup internetu:

FTTH moe da prui brzine internet pristupa u gigabitima po sekundi. Meutim,veina FTTH posrednika za internet usluge prua razliite brzine, pri emu vee br-zine kotaju vie. Prosena nizvodna brzina za US FTTH korisnike bila je otprilikeoko 20 Mb/s u 2011. godini (u poreenju sa 13 Mb/s za mree sa kablovskim pristu-pom i manje od 5 Mb/s za DSL) [FTTH Council 2011b].

Preostale dve tehnologije pristupnih mrea takoe obezbeuju pristup internetu za

domainstva. Na lokacijama na kojima DSL, kablovski pristup i FTTH nisu raspoloivi(npr. neka ruralna podruja), moe se koristiti satelitski link za povezivanje domainsta-va na internet brzinom koja je vea od 1 Mb/s; StarBand i HughesNet su jedni od da -vaoci ovakvog satelitskog pristupa. Dial-up pristup preko tradicionalne telefonske linijebazira se na istom modelu kao i DSL kuni modem se preko telefonske linije povezujena modem posrednika za internet usluge. U poreenju sa DSL-om i drugim irokopoja-snim mrenim pristupima, dial-up pristup je uasno spor sa brzinom od 56 kb/s.

Pristup kompanija (i domainstava): Eternet i WiFi

U preduzeima i na univerzitetima, a sve vie i u kunom okruenju, za poveziva-nje krajnjeg sistema i pristupnog rutera obino se koristi lokalna raunarska mrea(Local Area Network, LAN). Postoji vie vrsta LAN tehnologija, ali je tehnologijaEternet trenutno ubedljivo najrasprostranjenija tehnologija u kompanijama, na uni-


17/30

1.2 OBOD MREE 17

verzitetima i kunim mreama. Kao to je prikazano na slici 1.8, Eternet korisnici ko-riste kablove sa upredenim bakarnim paricama za povezivanje sa Eternet komutato-rom, tehnologijom o kojoj emo detaljnije govoriti u poglavlju 5. Eternet komutator,to jest svi, ili mrea takvih meusobno povezanih komutatora se zatim povezuje na

vei internet. Uz pristup Eternetu korisnici obino imaju pristup Eternet komutatorubrzine 100 Mb/s, gde serveri mogu imati pristup pri brzini od 1 Gb/s ili ak 10 Gb/s.

Eternetsvi

Ruterinstitucije

100 Mb/s

100 Mb/s

100 Mb/s

Server

Ka ISPinstitucije

Slika 1.8 u Eternet pristup internetu

Meutim, sve vei broj ljudi pristupa internetu beino, putem laptopova, pa-metnih telefona, tableta i ostalih ureaja (videti ranije izdvojeni tekst pod naslovomBeskrajni niz ureaja). U beinoj LAN postavci, beini korisnici prenose/primajupakete ka/od pristupne take koja je povezana u kompanijsku mreu (najee uklju-uje ini Eternet), koja je povezana na oieni internet. Korisnik beine LAN teh-nologije mora obino da bude udaljen do nekoliko desetina metara od pristupne take.Beini LAN pristup zasnovan na IEEE 802.11 tehnologiji, kolokvijalno nazvan WiFi,nalazi se apsolutno svugde univerziteti, kancelarije, kai, aerodromi, domainstva,pa ak i avioni. U mnogim gradovima, neko ko se nalazi na raskrsnici moe da budeu dometu deset ili dvadeset baznih stanica (za pretraivu mapu 802.11 baznih stanicakoje su pronali i preko kojih su se povezali sa internetom mnogi ljudi koji su uivaliu tome, pogledajte [wigle.net 2012]). Najee koriena tehnologija 802.11, o kojojemo podrobnije govoriti u poglavlju 6, nudi deljenu bezinu prenosa od 54 Mb/s.

Iako su Ethernet i WiFi pristupne mree prvenstveno postavljane u kompa-nijskom (univerziteti, kompanije) okruenju, nedavno su postale sve uobiajeni-je komponente kunih mrea. Mnoga domainstva kombinacijom irokopojasnogkunog pristupa (kablovskih ili DSL modema) i jeftine beine LAN tehnologijekreiraju mone kune mree [Edwards 2011]. Slika 1.9 predstavlja ematski prikazuobiajene kune mree. Ovu kunu mreu ine jedan prenosivi raunar i jedanoieni PC; bazna stanica (taka beinog pristupa) koja komunicira sa beinimraunarom; kablovski modem koji obezbeuje irokopojasni pristup internetu i ruterkoji povezuje baznu stanicu i stacionarni raunar sa kablovskim modemom. Ovakvamrea omoguava lanovima domainstva da imaju irokopojasni pristup internetu,pri emu jedan od njih moe da se kree od kuhinje do dvorita i spavaih soba.


18/30


Kablovskaglavnastanica

Kua

Internet

Slika 1.9 u Uobiajena kuna mrea

Beini pristup irokog opsega: 3G i LTE

Sve vie ureaja poput iPhones, BlackBerrys i android ureaja se koristi za slanjeelektronske pote, pretraivanje veba, tvitovanje i preuzimanje muzike u pokretu.Ovi ureaji koriste istu beinu tehnologiju koja se koristi u mobilnoj telefonijiza slanje/primanje paketa preko bazne stanice kojom upravlja mobilni operater. Zarazliku od WiFi tehnologije, potrebno je da se korisnik nalazi na udaljenosti donekoliko desetina kilometara (nasuprot nekoliko desetina metara) od bazne stanice.

Telekomunikacione kompanije izuzetno mnogo ulau u tzv. treu generaciju

(3G) mobilne telefonije, koja obezbeuje beini pristup internetu sa komutiranjempaketa na irem prostoru pri brzinama pristupa veim od 1 Mb/s. Ve su razvijenei u upotrebi i pristupne tehnologije vee brzine etvrta generacija (4G) beinihmrea irokog opsega. LTE tehnologija (Long Term Evolution, kandidat za godi-nju nagradu Lo akronim) ima svoje korene u 3G tehnologiji i moe eventualno dadostigne brzine pristupa od 10 Mb/s. Nizvodne brzine komercijalnih LTE sistema uupotrebi su reda veliine nekoliko desetina Mb/s. Baviemo se osnovnim principabeinih mrea i mobilnosti, kao i tehnologijama WiFi, 3G i LTE (i mnogo vie!) upoglavlju 6.

1.2.2 Fiziki medijumi

U prethodnom pododeljku prikazali smo neke od najvanijih tehnologija za pristu-pne mree koje se koriste na internetu. Opisujui ove tehnologije, naveli smo i zi-ke medijume koji se u njima koriste. Na primer, rekli smo da se u HFC pristupnimmreama delom koriste optiki, a delom koaksijalni kablovi. Rekli smo da obiniDSL pristupne mree i Eternet koriste kablove sa upredenim bakarnim paricama.Rekli smo i to da se u mreama sa mobilnim pristupom koriste radio talasi. U ovom

pododeljku ukratko emo opisati ove i druge prenosne medijume koji se esto ko-riste u okviru interneta.


19/30

1.2 OBOD MREE 19

Da bismo pojasnili ta podrazumevamo pod zikim medijumom, zamisliemokako izgleda kratak ivot jednog bita. Zamislite jedan bit koji putuje od jednog kraj-njeg sistema, kroz seriju linkova i rutera, do drugog krajnjeg sistema. Taj na jadnibit mora da luta okolo i prenosi se mnogo puta sa jednog mesta na drugo. Izvorni

krajnji sistem alje taj bit i ubrzo zatim prvi ruter u nizu prima taj bit; zatim ga tajprvi ruter alje dalje, a ubrzo potom prima ga drugi ruter i tako redom. Tako na bit,putujui od svog izvora do svog odredita, prolazi kroz itav niz parova predajnikai prijemnika. Za svaki par predajnika i prijemnika, bit se alje prostiranjem elektro-magnetnih talasa ili optikih impulsa kroz neki ziki medijum. Fiziki medijumimogu da budu razliitih oblika i izgleda, a ne moraju da budu isti za sve parovepredajnika i prijemnika du putanje. Primeri zikih medijuma su kablovi sa upre-denim bakarnim paricama, koaksijalni kablovi, kablovi sa multimodnim optikimvlaknima, zemaljski i satelitski radio talasi. Fiziki medijumi dele se na dve vrste:

voenii nevoeni medijumi. Kod voenih zikih medijuma, talasi se vode krozvrsti medijum kao to su kablovi sa optikim vlaknima, kablovi sa upredenim ba-karnim paricama ili koaksijalni kablovi. Kod nevoenih medijuma talasi se prostirukroz atmosferu ili kroz vasionski prostor, kao u sluaju beinih lokalnih mrea(LAN) ili digitalnih satelitskih kanala.

Pre nego to preemo na karakteristike razliitih tipova medijuma, recimo ne-koliko rei i o njihovim cenama. Stvarna cena zikog linka (bakarnog ili opti-kog kabla i tako redom) obino je zanemarljiva u poreenju sa ostalim trokovimaumreavanja. Na primer, trokovi radne snage vezani za instaliranje zikih linkova

esto nekoliko puta premauju cenu samog materijala. Iz tog razloga, u mnogim no-vijim zgradama se u svakoj prostoriji istovremeno instaliraju kablovi sa upredenimparicama, optiki i koaksijalni kablovi. ak i ako se u poetku koristi samo jedan odovih medijuma, sva je prilika da e se u bliskoj budunosti koristiti jo neki, tako dase na ovaj nain smanjuju trokovi za naknadno postavljanje kablova.

Kablovi sa upredenim bakarnim paricama

Najjeftiniji i najrasprostranjeniji usmereni prenosni medijum jesu kablovi sa upre-denim bakarnim paricama. Telefonske mree koriste ove kablove preko stotinu

godina. U stvari, za vie od 99 procenata ianih linkova izmeu telefonskog apa-rata i lokalnog telefonskog komutatora koriste se kablovi sa upredenim bakarnimparicama. Ove kablove ste sigurno ve videli u svom domu ili na radnom mestu.Upredena parica sastoji se od dva ravnomerno spiralno upredena izolovana bakarnaprovodnika, od kojih je svaki debljine oko 1 mm. ice su upredene da bi se smanjileelektromagnetne smetnje od slinog para ica u blizini. Najee se vie ovakvih pa-rica spaja u kabl, omotavanjem parica zatitnim omotaem. Par ica ini jednu ko-munikacioni link. Kablovi sa neoklopljenim upredenim paricama (UnshieldedTwisted Pairs, UTP) obino se koriste u okviru iste zgrade, to jest, za lokalne rau-

narske mree (LAN). Brzina prenosa podataka za LAN mree koje koriste upredeneparice kree se od 10 Mb/s do 10 Gb/s. Brzina prenosa koju je mogue postii zavisiod debljine provodnika i rastojanja izmeu predajnika i prijemnika.


20/30


Kada se osamdesetih godina pojavila tehnologija optikih vlakana, mnogi supoeli da omalovaavaju kablove sa upredenim paricama zbog njihove relativnomale brzine prenosa. Neki su ak mislili da e tehnologija optikih vlakana potpunopotisnuti kablove sa upredenim paricama. Ali upredene parice se nisu tako lako

predale. Savremena tehnologija upredenih parica, kao to su kablovi kategorije 6a,omoguava brzine prenosa od 10 Gb/s na udaljenostima do nekoliko stotina meta-ra. U svakom sluaju, upredene parice se jo uvek najee koriste za LAN mreevelike brzine.

Kao to smo ve napomenuli, kablovi sa upredenim paricama najvie se kori-ste za pristup domainstava internetu. Videli smo da tehnologija obinih modemaomoguava brzine prenosa do 56 kb/s korienjem kablova sa upredenim paricama.Takoe, videli smo i to da je DSL (Digital Subscriber Line) tehnologija omoguilakorisnicima da iz svojih kua pristupaju internetu brzinom od nekoliko desetina

Mb/s korienjem kablova sa upredenim paricama (ukoliko ive blizu modema po-srednika za internet usluge).

Koaksijalni kablovi

Slino kablovima sa upredenim paricama i koaksijalni kablovi se sastoje od dvabakarna provodnika, s tim da su provodnici koncentrini umesto paralelni. Takvomkonstrukcijom i posebnom izolacijom i omotaem, koaksijalni kablovi omoguava-ju velike brzine prenosa. Koaksijalni kablovi su uobiajeno se koriste u sistemimakablovske televizije. Kao to smo ve rekli, sistemi kablovske televizije od nedavno

se dopunjuju kablovskim modemima koji kunim korisnicima omoguuju pristupinternetu brzinama od nekoliko desetina Mb/s. U kablovskoj televiziji i kablovskompristupu internetu, predajnik premeta digitalni signal u neki odreeni frekventniopseg, a dobijeni analogni signal alje se prema jednom prijemniku ili vie njih.Koaksijalni kabl se koristi kao voeni deljeni medijum. Drugim reima, to znaida istim kablom moe da bude povezan vei broj krajnjih sistema, pri emu svakood njih prima sve ono to alju svi drugi krajnji sistemi.

Optiki kablovi

Optiko vlakno je tanki, savitljivi medijum koji provodi svetlosne impulse, pri emusvaki impuls predstavlja jedan bit. Optiki kabl sa jednim vlaknom podrava izuzet-no velike brzine prenosa, ak do nekoliko desetina pa i stotina gigabita po sekundi.Ovi kablovi nisu podloni elektromagnetnim smetnjama, imaju neznatno slabljenjesignala do razdaljine do100 kilometara i veoma teko se prislukuju. Zahvaljujuiovim karakteristikama, optiki kablovi su najbolji voeni prenosni medijumi za ve-lika rastojanja, posebno za prekomorske linkove. U mnogim meugradskim tele-fonskim mreama u SAD, ali i u drugim krajevima sveta, sada se koriste iskljuivokablovi od optikih vlakana. U okosnici interneta takoe preovladava ova vrsta ka-blova. Meutim, visoka cena optikih ureaja kao to su predajnici, prijemnici ikomutatori smanjila je njihovu primenu u prenosu na kraim rastojanjima, kao tosu LAN mree ili pristupne mree u domainstvima. Brzina prenosa preko standar-


21/30

1.2 OBOD MREE 21

dnog optikog linka (Optical Carrier, OC) kree se od 51,8 Mb/s do 39,8 Gb/s; ovebrzine obino se oznaavaju kao OC-n, gde je brzina prenosa n 51,8 Mb/s. Danasse koriste standardne brzine OC-1, OC-3, OC-12, OC-24, OC-48, OC-96, OC-192,OC-768. U radovima [Mukherjee 2006, Ramaswamy 2010] obuhvaeni su razni

aspekati optikih mrea.

Zemaljski radio talasi

Radio kanali prenose signale, koristei elektromagnetni spektar. Njihova prednostje u tome to ne zahtevaju postavljanje kablova, mogu da prolaze kroz zidove, obez-beuju povezivanje mobilnim korisnicima i signal mogu da prenesu signal na veerastojanje. Karakteristike radio kanala u velikoj meri zavise od sredine kroz koju seprenose i rastojanja koje signali treba da preu. Sredina kroz koju se signali prenosemoe na njih da utie tako to se javlja slabljenje usled rastojanja i slabljenje u senci

(jaina signala se smanjuje sa poveanjem udaljenosti i prolaskom signala oko pre-preka ili kroz njih), slabljenje usled viestrukih putanja (signali se odbijaju o objektekoji im se nau na putu) i meusobnih smetnji (koje stvaraju drugi radio kanali ilielektromagnetni signali).

Zemaljski radio kanali mogu grubo da se podele u tri grupe: one koji se koristena kraim rastojanjima (od jednog do dva metra); one koji se koriste u lokalnomokruenju, najee od deset do nekoliko stotina metara, i one koji se koriste navelikim rastojanjima do nekoliko desetina kilometara. Lini ureaji poput beinihslualica, tastature, i medicinski ureaji rade na kraim rastojanjima; tehnologija be-

inih LAN mrea opisana u odeljku 1.2.1 koristi radio talase lokalnog dometa, doktehnologije za mobilni pristup koriste radio kanale velikog dometa. Radio kanalepodrobnije razmatramo u poglavlju 6.

Satelitski radio kanali

Komunikacioni sateliti povezuju dva ili vie mikrotalasnih zemaljskih predajnika iprijemnika, poznatih pod imenom zemaljske stanice. Satelit prima signale u jednomfrekventnom opsegu, zatim regenerie primljeni signal pomou repetitora (obja-njen u nastavku teksta) i onda alje signal na drugoj frekvenciji. Za komunikacijese koriste dve vrste satelita: geostacionarni satelitii sateliti sa niskim orbitama

(low-earth orbiting, LEO).Geostacionarni sateliti su trajno pozicionirani iznad iste take na Zemlji.

Nepromenljivost poloaja postie se postavljanjem satelita u orbitu na visinu od36000 kilometara iznad povrine Zemlje. Zbog ogromne udaljenosti koju bi signaltrebalo da pree od zemaljske stanice do satelita i natrag do druge zemaljske stanice,javlja se znaajno kanjenje od 280 milisekundi. Meutim, satelitski linkovi, kojimogu da rade pri brzinama od nekoliko stotina Mb/s, esto se koriste u oblastimagde ne postoji mogunost za DSL ili kablovski pristup internetu.

LEO sateliti nalaze se mnogo blie Zemlji i nisu stalno iznad iste take naZemljinoj povrini. Oni rotiraju oko Zemlje (slino kao i Mesec) i mogu da meu-sobno komuniciraju i da ostvaruju vezu sa zemaljskim stanicama. Da bi neka oblast


22/30


bila stalno pokrivena, potrebno je u orbitu poslati mnogo satelita. Trenutno imamnogo komunikacionih sistema na manjim visinama koji su u fazi razvoja. Lojdovaveb stranica o konstelaciji satelita [Wood 2012] nudi i sakuplja informacije o trenut-nom poloaju satelitskih komunikacionih sistema. Mogue je da e se u budunosti

za pristup internetu koristiti upravo tehnologija niskih satelita (LEO).

1.3Jezgro mree

Poto smo ispitali obod interneta, zaronimo malo dublje unutar jezgra mree sme-u sainjenu od komutatora paketa i linkova koji meusobno povezuju krajnje si-steme interneta. Na slici 1. 10 jezgo mree je istaknuto podebljanim, osenenimlinijama.

1.3.1 Komutiranje paketa

U mrenim aplikacijama, krajnji sistemi meusobno razmenjuju poruke. U poru-kama se moe nalaziti sve to je programer aplikacije zamislio. Poruke mogu davre kontrolnu funkciju (na primer, poruka Zdravo iz naeg primera o rukovanjusa slike 1.2), ili mogu da sadre podatke, kao to su poruke e-pote, JPEG slike, iliMP3 muziki fajl. Da bi se poslala poruka od izvornog krajnjeg sistema do odre-dinog krajnjeg sistema, izvor dugake poruke se razbija na manje fragmente po-

znate pod nazivom paketi. Ovi paketi, od svog izvora pa do svog odredita, prolazekroz komunikacione linkove i komutatore paketa(koji postoje u jednom od dvanajzastupljenija oblika, kao ruteri ili kao komutatori sloja veze). Paketi se pre-ko komunikacionih linkova prenose brzinom koja je jednakapunojbrzini prenosaodreenog linka. Stoga, ako izvorni krajnji sistem ili komutator paketa alje paketod Lbitova preko linka ija je brzina prenosa Rbita/s, onda je vreme prenosa paketaL/Rsekundi.

Princip prenosa podataka uskladiti pa prosledi

Veina komutatora paketa prilikom slanja na neki link koristi princip prenosa po-datakauskladiti pa prosledi. Prenos uskladiti pa proslediznai da komutatormora da primi itav paket pre nego to pone da prenosi prvi bit tog paketa naizlazni link. Da bismo detaljnije objasnili princip uskladiti pa prosledi, uzmimou obzir jednostavnu mreu koja se sastoji iz dva krajnja sistema povezana jednimruterom, kao to je prikazano na slici 1.11. Ruter obino ima vie povezanih linko-va, jer je njegov zadatak da komutira dolazei paket na odlazni link; u ovom jed -nostavnom primeru, ruter ima poprilino jednostavan zadatak da prenese paket odjednog (ulaznog) linka do drugog prikljuenog linka. U ovom primeru, izvor ima tripaketa koja alje do odredita, pri emu se svaki sastoji od Lbitova. U vremenskompreseku prikazanom na slici 1.11, izvor je preneo deo paketa 1, i poetni deo paketa1 je ve stigao do rutera. S obzirom da ruter koristi princip uskladiti pa prosledi, u


23/30

1.3 JEZGRO MREE 23



za internet usluge

Kompanijska mrea

Kuna mrea

Mobilna mrea

Slika 1.10 u Jezgro mree:


24/30


tom vremenskom intervalu ruter ne moe da prenosi bitove koje je primio. Umestotoga on mora prvo da smesti bitove paketa u bafer, odnosno prihvatnu memoriju(tj. da ih uskladiti). Onda kada ruter primi svebitove paketa, moe da pone saprenoenjem (tj. prosleivanjem) paketa na izlazni link. Da biste imali neki uvid u

princip prenosa uskladiti pa prosledi, izraunaemo koliko vremena protekne odmomenta kada izvor pone da alje paket, do momenta kada odredite prihvati ceoovaj paket. (Ovde emo ignorisati kanjenje usled prostiranja vreme potrebno dase bitovi poalju du ice, priblino brzinom svetlosti o emu e biti rei u odeljku1.4). Izvor poinje sa slanjem u vremenu 0; u trenutkuL/Rsekundi, izvor je preneoceo paket, a ruter ga je primio i uskladitio u celosti (jer nema kanjenja usled prosti-ranja). U trenutkuL/Rsekundi, moe zapoeti prenoenje paketa na izlazni link pre-ma odreditu, jer je ruter upravo primio ceo paket; u trenutku 2L/R, ruter je preneoceo paket, i on je na odreditu primljen u celosti. Otuda je ukupno kanjenje 2L/R.

Ukoliko bi komutator prosledio bitove im stignu (bez skladitenja celog paketa),onda bi ukupno kanjenje biloL/R, jer bitovi nisu zadrani na ruteru. Meutim, kaoto smo ve rekli u odeljku 1.4, ruteri bi trebalo da prime, uskladite i obradeceopaket pre nego to ga proslede.

IzvorRB/s

12

OdreditePrednji deo paketa 1uskladiten na ruteru,

koji eka preostale bitovepre prosleivanja

3

Slika 1.11 u Komutiranje paketa po principu uskladiti pa prosledi:

Izraunajmo sada vreme koje protekne od trenutka kada izvor pone da aljeprvi paket do trenutka kada odredite primi sva tri paketa. Kao i ranije, u trenutkuL/R, ruter poinje da prosleuje prvi paket. Takoe, u trenutku L/R izvor poinjeda alje i drugi paket, jer je upravo zavrio sa slanjem celog prvog paketa. Stoga, utrenutku 2L/Rodredite je primilo prvi paket, a ruter je primio drugi paket. Na slian

nain, u trenutku 3L/Rodredite je primilo prva dva paketa, a ruter je primio treipaket. Konano, u trenutku 4L/R, odredite je primilo sva tri paketa!

Razmotirimo sada opti sluaj slanja jednog paketa od izvora do odredita duputanje koja se sastoji od Nliknova brzine R(na taj nain imaN 1rutera izmeuizvora i odredita). Primenjujui istu, gore pomenutu logiku , vidimo da je kanjenjes kraja na kraj:

s kraja na kraj

Ld N

R=

Moda sada elite da odredite kanjenje za Ppaketa poslatih preko niza od Nlinkova.

(1.1)


25/30

1.3 JEZGRO MREE 25

Kanjenje usled ekanja u redu i gubici paketa

Svi komutatori paketa su povezani na vie linkova. Za svaki prikljueni link, ko-mutator paketa ima, izlaznu privremenu memoriju, izlazni bafer, (engl. outputbuffer, naziva se i izlazni red ekanja) u kome se smetaju paketi koje e ruter

da poalje preko izlaznog linka. Taj izlazni bafer ima kljunu ulogu u komutiranjupaketa. Ukoliko je link kroz koji bi neki paket trebalo da se poalje trenutno zauzet

slanjem drugog paketa, pristigli paket mora da saeka u izlaznom baferu. Zbog toga,osim kanjenja usled principa uskladiti pa prosledi, paketi trpe i kanjenje zbogekanjau izlaznombaferu. Ova kanjenja su promenljiva i zavise od nivoa zagu-enja u mrei. Poto je prostor u baferu ogranien, pristigli paket moe da stigne utrenutku kada je bafer ve potpuno popunjen drugim paketima koji ekaju u redu zaprenos. U tom sluaju dolazi do gubitka paketa odbacuje se, ili upravo pristiglipaket, ili jedan od onih koji ekaju u redu.

Na slici 1.12 prikazana je jednostavna mrea sa komutiranjem paketa. Kao ina slici 1.11, paketi su predstavljeni trodimenzionalnim ploicama. irina ploicepredstavlja broj bitova u odreenom paketu. Na ovoj slici sve ploice imaju jednakuirinu, to znai da su svi paketi jednake duine. Pretpostavimo da raunari A i B a-lju pakete raunaru E. Raunari A i B prvo alju svoje pakete preko Eternet linkovabrzine 10 Mb/s do prvog rutera. Taj ruter ih zatim preusmerava na link ija je brzina1,5 Mb/s. Ukoliko je tokom kratkog vremenskog intervala brzina kojom paketi pri-stiu na ruter (pretvorena u bite u sekundi) nadmaila brzinu od 1,5 Mb/s, doi edo zaguenja na ruteru, poto paketi ekaju u redu u izlaznom baferu pre nego to

budu poslati na link. Na primer, ako raunari A i B poalju u isto vreme rafale od popet paketa s kraja na kraj, onda e veina ovih paketa provesti neko vreme ekajuiu redu. Situacija je u potunosti analogna mnogim svakodnevnim situacijama naprimer, moemo da ekamo u redu u banci ili ispred nekog altera. Kanjenje zbogekanja u redu emo podrobnije razmatrati u odeljku 1.4.

10 Mb/s Eternet

Legenda:

Paketi

A

B

C

D E

1.5 Mb/s

Red paketakoji ekaju naizlazni link

Slika 1.12 u Komutiranje paketa:


26/30


Tabele prosleivanja i protokoli za rutiranje

Reeno je da ruter preuzima paket koji stie jednim od komunikacionih linkovapovezanih sa njim i prosleuje taj paket drugim komunikacionim linkom koji je po-vezan njim. Ali, kako ruter odreuje na koji link bi trebalo da prosledi taj paket? U

razliitim raunarskim mreama prosleivanje paketa se obavlja na razliite naine.Ovde emo ukratko opisati reenje koje se koristi na internetu.

Svaki krajnji sistem na internetu ima adresu koja se zove IP adresa (IP internetprotocol). Kada izvorni krajnji sistem eli da poalje paket do odredinog krajnjegsistema, izvor ukljuuje IP adresu odredita u zaglavlje paketa. Slino potanskimadresama i ove adrese imaju hijerarhijsku strukturu. Kada paket stigne do nekogrutera u mrei, taj ruter ispituje deo odredine adrese tog paketa i prosleuje gasusednom ruteru. Tanije govorei, svi ruteri imaju tabele prosleivanjakojima seodredine adrese (ili delovi odredine adrese) pridruuju na izlazne linkove. Kada

neki paket stigne u ruter, taj ruter ispituje adresu i pretrauje svoju tabelu proslei-vanja, koristei odredinu adresu kako bi pronaao odgovarajui izlazni link. Ruterzatim usmerava paket na odgovarajui izlazni link.

Postupak usmeravanja sa jednog kraja na drugi kraj moe se porediti sa voza-em koji ne koristi auto-kartu, ve vie voli da pita za put. Na primer, pretpostavimoda Do putuje iz Filadelje do ulice Lejksajd Drajv 156 u Orlandu na Floridi. Doprvo vozi do najblie benzinske pumpe i pita kako da stigne do ulice Lejksajd Drajv156 u Orlandu na Floridi. Radnik na pumpi iz adrese izdvaja deo u kome se pominjeFlorida i kae Dou da je potrebno da ide meudravnim autoputem I-95 jug, na

koji moe da izae odmah pored benzinske pumpe. Takoe, kae Dou da bi kadstigne na Floridu trebalo da zatrai pomo od nekog tamo. Do vozi putem I-95 jugsve dok ne stigne u Deksonvil na Floridi gde od drugog radnika na pumpi zatraipomo. Taj radnik iz adrese izdvaja deo u kome se pominje Orlando i kae Dou dabi trebalo da nastavi putem I-95 jug do Dejtona Bia i da se tamo raspita kod nekogdrugog. Radnik na pumpi u Dejton Biu takoe izdvaja deo iz adrese u kome se po-minje Orlando i kae Dou da bi trebalo da ide putem I-4 koji vodi neposredno doOrlanda. Do vozi ovim putem i stie do odvajanja za Orlando. Do svraa do jojedne pumpe, a radnik na toj pumpi ovog puta iz adrese izdvaja deo u kome se po-

minje ulica Lejksajd Drajv i kae Dou kojim putem da ide da bi stigao tamo. Potostigne u ovu ulicu, Do pita deaka na biciklu kako da stigne do svog odredita.Deak iz adrese izdvaja deo u kome pie broj 156 i pokazuje odgovarajuu kuu.Do konano stie na svoje krajnje odredite. U prethodnom poreenju, radnici napumpi i deak na biciklu ponaaju se kao ruteri u mrei.

Upravo ste nauili da ruter adresu odredita paketa koristi za indeksiranje tabe-le prosleivanja i odreivanje odgovarajueg izlaznog linka. Meutim ova tvrdnjazahteva odgovore na jo nekoliko pitanja: Kako se popunjavaju tabele prosleiva-nja? Da li se konguriu runo u svakom i za svaki ruter, ili internet koristi auto-

matizovaniju proceduru? Ovim pitanjima emo se detajnije baviti u poglavlju 4. Da


27/30

1.3 JEZGRO MREE 27

bismo zadovoljili vae apetite , sada emo napomenuti da internet ima brojne spe-cijalne protokole za rutiranjekoji se koriste za automatsko popunjavanje tabelaprosleivanja. Protokoli za rutiranje mogu, na primer, da utvrde najkrau putanju odsvakog rutera do odredita i da koriste rezultate najkrae putanje za kongurisanje

tabela prosleivanja u ruterima.Da li biste zaista eleli da vidite putanju koju paketi prelaze na internet, kre-ui se sa jednog kraja na drugi? Pozivamo vas da to pokuate, koristei programTraceroute. Jednostavno posetite http://www.traceroute.org,izaberite izvor u odre-enoj zemlji i pratite putanju od tog izvora do vaeg raunara. (Priu o programuTraceroutemoe nai u odeljku 1.4.)

1.3.2 Komutiranje kola

Prilikom prenoenja podataka kroz mreu linkova i komutatora primenjuju se dvaosnovna pristupa: komutiranje kolai komutiranje paketa. Poto smo u prethod-nom pododeljku ispitali mree sa komutiranjem paketa, sada emo panju preu-smeriti na mree sa komutiranjem kola.

U mreama sa komutiranjem kola, potrebni resursi du putanje (baferi, brzinaprenosa linka) za komunikaciju izmeu dva krajnja sistema su rezervisani za vremetrajanja komunikacione sesije izmeu krajnjih sistema. U mreama sa komutira-njem paketa, ovi resursi nisurezervisani i poruke koje pripadaju sesiji koriste resur-se na zahtev, pa zato ponekad moraju da ekaju (stanu u red) na pristup komunika-

cionom linku. Kao jednostavno poreenje, zamislite dva restorana: jedan u kome surezervacije neophodne i drugi u kome se one niti trae, niti prihvataju. Za mesto urestoranu u kome su rezervacije neophodne pre polaska moramo pozvati telefonomi rezervisati. Ali kada stignemo u restoran, praktino odmah moemo da pozovemokonobara i poruimo jelo. Za restoran koji ne prihvata rezervacije ne moramo dabrinemo o rezervaciji stola. Ali kada stignemo u restoran, moda emo prvo moratida saekamo na red za sto pa emo tek onda moi da pozovemo konobara.

Tradicionalne telefonske mree predstavljaju primere mrea sa komutiranjemkola. Razmotrimo ta se dogaa kada jedna osoba telefonskom mreom eli da po-

alje informacije (glas ili faks) drugoj osobi. Da bi poiljalac mogao da poalje svojeinformacije, telefonska mrea najpre mora da uspostavi vezu izmeu poiljaoca iprimaoca. Ovo je bona deveza u kojoj komutatori na putanji izmeu poiljaoca iprimaoca odravaju stanje veze za datu vezu. U argonu telekomunikacija ovakvaveza se naziva kolo. Uspostavljanjem kola, mrea takoe rezervie nepromenljivubrzinu prenosa na linkovima mree (koja predstavlja deo kapaciteta prenosa svakoglinka) tokom trajanja te veze. Poto je data brzina prenosa rezervisana za ovu vezuizmeu poiljaoca i primaoca, poiljalac moe primaocu da prenosi podatkegaran-tovanom konstantnom brzinom.


28/30


Na slici 1.13 prikazana je mrea sa komutiranjem kola. U ovoj mrei etiri ko-mutatora kola su meusobno povezana preko etiri linka. Svaki od ovih linkova ima4 kola (kanala), to znai da svaki link moe da podri 4 istovremene veze. Svi ra -unari (na primer, PC raunari i radne stanice) neposredno su povezani sa jednim od

komutatora. Kada dva raunara ele da komuniciraju, mrea izmeu njih uspostavljaposveenu vezu od jednog do drugog kraja. Prema tome, da bi raunar A komu-nicirao sa raunarom B, mrea najpre mora da zauzme po jedno kolo na oba linka.U ovom primeru, posveena veza od jednog do drugog kraja koristi drugo kolo naprvom linku i etvrto kolo na drugom linku. Poto svaki link ima 4 kola, za svaki linkkoji se koristi u vezi od jednog do drugog kraja, veza dobija jednu etvrtinu ukupnogkapaciteta linka za vreme trajanja veze. Stoga, na primer, ako svaki link izmeu su-sednih komutatora ima brzinu prenosa od 1 Mb/s, tada svaka veza sa komutiranjemkola od jednog do drugog kraja dobija po 250 kb/s posveene brzine prenosa.

I obrnuto, pogledajmo ta se deava kada jedan raunar eli da poalje paketdrugom raunaru putem mree sa komutiranjem paketa, kao to je internet. Kao ikod komutiranja kola, paket se prenosi preko niza komunikacionih linkova. Ali, zarazliku od komutiranja kola, paket se alje u mreu bez rezervisanja bilo kakvihresursa linka. Ako je neki od linkova zaguen zato to bi preko tog linka u isto vre-

me trebalo da se prenesu drugi paketi , onda e paket morati da saeka u baferu napredajnoj strani linka to e izazvati kanjenje. Internet e preduzimati najekasnijenaine da blagovremeno isporui pakete , ali ne daje nikakve garancije.

Multipleksiranje u mreama sa komutiranjem kolaKola u linku se realizuju multipleksiranjem dodeljenih frekvencija (Frequency-

Division Multiplexing, FDM)ili multipleksiranjem dodeljenog vremena (Time-

Division Multiplexing, TDM). Kod FDM mrea,frekventni spektar se deli izmeuveza koje su uspostavljene du linka.

Slika 1.13 u Jednostavna mrea sa komutiranjem kola koju sainjavaju etirikomutatora i etiri linka


29/30

1.3 JEZGRO MREE 29

Drugim reima, link dodeljuje odreeni frekventni opseg svakoj vezi tokomitavog njenog trajanja. U telefonskim mreama ovaj frekventni opseg obino imairinu od 4 kHz (4000 herca ili 4000 ciklusa u sekundi). irina ovog opsega se na-ziva propusni opseg. FM radio stanice takoe koriste tehnologiju FDM za deljenje

frekventnog spektra izmeu 88 MHz i 108 MHz, pri emu se svakoj stanici dodelju-je odreeni frekventni opseg.Na TDM linkovima,vreme se deli na okvire ksne duine, pri emu je svaki okvir

podeljen na isti broj vremenskih odseaka. Kada mrea uspostavi vezu du odreenoglinka, toj vezi se dodeljuje po jedan vremenski odseak u svakom okviru. Ovi vremen-ski odseci namenjeni su samo za tu vezu, pri emu se jedan vremenski odseak moekoristiti (u svakom okviru) za prenoenje podataka koji pripadaju toj vezi.

Na slici 1.14 je prikazanarealizacija FDM i TDM reenja za odreeni mrenilink koji podrava do etiri kola. Kod FDM pristupa, frekventni opseg podeljen je

na etiri podopsega od kojih svaki ima irinu od 4 kHz. KodTDM pristupa, vremen-ski opseg podeljen je na okvire sa po etiri vremenska odseaka u svakom okviru;svakom kolu dodeljen je isti vremenski odseak u TDM okvirima koji se ponavljaju.U TDM sluaju, brzina prenosa kola jednaka je broju okvira u sekundi koji se mnoibrojem bitova u odseku. Na primer, ukoliko link prenosi 8000 okvira u sekundi,a svaki vremenski odseak obuhvata osam bitova, onda je brzina prenosa jednogkola64 kb/s.

Zagovornici komutiranja paketa su oduvek tvrdili da komutiranje kola pred-stavlja raspodelu resursa, poto su posveena kola besposlena tokom perioda tiine.

4 kHz

TDM

FDM

Link Frekvencija

4 kHz

Vremenski odseak

Legenda:

Svi vremenski odseci obeleeni sa 2

namenjeni su za odreeni par poiljalac-primalac.

Okvir

1

2

2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Vreme

Slika 1.14 u Sa FDM linkovima svako kolo neprekidno dobija deo propusnog

opsega. Sa TDM linkovima svako kolo periodino dobija itav propusniopseg tokom kraih intervala (to jest, tokom vremenskih odseaka)


30/30


Na primer: kada jedna osoba u telefonskom razgovoru prestane da pria, neupo-slenemrene resurse (frekventne opsege ili vremenske odseke u linkovima duputanje veze) nije mogue koristiti za drugu aktivnu vezu. Drugi primer nedovolj-ne iskorienosti tih resursa bio bi, recimo, sluaj radiologa koji koristi mreu sa

komutiranjem kola za daljinsko pristupanje nizu rendgenskih snimaka. Radiologuspostavlja vezu, zahteva snimak, prouava ga i zatim zahteva novi snimak. Mreniresursi su dodeljeni toj vezi, ali se ne koriste (tj. protraeni su ) dok radiolog prou -ava snimke. Sa neskrivenim zadovoljstvom zagovornici komutiranja paketa takoeistiu da su uspostavljanje kola i rezervisanje propusnog opsega od jednog do dru-gog kraja isuvie sloeni i da je za njih neophodan sloen softver za signalizacijukoji bi trebalo da uskladi rad komutatora du putanje od jednog do drugog kraja.

Pre nego to zavrimo razmatranje komutiranja kola, naveemo i jedan broja-ni primer koji e dodatno pojasniti ono o emu priamo. Dakle, pogledajmo koliko

je vremena potrebno za slanje datoteke od 640 000 bitova od raunara A do raunaraB kroz mreu sa komutiranjem kola. Pretpostavimo da svi linkovi u mrei koristeTDM sa 24 vremenska odseka i da imaju brzinu od 1.536 Mb/s. Takoe emopretpostaviti da je za uspostavljanje kola od jednog do drugog kraja potrebno 500ms, nakon ega raunar A poinje prenos datoteke. Koliko je vremena potrebno zaprenos te datoteke? Svako kolo ima brzinu prenosa od (1.536 Mb/s)/24 = 64 kb/s,to znai da je za prenos datoteke potrebno (640000 bitova)/(64 kb/s) = 10 sekundi.Kada ovome dodamo i vreme potrebno za uspostavljanje kola, dobijamo 10,5 se-kundi. Panja! Vreme prenosa ne zavisi od broja linkova: prenos traje 10 sekundi

bez obzira da li kolo od jednog do drugog kraja prolazi kroz jedan link ili sto linko-va. (Stvarno kanjenje od jednog do drugog kraja takoe obuhvata i kanjenje usledprostiranja; proitajte odeljak 1.4).

Poreenje komutiranja paketa i komutiranja kola

Poto smo opisali komutiranje kolai komutiranje paketa, videemo u emu se ra-zlikuju. Protivnici komutiranja paketa obino tvrde da komutiranje paketa nijepogodno za usluge u realnom vremenu (na primer, za telefonske pozive i videokonferencije) zbog promenljivog i nepredvidivog kanjenja izmeu krajnjih taaka

(prvenstveno usled promenljivog i nepredvidivog kanjenja zbog ekanja u redu).Zagovornici komutiranja paketa tvrde da: (1) komutiranje paketa obezbeuje boljudeobu kapaciteta prenosa; (2) da je komutiranje paketa jednostavnije, ekasnije ijeftinije za implementaciju u odnosu na komutiranje kola. Veoma zanimljivo pore-enje komutiranja paketa i komutiranja kola moete pronai u [Molinero-Fernandez2002]. Uopteno govorei, ljudi koji ne vole da se optereuju rezervacijama u resto-ranu prednost daju komutiranju paketa u odnosu na komutiranje kola.

Zato je komutiranje paketa ekasnije? Evo jednostavnog primera. Pretpostavimoda korisnici zajedniki koriste link od 1 Mb/s i da svaki korisnik ima periode kada je

aktivan i proizvodi podatke konstantnom brzinom od 100 kb/s i periode mirovanjau kojima ne proizvodi nikakve podatke. Pretpostavimo, dalje, da je svaki korisnik

Documents

Računarske Mreze i Internet