SEMINARSKI RAD IZ PREDMETA RAČUNARSKE MREŽE

Tema rada: Aktivna mrežna oprema

Aktivna mrežna oprema

Sadržaj:

1. ZADATAK SEMINARSKOG RADA.....................................2

2. AKTIVNA MREŽNA OPREMA............................................52.1.RIPITER.............................................................................82.2. HAB................................................................................102.3. SVIČ................................................................................122.4. RUTER...........................................................................12

3. ZAKLJUČAK...........................................................................15

LITERATURA..............................................................................16

1.Aktivna mrežna oprema

Uređaji koji će upravljati saobraćajem na mreži, su takozvane aktivne komponente. Neke su sofisticiranije od drugih, ali imaju istu namenu, da podatke koje šaljete transportuju do odredišta, kao i da podatke koje vi potražujete dopreme do vas. Povezivanjem aktivne mrežne opreme kablovima još uvek nije napravljena računarska mreža, jer ona podrazumeva i konfigurisanje mrežne opreme.

Ako izuzmemo iz jednačine sam tip prenosnog medijuma, aktivni uređaji su manje više isti. Razlikuju se po broju portova, modula, tipu mreže za koji su projektovani, ali je filozofija koja stoji iza njih ista.

Još jedna stvar koju je što pre potrebno razjasniti je terminološke prirode. U mrežama postoji pojam PORTa koji se javlja u dva različita konteksta. Prvi predstavlja fizički konektor koji postoji na mrežnom uređaju ili računaru u koji ubadate recimo mrežni kabl, dok je drugi kontekst logički i malo kompleksniji.

Naime, zamislite da od mesta A do mesta B imamo položen telefonski kabl kojim se povezuju centrale u gradovima. Vrlo je verovatno da će unutar tih kablova biti veliki broj manjih kablova , tzv. parica . Kada bi smo koristili celi kabl za telefoniranje između dva grada, građani bi morali da čekaju da njihov prethodnik obavi razgovor, kako bi dobili vezu. Ovako, ukoliko parice obeležimo brojevima od 0 do 65534 imaćemo 65535 građana koji će istovremeno komunicirati. Na isti način svaka internet aplikacija ima port na kome funkcioniše. Web stranice koriste HTTP protokol koji radi na portu 80. Kada pozovete, recimo www.microsoft.com, Microsoftov server sa vašim računarom otvori komunikaciju na portu 80, dok ostali servisi , kao recimo MSN messenger funkcionišu nesmetano i obavljaju svoju komunikaciju na nekom drugom portu. Tako imamo više istovremenih komunikacija kroz istu liniju.

1.1. Ripiter (Repeater)

Ripiter su jednostavni uređaji sa dva porta,koji rade na fizičkom nivou. Osnovna namena ripitera je obnavljanje električnih signala. Pošto signal koji se prenosi na većoj udaljenosti znatno oslabi, potreban je uredjaj koji će primiti taj signal i osposobljava ga za dalji prenos. Ripiteri ne vrše nikakvu obradu podataka već im je uloga samo da obnavlja signal.

Aktivna mrežna oprema

Termin „ripiter“ se pojavljuje u telegrafiji i kod elektromehaničkih uredjaja koje korsti vojska za regeneraciju telegrafskog signala. Kasnije se ovaj termin upotrebljava u telefoniji i za prenos podataka. U telekomunikacijama ovaj termin ima više značenja:

1. Analogni uređaj koji pojačava signal bez obzira na njegovu prirodu (analogni ili digitalni).2. Digitalni uređaj koji pojačava preoblikuje ili vrši kombinaciju neke od ovih funkcija na digitalni

signal za reemitovanje.

Pojednostavljeno rečeno, na jednom portu (priključku) ripiter prima signal i prenosi ga da drugi port (priključak). Pri tom ripiteri imaju takozvanu „3R“ funkcionalnost:

Reamply (obnavljaju amplitudu) Reshape ( obnavljaju oblik ) Retime (obnavljaju vremenske reference primljenog signala )

Pre nego što se signal prosledi na izlazni port Ripiter nema informacija o signalu koji pojačava, što znači da se podjednako odnosi i prema ispravnom i prema neispravnom signalu. Radi na prvom sloju OSI modela. Dobra strana ripitera je u tome što predstavlja jeftin način za povećanje maksimalnih rastojanja u mreži. Međutim, mana mu je što može da počne emitovanje dok je emitovanje paketa sa neke stanice u toku, što dovodi do sudara (kolizicije). Zbog toga je dobro da oba porta ripitera imaju (po jednu) diodu za indikaciju emitovanja i diodu za indikaciju problema.

Slika 1 : Ripiter

Prvobitno ripiteri su bili dvo-portni uredjaji, da bi sadasnji najkorišćeniji ripiteri bili bežični.tj wireless ripiteri. Ripiteri su sa standardnim portovima (BNC) za priključenje koaksijalnog Ethernet kabla. Funkcija im je da sve što dobiju na jednom portu emituju na sve ostale portove, tj ako detektuje koliziiju na jednom, šalje poruku o koliziiji na sve ostale portove.

Obzirom da radim u PTT-u postoji na našem terenu jedan ripiter koji je postavljen u pošti 15221 Svileuva. Ovaj uredjaj je implementiran zbog pojačanja signala na mestu gde zbog konfiguracije terena i unutrašnjeg prostora ima problema sa snagom signala . Sistem se sastoji od baznog pojačivača sa antenom koja komunicira sa mobilnim telefonima, i spoljne/unutrašnje antene koja se montira na spoljašnji ili unutrašnji zid i koja komunicira sa baznom

stanicom. Pojačanje tog ripitera je do 50 dB.

1.2. Hab (Hub)

Habovi su jednostavni uređaji koji povezuju grupu korisnika. Habovi prosleđuju sve pakete (uključujuči e-mail,tekstualne dokumente, grafike,zahteve za štampanje i slično) koji dođu do njih. Najćešće se koriste u topologiji zvezde i njena su glavna odlika.

Hab

Slika 2 : Hab

Hab je mrežni uređaj koji takođe funkcioniše na prvom OSI (Open Systems Interconnection Reference Model) nivou (fizičkom nivou). Na habu postoji više konektora (obično su to RJ-45 konektori). Na svaki konektor se priključuje po jedan kabl, preko kojeg se povezuje po jedna radna stanica ili server. Omogućava povezivanje više segmenata mreže u jedan segment.

Hab funkcioniše slično kao ripiter: ono što primi na jednom svom portu hab emituje na svim ostalim portovima. Može se posmatrati kao višeportni ripiter. U Ethernet mrežama sa UTP i optičkim kablovima hab je čvor koji povezuje stanice i servere. Može se koristiti kao centralna tačka u topologiji zvezde. Habovi sadrže između 6 i 24 porta i mogu se postavljati i uklanjati u zavisnosti od potreba i u skladu sa razvojem mreže. Najčešće se koriste pri konfigurisanju mreža. Svaki hab ima još jedan dodatni port koji se naziva uplink port. On služi za međusobno povezivanje dva haba. Povezivanje se vrši tako što se spaja uplink port jednog haba sa običnim portom drugog haba

Aktivna mrežna oprema

Slika 1 : Hab što primi na jednom svom portu - emituje na svim ostalim portovima

Slika 3 : Hab što primi na jednom svom portu - emituje na svim ostalim portovima

Habovi mogu biti :

Aktivni – regenerišu i opet šalju signale kao što to rade ripiteri

Pasivni – su razvodne kutije za ožičenje ili priključni blokovi. Signal prolazi kroz razvodnu kutiju i za ovakve habove nije neophodno priključenje na strujnu mrežu

Hibridni – podržavaju realizaciju mreže više različitih kablova

Hab spada u kategoriju zastarelih (engl. Legacy) uređaja koji ima vrlo jednostavnu ulogu a to je da, kao obično čvorište, sve što stigne od podataka na jedan od njegovih konektora (portova) prosledi svima (samo pojačano i očišćeno od šumova, tj. regenerisano) Ovi uređaji su sve manje u upotrebi, osim u laboratorijskim uslovima gde ova njihova osobina dolazi do izražaja kada treba nadgledati saobraćaj na mreži.

S obzirom na veoma loše karakteristike ovih uređaja, male brzine (10Mbps) i podložnost koliziji podataka, treba ih izbaciti i zameniti sofisticiranijim svičevima.

1.3. Svič(Switch)

Svič ( S w i t c h ) je uređaj koji se zasigurno najviše koristi. Njihova cena je trenutno veoma povoljna te su tako ušli i u naše domove. Njihova je uloga da regulišu saobraćaj na mreži. Možemo sve naše računare povezati na svič, a i svič na svič te tako proširiti našu mrežu. Razlika u odnosu na Hab, iako isto izgledaju, jeste da svič vodi računa o tome koji podatak kom računaru ili mrežnom uređaju prosleđuje. Svič je u stanju da razlikuje (indentifikuje) uređaje koji su povezani na njega.

Slika 4: Višestruka istovremena i nezavisna komunikacija između portova sviča

Switch (srp. skretnica) je aktivni mrežni uređaj koji povezuje mrežne segmente. Pri komunikaciji dva

računara Switch kreira virtuelno kolo između njih i omogućava im ekskluzivnu komunikaciju, što praktično ostalim parovima računara omogućava da simultano komuniciraju bez opterećivanja drugih mašina. Kao i Bridge mrežni uređaj i Switch pamti sve MAC adrese na mreži, s’tom razlikom što se kod Switch-a na jednom portu nalazi samo jedna MAC adresa a kod Bridge mrežnog uređaja na jednom portu postoji potencijalni niz MAC adresa koje mora poznavati. Na slici je dat primer virtuelnog kola komunikacije kod Switch-a:

 

Slika 5: Virtuelno kolo

Aktivna mrežna oprema

Ako računar PC1 pošalje mrežne pakete računaru PC2, na slici 23, Switch će među njima kreirati virtualno kolo i njihovu komunikaciju „ograničiti“ (ali istovremeno će saobraćaj koji je namenjen svim segmentima na mreži biti prosleđen na sve portove Switch-a) na ta dva računara ne opterećujući ostale računare ili segmente mreže. Istovremeno, ako računar PC3 pošalje mrežne pakete računaru PC4, Switch će za ova dva računara kreirati novo virutalno kolo i na taj način omogućiti maksimalnu optimizaciju mrežnog saobraćaja jer se nepotreban saobraćaj ne prosleđuje svim segmentima mreže.

Slika 6: Svitch

U većini današnjih mreža Switch uređaj zauzima centralno mesto. Mogu biti upravljivi i neupravljivi sa brojem portova od 4 do 48. Omogućavaju povezivanje kako pojedinih segmenata mreže tako i pojedinačnih računara ili mrežnih uređaja. Upravljivi Switch omogućava administratorima mreža dodatne mogućnosti podešenja i iskorišćenja mrežnih resursa u smislu omogućavanja ili onemogućavanja određenog protokola, usmeravanja mrežnih paketa, itd. Neupravljivi Switch nema dodatnih mogućnosti administracije već funkcioniše na već predefinisani način i prema mogućnostima samog uređaja pri njegovoj konstrukciji. Na slici je dat primer praktičnog umrežavanja više Switch uređaja na jednoj mreži:

Slika 7: Umrežavanje switch uređajaTakođe, Switch omogućava Full Duplex mrežnu komunikaciju, naravno ako je podržava i mrežni adapter

računara, što omogućava istovremenu dvosmernu komunikaciju između računara i Switch-a pa samim tim se povećava i brzina prenosa podataka. Full Duplex je komunikacija koja omogućava istovremeno da dva računara jedan drugom šalju i primaju podatke. U normalnim okolnostima, ako ne postoji Full Duplex, prvi računar šalje podatke drugom računaru i nakon što prvi računar završi sa slanjem podataka onda drugi računar počinje sa slanjem podataka prvom računaru. U situacijama kada postoji Full Duplex komunikacija onda i prvi i drugi računar šalju podatke istovremeno bez čekanja da jedan od njih završi sa slanjem podataka. Na ovaj način se efektivno duplira protok, tj. 100 Mbps teoretski postaje 200 Mbps. Da bi Full Duplex komunikacija bila moguća, kao što smo rekli, mora i Switch i mrežni adapter podržavati tu komunikaciju. Na samom mrežnom adapteru je moguće manuelno podesiti vrstu komunikacije ali proizvođači ovog tipa hardvera najčešće kao predefinisanu opciju postavljaju Auto Negotation ili AutoSense, odnosno da adapter automatski prepozna vrstu komunikacije. Na slici je dat primer podešavanja mrežnog adaptera:

Slika 8: Svojstva mrežnog adaptera

Ako se koristi opcija Auto negotation (AutoSense) onda se omogućava da se Switch i mrežni adapter dogovore oko vrste i brzine komunikacije među njima. Međutim, to dogovaranje zahteva određeno vreme pa ako su eksplicitno poznata svojstva Switch-a onda je preporučljivo manuelno konfigurisanje mrežnog adaptera da bi se izbegli gubici u vremenu. U praksi to je skraćenje vremena koje je potrebno operativnom sistemu da započne komunikaciju preko mreže. Na primer ako imamo Switch od 100 Mbps koji podržava Full Duplex komunikaciju i računare čiji mrežni adapteri podržavaju te parametre, onda mrežne adaptere računara treba manuelno konfigurisati sa opcijom 100 Mbps Full Duplex. Ovakav način podešenja mrežne komunikacije je vrlo bitan naročito kada su u pitanju serverske mašine koje rade sa velikim brojem uspostavljenih sesija istovremeno. Postupak manuelnogkonfigurisanja mrežnog adaptera u multimediji za ovu lekciju.

Na ovaj način smo saznali da Switch može prepoznati parametre svakog od mrežnih adaptera priključenih na njega i na osnovu toga prilagoditi komunikaciju sa njima. Ta mogućnost je vrlo korisna kada u postojećim mrežnim okruženjima postoje mrežni adapteri različitih brzina komunikacija, na primer od 10 Mbps, od 100 Mbps ili ako je novija oprema u pitanju od 1000 Mbps jer se na taj način omogućava dalji nastavak rada svih priključenih uređaja bez potrebe za novim ulaganjima u mrežnu opremu a samim tim i smanjenje troškova mrežne infrastrukture.

U dosadašnjem opisu Switch-a kao mrežnog uređaja govorili smo o Layer 2 Switch mrežnim uređajima koji u sebi objedinjuju gore navedene mogućnosti. Međutim, postoje i Layer 3 Switch mrežni uređaji koji pored funkcija Layer 2 Switch-a uključuju i funkciju rutiranja mrežnog saobraćaja, odnosno takav uređaj je i Switch i ruter istovremeno. Sama funkcija rutiranja će biti objašnjenja u kasnijem delu kursa. Postoje Switchevi sa različitim mrežnim konektorima, brzinama, brojem konekcija, mogućnostima odnosno funkcijama. Izgled Switch mrežnog uređaja je dat na sledećoj slici:

 

Aktivna mrežna oprema

1.4. Ruter(Root-er)

U okruženjima koja se sastoje od više mrežnih segmenata sa različitim protokolima, habovi, mostovi ili svičevi ne mogu obezbediti brzu komunikaciju, pa se u takvim mrežama koriste uređaji koji poznaju adrese svih segmenata i koji pronalaze najbolju putanju za protok podataka. Takvi uređaji se nazivaju ruteri.

Slika 9: Ruter

Ruteri mogu da komutiraju i usmere pakete preko više mreža, a to rade razmenom informacija o protokolima između odvojenih mreža. Ruteri imaju funkcije mostova kao što su filtriranje i izolovanje saobraćaja kao i povezivanje mrežnih segmenata.

Ruteri mogu da obezbede sledeće funkcije mosta:

filtriranje i izdvajanje saobraćaja, povezivanje segmenata mreže.

Ruteri, u odnosu na mostove, imaju pristup širim informacijama u paketu, a koje koriste da bi poboljšali njihovu isporuku. Koriste se u složenim mrežama jer nude bolje upravljanje saobraćajem.

Ruteri se inače koriste u kompleksnijim mrežama zato što pružaju pouzdanije upravljanje protokom podataka i međusobno dele podatke o usmeravanju čime zaobilaze spore veze i veze koje ne rade najbolje.

Rad rutera je zasnovan na "ruterskim tabelama" koje sadrže mrežne adrese i koje ustanovljavaju odredišnu adresu ulaznih podataka. Tabela sadrži:

sve poznate mrežne adrese

način povezivanja sa mrežnim adresama

moguće putanje između rutera

efikasnost svake od putanja mjereno brojem usputnih rutera.

 Slika 10: Povezivanje rutera

Na slici 10 predstavljena je mreža od sedam segmenata. Za njihovo povezivanje koristi se pet rutera. Svaki ruter bira najbolju moguću putanju do bilo kojeg segmenta koristeći rutersku tabelu. Pri tome se uzima u obzir brzina prenosa, propusni opseg pa i cena koštanja linije. Svi ti faktori zajedno određuju takozvanu "metriku". Na tabeli ispod pokazaćemo kakva je metrika za ruter 1 iz predhodnog primjera.

Kada ruteri prime pakete koji su namjenjeni nekoj udaljenoj mreži, šalju ih ruteru koji upravlja odredišnom mrežom. Ruteri su dosta slični mostovima, ali njihov rad je sporiji, jer izvršavaju složene funkcije na svakom paketu.

Ruteri imaju moć filtriranja, tako da oštećenim i zalutalim podacima neće dozvoliti prolaz u mrežu jer čitaju samo adresirane podatke. Time smanjuju i opterećenost mreže.

Kao što smo već spomenuli, ruter može da "osluškuje" mrežu i prepozna koji su segmenti najzauzetiji, na osnovu toga on određuje kojom putanjom da šalje podatke. Ako je neka putanja zauzeta on pronalazi alternativnu putanju kojom će poslati te podatke.

Postoje protokoli koji mogu da rade sa ruterima i oni koji ne mogu. Oni koji to mogu su DECnet, IP, IPX, OSI, XNS, DDP (AppleTalk) a oni koji ne mogu LAT i NetBEUI.

Postoje dvije vrste rutera:

- Statički, kod kojih administrator ručno mora da podešava i konfiguriše rutersku tabelu usmjeravanja kako bi zadao svaku putanju što je dosta komplikovano.

- Dinamički, koji automatski otkrivaju putanje i ispituju podatke sadrugih rutera. Oni ujedno za svaki paket pojedinačno odlučuju kako će slati paket preko mreže.

Aktivna mrežna oprema

Primer: Da bi se lakše razumio rad rutera zamislimo lanac hotela. Kada gost iz hotela "A" zove gosta u hotelu "B" operator hotela "A" zna najbolji put da spoji poziv, na primjer preko gradske centrale.Ako poziv ne uspe preko gradske centrale, operator automatski traži najbolji mogući put, npr. preko centrale nekog drugog hotela u tom gradu.

Ruteri održavaju sopstvene tabele o određivanju putanje, koje se obično sastoje o mrežnih adresa, i, ako to arhitektura mreže zahteva, čuvaju se i adrese matičnih računara. Da bi se odredila odredišna adresa dolazećih podataka, tabela za određivanje putanje sadrži:

sve poznate adrese mreže, uputstva za povezivanje sa drugim mrežama, moguće putanje između rutera, troškove slanja podataka duž tih putanja.

Kao što je pokazano na slici, ruteri koriste svoje tabele za određivanje putanja podataka da bi na osnovu troškova i dostupnosti odabrali najbolju od njih.

Ruteri zahtevaju određene adrese. Razumeju samo brojeve mreže koji im dozvoljavaju da komuniciraju sa ostalim ruterima i adresama lokalnih mrežnih kartica (NIC). Ruteri ne komuniciraju sa udaljenim računarima.

Kada ruteri prime pakete namenjene udaljenoj mreži, oni ih šalju ruteru koji se bavi tom udaljenom mrežom. U neku ruku to je prednost, jer znači da ruteri mogu da:

velike mreže izdele u manje, služe kao bezbednosne barijere između segmenata, spreče pojavu bujice opštih poruka, jer ih ne prosleđuju.

Zbog toga što moraju da nad svakim paketom obave složene funkcije, ruteri su sporiji od mostova. Pri prosleđivanju od rutera do rutera, iz paketa se u sloju veze uklanjaju adrese izvora i odredišta da bi se ponovo napravile. Ovo omogućava, recimo, ruteru da paket iz TCP/IP Ethernet mreže uputi ka serveru u TCP/IP Token Ring mreži.

Zato što čitaju samo adresirane pakete, ruteri ne dozvoljavaju oštećenim podacima da prođu u mrežu. Pošto ne dozvoljavaju prolaz oštećenim podacima ili bujici opštih poruka, ruteri dodatno ne opterećuju mrežu.

Ruteri ne očekuju adresu odredišnog čvora, već adresu mreže. Proslediće informacije samo ako je adresa mreže poznata. Sposobnost da upravljaju prosleđivanjem paketa koji prolaze kroz njih omogućava ruterima da smanje saobraćaj između mreža i da mnogo efikasnije koriste raspoložive kanale veze.

Koristeći šemu adresiranja rutera administratori mogu veliku mrežu da podele u više nezavisnih mreža, a kako ruteri ne prosleđuju ili obrađuju svaki paket, oni deluju kao zaštitna barijera između segmenata mreže. To može mnogo da smanji obim saobraćaja na mreži i skrati vreme čekanja korisnika.

Za razliku od mostova, ruteri mogu da prihvate više aktivnih putanja između segmenata lokalne mreže (LAN) i izvrše izbor između redundantnih putanja. Zato što mogu da povežu segmente koji koriste potpuno različita pakovanja paketa i šeme pristupa medijumu, ruteri često mogu da biraju između više dostupnih putanja. To znači da ako jedna veza odnosno ruter ne radi, podaci i dalje mogu da se šalju alternativnim putanjama.

Ruter može da osluškuje mrežu i identifikuje njene najzauzetije delove. Ovu informaciju ruter koristi pri određivanju putanje kojom šalje podatke. Ako je jedna putanja vrlo zauzeta, ruter identifikuje alternativnu i njome šalje podatke.

Ruter o putanji za slanje paketa podataka odlučuje određivanjem broja preskoka (zapravo broja rutera kroz koji paket mora da prođe da bi stigao na odredište) koji postoje između međumrežnih segmenata. Slično

mostovima, ruteri prave tabele za određivanje putanje koje se koriste u algoritmima za određivanje putanje, kao što su:

algoritam „otvori prvo najkraću putanju" (open shortestpath first, OSPF) - algoritam za određivanje putanje na osnovu stanja linije. Algoritmi na osnovu stanja linije upravljaju procesom određivanja putanje i dozvoljavaju ruterima da brzo odgovore na izmene u mreži,

protokol za razmenu informacija za određivanje putanje (Routing Information Protocol, RIP) - za odlučivanje o putanji koristi algoritme za određivanje vektora rastojanja. Protokol za kontrolu prenosa/Internet protokol (TCP/IP) i IPX protokol podržavaju RIP.

Literatura:

„Uvod u računarske mreže“ - Prof. dr Mladen Veinović, dipl.inž. i

Aktivna mrežna oprema

Aleksandar Jevremović, dipl.inž. , Beograd 2007 „Računarske mreže“ Andrews Tanenbaum, Mikro knjiga, 2005,

Beograd

http://www.cet.rs/CETcitaliste/CitalisteTekstovi/522.pdf

http://www.vps.ns.ac.rs/Materijal/mat63.pdf

http://lekcijepil.elfak.ni.ac.rs/Mreze/2/ost_zas/ruter.html

http://www.racunarskemreze.com/Knjiga Module