SREDNJA ELEKTROTEHNIKA KOLA RUERA BOKOVIA MOSTAR

MATURALNI RAD

TOPOLOGIJA MREA

Uenik: Jure Lebo

Mostar, oujak 2015.Sadraj

1.Uvod32.Terminologija raunalnih mrea43.Podjela raunalnih mrea53.1.Podjela raunalnih mrea prema tehnologiji prijenosa53.2.Podjela raunalnih mrea prema veliini63.2.1.LAN63.2.2.MAN63.2.3.WAN63.2.4.Internet64.Topologija mrea74.1.Topologija magistrale ili sabirnika topologija84.2.Topologija prstena104.3.Topologija zvijezde124.4.Topologija mree ili isprepletena topologija144.5.Topologija stabla155.Zakljuak176.Literatura18

1. Uvod

Pojam topologija odnosi se na nain povezivanja raunara i ostalih ureaja u mrei. Vrsta kabla koju koriste ureaji u mrei odreuje njenu topologiju. Pri realizaciji mree ne moete koristiti odreenu vrstu kabla za bilo koju topologiju. Za svaku vrstu kabla postoji odgovarajua topologija. Tri osnovne topologije lokalnih mrea su: magistrala, zvijezda i prsten. Meutim, u nastavku e biti objanjeno pet topologija ukljuujui i ove tri spomenute, a to su: magistrala, prsten, zvijezda, mrea i stablo. Pored navedenih postoje i beina topologija, kombinirano zvijezde i magistrale itd.Takoer, potrebno je naglasiti da postoji mnotvo mrenih tehnologija kojima se realizuju navedeni tipovi mrenih topologija. Jedna od najee koritenih tehnologija poznata je pod nazivom Ethernet. Ova tehnologija realizira topologije tipa magistrala ili sabirnica (engl. bus) pri manjim brzinama prenosa i zvijezde (engl. star) pri veim brzinama prenosa, a omoguava brzine prenosa od 10 do 100 miliona bita u sekundi.

2. Terminologija raunalnih mrea

Prije uspostavljanja lokalne mree potrebno je upoznati se sa osnovnim pojmovima vezani uz raunalne mree, kako bi se prilikom same implementacije mrea optimalno konfigurirala, to u daljnjem radu olakava uporabu same mree. Takoer, ispravno osmiljena i uspostavljena lokalna mrea olakava administriranje, odravanje i proirenje mree. Raunalna mrea je skupina dva ili vie meusobno povezanih raunala koji dijele neke resurse (podatke, sklopovlje, programe...). Raunala se smatraju povezanima ako mogu razmjenjivati informacije. Raunalna mrea u irem smislu sadri i ostale vorove kao to su prospojnik ili usmjernik. vorovi raunalne mree u meusobnoj komunikaciji koriste komunikacijske protokole.Svrha povezivanja raunala, kako je ve reeno, je dijeljenje podataka i ureaja kojima se moe pristupiti putem mree (printer, skener, ploter,) ili stvaranje distribuirane obrade podataka. Razvojem i irokom primjenom osobnih raunala, javila se mogunost kreiranja velike koliine programa i multimedijalnog sadraja (teksta, grafike, zvunog i video sadraja) koje je bilo poeljno dijeliti sa drugim korisnicima raunala.Povezivanjem raunala u mreu, putem medija kojim su raunala povezana (bakreni vodi, optiko vlakno, beini prijenos), u kraem vremenskom periodu mogue je prenijeti veu koliinu podataka.

3. Podjela raunalnih mrea

Mrea raunala se moe definirati kao skup samostalnih raunala koja mogu meusobno komunicirati tako da razmjenjuju poruke preko nekog medija za prijenos podataka. Mree raunala se dijele prema tehnologiji prijenosa, veliini i topologiji.3.1. Podjela raunalnih mrea prema tehnologiji prijenosaPrema tehnologiji prijenosa moemo razlikovati dva tipa mrea:a) Difuzijske mree (eng. Broadcast network)b) Mree od toke do toke (eng. Point-to-point network)Kod difuzijskih mrea postoji jedan komunikacijski kanal kojeg dijele svi ureaji na mrei. U paketu koji se alje mreom postoji adresno polje koje odreuje kojem ureaju je paket namijenjen. Kod mrea od toke do toke par vorova je povezan linijom. Podaci od izvora ka odreditu putuju preko vie meuvorova. Kod vorova koji nisu susjedni veza se uspostavlja: Prospajanjem linija pri emu se uspostavlja kanal te svi podaci putuju istim putem Prospajanjem poruka/paketa pri emu, ukoliko se radi o prospajanju poruka cijela poruka se alje od vora do vora dok ne doe do korisnika, dok se kod prospajanja paketa poruka dijeli na manje dijelove (pakete) nakon ega dotini paketi mogu putovati razliitim putovima kroz mreu.Dva najee spominjana slojevita modela raunalnih mrea su OSI Reference (preporuen) model te tzv. TCP/IP ili IP grupa protokola. Dok je OSI model 7-slojni, TCP/IP je 4-slojni model, te je jednoznano preklapanje nemogue. Stoga se razliiti protokoli i arhitekture raunalnih mrea esto referenciraju na jedan od ta dva modela, odnosno nalaze svoje mjesto na nekom od slojeva navedenih modela.

3.2. Podjela raunalnih mrea prema veliini

Prema veliini raunalne mree se mogu podijeliti u 4 osnovne kategorije: lokalne mree (LAN), gradske mree (MAN), rasprostranjene (globalne) mree (WAN) i Internet.3.2.1. LANLokalna mrea (eng. LAN Local Area Network) predstavlja komunikacijsku mreu koja omoguava meusobno povezivanje razliitih krajnjih ureaja unutar ogranienog podruja, te im omoguava razmjenu informacija i dijeljenje resursa. Lokalna mrea najee se nalazi instalirana unutar jedne zgrade ili unutar skupine zgrada na ogranienom podruju, te otuda i nosi naziv lokalna. Broj ureaja koji se mogu povezati u lokalnu mreu je ogranien (uslijed raznih fizikalnih ogranienja tehnologija koje se koriste), no on se ipak kree od nekoliko desetaka do nekoliko stotina ureaja u jednoj lokalnoj mrei. Budui da se lokalne mree formiraju na manjem prostoru mogue je ostvariti dosta velike brzine prijenosa podataka.3.2.2. MANGradska mrea (eng. MAN - Metropolitan Area Network) je mrea koja se po veliini smjeta izmeu lokalnih i rasprostranjenih mrea. Veliinom ova mrea pokriva jedan grad i prigradska podruja ovisno o veliini grada.3.2.3. WANRasprostranjena (globalna) mrea (eng. WAN - Wide Area Network) sastoji se od vie povezanih LAN mrea rasprostranjenih na irem geografskom podruju (npr. Od nekoliko gradova), a koristi veze tipine za rasprostranjene mree unajmljene telefonske vodove, satelitsku tehnologiju, itd. Brzina prijenosa podataka je bitno manja nego kod lokalnih mrea, a u arhitekturu mree su ukljueni posebni komunikacijski ureaji, preklopnici koji slue za prikljuivanje raunala, povezivanje udaljenih dijelova mree i prijenos podataka.3.2.4. InternetInternet sainjava skup raznorodnih mrea (LAN ili WAN) meusobno povezanih tako da djeluju kao jedinstvena mrea. Povezivanje se ostvaruje koritenjem posebnih komunikacijskih ureaja - usmjernika (eng. router). Svaki usmjernik je istovremeno vor u dvije mree, a njegova zadaa je prebacivanje podataka iz jedne mree u drugu, njihovo konvertiranje iz jednog formata u drugi, te usmjeravanje podataka prema odreditu.4. Topologija mrea

Najjednostavnija ideja koja se javlja za povezivanje raunala svodi se na uspostavljanje zasebne veze (ice) izmeu svakog para raunala. Iako ovakvo rjeenje ima odreenih prednosti gotovo nikad se ne primjenjuje u praksi. Kako izravno povezivanje raunala ne dolazi u obzir, posljednjih 40-tak godina razvijale su se tzv. LAN tehnologije. Sve su one zasnovane na nekoj vrsti zajednikog (dijeljenog) komunikacijskog medija. Svaka LAN tehnologija uspostavlja odreenu strukturu meusobne povezanosti dijelova opreme, tj. topologiju. Topologija je u odreenoj mjeri povezana sa vrstom kablova koji se koriste i predstavlja odreeni model. Uglavnom, to su optiki ili bakarni kablovi, a meu bakarnima koaksijalni ili kablovi sa upredenim paricama. Takoer, topologija je povezana i sa mrenom arhitekturom. U mnogim sluajevima mree su hibrid razliitih topologija.[footnoteRef:1] [1: http://sr.wikipedia.org/wiki/Mre%C5%BEne_topologije]

Struktura meusobne povezanosti dijelova opreme (linija, vorova, itd.) rezultira sa nekoliko osnovnih topologija koje se zatim mogu kombinirati kako bi se formirale kompleksnije topologije (hibridne topologije). Odabrana topologija mora osigurati veliku brzinu komuniciranja, treba u to veoj mjeri biti skalabilna te razmjerno jeftina. U nastavku e biti opisani principi funkcioniranja najuobiajenijih topologija te navedene njihove prednosti i mane. Najpoznatije topologijske mree su:1. Topologija magistrale ili sabirnika topologija2. Topologija prstena3. Topologija zvijezde4. Topologija mree ili isprepletena topologija5. Topologija stabla

4.1. Topologija magistrale ili sabirnika topologija

Magistrala ili sabirnica je glavni vod koji predstavlja kimu mree i du koga su povezana raunala u odreenim razmacima. Magistrala je jedinstveni komunikacijski kanal kojim se obavlja saobraaj i zajedniki je svim vorovima. Ova topologija se smatra pasivnom jer raunala povezana na magistralu samo oslukuju to se dogaa na njoj.Kada se u mrei primjeni topologija magistrale, raunari i ostali ureaji povezani su u jednu liniju, svako sa svojim susjedima. Ova konfiguracija se naziva "daisy chain". Da bi svi signali koje generira sistem stigli na svoje odredite, prenose se magistralom u oba smjera ka svim ostalim sistemima. Topologija magistrale uvijek ima dva otvorena kraja.Oba kraja magistrale moraju se zatvoriti otpornicima da bi se izbjegla reeksija signala u suprotnom smjeru koja izaziva interferenciju s novim signalima koji se prenose. Nepostojanje zavretaka na jednom ili na oba kraja magistrale onemoguava ispravan rad mree.Topologija magistrale postoji u dva oblika: Debeli Ethernet gdje mree koriste jedan dugaak koaksijalni kabel. Umreeni raunari su povezani na taj kabel pomou manjih, pojedinanih kratkih kablova, koji se zovu interface prikljunih jedinica (engl. Attachment Unit Interface, AUI, poznati i pod nazivom kablovi primopredajnika). Tanki Ethernet tu se koriste tanji koaksijalni kablovi, isjeeni na komade razliitih duina. Svaki komad kabla povezuje raunar sa susjedni raunarom. Svaki raunar u mrei ima primopredajnik koji je zaduen i za prijem i za predaju podataka na mreni kabl. Izuzev debelog Etherneta, kod ostalih standarda fizikog sloja za Ethernet, primopredajnici su ugraeni u mrenu karticu. Debeli Ethernet je jedini oblik Ethernet mrea koji koristi interface razliit od mrenih kartica. U njegovom sluaju, primopredajnici se na koaksijalni kabl povezuju pomou vampirskog prikljuka. Primopredajnik se povezuje na mrenu karticu raunara pomou AUI kabla.

Prednosti ove topologije su sljedee: Jednostavnost implementacije i proirenja; Potreba za manjom koliinom kabela od zvjezdaste topologije; Podobnost za privremene ili male mree koje ne potrebuju velike brzine (brzo postavljanje); Troak implementacije je nii nego kod drugih topologija; Jednostavnost upravljanja. S druge strane mane dotine topologije se oituju u sljedeem: Maksimalna duljina sabirnikog kabela je ograniena, to ograniuje i maksimalan broj raunala koja se mogu spojiti; U sluaju oteenja glavnog kabela cijela mrea postaje nefunkcionalna; Trokovi odravanja mogu biti vii na dulji period; Performanse mree dodavanjem raunala ili poveanjem mrenog prometa opadaju; Na krajeve kabela koji ini sabirnicu mree treba postaviti tzv. terminatore; U sluaju pada mree vrlo je teko identificirati mjesto problema; Nije namijenjena za uporabu kao jedinstveno rjeenje u zgradama.

Ovaj tip topologije najee je bio koriten u neto starijim raunalnim mreama temeljenim na koaksijalnom kabelu.

Slika 1. Topologija magistrale

4.2. Topologija prstena

Topologija u kojoj su raunala povezana provodnicima jedan za drugim, i ine fiziki krug naziva se topologija prstena. Informacije putuju provodnicima u jednom smjeru. Raunala na mrei reemitiraju pakete, odnosno primaju pakete, a zatim ih alju sljedeem raunalu u mrei.[footnoteRef:2] [2: http://sr.wikipedia.org/wiki/Mre%C5%BEne_topologije]

Topologija prstena slii na topologiju magistrale po tome to je svako raunalo povezano sa susjednim. Meutim, umjesto da postoje dva kraja sa zavrecima, krajevi su spojeni i ine prsten. Zbog ove veze, signali putuju od jednog raunala do slijedeeg, ukrug, vraajui se do poetne toke.U veini sluajeva, topologija prstena je isto logika, a ne fizika konstrukcija, jer se u topologiji prstena kablovi povezuju na razvodnik i u stvari imaju oblik zvijezde. U zvjezdastoj topologiji moe se koristiti vie vrsta kablova. FDDI mree mogu koristiti topologiju zvijezde sa optikim kablom, dok token ring mree koriste kablove sa upredenim paricama.Token ring mree koriste posebnu vrstu razvodnika, koja se zove pristupna jedinica za vie stanica (engl. Multistation Access Unit, MAU). MAU prima sve ulazne signale kroz jedan prikljuak i prosljeuje ih na ostale prikljuke krunim redoslijedom. Ovo se ne izvodi istovremeno, kao kod Ethernet razvodnika, ve jedno po jedno. Na primjer, kada raunalo koje je povezano na 7. prikljuak pristupne jedinice sa 16 prikljuaka poalje paket podataka, on se prosljeuje samo na 8. prikljuak. Kada raunalo povezan o na 8. prikljuak primi paket, on ga odmah vraa ka MAU razvodniku, koji paket alje na 9. prikljuak i tako redom. MAU nastavlja ovaj postupak sve dok ne prenese paket svim raunalima koji su povezani na prsten. Kada raunalo koji je inicijalno poslao primi paket nazad, ima obavezu da skine taj paket s prstena. Dizajn ove topologije omoguava da mrea funkcionira ak i kada otkae kabel ili konektor, jer MAU sadri posebna kola koja iz prstena iskljuuju neispravnu radnu stanicu. MAU zadrava logiku topologiju, pa mrea iz koje je iskljuena neispravna radna stanica nastavlja rad.

Prednosti prstenastetopologije: Veoma uredna topologija kod koje svako raunalo ima pristup prstenu i ansu za slanje podataka; Pod velikim mrenim optereenjem ima bolje performanse od zvjezdaste topologije; Rast sustava ima minimalni utjecaj na performanse; Svi vorovi imaju isti pristup (brzina i sl.). Mane prstenaste topologije: Komunikacija se prekida im jedno od raunala ne radi ili ukoliko doe do prekida komunikacijskog kabela; Seljenje, dodavanje i promjene ureaja mogu utjecati na mreu; Mreni ureaji za ovu topologiju su puno skuplji od Ethernet ureaja; Pod normalnim optereenjem ova topologija je puno sporija od Ethernet mree.

Slika 2. Topologija prstena

4.3. Topologija zvijezde

Topologija zvijezde koristi centralni ureaj za povezivanje, koji se zove razvodnik (engl. hub), odnosno koncentrator. Svaki raunalo je na razvodnik povezan zasebnim kablom. Topologija zvijezde koristi kabl sa upredenim paricama. Veina Ethernet lokalnih mrea i mnoge lokalne mree koje koriste ostale protokole imaju zvjezdastu topologiju.Iako je svako raunalo povezan na razvodnik pomou zasebnog kabla, razvodnik proputa sve signale koji ulaze kroz jedan prikljuak na sve ostale prikljuke. Zbog toga, svi signali koje odailje jedno raunalo na mrei stiu do svih ostalih raunala u mrei. Poto je svakom raunalu dodijeljen po jedan prikljuak razvodnika, topologija zvijezde je otpornija na kvarove od topologije magistrale - prekid jednog kabla ne utie na ostatak mree. S mreom nije povezan samo onaj raunalo iji je kabel (ka razvodniku) prekinut. U topologiji zvijezde mora obavezno postojati dodatni ureaj - razvodnik - i to je mana ove topologije. Ako razvodnik otkae, cijela mrea e biti prekinuta. Prednosti zvjezdaste topologije Osnovna prednost zvjezdaste topologija jest njezina jednostavnost, koja omoguuje brzo shvaanje, uspostavljanje i snalaenje u mrei. Jednostavnost topologije uklanja potrebu za kompleksnim protokolima za usmjeravanje ili prosljeivanje poruka. Ispod spomenute izolacija i centralizacija pojednostavljuju ustanovljavanje kvarova, jer se svaka veza ili ureaj mogu zasebno analizirati. Zvjezdasta topologija sprjeava prolaz podatkovnih paketa kroz nepotrebne vorove, to rezultira boljim performansama mree. Prilikom komunikacije izmeu bilo koja dva ureaja koja su dio ove topologije sudjeluj maksimalno 3 ureaja i 2 veze. Ova topologija uvelike optereuje sredinji ureaj no ukoliko dani ureaj ima dostatan kapacitet tada vrlo velika uporaba mree od strane jednog ureaja ne utjee na ostale ureaje na mrei; Izolacija pojedinih ureaja koja je izravna posljedica injenice da je svaki ureaj zasebno spojen sa centralnim ureajem. To izoliranje pojedinih ureaja ini vrlo jednostavnim te se svodi na odspajanje danog ureaja sa sredinjeg ureaja. Ova znaajka takoer sprjeava da kvar pojedinih ureaja ne utjee na mreu; Kako je sredinji ureaj usko grlo" mree, poveanje kapaciteta sredinjeg ureaja ili dodavanje dodatnih ureaja zvijezdi omoguuje veliku skalabilnost mree. Centralizirana narav ove topografije takoer omoguuje nadzor mrenog prometa. Mane zvjezdaste topologijeOsnovna mana zvjezdaste topologije se oituje u visokoj ovisnosti mree o ispravnom funkcioniranju sredinjeg ureaja. Dok kvar individualne veze rezultira samo izolacijom jednog vora, kvar sredinjeg ureaja ini cijelu mreu nefunkcionalnom, te odmah izolira sve vorove. Performanse i skalabilnost mree takoer ovise o mogunostima sredinjeg ureaja. Veliina mree je ograniena brojem veza koje je mogue uspostaviti sa sredinjim ureajem a performanse mree su ograniene njegovom propusnou. Dok je, teoretski, promet izmeu sredinjeg ureaja i vora izoliran od ostalih vorova na mrei, ostali vorovi mogu osjetiti pad performansi ukoliko promet do drugog vora zauzima znaajan dio mogunosti obrade ili propusnosti sredinjeg ureaja. Fiziko uspostavljanje mree moe biti jako kompleksno.

Slika 3. Topologija zvijezde4.4. Topologija mree ili isprepletena topologija

Mreasta topologija je posebna vrsta veze od toke do toke u kojoj postoje najmanje dvije direktne putanje do svake toke. Stroa definicija mreaste topologije zahtijeva da svaki vor bude direktno povezan sa svim ostalim vorovima.[footnoteRef:3] [3: http://sr.wikipedia.org/wiki/Mre%C5%BEne_topologije]

Jedna od najsigurnijih topologija po pitanju stabilnosti mree jest svakako isprepletena topologija (eng. mesh topology). Sama topologija se formira uspostavljanjem izravne veze jednog raunala sa svim drugim raunalima u mrei, ime se omoguuje kontinuirana veza i zaobilaenje neispravnih ili blokiranih komunikacijskih putova skakanjem" podataka od vora do vora, dok se ne dosegne odredini vor. Oito je da se isprepletena topologija razlikuje od ostalih vrsta topologija u tome da svaki dio mree moe komunicirati sa ostalim dijelovima putem viestrukih komunikacijskih putova. Isprepletene mree se mogu same reparirati - mrea moe funkcionirati ak i kada se koji od vorova pokvari ili doe do problema sa vezom. Rezultat toga je uspostavljanje veoma stabilne mree. Prednosti isprepletenetopologije Izrazita stabilnost mree. Mane isprepletene topologije Kompleksnost - u sluaju veeg broja raunala broj kabela potrebnih za spajanje bi bio toliko velik da bi se pojavili problemi sa njihovim polaganjem (broj veza potrebnih za takvo spajanje n raunala je n(n-1)/2, dakle raste kao n2); Neskalabilnost; Skupoa, koja se prije svega oituje u potrebi za velikom koliinom kabela.

Slika 4. Mreasta topologija4.5. Topologija stablaTopologija stabla se koristi pri isporuivanju usluga kablovske televizije. Prednost se ogleda u tome to je mreu lako proiriti jednostavnim dodavanjem jo jedne grane, pa je tako izoliranje greaka relativno lako. Nedostaci su ti to ako koren postane neispravan, cijela mrea postane neispravna. Ako bilo koja razvodna kutija postane neispravna, sve grane sa te razvodne kutije postaju neispravne. Pristup postaje problem ako cijelo ureenje postane suvie veliko.Kada se govori o stablastoj topologiji (eng. tree topology), radi se zapravo o hibridnoj topologiji - grupe raunala spojenih po zvjezdastim topologijama spojene su na okosnicu koja je raena prema sabirnikoj topologiji. Prednosti i mane ove topologije izviru iz njene hibridne prirode. Prednosti stablaste topologije: U sluaju kvara glavne sabirnice raunala koja su dio pojedine zvjezdaste mree i dalje mogu meusobno komunicirati; Mrea se moe jednostavno proirivati dodavanjem zvjezdastih mrea na glavnu sabirnicu ili vorova u pojedinu zvjezdastu mreu; U sluaju kvara pojedinog podatkovnog kabela sva ostala raunala mogu i dalje meusobno komunicirati, osim sa raunalom sa kojim je veza prekinuta; U sluaju kvara sredinjeg ureaja pojedine zvjezdaste mree (ili poveznog podatkovnog kabela) prekida se iskljuivo komunikacija sa dotinom mreom, dok ostale mree nastavljaju neometanu komunikaciju. Mane stablaste topologije: Ovisnost o glavnoj sabirnici, koja dovodi do toga da u sluaju kvara glavne sabirnice dolazi do ozbiljnog kvara cjelokupne mree (prekida se komunikacija meu podmreama); Ovu topologiju je tee konfigurirati i fiziki uspostaviti od drugih vrsta topologija.

Slika 5. Topologija stabla

5. Zakljuak

Na kraju ovog maturalnog rada moemo zakljuiti da topologija mrea ini jednu od tri komponente fizikog sloja OSI modela. U rada objanjen je pojam topologija i podjelu topologije mrea.Topologija se odreuje na osnovu vrste kabla koji koristi. Lokalne mree se sastoje od tri osnovne topologije. Pored topologije mrea ukratko je objanjena i terminologija raunalnih mrea te podjela prema veliini. Za navedene topologije mora postojati i tehnologija pomou koje se i realizira topologija mrea. Najee koritena tehnologija za realizaciju topologije poznata je pod nazivom Ethernet.Na kraju treba spomenuti da su navedene topologije mrea sklone manama i kvarovima, neke vie, a neke manje pa se iz tog i iz financijskih razloga biraju najprihvatljivije topologije za odreeno podruje.

6. Literatura

1. Juri eljko (2003) Informatika, ISBN 9958-21-208-0, Sarajevo Publishing, Sarajevo2. Veinovi M. i Jevremovi A. (2007) Uvod u raunarske mree, Univerzitet Singidunum, Fakultet za poslovnu informatiku, Beograd3. http://sr.wikipedia.org/wiki/Mre%C5%BEne_topologije4. http://www.informatika.buzdo.com/s420-topologija-mreze.htm5. https://milankitonjic.wordpress.com/2012/04/27/topologija-mreze/6. http://www.znanje.org/knjige/computer/net/01/topologija_mreza.htm

18