Računalne Mreže (skripta)

Sveučilište u Mostaru FakulWHWSULURGRVORYQRPDWHPDWLþNLKL odgojnih znanosti

Računalne mreže SKRIPTA ZA USMENI DIO ISPITA (STUDIJ INFORMATIKE)

1 0. Osnovni pojmovi - Informacijska mreža je skup sklopovlja i programskih elemenata koji obavljaju operacije transmisije (premještanje određene količine informacija između odredišnih točaka u informacijskom prostoru), komutacije (usmjeravanje informacija na određene prijenosne „putove“ koji povezuju točke informacijskog prostora) i procesiranja (procesorsko izvođenje određenih algoritama pri čemu se mjenja sadržaj informacija), a međusobnim fiksnim ili promjenjivim vezama tvore konfiguracije sredstava namjenjenih korisnicima za obavljanje određenih informacijskih usluga. - Osnovni podaci mogu biti BIT orijentirani (pogodan za bilo koju kombinaciju nula i jedinica) i BYTE (oktet) orijentirani (točno određena kombinacija nula i jedinica npr. određena ASCII kodom). BIT orijenitrane veze su sve zastupljenije jer omogućuju rad s bilo kojom kombinacijom bitova i različitim vrstama podataka. - Terminal obavlja funkcije primanja, predaje i prikazivanja korisničke informacije (može biti u izvornom obliku ili se može obrađivati). Unutar mreže, računala (hosts) možemo smatrati terminalima. Terminali mogu biti pokretni i nepokretni. - Grane su prijenosni sustavi (žični ili bežični) unutar mreže. Grane ne moraju nužno povezivati sve čvorove unutar mreže. - Čvorovi su mrežni uređaji – koncentator (hub), usmjernik (router), prospojnik (switch) čija je uloga povezati granu koja ulazi u njega s onom koja „izlazi“ iz njega, odnosno povezivanje terminala ili drugih čvorova u svrhu međusobne komunikacije i razmjene informacija. Dva načina na koji se vrši povezivanje: prespajanje i usmjeravanje. Čvorovi unutar (iste) mreže ne moraju nužno biti istovrsni. - Mrežni protokoli definiraju pravila za komunikaciju između mrežnih uređaja. - Datagram (paket) je osnovna jedinica za prijenos u mrežama koje koriste metodu zamjene i prijenosa paketa. - T1 i E1 signali - T1 je veza koja se koristi u Sjeverno Americi i Japanu te dopušta brzine do 1,544 Mbps, dok je E1 veza koja se koristi u Europi s brzinama od 2,048 Mbps. - Multipleksiranje – Jedan fizički spojni put može se koristiti za prijenos više logičkih kanala. Taj postupak se naziva multipleksiranje. Može biti vremensko multipleksiranje (TDM - Time Division Multiplexing) ili frekvencijsko multipleksiranje (FDM - Frequency Division Multiplexing). - Opće poznati portovi: - Port 20 (21):

FTP data (control)

(preko protokola TCP)

- Port 23:

Telnet


- Port 25:

SMTP


- Port 53:

DNS

(preko protokola UDP i TCP)

- Port 67,68:

DHCP

(preko protokola UDP)

- Port 80:

HTTP(WWW)


- Port 110:

POP3


2 1. Osnovne topologije mreže Topologija mreže je raspored određenih mrežnih elemenata unutar računalne mreže. Topologija mreže može izravno ili neizravno utjecati na cijenu izvedbe, funkcionalnost, lakoću održavanja, skalabilnost, podložnost kvarovima i na tehnologije koje će se koristiti. Topologiju mreže dijelimo na dvije vrste: • •

Fizičku topologiju - raspored fizičkih elemenata računalne mreže odnosno lokacije uređaja (čvorišta, terminali...) te raspored kablova. Logičku topologiju – način na koji se signali ponašaju unutar mreže, odnosno način kojim podaci mogu teći mrežom.

Osnovne topologije mreže: •

Bus topologija (magistrala, sabirnica) – svaki čvor je povezan na isti vod (kabel) što omogućava jeftinu izvedbu, no ukoliko dođe do kvara ili oštećenja kabela, mreža se urušava od mjesta oštećenja na dalje. Poslani podaci cu vidljivi svima unutar mreže. Ova topologija se najčešće koristi u lokalnim mrežama.

•

Zvijezda topologija – svi čvorovi su direkto povezani sa „središnjim“ čvorom (sa hubom ili switchem). Središnji čvor se ponaša kao posrednik u komunikaciji svih ostalih čvorova, dakle sav promet mora ići preko centralnog čvora. Ova topologija fizički ne mora izgledati poput „zvijezde“ već je bitan već navedeni sustav konekcije. Ova topologija se jednostavno ostvaruje te je dodavanje novih čvorova jednostavno. Mana ove topologije je „ranjivost“ centralnog čvora, odnosno ukoliko dođe do kvara centralnog čvora, čitava se mreža urušava.

•

Prstenasta topologija – svaki čvor je međusobno povezan sa „susjedna“ dva. Na taj način čvorovi čine zatvoren krug kojim signal putuje – kako bi signal stigao na odredište, mora od početne točke proći preko svih čvorova koji se nalaze na putu. Ova topologija ne zahtjeva centralni čvor (poput zvijezdaste topologije), ali ukoliko dođe do kvara na jednom od čvorova, mreža će biti narušena ili se u potpunosti urušava.

•

Mrežasta topologja (potpuna povezanost) – svaki pojedini čvor fizički je direktno povezan sa svim ostalim čvorovima, tako svaka dva uređaja mogu direktno komunicirati jedan sa drugim. Ovakva topologija je veoma otporna na bilo kakve kvarove i oštećenja, jer se logička konekcija jednostavno premosti. Ipak, ovakva topologija je veoma nepraktična i skupa za izvedbu u velikim mrežama.

•

Topologija stabla – u ovoj topologiji, čvorovi su hjerarhijski postavljeni te fizički raspored čvorova podsjeća na razgranatu krošnju stabla. Nije dobro rješenje za međusobno povezivanje svih čvorova, no unatoč tomu jedna je od najčešće korištenih topologija.

•

Hibridna topologija – javlja se kao kombinacija dvije ili više već spomenutih topologija.

3 2. Modeli mrežne arhitekture Uzmimo da krajnje uređaje u ovom slučaju čine pokretni ili nepokretni terminali. Terminalima mora biti definiran pristup mreži, odnosno način na koji su povezani sa centralom (dakle, žično ili bežično). Između dva krajnja uređaja (terminala) nalazi se jezgra mreže koja definira način prolaska informacija kroz mrežu (prespajanje ili usmjeravanje) i način izmjene informacija (putem kanala ili putem paketa). Za izvođenje predviđenih operacija mreža mora imati određenu razinu „inteligencije mreže“.

Možemo usporediti način rada internetske mreže i fiksne telefonske mreže: •

Internetska mreža: o Pristup internetskoj mreži može biti žični ili bežični o Informacija putuje usmjeravanjem (routing) o Informacija se razlaže u pakete i prenosi u tim istim paketima o Terminali su relativno skupi

•

Fiksna telefonska mreža: o Pristup telefonskoj mreži je isključivo žični o Informacija sputuje kanalom o Koristi se prespajanje (switching) o Terminali su relativno jeftini

Valja napomenuti ukoliko se koriste mobilni terminali, potrebno je imati veću inteligenciju mreže. Također, Personal mobility omogućuje korisniku pristup mreži sa bilo kojeg terminala i radi na principu prepoznavanja korisnika. U svojoj srži, računalna mreža podjeljena je u slojeve koji su ključni za razumjevanje načina rada mreže i procesa komunikacije. Slojevi mogu međusobno komunicirati vertikalno (od nižeg sloja ka višem i obrnuto) putem komunikacijskog sučelja koristeći servise. Horizontalna komunikacija se vrši putem protokola.

4 Većina mreža počiva na OSI (Open System Interconnection) i TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) slojevitim modelima. Slojevi skupa sa protokolima čine mrežnu arhitekturu.

3. DSL tehnologija i primjena DSL (Digital Subscriber Line) je širokopojasna veza koja pruža digitalni prijenos podataka preko postojeće infrastrukture telefonskih kabela (analogne telefonske linije). Prednost DSL-a je što se može koristiti paralelno sa telefonskom linijom jer DSL za prijenos podataka koristi više frekvencije (frekvencija ljudskog glasa kreće se od 300Hz do 3.4kHz, stoga je prostor frekvencija od 0Hz do 4kHz rezerviran za telefonsku uslugu odnosno POTS - Plain Old Telephone Service, zatim prostor od 4kHz do 25kHz ostaje neiskorišten kao osiguranje od preklapanja signala, te se prostor od 25kHz do cca 1.1MHz koristi za ADSL uslugu).

5 DSL usluga je sačinjena od skupa tehnologija (sve DSL tehnologije se kolektivno označavaju sa „xDSL“), stoga se brzine prijenosa za DSL razlikuju od tehnologije do tehnologije. DSL tehnologije možemo podijeliti na simetrične i asimetrične. Kod asimetričnih DSL tehnologija, brzine preuzimanja (download) kreću se od cca. 384 kbps (kilobita po sekundi) do cca. 20 Mbps (megabita po sekundi), ovisno o tehnilogiji, a brzine slanja (upload) su znatno manje. Kod simetričnih DSL tehnologija brzine preuzimanja i slanja su jednake. Kako bi se paralelno mogla koristiti telefonska i DSL usluga, potreban je uređaj koji se zove razdjelnik (splitter) – razdjelnik prosljeđuje telefonske signale analognom telefonu, a DSL signale modemu (uređaj koji je dobio ime po svojoj funkciji odnosno modulator/demodulator signala koji prima, koristi se pri spajanju na internet). Na izlasku signala iz lokalne mreže, javlja se NID (Network Interface Device), mjesto gdje se spajaju prijenosni mediji (bakrene žice ili optika) korisnika i poslužitelja. Nadalje, na lokaciji posljužitelja usluge nalazi se DSL koncentrator – DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) koji sakuplja korisničke DSL konekcije. Tu se također nalazi razdjelnik koji razdjeljuje signale te jedan frekvencijski opceg šalje prema DSLAM-u, a drugi frekvencijski opseg šalje prema analognoj telefonskoj centrali. Postoji nekoliko faktora koji utječu na slabljenje signala na ADSL vezama i samim time na smanjenje kvalitete veze i ukupnu propusnost. Najčešći faktori koji utječu na kvalitetu xDSL veza su: •

•

•

•

Prigušenje signala (Attenation) – prigušenje signala se javlja zbog dužine lokalne ptelje. Kako se povećava duljina kabela, frekvencije signala trpe utjecaj slabljenja. Ovo se također događa zbog povećanja temperature. Zanimljiva je činjenica da niže frekvencije manje trpe od ove pojave. Bridge taps (slijepe ulice, premošteni odvojsci) – „slijepe ulice“ koje se javljaju u lokalnoj petlji kako dodatni dio kablea s nedefiniranim krajem. Signal u takvom kabelu putuju do samog kraja kabela, te se potom reflektiraju se nazad u lokalnu petlju stvarajući odjek, smetnje (echo). Load Coil – uređaji koji su se koristili za pojačavanje analognog glasovnog signala na većim udaljenostima. Kako ovaj uređaj stvara distoriziju signala na višim frekvencijama, mora se ukloniti prije instalacije bilo kakvih digitalnih tehnologija. Koristio se prije DSL tehnologije. Preslušavanje (Crosstalk) – smetnja koja se javlja zbog utjecaja elektroničkog ili magnetnog polja na kabel kojim putuje signal. Također, druge linije koje prolaze pored DSL parica mogu narušiti signal koji njima putuje.

Postoje tri varijante DSL-a: •

Simetrični DSL ima jednake brzine preuzimanja i slanja podataka. Tipovi simetričnog DSL-a su: o

o

HDSL (High data rate Digital Subscriber Line) – osnovna primjena HDSL-a je prijenos T1 i E1 signala. Koristi dvije parice za T1 signal odnosno tri parice za E1 signal, koristi se isključivo za prijenos podataka, te HDSL ne dopušta istodobni prijenos POTS i DSL podataka. SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) – prijenos se odvija na jednoj liniji, podržava istodobni prijenos POTS i SDSL podatkovnog prometa. Namjenjen korisnicima koji imaju jednu telefonsku liniju. Brzine preuzimanja/slanja su do 2,3 Mbps.

6

o

SHDSL (Symmetric High bitrate Digital Subscriber Line) – prvi standardizirani DSL koji omogućava brzine prijenosa do 2,3 Mbps na jednom paru žica, pa sve do 4,6 Mbps na dva para žica. Pogodna je za poslovne korisnike jer dopušta veće udaljenosti prijenosa, osigurava veću propusnost u oba smjera te je preslušavanje na žicama smanjeno.

•

Asimetrični DSL ima veće brzine preuzimanja i znatno manje brzine slanja. Tipovi asimetričnog DSL-a su: o ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) – od svih DSL tehnologija, ADSL doživio je najveću popularnost kod kućnih (privatnih) korisnika koji su povezani sa lokalnom centralom pomoću jedne parice i kojima je važnija brzina preuzimanja od brzine slanja. Na istoj parici se mogu koristiti analogni telefonski promet i digitalni podatkovni promet. Brzine preuzimanja dosežu do 10 Mbps, a brzine slanja do 1 Mbps. o ADSL2 (Asymmetric Digital Subscriber Line 2) – ADSL2 je u biti poboljšani ADSL. Brzine preuzimanja su do 12 Mbps, a grupiranjem parica povećava se propusnost – četiri parice s ADSL2 tehnologijom dopuštaju brzine od 40 Mbps. o ADSL2+ (Asymmetric Digital Subscriber Line 2+) – nadalje, poboljšani ADSL2, povećava brzinu preuzimanja na 24 Mbps. To povećanje brzine postiže podizanjem frekventong pojasa sa 1,1MHz na 2,2MHz. ADSL2+ kompatibilan je sa ADSL2 i ADSL tehnologijama.

•

Simetrični/asimetrični DSL je varijanta DSL-a koja može raditi kao simetrični i kao asimetrični DSL. Tipovi ovog DSL-a su: o VDSL (Very high bitrate Digital Subscriber Line) – VDSL podržava asimetrični način prijenosa s brzinama prijenosa do 52 Mbps na kraćim udaljenostima i simetrični način prijenosa do maksimalno 10 Mbps full duplex Ethernet uslugu (istovremeno slanje i primanje podataka, dakle bez kolizije). o VDSL2 (Very high bitrate Digital Subscriber Line 2) – VDSL2 podržava prijenosnu brzinu do 100 Mbps u oba smjera. Podržava korisnike koji traže veliku propusnost (tvrtke, kampusi i sl.).

4. Pulsno-kodna modulacija Pulsno-kodna modulacija ili PCM (Pulse-Code Modulation) je metoda kojom se analogni izvorni signal pretvara u digitalni signal i obrnuto. Primjerice, koristi se u fiksnoj telefoniji (POTS) pri prevođenju analognog signala (glasa) u digitalni signal (i obrnuto). Kada je u pitanju POTS, PCM radi na frekvenciji od 8kHz, odnosno analizira analogni signal osam tisuća puta u sekundi (što je veća frekvencija analiziranja, veća je kvaliteta zvuka). Korištenjem PCM-a ostvaruje se digitalni prijenos podataka koji ima ogromnu prednost nad analognim prijenosom. Može se gotovo u potpunosti regenerirati narušen signal što čini signale veoma otpornim na smetnje, postoji mogićnost primjene vremenskog multipleksa kao i mogućnost primjene optičkog prijenosa. PCM se temelji na tri osnovna procesa:

7

• •

•

Uzorkovanje – uzimanje „uzoraka“ signala, mjerenje signala unutar pravilnih vremenskih razmaka. Kvantiziranje – svaki pojedini uzorak signala šalje se na kvantiziranje (diskretiziranje signala po trenutnoj vrijednosti amplitude), tj. zaokruživanje vrijednosti uzoraka na najbližu kvantizacijsku razinu. Spektar mogućih amplituda se podijeli na određeni broj kvantizacijskih intervala. Kordiranje – svakom kvantiziranom uzorku pridjeljuje se kod – broj u binarnom zapisu koji je razumljiv računalu. Nakon kodiranja, signal je u digitalnom obliku.

Način primjene PCM-a je sljedeći:

8 5. Fizikalne osnove optičkog prijenosa Optički mediji (kablovi) sastoje se od plastičnog vlakna ili vlakna od silicijevog stakla za prenošenje svjetlosnih impulsa. Koriste se za prijenos signala s velikom propusnom moći, sa malim gubicima na većoj udaljnosti. Ogromna prednost optičkih medija je imunitet na elektromagnetske smetnje. Imaju veći frekvencijski opseg, tako da brzine prijenosa ovih medija dosežu desetke Gbit/s i više za svako vlakno, materijal ima malu sprecifičnu težinu, a tu je i izostanak radijacije. Zbog ovih prednosti koriste se u backbone infrastrukturi mreža (okosnicama mreže, dijelovi mreže koji ne smiju pasti). Njihovu širu primjenu još uvijek koči visoka cijena prijemnika, modulatora i predajnika kompatibilnih sa optičkom tehnologijom. Konstrukcija kabela – svaki optički kabel sastoji se od tri značajke: • • •

Jezgre vlakna – kroz jezgru se prenose svjetlosni impulsi Omotača kabela – omotač/oklop oko jezgre drži svjetlost unutar jezgre, spriječava njeno prodiranje van, te time sprječava gubljenje snage signala. Vanjske izolacije – čuva jegru i omotač od vanjskih uticaja

Svjetlost može putovati samo u jednom smjeru kroz jedan optički kabel, zbog toga su potrebna dva kabela za full duplex prijenos podataka (istovremeni simultan prijenos podataka sa jednog uređaja na drugi). Postoje dvije vrste optičkih kablova: •

•

Jednomodni (single mode) – jednomodni kabel je manji i prenosi signale brže od višemodnog. Koristi laser kao izvor svjetlosti, a jezgra mu je širine 8 do 10.5 mikrometara. Koristi se za vodove duljine do 100km. Zato ga koriste telefonske kompanije, kableske televizije i davatelji internetskih usluga. Jednomodni kabeli prenose podatke brže, ali su skuplji i primjena je složenija. Višemodni (multimode) – višemodni kabeli koriste LED diode za emitiranje svjetlosti te im je kezgra širine 50 do 100 mikrometara. Imaju deblju jezgru. Posljedica toga je veće rasipanje svjetlosti i gubljenje signala. Koriste se na udeljnostima do 2km. Uglavnom se koristi u LAN mrežama između zgrada.

9 Na kraju optičkog vlakna, suprotno od izvora svjetlosti nalazi se foto-dioda koja proizvodi električni signal kada na nju dođe zraka svjetlosti. Uređaji koji pretvaraju svjetlost u električne impulse i obrnuto nazivaju se konverteri.

5. Kontrola pogrešaka i toka na sloju linka podataka Osnovni cilj komunikacije je prijenos podataka bez greške. U OSI (Open Systems Interconnection) modelu, podatkovni sloj pretvara niz jedinica i nula odnosno bitova u okvire podataka (veličine nekoliko stotina do tisuća bajtova (okteta)). Zadaće podatkovnog sloja u OSI modelu su uokvirivanje podataka, detekcija grešaka i oporavak od istih, te kontola toka podataka. Kontrola grešaka vrši se na dva načina: •

•

BEC (Backward Error Correction) – još poznat kao ARQ (Automatic Repeat reQuest), je tehnika ispravljanja pogrešaka u kojoj uređaj primatelj šalje zahtjev izvornom uređaju za ponovnim slanjem podatka. Koristi se onda kada u prijenosu dođe do pogreške ili se podaci izgube te uređaj primatelj „ne razumije“ podatke. Radi na pricipu provjere, da li si svi podaci pristigli, jesu li čitljivi te ima li to sve skupa smisla. Ukoliko podaci nisu čitljivi, nemaju smisla ili nisu svi pristigli, uređaj primatelj šalje zahtjev za retransmisiju. FEC (Forward Error Correction) – radni na način slanja „dodatnih“ bitova tako da nema potrebe za ponovnim slanjem podataka. Slanjem tih dodatnih bitova, stvara se dodatan promet na mreži, no greške u prijenosu se mogu riješavati „u hodu“. Primjerice trostruki reduntantni kod poznat kao (3, 1) ponavljajući kod jednostavno šalje svaki bit tri puta. Ukoliko se jedan od njih izgubi, postoje zamjenska dva.

6. Klase usluga u ATM-u ATM (Asynchrouous Transfer Mode) je mreža putem koje se mogu ostvariti usluge prijenosa podataka, glasa i videa. Dizajniran je kako bi ujedinio računalne i telefonske mreže. Koristi asinkorni TDM (Time Division Multiplexing) kojim se korisničke informacije pakiraju u ćelije fiksne veličine (ATM cells). Asinkorni TDM sličan je standardnom TDM-u uz razliku što se vremenske podjele dodjeljuju dinamički prema potrebi. Nakon mnogo grešaka i pokušaja u inačici 4.0 (ATM specifikacija) postalo je jasno koju vrstu prometa ATM mreže prenose i kakve usluge njihovi korisnici zahtjevaju – standard je modificiran da bi se mogao prilagoditi porebama korisnika tako da proizviđači mogu optimizirati svoje adaptere za neke ili sve kategorije korištenja. Kategorije usluge su: •

CBR (Constant Bit Rate) – namjenjena joj je emulacija bakrene žice ili optičkih kabela , ne vrši se provjera grešaka, kontrole toka niti bilo kakvog procesiranja, posebno je prikladan za interaktivni stvarno-vremenski promet, prije svega audio i video strujanje (streams). Bitan je za glatki prijelaz između trenutnog telefonskog sustava i B – ISDN sustava, jer PCM kanali, T1 krugovi i većina ostalog telefonskog sustava koriste konstantnu brzinu i sinkroni prijenos bitova.

10

•

VBR (Variable Bit Rate) – VBR je namijenjen za aplikacije koje imaju promjenjivu brzinu prijenosa uz stroga vremenska ograničenja, prije svega se koristi za interaktivni komprimirani video (npr. video konferencija). Dijeli se u dvije podklase: o stvarno-vremenski (RT VBR – Real Time Variable Bit Rate) o ne stvarno- vremenski (NRT VBR – Non-Real Time Variable Bit Rate)

Zbog toga što MPEG (MPEG je video format) i ostale sheme komprimiranja rade na način da prenose potpuni temeljni okvir nakon kojeg slijedi serija razlika između temeljnog i trenutnog okvira, brzina prijenosa strogo varira u vremenu, zbog ovih varijacija važno je da ATM ne unosi nikakvo kolebanje kašnjenja (jitter) u dolasku ćelija, a sa druge strane uobičajeni gubitak bita ili ćelija se može tolerirati. NRT VBR je namijenjen za promet gdje je vremenska dostava važna ali se može tolerirati određeni iznos kolebanja kašnjenja (npr. multimedijski email se tipično pohrani na lokalni disk prije prikaza).

•

ABR (Available Bit Rate) – usluga sa usnopljenom karakteristikom prometa, dakle promet se ne generira konstantno, već u snopovima, sa grubom procjenom širine pojasa , samim time korisnik nije stalno povezan brzinom koju plaća. Mreža obavještava korisnika o širini raspoloživog pojasa, ako je širina nedovoljna (kod zagušenja) traži od korisnika da smanji brzinu, a isto tako korisnik može dobiti i veće brzine od onih koje plaća (ukoliko je ta brzina raspoloživa). Koristi se za web-pretraživanje (surfanje).

11 •

UBR (Unspecified Bit Rate) – ne garantira ništa i ne obavještava korisnika o zagušenju, ova kategorija je prikladna za slanje IP paketa, jer IP ne daje garanciju na isporuku. Sve UBR ćelije se prihvaćaju ako ima kapaciteta, bit će prihvaćene, ako se pojavi zagušenje, bit će odbačene, a korisnik neće biti o tome obaviješten.

12 7. OSI model – slojevi i protokoli OSI (Open Systems Interconnection) je model mrežne komunikacije koju je sastavio ISO (International Organization for Standardization) 1977. godine . ISO organizacija je stvorena kao odgovor na potrebu standardizacije tehnologija i upravo to joj je i posao – povezivanje sustava otvorenih za komunikaciju sa ostalim sustavima. OSI model dijeli mrežnu komunikacija na 7 slojeva (layers). Svaki od tih slojeva ima određenu ulogu u prijenosu podataka mrežom.

Podaci putuju slojevima OSI modela točno odeđenim redosljedom. Tako aplikacijski sloj može komunicirati isključico s aplikacijskim slojem na drugom računalum dok na istom računalu prezentacijski sloj je jedini sloj kojem isti aplikacijski sloj može proslijediti podatke. Jednako tako, prezentacijski sloj može komunicirati jedino sa prezentacijskim slojem na drugom računalu, dok na istom računalu može komunicirati sa aplikacijskim i slojem sesije. Kod slanja podataka, podatak prolazi od aplikacijskog sloja do fizičkog sloja a na računalu koje prima taj dokument, put će biti obrnut i ići će od fizičkog sloja do aplikacijskog. OSI model čini sedam slojeva: 7. Aplikacijski sloj (Application Layer) – Sloj na kojem dolazi do spoja između aplikaicije i mrežnog softvera. Na aplikacijskom sloju nalaze se programi koji omogućuju mrežnu komunikaciju 6. Prezentacijski sloj (Presentation Layer) – Sloj na kojem se nalazi softver koji uspostavlja konveciju koja će koristiti pri komunikaciji, poput jezika i slično, a glavna mu je namjena biti prevoditelj, odnosno prevesti tekst koji želite poslati u jezik razumljiv mrežnom dijelu softvera koji će taj tekst prenijeti na drugo računalo. Jednako tako prezentacijski se sloj brine i o enkripciji i dekripciji podataka. 5. Sloj sesije (Session Layer) – Sloj sesije je zadužen za uspostavu i održavanja sesije izemđu procesa koji komuniciraju.

13 4. Transportni sloj (Transport Layer) – na ovom sloju se podaci pripremaju za transport. Stvaraju se segmenti na način da se podacima s aplikacijskog sloja doda zaglavlje s informacijiama poput oderedišnog i ishodišnog pora. Ako se radi o TCP/IP skupu protokola, na transportnom će se sloju koristiti protokoli TCP ili UDP. 3. Mrežni sloj (Network Layer) – sloj koji se brine o tome da podaci budu usmjereni pravim putem do odredišta, odnosno da ne zalutaju. Paket na mrežnom sloju dobije ishodišnu i odredišnu IP adresu. Ovaj sloj usmjerava podatke kroz mrežu. 2. Sloj podatkovne veze (Data Link Layer) – sloj koji priprema pakete za slanje na fizički medij na način da ih stavlja u okvire (frames) i šalje ih na medij za prijenos podataka. U okvir se stavlja ishodišna i odredišna fizička adresa uređaja. 1. Fizički sloj (Phisycal Layer) – sloj na koje su definirane fizičke osobine mreže.

9. TCP/IP model – slojevi i protokoli TCP/IP model je nastao prije OSI modela i TCP/IP model je u biti model na kojem funkcionira Internet. OSI i TCP/IP se većinom preklapaju, no razlike ipak postoje. Primjerice, dio funkcija transportnog sloja u TCP/IP modelu unutar OSI modela dodjeljen je sloju sesije.

Funkcije slojeva TCP/IP modela: •

Sloj interneta – omogućuje ubacivanje paketa u bilo koju mrežu i neovisnost paketa pri putovanju kroz mrežu. Definira službeni format paketa podataka i protokol IP. Sličan je sloju mreže OSI modela, koristi protokole poput IP i ICMP.

14 • • •

Sloj transporta – omogućuje konverzaciju izvora i odredišta. Definira dva protokola: TCP i UDP. Sloj aplikacije – sadrži sve protokole viših razina: TELNET, FTP, SMTP, DNS, NNTP, HTTP. Network Interface (Host to network) – ovaj model ne govori kako se povezati na mrežu već se to razlikuje od računala do računala te primjer protokola na ovom sloju su PPP, ARP/rARP.

10. PPP (Point to point protocol) Protokol PPP je serijski protokol koji se koristi za razmjenu okvira između dva uređaja. Razvijen je kao WAN protokol. Može se koristiti na različitim fizičkim medijima kao što su bakrena parica, optički kabel ili satelitski prijenos. Da bi se mogao koristiti na razlučitim medijima, mora imati slojevitu arhitekturu. Može enkapsulirati različite protokole mrežnog sloja. PPP je jedan od najčešće korištenih protokola zbo sljedećih značajki: • • • • • • •

kontrola uspostavljanja veze na podatkovnom sloju omogućuje dinamiko pridruživanje IP adresa multipleksiranje različitih mrežnih protokola moguća konfiguracija i testiranje kvalitete veze derekcija pogrešaka autentikacija kompresija podataka

PPP se sastoji of tri glavne značajke: • • •

Metode enkapsulacije – metoda enkapsuliranja paketa različitih protokola u okvir. LCP (Link Control Protocol) – protokol za uspostavu, konfiguriranje i testiranje podatkovne veze. NCP (Network Contol Protocol) – grupa protokola zadužena za uspostavu i konfiguriranje različitih protokola mrežnog sloja (network layer). PPP dozvoljava simultano korištenje različitih mrežnih protokola kao što su IP, IPX, AppleTalk.

Struktura PPP okvira temelji se na HDLC (High-Level Data Link Control) protokolu.

Okvir sadrži sljedeća polja: • •

Zastavice (Flags) – označava početak ili kraj okvira i sastoji se od binarnog slijeda 01111110 koji identificira PPP okvir. Veličina ovog polja je jedan oktet. Adresa (Address) – standardna broadcast adresa koja je zapravo binarni slijed 11111111. PPP ne difinira jedinstvene fizičke adrese kao što je primjer u Ethernet mrežama.

15 • • •

•

Kontrola (Control) – 1 oktet podataka koji se sastoji od binarnog slijeda 00000011, definira prosljeđivanje podataka u ne-slijednom okviru (unsequenced frame). Protokol (Protocol) – 1 ili 2 okteta koji identificiraju protokol enkapsuliran u podatkovni dio okvira. Podaci (Data) – polje varijabilne duljine koje sadrži podatke koji se prenose okvirom. Dva uređaja se dogovraju oko njegove maksimalne veličine (MTU – Maximum Transmission Unit), najčešće je to 1500 okteta. FCS (Frame Check Sequence) – 16 bitno polje za provjeru ispravnosti okvira.

11. Osnovne podjele lokalnih mreža LAN (Local Area Network) je mreža koju čine uređaji povezani na maloj fizičkoj udaljenosti i obično obuhvaća jedno geografsko područje, pruža servise za korisnike u zajedničkoj organizacijskoj strukturi. LAN može biti reda veličine od dva do nekoliko stotina povezanih uređaja. S obzirom na brzinu LAN-ovi se mogu podijeliti na sljedeće glavne skupine: •

•

• •

Spori – brzine se kreću od 10-20 Mbit/s, tipični pretstavnici te skupine su Ethernet i IEEE 802.3; CSMA/CD brzine do 10Mbit/s; IEEE 802.4 Token Bus i IEEE 802.5 Token Ring brzine 4 i 16 Mbit/s. Brzi – brzine se kreću između 50 i 100 Mbit/s, prijenosni mediji su UTP kabeli (CAT5 ili CAT5e ili CAT6) i optička vlakna (jednomodno ili višemodno). Predtsavnici: Fast Ethernet, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), ANSI standard i DQDB (Distributed Quene Dual Bus) te IEEE 802.6 (MAN standard). Superbrzi – brzine reda gigabita u sekundi, ograničeni su na malo geografsko područje, primjerice Gigabit Ethernet, 10Gbit Ethernet, Ultranet i CP (Crossbar Processor). Ultrabrzi – brzine na području terabita u sekundi, to su mreže sa optičkim prijenosom (single mode fiber), pristup mediju WDMA (valni multipleks).

Također, s obzirom veličinu LAN-ovi se mogu podijeliti na: • • • •

PAN (Personal Area Network) – osobna mreža koja je obično veličine do 1 metra. Primjerice, mreža izemđu osobnog računala i tipkovnice koja je na njega spojena. HAN (Home Area Network) – mreža sobe ili malog ureda, dimenzija do 10 metara. Primjerice povezivanje nekoliko računala i pisača. SOHO (Small Office Home Office) – mreža manje tvrtke, dimenzija do 100 metara. Primjerice povezuje sva računala unutar jedne zgrade. MAN (Metropolian Area Network) – mreža na razini grada, obično dimenzija do 10-30km. Primjerice povezivanje centralne zgrade sa manjim perifernim uredima.

12. CSMA/CD CSMA/CS (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) – u Ethernet mreži svi uređaji koji se nalaze u mrežnom segmentu natječu se se za prijenos podataka. Svaki uređaj osluškuje signale na mediju za prijenos podataka i ako je medij slobodan, šalje podatke. Ostali uređaji detektektiraju da je medij zauzet i čekaju da se medij oslobodi. Zbog dužinemedija za prijenos i realnog vremena potrebnog da signal s jednog kraja medija za prijenos dođe na drugi kraj, može doći do situacije u

16 kojoj dva ili više uređaja detektiraju da je medij za prijenos podataka slobodan. U tom slučaju istovremeno šalju podatke te dolazi do kolizije signala. Ako dođe do kolizije, mrežni adapteri koji su pokušali slati podatke detekiraju koliziju i povlače se s medija za prijenos podataka. Nakon toga unutar različitog preddefiniranog vremenskog intervala pokušavaju ponovno. Mehanizam koji upravlja slanjem podataka na medij za prijennos podataka i riješavanjem kolizije zove se CSMA/CD. Carrier sense označava da uređaj sluša je li medij slobodan za slanje podataka. Ako je slobodan, šalju podatke. Nakon slanja ponovno se vraća u stanje slušanja. Multiple access označava da su svi uređaji spojeni na isti medij za prijenos podataka. Collision detect – svi Ethernet mrežni adapteri slušaju signale na mediju za prijenos podataka, da bi znali je li medij slobodan, zauzet ili je došlo do kolizije. Prvi uređaj koji detektira koliziju šalje jam signal kojim obavještava ostale uređaje da je došlo do kolizije. Uređaji potom pokreću backoff algoritam. Taj algoritam povlači uređaje koji su sudjelovali u koliziji sa medija za prijenos podataka. Unutar predefiniranog intervala vremena generira se slučajno vijreme nakon kojeg mrežni adapter ponovno pokušava slati podatke. Slučajno vrijeme generira se na svakom mrežnom adapteru kako bi se izbjegla ponovna kolizija.

13. IP protokol IP (Internet Protocol) je standardni internetski protokol i opisan je u nekoliko standarda RFC (791, 919, 922, 950, 1349), omogućuje komunikaciju između uređaja različitih proizvođača. IP opisuje strukturu zaglavlja kojim se enkapsuliraju UDP ili TCP segmenti transportnog sloja. Postoje IPv4 (adresa sačinjena od 32 bita) i IPv6 (adresa sačinjena od 128 bitova) inačica internet protokola. Osnovne karakteristike IP protokola su: • • •

•

Služi za adresiranje i usmjeravanje podataka. Ne uspostavlja se veza između ishodišta i odredišta prije slanja paketa (connectionless). Optimalna usluga (Best effort) nema dodatnih kontrolnih paketa koji bi jamčili isporuku paketa. To omogućuje najbrži mogući način prijenosa paketa do ishodišta do odredišta. Cijena brzine je nepouzdanost. Nezavisan je od vrste medija za prijenos podataka (media indepedent).

IP ne uspostavlja vezu prije slanja paketa kao što to radi protokol TCP. Jednostavno šalje paket i ne traži potvrdu primitka. To nije problem jer protokol TCP na transportnom sloju brine o pouzdanosti prijenosa i traži potvrdu primitka. Ako paket ne stigne na odredište ili stigne neispravan, tada i segment koji je bio enkapsuliran u paket neće biti prosljeđen transportnom sloju odnosno protokolu TCP. Protokol TCP će na transportnom protokolu tražiti ponovno slanje segmenta odnosno paketa. IP radi neovisno o vrsti medija za prijenos – struktura bitova u IP paketu se neće promjeniti ako se paket šalje žičnim ili bežičnim putem.

14. Prijelaz sa IPv4 na IPv6 protokol U prijelaznom razdoblju, korak po korak, treba uvoditi IPv6 i omogućiti suživot obiju verzija istodobno. Cijeli proces mora biti transparentan za korisnike. Za to prijelazno razdoblje razvijeno je nekoliko tehnika (kako bi uređaji koji rade samo na IPv4 mogli što duže funkcionirati):

17 • • •

Dvostruki stog (dual stack) Tuneliranje (tunneling) Translacija (translation)

15. Protokoli usmjeravanja Protokoli usmjeravanja izvedeni su u usmjeriteljima (routerima) te uključuju strategiju usmjeravanja i algoritme sumjeravanja. Usmjeritelji i protokoli rade skupa, uloge usmjeritelja su: • • •

Prikupljanje „znanja“ o ostalim usmjeriteljima i računalima na Internetu U tablicu usmjeravanja pohranjuje i ažurira podatke o topologiji mreže i podatke o dostupnosti i stanju putova Prema tablici usmjeravanja svaki datagram podataka bira optimalan put i šalje a po odabranom putu (optimalnost puta podrazumjeva kašnjenje, udaljenost, cijenu)

S obzirom na područje djelovanja, prorokole usmjeravanja dijelimo na one koji djeluju: •

Unutar autonomnog sustava (Interior Gateway Protocol) o RIP (Routing Information Protocol) o OSPF (Open Shortest Path First) o IGRP (Interior Gateway Routing Protocol - Cisco) o IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)

•

Između autonomnih sustava (Exterior Gateway Protocol) o EGP (Exterior Gateway Protocol) o BGP (Border Gateway Protocol)

Protokoli usmjeravanja koriste jedan od dva algoritma usmjeravanja; Statički (ažurira se veoma rijetko, prema potrebi ili ukoliko dođe do veće promjene u mreži) ili dinamički (ažurira se u određenim vremenskim intervalima radi optimalnijeg rada mreže). Oba algoritma moraju biti jednostavni, zauzimati što manje mrežnih resursa, moraju biti sposobni „sami“ izaći iz nepredviđenih situacija i neregularnih stanja. Poželjno je tablicu usmjeravanja konstantno ažurirati zato što u mreži stalno dolazi do promjena. Kao što znamo, na osnovu tablice usmjeravanja za svaki datagram odabire se optimalan put i prosljeđuje se prema sljedećem usmjeritelju. Usmjeritelj mora biti u moućnosti djelovati ukoliko dođe do greške te šalje odgovarajuću ICMP poruku (greške tipa: zagušenje u mreži, TTL paketa jednak je nuli, nepoznata odredišna IP adresa i sl.)

16. ICMP protokol ICMP (Internet Control Message Protocol) – IP pokušava što je brže moguće proslijediti paket do ishodišta do odredišta (Best effort delivery system). Da bi bio što brži, nema ugrađene kontrole sustavne provjere da li je podatak stigao na odredište, a ima mnogo razloga zbog kojih se može dogoditi da paket ne stigne do odredišta. Budući da protokol IP nema ugrađen sustav kontolnih poruka

18 i poruka grešaka pri prijenosu, potrebna mu je pomoć. Taj posao za njega obavlja protokol ICMP. Zato se može smatrati potprotokolom IP-a. ICMP je jedan od važnijih protokola iz skupa protokola TCP/IP. Njegov posao je slanje kontrolnih poruka i poruka o greškama. Zbog toga se često koristi u dijagnostičke svrhe. Treba naglasiti da ICMP ne ispravlja greške, već samo šalje poruke o njima. ICMP poruka se šalje samo ishodišnom uređaju. Dvije važne primjene su ping i traceroute.

17. TCP protokol Osnovna zadaća mu je uspostva pouzdanje veze između aplikacija, odnosno servisa aplikacijskog sloja. Protokol TCP podržava: pouzdan prijenos podataka, kontrolu toka (flow control), upravljanje zagušenjima (congestion control), segmentaciju i multipleksiranje/demultipleksiranje. Zbog navedenih opcija, TCP se koristi uz protokole poput POP, IMAP, SMTP, HTTP, FTP, Telnet što je najviše pridonijelo njegovoj popularnosti. Veličina zaglavlja TCP paketa mora biti djeljiva sa 32 bita, obično ima 20 okteta. U TCP zaglavlju pojavljuju se sljedeća polja: • • •

• • • •

•

• •

• •

Ishodišni port (Source Port) – port kojim se definira aplikacije s koje je paket poslan. Odredišni port (Destination Port) – port kojim je definirana aplikacija na koju se paket šalje. Slijedni broj (Sequence Number) – 32-bitni broj odabran slučajnim izborom koji označava prvi oktet u podatkovnom dijelu TCP segmenta. Ovo je ključna informacija za praćenje komunikacije između dva uređaja koji komuniciraju. Potvrdni broj (Acknowledgement Number) – 32-bitni broj koji se koristi kao potvrda primitka, označava slijedni broj sljedećeg paketa koji se očekuje u komunikaciji. Veličina zaglavlja (Offset) – 16-bitni broj koji označava ukupnu veličinu zaglavlja TCP segmenta bez podataka. Rezervirano (Reserved) – rezervirano za buduća proširenja. Zastavice (Flags) – uključuju ili isključuju dodatne sustave i uloge unutar protokola TCP. Svaka zastavica zauzima jedan bit i označava 1 ili 0 stanje (U – URGENT, A – ACK, P – PUSH, R – RESET, S – SYN, F – FIN). Prozor (Window) – veličina prozora zapravo definira koliko količinu podataka je druga strana voljna primiti. Ovaj podatak se koristi pri kontroli tijeka i ne dopušta onome to šalje preopterećenje primatelja. Polje provjere (Checksum) – koristi se kao provjera ispravnosti paketa. Pokazivač hitnosti (Urgent Pointer) – pokazivač koji govori do kojeg se mjesta u podatkovnom dijelu TCP segmenta nalaze podaci koje treba hitno proslijediti. Ovo polje počinje vrijediti tek kada je URG zastavica uključena. Opcije (Options) – opcije mogu proširiti mogućnosti TCP protokola. U pravilu se koriste tri potpolja, prvo je veličina opcija, drugo koje se opcije koriste i treće, same opcije. Dodatak (Padding) – dodatak na segment kako bi zadovoljio ukupnu širinu od 32 bita. Dodatak je uvijek popunjen nulama.

19 18. UDP protokol UDP (User Datagram Protocol) je protokol transportnog sloja koji ne uspostavlja sigurnu vezu i ne garantira isporuku, što ga ne čini manje vrijednim od TCP protokola. Naprotiv, mrežni promet kao što je video zapis, VoIP, audio/video konferencije i slično, zahtjevaju brz prijenos i mogu podnijeti određene gubitke. Zadaća UDP-a su segmentacija i multipleksiranje/demultipleksiranje. Segmentacija se događa u trenutku prelaska sadržaja s aplikcijskog sloja na transportni. Sadržaj se razdjeljuje na manje dijelove, odnosno segmente. Takvim segmetima dodaje se UDP zaglavlje koje sadži informaciju o polaznom i odredišnom portu, duljinu UDP segmenta i polje provjere. Na drugoj strani komunikacijskog kanala UDP prihvaća pakete koje dobiva se nižeg, mrežnog sloja i prosljeđuje segment prema navedenom portu procesu aplikcijskog sloja koji „sluša“ na tom portu. UDP ima veoma malo zaglavlje u odnosu na druge protokole. Sastoji se od čeitiri polja: izvršni port (source port), odredišni port (destination port), duljina(lenght), UDP polje provjere (UDP Checksum).

19. Sustav elektroničke pošte Sustav elektoničke pošte sastavni je dio današnje poslovne i privatne komunikacije, štoviše poruke elektronske pošte smatraju se službenim dokumentom u većini zemalja. Isprva, poruke su bile isključivo tekstualnog tipa, da bi kasnije poruke elektoničke pošte dobile podrušku za razmjenu multimedijalnih sadržaja kao što su slike, fotografije, zvučni zapisi te videozapisi. Elektronička pošta radi na principu klijent/poslužitelj (Client/Server), a osnova rada su aplikacijski protokoli. Najpopularniji protokoli za razmjenu elektroničke pošte su SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP (Post Office Protocol) i IMAP (Internet Message Access Protocol). Pri razmjeni elektroničkih poruka, tri su ključne uloge: • • •

Korisnički agent za elektroničku poštu (Mail User Agent - MUA) Agent za transport elektroničke pošte (Mail Transfer Agent - MTA) Agent za isporuku elektroničke pošte (Mail Delivery Agent - MDA)

Korisnički agenti (MUA) prosljeđuju poruke za slanje agentima za transport elektroničke pošte (MTA). Agenti za transport međusobno komuniciraju i prosljeđuju poštu do onog agenta za prosljeđivanje koji zna dostaviti elektroničku poštu agentu za isporuku (MDA) gdje korisnik kojem je pošta namjenjena ima svoj pretinac elektroničke pošte (Mailbox). Korisnik se putem korisničkog agenta (MUA) povezuje na agent za isporuku elektroničke pošte (MDA), autenticira se te preuzima svoju poštu.

20 Osnovna specifikacija, RFC 822, definira zaglavlje i podrazumjeva samo 7-bitni ASCII u tijelu poruke (zamjenjen je sa RFC 2822). Osnovni format e-mail adrese je sljedeći: korisnik@poslužitelj.domena . Dio adrese prije „@“(korisnik) je obično korisnički generirano ime (lokalni dio) koje mora biti jedinstveno na razini poslužitelja. Dio nakon „@“ je dio domene. Vremenom se pojavila potreba za zaštitom (enkripcijom) e-mail poruka, zbog mogućnosti presretanja pošte te mogućnosti zloporabe iste. Tu se javlja Pretty Good Privacy – PGP, program koji je moguće besplatno preuzeti. Takva zaštita funkcionira na načelu javnog i privatnog ključa. Prilikom prvog korištenja korisnik stvara svoj javni i privatni ključ, koji se generiraju prema posebnom algoritmu. Javni ključ se dodaje u potpis poruke, dok se privatni ključ mora držati u tajnosti. Pri slanju kriptirane poruke, poruka se kriptira javnim ključem primatelja, a može se potpisati i privatnim ključem. Primatelj koristeći javni ključ provjerava autentičnst potpisa i svojim privatnim ključem može provjeriti sadržaj poruke. Uz dovoljno dugačak ključ i pravilno rukovanje ključevima, PGP se (zasad) može smatrati neprobojnim.

20. Arhitektura GSM mreže?

GSM (Global System for Mobile comunications) je najraširenijji standard u svijetu za mobilnu telefoniju. Sustav se sastoji od nekoliko cjelina: Mobilne stanice, podsustava bazne stanice i mrežnog podsustava. Mobilnu stanicu nosi i koristi sam korisnik, a podsustav bazne stanice kontrolira i usklađuje vezu sa mobilnom stanicom. U mrežnom podsustavu nalazi se gavni poslužitelj koji omogućuje komunikaciju između mobilnih stanica ili mobilnih stanica sa fiksnim stanicama. Cjelokupni sustav kontrolira MSC (Mobile Switching Centre - Mobilni servisni komutacijski centar).

21

21. Osnovne podjele komunikacijskih mreža Podjela prema ustrojstvu mreže: • •

Stalna (većina mreža) Privremena ili „ad hoc“ mreža

Podjela prema upotrebi: • • •

Javna (većina mreža, usluga se naplaćuje – HT Eronet, T-Mobile, VIP...) Namjenska (CARNet) Privatna (mreža bankomata)

Podjela prema području: • • • •

Osobna mreža – PAN (Personal Area Network), jedan četvorni metar. Lokalna mreža – LAN (Local Area Network), 10m do 1km, sobe, zgrade, kampusi Gradska mreža – MAN (Metropolian Area Network), do 10km, grad Mreža šireg područja – WAN (Wide Area Network), od 100km do 1000km, kontinent

Podjela prema tehnologiji: • •

Analogne Digitalne

Prema vrsti informacije: • • • •

Govor Podatak Za pojedini medij (ili zasebno slika ili zasebno ton) Integrirana (istovremeni prijenos zvuka i slike)

Prema vrsti „razmišljanja“: • • • •

Unicast Broadcast Multicast Anycast

22 22. Podjela i svojstva mreža prema načinu „razmišljanja“ • •

•

•

Unicast prijenos – izvor šalje poruku samo jednom odredištu, ukoliko je potrebno slati poruku različitim korisnicima, na svaku adresu šalje odvojeno (time neoptimalno troši resurse mreže). Broadcast (difuzijski) prijenos – izvor šalje poruku svim računalima na mreži. Uvodi se broadcast address (difuzijska adresa) koja prepravlja adresu svakog računala tako da adresa primatelja (tog računala) postaje jednaka difuzijskoj adresi. Korisnik odlučuje da li mu je ta informacija potrebna. Iako ne troši resurse kao Unicast, ovo riješenje je i dalje neoptimalno. Uređaji koji konstantno koriste broadcast su radio prijemnici i televizori. Multicast (difuzija u grupi) – izvor šalje poruku grupi računala. U većini LAN tehnologija, Multicast se može efikasno izvesti na sličan način kao difuzija. Uvode se dodatne adrese za multicast odnosno, stvaraju se grupe. Ova metoda je najučinkovitija s obzirom na potrošnju mrežnih resursa.

Anycast – izvor šalje poruku jednom od mogućh primatelja, onom koji je topološki „najbliži“.

23. Načini prijenosa podataka u mreži Način prijenosa ovisno o smjeru prijenosa podataka: • • •

Jednosmjerni prijenos (Simplex) – primjerice radiodifuzija, televizijski signal Dvosmjerni prijenos (Half duplex) – jedan period vremena u jednom, a drugi u drugom smjeru primjerice walkie-talkie uređaji Potpuni dvosmjerni prijenos (Full duplex) – istovremeno u oba smjera, primjerice razgovor mobitelom

23

Načini prijenosa ovisno o broju bita: •

Paralelni prijenos – šalje se više bitova (ili sve bitove) istovremeno dok svaki bit u bloku ima vlastitu liniju. Sinkronizacija se uspostavlja pomoću upravljačkih linija.

•

Serijski prijenos – odvija se u manjem broju linija, šalje se bit po bit kao funkcija vremena. Karakteristike serijskog prijenosa su: o Signalna brzina – brzina promjene signalizacije na krugu (vezi) o Baud – broj promjena signalizacije u sekundi (Baud ≠ bit/s) o Period signalizacije – period u kojem se prenosi signal

Asinkroni prijenos – omogućava prijenos simbola u proizvoljno vrijeme, početak i kraj slanja se označava startbit-om i stopbit-om koji služe za za sinkronizaciju. SYN znakovi se koriste kod znakovno orijentirane komunikacije. Prilikom ovog prijenosa mogu nastati periodi neaktivnosti.

Sinkroni prijenos - veliki broj simbola se šalje u nizu jedan za drugim, potrebni su upravljački znakovi i bit po bit orijentirani protokoli. Podaci se šalju uvijek između zaglavlja i završnice. Problem sinkronog prijenosa je sama sinkronizacija.

24 24. Otkrivanje i ispravak pogrešaka u mreži Utjecaj šuma na digitalni prijenos može biti jako velik (kad se prijeđe granica osjetljivosti). Većina protokola ima u sebi mogućnost otkrivanja i ispravke grešaka, a jedan od takvih je ARQ (Automatic Request Repeat). Radi tako što prijemnik otkriva grešku i zahtijeva retransmisiju odnosno ponovno slanje oštećenog datagrama. Ukoliko je moguće, prvo se pokuša ispraviti nastalu grešku, a tek onda izvršiti retransmisiju - rekonstrukcija podataka i ispravljanje greške se vrši na mjestima gdje: • • •

Je kašnjenje značajno (primjerice satelitska veza) Je kanal skup Veza kratko postoji

Načini otkrivanja grešaka: •

Kontrola pariteta o Metoda otkrivanja neispravnih podataka na osnovu neparnog broja grešaka o Računanje sume logičkih jedinica u podatku i dodavanje redundantnih bitova o Postoji parni ili neparni paritet, a izbor ovisi o protokolu o Koristi se kod ASCII koda (7 bita + kontrolni bit)

•

Longitudinalna provjera o LRC (Longitudinal Redundancy Check) o Postiže se povišen stupanj otkrivanja grešaka o Dodaje se na kraju bloka podataka

znak H E L L O

ASCII kod 01001000 11000101 11001100 11001100 11001111

LRC: 01000010 U danom primjeru primjenjuje se parni paritet, ukoliko imamo paran broj grešaka, tada se greška ne može otkriti. Pretpostavimo da se pokvare određeni bitovi pri prijenosu i da dobijemo sljedeću poruku:

znak H E L L O

ASCII kod 01001000 10000001 11001100 10001000 11001111

25

LRC: 01000010 Podebljani bitovi su promijenili vrijednost iz logičke jedinice u nulu – primjećujemo da primjenom LRC zaštite greška nije detektirana.

•

Ciklička redundantna provjera o CRC (Cyclic Redundancy Check) o Koristi se za provjeru dugih sekvenci bitova u logičkom bloku podataka o Prijemnik uspoređuje dobivenu zaštitu sa izračunatom i ako postoji greška vrši se ponovno slanje (retransmisija) o CRC zaštita se dodaje na kraju bloka stoga se može računati ili hardverski ili softverski

25. Fizikalne karakteristike komunikacijskog kanala, efikasnost kodova i protokola Osnovni zahtjevi na mrežu su brzina, točnost i pouzdanost. Komunikacijski kanal osigurava prijenos signala i čine ga predajnik, prijenosni medij te prijemnik. 𝑛𝑛

𝑡𝑡 = 𝑅𝑅 (S) je forumla koja se koristi (gdje su R – brzina prijenosa, n – broj bita u jedinici podataka).

Pored informacije pri prijenosu se prenosi i dosta redundantnih podataka Efikasnost kodova i protokola može se mjeriti pomoću:

•

Čestine koda – mjera redundancije, 𝐸𝐸 =

Bt – ukupni broj bitova.

•

𝐵𝐵𝑖𝑖

𝐵𝐵𝑡𝑡

gdje su Bi – informacijski bitovi po simbolu,

Brzina prijenosa informacijskih bitova TRIB (Transfer Rate of Information Bit) – obuhvaća različite neefikasnosti i različita kašnjenja u komunikaciji o Faza 1. Uspostava veze – vrijeme uspostave fizičke veze između krajnjih korisnika značajno kod veze s komutiranim krugovima – npr. vrijeme biranja, uspostava kruga, … o Faza 2. Uspostava linka – vrijeme čekanja prije nego što korisnik može početi prenositi podatke – inicijalizacija protokola -npr. prozivanje u mreži, vrijeme dostave žetona, … o Faza 3. Prijenos informacije – prijenos svih korisničkih podataka poslije uspostave linka -uključuje: prijenos koda, procesiranje potvrde, retransmisija, vremenska kašnjenja, inicijalizacija kodiranja, … o Faza 4. Završetak linka – vrijeme potrebno protokolu da redovito završi s radom o Faza 5. Čišćenje veze – vrijeme potrebno da se oslobode komunikacijski krugovi veze

26

26. Karakteristike žičnih medija u komunikacijskim mrežama Medij je svaki materijal koji vodi signal između dvije točke – može biti i savršeni vakuum (vakuum je pogodan medij za elektromagnetski valovi i laserske zrake). Gušenje je gubitak intenziteta signala prilikom prijenosa kroz komunikacijski medij redovito se javlja ukoliko mediji pokrivaju velike udaljenosti (bez obnavljanja signala). Žični mediji su: •

Upletena parica – vrlo čest medij za prijenos signala, brzine prijenosa 100 Mbit/s i više. Potrebni su repetitori za regeneraciju signala. Sastoji se od dva izolirana bakrena vodiča promjera oko 1 mm koji su međusobno isprepleteni (da se izbjegne efekt antene – preslušavanje). Koriste se ponajviše za lokalne sustave i telefonske veze. Postoje dvije vrste upletenih parica: o UTP (Unshielded Twisted Pair – neoklopljena upletena parica) – otpor od 100 Ω, može pokriti udaljenost do 100m, kategorije su CAT 3 (slika a), CAT 5 (slika b), CAT 5+, CAT 6 i CAT 7. o STP (Shielded Twisted Pair – oklopljena upletena parica) – otpor od 150Ω, može pokriti udaljenost do 250m, danas se rjeđe koristi i teže se uvode.

•

Koaksijalni kabel – tvrdi bakreni vodič kao jezgra, okružena izolacijskim materijalom upakiranim u cilindrični vodič, koji je prekriven zaštitnim plastičnim omotačem. Koristi se na veće udaljenosti i za veće brzine nego oklopljena parica (ima bolju oklopnu zaštitu). Karakteristike koaksijalnog kabela: o Imun na električnu interferenciju o Velika pojasna širina (blizu 1 GHz) i odlična otpornost na šum o Frekvencije opsega 300 MHz –400 MHz o Brzine prijenosa veće od 100Mbit/s o Moguć istodoban prijenos zvuka, slike, podataka, … o Primjenjuje se u telefoniji na velike udaljenosti (no sve više se zamjenjuju optičkim vlaknima), kabelske MAN mreže… Dvije su vrste koaksijalnog kabela: o Thick (debeli) koaksijalni kabel – 50 Ω-ski kabel (koristi se za digitalni prijenos), pokriva udaljenosti do 500m, do 100 korisnika po segmentu. o Thin(tanki) koaksijalni kabel – 75 Ω-ski kabel (koristi se za analogni prijenos i kabelsku televiziju) – pokriva udaljenost do 185m, do 30 korisnika po segmentu.

27

•

Optički kabel – prvi optički sustav testiran je 1977. Godine u SAD-u. Ima veliku pojasnu širinu, a samim time i velike brzine prijenosa. Zahvaljujući dobrim prijenosnim svojstvima svjetlovoda optička tehnologija postaje nezamjenjiva u prijenosu signala velike brzine. Jednim se vlaknom danas prenose signali reda desetaka Gbit/s, pa i reda 100 Gbit/s, teorijska granica se pretpostavlja da je na oko 50Tbit/s. U novije vrijeme se koriste i u lokalnim mrežama (LAN), a ide se i prema FTTH (Fiber To The Home). Prednosti optičke tehnologije su sljedeće: o Malo prigušenje – omogućava velike dionice između regeneratora o Veliki frekvencijski opseg – omogućuje velike brzine prijenosa informacija o Mali šum – mala učestalost pogreške (BER –Bit Error Rate) o Mala specifična težina materijala o Izostanak radijacije u okolinu o Ekonomski faktor – masovna primjena dovela je do pada cijene i njihove veće dostupnosti Prvi eksperimenti i primjene optičkog prijenosa informacija vršeni su uz valne duljine svjetlosti od 800 nm na multimodnom vlaknu, što je bilo uvjetovano raspoloživim izvorima i detektorima svjetla, no vrlo brzo se prešlo na monomodna vlakna i valne duljine od 1330nm, a danas se koriste i valne duljine od 1550nm.

28

Usporedba optičkog vlakna i bakrene žice: o Veće brzine prijenosa kod optičkog vlakna, manje gušenje, manji broj repetitora, manja podložnost gubicima u snazi i interferenciji o Vlakno nije podložno koroziji, tanko je i lagano o S druge strane tehnologija vlakna zahtjeva visoku sofisticiranost, lako se oštete savijanjem, potrebna su 2 vlakna za dvosmjerni prijenos ili 2 frekvencijska područja na jednom vlaknu, skuplja su sučelja za vlakna o Zbog pada cijene optičko vlakno sve više zamjenjuje bakrene vodove

27. Karakteristike bežičnih medija u komunikacijskim mrežama Bežični prijenos – zanimljivo je spomenuti vakuum kao idealan medij za bežični prijenost jer brzina u vakuumu iznosi c, dok u vlaknu i bakru samo oko 2/3·c. Osnovna relacija između c, f i λ je: λ·f = c Frekvencijska poručja prikazana su na sljedećoj slici:

Količina informacija koju elektro-magnetski val može nositi ovisi o njegovoj pojasnoj širini (danas nekoliko bitova po Hz na niskim frekvencijama, a do oko 8 bitova na visokim frekvencijama). Većinom se koristi uski frekvencijski pojas ( Δf / f <<1) kako bi dobili najbolji prijem (mnogo W/Hz) Slučajevi sa širokim frekvencijskim pojasom: • •

Frekvencijski skokoviti spektar (prijenos težak za detekciju, teško ga je ometati, otporan na multipathfeding) –primjena u vojsci, a odnedavno i komercijalno (802.11, bluetooth) Direktno slijedni spektar (dobra spektralna učinkovitost, otpornostna šum) –primjena u mobitelima druge i treće generacije

29 Radio prijenos – radio valovi lako prolaze kroz čvrste materijale, putuju u svim smjerovima od izvora, dakle predajnik i prijemnik ne moraju biti strogo usmjereni. Problemi radio valova su što snaga radiovalova opada s udaljenošću od izvora, kiša ih lako apsorbira i podložni su interferenciji. U područjima VF, LF i MF radiovalovi prate Zemlju (prikazano na slici a), HF i VHF područjima valovi se odbijaju od ionosfere i vraćaju se na Zemlju (prikazano na slici b) i njih koristi vojska.

Prijenos mikrovalovima (mikrovalna komunikacija) – mikrovalovi imaju svojstvo kretanja ravnom linijom –mogu se fokusirati u strogo određenu točku, za velike udaljenosti potrebni su repetitori zbog zakrivljenosti Zemlje, razmak antena mora biti 30km do 50km. Pokrivaju područje od 1,76 GHz do 23,6 GHz, teško prolaze kroz čvrste predmete. Unatoč usmjerenosti, postoji problem multipath fedinga (predstavlja brze fluktuacije amplitude vala), tu je i problem apsorpcije zbog kiše. Primjenjuje se za telefonsku komunikaciju, mobitele, TV,… ITU-R koordinira dodjeljivanja frekvencija korisnicima – nacionalne vlade dodjeljuju spektar za AM i FM radio, TV, mobitele, fiksnu i mobilnu telefoniju, vojsku, policiju,… Ali imaju u rezervi ostavljeno frekvencijsko područje tzv. ISM (Industrial, Scientific, Medical)

Infracrveni i milimetarski valovi koriste se za komunikaciju na kraće udaljenosti (daljinski upravljač za TV, mobilni telefoni). Usmjereni su i relativno jeftini, ne prolaze kroz čvrste predmete. Pozitivne strane ovoga su da infracrveni sustavi u dvije susjedne sobe neće interferirati, veća je sigurnost od prisluškivanja i ne trebaju posebne državne licence.

30 Laserska zraka – širi se slobodnim prostorom na udaljenosti 3-5 km, brzina prijenosa iznosi 40 Mbit/s i više, ali je jako osjetljiva na atmosferske utjecaje (kiša, magla pa čak i jako sunce). Konvekcijska strujanja zraka utječu na komunikaciju laserskom zrakom. Na slici je prikazan bidirekcijski komunikacijski sustav sa dva lasera:

28. Modemi Naziv uređaja je skraćenica od modulator/demodulator. Služe za konvertiranje digitalnih informacija u signal kompatibilan sa telefonskom linijom. Moguće modulacije su: AM, FM, PM, PSK, DPSK, QAM. QAM kombinira AM i FM (4 faze, 4 amplitude – ukupno 16 informacijskih razina). Za standardni modem vrijedi Shannon-ov teorem ograničenja brzine na 33600bit/s, ali uvođenjem ISP (Internet Service Provider) nema više 2 A/D pretvorbe te je postignuta brzina od 64kbit/s. Zbog toga što je potreban samo 1 bit za paritet, ostaje 7 bita za podatke i brzina skače na 56kbit/s; a) binarni signal, b) amplitudna modulacija c)frekvencijska modulacija, d) fazna modulacija.

31 29. Linearna i neliearna kvantizacija Kvantiziranje je postupak kojim se područje kontinuiranih vrijednosti amplituda PAM signala transformira u konačan broj amplituda odnosno u konačan broj kvantizacijskih intervala, kojima se mogu pridružiti numeričke vrijednosti, kodirane npr. binarnim kodom. Područje svih amplituda naziva se kvantizacijskim poljem. Budući da se skup kontinuiranih amplituda jednog kvantizacijskog intervala reprezentira jednom jedinom (srednjom) vrijednošću i to je vrijednost koja odgovara rekonstruiranoj amplitudi analognog signala. Postupak kvantiziranja unosi izobličenje signala koje se naziva kvantizacijsko izobličenje ili kvantizacijski šum. Kvantizacijski intervali kod linearnog kvantiziranja jednake su duljine, a kod nelinearnog su različite duljine. Ukoliko je širina kvantizacijskog intervala konstantna u cijelom kvantizacijskom polju (linearno kvantizacijsko polje), onda je ukupna snaga kvantizacijskog šuma: PQ= 1/12·a2 . Pretpostavimo da je proizvoljna amplituda sinusnog signala xs, maksimalna amplituda sinusnog signala xm i broj kvantizacijskih intervala N, tada vrijedi: N·a = 2·xm odnosno a = (2·xm)/N Odnos signal-šum za linearno kvantizacijsko polje:

Odnos signal-šum kod linearnog kvantiziranja za male amplitude signalani je povoljan, dok je za velike “predobar”. Ovaj nedostatak je još više izražen kada se uzme u obzir i razdioba amplituda govornog signala – simetrično eksponencijalna, koja pokazuje da je pojavljivanje malih amplituda govora češće od velikih pa je na taj način srednja vrijednost snage šume veća nego kod ravnomjerne razdiobe. Poboljšanje odnosa signal-šum može se postići nejednolikim kvantiziranjem tj. za male amplitude signala kvantizacijsko polje treba učiniti gušćim, a za veće rjeđim.

32 Odnos signal-šum za nelinearno kvantiziranje prema 13 segmentnom A-zakonu:

Kvantizacijsko polje prema 13-segmentnom A-zakonu ima 256 kvantizacijskih razina koje se kodiraju simetričnim komprimiranim kodom od 8 bita.

Prvi bit odgovara predznaku PAM uzoraka, bitovi a, b i c definiraju segment, od njih 8, u I ili III kvadrantu, a bitovi x, y, z i w definiraju razinu signala signala, od njih 16, unutar segmenta.

30. Sinkrona digitalna hjerarhija Sinkrona digitalna hijerarhija –SDH je nastala zbog problema koji su se pojavili u primjeni PDH (Pleziokrona Digitalna Hjerarhija) kod velikih brzina prijenosa u optičkoj mreži, u SAD je 1985. (Bellcore) definiran standard SONET (Synchronous Optical Network). ITU je 1988. definirao standard SDH koji je povezan sa SONET-om –mala razlika (G.707, G.708, G.709). ETSI 1990. tretira SONET kao dio SDH. Prednosti SDH sastoje se u sljedećem: • • • •

Pogodan za ekonomičan i fleksibilan rad u mreži, temeljen na direktnom sinkronom multipleksiranju sadrži ugrađeni informacijski kapacitet (5% strukture) za buduće potrebe upravljanja i održavanja mreže omogućuje fleksibilan transport signala, koji se može prilagoditi sadašnjim i budućim potrebama omogućuje rad u mreži uređajima različitih proizvođača

33 31. Prigušenja u optičkim vlaknima Prigušenje svjetlosti u vlaknu je najvažniji parametar s kojim se susrećemo kod optičkog prijenosa, 70-tih godina prošlog stoljeća prigušenje je bilo 5000 dB/km, dok je danas manje od 0.3 dB/km. Na manjim valnim duljinama prevladava utjecaj Raylieghovog raspršenja – mikroskopske nečistoće i deformacije u kristalu izazivaju prigušenja. Na većim valnim duljinama dominantan utjecaj ima infracrvena apsorpcija u optičkom materijalu.

32. ATM referentni model B-ISDN (Broadband Integrated Service Digital Network) je širokopojasna usluga koja omogućuje prijenos videa na zahtjev, TV uživo, multimedijsku el. poštu, glazbu CD kvalitete, povezivanje LAN– ova. Tehnologija koja je omogućila B – ISD se naziva ATM (Asynchronus Transfer Mode – Asinkroni način prijenosa podataka) – zbog neregularnosti dolazaka ćelija. Temeljna ideja ATM–a je prijenos informacije u malim paketima fiksne veličine nazvanim ćelije. ATM tehnologija Usluga u ATM–u se naziva komutiranje ćelija (“cell relay”), ATM je istovremeno tehnologija (nevidljiva za korisnika) i potencijalna usluga (vidljiva za korisnika), ima nestandardan format prijenosnih ćelija, prijenosna brzina je 155,52 Mbit/s → 4x = 622,08 Mbit/s, prijenosni medij je optičko vlakno, ali za udaljenost manju od 100m, može se koristiti I koaksijalni kabel ili UTP cat5 (ili viša kategorija). Prva brzina izabrana je zbog potrebe prijenosa signala HDTV (TV visoke rezolucije). Ostvarena je kompatibilnost sa SDH mrežom. Karakteristike ATM-a: • •

•

• •

Uvođenje komutiranja ćelije je bio revolucionaran korak nakon 100 g. tradicije tzv. kružnih komutacija. Više je razloga zašto su izabrane ćelije: o Komutiranje ćelija je vrlo fleksibilno. Zbog toga je moguće rukovanje prometom konstantne brzine (važno za stvarno-vremenski audio I video). S druge strane, omogućuje prijenos podataka promjenljivom brzinom (za prijenos datoteka i sl.). o Multipleksiranje pri vrlo velikim brzinama je lako (posebno ako se primjenjuje optička tehnologija). o ATM ćelije omogućuju TV distribuciju, odnosno omogućuju difuznost (broadcasting: od jednog izvora na više odredišta). ATM mreža je konekcijski orijentirana: prije prijenosa potrebno je potpuno uspostaviti vezu. Ne garantira se dostava, nego poredak (prvo poslana ćelija 1, zatim, ćelija 2, ..., tako će biti i primljene). Nakon uspostavljanja veze sve ćelije slijede isti put kroz mrežu. Organizirana na način kao tradicionalne WAN mreže, kod ATM mreže postoje vezne linije između komutacija (naziv za čvor u ATM-u). Zbog svoje male veličine, ATM ćelije su manje učinkovite od velikih okvira u tehnologijama lokalnih mreža.

34 ATM referentni model – ATM ima vlastiti referentni model koji se razlikuje i od OSI modela i odTCP/IP modela. Sastoji se od 3 sloja, fizikalnog, ATM i ATM adaptacijskog sloja i na vrhu korisnik može dodati što želi. ATM model je trodimenzonalan.

Fizikalni i AAL sloj su podijeljeni u dva podsloja – donji podsloj vrši funkcije sloja, a gornji vrši prilagodbu, odnosno pruža odgovarajuće sučelje sloju iznad. • • • •

CS SAR TC PMD

(Convergence Sublayer) konvergencijski podsloj (Segmentation And Reassembly) podsloj segmentacije i sastavljanja (Transmission Convergence) transmisijsko konvergencijski podsloj (Physical Media Dependent) podsloj ovisan o fizikalnom mediju

Fizikalni sloj – bavi se fizičkim medijem (naponi, sinkronizacija bitova, trajanje bitova, i dr.), ćelije se mogu slati samostalno ili u korisničkom području drugih prijenosnih sustava – neovisan je o prijenosnom mediju. ATM sloj – se bavi ćelijama i transportom ćelija. Definira izgled ćelije i kaže što znače podaci u zaglavlju. Preko njega se vrši uspostava i oslobađanje virtualnih krugova. Vrši kontroliru zagušenja u mreži. AAL (ATM Adaptation Layer) – pošto velika većina aplikacija ne želi raditi s ćelijama direktno, sloj iznad ATM omogućuje korisnicima slanje paketa većih od ATM ćelije. ATM prilagodni sloj pretvara i dijeli korisničku informaciju u ćelije veličine 53 okteta i sastoji se od podsloja konvergencije (CS) i od podsloja dijeljenja i sastavljanja (SAR). • •

ATM prilagodni sloj 1 podržava konekcijski-orijentirane usluge koje zahtijevaju konstantnu brzinu prijenosa i vremensku sinkronizaciju (govor, nekomprimirani video). ATM prilagodni sloj 2 pogodan za usluge gdje je potrebno vremensko usklađivanje, ali brzina prijenosa smije varirati (komprimirani video).

35 •

•

ATM prilagodni sloj ¾ podržava beskonekcijske i konekcijske usluge promjenjive brzine prijenosa. Koriste ga Frame Relay i Switched Multi-megabit Data Services (SMDS) za prijenos podataka preko ATM mreža. ATM prilagodni sloj 5 je najjednostavniji od svih ATM prilagodnih slojeva, koristi se za prijenos gotovo svih vrsta podataka, klasični Internet protokol i LAN emulacijski protocol.

Korisnička ploha se bavi transportom podataka, kontrolom toka, ispravljanjem grešaka i drugim korisničkim funkcijama. Kontrolna ploha – se bavi upravljanjem vezom. Upravljačka ploha i sloj – se odnose na upravljanje resursima I koordinacijom među slojevima.

33. Formati ćelija kod ATM-a U ATM sloju razlikujemo dva sučelja: • •

UNI (User Network Interface) – definira sučelje između računala i ATM mreže NNI (Network Network Interface) – odnosi se na sučelje između dvije ATM komutacije

U oba slučaja ćelije se sastoje od 5 okteta zaglavlja i 48 okteta podataka. UNI i NNI sučelja se dijele na javna i privatna, ovisno o smještaju i vlasništvu ATM komutatora. Širokopojasno vezno sučelje (Broadband Intercarrier Interface – BICI) je uređaj koji povezuje dva javna komutatora različitih mrežnih operatera, te ujedno definira operativne i administrativne granice.

36

GFC (Generic Flow Control) • • •

Služi za kontrolu toka i prioriteta računalo –mreža Polje je koje postoji samo u UNI sučelju Vrijednosti nisu definirane i mreža ga ignorira (bug u standardu)

VPI (Virtual Path Identifier) •

Određuje virtualni put

VCI (Virtual Channel Identifier) • • •

Određuje virtualni krug (unutar određenog virtualnog puta) Stalni virtualni kanali (PVC) Komutirani virtualni kanali (SVC)

Teorijski možemo imati do 256 virtualnih putova (UNI), pri čemu svaki može imati 65536 virtualnih krugova.

37 PTI (Payload Type Identifier) definira vrstu podataka koju ćelija prenosi, a vrstu ćelije definira korisnik. Informaciju o zagušenju javlja mreža.

CLP (Cell Loss Priority) je bit koji postavlja računalo korisnika za razlikovanje prometa visokog i niskog prioriteta (visoki – 0, niski – 1). Prvo se odbacuje ćelija 1, pa 0. HEC (Header Error Check) služi za zaštitu zaglavlja, ne štiti same podatke, koristi Hammingov kod za 40 bita treba 5 bita zaštite, s 8 bita se može koristiti još efikasniji kod (CRC). Iza zaglavlja slijedi 48 okteta podataka od kojih svi nisu dostupni korisniku, neke koristi AAL. ATM ćelije se prenose koristeći SDH ili putem drugih prijenosnih sustava. Kada aplikacijski program načini poruku koju će poslati šalje je dalje na ATM složaj protokola zajedno s zaglavljem i završnicom i podvrgava se segmentaciji u ćelije.

34. Postupci detekcije pogreške kod ATM-a Zaštita zaglavalja od grešaka u prijenosu – HEC je zaštita koja obuhvaća samo 4 okteta zaglavlja. HEC je ostatak dijeljenja s x8 + x2 + x + 1, čemu se pridodaje 01010101, za slučaj da zaglavlje sadrži većinom 0 bitove. Odluka da se provjerava samo zaglavlje je učinjena da se izbjegne neispravno slanje ćelija, ali i provjera puno većeg payload polja – provjeru payload polja mogu, ako žele, vršiti viši slojevi. Za mnoge real-time aplikacije gubitak od par bitova nije značajan. Najvažnija činjenica zašto je to tako je u tome što je ATM dizajniran za korištenje preko optičkog vlakna, a vlakno je vrlo pouzdan medij. Neke studije su pokazale da je 99.64% svih grešaka u optici jednostruke greške bitova. Ako pretpostavimo da je vjerojatnost jednostruke pogreške 10-8 onda je vjerojatnost da ćelija sadrži višestruku grešku, koja se može otkriti 10-13. Tada je vjerojatnost da promakne ne detektirana greška zaglavlja 10-20, što znači da bi jedna pogreška ćelije prošla otprilike svakih 90 000 god. Ako imamo 1 milijardu ATM korisnika, a svaki koristi 10% vlakna, imali bi više od 1000 pogrešnih zaglavlja u godini. Nakon ugrađivanja HEC-a, ćelija je spremna za prijenos. Ako je prijenosni medij asinkroni,

38 ćelija se može poslati čim je spremna. Ako se koristi sinkroni medij, ćelije se mogu prenositi prema definiranom vremenskom uzorku. Ako nema data ćelije na raspolaganju TC podsloj mora jednu napraviti. To su tzv. IDLE ćelije. Druga vrsta ćelije bez podataka je OAM (Operation and Maintenance). Koriste se kod ATM komutacije za kontrolu i održavanje sustava. Uspostavlja sinkronizaciju dodavanjem ćelija do broja definiranog prijenosnim sustavom (npr. SDH). Automat otkrivanja jednostruke pogreške:

Nakon inicijalizacije prijemnika proces otkrivanja pogrešaka u zaglavlju ćelije ulazi u stanje ispravljanja jednostruke pogreške bita – osnovni način rada. Ukoliko je otkrivena jednostruka pogreška, prijemnik je ispravlja i prelazi u stanje otkrivanja. Ukoliko je otkrivena višestruka pogreška, ćelija je odbačena i prijemnik prelazi u stanje otkrivanja. U stanju otkrivanja sve ćelije u kojim je otkrivena pogreška u zaglavlju bivaju odbačene, bilo da se radi o jednostrukoj ili višestrukoj pogrešci. Čim prijemnik otkrije jednu ćeliju koja nema pogrešku u zaglavlju, proces otkrivanja pogreške vraća se u stanje ispravljanja jednostruke pogreške. Metoda otklanjanja pogrešaka osigurava oporavak sustava od jednostrukih pogrešaka bita.

35. Raspoznavanje granica ćelije kod ATM-a

39 Mehanizam raspoznavanja granica ćelije temelji se na korekciji između prva 4 okteta zaglavlja i polja HEC. HUNT, PRESYNCH i SYNCH predstavljaju stanja procesa. HUNT je početno stanje u kojem nema sinkronizma između prijemnika I primljenog slijeda ćelija. PRESYNCH je stanje predsinkronizma, a SYNCH je stanje potpune sinkroniziranosti prijemnika. Cjelobrojne konstante ALPHA i DELTA ovisne su o vrsti prijenosnog sustava. Korisničko polje ATM ćelije kodirano je u predajniku pseudoslučajnim slijedom, smanjena je vjerojatnost da unutar 48 okteta korisničkog sadržaja neki slijed od 8 bita bude pogrešno protumačen kao HEC zaglavlja ćelije.

36. Višeslojna komunikacija kod slojevitih modela Hjerarhija protokola i uslojavanje funkcija – sloj n u jednom računalu vrši konverzaciju sa slojem n u drugom računalu. Pravila i dogovori, korišteni pri ovakvoj konverzaciji, se skupno nazivaju protokol sloja n. Entiteti obuhvaćeni odgovarajućim slojevima u različitim računalima se nazivanju istorazinski entiteti (peers). Slojevita struktura mreže:

40

Figurativn primjer:

Primjer višeslojne komunikacije:

41

Dizajniranje slojeva – neke od ključnih postavki pri dizajniranju mreže se razdjeljuju u više slojeva. Najvažnije su slijedeće: • • •

Mehanizmi za identificiranje predajne i prijamne strane Pravila prijenosa podataka Kontrola pogrešaka

Ključne postavke pri dizajniranju slojeva: • • • • •

Redoslijed poruka Kontrola zagušenja prijamne strane Određivanje duljine poruke pri prijenosu Multipleksiranje konekcija Usmjeravanje jedinica podataka kroz mrežu

•

Entitet – aktivni element u svakom sloju, može biti programski (software) ili sklopovski (hardware) Istorazinski entiteti (Peers entities) – entiteti u istom sloju različitih sustava Entitet sloja n, koji implementira uslugu za sloj n +1 se naziva pružatelj usluge (service provider) Entitet sloja n + 1, koji koristi uslugu sloja n se naziva korisnik usluge (service user)

• • •

Uslugama se može pristupiti kod pristupnih točaka usluzi SAPs (Service Accsess Points). Na tipičnom sučelju između slojeva, entitet sloja n + 1 prosljeđuje Jedinicu podataka sučelja IDU (Interface Data Unit) do entiteta sloja n, preko pristupne točke usluzi SAP. IDU se sastoji od Jedinice podataka usluge SDU (Service Data Unit) i nekih upravljačkih informacija. Jedinica podataka protokola PDU (Protocol Data Unit) entiteta sloja n se razmjenjuje s istorazinskim entitetima drugog sustava. Odnos između slojeva na sučelju

42 Dvije važne mrežne arhitekture slojevitih modela su: • •

OSI – Otvoreni sustav povezivanja (Open System Interconnection), standardiziran od strane ISO (International Standard Organisation). TCP/IP slojeviti model – temelji se na dva osnovna protokola u Internet mreži: TCP (Transmission Control Protocol) i IP (Internet protocol).

OSI model – načela dizajniranja slojeva: Naziva se otvoreni sustav povezivanja jer se bavi povezivanjem sustava otvorenih za komunikaciju s drugim sustavima. Sastoji se od sedam slojeva. Načela kojima se upravljalo pri definiranju slojeva bila su slijedeća: • • • • •

Sloj treba formirati ondje gdje je potrebna različita razina apstrakcije Svaki sloj treba izvršavati dobro definirane funkcije Funkcije svakoga sloja treba izabrati prema definiranju međunarodno definiranih protokola Granice slojeva treba odrediti tako da se minimizira tok informacije kroz sučelja Broj slojeva treba biti dovoljno velik da različite funkcije ne budu, bez potrebe, smještene skupa, a opet dovoljno mali da arhitektura ne postane preširoka.

37. RS 232 protokol RS 232 je standard koji je definirao EIA (Electronic Industries Association). Standard definira povezivanje DTE (Data Terminal Equipment – primjerice računalo) i DCE (Data Communication Equipment – primjerice modem) preko analogne telefonske mreže. Služi za serijski prijenos binarnih podataka između DTE i DCE, odnosno za povezivanje računala i treminala s modemima za potrebe udaljenog rada na središnjim računalim. RS 232 je također poznat kao naziv za najrašireniji digitalni, serijski međusklop. RS 232 propisuje konektor, elektične karakteristike, signale i signalizaciju. Također propisuje i konektor sa 25 kontakata, na DTE uređaju je „muški“ konektor, a na DCE ženski konektor. Upotrebljava se za predaju i prijenos sinkronih i asinkronih podataka.

Krugovi RS-232 su primjer neuravnotežene veze zato što se naponi na predajnom i prijemnom krugu mjere prema zajedničkom povratnom vodu. Zajednički povratni vod sadrži šum u krugu i ograničava brzinu prijenosa. Signalna brzina ograničena je nominalno na 20000 bauda za razmak od 15m. Brzine su veće na manjim udaljenostima i obrnuto. Logički OFF na kontrolnim krugovima ili logička nula na linijama podataka je napon između +3V i +15V, a logički ON kontrolnog signala ili logičke jedinice je napon između –3V i –15V.

43

Primjeri krugova za razmjenu kod RS-232-D, imaju slovne kodove: • • • • •

A → označava masu B → podaci C → kontrola D → timing S → sekundarni krugovi s istom namjenom kao i primarni

Npr. • • • •

BA → poslani podaci BB → primljeni podaci CA → zahtjev za predaju CD → DTE spreman itd.

Pomoću nul-modema se može izvesti direktna veza između DTE – DTE (na malim udaljenostima, bez upotrebe DCE-ova). Sinkroni nul-modemi su puno složeniji i zahtijevaju među-povezivanje i time-ing signala.

Nul modem

38. RS 449, RS 422, RS 423 protokoli Zbog ograničenosti u brzini i udaljenosti kod RS-232, uveden je novi standard RS-449. To je standard koji definira mehaniče, funkcijske i proceduralne značajke novog sučelja uz pomoć RS-422 i RS-423 protokola koji određuju elektroničke karakteristike pojedinih signalnih linija između DTE i DCE uređaja. Kod RS-232 svi signali imaju zajedničku masu što na većim udaljenostima između DTE i DCE može uzrokovati pojavu strujnog izjednačenja mase što rezultira šumom u signalnim krugovima. RS-422 i RS-423 ne posjeduju petlje s masom. Kod RS-422-A svaki krug ostvaruje vlastiti povratni put za svaki pojedini signal. Tehnika uravnoteženog prijenosa – udvostručen broj žica u kabelu ali omogućuje visoku brzinu prijenosa podataka 12m → 10Mbit/s, 1.2km → 100kbit/s. Logička istina, odnosno jedinica vrijedi za U > 0,2V, a logička nula za U < -0,2V. Najmanja naponska razlika je 0,4V (kod RS 232 je 6V) – dakle, daje manji šum.

44 RS-423-A ima neuravnotežene krugove poput RS-232 ali nema petlju povezanu s masom. Koristi jedan vod kao zajednički povrat za sve signale jednog smjera i povezuje ih u zajedničku masu kod predajnika. Naponska razlika signala linija/povratni vod najmanje 4V pozitivno za logičku neistinu, a negativno za logičku istinu. RS-449 uključuje dva konektora; 37 pinski i 9 pinski - oba konektora posjeduju vlastitu masu i povratni signal. Veza prve kategorije sadrži i deset specifičnih krugova tipa RS-422-A. Veza duge kategorije koristi RS-423-A krugove za povezivanje DTE i DCE s minimalnim brojem vodiča.

39. Stop and Wait (AB) protokol Jednostavan protokol koji radi sa paketima podataka i potvrdama koji su sekvencijalno označeni sa 0 i 1. Kada se paket pošalje, pošiljatelj pokrene timer koji čeka potvrdu da bi transfer bio kompletan. Ako potvrda izostane, znači da paket nije stigao na odredište ili se potvrda zagubila, te se ponovno šalje isti paket. Ako paket stigne prije završetka postavljenog timeouta odmah se šalje sljedeći pri čemu se početak slijedećeg timeouta postavlja u trenutak početka slanja novog paketa. Predajnik pakete numerira kako bi prijemnik mogao razlikovati nove pakete od eventualnih kopija. Prikaz toka podataka je pojednostavljen jer je prikazan samo tok alterirajućeg bita.

40. Go Back N protokol Protokol kliznog prozora koji je učinkovitiji od Stop and Wait protokola. Zasniva se na slanju više podataka u grupama za koje se prima po jedna potvrda. Veličina prozora određuje koliko paketa možemo poslati. Kada se neki paket potvrdi onda se prozor pomiče za jedno mjesto. Ukoliko dođe do greške na jednom paketu, taj paket se ponovno šalje skupa sa svim paketima iza tog paketa koji su unutar trenutnog prozora, bez obzira jesu li ispravno primljeni ili ne.

45 41. Selective Repeat protokol Selective repeat radi kao Sliding Window Protocol (kao i Go Back N protokol) i najučinkovitiji je protokol na sloju linka podataka. Zasniva se na slanju više paketa za koje se prima jedna potvrda. Kumulativnim potvrdama se potvrđuje cijela grupa paketa. Ako šaljemo sto paketa i jedan paket nije prenesen do odredišta, šalje se potvrda za posljednjeg dobro prenesenog paketa, te se vrši retransmisija samo paketa sa greškom.

42. Sloj linka podataka na Internetu? Internet se sastoji od individualnih računala i komunikacijske infrastrukture. Više LAN mreža povezujemo Point to Point protokolom u veće mreže. Sloj linka podataka pretvara sirove nizove bitova u okvire podataka. Protokoli tog sloja su važni za Internet jer se koriste na vezama od točke do točke kojima je Internet spojen. Na izbor usluge povezivanja utječu vrijeme, kvaliteta, cijena… Sudionici pristupa Internetu: • • •

krajnji korisnici pružatelji podatkovnih usluga pružatelji usluge povezivanja

Načini povezivanja na Internet su, koriste se razne tehnologije povezivanja: • • •

trajna IP veza pristup računalu na Internetu preko veze po pozivu (“dial-up”) korištenje Internet usluga preko veze po pozivu.

Pristup preko trajne IP veze: • • • •

stalna, uvijek dostupna veza, tzv. “always-on” iznajmljeni vod velike brzine, relativno skupo postavljanje, konfiguracija i održavanje je složeno rješenje namijenjeno poslovnim korisnicima

46

Korištenje interneta preko veze po pozivu: • • • •

rješenje za pojedinačne kućne korisnike pristup na zahtjev, nema stalne veze računalo se ponaša kao da je izravno spojeno na Internet naplaćuje se po provedenom vremenu, jako male brzine prijenosa

Pristup računalu na internetu: • • • •

pristup na zahtjev, privremena veza udaljeno računalo ima trajnu IP vezu korištenje postojećeg korisničkog računa emulacija terminala, tekstualno sučelje

47

Korištenje interneta preko DSL tehnologije: • •

rješenje za pojedinačne kućne korisnike stalna veza zahvaljujući opremi ISP-a na ulazu u mrežu i opremi na strani korisnika

43. Procedure pristupa zajedničkom mediju u LAN-u Procedura pristupa mediju se može općenito podijeliti u dvije kategorije: • •

Centralizirana – jedno računalo u mreži upravlja pristupom (polling) Distribuirana – strategija pristupa mediju kod svakog računala

- Ciklički ili kružni pristup Svaka stanica u sekvencijalnom logičkom redoslijedu dobiva dozvolu za predaju okvira na medij – stanica koja dobije odobrenje može i odustati od predaje okvira. Nakon isteka odobrenog vremena stanica pravo odašiljanja prosljeđuje idućoj stanici u logičkoj sekvenciji. Upravljanje može biti centralizirano ili decentralizirano. Polling je primjer centraliziranog upravljanja.Token Bus i Token Ring su primjeri decentraliziranog upravljanja pristupu zajedničkom mediju.

- Slučajni pristup Sve stanice mogu slučajno pristupiti mediju bez središnje kontrole redoslijeda pristupa (po prirodi stvari to je decentralizirana metoda). Stanice zauzimaju medij u međusobnom natjecanju pa se metoda često zove i natjecateljska. Glavne prednosti su: jednostavnost, visoka učinkovitost kod malog I srednjeg prometa te prikladnost za posluživanje usnopljenog prometa. Kod velikog prometa može doći do prometnog kolapsa tj. Degradacije performansi (veliko kašnjenje, mala ili gotovo nikakva propusnost). Tipični protokol ove vrste kod LAN mreža je IEEE 802.3, Ethernet (CSMA/CD).

- Rezervacijski pristup Prikladan za kontinuirani promet. Vrijeme na mediju je podijeljeno u odsječke slično kao kod sinkronog vremenskog multipleksa (TDM) – stanica koja želi pristup rezervira vremenski odsječak praktički na neograničeno vrijeme. Rezervacija može biti centralizirana ili decentralizirana. Ova metoda se naziva TDMA(Time Division Multiple Access) I koristi se kod paketskih radijskih i satelitskih komunikacija. FDMA (Frequency Division Multiple Access) - starija metoda, u novije vrijeme CDMA (Code Division Multiple Access) te WDMA (Wavelength Division Multiple Access).

48 44. Protokoli bez kolizije Kolizija ozbiljno utječe na performanse sustava – osobito ako je kabel dug, a okviri kratki. Kako vrlo duge i brze optičke mreže dolaze sve više u uporabu, kombinacija vrlo dugih τ i kratkih okvira postaje ozbiljan problem. Ako imamo N stanica s jedinstvenom adresom možemo koristiti Bit- Map protokol.

- BIT-MAP protocol

Svaki period nadmetanja se sastoji od točno N slotova. Ako stanica 0 ima okvir za prijenos ona prenosi 1 u nultom slotu – niti jedna druga stanica ne može prenositi u tom slotu. Općenito, stanica j može naznačiti činjenicu da ima okvire za slanje ubacivanjem bita 1 u slot j. Protokoli kao ovaj u kojem se namjera prijenosa izražava prije stvarnog prijenosa nazivamo – rezervacijski protokol.

45. Format okvira kod Ethernet protokola

Podaci koji se šalju Ethernetom su pakirani u okvire. Format okvira je za najveći broj Ethernet tehnologija isti, tako da je moguća komunikacija između sličnig Ethernet tehnologija.

49 Ethernet okvir počinje preambulom – nizom od 7 okteta koji se sastoje od naizmjeničnog slijeda 0 i 1. Početak okvira označava početak i sastoji se od jednog okteta. Zatim idu polja rezervirana za odredišnu i izvorišnu MAC adresu. Polje Duljina sadrži informacije o tipu okvira koji se šalje ili podatke o duljini polja podataka unutar okvira. FCS (Frame Check Sequence) služi za provjeru ispravnosti pristiglog okvira, sastoji se od 4 okteta i nalazi se na kraju okvira.

46. Načini povezivanja mreža Povezivanje lokalnih mreža – tehnička ograničenja na fizičko proširenje, broj stanica, performanse i održavanje zahtijevaju povezivanje više lokalnih mreža u jedinstvenu mrežu. Osnovni elementi za umrežavanje lokalnih mreža su:

a)Prijenosnik (repeater)

c) Usmjernik (router)

b) Lokalni most (bridge)

d) Prospojnik (gateway)

50 Most radi na slojevima 1 i 2 OSI modela, povezujući LAN-ove iste vrste. Most osigurava povezivanje preko LLC i MAC podsloja, radi ispod mrežnog sloja i neovisan je o korištenom protokolu (OSI slojevi 3-7 moraju biti jednaki u krajnjim stanicama). Most “čita” sve prolazeće pakete, ali interpretira samo izvorišne i odredišne adrese. Okviri se prvo prime i spreme, a zatim proslijede drugom LAN-u ovisno o odluci o isporuci okvira. Okviri se zapravo “filtriraju” kroz most: svrha tog filtriranja je da se onemogući isporuku okvira za koje je znano da im je odredište u izvornom LAN-u (analogija: zašto prijeći most ako je odredište na tvojoj „obali“). Postoje dvije vrste mostova: • •

lokalni most udaljeni most

Lokalni most:

Lokalni most djeluje jednako s obzirom na oba LAN-a (simetrično), lokalni most povezuje LAN-ove koji su na istoj fizičkoj lokaciji. Okviri se primaju i prosljeđuju ovisno o rezultatu usporedbe odredišne adrese u svakom okviru sa sadržajem filtarskog spremnika podataka. Most održava tu “bazu podataka” (DB – Database) samoučenjem prisutnih adresa stanica u svakom LAN-u preko nadzora izvorišnog adresnog polja unutar okvira.Mehanizam starenja (“timer”) je potreban za uklanjanje adresa koje nisu aktivne unutar nekog vremena.

51 Moguće je da dođe do pogreške u okviru dok se on nalazi unutar mosta, zato je važno da se zaštita (CRC) u okviru ponovno ne izračunava u mostu - CRC izvlači iz okvira te se ponovno umeće kada se okvir šalje na izlazni LAN.Time se osigurava integritet podataka s kraja na kraj. Kada je donijeta odluka o daljnjem prosljeđivanju okvira oni se prenose u transmisijski rep, iz kojeg će se uzimati kad je to moguće, te se šalju prema izlaznom LAN-u. Okviri koji u mostu borave duže od dozvoljenog maksimuma odbacuju se pomoću mehanizma starenja.

- Usmjeravanje po stablu Most se može vrlo uspješno koristiti, ali ipak postoje brojni problem. Ako su mostovi povezani u petlju tada okviri mogu kružiti između njih čime se smanjuje učinkovitost mreže.

Okvir generiran u stanici 1 s odredišnom adresom stanice 2 doći će na oba mosta – svaki most će ažurirati svoju DB indicirajući da je stanica 1 priključena na LAN1 te će okvir poslati na LAN2 na koji je priključena stanica 2. Pretpostavimo da je most A poslao okvir trenutak prije mosta B, tada će stanica 2 primiti dvije kopije istog okvira – svaki most će ažurirati svoju DB s podacima iz tako primljenog okvira, tj. da je stanica 1 priključena na LAN2, što nije istina. Na osnovu toga ni jedan most neće moći proslijediti okvire adresirane na stanicu 1. Mostovi ne posjeduju dovoljno inteligencije da zaštite takve okvire od neposrednog kruženja između LAN-ova. Problem se može otkloniti tako da se mostovi ne spajaju u petlju ili da se koristi međumosni protokol koji posjeduje određenu inteligenciju. Kod uključivanja ili resetiranja most odašilje okvire da bi odredio prisustvo drugih mostova – protokol zatim selektivno isključuje mostove sve dok preostali mostovi ne tvore strukturu stabla (STP – Spanning Tree Protocol). Isključeni mostovi su u rezervnom (standby) načinu rada spremni da se uključe kada se neki od mostova pokvari.

52 Most radi na MAC podsloju, a na tom sloju ne postoji mehanizam za kontrolu toka – to ima ozbiljne posljedice za most jer most sadrži memoriju za svoje repove, a nedostatak kontrole toka znači da može doći do situacije da most radi kao da i nema spremnike. Slične situacija se javlja kad su udaljeni mostovi povezani kanalom brzine znatno manje od brzine LAN-ova – tada vrlo lako dođe do preopterećenja raspoloživog prostora spremnika ulaznog LAN-a. Kako u osnovi most kopira okvire iz jednog LAN-a u drugi, nije moguće kopirati okvire različitih veličina i struktura (npr. Token ring i Ethernet imaju različite maksimalne duljine okvira). Danas su softverske verzije mostova istisnute iz upotrebe – koriste se komutatori drugog sloja (Layer 2 switch) – rade hardverski. - Usmjeritelj (router) djeluje na trećem (mrežnom ili IP sloju) OSI modela. Veća inteligencija usmjeritelja omogućuje kontrolu prometa i usmjeravanja. Profinjenim tehnikama pretraživanja tablica usmjeravanja, usmjeritelj određuje optimalne staze (rute) kroz mrežu – postiže se ravnomjerno prometno opterećenje višestrukih staza između izvorišnih i odredišnih LAN-ova te se time smanjuje zagušenje u mreži. Tijekom eventualnih zagušenja, za razliku od mosta, usmjeritelj može zadržati i obnoviti okvire tako da ne dođe do njihovog prekomjernog gubljenja. Usmjeritelji se dijele na: • •

Statičke – koriste staze koje su unaprijed određene (tzv. fiksne staze) Sinamičke – određuju staze usmjeravanja na temelju “povijesti” mrežnog prometa i ponašanja mreže odnosno usmjeravanja.

U zahtjevnijim mrežama, npr. WAN, se koriste dinamički usmjeritelji; dok se u jednostavnijim umrežavanjima koriste usmjeritelji sa statičkim tablicama usmjeravanja. U lokalnim mrežama danas se sve više koriste komutatori trećeg sloja (layer 3 switch) – brži su (hardverska implementacija). - Spojni pristup (gateway) U slučaju da dvije mreže djeluju s potpuno neovisnim protokolnim složajima (npr. ISO i TCP/IP) ni most ni usmjeritelj se ne mogu upotrijebiti. Spojni pristup implementira cijeli protokolni složaj za svaku mrežu te omogućuje željeno povezivanje na ekvivalentnom sedmom ISO sloju. Performanse spojnog pristupa su lošije u usporedbi s mostom i usmjeriteljem. Dvije mreže povezane routerom:

53 47. IP adresiranje IP adresa globalno i jednoznačno označava računalo, svako računalo ima svoju jedinstvenu IP adresu. Standard IP adresa je opisan u dokumentu RFC 1166. IP adresa može biti simbolička ili numerička – simbolička adresa je razumljivija (npr. drava.etfos.hr) od numeričke, numerička adresa je 32-bitna adresa u binarnom obliku koja se u većini slučajeva predočava u decimalnom obliku (npr. 161.53.201.4, binarno: 10100001 00110101 11001001 00000100, heksadecimalno: A1:35:C9:04). Za vezu između numeričke i simboličke adrese brine se DNS (Domain Name System) sustav. Ako je računalo priključeno na dvije mreže, odnosno spaja dvije mreže (Usmjeritelj), tada svako sučelje mreže mora imati svoju Internetsku adresu. IP datagrami prolaze kroz različite prijenosne mreže tako da svaki IP datagram mora sadržavati izvorišnu IP adresu i odredišnu IP adresu krajnjeg računala. Kako bi svaki datagram došao do ispravnog krajnjeg korisnika, odnosno računala koje ima svoju fizikalnu adresu, potrebno je svakoj IP adresi pridružiti njegovu odgovarajuću fizikalnu MAC adresu računala. Protokol koji svakoj IP adresi pridružuje odgovarajuću fizikalnu MAC adresu zove se ARP (Address Resolution Protocol). - Klase ip adresa: • • • • •

Klasa A: Klasa B: Klasa C: Klasa D: Klasa E:

0.0.0.0 128.0.0.0 192.0.0.0 224.0.0.0 240.0.0.0

– – – – –

127.255.255.255 191.255.255.255 223.255.255.255 239.255.255.255 255.255.255.255

Neke kombinacije 0 i 1 su rezervirane, primjerice HostID, Broadcast, loopback. Definirano je pet klasa IP adresa: A, B, C, D, E. Adrese klasa A, B i C dodjeljuju se mrežnim uređajima (računala, usmjeritelji, …), adrese klase D rezervirane su za multicast, a adrese klase E rezervirane su za buduće potrebe. Može se zaključiti da su adrese klase A prikladne za mreže sa velikim brojem računala dok su adrese klase C prikladne su za mreže s malim brojem računala. Problem je što imamo sve veći broj mreža sa malim brojem računala, a broj mreža stalno raste. Budući da sva računala jedne mreže moraju imati isti mrežni dio adrese, dio računalnog adresnog prostora zauzima se za definiranje podmreža (subnets). Dodjelu mrežnog dijela adrese (NetID) nadzire IANA (Internet Assigned Numbers Authority) – dodjeljuje dijelove adresnog prostora regionalnim internetskim registrima, koji su odgovorni za dodjelu adresa operatorima i korisnicima. Za Europu je zadužen RIPE NCC (Reseaux IP Europeans Network Coordination Center)

54 48. Koncept podmreža Uslijed rasta broja mreža i korisnika, javlja se potreba za većim brojem mreža s malim brojem računala, odnosno potreba za uvođenjem novih mrežnih adresa. Razlog tome može biti fizička instalacija nove lokalne mreže ili rast broja računala u postojećoj mreži koji traži cijepanje lokalne mreže u dvije ili više odijeljenih mreža – rješenje ovih problema je da se dio računalnog dijela IP adrese iskoristi za lokalno konfigurirane podmreže. Izvan određene mreže je uvođenje podmreža nevidljivo i na taj način podjela IP adrese (mrežni dio, računalni dio) mijenja se u podjelu na tri dijela (mrežni dio, podmrežni dio, računalni dio). Definiciju podmreža vrši lokalni mrežni administrator. Dio računalnog dijela IP adrese koji će se koristiti za podmrežu određuje se pomoću maske podmreže (subnet mask) npr. ako imamo IP adresu 161.53.201.4, a maska podmreže je 255.255.255.0 tada nakon operacije “i” (“and”) dobivamo da je adresa podmreže 161.53.201.0. IP adresa: 161.53.19.201 Subnet Mask: 255.255.255.0 IP & Subnet Mask: 161.53.19.0 10100001 00110101 00010011 11001001 & 11111111 11111111 11111111 00000000 10100001 00110101 00010011 00000000  161 . 53 . 19 . 0

55 49. DNS sustav DNS (Domain Name System) vrši pridruživanje simboličkih adresa računala, odnosno Fully Qualified Domain Name (FQDN) i numeričkih IP adresa. DNS protokol je standardiziran protokol (STD 13) i opisan je u RFC 1034 (koncepti i značajke) i RFC 1035 (primjena i specifikacija). DNS je hijerarhijska baza podataka raspodijeljena po poslužiteljima po Internetu. Korijen se nalazi na vrhu hijerarhije, a izveden je u nekoliko poslužitelja, većinom u SAD. Hijerarhija DNS poslužitelja: • •

Primarni – nadležnost nad cijelom domenom i prenosi nadležnost na sekundarne poslužitelje Sekundarni – kopira podatke s primarnog, bez nadležnosti, periodički zastarjeva

Niži slojevi domene ustrojeni su po organizacijama ili državama: • • • • • •

com – komercijalne tvrtke edu – edukacijske institucije net – organizacije koje podupiru Internet operatore org – druge organizacije hr – Hrvatska ba – Bosna i Hercegovina

50. DHCP protokol DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) vrši dinamičko dodjeljivanje privremenih IP adresa. Specifikacija DHCP protokola nalazi se u dokumentima: RFC 1533 i RFC 1541. DHCP poslužitelj raspolaže sa više IP adresa (slobodnih) koje može pridijeliti traženim klijentima, svaki DHCP poslužitelj mora imati mogućnost ažuriranja globalne baze slobodnih i zauzetih adresa i spremanja eventualnih promjena lokalno u svoju bazu. DHCP dodjeljuje nove IP adrese u jednom od dva slučaja: ako klijent ne zna svoju IP adresu ili je klijent već imao adresu i sada je želi ponovo koristiti. Postupak dodjeljivanja privremene IP adrese je vrši se tako što klijent razašilje (broadcast) DhcpDiscover poruku svojoj lokalnoj podmreži, ta poruka sadrži informaciju o željenoj adresi, vremenu korištenja, i ostalim parametrima. Poslužitelj odgovara sa DhcpOffer porukom koja uključuje raspoloživu adresu i ostale potrebne informacije. Klijent može primiti jednu ili više DhcpOffer poruka od jednog ili više poslužitelja. Nadalje, klijent izabire jednu ponudu i razašilje DhcpRequest poruku kojom daje do znanja za koju se ponudu odlučio (poruka sadrži identifikator poslužitelja). Poslužitelji primaju DhcpRequest poruku od klijenta te oni poslužitelji koji nisu odabrani spremaju poruku radi arhiviranja (odbijena poruka). Odabrani poslužitelj odgovara DhcpAck porukom koja sadrži IP adresu i sve informacije koje je klijent tražio, klijent prima poruku s IP adresom i zahtijevanim parametrima, obavlja konačnu provjeru pristiglih parametara i ako neki od parametara nije u redu šalje DhcpDecline poruku poslužitelju i ponavlja cijeli proces. Ukoliko je provjera prošla bez problema, kažemo da je klijent ispravno poslužen i spreman je za rad. Kod ponovnog korištenja IP adrese, klijent odmah razašilje DhcpRequest poruku u kojoj se osim adrese lokalne podmreže nalazi i adresa klijenata koju je prije koristio. Poslužitelj kojem su poznati parametri od prije, odgovara sa DhcpAck porukom i daljnji postupak je identičan kao i kod dodjeljivanja nove adrese.

56 51. Usmjeravanje u Internetu Jedna od osnovnih zadaća IP protokola je usmjeravanje. Internet je datagramska mreža, odnosno radi na načelu komutacije paketa. Usmjeravanje je postupak pronalaženja puta i prosljeđivanja paketa od izvorišnog do odredišnog čvora u mreži – svaki paket (IP datagram) usmjerava se preko niza međusustava i podmreža, na temelju odredišne adrese i neovisno o ostalima (treba napomenuti da na ovom sloju (mrežnom) nema uspostavljanja veze s kraja na kraj). Mrežni sloj se ne brine o redoslijedu datagrama već mu je glavni zadatak usmjeravanje datagrama, odnosno određivanje puta za pojedini datagram, transportni sloj se brine o redoslijedu datagrama i da li je neki datagram stigao ili ne. - Komunikacija preko usmjeritelja Osnovna uloga usmjeritelja je usmjeravanje datagrama kroz mrežu, usmjeritelji u tu svrhu izvode protokole usmjeravanja koji uključuju strategiju usmjeravanja i algoritme usmjeravanja. Usmjeritelj radi na mrežnom sloju TCP/IP složaja, budući da usmjerava datagrame s obzirom na odredišnu IP adresu pojedinog datagrama. Glavna zadaća usmjeritelja je prihvatiti nadolazeći datagram, provjeriti zaštitnu sumu i pogledati odredišnu IP adresu te na temelju adrese odrediti i proslijediti ga na odgovarajuću mrežu, odnosno uputiti ga sljedećem usmjeritelju (next hop). - Protokoli usmjeravanja Protokoli usmjeravanja izvedeni su u samim usmjeriteljima, uključuju strategiju usmjeravanja i algoritme usmjeravanja. Moraju biti zadovoljavati određene zahtjeve kao što su jednostavnost, zauzimanje što manje mrežnih resursa, kao i mogućnost samostalnog izlaza iz neregularnih stanja. Uloge usmjeritelja: • • • •

prikuplja znanja o ostalim usmjeriteljima i računalima na Internetu pohranjuje i ažurira podatke o topologiji mreže i/ili stanjuputova u tablici usmjeravanja na osnovu podataka u tablicama usmjeravanja, za svakidatagram bira optimalni put i prosljeđuje ga po odabranomputu prema sljedećem usmjeritelju biranje optimalnog puta s obzirom na kašnjenje, udaljenost i cijenu

52. RIP protokol RIP (Routing Information Protocol) protokol standardiziran je protokol usmjeravanja (STD 34) i opisan je u RFC 1058 dokumentu. RIP protokol koristi dinamički algoritam vektora udaljenosti za usmjeravanje. Svaki usmjeritelj održava tablicu (vektor) u kojoj su definirane udaljenosti do svih odredišta, te tablice se osvježavaju razmjenom informacija sa susjednim usmjeriteljima. RIP prilikom pokretanja, šalje poruku svim susjednim usmjeriteljima (UDP na port 520) kojom traži kopiju njihovih tablica usmjeravanja. U aktivnom režimu rada, RIP šalje cijelu ili dio svoje tablice usmjeravanja svim susjednim usmjeriteljima (skupnim razašiljanjem), periodički svakih 30sec, a u slučaju da dođe do promjene u metrici tada odmah skupno razašilje informaciju o promjeni. Kada usmjeritelj dobije kopiju tablice usmjeravanja od susjednog usmjeritelja, uspoređuje podatke koje je dobio sa svojim lokalnim podacima. U slučaju da dobije informaciju o kraćem putu ažurira promjenu, a ako neki od putova uopće nema, dodaje ga u svoju tablicu. Nedostatak ovog algoritma je što ne uzima u obzir propusnost mreže već samo udaljenost, također vrijeme konvergencije algoritma nije fiksno. Javlja se i problem kod česte promjene topologije, u nekim slučajevima zna proći i 180sec da bi usmjeritelj doznao da je došlo do ispada nekog puta (ili čvora).

57 53. OSPF protokol OSPF (Open Shortest Path First) je protokol usmjeravanja opisan u dokumentu RFC 1583 i koristi algoritam stanja linka koji ima brojne prednosti nad algoritmom vektora udaljenosti kojeg koristi RIP. Algoritam stanja linka je također dinamički algoritam koji ne uzima u obzir samo topologiju mreže, već i propusnost linka. Mreža se dijeli na nekoliko područja, a pojedini usmjeritelj šalje podatke samo kada dođe do neke promjene u mreži, dakle neperiodički. Prilikom komunikacije sa ostalim usmjeriteljima, ne šalje se cijela tablica usmjeravanja, već se šalje samo stanje pojedinog linka time sam algoritam zauzima manje resursa mreže i nakon promjene topologije brže konvergira. Omogućava TOS (Type of Service) usmjeravanje, koje uključuje različite usmjeritelje, odnosno različite putove za različiti tip usluge te ima mogućnost balansiranja opterećenja. OSPF usmjeritelj može koristiti više jednako optimalnih putova.

54. Algoritmi usmjeravanja Svaki čvor koristi algoritam usmjeravanja kako bi povezao svako konačno odredište s linkom prema odgovarajućem čvoru. Algoritme usmjeravanja možemo podijeliti na: •

•

Statičke – ovdje spadaju algoritam najkraćeg puta i flooding algorita.Tvore stablo usmjeravanja i usmjeravaju samo na temelju topologije mreže. Promjena topologije i prometa se ne uzima u obzir. Dinamičke – algoritam vektora udaljenosti i algoritam stanja linka. Usmjeravanje ovisi o promjenama u topologiji i/ili promjenama unutar mreže.

Algoritam usmjeravanja preferira linkove prema kriterijima koje postavlja projektant mreže, kriteriji projektiranja mogu biti sljedeći: najmanje vrijeme prijenosa, minimalni troškovi prijenosa, najveća propusna moć mreže, najbolja kvaliteta usluge...

55. Objasnite postupke kod statičkog algoritma usmjeravanja Statičke tablice usmjeravanja su definirani algoritmom usmjeravanja prije puštanja mreže u rad i periodički se osvježavaju u toku rada. Ako je kriterij za računanje najboljeg puta do konačnog odredišta najmanje vrijeme prijenosa tablica se unaprijed proračunava ovisno o brzinama prijenosa na pojedinom linku. Tablice usmjeravanja se razmjenjuju za svaki čvor koji povezuje svako moguće odredište s vezom prema najbližem susjedu. Više krugova se mogu specificirati i izabrati po prioritetu za svako odredište tako da ako su određeni krugovi zagušeni koriste se alternativni putovi.

56. Usmjeravanje najkraćim putem Usmjeravanje podataka je zadaća IP protokola i routera koji rade na mrežnom sloju. Optimalni put kojim se podaci usmjeravaju je ujedno najkraći put. Algoritam usmjeavanja tablicom udaljenosti radi tako da svaki usmjeritelj održava svoju tablicu usmjeravanja, kako bi odabrao najbolji put do odredišta. Tablica se osvježava informacijama koje razmjenjuju susjendi usmjeritelji, a udaljenosti mjere pomoću ECHO paketa, na taj način može se odrediti kašnjenje između susjednih usmjeritelja. Računanjem kašnjenja između svakog susjeda, usmjeritelj može odabrati optimalan put kroz mrežu.

58 57. Dinamički algoritmi usmjeravanja Dinamički algoritmi su usmjeravanje vektorom (tablicom) udaljenosti i usmjeravanje stanjem linka. Dinamička tablica usmjeravanja se osvježava od jednom u sekundi do jednom u 10 minuta, prilagodljiva tablica olakšava probleme privremenog zagušenja. Paketi za održavanje mreže informiraju kontrolne čvorove mreže o zagušenju i drugim zastojima na određenim rutama tako da se ti podaci koriste u algoritmu. U mreži sa središnjom kontrolom jedan kontrolni čvor uzima u obzir podatke od paketa za održavanje mreže i izvodi algoritam.

58. Proces usmjeravanja paketa u usmjeritelju Kada usmjeritelj primi paket, prvo ispituje da li je ispravno zaglavlje, odnosno provjerava zaštitnu sumu zaglavlja, u slučaju da je zaglavlje neispravno, izbacuje paket iz mreže. U protivnom smanjuje TTL polje za jedan i provjerava da li je TTL=0, ako jest, izbacuje paket iz mreže i šalje ICMP poruku izvorištu kojom ga obavještava da je došlo do greške, inače provjerava tablicu usmjeravanja da vidi kojim putem treba usmjeriti paket. Ako je put nepoznat, usmjerava ga na defaultnim putem, a ako je poznat usmjerava ga zadanim putem. Da bi paket došao do odredišnog računala, potrebno je, na temelju IP adrese saznati njegovu fizičku, MAC adresu, ako MAC adresa nije poznata, šalje ARP zahtjev za MAC adresom tako dugo dok ne dobije odgovor, kada dobije odgovarajuću MAC adresu računala, prosljeđuje paket odredišnom računalu i u tom trenutku je proces usmjeravanja paketa završio. Usmjeritelj je sada spreman prihvatiti novi paket i ponoviti proces usmjeravanja.

59. Fragmentacija IP datagrama MTU (Maximum Transmission Unit) je najveća veličina paketa koju može prenijeti pojedina mreža. • • •

Ethernet: 1500 okteta Token Ring: 4464 ili 17914 okteta X.25: 576 okteta

MTU dakle ograničava duljinu IP datagrama koji može biti smješten unutar okvira fizikalnog sloja, prema tome, potrebno je IP datagram razdijeliti na manje dijelove i nakon toga ih ponovno sastaviti na odredišnoj strani. Proces dijeljenja IP datagrama naziva se fragmentacija. IP zahtijeva da najmanja fragmentacija bude 68 okteta (najveća duljina IP zaglavlja 60 okteta + najmanja moguća duljina fragmenta 8 okteta). Kada datagram nije fragmentiran, sve informacije i zastavice u zaglavlju IP datagrama su postavljene u 0, nakon fragmentacije datagrama, svaki fragment se usmjerava posebno u usmjeriteljima, dakle svaki IP datagram ima vlastiti put i čini zasebnu cjelinu. Svaki takav datagram prolazi različite usmjeritelje i različite fizičke mreže, dakle svaki posebno podliježe novoj fragmentaciji sa manjim MTU. IP datagrami veći od MTU fragmentiraju se na manje dijelove, ovisno o dotičnoj mreži na fizičkom sloju kroz koju prolaze, prilikom fragmentiranja datagrama, svaki fragment dobiva svoje IP zaglavlje – IP zaglavlje pojedinog fragmenta dobiva se na taj način da se zaglavlje originalnog datagrama kopira i zatim modificira. Sastavljanje paketa samo na odredišnoj strani, u slučaju kada fragmenti prolaze kroz različite mreže, sa različitim MTU, tzv. “path MTU” je minimalni MTU svih mreža kroz koje je dotični fragment prošao. Fragmenti se sastavljaju i datagram je ispravan samo ako stignu svi fragmenti, u slučaju da ne stignu svi fragmenti pojedinog IP datagrama, ostali se odbacuju i na taj način se odbacuje cijeli datagram.

59 Ako promatramo fragment na odredišnoj strani, nemoguće je odrediti koliko puta je došlo do fragmentacije, jedina informacija koju znamo jest podatak o mreži s minimalnim MTU kroz koju je pojedini fragment prošao.

60. Primjena ICMP protokola Internet Control Message Protocol – ICMP sadrži svije aplikacije koje se vrlo često koriste: ping i traceroute. Ping koristi Echo request i Echo reply poruke da provjeri da li je neko računalo dohvatljivo (ispravno, “živo”) ili nije.Traceroute radi na načelu da šalje datagram koji ima malu vrijednost TTL polja tako da se datagram izgubi prije nego što stigne do odredišta, a pritom dobivamo povratnu informaciju o putu datagrama. Traceroute šalje UDP datagram prema odredišnom računalu obično na nepostojeći port, tako da dobivena ICMP poruka port unreachable označava da je datagram došao do odredišta ili na standardni echo port (šalje se Echo Requestumjesto UDP datagrama, a odgovor je Echo Reply) ICMP služi i za dijagnostiku problema u mreži, ako dođe do nekog problema ICMP šalje poruku destination unreachable, s navedenim razlogom – neki razlozi koji se mogu pojaviti ako je primjerice, odredište nedohvatljivo.

61. Veza IP adrese i fizikalne adrese Jedinstvenu IP adresu dobije svako računalo kada se spoji na Internet, a fizikalnu odnosno MAC adresu svako računalo dobije prilikom proizvodnje i određuje ju sam proizvođač. Veza između te dvije adrese nalazi se u Adress Resolution Protocol-u (ARP/rARP) koji radi na principu dobivanja MAC adrese na temelju IP adrese i obrnuto (dobiva IP adresu na osnovu MAC adrese).

62. IPv6 (Internet Protocol v6) Internet Protocol Version 6 (IPv6) definiran je dokumentom RFC 2460, naziva se i IPng (Next Generation). Standardiziran 1995., dorađen 1998. Zadržava dobra svojstva prethodne verzije IP-a (IPv4), a ispravlja njene nedostatke. Sadašnja verzija Internet protokola (IPv4) postaje ograničavajuća, s obzirom da su se pojavili novi zahtjevi, nove aplikacije i usluge veće složenosti, pojavljuje se sve veći broj novih korisnika, nova računala koja žele pristup Internetu, tako da adresni prostor postaje premalen. Kako bi se mogao adresirati veći broj računala, IPv6 koristi 128-bitno adresiranje umjesto 32-bitnog. Osnovno zaglavlje paketa novog protokola sad ima fiksnu duljinu od 40 okteta, time je omogućena brža obrada paketa u usmjeriteljima, a dodana su posebna proširena zaglavlja kako bi se unaprijedilo usmjeravanje. Uvedeni su zahtjevi na kvalitetu usluge (Quality-of-Service) koji posebno dolaze do izražaja kod prijenosa podataka u stvarnom vremenu, fragmentacija se može vršiti isključivo na izvorišnom čvoru. Također ima i Path MTU discovery mehanizam otkrivanja MTU. Uvedeni su mehanizmi zaštite privatnosti i provjere autentičnosti i izbačeno je izračunavanje zaštitne sume zaglavlja.

60 63. Upotreba zastavica kod TCP protokola Zastavice u TCP-u se koriste kao naredbe za uspostavu ili prekid veze te slične naredbe. •

• •

•

•

•

URG – postavlja se u 1 ako se koristi URGENT POINTER. URGENT POINTER se koristi za naznaku pomaka od trenutne pozicije, na kojoj se mogu pronaći hitni podaci (najčešće se koristi kod prekida veze –naznake razloga prekida (CTRL D i sl.) ). ACK – postavlja se u 1 da naznači da je broj potvrde postavljen (valjan), ako je ACK= 0, segment ne sadrži potvrdu i tada seAcknowledgement Field ignorira i ne provjerava. PSH – bit koji označava guranje podataka. Od prijemnika se zahtijeva da podatke ne stavlja u međuspremnik (buffer) već da ih odmah pošalje aplikaciji (primjer je logiranje, komande i odzivi i sl.). RST – bit koristi se za resetiranje konekcije koja je poremećena uslijed problema s host računalom ili zbog nekih drugih razloga, također se koristi za odbacivanje neispravnog segmenta ili kod odbijanja pokušaja otvaranja konekcije. SYN – bit koristi se za uspostavu konekcije. Zahtjev za konekciju ima SYN = 1 i ACK = 0 da naznači da se ne koristi usađena potvrda, odgovor na zahtjev za konekcijom nosi potvrdu tako da je SYN = 1 i ACK = 1. U osnovi se SYN bit koristi u kombinaciji s ACK za razlikovanje zahtjeva za vezom i prihvaćanja veze -CONNECTION REQUEST -CONNECTION ACCEPTED. FIN–bit koristi se za oslobađanje konekcije, označava da pošiljatelj nema više podataka za prijenos.

SYN i FIN segmenti su numerirani što garantira njihovo procesiranje u ispravnom redoslijedu. Polje opcija pruža mogućnost za dodavanje dodatnih funkcija koje nisu obuhvaćene normalnim zaglavljem – jedna od najvažnijih opcija je što svako računalo može specificirati maksimalnu veličinu polja podataka koju želi primati. Primjena velikih segmenata je puno efikasnija (20 okteta zaglavlje se bolje amortizira), međutim “slabija” računala teže rukuju velikim segmentima, tijekom uspostave veze svaka strana može naznačiti maksimalnu veličinu podatkovnog polja i vidjeti kakve su performanse veze.

64. Model klijent/poslužitelj Klijent je strana koja zahtijeva uslugu, dok je poslužitelj strana koja pruža uslugu. Pod pojmovima klijenta i poslužitelja misli se na procese, a ne na sama računala, procesi se mogu izvoditi i na istom računalu slijed zahtjeva i odgovora. Većina Internet usluga temelji se i izvodi koristeći model klijen/poslužitelj, odgovarajući protokol iz obitelji Internet protokola, program klijenta (client), program poslužitelja (server) te zadane forme podataka i ostale standarde.

65. Telnet protokol Telnet protokol omogućuje lokalnom računalu da uspostavi vezu s udaljenim računalom. Nakon uspostave veze, računalo korisnika emuliraudaljeno računalo. Sve naredbe koje izda korisnik izvršavaju se na udaljenom računalu, a na zaslonu lokalnog računala vide se rezultati izvršavanja naredbe na udaljenom računalu. Računalo koje inicira vezu zove se lokalno računalo (local host), Računalo koje prihvaća vezu naziva se udaljeno računalo (remote host). Za korištenje usluge potrebno

61 je imati uspostavljen korisnički račun, tj. korisničko ime (login) i zaporku (password) na udaljenom računalu. Osim rada na udaljenom računalu, Telnet omogućuje pristup različitim resursima, primjerice bazama podataka, te drugim uslugama, korištenjem vlastitih ili gostujućih korisničkih računa. Problem kod ostvarivanja interaktivne Telnet veze je što promet nije kriptriran tj. podaci putuju mrežom i vidljivi su svim stanicama koje imaju pristup mreži, pa tako i lozinke kojom se korisnik prijavljuje na računalo vidljive su svim stanicama. Stoga se najčešće koriste klijenti koji kriptriraju svu komunikaciju s poslužiteljem, koristeći razne algoritme za kriptriranje podataka (RSA, DES, Blowfish). Primjer takvog poslužitelja u Unix okolini je secure shell(SSH), dok je na Windows platformama raspoloživ velik broj klijenata koji istodobno podržavaju i Telnet i SSH protokole (SecureCRT, Secure Shell, …).

66. FTP protokol Dohvaćanje datoteka pohranjenih na udaljenim poslužiteljima vrši se korištenjem File Transfer Protocol (FTP, definiran u dokumetu RFC 959). Datoteke mogu biti zaštićene korisničkim imenom i lozinkom, a mogu biti i otvorene za javni pristup (anonimni FTP). Nakon spajanja na FTP poslužitelj, korisnik se može kretati strukturom datoteka kako bi našao traženu datoteku. Dva su osnovna načina prijenosa datoteka s FTP poslužitelja: • •

ASCII način se koristi za obični tekst i ne podržava prijenos datoteka sa znakovima čija je decimalna vrijednost iznad 127 Binarni način prijenosa se koristi za sve ostale datoteke

Korisnik se spaja na port 21 udaljenog poslužitelja, uspostavivši kontrolnu vezu s udaljenim poslužiteljem prijenos datoteka ostvaruje se otvaranjem nove konekcije, gdje će klijent otvoriti lokalni port, s kojim će poslužitelj zatim otvoriti konekciju spajanjem s vlastitog porta 20 na novootvoreni port klijenta, te prenijeti traženu datoteku. Premda postoje posebni FTP klijenti za sve platforme, najčešće se koriste klijenti ugrađeni u web preglednike (Internet Explorer, Mozilla Firefox, …) te se pomoću njih ostvaruje veza s udaljenim poslužiteljem. Postoje sigurnosni problemi, s obzirom da se kao i kod Telneta, podaci o korisničkom računu prenose u čitljivom obliku.

67. SMTP protokol SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) protokol definiran je u RFC 821 (2821) i on specificira način slanja pošte između MUA (Mail User Agent - Korisnički agent za elektroničku poštu) i MTA (Mail Transfer Agent - Agent za transport elektroničke pošte), te između različitih MTA. Računalo koje šalje poštu preko SMTP protokola čuvat će poštu lokalno dok ne dobije potvrdu da je poruka uspješno primljena na drugoj strani. Kao rezultat zahtjeva klijenta upućenog na port 25 mail poslužitelja, uspostavlja se dvosmjerni komunikacijski kanal između pošiljatelja i primatelja. primatelj može biti krajnje odredište ili međuprimatelj (relay). Pošiljatelj šalje SMTP naredbe i šalje ih primatelju, koji na njih odgovara ovisno o zahtjevima, lokalnim uvjetima i parametrima. Svaki odgovor poslužitelja na zahtjev klijenta kao prvi dio odgovora sadrži broj, koji određuje tip odgovora; Svi odgovori koji počinju s 2xx znače uspješno ostvarenje zahtjeva, također svaka poruka sastoji se od zaglavlja, tj. omotnice (envelope) u smislu kako ga definira RFC 822 (2822) i sadržaj poruke.

62

68. MIME standard MIME (Multipurpose Internet Mail Extentions) opisan je u šest RFC dokumenata (RFC 2045, RFC 2046, RFC 2047, RFC 4288, RFC 4289, RFC 2049) i omogućuje razmjenu podataka u jezicima s različitim znakovnim skupovima i razmjenu višemedijskih poruka između računala koje koriste Internet standarde za razmjenu pošte. MIME pruža podršku za više objekata u poruci, za prijenos slike, zvuka, komprimiranih datoteka, postscript datoteka i svih ostalih datoteka koje nisu isključivo 7bitni ASCII tekstovi. SMTP protokol ograničen je na prijenos 7-bitnog ASCII teksta s maksimalnom duljinom linije od 1000 znakova. Zbog toga SMTP ne može prenositi binarne datoteke, te se stoga pribjegavalo raznim načinima kodiranja podataka tj. MIME standardu. MIME format podržava: • • • •

tekstualne poruke sa znakovima koji nisu dio standardnog skupa ASCII znakova proširivi skup raznih formata za ne-tekstualne poruke (slike, audio, video, …) poruke od više raznovrsnih dijelova -informacije u tekstualnom zaglavlju koje sadrže neameričke znakove zadržava kompatibilnost s RFC 822 standardom

Primjeri MIME kodiranja podataka: • • • •

Content Type/Subtype –text/plain, multipart/mixed, image/gif Character Set, npr. ISO 8859-1, ISO 8859-2 Access Type, npr. ftp, anon-ftp, local-file Conversion Values, npr., 7bit, base64, binary

63

Standard definira nova polja zaglavlja: • • •

Polje Content-Type: definira vrstu podataka koji se u poruci prenose Polje Content-Transfer-Encoding: definira način kodiranja podataka Dodatna polja Content-ID:i Content-Description: mogu se koristiti za dodatni opis vrste poruke

69. POP3 protokol Dokument RFC 1939 specificira POP v3 (POP3) protokol. Definira način na koji krajnji korisnik može pristupiti svom poštanskom sandučiću, poruke se dohvaćaju s poslužitelja i spremaju lokalno na korisnikov disk. POP3 sesije nisu kriptirane, ukoliko ih želimo kriptirati, potrebno je korititi APOP protokol. Poslužitelj je najčešće pokrenut na portu 110. POP3 naredbe su obične naredbe pisane ASCII skupom znakova, sastavljene su od ključnih riječi nakon kojih slijedi niz definiranih parametara a na kraju dolazi sekvenca '' ''. Naredbe mogu vraćati jednu ili više linija odgovora jedna POP3 sesija prolazi kroz tri različite faze, a u svakom stanju dozvoljen je i prihvatljiv samo određen skup mogućih naredbi: •

• •

Autorizacija (authorization) je postupak prijavljivanja i odjavljivanja korisnika, pri kojem on upisuje korisničko ime i lozinku ili šalje zahtjev za prekidom komunikacije, naredbe koje se koriste u toj fazi su USER, PASS i QUIT. Transakcija (transaction) sve operacije koje uključuju manipulaciju nad porukama u poštanskom sandučiću, operacije su STAT, LIST, RETF, DELE, NOOP, RSET, TOP, UIDL. Ažuriranje (update) – brisanje svih označenih poruka (najčešće pročitanih poruka, bilo odmah nakon što su pročitane, bilo što neko vrijeme stoje na poslužitelju), u ovo stanje ulazi se nakon naredbe QUIT, kada se prije raskida veze eventualno brišu pročitane poruke.

70. IMAP protokol IMAP (Internet Messages Access Protocol) definiran je u dokumentu RFC 3501, zadnja verzija ovog protokola je IMAP Version 4rev1 (IMAP4). IMAP pruža usluge pristupa i manipulacije poštanskim sandučićima koji su fizički smješteni na udaljenom poslužitelju. Omogućuje pristup većem broju poštanskih sandučića na više poslužitelja i konekciju s poslužiteljem drži otvorenu do kraja sjednice. IMAP protokol omogućuje i kreiranje posebnih poštanskih pretinaca (folder, mailbox) na udaljenom poslužitelju, upravljanje pohranjenim porukama (pretraživanje, brisanje, mijenjanje) i premještanje poruka iz jednog pretinca u drugi. Moguće je pretraživati poruke prema definiranim kriterijima izravno na udaljenom poslužitelju, bez da se poruke dohvaćaju na lokalni disk. Slično kao i kod POP3 protokola, postoje 3 moguća stanja, u kojem IMAP poslužitelj prihvaća pojedine skupove naredbi (naredbe CAPABILITY, LOGOUT, NOOP su uvijek moguće):

64 • •

•

Neautenticiran korisnik(Non-Authenticated) – stanje prije prijave na poslužitelj, prihvaća se naredba LOGIN Autenticiran korisnik(Authenticated) – korisnik je spojen i može izvoditi operacije nad pretincima; prihvatljive naredbe su APPEND, CREATE, DELETE, EXAMINE, LIST, RENAME, SELECT, STATUS, SUBSCRIBE, UNSUBSCRIBE Odabrane poruke (Selected) – manipuliranje porukama: CHECK, CLOSE, COPY, EXPUNGE, FETCH, SEARCH, STORE, UID

Klijent mora paziti na stanje trenutne sjednice kako vi znao koje su naredbe prihvatljive, također valja napomenuti kako IMAP ne omogućuje slanje pošte (samo omogućuje pristup i manipulaciju poštom), već se za to mora koristiti SMTP protokol.

71. World Wide Web World Wide Web (WWW) je globalni hipermedijski (sačinjen od hipermedije i multimedija) informacijski sustav za pružanje, organiziranje i pristup širokom rasponu raznovrsnih informacija na Internetu. Svi dokumenti vezani za WWW izdaju se pod World Wide Web Consortium-om(W3C). Web dokumenti mogu sadržavati različite vrste medija od glazbe, videa, slika... Usluga se temelji na HTML-u za opis dokumenata, a HTTP se koristi za prijenos podataka te samu infrastrukturu Interneta. Nastao je u Švicarskoj kao projekt u sklopu CERN-a (istraživački centar za nuklearnu fiziku). WWW je sam po sebi uvelike pridonio razvoju Interneta. Temelji se na modelu klijent/poslužitelj gdje klijent koristeći web preglednik (Internet Explorer, Mozilla Firefox, Google Chrome, Opera, lynx) šalje zahtjeve web poslužitelju te prima tražene podatke kao odgovor. Web preglednik se još naziva univerzalnim klijentom jer može služiti kao klijent za e-mail, FTP, Usenet News...

72. HTTP protokol Verzije HTTP (HyperText Transfer Protocol) protokola su definirane u dokumentima: • •

RFC 1945 za HTTP/1.0 RFC 2616 za HTTP/1.1 (naslijedio RFC 2068)

HTTP je platformski neovisan protokol temeljen na modelu klijent/poslužitelj, koristi jedno korisničko sučelje za sve tipove podataka i može raditi na bilo kojoj mreži temeljenoj na TCP/IP skupu protokola (radi na portu 80, 8080). HTTP je fleksibilan protokol koji može prenositi različite tipove podataka (tekst, zvuk, video, slike), a leži na aplikacijskom sloju iznad TCP protokola, proširiv je u smislu da će se njime moći prenositi i oni tipovi podataka koji još ne postoje. Jednostavan protokol koji u komunikaciji klijenta i poslužitelja podržava samo zahtjev i odgovor. Verzija 1.0 HTTP protokola specificiran je u dokmentu RFC 1945, dok je trenutna verzija HTTP 1.1 specificirana u dokmentu RFC 2616 i ugrađena je u gotovo svim preglednicima. HTTP protokol definira terminologiju koja se koristi u komunikaciji:

65 • • • • • • • • • • •

Connection (virtualna veza uspostavljena između klijenta i poslužitelja) Message (poruka, osnovna komunikacijska jedinica) Request (zahtjev) – response(odgovor) Resource (resurs, identificira se s URI) Client (klijent, program koji uspostavlja konekciju) User agent (program koji inicira zahtjev –preglednik, robot, …) Server (poslužitelj na portu 80) Proxy (posrednički program koji ostvaruje zahtjeve u ime klijenata) Gateway (poslužitelj koji se ponaša kao posrednik na neki drugi poslužitelj) Tunnel (program koji se koristi kao posrednik između klijenta i poslužitelja) Cache (lokalno privremeno spremište datoteka, koriste se za ubrzanje veze)

73. HTML jezik HTML (Hyper-Text Markup Language) definira strukturu WWW (web) stranica, odnosno HTML je jezik za opis sadržaja web stranice. Razvoj HTML jezika: • • •

•

GML –Generalized Markup Language, IBM, 1969. SGML –Standard Generalized Markup Language, 1986. HTML o V 1 (1992-3), osnovna HTML struktura, hipertekst o V 2 (1994), formulari, liste o V 3.2 (1996-7), tablice, apleti, skripte, CGI, sigurnost o V 4.x (1998), inline frames o V 4.01 ISO/IEC 15445:2000 godine XML (1998) Extensible Markup Language

Izveden je iz Standard Generalized Markup Language (SGML) jezika, ali je ubrzo odstupio od tog standarda, zahvaljujući nestandardnim proširenjima koja su uvodile tvrtke Netscape i Microsoft. Svaka verzija uvodi niz novina, koje su zapravo sami proizvođači uvodili u svoje nestandardne proizvode. Prva verzija HTML jezika podržavala je isključivo tekstualnu prezentaciju, čak su se i slike koje su bile uključene u stranicu prikazivale u posebnom prozoru. Druga verzija uvodi mogućnost interakcije korisnika i Web poslužitelja i kreiranje dinamičkih stranica putem formulara, te dodaje nove mogućnosti formatiranja dokumenata, korištenjem brojčanih i nebrojčanih lista (tagovi „
“ i „
“). Nakon druge verzije počinje eksplozija Weba i tvrtke koje izrađuju preglednike počinju ugrađivati u HTML svoja vlastita, nestandardizirana proširenja, u čemu prednjači Microsoft, koji ima i najpopularniji preglednik (Internet Explorer). Treća verzija uvodi u HTML tablice i Java tehnologije, četvrta verzija uvodi okvire, napredne mogućnosti formatiranja teksta (Cascading Style Sheet - CSS) i druga proširenja. Novi zahtjevi krajem devedesetih uvode XML jezik u Web (XHTML). Trenutni standard je HTML v. 5.0 (i XML inačica XHTML v.5.0). Pogrešno je HTML nazvati programskim jezikom i pisanje dokumenata u HTML-u programiranjem, jer HTML je u svom izvornom obliku markup jezik, tj. jezik za opisivanje. HTML nema definirani skup naredbi već se njegovi osnovni elementi nazivaju tagovima. Tagovi su posebni simboli okruženi znakovima „<“, „>“ npr. „< i >“, „“, a pokazuje pregledniku kako treba prikazati sadržaj koji se nalazi unutar tagova.

66 74. Model pokretljivosti u mreži • • • • • •

Pokretljivost terminala (Terminal Mobility) Bežični pristup -prijenosni terminal Inteligencija mreže: određivanje lokacije terminala i praćenje kretanja Pokretljivost osoba (Personal Mobility) Žični ili bežični pristup Inteligencija mreže: identifikacija osobe i dostup osobi

75. Lokacijske baze podataka Baza podataka domaćih korisnika (HLR – Home Location Register) • • • •

Trajni zapis pretplatničkih podataka Trenutna lokacija Baza podataka korisnika posjetitelja (VLR – Visitor Location Register) Privremeni zapis pretplatničkih podataka

76. Uspostava poziva u GSM mreži //slike 343/2 14/15 Odlazni poziv se uspostavlja tako da MS traži kanal, provjerava autentičnosti (AUC) i identiteta opreme (EIR). Zatim se poziv prospaja ktoz druge mreže i uspostavlja se prijenos tjekom kojeg je aktivna kriptografska zaštita (Ciphering). Dolazni poziv se uspostavlja na način da se prvo traži lokacijska informacija te se izmjenjuju podaci o pozvanom MS. Zahtjev za pozivanjem Mobilne Stanice se prenosi svim mobilnim centrima, provjerava se autentičnost i identitet opreme, uspostavlja se prijenos i kriptografska zaštita.

67 77. Pristup Internetu iz GSM mreže Mobilni Internet je zapravo pokretni Internet koji omogućava pristup i rad u Internetu preko pokretne mobilne stanice i drugih pokretnih terminala koji koriste GSM mreže. Komunikacija se odvija preko bežičnog pristupa i najčešće se naplaćuje putem korisnikovog mobilnog računa.

78. GPRS mreža Obilježja: • • • • • • •

Paketizirani podaci u GSM mreži do 115,2 kbit/s (više s novim kodnim shemama) pristup IP zasnovanim mrežama simultana komutacija kanala i paketa (klasa A) komutacija kanala i paketa s automatskim prebacivanjem, ali ne simultano (klasa B) komutacija kanala ili paketa s manualnim prebacivanjem ili samo komutacija paketa (klasa C) Između 2. i 3. generacije –2,5 G

79. Funkcije dodatnih čvorova u GPRS mreži Mobile Node ili pokretni čvor je čvor koji mijenja točku priključka, a pritom zadržava stalnu IP adresu. Home Agent je usmjeritelj povezan sa stalnom točkom priključka kojeg pokretni čvor obavještava o trenutnoj točki priključka. Foregin Agent je usmjeritelj povezan na trenutnu točku koji obavještava Home Agenta o trenutnoj IP adresi te usmjerava pakete od pokretnog čvora prema mreži. Home Address je IP adresa stalno dodjeljena pokretnom čvoru koja se ne mijenja prilikom kretanja čvora.

80. Pristup Internetu iz GPRS mreže General Packet Radio Service je paketna, bežična i podatkovna komunikacijska usluga projektirana za GSM mreže. GPRS distribuira pakete podataka od nekoliko različitih terminala u sustavu preko više kanala, što omogućava efikasniju upotrebu propusnog opsega trenutno dostupnog za primjene kao što je pristup Internetu. U teoriji istovremenom upotrebom svih osam GSM kanala, GPRS veza može postići brzinu prijenosa podataka do 114 Kbps. Ova brzina prijenosa omogućava korisniku prijenosnog računala ili mobilnog telefona „solidan“ pristup Web stranicama i sličnim sadržajima.

Računalne Mreže (skripta)

Recommend Documents