Rac_mreze_sve

RAČUNALNE MREŽE

UVOD U RAČUNALNE MREŽE

1

Osnovna literatura

I zdavač: Prentice Hall PTR; 4 editi on Izdanje: Aug 19, 2002

Ostala literatura i pomoćni materijal • ISO, IEEE i IETF standardi • CISCO CCNA literatura • Wikipedia, ostali Internet izvori

Ciljevi • Usvojiti koncepte računalnog umrežavanja • Upoznati osnovne elemente umrežavanja koje čine: – – – – – – – –

Mrežne arhitekture, Mrežne protokole, Mrežne standarde, Strukturno kabliranje, Ethernet tehnologija, Bežične mreže, TCP/IP i Internet, LAN, MAN i WAN tehnologije.

• Steći praktična znanja i iskustva kroz Y M H å E H • Stečena znanja trebaju osposobiti studente da dizajniraju, konfiguriraju i održavaju male do srednje računalne mreže za (do 100-tinjak računala)

Pregled sadržaja (1) • • • • • • • • • •

Uvodne informacije Povijesni razvoj i koncepti računalnih mreža OSI i TCP/IP mrežne arhitekture Fizički sloj – Physical Layer Sloj pristupa mediju - Medium Access Control (MAC). Sloj veze - Link Layer Sloj mreže - Network Layer IP usmjeravanje i kontrola Transportni sloj Aplikacijski sloj

Pregled sadržaja (2) • • • • • • • •

Strukturno kabliranje. Aktivni elementi mreže LAN, MAN i WAN mreže Širokopojasne pristupne mreže Bežične mreže VOIP, IMS i mrežna konvergencija Nadzor i upravljanje mrežama Osnovne mrežne aplikacije i usluge: – e-mail – Pristup internetu – Zaštita od virusa – Vatrozid – Udaljeni pristup – Zaštita podataka

UVOD U RAČUNALNE MREŽE

Pojam komunikacijskog sustava • Komunikacija je prijenos (transport ili transmisija) informacije od izvorišta do odredišta • U širem smislu pod komunikacijom se može smatrati i prijenos informacije pohranjene na nekom memorijskom mediju, no u pravilu pod pojmom komunikacijski sustav mislimo na sustav u kojem se prijenos informacija odvija putem uspostavljenog komunikacijskog medija kojim se prenose valovi ili signali kao nosioci informacija

Komunikacijski model

Mreža

Izvor

Odredište

Pojednostavljeni komunikacijski model

Komunikacijske komponente • Izvor – Generira podatke koje treba prenijeti

• Predajnik – Pretvaraju podatke u signale prikladne za prijenos

• Prijenosni sustav – Prenosi podatke

• Prijamnik – Konvertira primljene signale u podatke

• Odredište – Prihvaća dolazeće podatke 1

Komunikacijske komponente (2) • Krajnji sustavi (ili hostovi); • Mrežni uređaji – Usmjernici / preklopnici / mostovi – Routers /switches / bridges

• Prijenosni sustav - Komunikacijske linije za povezivanje – Žičani mediji (bakreni kabeli, svjetlovodni kabeli) – Bežični mediji (zrak, vakuum, svemir) - Ether

1

Komunikacijski sustav • Uslijed karakteristike prijenosnog medija i djelovanja smetnji (npr. šuma) može doći do izobličenja prijenosnog signala što dovodi do pogrešaka u prijenosu • Cilj komunikacijskog sustava je da se ostvari prijenos s određenim (minimalnim) stupnjem kvalitete • Prijenosni sustav kao dio komunikacijskog sustava je najčešće realiziran na način koji omogućuje otkrivanje i ispravljanje pogrešaka u prijenosu 1

Komunikacijski sustav za prijenos podataka • U komunikacijskom sustavu za prijenos podataka najčešće prenosimo informaciju u digitalnoj (binarnoj) formi • Struja bita nije prikladna za prijenos putem komunikacijskog medija, pa je predajnik pretvara (modulira) u analogne signale prilagođene prijenosnom mediju • Na strani prijamnika obavlja se inverzni postupak demodulacije, tj. pretvaranja moduliranog signala ponovno u struju bita

Pojednostavljeni model za komunikaciju podacima Smetnje

1

Vrste prijenosa obzirom na usmjerenost S obzirom na usmjerenost prijenosa komunikacijskim sustavom razlikujemo a) Simplex ili jednosmjerni prijenos – moguć prijenos samo u jednom smjeru (analogija jednosmjerna cesta) b) Duplex ili dvosmjerni prijenos – istovremeni prijenos u oba smjera (analogija dvostazna dvosmjerna cesta) c) Half duplex ili mogućnost prijenosa u oba smjera ali ne istovremeno (analogija cesta sa semaforom za regulaciju smjera prometa, na pr. prilikom radova na cesti)

Umrežavanje • Komunikacije točka-točka (point-to-point) najčešće nisu dovoljne: – Za povezivanje velike skupine uređaja svakog sa svakim treba nepraktično veliki broj veza ( n*(n-1) ) – Uređaji su predaleko jedan od drugog;

• Rješenje je komunikacijska mreža.

Komunikacijski sustav postaje mreža

2

Što je to MREŽA?

Definicija mreže? – “A system of computers, terminals and databases connected by communications lines” • Definicija koja odgovara računalnim mrežama

• “A computer network is defined as the interconnection of 2 or more independent computers.” [Ramteke,”Networks”, pg. 24].

• Računalna mreža se definira kao međuspoj 2 ili više nezavisnih računala !!!

2

Vrste mreže prema topologiji • Klasifikacija prema topologiji… • Što je mrežna topologija? – Način na koji su spojeni mrežni elementi

2

Mrežne topologije: Primjeri Zvij ezda (Star)

Prsten (Ring)

Nepravil na (Mesh)

Stablo (Tree)

Sabirnica (Bus)

Malo povijesti …

Prije Interneta • Poštanska mreža – Isporuka različitih tipova objekata (pisma, paketa itd.) po cijelom svijetu; – Relativno veliko kašnjenje isporuke, ali ralativno jeftina: – Pošiljatelj i primatelj identificiraju se pomoću poštanskih adresa (ime, ulica i broj, grad, država itd);

• Telefonska mreža – Konstruirana da daje komunikaciju glasom u realnom vremenu; – Također globalna; – Malo kašnjenje ali viša cijena. – Korisnici se identiciraju preko telefonskih brojeva.

Telefonska mreža • Telefon je patentirao Graham Bell 1876. g. • Da bi telefon mogao komunicirati s drugim telefonom potrebna je bila direktna konekcija između njih – Za samo godinu dana, gradovi su bili prekriveni s “paučinom” žica!

Telefonska mreža (nastavak) • 1878, Bell Telephone company je otvorila svoj prvi ured za prespajanje (switching) telefonskih veza (u New Haven, CT). • Svaki korisnik je sada bio spojen na lokalni ured za prespajanje (manuelnu telefonsku centralu). – Kada je korisnik želio uspostaviti vezu, prvo je morao pozvoniti lokalnom uredu. Kada se operater javio korisnik mu je priopćio informaciju o broju kojeg treba nazvati. Nakon toga je operater uspostavio vezu s pozvanim korisnikom te je prespojio vezu prema pozivajućem korisniku.

Telefonska mreža (nastavak) • Da bi se omogućili i međ Xgradski razgovori, lokalni telefonski uredi su se spajali međusobno:

• Između telefonskih ureda postojao je veći broj veza, zavisno o prometnim zahtjevima za istovremnim razgovorima. • Porastom broja korisnika rastao je i promet, te je uskoro broj međuveza postao nedovoljan 29

Telefonska mreža (nastavak) • Iz tog razloga, mreži se dodao drugi nivo hijerarhije:

• Sadašnji telefonski sustavi imaju najmanje 5 nivoa hijerarhije. 3

Adresiranje u mrežama • Jedinstveno identificira odredište i izvor komunikacije. • Primjeri: – Poštanska adresa, telefonski broj.

3

POTS ili PSTN telekomunikacijske mreže • POTS (Plain Old Telephone System) a danas PSTN (Public Switched Telephone Network) preko 100 godina omogućuje telekomunikacije u govornom pojasu (voiceband communications). • PSTN je dizajnirana i izgrađena za prijenos i prespajanja govora (voice) • • • •

U realnom vremenu (Real-time); S malim kašnjenjem (Low latency); Visoke pouzdanosti (High reliability); Zadovoljavajuće vjernosti (Moderate fidelity).

3

ISDN – Integrirana mreža digitalnih usluga • Nastala prije 30-tak godina kao težnja da se komunicira informacijama u digitalnom obliku • Koncept je bio širok tako da se mrežom mogao prenositi govor, podaci i video u realnom vremenu • Mreža temeljena na komutaciji kanala • Danas se sve manje koristi radi visoke cijene korištenja koja zavisi o vremenu i udaljenosti

3

Mreže za prijenos podataka i konvergencija • Prije 30-tak godina, započinje se izgrađivati druga komunikacijska mreža s ciljem komunikacije podacima "data network" (X.25, ATM) • Danas telekomunikacijska i mreža za prijenos podataka konvergiraju prema jedinstvenoj mreži NGN (Next Generation Network) koja podržava prijenos govora, podataka i slike.

3

Povijest razvoja mreža računala • U početku : Mainframe računala s terminalima: • Razvoj miniračunala 70-tih godina donio je razvoj temeljnih koncepata računalnih mreža: Ethernet, TCP/IP, Internet, e-mail • Razvoj osobnih računala zadnjih 25 godina donio je eksplozivni razvoj računalnih komunikacija • Danas imamo cijeli niz novih mrežnih tehnologija 3

Spajanje krajnjih uređaja

Dedicirana veza točka-točka

Višestruki pristup/dijelj eni medij Multi ple access / shared medium

36

Osnovne značajke računalne mreže • Računalna mreža međusobno spaja skupinu: – Računalnih naprava (mainframe, radnih stanica, PC-a, prijenosnih računala i komunikacijskih uređaja) - hostova – Perifernih uređaja (pisača, skenera, terminala i dr.).

• Omogućuje pristup lokalnim i udaljenim resursima (diskovi, računala)

37

Osnovni koncepti računalne mreže •

Dijeljenje (skupih) resursa – Hardver: printeri, diskovi, terminali, itd. – Podrška višekorisničkom (skupnom) radu • Uredski alati – Obrada teksta, tablične kalkulacije, osobno računalstvo. • Email, pristup intranetu i Internetu

– Rad s podacima produkcijskih aplikacija u mrežnom okruženju

•

•

•

Robustnost – Tolerancija na pogreške (Fault tolerance) kroz primjenu redundancije (kontrolne informacije). Balansiranje opterećenja (Load balancing) – Procesiranje i podaci se mogu distribuirati i udružitno izvršavati preko mreže (Grid Computing) Nezavisnost o lokaciji – Korisnici mogu pristupati svojim podacima i aplikacijama s bilo kojeg mjesta u mreži. 38

Problemi? • Sigurnost!

– Puno je jednostavnije štititi centralizirane nego distribuirane resurse • Sigurnosne mjere smanjuju komfor rada te opterećuju performanse mreže te je potrebno kvalitetno planiranje, realizacija i upravljanje mrežom

39

Topologija mreže

40

Vrste mreža prema načinu konekcije • Dedicirana veza točka-točka (Point-to-Point, P2P); • veza za neusmjereno (difuzno) emitiranje

41

Datagram i virtualna linija (krug) • Mreže s preklapanjem paketa mogu pružiti dvije različite vrste servisa na transportnom sloju. – Virtualna linija (Virtual Circuit –VC)

42

Dijeljena komunikacijska infrastruktura Usmjernik

Podmreža

Predajni host

Predajni proces

Prijemni host

Usmjernik A donosi odluku da usmjerava pakete preko C a ne preko B

Prijemni proces

Struja (stream) paketa od predajnika prema prijemniku. 43

Usmjernici (Routers) • Za virtualne linije (Virtual Circuit), usmjernici drže tabelu s zapisima o – VC broju, izlaznom sučelju.

•Za datagrame, usmjernici spremaju zapise routing tabele: – odredište, izlazno sučelje.

• Svaki paket mora sadržavati odredišnu adresu.

44

Virtualna linija • Analogija s fizičkim linijama koji se koriste kod telefonskih mreža. • Za vrijeme uspostavljanja veze, izabire se staza od izvora do odredišta koja se potom koristi za cijelo vrijeme trajanja veze. • Kada se veza završi, prekida se i virtualna linija.

45

Podjela mreža prema veličini • Personal Area Network (PAN) za povezivanje uređaja u okviru radnog mjesta (PC, pisač, skener, telefon i dr.) – do 10-tak metara • Local Area Network (LAN) lokalne mreže računala prostiru se tipično unutar zgrade ili kampusa – do 10-tak km – s jedinstvenim sustavom strukturnog kabliranja • Metropolitan Area Networks (MANs) gradske mreže pokrivaju cijela gradska područja – velike brzine i niska cijena. • Wide-Area Networks (WANs) - širokoprostorne mreže prostiru se na velikim geografskim udaljenostima, nacionalno, interkontinentalno odnosno globalno.

46

Danas • Računala svugdje – kod kuće, u školi, na poslu, u slobodno vrijeme. • Korisnici spojeni na bilo kojem mjestu, u bilo koje vrijeme – Osobna računala, radne stanice, prijenosna računala, pametni telefoni …

• Konvergencija mreža za prijenos govora i podataka • Tehnologija računalnih mreža danas postaje krucijalna! 47

Internet mreža – mreža svih mreža

Backbone Ki čmena mreža Regionalna mreža

Ogranak 48

Arhitektura računalnih mreža • Mrežni slojevi • Mrežni protokoli • Mrežne – protokol arhitekture

49

Komunikacijski slojevi • O čemu se radi? • Realizacija kompleksnih sustava je zahtjevna! – Pristup: “Podijeli pa vladaj”. – Podjela posla u manje poslove, ili slojeve (layers).

• Analogija: – Gradnja kuće: kopanje, izrada temelja, zidanje, postavljanje krova, prozora i vrata itd. – Izrada proizvoda na tekućoj traci…

• Osnovna ideja: svaki sloj obavlja zaokružen skup zadaća te sa susjednim komunicira preko definiranih sučelja i parametara.

50

Mrežna komunikacija kao model slojeva • Model slojeva je rješenje za kompleksnost mrežnih komunikacija • Model dijeli mrežne protokole u slojeve, od kojih svaki rješava jedan skup komunikacijskih zadaća – Svaki sloj ima vlastiti protokol!

• Svaki sloj uspostavlja servis za više slojeve, a oslanja se na servise slojeva ispod njega

51

Mrežni protokoli • Diplomati koriste pravila, koja nazivaju protokoli, kao smjernice za formalne odnose. • Komunikacijski protokol je skup pravila koja određuju format i značenje poruka koje se izmjenjuju između računala u mreži. • Skup povezanih protokol koji su dizajnirarani tako da budu maksimalno usklađeni zovemo protokol svitom ili stogom.

52

Ljudski i računalni protokoli ljudski protokol bok bok Kad imaš vremena?

računalni protokol Web klijent otvori konekciju OK

Web poslužitelj

Pošalji podatke

U 12:00

vrijeme 53

ARHITEKTURA RAČUNALNIH MREŽA

1

Prethodno predavanje… • Mreže za prijenos podataka. – Komponente. – Komunikacijski model. – Ključni zadaci • Tipovi mreža za prijenos podataka. – Pokrivanje – LAN, MAN, WAN. – Spajanje - konekcijske - bezkonekcijske – Topologija – sabirnica, zvijezda, mreža

2

Arhitektura računalnih mreža • Mrežni slojevi • Mrežni protokoli • Mrežne – protokol arhitekture

3

RAČUNALNE MREŽE SU VRLO KOMPLEKSNE Problem se lakše rješava ako sustav podijelimo na manje cjeline - slojeve (layers) koji međusobno surađuju. • Analogija: – Gradnja kuće: kopanje, izrada temelja, zidanje, postavljanje krova, prozora i vrata itd. – Izrada proizvoda na tekućoj traci…

• Osnovna ideja: svaki sloj obavlja zaokružen skup zadaća te sa susjednim komunicira preko definiranih sučelja i parametara. 4

Mrežna komunikacija kao model slojeva • Model slojevite arhitekture predstavlja rješenje za kompleksnost mrežnih komunikacija • Model dijeli mrežne zadaće u slojeve, od kojih svaki rješava specifični skup komunikacijskih zadaća • Svaki sloj uspostavlja servis za više slojeve, a oslanja se na servise slojeva ispod njega • Slojevi istog nivoa na izvoru i odredištu surađuju po skupu precizno definiranih pravila koja nazivamo protokolom 5

Mrežni protokoli • Diplomati koriste pravila, koja nazivaju protokoli, kao smjernice za formalne odnose. • Komunikacijski protokol je skup pravila koja određuju format i značenje poruka koje se izmjenjuju između računala u mreži. • Skup povezanih protokola koji su dizajnirarani tako da budu maksimalno usklađeni zovemo protokol svitom ili stogom protokola.

6

Ljudski i računalni protokoli ljudski protokol bok bok Kad imaš vremena?

računalni protokol Web klijent otvori konekciju OK

Web poslužitelj

Pošalji podatke

U

vrijeme

Troslojni model mrežne arhitekture

•

Aplikacijski sloj (Application Layer)

•

Transportni sloj (Transport Layer)

•

Mrežni sloj (Network Access Layer)

8

Troslojni model poštanske mreže John Smith, Apple St. 18, 1000 London, UK

Goran Belamari ć, Vrbik 8a, 10000 Zagreb, Hrvatska Aplikacijski sloj

Goran

John Transportni sloj

Prijem

Otprema Poštanska mreža

Sloj veze (auto, vlak, avion..)

9

Svojstva poštanskog sustava v v v v

Svako pismo putuje samostalno mrežom. Ne jamči se vrijeme isporuke. Nije sigurno da će pisma doći u ispravnom redoslijedu. Ustvari pošta ne garantira isporuku uopće! v v v

Pošiljke se mogu izgubiti Da li možemo imati potvrdu isporuke (da – ako platimo za preporučenu pošiljku)? Mogućnost retransmisije – ponovnog slanja pošiljke koja nije stigla na odredište v v v v

Kako možemo odrediti da li da počnemo s retransmisijom? Timeout? Potrebna je lokalna kopija svih pošiljaka. Kako dugo čuvati kopije?. Što ako se potvrda prijema izgubi? 10

Troslojni model računalne mreže • Komunikacijske zadaće podijeljene u module • Na primjer, prijenos datoteka (file transfer) koristi 3 modula: –File tr ansfer aplikaciju – Komunikacijski servisni modul –Modu l za pristup mreži

11

Pojednostavljena arhitektura prijenosa datoteka

12

Mrežni sloj • Upravlja uspostavljanjem veza između računala u mreži na temelju informacija o adresama izvora i odredišta • Može postaviti nivo usluga (level of service) • Zavisan je o tipu mreže (LAN, packet switched itd.)

13

Transportni sloj • Brine se o pouzdanoj razmjeni podataka • Nezavisan je o tipu mreže • Nezavisan je o aplikaciji

Applikacijski Sloj • Osigurava podršku za različite tipove korisničkih aplikacija kao na primjer e-mail, file transfer, terminalski rad

Protocol Data Units (PDU) • Na svakom sloju za komunikaciju se koriste protokoli. • Podacima koji se prenose sa izvorišta na svakom sloju dodaje se kontrolna informacija – radi se enkapsulacija. • Na prijemniku, kontrolna informacija se odbacuje na svakom sloju, te se radi tzv. dekapsulacija.

16

Funkcioniranje protokol arhitekture

17

Slojevi, servisi i protokoli

• Slojevi međusobno komuniciraju horizontalno na temelju protokola • Slojevi koriste usluge (servise) nižeg sloja a istovremeno pružaju servise višem sloju

18

Slojevi: Logičko komuniciranje Komunikacija transportnog sloja •

•

• • • •

Preuzimanje podataka od aplikacije Uspostavljanje komunikacijske sesije s odredištom Kreiranje segmenata Slanje segmenata Prijem segmenata Kreiranje poruke spajanjem segmenata

data application transport transport network link physical application transport network link physical

data

network link physical

application transport network link physical

data application transport transport network link physical

19

Slojevi: Fizičko komuniciranje data application transport network link physical application transport network link physical

network link physical

application transport network link physical

data application transport network link physical 20

Mrežna/Protokol arhitektura • Skup slojeva sa njihovim funkcijama, servisima koji svaki nudi i sučeljima između njih. • Nazivamo ih protokol arhitektura. • Najpoznatije mrežne arhitekture: – ISO-OSI 7 slojna arhitektura. –TCP-IP 4 slojna arhitektura (Internet).

21

Primjer 1: ISO OSI arhitektura • ISO: International Standards Organization • OSI: Open Systems Interconnection. Application Presentation Session Transport Network Data link Physical

Značajni slojevi u ISO modelu • Layer 7: Aplikacijski sloj – Protokoli specifični za aplikacije (na pr. ftp, http, smtp)

• Layer 4: Transportni sloj – Isporuka podataka između računala (end-to-end).

• Layer 3: Mrežni sloj – Adresiranje i usmjeravanje podataka duž mreže.

• Layer 2: Sloj podataka (Data Link) – Pouzdani prijenos podataka putem fizičkog medija.

• Layer 1: Fizički sloj (Physical) - Prijenos struje bita u formi signala prilagođenih tipu medija između dva susjedna čvora mreže. 23

OSI protokol

24

Internet protokoli 2

25

Svojstva internet slojeva v

v

v

Transportni sloj v Uspostavlja komunikacijsku sjednicu s transportnim slojem na odredištu v Segmentira podatke u manje poruke – segmente v Osigurava ispravan redoslijed poruka na odredištu v Od poruka slaže ponovno izvorne podatke v Po potrebi može osigurati siguran prijenos s kontrolom ispravnosti i retransmisijom. Mrežni sloj (Network Layer) v Datagrame pakira u poruke – pakete (Packet) s adresom izvora i odredišta v Po potrebi radi izbor optimalnog puta kroz mrežu. Sloj povezivanja (Link Layer) v Kreira poruku – okvir (Frame) s fizičkom adresom slijedećeg čvora u mreži v Prima okvire na odredištu i utvrđuje ispravnost primljenih podataka 26

Enkapsulacija TCP/IP Aplikacijski podaci

TCP zaglavlje

IP zaglavlje

LLC zaglavlje

MAC

MAC dodatak

zaglavlje

LLC PDU

TCP segment IP datagram

MAC frame (okvir) 27

Odnos TCP/IP i OSI protokola

28

INTERNET REVOLUCIJA ARPANET

Izvorni ARPANET dizajn IMP = Interface Message Processor (Honeywell DDP-316) 29

ARPANET evolucija

Rast ARPANET-a (a) Prosinac 1969. (b) Srpanj 1970. (c) Ožujak 1971. (d) Travanj1972 (e) Rujan 1972. 30

Internet korištenje • Tradicionalne aplikacije (1970 – 1990) •E- mail • News •R emote login • File transfer

31

Arhitektura Interneta

32

Internet: Novija povijest • Bum između 1980 and 2000! – Internet se razvio iz malog, eksperimentalnoh istraživačkog projekta u najveću svjetsku mrežu. – 1981 bilo je 100 računala na američkm sveučilištima i razvojnim centrima. – 20 godina poslije, imamo već 60M računala!

• Ranih 1990-ih, Web je prouzročio Internet revoluciju: Internet "killer" aplikacija! •

Danas; – imamo preko 1,3 milijardu Internet korisnika u svijetu što je oko 20% svjetskog stanovništva.

33

Chapter One - Introduction to Computer Networks And Data Communications

34

MEĐIMURSKO VELEUČILIŠTE U ČAKOVCU

RAČUNALNE MREŽE

RAČUNALNE MREŽE (2. DIO)

Trstenjak Jurica, dipl.ing.el.

1


RAČUNALNE MREŽE

FIZIČKI SLOJ -fizički medij za prijenos podataka

1. OSNOVE PRIJENOSA PODATAKA *) Fourierova analiza digitalnog signala -svaka periodična funkcija se može prikazati kao suma (možda beskonačnog) broja sinusnih i kosinusnih funkcija (Fourierov niz)

2


RAČUNALNE MREŽE

*) Nyquist (Henry)

-najveda brzina prijenosa kroz kanal (b/s) =2∙H∙log 2V

*) odnos SIGNAL/ŠUM (termički šum): 10log(S/N) [dB] S=snaga signala N=snaga šuma

2. FIZIČKI MEDIJ ZA PRIJENOS PODATAKA 2.1 Uparena parica (twisted pair) -2 bakrene žice, međusobno (spiralno) isprepletene -upotreba: u telefoniji -neuklopljena uparena parica (Unshielded Twisted Pair-UTP) 2.2 Koaksijalni kabel -50Ω i 75Ω 3


RAČUNALNE MREŽE

2.3 Optički kabel -današnje brzine preko 50Tb/s -svijetlost putuje cik-cak unutar vodiča -za emitiranje: a) LED b) poluvodički laseri -za pretvaranje svijetlosti u električne impulse (na kraju optičkog kabla) koristi se fotodioda

3. BEŽIČNI PRIJENOS PODATAKA 1) radio valovi (do 1GHz) 2) mikrovalovi (od 1GHz- ) 3) infracrveni i milimetarski valovi ( 4.5∙1014 do 1012 Hz) 4) vidljiva svijetlost (laseri) 5) komunikacijski sateliti (od 1.5GHz do 30 GHz)

4


RAČUNALNE MREŽE

5


RAČUNALNE MREŽE

4. JAVNA KOMUTIRANA TELEFONSKA MREŽA PSTN-Public Switched Telefone Network

4.1 LOKALNE VEZE (modemi, ADSL) -prijenosne linije imaju 3 problema: 1) slabljenje (attenuation)-smanjenje energije signala na putu zbog gubitaka

2) kašnjenje-svaka pojedina Fourierova komponenta prema odredištu krede različitim brzinama- na kraju de signal biti izobličen 3) šum (noise) energija koja ne dolazi iz izvora signala (termički šumuzrokovan nepravilnim kretanjem elektrona u vodiču; interferencija; preslušavanje)

6


RAČUNALNE MREŽE

*) MODEMI -da bi smanjili utjecaj nepoželjnih čimbenika (šum, slabljenje, kašnjenje), „korisni“ signal se modulira (amplitudna, frekvencijska i fazna mod ulacija) sinusnim izmjeničnim signalom (1000-2000 Hz)

-koriste potpuni dupleks za prijenos podataka -standardi: V.32 (brzina 14400 b/s) V.34 (brzina 33600 b/s) V.90 (33600 b/s korisnik-davatelj usluga 56000 b/s davatelj usluga- korisnik) V.92 (48000 b/s korisnik-davatelj usluga 56000 b/s davatelj usluga- korisnik)

QAM (Quadrature Amplitude Modulation)-kvadratična amplitudna modulacija QAM-16 (koristi 4 različite amplitude i 4 različite faze za modulaciju=ukupno 16 različitih kombinacija)

7


RAČUNALNE MREŽE

QAM-64 (koristi 64 različitih kombinacija) *) DIGITALNA PRETPLATNIČKA LINIJA (Digital Subscriber Line-DSL) -najpopularnija usluga: ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) -princip ADSL-a podijeliti frekvencijski opseg linije na jednake periode (npr. 256 kanala po 4 kHz) npr. lokalna linija ima propusnost 1,1 MHz 1,1MHz=256 kanala x 4312,5 Hz -znači, imamo 256 kanala širine 4312,5 Hz

- za Internet koristimo 250 kanala (ostatak se koristi za fakseve, prijenos govora) koji se asimetrično dijele (80-90 % kanala za promet prema korisniku, a ostatak za promet prema centrali). -ADSL modem modulira tehnikom QAM-15 (15-bitova po baudu) (baud= broj uzoraka u sekundi) - to je u stvari uređaj koji obrađuje digitalne signale podešen tako da radi kao paralelni skup od 250 QAM modema različitih frekvencija npr. uz 224 kanala za prijenos prema korisniku, 15 bitova za baud (QAM-15), brzinom uzorkovanja od 4000 bauda, dobivamo brzinu (teoretski) 13,44 Mb/s

4.2 VODOVI I MULTIPLEKSIRANJE MULTIPLEKSIRANJE: a) MULTIPLEKSIRANJE PODJELOM FREKVENCIJE (FDM-Frequency Division Multiplexing) b) MULTIPLEKSIRANJE PODJELOM VREMENA (TDM-Time Division Multiplexing) a) FDM

8


RAČUNALNE MREŽE

-kod optičkih vodova se koristi multipleksiranje podjelom na valne duljine (WDM-Wavelenght Division Multiplexing)

b) TDM -analogni signal u lokalnoj telefonskoj liniji se digitalizira pomodu kodera (dekodera) koji ga pretvaraju u 8-bitni broj -uzorkuje se 8000 puta u sekundi (125 µs po uzorku) Nyquist: brzina za prikupljanje svih informacija iz telefonskog kanala propusnog opsega 4KHz

9


RAČUNALNE MREŽE

PCM (Pulse Code Modulation)- impulsno-kodna modulacija

4.3 KOMUTIRANJE (SWITCHING) a) komutiranje elektroničkih krugova (direktna fizička veza) b) komutiranje paketa (šalju se paketi po principu „čuvaj i proslijedi“)

slika a) komutiranje el. krugova b) komutiranje paketa

10


RAČUNALNE MREŽE

Razlike između a) i b) STAVKA

Komut. el. krugova

Komutiranje paketa

Obavezno

Nepotrebno

Unaprijed određena fizička putanja Svaki paket slijedi istu putanju

DA

NE

DA

NE

Paketi stižu redom kojim se šalju

DA

NE

Otkazivanje skretnice

Pogubno

Nebitno

Zauzimanje propusnog opsega

Rasipno

Štedljivo

Prijenos tipa „čuvaj i proslijedi“

NE

DA

Po minutu

Po paketu

Uspostavljanje veze

Naplata usluge

5. MOBILNA TELEFONIJA 1) FIKSNI BEŽIČNI TELEFONI -fiksna baza+prijenosna slušalica (za kudnu upotrebu) 2) MOBILNI TELEFONI -GSM (Global System for Mobile Communications)-standard za Evropu *) mobilna telefonija 1. generacije (analogni prijenos) -jedna frekvencija za slanje i primanje 60-tih godina -mali broj kanala -1982. godine-NAPREDNI SUSTAV MOBILNE TEHNOLOGIJE (AMPS-Advanced Mobile Phone System): geografsko područje podijeljeno na delije (cells)-cellphone -koristi 832 dupleksna kanala (frekvencije oko 850 MHz) *) mobilna telefonija 2. generacije (digitalni prijenos ) -frekvencijsko područje 1900 MHz -D-AMPS (Amerika i modificirani D-AMPS u Japanu) -GSM (Evropa) -CDMA (Code Division Multiple Access)-koristi se sve više u Americi -ovaj način ne dijeli frekvencijsko područje na više stotina uskih kanala (D-AMPS, GSM), ved pojedinoj stanici dozvoljava da koristi cijelo frekv. područje, a 11


RAČUNALNE MREŽE

njezino kratko emitiranje odvaja različitim kodiranjem

*) mobilna telefonija 3. generacije; 3G (digitalni prijenos govora i podataka) -frekvencijsko područje 2100 MHz -Ericsson predlaže širokopojasni CDMA-pod nazivom UMTS (univerzalni sustav mobilne telefonije-Universal Mobile Telecommunication System) -zbog „rata“ tvrtki Ericsson (Evropa) i Qualcomm (SAD) proizlaze „međustandardi“: 2.5G (EDGE-Enhanced Dana rates for GSM Evolution) (GPRS-General Pocket Radio Service) -3GS (razlika u odnosu na 3G mrežu je što se povedala brzina HSPDA sa 3,6 Mb/s na 7,2 Mb/s); HSPDA-High Speed Packet Access

6. KABELSKA TELEVIZIJA (INTERNET) -potreban kabelski modem (uređaj s 2 interface-a: jedan prema računalu, a drugi prema kabelskoj mreži) -usporedba ADSL linije i kabelskog interneta: 1) jedna i druga su asimetrične linije 2) propusna mod koaksijalnog kabla je puno veda od tel. parice (bila bi još veda da se ne koristi vedi dio za prijenos TV signala) 3) ADSL linija-povezivanje od točke do točke, pa je sigurnija od kabelskog interneta gdje svatko tko je priključen može čitati sadržaje paketa

12


RAČUNALNE MREŽE

3.SLOJ VEZE PODATAKA (DATA LINK LAYER) 3.1 PROJEKTIRANJE SLOJA VEZE PODATAKA -glavna zadada ovog sloja je da pakete, koje je dobio od mrežnog sloja, presloži u okvire (frames) -svaki okvir se sastoji od: -zaglavlja -polja za podatke -završnog bloka okvira

-ovaj sloj mora osigurati usluge za mrežni sloj. Jedna od uloga je PRIJENOS PODATAKA IZ MREŽNOG SLOJA (izvornog računala ) U MREŽNI SLOJ ODREDIŠNOG RAČUNALA.

3.11 UOKVIRAVANJE -fizički sloj: prihvada (sirove) podatke i isporučuje ih odredištu, pri čemu ne garantira da je isporuka obavljena bez grešaka -sloj veze podataka mora otkriti ako je došlo do greške kod isporuke podataka. To radi tako što izračunava kontrolnu sumu (checksum) za svaki okvir (ako je kontrolna suma različita prije i nakon slanja paketa, mora se otkriti greška (takav okvir se odbacuje i obavještava se izvorno računalo o tome) -problem: KAKO RAZDVOJITI PAKETE?? -4 metode: 1) prebrojavanje znakova 2) upotrebom indikatorskih byte-ova uz umetanje byte-ova 3) upotrebom početnih i završnih indikatora uz umetanje bitova 4) narušavanje kodiranja fizičkog sloja

13


RAČUNALNE MREŽE

1) Prebrojavanjem znakova -u zaglavlju postoji polje s brojem znakova u okviru -na odredištu, sloj veze podataka, pročita taj broj i zna koliko znakova slijedi iza njega -u slučaju pojave greške, ovakav način nije pouzdan (može biti poslan krivi broj znakova, ne može se znati koji je okvir ošteden da bi ga se ponovo poslalo) 2) Upotrebom indikatora bajtova uz umetanje byte-ova

- na početku i na kraju paketa se stavlja identifikacijski byte (FLAG BYTE) - 2 uzastopna identifikacijska byte-a predstavljaju kraj jednog i početak drugog okvira - postoji opasnost da se redoslijed bitova identifikacijskog byte-a (slučajno) nađe u okviru podataka (kako onda znati/raspoznati da to nije flag byte, nego su to korisni podaci?) - stavlja se tzv. KONTROLNI BYTE (ESC) neposredno prije svakog pojavljivanja „slike“ kontrolnog byte-a u okviru podataka. Sloj veze primaoca briše taj kontrolni byte prije nego što podatke proslijedi mrežnom sloju - ovakav način je osnova kod PPP- protokola - nedostatak ovakvog načina kontrole greške je u tome što je ograničeno na 8-bitne znakove

3) Upotrebom početnih i završnih indikatora uz umetanje bitova -sa ovom tehnikom nam je omogudeno da su okviri s podacima različite duljine -svaki okvir počinje i završava sa nizom: 01111110 (to je u stvari identifikacijski byte ) -PRINCIP: kada u podacima, sloj veze pošiljatelja naiđe na uzastopnih 5 14


RAČUNALNE MREŽE

jedinica, on stavlja nulu (bit) u izlazni niz bitova (podataka) 4) Narušavanje kodiranja fizičkog sloja -za 1 bit podataka potrošimo 2 fizička bita: bit „1“ predstavljen je parom „VISOKO-NISKO“, odnosno par VISOKI NAPONSKI NIVO-NISKI NAP. NIVO. -bit „0“ predstavljen je parom „NISKO-VISOKO“, odnosno, par NISKI NAPONSKI NIVO-VISOKI NAPONSKI NIVO -u sredini svakog bita se mijenja nivo signala (s visokog prema niskom i obrnuto) -kombinacija ponavljanja „VISOKO-VISOKO“ i „NISKO-NISKO“ se koristi za razdvajanje susjednih okvira

3.6 PRIMJERI PROTOKOLA SLOJA VEZA 1) HDLC (protokol za razmjenu bitova) 2) PPP (protokol za povezivanje kudnih računala s Internetom) 3.6.1 HDLC (High-level Data Link Control) -protokol za upravljanje povezivanjem podataka na visokom nivou -koristi strukturu (okvir): BITOVI

8

8

01111110

Adresa

8 Upravljačko polje

0

16

8

Podaci

Kontrolna suma

01111110

UPRAVLJAČKO POLJE:-koristi se za redne brojeve, potvrde i drugo PODACI: -sadrži bilo kakve informacije -može biti promjenjive dužine, iako efikasnost kontrolne sume opada s povedanjem dužine okvira (zbog vede vjerojatnosti pojavljivanja rafalnih greški) KONTROLNA SUMA:-sadrži kod za provjeru ispravnosti poslanih podataka

3.6.2 PPP (Point to Point Protocol) -koristi se za Internet -obrađuje greške, podržava više protokola(LCP,NCP), omogudava dogovaranje IP adresa prilikom povezivanja i potvrde identiteta -protokoli za upravljanje vezom (LCP-Link Control Protocol)-pomodu tog protokola se linije međusobno povezuju, provjeravaju,dogovaraju komunikacijske opcije i na kraju raskidaju vezu -protokol za upravljanje mrežom (NCP-Network Control Protocol)-protokol pomodu kojeg se vrši komunikacija s Mrežnim slojem (Network Layer) 15


RAČUNALNE MREŽE

-format PPP okvira sličan je HDLC okviru:

-korisnički podaci (Payload) su promjenjive duljine (ako duljina nije dogovorena, uzima se duljina od 1500 Byte-ova, a ako je potrebno, stvarni podaci se u polju popunjavaju nulamado maksimalne duljine - u polju Protocol se označava vrsta paketa koji se nalazi u korisničkim podacima (Payload)

16


RAČUNALNE MREŽE

4. PODSLOJ ZA UPRAVLJANJE VEZAMA (MEDIUM ACCESS CONTROL-MAC) -to je podsloj sloja podataka -važan kod lokalnih mreža kod kojih se, za komuniciranje, najčešde koristi kanal sa slobodnim pristupom 4.1 PROBLEM DODJELJIVANJA KANALA -u ovom djelu se bavimo dodjeljivanjem jedinstvenog kanala za neusmjereno emitiranje (u situaciji kada se za taj kanal „bore“ više korisnika) 4.1.1 STATIČKO DODJELJIVANJE KANALA U LOKALNIM I GRADSKIM MREŽAMA -bez obzira da li koristimo FDM ili TDM, za dodjeljivanje kanala korisniku, postoji veliki nedostatak koda dodjeljujemo (rezerviramo) kanal za neki korisnik, a on ga ne koristi. Uzaludno smo „potrošili“ taj kanal (bez obzira da li se radi o dodjeli frekvencija-FDM ili dodjeli vremenskog intervala-TDM). 4.1.2. DINAMIČKO DODJELJIVANJE KANALA U LOKALNIM I GRADSKIM MREŽAMA -bazirano na ovim pretpostavkama: 1. Model stanica- model sačinjavaju N nezavisnih stanica (računala, telefoni,…) koji generiraju okvire za slanje (bilo da to radi program ili korisnik) - kada stanica generira okvir, ona se blokira sve dok okvir ne bude uspješno poslan. 2. Pretpostavka o jedinstvenom kanalu- za sve komuniciranje na raspolaganju je jedan kanal - stanice jedino mogu slati i primati okvire preko tog kanala (stanice su „jednake“, ali im protokoli mogu dodijeliti prioritete) 3. Pretpostavka o sukobljavanju- ako se dva okvira istovremeno emitiraju, oni se vremenski preklapaju-rezultat: izobličenje signala. Taj događaj se zove sukobljavanje. -sve stanice mogu otkriti sukobljavane -okvir koji se sukobio, mora biti ponovo poslan 4. Neprekidni vremenski tok- paket se može poslati u bilo kojem trenutku - nema vremenskog dijeljenja na intervale određene veličine 5. Raspodijeljeno vrijeme- vrijeme je podijeljeno u intervale određene veličine - slanje se uvijek podudara s početkom intervala 17


RAČUNALNE MREŽE

6. Osluškivanje prometa na nosiocu podataka- prije nego što upotrijebi kanal, stanica osluškuje, odnosno, provjerava da li je kanal slobodan - ako ustanovi da je zauzet, stanica ne emitira tako dugo dok se kanal ne oslobodi

7. Nema osluškivanja prometa na nosiocu podataka- stanice ne provjeravaju da li je kanal prazan, ved emitiraju - tek kasnije provjeravaju da li je paket uspješno prenesen

18


RAČUNALNE MREŽE

4.2 PROTOKOLI ZA VIŠEKORISNIČKI PRISTUP

protokol koji otkriva sukobe

protokoli koji osluškuju promet

1) ČISTA ALOHA- korisnici emitiraju podatke kad god ih imaju -posljedica: mnogo sukobljavanja (sukobljeni okviri de biti izobličeni) -uvijek se (kod slanja) generira povratna informacija- pošiljatelj -uvijek zna da li je njegov okvir uništen (samo treba slušati kanal)

2) VREMENSKI RASPODIJELJENA ALOHA- vrijeme se dijeli na intervale konačne duljine (vrijeme jednog intervala jednako je vremenu jednog okvira) - svako računalo može emitirati okvire (podatke) samo na početku svakog intervala - postignuto je da je vjerojatnost sukobljavanja manja 3) 1- TRAJNI CSMA (1-persistent CSMA; 1-persistent Carrier Sense Multiple Access) -kada računalo ima podatke, ono prvo osluškuje kanal (da se uvjeri da li je zauzet ili slobodan) - ako je kanal zauzet, računalo čeka - kada se kanal oslobodi, računalo šalje svoj okvir - ako dođe do sukoba, računalo čeka neko vrijeme (slučajno odabrano vrijeme) i ponavlja slanje okvira - „1-persistent“ zato što kada računalo šalje okvire, ono šalje sa vjerojatnošdu 1 (sa vjerojatnošdu od 100%) 4) POVREMENI CSMA-ako je kanal slobodan, računalo emitira svoj okvir podataka - ako je kanal zauzet, računalo ne osluškuje kanal STALNO, ved POVREMENO (nakon slučajno odabranog vremenskog intervala) 5) CSMA/CD- CSMA with Collision Detection - računalo, kad otkrije sukob (znači, istovremeno i drugo računalo emitira svoj okvir s podacima), prekida sa slanjem okvira-time se štedi vrijeme i propusni opseg (jer se pravovremeno prekida slanje izobličenog okvira) - ako računalo otkrije da je došlo do sukoba, čeka neko vrijeme i pokuša ponovo poslati svoj okvir podataka (sukob se može pratiti ako se prati intenzitet ili širina impulsa primljenog signala i usporedi s poslanim signalom) - to je baza za ETHERNET

19


RAČUNALNE MREŽE

4.3 ETHERNET (IEEE 802.3) 802.11-bežična lokalna mreža 802.15-bluetooth 802.16-bežična gradska mreža 4.3.1 KABLIRANJE -postoje 4 vrste kablova koji se (su se koristili) koriste u povezivanju: NAZIV

KABEL

MAKSIMALNA DUŽINA SEGMENTA

ČVOROVA PO SEGMENTU

PREDNOSTI

10Base5

debeli koaksijalni

500 m

100

10Base2

tanki koaksijalni

185 m

30

10Base-T

uvrnuta parica

100 m

1024

danas se više ne koristi nisu potrebni razvodnici najjeftiniji

10Base-F

optički kabel

2000 m

1024

najbolje karakteristike

4.3.2 MANCHESTER ENCODING - ako se koristi 0V za bit 0, a 5V za bit 1-to može dovesti do zabune: npr. ako jedna stanica šalje niz bitova 0001000, druga si to može protumačiti kao niz 10000000 (ili kao niz 01000000), jer se ne može razlikovati „neaktivno“ stanje pošiljatelja (0V) od bita 0 (također 0V) -potencijalno rješenje: bit 1 se predstavlja s +1V, a bit 0 sa -1V -posljedica potencijalnog rješenja: narušena sinkronizacija u blizini granice bita (naročito poslije dugačkog niza nula ili jedinica) jer postoji mogudnost da de primatelj uzorkovati signal drugačijom frekvencijom nego što je koristio pošiljatelj -problem: kako da primatelj prepozna početak, kraj ili sredinu svakog poslanog bita? -Manchester encoding: period svakog bita se dijeli na dva jednaka vremenska intervala: bit 1- prvo se šalje visoki naponski nivo, a zatim niski naponski nivo bit 0- prvo se šalje niski naponski nivo, a zatim visoki naponski nivo -nedostatak:-potreban je dvostruko vedi propusni opseg (dvostruko viša frekvencija jer je impuls dvostruko kradi

20


RAČUNALNE MREŽE

4.3.2 Protokol MAC podsloja za Ethernet UVOD

SoF

ODREDIŠNA ADRESA

IZVORNA ADRESA

TIP (DUŽINA)

PODACI

DOPUNA

KONTROLNA SUMA

Uvod (7 byte)-1010101- služi za sinkronizaciju prijemnika i predajnika 8. byte je SoF-start of frame- označava početak okvira (za usklađivanje sa standardima 802.4 i 802.5) Odredišna adresa (6 byte) Izvorna adresa (6 byte) Tip (Dužina) (2 byte)-govori primaocu što da radi s podacima (na istom se računalu mogu odvijati više protokola mrežnog sloja, pa jezgra operativnog sustava mora da zna kome da proslijedi podatke) Podaci- veličine 0-1500 byte Dopuna (0-46 byte)- da ne bi podaci (polje s podacima) bili prekratki (kradi od 46 bitova), u polje Dopuna stavljaju se popunjeni bitovi zbog 2 razloga: 1) da prijemnik razlikuje korisne podatke od „smeda“ (zalutalih bitova ili dijelova okvira). „Smede“ može nastati npr. kada računalo prilikom slanja podataka ustanovi da je došlo do sukoba- ono prestaje sa slanjem podataka, a poslani dio se smatra „smedem“. 2) ako su (pre)kratki podaci, pošiljatelj prekida sa emitiranjem prije nego joj stiže rafalni šum koji označava sukobljavanje (jer misli da je ispravno isporučila podatke)

21


RAČUNALNE MREŽE

-da bi se ovo spriječilo, vrijeme slanja svih okvira mora biti vede od 2τ (tako da emitiranje još bude aktivno u trenutku kada do pošiljatelja stigne rafalni šum) Kontrolna suma (4 byte)- to je 32 bitni ključ za provjeru greške (CRC)

4.4 BEŽIČNE LOKALNE MREŽE 4.4.1-skup protokola za bežične mreže je prikazan slikom:

LLC sloj- usklađuje različite formate mreže 802 i mrežnom sloju prosljeđuje uvijek u istom formatu 4.4.2 FIZIČKI SLOJ MREŽE 802.11 *) INFRACRVENE ZRAKE - λ= 0.85 – 0.95 µm - 2 brzine: 1Mb/s i 2 Mb/s - signal se ne prenosi preko zida ili drugih vrsta prepreka *) FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - koristi 79 kanala širine 1 MHz (početna frekv. je 2.4 GHz) - koristi slučajan način biranja frekvencija (redoslijed skakanja s frekvencije na 22


RAČUNALNE MREŽE

frekvenciju odabira se slučajno) - mana: mali propusni opseg *) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) - brzine 1 Mb/s i 2 Mb/s - koristi faznu modulaciju *) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - nazvan je 802.11a - brzine 54 Mb/s na 5GHz - koristi 52 različite frekvencije (48 služi za prenošenje podataka, a 4 za sinkroniziranje)-slično kao ADSL *) HR-DSSS (High Rate Direct Sequence Spread Spectrum) - nazvan 802.11b - brzine 1, 2, 5.5 i 11 Mb/s - koristi faznu modulaciju - sporija mreža od 802.11a, ali je njen domet 7 puta vedi *) 802.11g - poboljšana verzija mreže 802.11b - modulacija bazirana na modulaciji OFDM samo što radi na uskom području od 2.4 GHz - teoretska brzina je 54 Mb/s

4.4.3 Protokol MAC -postoje 2 problema : a) problem skrivene stanice -stanica A želi da pošalje podatke stanici B, ali ne može da „čuje“ da je stanica B zauzeta jer joj podatke šalje stanica C b) problem izložene stanice - stanica B želi da pošalje podatke stanici C, pa stoga osluškuje kanal - pogrešno zaključuje da je kanal zauzet (stanica A možda želi da pošalje podatke stanici D, koja nije prikazana na slici)

23


RAČUNALNE MREŽE

- postoje 2 režima rada: a) DCF (Distributed Coordination Function)-distributivna funkcija koordinacije - nema centralnog upravljanja b) PCF (Point Coordination Function)-jedinstvena funkcija koordinacije - bazna stanica upravlja sa svim što se događa a) DCF: -nema centraliziranog upravljanja-stanice se „bore“ za kanal -koristi se protokol CSMA/CA (CSMA with Collision Avoidance)-CSMA protokol uz izbjegavanje sukoba: -stanica koja želi da emitirati, najprije osluškuje kanal -ako na njemu nema prometa, ona počinje emitirati -ako je kanal zauzet, ona se povlači sve dok se kanal ne oslobodi (tek onda počinje emitirati) -ako dođe do sukoba, sukobljene strane ponovo emitiraju (nakon određenog vremenskog razdoblja) b) PCF: -bazna stanica poziva stanice na emitiranje -ne postoji mogudnost sukoba -bazna stanica 10 do 100 puta u sekundi difuzno emitira SIGNALNI OKVIR-on sadrži: -sistemske parametre (npr. redoslijed skakanja s jedne na drugu frekv.) -parametre za sinkronizaciju -sadrži i poziv novim stanicama da se prijave za usluge povezivanja (kada se stanica prijavi, njoj se garantira odgovarajudi dio propusnog opsega-tako da ona može garantirati kvalitetu slanja okvira)

24


RAČUNALNE MREŽE

4.4.4 STRUKTURA OKVIRA byte: 2 Upravljačko polje

2

2

verzija

tip

2

6

6

6

2

6

0-2312

4

Trajanje

Adresa1

Adresa2

Adresa3

Red. broj

Adresa4

Podaci

Kontrolna suma

4

1

1

1

1

1

1

1

1

podtip prema od JF DS DS

P

N JO

W

R

bitovi

Upravljačko polje okvira-sadrži 11 podpolja 1) verzija protokola-omogudava da se u istoj deliji istovremeno izvršavaju 2 vrste protokola 2) tip- podaci (kontrolni ili upravljački) 3) podtip- npr. RTS ili CTS (RTS-Request to Send/zahtjev za slanje; CTS-Clear to Send/dozvola za slanje) 4) prema DS i od DS- bitovi kojima označavamo da li se okvir šalje prema međudelijskom distribuiranom sustavu (npr. Ethernetu) ili od njega 5) JF bit označava da slijedi još dijelova 6) P bit označava da se ponovo šalje prijašnji okvir 7) N bit (Napajanje) služi da bi bazna stanica „uspavala“ ili „probudila“ primaoca 8) W bit znači da je cijeli okvir šifriran algoritmom WEP (Wired Equivalent Privacy)-privatnost kao u žičnoj vezi 9) R bit-ako ima vrijednost 1, onda to znači da primalac mora sekvencu okvira obraditi tako da se drži redosljeda Trajanje- vrijeme koje okvir i potvrda za njega zauzimaju kanal Adrese (4)- 1. i 2. adrese su od pošiljatelja i primatelja, a druge dvije su od baznih stanica izvorne delije i odredišne delije Redni broj- služi za numeriranje fragmenata Podaci Kontrolna suma

25


RAČUNALNE MREŽE

4.5 ŠIROKOPOJASNI BEŽIČNI PRIJENOS (bežična gradska mreža; wireless MAN) -standard 802.16 -usvojen 2002. -baziran na OSI modelu -radi na frekvencijama između 10-66 MHz (na tom frekv. području valovi se ne šire difuzno (802.11) ved pravocrtno -problem: milimetarske valne duljine ovih frekvencija mogu apsorbirati kapljice kiše, snijega, magle -važno: ispravljanje grešaka jako bitno 4.5.1 SKUP PODATAKA GORNJI SLOJEVI

Podsloj konvergencije specifičan za usluge Zajednički dio MAC podsloja

SLOJ VEZE PODATAKA

Sigurnosni podsloj Podsloj konvergencije prijenosa PODSLOJ OVISAN O FIZIČKOM MEDIJU

QPSK

QAM-16

QAM-64

FIZIČKI SLOJ

Fizički sloj:-upravlja prijenosom uz upotrebu raznih modulacija - podsloj konvergencije Sloj veze podataka:-sigurnosni posloj- zadužen privatnost i sigurnost (u njemu se razmjenjuju šifre i vrši se šifriranje/dešifriranje -zajednički dio MAC podsloja-u njemu su smješteni glavni protokoli (npr. protokol za rad s kanalima) -podsloj konvergencije- osigurava vezu prema mrežnom sloju 4.5.2 FIZIČKI SLOJ -bazna stanica mora imati više usmjerenih antena u različitim pravcima (jer se tu valovi rasprostiru pravocrtno) -koriste se 3 tipa modulacije: a) na malim udaljenostima QAM-64 b) na srednjim udaljenostima QAM-16 c) na velikim udaljenostima QPSK 26


RAČUNALNE MREŽE

4.5.3 STRUKTURA OKVIRA -postoje 2 okvira: a) okvir s podacima b) okvir sa zahtjevom za dodjelu propusnog opsega bitovi

1 1 0

Š

6

1

Tip

1

2 1

UKS KŠ

11 dužina

16

8

Identifikator Kontrolna veze suma

4 Podaci

CRC

slika a) OKVIR S PODACIMA

bitovi 1 1

6

1 0 Tip

16

16

8

Potreban broj bayte-ova

Identifikator veze

Kontrolna suma zaglavlja

slika b) OKVIR SA ZAHTJEVOM ZA DODJELU PROPUSNOG OPSEGA

OKVIR S PODACIMA: bit Š- da li su korisnički podaci šifrirani Tip- označava vrstu okvira bit UKS –da li postoji ukupna kontrolna suma (za cijeli okvir) polje KŠ-sadrži ključ za šifriranje polje Dužina-označava dužinu okvira (uključujudi i zaglavlje) polje Identifikator veze-okvir se pridružuje odgovarajudoj vezi polje Kontrolna suma zaglavlja- za kontrolu poslanih okvira OKVIR SA ZAHTJEVOM ZA DODJELU PROPUSNOG OPSEGA: -počinje s 1 - u polje Potreban broj byte-ova –određuje se propusni opseg za prijenos određenog broja byte-ova

27


RAČUNALNE MREŽE

4.6 BLUETOOTH -mreža 802.15 -struktura: jedan glavni čvor i maksimalno do 7 sporednih aktivnih čvorova (može biti i do 255 neaktivnih sporednih čvorova)-ELEMENTARNA MREŽA (Piconet) elementarna mreža 1

elementarna mreža 2

aktivni sporedni čvor neaktivni sporedni čvor Čvorište -to je centralizirana mreža s TDM (glavni čvor određuje uređaj koji može da komunicira u određenom vremenskom intervalu) -specifikaciju Bluetooth-a određuje 13 konkretnih aplikacija (profila): IME APLIKACIJE Generic access Service discovery Serial port Generic object exchange LAN access Dial-up networking Fax Cordless telephony

OPIS Procedura za upravljanje vezom Protokol za otkrivanje ponuđenih usluga Zamjena za serijski kabel Definira klijetsko-serverski odnos Protokol za vezu između mobilnog računala i fiksne lokalne mreže Omogudava prijenosnom računalu da uputi poziv pomodu mobilnog telefona Omogudava faks-uređaju da komunicira preko mobilnog telefona Povezuje slušalicu s fiksnom bazom bežičnog telefona 28


RAČUNALNE MREŽE

Intercom Digitalni voki-toki Headset Omogudava komuniciranje glasom (slobodne ruke) Object push Osigurava način za razmjenu jednostavnih objekata File transfer Osigurava opdi način razmjene datoteka Synchronization Omogudava sinkronizaciju 2 računala Generic access-osigurava uspostavljanje i održavanje sigurne veze (kanala) između glavnog i sporednog čvora Service discovery-pomodu njega uređaj otkriva usluge koje nude drugi uređaji -svi uređaji koji imaju ugrađen Bluetooth moraju imati ove dvije aplikacije (profila), dok su ostali opcija Serial port-emulira kebel za serijski prijenos podataka (koristan za starije uređaje ) Generic object exchange-generira klientsko-serverski odnos kod razmjene podataka LAN access-omogudava Bluetoothu da se poveže s fiksnom mrežom (ovaj profil je konkurencija mreži 802.11) Dial-up networking-omogudava prijenosnom računalu da se pomodu mobilnog telefona bežično poveže Fax-fax uređaj može slati/primati fakseve pomodu mobilnog telefona bežično Cordless telephony-omogudava povezivanje slušalice Intercom-2 telefona mogu međusobno komunicirati kao VOKI-TOKI Headset-komunikacija „kompleta za glavu“ i njegove bazne stanice Object push, File transfer, Synchronization-služe za razmjenu podataka između 2 bežična uređaja

BLUETOOTH PROTOKOLI -bazirani na 802 protokolima

29


RAČUNALNE MREŽE

Fizički radio sloj-služi za radio prijenos i modulaciju Osnovni sloj-on određuje kako glavni čvor upravlja vremenskim intervalima (sličan MAC podsloju s elementima fizičkog sloja) Sustav za rad s vezom-uspostavlja logičke kanale između uređaja, brine o napajanju, provjerava identitet i kvalitetu usluge Protokol za LLC adaptaciju-služi da os viših slojeva prekrije detalje prijenosa (analogan LLC kod mreže 802) Audio i Control (upravljanje)-protokoli za prijenos zvuka, odnosno, za upravljanje kojima aplikacije mogu direktno pristupiti (pri tome zaobilaze LLC protokol) Posrednički protokol- sadrži: *)LLC (protokol za upravljanje logičkom vezom)-zbog kompatibilnosti s drugim 802 mrežama *)RFcomm (radio-frequency communication)-emulira serijski priključak računala (npr. za povezivanje tastature, miša i drugih uređaja s računalom) *)Telephony-radi s zvukom u realnom vremenu -on ujedno služi za povezivanje i prekidanje veze *)Service discovery-služi za pronalaženje usluga na mreži Sloj aplikacija/profili-koriste protokole nižih slojeva (svaka aplikacija ima svoj podskup protokola. Npr. audio „komplet za glavu“ nema nikakve druge protokole osim onih koji su mu potrebni). FIZIČKI RADIO SLOJ BLUETOOTH-a -domet do 10 m -frekvencija 2.4 GHz -područje podijeljeno na 79 kanala (širine 1 MHz) -koristi se frekvencijska modulacija čime se postiže brzina prijenosa 1 Mb/s (1 bit po Hz)

OSNOVNI SLOJ BLUETOOTH-a -on tok „sirovih“ bitova grupira u okvire -glavni čvor svake elementarne mreže definira niz vremenskih intervala od 625 µs, pri čemu parni intervali pripadaju glavnom čvoru, a neparni sporednim čvorovima (vremensko multipleksiranje) -između glavnog i sporednog čvora svaki okvir se prenosi logičkim kanalom po imenu VEZA (link) -postoje 2 načina povezivanja: a) ASINKRONO POVEZIVANJE BEZ USPOSTAVLJANJA DIREKTNE VEZE -služi za povremeni promet komutacijom paketa 30


RAČUNALNE MREŽE

b) SINKRONO POVEZIVANJE SA USPOSTAVLJANJEM DIREKTNE VEZE -služi za razmjenu podataka u realnom vremenu (npr. telefonski razgovor)

PROTOKOL ZA LLC ADAPTACIJU -ima 3 funkcije: 1) od viših slojeva prihvada pakete veličine do 64 kB i raspoređuje ih u okvire za slanje (na drugom kraju, od okvira se ponovo slažu paketi) 2) multipleksira i demultipleksira pakete iz više izvora. Kada ponovo sklopi paket, LLC određuje protokol iz viših slojeva kome de ga predati (npr. protokol Telephony ili RFcomm) 3) osigurava zahtjevnu kvalitetu usluga u trenutku uspostavljanja veze i tokom normalnog rada

STRUKTURA BLUETOOTH OKVIRA bitovi

bitovi

72 PRISTUPNI KOD

54 ZAGLAVLJE

1

0-2744 PODACI

3

4

1 1

8

Adr.

tip

T P RB Kontrolna suma

Pristupni kod- služi za identifikaciju glavnog čvora (tako da sporedni čvor koji se nalazi u dometu dva glavna čvora može odrediti s kojim „razgovara“) Zaglavlje (54 bita)- sadrži tipična polja MAC podsloja: 1) ADRESA-određuje jedan od osam aktivnih uređaja kojima se paket šalje 2) TIP-vrsta okvira -vrsta postupka za ispravljan je grešaka -broj vremenskih intervala koje zauzima okvir 3) bit T (tok)-pomodu njega sporedni čvor objavljuje da mu je buffer pun i da više ne može primati podatke 4) bit P (potvrda)- služi za prijenos potvrde o stizanju okvira 31


RAČUNALNE MREŽE

5)

bit RB (redni broj)-numeriraju se okviri (tako da se zna koji okvir treba ponovo poslati) -dovoljan je jedan bit jer se koristi protokol „STANI I ČEKAJ“, odnosno pošiljatelj ne šalje novi okvir prije nego dobiva potvrdu o uspješno poslanom (prijašnjem)paketu 6) kontrolna suma (8 bitova) -sva ova polja (18 bitova) ponavljaju se 3 puta (zato je to polje u okviru dugačko 54 bita). Kod slanja provjeravaju se sve 3 kopije bitova. Ako su iste, bit se prihvada. Ako se jedna razlikuje, prihvadaju se druge dvije-time dobivamo pouzdano slanje podataka

4.7 MOSTOVI (Bridges)

32

Rac_mreze_sve

Recommend Documents