Principi projekovanja LAN mreze

UNIVERZITET U BIHAĆU TEHNIČKI FAKULTET BIHAĆ

DIPLOMSKI RAD Principi projektovanja LAN mreža

GOLUBOVIĆ ADIS

Bihać, 2009 I SADRŽAJ 1

I SADRŽAJ.............................................................................................................................2 II POPIS SLIKA......................................................................................................................3 III POPIS TABELA..................................................................................................................4 IV POPIS SKRAĆENICA........................................................................................................5 V SAŽETAK............................................................................................................................6 VI ABSTRACT........................................................................................................................7 1.

UVOD..............................................................................................................................7

2.

OPĆENITO O LAN MREŽAMA.......................................................................................8

3.

4.

2.1.

Historijski razvoj računarskih mreža.................................................................9

2.2.

Ciljevi pri projektovanju LAN mreže...............................................................10

2.3.

Topologija LAN mreža.................................................................................11

ULOGA I MJESTO LAN MREŽA..................................................................................13 3.1.

Namjena računarskih mreža.........................................................................14

3.2.

Zajedničko korištenje informacija...................................................................15

3.3.

Zajedničko korištenje hardvera i softvera........................................................16

STANDARDI LAN MREŽA............................................................................................17 4.1.

IEEE 802 standard za LAN mreže.................................................................18

4.2.

IEEE standardi...........................................................................................18

4.3. Najvažniji standardi........................................................................................19 4.3.1. Standard 802.3........................................................................................20 4.3.2. Standard 802.5........................................................................................23 4.3.3. Standard 802.11.......................................................................................24 4.3.4. Standard 802.15....................................................................................26 4.4. Slabije korišteni standardi................................................................................27 5. AKTIVNA I PASIVNA MREŽNA OPREMA.......................................................................29 5.1. Mrežna aktiva................................................................................................30 5.1.1. Hub........................................................................................................31 5.1.2. Switch.....................................................................................................32 5.1.3. Bridge.....................................................................................................33 5.1.4. Router.....................................................................................................33 5.1.5. Brouter...................................................................................................34 5.1.6. Repeater.................................................................................................35 5.1.7. Access point............................................................................................35 5.1.8. Gateway..................................................................................................35 5.2. Mrežna pasiva...............................................................................................36 2

5.2.1. Ostala pasivna mrežna oprema..................................................................37 6. PROJEKTOVANJE LAN MREŽA.....................................................................................45 6.1. Strukturno kabliranje.......................................................................................45 6.2. Korištena topologija........................................................................................48 6.3. Izrada projektne dokumentacije........................................................................50 6.3.1. Označavanje komponenti i dijelova projekta strukturnog ožičenja....................50 6.3.2. Sadržaj projektne dokumentacije................................................................50 6.4. Projekat mreže zgrade i spratova......................................................................51 6.5. Komunikacijski ormar......................................................................................57 6.6. Skalabilnost...................................................................................................60 6.6.1. Vertikalna skalabilnost...............................................................................60 6.6.2. Skalabilnost radne površine.......................................................................60 6.7. Testiranje mrežnih linija...................................................................................61 7. ZAKLJUČAK....................................................................................................................62 8. LITERATURA...................................................................................................................63 PRILOG I..............................................................................................................................66 PRILOG I

II POPIS SLIKA R/B 1.

Index slike

Naziv slike

Strana

Slika 2.1.

Vrste topologija lokalnih mreža

12

2.

Slika 3.1.

Samostalne PC konfiguracije

16 3

3.

Slika 3.2.

Zajedničko korištenje hardvera u mrežnom okruženju

17

4.

Slika 4.1.

Područje djelovanja LAN mreže

18

5.

Slika 4.2.

Područje nastanka kolizije, kolizijske domene i broadcast domene

22

6.

Slika 4.3.

WNC (Wireless Network Card)

25

7.

Slika 5.1.

Mrežna kartica

31

8.

Slika 5.2.

8 – portni Hub

32

9.

Slika 5.3.

Switch

32

10.

Slika 5.4.

Bridge

33

11.

Slika 5.5.

Cisco Router

34

12.

Slika 5.6.

Brouter

34

13

Slika 5.7.

Shema obrade podataka prema vrsti uređaja

36

14.

Slika 5.8.

Utičnica i konektor RJ 45

37

15.

Slika 5.9.

Konektor RJ 45 sa mrežnim kabelom

37

16.

Slika 5.10.

Shema za pozicioniranje parica u RJ 45 konektoru

38

17.

Slika 5.11.

Kabel sa neoklopljenim paricama i kabel sa oklopljenim paricama

39

18.

Slika 5.12.

Koaksijalni kabel

40

19.

Slika 5.13.

Patch panel

43

20.

Slika 5.14.

Komunikacijski ormari

43

21.

Slika 5.15.

Četka za kabele u komunikacijskom ormaru

44

22.

Slika 5.16.

Naponska letva

44

23.

Slika 6.1.

Primjer horizontalnog struktuiranog kabliranja sa električnim instalacijama i mrežnim utičnicama

47

24.

Slika 6.2.

Prikaz montiranja mrežnih modula i mrežnih utičnica

47

25.

Slika 6.3.

Topologija mreže zvijezda

48

26.

Slika 6.4.

Lokalna mreža sa izlazom na internet

49

27.

Slika 6.5.

Tlocrt I sprata i način polaganja kablova

52

28

Slika 6.6.

Tlocrt II sprata i način polaganja kablova

53

29.

Slika 6.7.

Logička shema načina spajanja mrežne opreme

54

30.

Slika 6.8.

Zauzeti portovi na switchu

56 4

31.

Slika 6.9.

Raspored aktivne mrežne opreme u ormaru

58

32.

Slika 6.10.

Fluke 4000

61

III POPIS TABELA R/B

Index tabele

Naziv tabele

Strana

1.

Tabela 2.1.

Historijski razvoj računarskih mreža

10

2.

Tabela 4.1.

802 standardi

19

3.

Tabela 4.2.

Vrste ethernet tehnologija

23

4.

Tabela 4.3.

Standardi 802.5.

24

5.

Tabela 4.4.

„Porodica“ 802.11 Standarda

26

6.

Tabela 4.5.

Slabije korišteni standardi

28

7.

Tabela 4.6.

802.1 podstandardi 802.1 standarda

29

8.

Tabela 4.7.

Podstandardi 802.6 standarda

29

9.

Tabela 5.1.

Vrste kablova za LAN projektovanje

41

10.

Tabela 5.2.

Vrste UTP kablova

42

11.

Tabela 5.3.

Vrste koaksijalnog kabla

42

12.

Tabela 6.1.

Označavanje dijelova projekta

50

13.

Tabela 6.2.

Označavanje dokumenata u projektu

51

14.

Tabela 6.3.

Princip označavanja mrežnih linija i zauzetost linija na switchu

52

15.

Tabela 6.4.

Princip označavanja mrežnih linija i zauzetost linija na switchu II sprata

54

16.

Tabela 6.5.

Zauzetost mrežnih linija i portova na switchu

57

17.

Tabela 6.6.

Specifikacija i cijena mrežne aktivne i pasivne

59

5

opreme 18.

Tabela 6.7.

Troškovi osoblja

59

19.

Tabela 6.8.

Ukupni troškovi

59

IV POPIS SKRAĆENICA R/B 1. 2. 3. 4.

Skraćenica LAN MAN WAN ISO/OSI

5.

IEEE

6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

CSMA/CD WLAN WNC QoS PBB-TE SRP DevID MRP SPB TPMR PBB MAC

Puni naziv Local Area Network Metrepolitan Area Network Wide Area Network International Standards Organization – Open Systems Interconnection – The Institute of Electrical and Electronics Engineers (Institut električkih i elektroničkih inžinjera) Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Wireless Local Area Network Wireless Network Card Quality of Service Provider Backbone Bridge Traffic Engineering Stream Reservation Protocol Secure Device Identity Multiple Registration Protocol Shortest Path Bridging Two Port MAC Relay Provider Backbone Bridge Media Access Control 6

18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38.

LLC DLL SAP DQDB ISDN USB SONET ATN POTS BGAN GAN WPAN ADSL RRTAG PC FOIRL NL FIFO WMAN VoIP NIC

Logical Link Control DataLink Layer Service Access Point Distibuted Queue Dual Bus Integrated Services Digital Network Universal Serial Bus Synchronous Optical Network Asynchronous Transfer Mode Plain Old Telephone System Broadband Global Area Network Global Area Network Wireless Personal Area Network Asymetric Digital Subscriber Line Radio Regulatory Technical Advisory Group Personal Computer Fiber-Optic Inter Repeater Link Network Layer First In First Out - metoda Wireless Metropolitan Area Network Voice over Internet Protocol Network Interface Card

V SAŽETAK Lokalna mreža, LAN (engl. Local Area Network) je skup računara koji su povezani u jednu računarsku mrežu, na relativno malom prostoru, kao što su kancelarija, više kancelarija ili zgrada. Ova mreža može da broji dva i više računara koji su povezani na određen način. Neki periferni uređaji kao što su štampači, modemi i sl., također se ubrajaju u ovu mrežu. Glavna karakteristika lokalnih mreža, po čemu se one razlikuju od mreža na velikim područjima (WAN) jeste mnogo veća brzina prenosa podataka (reda 10 do 1000 MB/sec) i nepostojanje potrebe za zakupljenim telekomunikacionim vodovima. Najčešći metod povezivanja računara u lokalnoj mreži jeste kablovima (Eternet) ili bežična mreža. Lokalna mreža može, najčešće preko nekog routera, biti povezana sa drugim mrežama u veću WAN mrežu ili direktno preko provajdera na Internet. Local Area Network predstavlja sistem elektronskih uređaja i kablova koje sadrže individualni hostovi (računari, printeri, itd.) U ovome radu objašnjeni su elementi lokalne mreže, vertikalnog kabliranja, horizontalnog kabliranja kao i pristupnih uređaja. Rad je pisan u namjeri kompletnog i detaljnog priručnika za dizajniranje lokalnih mreža. U radu se također nastoji da se da sažet opis različitih mrežnih uređaja, njihov utjecaj na mrežu kao i problemi koji se mogu javiti prilikom planiranja LAN instalacije ili nadogradnji.

VI ABSTRACT

7

Local area network, LAN is a set of computers that are connected to one computer network, in a relatively small area, such as offices, more offices or buildings. This network can be counted two or more computers that are connected to a certain way. Some peripheral devices such as printers, modems, etc., also including in this network. The main characteristics of local networks, by which they differ from network to large areas (WAN) is a much higher speed transfer of data (rows 10 to 1000 MB / sec) and the lack of need for leased telecommunication lines. The most common method of connecting computers in a local network is the cables (Eternet) or wireless network. Local area network can, usually through a router, be connected to other networks in the greater WAN network or directly via the Internet service provider. The Local Area Network (LAN) refers to the system of electronic devices and cabling that connects individual hosts (computers, printers, etc.) This document examines the elements of the local area network: vertical distribution cabling, horizontal distribution cabling, and access devices. This document is intended to be a complete and detailed guide for local area network design. Rather, it is intended to be an overview of the various components of the network, their impact on network performance, and the issues to be considered when contemplating LAN installations or upgrade.

1. UVOD Svakim od protekla tri stoljeća vladala je po jedna tehnologija. Osamnaesti vijek je bio era velikih mehaničkih sistema koji su doveli do industrijske revolucije. Devetnaestim vijekom je vladala parna mašina, a dvadesetim i dvadeset i prvim vijekom vlada prikupljanje i obrada informacija i podataka. Pored ovih dostignuća bili smo svjedoci uspostavljanja globalnog telefonskog sistema, pronalaska radija i televizije, nastanka i nezapamćenog razvoja računarske industrije i lansiranje telekomuniakcionih satelita. Zbog brzog napretka tehnologije, navedene oblasti su se stopile praktično brišući razlike između prikupljanja, prenosa, skladištenja i obrade podataka. Naša sposobnost prikupljanja, obrade i distribuiranja podataka svakim danom je sve veća, ali još brže rastu zahtjevi za još složenijom obradom informacija. Iako je računarska industrija još uvjek mlada u poređenju sa ostalim industrijama, računari su zabilježili nevjerovatan napredak za srazmjerno kratko vrijeme. Tokom prve dvije decenije svog postojanja računarski sistemi su bili strogo centralizovani, obično unutar jedne prostorije. Često je ta prostorija imala staklene zidove kroz koje su posjetioci mogli da se dive velikom elektronskom čudu. Kompanije srednje veličine ili univerzitieti mogli su imati jedan do dva računara, dok su velike institucije imale najviše do par desetina. Pomisao da će za dvadesetak godina računari iste snage biti veličine poštanske marke i proizvoditi se u milionskim serijama bila je čista naučna fantastika. Stapanje računara s komunikacijama imalo je snažan efekat na organizovanje računarskih sistema. Ideja „Računarskog centra“ – prostorije sa velikim računarom u koju korisnici donose svoje podatke na obradu – potpuno je prevaziđena. Stari model po kojem je jedan računar zadovoljavao sve potrebe organizacije, zamjenjen je modelom u kome posao obavlja veći broj zasebnih, ali međusobno povezanih računara. Takvi sistemi su nazvani računarske mreže. Principi projektovnja jedne od takvih mreža, LAN mreža (Local Area Network), tema je ovog diplomskog rada [1]. 8

Kada posmatramo savremene računarske mreže, ono što bi se svakako na prvi pogled primjetilo jeste neki izvjestan broj računara, koji su nekako povezaniorganizovani i na adekvatan način obezbijeđuju da taj sistem funkcioniše. Naravno, organizacija tog manjeg ili većeg skupa računara može da bude veoma jednostavna, ali ukoliko postoji potreba može da bude itekako složena i kompleksna. LAN mreža (Local Area Network) u daljnjem tekstu LAN, u najslobodnijem prevodu generalno predstavlja povezivanje računara u lokalu, lokalnu mrežu u poduzeću, u internet kafeu, u igraonici gdje se igraju video igre na računarima, u kući ako nam je to potrebno, u laboratoriji na fakultetu, u pošti itd. Povezivanjem računara u LAN mrežu možemo mnogo racionalnije i bolje da koristimo same računare kao i ostali hardver koji je na njma povezan, npr: štampače, skenere, uređaje za backup podataka i dr. Tek kada formiramo LAN mrežu možemo da sa zadovoljstvom koristimo sve pogodnosti i olakšice koje nam pružaju mrežni resursi[1].

2. OPĆENITO O LAN MREŽAMA LAN je komunikacijska mreža koju koristi jedna organizacija na ograničenom prostoru, što joj omogućava dijeljenje informacija i izvora ili veza računarske opreme koja omogućuje jednostavan, djelotvoran i jeftin način razmjene podataka među korisnicima, kao i uporabu raspoloživih priključnih jedinica [8]. Local Area Network (mreža lokalnog područja; lokalne računarske mreže ili popularno – LAN-ovi) nastale su usljed potrebe za bržom i efikasnijom razmjenom i raspodjelom informacija i računarskih resursa (izvora) unutar preduzeća i kompanija. Jedan od glavnih razloga zbog čega se LAN mreža razvila jeste – njihova isplativost [15]. Motivacija za izgradnju lokalne mreže su sljedeći: •

• •

dostupnost informacija, dijeljenje resursa i pojednostavljenje komunikacije [33].

LAN mreža treba da izvršava sljedeće zadatke: •

• •

osigurava komunikaciju koja je pouzdana, efikasna i od jedne aplikacije do druge, automatski otkriva i ispravlja oštećenje podataka, gubitak podataka, dupliciranje podataka i promjenu redoslijeda isporuke podataka i automatski pronalazi optimalan put od predajnika do prijemnika [33].

LAN mreža je obično privatno vlasništvo. Dužina LAN mreže može iznositi i do nekoliko kilometara. LAN mreža ima nekoliko prednosti kao što su: • •

•

ograničeno najveće vrijeme kašnjenja poruke, brzine prijenosa 10,100, 1000 Mb/s, ili više mala kašnjenja, 9

• •

2.1.

velika pouzdanost i zahtijevaju algoritme pristupa prijenosnom mediju [33].

Historijski razvoj računarskih mreža

Pod računarskom mrežom podrazumjevamo skup međusobno uvezanih ali autonomnih računara. Pod pojmom autonomni računari podrazumjevamo da nema master – slave (odnos gospodar – sluga) računara. Dva računara su uvezana ako mogu da razmijenjuju informacije. Postoji više načina da se računari uvežu u mrežu, kao naprimjer: pomoću optičkih kablova, koaksijalnih kablova, radio talasa, satelita, UTP kablova itd. Tabela 2.1. Historijski razvoj računarskih mreža[5]

1957

Lansiran je prvi satelit u zemljinu orbitu, to je bio Sovjetski Sputnjik

1969

Uspostavljena je mreža sa 4 čvora (UCLA, Stanford Research Institute, UC Santa Barbara i University of Utah) sa brzinom prenosa od 50 kbps. Veza je uspostavljena preko telefonske linije.

1973

Uspostavljena je prva trans-atlanska veza sa UK i Norveškom

1981

Uspostavljena je BIBNET mreža na City University of NY sa vezom prema Yale. Omogućavala je razmjenu e-mailova

1984

Ustanovljena je JANET (UK’s Joint Academic Network) u UK koja je povezivala univerzitete u zemlji i omogućavala pristup globalnom Internetu

1980

Mreže se uglavnom koriste u akademskim institucijama

1988.

Mreže koriste univerziteti i velike kompanije

1996

Mreže koriste milioni ljudi.

1989

Početak razvoja Weba vezan je za CERN – Evropski centar za nuklearna istraživanja

1991

Na konferenciji o hipertekstu u San Antonio, Texas, USA obavljena je prva javna demonstracija.

1992

Pojavio se Web ili World Wide Web

1993

Pojavio se prvi grafički interfeis, MOSAIC (autor Mark Anderssen)

1995

Pojavio se Netscape

1994

CERN I M.I.T. potpisali su ugovor o osnivanju Web Konzorcijuma.

2002

Visokopropusne mreže sa brzim prenosom podtaka (optička vlakna) su široko rasprostranjene. 10

Godine 1969 uspostavljena je mreža sa 4 čvora sa brzinom prenosa od 50 kbps. Veza je uspostavljena preko telefonske linije i trebalo je da se prenese poruka LOGWIN. Poruka LOGWIN trebalo je da se prenesa sa jednog računara (čvora) na drugi. Tom prilikom zabilježena je sljedeća konverzacija: “Otkucali smo L na našem računaru. Da li vidite L? “ Da, vidimo L” “Otkucali smo O. Da li vidite O?” “Da, vidimo O” “Zatim smo otkucali G i veza je pukla” [5].

Vidimo jedan od prvih pokušaja prenosa poruke, naravno bezuspješno.

2.2.

Ciljevi pri projektovanju LAN mreže

Osnovna funkcija lokalne mreže je prijenos podataka velikom brzinom na malim udaljenostima (unutar jedne zgrade ili skupine zgrada). Propusnost komunikacijskog kanala lokalne mreže mjerljiva je sa propusnošću sabirnica osobnih računara. To znači da korisnik može preko lokalne mreže dohvatiti podatke sa udaljenog računara istom brzinom kao i sa diska vlastitog računara. Umrežavanjem računara dobiva se mogućnost dijeljenja zajedničkih resursa npr, više korisnika radi sa istom bazom podataka ili više korisnika šalje dokumente na zajednički printer, također se koriste mogućnosti komunikacije putem elektroničke pošte, razmjena datoteka sa podacima, arhiviranje itd [6]. Najvažniji ciljevi pri projektiranju lokalne mreže su:  Velika brzina prijenosa i širina propusnog pojasa. Brzina i kapacitet

komunikacijskog kanala moraju biti usporedivi sa brzinom i kapacitetom sabirnice računara, da bi se zadovoljili zahtjevi korisnika za brzim prijenosom velikih količina informacija [6].  Pouzdanost i održavanje. Komponente lokalne mreže moraju biti pouzdane,

tako da su kvarovi rijetki. U slučaju kvara pojedine komponente u mreži to se ne smije odraziti na ostali dio mreže. Održavanje treba biti riješeno tako da izaziva minimalno prekidanje rada mreže [6].  Niska cijena. Velika prednost u lokalnim mrežama jeste upravo relativno

niska cijena mrežne opreme. S tim što treba voditi računa da se ne štedi na opremi kao što su patch kablovi kao i moduli za spajanje računara u mrežu, 11

pošto su oni veoma bitni kod rada mreže. Zbog toga je dobro koristiti opremu od najboljih svjetskih proizvođača.  Kompatibilnost. Kompatibilnost omogućuje nabavku uređaja od različitih

proizvođača, sa čim se dobiva bolji izbor u pogledu odnosa cijeni i performansa [6].  Fleksibilnost i proširivost. Mreža mora omogućiti dodavanje i premještanje

uređaja. Prijenosni medij mora biti postavljen tako da je lako dostupan radi priključivanja uređaja [6].  Jednostavnost. Lokalna mreža mora biti jednostavna za konfiguriranje,

priključivanje uređaja i upotrebu. Korisnici bi trebali moći iskoristiti sve mogućnosti mreže uz minimum stručne osposobljenosti [6].  Standardi. Kako bi se postigla univerzalna razina komunikacije, proizvođači

lokalnih mreža moraju svoje proizvode izrađivati prema važećim standardima. Standardi za lokalne mreže su serija standarda IEEE 802, tj. ISO 8802 [6].

2.1.

Topologija LAN mreža

Raspored i međusobno povezivanje čvorova lokalne mreže, fizičkim (realnim) ili logičkim (virtualnim) putem, naziva se topologijom mreža. Dvije mreže imaju istu topologiju ako je konfiguracija veza ista, i ako se mreže mogu razlikovati u fizičkom povezivanju, udaljenosti između čvorova, brzini prijenosa i/ili vrsti signala [7]. Postoji nekoliko standardnih topologija mreža, slika 2.1.

12

Slika 2.1. Vrste topologija lokalnih mreža[12]

Topologija također predstavlja geometrijsko raspoređivanje uređaja na mreži. Podjela LAN mreža se obavlja s obzirom na: topologiju, ■ protokole i ■ medije [33]. ■

■

Svatko sa svakim, slika 2.1.a. Ovo je topologija u kojoj postoje izravne veze (eng. path, branch) između svih čvorova u mreži. Da bi se to ostvarilo u mreži sa n čvorova treba: n(n-1)/2 izravnih veza [7].

■

Sabirnica, slika 2.1.b. Topologija u kojoj su svi čvorovi spojeni zajedno preko jedne sabirnice [7].

■

Zvijezda, slika 2.1.c. Topologija u kojoj su periferni čvorovi vezani na centralni čvor, koji ponovno distribuira sve dolazne pakete primljene od nekog perifernog čvora u sve periferne čvorove mreže, uključujući i izvorni čvor. Svi periferni čvorovi mogu komunicirati međusobno samo preko centralnog čvora. Kvar na vodu ili prekid voda kojim je periferni čvor vezan na centralni čvor rezultira izolacijom perifernog čvora [7]. 13

■

Prsten, slika 2.1.d. Topologija u kojoj svaki čvor ima točno dva spojna voda. Svaki računar je spojen sa dva susjeda [7].

■

Stablo, slika 2.1.e. Topologija koja sa čistog topološkog stajališta sliči zvijezda-topologiji utoliko što se od perifernih čvorova zahtijeva da šalju prema drugim čvorovima i da primaju od drugih čvorova preko centralnog čvora. Funkcija centralnog čvora može biti i razdijeljena. Kao i kod izvorne zvijezda topologije, individualni čvorovi mogu biti izolirani od mreže kvarom u jednoj točki spojnog voda do čvora. Kod razdijeljene funkcije centralnog čvora, kvar u jednoj točki spojnog voda će rezultirati odjeljivanjem dva ili više čvorova od preostalog dijela mreže [7].

■

Isprepletena, slika 2.1.f. Topologija u kojoj postoje barem dva čvora s dva ili više spojna voda između njih. Kod ove topologije imamo veliku otpornost na pogreške [7].

■

Hibridna, slika 2.1.g. Topologija nastala kombinacijom dvije ili više topologija. Može se pojaviti slučaj gdje dvije osnovne mrežne topologije, kada se spoje zajedno, još uvijek zadržavaju osnovne karakteristike mreže i stoga nisu hibridna mreža. Npr. stablo-mreža spojena sa stablo-mrežom je i dalje stablomreža. Stoga, hibridna mreža nastaje samo kada je ishod spajanja dviju osnovnih mreža, mrežna topologija različita od spojenih osnovnih topologija po definiciji [7].

■

Dvostruki prsten, slika 2.1.h. Topologija slična topologiji prstena samo što je broj spojnih vodova po čvoru dvostruko veći [7].

■

Linearna, slika 2.1.i. Topologija koja se podudara sa topologijom u obliku sabirnice [7].

3. ULOGA I MJESTO LAN MREŽA

Lokalne mreže su skupine međusobno povezanih računara, sa ciljem razmjene podataka i informacija između računara. Razlozi za formiranje računarskih mreža su višestruki. Prvo, računarska mreža omogućava da korisnik sa jednog računara pristupi informacijama koje su pohranjene na nekom drugom računaru iste mreže. Drugo, računarske mreže omogućavaju dijeljenje hardwera i softwera, npr. jedna mreža sadrži 10 računara i imaju samo jedan štampač. Svaki računar koji je povezan u mrežu sa štampačem može poslati dokument na štampanje. Također se može i sa jednog računara u mreži koristiti neki software (program) sa drugog računara. Rad na računarima u mreži se može pojednostaviti raspodjeljivanjem obrade podataka, tj. jedan veliki posao se može podijeliti na više dijelova i da svaki računar radi određeni dio posla [2].

14

3.1.

Namjena računarskih mreža

Prilikom same izrade računarske mreže prvo nam je u cilju olakšati sebi posao. Namjena računarskih mreža se ogleda u sljedećem:  omogućiti prenos podataka sa jednog računra na drugi,

 omogućiti dijeljenje resursa (diskovi za smještaj podataka, komunikacijske linije),  omogućiti centralizaciju smještaja podataka i  omogućiti distribuiranje obrade podataka na više računara [9]. U sljedećih nekoliko jednostavnih računarskih mreža:

printeri,

primjera objasnit ćemo učinkovitost

PRIMJER 1

 U firmi sa 20 računara treba omogućiti štampanje sa svakog računara.  Moguće je svaki računar opremiti printerom: 20x300=6000 KM  Povezivanjem u mrežu (cca. 1500 KM) mogu se koristiti zajednički printeri (2x300+1x800=1400 KM)  Ušteda: preko 50% [9].

PRIMJER 2  U firmi sa 10 računara treba omogućiti pristup Internetu sa svakog računara.  Moguće je svaki računar opremiti modemom i telefonskom linijom:  10 modema i telefonskih linija: 3500 KM  mjesečni trošak: 500 KM  Povezivanjem u mrežu može se koristiti zajednička linija  umrežavanje, modem i linija: 1350 KM  mjesečni trošak: 100 KM [9]. Iz navedenih primjera nesumljivo vidimo da nam računarske mreže olakšavaju posao ali i čuvaju novac, što je u današnje vrijeme jedan od velikih faktora prilikom odlučivanja. Danas računarske mreže koriste kako kompanije tako i pojedinici. Kompanije to rade zbog dijeljenja skupih hardverskih resursa kao što su, štampači, kopir aparati, specijalni računari itd. Drugi razlog je povećana pouzdanost. Ogleda se 15

u tome da se važni podaci mogu iskopirati na više računara. Treći razlog je ušteda novca, mali računari imaju bolji odnos cijena/performansa od velikih mainframe računara. Pojedinici računarske mreže koriste zbog sljedećih razloga: imaju pristup udaljenim informacijama, bolja je komunikacija sa drugim osobama, bolja je interaktivna zabava te kupovina ili online shoping [5]. Pretpostavimo da u nekoj zgradi imamo više računara. Tada se prirodno javlja potreba za njihovim povezivanjem. Ta potreba zapravo je rezultat principa lokalnosti reference koji kaže: „Svaki računar ima tendenciju da češće komunicira s računarima koji su mu fizički blizu, te s onima s kojima je već prije komunicirao“ [10]. Postavlja se pitanje kako na najbolji način povezati naše računare. Odabrana tehnologija mora osigurati veliku brzinu komuniciranja, treba u što većoj mjeri biti skalabilna, te razmjerno jeftina [10]. Danas kada su računari relativno dostupni svakom i uz to su izuzetno moćni, umrežavanje povećava efikasnost i smanjuje troškove poslovanja. Osnovni razlozi za umrežavanje su: • •

zajedničko korištenje informacija i zajedničko korištenje hardvera i softvera [11].

Konkretnije, računari koji su u mreži mogu zajednički da koriste: •

• • • • •

• •

• •

3.1.

dokumente (memorandume, tabelarne proračune, fakture, itd.), elektronsku poštu, softver za obradu teksta, softver za praćenje projekata, ilustracije, fotografije, audio i video datoteke, štampače, faks mašine, modeme, CD-ROM jedinice i druge prenosive jedinice [11].

Zajedničko korištenje informacija

Mogućnost brzog i jeftinog zajedničkog korištenja informacija jedna je od najpopularnijih upotreba mrežne tehnologije. Elektronska pošta je ubjedljivo najkorišteniji servis interneta. Mnoge firme su značajno ulagale u mreže zbog isplativosti elektronske pošte i programa planiranja. Kada postoji zajedničko korištenje podataka, smanjuje se korištenje papira, povećava efikasnost, a skoro svaka vrsta podataka je istovremeno na raspolaganju svima kojima je potrebna. Postoje i situacije vezane za zajedničko korištenje podataka kod kojih računarske mreže ne samo da smanjuju troškove već su i jedini način na koji je ono izvedivo. Današnje poslovne sisteme karakteriše što kraće vrijeme za odgovor na zahtjeve klijenata kao jedan od glavnih parametara konkurentnosti [11]. Korištenjem mrežama poslovni neuporedivo brže telefonom, faksom

adekvatnih informacionih sistema zasnovanih na računarskim sistemi su u mogućnosti da pored toga što informacije pružaju u odnosu na ostale načine informisanja (ličnim kontaktom, i sl.) te informacije dostave sa daleko većom tačnošću (manjom 16

vjerovatnoćom greške). Kao još jedan reprezentativan primjer zajedničkog korištenja podataka putem računarskih mreža treba navesti i web servis internet mreže a prije svega pretraživače web-a. Korištenjem pretraživača korisnici imaju besplatan pristup milijardama dokumenata na web-u čiji izbor mogu odrediti pomoću rječi karakterističnih za oblast koja ih interesuje [11].

3.2.

Zajedničko korištenje hardvera i softvera

Prije pojave računarskih mreža, bilo je neophodno da svaki korisnik ima svoj štampač, ploter, faks ili drugi periferiferni uređaj. Jedini način da više korisnika koristi isti uređaj je bio da se naizmjenično koristi računar sa kojim je taj uređaj povezan [11].

Ploter

Računar

Štampač

Fax

Računar

Računar

Slika 3.1. Samostalne PC konfiguracije[11]

Pojava mreža je otvorila mogućnost da više korisnika istovremeno koristi zajedničke informacije, ali i periferiferne uređaje. Ukoliko je štampač neophodan većem broju korisnika koji su u mreži, svi mogu da koriste zajednički mrežni štampač. Mnogo je bolje investirati u jedan kvalitetan uređaj (npr. štampač) nego u desetine slabijih i lošeg kvaliteta [11].

17

Štampač

Fax Medij za povezivanje

` Umreženi PC

Ploter

` Umreženi PC

Slika 3.2. Zajedničko korištenje hardvera u mrežnom okruženju[11]

Mreže se mogu upotrebiti i za zajedničko i standardizovano korištenje aplikacija, kao što su programi za obradu teksta, programi za tabelarne proračune ili baze podataka, u situacijama kada je bitno da svi koriste iste aplikacije i iste verzije tih aplikacija. Na ovaj način se dokumenti jednostavno zajednički koriste, a postoji i dodatna efikasnost u tom smislu da je jednostavnije i bolje da ljudi potpuno savladaju jedan program, nego da moraju da rade sa četiri ili pet različitih programa. Kada su računari umreženi, to značajno pojednostavljuje i njihovu podršku. Za jednu kompaniju je daleko efikasnije kada tehničko osoblje održava jedan operativni sistem i kada su svi računari identično podešeni prema konkretnim potrebama te kompanije. Veoma često računari u mreži posjeduju iste mogućnosti po pitanju procesorske snage i radne memorije što znači da su u stanju da podjednako efikasno obave isti zadatak. Međutim, često jedan od računara ima pristup određenim resursima koji nisu dostupni ostalim računarima. Ovakva kontrola pristupa je najčešće uslovljena bezbjednosnim aspektima, a može biti i posljedica nemogućnosti konkurentnog pristupa resursu. U takvoj situaciji softver privilegovanog računara omogućava indirektan pristup resursu ostalim računarima [11].

4. STANDARDI LAN MREŽA U cilju postizanja određenog stepena saglasnosti među proizvodima proizvođača računarskih mreža i opreme za te mreže, međunarodna organizacija za standarde (International Standards Organization – ISO) je donijela standarde za međusobno povezivanje otvorenih sistema (Open Systems Interconnection – OSI). Razlog tome je bio što softver jednog proizvođača neće raditi na mreži konkurentske firme, jer kablovi i aplikacije često moraju biti odabrani za neku specifičnu vrstu LAN-a itd. OSI 18

standardi su tu da omoguće funkcionalnost mreža sastavljenih od elemenata različitih proizvođača [13]. Jedna od najvećih i najpoznatijih organizacija za standarde u elektroničkom svijetu kao i u svijetu LAN mreža je svakako IEEE organizacija za standarde. The Institute of Electrical and Electronics Engineers (Institut električkih i elektroničkih inžinjera) ili skraćeno IEEE je međunarodna neprofitabilna organizacija zadužena za unaprijeđivanje tehnologija vezanih za elektricitet. Ima preko 360.000 članova u oko 175 zemalja, što je najveći broj od svih profesionalnih tehničkih organizacija u svijetu [14]. IEEE je razvio nekoliko standarda na osnovu OSI modela: 802.3 (sa CSMA/CD sabirničkim standardom), 802.4 (sabirnica sa tokenom), 802.5 (prsten s tokenom) i 802.6 (za mreže metropolitanskog područja). Razlog nastajanja četiri ovako različita standarda je postojanje ogromnog broja neusklađenih LAN-ova [13].

4.1.

IEEE 802 standard za LAN mreže

IEEE 802 je odbor unutar organizacije IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) koji se ponajprije bavi standardizacijom lokalnih i gradskih računarskih mreža (Local Area Networks i Metropolitan Area Networks) [3]. Udaljenost računara 1m 10 m 100 m 1 km 10 km 100 km 1000 km 10,000 km

Područje

Vrsta mreže

M2 Osobna mreža PROSTORIJA ZGRADA Lokalna mreža (LAN) KAMPUS GRAD Gradska područna mreža (MAN) DRŽAVA Mreža širokog područja KONTINENT (WAN) ZEMLJA Internet

} }

Slika 4.1. Područje djelovanja LAN mreže[3]

Broj 802 je bio slijedeći slobodni broj koji je IEEE mogao dodijeliti, iako se "802" ponekad povezuje sa datumom kada je održana prva sjednica – februar 1980. Posljednja radna skupina osnovana je 2004. godine zbog projektiranja 802.22 standarda. Postoji nekoliko standarda unutar 802 standarda [3]. Standardi unutar 802 standarda objašnjeni su narednim sekcijama.

4.2. IEEE standardi Standard je isprava za opću i višekratnu upotrebu, donesena konsenzusom i odobrena od priznate ustanove, koja sadrži pravila, upute ili obilježja djelatnosti [16]. Pregled IEEE standarda 802 dat je u sljedećoj tabeli:

19

Tabela 4.1. 802 standardi[3]

* Najvažniji standardi ↓ Standardi u slaboj primjeni ᴓ Napušteni standardi

Broj standarda

Opis standarda

802.1

Arhitektura LAN-a.

802.2

↓ Logical Link Control (LLC).

802.3

*

802.4

↓ Sabirnica s dodavanjem znaka (Token Bus).

802.5

*

802.6

↓ Standardi za MAN mreže.

802.7

↓ Standardi za širokopojasne LAN mreže.

802.8

ᴓ

802.9

↓ Standardi za integrisane mreže govora i podataka.

802.10

↓ Standard za sigurnost međusobnog povezivanja Virtual LAN.

802.11

*

802.12

↓ Standard za 100 BASE-VG Anylan mreže.

802.13

Standard za ethernet.

Token ring, sabirnica s dodavanjem prstena.

Standardi za optičke mreže.

Wireless LAN - Bežični LAN.

Kategorija 6 10G Ethernet.

802.14

↓ Cable Modem.

802.15

*

Bluetooth.

802.16

Broadband wireless.

802.17

Resilient pack ring.

802.18

Radio Regulatory Technical Advisory Group (RRTAG).

802.19

Wireless Coexistence Technical Advisory Group (TAG).

802.20

GAN (Global Area Network).

802.21

IEEE 802.21 sastoji se u definiranju standardiziranog mehanizma za interakciju između različitih slojeva i različitih tipova mreža.

802.22

Bežične regionalne mreže. 20

Kao što je označeno u tablici, najviše se koriste standardi vezani uz Ethernet (802.3), Token Ring (802.5), bežični LAN (802.11) te bluetooth 802.15. Ostali se standardi sve rijeđe koriste ili su u potpunosti izbačeni iz upotrebe. Svaki od nabrojanih standarda sastoji se još od nekoliko podstandarda. Sve standarde sa podstandardima ćemo detaljnije objasniti u sljedećim sekcijama.

4.3. Najvažniji standardi Kao što je označeno u tablici, najviše se koriste standardi vezani uz Ethernet (802.3), Token Ring (802.5), bežični LAN (802.11) te bluetooth 802.15. Ostali se standardi sve rijeđe koriste ili su u potpunosti izbačeni iz upotrebe. 4.3.1. Standard 802.3 Standard 802.3 bavi se standardizacijom lokalnih mreža koje koriste metodu višestrukog pristupa mediju nazvanu CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), poznatijih pod nazivom Ethernet. Ethernet je popularni naziv IEEE 802.3 standarda za brzine prijenosa (data rate): 10 Mb/s, 100 Mb/s (Fast Ethernet), 1 Gb/s i 10 Gb/s (gigabitni Ethernet), za 1 Gb/s i 10 Gb/s koriste se swiched tehnike. Standard definira tip korištenog kabela, najveću dozvoljenu udaljenost među računarima u mreži i format podataka (okvira). Osnovni razlozi zbog kojih je IEEE 802.3 gotovo jedini opstao u području LAN-ova su jednostavnost protokola i izvedbe mreže, velika prijenosna brzina i niska cijena, prihvatljiva krajnjim korisnicima [3]. Ethernet koristi CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) protokol za utvrđivanje redoslijeda pristupa dijeljenom mediju [17]. Taj protokol omogućuje: • •

pristup mediju za slanje podataka ako je medij dostupan (nitko drugi ne šalje) i ako dvije stanice šalju istovremeno, dogodi se kolizija i nakon nekog vremena čekanja podaci se ponovo šalju (kad nitko drugi ne šalje) [17].

Kada računar želi poslati podatke, to se odvija kroz slijedeći algoritam: • • •

• •

okvir je spreman za slanje, provjerava se da li je medij za slanje u mirovanju; ako nije, čeka se dok ne bude u mirovanju, na vrijeme čekanja se još doda vrijeme koliko traje razmak između dva ethernet okvira (960ns za 100 Mbit/s Ethernet) ako je medij u mirovanju, okvir se šalje, provjera da li se dogodila kolizija; ako jest, ide se na proceduru detekcije kolizije poništavaju se brojači ponovnog slanja i završava se prijenos okvira i ukoliko na jednom mediju istovremeno postoje dva signala, onda se dogodila kolizija [17].

Kroz CSMA/CD komunikacija je bila moguća samo kao half-duplex prijenos podataka, što znači da je samo jedna stanica mogla slati u jedinici vremena. Takve, prvobitne mrežne topologije su bile izgrađene oko centralnog vodiča (bus) ili oko 21

centralnog uređaja - huba na kojeg su bili spojeni ostali mrežni uređaji tvoreći fizički oblik zvijezde. Odatle i naziv – star topologija [17]. Zvjezdište je jedna domena kolizije, a switch razdvaja domene kolizije. U računarskim mrežama važne su dvije domene, a to su: • •

domena kolizije (engl. collision domain) i domena prostiranja (engl. broadcast domain)

Domena kolizije se definira kao CSMA/CD segment mreže u kojem će se dogoditi kolizija ako dva čvora istovremeno šalju okvir [18]. Domena prostiranja se definira kao logički segment mreže u kojem čvorovi mogu komunicirati „razašiljanjem“. Routheri razdvajaju domene prostiranja [18]. Kolizija Najčešće do kolizije dolazi prilikom upotrebe hub-a. Dva računara ne mogu istovremeno slati podatke jer dolazi do kolizije. Kolizija je slučaj kada se dva bita pokušavaju pojačati istovremeno, te ograničava propusnost mreže na onu koju dopuštaju mrežne kartice (ako neka kartica podržava samo brzinu od 10 Mbp/s cijela će mreža biti ograničena na tu brzinu). Više hub-ova može biti međusobno povezano u svrhu povećanja mreže ako se potražuje veći broj uređaja nego što podržava jedan hub, no tada se povećavaju i kolizije i mrežne perfomanse padaju. Međutim umjesto hub-a koristit ćemo switch. Na njegovoj se poleđini nalazi niz portova, obično od 832. „inteligentniji“ su od hub-ova. Ima ugrađen mikroprocesor koji analizira pakete s podacima pa zna prenijeti podatke točno s jednog porta na drugi. Kad ga uključimo on skenira mrežu te pamti na kojem se portu nalazi koji računar. To je moguće zato što svaka mrežna kartica ima svoju MAC adresu (JMBG mrežne kartice). Zato je mreža učinkovitija i ne dolazi do kolizija, a ne postoji niti ograničenje brzine kao kod hub-ova. On omogućuje slanje informacija preko mreže većem broju korisnika istovremeno bez da pri tome usporava slanje tih informacija. Pomoću switcha također je moguća podjela LAN-a na više segmenata koji su onda povezani u jedinstvenu veliku mrežu [19]. Uređaj koji želi emitirati podatke čeka dok mu kontrolna logika ne signalizira da je medij (kabel) slobodan, tj. da na njemu nema signala. Tada emitira paket i istovremeno promatra da li će doći do kolizije u slučaju da je netko drugi istovremeno počeo emitirati. Ako do kolizije dođe, uređaj će na kabel poslati signal kolizije da bi osigurao da su svi sudionici shvatili da je kolizija nastupila, a zatim će se suzdržati od emitiranja neko vrijeme, te potom će ponovo pokušati emitiranje [20]. Očigledno je da ako oba korisnika čekaju isto vrijeme, velika je šansa da će ponovo doći do kolizije istih korisnika. Zbog toga se koristi tzv. binary exponential backoff algoritam. Nakon prve kolizije uređaj će na slučajan način odlučiti da li će čekati 0 ili 1 vrijeme slota prije ponovnog pokušaja. Nakon druge kolizije slučajno bira između 0, 1, 2 ili 3 vremena slota. Nakon tri kolizije bira 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ili 7. Kod svake slijedeće kolizije vrijeme se povećava za dva puta sve do 1023 na čemu i ostaje. Nakon 16 kolizija, uređaj odustaje i javlja grešku višim razinama komunikacijskih protokola. Vrijeme jednog slota je ono u kojem poruka proputuje čitav kabel i vrati se. Tako je za maksimalnu udaljenost od 2,5 km to vrijeme definirano na 51,2 mikro sekunde. Svaki port switcha predstavlja jednu kolizijsku domenu [20]. 22

PC1 L CO

N IO LIS

DO

IN MA

SWITCH

BR OA DC

INTERNET AS T

DO MA IN

OA BR

PC2

A DC ST DO MA

PC3

IN

SWITCH

LL IS

IO

N

D O

M A

IN

PC4

C O

PC5

PC6

Slika 4.2. Područje nastanka kolizije, kolizijske domene i broadcast domene

Procedura detekcije kolizije: • • •

•

oba uređaja koji šalju istovremeno, nastavljaju slanje okvira dok se ne dostigne minimalno vrijeme paketa. Na taj način nastaje tzv. jam signal (signal za ometanje) koji omogućuje da svi uređaji na tom mediju detektiraju koliziju, zatim se poveća brojač za ponovno slanje, provjerava se da li je dosegnut maksimalan broj pokušaja slanja okvira; ako jest, prekida se pokušaj slanja i na osnovu broja kolizija i nekog slučajnog broja računa se i čeka neko vrijeme ponovo se pristupa glavnoj proceduri za slanje počevši od prvog koraka [17].

Na tabeli 4.2. prikazani su svi pod standardi 802.3 ethernet standarda: Tabela 4.2. Vrste ethernet tehnologija[21] Oznaka

Godina

Opis

Eksperimentalni Ethernet

1972.

2,94 Mbit/s na koaksijalnom kabelu

Ethernet II

1982.

10 Mbit/s na koaksijalnom kabelu

23

(DIX v2.0) IEEE 802.3

1983.

10BASE5, 10 Mbit/s na debelom koaksijalnom kabelu

802.3a

1985.

10BASE2, 10 Mbit/s na tankom koaksijalnom kabelu (thinnet, cheapernet)

802.3b

1985.

10BROAD36, 10 Mbit/s na koaksijalnom kabelu s modulacijom

802.3c

1985.

Specifikacija ponavljača (repeater) za 10 Mbit/s

802.3d

1987.

FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link)

802.3e

1987.

1BASE5, StarLAN

802.3i

1990.

10BASE-T, 10 Mbit/s na bakrenoj parici

802.3j

1993.

10BASE-F, 10 Mbit/s na optičkom kabelu

802.3u

1995.

100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX, Fast Ethernet, 100 Mbit/s, autonegotiation

802.3x

1997.

Full Duplex i kontrola protoka

802.3y

1998.

100BASE-T2, 100 Mbit/s na parici niže kvalitete

802.3z

1998.

1000BASE-X, Gigabit Ethernet, 1 Gbit/s na optičkom kabelu

802.3-1998

1998.

Izmjena osnovnog standarda koja uključuje dotadašnje dopune i ispravke

802.3ab

1999.

1000BASE-T, Gigabit Ethernet, 1 Gbit/s na bakrenoj parici

802.3ac

1998.

Povećana najveća dopuštena veličina okvira na 1522 bajta da bi se mogao dodati "Q-tag" koji nosi informacije o 802.1Q VLAN-u i prioritet za 802.1p

802.3ad

2000.

Link aggregation, za višestruko povezivanje

802.3-2002

2002.

Izmjena osnovnog standarda koja uključuje tri dotadašnje dopune i ispravke

802.3ae

2003.

10 Gbit/s na optičkom kabelu; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW

802.3af

2003.

Power over Ethernet ("napajanje preko Etherneta")

802.3ah

2004.

Ethernet in the First Mile ("Ethernet na pretplatničkoj petlji")

802.3ak

2004.

10GBASE-CX4, 10 Gbit/s na posebnom kabelu (twin-axial)

802.3-2005

2005.

Izmjena osnovnog standarda koja uključuje tri

24

dotadašnje dopune i ispravke 802.3an

2006.

10GBASE-T. 10 Gbit/s na neoklopljenoj parici (UTP)

802.3ap

2007.

Backplane Ethernet, 1 i 10 Gbit/s na tiskanim plocam

802.3aq

2006.

10GBASE-LRM, 10 Gbit/s na multimodnom optičkom kabelu

802.3ar

2007.

Congestion management ("upravljanje zagušenjem")

802.3as

2006.

Frame expansion ("proširenje okvira")

802.3at

u radu

Poboljšanja za Power over Ethernet

802.3au

2006.

Zahtjevi izolacije za Power Over Ethernet (802.32005/Cor 1)

802.3av

u razmatranju

10 Gbit/s EPON ("pasivna optička mreža")

802.3 HSSG

za 2009.

Higher Speed Study Group, 100 Gbit/s do 100 m na multimodnom ili 10 km na monomodnom optičkom kabelu. Koristi CERN

4.3.2. Standard 802.5

Prstenaste mreže postoje već čitavi niz godina i dosta se koriste. Među nekim od njihovih privlačnih karakteristika, je činjenica da (za razliku od prethodnih) ne koriste tzv. broadcast medium već skupinu tzv. point-to-point veza, koje se zatvaraju u prsten. Te su veze obično ostvarene oprobanim i udomaćenim tehnologijama i u pravilu su potpuno digitalne (prethodne dvije koriste značajan dio analognih sklopova). Prstenaste mreže, općenito, koriste ideju prstenaste pokretne trake. Kada stanica koja emitira paket stavi podatke na prsten, oni će biti preneseni kroz sve stanice i na kraju će se vratiti pošiljaocu, koji će tada ukloniti podatke sa prstena i poslati token [20]. Tabela 4.3. Standardi 802.5.

802.5

TOKEN RING

OPIS

1

IEEE standard 802.5c-1991

Standard dvostrukog prstena

2

Standard 802.5, 1998 izdanje

Standard za prstenaste mreže

3

Standard 802.5r-1997 i 802.5j-1997, 1998 izdanje

Dodatak standardu 802.5 za fiber optičke kablove

Stanice koje ne emitiraju, nalaze se u modu slušanja i svaki primljeni bit prosljeđuju dalje istovremeno promatrajući cijelu poruku. Ako je poruka za njih i ako u njoj postoji bit ili byte za potvrdu prijema, one mogu umjesto originalnog sadržaja tog 25

bita na prsten poslati svoj sadržaj koji znači potvrdu prijema. Na fizičkoj razini 802.5 propisuje oklopljenu upletenu paricu koja podržava 1 do 4 Mbps. Stanice moraju osigurati da prekid rada računara ne prekida i prijenos podataka na prstenu. Moguće je koristiti i tzv. wire center u kome se nalazi potrebna logika za sve učesnike, a do pojedinog korisnika je potrebno odvesti samo paricu. Nepotrebno je napominjati da upravo ovakvo rješenje čini 802.5 vrlo atraktivnim, jer je postojeće kabliranje u mnogim zgradama upravo tog tipa. Svaki token ring odabire jednu od priključenih stanica za ulogu monitorske stanice (monitor station). Njen je zadatak da se brine da prsten funcionira, da uključuje nove i da se brine za isključene stanice [20]. Nedostaci Token ring mreže su: •

• • • •

parametri konfiguracije su vrlo složeni, često skuplji elementi nego kod Ethernet ili ARCnet arhitektura, proširenje sistema dosta košta kada se dodaje novo zvjezdište kao i nemogućnost proširivanja odnosno povzivanja na WAN mrežu, kabliranje je prilično komplikovano i prekid kabla kod veće dužine teže se nalazi [22].

4.3.3. Standard 802.11 WLAN (engl. Wireless Local Area Network) je lokalna mreža (engl. LAN) koja se zasniva na bežičnim tehnologijama. Bežična lokalna mreža je tehnologija zemljopisno malih bežičnih mreža dimenzioniranih za male udaljenosti koje u gradskim uvjetima iznose od nekoliko desetaka do nekoliko stotina metara. Jedno od trenutačno najraširenijih WLAN inačica je Wi-Fi, registrirani znak Wi-Fi Alliancea. WiFi Alliance je neprofitabilna internacionalna organizacija formirana 1999. godine sa zadatkom certificiranja WLAN povezivanja uređaja [3]. Standardi 802.11b i g se uglavnom koriste kod nas dok je standard 802.11a uglavnom u upotrebi u SAD-u. Osnovna razlika u standardima je u radijskoj frekvenciji na kojoj rade. Standard 802.11a radi na frekvencijama oko 5 GHz dok 802.11b i g rade na frekvenciji od 2,4 GHz. Ukupna snaga zračenja antene ne smije prelaziti 1 W. Tehnologija je očito bila zamišljena za primjenu na malim udaljenostima [23]. Znam da nije zgodno pominjati sve više brojeva i cifara ovog standarda, ali pomoći nema. 802.11 je "porodica" standarda - najpoznatiji su sa slovima a, b i g. Postoji još nekoliko slova koja označavaju radne grupe sa specifičnijim zadacima (za tokove podataka, bezbjednosne ispravke, veću propusnu moć, međunarodnu kompatibilnost i drugo). Upoznajte ostatak "porodice" u tabeli 4.4. a na slici 4.3. prikazana je mrežna kartica za wireless [24].

26

Slika 4.3. WNC (Wireless Network Card)[40]

Tabela 4.4. „Porodica“ 802.11 Standarda[24] Radna grupa

Kako funkcioniše

Očekivano objavljivanje ili je već objavljeno

802.11d

Modifikacija ranije 802.11 specifikacije zbog kompatibilnosti sa propisima u drugim zemljama

Jun 2001. godine

802.11e

Dodatak QoS (Quality of Service) za 802.11a, b i g za aplikacije prenosa glasa, ili videa

Početak 2004. godine

802.11f

Poboljšava komunikaciju među pristupnim tačkama radi autentikacije korisnika

Jul 2003. godine

802.11h

Modifikacija ostalih 802.11 specifikacija radi kompatibilnosti sa evropskim propisima u opsegu od 5 GHz

U toku

27

802.11i

Poboljšava bezbjednost bežičnih mreža.

Početak, ili sredina 2004. godine

802.11j

Modifikacija ostalih 802.11 specifikacija radi kompatibilnosti sa japanskim propisima u opsegu od 5 GHz

U toku

802.11k

Obezbjeđuje bolju jačinu signala i U toku poboljšanje ostalih fizičkih atributa radia.

802.11l

Ne postoji, zato što malo slovo "l" previše liči na broj 1.

Neće se objavljivati

802.11m

Male izmjene i otklonjenje greške prethodno izdatih specifikacija

U toku

802.11p

Proširenje 802.11a za povezivanje u vozilovozilo mrežama i prijenos podataka.

Krajem 2008 godine

Prijenos podataka 27 MBit/s

802.11n

Ima za cilj povećanje osnovne propusne moći bežične mreže na 100 Mbps, ili više, da bi se obezbjedilo da veći dio osnovnog prenosa bude optimalno iskorišten.

U toku

4.3.4. Standard 802.15 Standard 802.15 je standard za bežične mreže vrlo malog dometa. Jedan od poznatijih naziva za ovaj standard jeste Bluetooth ili WPAN (Wireless Personal Area Network) Bluetooth je ad hoc mrežni standard kratkog dometa koji koristi isti 2,4 GHz opseg kao 802.11b i 802.11g. Dizajniran je da radi osnovnim propusnim opsegom od 1 Mbps, a efektivno na 700 Kbps. On nema one dodatne podatke u svom prenosu kao Wi-Fi, jer omogućava brzu konekciju između računara i ostalih uređaja - kratke konekcije, ili jednostruke transakcije [24]. Bluetooth je u početku planiran kao jeftina alternativa za Wi-Fi sa baterijskim napajanjem. U godinama kada je Bluetooth predstavljan, bežičnim uređajima je pala cjena i postali su manji potrošači energije. Snaga Bluetootha je i dalje ostala u minimalnoj potrošnji energije i njegovoj mogućnosti da izvrši brze i jednostavne konekcije u svakom trenutku. Bluetooth koristi preskakanje frekvencija umjesto metoda direktne sekvence i tu promjenu vrši 1.600 puta u sekundi. Ova kombinacija čini Bluetooth visokootpornim na ometanje, tako da omogućava brojnim Bluetooth primopredajnicima da rade u istom malom prostoru, a da jedan drugog ne ometa [24].

28

Možda možete zaključiti da je Bluetooth samo začtićeno ime proizvoda i da nema IEEE broj. U 2002. godini IEEE 802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN) radna grupa je rješila problem tog standarda, tako što je odobrila standard 802.15.1-2002. On je veliki podskup onoga što nudi Bluetooth, tako da ga je potpuno odobrila grupa koja kontroliše Bluetooth standard Bluetooth SIG. Očekujemo sve više uređaja koji su označeni sa 802.15.1, ili koji ga podržavaju, a nisu označeni. U međuvremenu, WPAN je nastavio dalje i objavio dva nova standarda koja će zamjeniti mnoge trenutne upotrebe Bluetootha. Grupa 802.15.3a se fokusira na velike brzine, mali domet, jednostavni prenos multimedijalnih sadržaja i lak transfer datoteka. Njen posao je u toku u 2003. godini, a trebalo bi da donese 100 Mbps na 10 metara i 480 Mbps na jedan metar udaljenosti. Standard 802.15.3a će vjerovatno koristiti ultraširoki pojas, novu tehnologiju koja dosta obećava. Ova grupa ima za cilj da zamjeni infracrvene daljinske upravljače u kućnoj upotrebi, alarmnu instalaciju i ostalu opremu koja prenosi malo podataka, ali zahtjeva dugotrajan rad, sa bežičnim uređajima koji mogu relativno lako da komuniciraju. Komercijalni naziv za ovaj standard koji je u izradi je Zigbee. Standardi 802.15.3a i 802.15.4 imaju potencijala da preuzmu dvije kritične tačke na trenutnom tržištu Bluetootha. Domet Bluetootha je oko 10 m, što može da izgleda kao kratko rastojanje, ali je on oduvjek planiran da radi na maloj snazi da bi produžio vjek baterija ručnih uređaja i mobilnih telefona, kao i ostalih vrsta uređaja koji imaju ugrađene Bluetooth čipove [24].

4.4. Slabije korišteni standardi Ostali se standardi kao što su 802.1, 802.2, i drugi prikazani u prošloj tabeli sve se rijeđe koriste ili su u potpunosti izbačeni iz upotrebe. U sljedećoj tabeli pojasnit ćemo zašto koji standard služi. Na tabeli 4.5. prikazani su slabije korišteni standardi.

Tabela 4.5. Slabije korišteni standardi

Standard

Opis standarda

802.1

Odbor IEEE 802.1 zadužen je za pitanja koja su zajednička svim vrstama lokalnih mreža kao što je adresiranje, upravljanje mrežom, povezivanje lokalnih mreža pomoću mostova, LAN/MAN arhitekture, međuumrežavanje mreža širokog područja itd.

802.2

Odbor IEEE 802.2 bavi se problemima vezanim uz podsloj LLC (Logical Link Control) tj. protokole podatkovne razine. 29

802.4

Pododbor IEEE-a je razvio standard za različite tipove mreža koje ne koriste CSMA/CD pristup. U ovakvim mrežama neophodno je nepostojanje kolizije podataka. IEEE Std 802.4h-1997 izdanje je dodatak 802.4 standardu

802.6

IEEE je definirao DQDB (Distibuted Queue Dual Bus) kao standard 802.6. Mreža se sastoji od dvije jednosmjerne sabirnice na koju su sva računara povezana.

802.7

Fizička razina i način pristupa za širokopojasne mreže koje korištenjem radio modema omogućuju prijenos 802.3, 802.4 i video signala istovremeno

802.8

Fizička razina i način pristupa za optičke gradske mreže

802.9

802.9 bavi se standardizacijom mreže nazvane sinkroni Ethernet (Isochronous Ethernet – IsoEnet), koja kombinira slučajni pristup (CSMA/CD) namijenjen prijenosu podataka (data) i ISDN (Integrated Services Digital Network) kanale namijenjene prijenosu govora i videa.

802.10

Standard za sigurnost međusobnog povezivanja LAN mreža. Raspored ključeva za LAN/MAN sigurne mreže

802.12

Bavi se standardizacijom lokalne mreže koja koristi metodu višestrukog pristupa mediju na temelju prioriteta zahtjeva

802.13

Cat 6. 10GbE LAN – standard kategorije 6 za 10 gigabitni ethernet.

802.14

Fizička razina i način pristupa za široko pojasne mreže (Broadband Local Area Network) koju koriste tehnologije kablovkse televizije

802.16

Radna grupa 802.16 za Wireless Broadband Access Standard razvila je bežični MAN

802.17

Resilient Packet Ring tehnologija je tehnologija koja je standardizovana od strane IEEE-a kao standard 802.17

802.20

GAN (Global Area Network) Globalna lokalna mreža

802.21

Brine se za široki marketinški potencijal, kompatibilnost, izraženi identitet, tehničku izvedivost, ekonomsku isplativost

802.22

Posljednja radna skupina osnovana je 2004.godine zbog projektiranja 802.22 standarda. Standard 802.22 koristi se za bežične lokalne mreže. Teoretski domet ovog standarda je oko 40m

Bitno je napomenuti da neki od ovih standarda imaju svoje podstandarde koji su vrlo bitni u funkcionalnom radu računarskih mreža, u sljedećim tabelama ćemo prikazati neke od podstandarda.

30

Tabela 4.6. 802.1 podstandardi 802.1 standarda[25] Standard

Opis

802.1b

Upravljanje LAN/MAN

802.1D

MAC mostovi

802.1e

System Load Protocol

802.1f

Definicija procedura za IEEE 802 upravljanje informacijama

802.1G

Remote MAC Bridging

802.1H

Ethernet MAC Bridging

802.1p

Traffic Class Expediting and Dynamic Multicast Filtering (spojen sa 802.1D)

802.1Q

Virtual LANs

802.1r

GARP Proprietary Attribute Registration Protocol (GPRP) (povučen)

802.1s

Multiple Spanning Trees (spojen sa 802.1Q)

802.1t

802.1D Maintenance (spojen sa 802.1D)

802.1v

VLAN Classification by Protocol and Port (spojen sa 802.1Q)

802.1w

Rapid Reconfiguration of Spanning Tree (spojen sa 802.1D)

802.1X

Port Based Network Access Control

802.1AB

Station and Media Access Control Connectivity Discovery (LLDP)

802.1ad

Provider Bridging

802.1AE

MAC sigurnost

802.1af

Media Access Control (MAC) Key Security

802.1ag

Connectivity Fault Management

802.1ah

Provider Backbone Bridge (PBB)

802.1aj

Two Port MAC Relay (TPMR)

802.1ak

Multiple Registration Protocol (MRP)

802.1ap

MIBs

802.1aq

Shortest Path Bridging (SPB)

802.1AR

Secure Device Identity (DevID)

802.AS

Timing and Synchronization

802.1Qat

Stream Reservation Protocol (SRP) 31

802.1Qau

Congestion Management

802.1Qav

Forwarding and Queuing Enhancements for Time-sensitive Streams

802.1Qaw

Management of Data-Driven and Data-Dependent Connectivity Faults

802.1Qay

Provider Backbone Bridge Traffic Engineering (PBB-TE)

Tabela 4.7. podstandardi 802.6 standarda

802.6

DQDB (Distributed Queue Dual Bus) WAN (Wide Area Network)

OPIS

802.6c IEEE Standard 802.6c-1993 i IEEE Standard 802.6h-1993 802.6 h

Dodatak

802.6k IEEE Standard 802.6k 1992

Dodatak

802.6j

Dodatak

IEEE Standard 802.6j-1995

Dodatak

5. AKTIVNA I PASIVNA MREŽNA OPREMA Sam mrežni medij nije dovoljan za ostvarivanje mrežne povezanosti, bez aktivnih uređaja koji zapravo generiraju mrežne pakete i upravljaju mrežnim prometom, ne bi bilo moguće ostvariti razmjenu podataka između dva računara. No, uloga ovih uređaja nije ograničena samo na LAN, već je njihova zadaća međusobno povezati gradske, međugradske, državne i međudržavne računarske mreže, a rezultat je mreža svih mreža internet i značajan broj velikih privatnih računarskih mreža širokog opsega. U današnje vrijeme, ukupna količina kreiranog sadržaja koju je potrebno razmjeniti koristeći računarske mreže (lokalne i internet) je gotovo nemjerljiva. Sistem koji omogućava razmjenu podataka je u neprestanom razvoju već nekoliko desetljeća i sastoji se od različitih vrsta opreme. Jedna od glavnih vidova podjele te opreme je podjela na pasivnu i aktivnu mrežnu opremu [26]. Ova podjela može biti zasnovana na dva kriterija: • •

prema kriteriju upotrebe električne energije za samo funkcioniranje te opreme (pasivna oprema ne treba struju za rad, aktivna treba) i prema mogućnosti logičkog odlučivanja (za potrebe usmjeravanja mrežnog prometa) [26].

32

Jedna od definicija navodi da aktivnu opremu sačinjavaju svi elektronički uređaji koji prihvaćaju i distribuiraju promet unutar računarskih mreža (imaju memoriju i procesor), dok pasivnu opremu sačinjava žičani sistem (bakar i optika) koji služi za povezivanje aktivne opreme [26].

5.1. Mrežna aktiva Nakon kablova, prilikom umrežavanja najvažniji dio opreme su mrežne kartice (Slika 5.1.), koje omogućuju da se računar može povezati u mrežu. Mrežne kartice su na tržištu izuzetno jeftine, i zapravo je dovoljno uzeti bilo koji model kako bi mreža radila. Bolje (odnosno skuplje) kartice imaju neke dodatne mogućnosti, kao što je uključivanje računara preko mreže, no u tipičnoj kancelarijskoj ili kućnoj primjeni ovo nije neophodna mogućnost. Najvažnije je da kartica ima programsku podršku (drajvere) za sistem koji se koristi, dok će se za gotovo čitavu funkcionalnost pobrinuti bilo koji noviji operativni sistem. Mrežna kartica radi na drugom sloju OSI modela. To je kartica koja se umeće u utor računara. Ponekad se naziva i mrežni adapter. Na laptopima dolazi obično kao PCMCIA kartica. Funkcija mrežne kartice je da omogući host-u pristup mediju. Mrežne kartice se smatraju uređajima 2. sloja jer rade sa MAC adresama. Svaka mrežna kartica ima svoj osobni broj, MAC (Media Access Control). Ova adresa se koristi za kontrolu komunikacije hosta na mreži. Mrežne kartice nemaju standardiziranog simbola. Smatra se da svaki uređaj koji je spojen na mrežu ima neku vrstu mrežne kartice [52]. Postoje i one kartice koje omogućuju gigabitne brzine, no trenutno im odnos cijene i brzine koju nude nije dovoljan da bi opravdao kupnju. Ako se ipak koriste ove kartice, onda je potrebno imati i odgovarajuće kablove; kategorija 5 nije dovoljna za pouzdan rad na punoj brzini, pa se preporučuje kategorija 6.

33

Slika 5.1. Mrežna kartica

Uređaji krajnjeg korisnika omogućavaju korisniku korištenje raznolikih aplikacija u pogledu korištenja raznih usluga Interneta a mrežni uređaju omogućavaju razmjenu informacija između uređaja korisnika preko spojnih vodova različitih vrsta. Fizička konekcija za mrežu ostvaruje se spajanjem sa specijalno dizajniranom karticom, koja se umeće u računar, a omogućava modemsku ili Ethernet komunikaciju. Dobro je da ove kartice za ovu radnju imaju vlastiti procesor kako bi se što manje teretio procesor računara. Sve su češći slučajevi da se obje funkcije implementirane na matičnoj ploči računara (osobito kod laptopa) što i nije dobro jer su to obično jeftiniji sklopovi. U profesionalne svrhe bolje je na primjer dograditi kvalitetnu NIC u PC računar i isključiti integriranu na matičnoj ploči. Logička konekcija za mrežu koristi standarde nazvane protokoli . Protokol je formalni skup pravila i konvencija s kojima se u radu koriste mrežni uređaji. Veza prema Internetu može se ostvariti korištenjem više vrsta protokola, ali je TCP/IP skup protokola osnova današnjeg Interneta. Mrežni uređaji povezuju korisničke uređaje, pa i same mreže, u jedinstvenu funkcionalnu cjelinu. Firma koja je u po dizajnu mrežnih uređaja najcjenjenija u svijetu je Cisco [27]. 5.1.1. Hub Sabirnička topologija, iako je jeftina, nije baš veselila administratore mreže. Bilo kakav prekid ili oštećenje koaksijalnog kabela ima za posljedicu prestanak funkcionalnosti mreže. Stoga su razvijeni uređaji koji su na svojim priključnim portovima (RJ45) mogli primiti jedan korisnički uređaj. Fizički topologija mreže je zvjezdasta, ali je to i dalje Ethernet tehnologija. Hub pojačava signal, obnavlja ga i obavlja prilagodbu impedancije između porta i NIC, a ako ima malo 'inteligencije' znati će i isključiti port na kojem je neispravan NIC. Najčešće se povezivanje više Hub-ova vrši tako da se jedan od portova Hub-a proglasi za UP-LINK (veza prema nadređenom) a te portove opet povezuje neki 'centralni' hub [27].

Slika 5.2. 8 – portni Hub[41]

Takva struktura bila bi proširena zvijezda. Hub ne dijeli kolizijsku domenu i ne obrađuje frame, spada u uređaje prvog sloja OSI modela. Broj RJ45 portova obično 34

je u rasponu od 4 pa do 24 i različite su mogućnosti ugrađene elektronike pa time i cijena. Komunikacija između korisnika je Half-Duplex, što je i jasno ako se sporazumijevaju po načelu 'ja tebi pa ti meni', jer drugačije ne može zbog CSMA/CD [27]. 5.1.2. Switch Sa idejom da se iskoriste dobre osobine huba razvijen je i switch, uređaj koji obično ima od 4 do 48 RJ45 portova i pored osobine da pamti MAC adresu, pamti i broj porta pridružen MAC adresi. Te podatke čuva u radnoj memoriji u skupu podataka nazvanom CAM tablica. Naravno, tijekom rada uči, ako nestane struje mora ponovo učiti. Treba ga spojiti na UPS! Uz pomoć ugrađene programske podrške i elektronike može ostvariti zasebnu vezu između dva korisnika tako da oni nikom ne smetaju. Ako nikom ne smetaju nema kolizije. Svaki port zasebna je kolizijska domena a zbog tog svojstva moguće je ostvariti Full-Duplex promet [27].

Slika 5.3. Switch[42]

Naravno treba imati 'pametnu' NIC u računaru koja će ovo znati iskoristiti. Switch koristi MAC adrese i zbog toga spada u uređaje drugog sloja OSI modela. No razvoj tehnologije i pad cijena omogućio je razvoj switcha koji za komunikaciju mogu koristiti i IP adresu paketa, te po tome spadaju u uređaje trećeg sloja OSI modela. Naravno mnogo su složeniji i moćniji te skuplji. Često su modularni, odnosno mogu se dograditi s optičkim pretvornicima (transceiver) te se između njih može ostvariti pouzdana i brza komunikacija. Pojedine vrste omogućavaju i priključivanje bežičnih uređaja [27]. 5.1.3. Bridge Bridge nije mogao smanjiti količini kolizije na mreži te je u svrhu toga razvijen uređaj koji dijeli mrežu u dva fizička segmenta ali osluškivanjem prometa uči i pamti MAC adrese uređaja za svaki segment posebno u tablici MAC adresa u radnoj memoriji. Tako zna da li frame propustiti u drugi segment ili ne. Dakle, stvara dvije manje kolizijske domene, vrši filtriranje i razdiobu prometa te povećava propusnu moć mreže. Prema navedenom spada u uređaje drugog sloja OSI modela. No uloga mu ne mora biti samo to [27].

35

Slika 5.4. Bridge

Ako treba povezati dvije mreže različitih tehnologija kao Ethernet i Token-Ring mreže ili Ethernet i Wireless (bežičnu) mreže mora znati izvršiti i pretvorbu protokola. U tom slučaju raditi će na višim slojevima OSI modela i naravno biti će mnogo skuplji. Ako slučajno nestane struje izgubiti će sve podatke iz radne memorije i mora ponovo učiti [27]. 5.1.4. Router Najvažniji je od svim mrežnih uređaja. Ima saznanje o dostupnosti svih dijelova mreže. Kada se koristi unutar lokalne mreže osnovna zadaća mu je dijeljenje broadcast domene. No prilikom konfiguriranja može mu se zadati da ne propušta određene vrste prometa bilo po IP adresama ili vrsti prometa. To znači da djeluju na trećem sloju OSI modela. Da bi usmjerio promet prema odredištu očitanog iz zaglavlja paketa služi se pripadnom programskom podrškom, algoritmima i protokolima (routing protocols) kao što su RIP, OSPF i drugi. U radu koriste mrežnu masku kako bi se svi računari povezana s njim preko switch-eva ili hub-ova grupirala u jedinstvenu IP adresu – adresu mreže [27].

36

Slika 5.5. Cisco Router[43]

Kada routeri usmjeravaju FRAME na osnovu očitane IP adrese i upisane mrežne maske (od strane administratora) odlučuju na koji svoj port da ga treba proslijediti. Ovaj mrežni uređaj ne propušta promet privatne mreže, što u načelu znači da može omogućiti NAT i DHCP usluge [27]. 5.1.5. Brouter Brouter = bridge + router je uređaj koji sadrži funkcije i bridge-a i routera, tj. radi u oba mrežna sloja: podatkovnom (layer 2) i mrežnom (layer 3) [53].

Slika 5.6. Brouter[44]

Ranije je za potrebe povezivanja lokalnih mreža korišten i uređaj koji može istovremeno obavljati funkcije bridge-a i router-a. Takav uređaj istovremeno obavlja usmjerivačke funkcije za jednu skupinu protokola (npr. IP i IPX) i funkcije premoštavanja za protokole koji ne podržavaju usmjeravanje (npr. protokol NetBEUI). U novije vrijeme, po sličnom scenariju kao što su mostovi zamijenjeni LAN komutatorima drugog sloja, i switchevi se u lokalnim mrežama sve češće zamjenjuju LAN komutatorima trećeg sloja. Razlog tome je u hardverskoj implementaciji prosljeđivanja paketa, uslijed čega je brzina rada LAN komutatora trećeg sloja bitno veća od brzine rada rutera [54]. 5.1.6. Repeater U sabirničkoj topologiji mreže može se dogoditi da dva korisnika povezana na suprotnim krajevima uz zaključnicu ne mogu komunicirati jer se digitalni signal tijekom puta izobliči i nije više dobro prepoznatljiv. Stoga se umeće uređaj koji ima dvosmjernu komunikaciju i vrši restauraciju digitalnog signala. Na taj način povećava se kakvoća komunikacije a može se postići i proširenje dosega mreže. No ovo proširenje ne može ići u nedogled. Standardima za Ethernet propisano je koliko smije biti najduže vrijeme potrebno da se razmijene frame-ovi između dva krajnja korisnika (Round-trip delay time). Ako se zbroji kašnjenje koje unosi repeator kašnjenje po metru duljine pri 'putovanju' signala kroz vodič dobiti će se koliki je najveći mogući razmak između dvije zaključnice. Repeator dijeli mrežu u dva fizička segmenta, ali to

37

i dalje ostaje jedna kolizijska domena. Kako ne obrađuje frame-ove spada u uređaje prvog sloja OSI modela [27]. 5.1.7. Access point Bežične mreže danas su stvarnost. Otuda se i ova vrsta uređaja našla u ovoj skupini. Djeluju kako nekakav centralni hub koji se preko posebnih adaptera spaja za switchom. Komunikacija se ostvaruje po CSMA/CA principu. To je primjer gdje se analogni signal modulira od strane digitalnog kako bi se ostvario radio-prijenos. Koriste se frekvencije od 2.4GHz i 5GHz. Zbog načela rasprostiranja elektromagnetskih valova 'na sve strane' sigurnost je jedan od značajnih problema. Ovakvi uređaji mogu poslužiti i kao bridge, osobito kad se želi povezati dva fizički odvojena prostora. S usmjerenim antenama moguće je povezati prilično udaljena mjesta, recimo otoke [27]. 5.1.8. Gateway Gateway nije ništa drugo do routera uz još neke dodatne module. Router je najsloženiji uređaj jer omogućava regenreraciju signala, koncentraciju više priključaka, konverziju podataka i upravljanje protokom podataka. Kada je priključen kao izlazni uređaj lokalne mreže mora znati pretvoriti brzu Ethernet komunikaciju u relativno sporu serijsku komunikaciju (ovisno o vrsti). Na Ethernet strani koristi se MAC adresa a na izlaznoj strani IP adresa. Upravo MAC adresa njegovog Ethernet porta je podrazumjevana izlazna adresa za računare te naziva default gateway (Windows XP). Ako se vrši konverzija mrežnog protokola onda je ovo uređaj četvrtog sloja OSI modela. Moderni routeri i switchevi i njihovi protokoli omogućavaju da se jedna jedinstvena mrežna adresa može podijeliti u više podmreža, koje se opet prema svijetu vide kao jedna. Mreža se dijeli na Virtualne Lan-ove (VLAN - 802.1Q protokol), te se pojedine vrste prometa mogu zabraniti za pojedina VLAN-ove kao i komunikacija između njih što doprinosi sigurnosti lokalne mreže [27].

38

7

APLIKACIJSKI SLOJ SLOJ PREZENTACIJE

6

SLOJ SESIJE

5 GATEWAY

TRANSPORTNI SLOJ

4 ROUTER

MREŽNI SLOJ

3 SWITCH

SLOJ VEZE PODATAKA

2 REPEATOR

FIZIČKI SLOJ

1

Slika 5.7. Shema obrade podataka prema vrsti uređaja[27]

Dvije krajnje odredišne tačke su računari, koji podatke obrađuju duž svih sedam nivoa prema OSI modela kako bi na svom zaslonu korisnici međusobno komunicirali. Da bi podaci od jednog korisnika došli do drugog, obrađuju ih pojedini protokoli pojedinih slojeva na način da se podacima prilikom obrade i predaje iz višeg u niži sloj pridodaje zaglavlje (postupak nazvan enkapsulacija), a pri prijemu podataka prilikom prelaska iz nižeg u viši sloj zaglavlje nižeg sloja se oduzima (postupak nazvan dekapsulacija). Mrežni uređaji, ovisno o namjeni nisu dizajnirani da mogu protumačiti podatke svih zaglavlja, već samo onih za koje su dizajnirani, što slikovito prikazuje shema na slici 5.7. no ima i iznimaka; switchevi jezgre mreže dizajniraju se tako da znaju protumačiti pojedine podatke trećeg sloja, kao na primjer IP adrese s čime se postiže bolja učinkovitost u pogledu raspodijele prometa, ali takav preklopnik nije router niti može preuzeti njegovu funkciju. Isto tako ako se nekom pristupnom uređaju prema Internetu može u pogledu konfiguracije pristupiti putem web interfejsa, to ne znači da pripada uređajima najvišeg sloja prema OSI modelu [27].

5.2. Mrežna pasiva Pasivna oprema se sastoji od kablova, konektora, razvodnog panela (patch panela, switching panela, punch-down panela), komunikacijskih ormara i sistema za napajanje električnom energijom (vodovi, sklopke i naponske letve, sistem za hlađenje). Hub se može smatrati pasivnom opremom sa gledišta da nema nikakvu logičku funkciju usmjeravanja prometa. On samo pojačava primljeni signal i prosljeđuje ga dalje na sve svoje portove. Kablovi služe za prijenos signala između

39

računara i komunikacijske opreme. Za različite tipove signala se koriste različiti kablovi: bakar za prijenos napona i optički kabel za prijenos svijetlosnog signala [17].

5.2.1. Ostala pasivna mrežna oprema Konektori koji se koriste za spajanje mrežnih kablova nazivaju se RJ-45. Riječ je o konektorima koji se na UTP kablove postavljaju posebim klještima. Konektor ima 8 bakrenih kontakata u plastičnom kućištu i kada je jednom postavljen na kraj kabla ne može se skinuti, osim ako se ne radi o posebnoj vrsti konektora koji su namjenjeni za višestruku upotrebu.

Slika 5.8. Utičnica i konektor RJ 45

Slika 5.9. Konektor RJ 45 sa mrežnim kabelom

40

Patch kabel Patch kabel se koristi prilikom spajanja računara u mrežu pomću switch-a ili hub-a RJ 45 PIN # Bijelo - narandžasta Narandžasta Bijelo - zelena Plava Bijelo - plava Zelena Bijelo - smeđa Smeđa

RJ 45 PIN # 1 2 3 4 5 6 7 8

Bijelo - narandžasta Narandžasta Bijelo - Zelena Plava Bijelo - plava Zelena Bijelo -smeđa Smeđa

1 2

PR2

3 4 5

PR1 PR3

6 7 8

PR4

Crossover kabel Crossover kabel se koristi za spajanje računara direktno. Računar - Računar RJ 45 PIN # Bijelo - narandžasta Narandžasta Bijelo - zelena Plava Bijelo - plava Zelena Bijelo - smeđa Smeđa

RJ 45 PIN # 1 2 3 4 5 6 7 8

Bijelo – zelena Zelena Bijelo - narandžasta Bijelo - smeđa Smeđa Narandžasta Plava Bijelo - plava

1 2 3 4 5 6 7 8

Slika 5.10. Šema za pozicioniranje parica u RJ 45 konektoru [45]

Izvorno (u SAD) je RJ45 (od Registered Jack 45) oznaka za izvedbu priključka zakupljenog voda za prijenos podataka sa podešavanjem razine signala pomoću otpornika ugrađenog u utičnicu. Taj je priključak 8-polni, međutim pored načina spajanja djelomično se razlikuje i u fizičkom obliku. Druge RJ oznake standardiziranih priključaka također se zloupotrebljavaju, npr. RJ11 je u SAD oznaka priključka za običnu telefonsku liniju, a često se koristi kao naziv za bilo koji fizički odgovarajući utikač ili utičnicu [28]. Kada se govori o postavljanju konektora, važno je znati raspored provodnika koji se koriste za spajanje. Postoje dva standarda, a uglavnom se koristi noviji, poznatiji kao T S688, koji se razlikuje samo po rasporedu u kojem se koriste provodnici, ali ne i po namjeni.

Postoje dva načina spajanja UTP kablova: direktni način spajanja (straight) i ukršteni način spajanja (crossower). Direktni se koristi za spajanje računara i odgovarajuće mrežne komponente (switch, hub itd.). Sa obje strane tog kabla nalaze 41

se konektori s istim rasporedom provodnika. Ukršteni se koristi za spajanje dva računara samo preko mrežnih kartica (čvor) i tada se sa jedne strane kabla na konektoru koristi raspored provodnika kao i kod prethodnog kabla dok se sa druge strane koristi raspored prikazan na slici 5.10. Fiksiranje konektora je veoma jednostavno, pri čemu treba pripaziti na nekoliko bitnih stvari: kada se skida izolacija, ne smije se oštetiti izolaciju unutrašnjih provodnika. Provodnici su upleteni, te se ne raspliću više nego što je to potrebno. Rasplitanjem provodnika u prevelikoj dužini, smanjuje se ukupna brzina prenosa kroz taj spoj, a samim tim i kroz cijeli segment. Prije nego se konektor do kraja pritisne klještima, treba provjeriti da li su svi pojedinačni provodnici u potpunosti ušli u za to predviđene vodilice. Prijenosni mediji služe za prijenos signala između računara i komunikacijske opreme. Za različite tipove signala se koriste različiti kablovi: bakar za prijenos napona i optički kabel za prijenos svijetlosnog signala. Da bi spojili dva kompjutera direktno bez huba ili switcha, treba vam crossover kabal. A da bi spojili dva i više kompjutera preko huba ili switcha potreban vam je patch kabal. Komponente svake LAN mreže (serveri, radne stanice, štampači, ploteri...) moraju biti fizički povezane kablovima. Postoji mnogo rješenja vezanih za postavljanje kablova u LAN-ovima. Cijena, namjena LAN-a, moguća brzina prenosa, isplativost, mogućnost fizičkog proširenja LAN-a – sve su to faktori koji utiču na odabir načina postavljanja kablova u LAN-u, tako da ne postoji "pravo" niti "pogrešno" rješenje [29]. Tri osnovna tipa kablova koji se koriste u LAN-ovima su: •

Parični kabel, UTP, STP

Kabel sa upredenim paricama (twisted pair cable) se sastoji od parova izolovanih bakarnih žica koje su obmotane (upredene) jedna oko druge. Upredanje se vrši u cilju otklanjanja elektromagnetnih smetnji. Broj uvrtaja po metru čini dio specifikacije tipa kabla jer što je broj uvrtaja po metru veći, veća je otpornost kabla na elektromagnetne smetnje. Postoje dvije vrste ovog kabla: kabal sa neoklopljenim (Unshielded Twisted-Pair, UTP) i oklopljenim (ShieldedTwisted-Pair, STP) paricama [30].

Slika 5.11. Kabel sa neoklopljenim paricama i kabel sa oklopljenim paricama[46]

Grupe parica se obično nalaze u zaštitnom omotaču i zajedno sa njim čine kabel. Pravila strukturnog kabliranja, koje se danas skoro isključivo koristi za formiranje računarskih mreža, propisuju da se za povezivanje računara moraju koristiti četvoroparični kablovi. Upredanjem se poništava električni šum od susjednih parica, ili ostalih izvora, kao što su motori, releji, transformatori i energetska instalacija. S obzirom da je problem elektromagnetne zaštite veoma ozbiljan, neki proizvođači (IBM, evropske firme) su razvili tzv. Oklopljene kablove, koji oko parica 42

imaju određenu električno provodnu strukturu koja pruža znatno veći nivo zaštite [11]. •

Koaksijalni kabel

Slično paričnom kablu, jednostavno se postavlja. Sastoji se od bakrenog vodiča okruženog izolacijom. Vanjski omotač od bakra ili aluminijuma djeluje kao vodič i električna zaštita. Koaksijalni kabl se često upotrebljava u prenosu signala kablovske televizije [29].

Slika 5.12. Koaksijalni kabel[47]

•

Fiberoptički kabel

Optički kablovi (fiber-optic cable) predstavljaju najveći napredak u razvoju LAN-ova. Imuni su na elektromagnetnu interferenciju interferenciju, pružaju mogućnost slanja podataka na udaljenosti od nekoliko kilometara bez značajnih gubitaka u prenosu. Optički kabl se sastoji od tankog vlakna od čistog stakla koje čini jezgru, i od njegovog omotača ili košuljice (cladding) koje se također sastoji od stakla, ali čiji je indeks loma niži od indeksa loma jezgra,od zaštitnog materijala i izolacije [29]. Odašiljač signala u optičkoj mreži je laser ili LED dioda (Light Emitting Diode). Optički ponavljači (optical repeaters) se postavljaju na optičkim vodovima u cilju pojačanja signala, kako bi signal do odredišta stigao u punoj snazi. Na mjestu prijema, svjetlosni signal se pretvara u digitalni ili analogni pomoću fotodiode [29].Na tabeli 5.1 prikazane su vrste kablova za LAN projektovanje.

Tabela 5.1. Vrste kablova za LAN projektovanje Tip kabla

Upredena parica UTP, STP

Prednosti

Jednostavan tehnologija, lako dostupna tehnička podrška, jednostavna i brza instalacija, niska cijena izvedbe i održavanja, mogućnost

Nedostaci

Podložna elektromagnetnim utjecajima, moguće jednostavno prisluškivanje, prisluškivanje susjednih parica u kablu, postavljanje na otvorenom 43

korištenja postojećih telefonskih instalacija za LAN mreže.

prostoru zahtijeva posebnu zaštitu od munje i korozije, relativno niža prijenosna brzina od ostalih prijenosni medija.

Koaksijalni kabel

Jednostavno se postavlja, sastoji se od bakrenog vodiča okruženog izolacijom. Vanjski omotač od bakra ili aluminijuma djeluje kao vodič i električna zaštita mala količina izračene EM energije u okolinu, oklop predstavlja zaštitu od interferencije, munje, preslušavanja i korozije.

Kvalitetni koaksijalni kabeli, twinax kabeli i CATV kabeli su skupi za primjenu u LAN-ovima, nije pogodan za prenos kompleksnih, integrisanih signala, poput govornih i video signala.

Fiber – optički kabel

Optički kablovi (fiber-optic cable) predstavljaju najveći napredak u razvoju LAN-ova. Imuni su na elektromagnetnu interferenciju interferenciju, pružaju mogućnost slanja podataka na udaljenosti od nekoliko kilometara bez značajnih gubitaka u prenosu.

Veoma tanke i osjetljive jezgre teško vršiti fizičko povezivanje, bez jakog tehničkog iskustva i posebne opreme. Svako je vlakno predviđeno za prenos podataka u jednom smjeru. Za prenos u oba smjera bila bi potrebna dva vlakna Postavljanje optičkih kablova pri formiranju LAN-a danas je preskupo.

U prethodnoj tabeli smo vidjeli vrste kablova koji se koriste pri projektovanju LAN mreža. Prikazani kablovi također se mogu podjeliti u nekoliko grupa. UTP kabel se može podjeliti na nekoliko vrsta, kao što je prikazano u sljedećoj tabeli:

44

Tabela 5.2. Vrste UTP kablova

Tip UTP kabla

Broj i tip parica

Kategorija 1

2 ili 4 parice

Telefonija, ne koristi se za

AWG 22 ili 24

prijenos podataka.

Kategorija 2

2 ili 4 parice

Prijenosni pojas u [MHz]

Primjena u LAN-ovima

1

Appletalk, IBM 3270.

16

10BASE-T, 100BASE-T,

AWG 22 ili 24 Kategorija 3

2 ili 4 parice AWG 24

100VG-AnyLAN, Token Ring 4 Mbit/s.

Kategorija 4

2 ili 4 parice

20

AWG 24 Kategorija 5

10BASE-T, 100BASE-T, Token Ring 4 i 16 Mbit/s

2 ili 4 parice

100

AWG 22 ili 24

10BASE-T, 100BASE-T, 100VG-AnyLAN, Token Ring 4 i 16 Mbit/s.

Kategorija 5e, 6 i 7

4 parice