Istorija komunikacionih mreža

1. Istorija komunikacionih mreža

2. Istorija komunikacionih mreža • Telefonske mreže • Računarske mreže • Kablovske televizijske mreže • Mreže za bežični prenos

3. Telefonske mreže • Telefon je izumljen 1876. godine od strane američkog naučnika Alexander Grahan Bell-a • 1890. godine realizovana je prva mreža - međusobno povezivanje dva (induktorska) telefona ostvarivalo se ručnom komutacijom (prevezivanjem) od strane operatora u centrali • Prenos signala je bio analogni • Korisnici su u toku razgovora sve vreme bili povezani, a raskidanje veze su vršili operatori po završetku konverzacije

4. Telefonske mreže T - induktorski telefon; C - centrala (komutacioni čvor); A - analogni prenos

5. Telefonske mreže • Način na koji se vrši dodela prenosne linije u tokurazgovora • Komutacijom kola - pojam "kolo" odnosi se na mogućnostprenosa jednog telefonskog razgovora duž jedne veze. • Da bi se uspostavio poziv, neophodno je bilopovezati skup kola koja spajaju dva telefonska aparata. • Modifikacijom veza operatori mogu komutirati(prespajati) kola (veze). • Komutaciju kola uvek je trebalo ostvariti na početku novog telefonskog poziva. • Operatori su kasnije (početkom prošlog veka) bili zamenjeni mehaničkim prekidačima, a 100 godinakasnije i elektronskim prekidačima (komutatorima).

6. Telefonske mreže Telefonska mreža osamdesetih godina prošlog veka Prenosi mogu biti analogni (A) ili digitalni (D). Komutatori su elektronski, a razmena upravljačke informacije se vrši preko zajedničkog kanala za signalizaciju (Common Channel Signaling - CCS)

7. Telefonske mreže • U komutator se ugrađuju dva tipa elektronskih interfejsa. • Prvi se naziva AD konvertor – vrši pretvaranje analognog signala u digitalni, nad signalom koji se prostire od telefona do komutatora (centrale) • Drugi interfejs se naziva DA konvertor - pretvara digitalni signal, koji se prenosi između komutatora, u analogni signal, pre nego što se on predaje od komutatora do telefona • Komutatori se realizuju kao računari • Zajednički kanal za signalizaciju – CCS - komunikaciona mreža za prenos podataka - izdvaja funkcije poziva-upravljanja od prenosa-govora • Novi servisi: čekanje-na-poziv i prosleđivanje-poziva

8. Telefonske mreže • Važnija inovacija u telefoniji bila je - integracija govornih i signala podataka - uvođenjem integrisanih servisa u digitalnu mrežu (ISDN - Integrated Services Digital Network) • Bazični pristup - čine dva B kanala i jedan D kanal • Oba kanala, B i D, su digitalna • Svaki B kanal je bidirekcioni ili potpuni dupleks • Jedan B kanal može da podržava vezu tipa komutacija kola, servis prenosa tipa komutacija paketa (packetswitched) ili permanentnu digitalnu vezu • D kanal podržava usluge tipa komutacija-paketa

9. Telefonske mreže

10. Telefonske mreže • Aplikacije ISDN servisa uključuju: • komunikaciju između računara, • veoma brzi faksimil prenos, • daljinsko nadgledanje zgrada i objekata, • videotekst, • videofon male brzine prenosa. • Kod ISDN-a telefonski sistem se transformiše u mrežu koja može da prenosi informaciju u veći broj oblika, čak i pri srednjim brzinama prenosa

11. Računarske mreže • Istorijski gledano razvoj računarskih mreža vezuje se za donošenje RS232-C standarda 1969.godine • Standard RS232-C se odnosi na prenos podataka za male brzine (do 38 kbps) i za kratka rastojanja (do 30 m) • Serijski prenos se obavlja karakter po karakter • Prenos vrši po neupredenim žicama - mogu uneti greške u prenosu zbog preslušavanja • Preslušavanje postaje veće što je brzina prenosa veća, a rastojanje duže

12. Računarske mreže

13. Računarske mreže • Sa ciljem da se poveća brzina kao i efikasnost prenosa 1970. godine su uvedeni standardi za sinhroni prenos • H (header) nazvan zaglavlje sadrži preambulu koja aktivira takt prijemnika i obezbeđuje da se očuva faza samo-sinhronizujućih bitova • Prijemnik koristi CRC (Cyclic Redundancy Check) bitove da verifikuje da li je paket korektno primljen

14. Računarske mreže • Poznatiji standard za sinhroni prenos je SDLC (Synchronous Data Link Control) i na njemu bazirani HDLC (High-Level Data Link Control), LAPB (Link Access Procedure B), LAPD i LAPM • Glavna ideja SDLC-a je da se izbegne izgubljeno vreme kod RS232-C zbog razmaka u predaji između sukcesivnih karaktera • SDLC grupiše veći broj bitova u pakete • Paket je sekvenca bitova kojoj prethodi specijalni bit oblik - zaglavlje, a iza koga sledi drugi specijalni bit oblik nazvan rep (trailer)

15. Računarske mreže • Sredinom 60-tih godina prošlog veka - predložen je metod prenosa paketa nazvan zapamti-i-prosledi (store-and-forward-packet-switching) • Računari koriste datu vezu samo kada šalju paket • Kao rezultat, iste veze se mogu koristiti od strane većeg broja privremeno aktivnih predajnika • Ovaj metod koji se zasniva na deobi veze između dve predaje naziva se statističko multipleksiranje

16. Računarske mreže

17. Računarske mreže • Počev od kasnih 60-tih godina prošlog veka ARPA (Advanced Research Project Agency) je počela sa promocijom i razvojem paketno-komutirajućih mreža • Kao rezultat je razvijena mreža ARPANET • Protokolima tipa ARPANET između komunikacionih inženjera su usaglašeni formati paketa kao i šeme adresiranja tako da je postalo moguće povezivati različite računare • ARPANET mreža je kasnije evoluirala u mrežu Internet

18. Računarske mreže • Implementacija višestrukog pristupa - Ethernet • Računari se povezuju na zajednički koaksijalni kabl preko odgovarajućeg interfejsa • Kada računar A želi da preda paket računaru E, on postavlja u zaglavlje paketa izvorišnu adresu A i odredišnu adresu E i predaje paket ka kablu • Svi računari čitaju paket, ali samo računar čija je odredišna adresa specificirana u paketu prihvata paket

19. Računarske mreže

20. Računarske mreže • Ranih 80-tih godina prošlog veka IBM je razvio jedan metod višestrukog-pristupa nazvan Tokenring • Kod ove mreže računari su povezani na principu jednosmerne veze tipa tačka-ka-tački i koriste odgovarajuće interfejse • Kada računari nemaju da predaju informaciju, interfejs je taj koji sa zakašnjenjem od nekoliko bitova prenosi token (znak) oko prstena • Na ovaj način token cirkuliše veoma brzo kroz prsten

21. Računarske mreže • Računar A smešta izvorišnu adresu A i odredišnu adresu E u zaglavlje paketa i predaje paket interfejsu koji čeka na token. Nakon dolaska token-a računar A umesto da prosledi token on predaje paket. • Interfejs računara E preuzima paket, dok ga ostali računari odbacuju. • Nakon što je A predao i zadnji bit paketa i sačekao da paket prođe kroz prsten, on šalje token kroz prsten (prosleđuje ga susednom računaru u prstenu). Ovo znači da samo računar koji poseduje token može da obavlja prenos .

22. Računarske mreže • Maksimalno vreme koje računar kod Token-ring-a ili Ehternet-a treba da čeka pre nego što počne da predaje podatke za najveći broj aplikacija je malo, ali je suviše veliko za interaktivne audio ili video aplikacije • Takođe, brzina prenosa kod Token-ring-a (4 do 16 Mbps) ili 10 Mbps kod Ethernet mreža za neke multimedija aplikacije je suviše spora • Ova ograničenja su pospešila 1980 ih razvoj nove mreže - FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

23. Računarske mreže

24. Računarske mreže • Brze LAN i WAN mreže koriste ATM (Asynchronous Transfer Mode) • Kod ATM-a računar predaje informaciju brzinom od 25 Mbps do 2.5 Gbps u paketima veličine 53 bajta • Paketi fiksnih dužina se nazivaju ćelije (cells) i brzo se komutiraju zahvaljujući ATM komutatorima • Zaglavlje čini adresa virtuelnog kola ili VCI (Virtual Channel Identifier), a ne izvorišna i odredišna adresa kao kod prethodnih mreža

25. Računarske mreže

26. Računarske mreže

27. Kablovske televizijske mreže • Kablovska televizija - CATV (Cable Antenna Television) prvobitno je uvedena u urbanim sredinama SAD-a sa ciljem da se primi TV signal bez smetnji (prvenstveno refleksija) • Problem je rešavan na taj način što se glavna antena postavljala na nekoj visokoj zgradi, a signal se razvodio pomoću koaksijalnog kabla lokalno do svih prijemnika u okruženju • Ključne novine koje su kasnije bile uvedene u CATV odnosile su se na to što je koaksijalni kabl bio zamenjen optičkim vlaknom, zatim su uvedene tehnike za digitalnu kompresiju signala i na kraju dodatni vidovi raznih tipova servisa (usluga)

28. Kablovske televizijske mreže

29. Mreže za bežični prenos • Prve komercijalne radio stanice su uvedene u USA 1920. godine, a prvi komercijalni TV program počeo je sa emitovanjem 1941. godine • Emisija TV signala u boji je počela sredinom 60-tih godina prošlog veka, dok su HDTV stanice počele emitovanje 1998. godine • Svi prenosi su bili jednosmerni i tipa emisija-svima (broadcasting) • Prve javne mobilne telefonske usluge su uvedene 1946. godine u USA u 25 gradova. Ovakvi sistemi su koristili centralni predajnik koji je emitovao signal na teritoriji gradova. • Prva paketno-komutirana bežična mreža razvijena je 1971. godine na Univerzitetu u USA pod nazivom Alohanet

30. Televizija visoke rezolucije • HDTV (High definition television) televizija visoke rezolucije • Predstavlja novi standard emitovanja TV programa koji se ne oslanja na stare, već zastarele, sisteme • Glavne odlike novog sistema su: veća rezolucija, 16:9 odnos ivica ekrana (dosadašnji 4:3), okružujući sistem zvuka, moguća implementacija servisa interaktivne televizije

31. Televizija visoke rezolucije 4:3 16:9

32. Inovacije kod telefonskih, računarskih, CATV mreža i mreža za bežični prenos

33. Internet

34. Istorijski razvoj Interneta

35. Istorijski razvoj Interneta • Počeci Interneta trasirani su od strane ARPANET eksperimenta prvenstveno namenjen uvođenju, u to vreme, jedne nove tehnologije - paketna komutacija (packet switching) • ARPANET je postao operativan 1969. godine - povezivao je četiri paketno-komutirana čvora tipa host računar i terminale, bitskom brzinom prenosa od 50 kbps • Prve dve važne aplikacije razvijene od strane ARPANET-a bile su: • TELNET - omogućava da se korisnik jednog računara prijavi za rad na nekom drugom udaljenom računaru i • FTP - omogućava razmenu datoteka putem Internet-a

36. Internet • Uključenje personalnih računara na Internet pomogao je razvoj tzv. “killer-applications” : • Elektronska pošta - e-mail - mehanizam prenosa poruka između različitih računara • World Wide Web - globalni hipertekstualni sistem koji koristi Internet kao transportni mehanizam • E-commerce– elektronska trgovina • Voice Portals - pristup Internetu pomoću telefona uz automatsko prepoznavanje i sintezu govora

37. IP adrese • Mesto svakog računara svake pojedinačne mreže uključene na Internet mora biti: jedinstveno • IP adresa je obima 32-bita, a to znači da je moguće adresirati 232 = 4 294 967 296 hostova Primer: • Numerički zapis sa 4 bajta: 128.2.7.9 što odgovara binarnom zapisu: 10000000 | 00000010 | 00000111 |00001001

38. IP adrese IP adresu čine dva polja: (a) adresa mreže (Network address, NetworkID) - identifikuje mrežu i (b) adresa računara (Host address, HostID) - identifikuje računar u okviru mreže

39. Klase Internet adresa • Klasa Aobezbeđuje adresiranje do 128 (27) različitih mreža i do 16 777 216 (224) hostova po svakoj mreži - mali broj mreža sa velikim brojem hostova po mreži • Klasa Bomogućava adresiranje do 214 mreža i do 216 hostova po mreži - dobar kompromis između krajnjih rešenja • Klasa Cdozvoljava adresiranje do 221 mreža pri čemu svaka može da ima do 28 hostova - veliki broj mreža sa relativno malim brojem hostova

40. IP adrese • Način zadavanja Internet adrese kao niza brojeva nije prirodan čoveku, jer je nepodesan za pamćenje imena • Uporedo sa Internet adresama uvedena su odgovarajuća simbolička imena kao npr. www.yahoo.com ili www.vps.ns.ac.yu • Analogija sa servisima koje pruža javna telefonska mreža • Telefonski imenik sadrži imena pretplatnika. Ako želimo nekom korisniku da doznamo telefonski broj mi prvo u imeniku nalazimo njegovo ime, a zatim i odgovarajući telefonski broj • Telefonski imenik, vrši preslikavanje imena korisnika (simbolička imena) u stvarni telefonski broj (aktuelna adresa) • Slična logika se koristi kod Interneta

41. DNS - Domain Name System • Aplikacija koja omogućava preslikavanje simboličkih imena u Internet adrese i obrnuto naziva se DNS (Domain Name System) • Za svaku lokalnu mrežu uveden je DNS server koji sadrži datoteku sa imenima i Internet adresama računara te mreže • DNS serveri međusobno komuniciraju • Svaki od DNS servera može pristupiti bilo kom drugom DNS serveru sa upitima o imenima računara njegove mreže

42. Struktura dodeljivanja imena kod Interneta • Način dodeljivanja imena kod Interneta zasniva se na korišćenju oznaka (labela) koje se razdvajaju tačkom • Primer: vps.ns.ac.yu • Organizacija imena računara u Internetu je strogo hijerarhijska i može se predstaviti stablom, u kome svakom čvoru odgovara jedna labela, jedino je koren stabla neimenovani čvor, tj. čvor bez labele labele

43. Hijerarhijska organizacijaInterneta ● Neimenovani koren Specijalizovani domen koji se koristi prilikom preslikavanja s. imena u Internet adresu Nacionalni (geografski) domeni Domeni organizacija arpa com edu gov int mil net ae org yu ... zw ... mit yale co org ac krstarica bg . . . ns uns

44. Resolver • Aplikacija koja želi da uspostavi komunikaciju sa računarom kome zna samo ime mora pre uspostave same veze pokrenuti program pod nazivom resolver • Resolver se obraća DNS serveru mreže na kojoj se nalazi traženi računar i kao rezultat aplikaciji vraća njegovu Internet adresu

45. Primer rada resolver-a (prevođenje imena računara u Internet adresu) ● Neimenovani koren arpa com edu gov int mil net ae org yu ... zw ... mit yale co org ac krstarica bg . . . ns vps im

46. TCP/IP

47. Uvod • Mrežne tehnologije kakve su Ethernet, Token Ring i FDDI - obezbeđuju samo pouzdanu vezu između jednog i drugog čvora u istoj mreži, • Ali ne i funkcije koje se odnose na prenos podataka iz jedne mreže ka drugoj ili jednog mrežnog segmenta ka drugom • Da bi se podaci prenosili kroz mreže potrebno je koristiti adresne šeme (tehnike) koje će biti razumljive (interpretirane) za bridge, gateway i rutere • Međusobno povezivanje mreža se naziva umrežavanje (internetworking ili internet) • Svaki deo internet-a naziva se sub-mreža (subnet)

48. Uvod • Protokol - skup pravila za korektnu razmenu podataka između dva uređaja (računara) • TCP/IP (Transmission Control Protocol and Internet Protocol) - par protokola koji omogućava da jedan deo subnet-a komunicira sa drugim • IP deo odgovara mrežnom-nivou (network-layer) OSI modela, dok TCP deo transportnom-nivou (transport-layer) • Rad ovih protokola transparentan je fizičkom-nivou i nivou-veze pa se zbog toga par TCP/IP može koristiti za rad Etherneta, FDDI ili Token Ring-a

49. OSI i TCP/IP model

50. TCP protokol • Sa tačke gledišta OSI modela, TCP pripada transportnom, a IP mrežnom nivou. To znači da se TCP nalazi iznad IP, tj. IP zaglavlje se uobičajeno dodaje informaciji koja se prima sa višeg nivoa (kao što su transport, sesija, prezentacija i aplikacija) • Glavni zadatak TCP-a - da obezbedi korektan i pouzdan protokol na transportnom nivou