1. Ciljevi povezivanja računara u računarske mreže

1. 1. Ciljevi povezivanja računara u računarske mreže • Razvoj računarskih mreža je počeo početkom sedamdesetih godina. • Cilj umrežavanja računara jeste formiranje jednog radnog okruženja unutar koga bi različiti računarski uređaji delili svoje resurse • procesnu snagu, skupe periferije kao sto su štampači, ploteri, diskovi i slično; • Zajedničko korišćenje hardvera (diskova, štampača i drugih uređaja); • Zajedničko korišćenje podataka u datotekama; • Razmena podataka među korisnicima; • Komunikacija među korisnicima; • Zajednički rad korisnika na nekim poslovima.

2. 1.1. Zajedničko korišćenje hardvera • Za normalan rad na računaru postoji potreba za nizom perifernih jedinica kao što su štampači, ploteri, diskovi, jedinice trake i tako dalje, a čija cena nije zanemarljiva. • Mrežno okruženje omogućuje deljenje ovakvih resursa što značajno smanjuje potrebne investicije a ujedno ne umanjuje komoditet rada. Za jedinice koje su mrežno raspoložive obično se koriste termini: mrežni štampač, mrežni ploter, mrezni disk i slično.

3. Slika 1. Kkorišćenje štampača u mrežnom okruženju

4. 1.2. Zajedničko korišćenje podataka u datotekama Mogućnost brzog i jeftinog zajedničkog korišćenja informacija jedna je od najpopularnijih upotreba mrežne tehnologije. Mrezno okruzenje je omogućilo promenu u organizovanju baza podataka različitih tipova. Vrlo je čest slučaj da su podaci značajni za određeni prostor i da se povremeno pojavljuje potreba za pretraživanjem baza vezanih za druge prostorne oblasti. Ovakvi problemi se rešavaju tako sto se baza distribuira na više računara (servera) od kojih svaki čuva podatke lokalnog karaktera. Svi serveri se vezuju u računarsku mrezu i obično su fizički locirani u oblast koju predstavljaju. Pretraživanje i upiti koji se odnose na podatke vezane za lokalno područje stižu i zavrsavaju se na lokalnom serveru, dok se oni drugi, koji su ređi, obavljaju razmenom podataka izmedju servera različitih oblasti. Na ovaj način je pre svega postignuta decentralizacija ažuriranja baza što značajno doprinosi valjanosti podataka koji se nalaze u njoj. Ovo je naročito značajno ako se radi o velikim bazama podataka kao što su, na primer, baze na nivou cele zemlje.

5. 1.3. Razmena podataka među korisnicima • U mreži je moguć prenos podataka sa jednog računara na drugi. Pri tome se kao fizički medijum koristi mreža a ne neki od prenosnih magnetnih medijuma (trake, diskete, diskovi). • Ovo značajno ubrzava prenos podataka i smanjuje probleme koji se u tom prenosu mogu pojaviti.

6. 1.4. Komunikacija među korisnicima • Jedan računar koji nije vezan u mrežu može obezbediti samo komunikaciju izmedju njegovih korisnika, dok je u mrežnom okruženju takva komunikacija moguća i sa korisnicima drugih računara u mreži. • Savremena komunikaciona oprema omogućuje povezivanje računara sa vrlo udaljenih lokacija. U mrežnom okruženju je moguće organizovati terminalske sesije, prenos podataka i razmenu elektronske pošte izmedju računara koji su međusobno udaljeni više stotina (pa i hiljada) kilometara.

7. 1.5. Zajednički rad korisnika na nekim poslovima Postoji čitav niz praktičnih problema koji zahtevaju intenzivna izračunavanja pa je njihovo rešavanje samim tim vrlo sporo. Jedan od načina ubrzanja rešavanja ovakvih problema jeste angažovanje više računara koji su povezani u mrežu. Problem se izdeli na manje poslove koji se mogu odvijati paralelno i svaki od njih se dodeli jednom računaru dok se mreža koristi kao medijum za razmenu podataka između računara.

8. Podela računarskih mreža: • Računarske mreže se mogu podeliti na razne načine. Sve u zavisnosti od toga šta se posmatra postoji podela prema: • Površini koju pokriva mreža; • Načinu povezivanja računara u mrežu (topologija); • Načinu komunikacije računara u mreži (logička organizacija); • Odnosu među čvorovima u mreži.

9. 2.1. Prema površini koju pokrivaju mreže se dele na: • LAN (Local Area Network) – lokalne računarske mreže • WAN (Wide Area Network) – regionalne računarske mreže • Lokalna računarska mreža - LAN predstavlja osnovu svake mreže (slika 2.). Ona može biti jednostavna (dva računara povezana kablom), ili složena (stotine računara i periferijskih uređaja u jednoj velikoj korporaciji). Osnovno obeležje lokalne računarske mreže je to što je ona prostorno ograničena, obično na jednu zgradu ili grupu zgrada.

10. Slika 2. Lokalna računarska mreža (LAN).

11. Za razliku od lokalnih mreza, WAN povezuju računare sa šireg prostornog područja. Obično se sastoje od više podmreža tipa LAN koje su integrisane u jedinstvenu celinu. Takve su, na primer, mreže na nivou gradova ili nacionalne računarske mreže. S obzirom da rastojanje izmedju pojedinih podmreža može biti veliko, mreže tipa WAN za vezu sa udaljenim računarima obično koriste javne komunikacione linje. Internet je, verovatno, najbolji primer ove vrste mreža (mada se za Internet češće upotrebljava naziv „globalna mreža”).

12. Slika 3. Regionalna računarska mreža (WAN).

13. 2.2. Način povezivanja računara u mreže (topologija) • Termin topologija, ili konkretnije, mrežna topologija, odnosi se na fizičko uređenje ili raspored računara, kablova i drugih komponenti mreže. Topologija je standardni termin koji je najčešće u upotrebi kada se govori o osnovnom projektu mreže, mada postoje i drugi pojmovi sa sličnim ili istim značenjem - fizički raspored, projekat, dijagram i mapa. • Mogućnosti mreže zavise od njene topologije. Od izabrane topologije zavise: • vrsta potrebne opreme za mrežu, • tehničke mogućnosti opreme, • rast mreže, • način upravljanja mrežom. • Da bi mreža uspešno radila, potrebno je pažljivo isplanirati mrežnu topologiju. Topologija, takođe, može da odredi i način komuniciranja računara u mreži. Različite topologije zahtevaju i različite metode komunikacije, što, dalje, ima veliki uticaj na funkcionisanje mreže.

14. Osnovna podela mreža prema topologiji: • magistrala; • topologija zvezde; • topologija prstena; • hibridna topologija. • Ove četiri topologije mogu da se kombinuju na različite načine.

15. Magistrala Magistrala je topologija u kojoj su računari vezani pojedinačno na magistralu (stablo) preko koje se uspostavlja komunikacija među njima. Ovo je najjednostavniji način povezivanja računara u mreži. Na slici 4. prikazana je tipična topologija magistrale.

16. U topologiji magistrale, lako se mogu dodavati ili uklanjati računari. Mreža prestaje sa radom samo u slučaju da dođe do prekida magistrale. Slika 4. Topologija magistrale

17. Kod topologije zvezde računari se povezuju pojedinačnim kablovima koji se granaju iz jednog, čvorišta (haba). Na slici 5. prikazana je topologija zvezde. Topologija zvezde pruža prednosti u smislu centralizovanih resursa i upravljanja. Sa druge strane, njen veliki nedostatak je neophodnost velike količine kablova. Takođe, ukoliko dođe do kvara na čvorištu računari koji su na njega vezani više nisu u mreži. Topologija zvezde

18. Slika 5. Jednostavna topologija zvezde

19. U topologiji prstena, svaki računar je povezan sa susedna dva računara tako da veze čine kružnu konfiguraciju. Signal kroz petlju putuje u jednom smeru, od računara do računara, a sami računari mogu da se ponašaju kao repetitori i da ga pojačavaju. Na slici 6. prikazana je tipična topologija prstena. Kod topologije prstena se vrlo teško dodaju novi računari u mrežu a kvar jednog računara može da ima uticaj na čitavu mrežu. Topologija prstena

20. Slika 6. Jednostavna topologija prsten

21. Hibridna topologija • U ovom slučaju je nekoliko topologija zvezde linearno povezano u magistralu (slika 7.). Ukoliko se pokvari jedan računar, to ne utiče na ostatak mreže. Ostali računari nastavljaju da funkcionišu normalno. Ali, ukoliko se hab pokvari, svi računari koji su sa njim povezani prestaju da komuniciraju. Takođe, prekidaju se i veze tog haba sa drugim habovima.

22. Slika 7. Kombinacija zvezde i magistrale

23. 2.3. Način komunikacije računara u mreži (logička organizacija) • Logička organizacija mreže određuje način komunikacije između računara preko fizičkih medijuma i kontrolu pristupa mreži. • Da bi veliki broj računara mogao brzo i jednostavno da koristi mrežu, neophodno je da se podaci razbiju na male, lako upravljive, jedinice. Ove jedinice se nazivaju paketi ili okviri. Termin “paket” odnosi se na deo neke informacije koji se prenosi od jednog uređaja (računarskih podsistema) do drugog uređaja na mreži.

24. Slika 8.Razbijanje podataka na pakete.

25. Paketi su osnovne jedinice mrežne komunikacije. Sa podacima koji su podeljeni u pakete ubrzava se mrežna komunikacija pa svaki računar ima više mogućnosti da šalje ili prima podatke. • Kada stignu do svog odredišta, paketi se ponovo pregrupišu i spajaju u prvobitnu celinu. • Da bi računarska oprema različitih proizvođača mogla biti povezana u jedinstveno mrežno okruženje bilo je neophodno izvršiti standardizaciju procedura, to jest protokola, po kojima će se komunikacija odvijati. • Međunarodna organizacija za standarde (International Standards Organization - ISO) izdala je 1978. godine skup protokola koji definišu univerzalnost u razmeni informacija između mreža i unutar njih . • Skup ovih protokola čine OSI (Open System Interconnection) referentni model. Istovremeno, DOD (Department of Defence) u SAD razvija skup standarda, poznatih kao TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol) model, i na njima zasniva svoju računarsku mrežu. Kasnije je, u malo izmenjenoj formi, ovaj model prihvaćen kao IEEE standard. • Postoji više vrsta logičke organizacije mreža ali se po svojoj rasprostranjenosti izdvajaju: • Prsten sa žetonom (token ring) • Eternet (Ethernet)

26. Prsten sa žetonom (token ring) • Prsten sa žetonom je najčešći način upravljanja komunikacijom kod prstenaste topologije mreže, mada se može koristiti i kod magistralnih topologija. • Žeton (token) predstavlja niz bitova koji cirkulišu u prstenu i kontrolišu redosled i pravo računara da koriste komunikacioni kanal. • Računar koji šalje paket zadržava žeton i šalje paket. Ostali računari proveravaju da li je paket upućen njima, odnosno prosleđuju pakete upućene drugim računarima. Paket mora da obiđe ceo krug i da se vrati do pošiljaoca sa potvrdom o prijemu od prijemnog računara. Računar koji je slao paket vraća prsten nazad u cirkulaciju čime oslobađa kanal za slanje novih paketa.

27. Slika 9. Prsten sa žetonom

28. Eternet (Ethernet) • Enternet se koristi za upravljanje komunikacijom u topologiji magistrale i zvezde. • U komunikacionom kanalu postoji specijalan signal, koji se naziva nosilac (carrier), koji je prisutan samo u trenutku kada nema prenosa podataka. Računar koji šalje paket proverava da li ovaj signal postoji, odnosno da li je komunikacioni kanal slobodan, i ako jeste šalje paket. Može se dogoditi da zbog vremena koje je potrebno da signal putuje kroz mrežu, dva računara u isto vreme pošalju svoje pakete što dovodi do “sudara”. Kada računari detektuju “sudar” dva paketa prekidaju slanje i ponavljaju sve od pošetka.

29. 2.4. Odnos među čvorovima u mreži • Svaki računar (ili drugi urađaj) priključen na mrežu naziva se čvor. Čvor se definiše kao krajna tačka neke grane mreže ili kao zajednički priključak na dve ili više grana u mreži. Čvorovi međusobno komuniciraju na osnovu nekih fizičkih i logičkih veza. Veza (linija, kanal) je komunikacioni put između dva čvora. Fizičku vezu čini neki komunikacioni medijum. Logička veza znači da dva čvora mogu da komuniciraju bez obzira da li među njima postoji fizička veza.

30. Slika 9. Fizička i logička veza

31. Pored samih računara (čvorova) implementacija mreže obuhvata: • Uređaj na svakom od priključenih računara koji mu omogućava da komunicira sa mrežom, koja se naziva mrežna kartica (NIC-network interfface card); • Različite delove specijalnog mrežnog hardvera, uključujući tu uređaje koji rade kao tačke za povezivanje različitih čvorova, koji se najčešće zovučvorišta ili prekidači (bridge, repeater, router, gateway); • Medijum za povezivanje (UTP kabl, upredna parica, koaksijalni kabl, optički kabl, bežični). • Prema odnosu među čvorovima u mreži, mreže se dele na: • klijent / server (client/server); • ravnopravne mreže (peer-to-peer networks).

32. Mreže tipa klijent/server • Kod ovih mreža postoje dve vrste čvorova: klijenti (client) i serveri (server). Klijentje računar koji koristi resurse mreže. Server je računar koji ima resurse koje stavlja na raspolaganje i pruža usluge klijentima. Serveri mogu pružati različite usluge klijentima (server za upravljanje domenima – Domen Server, server za komunikaciju – Exchange Server, server za baze podataka – SQL Server, server za štampanje - Print Server; itd). U manje složenim mrežama jedan server može istovremeno da pruža više različitih vrsta usluga.

33. Slika 10. Mreža klijent/server

34. Prednosti mreže tipa server/klijent su u mogućnosti centralizovanog upravljanja i administriranja mreže. Potpunu kontrolu nad funkcionisanjem mreže ima administrator mreže. On klijentima može definisati različite nivoe korišćenja mrežnih resursa kao i različita prava u korišćenju mreže. • Ovaj tip mreže se sreće kod većih i složenijih mreža kod kojih je administracija mreže i njena bezbednost od velikog značaja.

35. Ravnopravna mreža • Kod ovih mreža, kao što im i naziv kaže, svi čvorovi (računari) su ravnopravni. Svaki računar može da funkcioniše i kao klijent i kao server. To znači da svaki računar u ovoj mreži može da koristi resurse drugih računara, kao i da koristi svoje resurse zajednički s drugim računarima. Međutim, ova mreža može i da se konfiguriše da neki računari samo dele svoje resurse s drugim računarima, dok drugi samo koriste resurse drugih računara. Ipak, čak i u ovakvoj situaciji mreža ostaje ravnopravna, jer se svaki računar u mreži individualno administrira. • Ovaj tip mreže pogodan je za manje mreže kod kojih se koriste samo osnovne mogićnosti umrežavanja kao što su razmena podataka, štampanje, Internet itd.

36. Slika 11. Ravnopravna mreža

37. 3. Mrežni hardver i softver3.1. Mrežni hardver • Pored samih računara i uređaja (čvorova) implementacija mreže obuhvata: • Mrežne kartice; • Specijalni mrežni hardver; • Komunikacioni medijum.

38. Mrežna kartica (NIC-Network Interfface Card) je uređaj na svakom od priključenih računara (čvorova) koji mu omogućuje da komunicira sa mrežom. Mrežne kartice omogućuju povezivanje računara putem kabla ili bežično. Mrežna kartica Slika12. Mrežne kartice

39. Specijalni mrežni hardver • Ako se u topologiji mreže koristi topologija zvezde ili hibridna topologija pojedinačni čvorovi mreže moraju biti povezani na zajedničke centralne čvorove. Ti centralni čvorovi su posebni uređaji habovi(hub) i svičevi (switch), kod mreže koja koristi kablove, ili bežične pristupne tačke (Wireless Access Point) kod bežičnih mreža. Zadatak ovih uređaja je da omoguće komunikaciju između različitih čvorova lokalne mreže (LAN). Slika13.Povezivanje čvorova mreže preko haba

40. Za povezivanje mreža koje se nalaze na udaljenim lokacijama (WAN) koriste se uređaji koji se nazivaju ruterima (router). Slika13.Povezivanje više udaljenih mreža preko rutera

41. Komunikacioni medijum • Komunikacioni medijumi predstavljaju fizički kanal koji se koristi za povezivanje dva uređaja. Medijumi mogu biti kablovski (UTP kabl, upredne parice, koaksijalni kabl, optički kabl) ili bežični (radio-talasi, mikrotalasi, infracrveni ili drugi signali).

42. 3.2. Mrežni softver • Sama mreža ne može ničemu da posluži bez određene inteligencije koja će joj omogućiti da funkcioniše. Ulogu te inteligencije ima mrežni softver. • Mrežni softver koji omogućuje korišćenje različitih mrežnih uređaja, npr. modema ili kontrolera, jeste mrežni softver niskog nivoa. Pord njega, postoji i softver koji pruža različite usluge i servise korisnicima na mreži, kao što je slanje i prijem elektronske pošte, pregledanje Weba i sl. To je mrežni softver visokog nivoa.

43. Softver niskog nivoa • Ovaj softver obezbeđuje predstavljanje informacije na način na koji se može preneti na određeni hardver prema kome je upućena. Korisnik računara nikada ne koristi ovaj softver direktno, u opštem slučaju on nije ni svestan da taj softver postoji. Ova vrsta softvera nalazi se u jezgru operativnog sistema računara, uglavnom u obliku upravljača perifernim uređajima, tzv. drajvera. On upravlja računarskim hardverom i komunikacionom opremom.

44. Mrežni (serverski) operativni sistemi • Ovo je vrsta softvera koja omogućuje funkcionisanje računarske mreže u klijent/server okruženju. Mrežni operativni sistem se instalira na serveru, dok na klijentima mogu biti instalirani operativni sistemi za PC računare (Windows XP, Windows 98...). • Operativni sistemi koji se najčeće sreću na serverima su Windows NT, Windows Server 2000, Windows Server 2003, • Softver visokog nivoa • Ovo je softver koji u obliku mrežnih usluga eksplicitno koristi krajnji korisnik kao na primer : • Web navigatori; • Softver za elektronsku poštu; • Pretraživačke mašine.