Računalni praktikum 2

1. Računalni praktikum 2 Mreže računala Fakultet prirodoslovno-matematičkih i odgojnih znanosti Sveučilište u Mostaru

2. Tehnologija kroz stoljeća • 18. stoljeće - veliki mehanički sustavi, industrijska revolucija • 19. stoljeće - parni stroj • 20. stoljeće - informacijska tehnologija (skupljanje, obrada i raspodjela informacija)

3. Računalna mreža • Dva računala su povezana ako mogu razmjenjivati informacije. Računalna mreža je skup računala povezanih nekom tehnologijom. • Veza se može ostvariti pomoću bakrene žice, optičkog vlakna, mikrovalnom, radijskom, infracrvenom, bluetooth, satelitskom vezom, ...

4. Distribuirani sustav • Distruibuirani sustav - postojanje više računala jeskriveno od korisnika. Za to je odgovoran "middleware" - dio OS-a. • Najpoznatiji model je WWW - svi sadržaji imaju oblik dokumenta. • Kod računalne mreže postojanje više računala je jasno i ogleda se kroz prijave, lozinke, ...

5. Razlike • Distribuirani sustav je softverski sustav implementiran nad mrežom. Softver daje mreži visok stupanj kohezije i transparentnosti. • Dakle, razlika između računalne mreže i distribuiranog sustava je u softveru (naročito u OS-u), a ne u hardveru.

6. Povijesni razvoj • Stari model uključivao je veliko, glavno računalo (mainframe), dok se noviji modeli sastoje od više odvojenih, ali međusobno povezanih računala koja mogu razmjenjivati informacije i među kojimanema "glavnog" nego su svi "ravnopravni".

7. Povijesni razvoj • kasne 60-e/rane 70-e: mainframe i mreža terminala • 70-e: umrežena radna računala (hosts) u klasičnu mrežu računala • 80-e: PC računala uz lokalnu mrežu i mrežni OS • kasne 80-e/rane 90-e: zajednički podaci/zajednička procesna moć, arhitektura klijent-poslužitelj

8. Povijesni razvoj • kasne 90-e: 3-redna i n-redna varijacija arhitekture klijent-poslužitelj • novi milenij: informacija raspodijeljena između više poslužitelja, partnersko umrežavanje(P2P networking)

9. Funkcionalnost i struktura • Osnovna zadaća je pružiti povezivost u skupu računala. Razlikujemo: • direktno povezivanje • jednospojna veza od-točke do točke • višespojna veza • indirektno povezivanje Č Č Č Č Č

10. Prospajane mreže • U prospajanoj mreži računala dijelimo na: • sklopke – implementiraju mrežu, pohranjuju i prosljeđuju podatke • radna računala – koriste mrežu, podržavaju korisnike i izvršavaju aplikacijske programe. • Ovisno o organizaciji sklopki razlikujemo: • mreže sa prospajanjem linija • mreže sa prospajanjem paketa

11. Prospajane mreže • Shematski prikaz prospajane mreže H H H S S S S H S S H S - sklopka H - host H H

12. Komunikacija računala • Svaki čvor ima svoju adresu. • Usmjeravanje – proces sustavnog utvrđivanja načina prosljeđivanja poruka ka odredišnom računalu, na osnovu adrese. • Razlikujemo • unicast prijenos • difuzijski prijenos (broadcast) • difuziju u grupi (multicast)

13. A Č A Č A A Logički kanali • Logički kanal služi za komunikaciju procesa aplikacijske razine Č Č kanal • Razlikujemo: • kanale zahtjev-odziv • kanale s protokom poruka

14. Funkcionalne cjeline mreže • Sa stajališta aplikacija, mrežu dijelimo na: • informacijske arhive (baze podataka) • računalne proizvodne snage (radna računala) • sustav za povezivanje računala (čvorna računala) • mrežu kanala za prijenos podataka • Zadnje dvije cjeline čine komunikacijsku podmrežu.

15. Klasifikacija računalnih mreža • Kriteriji podjele mreža su: • djelokrug rasprostiranja • topologija mreže • tehnologija prijenosa podataka

16. Klasifikacija računalnih mreža • Po djelokrugu rasprostiranja: • lokalna mreža (Local Area Network - LAN) • gradska mreža (Metropolitan Area Network - MAN) • globalna mreža (Wide Area Network - WAN)

17. Klasifikacija računalnih mreža • Topologija je način na koji su umreženi čvorovi međusobno povezani. • Definirana je rasporedom komunikacijskih linkova i prospojnih elemenata. • Utvrđuje staze podataka koje se mogu koristiti između bilo kojeg para čvorova.

18. Klasifikacija računalnih mreža • Topologije temeljene na indirektnom povezivanju čvorova mogu biti • nepravilne (mahom WAN) • pravilne (LAN i MAN - zvijezda, prsten ,stablo, mreža)

19. Klasifikacija računalnih mreža • Topologije temeljene na direktnom povezivanju čvorova su uglavnom pravilne (LAN, MAN i WAN - sabirnica, satelitska/radio veza, prsten)

20. Klasifikacija računalnih mreža • Po tehnologiji prijenosa: • "žična" veza - bakreni vod, optički kabel, ... • bežična mreža - radijski, infracrveni valovi, ...

21. Povezivanje mreža • Usmjernik (router, gateway) je čvor povezan sa jednom ili više mreža i koji prosljeđuje poruke iz jedne mreže u drugu. • Karakteristične povezane mreže su: • Internet • intranet • ekstranet

22. Performanse prijenosa podataka • Parametri prijenosa podataka su: • propusni opseg • propusnost • propagacija • vrijeme povrata • kašnjenje KAŠNJENJE =PROPAGACIJA + SLANJE + ČEKANJE NA IZLAZNU LINIJU propusni opseg kašnjenje

23. Prospajanje prometa • U prospajanoj mreži svaki par čvorova je povezan jednom ili više privatnih linija.

24. Prospajanje prometa • Veza između susjednih čvorova može se uspostaviti: • prospajanjem linija • prospajanjem poruka/paketa

25. Prospajanje prometa • Vremenski odnosi različitih načina prospajanja prometa:

26. Prospajanje prometa • Ako u mreži postoji jedinstveni komunikacijski kanal koji dijele svi čvorovi, tada se paketi koje šalje jedan čvor primaju u u svim ostalim čvorovima. • Osnovni problem je mehanizam dodjele resursa mreže koji može biti: • statički • dinamički (arbitraža kod sukoba)

27. Osnove telekomunikacijskih mreža • Globalne mreže uglavnom koriste postojeće telekomunikacijske mreže. • Telefonska mreža se sastoji od: • lokalne petlje • kanala i snopova kanala • telefonskih centrala

28. Telefonska mreža • Suvremena telefonska mreža je najvećim dijelom digitalna. • Prednosti su: • integrirani prijenos govora, podataka, muzike, slike, ... • prijenos po značajno višim brzinama • jeftinije korišteno sklopovlje • Nedostaci su: • jači utjecaj prigušenja i distorzija

29. Multipleksiranje • Jedan fizički spojni put može se iskoristiti za prijenos više logičkih kanala. Taj postupak se naziva multipleksiranje. • Osnovne kategorije su • frekvencijski multipleks - FDM • vremenski multipleks - TDM

30. Multipleksiranje • Kod frekvencijskog multipleksa raspoloživi frekvencijski spektar dijelimo između kanala. • Varijanta za optička vlakna - valni multipleks - WDM

31. Multipleksiranje • Kod vremenskog multipleksa svaki kanal posjeduje cijeli raspoloživi spektar kratki dio vremena. • Nedostatak obje metode je loša iskorištenost kapaciteta fizičke veze. Donekle ga rješava metoda statističkog multipleksa - SM

32. Kvalitet prijenosa • Kvalitet prijenosa govornog signala ostvaruje se uklanjanjem odjeka i povećanjem frekvencijskog opsega. • Odjek je refleksija na diskontinuitetima, koja nastaje zbog neprilagođene impendancije. • Problem rješevamo pomoću • potiskivača odjeka • poništavača odjeka.

33. Digitalna mrežaintegriranih usluga - ISDN • ISDN je telekomunikacijski sustav za integriranje govornih i negovornih usluga. • ISDN predstavlja bitovni cjevovod između korisnika i davaoca telekomunikacijskih usluga. • Može biti niskopojasan i šireg propusnog opsega.

34. Digitalna mrežaintegriranih usluga - ISDN • Bitovni cjevovod radi na principu vremenski multipleksiranih kanala i razlikujemo • osnovni pristup • primarni pristup • Širokopojasni ISDN trebao bi podržavati brzinu prijenosa do 622 Mbit/s, kombinirati različite mrežne servise te koristiti ATM tehnologiju prijenosa.

35. Mrežna arhitektura - koncept uslojavanja - • Komunikaciju između dva računala možemo zamisliti kao apstraktni distribuirani stroj • Dva entiteta komuniciraju putem virtualnog komunikacijskog medija

36. Mrežna arhitektura - koncept uslojavanja - • Entitet je "aktivni element u sloju" • Unutar istog sloja partnerski procesi komuniciraju partnerskim protokolima • Horizontalna komunikacija je virtualna, a vertikalna stvarna

37. Mrežna arhitektura - koncept uslojavanja - • Mrežu dijelimo na više slojeva radi smanjenja složenosti projektiranja

38. Mrežna arhitektura - koncept uslojavanja - • Sloj pruža izvjesne usluge višim slojevima, skrivajući detalje implementacije usluge • Protokol predstavlja pravila i konvencije koje se koriste u komunikaciji • Sučelje definira primitivne operacije i usluge koje niži sloj pruža višem

39. Mrežna arhitektura - mreža ARPA - • Viši protokoli koriste usluge nižih slojeva, a uslojavanje je tipa "slojeva luka"

40. Referentni model za povezivanje otvorenih sustava • Komunikacijaki model mreže računala je standardizirankod ISO kao OSI RM(Open Systems InterconnectionReference Model) • Model ima 7 slojeva • Principi za izbor broja slojeva

41. Referentni model za povezivanje otvorenih sustava • Treba uočiti razliku između termina • komunikacijski model - uslojavanje komunikacijske funkcionalnosti mreže računala • mrežna arhitektura - dodjela odgovarajućih protokolima slojevima komunikacijskog modela • OSI RM nije mrežna arhitektura jer ne specificira usluge i protokole za svaki sloj, nego samo kaže što bi koji sloj trebao raditi.

42. Referentni model za povezivanje otvorenih sustava • Standardi za slojeve (slojne usluge i protokoli) nisu dio modela.

43. Slojevi RM-a u mreži računala • Fizički sloj obavlja prijenos "sirovih bitova" preko komunikacijskog kanala, tj. osigurava ispravan prijem 0/1, kada je poslana 0/1. • Kao prijenosni mediji koriste se: • parica

44. Slojevi RM-a u mreži računala • koaksijalni kabel • optičko vlakno višenačinsko jednonačinsko

45. Slojevi RM-a u mreži računala • Karakteristični problemi fizičkog sloja su: odabir naponske razine za 0/1, trajanje 0/1, način prijenosa, uspostavljanje i raskidanje veze, upravljački signali i njihova funkcija, ...

46. Slojevi RM-a u mreži računala • Podatkovni sloj obavlja pretvorbu "sirovog prijenosnog medija" u komunikacijsku liniju. • Postupak prijenosa: • predajnik razbija ulazni niz podataka u blokove • predajnik šalje okvire sekvencijalno • preajnik obrađuje "okvire potvrde" prijemnika • Karakteristične funkcije su: stvaranje i organiziranje granica okvira, otkrivanje pogrešaka pri prijenosu, upravljanje protokom, ...

47. Slojevi RM-a u mreži računala • Mrežni sloj upravlja radom komunikacijske podmreže • Ovaj sloj obavlja: usmjeravanje paketa od izvora do odredišta, sprječavanje zakrčenja, povezivanje heterogenih mreža. • Osnovna funkcija mrežnog sloja je prijenos paketa kroz cijelu mrežu.

48. Slojevi RM-a u mreži računala • Prijenosni sloj osigurava odvajanje sjedničkog sloja od neizbježnih promjena u tehnologiji mreže • Prihvata podatke od sjedničkog sloja , dodaje ih mrežnom i osigurava njihovo ispravno prispjeće. • Uobičajeno na jedan mrežni sloj dolazi jedan prijenosni sloj. Za veću propusnost multipleksira se više mrežnih na jedan prijenosni sloj, a za uštedu jedan mrežni na više prijenosnih. Sjednički sloj to ne vidi.

49. Slojevi RM-a u mreži računala • Funkcije ovog sloja su analogne funkcijama podatkovnog sloja, s tim što podatkovni sloj upravlja protokom podataka između susjednih računala a prijenosni protokom od-kraja-do kraja.

50. Slojevi RM-a u mreži računala • Sjednički sloj obavlja zajedničke funkcije sinkronizacije aplikacijskih procesa, za koje se isplati naći općenito rješenje • Uspostavlja spoj između aplikacijskih procesa te pruža usluge prijenosa podataka, poslovanja dijalogom, upravljanjem smjerom prijenosa, sinkronizacijom procesa, ...