Racunalni praktikum 2

1
Racunalni praktikum 2

• Mreže racunala
• Fakultet prirodoslovno-matematickih i odgojnih
  znanosti
• Sveucilište u Mostaru

2
Tehnologija kroz stoljeca

• 18. stoljece - veliki mehanicki sustavi,
  industrijska revolucija
• 19. stoljece - parni stroj
• 20. stoljece - informacijska tehnologija
  (skupljanje, obrada i raspodjela informacija)

3
Racunalna mreža

• Dva racunala su povezana ako mogu razmjenjivati
  informacije. Racunalna mreža je skup racunala
  povezanih nekom tehnologijom.
• Veza se može ostvariti pomocu bakrene žice,
  optickog vlakna, mikrovalnom, radijskom,
  infracrvenom, bluetooth, satelitskom vezom, ...

4
Distribuirani sustav

• Distruibuirani sustav - postojanje više racunala
  je skriveno od korisnika. Za to je odgovoran
  "middleware" - dio OS-a.
• Najpoznatiji model je WWW - svi sadržaji imaju
  oblik dokumenta.
• Kod racunalne mreže postojanje više racunala 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 izmedu racunalne mreže i
  distribuiranog sustava je u softveru (narocito u
  OS-u), a ne u hardveru.

6
Povijesni razvoj

• Stari model ukljucivao je veliko, glavno racunalo
  (mainframe), dok se noviji modeli sastoje od više
  odvojenih, ali medusobno povezanih racunala koja
  mogu razmjenjivati informacije i medu kojima nema
  "glavnog" nego su svi "ravnopravni".

7
Povijesni razvoj

• kasne 60-e/rane 70-e mainframe i mreža terminala
• 70-e umrežena radna racunala (hosts) u klasicnu
  mrežu racunala
• 80-e PC racunala uz lokalnu mrežu i mrežni OS
• kasne 80-e/rane 90-e zajednicki
  podaci/zajednicka procesna moc, arhitektura
  klijent-poslužitelj

8
Povijesni razvoj

• kasne 90-e 3-redna i n-redna varijacija
  arhitekture klijent-poslužitelj
• novi milenij informacija raspodijeljena izmedu
  više poslužitelja, partnersko umrežavanje(P2P
  networking)

9
Funkcionalnost i struktura

• Osnovna zadaca je pružiti povezivost u skupu
  racunala. Razlikujemo
• direktno povezivanje
• jednospojna veza od-tocke do tocke
• višespojna veza
• indirektno povezivanje

C
C
C
C
C
10
Prospajane mreže

• U prospajanoj mreži racunala dijelimo na
• sklopke implementiraju mrežu, pohranjuju i
  prosljeduju podatke
• radna racunala 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 racunala

• Svaki cvor ima svoju adresu.
• Usmjeravanje proces sustavnog utvrdivanja
  nacina prosljedivanja poruka ka odredišnom
  racunalu, na osnovu adrese.
• Razlikujemo
• unicast prijenos
• difuzijski prijenos (broadcast)
• difuziju u grupi (multicast)

13
Logicki kanali
C
C

• Logicki kanal služi za komunikaciju procesa
  aplikacijske razine

kanal

• Razlikujemo
• kanale zahtjev-odziv
• kanale s protokom poruka

14
Funkcionalne cjeline mreže

• Sa stajališta aplikacija, mrežu dijelimo na
• informacijske arhive (baze podataka)
• racunalne proizvodne snage (radna racunala)
• sustav za povezivanje racunala (cvorna racunala)
• mrežu kanala za prijenos podataka
• Zadnje dvije cjeline cine komunikacijsku podmrežu.

15
Klasifikacija racunalnih mreža

• Kriteriji podjele mreža su
• djelokrug rasprostiranja
• topologija mreže
• tehnologija prijenosa podataka

16
Klasifikacija racunalnih mreža

• Po djelokrugu rasprostiranja
• lokalna mreža (Local Area Network - LAN)
• gradska mreža (Metropolitan Area Network - MAN)
• globalna mreža (Wide Area Network - WAN)

17
Klasifikacija racunalnih mreža

• Topologija je nacin na koji su umreženi cvorovi
  medusobno povezani.
• Definirana je rasporedom komunikacijskih linkova
  i prospojnih elemenata.
• Utvrduje staze podataka koje se mogu koristiti
  izmedu bilo kojeg para cvorova.

18
Klasifikacija racunalnih mreža

• Topologije temeljene na indirektnom povezivanju
  cvorova mogu biti
• nepravilne (mahom WAN)
• pravilne (LAN i MAN - zvijezda, prsten ,stablo,
  mreža)

19
Klasifikacija racunalnih mreža

• Topologije temeljene na direktnom povezivanju
  cvorova su uglavnom pravilne (LAN, MAN i WAN -
  sabirnica, satelitska/radio veza, prsten)

20
Klasifikacija racunalnih mreža

• Po tehnologiji prijenosa
• "žicna" veza - bakreni vod, opticki kabel, ...
• bežicna mreža - radijski, infracrveni valovi, ...

21
Povezivanje mreža

• Usmjernik (router, gateway) je cvor povezan sa
  jednom ili više mreža i koji prosljeduje poruke
  iz jedne mreže u drugu.
• Karakteristicne povezane mreže su
• Internet
• intranet
• ekstranet

22
Performanse prijenosa podataka

• Parametri prijenosa podataka su
• propusni opseg
• propusnost
• propagacija
• vrijeme povrata
• kašnjenje
• KAŠNJENJE PROPAGACIJA SLANJE CEKANJE NA
  IZLAZNU LINIJU

propusni opseg
kašnjenje
23
Prospajanje prometa

• U prospajanoj mreži svaki par cvorova je povezan
  jednom ili više privatnih linija.

24
Prospajanje prometa

• Veza izmedu susjednih cvorova može se
  uspostaviti
• prospajanjem linija
• prospajanjem poruka/paketa

25
Prospajanje prometa

• Vremenski odnosi razlicitih nacina prospajanja
  prometa

26
Prospajanje prometa

• Ako u mreži postoji jedinstveni komunikacijski
  kanal koji dijele svi cvorovi, tada se paketi
  koje šalje jedan cvor primaju u u svim ostalim
  cvorovima.
• Osnovni problem je mehanizam dodjele resursa
  mreže koji može biti
• staticki
• dinamicki (arbitraža kod sukoba)

27
Osnove telekomunikacijskih mreža

• Globalne mreže uglavnom koriste postojece
  telekomunikacijske mreže.
• Telefonska mreža se sastoji od
• lokalne petlje
• kanala i snopova kanala
• telefonskih centrala

28
Telefonska mreža

• Suvremena telefonska mreža je najvecim dijelom
  digitalna.
• Prednosti su
• integrirani prijenos govora, podataka, muzike,
  slike, ...
• prijenos po znacajno višim brzinama
• jeftinije korišteno sklopovlje
• Nedostaci su
• jaci utjecaj prigušenja i distorzija

29
Multipleksiranje

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

30
Multipleksiranje

• Kod frekvencijskog multipleksa raspoloživi
  frekvencijski spektar dijelimo izmedu kanala.
• Varijanta za opticka 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 fizicke veze. Donekle ga rješava
  metoda statistickog multipleksa - SM

32
Kvalitet prijenosa

• Kvalitet prijenosa govornog signala ostvaruje se
  uklanjanjem odjeka i povecanjem frekvencijskog
  opsega.
• Odjek je refleksija na diskontinuitetima, koja
  nastaje zbog neprilagodene impendancije.
• Problem rješevamo pomocu
• potiskivaca odjeka
• poništavaca odjeka.

33
Digitalna mrežaintegriranih usluga - ISDN

• ISDN je telekomunikacijski sustav za integriranje
  govornih i negovornih usluga.
• ISDN predstavlja bitovni cjevovod izmedu
  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 razlicite
  mrežne servise te koristiti ATM tehnologiju
  prijenosa.

35
Mrežna arhitektura - koncept uslojavanja -

• Komunikaciju izmedu dva racunala 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,
  skrivajuci detalje implementacije usluge
• Protokol predstavlja pravila i konvencije koje se
  koriste u komunikaciji
• Sucelje 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 racunala 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 uociti razliku izmedu termina
• komunikacijski model - uslojavanje komunikacijske
  funkcionalnosti mreže racunala
• mrežna arhitektura - dodjela odgovarajucih
  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 racunala

• Fizicki 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 racunala

• koaksijalni kabel
• opticko vlakno

višenacinsko
jednonacinsko
45
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Karakteristicni problemi fizickog sloja su
  odabir naponske razine za 0/1, trajanje 0/1,
  nacin prijenosa, uspostavljanje i raskidanje
  veze, upravljacki signali i njihova funkcija, ...
  

46
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Podatkovni sloj obavlja pretvorbu "sirovog
  prijenosnog medija" u komunikacijsku liniju.
• Postupak prijenosa
• predajnik razbija ulazni niz podataka u blokove
• predajnik šalje okvire sekvencijalno
• preajnik obraduje "okvire potvrde" prijemnika
• Karakteristicne funkcije su stvaranje i
  organiziranje granica okvira, otkrivanje
  pogrešaka pri prijenosu, upravljanje protokom,
  ...

47
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Mrežni sloj upravlja radom komunikacijske
  podmreže
• Ovaj sloj obavlja usmjeravanje paketa od izvora
  do odredišta, sprjecavanje zakrcenja, povezivanje
  heterogenih mreža.
• Osnovna funkcija mrežnog sloja je prijenos paketa
  kroz cijelu mrežu.

48
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Prijenosni sloj osigurava odvajanje sjednickog
  sloja od neizbježnih promjena u tehnologiji mreže
• Prihvata podatke od sjednickog sloja , dodaje ih
  mrežnom i osigurava njihovo ispravno prispjece.
• Uobicajeno na jedan mrežni sloj dolazi jedan
  prijenosni sloj. Za vecu propusnost multipleksira
  se više mrežnih na jedan prijenosni sloj, a za
  uštedu jedan mrežni na više prijenosnih.
  Sjednicki sloj to ne vidi.

49
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Funkcije ovog sloja su analogne funkcijama
  podatkovnog sloja, s tim što podatkovni sloj
  upravlja protokom podataka izmedu susjednih
  racunala a prijenosni protokom od-kraja-do kraja.

50
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Sjednicki sloj obavlja zajednicke funkcije
  sinkronizacije aplikacijskih procesa, za koje se
  isplati naci opcenito rješenje
• Uspostavlja spoj izmedu aplikacijskih procesa te
  pruža usluge prijenosa podataka, poslovanja
  dijalogom, upravljanjem smjerom prijenosa,
  sinkronizacijom procesa, ...

51
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Predodžbeni sloj obavlja zajednicke funkcije
  uskladivanja prikaza i predstavljanja informacija
  aplikacijskih procesa, za koje se isplati naci
  opcenito rješenje
• Ovo nije vezano za prijenos podataka, vec za
  sintaksu i semantiku prenošene informacije.
• To ukljucuje kodiranje podataka, kompresiju
  podataka, kriptiranje/šifriranje podataka.

52
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Aplikacijski sloj obavlja one aspekte
  aplikacijskih procesa koje se odnose na
  povezivanje otvorenih sustava.
• Zbog razlicitosti protokola javlja se
  horizontalna i vertikalna uslojenost procesa.
• Primjeri aplikacija e-mail, udaljeno izdavanje
  naloga, prijenos datoteka, virtualni mrežni
  terminal, ...

53
Slojevi RM-a u mreži racunala

• Prijenos podataka je u stvari vertikalan

54
Drugi komunikacijski modeli

• Protokolni sloj Internet - IPS
• U OSI interpretaciji ovo je petoslojni model.
• Funkcionalnost slojeva OSI 1 i 2 obuhvacena
  slojem "prikljucka na mrežu" ? cetveroslojni
  model
• Jedinstveni "aplikacijski sloj" sadrži sve više
  protokole.
• U nekim primjenama funkcije aplikacijskog sloja
  su raspodijeljene (npr. NFS).

55
Drugi komunikacijski modeli

• IPS je zasnovan na TCP/IP arhitekturi.
• Standardizirani su protokoli IP, TCP te niz
  aplikacijskih protokola.

56
Drugi komunikacijski modeli

• Peteroslojni hibridni model (OSIIPS)
• ovaj model zadržava OSI-RM model osim slojeva 5 i
  6 uz korištenje protokola TCP/IP arhitekture.
• TCP/IP protokoli su širokorasprostranjeni i
  efikasni.
• OSI protokoli su komplicirani irezultat niza
  konsenzusa, na tržište stigli sa zakašnjenjem
  ineprimjerene su tehnologije.

57
Drugi komunikacijski modeli

• Arhitektura pojacanih performansi (EPA)
• karakteristicni troslojni model razvijen za
  povezivanje numericki upravljanih strojeva u
  sklopu racunalom integriraneproizvodnje.
• Eliminirani su OSI slojevi3-6 zbog
  karakteristicnihsvojstava ovakve mreže.

58
Drugi komunikacijski modeli

• Novi komunikacijski modeli
• Ocekuju se kao rezultat pojave novih pijenosnih
  medija (npr. opticko vlakno).
• Novi modeli trebaju iskoristiti pogodnosti
• smanjenje brojaslojeva mreže
• pojednostavljivanjeslojeva

59
Drugi komunikacijski modeli

• Model Otvorene mreže podataka (ODN)
• Okvir za lociranje i usporedbu telefonskih,
  racunalnih i CATV mreža.
• Treba pomoci pri razumijavanju nacina medusobnog
  povezivanja unatoc razlici u tehnologijama.
• Slojevi ?
• Nosac je "usko grlo"ovog modela

60
Koncept usluga

• Entitet - aktivni element u sloju
• softverski entitet - proces
• hardverski entitet -inteligentni U/I integrirani
  sklop
• partnerski entiteti - entiteti u istom sloju, na
  razlicitim strojevima
• Komunikacija
• (N1)-sloj koristi uslugu (povezivanja)koju mu
  pruža (N)-sloj

61
Koncept usluga

• korisnici usluga - entiteti koji komuniciraju
• davalac usluge -virtualni komunikacijski medij
  (tj. niži sloj)
• usluge su na raspolaganju u tocki pristupa usluzi

62
Koncept usluga

• Razmjena informacija izmedu slojeva obavlja se po
  pravilima sucelja

63
Primitivi usluga

• Primitivi usluge SP
• request
• indication
• response
• confirm
• Parametri primitiva su adresa izvora i
  odredišta, maksimalna velicina podataka, tip
  usluge, upravljacke informacije
• Parametri se utvrduju pregovaranjempartnerskih
  entiteta

64
Primitivi usluga

• Primitivi se izmedu susjednih slojeva prenose kao
  informacije za upravljanje suceljem (ICI)

65
Vrste usluga

• S obzirom na kvalitetu povezivanja i komunikacije
  razlikujemo dvije vrste usluga
• spojnu uslugu
• bespojnu uslugu

66
Spojna usluga

• Kod spojne usluge uspostavlja se virtualni
  cjevovod izmedu partnerskih entiteta.
• Usluga je modelirana u 3 faze (prema modelu
  telefonskog sustava)
• uspostavljanje spoja
• prijenos podataka
• raskidanje spoja

67
Spojna usluga
68
Spojna usluga

• Svojstva spoja su
• javno istaknuto vrijeme života spoja
• spoj nastaje kao dogovor 3 stranke
• parametri usluge se odreduju dogovorom
• spoj ima svoj identifikator
• Vrste spojnih usluga
• pouzdani protok poruka
• pouzdani protok okteta
• nepouzdani spoj

69
Bespojna usluga

• Bespojna usluga je modelirana prema poštanskom
  sustavu.
• Svaka jedinica podataka nosi punu adresu
  odredišta.
• Moguce je nezavisno usmjeravanje jedinica
  podataka kroz mrežu (oprez zbog moguceg gubitka
  redoslijeda).

70
Bespojna usluga

• Svojstva bespojne komunikacije su
• komunikacija je dogovor 2 stranke
• nema pregovaranja
• jedinice podataka su medusobne nezavisne
• jedinice podataka su samostalne

71
Bespojna usluga

• Vrste bespojnih usluga
• nepouzdani datagram
• potvrdeni datagram
• prijenos tipa "zahtjev-odgovor"
• Protokolarni slog TCP/IP
• Internet je zasnovan na slogu TCP/IP.
• Protokoli iz skupine TCP/IP rade na svim
  slojevima IPS-a osim na najnižem.
• Na najvišoj razini izvršavaju se aplikacijski
  protokoli koji su tio TCP/IP, ali i ostali
  aplikacijaki protokoli.

72
Protokolarni slog TCP/IP
drugi apl. prot.
FTP
Telnet
SMTP
TFTP
DNS
SNMP
NFS
TCP
UDP
ARP,RARP
ICMP
IP
fizicki nacini povezivanjatelefonska linija,
modem, ISDN, ATM, Ethernet, ...
73
Protokolarni slog TCP/IP

• IP (Internet Protocol) - obavlja osnovno
  povezivanje racunala, tj. šalje poruku na
  odredenu mrežnu adresu.
• ICMP (Internet Control Message Protocol) -
  sastavni dio IP-a, otkriva probleme u povezivanju
  racunala.
• ARP (Address Resolution Protocol) - pronalazi
  udaljeno racunalo na osnovu IP adrese.
• RARP (Reverse Address Resolution Protocol) -
  odreduje IP adresu racunala koje nam nešto šalje.

74
Protokolarni slog TCP/IP

• TCP (Transmission Control Procedure) - brine se
  da podaci stignu na pravu adresu, da su ispravno
  preneseni te ispravno rekonstruirani nakon
  primanja.
• UDP (User Datagram Protocol) - koristi se kada
  nam nije potreban pouzdan nego brz prijenos jer
  nema mogucnost provjere pogreške ili numeracije
  paketa.

75
Protokolarni slog TCP/IP

• FTP (File Transfer Protocol) - prenosi binarne i
  tekstualne datoteke mrežom.
• TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - koristi
  UDP za prijenos datoteka, tj. nema sigurnosnih
  opcija.
• SMTP (Simpe Mail Transfer Protocol) - prenosi
  elektronicku poštu izmedu racunala zasnovanih na
  Unix-u.
• POP3 (Post Office Protocol 3) - pristupa e-mailu
  s korisnicke strane.

76
Protokolarni slog TCP/IP

• SNMP (Simple Network Menagement Protocol) -
  protokol za administratore koji omogucava
  prikupljanje informacija o radu mrežnih uredaja.
• NFS (Network File System) - omogucava dijeljenje
  datoteka na mreži, zbog ucinkovitosti komunicira
  preko UDP-a, ali ima ugradena sredstva za
  povecanje pouzdanosti.

77
Osnovne mrežne usluge

• Rad na udaljenom racunalu (Telnet)
• Omogucava povezivanje sa udaljenim racunalom i
  korištenje njegovih usluga.
• Naše racunalo postaje terminal koji na ekranu
  prikazuje rezultate izvršavanja programa na
  udaljenom racunalu, a sve što otipkamo šalje se
  udaljenom racunalu.
• Za pristup nekim racunalima potrebno je unijeti
  korisnicko ime i lozinku.

78
Osnovne mrežne usluge

• Elektronicka pošta (E-mail)
• Najbrži, najsigurniji i najelegantniji nacin
  komunikacije s cijelom svijetom.
• Primatelj se doseže gotovo trenutno, a on može
  komunikaciju odgoditi koliko to želi.
• Potpuno je automatizirana.
• Za slanje poruke nekom potrebno je znati njegovu
  e-mail adresu u obliku korisnicko_ime_at_domena.

79
Osnovne mrežne usluge

• Prenošenje datoteka (FTP)
• Ova usluga omogucava prenošenje datoteka izmedu
  dva racunala na kojima imamo korisnicki racun ali
  i pristup arhivima besplatnog softvera i datoteka
  širom svijeta.
• Kod povezivanja potrebno je unijeti korisnicko
  ime i lozinku, a neki FTP poslužitelji dopuštaju
  i anonimno povezivanje.

80
Osnovne mrežne usluge

• Novinske grupe (Usenet)
• Novinska grupa je skupina clanak aili poruka na
  odredenu temu.
• Prenosi se na sva racunala u svijetu koja zatraže
  pristup.
• Za razliku od e-maila preko Useneta odjednom
  možemo potencijalno komunicirati sa cijelim
  svijetom.
• Nazivi grupa su u pravilu znakoviti
  comp.os.ms-windows

81
Osnovne mrežne usluge

• World Wide Web (WWW)
• Hipertekstualni sustav koji omogucuje jednostavnu
  razmjenu svih informacija dostupnih na mreži.
• Hipertekst - sustav elektronickih dokumenata koji
  su medusobno povezani.
• Multimedija - naziv za kombinaciju razlicitih
  medija.
• Hipertekst Multimedija Hipermedija