Lokalne raunarske mree Internet i Web tehnologije Lokalne

Lokalne računarske mreže Internet i Web tehnologije

Lokalne računarske mreže (LAN) o o Sistem za komunikaciju u ograničenoj geografskoj oblasti (npr. zgrada) Glavne odlike: n n o Broadcast mreža Velika brzina prenosa podatak Standardne LAN mreže: n n Bave se fizičkim i slojem veze Najzastupljenije: o o Ethernet i Token Ring Internet i Web tehnologije

Ethernet o o o Nastao u kompaniji Xerox 70’ god. Standardizovan 1993. god. – IEEE 802. 3 Danas: n n Najpopularniji LAN Lako se instalira, potreban hardver je lako dostupan i jeftin. Internet i Web tehnologije

Ethernet - Kabliranje Naziv Kabl Max. dužina segmenta Čvorova/seg. Prednost 10 Base 5 Debeli koaksijalni 500 m 100 nije više u upotrebi 10 Base 2 Tanki koaksijalni 185 m 30 hab nije potreban 10 Base-T Upredeni provodnici 100 m 1024 najniža cena 10 Base-F Fiber optički 2000 m 1024 za vezu između zgrada Internet i Web tehnologije

Ethernet - 10 Base 2 o o Maksimalna dužina segmenta iznosi 185 m. Najviše 30 stanica se mogu povezati na jedan segment. Mogućnost proširenja pomoću repetitora, ali n n Maksimalno raspojanje između dve sanice ne duže od 2. 5 km Na putu između bilo koje dve stanice ne više od 4 repetorira Internet i Web tehnologije

Ethernet - 10 Base-T o o Koristi UTP kabl: kabl sa četiri para upredenih parica Povezivanje pomoću Hub-a - signal koji stiže sa jednog kabla distribuira na sve ostale (Isti efekat kao kod 10 Base 2) Maksimalna dužina jednog kabla – 100 m. Moguće proširenje pomoću repetitora U široj upotrebi od 10 Base 2 Internet i Web tehnologije

Ethernet - kodiranje o Mančester kodiranje n Viši nivo signala je +0. 85 V, a niži -0. 85 V. Internet i Web tehnologije

Ethernet – format okvira o o o o Preambula – za početnu sinhronizaciju prijemnika: 7 bajtova oblika 1010 SOF (Start of Frame) – označava ˝pravi˝ početak okvira: 1 bajt oblika 10101011 Adresa odredišta: fizička (Ethernet) adresa odredišta okvira (48 bita) Adresa izvora: fizička (Ethernet) adresa izvora okvira (48 bita) Tip okvira: ukazuje na tip podataka sadržanih u okviru, tj. protokol višeg nivoa čiji paket je sadržan u polju ˝Podaci˝ Podaci: podaci koji se prenose okvirom. Dužina promenljiva ali ne veća od 1500 bajta Pad: polje za dopunu – koristi se za dopunu okvira do minimalno dozvoljene dužine od 64 bajta. CRC: 4 -bajtna kontrolna suma – za proveru ispravnosti prenosa. Internet i Web tehnologije

Ethernet – Fizičke adrese o o o Fizičke ili Ethernet adrese (EA) 48 -bitne (8 -bajta) Ugrađene u mrežni interfejs (NIC) Internet i Web tehnologije

Ethernet – Fizičke adrese Internet i Web tehnologije

Ethernet – Fizičke adrese Internet i Web tehnologije

Ethernet – Kontrola grešaka o o Kontrolana suma (32 -bita) - izračunava se korišćenjem polinomalnog kôda (CRC). Polinomalna aritmetika: n n n Niz bitova se tretira kao reprezentacija polinoma sa koeficijentima 0 i 1 Primer: (1, 1, 0, 0, 0, 1) => x 5 + x 4 + x 0 Sabiranje i oduzimanje su iste operacije, identične operaciji isključivo ILI (XOR). Internet i Web tehnologije

Ethernet – Kontrola grešaka o o G(x) - generatorski polinom (stepena r) M(x) – polinom koji odogovara poruci (stepena m) Kontrolna suma: ostatak deljenja M(x)/G(x) Algoritam: n n n Neka je r stepen polinoma G(x). Dodati r 0 sa desne strane okvira. Rezultujući okvir ima m + r bita i odgovara polinomu xr. M(x). Podeliti polinom xr. M(x) polinomom G(x) korišćenjem deljenja po modulu 2. Ostatak deljenje, koji uvek ima r ili manje bita, oduzeti od okvira koji odgovara polinomu xr. M(x) korišćenjem oduzimanja po modulu 2. Rezultat je polinom T(x) koji predstavlja okvir sa kontrolnom sumom koji se šalje prijemniku. Internet i Web tehnologije

Ethernet – Kontrola grešaka o Generatorski polinom kod Ethernet-a: G(x) = x 32 + x 26 + x 23 + x 22 + x 16 + x 12 + x 11 + x 10 + x 8 + x 7 + x 5 + x 4 + x 2 + x 1 + 1 o Lako se realizuje u hardveru Internet i Web tehnologije

Kontrola pristupa medijumu (CSMA/CD) o CSMA/CD – tehnika izbegavanja kolizija n n MA (Multiple Access) - više stanica ima pravo pristupa istoj liniji CS (Carrier Sense) - mogućnost stanice da osluškuje liniju CSMA - pre slanja podataka stanica osluškuje liniju i odlaže početak predaje sve dok je linija zauzeta. CD (Collision Detection) - sposobnost stanice da detektuje pojavu kolizije na liniji Internet i Web tehnologije

Kontrola pristupa medijumu (CSMA/CD) o CSMA/CD: 1. 2. 3. 4. Ako je medijum slobodan počni sa predajom. Ako je medijum zauzet, produži sa osluškivanjem sve dok medijum ne postane slobodan, a onda odmah počni sa prenosom. Ako u toku predaje detektuješ koliziju, odmah prekini predaju. Ako u toku predaje detektuješ koliziju, prekini predaju, sačekaj neko proizvoljno vreme, a onda pokušaj ponovo (vrati se na korak 1) Internet i Web tehnologije

CSMA/CD - Efekat konačne brzine propagacije signala o Signal prevali put kroz kabl dužine 1 km za oko τ = 5 ηs => n n Indikacija o koliziji kasni i može da stigne nakon što je predaja završena => Problem kod prenosa kratkih okvira => Zahtev: svaka predaja mora trajati najmanje 2 τ => Za 10 Mbs, 2500 m kabla i 4 repetitora => min. okvir 512 bita (64 bajta) Internet i Web tehnologije

CSMA/CD - Eksponencijalni backoff algoritam o Zašto u koraku 4. stanice čekaju proizvoljno vreme ? n o Ako više stanica čeka na oslobađanje linije, i sve one počinju predaju nakon oslobađanja linije, kolizija bi bila neizbežna. Kako se bira vreme čekanja ? n n n Vreme nakon detektovane kolizije deli se na slotove fiksnog trajanja (51. 2 ηs kod Ethernet-a) Nakon prve kolizije 2 slota, a stanica slučajno bira slot 1 ili 2 za pokušaj slanja Nakon druge uzastopne kolizije 4, nakon treće 8, nakon kte 2 k slotova ili maksimalno 1024 Internet i Web tehnologije

CSMA/CD - Eksponencijalni backoff algoritam o o Omogućava dinamičku adaptaciju broju stanica koje čekaju na predaju. Šta bi bilo da je broj slotova fiksiran ? n n n Za fiksih 1024 slota: verovatnoća da se desi druga kolizija zanemarivo mala, ali srednje vreme čekanja nakon kolizije veoma veliko (više stotina slotova) – nepotrebno gubljenje vremena Za fiksnih 2 slota: za npr. 100 stanica koje čekaju, potrebno je da 1 izabere slot 0, a 99 slot 1 => izuzetno mala verovatnoća – razrešavanje konflikta može trajati godinama. Eksponencijalni backoff algoritam: kolizija se brzo razrešava ako je broj stanica koje pokušavaju slanje mali, odnosno da će do razrešenja doći nakon razumno dugog vremena ako je broj stanica veliki Internet i Web tehnologije

Ethernet - performanse o Vreme se deli na periode: n n n o o o Prenos okvira Nadmetanje radi razrešavanja kolizije Pasini intervali – ni jedna stanica ne želi da šalje podatke Sa povećanjem intenziteta saobraćaja: pasivni intervali postaju ređi i kraći, a vreme se deli na prenos i nadmetanje. Sa daljim povećanjem sobraćaja intervali nadmetanja su češći i duži, a intervali prenosa kraći. Efikasnost – deo vremena koji se koristi za prenos okvira Internet i Web tehnologije

Ethernet - performanse o o o Efikasnost – deo vremena koji se koristi za prenos okvira Zavisi od broja stanica koje pokušavaju slanje i veličine okvira Efikasnost je veća za duže okvira: oko 0. 85 u zasićenju Efikasnost je niska za kratke okvire: oko 0. 3 u zasićenju Još jedan neželjeni efekat pada efikasnosti: povećanje kašnjenja u isporuci okvira Internet i Web tehnologije

Ethernet – Komutatorski Ethernet o o Komutator umesto Hub-a Efikasnije korišćenje raspoloživog komunikacionog kapaciteta Internet i Web tehnologije

Ethernet – Brzi Ethernet o o o 100 Mbps 10 x veća brzina prenosa => 10 x manji domet, 250 m umesto 2500 m Kabliranje: Naziv Kabl Max. Dužina segmenta Prednost 10 Base-T 4 Upredeni provodnici 100 m koristi Kat. 3 UTP kabl 10 Base-TX Upredeni provodnici 100 m full-duplex na 100 Mbps (Kat. 5 UTP) 10 Base-FX Fiber-optički 2000 m full-duplex na 100 Mbps; veliko rastojanje Internet i Web tehnologije

Ethernet – Brzi Ethernet o 100 Base-T 4: n n UTP kabl kategorije 3 sa četiri para upredenih provodnika (standard za telefonske instalacije), dozvoljava frekvenciju od 25 MHz. Dva para su dvosmerna, a dva jednosmerna: o Za prenos u jednu stranu koriste se oba dvosmerna i jedan jednosmerni par: 33. 66 Mbps po parici Internet i Web tehnologije

Ethernet – Brzi Ethernet o Umesto Mančestor kodiranja, koristi se metod 8 B/6 B sa frekvencijom od 25 MHz: n n Ternarni signal (3 naponska nivoa umesto 2) => U jednom taktu, preko tri parice je moguće preneti 27=33 simbola, što je dovoljno za: 4 bita u jednom taktu 4 b x 25 MHz = 100 Mbps Internet i Web tehnologije

Ethernet – Brzi Ethernet o 100 Base-TX n n n Koristi kvalitetniji UTP kabl kategorije 5 - omogućava prenos signala frekvencije 125 MHz Dva para upredenih provodnika sa 100 Mbps po parici Puni dupleks Internet i Web tehnologije

Ethernet – Brzi Ethernet o 100 Mbps sa 125 MHz, kako ? n n o Šema kodiranja 4 B/5 B Dva naponska nivoa (kao mančester kodiranje) Kod mančester kodiranja u dva taktna ciklusa 1 bit. Kod 4 B/5 B, u 5 taktnih ciklusa 4 bita (125 x 4)/5 = 100 Mbps 100 Base-FX n Dva optička vlakna za pouni dupleks Internet i Web tehnologije

Ethernet – Gigabitski Ethernet o o 1 Gbps (1000 Mbps) Domet max. 25 m. Optički kabl Za point-to-point spregu Internet i Web tehnologije

Token Ring o o LAN protokol za prstenaste (ring) mreže Kontrola pristupa medijumu: multipleksiranje na vremenskoj osnovi: Stanice redom dobijaju pravo slanja okvira Mehanizam ˝prosleđivanje tokena˝ Internet i Web tehnologije

Token Ring - prosleđivanje tokena o o o o Token - specijalan, trobajtni okvir, koji cirkuliše od stanice do stanice Stanica A ima podatke za slanje: Čeka da primi na token Ako je token označen kao slobodan, stanica zadržava token, a dalje šalje svoj okvir Okvir se prenosi kroz prsten, od stanice do stanice, sve do odredišne stanice Odredišna stanica: kopira okvir za sebe, proverva ispravnost okvira, menja četiri bita u posebnom polju okvira i tako modifikovan okvir šalje dalje Stanica A prima modifikovani okvir, proverava četiri bita, uklalja okvir i dalje šalje token Internet i Web tehnologije

Token Ring - monitor mreže o o Jedna stanica u mreži ima ulogu monitora mreže Zadužen za praćenje rada mreže n Regeneriše izgubljeni token: o n ako u zadatom vremenu ne primi token, kreira novi i šalje ga u mrežu) Eliminiše iskorišćene okvire: o markira svaki okvir koji prođe mrežom. Ako primi markirani okvir, uništava ga i dalje šalje token. Internet i Web tehnologije

Token Ring - implementacioni detalji o o 6 -bajtne fizičke adrese (slično Ethernet-u) Diferencijalno mančester kodiranje 32 -bitni CRC Maksimalna dužina okvira 4600 bajta Internet i Web tehnologije