Mreni slojevi i protokoli i mreni hardver i

Mrežni slojevi i protokoli i mrežni hardver i softver

Mrežni slojevi i protokoli Računarske mreže su jako kompleksne. I u najjednostavnijim mrežama učestvuje veliki broj hardvera i softvera. Kompleksnost sistema rešava se razlaganjem na delove i podelom zaduženja između njih. I računarske mreže koriste slojevitost (layering) i jasno definisane protokole (protocols) komunikacije.

Mrežni slojevi i protokoli Komunikacije između viših slojeva ostvaruje se tako što se dostava poruka prepušta nižim slojevima i na višim slojevima nije potrebno poznavati detalje niže komunikacije. Ni niži slojevi ne znaju za detalje viših slojeva. Pošiljaoci i primaoci na pojedinačnim slojevima moraju međusobno da se razumeju, što se postiže korišćenjem određenih protokola – načina i jezika komunikacije.

ISO/OSI Međunarodna organizacija za standardizaciju ISO propisala je sedmoslojni model mreža pod nazivom ISO/OSI (open systems interconnection): fizički, vezni, mrežni, transportni, sloj sesije, sloj prezentacije i aplikacioni sloj. A internet, koji je nastao pre ovog teorijskog modela, baziran je na četiri osnovna sloja: mrežni interfejs, internet, transportni sloj i aplikacioni sloj. Knjige o mrežama obično razlikuju narednih 5 slojeva: Fizički, vezni, mrežni, transportni i aplikacioni sloj.

Fizički sloj Brine samo o tome kako preneti pojedinačne bitove između dva susedna čvora komunikacije. Na ovom sloju se ne razmatra šta ti bitovi predstavljaju, odakle su krenuli, niti kuda putuju. Fizički sloj se bavi samo načinom na koji se podaci prenose između direktno povezanih uređaja, bez sagledavanja celine komunikacije.

Vezni sloj (data link layer) Osigurava pouzdanu vezu između susednih čvorova komunikacije, tj osigurava da primljeni podaci budu identični sa poslatim podacima. Uz podatke se šalju dodatni bitovi i koriste se specijalizovani algoritmi za detekciju i automatsko ispravljanje grešaka (error control). Brzina komunikacije (flow control) usklađuje se da brži uređaji ne bi slali podatke brzinom kojom sporiji uređaji ne mogu da prihvate. Ukoliko uređaji koriste zajednički komunikacioni kanal, kontroliše se pristup kanalu (Media Access Control, MAC). Vezni sloj se realizuje kroz Ethernet ili Wi. Fi mreže.

Mrežni sloj (network layer) Prvi je sloj svestan celine mreže. Njegovi osnovni zadaci su adresiranje (addressing) svih čvorova mreže i rutiranje (routing) – određivanje putanja kojima podaci što pre stižu na odredište. Ruteri prihvataju podatke ili na osnovu adrese odredišta i tekućeg stanja mreže određuju sledeći čvor (često opet ruter) kojem podatke prosleđuju. U čvorovima u kojima se stapaju različiti tipovi mreža vrši se konverzija adresa. Najpoznatiji protokol mrežnog sloja je IP protokol (Internet Protocol), koji se koristi na internetu.

Transportni sloj (transport layer) Realizuje paketno komutiranje – prihvat podatke sa viših slojeva, deli ih u manje celine, tzv pakete i šalje ih na odredište korišćenjem nižih slojeva. U mrežnom sloju svaki čvor zna detalje mrežnog protokola, da bi vršio rutiranje, dok su transportni protokoli poznati samo host-uređajima – unutrašnji čvorovi samo prenose pakete i ne zanima ih celina čiji su oni delovi, dok je na krajevima lanca komunikacije bitno razbiti celinu na manje pakete i opet te pakete sastaviti u celinu. Na ovom sloju vrši se i kontrola zagušenja (congestion control) koje se javlja kada više čvorova pokuša da pošalje podatke kroz mrežu koja je na granicama svoje propusne moći. Ovo se detektuje i usporava se slanje paketa dok se mreža ne rastereti.

Aplikacioni sloj (application layer) U ovom sloju svaka aplikacija definiše svoj protokol komunikacije, za razliku od protokola svih nižih slojevam koji su opšti, tj. koriste se za razne oblike komunikacije i koriste ih različiti programi. Najpoznatiji aplikacioni protokoli su protokoli koji se koriste na internetu: HTTP (koji se koristi u okviru veba), IMAP, POP 3, SMTP (koji se koristi za elektronsku poštu), FTP (za prenos datoteka) itd.

Mrežni hardver Da bi računar (ili neki drugi uređaj) mogao da se umreži, mora sadržati mrežni kontroler ili modem. Mrežni adapteri (NIC, Network Interface Card), poznati i kao mrežne kartice, mrežni kontroleri ili LAN kartice, uglavnom su već ugrađeni u računare. Neki su namenjeni žičanoj, a neki bežičnoj komunikaciji. Modem je uređaj koji konvertuje digitalni signal iz računara u analogni koji može biti prenet kroz postojeće analogne instalacije, a zatim i obratno konvertuje preneti signal u digitalni. Modemi se danas obično koriste za kablovski ili ADSL pristup internetu.

Mrežni hardver Pored računara, u mrežama učestvuju i drugi uređaji čija je uloga da posreduju u komunikaciji: mostovi, habovi, svičevi, ruteri. . . Habovi (danas ređe u upotrebi) jednostavni su uređaji koji se koriste u lokalnim mrežama. Poruke koje dobije, hab bez analize i obrade prosleđuje svim priključenim uređajima. Mostovi su slični habovima, ali se koriste za povezivanje više od dva nezavisna uređaja ili mreže. Most poruke šalje samo uređajima u onoj mređi u kojoj se nalazi primalac, čime se smanjuje slanje nepotrebnih poruka. Svičevi su slični mostovima, ali mogu da povežu više od dve nezavisne mreže i pakete prosleđuju samo primaocu ili onoj mreži u kojoj se nalazi primalac. Habovi, mostovi i svičevi funkcionišu na nižim slojevima (fizičkom i veznom).

Mrežni hardver Uređaji koji se povezuju moraju da koriste metode komunikacije i nije moguće spojiti više različitih mreža. Ruteri su kompleksniji uređaji namenjeni povezivanju različitih mreža (npr. Wi. Fi i Ethernet mreže), i povezivanju mreža sa internetom. Ruteri funkcionišu na mrežnom sloju, analiziraju pakete koje prosleđuju, određuju putanje, prevode adrese (da bi mogli da spoje različite mreže) itd. Uređaj kojim se mreža povezuje sa drugom, različitom mrežom naziva se gejtvej (gateway).

Komunikacioni medijumi su kablovi ili bežični medijumi koji prenose podatke elektromagnetnim talasima (radio-talasima, optičkim talasima, mikrotalasima). Osnovni parametri medijuma su protok i kašnjenje. Danas se protok u mrežama izražava u megabitima po sekundi (Mbps), a kašnjenje se meri u mikrosekundama u okviru lokalnih mreža i milisekundama u okviru sporijih, većih mreža.

Upredene parice (twisted pair) su uparene izolovane bakarne žice, uvijene da bi se smanjile smetnje u komunikaciji.

UTP (unshielted twisted pair) - kablovi kategorije 3 i koriste se u fiksnoj telefoniji, a kablovi kategorije 5 ili 6 koriste se u lokalnim računarskim mrežama. Pošto nemaju spoljnu izolaciju, osetljivi su na spoljna zračenja. Protok kroz ovakve kablove je obično 100 Mbps (tzv brzi Etherenet), pa i 1 Gbps (tzv gigabitni Ethernet).

Koaksijalni kablovi (coaxial cable) obično se koriste za prenos radio i televizijskog signala, ali su sa pojavom kablovskog interneta postali značajan deo računarskih mreža. Sastoje se od centralne bakarne ili aluminijumske žice obmotane savitljivim izolatorskim slojem, a on je obmotan mrežicom od tankih bakarnih ili aluminijumskih žica koja štiti centralni prenosni kabl od spoljnog zračenjam i sve je zajedno izolovano.

Optički kablovi (optical fiber cable) prave se od puno tankih staklenih vlakana umotanih u zaštitni sloj. Podaci se prenose svetlosnim talasima koje emituje laser dioda. Na ovakve kablove ne utiču smetnje prouzrokovane elektromagnetnim zračenjem. Nednostatak je to što su skupi i teško se postavljaju, pa se uglavnom koriste za osovinski deo mreže, tzv kičmu na koji se koaksijalnim kablovima ili upredenim žicama povezuju grupe uređaja. Brzina prenosa je velika, zbog velikog broja vlakana koja mogu paralelno da prenose podatke, ali i velikih frekvencija svetlosnih talasa, i može da bude i do nekoliko Tbps.

Bežična komunikacija U bežičnoj komunikaciji za prenos podataka ne koriste se kablovi. Umesto kablova koriste se radio-talasi, mikrotalasi iili infracrveni zraci Bluetooth je bežična tehnologija koja se koristi za komunikaciju na malim razdaljina (desetak metara), uglavnom za komunikaciju računara sa periferijskim uređajima ili mobilnim telefonom. Brzina prenosa je do 3 Mbps. Bežične lokalne mreže (WLAN, Wi. Fi) koriste radio-talase za bežičnu komunikaciju više uređaja na ograničenom rastojanju (nekoliko desetina ili stotina metara). Pristup mreži vrši se preko pristupnih račaka (access point), a oblast prostora u kojoj je mreža dostupna naziva se vruća tačka (hot spot). U zavisnosti od standarda, brzina prenosa je od 10 Mbps do 600 Mbps. Bežične gradske mreže (Wi. MAX) pokrivaju šira područja i daju protok i do 100 Mbps. Za prenos podataka koriste se komunikacioni sateliti postavljeni u orbitu na visini od 36000 km.

Mrežni softver Korišćenje računarskih mreža nije moguće bez mrežnog softvera. Veoma je kompleksan i obuhvata različite slojeve: od sistemskog softvera niskog nivoa (npr drajver za mrežne kartice) do aplikativnog softvera (npr pregledač veba). Slojevitost znatno olakšava programiranje mrežnog softvera. Današnji OS već sadrže skoro sve nivoe mrežnog softvera, osim najvišeg – aplikativnog. Tako autori aplikativnog softvera ne moraju da brinu o detaljima mrežne komunikacije, već mogu da se koncentrišu na funkcionalnost aplikacije i na aplikativne protokole, dok za sve detalje nižih slojeva mogu da koriste usluge OS-a.

Korišćenje lokalnih mreža Priključivanje uređaja u postojeću lokalnu mrežu je obično vrlo jednostavno. Veza se ostvaruje povezivanjem sa odgovarajućim pristupnim mrežnim uređajem (hab, svič, ruter ili bežična pristupna tačka). Najčešće nakon priključivanja kabla mreža može odmah da se koristi. Mreže koje imaju posebnu zaštitu traže odgovarajuća dodatna podešavanja parametara (šifre itd). Za bežično povezivanje koristi se bežična pristupna tačka (koja je često bežični ruter). Korisnik na svom uređaju bira mrežu na koju će se priključiti i eventualno unosi parametre pristupa. Najčešće operacije u lokalnim mrežama su pristup i deljenje foldera i dokumenata na udaljenim računarima.