Računarske mreže

2. RAČUNARSKE
MREŽE

2.1 Uvod

Potreba za informacijama naterala je čoveka da uspostavlja veze sa raznim izvorima informacija i da
stvara mreže preko kojih će sebi olakšati prikupljanje, prenos, skladištenje i obradu podataka. Naglim
razvojem računarske tehnologije poslednjih godina (povećanje performansi uz pad cena) i sa pravom
eksplozijom Interneta, broj korisnika računara i računarskih mreža raste vrtoglavom brzinom. Sa sve
moćnijom računarskom opremom svakodnevno se uvode novi servisi, a istovremeno se u umrežavanju
postavljaju viši standardi. Vremenom su se mrežni sistemi razvijali da bi danas dostigli nivo praktičnog
efikasnog okruženja za razmenu podataka.

Počeci umrežavanja vezuju se za prve telegrafske i telefonske linije kojima su se prenosile informacije
do udaljenih lokacija. Dostupnost i fleksibilnost tehnologija današnjih savremenih računarskih mreža
omogućava da se sa bilo koje tačke na planeti može povezati na mrežu i doći do željenih informacija. U
poređenju sa nekadašnjom cenom korišćenja servisa mreža, cena eksploatisanja današnjih mreža je sve
niža. Računarske mreže su danas nezamenjivi deo poslovne infrastrukture kako malih, tako i velikih
organizacija. Poznavanje tehnologije i korišćenje mreža nije samo stvar opšte kulture. U mnogim
segmentima poslovanja primena računarskih mreža može da obezbedi prednost organizacijama na
tržištu (npr. elektronska trgovina omogućava i malim firmama konkurentnost na tržištu).

Računarska mreža može biti prost skup dva ili više računara, koji su povezani medijumom za
povezivanje i koji međusobno mogu da komuniciraju i dele resurse. Koristi se za prenos kako digitalnih
tako i analognih podataka, koji moraju biti prilagođeni odgovarajućim sistemima za prenos. Mrežom se
prenose računarski podaci, govor, slika, video, a aplikacije na stranama korisnika mogu biti takve da se
zahteva prenos podataka u realnom vremenu (govor, video i sl.) ili to ne mora biti uslov (elektronska
pošta, prenos datoteka i sl.). Mreža se sastoji od računara, medijuma za prenos (žica, optičko vlakno,
vazduh) i uređaja kao što su čvorišta, svičevi, ruteri itd. koji čine infrastrukturu mreže. Neki od uređaja,
kao što su mrežne kartice, služe kao veza između računara i mreže.

Svaka mreža se može svesti na sledeće dve osnovne celine: hardversku i softversku. Hardversku celinu
sačinjavaju mrežni čvorovi (

nods

) u kojima se vrši obrada informacija, fizički spojni putevi i deljeni

resursi. Čvorovi su delovi mreža u kojima dolazi do obrade podataka. Postoje dve vrste čvorova:
čvorovi u kojima se vrši stvarna obrada i oni predstavljaju ciljne čvorove (

hosts

), i čvorovi kojima je

uloga da usmeravaju informacije (

routers

). Deljeni resursi su hardverski (štampači, ploteri, faks

mašine, diskovi i sl.) ili softverski elementi (datoteke, baze, aplikacije i sl.). Softversku celinu mreže
čine protokoli – pravila po kojima se vrši komuniciranje (razmena podataka) u mreži i operativni

Računarske mreže

sistemi koji su u direktnoj komunikaciji sa hardverom računarskog sistema i imaju podršku za mrežni
hardver i mrežne protokole.

Deljeni
resurs

Router

Ciljni čvor
(host)

Spojni put

Slika 2.1

Osnovna arhitektura mreže

2.2 Komunikacioni sistem

Računarska mreža se može posmatrati kao komunikacioni sistem, gde se informacija generisana na
predajnoj strani (izvorište poruke) dostavlja željenom odredištu. Osnovni elementi komunikacionog
sistema su:



Izvor (

source

) – generiše podatake za prenos



Predajnik (

transmitter

) – Transformiše generisane podatke u oblik pogodan za prenos (npr.

modem digitalne podatke iz PC računara transformiše u analogni signal koji se može preneti
preko PSTN)



Prenosni sistem (

tramission sistem

) – može biti jednostavna linija ili kompleksna mreža koja

spaja izvor i odredište.



Prijemnik (

receiver

) – Prihvata signal iz prenosnog sistema i transformiše ga u oblik pogodan

za prijem



Odredište (

destination

) – prihvata prenete podatke

Izvor

Predajnik

Sistem

prenosa

Prijemnik

Odredište

Slika 2.2

Model komunikacionog sistema

Ključni poslovi u komunikacionom sistemu su:



Povezivanje (

interfacing

) uređaja na komunikacioni sistem



Generisanje signala (

signal generation

) – propagacija, regeneracija, domet itd.



Sinhronizacija (

synchronization

) predajnika i prijemnika

Računarske mreže

2.3.2 Prenos podataka sa komutacijom paketa (packett switched)

Kod ovog načina prenosa podataka između dva učesnika, prvo se informacija koja se razmenjuje deli u
pakete, odgovarajuće strukture (dužina paketa, redni broj, adresa odredišta, prioritet i sl.). Paketi se
upućuju do prvog čvora u mreži (rutera), a u svakom ruteru se vrši nezavisno usmeravanje paketa.
Izbor putanje u ruterima se vrši na osnovu više kriterijuma koji važe u datom trenutku. Paketi prolaze
različite putanje od izvorišta do odredišta. Na odredištu se vrši slaganje paketa u prvobitan redosled da
bi se dobila potpuna informacija. Ovakav način prenosa podataka je karakterističan za računarske
mreže gde većinu mrežnog saobraćaja čine kratki naleti podataka sa praznim prostorom između i koji
su obično vremenski duži od “popunjenih”. Suština ovakvog načina prenosa podataka je da se u
praznim prostorima mogu slati paketi koje šalje neki treći učesnik. Dakle, podaci od različitih izvorišta
mogu prolaziti istim spojnim putem. Ovo je daleko žilaviji način prenosa, zato što paketi najčešće
mogu da nađu bar jedan slobodan spojni put. Mana je što je efektivna brzina slanja podataka na ovaj
način manja od maksimalne koju dozvoljava propusni opseg kanala, zato što ga koriste više učesnika u
komunikaciji.

PC1

PC2

P2
P3
P..
P..

P..

Slika 2.4

Prenos podataka sa komutacijom paketa

2.3.3 Prenos podataka virtuelnom vezom (virtual circuit)

Ovaj način prenosa podataka se takođe odnosi na paketski prenos. Međutim, paketi se usmeravaju na
isti spojni put između dva računara. Virtuelna kola su permanentnog tipa što znači da kada se jednom
definišu putanje, retko ili nikada se ne menjaju. Ovo je zapravo softverska zamena za hardverska
rešenja ovog tipa. Podaci i dalje putuju kroz mrežu (povezani čvorovi) ali tačno određenom putanjom.
Svaki paket, pored karakterističnih polja koje nosi, ima i obeležje koje ukazuje na datu virtuelnu vezu.
Skoro sve mreže koje imaju intenzivan saobraćaj na mreži koriste ovu metodu definisanja putanje.
Prednost ovakvog načina prenosa paketa je da se krajnjim aplikacijama može obezbediti odgovarajući
kvalitet usluge. Na primer, kod interaktivnog prenosa govora kroz mrežu, važno je obezbediti da paketi
podataka, kojima je kodovan govor, do prijemnika stižu istom brzinom, tj. da ne postoji varijacija u
kašnjenju. U mrežama sa komutacijom paketa, pojedini paketi mogu da pronalaze drastično različite
putanje (različito vreme prenosa), što može dovesti do problema na prijemu – nerazumljiv govor. Samo
virtuelnim kolima se može obezbediti zahtevani kvalitet usluge. Zbog prenosa kroz mrežu postoji
kašnjenje, ali je ono identično za sve pakete.

Računarske mreže

PC1

PC2

P2
P3
P..
P..

P..

Slika 2.5

Prenos podataka virtuelnim kolima

2.4 Razlozi za umrežavanje

Danas kada su računari relativno dostupni svakom i uz to su izuzetno moćni, umrežavanje povećava
efikasnost i smanjuje troškove poslovanja. Osnovni razlozi za umrežavanje su:



zajedničko korišćenje informacija – efikasno komuniciranje učesnika,



zajedničko korišćenje hardvera i softvera.

Konkretnije, računari koji su u mreži mogu zajednički da koriste:



dokumente (memorandume, tabelarne proračune, fakture)



elektronsku poštu



softver za obradu teksta



softver za praćenje projekata



ilustracije, fotografije, video i audio datoteke



audio i video prenose



štampače



faks mašine



modeme



CD-ROM jedinice i druge prenosive jedinice



Diskove



...

2.4.1 Zajedničko korišćenje informacija (podataka)

Mogućnost brzog i jeftinog zajedničkog korišćenja informacija jedna je od najpopularnijih upotreba
mrežne tehnologije. Elektronska pošta je ubedljivo najrasprostranjeniji vid korišćenja Interneta. Mnoge
firme su značajno ulagale  u mreže zbog isplativosti elektronske pošte i programa planiranja.  Kada
postoji zajedničko korišćenje podataka, smanjuje se korišćenje papira, povećava  efikasnost, a skoro
svaka vrsta podataka je istovremeno na raspolaganju svima kojima je potrebna.

Računarske mreže

2.5 Protokoli

Prenos podataka kroz mrežu se obavlja po protokolima – utvrđenim pravilima koja su poznata svim
učesnicima u komuniciranju. Protokol predstavlja ustanovljeno pravilo po kome se obavlja saobraćaj
unutar   mreže.   Ključni   elementi   protokola   kojim   se   dogovara   spremnost   za   slanje,   spremnost   za
prijem, format podataka i sl. su:



Sintaksa - format podataka i nivoi signala



Semantika – kontrolne informacije u prenosu i kontrola grešaka



Tajming – brzina prenosa

Razmena podataka u računarskoj mreži je izuzetno složena. Sa povećanjem broja umreženih računara
koji komuniciraju i sa povećanjem zahteva za sve savršenijim uslugama (servisima) neophodno je i
usavršavanje protokola. Posao komuniciranja je toliko složen da je bilo neophodno razviti protokole
u više slojeva. Svaki sloj je namenjen za jedan odgovarajući posao. Kod prvobitnih računarskih
mreža, umrežavanje se vršilo zavisno od proizvođača računarske opreme. Sav hardver i softver su
bili vezani za jednog proizvođača, tako da je bilo veoma teško vršiti izmene, unapređivanja mreže i
sve je bilo izuzetno skupo. Uvođenjem standarda za komuniciranje po logički jasno definisanim
slojevima, pojavilo se više proizvođača softverske opreme. Standardima se omogućilo kombinovanje
hardvera   i   softvera   od   različitih   proizvođača,   što   je   sve   zajedno   dovelo   do   pada   cena   opreme   i
softvera za umrežavanje i do povećanja kvaliteta usluga u mrežama.

Protokoli su pravila i procedure koje upravljaju komunikacijom i saradnjom umreženih računara.
Slojevitost protokola označava različite funkcije i usluge različitih slojeva pri prenosu podataka sa
jednog računara na drugi putem mreže. Slojevi su međusobno razdvojeni granicama koje se nazivaju
interfejsi. Svi zahtevi jednog sloja prosleđuju se preko interfejsa susednim slojevima. Svaki sloj se
oslanja na standarde i aktivnosti sloja koji je ispod njega. Svaki sloj obezbeđuje usluge za sloj koji je
neposredno iznad njega i rešava ga detalja o tome kako su one stvarno primenjene. Istovremeno,
izgleda kao da je svaki sloj u direktnoj komunikaciji sa odgovarajućim slojem na drugom računaru.
Ovo   nudi   logičku   ili   virtualnu   komunikaciju   između   ravnopravnih   slojeva.   Međutim,   stvarna
komunikacija između susednih slojeva odvija se samo na jednom računaru. Na svakom sloju softver
primenjuje mrežne funkcije prema određenim protokolima.

Jedna od najbitnijih stvari kod umrežavanja je adresiranje. Ako se posmatraju samo dva računara,
nema potrebe za adresiranjem, jer sve što se pošalje sa jednog računara namenjeno je drugom. Već
kada mrežu čine tri računara, pojavljuje se potreba za adresiranjem. Poslati podaci sa jednog računara
mogu biti namenjeni jednom od preosta dva računara. Dodatno usložnjavanje nastaje ako se posmatra
više   aplikacija   na   jednom   računaru,   koje   mogu   da   komuniciraju   sa   više   aplikacija   na   drugom
računaru. Ovde nije dovoljno samo adresirati računar, već i aplikaciju sa kojom se komunicira.

Koraci protokola moraju da se sprovedu u skladu sa redosledom koji je isti za svaki računar u mreži. U
predajnom računaru ovi koraci se izvršavaju od vrha ka dnu. U prijemnom računaru ovi koraci moraju
da se sprovedu u obrnutom redosledu.
Na predajnom računaru protokol:

1. Deli podatke u manje celine, nazvane paketi, koje može da obrađuje.
2. Paketima dodaje adresne informacije tako da odredišni računar na mreži može da odluči da li

oni pripadaju njemu.

3. Priprema podatke za prenos kroz mrežnu karticu i dalje kroz mrežni kabl.

Na prijemnom računaru, protokoli sprovode isti niz koraka, ali obrnutim redosledom:

1. Preuzimaju se paketi podataka