PANEVROPSKI UNIVERZITET APEIRONFAKULTET INFORMACIONIH TEHNOLOGIJA

POSLOVNA INFORMATIKABANJA LUKA

PREDMET: ARHITEKTURA RAČUNARSKIH SISTEMA I MREŽA

TEMA: ETHERNET

SEMINARSKI RAD

Student:Siniša Stanković

Broj indeksa: 17/10 RPI

Mentor:Doc.dr Goran Đukanović

UVOD

• Obavljanje određenih vrsta poslova, slanje i primanje velikih količina zaštićenih podataka na velike udaljenosti, brz dolazak do traženih informacija, i sl., je danas nezamislivo obavljati bez interneta.

• Jedna od najzastupljenijih Internet tehnologija je upravo ETHERNET, a to je ujedno i tema ovog seminarskog rada. Ethernet je žičani preenos podataka koji se može odvijati kao jednosmjerna (half-duplex) ili potpuno dvosmjerna komunikacija (full-duplex). Ukoliko se radi o prenosu podataka optičkim kablom ili kablom sa uvijenim paricama, najčešće su (danas) moguće brzine prenosa:

• 10 Mbps-10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) ,• 100 Mbps-Fast Ethernet (IEEE 802 3u),• 1000 Mbps-Gigabit Ethernet (IEEE 802 3z) i• 10-Gigabit/s-10 Gbps Ethernet (IEEE 802 3 ae).

ETHERNET

• Računarska mreža je sistem koji povezuje različite ili slične uređaje u jednu cjelinu. Mreža povezuje uređaje za obradu podataka i komunikacijske uređaje.

• Mreže se dijele na:1. mreže šireg područja (WAN), npr. povezivanje unutar države ili

kontinenta;2. gradske mreže (MAN) 3. te lokalne mreže (LAN). • Lokalne mreže povezuju krajnje korisnike unutar ograničenog

prostora. Najzastupljenija tehnologija povezivanja LAN mreža je Ethernet, koji je takođe poznat i pod imenom IEEE 802.3.

ISTORIJSKI RAZVOJ ETHERNETA

Prva Ethernet mreža je testirana u istraživačkom centru Xerox Palo Alto (PARC), a testirao ju je Bob Metcalfe, koji je povezao računar i štampač, te osmislio umrežavanje računara preko zajedničkog kabla. Dobila je ime Ethernet po nepostojećem mediju eteru (ether) za koji se smatralo da provodi elektromagnetske talase.

ISTORIJSKI RAZVOJ ETHERNETA• Prvi sistem je imao brzinu oko 3 Mbps i poznat je kao

"eksperimentalni Ethernet".• Formalne specifikacije objavile su 80-ih godina firme poznate pod

nazivom DIX (Digital Eauipment Corporation-Intel-Xerox),a standardizovane su od strane komiteta za lokalne mreže pri Institutu elektrotehničkih i elektroničkih inženjera (Institute of Electrical and Electronics Engineer) pod nazivom IEEE 802 standard,a standard je prvi put objavljen 1985.god. s formalnim nazivom "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specijications" i omogućuje višestruki pristup sa provjerom nosioca signala uz detekciju sukoba.

ELEMENTI ETHERNET SISTEMA

• Tri osnovna elementa Ethernet sistema su:• fizički medij za prenos signala,• skup pravila za kontrolu pristupa mediju,• Ethernet paketi.

Skup bitova koji se koristi za prenos podataka unutar Ethernet sistema čini Ethernet pakete. Bitovi su

organizovani u adresno polje, polje podataka promjenjive dužine (od 46 do 1500 bajtova podataka) i polje za

provjeru greške. U polju za provjeru se utvrđuje je li paket stigao u obliku u kojem je poslan

PRINCIP RADA ETHERNET SISTEMA

• Sve stanice priključene na Ethernet spojene su pomoću zajedničkog signalnog

sistema i ne postoji centralni nadzor, odnosno imaju jednako pravo pristupa

(Multiple Access). Signali se šalju serijski, putem medija do svake priključene

stanice. Prije slanja podataka vrši se provjera medija i tek nakon toga se paketi

mogu slati. Za kontrolu pristupa mediju (Medium Access Control - MAC) koristi

se CSMA/CD protokol zahvaljujući kojem svaka stanica ima omogućen pristup

prijenosnom mediju. Signal nositelj (carrier) ukazuje na prijenos podataka, a

provjera signala je carrier sense. Prilikom istovremenog emitovanja iz dvije

različite stanice dolazi do sudara okvira, kolizije, nakon čega se obustavlja

emitovanje (Collision Detection). Ako je mreža preopterećena stanica, stanica

će 16 puta ponoviti slanje, a nakon toga paket se odbacuje.

ETHERNET MEDIJI ZA PRENOS SIGNALA

• Za povezivanje se koriste različiti mediji: • DEBELI I TANKI KOAKSIJALNI KABAL, UVIJENA PARICA ILI OPTIČKO VLAKNO.• Debeli koaksijalni kabal se danas jako rijetko koristi, odnosno koristi se

samo u posebnim slučajevima, npr. kao mrežna okosnica (back-bone) koja povezuje Ethernet segmente. Jeftin je, omogućuje dobru zaštitu od električnih smetnji, ograničenje mu je brzina prenosa koja iznosi 10 Mbps.

• Tanki koaksijalni kabl je savitljiviji i uz njegovo korištenje je potreban manji broj komponenti što smanjuje ukupnu cijenu sistema. Njegova mana je kao i kod debelog koaksijalnog kabla ograničenje brzine na 10 Mbps.

• Uvijena parica se koristi kako bi se smanjilo preslušavanje i greške unutar sistema.

• Optička vlakna mogu biti monomodna ili multimodna (češće su). Prednosti su brži prenos, izolacija od vanjskih uticaja, sigurnost korisnika, neosjetljivost na smetnje i velike dužine koje mogu premostiti. Povezivanje je u obliku zvijezde.

SISTEMI S BRZINAMA PRENOSA OD 10 Mbps, 100Mbps i 1000Mbps

• Brzina prenosa predstavlja broj bitova u sekundi koji se prenose. U Ethernet sistemima se neke karakteristične brzine 10 Mbps, 100 Mbps, 1000Mbps = 1 Gbps. Sistem sa 1000Mbps je poznat kao Gigabit Ethernet. Razvoj tehnologije je zahtijevao sve veće brzine, tako da se danas pojavljuju brzine od 10 Gbps, ali i veće.

MREŽNI SISTEMI SA BRZINOM PRENOSA OD 10Mbps

• Za izgradnju ovih sistema se koriste sljedeće komponente:• fizički mediji (prenos Ethernet signala između računara),• interfejs zavisno o mediju - MDI (za priključak na fizički medij; sklop

za direktnifizički i električni spoj na mrežni kabal),

• jedinica za priključak medija - MAU (primopredajnik (transceiver), odnosnouređaj za slanje i primanje signala),

• interfejs jedinice za priključak - AUI (prenos signala i napajanje energijomizmeđu Ethernet interfejsa u računaru i jedinice za priključak medija)

• izvor podataka ili računar - DTE.

MREŽNI SISTEMI S BRZINOM PRENOSA OD 100 Mbps

• Ethernet s brzinom rada 100 Mbps IEEE odbor za standardizaciju standardizovao je na dva načina:

• 100BASE-T Fast Ethernet (zadržan je originalni CSMA/CD mehanizam zakontrolu pristupa mediju, a originalni Ethernet sistem je ubrzan)

• VG100-AnyLAN (stvoren je potpuno novi mehanizam kontrole pristupa medijukoji je zasnovan na koncentratorima koji kontrolišu pristup mediju sa mehanizmom za traženje prvenstva pristupa)

• 100 Mbps sistem radi s deseterostruko većom frekvencijom slanja u odnosu na sisteme koji rade na 10 Mbps, a sve ostalo (format paketa, moguća udaljenost, količina podataka koja se može prenijeti i mehanizam kontrole pristupa mediju) ostalo je isto. Za brzinu rada 100 Mbps Fast Ethernet postoje tri vrste medija za prenos signala:

• 100BASE-T4 kabal sa uvijenim paricama (segment koristi četiri uvijene parice),• 100BASE-TX kabal sa uvijenim paricama (dvije uvijene parice posebnog kabla),• 100BASE-FX kabal sa optičkim vlaknima (dva optička vlakna u kablu).

MREŽNI SISTEMI S BRZINOM PRENOSA OD 1000 Mbps

Nazivaju se još i Gigabit Ethernet. Pojavili su se 1996. god., a standardizovani su prvi put 1998.god. kao IEEE 802.3z standard, odnosno kao 1000BASE-X. Razlikuju se četiri vrste 1000BASE standarda, prikazane u tabeli

Oznaka

prenosnog

medija

Vrsta kabla Laserska

zraka

Najveća

dozvoljena

dužina

1. 1000BASE-SX Višemodni fiber (62.5 |im) 850 nm 300 m

Višemodni fiber (50 |im) 550 m

2. 1000BASE-LX Jednomodni fiber (9 |im) 1300 nm 3000 m

Višemodni fiber (62.5 |im) 550 m

Višemodni fiber (50 |im) 550 m

3. 1000BASE-CX Kratki oklopljeni bakreni vod (twinax) 25 m

4. 1000BASE-T Uvijena parica 100 m

AKTIVNA MREŽNA OPREMA• Prenos se ne bi mogli obavljati bez aktivne mrežne

opreme koju sačinjavaju:1.Ethernet interfejs (mrežna kartica)2.Primopredajnik (transceiver)3.prespojnik (repeater)4.paketni preklopnik (switch)Mrežna kartica (NIC - Network Interface Card) nalazi

se u slotu na matičnoj ploči računara i omogućuje vezu između računara i Ethernet mreže

Blok shema spoja dvije Ethernet mrežne kartice

Primopredajnik (transceiver)

• Primopredajnik je jednostavan uređaj koji međusobno povezuje i prilagođava impedanse dviju različitih Ethernet krugova, od kojih je jedan uvijek AUI priključak preko kojeg se i napaja. Uređaj povezuje krugove tako da na jednoj strani medija predaje signal, a na drugoj prima, i obrnuto. Tako je i dobio naziv - primopredajnik.

• Danas se najčešće koriste RJ-45. • Primjenjuje se prilikom spajanja aktivnih dijelova mrežne

opreme na medij koji čini okosnicu LAN-a.

Prespojnik (repeater)

• Prespojnik ima vlastito napajanje - samostalan je. Za razliku od primopredajnika on fizički povezuje dva ili više Ethernet segmenata u jedinstvenu lokalnu mrežu.

• Prespojnik koji je izveden s više priključaka (multiport repeater) od kojih svaki može podržavati drugu vrstu medija, ili više priključaka podržava istu vrstu medija, naziva se još i koncentrator (hub). Ukoliko ima samo dva priključka, ali za različite vrste medija naziva se konvertor medija

Paketni preklopnik (switch)

•Pri velikom opterećenju mreže smanjuje se učinkovitost mreže i dolazi do velikog broja sukoba, odnosno do zagušenja koje se smanjuje korištenjem preklopnika (switch). Preklopnik je premosnica s mnogo priključaka i malim kašnjenjem. Njime se mreža dijeli u mnogo manjih mreža i smanjuje se pojava zagušenja. Korištenje preklopnika povećava propusni pojas mreže, što se naziva mrežna okosnica. Postoje tri vrste paketnih preklopnika:„Store and Forward”(svaki paket spremi, te provjeri ima li grešaka i ukoliko je ispravan proslijedi ga na odredište)„Cut Through" (prosljeđuje podatke neposredno nakon što ih primi čime sepovećava mogućnost prosljeđivanja greške)„Hybrid”(radi kao Cut Through uz provjeru broja proslijeđenih paketa sgreškama; ukoliko je frekvencija proslijeđenih paketa s greškama iznad pragapočinje raditi kao Store and Forward sve dok nivo greški ne padne ispodzadane mjere).

Premosnik (bridge)

• Uređaj s dva ili više priključaka koji mogu biti spojeni na različite vrste medija pri čemu povezuju zasebne mrežne segmente i prenose mrežni promet između njih, a omogućuju filtriranje i prosljeđivanje paketa podataka između priključaka, gradeći na taj način prostrane lokalne mreže naziva se premosnik.

• On omogućuje povećanje najveće dužine mrežnog segmenta, a da se pri tome ne krši pravilo najveće dozvoljene dužine žice, broj priključenih stanica ili broj prespojnika na danom Ethernet segmentu.

Usmjerivač (router)

• Uređaji koji omogućuju vezu (gateway) između različitih mreža i brinu o tome da paketi uspješno prelaze iz jedne u drugu nazivaju se usmjerivači. Rade na nivou viših protokola, a svaka mreža mora imati svoj vlastiti mrežni broj.

PREDNOSTI I NEDOSTATCI ETHERNET SISTEMA

• Prednosti: najraširenija LAN tehnologija, jeftina oprema, veliko iskustvo s instalacijom, jednostavan protokol, koristi se kabal, a modemi nisu potrebni, mogućnost dodavanja novih stanica za vrijeme rada mreže, otpornost na smetnje, raznovrsnost topologija, mala opterećenja (primjena u sistemima u realnom vremenu), koristi postojeće telefonske kablove, mogućnost prenosa podataka svjetlom (optičko vlakno), stare tehnologije se lako zamjenjuju novim.

• Nedostaci: veliko preopterećenje smanjuje propusnost zbog mehanizma za koliziju, analogna detekcija kolizije, minimalna dužina okvira (64 bita za 10 Mbps i 100 Mbps sisteme, 512 bita za 1000 Mbps sisteme), ukoliko imamo spojen sistem veće brzine sa sistemom manje brzine uprkos mnogim rješenjima opada efikasnost, kod većeg broja priključaka prosljeđivanje signala s jednog priključka na ostale ima određeno kašnjenje što povećava ukupno vrijeme potrebno da signal stigne s jednog kraja mreže na drugi što takođe može uticati na ispravan rad CSMA/CD protokola, podatci se prenose serijski (bit po bit).

ZAKLJUČAK

• Najzastupljenija Internet tehnologija povezivanja je Ethernet, koji je takođe poznat i pod imenom IEEE 802.3. Standardizovan je prvi put 1985.god.. Ethernet sistem sastoji se od tri osnovna elementa:

• fizičkog medija korištenog za prijenos signala između računara,• skupa pravila za kontrolu pristupa mediju, a koja dopuštaju skupim

računarimapravilnu raspodjelu pristupa dijeljenom Ethernet kanalu i

• Ethernet paketa koji se sastoji od standardizovanog skupa bitova iskorištenih zaprenos podataka u Ethernet sistemu.

• Ethernet sistem može prenositi različite vrste podataka različitih viših mrežnih protokola. Ethernet je jednostavno prenosni mehanizam koji prenosi podatke između računara; nije ga briga šta je u paketima.

ZAKLJUČAK• Na brzinama od 100Mbps se koriste tri varijante medija za prenos signala:• 100BASE-T4 (kabal sa uvijenim paricama),• 100BASE-TX (kabal sa uvijenim paricama) i• 100BASE-FX (kabal sa optičkim vlaknima).• Bitno je napomenuti da prenos signala pri ovim brzinama može biti

jednosmjeran ili• potpuno dvosmjeran.• Prenos se ne bi mogli obavljati bez aktivne mrežne opreme koju sačinjavaju:• Ethernet interfejs (mrežna kartica)• primopredajnik (transceiver)• prespojnik (repeater)• paketni preklopnik (switch)• premosnik i usmjerenik (bridge i router) - uzima se ono što je pogodnije.

HVALA VAM NA PAŽNJI!!!

Siniša Stanković 17-10/RPI