RAČUNARSKO UMREŽAVANJE

Kompjutersko programiranje nije više ograničeno na pojedine kompjutere - potrebno je

mrežno programiranje

jer se od svih programera očekuje da dizajniraju i implementiraju aplikacione softvere koji

mogu da komuniciraju sa aplikacijama na drugim kompjuterima.

• Kompjutersko umrežavanje eksplozivno raste. • Od 1970-tih, kompjuterske komunikacije su se

promenile od ezoterske istraživačke teme do značajno dela infrastrukture.

• Umrežavanje se koristi u svakom aspektu poslovanja, uključujući reklamiranje, proizvodnju, otpremanje, planiranje i računovodstvo.

• Mnoge korporacije imaju više mreža. • Škole, na svim nivoima koriste kompjuterske mreže da

obezbede studentima i profesorima trenutan pristup online informacijama.

• Vlade na svim nivoima koriste mreže, kao i vojne organizacije.

• Ukratko, kompjuterske mreže su svuda.

• Rast i upotreba globalnog Interneta (Internet ćemo pisati velikim početnim slovom da se označi globalni Internet) su među najinteresantnijim i najuzbudljivijim fenomenima umrežavanja.

• 1980.godine, Internet je bio istraživački projekat koji je uključivao nekoliko desetina mesta.

• Danas, Internet je postao proizvodni komunikacioni sistem koji doseže do svih država sveta.

• Mnogi korisnici imaju pristup brzom Internetu preko kablovskih modema, DSL-a, ili bežičnih tehnologija.

• Pojava i korištenje umrežavanja kreiraju dramatične ekonomske promene.

• Umrežavanje podataka je učinilo telerazmenu dostupnom pojedincima i promenilo poslovnu komunikaciju.

• pojavljuje se čitava industrija koja razvija mrežne tehnologije, proizvode, i usluge.

• Značaj kompjuterskog umrežavanja dovodi do pojave tražnje u svim industrijama za ljudima stručnim u umrežavanju.

• Kompanijama su potrebni radnici za planiranje, nabavku, instaliranje, operacije i upravljanje hardverskim i softverskim sistemima koji čine kompjuterske mreže i internete.

• Umrežavanje se čini kompleksno zato što tehnologije mogu da se kombinuju i međusobno povezuju na mnoge načine.

• Kompjutersko umrežavanje može biti posebno zbunjujuće za početnike jer ne postoji jedna osnovna teorija koja objašnjava odnos među svim delovima.

• Mnoge organizacije su kreirale mrežne standarde, ali neki standardi su nekompatibilni sa drugim.

• Razne organizacije i istraživačke grupe su pokušale da definišu konceptualne modele koji obuhvataju suštinu i objašnjavaju nijanse između mrežnih hardverskih i softverskih sistema,

• ali zbog toga što je set tehnologija raznolik i menja se brzo, modeli su ili toliko jednostavni da ne prikazuju detalje ili su tako kompleksni da ne pomažu da se pojednostavi priča.

• Nedostatak konzistentnosti u ovom polju dovodi do još jednog izazova za početnike: umesto uniformne terminologije za mrežne koncepte, mnoge grupe pokušavaju da pojedinačno kreiraju svoju terminologiju.

• Istraživači se drže naučno precizne terminologije. • Korporativne marketing grupe često povezuju proizvod

sa generičkim tehničkim izrazom ili kreiraju nove izraze da bi jednostavno razlikovali svoje proizvode ili usluge od konkurentskih.

• Tako se tehnički izrazi često mešaju sa imenima popularnih proizvoda.

• Profesionalci ponekad koriste tehnički izraz iz jedne tehnologije kada ukazuju na analogna svojstva druge tehnologije.

• Kao posledica, pored velikog seta izraza i skraćenica koji sadrži mnoge sinonime, mrežni žargon sadrži izraze

• koji su često skraćeni,

• pogrešno upotrebljeni, ili

• povezani sa proizvodima.

Pet ključnih aspekata umrežavanja

Da bi se savladala kompleksnost umrežavanja, bitno je shvatiti široku prošlost koja uključuje pet ključnih aspekata ove teme:

1. Mrežne aplikacije i mrežno programiranje

2. Komunikacija podataka

3. Paketni svičing (paketna komutacija)i mrežne tehnologije

4. Internetworking sa TCP/IP

5. Dodatni mrežni koncepti i tehnologije

1. Mrežne aplikacije i mrežno programiranje

• Mrežne usluge i sredstva koje korisnici aktiviraju su obezbeđeni aplikacijskim softverom - aplikacijski program na jednom kompjuteru komunicira preko mreže sa aplikacijskim programom na drugom kompjuteru.

• Mrežne aplikativne usluge obuhvataju širok spektar koji uključuje

• email, • prenos datoteka, • web brauzing, • glasovne telefonske pozive,• distribuirane baze podataka, i • audio i video telekonferencije.

1/2. Mrežne aplikacije i mrežno programiranje

• Iako svaka aplikacija nudi specifičan servis sa svojom formom korisničkog interfejsa, sve aplikacije mogu komunicirati preko jedne, zajedničke mreže.

• Postojanje jedinstvene osnovne mreže koja podržava sve aplikacije mnogo olakšava posao programera jer

• Programer treba da nauči samo o jednom interfejsu za mrežu i jednom setu funkcija - isti set funkcija se koristi u svim aplikacionim programima koji komuniciraju preko mreže.

• Moguće je shvatiti mrežne aplikacije, pa čak je moguće i napisati kod koji komunicira preko mreže, a da se razume hardverska i softverska tehnologija koje se koriste za prenos podataka od jedne aplikacije do druge.

• Pogresno je misljenje da kada jednom programer savlada interfejs, nije potrebno više znanja o mrežama.

• Jer, mrežno programiranje je analogno konvencionalnom programiranju.

• Iako konvencionalni programer može kreirati aplikacije bez razumevanja kompajlera, operativnih sistema, ili kompjuterske arhitekture, znanje osnovnog sistema može pomoći programeru da kreira pouzdanije, ispravnije i efikasnije programe.

• Slično tome, poznavanje osnovnog mrežnog sistema omogućava programeru da piše bolje kodove

• Programer koji razume osnovne mrežne mehanizme i tehnologije može pisati mrežne aplikacije koje su pouzdanije, ispravnije i efikasnije.

2. Komunikacija podataka

• Izraz komunikacija podataka se odnosi na studiju o mehanizmima i tehnologijama niskog nivoa koje se koriste za slanje informacija preko fizičkog komunikacionog medija, kao što je žica, radio talas, ili svetlosni snop.

• Komunikacije podataka su prvenstveno u domenu elektro inženjerstva, koje proučava kako dizajnirati i konstruisati širok spektar komunikacionih sistema.

• Komunikacije podataka fokusiraju načine na koje se koriste fizički fenomeni za prenos informacija.

• Mnoge od osnovnih ideja dobijene iz svojstava materije i energije koje proučavaju fizičari.

• Na primer, optička vlakna koja se koriste za brzi prenos podataka oslanjaju na svojstva svetlosti i njegove refleksije na granici između dve vste materije.

• Kao poseban slučaj, komunikacije podataka uvode pojam multipleksinga koji omogućava informacijama iz više izvora da se kombinuju za prenos preko zajedničkog medija i da se kasnije odvoje na više destinacija.

• multipleksing nije ograničen na fizički prenos - većina protokola inkorporira neku formu multipleksinga.

• Slično tome, koncept šifrovanja koji je uveden u komunikaciju podataka formira osnovu bezbednosti većine mreža. Tako, zaključak je:

• Dakle, komunikacije podataka obezbeđuju osnovu koncepata na kojima je ostatak umrežavanja izgrađen.

3. Paketna *komutacija* i mrežne tehnologije

• 1960-tih godina, novi koncept je uneo revoluciju u komunikaciju podataka: Paketna *komutacija*.

• Rane komunikacione mreže su se razvile iz telegrafa i telefonskih sistema koji su povezivali fizički par žica između dve strane da bi se formiralo komunikaciono kolo.

• Iako mehaničku konekciju žicama zamenjuju elektronski svičevi ili komutatori

• , osnovna paradigma je ostala ista: • formirati kolo i zatim slati informacije kroz to

kolo.

• Paketna *komutacija* je promenila umrežavanje na fundamentalan način, i obezbedila osnovu za moderni Internet:

umesto formiranja jednog kola, • Paketna *komutacija* omogućava većem broju

pošiljalaca da prenose podatke preko zajedničke mreže. • Paketna *komutacija* gradi iste fundamentalne

mehanizme komunikacije podataka kao i telefonski sistem, ali koristi te mehanizme na drugačiji način.

• Paketna komutacija (svičing) deli podatke u male blokove, koji se nazivaju paketi, i uvrštava identifikaciju nezavisnog primaoca u svaki paket.

• Uređaji širom mreže imaju informacije o tome kako da dođu do svake destinacije.

• Kada paket stigne do jednog uređaja, uređaj bira stazu preko koje će da šalje paket tako da paket na kraju stiže do prave destinacije.

• U teoriji, Paketna *komutacija* je jednostavna. • Međutim, mnogi dizajni su mogući, u zavisnosti od odgovora na osnovna pitanja.

• Kako destinacija treba da bude identifikovana,? i• kako pošiljalac može pronaći identifikaciju destinacije? • Koliko veliki paket treba da bude? • Kako mreža može da prepozna kraj jednog paketa i početak

drugog? • Ako mnogo kompjutera šalje preko mreže, kako oni mogu da

koordiniraju da se obezbedi da svaki dobije istu mogućnost da šalje?

• Kako se paketna komutacija može prilagoditi bežičnim mrežama?

• Kako se mrežne tehnologije mogu dizajnirati da bi zadovoljile zahteve za brzinom, distancom, i troškovima?

• Zbog toga što je svaka mrežna tehnologija kreirana da zadovolji razne zahteve za brzinom, distancom i troškovima, postoje mnoge tehnologije paketne komutacije.

• Tehnologije se razlikuju u detaljima kao što su veličina paketa i metod koji se koristi za identifikovanje primaoca

4.Internetworking sa TCP/IP• 1970-tih godina, još jedna revolucija u kompjuterskim mrežama se

pojavila: koncept Interneta. • Mnogi istraživači koji su istraživali paketni svičing su tražili jednu

tehnologiju paketnog svičinga koja bi zadovoljila sve potrebe. • 1973.godine, Vinton Cerf i Robert Kan su uočili da ni jedna

tehnologija paketnog svičinga ne bi zadovoljila sve potrebe, posebno jer bi bilo moguće izgraditi tehnologije niskog kapaciteta za kuću ili kancelariju po veoma niskim troškovima.

• Rešenje je bilo, kako su oni predložili, da se prestane sa pokušajima da se pronađe jedno najbolje rešenje, i da se umesto toga,

• istraži međusobno povezivanje mnogo tehnologija paketnog svičinga u jednu funkcionalnu celinu.

• predložili set standarda koji treba da se razviju za takvo međusobno povezivanje, a rezultat je standard koji je postao poznat kao TCP/IP Internet Protocol Suite (obično skraćeno TCP/IP).

• Ovaj koncept, poznat kao internetworking, je izuzetno moćan. • On obezbeđuje osnovu za globalni Internet, i predstavlja značajan deo

proučavanja kompjuterskog umrežavanja.

TCP/IP• Jedan od glavnih razloga za uspeh TCP/IP standarda

leži u toleranciji heterogenosti. • Umesto nastojanja da se diktiraju detalji o

tehnologijama paketnog svičinga, kao što su veličina paketa ili metod koji se koristi za identifikaciju destinacije,

• TCP/IP preuzima pristup virtualizacije koji definiše mrežno nezavisan paket i mrežno nezavisnu identifikacionu šemu, a zatim specifikuje kako se virtuelni paketi mapiraju na svaku moguću mrežu.

• Zanimljivo je da je sposobnost TCP/IP da toleriše nove mreže paketnog svičinga glavna motivacija za kontinuelan razvoj tehnologija paketnog svičinga.

• Kako Internet raste, kompjuteri postaju moćniji i aplikacije šalju više podataka, posebno slika i videa.

• Da bi se odgovorilo na sve veće potrebe, inženjeri proizvode nove tehnologije koje mogu da prenose više podataka i obrađuju više paketa u datom vremenu.

• Te nove tehnologije se inkorporiraju u Internet zajedno sa postojećim tehnologijama. Odnosno, zbog toga što Internet toleriše heterogenost, inženjeri mogu eksperimentisati sa novim mrežnim tehnologijama bez ometanja postojećih mreža. Zaključak je:

• Internet je formiran međusobnim povezivanjem više mreža paketne komutacije.

• Internetworking je značajno moćniji od tehnologije jedne mreže jer

• taj pristup omogućava da se nove tehnologije inkorporiraju u bilo koje vreme bez potrebe za zamenom postojećih tehnologija.

Struktura LAN mreže

Struktura WAN mreže

Vrste veza

• Point to point (p-t-p)- direktna veza

Prijemnik ←→Medijum ←→ Predajnik

• Deljene veze - više prijemnika i predajnika dele medijum za prenos

Prijemnik Prijemnik Predajnik Predajnik

M e d i j u m

(p-t-p) Prijemnik ←→Medijum ←→ Predajnik

• Predajnik - informacija --> podaci --> signal

• Prijemnik - signal --> podaci --> informacija

• Medijum – prenos signala• Signal je reprezent podatka pogodan za prenos

• • Signal je promena fizičke veličine u vremenu

Pojednostаvljen prikаz komunikаcije podаtаkа sа setom izvorа koji šаlju do setа destinаcijа kroz deljeni medij

Konceptuаlni okvir zа jedаn sistem komunikаcije podаtаkа. Veći broj izvorа šаlje do većeg brojа destinаcijа kroz

osnovni fizički kаnаl

Terminologija konceptualnog okvira za sistem komunkacije podataka• Informаcioni izvori. Izvor informаcijа može biti ili аnаlogаn ili digitаlаn. Znаčаjni

koncepti uključuju kаrаkteristike signаlа, kаo što su аmplitudа, frekvencijа, i fаzа, i klаsifikаciju kаo ili periodične ili аperiodične. Pored togа, ovа podtemа se fokusirа nа konverziju između аnаlognog i digitаlnog predstаvljаnjа informаcijа.

• Koder i dekoder izvorа. Kаdа se informаcije digitаlizuju, digitаlnа predstаvа se može trаnsformisаti i konvertovаti. Znаčаjni koncepti uključuju kompresiju podаtаkа i posledice nа komunikаciju.

• Enkriptor i dekriptor. Dа bi se zаštitile i zаdržаle privаtnost, informаcije se mogu šifrovаti (skremblovаti) pre prenosа i dešifrovаti kod prijemа. Znаčаjni koncepti uključuju kriptogrаfske tehnike i аlgoritme.

• Koder i dekoder kаnаlа. Kodirаnje kаnаlа se koristi zа detektovаnje i isprаvljаnje grešаkа u prenosu. Znаčаjne teme uključuju metode zа detektovаnje i ogrаničаvаnje grešаkа, i prаktične tehnike kаo što su proverа pаritetа, kontrolа, i kodovi ciklične redudаntnosti koji se koriste u kompjuterskim mrežаmа.

• Multiplekser i demultiplekser. Multipleksing se odnosi nа nаčin nа koji se informаcije iz više izvorа kombinuju zа prenos kroz deljeni medij. Znаčаjni koncepti uključuju tehnike zа simultаno deljenje kаo i tehnike koje omogućаvаju izvorimа dа dođu nа red kаdа koriste medij.

• Modulаtor i demodulаtor. Modulаcijа se odnosi nа nаčin nа koji se elektromаgnetno zrаčenje koristi zа slаnje informаcijа. Koncepti uključuju i аnаlogne i digitаlne šeme modulаcije, i uređаje poznаte kаo modemi koji obаvljаju modulаciju i demodulаciju.

• Fizički kаnаli i prenos. Ovа podtemа uključujeprenosne medije i prenosne nаčine. Znаčаjni koncepti uključuju opseg, električni šum i interferenciju, i kаpаcitet kаnаlа, kаo i nаčine prenosа, kаo što su serijski i pаrаlelni.

NIVO 1

Opisuje: električne (optičke) mehaničke funkcionalne i proceduralne karakteristike prenosnih medijumaVrste prenosnih medijuma:• Žični koaksijalni kabel parice (neoklopljene i oklopljene) optičko vlakno• Bežični

MedijumKarakteristike medijuma• – Slabljenje• – Kašnjenje• – Šum • termički • intermodulacijski • preslušavanje • impulsni Ključni faktori za izbor medijuma ( vezani za karakteristike• medijuma)– Cena– Data Rate • propusni opseg– Maksimalna udaljenost prijemnika i predajnika • gubici pri prenosu

Medijum 2

Signale posmatramo u vremenskom I frekventnom domenu Vremenski domen• – Analogni signali• – Digitalni signaliFrekventni domen– Fourier: Svaki signal predstavlja kombinaciju• komponenti različitih frekvencija gde komponente• predstavljaju sinusoide– Širina spektra signala predstavlja frekventni opseg u kome se nalazi većina energije signala– Uticaji različitih prenosnih medijma na signal koji se prenosi opisuju se i prikazuju u frekventnom domenu

Širine propusnih opsega medijuma koji se koriste za prenos signala