1

Tehnologije za realizaciju LAN mreža

Mr Nenad KrajnoviMr Nenad KrajnoviććEE--mail: krajkomail: krajko@@etf.bg.ac.rsetf.bg.ac.rs

2

Šta su LAN mreže?

RaRaččunarske mreunarske mrežže koje pokrivaju jednu e koje pokrivaju jednu zgradu ili campuszgradu ili campusLAN LAN ––

Local Area NetworkLocal Area Network

KarakteriKarakteriššu se velikim protokom zbog u se velikim protokom zbog mogumoguććnosti postavljanjanosti postavljanja

sopstvenihsopstvenih

odgovarajuodgovarajuććih kablovaih kablovaZa realizaciju se koriste UTP (xTP), Za realizaciju se koriste UTP (xTP), koaksijalni i optikoaksijalni i optiččki kablovi kao i radio veze ki kablovi kao i radio veze ((Wireless LAN Wireless LAN –– WLANWLAN))

3

IEEE definicija LAN mreža:

... ... aa

datacomm sydatacomm system allowing a stem allowing a number of independent devices to number of independent devices to

communicate directly with each communicate directly with each other, within a moderately sized other, within a moderately sized geographic area over a physical geographic area over a physical

communications channel of communications channel of moderate data rates.moderate data rates.

4

Upotreba LAN mreža:

Deljenje resursaDeljenje resursaZajedniZajedniččki ki šštampatampaččFileFile serverserverFile sharingFile sharingEE--mailmail

KoriKoriššććenje specijalizovanih uređajaenje specijalizovanih uređajaKlijentKlijent--serverserverKlasteri serveraKlasteri servera

5

Klijent – server arhitekturaKlijentska

aplikacija

Klijentskaaplikacija

Klijentskaaplikacija

ServerskaServerskaaplikacijaaplikacijaZAHTEVZAHTEV

REZULTATREZULTAT

6

Klasteri servera

7

Delovi LAN mreže

RaRaččunarunarNIC NIC ––

Network Interface CardNetwork Interface Card

Sistem kabliranjaSistem kabliranjaMreMrežžni uređaji ni uređaji ((hub, switch,...hub, switch,...))MreMrežžni softverni softver

(protokoli)(protokoli)

8

Osnovne karakteristike

Medijum za prenos (Medijum za prenos (transmission transmission mediummedium))Tehnika prenosa (Tehnika prenosa (transmission transmission techniquetechnique))MreMrežžna topologija (na topologija (network topologynetwork topology))Metoda kontrole pristupa (Metoda kontrole pristupa (access access control methodcontrol method))

9

Medijum za prenos

Kabl koji se koristi za povezivanje Kabl koji se koristi za povezivanje uređaja koji komunicirajuuređaja koji komunicirajuTipiTipiččno su to upredene parice (no su to upredene parice (twisted twisted pairpair), koaksijalni kablovi, opti), koaksijalni kablovi, optiččki kablovi ki kablovi i radio linkovii radio linkovi

10

Tehnika prenosa

Tip signala koji se koristi za prenos Tip signala koji se koristi za prenos informacijainformacijaBaseband, broadbandBaseband, broadband

11

Topologija

Magistrala (bus)

Prsten (ring)

Zvezda (star)

Kombinovano

12

Topologija magistrale

13

Topologija prstena

14

Topologija zvezde

15

Metoda kontrole pristupa

Prenos Prenos tokentoken--a (a (token passingtoken passing))

Komutiran pristup (Komutiran pristup (circuit switchingcircuit switching))

Pristup sa sudarima (Pristup sa sudarima (contentioncontention))

16

Najčešće korišćenje tehnologije

Ethernet (fast, gigabitEthernet (fast, gigabit))Token busToken busToken ringToken ringFiber Distributed Data Interface (FDDI)Fiber Distributed Data Interface (FDDI)......

17

Prenos token-a

Koristi se kod Koristi se kod token ringtoken ring--a, a, token bustoken bus--a i a i FDDIFDDI--aaRaRaččunar mounar možže da e da ššalje podatke tek alje podatke tek kada dobije kada dobije tokentokenJedna stanica moJedna stanica možže da zadre da zadržži i tokentoken kod kod sebe tasebe taččno određeno vreme posle no određeno vreme posle ččega ega mora da ga pomora da ga poššalje daljealje dalje

18

Token ringT

T

TT

TT

T

TT

T

T

19

Token ring

Garantuje performanse rada mreGarantuje performanse rada mrežžeeSvaka stanica na mreSvaka stanica na mrežži je ravnopravna i je ravnopravna sa svim ostalimsa svim ostalimZahteva se velika pouzdanost stanicaZahteva se velika pouzdanost stanicaZahteva se velika Zahteva se velika ““snagasnaga””

stanice da bi stanice da bi

odradila sve kontrole koje su potrebneodradila sve kontrole koje su potrebneProblem prekida prstenaProblem prekida prstena

20

Token bus

21

Token ring / bus

Ispad jedne stanice dovodi do prekida Ispad jedne stanice dovodi do prekida prstena i prekida komunikacijeprstena i prekida komunikacijePrevazilaPrevazilažženje pomoenje pomoćću NICu NIC--a koji vra koji vršši i automatsko spajanja dolaznog i automatsko spajanja dolaznog i odlaznog vodaodlaznog vodaRealizacija sa zvezdastom topologijomRealizacija sa zvezdastom topologijom

22

Token ring - prespajanje

23

Token ring - zvezda

24

Ethernet

Inicijalno koristio tehnologiju sluInicijalno koristio tehnologiju sluččajnog ajnog pristupa CSMA/CD (pristupa CSMA/CD (shared ethernetshared ethernet))CSMA/CD CSMA/CD ––

Carrier Sense Multiple Carrier Sense Multiple

Access with Collision DetectionAccess with Collision DetectionPojavom Pojavom switching hubswitching hub--ova napuova napuššten ten CSMA/CD principCSMA/CD princip

25

CSMA/CD

26

Format ethernet paketa

Preambula Preambula ––

dudužžine 7 okteta; sluine 7 okteta; služži za i za sinhronizaciju prijemne stanice i za detekciju sinhronizaciju prijemne stanice i za detekciju kolizijekolizijeOznaka poOznaka poččetka paketa etka paketa ––

dudužžine 1 okteta; ine 1 okteta;

obeleobeležžava poava poččetak korisnog dela paketa etak korisnog dela paketa (10101011)(10101011)

Pre- ambula

oznaka početka paketa

Odredi-

šna

MAC adresa

Izvori-

šna

MAC

adresa

polje tipa ili dužine paketa

deo

za

prenos

podataka

PAD okteti

CRC polje

27

Format ethernet paketa

OdrediOdrediššna MAC adresa na MAC adresa ––

dudužžine 6 ine 6 okteta; jedinstvena za svaku mreokteta; jedinstvena za svaku mrežžnu nu karticu; stanica je koristi da bi utvrdila karticu; stanica je koristi da bi utvrdila da li je paket njoj namenjen; postavlja da li je paket njoj namenjen; postavlja se prilikom proizvodnje mrese prilikom proizvodnje mrežžne karticene kartice

Pre

ambula

oznaka

početka

paketa

Odredi -šna

MAC adresa

Izvori-

šna

MAC

adresa

polje

tipa

ili

dužine

paketa

deo

za

prenos

podataka

PAD okteti

CRC polje

28

Format ethernet paketa

IzvoriIzvoriššna MAC adresa na MAC adresa ––

dudužžine 6 ine 6 okteta; oznaokteta; označčava izvor paketa na mreava izvor paketa na mrežžii

Pre

ambula

oznaka

početka

paketa

Odredi-

šna

MAC adresa

Izvori- šna

MAC adresa

polje

tipa

ili

dužine

paketa

deo

za

prenos

podataka

PAD okteti

CRC polje

29

Tipovi ethernet adresa

Tri tipa MAC adresa:Tri tipa MAC adresa:UnicastUnicastBroadcastBroadcastMulticastMulticast

30

Format ethernet paketa

Polje tipa ili duPolje tipa ili dužžine paketa ine paketa ––

dudužžine 2 okteta; ine 2 okteta; kod kod ethernetethernet II tipa paketa oznaII tipa paketa označčava ava pripadnost paketa određenoj grupi protokolapripadnost paketa određenoj grupi protokola; ; kod IEEE 802.3 formata ovo polje oznakod IEEE 802.3 formata ovo polje označčava ava ukupnu duukupnu dužžinu paketa a podatak o protokolu inu paketa a podatak o protokolu se nalazi u korisnise nalazi u korisniččkom delu paketakom delu paketa

Pre

ambula

oznaka

početka

paketa

Odredi-

šna

MAC adresa

Izvori-

šna

MAC

adresa

polje tipa

ili dužine paketa

deo

za

prenos

podataka

PAD okteti

CRC polje

31

Format ethernet paketa

Deo za prenos podataka Deo za prenos podataka ––

dudužžine od 0 ine od 0 do 1500 okteta;do 1500 okteta;PAD okteti PAD okteti ––

dudužžine od 0 do 40 okteta; ine od 0 do 40 okteta;

popunjavaju paket do minimalne popunjavaju paket do minimalne dozvoljene dudozvoljene dužžine od 64 oktetaine od 64 okteta

Pre

ambula

oznaka

početka

paketa

Odredi-

šna

MAC adresa

Izvori-

šna

MAC

adresa

polje

tipa

ili

dužine

paketa

deo

za prenos podata ka

PAD okteti

CRC polje

32

Format ethernet paketa

CRC polje CRC polje ––

dudužžine 4 okteta; koristi se ine 4 okteta; koristi se za detekciju greza detekciju grešške prilikom prenosa; ke prilikom prenosa; koristi se CRCkoristi se CRC--32 kod na ostatak 32 kod na ostatak paketapaketa

Pre

ambula

oznaka

početka

paketa

Odredi-

šna

MAC adresa

Izvori-

šna

MAC

adresa

polje

tipa

ili

dužine

paketa

deo

za

prenos

podataka

PAD okteti

CRC polje

33

EthernetSve varijacije Sve varijacije ethernetethernet--a (a (fast, fast, gigabitgigabit, , 10G10G) su zadr) su zadržžale isti format paketa a ale isti format paketa a povepoveććali su protokali su protokShared ethernetShared ethernet (10Mb/s)(10Mb/s)

ima bolje ima bolje

performanse od performanse od token ringtoken ring--a za mali a za mali intenzitet saobraintenzitet saobraććaja dok se kolizije aja dok se kolizije povepoveććavaju kako raste saobraavaju kako raste saobraććajajZa veZa većći intenzitet saobrai intenzitet saobraććaja aja token ring token ring ima bolje performanseima bolje performanse

34

Tipovi ethernet-a

10Base210Base210Base510Base510BaseTX10BaseTX10BaseT410BaseT4100BaseTX100BaseTX1000BaseTX1000BaseTX10GBaseT10GBaseT

10BaseFL10BaseFL10BaseF10BaseF100BaseF100BaseF1000Base1000BaseSX, SX, 1000BaseLX/LH, 1000BaseLX/LH, 1000BaseZX1000BaseZX10GBase10GBase……

35

Performanse ethernet-a

Minimalno rastojanje između dva paketa Minimalno rastojanje između dva paketa na mrena mrežži je 9,6i je 9,6μμssMinimalna duMinimalna dužžina paketa je 64 okteta a ina paketa je 64 okteta a maksimalna 1518 oktetamaksimalna 1518 okteta

36

Performanse ethernet-aZa pakete duZa pakete dužžineine

Max vrednosti Max vrednosti protokaprotoka

64 okteta64 okteta 1518 okteta1518 okteta

Korisnih okteta/minKorisnih okteta/min 41 071 42841 071 428 73 146 94473 146 944

Korisnih okteta/sKorisnih okteta/s 684 523684 523 1 219 1151 219 115

Ukupno okteta/minUkupno okteta/min 57 142 85757 142 857 74 024 70774 024 707

Ukupno okteta/sUkupno okteta/s 952 380952 380 1 233 7451 233 745

Paketa/minPaketa/min 892 857892 857 4876448764

Paketa/sPaketa/s 14 88014 880 812812

37

Problemi sa performansama

Kolizije usled prevelikog saobraKolizije usled prevelikog saobraććaja i/ili aja i/ili prevelikog broja aktivnih stanicaprevelikog broja aktivnih stanicaBroadcast stormBroadcast storm

38

Problem kolizija

Veliki broj kolizija na mreVeliki broj kolizija na mrežži se rei se reššava ava segmentacijom mresegmentacijom mrežže pomoe pomoćću u bridgebridge--

vava

39

Princip rada bridge-a

40

Mreža podeljena bridge-evima

41

BridgeDobre osobineDobre osobine

Segmentira LAN mreSegmentira LAN mrežžu na posebne kolizione u na posebne kolizione domenedomeneOmoguOmoguććava povezivanje viava povezivanje višše razlie različčitih LAN itih LAN tehnologijatehnologijaKoristi Koristi Spanning tree Spanning tree protokol da spreprotokol da sprečči formiranje i formiranje prstenaprstena

LoLošše osobinee osobineSlabe performanse jer centralni procesor obrađuje Slabe performanse jer centralni procesor obrađuje kompletan saobrakompletan saobraććajajNe spreNe spreččava ava broadcastbroadcast olujeoluje

42

Spanning Tree protokol

Root

bridge

43

Switching hub

Problem performansi Problem performansi bridgebridge--eva reeva reššen en je uvođenjem je uvođenjem switching hubswitching hub--aaLogiLogiččki radi isto kao i ki radi isto kao i bridgebridge s tim da se s tim da se vrvršši komutacija tako da omogui komutacija tako da omoguććava ava wirespeed wirespeed prosleprosleđivanjeđivanje

paketapaketa

44

Switching hub

odredišteizvorištesadržaj

odredišteizvorištesadržaj

switching hub (cut-through)

odredišteizvorištesadržaj

odredišteizvorištesadržaj

odredišteizvorištesadržaj

switching hub (store and forward)

45

Karakteristike

Store and forward switching hubStore and forward switching hub eliminieliminišše e pakete sa grepakete sa grešškomkomZbog ove karakteristike praktiZbog ove karakteristike praktiččno svi danano svi današšnji nji switching hubswitching hub--ovi su ovog tipaovi su ovog tipaOmoguOmoguććavaju viavaju višše istovremenih konekcijae istovremenih konekcija

46

VLAN-ovi

VLAN VLAN ––

Virtual LANVirtual LANPojavili se posle pojave Pojavili se posle pojave switching hubswitching hub--

ovaovaOmoguOmoguććavaju formiranje razlitiavaju formiranje razlitiččih LANih LAN--

ova na istoj fiziova na istoj fiziččkoj infrastrukturikoj infrastrukturi

47

VLAN na nivou jednog switching hub-a

48

VLAN – složena mreža

Neophodno je obezbediti mehanizam Neophodno je obezbediti mehanizam da se informacije o VLANda se informacije o VLAN--ovima ovima razmenjuju između razmenjuju između switching hubswitching hub--ovaovaIEEE 802.1q standard definiIEEE 802.1q standard definišše kako se e kako se informacije o VLANinformacije o VLAN--ovima razmenjuju ovima razmenjuju između mreizmeđu mrežžnih uređajanih uređaja

49

VLAN VLAN taggingtagging –– 802.1q802.1q

Pream

bula

oznaka

početka

paketa

odredi-

šnaMAC

adresa

Izvori-

šna

MAC

adresa

polje

tipa

ili

dužine

paketa

deo

za

prenos

podataka

PAD okteti

CRC poljeTPID

iTCI

E-RIF

TPID (TPID (Tag Protocol IdentifierTag Protocol Identifier) ) ––

dudužžine 2 ine 2 bajta; definibajta; definišše format proe format prošširenja irenja ethernet ethernet paketa; vrednost 81paketa; vrednost 81--00 za 00 za ethernet typeethernet typeTCI (TCI (Tag Control InformationTag Control Information) ) ––

dudužžine 2 ine 2

bajtabajtaEE--RIF (RIF (Embedded sourceEmbedded source--Routing Routing Information FieldInformation Field) ) ––

dudužžine do 30 bajtova; nije ine do 30 bajtova; nije

obavezno da postojiobavezno da postoji

50

VLAN tagging – TCI polje

Prva tri bita definišu prioritet paketaCFI (Canonical Format Indicator) –

označava da postoji polje E-RIFVID (VLAN ID) –

dužine 12 bita; oznaka

virtuelnog LAN-a

51

VLAN ID

Kada je vrednost VID=0 to znaKada je vrednost VID=0 to značči da se i da se definidefinišše samo prioritet paketa, bez e samo prioritet paketa, bez VLANVLAN--ova (IEEE 802.1p)ova (IEEE 802.1p)Vrednost VID=0xFFF se ne koristiVrednost VID=0xFFF se ne koristiValidne vrednosti za VID su od 1 do Validne vrednosti za VID su od 1 do 40940944

52

VLAN-ovi - rutiranje

VLAN 2

VLAN 1

VLAN 3

switching hub

switching hubswitching hub switching hub

RU

TER

VLAN 1

VLAN 2

VLAN 3

53

VLAN-ovi - rutiranje

VLAN 2

VLAN 1

VLAN 3

switching hub

switching hubswitching hub switching hub

RU

TER

VLAN trunking

54

Dizajn LAN mreža

Kabliranje se realizuje u skladu sa Kabliranje se realizuje u skladu sa pravilima strukturnog kabliranjapravilima strukturnog kabliranjaHijerarhijska organizacija mreHijerarhijska organizacija mrežžeeKoriKoriššććenje enje ethernetethernet--aa

((fast ethernet, fast ethernet,

gigabit ethernet gigabit ethernet i 10G i 10G ethernetethernet) ) tehnologijetehnologije

55

Strukturno kabliranje

P P P P

P P P P

P P P P

P P P P

Nivo 0 P P

Nivo 1

Nivo 2

Nivo 3

Nivo 4levo

Nivo 4desno

čvorište čvorište

čvorište

čvorište

čvorište

glavnočvorištezgrade

56

Strukturno kabliranje

Za međuspratni razvod koristi se optiZa međuspratni razvod koristi se optiččki ki kablkablZa spratni razvod (od spratnog Za spratni razvod (od spratnog ččvorivoriššta ta do prikljudo priključčka) koristi se UTP, STP, FTP ka) koristi se UTP, STP, FTP ili Sili S--FTP kablFTP kablTwisted Pair Twisted Pair kablovi mogu da se koriste kablovi mogu da se koriste i za telefon i za rai za telefon i za raččunarsku mreunarsku mrežžuu

57

RJ-45 konektori

ŠŠkolski primer LAN mrekolski primer LAN mrežžee

Wiring Closet Wiring Closet switchesswitches

Distribution Distribution switchesswitches

L3 switchesL3 switches

RouterRouter

Server farmServer farm

59

Aktivni uređaji na mreži

Za povezivanje switching hub-ova koristi se gigabit ethernet ili

fast

ethernet u kombinaciji sa VLAN trunking-omZa farme servera se koristi 10G ethernetPovezivanje radnih stanica je na portove switch-eva koji su 10/100 Mb/s autosense

65

Tehnologije za realizaciju LAN mreža

Mr Nenad KrajnoviMr Nenad KrajnoviććEE--mail: krajkomail: krajko@@etf.bg.ac.rsetf.bg.ac.rs