1. TELEKOMUNIKACIJSKA MREŢA

Globalna telekomunikacijska mreža najveći je i najkompleksniji tehnički sustav koji je čovjek

napravio.

Telekomunikacijska mreža ima tri osnovna dijela (slika 1.1): krajnje ureĎaje (eng. terminals),

koji služe za odašiljanje i prijem informacija, komutacijske čvorove (eng. nodes), koji služe

za usmjeravanje informacijskih tokova, i spojne putove (eng. links), koji povezuju krajnje

ureĎaje s komutacijskim čvorovima ili komutacijske čvorove (eng. node) meĎusobno. Spojni

putovi koji povezuju krajnje ureĎaje s komutacijskim čvorovima općenito nazivamo

pretplatničkim ili korisničkim vodovima, a spojne putove koji povezuju komutacijske čvorove

meĎusobno općenito nazivamo spojnim vodovima.

Slika 1.1.Glavni dijelovi telekomunikacijske mreže

Očito je da se unutar komutacijskih čvorova odvijaju komutacijsko-transmisijski procesi, gdje

se pod komutacijskim procesima podrazumijeva usmjeravanje informacijskih tokova, a pod

transmisijskim procesima se podrazumijeva prijenos signala od odašiljača do prijamnika

putem raspoloživog spojnog puta. Ovakav spojni put općenito se naziva informacijskim

kanalom ili kraće, kanalom.

U početnom razvoju telefonije postojali su samo lokalni komutacijski čvorovi na koje su

korisnici bili vezani direktno. Jedini zadatak tih čvorova je bio komutiranje poziva izmeĎu

korisnika koji su živjeli u istom mjestu i koji su bili vezani na isti čvor. Kako je rasla potreba

za komunikacijom izmeĎu različitih mjesta, pojavila se potreba meĎusobnog povezivanja

lokalnih čvorova. Povezivanjem većeg broja čvorova meĎusobno, stvorila se vrlo složena

mreža spojnih vodova. Da bi se izbjegao ovaj problem uvedena je hijerarhijska struktura

komutacijskih čvorova, tj. uvedeni su komutacijski čvorovi različitih rangova, koji ne moraju

svi biti povezani meĎusobno, a korisnici se vežu samo na čvorove najnižeg ranga.

Danas su uobičajene mreže s četiri razine. Kod mreža s četiri razine to su:

1. lokalni čvorovi

2. regionalni tranzitni čvorovi

3. nacionalni tranzitni čvorovi

4. meĎunarodni čvorovi

Pristupni čvor je centrala na koju su izravno ili posredovanjem udaljenih pretplatničkih

stupnjeva (UPS) priključeni korisnici i nalazi se u okviru pristupne mreže, centralizirane ili

decentralizirane. Spojnim vodovima povezuje se na tranzitne čvorove, a zadatak joj je da

komutira cijeli polazni i dolazni promet svojih korisnika. Pristupni čvor u centraliziranoj

pristupnoj mreži naziva se mjesna centrala (LC), a pristupni čvor u decentraliziranoj

pristupnoj mreži naziva se područna centrala (PC).

Udaljeni pretplatnički stupanj je izmješteni dio pretplatničkog stupnja pristupnog čvora, koji

se s matičnim pristupnim čvorom povezuje spojnim vodovima. Koristi se radi ekonomičnije

izgradnje pristupnih mreža. UPS u pravilu predstavlja središte vlastite pristupne mreže.

Njegov zadatak je da skuplja polazni i dolazni promet svojih korisnika kojeg komutira matični

pristupni čvor. Pristupna mreža obuhvaća područje mjesnog telefonskog prometa i sastoji se

od korisničkih ureĎaja i aparata, sustava prijenosa i jednog ili više pristupnih čvorova. U

pristupnoj mreži korisnički terminal je korisničkim vodom spojen na pristupni čvor.

Slika 1.2. Hijerarhija čvorova u telefonskoj mreže

Tranzitni čvor je centrala na koju se priključuju:

spojni vodovi za povezivanje sa svim pristupnim čvorovima svog tranzitnog područja

magistralni vodovi za povezivanje s drugim tranzitnim čvorovima

magistralni vodovi za povezivanje s meĎunarodnim čvorovima.

Na tranzitne čvorove se u pravilu ne priključuju pretplatnici. Zadatak im je da komutiraju

veze:

polaznog i dolaznog prometa izmeĎu korisnika pristupnih čvorova svog tranzitnog

područja

polaznog i dolaznog prometa izmeĎu korisnika pristupnih čvorova svog i drugih

tranzitnih područja. Tek na ovoj razini je previĎeno meĎusobno povezivanje čvorova

iste razine

polaznog i dolaznog meĎunarodnog prometa korisnika pristupnih čvorova svoga

tranzitnog područja.

Tandem-tranzitni čvorovi (eng. TTC) su centrale koje se uvode u decentralizirane pristupne

mreže i služe za meĎusobno povezivanje područnih centrala iz te mreže i njihovo povezivanje

s drugim tranzitnim čvorovima i meĎunarodnim čvorovima. TTC uvijek rade u paru radi

pouzdanosti i sigurnosti, a u vrlo velikim decentraliziranim pristupnim mrežama mogu biti i

dva ili više parova ovakvih čvorova.

MeĎunarodni čvorovi su centrale na koje se priključuju:

meĎunarodni vodovi za vezu s meĎunarodnim čvorovima drugih zemalja

meĎunarodni vodovi za povezivanje drugih meĎunarodnih čvorova u zemlji

magistralni vodovi za povezivanje meĎunarodnog čvora s tranzitnim čvorovima

magistralni vodovi za povezivanje meĎunarodnog čvora s TTC

MeĎunarodni čvorovi mogu biti I. i II. ranga. Zadaci meĎunarodnih čvorova I. ranga su:

posredovanje cijelog polaznog i dolaznog automatskog, poluautomatskog i manualnog

prometa sa svim zemljama , za korisnike svog područja

posredovanje cijelog polaznog i dolaznog automatskog, poluautomatskog i manualnog

prometa sa zemljama s kojima drugi meĎunarodni čvorovi u zemlji nemaju izravne

vodove.

MeĎunarodni čvorovi II. ranga moraju imati mogućnost automatskog komutiranja i

poluautomatskog posredovanja cjelokupnog polaznog i dolaznog meĎunarodnog prometa za

korisnike iz svog područja.

1.1. TOPOLOGIJA TELEKOMUNIKACIJSKE MREŢE

Raspored i meĎusobno povezivanje čvorova telekomunikacijske mreže, fizičkim (realnim) ili

logičkim (virtualnim) putem, naziva se topologijom mreža. Dvije mreže imaju istu topologiju

ako je konfiguracija veza ista, iako se mreže mogu razlikovati u fizičkom povezivanju,

udaljenosti izmeĎu čvorova, brzini prijenosa i/ili vrsti signala.

Postoji nekoliko standardnih topologija mreže:

1. Sabirnica (bus) - topologija u kojoj su svi čvorovi spojeni zajedno preko jedne

sabirnice.

2. Zvijezda (star) - topologija u kojoj su periferni čvorovi vezani na centralni čvor.

Svi periferni čvorovi mogu komunicirati meĎusobno samo preko centralnog čvora.

Prednost zvjezdaste mreže je u malom broju potrebnih spojnih vodova. Njezin je

proračun takoĎer vrlo jednostavan. Nedostatak te mreže je u tome što sve veze moraju

prolaziti kroz središnji čvor. Ispadom iz pogona jednog spojnog vodova prekida se

veza s tim perifernim čvorom. Ako iz pogona ispadne središnji čvor, dolazi do ispada

cijele mreže.

3. svatko sa svakim ( fully connected ) - topologija u kojoj postoje izravne veze (eng.

path, branch) izmeĎu svih čvorova u mreži. Da bi se to ostvarilo u mreži s n čvorova

treba: n(n-1)/2 izravnih veza. Pri ispadu čvorišta, to djeluje samo na vezu na kojoj su

spojeni izvor i odredište informacija, a pri ispadu spojnih vodova veza se može

ostvariti preko drugih čvorišta i spojnih vodova. Nedostatak te mreže je veći broj

spojnih vodova, pri remu su često neki vodovi premalo opterećeni. Takve veće mreže

su i prilično složene.

4. prsten (ring) - topologija u kojoj svaki čvor ima točno dva spojna voda. Pri

postojanju nekoliko prstenova svaki čvor more biti spojen sa dva iii više takvih

prstenova.

5. isprepletena(mesh) - topologija u kojoj postoje barem dva čvora s dva ili više spojna

voda izmeĎu njih. Potpuna isprepletena topologija je preskupa i presložena za

primjenu tako da se koristi samo na mjestima gdje je to krajnje nužno (obično

nuklearne centrale) i gdje nema veliki broj čvorova koje je potrebno povezati

6. Stablo (Tree) - topologija se sastoji od centralnog (root) čvora koji je najviši u

hijerarhijskom rasporedu čvorova i na njega spojenih čvorova koji se nalaze na sloju

niže od njega. Čvorovi nižeg sloja opet mogu imati na sebe spojene čvorove još nižeg

sloja, itd... Da bi neka mreža imala odlike stablo- topologije potrebno je da ima

najmanje tri sloja. Ukupan broj point-to-point veza izmeĎu čvorova će biti za jedan

manji od broja čvorova. Kao medij se koriste različiti oblici bakrenih i optičkih

vodiča.

1.2. OSNOVNE ZNAĈAJKE KLASIĈNE I MODERNE PSTN

Od svojih početaka (1880. godine) pa sve do kraja 20. stoljeća javna komutirana telefonska

mreža (PSTN) predstavlja najveću i najvažniju telekomunikacijsku mrežu. U zadnjoj četvrtini

20. stoljeća stanje se počinje mijenjati budući da se telefonski pozivi ostvaruju i putem

pokretnih mreža, te drugih integriranih mreža (ISDN, ATM-BISDN) i Interneta. Klasična

PSTN dizajnirana je i izgraĎena kao posebna specijalizirana mreža za dvosmjernu govornu

komunikaciju. Samo u ograničenim slučajevima i s posebnom prilagoĎavanjem (primjenom

modema, i dr.) moguće je telefonsku mrem koristiti i za druge usluge: prijenos podataka,

telefaks, pristup Internetu i dr.

Klasična PSTN u osnovi je posebna fizička mreža čije su osnovne funkcije bile vezane za

uspostavljanje odgovarajuće električne veze izmeĎu izvorišnog i odredišnog telefonskog

aparata. Ključna pitanja bila su planiranje i raspodjela prigušenja u mreži, šumovi,

preslušavanje, odjek, stabilnost te održavanje (relativno nepouzdanih) transmisijskih i

komutacijskih sustava.

Današnja PSTN ponajprije je logička mreža koja koristi isto mrežne (transportne) resurse kao

i druge postojeće mreže. Mnoge funkcije PSTN postaju zajedničke s uskopojasnim ISDNom,

kao novom nosećom mrežom za različite teleusluge.

Novi pristup i metode trebaju omogućiti da telefonska mreža kao logička ili posebna

prometna mreža uspješno zadovoljava potrebe korisnika. Klasični tehnički problemi

(prigušenje, signala, šum, preslušavanje, otkrivanje smetnji i dr.) ostaju nužan, ali ne i

dominantni dio problematike koju trebaju rješavati mrežni operatori i davatelji mrežnih

usluga.

Na današnju PSTN priključuju se ne samo telefonski aparati nego i drugi terminalni ureĎaji:

telefaksni ureĎaji

bežični telefoni (cordless)

računala preko modema

javne govornice (pay phones)

pretplatničke centrale (PBX)

PSTN

Slika 1.3. Terminalni uređaji priključeni na PSTN

Primarne karakteristike PSTN su:

analogni pristup pretplatničkim paricama

ograničena mobilnost pretplatničkog terminala

mod prijenosa je komutirani kanal

mreža je optimizirana za dupleksnu govornu komunikaciju pojasne širine 3,1 kHz

zanemarivo kašnjenje u prijenosu

niska "inteligencija" lokalnih centrala

mnoge funkcije PSTN preuzima N-ISDN.

1.3. REFERENTNI MODEL TELEKOMUNIKACIJSKE MREŢE

Svaku telekomunikacijsku mrežu možemo opisati kao složen prostorno-distribuiran sustav

čiju strukturu čini skup meĎusobno povezanih podsustava:

pristupne podmreže (Access)

komutacijske podmreže (Switching)

transmisijske podmreže (Transmission)

podsustava za dodatne (IN) funkcionalnosti

podsustava za upravljanje mrežom (Network Management)

UPRAVLJANJE MREŽOM NM

TRANSMISIJSKA

PODMREŽA

KOMUTACIJSKA

PODMREŽA

DOSATNE (IN) FUNKCIONALNOSTI

PRISTUPNA

PODMREŽA

PRISTUPNA

PODMREŽA

Slika 1.4. Referentni model telekomunikacijske mreže

Korisnički (pretplatnički) terminali priključuju se preko odgovarajućih sučelja iIi mrežnog

zaključenja na javnu mrežu. Korisnički terminalni ureĎaji u grafičkim prikazima simboliziraju

pojedine osnovne teleusluge (telefoniju, prijenos podataka, telefaks, teleks, video).

Fizičku strukturu telekomunikacijske mreže predočavaju:

Korisnički transmisijski terminalni ureĎaji

Pristupna mreža ( pretplatničke parice. Mobilni pristup i dr.)

Komutacijska podmreža sastavljena od komutacijskih sustava (centrala)

Spojna transmisijska podmreža koja povezuje čvorišta

Oprema (podsustavi) za upravljanje mrežom

Podsustavi za dodatne (IN) funkcionalnosti

Funkcije koje "automatizirano" obavlja telekomunikacijska mreža mogu se u

osnovnoj klasifikaciji podijeliti na:

funkcije osnovne noseće (transportne) mreže

funkcije asocirane s teleuslugama

funkcije asocirane s uslugama inteligentne mreže

funkcije upravljanja mrežom

1.4. VRSTE TELEKOMUNIKACIJSKIH MREŢA

Telekomunikacijske mreže mogu biti podijeljene prema sljedećim temeljnim obilježjima:

osnovnoj teleusluzi, odnosno vrsti prometa koji se dominantno poslužuje (telefonska,

telegrafska, podatkovna)

načinu dijeljenja mrežnih kapaciteta (komutirane, nekomutirane, sa zakupljenim

vodovima)

"point-to-point" i "point-to-multipoint" (distributivne mreže)

modu prijenosa (kanal, paket, okvir, ćelija)

obliku signala (digitalne, analogne)

načinu posredovanja veza (manualne, poluautomatske, automatske)

"inteligenciji mreže"

transmisijskom mediju (zičane, bežične, terastrijalne i satelitske)

području koje pokrivaju (lokalne, gradske, regionalne) vlasništvu (javne, privatne)

1.4.1. PODJELA TELEKOMUNIKACIJSKE MREŢE PO MODOVIMA

PRIJENOSA

Prema modu prijenosa postoje mreže s komutacijom kalana, komutacijom paketa i

komutacijom poruka.

Kod mreža s komutacijom kanala pri uspostavi veza formira se prijenosni put od početnog ka

krajnjem terminalu. Prijenosni put se uspostavi preko komutacijskih čvorišta do krajnjeg

terminala kojeg pozivamo, i sve informacije se prenose tim prijenosnim putom. U slučaju

prekida veze prijenosni put se prekida, i zatim moramo ponovno ostvariti vezu.

Slika 1.5. Mreža s komutacijom kanala

Kod mreže s komutacijom paketa poruka se razdjeli u pakete i zatim šalje na prvi čvor. Za

razliku od mreže s komutacijom kanala kod komutacije paketa, svi paketi se ne šalju preko

istih čvorišta, već se šalju preko dostupnih čvorišta. Jedino je bitno da paketi stignu na

odreĎeno odredište, a kojim putem će paketi ići odreĎuju sama komutacijska čvorišta mreže.

S obzirom na raspoloživost kapaciteta pojedinih čvorišta paketi se mogu rasuti mrežom, tj.

paketi idu različitim putovima prema odredištu.

Slika 1.6. Mreža s komutacijom paketa

1.5. Digitalni grupni stupanj

Pojam integracije signala proizlazi iz činjenice da se prvotno različiti signali različitih oblika

informacije pretvorbom mogu svesti na jedinstvene digitalne signale. U digitalnoj se mreži na

te signale primjenjuju isti postupci s obzirom na prijenos, komutaciju i obradu. PCM-sustavi

zahtijevaju šire frekvencijsko područje prijenosa, a javlja se i kvantizacijski šum koji

ograničava broj mogućih analogno-digitalnih pretvorbi. Te se pretvorbe, meĎutim, primjenom

integriranih digitalnih sustava svode na minimum.

U skladu s preporukama CCITI-a i CEPT-a, u mnogim se zemljama danas primjenjuje

primarni prijenosni sustav PCM sa 30/32 kanala. Interval t =125µs označava okvir (engl.

Frame) u kojemu su smještena 32 kanala.

UvoĎenje prijenosnih sustava s PCM modulacijom u prijenosnu mrežu je glavni razlog

uvoĎenja digitalne komutacije. Glavni su razlozi za primjenu PCM-a u telefonskoj mreži:

kvaliteta prijenosa, koja je gotovo neovisna o udaljenosti

komutacijsko polje s vremenskom podjelom

ekonomičnost odreĎenih veza

ekonomičnost u vezi s digitalnom komutacijom

tehnologija integriranih krugova

integracija usluga (ISDN)

novi prijenosni ureĎaji

Digitalni grupni stupanj (DGS) jest grupni stupanj s digitalnom elektroničkom komutacijom.

Digitalni grupnog stupanj, DGS, koji se sastoji od:

multipleksora PCM (za analogne vodove spojene na DGS mora se izvesti

analogno/digitalna pretvorba u multipleksoru PCM)

terminala centrale (vremenski odsječci koji dolaze s digitalnih vodova i multipleksora

PCM u tom se terminalu dovode u fazu s vremenskim odsječcima centrale)

digitalne komutacije

regionalnog i središnjeg upravljanja (upravljanje s DGS-om provodi jednake funkcije

kao i upravljanje s analognim grupnim stupnjem, uz neke manje razlike)

KOMUTACIJSKI

ADAPTER

DIGITALNA

KOMUTACIJSKA

MREŽA

KOMUTACIJSKI

ADAPTER

TERMINALANA

JEDINICA

TERMINALAN

JEDINICA

MARKER

GLAVNO UPRAVLJANJE

Slika 1.7. Digitalni grupni stupanj

Razlozi za digitalni grupni stupanj, DGS, su sljedeći:

IC-tehnologija

smanjenje potrebnog prostora, čak 10:1 u usporedbi s komutacijama s koordinatnim

sklopkama (ukupno smanjenje za cijelu centralu manje je od 10:1)

kraće uspostavljanje veze

povećani kapacitet

nisu potrebna preranžiranja za izjednačenje opterećenja (bez blokada iIi s vrlo malim

blokadama),

jeftinije krajnje jedinice

nema akumulacije izobličenja zbog kvantiziranja

1.6. Digitalna telekomunikacijska mreţa

Prodiranje digitalne tehnike u postojeću analognu mrežu polagan je proces. Prijenosni vodovi

sadašnje telefonske mreže mogu se podijeliti u tri kategorije:

Pretplatnička mreža (mreža izmeĎu pretplatničkog aparata i mjesne centrale)

spojna mreža (mreža vodova s kojima su spojene mjesne centrale, kao i mreža s kojom

su spojene mjesne centrale s nadreĎenom centralom)

meĎumjesna mreža (mreža udaljene veze, na primarnim i višim razinama, koja

meĎusobno spaja različita mjesna područja)

U nedirnutim se područjima može formirati integrirana mreža bez problema kompatibilnosti s

postojećim ureĎajima. U postojeće se mreže digitalna komutacija može uvesti na tri načina, i

to:

postavljanjem paralelno s postojećim ureĎajima

zamjenom postojećih ureĎaja

modernizacijom analognih ureĎaja

Za primjer možemo uzeti analognu mrežu s pet mjesnih centrala. Prelaz prema digitalnoj

mreži je u nekoliko etapa:

Spojna mreža već ima nekoliko digitalnih prijenosnih putova radi ekonomičnosti

PCM-a u usporedbi s tonfrekvencijskim prijenosom. Digitalni se signali prije

komutiranja pretvaraju u analogne.

Zamjenjuje se prva analogna centrala. Postavlja se centrala s digitalnim grupnim

stupnjem. UvoĎenjem digitalne komutacije povećava se ekonomičnost digitalnog

prijenosa.

Stanje nakon nekoliko godina - nova pretplatnička područja rezultat su primjene

koncentratora, tj. udaljenih pretplatničkih stupnjeva priključenih neposredno na

digitalni grupni stupanj pomoću vodova PCM. Pretplatničkim stupnjevima upravlja

digitalna centrala. U jednoj od analognih centrala povećanje broja pretplatnika

ostvareno je postavljanjem koncentratora priključenog na digitalnu centralu, kojim ona

i upravlja, čime se formira paralelna mreža. Tako se i izbjegava proširenje starim

analognim ureĎajima.

I, konačno, cijela je mreža digitalna. Na toj razini razvoja mreža se sastoji od nekoliko

grupnih stupnjeva i više koncentratora.

1.7. Digitalna mreţa integriranih usluga – ISDN

ISDN je kratica naziva Integrated Services Digital Network, što znači "digitalna mreža

integriranih usluga". To je skup usluga, pristupne opreme i standarda pristupanja nepokretnoj,

tj. fiksnoj digitalnoj telekomunikacijskoj mreži. ISDN možemo shvatiti kao digitalnu

nadogradnju postojeće telefonske linije. Prednosti ISDN priključka su:

dvije neovisne linije veće kvalitete

spajanje na Internet većim brzinama te kraće vrijeme uspostave veze

mnogobrojne i raznolike dodatne usluge

ISDN linija se sastoji od kanala. Postoje dvije vrste kanala:

B (bearer - nosioc) kanal, brzine 64 kbps, služi za prijenos podataka

D (data - podatkovni) kanal brzine 16 ili 64 kbps, služi za signalizaciju (uspostavljanje

i prekid veze, prijenos kontrolnih podataka i sl.)

B kanali se mogu koristiti odvojeno kao neovisne telefonske linije.

Prijenos skupine kanala ostvaren je vremenskim multipleksom PBX (Private Branch

eXchange), odnosno u vremenskim razmacima propuštaju se signali svakog od kanala

redoslijedno i ciklički, malo prvi pa drugi pa treći itd.

Prema broju kanala za podatke razlikuju se dvije koncepcije ISDN-a:

Osnovni pristup (Basic Rate Access - BRA) - sastoji se od 2 B i 1 D kanala, ukupne

brzine 128 - (2×64) + 16 kbps

Primarni pristup (Primary Rate Access - PRA) - sastoji se od 30 B i 1 D kanala,

ukupne brzine 1.920 - (30×64) + 64 kbps

BRA usluga je namijenjena manjim korisnicima, kućanstvima ili manjim tvrtkama kao

zamjena za običnu telefonsku liniju. Budući da se sastoji od dva B kanala, moguće je

istovremeno korištenje Interneta preko jednog B kanala brzinom 64 kbps i telefoniranje ili

slanje i primanje telefaksa preko drugog B kanala ili korištenje Interneta preko oba B kanala

brzinom od 128 kbps (2×64).

PRA usluga je namijenjena velikim korisnicima kojima treba više (do 30) telefonskih linija ili

brži pristup Internetu (do 1.920 kbps).

Slika 1.8. Koncept ISDN prijenosa podataka

Kućnom korisniku dovoljna je BRI koncepcija po kojoj se na NT1 priključuje telefon preko

NT2 (Network Termination Type 2) i računalo preko TA (Terminal Adapter) za NT2. Kako je

spomenuto ožičenje izmeĎu NT1, NT2, TA i ISDN modema u računalu je četverožično iako

se prema računalo koristi 8 žilni vod s RJ45 konektorom. (pin-ovi 1,2,7,8 se ne koriste). Svi

ovi ureĎaji obično su za kućnu uporabu objedinjeni u jednom kućištu.

Slika 1.9. BRI koncept prijenosa podataka

Osobitost BRI koncepcije je što omogućava korištenje govora i računala istovremeno, svakog

po svom kanalu ili samo računala na oba kanala istovremeno, te što se ovo 'preklapanje'

obavlja automatski. Ako računalo koristi oba B-kanala automatski će se prijenos prebaciti na

jedan B-kanal da bi se drugi oslobodio čim se detektira vanjski govorni poziv. Osim toga to je

veza po pozivu prema potrebi korisnika kao kod modema i običnog telefonskog razgovora.

Dobre osobine ISDN tehnologije su:

kratko trajanje uspostavljanja veze (par sekundi)

potpuno digitalni sustav propusnosti 64kbs po kanalu

moguć prijenos fax-a, glasa, videa i računalnih podataka

moguće potpuno odvajanje kanala za različite funkcije

Loših osobina gotovo da nema, osim jedne: za moderne multimedijalne sadržaje ne može

zadovoljiti propusnost veće od 128kb/s (2 B kanala) te se danas nameće ADSL tehnologija

kao rješenje ove ograničene propusnosti BRI koncepcije.

1.7.1. Suĉelja i referentne toĉke ISDN-a

Slika 1.10. Sučelja i referentne točke ISDN-a

NT1 - Network Terminal Type 1 - Mrežni završetak

NT2 - Network Terminal Type 2 – Mrežni završetak - uvodi se ukoliko se izmeĎu korisnika i

mreže postavlja neki meĎukomutacijski sustav LAN, PABX ...

TE1 – Terminal Equipment -oprema koja podržava standardno ISDN sučelje: digitalni

telefon, digitalni faks, voice/data terminal

TE2 - ne- ISDN oprema (npr. oprema sa fizičkim sučeljima tipa RS-232 ili X.25)

TA - Terminal Equipment - koristi se u slučaju opreme tipa TE2 i omogućava joj da se

priključi na standardno ISDN sučelje

Referentne točke - sučelja

T referentna točka /T sučelje/ - razgraničava terminalnu opremu korisnika (NT2, TE1 i TE2)

od opreme koja predstavlja završetak mreže

S referentna točka /S sučelje/ - razgraničava terminalnu opremu korisnika od završetka mreže

Ukoliko nema NT2 , S i T referentna točka su jedinstvene i označavaju se sa S/T.

Na S/T sučelju se razmjena digitalnih informacija vrši po principu punog dupleksa, tako da se

odvojene fizičke linije koriste za prijenos u svakom smjeru (dakle veza je cetvorožična).

Ukupan protok je 192 Kb/s.

ISO standard za S/T referentnu točku predviĎa 8-pinski konektor.

Na S/T sučelje se može priključiti maksimalno 8 terminalnih ureĎaja.

R referentna točka - sučelje izmeĎu terminal adaptera TA i ne-ISDN terminalne opreme

U referentna točka - sučelje izmeĎu mrežnog završetka NT1 i mreže (pretplatničke ploče u

centrali).

Za razliku od S/T sučelja, U sučelje osigurava dvožičnu vezu izmeĎu NT opreme i telefonske

centrale (koristi običnu bakarnu telefonsku paricu) uz posebne tehnike kodiranja.

1.8. Sinkrona digitalna pretplatniĉka linija

Spada u grupu DSL tehnologija koje korisniku omogućavaju neprekidan pristup internetu ili

po potrošnji po uspostavi veze, pri brzinama prijenosa podataka od 128kb/s-1Mb/s u

odlaznom i 512kb/s-7Mb/s u dolaznom prometu.

ADSL radi na maksimalnoj udaljenosti od približno 5km do PTT centrale. Govorni kanal od

ADSL kanala odvaja se posebnim filtrom (splitter). Govorni kanal se usmjerava prema

telefonskom ureĎaju, a ostali prema računalu preko modema/routera koji vodi brigu o

raspodijeli dolaznog i odlaznog ADSL prometa. Osim navedenog u ADSL frekventnom

području, za dolazni i odlazni promet može se korisniku staviti na raspolaganje više

'podkanala' te se na taj način ostvaruju različite propusne moći koje se analogno tome različito

naplaćuju od strane davatelja usluge.

Slika 1.11.Koncepcija ADSL prijenosa podataka

Zbog različitih brzina odlaznog i dolaznog prometa ima prefiks - asimetričan (A). Za

komunikaciju koristi se postojeća analogna telefonska parica ali se govorno područje (300Hz-

4000Hz) koristi kao jedan analogni kanal, a frekvencije od 25kHz-2200kHz za dodatne

digitalne kanale - skupine 'podkanala'. Podkanali u rasponu od 25kHz-140kHz koriste za

otpremu podataka a podkanali u rasponu od 140kHz-2200kHz (prvotno od 140kHz-1100kHz)

za prijam podataka.

Slika 1.12. Frekvencijski raspon

2. RAĈUNALNE MREŢE

Razvoj računalnih mreža nastavlja se na razvoj javnih telekomunikacijskih mreža, a danas ide

usporedo s njim. Razvoj telekomunikacija započinje korištenjem električne energije u

prijenosu informacija, pojavom telegrafa i telefona. Telegraf je izumljen u prvoj polovici 19.

stoljeća Za prijenos govora značajan je izum telefona u drugoj polovici 19. stoljeća.

Karakterizira ga pretvorba zvučnog signala u električni (mikrofon) i električnog u zvučni

(slušalica). Mreže za prijenos govora su se razvijale mnogo brže od mreža za prijenos

podataka. Početkom 20. stoljeća napravljena je prva mreža za prijenos podataka, telegrafska

mreža, za sto je značajnu ulogu imao izum električnog pisaćeg stroja. Ideja je bila povezati

dva električna pisaća stroja, tako da se tipka na jednom, a tekst ispisuje na drugom stroju. Da

bi se minimizirali troškovi, znakovi abecede su kodirani 5-bitnim kodnim riječima, a ove su

prenošene serijski, bit po bit. Time je ostvaren prijenos jednozičanim vodom.

Uskoro se pojavila potreba za interaktivnim načinom rada. Računalo u podjeli vremena

obavlja prividno istovremeno više zadaća, tako da svaki korisnik ima dojam kako računalo

sluzi samo njemu. Korisnici komuniciraju s računalom posredstvom interaktivnih ekranskih

terminala (CRT, Cathode Ray Tube), povezanih u tzv. terminalske mreže. Ovdje su za

prijenos podataka bili prikladniji telefonski kanali. Jednospojno iii višespojno povezivanje

korišteno je za priključak vise terminala na isti telefonski kanal, čiji kapacitet dijele po

principu statističkog multipleksiranja. Terminali za jednospojno povezivanje šalju podatke

znak po znak (character oriented). Terminali za višespojno povezivanje formiraju poruke

operatera lokalno, a računalu ih šalju kao cjelinu u obliku bloka (block oriented).

Kod korištenja telefonskih kanala za prijenos podataka, digitalni signal treba prevesti u

analogni, spektra sukladnog propusnom opsegu telefonskog kanala. Takve ureĎaje nazivamo

modemima.

Slijedeći korak u razvoju umrežavanja računala ostvaren je povezivanjem vise računala.

Povećanje kapaciteta centralnog računala je postalo ekonomski neisplativo. Distribuiranom

obradom potrebni kapacitet obrade postiže se umrežavanjem manjih računala. Sedamdesetih

godina 20. stoljeća pojedini proizvoĎači računala i vladine organizacije razvijaju vlastite

arhitekture računalnih mreža, kao sto su IBM -SNA, DEC -DECNET (DNA) i DARPA -

ARPANET, preteča Interneta.

Pojava računalnih mreža prisilila je telekomunikacijske kompanije da ponude rješenja koja će

zadovoljiti korisnike računala bolje nego teleks i telefonska mreža. Nakon bezuspješnih

pokušaja s digitalnim mrežama na bazi komutacije kanala (X.20 i X.21), specificirana je

mreža s komutacijom paketa (x.25), ali s nedostatkom korisničkih usluga. Slijedi razvoj

digitalnih integriranih sustava, od IDN (Integrated Digital Network), preko uskopojasne ISDN

(Integrated Services Digital Network) do neuspješne širokopojasne B-ISDN (Broadband

ISDN) na bazi komutacije kanala. Tek uvoĎenjem asinkronog načina prijenosa (ATM,

Asynchronous Transfer Mode) koji koristi prospajanje paketa stvorena je prihvatljiva

tehnološka osnovica za integraciju svih vrsta prometa.

2.1. OPĆA SVOJSTVA RAĈUNALNIH MREŢA

Računalne mreže možemo podijeliti prema elementima, topologiji, načinu korištenja usluge,

vlasništvu, i prema području koje obuhvaćaju.

Prema elementima, razlikujemo mreže terminala i mreže računala. Mreže terminala

osiguravaju vezu računala i njegovih terminala. Sva obrada se obavlja na računalu a terminal

služi za interakciju s operaterom. Čvorovi mreže računala su računala koja primaju poruke,

usmjeravaju ih prema odredištima, skupljaju i izdaju podatke o stanju i uporabi mreže itd.

Kako se danas osobna računala cesto koriste kao terminali, razlike medu ovim mrežama se

polako gube.

Prema topologiji, mreže mogu biti zvjezdaste, stablaste, prstenaste, sabirničke i isprepletene.

Prema naĉinu korištenja usluge, razlikujemo

1. mreže s korisničko-poslužničkim (client-server) odnosom,

2. mreže ravnopravnih učesnika (peer-to-peer),

3. mreže s distribuiranom obradom

Prema podruĉju koje obuhvaćaju, mreže mogu biti

1. lokalne (LAN, Local Area Network)

2. gradske (MAN, Metropolitan Area Network)

3. globalne iii širokog dosega (WAN, Wide Area Network)

Prema naĉinu prospajanja, mreže mogu biti s prospajanjem kanala, poruka i paketa. Kao

posebnu kategoriju možemo spomenuti ATM mreže, gdje imamo prospajanje malih paketa

fiksne duljine (ćelija). Današnje računalne mreže koriste prospajanje paketa.

2.2. ELEMENTI RAĈUNALNIH MREŢA

Računalne mreže gradimo od kanala, čvorišta i terminala. U samoj mreži imamo čvorišta,

posebna računala koja preusmjeravaju podatke do odredišta, te kanale koji povezuju čvorišta.

Terminali su ureĎaji povezani na mrežu. Oni mogu biti računala ili terminali u užem smislu.

2.2.1. KANALI

Kanale moţemo podijeliti prema:

1. Vrsti fizičkog medija

Vodovi

- Parica (UTP)

Sastoji se od dva prepletena vodiča. Koristi se za pretplatničke telefonske

mreže (do 56 kbps), te kod lokalnih mreža – ethernet (10BT brzine 10

Mbps i 100BT brzine 100 Mbps)

- Koaksijalni kabel

Sastoji se od centralnog vodiča i cilindričnog omota, koristi se kod mreže

kabelske TV

- Oklopljena parica

Sastoji se od sva prepletena vodiča i cilindričnog omota, koji može biti i

folijski. Koristi se kod novijih instalacija lokalnih mreža.

Optiĉki vodovi

- Jednomodno optiĉko vlakno

Omogućava prolaz svijetlosti koja se lomi na samo jedan način.

Karakterizira ga manje gušenje i veći doseg signala, ali i veća cijena.

Koristi se za gradnju telekomunikacijskih i WAN mreža.

- Višemodno optiĉko vlakno

Omogućava prolaz svijetlosti koja se lomi na više načina. Karakterizira ga

veće gušenje i manji doseg signala, ali i manja cijena. Koristi se za gradnju

LAN mreža.

Elektromagnetska zraĉenja

- Infracrveno zraĉenje – koristi se za bežično povezivanje unutar jedne

prostorije

- Radio kanali – koriste se za prijenos podataka na područjima na kojima

nije izgraĎena telefonska mreža, ili za mobilne komunikacije (GSM)

- Satelitske veze

2. Vrsti kanala

Osnovni kanal - Osnovni kanal nastaje potpunim korištenjem fizičkog voda,

najčešće se koristi u osnovnom frekvencijskom području (baseband). Osnovni

volumen osnovnog kanala možemo podijeliti na više korisnika, čime dobijemo

izvedene kanale

Izvedeni kanal – pojedinom korisniku se može fiksno dodijeliti cijeli kapacitet

osnovnog kanala u vremenu t (TDM), ili dio njegovog frekvencijskog opsega

(FDM), ili kombinirano.

3. Kapacitetu kanala

Kapacitet kanala se najčešće izražava u b/s (bita u sekundi), a za brzinu signalizacije

jedinica je baud, (simbola u sekundi). Ako se signalnim elementom prenosi 1 bit,

numerička vrijednost b/s i bauda je ista.

4. Načinu sinkronizacije

Kanali mogu biti sinkroni i asinkroni. Sinkronizacija se odnosi na prepoznavanje

početka i kraja prijenosa informacije. Kod asinkronog prijenosa, podatak (znak) je

uokviren sa pokretačkim (start) i zaustavnim (stop) bitom. Stanice koje žele

komunicirati moraju unaprijed dogovoriti brzinu prijenosa, a zbog kratkoće poruke

dozvoljeno je nekoliko postotaka odstupanja brzine. Ovakav način prijenosa

istovremeno osigurava sinkronizaciju i po bitu i po oktetu.

Kod sinkronog prijenosa osim samih podataka prenosi se i podatak o taktu signala,

cime je definiran trenutak uzorkovanja. Sinkroni način prijenosa osigurava

sinkronizaciju po bitu.

5. Načinu prijenosa

dvosmjerni prijenos (duplex), koji omogućava istovremeni prijenos podataka

po istom kanalu u oba smjera

obosmjerni prijenos (half duplex), koji omogućava neistovremeni prijenos

podataka po istom kanalu u oba smjera

jednosmjerni prijenos (simplex), koji omogućava prijenos podataka jednim

kanalom u same jednom smjeru.

2.2.2. ĈVORIŠTA MREŢE

Osnovna podjela opreme koja se koristi u računalnim mrežama je podjela na pasivnu i

aktivnu mrežnu opremu.

Aktivna oprema su svi elektronički ureĎaji koji prihvaćaju i distribuiraju promet unutar

računalnih mreža tj. imaju memoriju i procesor (mrežna kartica, prospojnik, usmjernik...).

Mrežna kartica

Mreţna kartica (engl. Network Interface Card - NIC) je ureĎaj kojim se računalo spaja na

mrežu. Radi na razini pristupa mreži, dakle fizičkoj razini i razini podatkovne veze OSI

referentnog modela. Najčešće se ugraĎuje u PCI utore (Peripheral Component Interconnect)

ili PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) utore koji su

najčešće korišteni na prijenosnim računalima. Svaka mrežna kartica ima svoju jedinstvenu

MAC adresu.. Arhitektura mrežne kartice prikazana je na slici 2.1.

Slika 2.1.Arhitektura mrežne kartice

Prospojnik (switch)

Prospojnik (engl. switch) je aktivni mrežni ureĎaj koji radi na razini podatkovne veze OSI

referentnog modela. Njegova osnovna funkcija je prospajati okvire primljene na jednom

priključku (engl. port) samo na onaj priključak gdje se nalazi odredište okvira. Ovakvo

filtriranje prometa prospojnik radi po MAC adresi odredišta iz zaglavlja okvira. Da bi

prospojnik mogao prospajati okvire mora izgraditi tablicu prospajanja. Tablica prospajanja

(engl. switching table) sadrži parove (MAC adresa, broj priključka). Postupak izgradnje

tablice prospajanja je sljedeći: Kada prospojnik primi okvir koji treba proslijediti, pogleda

izvorišnu MAC adresu okvira, ako u tablici prospajanja do tada nije postojala ta adresa

napravi par (Izvorišni priključak, MAC adresa). Nakon toga provjeri postoji li odredišna

MAC adresa u tablici prospajanja te ako postoji, proslijedi okvir na odgovarajući priključak.

Ako MAC adresa odredišta ne postoji u tablici, okvir proslijedi na sve priključke osim na onaj

s kojeg je došao (radi se razašiljanje okvira). Prospojnik razašilja okvire na sve svoje

priključke dok ne popuni tablicu prospajanja. S obzirom na činjenicu da prospojnik razdvaja

domene kolizije, imamo situaciju da je svaki korisnik jedna domena kolizije, što u praksi

znači da kolizija nema. Time nismo utjecali na domene prostiranja. Domene prostiranja

razdvajamo koristeći virtualne lokalne mreže.

Arhitektura prospojnika prikazana je na slici 2.2.

Slika 2.2. Arhitektura prospojnika

Usmjernik (router)

Usmjernik (engl. router) je aktivni mrežni ureĎaj koji radi na mrežnoj razini OSI referentnog

modela. Osnovne funkcije usmjernika su:

ProsljeĎivanje paketa iz jedne u drugu mrežu (engl. forwarding)

OdreĎivanje najboljih puteva paketa kroz mrežu (engl. routing)

Kad usmjernik na jednom od svojih sučelja primi paket, na temelju odredišne IP adrese

upisane u zaglavlje paketa i tablice usmjeravanja donosi odluku na koje će sučelje proslijediti

paket. Paralelno s procesom prosljeĎivanja paketa svaki usmjernik izračunava najbolje putove

paketa kroz mrežu pomoću algoritama usmjeravanja, odnosno koristeći usmjerivačke

protokole.

Arhitektura usmjernika prikazana je na slici 2.3.

Slika 2.3. Arhitektura usmjernika

2.3. HIJERARHIJSKI SUSTAVI

Današnje mreže imaju slojevitu hijerarhijsku arhitekturu.

Slika 2.4. Slojevita hijerarhijska struktura

Na jednom ureĎaju mreže, čvorištu ili računalu, obavljaju se funkcije više razina. Za svaku

razinu pokreće se proces koji komunicira sa susjednima (nadreĎenim i podreĎenim) preko

sučelja (eng. interface). Proces razine N+1 traži uslugu prijenosa podataka od razine N, koja

komunicira s korespondentnim procesom druge stanice prema pravilima protokola N. Pri tom

razina N koristi usluge razine N-I. Stvarni tok podataka odvija se putem sučelja meĎu

susjednim razinama na istom računalu, te komunikacijskim medijem prema udaljenom

računalu.

Internacionalna Organizacija za Standardizaciju (ISO) razvija modela za komunikaciju

izmeĎu raznovrsnih sustava. Model je objavljen 1984. godine i nazvan je Open System

Interconnection Basic Reference Model ili, skraćeno, OSI model. Ovaj model je ponudio

fazno prevoĎenje formata podataka kroz sedam slojeva pa se stoga naziva i OSI sedmoslojni

model. Prihvaćanjem ovog ISO standarda proizvoĎači su bili u mogućnosti da ostvare

potpunu komunikaciju sa sustavima bez uvida u njihovu internu specifikaciju i format

podataka.

Slika 2.4. OSI i TCP/IP modeli

Jedna od glavnih mana OSI modela jeste nepotrebno zalaženje u interne dijelove računarskih

sustava tj. definiranje komponenti koje nisu direktno zadužene za meĎu-sistemsku

komunikaciju. Kao posljedica toga se javio veći broj korisničkih aplikacija koje nisu u

potpunosti poštovale OSI standard a ipak su bile u mogućnosti da nesmetano komuniciraju

korištenjem nižih slojeva modela. Ovakva tendencija se rezultirala pojavljivanjem

jednostavnijeg Internet modela (TCP/IP) koji daje veću slobodu pri izboru arhitekture

aplikacijskog softvera. TakoĎer, ovaj model apstraktno gleda i na najniže slojeve OSI modela

s obzirom na to da se komponente tih slojeva najsporije razvijaju i to uglavnom od strane

velikih organizacija.

Navedeni su neki od protokola i arhitektura koje nalaze svoje mjesto na nekom od slojeva.

1. fizički sloj – bakreni kabel, radio ili bežični prijenos, optički kabel

2. podatkovni sloj – ethernet, token ring, HDCL, ISDN, ATM, 802.11 WiFi, FDDI, PPP

3. mrežni sloj – IP, ICMP, IGMP, OSPF, RIP, ARP, X.25

4. transportni sloj – TCP, UDP, SPX, ATP

5. sloj sesije – TLS, SSH, RPC, NetBIOS, ASP

6. prezentacijski sloj – XDR, AFP, NCP

7. aplikacijski sloj – HTTP, SMTP, FTP, Telnet, SSH

2.3.1. OSI model

Iako je OSI model formalni standard danas se u praksi češće koristi jednostavniji standard -

Internet model (TCP/IP).

OSI model definira sedam slojeva:

1. Fizički sloj

Fizički sloj OSI modela je zadužen za prijenos bitova (nula i jedinica) putem

komunikacijskog kanala. Ovaj sloj definira pravila po kojima se bitovi prenose, koji

električni napon je potreban, koliko bitova se šalje po sekundi i fizički format

korištenih kabela i konektora. Ostvaruje se sinkronizacija po bitu.

2. Podatkovni sloj

Podatkovni sloj upravlja prijenosom putem fizičkog sloja i omogućava prijenos

osloboĎen grešaka na ovom i fizičkom sloju. Zadatak sloja veze jeste da zaštiti slojeve

višeg nivoa od grešaka nastalih pri prijenosu podataka. TakoĎer, s obzirom na to da je

jedinica prijenosa fizičkog sloja bit, sloj veze upravlja i formatom poruka (definira

početak i kraj poruke). Ostvaruje se sinkronizacija po oktetu i okviru.

3. Mrežni sloj

Zadatak mrežnog sloja jeste odreĎivanje jedne ili više putanja kojima će poruka biti

proslijeĎena od izvorišta do odredišta. Mrežni sloj je zadužen da u svakom čvoru

mreže (stanici do odredišta) odredi koji je sljedeći računar kome poruka treba biti

proslijeĎena. Paketi se usmjeravaju kroz mrežu.

4. Transportni sloj

Zadatak transportnog sloja jeste obrada poruka na krajnjim tačkama - izvorištu i

odredištu. Ovaj sloj uspostavlja, održava i prekida virtualne veze za prijenos podataka

izmeĎu izvorišta i odredišta. Transportni sloj je zadužen za nabavku mrežne adrese

odredišta, podjelu podataka u segmente pogodne za slanje, prilagoĎavanje brzine

prijenosa mogućnostima strane sa slabijim performansama, osiguravanje prijenosa

svih segmenata, uklanjanje dupliranih segmenata i sl. TakoĎer, ovaj sloj može izvršiti i

dodatnu kontrolu grešaka pri prijenosu (dodatnu u smislu da je ona već izvršena na

sloju veze). Obavlja se kontrola toka.

5. Sloj sesije

Sloj sesije je zadužen za uspostavljanje, održavanje i prekid logičkih sesija izmeĎu

krajnjih tačaka. Svrha sesija jeste definiranje stanja svakog dijaloga radi definiranja

valjanih akcija u svakom od stanja. Na osnovu toga se vrši upravljanje transportnim

slojem i provjera podataka dobivenih od njega. Dodatna uloga sesija jeste i

obračunavanje sesija (eng. session accounting).

6. Prezentacijski sloj

Sloj prezentacije obavlja prevoĎenje informacija sa formata, koji su standardni na

mreži, na format standardan na terminalu. Zadatak ovog sloja jeste da uskladi format

podataka izmeĎu sudionika u komunikaciji i sloju aplikacije dostavi ove podatke u

formatu koji on zahtjeva. Na primjer, sloj prezentacije može originalne podatke

dobivene od sloja aplikacije kompresirati radi efikasnijeg prijenosa. Ovakve podatke

sloj prezentacije na strani drugog sudionika ne može direktno proslijediti sloju

aplikacije već prije toga mora neophodno izvršiti dekompresiju.

7. Aplikacijski sloj ( korisnički sloj )

Korisnički sloj poslužuje korisničke procese i mrežne usluge. Osnovna uloga ovog

sloja je omogućiti pristup korisničkim programima mreži.

2.4. TEHNOLOGIJA LOKALNIH MREŢA

Lokalne mreže za prijenos podataka (LAN, Local Area Network) obuhvaćaju fizičku i

podatkovnu razinu OSI modela. Pri tome se podatkovna razina dijeli na dvije podrazine: sloj

pristupa mediju (kod 802.x MAC, Media Access Control) i protokol podatkovnog nivoa (kod

802.x LLC, Logical Link Control).

LLC PODSLOJ

MAC PODSLOJ

FIZOČKI SLOJ

PODATKOVNI SLOJ

FIZIČKI SLOJ

LAN OSI

Slika 2.5. Arhitektura lokalnih mreža

Lokalne mreže klasificiramo na sabirničke s distribuiranim asinkronim pristupom (Ethernet),

na sabirničke s distribuiranim sinkronim pristupom (Token Bus) i na prstenaste s sinkronim

pristupom (Token Ring). Danas se najčešće koriste lokalne mreže tipa Ethernet, dok je broj

ostalih zanemariv.

2.4.1. Lokalne mreţe Ethernet

Osnovna specifikacija lokalne mreže tipa Ethernet razvijena je u razvojnom centru kompanije

Xerox (PARC, Palo Alto Research Center) 1975. godine. Danas je u uporabi kao Ethernet_II

standard. IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) je 1988. Izradio

poznatu 802.X seriju standarda za lokalne mreže, gdje je uz minimalne (ali značajne) izmjene

specifikacijom 802.3, danas ISO 802-3, obuhvaćena ova vrsta mreža. Podatkovni protokol

LLC (Logical Link Control), specifikacija 802.2, zajednički je za sve vrste lokalnih mreža.

Ethernet LAN je mreža sa distribuiranim asinkronim upravljanjem pristupom, a sam medij

može biti tanki iIi debeli koaksijalni kabel, neoklopljena ili oklopljena parica, te optičko

vlakno. Linijski kod je Manchester-II, s brzinom prijenosa 10 i 100 Mb/s, u osnovnom

frekvencijskom opsegu. Kod lokalnih mreža Ethernet podaci se kodiraju linijskim kodom

"Manchester II".

Ethernet je preživio niz godina, u dosta velikoj mjeri zahvaljujući svojoj velikoj fleksibilnosti

i relativnoj jednostavnosti za implementaciju i razumijevanje. Razlog uspjeha je u tome što

Ethernet ima dobru ravnotežu izmeĎu brzine, cijene i jednostavnosti instalacije.

Prednosti Ethernet mreža su:

mreže su jednostavne za planiranje i ekonomične za instalaciju

mrežne komponente su jeftine

tehnologija se pokazala kao pouzdana

jednostavno je dodati i ukloniti računala s mreže

podržavaju ga mnogi softverski i hardverski sustavi

Glavni problem Etherneta je što se korisnici takmiče za pristup mreži i nema garancije da će

korisnik moći da pristupi mreži uvijek kada ima podataka za slanje. Naime, do problema

dolazi kada dva ili više korisnika žele koristiti mrežu u isto vrijeme. U tom slučaju dolazi do

sudara (kolizije) podataka različitih korisnika. Korisnici mora prestati sa slanjem i sačekati

odreĎeno vrijeme dok mreža ne postane slobodna. Ethernet sam po sebi ne pruža nikakvu

sigurnost, on je jednostavna i otvorena fizička sredina za prijenos podataka.

Slabosti Etherneta su:

Ethernet je otvorena arhitektura gdje svaki čvor može slati ili primati

koristi širokopojasne (broadcast) komunikacije

lako ga je prisluškivati

nema nikakav hardver za osiguravanje

lako je onesposobiti mrežu

Postoje nekoliko glavnih standardnih tipova Ethrneta:

standardni, ili sa debelim kablom (thickwire) Ethernet (10Base5)

sa tankim kablom (thinnet ili thinwire) Ethernet ili Cheapernet (10Base2)

Ethernet sa upredenim paricama (10BaseT)

Ethernet sa optičkim kabelima (10BaseFL)

Brzi Ethernet (100BaseTX)

Gigabitni Ethernet (1000BaseT)

2.4.2. Standardni tipovi Etherneta

Ethernet 10Base5

Osnovna specifIkacija Etherneta predviĎa uporabu "debelog" koaksijalnog kabela RG-52U

karakteristične impedancije 50Ω. Kabel je vanjskog promjera oko 10 mm i treba biti označen

vidljivim prstenovima na svakih 2,5m duljine. Maksimalna duljina segmenta je 500 m, a

dozvoljeno je spojiti ukupno 5 segmenata (2500 m).· Svaki segment s obje strane mora biti

zaključen otpornikom karakteristične impedancije. Na jednom segmentu dozvoljeno je spojiti

najviše 100 računala, s minimalnim meĎusobnim razmakom od 2,5 m. Kabel mora biti

položen tako, da radijus savijanja osigurava dovoljnu koncentričnost centralnog vodica i

omota. 10B5 mreže se danas vise ne izgraĎuju zbog visoke cijene osnovnog kabela i

priključnih jedinica, te male fleksibilnosti debelog kabela. Ove mreže se teško uklapaju u

sustav strukturnog kabliranja.

Ethernet 10Base2

Da bi se pojeftinila primjena Etherneta kod malih sustava, specifIcirana je 10B2 mreža koja

koristi "tanki" koaksijalni kabel RG-92U karakteristične impedancije 50Ω. Kabel je vanjskog

promjera oko 5 mm i treba biti označen oznakama tipa na svakih 1 m duljine. Maksimalna

duljina segmenta je 185 m, a dozvoljeno je spojiti ukupno 5 segmenata (925 m). Svaki

segment s obje strane mora biti zaključen otpornikom karakteristične impedancije. Na jednom

segmentu dozvoljeno je spojiti najviše 30 računala, s minimalnim meĎusobnim razmakom od

0,5 m. Kabel je dovoljno fleksibilan, da ga se može dovesti do mjesta instaliranja računala.

10B2 mreže su zbog niske cijene bile dosta zastupljene i doprinijele su ukupnoj popularnosti

Ethernet tehnologije. Unatoč većoj fleksibilnosti samog kabela, ni lOB2 mreža se ne uklapa u

sustav strukturnog kabliranja.

Ethernet 10BaseT

Dalji razvoj izrade instalacija doveo je do koncepta strukturnog kabliranja, koji specifIcira

stablastu topologiju i jednospojno povezivanje. Kod Etherneta je to značilo omogućavanje

uporabe jeftinih oklopljenih ili neoklopljenih parica. Kabel sadrži 4 parice (8 vodica) i

vanjskog je promjera oko 5 mm. Karakteristična impedancija neoklopljene parice je 100Ω, a

oklopljene parice je 150Ω. Maksimalna duljina segmenta je 90 m, a dozvoljeno je spojiti

ukupno 6 segmenta u seriju, od kojih 2 za krajnje ureĎaje i 4 meĎu zvjezdištima. To znaci, da

maksimalna struktura stabla može imati tri razine, od kojih dvije razine zvjezdišta i jednu

razinu računala. Kabel s nefleksibilnim vodicima koristi se za izradu fiksne instalacije, do

priključnice, a računalo se povezuje fleksibilnim kabelom istih karakteristika.

Priključivanje ureĎaja obavlja se korištenjem RJ45 modularnog konektora.

1 2 3 4 5 6 7 8

Slika 2.7. Modularni konektor RJ45, priključnica

Kod izvoĎenja instalacije povezuju se svi kontakti (4 parice) prema EIA 568B. 10BT koristi

samo dvije parice. 10BT mreže su zbog niske cijene i izvrsnog uklapanja u sustav strukturnog

kabliranja bile značajan podstrek masovnoj primjeni Etherneta. Danas se ne izvode, odnosno

umjesto njih izvode se 100BTX mreže radi kasnijeg prelaska na brzinu prijelaza od 100 Mb/s.

Ethernet 100BaseTX

100BTX mreža je proširenje specifikacije 10BT proširenjem maksimalne brzine prijenosa na

100 Mb/s. Povećanje se postiže upotrebom kvalitetnijih kablova. U sustavu strukturnog

kabliranja uvedena je kategorizacija kablova.

KATEGORIJA MAKSIMALAN BRZINA

CAT3 Govor, podaci do 16Mbps

CAT4 Govor, podaci do 20Mbps

CAT5 Govor, podaci do 100Mbps

CAT5e do 100Mbps

CAT6 teoretski do 10Gbps na kraćim udaljenostima

100BTX mreža je po svemu kompatibilna s 10BT specifikacijom, tako da se bez problema

koristi kao 10BT mreža. Kod prijelaza na 100 Mb/s, treba samo nadograditi aktivnu opremu.

Ethernet 10BaseFL

Napredak u tehnologiji optičkih vlakana omogućio je njihovu primjenu u izgradnji lokalnih

mreža. Prednost optičkih vlakana je u postizanju većih udaljenosti, većim brzinama prijenosa

i manjoj osjetljivosti na elektromagnetske smetnje. 10BFL specifikacija je uvedena da bi se

tehnologija optičkih vlakana uključila u postojeće 10BT mreže za izgradnju osnovne

(backbone) instalacije.

Po 10BFL specifikaciji podaci se prenose brzinom 10 Mb/s na udaljenost do 500 m. Stoga je

moguće dvije razine stablaste strukture izgraditi optičkom tehnologijom. Koriste se

jednomodna (skuplja, manje gušenje) i višemodna (jeftinija, veće gušenje) vlakna, sve

promjera 125 µm. Za Ethernet je optimalno koristiti višemodna vlakna, jer je maksimalna

udaljenost ograničena vremenom propagacije s kraja na kraj mreže (detekcija kolizije).

Ethernet 100baseFX

Specifikacija 100BFX omogućava prijenos brzinom 100 Mb/s. Po svemu ostalom

ekvivalentna je specifikaciji 10BFL.

2.5. Fiziĉki sloj

2.5.1. Karakteristike kabela

Kabeli se posebno specificiraju za vertikalnu, a posebno za horizontalnu mrežu. Najznačajnija

odluka kod izvoĎenja mreže odnosi se na izbor izmeĎu koaksijalnih kabela i parica.

Koaksijalni kabeli su se tradicionalno koristili za prijenos podataka velikim brzinama, uz

malu osjetljivost na smetnje, malo zračenje, te visoku cijenu, volumen i krutost. Parice su

dizajnirane za prijenos govora, a preplitanjem vodica i korištenjem balansiranih predajnika i

prijemnika postignuta je znatna otpornost na smetnje. Iako lošije od koaksijalnih kabela, zbog

niske cijene, volumena i visoke fleksibilnosti postale su interesantne za prijenos podataka.

Zahtjev za sve većim brzinama doveo je do napretka u kvaliteti samih parica, koje se danas

zajedno s modernim višerazinskim modulacijama koriste za prijenos podataka brzinom do

1Gb/s. Nove se instalacije grade isključivo korištenjem parica.

Danas se parice koriste u kabelima s četiri neoklopljene parice (UTP), četiri zajednički

oklopljene parice (FTP ili SeTP) iii dvije zasebno oklopljene parice (STP ili STP-A).

Slika 2.8. Vrste vodiča

Vodiči u UTP, FTP i STP kabelima moraju biti označeni prema tablici:

PARICA/MEDIJ UTP, FTP, ScTP STP UTP fleksibilni

Parica 1 plava/bijelo-plava narančasta/crna zelena/crvena

Parica 2 narančasta/bijelo-narančasta crvena/zelena žuta/crna

Parica 3 zelena/bijelo-zelena NA plava/narančasta

Parica 4 smeĎa/bijelo-smeĎa NA smeĎa/siva

Osnovna svojstava kabela su uzdužni kapacitet, karakteristična impedancija i faktor brzine:

Uzduţni kapacitet je kapacitet izmeĎu vodiča u vodu, u ovom slučaju izmeĎu vodica parice.

Uzdužni kapacitet znatno utječe na karakterističnu impedanciju i brzinu prostiranja signala

kroz kabel, ali i sam po sebi odreĎuje opterećenje predajnika i spregu medu vodicima

različitih parica u kabelu. Stoga se nastoji ograničiti iznos uzdužnog kapaciteta.

Karakteristiĉna impedancija voda odreĎuje omjer struje i napona signala na vodu. Mjeri se

u omima (za UTP 100Ω, STP 150Ω), te varira s temperaturom i s frekvencijom. Prijemnici i

predajnici su dizajnirani za rad s odreĎenom impedancijom kabela. Varijacije impedancije,

kao i zaključenje kabela netočnom impedancijom, izazivaju refleksije signala i time smanjuju

kvalitetu prijenosa.

Faktor brzine pokazuje omjer brzine prostiranja elektromagnetskog vala kroz kabel prema

brzini svjetlosti c. Za realne kablove ima vrijednost izmeĎu 0,5 i 0,8. Npr. kod 10Base-T,

UTP kabel treba zadovoljiti v>0,585e.

2.5.2. Kategorije kabela

Radi lakšeg snalaženja, a na osnovu činjenice da se standardne brzine prijenosa na lokalnim

mrežama mijenjaju skokovito (npr. 10, 100, 1000 Mb/s), kabeli su po EIA/TIA568 svrstani u

kategorije (CAT, Category), od kojih svaka zadovoljava zahtjeve odreĎene maksimalne

brzine prijenosa. Po ISO 11801 kablovi su svrstani u klase A -F (Class), koje uglavnom

odgovaraju EIA/TIA kategorijama.

U početku su se kategorije odnosile samo na UTP kablove, no danas proizvoĎači često i druge

vrste kablova, kao sto su ScTP i STP, rangiraju po istim kategorijama. ProizvoĎači su dužni

na plaštu kabela označiti kategoriju, npr. CAT-5 za kategoriju 5.

CAT-l (ISO Class A) ili TTP (Telephone Twisted Pair) koristi se za telefonske mreže. To je

obična telefonska parica bez ikakvih zahtjeva za kvalitetom. Ova kategorija je ispuštena iz

standarda.

CAT-2 (ISO Class B) koristi se za telefonske mreže i prijenos podataka do 1 Mb/s. To je

kvalitetna telefonska parica. Ova kategorija je takoĎer ispuštena iz standarda.

CAT-3 (ISO Class C) koristi se za telefonske mreže i prijenos podataka do 16 Mb/s.

Primjenjuje se za Ethernet 10BaseT mreže i 16Mb/s Token Ring mreže. Ne preporučuje se za

nove instalacije.

CAT-4 (ISO Class C extended) koristi se za telefonske mreže i prijenos podataka do 20

Mb/s. Specificirana kao proširenje kategorije 3. Primjenjuje se za Ethernet 10BaseT mreže i

16Mb/s Token Ring mreže. Ne preporučuje se za nove instalacije.

CAT-5 (ISO Class D) koristi se za prijenos podataka do 100 Mb/s. Primjenjuje se za Ethernet

10BaseT, 100BaseTX, 1000BaseT mreže i ATM priključke. Kablovima ove kategorije danas

se najčešće izvode nove mreže.

CAT-5e (ISO Class D extended) je prijedlog proširenja specifikacije CAT-5 parametrima

potrebnim za prijenos podataka po više parica odjednom (PPELFEXT, PSELFEXT, razlika

kašnjenja). Koristi se za prijenos podataka do 100 Mb/s. Karakteristike se specificiraju prema

potrebama Ethernet 100BaseTX i 1000BaseT mreža. Očekuje se da ce se u bliskoj budućnosti

kablovima ove kategorije izvoditi nove mreže.

CAT-6 (ISO Class E) Minimalna pojasna širina je 250 MHz. Teoretska brzina je 10Gb/s na

kraćim udaljenostima. Maksimalna duljina segmenta kabliranja je 100m(optimalno 55 m). Za

povezivanje UTP kabela s utičnicom i aktivnom mrežnom opremom koristi se 8-kontaktni

modularni RJ-45 konektor. Za sada ne postoje aktivne mrežne komponente koje bi podržale

ovu brzinu.

Postavlja se dilema da li kod novih instalacija koristiti UTP iii STP (FTP iii ScTP) kabele.

Mnoga ispitivanja su pokazala da neispravno instalirani STP kabel ima lošije karakteristike od

UTP kabela. Kako su STP kabeli i oprema skuplji, teži, manje fleksibilni, zahtijevaju

komplicirane procedure spajanja i skuplje prespojne naprave, optimalno je koristiti UTP

kabele. Gore opisani UTP i STP kablovi namijenjeni su horizontalnoj i vertikalnoj instalaciji.

Posebno, za izvoĎenje tih instalacija ponekad se zahtijevaju dodatne karakteristike.

2.5.3. Karakteristike konektora i njihovo povezivanje

Za UTP i ScTP kabel koristi se 8-kontaktni modulrni RJ-45 konektor, za STP-A kabel

4-kontaktni MIC konektor.

Zbog dominantne primjene UTP kabela, najčešće se koristi RJ-45 konektor. Osnovna vrsta

konektora koji se koristi za strukturno kabliranje s UTP vodovima je EIA/TIA RJ-45

modularni konektor (RJ, Registered Jack).

RJ-45 je utični konektor s osam kontakata poredanih u nizu.

Slika 2.9. RJ-45 konektor

Raspored parica i vodiča po kontaktima nije potpuno jednoznačno odreĎen. Prema EIA/TIA

568 preporučene su dvije varijante, T568A koja potječe od ISDN prakse, i T568B koja

potječe od AT&T i Ethernet prakse. U oba sluĉaja potrebno je spojiti svih osam vodiĉa.

Slika 2.10. T568A i T568B standardi

Razlika izmeĎu T568A i T568B je u zamjeni parice 2 s paricom 3. Prednost T568A

specifikacije je što je kompatibilna s ISDN standardom, a T568B sto je kompatibilna s

Ethernet 10BaseT standardom. U praksi je, meĎutim, jedino važno čitavu instalaciju izvesti

po jednom od rasporeda. Kako su parice 2 i 3 simetrično postavljene u kabelu, dozvoljeno je

korištenje prespojnih kabela po T568A na ožičenju T568B i obrnuto.

T568A

1 bijelo-zelena

T568B

1 bijelo-narančasta

2 zelena 2 narančasta

3 bijelo-narančasta 3 bijelo-zelena

4 plava 4 plava

5 bijelo-plava 5 bijelo-plava

6 narančasta 6 zelena

7 bijelo-smeĎa 7 bijelo-smeĎa

8 smeĎa 8 smeĎa

Raspored žica prema T568A standardu na jednoj strani, te prema T568B standardu na drugoj

naziva se crossover kabel, a prema standardu T568B na obje strane straight trought kabel.

2.5.4. Strukturno kabliranje

Optimalno je izgraditi takvo ozičenje za prijenos podataka kao osnovnu infrastrukturu zgrade,

koje bi zadovoljilo sve potrebe za umrežavanjem, te omogućilo povezivanje raznovrsnih

sustava različitih proizvoĎača. To je svojstvo generalnosti ožičenja (Generic Cabling).

Ako je ožičenje dio zgrade, onda ne želimo svakodnevno povlačiti nove kabele, već nam

ugraĎeni resurs mora biti dovoljan za neki predvidivi period. To znaci da u svakoj prostoriji

želimo imati dovoljno priključaka za sve buduće potrebe. Govorimo o zasićenom ožičenju

(Saturated Cabling), kod kojega postavljamo dva priključka na svaka 2-3 m2 radnog prostora.

Ukoliko želimo ostvariti mogućnost jednostavnog prespajanja priključaka s jednog sustava na

drugi, što implicira korištenje razdjelnika (Cross Connect) i prespojnih naprava (Patch Panel).

Ukoliko su zadovoljena ova tri svojstva, generalnost, zasićenost i korištenje prespojnih

naprava, govorimo o strukturnom kabliranju.

2.5.4.1. Arhitektura i terminologija strukturnog kabliranja

Osnovna arhitektura strukturnog kabliranja koristi stablastu topologiju.

Slika 2.11. Osnovna topologija strukturnog kabliranja

Stablasta struktura sastoji se od podsustava ožičenja s kabelskim završecima, koji čine

razdjelnike. Podsustavi ožičenja su osnovna mreža kruga, osnovna mreža zgrade (vertikalna

mreža), horizontalna mreža i mreža radnog prostora. Kabelski završeci čine razdjelnik kruga,

razdjelnike zgrade, razdjelnike kata, prespojne točke i telekomunikacijske priključnice.

Osnovna mreţa kruga povezuje zgrade unutar tvorničkog iii sveučilišnog kruga. Vodovi se

protežu od razdjelnika kruga do razdjelnika zgrada.

Osnovna mreţa zgrade često se zove vertikalna mreža, povezuje katove unutar zgrade.

Vodovi se protežu od razdjelnika zgrade do razdjelnika katova. Sastoji se od vodova i

kabelskih završetaka, koji sačinjavaju razdjelnik zgrade i razdjelnike kata.

Horizontalna mreţa povezuje prostorije unutar kata. Vodovi se protežu od razdjelnika kata

do telekomunikacijskih priključnica. Sastoji se od vodova i kabelskih završetaka, koji cine

razdjelnik kata i priključnice. Horizontalni vodovi trebaju biti kontinuirani od razdjelnika kata

do priključnice, osim iznimno u slučaju kada se koristi prespojna točka.

Mreţa radnog prostora povezuje priključnicu s korisničkom opremom. Cesto se svodi na

priključne kabele, ali može sadržavati i aktivnu opremu. To nije stalni dio instalacije u smislu

infrastrukture zgrade, pa nije pokriven specifIkacijama strukturnog kabliranja.

Razdjelnik kruga je točka u kojoj se prespajaju vodovi osnovne mreže kruga. Cesto sadrži

aktivnu mrežnu opremu. Na razdjelnik kruga se dovodi priključak javne mreže (Network

Interface).

Razdjelnik zgrade je točka u kojoj se prespajaju vodovi osnovne mreže zgrade. U pravilu

sadrži aktivnu mrežnu opremu, kao sto su zvjezdišta, prospojnici i usmjernici, te kućnu

telefonsku centralu. Ova oprema je najčešće smještena u "sobi za opremu" (Equipment

Room). Razdjelnik zgrade treba biti smješten u istoj prostoriji ili u neposrednoj blizini.

Razdjelnik kata je točka u kojoj se prespajaju horizontalni vodovi. Razdjelnik kata obavezno

sadrži prespojne naprave, a često i aktivnu mrežnu opremu kao sto su zvjezdišta ili

prospojnici. Tu se obavlja povezivanje horizontalne mreže sa osnovnom (vertikalnom)

mrežom zgrade. Preporučuje se ugradnja jednog razdjelnika kata na svakih 1000 m2

radne

površine, a svakako najmanje jedan po svakom katu. Za slučaj da je takvo rješenje

neekonomično, dozvoljava se povezivanje horizontalnih mreža s više katova na isti razdjelnik.

Prespojna toĉka se iznimno ugraĎuje u horizontalnu mrežu za slučaj kada se koristi

namještaj sa ugraĎenim priključnicama. Tada je dozvoljeno koristiti jednu prespojnu točku,

gdje se spaja horizontalni kabel s kabelom u namještaju.

Telekomunikacijska prikljuĉnica je fIksna tocka u radnom prostoru (sobi) u kojoj se

završava horizontalni kabel. Sastoji se od standardnog konektora. Načelo zasićenog ožičenja

zahtjeva instaliranje dviju priključnica na svaka 2-3 m2

radne površine.

2.5.5. Ograniĉenja udaljenosti

Standardom su postavljena ograničenja udaljenosti, odnosno duljina vodova, kako bi se

osigurao rad sto većeg broja raznih sustava na mrežama strukturnog kabliranja.

Duljina horizontalnog kabela, koji povezuje razdjelnik kata s priključnicom, ne smije biti veća

od 90 m, mjereno od same priključnice do točke u kojoj je kabel priključen na prespojni

ureĎaj. Dozvoljena dodatna ukupna udaljenost od priključnice do korisnikove opreme i od

kabelskog završetka do vertikalnog kabela ili do aktivnog ureĎaja je 10m. Ukupna udaljenost

koja iznosi 100 m prilagoĎena je mogućnostima 10BaseT Ethernet mreže. Kasnije je ta

udaljenost (90+10) prihvaćena i za ostale vrste mreža, od kojih je najvažnija 100Base-TX

Ethernet. Pokazalo se je da se ovom duljinom horizontalnog kabela može pokriti vise od 95%

stvarnih radnih prostora.Duljina osnovne mreže ovisi o izabranom mediju i tehnologiji same

mreže, te da Ii se u strukturi koristi razdjelnik zgrade ili ne.

UTP

10BaseT 100

100BaseTX 100

1000BaseTX 100

STP

koaksijalni kabel 500

10Base-5 500

10Base-2 185

U praksi je moguće očekivati najrazličitije probleme kod uklapanja arhitekture strukturnog

kabliranja u tlocrt zgrade iii kruga. Ovisno o obliku zgrade, srednje rješenje je u instaliranju

po jednog razdjelnika kata na svakom katu, te jednog razdjelnika zgrade u blizini priključka

na glavnu mrežu kruga (najces6e u podrumu ili prizemlju).

2.5.6. Zahtjevi za izvoĊenje instalacija

Kod izvoĎenja instalacije potrebno se pridržavati dodatnih pravila, koja su specificirana

osnovnim ili nekim dopunskim standardima. Radi se o polumjeru savijanja kabela i

udaljenosti od energetskih vodova.

Polumjer zakrivljenosti savijanja kabela definira se sa svrhom da se izbjegnu fizička oštećenja

kabela, te da se očuvaju njegove električne performanse. Polumjer zakrivljenosti nekad se

definira u odnosu na promjer kabela D, a nekad i apsolutno. Minimalni polumjer savijanja

kabela prikazan je u tablici.

KABEL POLUMJER

SAVIJANJA

UTP horizontalni 4D

UTP vertikalni 6D

UTP kod provlačenja 8D

STP 75 mm

STP ojačan 150 mm

Udaljenost od energetskih kabela se kontrolira da bi se izbjeglo nepotrebno preslušavanje

signala 50 Hz i raznih smetnji izazvanih uključivanjem i isključivanjem potrošača.

Razlikujemo minimalnu udaljenost od neoklopljenih i od oklopljenih energetskih kablova.

Minimalan udaljenost od energetskih kabela su prikazani u tablici.

ENERGETSKI KABEL < 2 kV 2-5 kV > 5 kV

neoklopljen, u blizini

otvorenih ili plastičnih kanala

s vodovima

127 mm 305 mm 610 mm

neoklopljen, u blizini metalnih

uzemljenih kanala s vodovima 64 mm 152 mm 305 mm

u metalnom uzemljenom

kanalu,u blizini metalnih

uzemljenih kanala s vodovima

_ 152 mm 305 mm

Udaljenosti su značajne za paralelno postavljene vodove. Ukoliko se radi o križanju kanala,

mogu se u praksi tolerirati i manji razmaci.

2.6. Podatkovni sloj

Podatkovni sloj ima zadatak omogućiti pouzdan prijenos podataka s jednog računala na drugo

kroz fizičku vezu i pri tome treba otkriti i ako je moguće ispraviti greške nastale na fizičkom

sloju. Općenito, na ovom sloju se operira s okvirima i postoji više protokola. Osnovna

funkcija ovih protokola je postizanje pouzdane i efikasne komunikacije izmeĎu dva susjedna

računala. Sloj veze podataka se naslanja na fizički sloj, a sa gornje strane on daje svoje usluge

mrežnom sloju.

Sloj veze ima tri funkcije a to su:

kontrola kada računalo šalje podatke (kontrola pristupa mediju)

detekcija i korekcija greške u prijenosu (kontrola greške)

odreĎivanje početka i kraja okvira

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) je podijelio sloj veze podataka na dva

podsloja, a to su:

podsloj kontrole pristupa mediju (MAC)

podsloj kontrole logičke veze (LLC)

Slika 2.12. Podjela podatkovnog sloja

MAC podsloj odreĎuje ko ima pravo pristupa fizičkom sloju u bilo kom trenutku vremena.

Ponaša se kao sučelje izmeĎu podsloja logičke kontrole povezivanja i fizičkog sloja.

Osigurava pristup mrežnim medijima i sustavu adresiranja, koji se koristi za prijenos okvira

podataka kroz mrežu. Neophodno je osigurati da dva računala ne pokušaju prenijeti podatke

istovremeno, a ako se to i desi, mora se pronaći način za rješenje problema.

MAC adresa je adresa kodirana u ROM (Read Only Memory) svakog mrežnog ureĎaja.

Sastoji se od 48 bita i jedinstvena je za svaki ureĎaj. Sa 48 bita možemo adresirati 248

ureĎaja.

IEEE predviĎa da se taj adresni prostor neće potrošiti do 2100. godine.

Prva 24 najznačajnija bita se dodjeljuju proizvoĎaču, tzv. OUI (Organizationally Unique

Identifier), a 24 najmanje značajna bita su rezervirana za pojedinu mrežnu karticu

proizvoĎača. Za zapisivanje MAC adresa koristi se heksadecimalni brojevni sustav

npr. 00-1A-4D-5B-05-91. FF-FF-FF-FF-FF FF je MAC adresa razašiljanja, okvire koji imaju

ovu adresu kao adresu odredišta primaju svi čvorovi u toj domeni kolizije.

Kontrola logičke veze održava vezu izmeĎu računala pošiljatelja i računala primatelja tijekom

prijenosa podataka. Paket kontrole logičke veze se sastoji od tri polja: odredišna pristupna

točka usluge - DSAP (destination service acess point), izvorišna pristupna točka usluge –

SSAP (source service acess point) i LLC control.

2.6.1. Usluge koje pruţa podatkovni sloj

Funkcija podatkovnog sloja je pružanje usluga mrežnom sloju. Proces na mrežnom

sloju prepušta podatke podatkovnom sloju, koji će prenijeti podatke ka odredišnom

podatkovnom sloju koji će ih predati mrežnom sloju na toj strani.

Slika 2.13. a) virtualna komunikacija b) stvaran komunikacija

Podatkovni sloj mora:

Osigurati dobro definirano sučelje prema mrežnom sloju

Definirati način na koji se bitovi sa fizičkog sloja grupiraju u okviru

Riješiti problem pogrešaka pri prijenosu

Regulirati protok okvira

Usluga prijenosa koje podatkovni sloj pruža može biti:

Usluga bez spajanja i bez potvrde prijema

Stroj koji služi kao izvor podataka šalje okvire bez da traži potvrdu o primitku. Prije

komunikacije ne uspostavlja se put kojim će okviri putovati. Ovaj način je pogodan

kod sustava sa malom razinom pogrešaka, kao i za sustave u realnom vremenu.

Usluga bez spajanja i s potvrdom prijema

Kod ove vrste usluge veza se takoĎer ne uspostavlja prije prijenosa, ali se za svaki

okvir traži potvrda prijema. Ako okvir nije primljen šalje se ponovo.

Usluga sa spajanjem i s potvrdom prijema

Izvor i odredište uspostavljaju vezu prije samog prijenosa podataka. Svaki okvir se

numerira i podatkovni sloj garantira da će svaki okvir doći na odredište, da neće biti

dupliciranja i da će stići po redu.

Prijenos ima tri faze:

1. Uspostava veze, inicijalizacija varijabli i brojača okvira

2. Prijenos okvira

3. Raskid veze, resetiranje svih resursa koji su se koristili (varijabli, spremnika, ...)

Kontrola pogreški

Jedna od zadaća podatkovnog sloja je kontrola pogreški. Najčešće se za postizanje

pouzdanog prijenosa koristi potvrda prijema. Protokol poziva prijemnu stranu da

pošalje upravljački okvir sa pozitivnom ili negativnom potvrdom prijema poslanih

okvira. U slučaju negativne potvrde okvir se mora poslati ponovo. Protokol mora

riješiti i problem izgubljenog okvira ili izgubljene potvrde, jer se ne može dopustiti

dugo čekanje na predajnoj strani. Taj problem se rješava upotrebom brojača, koji čeka

odreĎeni vremenski period dovoljan da okvir doĎe do odredišta i da prijemna strana

pošalje natrag potvrdu. Ako vremenski period istekne (zbog izgubljenog okvira ili

izgubljene potvrde), brojač se isključi i upozorava pošiljatelja na problem. Okvir se

šalje ponovo, pa stoga može doći do dupliciranja okvira na prijemnoj strani. Način

sprječavanja dupliciranja okvira je zadavanje broja svakom okviru tako da ih prijemna

strana zna razlikovati.

Kontrola pogreški je važna zadaća podatkovnog sloja i postoji niz različitih

sofisticiranih protokola koji ovaj problem rješavaju.

Kontrola toka

Kontrola toka na podatkovnom sloju vezana je uz problem kako spriječiti bržeg

pošiljatelja da ne zatrpa podacima sporijeg primatelja. Potrebno je uvesti nekakav

povratni mehanizam, kako bi se pošiljatelj obavijestio može li ga primatelj "pratiti".

Većina mehanizama kontrole toka se zasniva na istom principu. Protokol ima

definirana pravila o tome kad pošiljatelj smije slati okvire. Kad se uspostavi veza

primatelj kaže koliko pošiljatelj smije poslati okvira, nakon što ih pošalje mora čekati

prijemnu stranu za dopuštenje daljnjeg slanja okvira.

2.6.2. Primjeri protokola na podatkovnom sloju

2.6.2.1. SDLC - Synchronous Data Link Control

Ovaj protokol je protokol orijentiran ka bitu zato što podaci u okvirima ne moraju biti

osmobitni. Tipični SDLC paket počinje i završava sa specijalnim nizom bitova 01111110.

Polje adrese utvrĎuje odredište. Dužina polja adrese je obično 8 bita ali može biti i 16 bita: svi

računari na istoj mreži moraju imati istu dužinu bita. Polje kontrole identificira tip podatka

koji se prenosi a podaci mogu biti:

podaci-informacije (prijenos podataka za krajnje korisnike)

supervizorski (prenosi potvrde )

Slika 2.14. Format SDLC okvira

Polje poruke je promjenjive dužine. Kod za provjeru paketa je 32-bitni CRC. SDLC ima

problem transparentnosti gdje korisni podaci mogu sadržavati isti niz bita koji postoje u flegu

(01111110). Prijemnik bi mogao to interpretirati kao kraj okvira, i da ignorira ostatak.

Rešenje se nalazi u zamjeni bita. Predajnik dodaje jednu nulu uvijek kada detektira pet

jedinica i nastavlja sa prijenosom. Svaki put kada prijemnik spazi pet uzastopnih jedinica

testira sljedeće bite koje prati nula (111110) automatski briše nulu i nastavlja započeti proces.

Obrnuto, ako je jedan kraj okvira (111111) moći će prepoznati drugu nulu kao početak

sljedećeg okvira. Ako se slučajno desi da se okvir završava sa 11, sigurno je došlo do greške

jer ne može biti sedam jedinica.

2.6.2.2. HDLC - High Level Data Link Control

HDLC je ISO protokol na podatkovnom sloju, bitovno je orijentiran i koristi ubacivanje

bitova. HDLC je nastao kao modifikacija SDLC protokola. CCITT je usvojio i modificirao

HDLC i nazvao ga LAP (Link Access Procedure) protokol koji je dio X.25 mrežnog

standarda. S ciljem podrške različitih aplikacija, protokol HDLC definira tri tipa stanica

(primaran, sekundarna i kombinirana), dva tipa konfiguracije linka (uravnoteženi i

neuravnoteženi) i tri načina prijenosa (normalni uz odgovor, asinkroni uravnoteženi i

asinkroni uz odgovor). Na slici je predočen izgled HDCL okvira.

Slika 2.15. Format HDCL okvira

F - Polje zastavica (engl. flag) je sinkronizacijski oktet i definiran je sekvencom 01111110.

A - Adresno polje može biti 8 bitno i tada počinje sa 0 (0xxxxxxx ) ili 16 bitno i počinje sa 1

(1xxxxxxxxxxxxxxxx).

C - Kontrolno polje definira tri tipa okvira – informacijski okvir, nadzorni okvir, nenumerirani

okvir

Slika 2.16. Kontrolno polje kod HDCL okvira

Informacijski okvir (engl. information frame) sadrži redni broj odaslanog okvira N(S)

i redni broj sljedećeg okvira N(R). HDLC koristi klizni prozor, a broj okvira koji mogu biti

uzastopno poslani bez čekanja na potvrdu odreĎen je veličinom polja N(S) i N(R).

Nadzorni okvir (engl. supervisory frame) koristi se za kontrolu toka podataka i

kontrolu grešaka.

Nenumerirani okvir (engl. unnumbered frame) odreĎuje vrstu odzivnog moda, koji

može biti normalni ili asinkroni. Kod normalnog odzivnog moda sekundarna stanica prelazi

na predaju samo uz dozvolu primarne stanice, dok kod asinkronog odzivnog moda

sekundarna strana može prijeći na predaju bilo kada.

P/F (Poll/Final) bit je prozivni bit i može značit:

Neka računalo pošalje nadzorni okvir odmah tj. neka ne čeka promet u obrnutom

pravcu da na njega doda potvrdu

OdreĎuje koja strana (primarna ili sekundarna) ima kontrolu nad komunikacijom

FCS (Frame Check Sequence) - polje predstavlja kontrolne bitove generirane

sistemskim cikličkim kodiranjem CRC (Cyclic Redundancy Check).

2.6.2.3. PPP – Point to Point Protocol

Protokol PPP je nadogradnja HDLC protokola, s tima da je PPP znakovno orijentiran a

HDLC bitovno. Okvir PPP protokola se razlikuje od formata HDCL protokola po postojanju

polja „protokol“ koji sadrži naziv protokola mrežnog sloja.

Slika 2.17. Format PPP okvira

PPP je standardni Internet protokol koji omogućava prijenos paketa preko modemskih veza uz

istovremenu podršku više protokola, te osigurava pouzdani prijenos preko bilo kojeg tipa

serijske veze. Čine ga tri skupine pravila: za umetanje (enkapsulaciju) paketa više protokola

mrežne razine u okvire PPP protokola, zatim protokol za nadzor veze (LCP - Link Control

Protocol) za uspostavu, konfiguriranje i testiranje podatkovne veze, te protokol za "nadzor

mreže" (NCP - Network Control Protocol) za dogovor o prijenosu različitih protokola mrežne

razine. Umetanje paketa omogućava multipleksiranje različitih protokola mreže razine preko

iste veze, pa PPP omogućava povezivanje računala, premosnika i usmjernika koji rade na

različitim protokolima.

2.6.3. Protokoli lokalnih mreţa

Standardizacijom LLC podsloja bave se odbori IEEE 802.1 i 802.2. Odbor IEEE 802.1

zadužen je za pitanja koja su zajednička svim vrstama lokalnih mreža: adresiranje, upravljanje

mrežom, povezivanje lokalnih mreža i dr. Odbor 802.2 bavi se problemima vezanim uz LLC

podsloj.

Slika 2.18. Skup Ethernet protokola

Posebni odbori zaduženi su za definiranje protokola MAC podsloja namjenjenih lokalnim

mrežama:

IEEE 802.3 – standardizacija lokalnih mreža koje koriste metodu višestrukog pristupa

mediju nazvanu CSMA/CD poznatijih pod nazivom Ethernet

IEEE 802.4 - standardizacija lokalnih mreža čiji je naziv sabirnica s pristupnim

okvirom (token bus)

IEEE 802.5 - standardizacija lokalnih mreža čiji je naziv prstenasta mreža s

pristupnim okvirom (token ring)

IEEE 802.9 - standardizacija mreže nazvane sinkroni Ethernet , koja kombinira

slučajni pristup ( CSMA/CD) namijenjen prijenosu podataka i ISDN kanale

namijenjene prijenosu govora, videa i multimedije.

IEEE 802.11 - standardizacija bežičnih lokalnih mreža

IEEE 802.12 - standardizacija lokalne mreže koja koristi metodu višestrukog pristupa

mediju na temelju prioriteta zahtjeva (DPAM), a komercijalni naziv takve mreže je

100VG-AnyLAN.

2.6.3.1. IEEE Standard 802.3

Standard IEEE 802.3 obuhvaća 100 megabitnu verziju (Fast Ethernet) i 1000 megabitnu

verziju (Gigabit Ethernet). IEEE 802.3 standard definira tip kabela, najveću dozvoljenu

udaljenost meĎu računalima u mreži i format podataka (okvira) te koristi 1-persistent4

CSMA/CD mehanizam za kontrolu pristupa fizičkom mediju.

CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection) mehanizam

(1-persistent) je namijenjen mreži koja ima topologiju sabirnice. Pristup čvora (stanice)

prijenosnom mediju tj. sabirnici je slučajan. Stanica koja želi uspostaviti komunikaciju

"osluškuje" stanje medija i ponaša se po sljedećim pravilima:

ako je medij slobodan, šalje podatke

ako je medij zauzet, osluškuje dok se ne ustanovi da je medij slobodan i odmah šalje

ako pri odašiljanju ustanovi da je došlo do kolizije, čeka slučajno odabrano vrijeme i

ponovo šalje podatke

Struktura Ethernet okvira (IEEE 802.3 format okvira) prikazana je na slici.

Slika 2.18. Format Ethernet okvira

Svaki okvir počinje sa preambulom od 7 bytova sastavljenoj od sekvenci 10101010,

koja služi za sinkronizaciju prijenosa. Preambula ima značenje samo na fizičkom sloju (pri

slanju okvira kreira se na fizičkom sloju, a prilikom prijema okvira fizički sloj uklanja

preambulu i ne prosljeĎuje je na MAC podsloj). SFD (Start of the Frame Delimiter) sadrži

sekvencu 10101011 kako bi se označio početak samog okvira. Adresa odredišta može biti

adresa jedne radne stanice, grupe stanica ili čak nekoliko grupa stanica. Adresa izvora daje

adresu stanice koja šalje podatke. U polju Dužina definira se duljina polja sa podacima.

U polju podaci nalaze se podaci za prijenos i duljina može biti od 46-1500 bytova, ako je

manja tada se okvir nadopunjuje sa PAD poljem. FCS (Frame Check Sequence) je polje za

provjeru. Sastoji se od 32-bitne sekvence dobivene cikličkim kodom (CRC- 32). FCS 32

bitovna CRC kontrola računa se iz svih polja osim preambule, SFD polja i naravno samog

FCS polja.

2.6.4. Domena kolizije mreţe Ethernet

Domena kolizije se definira kao CSMA/CD segment mreže u kojem će se dogoditi kolizija

ako dva čvora istovremeno šalju okvir.

Domena prostiranja se definira kao logički segment mreže u kojem čvorovi mogu

komunicirati razašiljanjem. Usmjernici razdvajaju domene prostiranja.

Slika 2.19. Domena kolizije i prostiranja

Bez obzira o kojoj se vrsti kabliranja radilo, uvijek podaci koje šalje jedno računalo dolaze do

svih drugih u mreži. Problem koji se zbog toga može pojaviti je kolizija. Razlog za definiranje

minimalne veličine okvira je sprječavanje stanice da završi prijenos kratkog okvira prije nego

prvi bit stigne do najdaljeg dijela kabela, gdje može doći do kolizije s drugim okvirom.

U t=0 stanica A šalje okvir (τ je vrijeme propagacije tj. vrijeme potrebno da okvir stigne na

drugu stranu). U τ-ε druga stanica B šalje svoj okvir. Kad stanica B vidi da je došlo do

kolizije prekida slanje i šalje 48-bitni okvir s kojim obavještava ostale stanice da je došlo do

kolizije. Za otprilike 2τ, pošiljatelj (stanica A) primi okvir i prekida prijenos, zatim čeka

slučajno vrijeme t i šalje ponovo. Ako stanica šalje kratke okvire moguće je da je došlo do

kolizije, ali je prijenos završen prije nego je okvir sa porukom o koliziji stigao do nje.

Pošiljatelj će krivo zaključiti da je okvir uspješno poslan. Zato se svi okviri moraju slati

najmanje 2τ vremena.

Slika 2.19. Detekcija kolizije

2.7. Virtualna lokalna mreţa (VLAN)

Virtualna lokalna mreţa (engl. Virtual Local Area Network – VLAN) je način logiĉke

segmentacije mreže koja se može dinamički mijenjati i nije ovisna o fizičkoj topologiji

mreže. VLAN predstavlja skupinu računala koji mogu biti u jednoj ili više odvojenih mreža, a

koje su konfigurirane na način da im je omogućena meĎusobna komunikacija kao da se nalaze

u istoj fizičkoj mreži. Povezivanje tih računala obavlja konfiguracijom prospojnika. Priključci

na prospojniku se u odgovarajući VLAN smještaju statički. Administrator mreže mora za

svaki priključak odrediti pripadnost odreĎenom VLAN-u. Time je omogućena brza i

jednostavna dodjela VLAN-a računalu. Ako se korisnik preseli na drugi priključak, a želi

imati isti VLAN kao prije, tada se mora obaviti pridjeljivanje priključka u odgovarajući

VLAN, tzv. „Port-to-VLAN“ dodjeljivanje. Ako postoji više meĎusobno povezanih

prospojnika i na njima je definirano nekoliko istih VLAN-ova potrebno je omogućiti promet

izmeĎu dva računala koja se nalaze u istom VLAN-u, ali su spojena na različite prospojnike.

Za to je potrebno koristiti VLAN Trunking Protocol (VTP). Ovaj protokol omogućava

prenošenje prometa svih VLAN-ova preko jednog sučelja.

Važno je napomenuti da priključci prospojnika koji se nalaze u različitim VLAN-ovima ne

mogu komunicirati izravno, već im je za to potreban usmjernik. Sučelje usmjernika (engl.

Interface) treba podijeliti na onoliko podsučelja koliko postoji VLAN-ova. Svakom od tih

virtualnih sučelja se dodjeljuje IP adresa iz raspona pojedinog VLAN-a, a to je ujedno adresa

predefiniranog izlaza (engl. Default gateway) za taj VLAN. Osim adrese na podsučelju je

potrebno definirati kojem VLAN-u pripada te koji „trunking“ protokol koristi.

Slika 2.20. dvije LAN mreže na prospojniku

2.8. Lokalne beţiĉne mreţe (Wireless Local Area Network – WLAN)

Ove mreže omogućavaju da računala na jednoj geografskoj lokaciji dijele informacije i

zajedničke ureĎaje (printeri, baze podataka, itd.). U okviru ove mreže omogućeni su isti

servisi kao i u žičanim mrežama, a imaju niz prednosti u odnosu na žičani LAN – mobilnost,

fleksibilnost, skalabilnost, brzina protoka, jednostavnost i smanjenje troškova instalacije.

WLAN su neophodne u situacijama kada, zbog arhitektonskih, geografskih ili drugih razloga,

nije moguće ostvariti druge načine formiranja mreže. U osnovi, bežične mreže zahtijevaju

odreĎenu infrastrukturu:

bežične PC kartice u umreženim računalima

pristupnu točku (Access point)

bežični PC adapter i mrežnu konekciju za pristupnu točku

Potrebna je samo jedna pristupna točka za jednu WLAN konekciju. Ograničavajući faktor

primjene je relativno kraći domet veze (30–300m) i frekvencijski opseg. Ako je potrebno

premostiti veće udaljenosti koriste se dodatne antene sa pojačivačima za podizanje razine

signala.

Za formiranje bežične LAN mreže potrebni su bežične WLAN kartice i Access Point

ureĎaji.

Beţiĉne WLAN kartice se koriste umjesto standardnih LAN kartica. Kartice koje se koriste

imaju istu ulogu, koriste iste protokole i isto se ponašaju kao i kartice koje se koriste za

standardnu mrežu s tim što za prijenos podataka koriste radio valove. Na računalo mogu biti

spojeni preko jednog od sljedećih sučelja: PCI, USB ili PCMCIA.

Slika 2.21. Bežične WLAN kartice

Access Point je ureĎaj koji služi za meĎusobno povezivanje klijenata i predstavlja središnji

dio jedne mreže. TakoĎer, može da se koristi i za spajanje wireless klijenata sa LAN-om ili sa

izlazom na Internet. Access point igra ulogu mostova (bridges) izmeĎu bežičnih stanica i

resursa u žičnom LAN-u (serveri i ruteri za pristup internetu). Može da radi u nekoliko

modova):

client mod (pomoću njega se spaja na mrežu isto kao i pomoću obične kartice)

bridge mod (koristi se za spajanje dvije mreže ili više mreža u jednu cjelinu)

Slika 2.22. Access point uređaji

2.8.1. Princip rada WLAN-a

Bežični LAN-ovi koriste elektromagnetne valove za komunikaciju od jedne točke do druge

bez oslanjanja na bilo kakvu fizičku vezu.

U tipičnoj WLAN konfiguraciji, odašiljač/prijemnik, koji se zove pristupna točka (access

point), povezuje se na žičnu mrežu sa fiksne lokacije koristeći standardan Ethernet kabel.

Pristupna točka prima, obraĎuje i šalje podatke izmeĎu WLAN-a i žičane mrežne

infrastrukture. Jedna pristupna točka može podržati malu grupu korisnika i može funkcionirati

unutar raspona od manje od tridesetak metara pa do preko stotinu metara. Krajnji korisnici

pristupaju WLAN-u preko bežičnih LAN adaptera, koji su implementirani kao PC kartice u

prijenosnim računalima ili koriste PCI adaptere u desktop računalima.

Slika 2.23. Bežični pristup LAN-u preko Access point uređaja

Radio komunikacija kod WLAN-ova se obavlja u tzv. ISM (Industrial, Scientific & Medical)

opsegu frekvencija koji je svuda u svijetu prihvaćen kao opseg za čije korištenje nije potrebna

licenca. ISM čine tri opsega frekvencija:

902 - 928 MHz,

2400 - 2483,5 MHz

5728 – 5750 MHz

Od njih se, u ovom trenutku, najčešće koristi opseg oko 2.4 - 2.48 GHz. WLAN-ovi koriste

Spread Spectrum tehniku prijenosa (prijenos u proširenom opsegu).

3. Mreţni sloj

Zadatak mrežnog sloja je prijenos paketa izmeĎu krajnjih stanica. Mrežni sloj je najniži sloj

koji se brine za prijenos podataka sa kraja na kraj mreže. Njegov zadatak je da omogući

uspostavljanje, održavanje i raskid veza. Najvažnija funkcija mrežnog sloja je usmjeravanje

(engl. routing). Algoritmi za usmjeravanje dio su softvera mrežnog sloja i odgovorni su za

donošenje odluke o putu kojim će se paketi prenositi. Usmjeravanje obavljaju ureĎaji koji se

zovu usmjernici (engl. router).

Mrežni sloj mora voditi računa kako ne bi došlo do zagušenja koje se javlja kad je dolazni

promet veći od kapaciteta izlaznih linija, pa je u podmreži (podmrežom se smatra prva tri

sloja) previše paketa i neki se počinju gubiti. Kontrola zasićenja povezana je sa

usmjeravanjem, jer je glavni razlog zasićenja loše usmjeravanje. Razlikuje se od kontrole toka

u sloju prijenosa podataka. Kod podatkovnog sloja kontrola toka morala je riješiti problem

brzog pošiljatelja koji zatrpava podacima sporijeg primatelja, kod mrežnog sloja gleda se

ukupni promet na mreži.

U slučaju da su izvorišna i odredišna stanica u različitim mrežama, mrežni sloj mora

riješiti probleme koji zbog toga nastaju (npr. pretvaranje paketa koji prelaze iz mreže

u mrežu).

Sučelje (engl. interface) izmeĎu prijenosnog i mrežnog sloja predstavlja granicu

podmreže, tj. to je sučelje izmeĎu korisnika i prijenosnika (engl. carrier) i mora biti

posebno dobro definirano.

Ciljevi pri kreiranju usluga mrežnog sloja su:

usluge moraju biti neovisne o tehnologiji podmreže

na prijenosni sloj ne smije utjecati broj, tip i topologija mreža

mrežne adrese za prijenosni sloj moraju imati jedinstveni način označavanja i kroz

LAN i kroz WAN

3.1. TCP/IP model

Naziv TCP/IP potječe od dva najčešće korištena protokola: TCP (Transmission Control

Protocol) i IP (Internet Protocol).

TCP/IP skup protokola prihvaćen je kao standard zbog pogodnosti koje je jedini u datom

trenutku nudio, neki od njih su:

Neovisnost o tipu računalne opreme i operacijskih sustava, te o pojedinom

proizvoĎaču

Neovisnost o tipu mrežne opreme na fizičkoj razini i prijenosnog medija, što

omogućava integraciju različitih tipova mreža (Ethernet, token ring, X.25...)

Jedinstveni način adresiranja koji omogućava povezivanje i komunikaciju svih

ureĎaja koji podržavaju TCP/IP

Standardizirani protokoli viših razina komunikacijskog modela, što omogućava

široku primjenu mrežnih usluga

TCP/IP model definira pojedine funkcije komunikacijskog modela kroz četiri sloja,

(za razliku od OSI modela koji ima sedam slojeva:

sloj pristupa mreţi – definira rutine za pristup fizičkom mediju

internet sloj – definira datagram i upravlja usmjeravanjem podataka

prijenosni (transportni) sloj – osigurava prijenos podataka sa kraja na kraj mreže

aplikacijski sloj – sadrži aplikacije i procese koji koriste mrežu

Slika.3.1. Arhitektura TCP/IP protokola

Slika 3.2. Usporedba OSI i TCP/IP modela

Svaki sloj ima svoju strukturu podataka i terminologiju koja opisuje tu strukturu. Na

aplikacijskom sloju TCP protokol za podatke koristi naziv tok (engl. stream), dok se kod UDP

protokola koristi naziv poruka (engl. message). TCP na prijenosnom sloju naziva podatke

segment, a UDP paket. Na internet sloju svi podaci su predstavljeni datagramom, a na sloju

pristupa mreži okvirom.

Slika 3.3. struktura podataka po slojevima TCP/IP modela

TCP/IP je dizajniran tako da skriva funkcije nižih slojeva, a često spominjani

protokoli IP, TCP, UDP itd. spadaju u protokole viših slojeva.

Funkcije koje se obavljaju na ovom sloju obuhvaćaju raspakiranje IP datagrama (osnovna

jedinica za transmisiju na Internetu) u okvire koji se prenose mrežom i preslikavanju IP

adrese u fizičku adresu koju koristi mreža. Jedna od snaga TCP/IP protokola je shema

adresiranja kojom se jednoznačno identificira svako računalo na Internetu. Ta IP adresa se

konvertira u adresu koja je pogodna za fizičku mrežu preko koje se vrši prijenos.

Internet sloj je drugi sloj kod TCP/IP modela. Na ovom sloju se omogućava uspostava logičke

veze izmeĎu dva ureĎaja koja žele komunicirati. UreĎaji se prepoznaju preko adresa koje su

prema Internet protokolu predstavljena 32-bitnim brojem. Internet sloj prenosi podatke unutar

TCP/IP modela tj. prihvaća ih od sloja pristupa mreži i predaje prijenosnom sloju, izdvajajući

i analizirajući svoje zaglavlje. Osnovna jedinica podataka na ovom sloju je datagram. Na

Internet sloju osnovni su protokoli IP (Internet Protocol) i ICMP (Internet Control Message

Protocol).

3.2. IP protokol

Internet protokol je najvažniji protokol unutar Internet sloja (TCP/IP model). IP je protokol za

veze bez spajanja (engl. connectionless protocol), što znači da se dvije strane ne dogovaraju o

početku ili završetku prijenosa podataka, nego predajna strana šalje podatke i ako nakon

nekog vremena ne dobije potvrdu šalje podatke ponovo. IP znači ne razmjenjuje upravljačke

podatke za uspostavu veze s kraja na kraj mreže, već se oslanja na protokole drugih slojeva

koji trebaju uspostaviti vezu, ako žele da to bude veza sa spajanjem. IP se takoĎer oslanja na

protokole viših i nižih slojeva za osiguravanje korekcije i detekcije pogreški. IP će prenijeti

podatke mrežom, ali neće provjeriti jesu li podaci točno preneseni, tu funkciju će obaviti

protokoli ostalih slojeva u TCP/IP arhitekturi. Funkcije Internet protokola:

Definira datagram

Definira shemu adresiranja na Internetu

Prebacuje podatke izmeĎu sloja za pristup mreži i prijenosnog (transportnog) sloja

Vrši usmjeravanje datagrama do udaljenih računala

Funkcija mrežne razine je usmjeravanje paketa do udaljenog računala na osnovu IP adrese.

Glavna uloga IP protokola je osigurati jedinstven sustav za globalno adresiranje računala i

time osigura jedinstvenu identifikaciju svakog od njih. Protokoli nižih slojeva (protokoli sloja

veze) imaju vlastite načine adresiranja a za pronalaženje njihove adrese preko IP adrese

zadužen je Address Resolution Protocol (ARP).

Prema IP protokolu, na podatke prijenosne razine (segment TCP, datagram UDP protokola)

koji na mrežnoj razini čine jedinicu podataka dodaje se IP zaglavlje i tako formira IP paket.

Zaglavlje sadrži kontrolne informacije i namijenjeno je mrežnoj razini prijemne strane. Prema

potrebi, na mrežnoj razini se može obaviti fragmentacija IP paketa na manje IP pakete. Na

osnovu podataka iz IP zaglavlja, na prijemnoj strani se obavlja sastavljanje svih fragmenata u

originalni paket. IP zaglavlje ima oblik:

Slika 3.4. Struktura IP datagrama

Kako je glavna zadaća IP protokola isporuka paketa, najprije će pokušati ustanoviti nalazi li

se odredišno računalo na istom mrežnom segmentu ili ne. Ako se odredišno računalo nalazi na

istom mrežnom segmentu šalje paket izravno njemu, a ako se ne nalazi, poslat će paket

izravno routeru i tako sve dok paket ne doĎe na odredište.

3.3. IP adrese

IP adresa je unikatni identifikator koji pomaže u razlikovanju računala na mreži njihovom

lociranju. Svako računalo koje koristi TCP/IP protokol mora imati definiranu IP adresu. IP

adresa sastoji se od 4 broja (okteta) odvojena točkom, a svaki od ta 4 broja može imati

decimalnu vrijednost od 0 do 255.

polje1.polje2.polje3.polje4

IP adrese prikazane u binarnom obliku izgledaju kao 4 okteta binarnih brojeba, svaki od 4

segmenta se sastoji od 8 bitova. Uzimamo za primjer IP adresu

192.168.0.33

11000000.10101000.00000000.00100001

7 6 5 4 3 2 1 011111111 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 123 64 32 16 8 4 2 1 255

10101000 = 7 6 5 4 3 2 1 01 2 0 2 1 2 0 2 1 2 0 2 0 2 0 2 128 32 8 168

00000000 = 7 6 5 4 3 2 1 00 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0

00100001 = 7 6 5 4 3 2 1 00 2 0 2 1 2 0 2 0 2 0 2 0 2 1 2 32 1 33

Maksimalni broj koji možemo dobiti u pojedinom oktetu je 255 a minimalni je 0.

7 6 5 4 3 2 1 011111111 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 123 64 32 16 8 4 2 1 255

7 6 5 4 3 2 1 000000000 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0

IP adresa sastoji se od 2 dijela:

1. Network ID – identifikator mreže. To je prvi dio IP adrese i definira mrežu na kojoj

se računalo nalazi. Sva raĉunala na istom fiziĉkom segmentu , koja ţele

meĊusobno komunicirati, MORAJU imati isti Network ID. 2. Host ID – identifikator hosta. To je drugi dio IP adrese i definira unikatno broj

računala. Na istom fiziĉkom segmentu NE SMIJU postojati dva raĉunala koja

imaju isti Host ID.

Kad pogledamo navedenu IP adresu ne znamo što je network a što host ID. Da bismo to

vidjeli moramo znati kojoj klasi IP adresa pripada ili moramo pogledati pripadajuću subnet

masku.

3.4. Klase IP adresa

Postoje tri osnovne klase IP adresa koje dodjeljujemo računalima za komunikaciju na TCP/IP

mrežama. To su klasa A, B i C.

Klasa A može imati do 224

(16 777 214) računala i njoj može pripadati do 126 mreža. Ova

klasa je predviĎena za mreže sa velikim brojem računala. Klasa A koristi prvi oktet za

Network ID, a ostale oktete za host ID. IP adrese klase A su u rasponu od 1.0.0.0 do

127.255.255.255, a subnet maska klase A glasi 255.0.0.0.

Klasa B dopušta maksimalno 16.382 mreže a mogu imati po 16.534 računala. Ovu klasu

dodjeljujemo srednjim i velikim mrežama. Klasa B koristi prva dva okteta za Network ID, a

druga dva okteta za host ID. IP adrese klase B su u rasponu od 128.0.0.1 do 191.255.255.255,

a subnet maska klase A glasi 255.255.0.0.

Ovu klasu dodjeljujemo malim mrežama. Klasa C dopušta maksimalno 2.097.152 mreže a u

svakoj od njih 254 računala. Klasa C koristi prva tri okteta za Network ID, a zadnji oktet za

host ID. IP adrese klase C su u rasponu od 192.0.0.1 do 223.255.255.255, a subnet maska

klase A glasi 255.255.255.0.

Klasa D koja počinje sa 1110, a nakon toga slijedi adresa, koristi se za istovremeno

pristupanje grupi računala (difuzija u grupi). Zauzima IP adrese od 224.0.0.0 do

239.255.255.255

Klasa E koja započinje sa 11110 i zauzima adrese od 240.0.0.0 do 247.255.255.255 služi za

buduće korištenje.

3.5. Posebni sluĉajevi IP adresa

Neke adrese imaju posebnu namjenu, te se ne dodjeljuju odreĎenom računalu na

mreži. Adrese kod kojih mrežni broj ima posebno značenje:

1. 0.0.0.0 se koristi kod podizanja računala tj. označava samog sebe

2. IP adrese sa mrežnim brojem 0 označavaju računalo u istoj mreži

3. IP adresa sa svim bitovima u 1 (255.255.255.255) omogućava difuziju (engl.

broadcast) tj. slanje svim računalima u lokalnoj mreži

4. IP adresa sa odreĎenim mrežnim brojem, a svim ostalim bitovima u 1, omogućava

slanje paketa svim računalima u udaljenim lokalnim mrežama

5. IP adrese koje bi inače trebale spadati u klasu A, a u rasponu od 127.0.0.0 do

127.255.255.255 se uzimaju kao adresa povratne petlje (engl. loopback) i koristi se za

provjeru rada računala u mreži, jer se podaci poslani na tu adresu vraćaju natrag istom

računalu.

6. Privatne IP adrese

IP adrese iz A,B i C klase se mogu koristiti na internetu ali se moraju kupiti. Postoje i

blokovi IP adresa koje se ne mogu koristiti na internetu ( nisu routabilne na internetu),

ne trebaju se plaćati i nazivaju se privatne IP adrese:

Blok IP adresa u rasponu od 10.0.0.0 do 10.255.255.255

Blok IP adresa u rasponu od 169.254.0.0 do 169.254.255.255 – kupljen od

strane Microsofta i koristi ga u svojim operacijskim sustavima kao IP adrese

koje računalu dodjeljuje APIPA (Automatic Private IP Adresing) protokol u

slučaju da nema DHCP servera na mreži.

Blok IP adresa u rasponu od 172.16.0.0 do 171.31.255.255

Blok IP adresa u rasponu od 192.168.0.0 do 192.168.255.255

Računala unutar privatne mreže (privatna računala) kojima je dodijeljena IP adresa iz

nekog od ovih blokova mogu komunicirati sa svim računalima unutar organizacije, ali

se ne mogu povezati IP vezom s vanjskim računalima. Takve mreže nazivaju se

intranet mreže. Mreže s privatnim IP adresama mogu se povezati na Internet na jedan

od dva načina: maskiranjem (prevoĎenjem) IP adresa s privatne mreže na mrežnoj

razini, ili primjenom proxy poslužitelja na prijenosnoj razini. U oba slučaja, cijela

mreža je prema Internetu predstavljena jednim računalom koje ima javnu IP adresu.

3.6. Mreţna maska

Primjenom mrežnih maski (engl. subnet mask) omogućeno je formiranje podklasa i podmreža

unutar jedne dodijeljene mrežne klase. Na taj način se povećava broj mreža na račun broja

računala.

Mrežna maska je 32-bitni broj koji kaže koje bitove originalne IP adrese treba promatrati kao

bitove mrežnog broja. Ako je bit mrežne maske postavljen u 1 smatra se da taj bit pripada

adresi mreže, svi ostali bitovi (koji su u 0) definiraju broj računala. Prema vani se mreža još

uvijek ponaša kao jedna iako je podijeljena.

Primjer.

Ako se na klasu B primjeni mrežna maska 255.255.252.0 odnosno

Slika 3.5. Mreža klase B i mrežna maska 255.255.252.0

Umjesto jedne mreže s 65536 računala, dobije se 62 (26-2) podmreže (LANa) s 1022

(210-2) računala (0 i 1 su rezervirani).

Sljedeća tablica daje primjer kako se jedna IP adresa može tumačiti na više načina ovisno o

primijenjenoj mrežnoj maski. Adresa 161.53.165.0 pripada, prema podjeli mrežnih klasa u

klasu B, ali se primjenom mrežne maske 255.255.255.0 ponaša kao mreža klase C.

Tablica 3.1. Interpretacija IP adrese s obzirom na masku

1993. godine je predstavljen CIDR (Classless Inter-Domain Routing). CIDR je ujedno i

posljednja dorada načina korištenja IP adresa tj. zamjena klasa mreža. CIDR nudi veću

fleksibilnost pri podjeli IP adresa na opsege ili pod-mreže. CIDR omogućava:

efikasnije iskorištavanje IPv4 adresa

bolju hijerarhiju pri dodjeli adresa (tzv. agregacija prefiksa)

CIDR se omogućava prefikse bazirane na bitovima (dok se klase mreža baziraju na grupama

od 8 bitova tj. bajtovima).

CIDR blokovi IPv4 adresa se označavaju sličnom sintaksom ko i same IPv4 adrese: četiri

grupe decimalnih brojeva (odvojene točkom) sa dodatkom kose crte (/) i broja izmeĎu 0 i 32 -

A.B.C.D/N.

Broj N (0-32) predstavlja broj bitova adrese, počevši od 1 bita sa lijeve strane, koji ulaze u

prefix. Veća dužina prefiksa (N) znači veći broj opsega (2N) sa manjim brojem adresa (broj

adresa se dobiva po formuli 232-N

) i obratno.

Na osnovu vlastite adrese i dužine prefiksa, računala mogu odrediti je li se

čvor sa odreĎenom adresom nalazi u istom bloku (mreži) i je li neposredna

komunikacija moguća ili ne.