UNALNE MREŽE RADNI MATERIJAL 2003/2004 V

Transcription

1 SVEUILIŠTE U SPLITU Odjel za stru ne studije Julije Ožegovi RAUNALNE MREŽE RADNI MATERIJAL 2003/2004 V dopunjeno izdanje Split, prosinac 2003.

2 Napomena: Radni materijal koji slijedi predstavlja petu verziju skripta za kolegije Mreže raunala i terminala i Raunalne mreže. U ovoj verziji promijenjen je izdava i sada je to Odjel za strune studije Sveuilišta u Splitu. U prethodnoj, etvrtoj verziji dodane su kao prilog upute za laboratorijske vježbe, koje je pripremio dipl. ing. Ljubomir Hrboka. U prethodnoj, tre oj verziji dodana su potpoglavlja o bežinim lokalnim mrežama. Dio tre eg poglavlja, koji se odnosi na lokalne mreže, je reorganiziran. 2 Raunalne mreže

3 SADRŽAJ: 1. UVOD RAZVOJ PRIJENOSA PODATAKA RAZVOJ TERMINALSKIH MREŽA RAZVOJ MREŽNIH ARHITEKTURA IBM-SNA DEC - DECNET DNA ARPANET INTERNET ISO ARHITEKTURA ARHITEKTURA RAUNALNIH MREŽA OP A SVOJSTVA RA UNALNIH MREŽA SISTEMATIZACIJA MREŽA OSNOVNA SVOJSTVA MREŽE VRSTE PROSPAJANJA (KOMUTACIJE) OSNOVNI STANDARDI ELEMENTI RA UNALNIH MREŽA KANALI VORIŠTA MREŽE TERMINALI MREŽE HIJERARHIJSKI SUSTAVI KOMUNIKACIJSKI PROTOKOLI ADRESIRANJE SINKRONIZACIJA KONTROLA POGRJEŠKI KONTROLA TOKA KAO MEHANIZAM PROTOKOLA UPRAVLJANJE PROMETOM KONTROLA ZAGUŠENJA KONTROLA TOKA FIZIKA RAZINA UVOD STRUKTURA DTE-DCE STANDARDI FIZI KE RAZINE SU ELJE DTE-DCE MEHANI KE KARAKTERISTIKE SU ELJA ELEKTRI NE KARAKTERISTIKE SIGNALA NA SU ELJU FUNKCIONALNE KARAKTERISTIKE SU ELJA KONTROLA TOKA NA FIZI KOJ RAZINI POVEZIVANJE PREMA CCITT V KANALI ZA PRIJENOS PODATAKA PRIJENOS PODATAKA TELEFONSKIM KANALOM SIGNALNI KODOVI LOKALNE MREŽE LOKALNA MREŽA ETHERNET LOKALNA MREŽA SINKRONI PRSTEN (TOKEN-RING) LOKALNA MREŽA SINKRONA SABIRNICA (TOKEN-BUS) LOKALNA MREŽA OPTI KI PRSTEN (FDDI) LOKALNA MREŽA ZA SVE USLUGE (100VG-AnyLAN) BEŽI NE LOKALNE MREŽE DIGITALNE PRETPLATNI KE MREŽE USKOPOJASNE ISDN PRETPLATNI KE MREŽE xdsl MREŽE MREŽE S ASINKRONIM NA INOM PRIJENOSA (ATM) SADRŽAJ 3

4 4. PODATKOVNA RAZINA UVOD KODOVI ZA OTKRIVANJE POGRJEŠKI VRSTE KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI SISTEMATSKI BLOK KODOVI S PARITETNIM ISPITIVANJEM SISTEMATSKI CIKLI KI KODOVI PRAKTI NA PRIMJENA KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI PROTOKOLI PODATKOVNOG SLOJA ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI U PRAKSI BITOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI PODATKOVNA RAZINA CCITT X.25 PROTOKOLA PRIJENOS PODATAKA ME U INTELIGENTNIM MODEMIMA LOKALNE MREŽE RAZINA 2.2 LLC (Logical Link Control) RAZINA 2.1 MAC (Media Access Control) ISDN PRETPLATNI KE MREŽE ATM MREŽE ATM TEHNOLOGIJA KORIŠTENJE ATM MREŽA MREŽE ZA PRIJENOS OKVIRA (FRAME-RELAY) OP A SVOJSTVA MREŽA ZA PRIJENOS OKVIRA FORMAT OKVIRA LAP-F PROTOKOLA MREŽNA RAZINA UVOD ALGORITMI USMJERAVANJA DETERMINISTI KI ALGORITMI STOHASTI KI ALGORITMI PAKETNE MREŽE PO PREPORUCI ITU-T X PRIJENOS PAKETA FORMATI ZAGLAVLJA PAKETA MREŽNA RAZINA INTERNETA ZAGLAVLJE PAKETA IP ADRESIRANJE PREMA IP PROTOKOLU USMJERAVANJE NA INTERNETU PRIJENOSNA RAZINA UVOD ADRESIRANJE NA PRIJENOSNOJ RAZINI INTERNETA UDP PROTOKOL INTERNETA TCP PROTOKOL INTERNETA KONTROLA POGRJEŠKI TCP PROTOKOLA KONTROLA TOKA TCP PROTOKOLA LITERATURA ISPITNA PITANJA DODATAK: UPUTE ZA LABORATORIJSKE VJEŽBE Raunalne mreže

5 1. UVOD 1.1 RAZVOJ PRIJENOSA PODATAKA Od poetka poznate povijesti ovjeanstva, opstanak i napredak društvenih zajednica ovisio je o mogu nosti razmjene informacija izme u me usobno udaljenih skupina ljudi. Jedino su se njihovom brzom i pravodobnom dostavom mogle koordinirati aktivnosti na korist cjelokupne zajednice. Sadržaj informacije i sredstva za prijenos podataka razvijala su se u skladu s op im društvenim razvojem. Iako su ve tisu ama godina korišteni sustavi dostavljanja poruka (konjanici, diližanse) i signalizacije (dim, vatra, mehaniki telegraf), smatramo da razvoj telekomunikacija zapoinje korištenjem elektrine energije u prijenosu informacija, odnosno pojavom telegrafa i telefona. Telegraf je izumljen u prvoj polovici 19. stolje a. Podaci su prenošeni jednožinim vodovima (zemlja se koristila kao povratni vodi), u obliku dužih i kra ih strujnih impulsa. Od njih su formirani znakovi Morse-ovog koda, koji su bili emitirani runo pomo u tipkala. Na prijemnoj strani korišteni su pisai na traku, iji se ispis sastojao od tokica i crtica. Krajem 19. stolje a otkrivena je mogu nost bežinog prijenosa, putem radio valova. Tu su tokice i crtice predstavljane duljim i kra im periodom emitiranja radio predajnika. Takva vrsta prijenosa naziva se radiotelegrafija. Signale primaju izvježbani operateri - radiotelegrafisti na sluh. Radiotelegrafija je danas od malog komercijalnog znaaja, jer je skupa i ostvaruje mali kapacitet kanala. Koristi se u vojne svrhe kada zbog ometanja drugi sustavi prijenosa podataka nisu upotrebljivi. Za prijenos govora znaajan je izum telefona u drugoj polovici 19. stolje a. Karakterizira ga pretvorba zvunog signala u elektrini (mikrofon) i elektrinog u zvuni (slušalica). Jednostavnost upotrebe uvjetovala je mnogo brži razvoj mreža za prijenos govora (telefonskih) od mreža za prijenos podataka (telegrafskih). Prve mreže za prijenos govora su podržavale vezu svatko sa svakim, slika 1.1.a. Struktura potpuno povezanog grafa (isprepletena mreža) je vrlo brzo napuštena, jer je bila ekonomski neopravdana. Prešlo se na sustav s prospajanjem (komutacijom) kanala, slika 1.1.b. Slika 1.1.a - Mreža svatko sa svakim Slika 1.1.b - Mreža s prospajanjem kanala Svaki korisnik je vezan na komutacijsko vorište (telefonsku centralu), a veza se uspostavlja na njegov zahtjev. To ini zvjezdastu pretplatniku (pristupnu) mrežu. Karakteristino je da je pretplatniki vod vrlo malo iskorišten, ali to je neizbježno. Telefonske centrale su me usobno spojene, pa korisnik može zahtijevati vezu s korisnikom na istoj ili na nekoj drugoj centrali. Prospajanjem se uspostavlja dvosmjerni fiziki komunikacijski kanal me u uesnicima. Kanal im stoji na raspolaganju do raskida, uz naplatu prema vremenu korištenja. Ovakav fiziki kanal ima minimalno kašnjenje neophodno za razgovor u stvarnom vremenu. Mreže me u centralama su kombinacija hijerarhijskog sustava s topologijom stabla i mreže povezanog grafa. Skupi kanali me u udaljenim centralama na raspolaganju su svim korisnicima. Broj kanala izme u dvije centrale je kompromis izme u cijene usluge i potreba korisnika u periodima vršnog prometa. "Glavni prometni sat" je sat u toku dana s najve im prometom. U samom poetku se prospajanje obavljalo runo, a s vremenom su se razvijale automatske telefonske centrale. Dijelovi centrale koji obavljaju prospajanje razvijali su se od elektromehanikih (korani releji, relejni automati) preko elektronikih do mikroprocesorskih. Broj tih ure aja je opet kompromis izme u cijene usluge i potrebe korisnika u periodima vršnog prometa. Takvi kompromisi se pojavljuju na bezbroj mjesta u telekomunikacijskim mrežama. Radi se o sustavima s posluživanjem (npr. sustav koji prospaja telefonski kanal me u uesnicima), kod kojih zahtjevi stižu nenajavljeni kao dolazni promet s nekim statistikim svojstvima, a poslužuju se npr. redom kojim su pristigli. Ako u kratkom vremenu stigne više zahtjeva nego što sustav može poslužiti, stvara se red ekanja. 1. UVOD 5

6 Prvi telefonski kanali bili su zapravo fiziki vodovi, kao zrani vodovi ili upletene parice telefonskog kabela. Pretplatnike mreže su i danas dominantno izgra ene na tom principu. Me utim, skupe veze na velike udaljenosti (me ugradske) morale su bolje iskoristiti informacijski kapacitet voda. Kako je informacijski volumen na nekoj trasi: V = 2B D T n [bita] B = širina pojasa u Hz, a 2B je onda mogu nost prijenosa broja signalnih elemenata u sekundi D = dinamika (ovisna o odnosu signala i šuma) kao broj bita po signalnom elementu T = vrijeme raspoloživosti sustava (koji je podložan kvarovima) n = broj paralelnih istovrsnih vodova na trasi potrebno ga je iskoristiti po svakoj dimenziji (frekvencijski opseg B, dinamika D, vrijeme T, prostor n). Za prijenos govora dovoljna je širina pojasa od oko 3 khz, od 300 do 3300 Hz. Fiziki vodovi od metalnih vodia imaju daleko širi upotrebljivi frekvencijski opseg B ak i na velikim udaljenostima, pa je mogu e istovremeno prenositi više govornih signala. Takvi sustavi s podjelom frekvencije (FDM, Frequency Domain Multiplexing) ostvareni su analognom tehnologijom. Druga, bolja mogu nost je slanje signala velikom brzinom, uz podjelu kapaciteta kanala po vremenu. Takvi sustavi s podjelom vremena (TDM, Time Domain Multiplexing) ostvareni su digitalnom tehnologijom. Digitalizacija prijenosnih (transmisijskih) sustava otvorila je put digitalizaciji telefonskih centrala. U današnjim mrežama veze me u centralama su dominantno digitalne, same centrale su pretežno digitalne, a nazire se i digitalizacija pretplatnikih vodova, koji su još uvijek pretežito analogni. Znaaj razvoja telefonskih mreža za prijenos podataka je dvojak. Prvo, kanali telefonskih (telekomunikacijskih) mreža se vrlo esto koriste u izgradnji mreža za prijenos podataka (zakupljeni kanali), dok su vlastiti kapaciteti vrlo rijetki. Drugo, pretplatnike mreže se dominantno koriste za pristup javnim mrežama za prijenos podataka. Prva mreža za prijenos podataka napravljena je poetkom 20. stolje a, za što je znaajnu ulogu imao izum elektrinog pisa eg stroja. Ideja je bila povezati dva elektrina pisa a stroja, tako da se tipka na jednom, a tekst ispisuje na drugom stroju. U svezi s tim se pojavio problem kodiranja i problem pretvorbe paralelnog prijenosa u serijski, slika 1.2. Slika Razvoj asinkronog serijskog prijenosa Kod paralelnog je nekodiranog prijenosa za prijenos 26 znakova bilo potrebno 26 žianih vodova, što je skupo i nepraktino, posebno na velike udaljenosti (a). Od 2 26 kodnih rijei koristi se svega 26. Kodiranjem 2 5 =32 svaki od 26 simbola predstavljen je jednom kodnom rijei duljine 5 bita (b). Tako se 26 vodova svelo na 5 (kod starijih sustava uvijek je korištena zemlja kao povratni vodi). Prevo enjem paralelnog prijenosa u serijski ostvario se je prijenos jednožinim vodom, kao kod Morse-ove telegrafije (c). Tada se pojavio novi problem, potreba za sinkroniziranjem prijemnog i 6 Raunalne mreže

7 predajnog ure aja. To je riješeno uvo enjem pokretako - zaustavnog (start - stop) sustava. Kod takvog prijenosa, kojeg nazivamo asinkronim prijenosom, prije kodne rijei šalje se strujni (pokretaki) impuls, nakon toga pet informacijskih impulsa koji mogu biti strujni ili bestrujni, te na kraju jedan bestrujni (zaustavni) impuls. Na prijemnoj i na predajnoj strani postoji rotacioni mehanizam s kliznim kontaktima - etkicama koji se zove komutator. Pokretaki impuls na prijemnoj strani inicira pokretanje elektromotora kako bi se obavila serijsko - paralelna pretvorba, a zaustavni osigurava dovoljno vremena kako bi mehanizam ispisao znak na papiru i vratio se u poetni položaj. Na tom principu napravljen ure aj naziva se teleprinter (ameriki teletype), koji se i danas koristi. Uskoro su se razvile javne telegrafske, tzv. teleks mreže. Prospajanje kanala obavljalo se je posredstvom telegrafskih centrala. Države su obvezale svoje poštanske organizacije da se teleks mrežom obavlja automatska identifikacija pošiljaoca, pa su telegrami imali vrijednost originalnog dokumenta. Standardizirani su nain kodiranja, iznosi struja i napona na liniji, te brzina prijenosa. Da bi se izbjeglo tipkanje za vrijeme prijenosa, teleprinteri su snabdjeveni itaima i bušaima papirnatih traka (svojevrsna vanjska memorija). Tako je omogu eno slanje ranije pripremljenog teksta maksimalnom brzinom i bez pogrješki. Razlikujemo europski i ameriki standard za teleks mreže: Standard Brzina Kod Bita/znaku Zaustavni bit Europski 50 b/s CCITT No2 5 1,5 Ameriki 110 b/s CCITT No5 (ASCII) 7 1 Znaajno je uvo enja 7 bitnog ASCII (CCITT No5) koda, koji se i danas masovno koristi. Slijede i korak je bio razvoj telegrafskih centrala s memorijom. Izvorno korištene kod prevo enja s europskog na ameriki sustav, ubrzo su preuzele funkciju proslje ivanja poruka. Telegram se je mogao poslati iako je primalac bio zauzet. Tako je ostvarena mreža s prospajanjem poruka, koja po potrebi obavlja prevo enje s europskog na ameriki standard i obrnuto. Krajem 20. stolje a teleks mreže gube na važnosti i polako izumiru jer ih je istisnuo daleko fleksibilniji sustav telefaks poruka. Osnovne su mu prednosti u mogu nosti prijenosa slikovnih informacija, te u korištenju telefonske mreže koja je daleko rasprostranjenija od telegrafske. Problem izvornosti dokumenta rješava se slanjem originala poštom. Telegrafske mreže su rijetko koristile vlastite komunikacijske kanale. Naješ e su korišteni postoje i kanali telefonske mreže. To je najraniji primjer integracije sustava za prijenos podataka i govora. Da bi se efikasnije iskoristio kapacitet telefonskog kanala, napravljeni su ure aji koji omogu uju prijenos više telegrafskih kanala jednim telefonskim. Naime, telegrafski kanal brzine 50 b/s zahtijeva u praksi širinu propusnog opsega od oko 120 Hz. Stoga je mogu e telefonski kanal s širinom frekvencijskog opsega od oko 3000 Hz iskoristiti za prijenos 24 telegrafska kanala. To se postiže podjelom po frekvenciji (FDM) korištenjem tzv. ure aja sa signalima nosivih frekvencija (UNF). U praksi su se koristila dva rješenja, prijenos 24 telegrafska kanala, ili prijenos jednog reduciranog telefonskog kanala širine oko 2000 Hz i 8 telegrafskih kanala jednim telefonskim, slika 1.3. Slika Prijenos telegrafskih signala telefonskim kanalom Do pojave raunala, mreže za prijenos podataka i mreže za prijenos govora su se razvijale na principu prospajanja kanala, s iznimkom prospajanja poruka u teleks mreži. To znai da je sustavom telefonskih ili telegrafskih centrala komunikacijski kanal uspostavljen s kraja na kraj mreže, ime je stalno zauzet odgovaraju i komunikacijski kapacitet. Na korisniku je da raspoloživi kapacitet efikasno iskoristi, pošto uspostavljeni kanal pla a bez obzira na njegovo korištenje. 1. UVOD 7

8 1.2 RAZVOJ TERMINALSKIH MREŽA Razvoj terminalskih mreža kretao se je usporedo s razvojem digitalnih raunala, koja svoje korijene vuku iz ranijih mehanikih i elektromehanikih naprava. U prvoj polovini dvadesetog stolje a elektromehaniki strojevi za obraunavanje (kalkulatori, IBM) korišteni su u knjigovodstvu velikih kompanija, da bi svoj uzlet doživjeli za vrijeme drugog svjetskog rata kroz naprave za strojno šifriranje. Elektronika digitalna raunala realizirana su vakuumskim elektronskim cijevima (etrdesete), diskretnim tranzistorima (pedesete) te digitalnim integriranim krugovima (od šezdesetih godina dvadesetog stolje a). U poetku se digitalnim raunalima komuniciralo posredstvom konzole s žaruljicama i prekidaima. Na taj je nain operater upravljao sklopovljem raunala bez posredovanja upravljakih programa. Osim konzole, ta su raunala imala ita bušenih kartica za unos korisnikovih programa i podataka, te linijski pisa za ispis rezultata. ita i pisa formiraju terminal za unos zada a (JE, Job Entry terminal), slika 1.4. Slika Ra unalo sa terminalom za unos zada a Uskoro se ispostavilo da je konzola nefleksibilna, pa je svedena na najmanju mogu u mjeru (samo da se raunalo pokrene). Umjesto nje upotrijebljen je teleprinter, odnosno ameriki teletype, kao konzolni terminal, slika 1.5. Raunala su mogla primati poruke sa teleprintera i slati poruke na teleprinter. To je bila prva mreža: jedno raunalo s jednim terminalom. Koristio se 7-bitni ASCII kod, a IBM je razvio svoj EBCDIC kod, kojega su koristila IBM-ova velika (mainframe) raunala. Slika Ra unalo s JE terminalom i teleprinterom Prva raunala mogla su obra ivati jedan po jedan program, a dotle su korisnici ekali u redu sa bušenim karticama da bi njihovi podaci bili obra eni. Na taj nain se stvarala gužva korisnika oko raunala, te je uskoro omogu en prihvat korisnikovih programa i podataka na disk raunala. Tu su oni ekali na obradu i ispis. Takav se rad naziva grupna obrada (engl. Batch Processing). Ona ne dozvoljava nikakvu komunikaciju s programom za vrijeme njegova izvo enja. Omogu avanje grupne obrade, ma koliko bilo jednostavno, dovodi do razvoja prvih složenih kontrolnih programa za upravljanje raunalom, koja danas nazivamo "operacijskim sustavima" (engl. Operating Systems). Uskoro su ulazne i izlazne jedinice udaljene iz prostora u kojem se nalazilo samo raunalo s masovnom memorijom. Time je ostvarena daljinska grupna obrada (engl. Remote Batch Processing). Na raunalo je bilo prikljueno više terminala za daljinski unos zada a (RJE, Remote Job Entry terminal), slika 1.6, povezanih lokalno ili preko telefonskih kanala uz uporabu modema. Ve u ovoj ranoj fazi razvoja umrežavanja raunala pokazalo se je da telegrafski kanali nemaju dostatnu brzinu za potrebe prijenosa podataka u raunalnim mrežama. Slika Ra unalo sa RJE terminalima 8 Raunalne mreže

9 Uskoro su banke zatražile automatizaciju šalterskog poslovanja. Uveden je interaktivni nain rada, kod kojega raunalo u podjeli vremena obavlja prividno istovremeno više zada a, tako da svaki korisnik ima dojam kako raunalo služi samo njemu. Trebalo je sa više geografski razdvojenih mjesta ostvariti brz dohvat podataka, koji su bili smješteni na jednom centru (u sjedištu banke). Korisnici komuniciraju s raunalom posredstvom interaktivnih terminala. Na raunalo se povezuje ve i broj terminala u tzv. terminalske mreže, slika 1.7. Slika Terminalska mreža U takvim mrežama terminali su prikljueni lokalno, unutar zgrade u kojoj je smješteno raunalo, ili daljinski, posredstvom telekomunikacijske mreže. Na samom poetku korišteni su teleprinteri. Razvojem tehnologije su se pojavili ekranski (CRT, Cathode Ray Tube) terminali, koji su uvedeni u uporabu umjesto teleprintera. Interaktivni rad podržan je složenim operacijskim sustavom raunala, koji omogu ava prividno istovremeno posluživanje više zahtjeva korisnika - operatora. Zapravo se radi o podjeli kapaciteta raunala (procesora) u vremenu, a nain rada je višekorisniki i višezadani (engl. Multi-user, Multitasking). Za povezivanje ekranskih terminala, teleks mreža je bila nedovoljnog kapaciteta, pa su i ovdje za prijenos podataka bili prikladniji telefonski kanali. Korišteni su stalni (iznajmljeni) telefonski kanali opremljeni ure ajima za utiskivanje digitalne informacije u analogni telefonski kanal, modemima (skra eno od MODulator-DEModulator). U praksi su se iznajmljeni telefonski kanali pokazali prilino skupima. Nastojalo se smanjiti troškove povezivanjem više terminala na isti telefonski kanal, što je ostvareno radom u podjeli vremena. Za efikasan rad ekranskog terminala potreban je cijeli kapacitet kanala. Pri tome kod interaktivnog rada terminali velik dio vremena miruju, tako da se periodi intenzivne aktivnosti (ispis bloka podataka na ekranu) izmjenjuju sa dugakim periodima neaktivnosti ili male aktivnosti (tipkanje operatera na tastaturi, ekanje na odaziv sustava, donošenje odluka). Povezivanje više terminala na isti telefonski kanal mogu e je uporabom koncepta statistikog multipleksiranja. Za vrijeme neaktivnosti jednog terminala, drugi terminal može koristiti cjeloviti kapacitet kanala. To zahtijeva odre enu tehniku podršku kako terminali u pokušaju komuniciranja s raunalom ne bi smetali jedan drugome. U svezi s tim pojavila su se dva koncepta povezivanja: jednospojno i višespojno. Kod jednospojnog povezivanja (engl. point-to-point), slika 1.8, svaki terminal je vezan vlastitim vodom na raunalo (lokalno povezivanje) ili na komunikacijski procesor (daljinsko povezivanje). Komunikacijski procesor prihva a podatke s terminala znak po znak istovremeno s tipkanjem, oblikuje ih u poruke terminala, te ih šalje raunalu koriste i jedan telefonski kanal. Obrnut postupak primjenjuje se za pristigle poruke raunala. Takvi se terminali zbog rada "znak po znak" zovu znakovno orijentirani (engl. Character Oriented), ili znakovni terminali. Slika Jednospojno povezivanje 1. UVOD 9

10 Kod višespojnog povezivanja (engl. multi-point, multi-drop), slika 1.9, više terminala je spojeno na istom kanalu. Centralna stanica vrlo brzo proziva jedan terminale po jedan, a oni koji su spremni šalju ve pripremljene poruke. Postupak prozivanja može se i ovdje prenijeti na komunikacijski procesor radi rastere enja raunala. U suprotnom smjeru, centralna stanica (procesor ili komunikacijski procesor) selektiraju odredišni terminal, te mu prenesu cjelovit blok podataka, kojeg terminal ispisuje na ekranu. Takvi se terminali zbog rada "blok po blok " zovu blok-orijentirani (engl. Block Oriented), ili blokovni terminali. Slika Višespojno povezivanje Terminali za jednospojno i višespojno povezivanje se me usobno razlikuju po unutrašnjoj kompleksnosti. Znakovni terminali su izrazito jednostavni i esto se zovu neinteligentnim (engl. Dumb) terminalima. Blokovni terminali raspolažu složenim funkcijama lokalne pripreme bloka podataka i složenim komunikacijskim funkcijama, naješ e su realizirani primjenom mikroraunala, i nazivaju se inteligentnim terminalima. Svaka poruka nosi identifikaciju sa kojeg je terminala došla. Kod korištenja telefonskih kanala za prijenos podataka, digitalni je signal trebalo nekim modulacijskim postupkom prevesti u analogni signal spektra sukladnog propusnom opsegu telefonskog kanala, slika Slika Spektar frekvencija modemskih signala Ure aji za prijenos podataka nazivaju se MODEMI. Sastoje se od modulatora i demodulatora. Povezuju raunalo ili terminal na telefonski kanal, te omogu avaju prijenos podataka telefonskim kanalom. 1.3 RAZVOJ MREŽNIH ARHITEKTURA Slijede i korak u razvoju umrežavanja raunala ostvaren je povezivanjem više raunala. Zbog rasta koliine podataka stalno se javljala potreba za pove anjem kapaciteta centralnog raunala, što je postalo ekonomski neisplativo. Zato se javila potreba za distribucijom kapaciteta obrade koja se postiže umrežavanjem manjih raunala. Te su mreže bile privatno vlasništvo i imale su primitivne sigurnosne mehanizme, a pristup im je bio ogranien. Sedamdesetih godina 20. stolje a pojedini proizvo ai raunala i vladine organizacije razvijaju vlastite arhitekture raunalnih mreža: IBM - SNA DEC - DECNET DARPA - ARPANET, pretea Interneta Pojava raunalnih mreža prisilila je telekomunikacijske kompanije da ponude rješenja koja e zadovoljiti korisnike raunala bolje nego teleks i telefonska mreža. Javljaju se slijede e javne mreže: mreže s komutacijom kanala za sinkroni i asinkroni prijenos podataka po preporukama X.20 i X.21; mreže s komutacijom paketa X.25, od kojih se jedan dio razvija prema frame - relay mrežama; integrirana digitalna mreža (IDN, Integrated Digital Network), iz koje se razvija digitalna mreža integriranih usluga (ISDN, Integrated Services Digital Network). ISDN mreža na bazi komutiranih 10 Raunalne mreže

11 kanala kapaciteta 64 kb/s nije nudila dovoljan kapacitet za potrebe prijenosa podataka i danas se koristi samo dio specifikacije u dijelu korisnike mreže (veza od korisnika do prvog vorišta); Razvijaju se digitalne pretplatnike (pristupne) mreže velike brzine prijenosa (xdsl). kre e pokušaj razvoja širokopojasne B-ISDN (Broadband ISDN) mreže, tako er s komutacijom kanala varijabilnog kapaciteta N 64 kb/s. To se pokazalo vrlo nefleksibilnim, pa je koncept napušten; Današnja B-ISDN mreža zasniva se na tehnologiji asinkronog naina prijenosa (ATM, Asynchronous Transfer Mode) koja koristi prospajanje paketa. ATM mrežom prenose se kratki paketi - elije (stanice, engl. cell) dužine 53 okteta, i to 5 okteta zaglavlja koje ukljuuje 1 oktet zaštite od pogrješki, te 48 okteta podataka. elije se mogu optimalno komutirati sklopovskim strukturama. Takva veliina elije je kompromis izme u prijenosa ve eg paketa (interesantno za prijenos podataka zbog manjeg optere enja vorišta) i prijenosa oktet po oktet (interesantno za prijenos govora zbog minimalnog poetnog kašnjenja). ATM mreža se realizira optikim vlaknima, sa standardnim brzinama od 155 Mb/s, 625 Mb/s i 2,4 Gb/s. Za prikljuak korisnika koriste se i niže brzine od 2 Mb/s, 48/38 Mb/s i 155 Mb/s. Razvoj javnih mreža kretao se je u korist Interneta, tako da je danas Internet dominantna mrežna arhitektura. ATM tehnologija je perspektivna jer objedinjuje razliite vrste prometa, ali su potrebna visoka ulaganja. Stoga je izgradnja globalne ATM mreže upitna. Do tada, Internet e koristiti ATM kanale ili vlastita rješenja neposrednog korištenja optikih vlakana IBM-SNA IBM-SNA (System Network Architecture) mreža, slika 1.11, jedna je od prvih mrežnih arhitektura: Slika Arhitektura IBM-SNA mreže NAU (Network Addressable Unit) su mrežne adresibilne jedinice, kao standardizirani uesnici u prijenosu podataka. Postoje 3 vrste NAU: 1) SSCP (System Service Control Point) je glavna upravljaka toka sustava. SSCP stavlja mrežu u rad, ostvaruje logike veze izme u raznih NAU, oporavlja i održava mrežu. 2) PU (Physical Unit) je fizika jedinica. 3) LU (Logical Unit) je logika jedinica. To su prikljuci (engl. port) kroz koje krajnji korisnik pristupa mreži. Razina upravljanja tokom podataka vodi nadzor nad redoslijedom prijenosa. Razina upravljanje prijenosom obavlja uspostavu, održavanje i raskidanje veza, koje se u SNA nazivaju sjednicama. Sjednica je privremena logika veza izme u NAU radi razmjene poruka. Razina usmjeravanja se brine o usmjeravanju paketa i izbjegavanju zagušenja. Na podatkovnoj razini formiraju se okviri za prijenos i obavljaju ostali poslovi povezani sa samim prijenosnim medijem (fizika razina). Upotrebljava se bitovni protokol (SDLC Synchronous Data Link Control). 1. UVOD 11

12 1.3.2 DEC - DECNET DNA Naela na kojima se zasniva arhitektura DEC (Digital Equipment Corporation) - DECNET mreže, slika 1.12, nazivaju se DNA (Digital Network Architecture). Ta je arhitektura bliska ISO/OSI modelu, uoimo terminološku zamjenu naziva prijenosne i mrežne razine. Slika Arhitektura DECNET mreže DAP (Data Access Protocol) - protokol za prijenos datoteka. NSP (Network Services Protocol) - protokol za mrežne usluge, odgovara prijenosnoj razini. DDCMP (Digital Data Communications Message Protocol) - samoodredni protokol podatkovne razine ARPANET ARPANET (slika 1.13) je mreža amerikih sveuilišta, koju je financiralo ameriko ministarstvo obrane (DoD, Department of Defense) kroz svoju agenciju ARPA (Advanced Research Project Agency). Znaaj ove mreže je u tome da je iz nje potekao današnji Internet. Kod ARPA mreže korisnik je program ili proces koji se izvršava na raunalu. Slika Arhitektura ARPANET mreže Da bi se posao mogao odvijati na udaljenom raunalu i da bi se uspješno održavala veza izme u procesa na dva raunala, koriste se: OS (operating system) - operacijski sustav, nadogra en s NCP (Network Control Program) - mrežni kontrolni program, ugra en u OS sklopovlje raunala IMP (Interface Message Processor) vorno, komunikacijsko raunalo Arhitekturu ARPA mreže karakterizira intuitivna podjela na razine koje odgovaraju fizikim dijelovima sustava (IMP, raunalo, OS). 12 Raunalne mreže

13 1.3.4 INTERNET Sastoji se od 4 razine, slika Slika Arhitektura INTERNET mreže IP (Internet Protocol) protokol se koristi na mrežnoj razini da bi paket stigao od kraja do kraja mreže, a TCP (Transmission Control Protocol), odnosno UDP (User Datagram Protocol), protokoli na prijenosnoj razini da bi paket stigao od korisnika do korisnika. Znaaj Interneta je u vrlo prirodnoj mrežnoj arhitekturi. Ona se od ISO/OSI modela razlikuje u jednostavnom sjednikom sloju (dio prijenosnog), zbog ega se jednom vezom npr. TCP protokola prenosi samo jedan cjeloviti dokument korisnika. Na korisnikoj (integrirana s predodžbenom) razini Internet pruža usluge interaktivnog dohvata podataka (WWW, World Wide Web), elektronike pošte ( ), prijenosa datoteka (FTP, File Transfer Protocol) i daljinskog terminalskog pristupa raunalima (Telnet). Upravo je rano uvo enje upotrebljivih korisnikih usluga, a naroito Web-a poetkom devedesetih dvadesetog stolje a, doprinijelo svjetskom uspjehu Interneta ISO ARHITEKTURA ISO/OSI (Open System Interconnection) arhitekturu (slika 1.15) standardizirala je Me unarodna organizacija za standarde ISO (International Standardization Organization). Osnovni nedostatak ove arhitekture je u nepostojanju konkretnih standarda, naroito na korisnikoj razini. Zato se ova arhitektura uglavnom koristi kao referentni model. Sastoji se od sedam razina: Slika Slojevi ISO/OSI modela U procesima korisnikog sloja je ishodište i odredište svih podataka koji se razmjenjuju. Tu su ukljuene i mrežne usluge, koje mreža pruža korisnicima. Predodžbeni sloj osigurava nesmetano prevo enje informacija s jednog formata na drugi, naješ e s formata standardnog za javnu mrežu na format upotrebljiv na krajnjem raunalu. Sjedniki sloj osigurava vezu me u procesima i nadzor nad ovlaštenjima i razmjenom podataka, te obavlja sinkronizaciju po porukama korisnika. Prijenosni sloj osigurava vezu od korisnika do korisnika, pri tome se brinu i naješ e za cjelovitost podataka korisnika, te o kontroli toka s kraja na kraj mreže. Mrežni sloj osigurava prijenos podataka s kraja na kraj mreže, ukljuuju i usmjeravanje kroz mrežu. Podatkovni sloj upravlja fizikim; brine se o prijenosu od toke do toke unutar mreže. Naješ e ukljuuje detekciju pogrješki nastalih na fizikom sloju. Fiziki sloj posjeduje mehanika, elektrina i funkcionalna sredstva za prijenos podataka, a kod korištenja komutirane telefonske mreže obavlja uspostavu, održavanje i raskidanje fizikog kanala. 1. UVOD 13

14 2. ARHITEKTURA RAUNALNIH MREŽA 2.1 OP A SVOJSTVA RAUNALNIH MREŽA SISTEMATIZACIJA MREŽA Raunalne mreže možemo podijeliti prema elementima, topologiji, nainu korištenja usluge, vlasništvu i obuhvatu podruja Podjela mreža prema elementima MREŽE TERMINALA - osiguravaju vezu centralnog raunala i njegovih terminala. Ovaj koncept je vezan za tzv. velika raunala. Sva obrada se obavlja na raunalu, a terminal služi za interakciju s operaterom. MREŽE RA UNALA - vorovi ove mreže su raunala koja primaju poruke, usmjeravaju ih na odredište, skupljaju i izdaju podatke o stanju i uporabi mreže, itd. Svako raunalo uz sebe može imati mrežu terminala. U novije vrijeme razlika me u mrežama raunala i terminala postaje sve manja. Naime, osobna se raunala sve eš e koriste kao terminali, pa se uvo enjem novih funkcija podjela polako gubi Podjela mreža prema topologiji zvjezdasta mreža - karakterizirana je prolazom cjelokupnog prometa kroz jedan vor, koji može biti glavno raunalo sustava. Razmjena podataka me u terminalima mogu a je samo kroz glavno raunalo. Upravljanje prometom je jednostavno, ali kvar glavnog raunala znai prekid komunikacije. stablasta mreža - može se smatrati hijerarhijskom vezom više zvjezdastih mreža, koje zovemo podmrežama. Terminal može komunicirati unutar vlastite podmreže, a tražiti vezu s drugim podmrežama preko nadre ene razine. prstenasta mreža - svako raunalo je spojeno na dva susjedna. U sluaju prekida jednog kanala, postoji mogu nost prijenosa podataka obilaznim putem. sabirni ka mreža - ostvarena je višespojnim povezivanjem. Nema središnjeg vora, pa upravljanje može biti distribuirano. Zbog toga postoji mogu nost sudara poruka. U tom sluaju vor eka neko sluajno odabrano vrijeme i zatim ponovo šalje poruku. isprepletena mreža - ostvaruje se povezivanjem svakoga sa svakim. Neekonomina je za terminalske i druge mreže s malim iskorištenjem, ali može biti interesantna za mreže raunala i za velike javne mreže. mreža op enite (mješovite) topologije, nastaje kombinacijom elementarnih topologija prema potrebama korisnika. 14 Raunalne mreže

15 Podjela mreža prema na inu korištenja usluga Mreža korisnik-poslužitelj (client-server), slika 2.1 je mreža s poslužiteljima. SERVER CLIENT Slika Mreža korisnik-poslužitelj Poslužitelj daje uslugu raunalu korisnika, naješ e kroz korištenje nekog resursa. Dio se poslova obavlja na korisnikom raunalu, na kojem se odvija korisniki program. Za razliku od mreža s neinteligentnim terminalima, na ovaj se nain smanjuje optere enje centralnog raunalaposlužitelja. Mreže s ravnopravnim u esnicima (engl. peer-to-peer), slika 2.2, razvile su se zbog bolje kooperacije suradnika u timu. Svako raunalo na mreži istovremeno je i korisnik i poslužitelj, tj. izvršava i korisniki i poslužiteljski dio programske podrške. Slika Mreža ravnopravnih u esnika Mreže s distribuiranom obradom razvijaju se umjesto velikih centralnih raunala. Mogu biti dio mreže korisnik-poslužitelj ili mreže s ravnopravnim uesnicima. Npr. kod mreže korisnikposlužitelj, mreža raunala obavlja funkcije poslužitelja, slika 2.3. CLIENT SERVER Slika Distribuirana baza podataka kod mreže korisnik-poslužitelj Podjela mreža prema vlasništvu Kod privatnih mreža - vlasnik (korisnik) samostalno upravlja mrežom prema vlastitim potrebama, tj. elementi mreže su u najmu ili vlasništvu pravne osobe, koja ujedno upravlja tom mrežom. Kod javnih mreža - vlasnik na komercijalnoj osnovi pruža uslugu prijenosa podataka drugima, te upravlja mrežom kako bi optimalno iskoristio instalirane kapacitete, a pri tome korisnicima pružio maksimalnu kakvo u usluge. Kroz nekoliko primjera javnih mreža prikazat emo njihov razvoj: Sustavi za prijenos poruka (BBS, Bulletin Board System) su raunala kojima korisnici pristupaju kao terminali posredstvom telefonske mreže i modema. Na korisnikoposlužiteljskom konceptu omogu avaju prenošenje poruka organizirano kroz elektronsku poštu i debatne (news) grupe, te prijenos datoteka. Pojavom Interneta gube na popularnosti. Javne terminalske mreže (npr. AOL, America On Line, CompuServe) su u poetku radile kao veliki BBS sustavi, a danas su to mreže koje osiguravaju pristup Internetu (Internet Provider). Osnovno im je pružanje usluge elektronske pošte i WWW stranica, te telefonskog pristupa Internetu svojim korisnicima. U posljednje vrijeme, nude se i posebni pretplatniki prikljuci velikih kapaciteta (ADSL, Asymmetrical Digital Subscriber Loop) za stalnu vezu s Internetom. Interaktivne baze podataka, npr. videotekst (modemski) i teletekst (preko TV prijemnika). Korisniku se omogu ava pristup podacima u bazi, te ponekad slanje vlastitih podataka. Videotekst sustav gubi važnost razvojem Interneta, dok teletekst postaje standardni sustav jednosmjernih informacija odašiljanih za vrijeme sinkronizacijskih impulsa TV slike. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 15

16 Javne paketne preže, npr. X.25 (HT CroPac), izgra ene su s namjerom pružanja usluge prijenosa podataka. Nedostatak korisnikih usluga ograniio je njihovo širenje, a pojavom Interneta polako gube na znaenju. Internet - danas je jedina globalna mreža za prijenos podataka, koja umrežava milijune raunala i pokriva cijeli svijet. Organizirana je kao mreža svih mreža. Nema vlasnika ni centralizirano upravljanje, osim velikih neprofitnih organizacija za poslove administracije. Svojom tehnologijom zadovoljava korisnike i dovoljno je jeftina za masovnu upotrebu. Prednost joj je u dobro definiranim mrežnim uslugama, kao što su WWW, elektronska pošta, prijenos datoteka (FTP) i terminalski pristup raunalima (TELNET) Podjela mreža prema obuhvatu podru ja Lokalne mreže (LAN, Local Area Network) povezuju raunala unutar jedne prostorije ili zgrade, te tvornikog kruga ili sveuilišnog kruga (kampusa). Karakterizira ih velika brzina prijenosa i malo kašnjenje. Koriste se sabirnike (Ethernet), prstenaste (Token Ring) i kombinirane (Token Bus) mreže, od kojih je najrašireniji Ethernet. Mreže lokalno povezanih terminala mogu se smatrati lokalnim mrežama. Gradske mreže (MAN, Metropolitan Area Network) povezuju raunala na jednom manjem teritoriju, npr. na podruju ve eg grada. To su uglavnom javne mreže koje velikom broju korisnika omogu avaju pristup Internetu. Imaju manji kapacitet nego lokalne mreže, a kašnjenje im je osrednje. Grade se korištenjem tehnologija pretplatnikih i globalnih mreža, te dvosmjernih (interaktivnih) sustava kabelske televizije. Globalne mreže (WAN, Wide Area Network). Povezuju raunala razmještena na velikim udaljenostima, reda veliine 100 i više km, i na velikom teritoriju, jedne ili više država, koje ne moraju biti na istom kontinentu. To su javne mreže izgra ene telekomunikacijskom tehnologijom, ranije koriste i PCM sustave telefonske mreže, a danas optika vlakna i ATM tehnologiju. Karakterizira ih manja do velika (ATM) brzina prijenosa i veliko kašnjenje OSNOVNA SVOJSTVA MREŽE Javne i veliki dio privatnih mreža trebale bi imati sljede a svojstva: Otvorenost - dostupnost svim potencijalnim korisnicima, pod pojmom otvorenosti podrazumijeva se danas javnost specifikacija, koja omogu uje raznim proizvo aima ponudu kompatibilne opreme. Generalnost - u smislu povezivanja raznorodnih sustava, kako bi zadovoljile sve zahtjeve na odre enom podruju. Ekonomi nost - ekonominost se mjeri za dva parametra: koliko je mreža ekonomina sa stanovišta korisnika, a koliko sa stanovišta same mreže (da bi funkcionirala i financirala vlastiti razvoj). Modularnost - mogu nost naknadnog ukljuivanja nekih sustava. Modularnost je povezana s ekonominoš u, jer omogu ava etapnu izgradnju. Fleksibilnost - mogu nost promjene naina povezivanja (strukture) u toku rada same mreže. Elasti nost - mogu nost povezivanja s drugim mrežama; Adaptivnost - takav nain upravljanja samom mrežom da se postigne maksimalna kakvo a prema korisniku. Prije se smatralo da je to mogu nost povezivanja opreme raznih proizvo aa. Transparentnost - mora postojati jedinstvena tehnologija, koja povezuje korisnike na mreži; Integralnost - prije se tražila, a danas se podrazumijeva mogu nost integracije razliitih informacijskih struktura, odnosno mogu nost da se u mrežu ukljue razliiti korisnici. Od svih mreža danas, ove zahtjeve zadovoljava samo Internet VRSTE PROSPAJANJA (KOMUTACIJE) Komutacija ili prospajanje je postupak kojim se informacija korisnika prenosi s kraja na kraj mreže. Razlikujemo prospajanje kanala, poruka i paketa. 16 Raunalne mreže

17 Prospajanje kanala. Najviše se koristi u telefonskim mrežama. U komutacijskom centru (telefonska centrala) vodovi se povezuju tako da se uspostavi cjelovit komunikacijski kanal s kraja na kraj mreže. Korisnicima je tada na raspolaganju itav kapacitet kanala, bez obzira da li ga oni u tom asu koriste ili ne. Drugi korisnici ne mogu raspolagati tim kapacitetom. Kada korisnici to odlue, veza se raskida, spojni putovi se osloba aju, a nove veze mogu koristiti oslobo ene kapacitete. Ako je pozvani uesnik zauzet, ili ako je zauzet neki od spojnih putova do njega, uesnik koji poziva mora ponavljati poziv tako dugo, dok se ne oslobodi spojni put, ime se gubi vrijeme na uspostavljanje veze. esti ponovljeni pozivi optere uju telefonsku centralu. Kada se veza jednom uspostavi, vrijeme kašnjenja naelno je jednako vremenu prostiranja (propagacije) na kanalima, jer je veza direktna. Ipak, kod složenih telefonskih mreža koje koriste izvedene digitalne kanale, postoji i dodatno kašnjenje potrebno za analogno-digitalnu i digitalnoanalognu pretvorbu, te za sinkronizaciju me u dijelovima mreže. Ukupno malo kašnjenje, osim kod satelitskih veza, pogodno je za govorne komunikacije. Komutacija kanala nije pogodna za prijenos podataka zbog nedovoljne iskorištenosti kapaciteta kanala (kanal je na raspolaganju samo izvornim uesnicima), te zbog dugake i neizvjesne procedure prospajanja. Pojedini korisnik na jednom prikljuku može ostvariti samo jednu vezu. Masovno se, me utim, koristi telefonska mreža s komutacijom kanala za pristup mrežama za prijenos podataka. Prospajanje poruka. Mreže s prospajanjem poruka primaju poruke (koje mogu sadržavati tekst ili raunalne podatke) u komutacijskim vorištima. Tu se poruke privremeno pohrane, a zatim šalju dalje do odredišta na osnovu podataka koji se nalaze u zaglavlju poruke. Izme u pošiljaoca i primatelja se ne uspostavlja neposredna veza. vorište usmjerava poruke prema odredištu, provjerava ispravnost prenesenog sadržaja, te obavještava pošiljaoca o sudbini poruke. Kašnjenje na mrežama s komutacijom poruka je veliko, pa nisu pogodne za prijenos govora. Ono se sastoji od vremena prijenosa i vremena prostiranja na svim spojnim putovima do odredišta, uve ano za vrijeme ekanja poruke u vorovima, slika 2.4. Pri tome je u primjeru prvi kanal velike brzine i malog kašnjenja (lokalna mreža), drugi srednje brzine i velikog kašnjenja (globalna mreža), a tre i je male brzine i kašnjenja (lokalna modemska veza). Nagib prostorno-vremenske krivulje je konstantan i odre uje brzinu prostiranja, blisku brzini svjetlosti. Slika Kašnjenje kod prospajanja poruka Prijenos podataka prospajanjem poruka ima prednost pred prospajanjem kanala, jer ne postoji potreba za uspostavom fizikog puta izme u pošiljaoca i primatelja. Poruke se primaju u centru 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 17

18 bez obzira da li su spojni vodovi do primatelja slobodni ili nisu. Danas se mreže s prospajanjem poruka ne grade kao samostalne mreže, ve se prijenos poruka pruža kao jedna od usluga u mrežama s prospajanjem paketa (npr. elektronika pošta). Prospajanje paketa. Poruke korisnika dijele se na pakete, koji se prenose kroz mrežu. Kad paket do e u vor, šalje se što je mogu e prije prema odredištu, kako bi kašnjenje bilo minimalno. Razlikujemo usmjeravanje i proslje ivanje paketa, a proslje ivanje je mogu e organizirati na dva naina, proslje ivanjem pojedinanih paketa ili korištenjem virtualnog kanala. Algoritmima usmjeravanja odre uje se optimalni put paketa prema odredištu. Nažalost, ovi algoritmi zahtijevaju veliku koliinu obrade, pa ih nije mogu e primijeniti na svaki pojedinani paket. Stoga se, korištenjem algoritama usmjeravanja, periodiki proraunavaju tablice usmjeravanja, a pojedinani paketi se proslje uju na osnovu tih tablica. Kod proslje ivanja svakog paketa zasebno, on u svome zaglavlju mora nositi globalnu adresu odredišta. Teoretski svaki paket se može slati zasebnim putem, dok u praksi ve ina paketa neke veze ide istim putem, prema relativno stabilnim tablicama usmjeravanja. Mogu nost biranja alternativnih putova osigurava visoku sigurnost dolaska paketa na odredište, ali može rezultirati poreme enim redoslijedom isporuke paketa odredištu. Kod proslje ivanja korištenjem virtualnog kanala, samo prvi paket veze nosi globalnu adresu odredišta. Prolaskom tog paketa i njegove potvrde kroz mrežu uspostavlja se virtualni kanal, kao put kojim se proslje uju svi ostali paketi te veze. Proslje ivanje je vrlo jednostavno, a štedi se i na veliini zaglavlja, jer ostali paketi nose u zaglavlju samo kratke indikatore virtualnog kanala. Sigurnost dolaska paketa na odredište je smanjena, jer kvar na dijelu mreže kojim prolazi virtualni kanal zahtjeva uspostavu novog virtualnog kanala. Kašnjenje se kod mreža s prospajanjem paketa sastoji od vremena predaje, vremena prostiranja i vremena ekanja. Me utim, ovdje nije potrebno ekati prijem cjelokupne poruke, ve primljeni paket odmah proslje ujemo dalje, slika 2.5. Time je ukupno vrijeme kašnjenja poruke skra eno u odnosu na kašnjenje kod mreža s prospajanjem poruka. Slika Kašnjenje kod prospajanja paketa Daleko važnija posljedica dijeljenja poruke na pakete je u poboljšanju podjele kapaciteta mreže me u korisnicima statistikim multipleksiranjem. Kod prospajanja poruka, potrebno je ekati da mreža prenese sve poruke u redu ekanja. Kod prospajanja paketa, paketi raznih korisnika šalju se naizmjenino, pa je mogu e mnogo pravednije zajedniko korištenje kapaciteta kanala. Osim toga, kratki paketi su manje osjetljivi na pogrješke u prijenosu, a ponovno slanje (retransmisija) ošte enog paketa je mnogo efikasnije od ponovnog slanja itave poruke. 18 Raunalne mreže

19 ATM mreže se razvijaju sa svrhom integracije prijenosa govora, multimedijskih signala i podataka. ATM mreža je zapravo mreža s prospajanjem paketa, kod koje se poruke korisnika dijele u male pakete fiksne duljine, nazvane elije ili stanice (engl. cell). elije su dovoljno male (53 okteta = 5 okteta zaglavlja, od ega je 1 zaštite, + 48 okteta podataka) kako bi se prospajanje moglo obavljati sklopovljem, te kako bi poetno kašnjenje bilo maleno, ime je omogu en prijenos govora OSNOVNI STANDARDI Kod izgradnje raunalnih mreža vrlo je znaajna standardizacija svih funkcionalnih, mehanikih i elektrinih karakteristika opreme. Jedino na taj nain ure aji razliitih proizvo aa i razliitih vlasnika, a smješteni na raznim stranama svijeta, mogu uspješno i ekonomino me usobno komunicirati. Standarde donose nacionalne ili me unarodne organizacije za standardizaciju. Me utim, kako je napredak tehnologije esto brži od formalna procedure standardizacije, sami proizvo ai opreme novim produktima postavljaju tzv. de-fakto, interne ili industrijske standarde. Nakon poetne faze burnog razvoja, nova tehnologija se naknadno formalno standardizira. Interne standarde donose pojedine tvrtke ili njihova udruženja (konzorciji), npr. EIA (Electronics Industries Association USA), standardizira suelje RS232 LIM (Lotus Intel Microsoft USA), poznata specifikacija proširenja memorije PC-XT raunala ATM - Forum, udruženje proizvo aa ATM opreme, aktivno u donošenju niza standarda VESA, udruga proizvo aa grafikih kartica ISA (Industry Standard Organization), standardizira sabirnicu PC-AT raunala umjesto IBM-a PCMCIA, konzorcij koji donosi standarde za povezivanje perifernih ure aja u obliku kartica INTEL, proizvo a 80x86 procesora, standardizira PCI sabirnicu PC raunala IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering), institut udruženja elektrotehniara iji su standardi prihva eni kao me unarodni, standardizira lokalne mreže (802.x). Formalne standarde donose me unarodne i nacionalne organizacije, npr. ISO (International Standardization organization), naješ e formalno prihva a ranije postavljene interne standarde, poznata specifikacija ISO-OSI referentnog modela mrežne arhitekture ITU - T (International Telecommunications Union - Telecommunications, ranije CCITT), donio niz važnih preporuka s podruja telekomunikacija, npr. V preporuke za prijenos podataka preko analogne mreže (modemi), X preporuke za prijenos podataka preko digitalne mreže (X.25 paketna mreža), I preporuke za integrirane mreže (ISDN, me u njima i ATM) ANSI (American National Standardization Institute USA), donio niz standarda sa podruja raunarstva NBS (National Bureau of Standardization USA), federalna organizacija za standarde USA. 2.2 ELEMENTI RAUNALNIH MREŽA Elementi od kojih gradimo raunalne mreže su kanali, vorišta i terminala. U samoj mreži imamo vorišta, posebna raunala koja usmjeravaju podatke do odredišta, te kanale koji povezuju vorišta. Terminali su ure aji povezani na mrežu. Oni mogu biti raunala ili terminali u užem smislu KANALI Podjela kanala prema vrsti fizi kog medija Vodovi su strukture sastavljene od dvaju ili više vodia, npr. parica (UTP, Unshielded Twisted Pair) - sastoji se od dva prepletena vodia. Koristi se za pretplatnike telefonske mreže (brzine do b/s), te kod lokalnih mreža, npr. Ethernet (10BaseT brzine 10 Mb/s, 100BaseTX brzine 100 Mb/s i 1000BaseT brzine 1000 Mb/s). koaksijalni kabeli - sastoje se od centralnog vodia i cilindrinog opleta, primjenjuju se kod mreža kabelske TV i Ethernet lokalne mreže (10Base2 i 10Base5 brzine 10 Mb/s). 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 19

20 oklopljena parica (STP Shielded Twisted Pair, FTP Foil-shielded Twisted Pair) - sastoji se od dva prepletena vodia i cilindrinog opleta, koji može biti i folijski. Koristi se kod novijih instalacija lokalnih mreža, iako su prednosti prema UTP kabelu upitne. twinax kabeli - sastoje se od dva centralna vodia i cilindrinog opleta, primjenjuju se kod prstenastih lokalnih mreža, npr. IBM token-ring 16 Mb/s. Opti ki vodovi (svjetlovodi, optika vlakna) su strukture od vodljive plastike kroz koje se vodi svjetlosni signal. Imamo dvije vrste optikih vodova: jednomodno opti ko vlakno omogu ava prolaz svjetlosti koja se lomi na samo jedan nain. Karakterizira ga manje gušenje i ve i doseg signala (oko 25 km), ali i ve a cijena vlakna, konektora i opreme (laserske diode). Koristi se za gradnju telekomunikacijskih i WAN mreža. višemodno opti ko vlakno omogu ava prolaz svjetlosti koja se lomi na više naina. Karakterizira ga ve e gušenje i manji doseg signala (oko 2 km), ali i manja cijena vlakna, konektora i opreme (svjetlosne diode). Koristi se za gradnju LAN mreža. Koriste se kod optike lokalne mreže FDDI (Fiber Distributed Data Interface, brzine 100 Mb/s), ATM korisnikih prikljuaka i mreža (brzine 48/38 Mb/s, 155 Mb/s i 625 Mb/s) i Ethernet lokalne mreže (10BaseFL brzine 10 Mb/s, 100BaseFX brzine 100 Mb/s i 1000BaseSX brzine 1000 Mb/s). Elektromagnetska zra enja imaju razliita svojstva ovisno o frekvenciji signala: infracrvena zra enja, koriste se za bežino povezivanje unutar jedne prostorije (npr. bežina tastatura), radio kanali, koriste se za prijenos podataka na podrujima gdje nije izgra ena telefonska mreža, kod bežinih lokalnih mreža (2,4 GHz) ili za mobilne komunikacije (npr. GSM), satelitske veze, koriste se kao medij za izgradnju telekomunikacijskih mreža Vrste kanala po na inu korištenja medija Kanal je spojni put kojim prenosimo podatke. Sastoji se od fizikog medija i potrebne opreme da bi prijenos podataka bio mogu. Razlikujemo osnovne i izvedene kanale. Osnovni kanal nastaje potpunim korištenjem kapaciteta fizikog voda ili medija. Pri tome je naješ e obuhva ena i istosmjerna komponenta spektra, pa govorimo o osnovnom frekvencijskom podruju (baseband), od 0 do neke granine frekvencije. Informacijski volumen osnovnog kanala možemo podijeliti na više korisnika, ime dobijemo izvedene kanale. Izvedeni kanali nastaju podjelom informacijskog volumena osnovnih kanala. Pojedinom korisniku se može fiksno dodijeliti dio kapaciteta osnovnog kanala u vremenu t (TDM, Time Domain Multiplexing), ili dio njegovog frekvencijskog opsega (FDM, Frequency Domain Multiplexing), ili kombinirano (kod bežinih lokalnih mreža s preskakanjem frekvencija, FHSS), slika 2.6. B FDM TDM t Slika Kombinirana fiksna podjela po vremenu i frekvenciji Ure aji za podjelu po frekvenciji su vrlo nefleksibilni zbog nemogu nosti jednostavne promjene frekvencije LC filtara. Fleksibilnija je podjela po vremenu (TDM), slika 2.7. B t Slika Podjela po vremenu (TDM) 20 Raunalne mreže

21 Podjelu kanala po vremenu nazivamo vremensko multipleksiranje. Ono može biti fiksno i statistiko. Kod fiksnog multipleksiranja tono se zna koji je vremenski odsjeak predvi en za terminal T 1, koji za terminal T 2, itd. Dok traje odsjeak predvi en za T 1, T 1 prenosi podatke, a kada to vrijeme pro e, T 1 prekida rad i tada poinje raditi T 2. Mana fiksnog multipleksiranja je u tome, što je raspoloživo vrijeme kanala izgubljeno ako ga terminal ne koristi (npr. trenutno nema podataka za slanje). Npr. kod PCM sustava u osnovni okvir trajanja 125 µs multipleksiraju se 32 okteta kanala, tako da imamo 32x64 kb/s = 2,048 Mb/s (primarni PCM multipleks). Ure aj za fiksno multipleksiranje se naziva multiplekser. On promet sa više ulaznih medija prebacuje na jedan izlazni medij iji je kapacitet fiksno podijeljen. Stoga ukupni kapacitet izlaznog medija mora biti ve i ili jednak zbroju kapaciteta ulaznih: kapacitet k i i Kod statisti kog multipleksiranja vremenski odsjeci nisu fiksno dodijeljeni. Stoga terminal T 1 može koristiti vremenske odsjeke terminala T 2 kad taj ne radi, i obrnuto. Dok jedan terminal radi, drugi mora ekati. Situacija se poboljšava podjelom poruka na manje dijelove, blokove ili pakete. Ure aj za statistiko multipleksiranje se naziva se statistiki multiplekser. On promet sa više ulaznih medija prebacuje na jedan izlazni medij iji je kapacitet podijeljen prema potrebama korisnika. Iako dugorono ukupni promet mora biti manji ili jednak kapacitetu izlaznog medija, aktivnom korisniku se privremeno dodjeljuje puni kapacitet medija. Stoga je kapacitet izlaznog medija jednak kapacitetu pojedinanog ulaznog medija: kapacitet = k i Specifina vrsta statistikog multipleksiranja koristi se kod prospajanja kanala. Koncentrator koristi povremenu aktivnost telefona slino kao što statistiki multiplekser koristi povremenu aktivnost terminala. Kapacitet izlaznog medija (npr. 5 telefonskih kanala) je znatno manji od kapaciteta ulaznih medija (npr. 50 telefonskih kanala): kapacitet < k i i Koncentrator dodjeljuje izlazne kanale aktivnim telefonima po principu "tko prvi do e, prvi je poslužen". Kad su svi izlazni kanali angažirani, nova se veza ne može uspostaviti dok se neki od kanala ne oslobodi raskidom postoje e veze Kapacitet kanala. Na fizikoj se razini raunarska mreža izravno dodiruje sa prijenosnim medijem. To mogu biti osnovni ili izvedeni kanali izgra eni za prijenos govora ili podataka. Sam prijenos može biti analogan ili digitalan. esto se za prijenos podataka koriste telefonski kanali. Kod stvarnih medija, kao što su vodovi, gušenje raste porastom frekvencije signala zbog porasta gubitaka u izolaciji. Postoji neka gornja upotrebljiva frekvencija na kojoj je prijenos signala još uvijek ekonomian, pa smatramo da se vod ponaša kao niskopropusni filtar. Signal koji je propušten kroz niskopropusni filtar širine frekvencijskog pojasa B, može se potpuno obnoviti ako se naini 2B uzoraka u sekundi, slika 2.8. To znai da kanalom širine pojasa B možemo prenijeti 2B uzoraka, koje nazivamo signalnim simbolima ili signalnim elementima. Slika Propuštanje signala kroz niskopropusni filtar 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 21

22 Kapacitet kanala se naješ e izražava u b/s (bita u sekundi), a za brzinu signalizacije jedinica je Bd (Baud, ita se bod, simbola u sekundi). Ako se signal prenosi sa R diskretnih razina, vrijedi: k = B ldr gdje je B * brzina signalizacije, izražena u simbol/sekunda (Bd). Ako se signalnim elementom prenosi 1 bit, numerika vrijednost b/s i Bauda je ista. Najve i mogu i kapacitet kanala širine pojasa B iznosi: k max = 2B( ldr) [ b / s] Ako se uzme telefonski kanal širine pojasa B = 3000 Hz (telefonski kanal), tada se uz dvorazinski prijenos (R = 2) može posti i najve i kapacitet: k ld2 = 6000 = [ b / s] Danas se koriste višerazinske modulacije. Za telefonski kanal brzina prijenosa ide do b/s dvosmjerno, odnosno do b/s za lokalni telefonski prikljuak prema digitalnoj centrali. Važan parametar kanala je kašnjenje T p. Kod osnovnog kanala to je vrijeme propagacije (prostiranja) definirano kao omjer udaljenosti i brzine prostiranja (oko 0,6c; c = brzina svjetlosti). Kod izvedenih kanala može biti ve e zbog ekanja na paralelno-serijsku pretvorbu ili na emitiranje signala. Umnožak kapaciteta i kašnjenja daje nam ukupni broj bita "uskladišten" na kanalu. Taj parametar zove se BDP (Bandwidth Delay Product) Vrste sinkronizacije Sinkronizacija se odnosi na prepoznavanje poetka i kraja prijenosa nekog elementa informacije. Pri tome moramo raunati da se radi o prijenosu podataka me u ure ajima koji su geografski udaljeni, te proizvedeni od razliitih proizvo aa. Kanali mogu biti sinkroni i asinkroni. Kod asinkronog prijenosa, slika 2.9, podatak (znak) je uokviren sa pokretakim (start) i zaustavnim (stop) bitom. Startni bit je 0, strujni, nakon njega dolaze bitovi podatka, eventualno paritetni bit, a onda jedan ili više stop bitova 1, bestrujni. Stanice koje žele komunicirati moraju unaprijed dogovoriti brzinu prijenosa, ali je zbog kratko e poruke dozvoljeno nekoliko postotaka odstupanja. Ovakav nain prijenosa istovremeno osigurava sinkronizaciju i po bitu i po oktetu (znaku). Naješ e se koriste formati s 8 bita, 8N1 (8 podatkovnih bez pariteta, 1 stop), i 7E1 (7 podatkovnih i parni paritet - Even, 1 stop bit). Slika Asinkroni prijenos podataka Kod sinkronog prijenosa, osim samih podataka, kanalom se prenosi i takt signala. Time je definiran trenutak uzorkovanja signalnog elementa, ali ne i poetak okteta (znaka). Sinkroni prijenosa osigurava samo sinkronizaciju po bitu Na ini prijenosa po smjeru Po smjeru prijenosa razlikujemo dvosmjerne, obosmjerne i jednosmjerne kanale. Dvosmjerni kanal (duplex) omogu ava istovremeni prijenos podataka u oba smjera. Obosmjerni kanal (half duplex) omogu ava prijenos podataka u oba smjera, ali u razliitim vremenskim odsjecima. Unutar tih odsjeaka prijenos je jednosmjeran. Jednosmjerni kanal (simplex) omogu ava prijenos podataka u samo jednom smjeru. Za postizanje dvosmjernog prijenosa koriste se dva jednosmjerna kanala. 22 Raunalne mreže

23 2.2.2 VORIŠTA MREŽE vorišta razlikujemo prema razini hijerarhijske strukture na kojoj rade, te prema broju prikljuaka (2 ili više). Imamo tako obnavljae i zvjezdišta, premosnike i prospojnike, usmjernike i poveznike. Obnavlja (repeater, transceiver) je ure aj s dva, a zvjezdište (hub) s više prikljunica, koji samo pojaava signal i obavlja prilagodbu impedancije. Koriste se na fizikoj razini za proširenje dosega mreže (obnavlja) ili za povezivanje više kabelskih segmenata u jednu višespojnu sabirniku strukturu (zvjezdište). Premosnik (bridge) je ure aj s dva, a prospojnik (switch) s više prikljunica, koji prima okvir protokola podatkovne razine i proslje uje ga prema odredištu. Funkcija filtriranja sa samouenjem efikasno dijeli promet na segmente mreže, i time omogu ava pove anje propusnosti mreže. Prospojnici proslje uju okvire s univerzalnom adresom na sve segmente, formiraju i virtualni LAN. Usmjernik (router) je ure aj koji prima pakete mrežne razine i nekim ih od algoritama proslje ivanja i usmjeravanja šalje prema odredištu. Raspolaže znanjem o dostupnosti svih dijelova mreže. Poveznik (gateway) je ure aj koji obavlja posebne zada e rade i na prijenosnoj i korisnikoj razini, npr. vatrozid (Firewall). Ranije se podrazumijevalo da povezuje dvije raznorodne mreže, te pri tome obavlja prevo enje protokola mrežne i prijenosne razine TERMINALI MREŽE Pod pojmom terminal mreže podrazumijeva se svaki ure aj koji je spojen na mrežu. To mogu biti raunala i terminali u užem smislu (inteligentni i neinteligentni). Kod raunalnih mreža esto se sama raunala koriste kao vorovi (npr. svako UNIX raunalo može biti usmjernik ako je povezano na dva segmenta mreže). Takva raunala obavljaju istovremeno funkciju vorišta i terminala mreže. 2.3 HIJERARHIJSKI SUSTAVI Današnje mreže imaju slojevitu hijerarhijsku arhitekturu, slika 2.10: Slika Slojevita hijerarhijska struktura Na jednom ure aju mreže, vorištu ili raunalu, obavljaju se funkcije više razina. Za svaku razinu pokre e se proces koji komunicira sa susjednima (nadre enim i podre enim) preko suelja (engl. 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-1. Stvarni tok podataka odvija se putem suelja me u susjednim razinama na istom raunalu, te komunikacijskim medijem prema udaljenom raunalu. Proces N generira jedinicu informacije PDU (Protocol Data Unit) dodavanjem zaglavlja N korisnikovoj informaciji SDU (Service Data Unit). PDU(N) šalje se preko suelja N-1 podre enoj razini kao SDU(N-1). Proces N formira SDU(N) odvajanjem zaglavlja sa primljenih PDU, te ga proslje uje nadre enoj razini preko suelja N. Za proces N+1, SDU(N) ima znaenje PDU(N+1), slika 2.11: 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 23

24 Slika Jedinice informacije i dodavanje zaglavlja Tijekom pripreme poruke za prijenos na odredište, može se obaviti i dijeljenje (fragmentacija) poruke prema pravilima upotrijebljenog protokola, slika 2.12: Slika Fragmentacija informacije Koncepti na kojima se zasnivaju hijerarhijski sustavi su koncept razine, koncept suelja, koncept protokola, koncept zaglavlja, koncept fragmentacije. po konceptu razine, procesi te razine kroz me usobnu komunikaciju pružaju nadre enoj razini uslugu prijenosa podataka, koriste i pri tome usluge podre ene razine. Možemo re i da proces promatrane razine proširuje uslugu podre ene razine i tako proširenu pruža je nadre enoj razini. po konceptu su elja, komunikacija me u procesima susjednih razina unutar istog ure aja odvija se preko suelja. Svaka razina komunicira preko dva suelja, preko "gornjeg" prema nadre enoj razini i preko "donjeg" prema podre enoj razini. Specifikacija suelja može biti interna stvar proizvo aa raunala, ali danas je ve ina suelja javno specificirana po principu otvorenosti. Na taj nain sustav se može izgraditi korištenjem programskih rješenja i sklopovlja razliitih proizvo aa. Kroz suelje može prolaziti više tokova podataka. Kako bi se identificirao stvarni korisnik informacije, upotrebljava se mehanizam pristupnih toaka (SAP, service access point). To su programski kanali kojima procesi u raunalu me usobno komuniciraju. Kod otvaranja kanala dodjeljuje se identifikacijski broj, ijom je upotrebom jednoznano odre en korisnik informacije. Identifikacijske brojeve mogu e je dodjeljivati dinamiki prema potrebi, ili trajno. Iako dio mehanizma suelja, identifikatori pristupnih toaka su dio specifikacije protokola. po konceptu protokola, na ure ajima koji me usobno razmjenjuju podatke, dva procesa iste razine prividno neposredno komuniciraju po pravilima protokola. Oni u stvarnosti komuniciraju koriste i usluge podre enih razina. Stvarni tok podataka i upravljakih informacija prolazi kroz suelje. Specificiranje protokola je osnovni nain standardizacije komunikacijskih sustava. po konceptu zaglavlja, svaka razina u postupku predaje uzima preko gornjeg suelja jedinicu informacije PDU(N+1) nadre ene razine kao podatke koje treba prenijeti, SDU(N), bez ikakvog saznanja o njihovom sadržaju, te im dodaje svoje zaglavlje H(N). Tako formira vlastitu jedinicu informacije PDU(N), koju šalje donjim sueljem podre enoj razini. U postupku prijema, razina dobije od podre ene razine preko donjeg suelja njen SDU(N-1) kao svoj PDU(N). Nakon korištenja podataka iz zaglavlja, odbacuje zaglavlje H(N) i dobiveni SDU(N) šalje gornjim sueljem ka nadre enoj razini. Tu SDU(N) ima znaenje PDU(N+1), s tom razlikom da proces N+1 znade sadržaj zaglavlja H(N+1). Postupak umetanja PDU više razine u PDU niže naziva se "enkapsulacija" (encapsulation). po konceptu fragmentacije, svaki SDU(N) može u postupku formiranja PDU(N) biti podijeljen na manje dijelove, tako da od jednog SDU(N) formiramo jedan ili više PDU(N). Pri tome svaki PDU(N) sadrži cjelovito zaglavlje H(N). U praksi se fragmentacija koliko je to god mogu e izbjegava. Dijeljenje PDU na manje dijelove izaziva ve e optere enje vorišta 24 Raunalne mreže

25 funkcijama usmjeravanja, a detekcija pogrješke i gubitka PDU je otežana. Gubitak jednog fragmenta može znaiti gubitak itavog PDU. Posebno kod mreža s pojedinanim usmjeravanjem paketa, kada redoslijed pristizanja nije zagarantiran, vorište mora dosta dugo ekati na izgubljeni fragment prije donošenja konane odluke da je itavi PDU izgubljen. Zbog toga se nastoji korisnikova poruka odmah podijeliti na onolike dijelove, koji nakon ukljuivanja zaglavlja svih podre enih razina, bez daljnje fragmentacije mogu pro i kroz mrežu. Npr. kod Interneta, predajnik pokušava odrediti maksimalnu duljinu fragmenta MSS (Maximum Segment Size) po posebnom postupku. Jedinice informacije mogu biti pojedini bitovi, okteti (znakovi), okviri (ili blokovi, blok se sastoji od više okteta), paketi, segmenti, datagrami i poruke. bit (binarna znamenka) je najmanja jedinica informacije koju prenosimo na fizikoj razini. Kanalom prenosimo vremenski niz signalnih elemenata (serijski prijenos), od kojih svaki može nositi jedan ili više bita. Signal na kanalu može biti oblikovan tako, da osim signalnih elemenata prenosi i taktni signal potreban za njihovo pravovremeno uzorkovanje (sinkroni prijenos). Za svaku mrežu znaajan je redoslijed emitiranja bita okteta, npr. LSB prvi. oktet (znak, bajt) je najmanja kodna rije, kojom baratamo kao cjelinom. Naješ e PDU podatkovne razine (blok, okvir) nakon serijsko-paralelne pretvorbe pamtimo u memoriji kao niz okteta. Iako su mogu e i druge duljine kodne rijei, danas se je ustalilo korištenje okteta zbog organizacije memorije raunala, ija je širina kodne rijei višekratnik od osam bita. Kod asinkronog prijenosa, sinkronizacija po oktetu obavlja se na fizikoj razini, a kod sinkronog na podatkovnoj. Stoga se oktet nekad obra uje na fizikoj, a nekad na podatkovnoj razini, u oba sluaja sklopovljem. Za svaku mrežu znaajan je redoslijed emitiranja okteta, NBO (Network Byte Order). U raunalu, PDU se pamti u memoriji u nizu uzastopnih okteta. Prilikom itanja kodnih rijei od 16 ili 32 bita, treba prevesti NBO na redoslijed okteta raunala. Koriste se "little endian" (LS bajt na nižoj, MS bajt na višoj adresi) i "big endian" (LS bajt na višoj i MS bajt na nižoj adresi) arhitekture. okvir (blok) je osnovni PDU podatkovne razine. Sastoji se od više okteta (znakova). Njegov poetak je sinkroniziran posebnom sinkronizacijskom sekvencom, koju zovemo okvirni znak. Ovo je najmanja jedinica informacije koja ima vlastito zaglavlje. U procesu predaje, okvir se iz memorije prenosi oktet po oktet na serijski vezni sklop, gdje se obavlja paralelno-serijska pretvorba. U prijemnom smjeru postupak je obrnut. Istovremeno s prijemom znakova okvira, obavlja se provjera adrese odredišta i cjelovitosti okvira. U sluaju ošte enja, okvir se odbacuje. paket je osnovni PDU mrežne razine, ujedno i oblik kojim se obavlja promet s kraja na kraj mreže. Obavezno sadrži identifikaciju odredišta, bilo njegovu globalnu adresu ili indikator virtualnog kanala. Nastoji se, ako je to mogu e, paket prenijeti jednim okvirom podatkovne razine. Tada nije potrebna posebna sinkronizacija po paketu. Ukoliko paket fragmentiramo, potrebno je oznaiti okvire koji ine cjeloviti paket. segment i datagram su osnovni PDU prijenosne razine. Termin segment koristimo za dio ve e korisnikove poruke, dok je datagram kratka zasebna poruka. Nastojimo jedan segment odnosno datagram prenijeti jednim paketom. To je naješ e mogu e lako posti i, jer tek na podatkovnoj razini (okvir) duljina PDU ovisi o tehnologiji korištenog kanala. poruka korisnika je najve i PDU, onaj koji formira proces korisnik komunikacije. To može biti kratka poruka u interaktivnom radu, blok podataka koji ini odaziv neke baze podataka, datoteka s podacima ili programom, ili neki multimedijski element koji prenosimo samostalno ili kao dio ve e cjeline (Web stranica). Ve e poruke fragmentiramo na segmente, a kako pri tome imamo potpunu slobodu, nastojimo odabrati duljinu segmenta koja prolazi kroz mrežu bez potrebe za daljim fragmentiranjem. Poruku korisnik dostavlja komunikacijskom sustavu kao cjelinu, ili u dijelovima. Veliina dijelova ovisi o kapacitetu memorijskog spremnika, a mora biti ve a od optimalne veliine segmenta. Jedinice pretvaramo paralelno-serijskom konverzijom, enkapsulacijom i segmentiranjem. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 25

26 Kao referentna mrežna arhitektura koristi se ISO/OSI model od 7 razina slika 2.13: Slika Razine ISO/OSI modela 1) Fizi ka razina definira suelje izme u raunala i medija kojeg koristimo za prijenos. Specificiraju se elektrine, funkcionalne i mehanike karakteristike kabela, konektora i signala, kako bismo ure aj standardno mogli prikljuiti na kanal. Ostvaruje se sinkronizacija po bitu ili po bitu i oktetu. 2) Podatkovna razina neposredno nadzire fiziku razinu tako da upravlja vezom ostvarenom na jednospojnom ili višespojnom mediju. Ostvaruje se sinkronizacija po okviru ili po oktetu i okviru. 3) Mrežna razina osigurava prijenos poruke sa kraja na kraj mreže, pakete usmjerava kroz mrežu. 4) Prijenosna razina osigurava vezu od korisnika do korisnika. Obavlja se kontrola pogrješki i kontrola toka. 5) Sjedni ka razina provjerava cjelovitost poruke. Isporuuje poruku na pravo odredište unutar raunala. 6) Predodžbena razina obavlja prevo enje informacija sa formata koji su standardni na mreži, na format standardan na raunalu. 7) Korisni ka razina poslužuje korisnike procese i mrežne usluge. Sada možemo prikazati strukturu razliitih vrsta vorišta, slika 2.14: Slika vorišta prema razinama ISO/OSI modela Zvjezdište i prospojnik povezuju istovrsne mreže podatkovne razine. Usmjernik povezuje istovrsne mreže mrežne razine, ali okviri podatkovne razine mogu biti razliiti. Poveznik obavlja specijalne funkcije, ili povezuje razliite mreže i obavlja potrebne pretvorbe protokola. 2.4 KOMUNIKACIJSKI PROTOKOLI Komunikacijski protokol je skup pravila po kojima procesi iste razine razmjenjuju jedinice informacije, PDU, u ijim zaglavljima je sadržana kontrolna informacija potrebna za obavljanje funkcije promatrane razine hijerarhijskog sustava. Treba imati u vidu da se komuniciraju i procesi odvijaju na odvojenim raunalima, esto geografski udaljenim, tako da su primljeni PDU jedina informacija o radu korespondentnog procesa. Na osnovu primljenih PDU i sadržaja njihovih zaglavlja, ili na osnovu izostanka oekivanih PDU, komuniciraju i proces treba sa što ve om tonoš u odrediti stanje korespondentnog procesa kako bi u svakom trenutku bio u stanju poduzeti odgovaraju e mjere, sve s ciljem pružanja usluge prijenosa podataka procesu nadre ene razine. 26 Raunalne mreže

27 Kako su udaljeni ure aji esto u vlasništvu razliitih osoba i proizvedeni od strane razliitih proizvo aa, od vitalnog je znaaja za funkcioniranje promatrane razine, kao i mreže kao cjeline, striktno i formalno specificiranje protokola, odnosno njihovo usvajanje kao industrijskih ili me unarodnih standarda. Tek e ure aji koji su u potpunosti sukladni sa svim protokolima mreže uspješno me usobno komunicirati. U praksi je donošenje standarda vrlo složen i mukotrpan posao. S jedne strane postoji pritisak korisnika i proizvo aa da se nove, perspektivne tehnologije što prije standardiziraju radi komercijalizacije novih proizvoda. S druge strane, svaka brzopletost u donošenju standarda može rezultirati propustima u funkcionalnoj specifikaciji, ije ispravljanje kasnije može izazvati znatne nepredvi ene troškove. Stoga se nove tehnologije detaljno ispituju simulacijom u laboratorijima i pokusnim radom na ispitnim mrežama, a na osnovu predloženih (draft) standarda. Nakon postizanja zadovoljavaju ih rezultata donosi se formalni standard. Svaki standard je podložan naknadnim modifikacijama i usavršavanjima. Kod standardizacije komunikacijskih protokola, razlikujemo dvije grupe pravila. To su vanjska i unutarnja specifikacija protokola. Vanjska specifikacija protokola odnosi se na oblik PDU kao cjeline, ukljuuju i i format zaglavlja. U zaglavlju se definiraju polja, format podataka u njima, te znaenje koje mora biti jednoznano za sve ure aje sukladne protokolu. Jednom donesena vanjska specifikacija protokola vrlo teško se mijenja, zato jer je potrebno istovremeno obaviti korekcije na tisu ama ure aja koji ve koriste raniju varijantu. Naješ e je jednostavnije uvesti potpuno novi protokol. Stoga neki protokoli raspolažu s mogu noš u korištenja dodatnih neobaveznih funkcija prema dogovoru korespondentnih procesa. Dodavanjem novih funkcija mogu e je donekle ublažiti nedostatke prvobitne vanjske specifikacije protokola. Kod nekih protokola postoje neiskorišteni bitovi (zbog podešavanja duljine zaglavlja na 32 bita), koji omogu avaju naknadne izmjene. Unutrašnja specifikacija protokola odnosi se na pravila rada procesa, algoritme protokola, kojima se obra uju informacije iz zaglavlja PDU i donose odluke o radu procesa. Algoritmi protokola mogu se u znatnoj mjeri naknadno modificirati, pod uvjetom da je vanjska specifikacija ouvana. Pri tome, naravno, treba ouvati i funkcionalnost protokola u cjelini. Dobar je primjer TCP protokol Interneta, ija je unutrašnja specifikacija kontinuirano mijenjana u svrhu poboljšanja kontrole toka, a da pri tom nije mijenjana vanjska specifikacija. Štoviše, ostvarena je i funkcionalna kompatibilnost ure aja koji rade po starim i novim specifikacijama. Da bi razliiti proizvo ai uspješno uskladili rad svojih proizvoda s usvojenim standardima, potrebno je osigurati njihovo jednoznano tumaenje. To se osigurava formalnim specificiranjem protokola, uz korištenje posebnih formalnih jezika. To može biti govorni jezik, neki stvarni ili formalni programski jezik, ili grafiki jezik dijagrama stanja na osnovi konanog automata. Funkcije pojedine razine hijerarhijske strukture znatno se razlikuju i naelno su definirane ISO- OSI specifikacijom. U obavljanju svoje funkcije komuniciraju i procesi moraju voditi rauna o ispravnom tumaenju primljenih PDU, o radu korespondentnih procesa, o identifikaciji PDU, o pojavi pogrješki, te o uskla ivanju brzine rada s mogu nostima korespondentnog procesa i mreže u cjelini. Stoga se protokol pojedine razine promatra kroz obavljanje tih pojedinanih zada a. Govorimo o etiri osnovna mehanizma protokola, o adresiranju, sinkronizaciji, kontroli pogrješaka i kontroli toka ADRESIRANJE Mehanizam adresiranja jednoznano identificira korisnika. Zahtjev jednoznanosti implicira korištenje dugakih adresa, pa je u zaglavlju PDU potrebno osigurati polje dovoljne duljine, kako bi broj raspoloživih adresa bio dovoljan za sve korisnike u predvi enom roku uporabe protokola. Poznat je primjer nedovoljne duljine adrese IP protokola Interneta (32 bita), nastao jer nije bilo mogu e predvidjeti današnji rast broja podmreža i prikljuenih raunala. Dugake adrese, me utim, dodatno optere uju komunikacijski sustav jer se znatan dio kapaciteta kanala potroši na prijenos sadržaja zaglavlja. Format zaglavlja u cjelini, pa i duljina korištene adrese, kompromis su izme u univerzalnosti rješenja i efikasnosti protokola. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 27

28 Organizacija adresiranja Ukupna adresa sastoji se od dijelova, koji se koriste po razinama hijerarhijske strukture. Adresiranje je mogu e organizirati striktno, kada adresa nadre ene razine implicira stvarne adrese svih podre enih razina. Takvo adresiranje doprinosi potpunom odvajanju funkcija pojedinih razina. Adresiranje se može koristiti i distribuirano, kada ukupnu adresu ine adrese svih razina. Ovaj pristup zahtijeva vrš u povezanost me u razinama, ali omogu uje lakše upravljanje adresama i korištenje poznatih adresa za pojedine mrežne usluge Objekti adresiranja Adresirati možemo fizi ke ure aje, kao što su kompletna raunala i prikljuci na mrežu, ili procese, kao što su procesi razina hijerarhijske strukture ili procesi korisnici komunikacije. Fizikim ure ajima dodjeljujemo adrese prema potrebama promatrane razine hijerarhijske strukture. U ve ini sluajeva dovoljno je odrediti adresu ure aja na podatkovnoj i mrežnoj razini. Procese identificiramo kroz pristupne toke (SAP, u Internet terminologiji "port") kojima podaci prolaze preko suelja. Procesima mrežne i prijenosne razine hijerarhijske strukture dodjeljujemo stalne pristupne toke, kojima zapravo identificiramo korištene protokole tih razina. Dinamiko dodjeljivanje pristupnih toaka ovdje nije potrebno jer se radi o poznatim procesima. Od sjednike razine naviše imamo veze koje iniciraju korisnici, tako da je ovdje primjereno korištenje dinamikih pristupnih toaka. Iznimka su poslužiteljski procesi viših razina, koji tako er koriste fiksne pristupne toke Vrste adresa Adresa odredišta može biti pojedina na (unicast), grupna (multicast) ili univerzalna (broadcast). Kod pojedinanog adresiranja PDU je namijenjen samo jednom odredišnom ure aju ili procesu, dok ga ostali (na višespojnom mediju) nakon provjere adrese odbacuju. Kod grupnog adresiranja, PDU je namijenjen ranije definiranoj grupi ure aja ili procesa, koji su u stanju prepoznati grupnu adresu odredišta. Kod univerzalnog adresiranja, svi ure aji ili procesi primaju PDU. Adresa izvorišta PDU može biti samo pojedinana Upravljanje adresama Adrese na pojedinoj razini neke mreže mogu biti lokalno ili globalno administrirane (odre ene). Oštra granica mora postojati na prijelazu izme u privatne i javne mreže. Adrese na privatnoj mreži mogu biti lokalno administrirane, dok one na javnoj moraju biti odre ene od strane ovlaštenog tijela u upravi mreže kao organizacije. esto se, me utim, i u privatnim mrežama koriste globalno administrirane adrese, kako bi se smanjila koliina posla u upravljanju mrežom. Poseban sluaj su nepovezane (autonomne) i skrivene (intranet) mreže Interneta, za koje se preporuuje upotreba za njih predvi enih adresa. esto je distribuirano upravljanje adresama, kada se dijelom adrese upravlja globalno, a dijelom lokalno. Kod IP adresa Interneta, adresa podmreže se administrira globalno, a adresa raunala lokalno Adresiranje po razinama Na fizi koj razini naelno nemamo potrebe za adresiranjem. Ukoliko koristimo neku javnu, npr. telefonsku mrežu s komutacijom kanala, adresom na fizikoj razini možemo smatrati pozivni broj telefonskog prikljuka kojeg pozivamo. Na podatkovnoj razini adresiranje koristimo ovisno o nainu povezivanja. Kod jednospojnog povezivanja (neposredna veza dvaju ure aja) adresiranje se koristi za ostvarivanje više logikih kanala, od kojih e jedni biti na raspolaganju korisniku, a drugi e služiti za upravljanje mrežom. Kod višespojnog povezivanja (neposredna veza me u više ure aja) imamo pravi proces adresiranja, gdje identificiramo fiziki ure aj kao odredište i izvorište okvira. Adresa odredišta može biti pojedinana, grupna ili univerzalna, a administriranje može biti lokalno ili globalno. Tako npr. kod lokalnih mreža možemo koristiti globalno administriranu adresu ugra enu u vezni sklop. Iako je ta adresa globalno 28 Raunalne mreže

29 jednoznana, ne može se koristiti kao konana adresa na javnoj mreži, jer nema naina kojim bi se na osnovu te adrese odredio put kroz mrežu do ure aja. Doseg univerzalnih adresa podatkovne razine ogranien je dosegom višespojnog medija (domena prostiranja). Na suelju izme u podatkovne i mrežne razine pojavljuje se potreba za identifikacijom procesa mrežne razine. Kod modernih mreža, na mrežnoj razini se koristi više vrsta protokola, pa je potrebno koristiti pristupne toke. Tako npr. okvir podatkovnog protokola lokalne mreže mora sadržavati identifikator protokola mrežne razine. Ovdje koncept dinamiki dodijeljenih pristupnih toaka nije potreban. Zbog injenice da oba udaljena ure aja komuniciraju po istom mrežnom protokolu možemo koristiti fiksne, globalno administrirane identifikatore protokola. Na mrežnoj razini mora postojati jedinstvena globalna adresa korisnika, koja omogu uje usmjeravanje paketa ka odredištu. Pakete u mrežama s prospajanjem paketa proslje ujemo pojedinano ili po virtualnom kanalu. U sluaju pojedinanog proslje ivanja, svaki paket mora nositi globalnu adresu odredišta. U sluaju proslje ivanja po virtualnom kanalu, samo prvi paket nosi globalnu adresu. Nakon prolaska kroz mrežu uspostavlja se virtualni kanal kao put po kojem prolaze svi paketi veze. ostali paketi moraju nositi samo kratki identifikator virtualnog kanala. Kod IP protokola Interneta, globalna adresa ukupne duljine 32 bita sastoji se od adrese podmreže i adrese raunala. Adresa podmreže koristi se za odre ivanje puta do odredišta i taj dio se administrira globalno. Adresa raunala koristi se kada paket stigne na odredišnu podmrežu, i taj dio administrira se lokalno. Korisnik koji želi uspostaviti vezu s odre enim raunalom, mora znati IP adresu tog raunala, dakle oba njena dijela. Globalnu adresu nose svi paketi, jer se proslje ivanje obavlja pojedinano. Kod X.25 protokola mrežne razine, globalna adresa ukupne duljine do 14 dekadskih znakova sastoji se od identifikatora nacionalne mreže, identifikatora podrune mreže i identifikatora prikljuka. Pozivni broj se formira slino telefonskom broju. Globalnu adresu nosi samo prvi paket veze, jer se proslje ivanje obavlja po virtualnom kanalu. Svi ostali paketi nose identifikator virtualnog kanala duljine 12 bita (mogu ih 4096 virtualnih kanala). Na prijenosnoj razini obavlja se identifikacija prijenosnog protokola. Koristi se mehanizam pristupnih toaka s fiksnim identifikatorom. Na sjedni koj razini obavlja se identifikacija procesa korisnika unutar raunala. Koristi se mehanizam pristupnih toaka s dinamikom dodjelom identifikatora. Iznimka su poslužiteljski procesi, npr. HTTP (Web) poslužitelj, koji koriste fiksne identifikatore. ISO-OSI arhitekturom razdvojena je prijenosna od sjednike razine, iako u praksi one koriste isti PDU koji prema mrežnoj razini koristi pristupne toke vezane za protokol prijenosne razine, a prema predodžbenoj razini pristupne toke vezane za procese korisnike. Kod Interneta su ove dvije razine objedinjene u jednu (prijenosnu) razinu. Isto tako, kod Interneta su objedinjene predodžbena i korisnika razina (u korisniku), jer je prirodno da prevo enje sa formata mreže na format raunala obavlja proces koji pruža ili koristi promatranu mrežnu uslugu. Adresiranje na predodžbenoj i korisnikoj razini nije potrebno, jer su procesi ve identificirani kroz sjedniku razinu SINKRONIZACIJA Mehanizam sinkronizacije odnosi se na izdvajanje cjelovitih PDU iz beskonanog niza bita, kao i na uskla eni rad procesa iste razine Sinkronizacija PDU Po razinama obavlja se sinkronizacija sljede ih PDU: Na fizi koj razini sinkronizacija se obavlja ovisno o tome da li je prijenos kanalom asinkron ili sinkron. Kod sinkronog prijenosa imamo sinkronizaciju po bitu, dok se kod asinkronog prijenosa ostvaruje istovremeno sinkronizacija po bitu i po oktetu. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 29

30 Na podatkovnoj razini sinkronizacija tako er ovisi o nainu prijenosa na fizikoj razini. Ako je prijenos sinkron, imamo sinkronizaciju po oktetu i okviru, a ako je asinkron, samo po okviru. Na mrežnoj razini imamo sinkronizaciju po paketu, samo kad je paket podijeljen na više okvira podatkovne razine. Na prijenosnoj razini sinkronizacija po segmentu ili datagramu je rijetka, jer se naješ e cjeloviti PDU prenose jednim paketom mrežne razine. Na sjedni koj razini obavlja se sinkronizacija po poruci, tj. poruka se sastavlja od primljenih segmenata ili datagrama. Sinkronizacija PDU na višim razinama nije potrebna Sinkronizacija rada procesa Proces N obavlja svoju zada u na osnovi pretpostavljenog poznavanja stanja korespondentnog procesa na udaljenom raunalu. Jedina informacija o udaljenom procesu su primljeni PDU. Algoritmi rada procesa N trebaju biti takvi da omogu e prijenos podataka u uvjetima gubitaka PDU i pogrješnih pretpostavki o stanju korespondentnog procesa. Komuniciraju i proces promatrane razine odvija se u nejednolikom diskretnom vremenu, odre enom pristizanjem PDU sa podre ene i SDU sa nadre ene razine. Takav proces može se smatrati automatom, jer on za uspješan rad mora pamtiti prethodne doga aje. Odatle mogu nost specificiranja protokola dijagramom stanja. U stvarnosti, po pravilima protokola komuniciraju dva istovrsna udaljena procesa, od kojih se svaki u promatranom trenutku nalazi u nekom stanju. Par stanja predstavlja stanje veze. Analizom svih parova stanja, možemo zakljuiti da su neki parovi normalni kao stanje veze, uzrokovani kašnjenjem u me usobnoj komunikaciji istovrsnih procesa i gubicima PDU. Drugi parovi stanja ne mogu biti normalno stanje veze, ve su rezultat neuskla enog rada korespondentnih procesa. Protokol mora imati sposobnost oporavka od takvih nepoželjnih stanja veze KONTROLA POGRJEŠKI Kontrolom pogrješki osiguravamo da informacija korisnika neošte ena stigne na odredište Kontrola pogrješki prema vrsti informacije Kontrolu pogrješki organiziramo ovisno o koliini redundancije u informaciji, o dozvoljenom ukupnom kašnjenju, te o dozvoljenom kašnjenju me u dijelovima informacije. Informacije možemo grubo svrstati u dvije grupe. U grupi koju karakterizira prijenos govora razlikujemo interaktivne i neinteraktivne tokove. Za interaktivne, ukupno kašnjenje i razlika kašnjenja po dijelovima mora biti mala. Za neinteraktivne, poetno kašnjenje može biti znatno, kad se uskladišti dio informacije na mjestu reprodukcije, ime se kompenziraju kasnije razlike kašnjenja. Visoka redundancija sadržana u govoru i video signalu omogu ava zadovoljavaju u razumljivost u uvjetima umjerene koliine pogrješki. U oba sluaja, kontrolu pogrješki emo organizirati korištenjem kodova za korekciju pogrješki na strani prijemnika, jer zbog zahtjeva za malim kašnjenjem (zakašnjeli signal se ne može naknadno reproducirati) nema mogu nosti retransmisije. Kodovi za korekciju pogrješki, da bi bili ekonomini, osiguravaju korekciju samo naješ ih pogrješki (npr. jednostrukih). To je za sluaj govora prihvatljivo, zbog spomenute visoke razine redundancije. Prijenos komprimiranih multimedijskih kodova je mnogo osjetljiviji na smetnje, pa se znatno komprimirani signal kombinira sa snažnim kodovima za detekciju i korekciju pogrješki na strani prijemnika. Ukupni rezultat je bolji od korištenja lošije kompresije i zaštite (ve a redundancija). U grupi informacija koju karakterizira prijenos podataka najvažniji zahtjev je apsolutna tonost prenesene informacije, dok su dozvoljeni ve e kašnjenje, varijacije kašnjenja i varijacije brzine 30 Raunalne mreže

31 prijenosa. Kontrolu pogrješki emo organizirati korištenjem kodova za detekciju pogrješki i mehanizmom ponovnog slanja (retransmisije) Kontrola pogrješki kod prijenosa podataka Kontrola pogrješki kod prijenosa podataka obavlja se u dva koraka, u prvom se pogrješka otkriva, a u drugom se veza oporavlja od gubitka. Detekcija pogrješki zasniva se na kodovima s korištenjem redundancije i kodne udaljenosti (distance). Dodavanjem kontrolnih bita kodnoj rijei koncentriranog koda, umjetno se pove ava broj mogu ih kodnih rijei koda. Kako je broj iskorištenih ostao isti, pove an je broj neiskorištenih kodnih rijei. Kontrolni bitovi se smatraju dijelom zaglavlja, iako ih zbog sklopovskog raunanja esto dodajemo na kraju PDU, slika Slika Dodavanje kontrolnih bitova jedinici informacije Kada smetnja ispravnu kodnu rije prevede u neku od neiskorištenih, takvu je pogrješku mogu e detektirati, a kada je pretvori u drugu korištenu kodnu rije, pogrješku je nemogu e detektirati. U praksi su višestruke pogrješke rje e od jednostrukih, tj. vjerojatnost višestrukih pogrješki je manja, pa je za konstrukciju koda važna distanca (broj razliitih bita u kojima se promatrane kodne rijei razlikuju). Ukoliko je minimalna distanca d, potrebna je d-struka pogrješka da bi jednu ispravnu kodnu rije pretvorila u drugu ispravnu, pa je mogu e otkriti sve pogrješke do ukljuivo d-1-struke. Postavlja se pitanje što napraviti s ošte enim PDU. Kod za detekciju pogrješki ne daje nam informaciju gdje je unutar PDU nastupila pogrješka, pa ne znamo da li je PDU namijenjen promatranom procesu (pogrješka na adresi), koji mu je tono redni broj (pogrješka na numeraciji), ili je ošte en neki drugi vitalni dio zaglavlja. Takav ošte eni PDU je najjednostavnije odbaciti, izbrisati iz memorije, kao da nikad nije ni stigao na vorište. Odbacivanje PDU je kompatibilno s drugim mehanizmom gubitaka PDU u paketnim mrežama, a to je zagušenje. Kod pojave zagušenja napuni se memorija vorišta paketima koji ekaju na proslje ivanje, te su paketi za koje nema mjesta u memoriji izgubljeni. Kod današnjih mreža, naroito kod korištenja optike tehnologije, broj gubitaka PDU zbog smetnji je zanemariv. Ogromna ve ina (preko 99%) PDU izgubi se zbog zagušenja. Oporavak veze provodi se nakon gubitka PDU s ciljem da se osigura cjelovitost korisnikovih podataka. Pri tome je potrebno detektirati da je PDU izgubljen, te ga ponovno poslati (retransmisija). Da bi proces razine mogao detektirati gubitak PDU, potrebno je pojedine PDU identificirati. To se radi brojanim oznakama, odnosno numeracijom PDU. U zaglavlju PDU predvide se polja u kojima se šalje redni broj PDU. Kako su ta polja konane duljine, numeracija se nužno obavlja po modulu, gdje je modul odre en duljinom polja. Da ne bi došlo do miješanja PDU, predajnik nikada ne smije poslati na mrežu dva PDU s istom numeracijom. Sljede i PDU se ne smije poslati prije nego je prethodni PDU istog broja napustio mrežu. Stoga je maksimalni broj PDU kojeg predajnik može poslati jednak modulu numeracije. Ova se veliina, tj. broj PDU na mreži, naziva prozorom (W, window), a prozor ne može biti ve i od modula numeracije. Naravno, stvarni broj PDU (trenutni prozor) može biti manji od prozora numeracije. Predajnik dozna da li je PDU napustio mrežu na osnovu potvrde prijemnika (ACK, acknowledgment) Vrste potvrda Razlikujemo nekoliko vrsta potvrda, koje mogu biti pozitivne i negativne, te selektivne i kumulativne. Pozitivne potvrde eksplicitno potvr uju prijem PDU, dok negativne eksplicitno dojavljuju gubitak PDU. Kumulativne potvrde potvr uju prijem oznaenog PDU i svih prethodnih, dok selektivne potvr uju prijem ili gubitak samo oznaenog PDU. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 31

32 Pozitivne kumulativne potvrde se vrlo esto koriste zbog robusnosti. Nova potvrda potvr uje prijem svih prethodnih PDU, tako kompenziraju i eventualni gubitak neke od ranijih potvrda. Prijemnik ak ne mora slati potvrdu za svaki PDU, iako se to traži kod ve ine današnjih protokola radi efikasnije detekcije gubitka PDU. Kad primi prekoredni PDU, prijemnik može ponoviti posljednju kumulativnu potvrdu, što ima znaenje negativne potvrde (dojave gubitka). Mana ponovljenih kumulativnih potvrda je u tome, što predajnik ne dobiva informaciju koji su PDU primljeni nakon izgubljenog. Pozitivne selektivne potvrde se rijetko koriste samostalno zbog osjetljivosti na gubitak potvrde, ali u kombinaciji s kumulativnima mogu efikasno dojaviti gubitak PDU: selektivna potvrda se koristi samo za sluaj gubitka, pa predajnik zna koji su PDU stigli nakon gubitka i može ponovno poslati samo one izgubljene. U sluaju gubitka selektivne potvrde, predajnik e nepotrebno ponovo poslati PDU, a to je mala cijena za postignutu robusnost sustava. Negativne kumulativne potvrde nemaju praktinu primjenu, jer nam nije interesantno potvr ivati gubitak svih prethodnih PDU. Negativne selektivne potvrde se koriste u kombinaciji s pozitivnim kumulativnim potvrdama. Eksplicitno dojavljuju gubitak PDU, pa predajnik pretpostavlja da su svi PDU, za koje nije primljena ova potvrda, primljeni. Sustav s negativnim selektivnim potvrdama je osjetljiviji na gubitak potvrde, jer u tom sluaju potrebno ponovno slanje PDU ne e biti obavljeno. U praksi se pokazalo da su najefikasniji sustavi s pozitivnim kumulativnim potvrdama, te sustavi s kombinacijom pozitivnih kumulativnih i selektivnih potvrda Spojevni i bespojni protokoli Protokoli koji sadrže mehanizam kontrole pogrješki u smislu numeracije PDU, detekcije izostanka PDU i retransmisije nazivaju se spojevni protokoli (connection oriented). Po takvi protokolima, procesi na poetku prijenosa podataka moraju uskladiti poetnu numeraciju PDU, što se zove uspostavom logikog kanala. TCP protokol Interneta je spojevni protokol. Protokoli koji ne sadrže mehanizme oporavka od pogrješke (eventualno samo otkrivaju pogrješke i odbacuju PDU) nazivaju se bespojni protokoli (connectionless). Kod takvih protokola gubitak PDU ne izaziva nikakvu reakciju. Konzistentnost korisnikove poruke treba osigurati neki od protokola nadre enih razina. Primjer bespojnog protokola je IP protokol mrežne razine Interneta, a esto se koristi u kombinaciji s nadre enim spojevnim TCP protokolom (otud kovanica TCP/IP) Algoritmi retransmisije Detekcija gubitka PDU u praksi je otežana nainom proslje ivanja PDU. Kod mrežne razine s pojedinanim proslje ivanjem, dio paketa može i i alternativnim putovima, pa redoslijed pristizanja paketa na odredište nije zagarantiran. Potrebno je adaptivno odrediti vrijeme ekanja da zakašnjeli PDU stigne. Ukoliko je ovo vrijeme kratko, inicirati e se nepotrebne retransmisije. Ukoliko je ono predugo, retransmisija e biti prekasno inicirana, pa može do i do pada brzine prijenosa i slabije iskorištenosti kapaciteta mreže. Nakon što je gubitak PDU detektiran, potrebno ga je dojaviti predajniku. Ovo možemo posti i slanjem posebne poruke kojom zahtijevamo retransmisiju (negativna potvrda). Me utim, kako za svaki primljeni PDU prijemnik treba poslati potvrdu (zbog mehanizma prozora), predajnik može na osnovu potvrda jednako efikasno detektirati gubitak PDU, kao i prijemnik na osnovu izostanka PDU. Štoviše, predajnik e detektirati i gubitak potvrde. Bez obzira da li potvrda izostaje zbog gubitka originalnog PDU ili potvrde, predajnik odluuje o retransmisiji PDU i neposredno nakon odluke može retransmisiju stvarno izvršiti. Time se štedi na vremenu potrebnom za dojavu gubitka od strane prijemnika. Algoritmi detekcije gubitka PDU i donošenja odluke o retransmisiji su vrlo složeni. U praksi je najpoznatiji algoritam TCP protokola Interneta, kod kojega predajnik mjeri vrijeme obilaska i varijancu vremena obilaska, te izraunava optimalno vrijeme ekanja da PDU pristigne (RTO, 32 Raunalne mreže

33 retransmission timeout). Proces retransmisije se može ubrzati, ako prijemnik za prekoredne PDU šalje ponovljene (duplicirane) potvrde. Kod TCP protokola, uveden je algoritam brze retransmisije, kod kojega se PDU ponovno šalje nakon tri uzastopne ponovljene potvrde (fast retransmit). Sama retransmisija može se obaviti na dva naina. Jednostavniji i esto korišteni nain je grupna retransmisija, (go-back-n), kada predajnik ponovno šalje izgubljeni PDU i sve ostale koji slijede, bez obzira da li su stvarno i oni izgubljeni ili ne. Složeniji nain je selektivna retransmisija, kod koje se šalje samo izgubljeni PDU, a na osnovu selektivnih pozitivnih ili negativnih potvrda (dojava prijema ili dojava gubitka) Kontrola pogrješki po razinama Na fizi koj razini kontrola pogrješki na razini bita nije isplativa, osim ako linijski kod ne omogu ava automatsku detekciju pogrješke. Takav linijski kod je Manchester-II, korišten kod lokalnih mreža za prijenos podataka. Na podatkovnoj razini kontrola pogrješki je jedna od osnovnih funkcija. Okvir se štiti kodom za otkrivanje pogrješki. Ošte eni okviri se odbacuju. Kod spojevnih protokola podatkovne razine, izostanak okvira, detektiran na osnovu numeracije, aktivira retransmisiju na osnovu zahtjeva prijemnika ili izostankom potvrde. Kako se radi o neposrednom nadzoru jednospojnog ili višespojnog medija, bez vorišta me u krajnjim stanicama, može se smatrati da e redoslijed isporuke okvira biti ouvan, te da e kašnjenje biti malo (s iznimkom satelitskih kanala). Algoritam detekcije gubitka PDU je jednostavan zbog ouvanog redoslijeda pristizanja, a zbog malog kašnjenja mogu e je neposredno tražiti retransmisiju, npr. okvir REJ, (reject), ili SREJ, (selective reject), bitovno orijentiranih protokola. Kod bespojnih protokola podatkovne razine, oporavak od pogrješke prepušta se nadre enoj razini. Iako je retransmisiju lako organizirati, u praksi se je pokazalo da istovremena detekcija izostanka PDU na podatkovnoj i mrežnoj ili prijenosnoj razini može izazvati poteško e. Kašnjenje na podatkovnoj razini uzrokovano pokušajima retransmisije može izazvati netonu detekciju gubitka više uzastopnih PDU na prijenosnoj razini, te posljedino njihovu nepotrebnu retransmisiju. Kako je mehanizam retransmisije na prijenosnoj ili višoj razini neophodan zbog mogu ih gubitaka PDU uzrokovanih zagušenjem, bespojni protokoli na podatkovnoj razini su esto u upotrebi (npr. kod lokalnih mreža). Na mrežnoj razini esto dolazi do gubitaka zbog zagušenja. Protokoli su i ovdje esto bespojni jer je kontrolu pogrješki optimalno obaviti na prijenosnoj razini. Poznato je da je spojevni protokol mrežne razine po X.25 preporuci daleko kompliciraniji od IP protokola Interneta, što je doprinijelo velikoj razlici u cijenama usmjernika. Na prijenosnoj razini optimalno je obaviti kontrolu pogrješki. Kopije PDU za retransmisiju nalaze se kod predajnika, pa ne optere uju mrežu, a prijemnik i tako bezuvjetno mora kontrolirati cjelovitost primljenih podataka. Na složenim mrežama s komutacijom paketa PDU na putu do odredišta prolazi kroz nekoliko vorišta, te kašnjenje može biti veliko. Ukoliko se na mrežnoj razini paketi proslje uju pojedinano, ni redoslijed pristizanja nije zagarantiran. Stoga je detekcija gubitka PDU otežana, a neposredna dojava gubitka nije efikasna. Analizom pristizanja potvrda predajnik e detektirati gubitak PDU, te donijeti odluku o retransmisiji. Optimalno je detekciju pogrješki obaviti na podatkovnoj i mrežnoj razini, a detekciju izostanka PDU i retransmisiju na prijenosnoj razini, npr. kao kod Interneta KONTROLA TOKA KAO MEHANIZAM PROTOKOLA Kontrola toka nam služi za uskla ivanje brzine prijenosa podataka me u uesnicima, a s obzirom na prijenosni kapacitet i optere enje mreže. Kontrola toka, kao mehanizam protokola, dio je upravljanja prometom, odnosno njegovog dijela, kontrole zagušenja. Na fizi koj razini kontrola toka ostvaruje se na suelju DTE-DCE korištenjem posebnih signala suelja. Konkretno, inteligentni modemi raspolažu s funkcijama sažimanja podataka, kontrole 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 33

34 pogrješki i izbora optimalne brzine prijenosa. Vezu terminal-modem ostvarimo maksimalnom brzinom, a eventualne zastoje razriješimo kontrolom toka. Na podatkovnoj razini imamo neposrednu vezu dvaju ure aja, pa je mogu a neposredna kontrola toka (naredbama stani i nastavi). Na vezama s velikim kašnjenjem (satelitske veze) mogu a je i prozorska kontrola toka. Ako su okviri numerirani, a numeracija je jedino mogu a po modulu, predajnik smije poslati samo onoliko okvira koliko ima slobodnih brojeva. Modul numeracije je implicitno i maksimalni prozor. Potvrdom prijemnika osloba aju se brojevi za slanje sljede ih okvira. Na mrežnoj razini pojavljuju se kašnjenja zbog velikog broja vorova kojima paket prolazi do odredišta, a potvrda natrag do izvorišta (vrijeme obilaska). Neposredna kontrola toka je neefikasna. Mogu a je prozorska ili kontrola brzine predaje. Pri tome se brzina uskla uje s propusnim kapacitetom mreže. Mreža u sluaju zagušenja naješ e može samo odbaciti prekobrojne pakete. Na prijenosnoj razini je optimalno organizirati kontrolu toka, jer neposlani paketi ne optere uju zagušenu mrežu. S obzirom na kašnjenje, sve što vrijedi za mrežnu razinu, vrijedi i za prijenosnu. Predajnik odre uje optimalnu brzinu slanja ili optimalni prozor na osnovu mjerenja vremena obilaska (RTT, Round Trip Time) ili intenziteta gubitaka paketa. Predajnik na mrežu šalje optimalni prozor paketa s obzirom na zagušenost mreže, ali ne više od prozora prijemnika. Na višim razinama klasine kontrole toka, u smislu sposobnosti raunala da obradi podatke, nema. Ogranienje prozora prijemnika garantira da e u memoriji prijemnika biti dovoljno prostora za sve pakete koje predajnik smije poslati, i tu oni mogu ekati na obradu korisnikovog procesa. 2.5 UPRAVLJANJE PROMETOM Upravljanje prometom provodi se na svim vrstama mreža s ciljem postizanja optimalnog iskorištenja mreže i kakvo a usluge. Provodi se kroz postupke usmjeravanja prometa i kontrole zagušenja. Usmjeravanje prometa je postupak kojim se primarno ostvaruje dostupnost me u korisnicima. Kod paketnih mreža može se obavljati usmjeravanjem individualnih paketa ili konceptom virtualnih kanala (ATM, X.25). Usmjeravanje prometa alternativnim putem osnovna je metoda izbjegavanja zagušenja za mreže s prospajanjem kanala. To je pomo na metoda izbjegavanja zagušenja kod paketnih mreža. Alternativni putovi su dulji i zagušenje se širi na do tada nezahva ene dijelove mreže, pa je za kontrolu zagušenja paketnih mreža poželjno koristiti druge metode. Kontrola zagušenja za paketne mreže obuhva a postupke izbjegavanja i otklanjanja zagušenja. Pod izbjegavanjem podrazumijevamo postupke kada do zagušenja još nije došlo, a pod otklanjanjem postupke kada do zagušenja do e iz bilo kojeg mogu eg razloga KONTROLA ZAGUŠENJA Kontrola zagušenja je jedan od kljunih mehanizama mrežne arhitekture. Ona omogu ava pružanje usluga tražene kakvo e korisniku, uz optimalno iskorištenje kapaciteta mreže. Zagušenje možemo definirati kao situaciju kada je u promatranom vremenskom periodu ponu eni promet ve i od prijenosnog kapaciteta mreže. Tada dolazi do gubitaka prometa i do smanjenja kakvo e usluge. Kontrolu zagušenja provodimo kroz postupke izbjegavanja i otklanjanja zagušenja. Postupci izbjegavanja zagušenja provode se dok mreža još nije zagušena i cilj im je ograniiti ulazni promet, te održati mrežu u optimalnoj radnoj toki. To je toka koja osigurava traženu kakvo u usluge korisnicima uz optimalno iskorištenje mreže, dakle optimalnu ekonominost rada mreže. Postupci otklanjanja zagušenja aktiviraju se kada mreža do e u stanje zagušenja, kako bi posljedice trajale što kra e i po mogu nosti bile ograniene na što uže podruje. Mjere izbjegavanja i otklanjanja zagušenja provode se na svim razinama upravljanja i vo enja mreže, te na svim vremenskim razinama. Me u mjerama izbjegavanja zagušenja kod mreža s prospajanjem paketa znaajno mjesto pripada mehanizmima kontrole toka. Njihov je zadatak regulirati brzinu predaje izvorišta tako da dolazni 34 Raunalne mreže

35 promet bude optimalan po kriterijima kakvo e usluge i iskorištenja kapaciteta mreže. Kontrola toka se ostvaruje unutar vremena trajanja logikog kanala. Ona u stvarnom vremenu, s obzirom na kašnjenja u mreži, održava mrežu u optimalnoj radnoj toki Kontrola zagušenja prema vrsti prospajanja Kontrola zagušenja u mrežama s komutacijom kanala provodi se odbacivanjem zahtjeva za prospajanjem, dakle kontrolom pristupa mreži (CAC, Connection Admission Control). Korisnik e eventualno kasnije ponoviti svoj zahtjev, a kad konano ostvari vezu kakvo a usluge mu je zagarantirana kroz karakteristike fizikog kanala prospojenog s kraja na kraj mreže. Kod mreža s komutacijom paketa, raspoloživi kapacitet kanala dijeli se na mnogo korisnika vremenskom razdiobom, odnosno statistikim multipleksiranjem paketa. Kontrola zagušenja treba održati broj paketa u mreži (u prijenosu i memorijama vorišta) na optimalnoj razini kontrolom brzine predaje paketa izvorišta. Manjak paketa u mreži znai lošu iskorištenost kapaciteta, a višak znai da je smanjena kakvo a usluge zbog pove anog vremena kašnjenja i pove anih gubitaka paketa (popunjenost memorije vorova). U ATM mrežama, koje trebaju omogu iti funkcionalnu integraciju svih vrsta prometa, kontrola zagušenja ima sline ciljeve kao kod paketnih mreža, tj. održati broj elija u mreži na optimalnoj razini. Zbog velike predvi ene brzine prijenosa i prospajanja, kontrola zagušenja se odvija kroz ogranienje pristupa i uobliivanje prometa izvorišta za CBR (Constant Bit Rate) i VBR (Variable Bit Rate) korisnike, te uobliivanjem s dinamikom promjenom brzine za ABR (Available Bit Rate) korisnike. UBR (Unspecified Bit Rate) korisnici pristupaju preostalom dijelu kapaciteta mreže bez ikakvih garancija za kakvo om usluge, tako da mreža jednostavno odbacuje višak elija Vrste zagušenja Zagušenje smo definirali kao situaciju kod koje je, u promatranom vremenskom periodu, dolazni promet ve i od prijenosnog kapaciteta mreže. U toj definiciji ostalo je neodre eno trajanje vremenskog perioda promatranja. S obzirom na njegovu duljinu, zagušenje može biti trajno, periodiko (sezonsko, tjedno i dnevno), privremeno i trenutno. Zagušenja imaju razliite uzroke, te se poduzimaju razliite mjere za njihovo otklanjanje i izbjegavanje na paketnim mrežama, tablica 2.1. vrsta zagušenja: postupci izbjegavanja postupci otklanjanja TRAJNO PERIODI KO (SEZONSKO) pravovremeno planiranje razvoja i izgradnja potrebnih kapaciteta tarifna politika, kontrola pristupa, usmjeravanje prometa izgradnja i zakup vodova korištenje kapaciteta mreža s drugim profilom korisnika ili iz drugih vremenskih zona PRIVREMENO kontrola toka odbacivanje viška prometa TRENUTNO uobliivanje prometa osiguranje dovoljnog kapaciteta memorije vorišta Tablica Vrste zagušenja za paketne mreže Trajno zagušenje je rezultat naraslih potreba korisnika i nepravodobnih investicija u proširenje kapaciteta mreže. Otklanja se izgradnjom ili zakupom novih prijenosnih kapaciteta (kanala i vorišta), a izbjegava planiranjem i predvi anjem budu ih potreba. Periodi ka zagušenja rezultat su životnog i radnog ritma korisnika, koji istu uslugu traže istovremeno. Ova zagušenja otklanjaju se korištenjem kapaciteta drugih mreža sa razliitim rasporedom optere enja, ili kanala iz drugih vremenskih zona, te uvo enjem kontrole pristupa korisnika. Izbjegavaju se stimulacijom korisnika da usluge traži u vrijeme niskog optere enja (tarifna politika), kontrolom pristupa, te usmjeravanjem prometa. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 35

36 Trajanje privremenog zagušenja je reda veliine minuta i sekunda. Ono nastaje i nestaje unutar vremena trajanja pojedine veze me u korisnicima, ali traje duže od vremena obilaska (kašnjenja) na mreži. Rezultat je statistikog rasporeda zahtjeva korisnika, koji na toj vremenskoj razini uspostavljaju i raskidaju svoje veze. Otklanja se odbacivanjem viška ponu enog prometa (paketa), a izbjegava korištenjem funkcija kontrole toka. Trenutna zagušenja, ije je trajanje reda veliine desetinki sekunde, kra a su od vremena kašnjenja na mreži. Rezultat su nejednolikog intenziteta ponu enog prometa izvorišta, te kašnjenja mehanizma kontrole toka. Otklanjaju se ugradnjom dovoljnog kapaciteta memorija vorišta, koje trebaju predvidive koliine podataka prihvatiti bez gubitaka. Ne mogu se izbje i kontrolom toka, ali pomaže uobliivanje prometa izvorišta Kakvo a usluge i kontrola zagušenja Kod mreža s prospajanjem kanala korisnik raspolaže s cijelim kapacitetom prospojenog kanala i u tom smislu je kakvo a usluge zagarantirana. Kakvo a se stvarno mjeri kakvo om kanala, tj. širinom pojasa i odnosom signala i šuma za analogne, te brzinom prijenosa i vjerojatnoš u pogrješke za digitalne kanale. Korisnici su dužni nadzirati integritet vlastitih prenesenih podataka. Kod mreža s prospajanjem paketa bez rezervacije kapaciteta, npr. Interneta, usluga se pruža po principu najbolje mogu e usluge (best effort), bez ikakvih garancija za tonost (na mrežnoj razini), brzinu i kašnjenje. Paketi se usmjeravaju na osnovu težine putova, višak paketa se odbacuje, a korisnici su dužni nadzirati integritet vlastitih podataka i obavljati kontrolu toka na prijenosnoj razini (TCP). Mreža je efikasna za prijenos podataka, ali neprimjerena za prijenos informacija u stvarnom vremenu (govor i slika). Eksperimentalni mehanizmi rezervacije kapaciteta ispituju se na Internetu (RSVP, Reservation Protocol). Kod paketnih mreža koje rezerviraju kapacitet, kao što je ATM mreža, paketi se usmjeravaju virtualnim kanalom. Mreža garantira kakvo u usluge, ali zbog konane vjerojatnosti nedetektirane pogrješke korisnici trebaju nadzirati integritet podataka. ATM mreže e se graditi sa ciljem integracije svih vrsta prometa. Stoga je potrebno za svaku vrstu garantirati specifinu kakvo u usluge, te tu kakvo u zaštititi od prometa izvora koji rade ve om brzinom od ugovorene. Usluge koje su za sada predvi ene za ATM mreže su prijenos nekomprimiranog govora i video signala (CBR), komprimiranog govora, video i multimedijskih signala (VBR), te prijenos podataka s garantiranom (ABR) i negarantiranom (UBR) kakvo om prijenosa KONTROLA TOKA Mehanizmi kontrole toka najznaajniji su dio mjera za izbjegavanje privremenih zagušenja na mrežama s prospajanjem paketa. Kontrola toka odvija se u stvarnom vremenu i nadzorom nad brzinom rada predajnika održava mrežu u optimalnoj radnoj toki Optimalna radna to ka mreže Optimalna radna toka mreže može se definirati kao vektor stanja svih elemenata mreže, koji omogu ava optimalan odnos iskorištenja mreže i kakvo e usluge. Ova dva suprotna kriterija, stanovišta vlasnika i korisnika mreže, imaju zajedniko ishodište u želji da se ponu eni promet posluži što prije, dakle s minimalnim kašnjenjem. Kriterij kašnjenja je za korisnika jasan, dok za mrežu ima smisla da sav trenutno raspoloživi kapacitet ponudi korisnicima i posluži njihove zahtjeve, osloba aju i kapacitet za budu e zahtjeve. Za prijenos podataka, gdje gubitaka na korisnikoj razini ne smije biti, to znai da treba izbjegavati gubitke na nižim razinama izazvane zagušenjem, i tako sprijeiti nepotrebna ponavljanja (retransmisije) koja pove avaju kašnjenje i doprinose zagušenju, te smanjuju efikasnost mreže. Stanje elementa paketne mreže je broj paketa u redu ekanja za prijenos. Optimalna radna toka mreže je vektor stanja u kojem su svi lanovi, dakle stanja svih elemenata, na optimalnoj razini. Problem odre ivanja optimalne radne toke usko je povezan s modelom posluživanja i prometa na mreži. Paketi (ili elije) putuju kanalima i stižu u vorišta gdje se usmjeravaju i upu uju u izlazne 36 Raunalne mreže

37 redove ekanja za prijenos odlaznim kanalima. Zagušenje se na nekom kanalu pojavljuje kad je dolazni promet ve i od odlaznog, tako da se paketi gomilaju u memoriji vorišta, a kašnjenje pove ava. Nasuprot tome, kada su redovi prazni, raspoloživi kapacitet je nedovoljno iskorišten. Dakle, potrebno je održati broj paketa u redu takvim da kašnjenje bude optimalno, a iskorištenje mreže visoko. Gornji fiziki model analitiki se iskazuje matematskim modelima sustava s posluživanjem. Za analizu se naješ e koriste sustavi s Markovljevim (Poissonovim, M/M/1) ili generalnim (G/G/1) modelima prometa i posluživanja, a znaajan je i determinirani (D/D/1) model kao posebni sluaj generalnog. Optimalna radna toka naješ e se nalazi kao maksimum "snage mreže" (Power), definirane kroz omjer propusnosti i vremena kašnjenja: P = L T [b / s 2 ] gdje je P "snaga", L korisni promet, a T vrijeme kašnjenja (obilaska). Korisni promet L koji mreža prenese korisnik vidi kao broj paketa (okteta, bita) prenesenih u jedinici vremena. Ako korisnik poštuje princip ouvanja broja paketa u mreži (prozor), onda e sljede i paket poslati nakon prijema potvrde za jednog od prethodnih. Kod kontrole toka mehanizmom prozora, predajnik e poslati onoliko paketa koliko mu dozvoljava širina prozora W, a potvrdu za neki paket e primiti nakon vremena obilaska RTT, dakle nakon što pun prozor paketa pro e kroz mrežu: W L = = RTT Optimalna radna toka za M/M/1 model je pri prosjenoj duljini reda od jednog paketa, uz iskorištenje mreže od 50%. Zbog velike varijance, smatra se da M/M/1 model može poslužiti kao "najgori sluaj". Skica grafova za M/M/1 model prikazana je na slici 2.16.a. W T Slika Skice krivulja za propusnost, kašnjenje i snagu mreže Determinirani model izvorišta i posluživanja opravdan je kada sva izvorišta šalju pakete približno iste duljine jednolikim ritmom. To je specijalni sluaj G/G/1 modela, kod kojega su varijance intenziteta dolazaka i posluživanja jednake nuli. U praksi se mogu na i opravdanja za takvu aproksimaciju, pogotovo za model posluživanja kod ATM mreža (konstantna duljina elije). Na 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 37

38 osnovi pretpostavke da e se u svakom ciklusu posluživanja red isprazniti, D/D/1 model daje konstantno kašnjenje jednako vremenu posluživanja za podoptere enu mrežu, te skok kašnjenja u beskonanost za mrežu optere enu preko nazivnog kapaciteta. Za konstantan broj paketa u mreži (prozorska kontrola toka), model daje linearni porast kašnjenja za optere enja "ve a" od 100%, a sve do trenutka popune memorije vorišta kada dolazi do gubitaka. Optimalna radna toka za D/D/1 model je pri optere enju mreže od 100%. D/D/1 model nije dovoljno precizan da bi se na toj osnovi gradili mehanizmi kontrole toka, ali daje znaajan rezultat: optimalnu radnu toku koja se približava potpunom iskorištenju mreže. To znai da e kontrola toka nastojati održati radnu toku mreže na visokom stupnju iskorištenja, a stvarne procese dolazaka i posluživanja zahtjeva uobliiti prema zahtjevima determiniranog modela. Skica grafova za D/D/1 model prikazana je na slici 2.16.b. Prva grupa grafova prikazuje korisni promet. Do dostizanja kapaciteta mreže, preneseni promet je jednak ponu enom. Nakon toga, zbog gubitaka, za M/M/1 mrežu promet pada na 0, dok uz uvjet konanog prozora za D/D/1 model ostaje konstantan. Pri tome kašnjenje za M/M/1 model raste u beskonanost, dok za D/D/1 model s konanim prozorom raste linearno s porastom prozora. Donji red grafova prikazuje promjenu snage mreže ovisno o optere enje, koja kod M/M/1 ima maksimum za 0,5, a kod D/D/1 modela za optere enje od 1, Jednakost korisnika i pravednost Pravednost (Fairness) je, osim pružanja tražene kakvo e usluge, drugi elementarni cilj kontrole toka. Ona osigurava da svi korisnici dobiju na raspolaganje podjednak dio kapaciteta mreže, tj. da ne bude privilegiranih, kao ni ošte enih korisnika. U najjednostavnijem obliku, kod mreža bez rezervacije kapaciteta, pravednost bi trebala težiti za dodjelom jednakog dijela prijenosnog kapaciteta mreže svakom korisniku. U stvarnosti, problemi nastaju zbog razliitih potreba korisnika, odnosno zbog razliitih putova kojima njihovi podaci prolaze kroz mrežu. Optimalno bi bilo za svakog korisnika odrediti kanal najmanjeg kapaciteta, tzv. usko grlo (Bottleneck), te mu taj kapacitet rezervirati na svim ostalim kanalima. Nakon toga, preostali kapacitet kanala dijeliti na korisnike koji ga mogu stvarno i iskoristiti. Kod mreža s rezervacijom kapaciteta, prednost se daje korisniku koji je prvi zatražio uslugu. Ukoliko mreža nije u stanju ispuniti traženu uslugu, zahtjev korisnika se odbacuje (kontrola pristupa) Funkcije elemenata mreže Elementi mreže, vorišta i terminali (prijemnici i predajnici) imaju razliite uloge u ostvarivanju funkcije kontrole toka na mreži. vorišta primaju pakete s dolaznih i usmjeravaju ih ka odlaznim kanalima. Pri tome pakete spremaju u redove ekanja za odlazne kanale. Paketi se iz reda ekanja na kanal šalju prema algoritmu posluživanja, koji treba osigurati ugovorenu kakvo u posluživanja, te razdvajati tokove pojedinih korisnika radi zaštite od onih koji ne poštuju ugovorene parametre. Razlikujemo posluživanje bez posebnog algoritma (FIFO, First in First out), stohastike i deterministike algoritme. FIFO, poslužuje korisnika iji je zahtjev prvi pristigao, u sluaju popunjenosti memorije odbacuje paket koji je posljednji stigao (drop-tail). Stohastiki, odbacuje pakete sluajno (npr. RED, Random Early Detection), zasniva se na pretpostavci da korisnik koji šalje više paketa od optimalnog, ima ve i broj paketa u redu, te je vjerojatnost odbacivanja njegovih paketa ve a. Funkcionira u uvjetima jako optere ene mreže, odnosno u režimu rada s dugakim redovima ekanja. Deterministiki, vodi rauna o svim tokovima podataka i donosi odluku o individualnom posluživanju svakog paketa (npr. FQ, Fair Queuing) koji pokušava simulirati fiksno multipleksiranje na razini okteta. Mana mu je velika potrebna koliina rada procesora kod posluživanja svakog paketa. 38 Raunalne mreže

39 Pri tome je tok podataka svaki niz podataka (PDU) koji vorište smatra jedinstvenom cjelinom, te nad njim obavlja funkcije kontrole toka. Pod multipleksiranjem podrazumijevamo postupak kojim se više tokova nadre ene razine šalje istim tokom promatrane razine. Rezolucija vorišta je sposobnost vorišta da ukupni tok podataka kroz neki kanal dijeli finije ili grublje na individualne tokove. Rezolucija se može kretati od niske, kada razlikujemo samo izvorišnu i odredišnu podmrežu, preko srednje, kada identificiramo parove terminala, do visoke, kada identificiramo parove korisnikih procesa, ukljuuju i i mogu nost da isti korisnici razmjenjuju više tokova istovremeno. Izvorišta (predajnici paketa) primaju podatke s nadre ene razine i formiraju pakete (segmentacija), te donose odluku o trenutku slanja paketa. Poslani paket se uva do prijema potvrde radi eventualnog ponovnog slanja (retransmisije). Ako je detektiran gubitak paketa, npr. izostankom potvrde u predvi enom vremenu ili prijemom dupliciranih potvrda, paket se ponovo šalje na mrežu. Izvorište obavlja algoritme kontrole toka donose i odluku o brzini slanja paketa i širini prozora. Odredišta (prijemnici paketa) primaju pakete i šalju potvrde kao odvojene kratke pakete, ili ukljuene u pakete toka podataka suprotnog smjera. Donose odluku o trenutku slanja potvrde i pomaku gornje granice prijemnog prozora radi izbjegavanja segmentacije korisnikovih podataka na male pakete. Za potrebe kontrole toka bitno je da se potvrda šalje za svaki primljeni paket i da kasni što manje. U sluaju poreme aja redoslijeda pristizanja paketa, odredište može ponoviti posljednju potvrdu (duplicirane potvrde) Detekcija zagušenja vorišta i terminali mreže e na razliite naine otkrivati pojavu zagušenja. vorišta raspolažu s podatkom o trenutnoj dužini redova na izlaznim kanalima, mogu voditi rauna i o vremenu zadržavanja (kašnjenja) pojedinog paketa u vorištu, ili pratiti uestalost gubitaka paketa zbog popunjenosti redova ekanja. Na osnovu toga e zapoeti s nekim od postupaka dojave izvorištima, odnosno koristit e podatke za potrebe algoritama usmjeravanja i odbacivanja paketa. Osnovna posljedica zagušenja kod paketnih mreža je gomilanje paketa u memoriji vorišta. Zbog toga raste kašnjenje na mreži, te nakon popune memorije dolazi do gubitaka paketa. Nestanak paketa izaziva istek vremenskih sklopova predajnika, koji u predvi enom vremenu ne primi potvrdu prijema. Istek vremena retransmisije (RTO) i pove ano kašnjenje su implicitne indikacije zagušenja. vorišta mogu nainom rada potencirati ove indikacije, npr. unaprijednim selektivnim ili sluajnim odbacivanjem paketa (RED) i time ostvariti funkcije kontrole toka mrežne razine. Izvorišta nakon detekcije zagušenja trebaju smanjiti brzinu predaje, korištenjem nekog od algoritama predajnika. Predajnici pojavu zagušenja mogu otkriti eksplicitno, dojavom sa vorišta indikacije zagušenja ili podatka o dozvoljenoj brzini, ili implicitno, mjerenjem parametara prijenosa. Kod eksplicitne dojave, vorovi nakon detekcije mogu eg zagušenja koriste rezervirana polja u zaglavljima PDU ili posebne PDU za dojavu zagušenja izvorištu. U izvorištu je potrebno ostvariti korištenje primljene indikacije na mrežnoj ili prijenosnoj razini. Poznat je niz konkretnih mehanizama eksplicitne dojave zagušenja. To su povratno korištenje kontrolnih poruka, povratno ili unaprijedno korištenje indikatora, te eksplicitna dojava optimalne brzine predaje. Povratne kontrolne poruke (npr. Source Quench kod ICMP protokola Interneta) vorište šalje izvorištu kada odbaci paket zbog zagušenja. Izvorište treba smanjiti brzinu predaje, te time doprinijeti smanjenju zagušenja. U praksi se je pokazalo, da u uvjetima zagušenja kontrolne poruke doprinose zagušenju, a istovremeno teško pronalaze put do izvorišta koja nastavljaju sa slanjem paketa nepromijenjenom brzinom. Povratni indikatori su bitovi u zaglavlju PDU suprotnog smjera koje vorište postavlja u jedinicu kada otkrije zagušenje (BCN, Backward Congestion Notification). Kada primi indikator, izvorište smanjuje brzinu predaje na polovinu. Kada nema indikatora zagušenja, izvorište udvostruuje brzinu u svakom periodu oporavka, koji je proporcionalan sa postignutom brzinom. Metoda ne doprinosi jednakosti korisnika. Problem se pojavljuje kod paketnih mreža, kada promet suprotnog smjera ne prolazi istim putem. Prednost metode je u skra enom vremenu odziva. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 39

40 Unaprijedni indikatori su slini povratnim, ali se koriste paketi koji putuju prema odredištu (EFCI, Explicit Forward Congestion Indication). Odredište kopira indikatore u pakete povratnog prometa, ime se rješava problem razdvojenog usmjeravanja. Kada primi indikaciju zagušenja, izvorište uskla uje brzinu predaje multiplikativnim smanjenjem, a kada indikacija izostane, pove ava je aditivnim porastom (izvorišno upravljanje tokom). Druga je mogu nost da odredište na osnovu indikacije zagušenja korigira parametre kontrole toka (npr. širinu prozora) koji inae služe za uskla enje brzine me u korisnicima (odredišno upravljanje tokom). Simulacije i praksa su pokazali da unaprijedna indikacija daje bolje rezultate od povratne, iako je kašnjenje duže. Složeniji algoritmi omogu avaju dojavu mjere zagušenja, pa ak i optimalne brzine slanja paketa. Kod implicitne dojave, predajnik mjeri kašnjenju potvrde, tj. o vrijeme obilaska koje oznaavamo s T ili RTT, (Round Trip Time), podatak o trenutnom prozoru W (window) i, nakon pojave preoptere enja, uestalost gubitaka paketa ( elija). Vrijeme obilaska i prozor mjerimo prema slici Slika Vrijeme obilaska i prozor na mreži s prospajanjem paketa Predajnik pošalje na mrežu prozor paketa, koji se (u idealnom sluaju) ravnomjerno rasporede po stazi. Paketi stižu do prijemnika, koji odmah ili s malim kašnjenjem šalje potvrde. Kad primi potvrdu a j, predajnik zna da je paket izašao iz mreže, te da smije poslati slijede i paket p k. Pri tome predajnik izmjeri trenutni prozor: W = k p j ( ) ( ) k a j U trenutku prijema potvrde a j, predajnik izrauna i vrijeme obilaska iz poznatih trenutaka predaje paketa i prijema njegovi potvrde: T = t a t ( ) ( ) j p j Vrijeme obilaska treba raunati s oprezom, jer ako se radi o ponovljenom paketu može do i do nesigurnosti da li je potvr en izvorno poslati paket (koji je kasnio) ili njegova kopija. Kod TCP protokola Interneta, vrijeme obilaska za ponovljene pakete se ne rauna Filtriranje informacije Kod eksplicitnih i implicitnih metoda dojave (detekcije) zagušenja pojavljuje se problem trenutnih promjena mjernih veliina. To su one promjene, koje nastaju zbog statistikih svojstava prometa na nižim vremenskim razinama, kra im od vremena kašnjenja na mreži (trenutno zagušenje). Zbog toga je nužno trenutno mjerene vrijednosti filtrirati, kako bi se iz niza mjerenih vrijednosti dobila tražena informacija za višu vremensku razinu. Problem filtriranja se komplicira injenicom da je frekvencija uzorkovanja esto varijabilna, da mjerni podaci kasne, da je podataka nekad premalo (frekvencija uzorkovanja preniska, naroito u uvjetima zagušenja), te da isti algoritam protokola koristimo za veze s vrlo kratkim, kao i za one s vrlo dugim kašnjenjem, odnosno vremenom obilaska. 40 Raunalne mreže

41 esto korišteni algoritam filtriranja je eksponencijalno uprosjeivanje, gdje se sukcesivni uzorci množe faktorom pojaanja α i pribrajaju sumi, prethodno pomnoženoj s (1-α). Tako je udio i-tog prošlog uzorka proporcionalan s α i. Za neku veliinu x bit e: gdje je ( n) x ( n + 1) = ( 1 α) x( n) + αm( n) m trenutna izmjerena vrijednost. Prednost metode je u tome što ne zavisi o vremenu, a pogodnim izborom pojaanja realizira se cjelobrojnom aritmetikom Algoritmi predajnika Nakon detekcije, odnosno dojave zagušenja, predajnik treba uskladiti brzinu predaje s nastalom situacijom. Taj postupak nazivamo kontrolom brzine predaje, odnosno algoritmom predajnika. Postavlja se problem odre ivanja nove brzine predaje, a s ciljem postizanja kakvo e usluge i pravednosti. Pri tome je nemogu e raunati na centralizirane, ve se treba osloniti na distribuirane algoritme predajnika. Kod eksplicitnih dojava raspoloživog kapaciteta, predajnik jednostavno nastavlja odašiljanje novom dozvoljenom brzinom. Kod eksplicitne ili implicitne dojave zagušenja, podatak o raspoloživom kapacitetu nije poznat i korekcija brzine predaje odvija se na osnovu ugra enih algoritama predajnika. Za sluaj zagušenja, predajnik e smanjiti brzinu, a za sluaj podoptere enja mreže, pove ati e brzinu predaje. Pokazalo se je da je optimalan algoritam predajnika koji koristi aditivni porast kod podoptere ene mreže, i multiplikativno smanjenje brzine kod pojave zagušenja. Na taj nain korisnici koji nepravedno koriste ve i dio kapaciteta brže smanjuju svoju brzinu, dok kod podjele novooslobo enog kapaciteta svi imaju podjednaku šansu. Poznate su dvije grupe mehanizama kontrole toka predajnika, prozorska kontrola (window control) i kontrola brzine predaje (rate control). Prozorska kontrola zasniva se na ogranienju broja paketa ( elija) koje predajnik smije poslati prije nego dobije potvrdu prijema od odredišta. Prozor je apsolutno ogranien modulom numeracije PDU. Najve i dozvoljeni prozor ima vrijednost slobodnog dijela memorije prijemnika. Na taj se nain sprjeava slanje i prijenos paketa koje prijemnik ne bi bio u stanju primiti. Predajnik šalje brzinom koja ovisi o širini prozora prijemnika RWIN (Receiver Window) i vremenu obilaska T, prema formuli 2-2. Isti mehanizam mogu e je koristiti za izbjegavanje zagušenja na mreži korekcijom širine prozora zagušenja CWIN (Congestion Window) nakon prijema implicitne ili eksplicitne dojave zagušenja. Predajnik šalje na mrežu onoliko paketa koliko je dozvoljeno prozorom zagušenja, a najviše onoliko koliko je dozvoljeno prozorom prijemnika: min( RWIN, CWIN) L = T Prozorska kontrola je prirodan nain kontrole toka kada je kapacitet kojim se upravlja ogranien koliinom memorije u vorištima. Ona efikasno nadzire broj paketa u mreži. Mana je prozorske kontrole što ne nadzire efikasno ulazni promet, te izvorišta esto generiraju praskove (burst) paketa. Kontrola brzine predaje zasniva se na korekciji perioda emitiranja paketa, gdje je propusnost obrnuto proporcionalna periodu emitiranja paketa τ: L =1 τ Predajnik smanjuje brzinu predaje radi izbjegavanja zagušenja. Prednost metode je u izbjegavanju praskova paketa, tako da se karakteristike predajnika približavaju determiniranom modelu izvorišta. Mana joj je što ne ograniava broj paketa u mreži i tako ne štiti spremnike vorišta od popunjenosti. Kontrola brzine predaje je prirodan nain kontrole toka kada je upravljani kapacitet ogranien brzinom prijenosa (komunikacijski kanal) ili obrade (usmjernik). Ona efikasno nadzire ulazni promet. Zbog prednosti i mana dvaju pristupa, oekuje se primjena algoritama kontrole toka koji su kombinacija prozorske kontrole i kontrole brzine predaje. Kontrola brzine treba sprijeiti pojavu praskova prometa, a prozorska kontrola sprijeiti nekontrolirano popunjavanje redova u usmjernicima. 2. ARHITEKTURA RA UNALNIH MREŽA 41

42 3. FIZIKA RAZINA 3.1 UVOD Na fizikoj razini razmatramo mehanika, elektrina i funkcionalna svojstva potrebna za neposredno povezivanje vorišta ili terminala mreže na komunikacijski kanal. Jedinice informacije koje se prenose na fizikom sloju su bit i oktet STRUKTURA DTE-DCE Na poetku razvoja terminalskih mreža prevladao je koncept zatvorenosti, kad je svaki proizvo a specificirao vlastiti prijenosni medij, oblik signala, konektor i funkcionalne karakteristike signala. Daljnjim razvojem, kada je koncept otvorenosti dobio na znaaju, povezivanje je ostvareno strukturom DTE-DCE. Ovdje terminal DTE (Data Terminal Equipment) povezujemo na komunikacijski kanal, koji je zakljuen prijenosnom opremom DCE (Data Circuit Terminating Equipment). Osnovni model sustava na fizikoj razini prikazan je na slici 3.1. Slika 3.1. Model prijenosa podataka na fizi koj razini DTE sadrži sve sklopove potrebne za prijenos podataka iz jednog sustava u drugi. DCE sadrži sve sklopove potrebne za prilagodbu ili pretvorbu signala iz DTE u signale koje je mogu e ili dozvoljeno prenijeti komunikacijskim kanalom. Ukoliko se radi o telefonskom kanalu, DCE nazivamo modemom (MODulator-DEModulator). Struktura DTE-DCE izabrana je kako bi se postigla mogu nost povezivanja bilo kojeg terminala na bilo koji kanal. Ovakva struktura sadrži dva podruja standardizacije. Standardizacija suelja DTE- DCE služi da bi se modemi razliitih proizvo aa mogli spojiti na bilo koji terminal. Standardizacija signala na kanalu potrebna je za uspješan prijenos podataka izme u dva modema razliitih proizvo aa STANDARDI FIZIKE RAZINE Standardi koji se odnose na fiziku razinu sadrže specifikaciju mehanikih svojstava suelja, elektrinih karakteristika signala i funkcionalnih karakteristika signala. Neki standardi postoje kao samostalni, dok su drugi dio standarda viših razina. esto pojedini standard specificira samo jednu grupu svojstava suelja, dok se u specifikaciji ostalih svojstava poziva na druge standarde. Standarde fizike razine možemo podijeliti u dvije grupe, na one koji specificiraju svojstva suelja DTE-DCE, te na one koji specificiraju oblik signala na kanalu Standardi su elja DTE-DCE Suelja DTE-DCE su izvorno razvijana radi korištenja telefonskih kanala za prijenos podataka. Nakon toga su usavršavana zbog potrebe za pove anjem brzine i udaljenosti, kroz specifikacije digitalnih mreža za prijenos podataka s komutacijom kanala. Iz ove grupe standarda razvoj je dalje išao u dva smjera, prema standardima lokalnih mreža i prema standardima digitalnih pretplatnikih mreža, dijelom u okviru ISDN standardizacije. Suelja za prijenos podataka po analognim i digitalnim mrežama s prospajanjem kanala specificira ITU-T svojim preporukama V i X serije. Ove specifikacije dijelom su sukladne sa EIA standardima. Suelje DTE-DCE za lokalne mreže (MAU, Media Attachment Unit), specificirano je kroz standarde lokalnih mreža. 42 Raunalne mreže

43 Masovnost primjene osobnih raunala (IBM-PC kompatibilnih), napredne tehnologije digitalne obrade signala, te zrelost standardizacije, doveli su do pojave internih (ugra enih) modema i mrežnih kartica, kod kojih se medij direktno prikljuuje na raunalo. Znaaj suelja DTE-DCE se polako gubi Standardi signala na kanalima Raunala kod umrežavanja spajamo na analogne telefonske pretplatnike mreže, digitalne pretplatnike mreže ili na lokalne mreže. Analognu telefonsku mrežu koristimo naješ e kao pretplatniku mrežu za pristup javnim mrežama za prijenos podataka. Standardizacija signala na telefonskom kanalu obuhva a specifikaciju modulacije signala (FSK, DPSK, QAM), brzine prijenosa podataka, procedure uspostave veze DCE- DCE (sinkronizacija po bitu, sinkronizacija scramblera, odabir optimalne brzine prijenosa), te procedure uspostave logikog kanala (kontrola pogrješki, kompresija podataka). Standarde donosi ITU-T u svojoj V seriji preporuka. Digitalna pretplatnika mreža (petlja) prvobitno je specificirana kroz ISDN preporuke ITU-T (I- 400 skup preporuka). Standardizacija se nastavlja kroz xdsl skupinu standarda (ADSL, Asymmetrical Digital Subscriber Loop). Standardi lokalnih mreža objedinjeni su kroz grupu 802.xxyy specifikacija koje izdaje IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), a preuzima ih ISO kao IS-8802.xxyy standarde. Korisniki prikljuci ATM mreže imaju svojstava lokalnih mreža. 3.2 SUELJE DTE-DCE Pregled standarda suelja DTE-DCE prikazan je u tablici 3.1. su elje specifikacija: ITU-T EIA prijenos mehanika ISO-2110 (25pD) RS-232D (25pD) analognim elektrika V.28 RS-232D kanalima funkcionalna V.24 RS-232D poboljšani prijenos mehanika - RS-449 (37pD) analognim i digitalnim elektrika V.10 i V.11 = X.26 i X.27 RS-423 i RS-422 kanalima funkcionalna - RS-449 RS-485 (sabirnica) digitalne mreže mehanika ISO-4903 (15pD) - s prospajanjem elektrika X.26 i X.27 RS-423 i RS-422 kanala funkcionalna X.20(bis), X.21(bis) - Tablica 3.1. Standardi su elja DTE-DCE za mreže s prospajanjem kanala Danas je masovno u primjeni osnovni V.24/V.28 (RS-232D) standard. Razlog tome je isporuka veznih sklopova u osobnim raunalima (COM1, COM2), te uvo enje koncepta inteligentnih modema za koje je V.24/V.28 suelje zadovoljavaju e. Znaajna je industrijska primjena RS-485 sabirnice, koja ima svojstva male, jednostavne, spore i robusne lokalne mreže. Pokušaj uvo enja RS-449 standarda oko je doživio neuspjeh zbog kompleksnosti i zbog istih razloga zbog kojih je RS-232 ostao u primjeni. Suelja digitalnih mreža za prijenos podataka s prospajanjem kanala nisu doživjela masovnu primjenu samom injenicom da te mreže nikad nisu gra ene u znaajnijem obimu. Danas su neka od tih suelja znaajna zbog mogu nosti prikljuivanja opreme s velikom brzinom rada, npr. kabelskih modema i xdsl modema brzine do 1 Mb/s, jer je maksimalna brzina V.24/V.28 suelja oko 115 kb/s (izvorno 20 kb/s). 3. FIZI KA RAZINA 43

44 3.2.1 MEHANIKE KARAKTERISTIKE SUELJA Pod mehanikim karakteristikama podrazumijeva se vrsta i oblik konektora, te raspored signala po kontaktima. Na sueljima DTE-DCE esto se specificiraju tzv. D konektori, zbog specifinog oblika koji je rezultat neparnog broja kontakata smještenih naizmjence u dva reda. Po standardu ISO 2110 (RS-232D) specificiran je 25 iglini D konektor (25pD), slika 3.2. Slika igli ni D-konektor U najve em broju sluajeva od svih ovih signala u uporabi je 9 osnovnih, pa IBM na PC-AT raunalima koristi 9 iglini D konektor (9pD), slika 3.3. Slika igli ni D-konektor Konektor na raunalu je tipa utikaa, a na modemu tipa utinice. Kabel za povezivanje terminala s modemom na strani raunala ima utinicu, a na strani modema utika (modemski kabel). Za razliku od njega, NUL-modem kabel ima obje strane utinice i koristimo ga za prikljuivanje dvaju terminala bez posredovanja modema ELEKTRINE KARAKTERISTIKE SIGNALA NA SUELJU Elektrine karakteristike signala u velikoj mjeri ovise o nainu povezivanja, koje može biti nesimetrino (nebalansirano), polusimetrino (polubalansirano) ili simetrino (balansirano), tablica 3.2. povezivanje: ITU-T EIA nesimetrino V.28 RS-232D polusimetrino V.10 = X.26 RS-423 simetrino V.10 = X.27 RS-422 Tablica 3.2. Standardi su elja DTE-DCE prema na inu povezivanja 44 Raunalne mreže

45 V.28 (RS-232-elektri ne karakteristike) DTE i DCE se prema standardu V.28 povezuju nebalansiranim (nesimetrinim) signalom, slika 3.4: V a povratni vod V b V A -V B = V Slika 3.4. Povezivanje DTE i DCE prema ITU-T standardu V.28 S jedne strane imamo predajna, a s druge prijemna pojaala. Kao referentna toka služi zajedniki povratni vod, koji ujedno povezuje uzemljenja dvaju ure aja. Izme u uzemljenja udaljenih stanica uvijek može postojati neka razlika potencijala. Ako se stvori zatvorena petlja, pote i e prilino jaka struja izjednaenja. Ovaj napon i struja mogu oštetiti sklopove u DTE i DCE, pa se mora paziti da se ne stvore petlje uzemljenja. Ukoliko se mase ure aja ne povežu, razlika potencijala uzemljenja se direktno pribraja korisnom signalu. Zbog nesimetrije, problem je i veliko preslušavanje izme u kanala. Ono može biti potencirano visokom razinom signala, te udaljenoš u prijemnika i predajnika. Standardom V.28 odre ene su naponske razine prema slici 3.5. Signal u odnosu na referentni napon zajednikog povratnog voda mora imati napon od najmanje ± 3V. Kad je izlaz optere en, signal se mora nalaziti izme u 3V i 12V (odnosno -3V i -12V), a kad je neoptere en ne smije pre i 15V (odnosno -15 V). Ulaz mora bez ošte enja izdržati napon izme u ± 25V. Zbroj svih smetaju ih napona ne smije prekoraiti 4 V, a najve a udaljenost izme u povezanih ure aja ograniena je na 15 m. Slika 3.5. Elektri ne karakteristike signala prema ITU-T V.28 Signal mora zadovoljavati zahtjeve prema slici 3.6. Slika 3.6. Posebni zahtjevi prema ITU-T V FIZI KA RAZINA 45

46 Za udaljenost od 15m najve a brzina prijenosa koja se može posti i je 20 kb/s. Za manju udaljenost se može posti i ve a brzina prijenosa, do 115 kb/s. U pogledu iznosa napona, preporuka V.28 kaže da e se signal smatrati binarnom jedinicom ako je napon na spojnoj toki manji od -3V, a smatrat e se binarnom nulom ako je ve i od +3V. Upravljaki signali smatrat e se aktivnim (stanje ON) ako su ve i od +3V, odnosno neaktivnim (stanje OFF) ako su manji od -3V. Podruje izme u +3V i -3V je prijelazno podruje, Tablica 3.3. namjena signala V<-3V V>+3V podatkovni 1 0 upravljaki OFF (neaktivno) ON (aktivno) Tablica 3.3. Naponske razine prema ITU-T V.28 Nadomjesna shema kruga prikazana je na slici 3.7: R 0 R L V 0 C 0 C L E L 3 kω R L 7 kω C L < 2.5 nf E L < 2V R 0 implicitno C 0 implicitno I KS < 0.5 A Slika 3.7. Nadomjesna shema spoja DTE i DCE prema ITU-T V.28 Vrijednosti R 0 i C 0 odre ene su implicitno, kroz maksimalni napon neoptere enog predajnika, maksimalnu struju kratkog spoja i maksimalnu brzinu porasta signala V.11 i V.10 (RS 422 i RS 423) Kod V.10 (RS 423) koristi se polubalansirano (polusimetrino) povezivanje kod kojeg je prijemnik simetrian, a predajnik nesimetrian, slika 3.8. V A V B V A -V B = V Slika 3.8. Povezivanje DTE i DCE prema CCITT V.10 (RS-423) Prijemnik mjeri razliku potencijala izme u signala i uzemljenja predajnika. Osnovna prednost polusimetrinog spoja je u potiskivanju smetnji nastalih zbog razlike potencijala masa povezanih ure aja. Otpornost na smetnje i preslušavanje je nešto malo bolja u odnosu na nesimetrini spoj. Povezivanje po V.10 predstavlja kompromisno rješenje jer zahtijeva korištenje samo dva povratna voda. Kod V.11 (RS 422) koristi se balansirano (simetrino) povezivanje, slika 3.9. V A V B V A -V B = V Slika 3.9. Povezivanje DTE i DCE prema CCITT V.11 (RS-422) Prijemnik i predajnik su simetrini, što znai da je kod predajnika jedan izlaz nenegiran, a drugi negiran. Prijemnik mjeri razliku dvaju signala umjesto apsolutne vrijednosti prema uzemljenju, što je 46 Raunalne mreže

47 povoljno u sluaju smetnji i preslušavanja. Smetnja se simetrino rasporedi na oba voda, te se izme u njih ne pojavljuje razlika potencijala. Preplitanjem parica simetrija se poboljšava. Istim mehanizmom poništava se utjecaj razlike potencijala uzemljenja, u granicama dozvoljenim za ulazne sklopove (prijemnike). V.11 i V.10 su identini po elektrinim karakteristikama, iako su razliiti po nainu spajanja. Logika 0, odnosno stanje ON, definirani su za napone ve e od +0.3 V, a logika 1 (stanje OFF) za napone manje od -0.3 V, tablica 3.4. Struja kratkog spoja ne smije biti ve a od 150mA. namjena signala V<-0,3V V>+0,3V podatkovni 1 0 upravljaki OFF (neaktivno) ON (aktivno) Tablica 3.4. Naponske razine prema ITU-T V.10 i V.11 Upotrebom diferencijalnih prijemnih pojaala postiglo se smanjenje minimalnog napona na 0.3V (10 puta manje nego kod RS-232). Maksimalni napon koji prijemnik mora podnijeti bez ošte enja je ± 12V. Pri razlici potencijala od 0.3V do 6V prijemnik garantirano ispravno radi. Kod mjerenja napona otvorenog kruga, ali optere enog sa 3.9 kω, izlaz predajnika mora biti izme u ±4V i ±6V. Slika Elektri ne karakteristike signala prema CCITT V.10 i V.11 Predajna pojaala imaju mogu nost dovo enja izlaza u stanje visoke impedancije. Više izlaza može biti spojeno na isti par vodia, pa postoji mogu nost izgra ivanja sabirnica, standard RS-485. V.10 i V.11 se koriste u sluajevima kada je potrebno posti i ve u brzinu i udaljenost prijenosa, odnosno ve u otpornost na smetnje. V.11 (RS-422) se upotrebljava pri visokim, a V.10 (RS-423) pri nižim brzinama prijenosa podataka. Na slici prikazana je ovisnost udaljenosti o brzini signalizacije za standarde ITU-T V.28, V.10 i V.11 (RS-232, RS-423 i RS-422). Slika Usporedba V.28, V.11 i V FIZI KA RAZINA 47

48 3.2.3 FUNKCIONALNE KARAKTERISTIKE SUELJA Funkcionalne karakteristike suelja DTE-DCE odre uju namjenu pojedinih signala na suelju. Ve ina suelja specificira korištenje više signala, koje dijelimo na podatkovne i kontrolne. Kontrolni signali služe za upravljanje DCE ure ajem, te za signalizaciju stanja veze Preporuka ITU-T V.24 (RS-232 funkcionalni dio) Preporuka ITU-T V.24 razvijena je sa svrhom povezivanja terminala i modema, pri emu je korištena pretpostavka da se radi o neinteligentnom modemu. Koristi se model suelja prema slici Slika Model su elja prema ITU-T V.24 Prikljuci A i B prenose podatke korisnika i služe za osnovno upravljanje sueljem, dok dodatni prikljuak C sadrži vodove za posebne namjene, npr. biranje broja na komutiranoj telefonskoj mreži. Prikljuci A i B su identini, a ako se me usustav ne koristi, tada se svode na jedan prikljuak. Prikljuak C koristi se samo po potrebi Signali su prema prikljucima podijeljeni u dvije grupe: 1. signale klase koriste se za prijenos podataka po prikljuku A/C; 2. signale klase koriste se za uspostavu i raskid fizikog kanala po prikljuku C. Signali klase 200 se danas više ne koriste, jer imamo inteligentne modeme kod kojih se signalima klase 100 obavljaju poslovi signala klase 200. Funkcionalne karakteristike signala rezultat su naina povezivanja blokova modema i terminala, slika Slika Su elje DTE-DCE prema ITU-T V Raunalne mreže

49 Osnovni signali na suelju V.24 (RS-232), koriste se i na 9pD konektoru, prikazani su u tablici 3.5. V.24 RS-232 naziv izvor opis Uzemljenja 101 AA shield - zaštitni oplet kabela 102 AB GND - zajednika masa, referentna toka signala Osnovni signali za prijenos podataka 103 BA TXD DTE predajni podaci koje terminal šalje modemu 104 BB RXD DCE prijemni podaci koje modem šalje terminalu Osnovni signali za kontrolu su elja 105 CA RTS DTE za obosmjernu vezu, terminal traži da modem prije e na predaju 106 CB CTS DCE za obosmjernu vezu, modem javlja da je prešao na predaju 107 CC DSR DCE modem ukljuen i spreman za rad 108/1 CD DTR DTE terminal ukljuen i spreman za rad 108/2 - - DTE terminal traži da se modem ukljui na kanal (podigne slušalicu) 109 CF DCD DCE modem je detektirao ispravan dolazni signal udaljenog modema 125 CE RI DCE detektiran signal dolaznog poziva (zvonjenje) Tablica 3.5. Osnovni signali prema ITU-T V.24 (RS-232) Uoimo da su signali RTS i CTS nužni samo kod obosmjernih veza, te da se kod dvosmjernih veza mogu koristiti za druge namjene, npr. za kontrolu toka. Dodatni signali, zajedniki za V.24 i RS-232 prikazani su na tablici 3.6. To su taktni signali potrebni kod sinkronog prijenosa i signali sekundarnog kanala. V.24 RS-232 naziv izvor opis Taktni signali za sinkroni prijenos 113 DA TXC DTE takt predajnika, izvor DTE, ponekad se koristi 114 DB TXC DCE takt predajnika, izvor DCE, esto se koristi 115 DC RXC DCE takt prijemnika, izvor DCE, uvijek se koristi RXC DTE takt prijemnika, izvor DTE, rijetko se koristi, samo V.24 Signali sekundarnog kanala 118 SBA STXD DTE sekundarni predajni podaci terminala 119 SBB SRXD DCE sekundarni prijemni podaci 120 SCA SRTS DTE sekundarni zahtjev za prijelaz na predaju 121 SCB SCTS DCE sekundarni modem prešao na predaju 122 SCF SDCD DCE sekundarni modem detektirao signal na kanalu Tablica 3.6. Dodatni signali zajedni ki za ITU-T V.24 i RS-232 Po ranijem konceptu, modem je mogao raspolagati s dodatnim (sekundarnim, povratnim) kanalom male brzine. Danas se ovaj kanal rijetko koristi. Po preporuci V.24, suelje raspolaže i nizom dodatnih signala koji se u praksi ne koriste zbog razvoja inteligentnih modema Su elje RS-449 Oko 1980., neposredno nakon donošenja standarda RS-422 i RS-423, dovršen je standard RS-449. To je bio pokušaj unaprje ivanja suelja DTE-DCE u odnosu na postoje i RS-232. RS-449 je trebao 3. FIZI KA RAZINA 49

50 omogu iti korištenje polusimetrinog i simetrinog povezivanja, te poboljšati funkcionalne karakteristike signala. Specificiran je 37-iglini D konektor, tablica 3.7: RS-499 RS-232 izvor kontakt opis SG GND - 19 zajednika masa ure aja SC povratni signal terminala RC povratni signal modema SD TXD DTE 4,22 predajni podaci s terminala RD RXD DCE 6,24 prijemni podaci modema TT TXC DTE 17,35 predajni takt ako ga generira terminal ST TXC DCE 5,23 predajni takt ako ga generira modem RT RXC DCE 8,26 prijemni takt RR DCD DCE 13,31 modem je detektirao ispravan dolazni signal udaljenog modema SQ SQD DCE 33 indikator kvalitete dolaznog signala RTS RTS DTE 7,25 za obosmjernu vezu, terminal traži da modem prije e na predaju CTS CTS DCE 9,27 za obosmjernu vezu, modem javlja da je prešao na predaju TR DTR DTE 12,30 terminal spreman DM DSR DCE 11,29 modem spreman IS - DTE 28 terminal spreman za prijem poziva IC RI DCE 15 indikator dolaznog poziva NS - DTE 34 novi signal, terminal javlja da e slijediti emitiranje SF - DTE 16 izaberi frekvenciju prijema i predaje SR DRS DTE 16 izaberi brzinu komuniciranja SI DRS DCE 2 modem javlja o promjeni brzine komuniciranja LL - DTE 10 lokalna povratna petlja (testiranje rada) RL - DTE 14 udaljena povratna petlja (testiranje rada) TM - DCE 18 modem u ispitnom nainu rada SS - DTE 32 terminal nare uje prelazak u neaktivni nain rada SB - DCE 36 modem prešao u neaktivni nain rada oplet SCF DCE DCE oplet kabela Tablica 3.7. Signali su elja po RS-449 Iako je u trenutku donošenja standarda postojao veliki optimizam u pogledu njegove brze masovne primjene, ovaj standard nije nikada zaživio u praksi zbog niza razloga. RS-232 zadovoljava potrebe prijenosa podataka preko analognih telefonskih kanala današnjim inteligentnim modemima. RS-232 suelje se masovno ugra uje u osobna raunala (COM1, COM2). Veliina 37-iglinog D konektora nespojiva je s zahtjevima minijaturizacije Su elje RS-485 Suelja RS-232 i RS-449 su klasina suelja DTE-DCE, kod kojih svaka linija povezuje samo po jedan prijemnik i predajnik. Kada je potrebno povezati više uesnika, koristi se suelje RS-485. Ovim standardom omogu eno je višespojno povezivanje na balansiranom mediju (prepletena parica) zakljuenom s oba kraja karakteristinom impedancijom 120 oma. Time je postignuta topologija sabirnice. Specificirane su elektrine karakteristike signala sline RS-422 (V.11). Izlazi svih predajnika osim jednog zauzimaju stanje visoke impedancije. Na sabirnicu se može prikljuiti najviše 32 ure aja. 50 Raunalne mreže

51 Primjenom suelja RS-485 mogu e je ostvariti malu, jeftinu i robusnu lokalnu mrežu znatne brzine (10 Mb/s na 10 m, 100 kb/s na 1000 m). esto se koristi u industrijskim primjenama, kada je potrebno povezati više procesorski upravljanih ure aja. Protokolima podatkovne razine razrješuje se problem adresiranja i kontrole pogrješki Preporuka ITU-T X.24 Preporukom X.24 specificirani su signali na suelju DTE-DCE za digitalne mreže za prijenos podataka s prospajanjem kanala. Na preporuku X.24 pozivaju se preporuke X.20 i X.21, koje specificiraju procedure korištenja signala. Koristi se balansirano (V.11, X.27) ili polubalansirano (V.10, X.26) povezivanje. Signali suelja X.24 prikazani su na slici DTE G T R C I S B DCE Slika 3.14 Su elje prema preporuci ITU-T X.24 Koristi se 15-iglini D konektor prema ISO-4903, slika 3.15: Koriste se signali prema tablici 3.8: oznaka kontakt izvor opis oplet 1 oplet kabela G 8 - zajednika masa ure aja Ga DTE masa terminala (kod polubalansiranog) Gb DCE masa modema (kod polubalansiranog) T 2,9 DTE predajni podaci s terminala R 4,11 DCE prijemni podaci s modema S 6,13 DCE takt po bitu, generira ga modem B 7,14 DCE takt po oktetu, generira ga modem C 3,10 DTE kontrolni signal s terminala na modem I 5,12 DCE odzivni signal s modema na terminal rez rezervirano Tablica 3.8. Signali su elja po X.24 Slika 3.15 Konektor po ISO FIZI KA RAZINA 51

52 Znaaj suelja po X.24 je u tome što ga posredno preko X.21 koristi preporuka za mreže s prospajanjem paketa X.25. U upotrebi je kod manjeg broja profesionalnih ure aja Preporuka ITU-T X.20 i X.20bis Preporuka X.20 specificira funkcionalne karakteristike signala na suelju izme u DTE i DCE za asinkrone javne mreže za prijenos podataka s prospajanjem kanala, za brzine do 300 b/s. Prema X.20 koriste se samo signali T i R suelja X.24, dok se kontrolni signali C i I ne koriste. Stoga se upravljanje sueljem izvodi manipuliranjem podatkovnih signala T i R. U stanju mirovanja predajni vod T i prijemni vod R nalaze se u logikom stanju nula. Daljnji postupak ovisi o tome da li je DTE pozvan ili on poziva. Sluaj uspješnog aktiviranja stalne veze (iznajmljeni kanal) kada DTE zapoinje i prekida rad prikazan je na slici Slika 3.16 Uspješno povezivanje prema X.20, kada DTE zapo inje i prekida rad Preporuka specificira najdulje vrijeme u kojem e se ekati na neki doga aj, kako bi se prešlo u slijede e stanje veze. Ako se oekivani doga aj ne dogodi, postupak se vra a u neko predvi eno stanje, npr. u stanje mirovanja. Preporuka X.20bis omogu ava pristup javnoj mreži za prijenos podataka terminala izgra enih prema preporuci V.24. Ovaj dodatak donesen je kada je postalo jasno da, zbog visoke cijene terminala, specifino suelje (X.24) predstavlja prepreku masovnom korištenju X.20 mreža. Mreže po X.20 preporuci su vrlo rijetke, prvenstveno zbog niske brzine prijenosa podataka Preporuka ITU-T X.21 i X.21bis Preporuka X.21 specificira funkcionalne karakteristike signala na suelju izme u DTE i DCE za sinkrone javne mreže za prijenos podataka s prospajanjem kanala, za brzine do 64 kb/s. Prema X.21 koriste se signali T, R, C i I, te S i B suelja X.24. Sluaj uspješnog aktiviranja prospojene veze kada DTE zapoinje i prekida rad prikazan je na slici Slika 3.17 Uspješno povezivanje prema X.21, kada DTE zapo inje i prekida rad U poetku su signali T, C, R i I u 1. Ako želi uspostavu veze, DTE prebaci T i R u 0. DCE nakon toga I ostavi u 1, a na R generira niz znakova +, ime obavještava DTE da je spreman za uspostavu veze. Tada DTE na T generira znakove biranja, a C drži u 0. Kada se završi prospajanje, DCE obavijesti da je veza uspostavljena postavljanjem I u 0. Slijedi dvosmjerni prijenos podataka. Veza se raskida tako da prvo DTE prebaci C u 1, a zatim i DCE prebaci I u 1. Preporuka X.20bis omogu ava pristup javnoj mreži za prijenos podataka terminala izgra enih prema preporuci V.24. Ovaj dodatak omogu ava korištenje jeftinijih V.24 terminala. Mreže po X.21 su u primjeni kao samostalne, a suelje se koristi u X.25 paketnim mrežama. 52 Raunalne mreže

53 3.2.4 KONTROLA TOKA NA FIZIKOJ RAZINI Na fizikoj razini kontrolu toka obavljamo na suelju DTE-DCE, dakle izme u terminala i modema. Kod starih, neinteligentnih modema brzina prijenosa podataka je bila konstantna, brzinu terminala je bilo lako podesiti na brzinu modema (standardno 300, 600, 1200, 2400, 4800, 7200, 9600, 12000, 14400, 19200, 28800, i b/s). Pojavom inteligentnih modema, imamo etiri razloga zbog kojih je stvarna brzina prijenosa unaprijed nepoznata: 1. Modem podatke prenosi sinkrono, te u prijenosu izbacuje start i stop bitove ostvaruju i dobitak od oko 20% brzine prijenosa. 2. Modem obavlja kontrolu pogrješki, te na lošem kanalu može do i do znatnog smanjenja efektivne brzine prijenosa zbog ponovnog slanja blokova podataka. 3. Modem komprimira korisnikove podatke, te je mogu prijenos prividno i dvostruko ve om brzinom od stvarne brzine kanala. 4. Inteligentni modemi podešavaju brzinu prijenosa prema kvaliteti kanala i mogu nostima korespondentnog modema. Zbog svega navedenog ne možemo unaprijed biti sigurni kojom e efektivnom brzinom podaci biti prenošeni na konkretnoj vezi. Zbog toga se brzina na suelju DTE-DCE postavi na neku razumno visoku vrijednost (npr. 56 ili 110 kb/s), a eventualni zastoji se razrješavaju kontrolom toka. Kontrola toka na fizikoj razini odvija se izme u dva neposredno povezana fizika ure aja. Brzina prijenosa se uskla uje asinkrono, na principu ukljui / iskljui. Kad je prijemnik preoptere en, predajnik prestaje slati podatke sve dok prijemnik ne obradi sve podatke. Uskla ivanje se vrši fizikim signalima (DTR i DSR ili RTS i CTS) koji idu posebnim vodovima, ili posebnim znakovima za kontrolu toka (X-ON i X-OFF). Kontrola toka signalima DTR i DSR. Signal DTR znai da je terminal ukljuen i spreman za rad, a signal DSR naznauje to isto za modem. Odašiljanje podataka je dozvoljeno samo ako je signal ure aja spremnog za prijem u stanju ON. Umjesto originalne namjene, DTR i DSR se mogu koristiti za kontrolu toka. Rijedak je sluaj da komunikacijski terminali omogu uju kontrolu toka sa DTR i DSR. Tada možemo birati želimo li kontrolu toka preko DTR i DSR ili preko RTS i CTS. Kontrola toka signalima RTS i CTS. Originalna namjena signala RTS i CTS je upravljanje prelaskom na predaju kod obosmjernog prijenosa podataka. Kako su signali RTS i CTS kod dvosmjernih modemskih modulacija oslobo eni svoje funkcije i uvijek ukljueni, mogu se koristiti za kontrolu toka. RTS koristimo kao signal spremnosti terminala za prijem podataka, a CTS kao signal dozvole terminalu da nastavi sa slanjem podataka. Odašiljanje podataka je dozvoljeno samo ako je odgovaraju i signal u stanju ON. Kontrola toka znakovima X-ON i X-OFF. Znakovi X-ON i X-OFF su ubaeni u tok podataka korisnika. Ovakva kontrola toka nije transparentna, jer se ti znakovi ne smiju pojaviti u podacima korisnika, npr. u sluaju ako se na podatkovnoj razini koristi znakovno-orijentirani protokol. Kada je prijemnik spreman za prijem, šalje znak X-ON. Kada je preoptere en i želi prestati s prijemom podataka, šalje znak X-OFF. Ako druga strana nastavi s odašiljanjem podataka, prijemnik e nakon svakog idu eg primljenog znaka poslati X-OFF, sve dok predajnik ne prestane odašiljati. Kod modemskih veza s inteligentnim modemima, prijenos podataka izme u modema obavlja se po protokolima MNP4 (kontrola pogrješki) i MNP5 (kompresija), odnosno alternativno V.42 i V.42bis. Ovi protokoli ukljuuju kontrolu toka me u modemima. Zbog toga, kontrola toka na suelju DTE- DCE, iako naješ e lokalnog znaaja, može djelovati s kraja na kraj kanala. 3. FIZI KA RAZINA 53

54 3.2.5 POVEZIVANJE PREMA CCITT V.24 Ovisno o primjeni, možemo imati potrebu povezati terminal s modemom, ili dva terminala me usobno. Ako povezujemo terminal s modemom, koristimo modemski kabel, a ako povezujemo dva terminala, moramo koristiti NUL- modem kabel Modemski kabel Modemski kabel služi nam prilikom povezivanja terminala s modemom. Terminal ima utika, pa ovaj kabel na toj strani mora imati utinicu. Modem ima utinicu, pa kabel na strani modema mora imati utika. Istoimeni prikljuci se povezuju prema slici DTE GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS DCE GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS Slika Modemski kabel Modemski kabel standardno se izvodi korištenjem 25-iglinog konektora, kojeg redovito nalazimo i na modemima. Ako raunalo raspolaže s 9-iglinim konektorom, koristi se prilagodnik 9ž/25m NUL-modemski kabel esto se javlja potreba za povezivanjem dva terminala (raunala) smještena u istoj prostoriji, pa za takvo povezivanje modemi nisu potrebni. Prikljuci na oba DTE su predvi eni za spoj na DCE i ne mogu se izravno povezati. Zato je izme u njih potrebno ukljuiti posebni kabel, tzv. NUL-modemski kabel, koji e nainiti potrebna križanja signala. Postoji nekoliko izvedbi NUL-modema. Sve one imaju GND, TXD i RXD spojene na isti nain. Masa je kod svih zajednika za oba terminala. TXD i RXD su spojeni tako da terminal DTE 1 predaje podatke signalom TXD, a terminal DTE 2 ih prima sa RXD. Isto tako, DTE 2 predaje podatke sa TXD, a DTE 1 ih prima sa RXD. NUL-modemski kabel osnovne izvedbe prikazan je na slici Nakon što mu pošalje signale DTR i RTS, terminal oekuje odgovor od modema po signalima DSR i CTS, te DCD. Zato DTR kratko spajamo na DSR i DCD, a RTS na CTS i na taj nain simuliramo odaziv nepostoje eg modema. DTE 1 DTE 2 GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS Slika Osnovna izvedba NUL-modema NUL modem sa RTS i CTS kontrolom toka prikazan je na slika RTS i CTS signale koristimo za kontrolu toka, tako da DTE 1 šalje signal RTS kao obavijest da je spreman za prijem podataka, a DTE 2 ga prima na CTS, i obrnuto. DTR i DSR zadržavaju svoju originalnu funkciju. DCD signal spajamo na DSR drugog terminala, ime se u potpunosti simulira odaziv nepostoje eg modema. 54 Raunalne mreže

55 DTE 1 DTE 2 GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS Slika NUL-modem sa RTS-CTS kontrolom toka NUL-modem sa DTR-DSR kontrolom toka prikazan je na slici Signali RTS i CTS su kratko spojeni da bi se na taj nain simulirao odgovor nepostoje eg modema. DCD signal mora biti spojen na stacionarni naponski nivo. Kako DTR i DSR signale koristimo za kontrolu toka, DCD signal spajamo na RTS vlastitog ili drugog terminala. DTE 1 DTE 2 GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS GND TXD RXD DTR DSR DCD RTS CTS Slika NUL-modem sa DTR-DSR kontrolom toka Mogu e su i druge varijante NUL-modemskih kabela, ovisno o potrebama primjene. 3.3 KANALI ZA PRIJENOS PODATAKA Druga toka standardizacije na fizikoj razini je oblik signala na komunikacijskom kanalu. Ovdje emo se pozabaviti s dva naješ a sluaja: pregled standarda za prijenos podataka telefonskim kanalom nadopunit emo razmatranjem o inteligentnim modemima, dok e analiza signala na fizikim vodovima (signalni kodovi) poslužiti kao uvod u fiziku razinu lokalnih mreža i digitalnih pretplatnikih mreža PRIJENOS PODATAKA TELEFONSKIM KANALOM Elektronika raunala šalju podatke u obliku niza impulsa. Takav signal redovito ima vrlo širok spektar frekvencija, a nerijetko sadrži i istosmjernu komponentu. Takav signal nije mogu e neposredno prenijeti telefonskim kanalom, koji propušta samo frekvencije izme u 300 i 3300 Hz. Pokušaj neposrednog prijenosa rezultirao bi takvim linearnim izoblienjima, da detekcija signala na prijemnoj strani ne bi bila mogu a. Zato se digitalni signal podvrgava postupku modulacije, kojom se generira signal iji je spektar prilago en karakteristikama telefonskog kanala. Pri tome nastojimo da najve i dio energije signala pro e kanalom, kako bi izoblienja bila minimalna. Naprava na predajnoj strani modulira signal, dok ga naprava na prijemnoj strani demodulira. Otuda i potjee naziv modem (modulator - demodulator). Pod pojmom "modem" danas podrazumijevamo komunikacijsku opremu (DCE) za prijenos podataka analognim telefonskim kanalima. Ukoliko se radi o drugoj vrsti kanala, potrebno je naznaiti razliku (npr. ISDN modem za pristup ISDN mreži, ADSL modem itd.) Modulacije Osnovno je svojstvo svih vrsta modulacija da signal iz jednog frekvencijskog podruja prebacuju (transponiraju) u neko drugo frekvencijsko podruje, ono koje je pogodno za prijenos. Ako se u ritmu signala mijenja amplituda, onda je to amplitudna modulacija. Promjena frekvencije ili faze stvara kutnu modulaciju (frekvencijsku ili faznu). Frekvencijska modulacija FSK U dvorazinskom modulacijskom postupku FSK (Frequency Shift Keying) primjenjuju se signali dviju frekvencija. Jedna frekvencija odgovara stanju 0, a druga stanju FIZI KA RAZINA 55

56 V.21 modem je namijenjen za dvosmjerni rad. Prijenos podataka je asinkroni, brzinom do 300 b/s. Kanali su razdvojeni po frekvenciji, jednake širine, slika Hz 1750Hz Slika Raspodjela frekvencija prema preporuci V.21 V.23 preporuka opisuje modem sa nesimetrino razdvojenim kanalima po frekvenciji, slika Glavni kanal je u podruju od 1500 Hz do 1700 Hz za asinkroni prijenos sa brzinom do 600 b/s, odnosno u podruju od 1300 Hz do 2100 Hz za prijenos brzinom do 1200 b/s. Povratni kanal je uskopojasni i nalazi se u podruju od 390 Hz do 450 Hz za prijenos brzinom 75 b/s. 390Hz Hz 450Hz Hz Slika Raspodjela frekvencija prema preporuci V.23 Modem može raditi dvosmjerno nesimetrino, kada npr. podatke s tastature terminala prenosimo ka raunalu brzinom 75 b/s, a podatke s raunala na ekran terminala brzinom 1200 b/s. Takav nain rada bio je specificiran u ranim videotekst sustavima. Kada u oba smjera imamo podjednak tok podataka, modem koristimo za obosmjerni rad po glavnom kanalu. U tom sluaju, po povratnom kanalu možemo prenositi npr. upravljake poruke. Fazna modulacija PSK Kod dvorazinske PSK (Phase Shift Keying), znaenje 0 ili 1 ovisi o tome da li je faza jednaka 0 o ili 180 o u odnosu na poetnu. Ova modulacija je nepogodna za uporabu, jer može do i do gubitka podataka ako se pogriješi u odre ivanju referentne faze. Diferencijalna fazna modulacija DPSK Kod diferencijalne fazne modulacije, DPSK (Differential Phase Shift Keying), neodre enost referentne faze je otklonjena tako da se mjeri relativni fazni pomak prema prethodnom simbolu, a ne njen apsolutni iznos prema poetno sinkroniziranoj fazi. Pri tome su mogu e modulacije s nultim pomakom (pomak 0 o se koristi), te modulacije s ne-nultim pomakom (pomak 0 o se ne koristi). Modulacija se prikazuje u fazno-amplitudnom kružnom dijagramu i naziva se "konstelacija". Da bi se održala sinkronizacija, potrebno je da korisnikov signal ima što više promjena, a što manje dugakih nizova nula ili jedinica. Da bi se to postiglo, kod DPSK modema se uvodi "miješanje signala" (scrambler), kojim se signalu daju svojstva sluajnog niza. V.22 modem omogu ava dvosmjerni rad po komutiranim i iznajmljenim telefonskim kanalima, s dvožinim povezivanjem. Kanali su podijeljeni po frekvenciji, slika Hz 2400Hz Slika Raspodjela frekvencija prema V.22 Preporukom V.22 predvi ene su ove mogu nosti prijenosa: sinkroni i asinkroni izokroni prijenos brzinom 1200 ili 600 b/s; asinkroni anizokroni prijenos brzinom do 300 b/s. 56 Raunalne mreže

57 V.26 modem omogu ava sinkroni dvosmjerni prijenos podataka brzinom od 2400 b/s (brzina signalizacije 1200 bauda), upotrebom etverofazne diferencijalne modulacije preko iznajmljenih vodova s etverožinim povezivanjem. Nosiva frekvencija iznosi 1800 Hz. V.26bis. Modemi prema ovoj preporuci predvi aju se za obosmjerni prijenos podataka brzinom od 2400 b/s putem komutiranih telefonskih kanala prema uvjetima iz V.26. U svakom smjeru može se koristiti i uskopojasni povratni kanal za prijenos brzinom 75 b/s. V.26ter. modemi omogu avaju dvosmjerni prijenos podataka dvožinim povezivanjem. Ovdje je prvi put definirana tehnika poništenja jeke u kanalu (echo cancellation) na nain da se signal, koji se reflektira sa odre enim kašnjenjem, pokuša poništiti umjetnim kašnjenjem originalnog signala. V.27. Za dvosmjerni i obosmjerni prijenos putem etverožinih iznajmljenih vodova brzinom od 4800 b/s primjenjuje se osmofazna DPSK. Prijenos je sinkron, modulacijska frekvencija 1800 Hz, brzina signalizacije 1600 bauda. Jeka se poništava na nain da se runo pokušava posti i zakljuenje karakteristinom impedancijom za pojedini kanal. V.27bis. Ovi modemi imaju dodatnu mogu nost obosmjernog rada po dvožinim iznajmljenim vodovima. Predvi ena je i automatska ekvalizacija (poništenje linearnih izoblienja). V.27ter modemi omogu avaju obosmjerni rad po javnoj telefonskoj mreži. Kvadraturna amplitudna modulacija QAM QAM (Quadrature Amplitude Modulation), je kombinacija amplitudne i diferencijalne fazne modulacije. U poetku je nastala kao kvadraturna modulacija, tehnikom zbrajanja dvaju nosivih signala fazne razlike 90 o. Kasnije su na principu kombinacije amplitudne i fazne modulacije nastale sve današnje moderne modulacije. V.22bis modemi s QAM modulacijom koriste se za dvosmjerni prijenos podatka po javnoj telefonskoj mreži sinkrono brzinom od 2400 b/s. Formiraju dva simetrina kanala u podjeli frekvencije kao kod V.22. Znaaj je ovih modema što su prvi omogu ili dvosmjerni prijenos podataka po javnoj telefonskoj mreži prihvatljivom brzinom (i cijenom), te tako doprinijeli razvoju umrežavanja raunala. V.29. Modemi prema ovoj preporuci rade dvosmjerno ili obosmjerno etverožino po iznajmljenim kanalima. Sinkrono prenose podatke u osnovnom pojasu brzinom od 9600 b/s, odnosno pomo nom brzinom od 4800 b/s ili 7200 b/s. Modulacijska frekvencija je 1700 Hz. V.32. Podaci se prenose sinkrono, brzinom 9600 b/s ili 4800 b/s, dvosmjerno preko javne telefonske mreže. Dvosmjerni rad postiže se poništenjem jeke, digitalnom obradom signala. V.32bis modemi slini su kao V.32 modemi, osim što je brzina prijenosa podignuta na b/s. V.33 modemi prenose podatke brzinom b/s po iznajmljenim vodovima, etverožino. V.34 specificira modeme za dvosmjerni sinkroni prijenos javnom telefonskom mrežom brzinom b/s. Koristi se poništenje jeke. V.90 modemi omogu avaju prijenos prema mreži brzinom 33600, a prema terminalu b/s. Koriste injenicu da su prikljuci javnih mreža za prijenos podataka digitalni (npr. 64 kb/s), te je potrebna samo jedna analogno-digitalna pretvorba na granici s pretplatnikom mrežom. Ve a brzina prijenosa izme u mreže i terminala postignuta je pod cijenu korištenja posebne opreme na strani mreže. Alternativni industrijski standard je K-56flex Pozivni i odzivni (originate, answer) na in rada Kao što je vidljivo iz pregleda modulacija, dvosmjerni rad se ostvaruje razliitim postupcima, bez obzira na injenicu što je telefonski kanal dvosmjeran. Naime, razdvajanje primljenog od vlastitog emitiranog signala na telefonskom kanalu nije idealno. Kod ljudskog govora to nije problem jer ovjek prilikom razgovora u svom uhu poništava vlastiti izgovoreni signal, a njegov ostatak koristi 3. FIZI KA RAZINA 57

58 kao kontrolu izgovorenog. Tako i mali ostatak odaslanog signala u prijemnom kanalu ima psihološki efekt kontrole kanala, pod uvjetom da ukupno kašnjenje nije ve e od 300 ms. Za ve a kašnjenja dolazi do funkcionalnog poreme aja u komunikaciji. Loše razdvajanje odaslanog od primljenog signala na telefonskim kanalima, što nazivamo preslušavanjem, predstavlja veliku poteško u u radu modema. Stoga su prvi modemi radili ili obosmjerno, ili se dvosmjerni rad postizao podjelom frekvencije (V.21, V.22). Kod profesionalnih modema koristila su se dva jednosmjerna kanala, tzv. etverožini rad, mogu samo na iznajmljenim telefonskim kanalima. Pokušaji smanjenja preslušavanja kompenzacijom linearnih izoblienja i adaptivnim zakljuenjem kanala karakteristinom impedancijom nisu dali upotrebljive rezultate, naroito ne na prospojenim telefonskim kanalima, gdje se situacija mijenja od veze do veze. Pojavom digitalnih sustava za obradu signala (DSP, Digital Signal Processor) ostvaruje se funkcija adaptivnog poništenja jeke, kojom se konano omogu ava puni dvosmjerni prijenos podataka prospojenim (komutiranim) telefonskim kanalom. Svi sustavi dvosmjernog rada, te sustav miješanja (scrambler) nužan za DPSK i QAM modulacije, doveli su do razliitog naina rada dvaju modema na vezi. Tako npr. kod podjele frekvencijskog opsega jedan modem emitira na nižoj, a sluša na višoj frekvenciji. Istovremeno, onaj drugi modem mora emitirati na višoj, a slušati na nižoj frekvenciji. Modemi se o nainu rada dogovaraju prilikom uspostave telefonskog kanala. Da ne bi bilo nesporazuma, razdvojene su uloge pozivajueg modema koji radi u pozivnom (originate), te odazivajueg modema koji radi u odzivnom (answer) nainu rada. Pozivni (originate) na in rada svojstven je modemu koji traži vezu, dakle prolazi kroz proceduru biranja telefonskog broja. On eka da mu se onaj drugi modem javi, te zatim vodi proceduru uspostave prijenosa podataka. Ta se procedura sastoji u razmjeni niza signala kojima se ispituje kvaliteta kanala i sposobnost pozvanog modema, bira se optimalna brzina prijenosa (vrsta modulacije), obavlja se sinkronizacija miješanja (scrambler), te sinkronizacija kontrole pogrješki i kompresije podataka (funkcije podatkovne razine). Tek nakon toga slijedi prijenos korisnikovih podataka. Odzivni (answer) na in rada svojstven je modemu koji se javlja na primljeni poziv. On slijedi proceduru koju vodi pozivaju i modem. Modemu se može dozvoliti da se automatski javi na poziv nakon specificiranog broja zvonjenja (funkcija Auto Answer). U sluaju kad je telefonski kanal uspostavljen runo (telefonom), operateri se moraju dogovoriti iji e modem i i u pozivni, a iji u odzivni nain rada, te nakon toga komandom modemu uputiti uspostavu sinkronizacije i prijenos podataka Inteligentni modemi Od obinih neinteligentnih modema, koje je signalima suelja V.24 trebalo kontrolirati sa terminala, razvojem se došlo do inteligentnih modema. Oni u sebi imaju mikroprocesor s memorijom, te ostale neophodne sklopove, koji im omogu avaju relativno samostalno obavljanje prijenosa podataka. To znai da tok podataka na suelju DTE-DCE nije u neposrednoj vezi s tokom podataka na kanalu. Jedino je nužno uskladiti prosjenu brzinu predaje na oba medija. Inteligentnim modemima terminal upravlja izdavanjem naredbi preko podatkovnih signala suelja (RXD, TXD). Masovno se koristi tzv. AT jezik, industrijski standard firme Hayes, kasnije standardiziran kao dodatak preporuci ITU-T V.25bis. Inteligentni protokoli obavljaju kontrolu toka i sažimanje podataka. Razvoj modema U poetku su korišteni neinteligentni modemi, za koje je dizajnirano suelje V.24 (RS-232), slika Koristila se je jednostavna FSK modulacija. Pove anje brzine bilo je mogu e korištenjem sinkronog prijenosa, te uvo enjem složenijih modulacija kao što je DPSK, kod kojih je spektar signala bolje prilago en frekvencijskoj karakteristici telefonskog signala. Pri tome je trebalo riješiti problem demodulacije za dugake nizove nula ili jedinica. Da bi korisnikovi podaci imali svojstva sluajnog niza, uveden je postupak miješanja (scrambler). Na prijemnoj strani isti sklop obnavlja originalne korisnikove podatke. Upravljanje 58 Raunalne mreže

59 scramblerom zahtijeva složenu proceduru poetne sinkronizacije, koja se obavlja pod kontrolom mikroprocesora, slika Signali suelja V.24 još uvijek su direktno povezani na modulator i demodulator, a mikroprocesor samo posredno sudjeluje u komunikaciji, odnosno aktivira se samo po potrebi. Slika Neinteligentni modem Slika Modem sa scramblerom U slijede em koraku na mikroprocesor su dovedeni signala suelja V.24. Sada procesor modema zna koji su zahtjevi terminala, te on samostalno može obavljati prijem, predaju, sinkronizaciju i ostale zadatke. Takav modem nazivamo inteligentnim, slika Slika Inteligentni modem Mikroprocesor upravlja svim sklopovima inteligentnog modema, prima signale sa terminala i pohranjuje ih u svoju memoriju. S jedne strane terminal komunicira direktno s mikroprocesorom, a s druge strane mikroprocesor (modem) neovisno o tome komunicira sa modemom na suprotnoj strani kanala. Brzine komunikacije mikroprocesora sa terminalom i modema s korespondentnim modemom na drugoj strani ne moraju biti iste. Razvoj funkcija modema Razdvajanje tokova podataka na suelju i kanalu otvorilo je nove mogu nosti proširenja funkcionalnosti modema. To je uvo enje automatskih funkcija javljanja na poziv i biranja, ukljuuju i prirunu bazu telefonskih brojeva, mehanizma kontrole pogrješki, sinkronog prijenosa 3. FIZI KA RAZINA 59

60 izbacivanjem start i stop bita, izbora optimalne brzine prijenosa obzirom na kvalitetu telefonskog kanala, sažimanja (kompresije) korisnikovih podataka, te kontrole toka na suelju DTE-DCE i na kanalu. Osnovni V.24 standard predvi a upravljanje DCE-om kod biranja telefonskog broja pomo u signala serije 200. Da se izbjegne korištenje tih signala, ostvarena je ideja upravljanja modemom preko podatkovnih signala. Stoga modem radi u kontrolnom i podatkovnom modu. U kontrolnom modu terminal šalje podatke modemu po istim vodovima po kojima šalje i korisnike podatke. Modem smatra te podatke komandama i izvršava ih. Na osnovu nekih od tako primljenih komandi modem e prije i u podatkovni nain rada, te e svi podaci koje od tog trenutka stignu sa terminala biti poslani na komunikacijski kanal. Dakle, u samoj fazi uspostave telefonskog kanala, modem bi trebao primiti odre ene kontrolne informacije koje mu pomažu u uspostavi veze, te automatski prije i u podatkovni nain rada. Iz podatkovnog naina rada se vra a u kontrolni kada mu terminal pošalje odgovaraju u komandu. Razvoj inteligentnih modema tekao je u koracima koje su poduzimali vode i proizvo ai. Princip rada modema u dva naina (moda) prva je uvela tvrtka HAYES, koja je pri tome uvela i komandni jezik izme u terminala i modema. Taj jezik se i danas masovno koristi pod nazivom HAYESkompatibilni ili "AT" jezik prema kratici AT (attention) kojom poinju nizovi komandi. Kontrolu pogrješki i sažimanje korisnikovih podataka prva je uvela tvrtka MICRONICS svojim specifikacijama protokola MNP4 i MNP5. Ve ina modema i danas podržava ove protokole zbog kompatibilnosti s ranijim modelima. Konano, industrijski standardi su usavršeni i prihva eni od strane me unarodnih organizacija. ITU-T je specificirao procedure upravljanja modemom preporukom V.25bis (V.25 specificira upotrebu signala serije 200). V.25bis u poetku specificira samo vlastiti upravljaki jezik, koji je dosta složeniji od AT jezika, a nema neke velike prednosti. Naknadno je, u formi dodatka, u V.25bis uvršten i AT jezik. Današnji razvoj modema postavlja nove zahtjeve za upravljanjem, pa svaki proizvo a širi osnovni skup AT naredbi prema vlastitim potrebama. ITU-T je standardizirao i procedure kontrole pogrješki i toka na kanalu preporukom V.42, te procedure sažimanja preporukom V.42bis. Za razliku od V.25bis, ove preporuke su vrlo uspješne i danas se masovno koriste. Razvoj inteligentnih modema rezultirao je složenim ure ajem ija funkcija više nije vezana iskljuivo za fiziki sloj. Neovisno o korisniku, odnosno transparentno, modem obavlja gotovo sve funkcije podatkovne razine. Pogotovo po V.42 preporuci, koristi se kompletan bitovno orijentirani protokol (LAPM, Link Access Protocol for Modems). Dijagram stanja modema U uputama za rukovanje, koje daje svaki proizvo a modema, nalaze se Hayes kompatibilne komande ugra ene u taj model, te komande koje su karakteristine upravo za taj modem. Osim komandi naješ e se daje i dijagram stanja u kojima se modem može na i tokom svog rada, slika 3.28 Poetno stanje modema je stanje inicijalizacije, u koje modem ulazi nakon ukljuenja. Iz stanja inicijalizacije modem prelazi u zapovjedno stanje, gdje eka da mu sa terminala stigne naredba što e dalje raditi. Modem se može vratiti i natrag u stanje inicijalizacije naredbama AT&F (iniciraj tvornike parametre) i ATZn (iniciraj korisnike parametre 0 ili 1). Iz zapovjednog stanja u stanje veze (prijenosa podataka) prelazi se posredstvom stanja prospajanja. Nakon naredbe ATD, koja znai biranje broja (pulsno biranje ATDP ili tonsko biranje ATDT), naredbe ATH1 (podizanje slušalice) ili ATA (javljanje na poziv) poinje uspostava fizikog kanala i prijenosa podataka na kanalu. Ako je kanal zauzet, ili je uspostava prijenosa neuspješna, modem automatski prelazi u stanje raskida i dalje u zapovjedno stanje. Raskid fizikog kanala mogu e je narediti iz zapovjednog stanja naredbom ATH0. 60 Raunalne mreže

61 Slika Dijagram stanja inteligentnog modema Iz faze uspostave veze može se prije i direktno u zapovjedno stanje naredbom ESC (ESCAPE sekvenca), odnosno naredbom DTR (1). Naredba ESC se nakon 3 sekunde pauze sastoji od 3 puta ponovljenog ASCII znaka +, i još 3 s pauze. Time se prelazi u zapovjedno stanje. Nakon prijelaza iz stanja veze u zapovjedno stanje, naredbom ATO možemo opet prije i direktno u fazu uspostave veze tako da nastavimo slati podatke po ranije uspostavljenoj vezi. Iz stanja veze se u stanje inicijalizacije prelazi naredbom DTR(3). Važno je napomenuti da, kada se modem nalazi u komandnom modu, poruke koje dolaze sa terminala smatra naredbama, a svoje poruke koje šalje natrag terminalu obino ispisuje na ekran terminala u obliku kratkih poruka ili izvještaja o izvršenom zadatku (CONNECTED..., NO CARRIER, CARRIER i druge) Komande inteligentnih modema - HAYES kompatibilne Da bi modem mogao pravilno interpretirati niz komandi sa terminala, sve komande koje navodimo u nizu moraju zapoeti sa velikim slovima AT (npr. komandu A pišemo ATA), a niz moramo završiti sa <ENTER>. Znaenja pojedinih komandi su slijede a: A (manual Answer). Nema parametra i znai: Prije i u fazu uspostave veze i uspostavi sinkronizaciju kao modem koji se odaziva na tu i poziv. Kod nekih je protokola važno znati koji modem poziva, a koji se odaziva, pa ovom komandom naznaujemo da e se naš modem odazivati na poziv (Answer Mode). B_ (Bell or CCITT mode). Znai: Ukljui jedan od komunikacijskih standarda. Parametri su: B0 - CCITT standard V.xx; B1 - Bell standard 10x. D_ (Dial). Naredba modemu da izvrši biranje broja na javnoj telefonskoj mreži, te da prije e u fazu uspostave veze kao pozivaju i modem. Parametri su: 0-9 brojevi telefona; # i *; P - pulsno biranje; T - tonsko biranje; DS=n - biranje telefonskog broja spremljenog u memoriji pod rednim brojem n = 1,2,3,... (npr. AT DTS=2, što je ekvivalentno i sa AT DT/2); ; - povratak u komandni nain rada nakon biranja;, - pauza 2 sekunde, više zareza znai dužu pauzu;! - impuls od pola sekunde, potreban kod nekih ku nih centrala; W - ekaj na ton internog biranja ku ne centrale; 3. FIZI KA RAZINA 61

62 N - biraj alternativni broj ako ne uspostaviš vezu željenim brojem. E_ (Echo). Naredba modemu da nam vra a na ekran sve komande koje mu pošaljemo. Ako smo ve ukljuili da nam komunikacijski program vra a otipkane komande, onda je ovu naredbu potrebno iskljuiti, inae emo na ekranu imati dvostruki ispis. Bolje je pratiti rad modema. E0 - eho modema iskljuen; E1 - eho modema ukljuen. F_ (Full duplex). Odabir tipa dvosmjerne veze: F0 - obosmjeran prijenos; F1 - dvosmjeran prijenos. H_ (Hook). H0 - spusti slušalicu i raskini vezu; H1 - podigni slušalicu i omogu i vezu. L_ (Loudness). Odabir glasno e rada zvunika u tri razine. Vanjski modemi mogu imati i potenciometar za reguliranje. L1 - tiho; L2 - srednja jaina; L3 - glasno. M_ (Monitor Speaker). Potpuno iskljuenje ili ukljuenje zvunika. M0 - iskljui zvunik; M1 - ukljui zvunik. N definira broj ponavljanja kod biranja broja. N=5,10,20,... O (On Line Originate). Naredba koju zadajemo kada runo biramo telefonski broj, tj. provjeravamo ho e li nam se javiti modem ili glas. Ako se javi modem, onda umjesto AT Dxxx zadajemo komandu ATO, jer više nije potrebno biranje telefonskog broja, nego modemom preuzimamo vezu, a modem se javi kao pozivaju i (Originate Mode). Q_ (Quiet). Ukljuivanje ili iskljuivanje tekstualnih poruka koje modem vra a na ekran terminala. Iskljuivanje je potrebno kada modemom upravlja komunikacijski program, da se poruke modema ne bi miješale sa porukama programa. Q0 - iskljuiti poruke; Q1 - ukljuiti poruke. R (Reverse Dial). Komanda slina D komandi, samo što ovim pozivamo modeme koji rade kao pozivni (engl. originate). Naš modem se postavlja u odzivni nain rada (Answer mode), iako je obavio biranje. Sr_ (Set Register Value). Upiši u memorijski registar r parametar n (Sr=n), oitaj i prikaži memorijski registar r (Sr=?). Detaljnije o korištenju memorijskih registara vidi dolje. V_ (Select Verbose or Digit Result Code). Ukoliko je ukljueno ispisivanje poruka na ekran terminala, ovom naredbom možemo odabrati da nam poruke budu u tekstualnom obliku ili u brojanom obliku, pogodnom za automatski rad s komunikacijskim programom terminala. V0 - brojani odazivi; V1 - tekstualni odazivi. X_ Komanda kojom se vrši selekcija odziva po svojoj važnosti, obino se koristi X3. X0 - daj samo neke odazive; * X3; X1; * X4 - daj sve odazive. X2; 62 Raunalne mreže

63 Z (Reset). Ovom naredbom prisiljavamo modem da se "resetira", odnosno da izvrši inicijalizaciju. Osim dosad navedenih komandi postoji i nekoliko komandi kojima se može postaviti niz internih parametara svakog modema. Sve takve komande poinju sa znakom &. &C_ (Select DCD Options). Komanda koja odre uje kako e modem kontrolirati DCD liniju suelja V.24. &C0 - DCD je uvijek ukljuen (ON), bez obzira na stvarnu razinu primanog signala. &C1 - DCD slijedi razinu signala nosioca, ON = signal dovoljne amplitude. &D_ (DTR Option). Komanda koja odre uje nain na koji e modem interpretirati signal na DTR liniji. Po V.24 DTR linija obavještava modem da je terminal spreman za rad, dok kod inteligentnih modema može imati drugo znaenje. &D0 - modem ignorira DTR signal; &D1 - naredba modemu da prije e iz podatkovnog u kontrolno stanje bez prekida veze; &D2 - prije i u kontrolno stanje, raskini vezu i iskljui auto answer (auto odaziv); &D3 - prije i u kontrolno stanje, raskini vezu i ponovo iniciraj modem. &G_ (Set Guard Tone). Znai: Izaberi i ukljui pomo ne signale. Prema ITU-T modemskim standardima ovi signali služe kao referentni ton neke frekvencije koja ne smeta u primopredaji podataka, a omogu uje kvalitetniju automatsku regulaciju pojaanja kod onih signala koji imaju faznu i amplitudnu modulaciju (V.22 bis). Suvremeni modemi ne koriste ove tonove, iako ih podržavaju zbog kompatibilnosti, pa se ovi tonovi obino iskljue. &G0 - iskljui tonove; &G1 - ukljui ton 550 Hz; &G2 - ukljui ton 1800 Hz). &L_ (Leased Line or Dial-up Operation). Obavijest modemu da nije potrebno biranje, jer se nalazi na iznajmljenom kanalu. Iznajmljeni kanal se razlikuje od obinog po tome što obini telefonski kanal ima komponentu istosmjernog napona, a iznajmljeni ne. Zato je potrebno obavijestiti modem na kojem se kanalu nalazi, odnosno odabrati modem koji je elektroniki realiziran na nain da ne koristi taj istosmjerni napon za napajanje dupleksera. Modem odmah po ukljuenju kre e s procedurom uspostave veze. Ako do e do prekida veze na iznajmljenom kanalu, modem obavještava terminal da nešto nije u redu, ali ne bira broj ponovo, nego pokušava novom signalizacijom uspostaviti vezu. &L0 - modem podešen za prospojene (komutirane) kanale; &L1 - modem podešen za iznajmljene kanale. &P (Select Pulse Dialing Make/Break Ratio). Komanda kojom se definira odnos signala i pauze kod pulsnog biranja. &Zn (Store Telephone Numbers). Omogu ava upisivanje telefonskog broja u jednu od memorija telefonskog imenika. Slijede e naredbe se koriste za definiranje parametara konfiguracije modema u EEPROM memoriji, gdje se podaci o konfiguraciji pamte nakon iskljuenja. &V (View). Pregledavamo sadržaj memorije. &W (Write). Upisujemo željenu konfiguraciju u memoriju. &Y Proglašavamo konfiguraciju u memoriji aktivnom. "S" naredbom se parametri upisuju u memorijske registre modema. Svaka S komanda nosi i oznaku registra sa kojim se radi. Sr? traži oitavanje prikazivanje sadržaja registra r na ekranu terminala. Sr = n traži postavljanje vrijednosti registra r na vrijednost n. Naješ e se koriste slijede i registri: 3. FIZI KA RAZINA 63

64 S0 = n odre uje broj zvonjenja prije nego što e modem podignuti slušalicu kada je ukljuen automatski prijem poziva. S1? nam kaže koliko je puta telefon zvonio. S2 = n je registar u kome se definira ESCAPE sekvenca. Obino je to 3s+++3s. S3 = n odre uje znak koji završava komandnu liniju. Obino je to ASCII <CR>, na tastaturi <Enter> ili <--!. S4 = n definira tzv. Line Feed znak, obino ASCII <LF>. Na terminalskom programu možemo ukljuiti automatsko slanje <LF> nakon <CR> kod pritiska na <Enter> tastature. S5 = n definira tzv. Backspace znak, kojim brišemo pogrešno upisane znakove. Obino je to ASCII <BS>, na tastaturi <--. S6 = n odre uje pauzu ili ekanje u sekundama od momenta podizanja slušalice do poetka biranja i to samo ako je iskljuena mogu nost da modem detektira tonsko biranje. Ovo iskljuenje je potrebno zato što modemi naješ e prepoznaju signal slobodne linije samo po USA standardu, a za naše standarde ga je potrebno prisiliti da eka odre en broj sekundi, pretpostavljamo da e do tada telefonska centrala dati znak slobodnog biranja. S7 = n odre uje vrijeme ekanja na val nosilac suprotnog modema i vrijeme potrebno za sinkronizaciju. To vrijeme može biti 45 s do 255 s. Ono ukljuuje: trenutak završetka biranja, uspostavu veze, ekanje da se modem javi (obino 5-6 zvonjenja, da se ne ometa ku ni razgovor), uspostavu sinkronizacije i spajanje na vezu suprotnog modema. S8 = n predstavlja vrijeme pauze predvi eno za zarez kod zadavanja naredbi iz linije. Obino traje 2 sekunde. S9 = n predstavlja vrijeme koje signal nosilac, poslan sa udaljenog modema, mora biti prisutan na telefonskoj liniji prije nego ga modem detektira i pošalje DCD signal (Carrier detect time). Standardno je 1.4 s, a može se programirati 1-25,5 s, i to svakih 0,1 s. S10 = n Maksimalno vrijeme za koje može nestati signal nosilac suprotnog modema, a da pritom ne smatramo da je došlo do prekida veze. Obino je to 0-0,95 s, a može se programirati 0,70-2,55 s svakih 0,01 s. Ovim smo postigli da se svaka smetnja ne detektira kao prekid veze, jer signal nosilac vjerojatno nismo izgubili, a na višim razinama možemo otkriti pogrješku i zatražiti ponovno slanje podataka. S11 = n predstavlja brzinu biranja kod tonskog moda biranja. Obino je to 5,26 znakova u sekundi ili 95 ms. S25 = n predstavlja vrijeme ekanja da bismo reagirali ako nestane DTR signala. S26 = n predstavlja vrijeme kašnjenja da bi se aktivirao CTS signal, ako se aktivirao RTS signal PC modemi PC modemi mogu biti vanjski (eksterni) i unutarnji (interni). 1. Vanjski modem izveden je na nain da je vezni sklop dio DTE, slika Slika PC modem, vezni sklop je dio DTE (vanjski modem) Dobra strana ovog modema je to što obino preko žaruljica možemo vidjeti sve što se doga a na suelju. Osim toga, možemo ga prema potrebi premještati sa jednog na drugo raunalo. Loše je to što zauzima više prostora (imamo dodatnu kutiju i napajanje) i što je skuplji od internog modema. 2. Unutarnji modem izveden je na nain da je paralelno/serijski vezni sklop dio DCE, slika Slika PC modem, vezni sklop je dio DCE (unutarnji modem) Ako želimo raditi s internim modemom, moramo iskljuiti ugra eni vezni sklop raunala kada on koristi iste prekidne (interrupt) signale i adrese kao vezni sklop internog modema. 64 Raunalne mreže

65 Blok shema komunikacijskog veznog sklopa osobnih raunala prikazana je na slici Tu su signali za prikljuivanje sklopa na sabirnicu, te signali kompatibilni sa sueljem RS-232. Slika Blok shema COMx veznog sklopa Procesor raunala upravlja sklopom preko tri tipa U/I registara: upravljakih, podatkovnih i preko registara stanja. Upravljaki registri su: upravljaki registar veze, upravljaki registar modema, registar dijeljenja frekvencije i registar za omogu avanje prekida. Registri stanja su registar stanja veze, registar stanja modema i registar identifikacije prekida. Podatkovni registri su prijemni i predajni registar, te prijemni i predajni pomani registri. Upravlja ki registar veze (LCR, Line Control Register) odre uje format podataka koje sklop prima i predaje. Podešavanjem odgovaraju ih bita ovog registra može se odrediti da li e se podatak prenositi sa 5, 6, 7 ili 8 bita, koliko e biti stop bita, te da li e biti ukljuen i paritetni bit, tablica 3.9. Bit stanje znaenje stanje znaenje LCR0 LCR podatkovnih bita 6 podatkovnih bita podatkovnih bita 8 podatkovnih bita LCR2 0 1 stop bit 1 2 stop bita, osim za 5 podatkovnih 1,5 stop bita LCR3 0 paritetni bit ukljuen 1 paritetni bit iskljuen LCR4 0 paritet paran ili 1 1 paritet neparan ili 0 LCR5 0 paritet paran ili neparan 1 paritet 0 ili 1 LCR6 1 šalji niz nula (BREAK) 1 šalji niz nula (BREAK) LCR7 0 pristupi prijemnom i predajnom registru 1 pristupi registru za dijeljenje frekvencije Tablica 3.9. Upravlja ki registar veze sklopa FIZI KA RAZINA 65

66 Upravlja ki registar modema (MCR, Modem Control Register) upravlja sueljem prema modemu, tablica Podešavanjem odgovaraju ih bita ovog registra upravljamo vrijednostima signala na RTS i DTR linijama te uspostavljamo povratnu petlju iz predajnog u prijemni pomani registar radi testiranja. Bit stanje znaenje stanje znaenje MCR0 0 DTR neaktivan 1 DTR aktivan MCR1 0 RTS neaktivan 1 RTS aktivan MCR2 0 OUT1 neaktivan 1 OUT1 aktivan MCR3 0 OUT2 neaktivan 1 OUT2 aktivna MCR4 0 ispitna povratna petlja iskljuena MCR5-7 ne koriste se 1 ispitna povratna petlja ukljuena Tablica 3.9. Upravlja ki registar modema sklopa 8250 Registar dijeljenja frekvencije (Baud Rate Select Register) se sastoji od dva 8-bitna registra u koje spremamo broj s kojim dijelimo osnovnu frekvenciju oscilatora kako bismo dobili željenu brzinu signalizacije. Nižih 8 bita ovog registra ine DLL registar (Divisor Latch Least Significant Byte), a viših 8 bita ine DLM registar (Divisor Latch Most Significant Byte). Registar za omogu avanje prekida (IER Interrupt Enable Register) podešavanjem odgovaraju ih bita omogu uje ili onemogu uje odre enu vrstu prekida, tablica Bit stanje znaenje IER0 1 omogu i prekid kad je prijemni registar pun IER1 1 omogu i prekid kad je predajni registar prazan IER2 1 omogu i prekid kad nastupi promjena stanja veze IER3 1 omogu i prekid kad nastupi promjena stanja modema IER4-7 ne koriste se Tablica Upravlja ki registar prekida sklopa 8250 Registar stanja veze (LSR, Line Status Register) daje indikacije stanja veze, tablica Bit stanje znaenje LSR0 1 prijemni registar pun LSR1 1 pogrješka preklapanja (overrun), znak nije proitan na vrijeme LSR2 1 pogrješka pariteta, podaci pogrješni zbog smetnji LSR3 1 pogrješka stop bita (framing), znak s neispravnim stop bitom LSR4 1 detektiran signal prekida (BREAK), niz od 16 uzastopnih nula LSR5 1 predajni registar prazan LSR6 1 predajni pomani registar prazan, predaja završena LSR7 - ne koristi se Tablica Registar stanja veze sklopa 8250 Registar stanja modema (MSR, Modem Status Register) daje indikacije stanja na ulaznim linijama suelja RS-232, tablica Raunalne mreže

67 Bit stanje znaenje MSR0 1 DCTS, promjena na liniji CTS, modem spreman za predaju MSR1 1 DDSR, promjena na liniji DSR, modem spreman MSR2 1 TERI, detektiran brid na liniji RI, dolazni poziv MSR3 1 DDCD, promjena na liniji DCD, dolazni signal detektiran MSR4 1 CTS aktivan, modem spreman za predaju MSR5 1 DSR aktivan, modem spreman MSR6 1 RI aktivan, dolazni poziv MSR7 1 DCD aktivan, dolazni signal detektiran Tablica Registar stanja modema sklopa 8250 Registar identifikacije prekida (IIR, Interrupt Identification Register) služi za identifikaciju prekidnog zahtjeva UART sklopa 8250, tablica 3.13: Bit stanje znaenje IIR0 0 1 IIR1 IIR IIR3-7 - ne koriste se prekidni zahtjev postoji prekidni zahtjev ne postoji promjena stanja modema predajni registar prazan prijemni registar pun pogrješka prijema ili prekid (BREAK) Tablica Registar stanja modema sklopa 8250 Bitovi primljeni SIN (Signal In) prikljukom se nakon detekcije start bita pomiu u prijemni poma ni registar (RSR, Receiver Shift Register) po taktu na RCLK prikljuku (vanjski takt) ili sa ugra enog generatora takta (unutrašnji takt). Kada se prime svi podatkovni bitovi znaka, oni se u paralelnom obliku prebacuju u prijemni registar (RBR, Receiver Buffer Register), odakle ih procesor može proitati. Dok znak eka na itanje, prijemni pomani registar ve može primati slijede i znak. Predajni registar (THR, Transmitter Holding Register) uva znak u paralelnom obliku sve dok predajni poma ni registar (TSR, Transmitter Shift Register) ne bude slobodan za slanje slijede eg znaka. Za vrijeme predaje jednog, procesor može pripremiti i upisati novi znak, te tako osigurati stalni niz znakova. Najmanje znaajni bit se šalje prvi. Bitovi se šalju na prikljuak SOUT (Signal Out) po taktu ugra enog generatora. Format podataka je isti kod prijema i predaje. Ako je podatkovnih bita manje od 8, predajnik ignorira neiskorištene najznaajnije bitove SIGNALNI KODOVI Podatke esto prenosimo neposrednim korištenjem vodova. U tom sluaju nam je kompletan kapacitet voda na raspolaganju kao osnovni kanal. Frekvencijski spektar takvog kanala proteže se od istosmjerne komponente do neke upotrebljive gornje granine frekvencije, odre ene gubicima na vodu. Za prijenos osnovnim kanalom kažemo da se odvija u osnovnom (frekvencijskom) podruju (engl. baseband). Kod prijenosa u osnovnom prijenosnom podruju koristimo elektrine signale, koji trebaju imati slijede e karakteristike: 1. Što manju širinu frekvencijskog opsega, po mogu nosti bez istosmjerne komponente. 2. Kod sinkronog prijenosa je potrebno istovremeno s podacima prenijeti i taktni signal, kako bismo izbjegli korištenje posebnog kanala za prijenos taktnog signala. 3. FIZI KA RAZINA 67

68 Vrste signalnih kodova prikazane su na slici R je brzina signalizacije izražena u bit/s, a DC je istosmjerna komponenta brzine. Slika Vrste signalnih kodova NRZ-L (Not Return to Zero Level) je osnovni digitalni signal kod kojeg 0 i 1 imaju fiksne razine. NRZ-M i NRZ-S (Not Return to Zero Mark, Space) imaju promjenu ispred 1 ili 0 respektivno. Mogu se smatrati nekom vrstom "derivacije" NRZ-L koda. RZ-M (Return to Zero Mark) predstavlja jedinicu impulsom. FM (Frequency Modulation) signal ima impuls na poetku svakog bita, te u sredini bita jedinice. MFM (Modified Frequency Modulation) ima impuls u sredini svake jedinice, te na poetku druge i svih slijede ih nula. FM i MFM kodovi su upotrebljavani za zapis podataka na diskete. BI-L (BI-phase Level), popularno Manchester II, ima promjenu 0-1 za svaku jedinicu i 1-0 za svaku nulu, uz podešavanje razine na granici izme u dva bita. Signal prenosi takt i omogu ava detekciju pogrješki na fizikoj razini. Koristi se u raznim sustavima prijenosa podataka, od kojih je najpoznatija lokalna mreže Ethernet. BI-M (Manchester I) i BI-S (BI-phase Mark, Space) su neka vrsta derivacije Manchester II, pa imaju promjenu na sredini jedinice (nule), a promjenu izme u dvije nule (jedinice). Miller kod ima promjenu u sredini svake jedinice, te izme u svake dvije nule. To je najefikasniji signalni kod, ali i najosjetljiviji na smetnje. ITU-T je za prijenos digitalnih signala u digitalnim mrežama dao nekoliko preporuka za signalne kodove. Veliki broj tih kodova je nastao na nain da se koriste pozitivni i negativni impulsi i napon 0, kako bi se izbjegla istosmjerna komponenta. Tako imamo 3 razliite razine, pa se takvi kodovi nazivaju pseudoternarni kodovi. Slika prikazuje pseudoternarni kod prema preporuci G.703. Pseudoternarni kod po G.703 je nastao invertiranjem svakog drugog bita signala FM-S (dvostruki impuls za nulu). Negativni impulsi se koriste za detekciju pogreške i eliminaciju istosmjerne komponente. Redoslijed invertiranja se remeti na svakom osmom bitu, ime se postiže sinkronizacija po oktetu. Ovaj kod se koristi u PCM sustavu prijenosa. 68 Raunalne mreže

69 Slika Pseudoternarni signal prema preporuci G.703 Osim koda prema slici 3.33, G.703 definira i AMI (Alternate Mark Inversion) i CMI (Coded Mark Inversion) kodove. AMI kod ima impuls suprotnog polariteta na svakoj jedinici, a takt se prenosi posebnim signalom. CMI (Coded Mark Inverted) kod, slika 3.32, formira se tako da imamo pozitivni prijelaz na sredini nule i prijelaz na poetku svake jedinice. 3.4 LOKALNE MREŽE Lokalne mreže (LAN, Local Area Network) povezuju raunala unutar kruga radne organizacije, unutar zgrade ili unutar jedne ili više prostorija. U pravilu su privatne, tj. u vlasništvu korisnika koji ih gradi, koristi i njima upravlja. Karakterizirane su malim kašnjenjem i velikom brzinom prijenosa. Postoji više vrsta (standarda) lokalnih mreža. Za lokalne veze se esto koristi prijenos u osnovnom podruju, a tu su najpoznatije ETHERNET, TOKEN-RING i TOKEN-BUS lokalne mreže. Širokopojasne mreže se grade na sustavima kabelske televizije, a bežine mreže koriste radio prijenos za lokalno povezivanje mobilnih raunala. Lokalne mreže se po topologiji dijele u 3 osnovna oblika: sabirnike, prstenaste i stablaste. Sabirnike koriste višespojno, a prstenaste i stablaste jednospojno povezivanje. Prve lokalne mreže razvile su se na sabirnikoj (Ethernet) i prstenastoj (Token Ring) topologiji. Uz zadržavanje funkcionalnih karakteristika, lokalne mreže danas naješ e imaju stablastu topologiju. Stablasta topologija optimalna je sa stanovišta izgradnje mreže kao dijela infrastrukture zgrade, gdje omogu ava efikasnu pokrivenost prostora i nadzor i upravljanje mrežom. Ožienje se izvodi po principima strukturnog kabliranja, sa svojstvima generalnosti (prikladnosti za sve vrste tehnologija lokalnih mreža), zasi enosti (prostor je pokriven dovoljnim brojem utinica) i upravljivosti (stablasta struktura se efikasno povezuje prespojnim napravama). Današnje lokalne mreže se grade korištenjem kvalitetnih kablova s paricama (UTP CAT.5) i višemodnih optikih vlakana. Suelja i protokole za lokalne LAN i gradske MAN mreže definiraju standardi IEEE 802, prihva eni kao ISO Razra eni su u više dokumenata: IEEE standard 802.1: Arhitektura. IEEE standard 802.2: Protokol podatkovne razine (LLC, Logical Link Control). IEEE standard 802.3: Fizika razina i nain pristupa za asinkrone sabirnike (Ethernet) mreže. IEEE standard 802.4: Fizika razina i nain pristupa za sinkrone sabirnike (Token Bus) mreže. IEEE standard 802.5: Fizika razina i nain pristupa za sinkrone prstenaste (Token Ring) mreže IEEE standard 802.6: Fizika razina i nain pristupa za gradske mreže s DQDB (Distributed Queue Dual Bus) tehnologijom (rijetko se koriste). IEEE standard 802.7: Fizika razina i nain pristupa za širokopojasne mreže, koje korištenjem radio modema omogu uju prijenos 802.3, i video signala istovremeno. IEEE standard 802.8: Fizika razina i nain pristupa za optike gradske mreže. IEEE standard : Raspored kljueva za LAN/MAN sigurne mreže. 3. FIZI KA RAZINA 69

70 IEEE standard : Fizika razina i nain pristupa za bežine mreže. IEEE standard : Fizika razina i nain pristupa za lokalne mreže s prioritetom. IEEE standard : Fizika razina i nain pristupa za širokopojasne mreže (Broadband Local Area Networks), koje koriste tehnologiju kabelske televizije. IEEE standard : Fizika razina i nain pristupa za bežine mreže vrlo malog dometa. IEEE standard : Fizika razina i nain pristupa za bežine mreže u podruju GHz LOKALNA MREŽA ETHERNET ETHERNET je mreža sabirnikog tipa sa asinkronim pristupom i decentraliziranom kontrolom pristupa prijenosnom mediju. Sabirnicu ostvaruje višespojni medij, koji omogu ava vezu svaki sa svakim. Na takvom mediju istovremeno smije predavati samo jedan uesnik, a svi ostali moraju slušati. Sama standardizacija Ethernet lokalnih mreža zapoela je u razvojnom centru firme Xerox (PARC, Palo Alto Research Center), gdje je Dr. Robert M. Metcalfe prezentirao ideju višespojnog medija. Ubrzo je prikazano rješenje koje je radilo brzinom 3 Mb/s. Razvojnom timu su se prikljuile firme DEC i Intel, te je formalno specificiran tzv. DIX Ethernet, 10 Mb/s. Uz male izmjene, danas se ova specifikacija koristi kao Ethernet II standard. Standardizaciju lokalnih mreža preuzela je nakon toga IEEE komisija 802, koja je donijela standard, po kojemu se danas radi Ethernet oprema. Taj standard je u me uvremenu višekratno nadopunjen specifikacijama za korištenje parica, za prijenos brzinom 100 Mb/s i za prijenos brzinom 1000 Mb/s. Ovisno brzini predaje i vrsti medija (kabela), razlikujemo više Ethernet standarda, tablica 3.14: Oznaka Brzina Medij Domet Povezivanj e 10Base-5 10 Mb/s "debeli" koaksijalni kabel 500 m višespojno 10Base-2 10 Mb/s RG-58A/U "tanki" koaksijalni kabel 185 m višespojno 10Base-T 10 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT3 100 m jednospojn o 10Base-FL 10 Mb/s Optiki kabel, 62,5/125 µm, višemodni 2000 m jednospojn o 10Base-FB 10 Mb/s kao FL, za osnovnu mrežu, ne koristi se 2000 m jednospojn o 10Base-FP 10 Mb/s kao FL, pasivna mreža, ne koristi se 300 m jednospojn o FOIRL 10 Mb/s jednomodni kabel, stari standard 1000 m jednospojn o 100Base-TX 100 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT5 100m jednospojn o 100Base-T4 100 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT3, 8žino 100m jednospojn o 100Base-FX 100 Mb/s Optiki kabel, 62,5/125 µm, višemodni 412m HD 2000m FD jednospojn o 1000Base-T 1 Gb/s UTP, neoklopljena parica, CAT5, 8žino 100m jednospojn o 1000Base-SX 1 Gb/s Optiki kabel, 62,5/125 µm višemodni m jednospojn o Tablica Pregled Ethernet tehnologija Kod Etherneta, stanica koja želi predati okvir podataka najprije sluša da li je medij slobodan, te nakon toga zapoinje s predajom. Kako postoji mogu nost istovremenog zapoinjanja predaje od strane dviju ili više stanica, može do i do sukoba signala - kolizije. Stoga stanica koja je na predaji 70 Raunalne mreže

71 mora kontrolirati vlastiti signal kako bi otkrila eventualno koliziju. Ako je do kolizije došlo, obje stanice šalju signal kolizije (Jam), kako bi sve stanice na mediju sigurno detektirale koliziju, te se povlae s medija. Nakon sluajno odabranog perioda ekanja, stanice ponovno pokušavaju poslati podatke. Ovakav nain pristupa naziva se CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Dva ili više segmenata medija mogu e je povezati pojaalima - zvjezdištima ili premosnicima - prospojnicima. Ukoliko se segmenti medija povežu pojaalima - zvjezdištima, signali se s jednog segmenta prenose na sve ostale. Stoga dva signala sa dva segmenta mogu uzrokovati koliziju. Svi tako povezani segmenti ine jednu domenu (zonu) kolizije. Istovremeno, svi tako povezani segmenti ine i jednu domenu prostiranja (broadcast domain), jer se kroz medij prostiru i okviri s univerzalnom (broadcast) adresom. Ukoliko se segmenti medija povežu premosnicima ili prospojnicima, okvir se s jednog segmenta prenosi na drugi samo ako je tamo odredišno raunalo. Dva signala sa dva segmenta ne mogu neposredno uzrokovati koliziju, kolizija je jedino mogu a kad premosnik pristupa segmentu kao i svaki drugi ure aj. Stoga segmenti spojeni premosnikom svaki za sebe ini domenu kolizije. Me utim, premosnik proslje uje okvire s univerzalnom adresom. Stoga svi segmenti povezani premosnikom ine jedinstvenu mrežu, odnosno ine jednu domenu prostiranja. Kod korištenja premosnika, ponekad želimo veliku mrežu razbiti na više manjih. Dovoljno je ograniiti prostiranje okvira s univerzalnom adresom. Mrežu razbijemo na više domena prostiranja. Govorimo o virtualnim lokalnim mrežama (VLAN). Na slici 3.34 prikazana je struktura složene mreže koja se sastoji od dvije domene prostiranja (virtualna LAN-a) i više domena kolizije. Slika Primjer mreže s više domena kolizije i prostiranja MHz Ethernet Podaci se kod 10 Mb/s Etherneta kodiraju Manchester II kodom, slika Slika Oblik signala za 10 Mb/s Ethernet 3. FIZI KA RAZINA 71

72 Razina signala se mijenja izme u 0V i -2.05V, odnosno 0mA i -90mA. Brzina prijenosa je 10 Mb/s. Obzirom na vrstu medija, razlikujemo više 10 Mb/s standarda prema tablici Base-5 "debeli Ethernet" 10Base-5 Ethernet koristi posebni Ethernet koaksijalni kabel promjera 10 mm karakteristine impedancije 50 Ω. Gubici na kabelu su mali, tako da je mogu a maksimalna duljina segmenta od 500 m. Svaki segment kabela mora s obje strane biti zakljuen otporom karakteristine impedancije. Na jedan segment dozvoljeno je povezati najviše 100 raunala, s minimalnim razmakom od 2,5 m. Na kabelu su prstenaste oznake svakih 2,5 m na kojima se izvodi prikljuak i reže segment kabela. Zbog nefleksibilnosti kabela, raunala se na njega povezuju posredstvom prikljune jedinice (MAU, Media Attachment Unit), slika Slika Su elje za 10Base-5 Izme u raunala i prikljune jedinice koristi se posebno suelje (AUI, Attachment Unit Interface) s 15-kontaktnim D konektorom i kabelom maksimalne duljine 50 m. Koaksijalni kabel se na MAU povezuje probojnom utinicom ili N koaksijalnim konektorima. Ovdje MAU ima ugra ena pojaala (aktivan je) i nalazi se izvan terminala, u kojem je smješten ostatak komunikacijske elektronike (DCE). Na ovaj se nain raunalo može povezati i na 10Base-2 i 10Base-T mreže, ali se to rijetko koristi. 10Base-2 "tanki Ethernet" 10Base-2 Ethernet koristi standardni RG-58A/U koaksijalni kabel promjera 5 mm karakteristine impedancije 50 Ω. Gubici na kabelu dozvoljavaju maksimalnu duljinu segmenta od 185 m. Svaki segment kabela mora s obje strane biti zakljuen otporom karakteristine impedancije. Na jedan segment dozvoljeno je povezati najviše 30 raunala, s minimalnim razmakom od 0,5 m. Kabel je fleksibilan, pa ga je mogu e dovesti do svakog raunala, slika Slika Su elje za 10Base-2 Za tanki Ethernet je MAU u pravilu na istom modulu sa DCE. Pojedini segmenti kabela povezuju se standardnim BNC konektorom i T razvodnim lanovima. 10Base-T "Ethernet na parici" 10Base-T Ethernet koristi kabel s dvije (etiri) neoklopljene parice (UTP, Unshielded Twisted Pair), karakteristine impedancije 100 Ω. Gubici na kabelu dozvoljavaju maksimalnu duljinu segmenta od 100 m. Jedan segment kabela povezuje najviše 2 ure aja, dakle imamo jednospojno povezivanje. Kabel je fleksibilan i mogu e ga je dovesti do svakog raunala, slika Slika Su elje za 10Base-T Ovdje je MAU tako er na istom modulu sa DCE. DTE se prikljuuje na zvjezdište (engl. HUB) upotrebom dviju upletenih parica. Jedna je parica prijemna, a druga predajna. Zvjezdište, kao pojaalo s više od dva prikljuka, razvo enjem signala od nekoliko jednospojnih ini jedan višespojni medij, dakle jednu domenu kolizije. 10Base-T koristi samo dvije parice, me utim po pravilima strukturnog kabliranja polažu se kablovi s etiri parice. Koriste se 8-kontaktni modularni RJ-45 konektori. 72 Raunalne mreže

73 10Base-FL "Ethernet na opti kom kabelu" 10Base-FL Ethernet koristi višemodni optiki kabel 62,5/125 µm, na valnoj dužini 1300 nm. Gubici na niti dozvoljavaju maksimalnu duljinu segmenta od 2000 m, s jednospojnim povezivanjem. Raunala rijetko raspolažu optikim prikljukom, te se naješ e koristi optiki pretvornik (FOT, Fiber Optic Transceiver). vorišta nekad raspolažu s optikim prikljucima ili tako er zahtijevaju korištenje vanjskih optikih pretvornika, slika Slika Su elje za 10Base-FL Višespojno povezivanje postiže se korištenjem zvjezdišta, slino kao kod 10Base-T. Standardom su specificirani ST optiki konektori (bajonet), iako se u praksi sve više koriste SC (modularni) optiki konektori, zbog kompatibilnosti s 100Base-FX standardom. Ostali standardi za Ethernet po optikom kabelu nisu u masovnoj primjeni, jer ih je istisnuo jeftini 10Base-FL. 10Base-FB (Backbone) se trebao koristiti za osnovnu mrežu ("asinkrono"), a 10Base-FP predvi a povezivanje do 30 stanica na pasivno optiko zvjezdište. FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link) je stariji standard za korištenje jednomodnog vlakna izme u dvaju pojaala i ne koristi se za nove instalacije. Složene mreže 10 Mb/s Ethernet s poja alima Danas se nove instalacije grade iskljuivo korištenjem kabela s paricama i optikih vlakana, po principima strukturnog kabliranja. Za glavnu mrežu zgrade ili kruga koriste se optiki kablovi ili parice, a za horizontalnu mreža (od razdjelnika kata do prikljunih kutija) optimalno je korištenje parica. Od koaksijalnih kablova, tanki Ethernet je zgodan za brzo povezivanje raunala unutar jedne prostorije. Složene mreže grade se od više segmenata, koje možemo povezati korištenjem pojaala tako da ine jednu domenu kolizije. Maksimalna veliina domene kolizije odre uje se na dva naina, primjenom jednostavnih pravila (pravilo i pravilo 4-3-4) ili raunanjem vremena obilaska. U najve em broju sluajeva potrebe korisnika zadovoljit e mreže gra ene po "pravilu 5-4-3". Po ovom pravilu signal izme u bilo koja dva raunala ne smije prolaziti kroz više od pet segmenata, etiri pojaala i tri višespojna segmenta od spomenutih pet. Najve a dozvoljena duljina kabela izme u dvaju raunala je 2500 m, pet segmenata 10Base-5 kabela. Isto ogranienje vrijedi kod primjene optikih vlakana, kod kojih maksimalni domet od 2000 m kod složenih mreža reduciramo na 500 m. Kod manjih mreža koristimo "pravilo 4-3-4", po kojem imamo etiri segmenta i tri pojaala, a sva etiri segmenta mogu biti višespojna. Optiki segmenti u ovom sluaju smiju biti dugaki do 1000 m. Drugi kriterij projektiranja domene kolizije je ra unanje vremena kašnjenja s kraja na kraj mreže, ili vremena obilaska, RTT, koje je jednako dvostrukom vremenu kašnjenja, te provjera vremenskog razmaka izme u uzastopnih okvira. Ogranienje vremena kašnjenja je kompromis izme u maksimalnog dosega lokalne mreže (domene kolizije) i minimalne duljine okvira (bloka) podataka, a da bi se garantirala efikasna detekcija kolizije ako do nje do e. Promatrajmo najgori sluaj dvaju raunala me u kojima je kašnjenje na mreži maksimalno, t dmax, slika 3.40: Slika Vrijeme obilaska i detekcija kolizije 3. FIZI KA RAZINA 73

74 Neka raunalo A zapone s emitiranjem u trenutku t 0 nakon što se je uvjerilo da je medij slobodan. Signal raunala A sti i e do raunala B u trenutku t 0 + t dmax. Me utim, raunalo B može zapoeti s emitiranjem u bilo kojem trenutku izme u t 0 i t dmax. Neka raunalo B zapone s emitiranjem upravo u trenutku t 0 + t dmax, što je najgori sluaj. Raunalo B e odmah detektirati koliziju, me utim ono mora nastaviti s emitiranjem još najmanje t dmax vremena, kako bi njegov signal stigao do raunala A, koje tek tada može detektirati koliziju. Odavde slijedi da raunalo A mora emitirati najmanje 2* t dmax vremena. Za 10 Mb/s Ethernet odabrana je minimalna duljina okvira od 511 bita + 64 bita sinkronizacijske sekvence, ukupno 575 bita. Ukupno maksimalno vrijeme obilaska mora biti jednako kašnjenju potrebnom za prijenos 570 bita (5 bita rezerve za detekciju kolizije). U praksi se vrijeme obilaska rauna u "bitovima" na osnovu posebnih tablica, ili se zbroje stvarna kašnjenja svih komponenti (kabela, pojaala i prikljunih jedinica). Ukupno kašnjenje ne smije biti ve e od 25,6 µs, odnosno vrijeme obilaska 51,2 µs. Složene mreže 10 Mb/s Ethernet s prospojnicima Kod vrlo velikih lokalnih mreža, koje pokrivaju veliki prostor i povezuju mnogo raunala, može se desiti da složene mreže s pojaalima ne zadovoljavaju potrebe po pitanju maksimalnog dosega i kapaciteta. Rješenje je u segmentiranju mreže, korištenjem prospojnika ili premosnika i njihove funkcije filtriranja prometa. Nain rada premosnika i prospojnika dijeli mrežu na više zona kolizije, te tako omogu ava efikasno prekrivanje ve eg prostora. Funkcija filtriranja prometa omogu ava prijenos okvira na onaj segment mreže, na kojem se nalazi odredište. Stoga promatrani okvir na složenoj mreži optere uje samo segmente izme u izvorišta i odredišta, dok su ostali segmenti slobodni za druge okvire. Time se omogu ava paralelni prijenos više okvira istovremeno po raznim segmentima, te se efektivno pove ava kapacitet mreže. Efekti pove avanja kapaciteta su maksimalni, ako se u pojedinu zonu kolizije grupiraju raunala me u kojima je intenzitet prometa velik. Takvu grupu raunala nazivamo "radnom grupom", i smatramo da je optimalno kada je njihov unutarnji promet 80% ili više ukupnog prometa, a vanjski promet 20% ili manje ukupnog. Kašnjenje izme u zona kolizije nije ogranieno, osim pravilom da prospojnik odbacuje okvir koji nije mogu e proslijediti u roku od 2 s MHz brzi Ethernet Razvoj tehnologije omogu io je pove anje brzine na 100 Mb/s. Usvojeno je više standarda: preuzimanjem tehnologije TP-PMD (Twisted Pair Physical Media Dependent specification) i FDDI (Fiber Distributed Data Interface) formirani su 100Base-TX i 100Base-FX standardi (X prema nazivu ANSI radne grupe za informatiku), 100Base-T4 i T2 su dizajnirani za prijenos podataka paricama lošije kvalitete (4 odnosno 2 parice CAT3), dok je 100VG-AnyLAN (Voice Grade) prerastao u poseban standard namijenjen integraciji svih vrsta prometa (802.12). 100Base-TX "Brzi Ethernet na parici" 100Base-TX koristi dvije kvalitetne parice (kategorije 5), jednu za prijem a drugu za predaju. Maksimalna duljina segmenta je 100 m. Koristi se 8-kontaktni RJ-45 konektor s istim rasporedom parica kao kod 10Base-T. Podaci se kodiraju posebnim MLT-3 signalnim kodom, slika Slika MLT-3 kod za 100Base-TX Kod MLT-3 koda koriste se razine 1, 0 i -1 V. Promjena se obavlja korak po korak za svaku jedinicu. Za nulu nema promjene. Da se izbjegne dugaki niz nula, obavlja se prekodiranje svakih 4 74 Raunalne mreže

75 bita kodnom rijei od 5 bita (4b/5b). Tako se zapravo prenosi 125 Mb/s, a kako je u najgorem sluaju potrebno poslati etiri signalna elementa za formiranje jednog potpunog perioda signala, maksimalna frekvencija signalnog koda je 31,25 MHz. Osim 4b/5g kodiranja, serijski signal se još i miješa (scrambler). 100Base-T4 "Brzi Ethernet na nekvalitetnoj parici - osmeroži no" 100Base-T4 koristi etiri nekvalitetne parice (kategorije 3 ili bolje) tako da se predaja signala obavlja po 3 parice, a po etvrtoj se kontrolira da li je došlo do kolizije. Maksimalna duljina segmenta je 100 m. Koristi se 8-kontaktni RJ-45 konektor s povezanim svim paricama. Podaci se kodiraju ternarnim kodom tako da se svaki blok duljine 8 bita prevodi u kodnu rije od 6 ternarnih elemenata, a po dva ternarna elementa se u svakom ciklusu šalju jednom paricom. Ovakvim kodiranjem po svakoj predajnoj parici podaci se šalju brzinom 33,3 Mb/s, ali brzina signalizacije je 25 Mbauda, odnosno gornja granina frekvencija je 12,5 MHz. 100Base-T4 se koristi relativno rijetko, samo tamo gdje postoje stare lokalne mreže izvedene s paricama kategorije 3, i to pod uvjetom da su spojene sve etiri parice prema standardima strukturnog kabliranja (EIA/TIA 568). Zbog razliitog kodiranja, ne može se integrirati u 100Base-TX i FX sustave. 100Base-T2 "Brzi Ethernet na nekvalitetnoj parici - etveroži no" 100Base-T2 ispravlja osnovnu manu 100Base-T4 standarda tako da koristi samo dvije nekvalitetne parice (kategorije 3 ili bolje). Za prijenos koristi quinarni PAM-5 (Pulse Amplitude Modulation 5 levels) signalni kod. Svakim simbolom koda prenose se 2 bita informacije. To je noviji standard koji koristi tehnike digitalne obrade signala i za sada se rijetko koristi. 100Base-FX "Brzi Ethernet na opti kom vlaknu" 100Base-FX je standard koji specificira prijenos podatka višemodnim optikim kabelom na udaljenosti do 400 m obosmjerno, odnosno 2000 m dvosmjerno. Podaci se kodiraju 4b/5b kodom kao kod 100Base-TX, a nakon toga šalju na optiko vlakno u obliku NRZI (Not Return to Zero Invert on one) signalnog koda (na slici 3.32 oznaen kao NRZ-M), slika 3.42: Slika NRZI kod za 100Base-FX NRZI kod ima promjenu na poetku svake jedinice, a nema promjene za nule. Dugaki nizovi nula se eliminiraju 4b/5b kodiranjem, tako da je kod kompatibilan sa 100Base-TX. Složene mreže 100 Mb/s Ethernet s poja alima Pove anjem brzine prijenosa, pooštrili su se uvjeti detekcije kolizije za brze Ethernet mreže. Prihva eno je rješenje da se zadrži ista minimalna duljina okvira, a da se vremena prostiranja i obilaska s kraja na kraj mreže smanje za 10 puta. Vrijeme obilaska na jednoj domeni kolizije za brzi Ethernet mora biti manje od 5,6 µs. To ograniava zonu kolizije na oko 200 m. Mreža s pojaalima za brzi Ethernet gradi se po "pravilu 2-1-0", što znai dva jednospojna segmenta i jedno pojaalo ili zvjezdište (0 višespojnih segmenata). Pojaala mogu biti digitalna (kategorije I) ili analogna (kategorije II). Digitalna bolje obnavljaju signal, ali istovremeno unose ve e kašnjenje. Stoga je maksimalna udaljenost 200 m za TX, 272 m za FX i 260 m za miješane mreže. Analogna pojaala samo pojaavaju signal, pri tome unose i manje kašnjenje. Maksimalna udaljenost je 200 m za TX i 320 m za FX mreže, miješane mreže nisu mogu e. 3. FIZI KA RAZINA 75

76 Složene mreže 100 Mb/s Ethernet s prospojnicima Korištenjem prospojnika i premosnika mogu e je izgraditi velike složene mreže s brzom Ethernet tehnologijom. Sve prednosti navedene za 10 Mb/s vrijede i ovdje, jedino je potrebno voditi rauna o ogranienjima pojedine zone kolizije. Jednospojne veze izme u dvaju prospojnika ili premosnika ne smatraju se zonom kolizije i mogu biti maksimalne duljine prema vrsti medija (npr m za 100Base-FX). Automatsko podešavanje veze (Auto negotiation) Uvo enje 100 Mb/s Etherneta olakšano je pojavom univerzalnih ure aja, koji rade na brzinama od 10 i 100 Mb/s. Kod ukljuenja, pokre e se postupak automatskog podešavanja, kojim se odre uje maksimalna radna brzina, te eventualni dvosmjerni rad na svakom segmentu. Ponekad postupak ima tendenciju ukljuenja 100Base-T4 umjesto TX prijenosa, koji se u tom sluaju treba inicirati runo MHz gigabit Ethernet Razvoj 1 Gb/s Etherneta zapoeo je kroz aktivnosti ANSI radne grupe X3T11 "Fiber Channel" koje su rezultirale i danas važe im standardima (FC-x serija standarda). Specifikacija fizike razine za brzinu 1 Gb/s poslužila je kao osnovica za gigabit Ethernet. 1 Gb/s Ethernet zadržao je osnovni CSMA/CD nain pristupa za višespojne medije (nekad se koristi termin obosmjerni medij). Da se zadrži ista širina domene kolizije kao za 100 Mb/s sustave, minimalna duljina okvira je pove ana 8 puta, na 4096 bita (512 okteta). Ukoliko je stvarna koliina podataka manja, okvir se nadopunjuje praznim bitovima. Radi boljeg iskorištenja kanala, dozvoljeno je slanje praskova kratkih okvira (bez razmaka me u okvirima, koji je bio neophodan kod ranijih standarda). Kod jednospojnih medija izme u dvaju ure aja s prospajanjem, ili izme u raunala i prospojnika, može se koristiti dvosmjerni prijenos. Ovdje nema kolizija, pa je minimalna duljina okvira 512 bita (+64), a praskovi nisu dozvoljeni. Gigabit Ethernet standardiziran je u dvije grupe standarda, 802.3z i 802.3ab. Kod 802.3z standarda koristi se izvorna ANSI tehnologija, unaprije ena IEEE istraživanjima. Specificirani su 1000Base-CX, 1000Base-LX i 1000Base-SX standardi. Svima je zajedniko kodiranje podataka 8b/10b kodom, tj. svako kodna rije duljine 8 bita zamjenjuje se jednom 10-bitnom rijei (slino kao 4b/5b za 100 Mb/s Ethernet) ab standard specificira 1000Base-T mrežu. 1000Base-CX "Gigabit Ethernet na bakru" 1000Base-CX je standard koji omogu ava povezivanje grupa ure aja na kratkim udaljenostima. Koristi se specijalna oklopljena parica maksimalne duljine 25 m. Namjena mu je jeftino povezivanje ure aja unutar jedne ili nekoliko susjednih prostorija. 1000Base-LX i SX "Gigabit Ethernet na opti kom vlaknu" 1000Base-LX je standard koji omogu ava povezivanje korištenjem višemodnog ili jednomodnog optikog vlakna i valne duljine 1250 nm. Višemodnim vlaknom postiže se 550 m dosega, a jednomodnim do 5 km. 1000Base-SX je standard koji omogu ava povezivanje korištenjem višemodnog optikog vlakna i valne duljine 850 nm. Ovisno o vrsti vlakna, postižu se udaljenosti od 200 do 550 m. 1000Base-T "Gigabit Ethernet na parici" 1000Base-T je posebno razvijen standard, IEEE 802.3ab, koji specificira povezivanje ure aja UTP kabelom kategorije 5 na udaljenosti do 100m. Ovo je važan standard jer omogu ava korištenje postoje ih instalacija lokalnih mreža kategorije Raunalne mreže

77 Prijenos se obavlja dvosmjerno po etiri parice brzinom 4x250 Mb/s, korištenjem quinarnog PAM- 5 signalnog koda brzine signalizacije 125 Mbauda (prijenos 2 bita po simbolu). Razine signala su 0, ±0,5 i ±1 V. Kako PAM-5 signal ima 5 razina, u promatranom trenutku na 4 parice je prisutna jedna od 5 4 =625 kodnih rijei. Od mogu ih 625, koristi se 256 (8 korisnikih bita), koje su odabrane tako da spektar signala bude prihvatljiv, te da omogu e unaprijednu korekciju pogrješki (FEC, Forward Error Correction). Interesantno je da 1000Base-T koristi ranije razvijene tehnike 100Base-T2 standarda i modemskih standarda (Trellis FEC kodiranje, Viterbi dekoder). Složene 1000Base-T mreže se grade po istim kriterijima kao 100Base-TX, s istovrsnim automatskim podešavanjem LOKALNA MREŽA SINKRONI PRSTEN (TOKEN-RING) TOKEN-RING je mreža izvorno prstenaste topologije, sa sinkronom decentraliziranom kontrolom pristupa. Podaci se kre u kružno u jednom smjeru brzinom 4 ili 16 Mb/s. Kada nema podataka, prstenom cirkulira pristupna rije (TOKEN). Stanica koja želi svoj okvir poslati na mrežu, mora saekati pristupnu rije, te tada umjesto nje poslati svoj okvir podataka. Ista stanica okvir i skida s mreže, dok ostale stanice okvir primaju i prihva aju ukoliko je na njih naslovljen. Prstenastu topologiju danas mijenja stablasta, kod koje se u vorovima koriste pasivna ili aktivna zvjezdišta. Specificirane su oklopljene i neoklopljene parice, te optika vlakna. Specifian je MIC (Media Interface Connector) konektor koji je istovremeno muški i ženski pa se kablovi mogu nadovezivati, a u sluaju odspajanja osigurava kontinuitet prstena. MIC je nezgrapan, pa se nekad koristi DB9 konektor, a kod modernih mreža sa strukturnim kabliranjem modularni RJ-45 konektor. Za optike kablove specificiran je ST konektor, a sve se više koristi modularni SC konektor. TOKEN-RING mreže koriste signalni kod Manchester II kao ETHERNET, uvijek na balansiranom mediju. Amplituda signala je izme u 3 i 4,5 V. Ovdje se razlikuju podatkovni signali i signali koji ne nose podatke (tzv. non-data), slika Signal J je stalno u nuli, a K u jedinici J K Slika Oblik signala za sinkroni prsten Sinkrone prstenaste mreže gube tržišnu utakmicu s Ethernetom. Jedan od razloga je nekompatibilnost najve eg dobavljaa ovih mreža, IBM-a, s izvornim IEEE standardom. Drugi razlog je u potrebi nadzora nad stanjem prstena, kako bi se izbjegao zastoj u toku podataka. Prekid prstena nadomješta se povratnim tokom, dok se gubitak pristupne rijei (npr. iskljuenjem raunala koje trenutno posjeduje pristupnu rije) kontrolira posebno izabranim raunalom na prstenu. Sve ove procedure poskupljuju izvedbu prstenastih mreža, tako da njihova osnovna prednost - jako dobra svojstva na visokoj razini optere enja - nije dovoljna u tržišnoj utakmici s Ethernetom LOKALNA MREŽA SINKRONA SABIRNICA (TOKEN-BUS) TOKEN-BUS je sabirnika mreža sa sinkronim pristupom. Raunala na mreži formiraju logiki prsten, kojim tako er cirkulira pristupna rije. Pristup mediju slian je kao kod sinkronih prstenastih mreža. Sve prednosti sinkronih prstenastih mreža ovdje su sauvane, izbjegnuta je osjetljivost na fiziki kontinuitet prstena, ali su potencirane mane prstenaste mreže. Procedure uspostave i održavanja logikog prstena su složenije kod sinkrone sabirnice. Za sinkrone sabirnike mreže definiran je standardom IEEE sinusoidalni oblik signala, tako da one zapravo spadaju u širokopojasne mreže. Primjenjuje se koherentna izokrona frekvencijska modulacija (slika 3.44), tako da je niža frekvencija 1 period/bit, a viša 2 period/bit. Osim podatkovnih, koriste se i nepodatkovni signali. Brzina prijenosa je 5 ili 10 Mb/s. 3. FIZI KA RAZINA 77

78 Slika Oblik signala za sinkronu sabirnicu: podatkovni (lijevo) i nepodatkovni (desno) Najznaajnija primjena sinkrone sabirnice je u automatizaciji industrijskih postrojenja pod nazivom MAP (Manufacturing Automation Protocol), gdje se koristi zbog dobre propusnosti kod visokog optere enja. Komercijalna varijanta ARCNet (sa signalom u osnovnom podruju) nije u upotrebi LOKALNA MREŽA OPTIKI PRSTEN (FDDI) FDDI (Fiber Distributed Data Interface) je dvostruka optika sinkrona prstenasta mreža brzine prijenosa 100 Mb/s namijenjena izradi osnovnih (backbone) mreža. Pristup mediju je slian mrežama (token ring) i koristi pristupnu rije. Ova mreža je dominirala tim podrujem sve do pojave 100 i 1000 Mb/s Etherneta. Danas se nove FDDI instalacije rijetko grade. Iako izvorno optika, FDDI je danas specificirana za sve vrste medija kao TP-PMD ili CDDI (Copper Distributed Data Interface), a evoluirala je ka ve im brzinama kao FC (ANSI Fiber Channel). FDDI tehnologija poslužila je kao osnovica za razvoj 100 i 1000 Mb/s Etherneta LOKALNA MREŽA ZA SVE USLUGE (100VG-AnyLAN) Prilikom razvoja 100 Mb/s Etherneta jedna od ideja je bila integracija svih vrsta prometa. Ta aktivnost je dovela do usvajanja IEEE standarda, 100VG-AnyLAN. 100VG je nova tehnologija koja omogu ava prijenos podataka brzinom 100 Mb/s paralelno po etiri parice kategorije 3 ili bolje, obosmjerno. Podaci se demultipleksiraju na etiri paralelna kanala, miješaju (scrambler), kodiraju zamjenom svakih 5 kompleksijom od 6 bita (5b/6b), te šalju na kanal u obliku NRZ signalnog koda. Ukupno se prenosi 4*30=120 Mb/s, što nakon 5b/6b dekodiranja daje 100 Mb/s. Granina frekvencija po parici je 15 MHz. 5b/6b kodiranje omogu ava efikasnu detekciju pogrješki. U razvoju su tehnologije prijenosa 100VG okvira po dvije i jednoj parici, te po optikom kabelu. Topologija 100VG mreža je stablasta, sa prospojnicima na vorištima mreže. Prospojnici kontroliraju pristup pojedinih stanica mreži, te odre uju prioritet za pojedine vrste informacija. Prednost ove mreže je u slinosti okvira s Ethernet i Token-ring mrežama, pa je integracija i migracija jednostavna. U budu nosti, primjena ATM tehnologije na podruju lokalnih mreža imat e znaajan utjecaj na masovnost primjene 100VG mreža BEŽINE LOKALNE MREŽE Bežine lokalne mreže grade se sa namjerom zamjene ili dogradnje na ožiene lokalne mreže, uz sve prednosti i dodanu funkcionalnost koje proizlaze iz bežinog povezivanja. To su povezivanje bez galvanske veze me u raunalima, laka pokretljivost u smislu premještanja raunala iz prostorije u prostoriju, te mobilnost u smislu stvarnog rada u pokretu. Ove prednosti su naroito izražene ako ih koristi "gostuju e" raunalo, koje samo privremeno koristi usluge bežine lokalne mreže. Bežino povezivanje ima i odre ene mane, kao što su viša cijena, pove ana nesigurnost podataka, ve a osjetljivost na smetnje i ogranien kapacitet unutar podruja prostiranja signala. Primjena radio signala u prijenosu podataka zapoela je vrlo rano. U sedamdesetim godinama XX stolje a razvija se eksperimentalna Aloha mreža, namijenjena povezivanju univerzitetskih objekata na razliitim otocima Havajskog otoja. U osamdesetim, prijenos podataka postaje popularan kod radio amatera (AX.25 protokol). Konano, u devedesetim proizvo ai razvijaju bežine lokalne mreže po vlastitoj tehnologiji. Standardizaciju lokalnih mreža preuzima IEEE donošenjem standarda za brzine do 2 Mb/s, te standarda b za brzine do 11 Mb/s. 78 Raunalne mreže

79 Elektromagnetskim zraenjima možemo ostvariti "prave" lokalne mreže, te bežine serijske sabirnice. Namjena serijskih sabirnica je pojednostavljeno povezivanje vanjske opreme na raunalo. Primjeri su USB (Universal Serial Bus) žino, IC infracrveno, /Bluetooth 2,4 GHz radio. IEEE standard predvi a gradnju lokalnih mreža korištenjem radio i infracrvenih zraenja. Dok IC spada u kategoriju serijskih sabirnica, radio je svjetski standard bežinih lokalnih mreža. IEEE tehnologiju mogu e je primijeniti na raznim frekvencijama, od 2 GHz na više. Me utim, kako korisnik treba ishoditi licenciju od nadležnih vlasti, masovno se koristi slobodno frekvencijsko podruje namijenjeno industriji, znanosti i medicini (ISM, Industry, Science and Medicine) 2,400-2,483 GHz. U neposrednoj budu nosti koristit e se ISM podruje 5,725-5,875 GHz. Na ISM podrujima može bez isho enja dozvole emitirati svatko, maksimalnom snagom od 100 mw u Evropi, a 500 mw u SAD. Pojedine države donose dodatna ogranienja frekvencijskog opsega, broja radnih frekvencija, maksimalne snage i brzine skakanja. Za prijenos podataka radio signalom predvi a se tehnologija širokog spektra (Spread Spectrum), koja ima niz prednosti pred uskopojasnim komunikacijama. Signal je raširen na raspoloživom podruju, te je tako manje osjetljiv na uskopojasne smetnje. Istovremeno, širokopojasni signal ima manju gusto u energije po Hz, pa za uskopojasne korisnike predstavlja samo šum niske energije. Signal širokog spektra postiže se na dva naina, skakanjem frekvencija (FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum) i direktnim raspršenjem (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum), slika Slika Generiranje signala širokog spektra FHSS, sustav skakanja frekvencija, dijeli raspoloživi frekvencijski opseg 2,400-2,483 GHz na 79 kanala širine 1 MHz. Predajnik emitira svoje podatke skau i sa frekvencije na frekvenciju po unaprijed odre enom slijedu (sekvenci) frekvencija brzinom od skokova u sekundi. Vrijeme zadržavanja na jednoj frekvenciji naziva se "dwell time". Unutar jednog skoka prenese se jedan okvir podataka, stoga je korisnikovu poruku potrebno fragmentirati na okvire. Koristi se frekvencijska FSK modulacija. Efektivna brzina prijenosa je do 2 Mb/s. Teoretski, na istom podruju istovremeno može emitirati 79 stanica, pod uvjetom da im prijemnici imaju selektivna visokofrekvencijska pojaala i da su im sekvence sinkronizirane. Me utim, radi smanjenja cijene, koriste se pojaala širine propusnog opsega oko 6 MHz, a sinkronizacija je zabranjena (potrebno ishoditi licenciju). Definirano je ukupno 78 sekvenci koje su podijeljene u 3 grupe po 26. Na istom podruju potrebno je koristiti sekvence iz iste grupe, kako bi me usobne smetnje bile što manje. U praksi, zadovoljavaju i rezultati se postižu ako je isto podruje pokriveno sa najviše 12 sustava. DSSS, sustav direktnog raspršenja, funkcionira na principu da se svaki bit poruke prenosi kodnom sekvencom signalizacijskih bita nazvanih "chip". Jedinicu prenosimo originalnom kodnom sekvencom, a nulu komplementiranom (CCK, Complementary Code Keying). Dobiveni vrlo brzi signal je širokopojasan (u osnovnom podruju). Postupkom DPSK modulacije prebacujemo ga u 3. FIZI KA RAZINA 79

80 radno podruje 2,4 GHz. DSSS je specificiran za brzine do 2 i do 11 Mb/s. Za 11 Mb/s potrebna je širina pojasa od 22 MHz, pa su u podjeli frekvencije mogu a tri kanala. Demodulacija DSSS signala postiže se korelacijom poznate sekvence i primljenog signala. To daje visoku otpornost na uskopojasne smetnje, pod uvjetom da ometaju i signal svojom snagom ne "zaguši" prijemnik. Me utim, da bi se izbjegle smetnje drugih DSSS sustava, potrebno je koristiti statistiki neovisne kodne sekvence. Takve sekvence su relativno duge (npr. za 15 bita 2 korisnika, za 31 bit 6 korisnika, a za 255 bita 16 korisnika). Stoga standard IEEE b predvi a korištenje kodne sekvence duljine 10 bita, a do tri sustava mogu prekrivati isto podruje u podjeli frekvencije. FHSS signal je robusniji i jednostavnije (jeftinije) ga je generirati. Stoga se za brzine do 2 Mb/s u pravilu koristi FHSS. DSSS signal je osjetljiviji i ure aji su skuplji, ali je trenutno jedina mogu nost za postizanje brzine 11 Mb/s. Oekuje se dozvola emitiranja FHSS signala širine pojasa 5 MHz, što bi dovelo do primjene te tehnologije za brzine oko 10 Mb/s. Bežine mreže mogu biti decentralizirane, centralizirane i od toke do toke. Decentralizirane (ad-hoc) mreže nastaju povezivanjem dvaju ili više ure aja koji se na u u blizini i imaju pravo me usobnog komuniciranja. Centralizirane bežine mreže organizirane su na teritorijalnom principu, gdje jedan pristupni ure aj (AP, Access Point) pokriva odre eno podruje (promjera m) i osigurava vezu bežinih korisnika na ožienu lokalnu mrežu. AP sa svojim korisnicima ini "osnovni korisniki skup" (BSS, Basic Service Set). Više AP, povezanih lokalnom mrežom, ine jedinstveni bežini sustav nazvan "prošireni korisniki skup" (ESS, Extended Service Set). Mobilni (pokretni) korisnici mogu se kretati unutar ESS bez prekida veze. Taj postupak se zove "roaming". Ako više AP istog ESS pokriva isto podruje (preklapanje), mogu e je dijeljenje optere enja (Load Balancing). Slika Korisni ka podru ja beži ne mreže Prijenos podataka unutar jednog BSS ogranien je na 2, odnosno 11 Mb/s. Svi korisnici istog BSS koriste istu sekvencu za FHSS, odnosno isti frekvencijski pojas za DSSS. Stoga u nekom trenutku smije emitirati samo jedan korisnik, a bežini LAN se ponaša kao sabirniki (npr. Ethernet). Specifinost je bežinih mreža da koliziju nije mogu e detektirati, jer je vlastiti prijemnik uvijek zagušen signalom vlastitog predajnika. Pristup mediju osiguran je na principu CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Stanica koja želi emitirati najprije osluškuje, te ako je medij slobodan šalje kratki RTS (Request to Send) okvir sa adresom odredišta i izvorišta (vlastitom). Prozvana stanica, naješ e AP, odaziva se sa CTS (Clear To Send) i time odobrava prijenos. CTS ujedno obavještava ostale, da je medij zauzet. Slijedi prijenos okvira. Ova procedura je nužna, jer kod centraliziranih sustava ujnost me u stanicama nije nužna, dovoljna je ujnost izme u AP i svake stanice. Kod FHSS, procedura se mora završiti unutar jednog skoka frekvencije. Od to ke do to ke, bežina LAN tehnologija se koristi za povezivanje udaljenih zgrada. 80 Raunalne mreže

81 3.5 DIGITALNE PRETPLATNIKE MREŽE Za razliku od lokalnih mreža, pretplatnike mreže u pravilu povezuju korisnike javnih mreža s najbližom vorištem javne mreže. Pretplatnike mreže su dominantno izgra ene korištenjem bakrenih parica niske kvalitete, prilago ene prijenosu niskofrekvencijskog govornog signala. Unato niskoj kvaliteti parica, injenica je da one, ovisno o udaljenosti, dozvoljavaju prijenos informacija ve im brzinama od standardnog telefonskog kanala. Odatle su potekle razliite ideje da se ovaj kapacitet korisno iskoristi. U analognoj tehnologiji, razvijeni su standardi za istovremeni prijenos govornog i podatkovnog signala (npr. ITU-T R.22, b/s). U digitalnoj tehnologiji po jednoj parici se prenose 2 ili 4 telefonska kanala istovremeno (4x64 kb/s), kada je pretplatnika mreža malog kapaciteta, odnosno kada nema dovoljno slobodnih telefonskih parica. Za uskopojasne ISDN mreže specificirana je posebna tehnologija pretplatnikih mreža koja se danas sve više koristi. Tako er, u razvoju su namjenske tehnologije digitalnog prijenosa podataka po pretplatnikim mrežama, poznate po akronimu xdsl. Širokopojasne B-ISDN mreže zasnivaju se na ATM tehnologiji. Fizika razina uskopojasnih ISDN i xdsl mreža je obra ena u ovom, a ATM mreža u slijede em poglavlju USKOPOJASNE ISDN PRETPLATNIKE MREŽE Uskopojasne ISDN mreže su logian nastavak digitalizacije telefonske mreže, gdje je uvo enjem digitalnih spojnih putova (danas optikom SDH tehnologijom) i digitalnih telefonskih centrala ostvarena integrirana digitalna mreža (IDN, Integrated Digital Network). Uskopojasna ISDN (Integrated Services Digital Network) trebala je pružiti prednosti digitalne tehnologije samim korisnicima, i to na principu prospajanja kanala standardnog kapaciteta 64 kb/s. Mali kapacitet kanala i tehnologija prospajanja ini ove mreže nepogodnim za umrežavanje raunala. ITU-T donio je itav niz preporuka I serije. Standardizacija uskopojasnih ISDN sustava traje od 1975., i danas je jasno da ta tehnologija ne e odigrati znaajnu ulogu na podruju globalnih telekomunikacija. Ipak, specifikacija pretplatnikih ISDN mreža pruža prihvatljivo rješenje malom korisniku. On po jednoj parici može raspolagati s dva istovremena kanala, te tako ostvariti dvije telefonske veze, ili jednu telefonsku i jednu podatkovnu vezu kapaciteta 64 kb/s, ili jednu podatkovnu vezu kapaciteta 128 kb/s. Kad se takvom pretplatnikom mrežom pristupa javnoj telefonskoj mreži i nekoj javnoj mreži za prijenos podataka, kao što je Internet, onda pretplatnika ISDN tehnologija nalazi svoje mjesto u konkurenciji ostalih tehnologija. To su modemske komunikacije (V.90) s jedne, te xdsl i ATM tehnologije s druge strane. Osim osnovnog "B" kanala kapaciteta 64 kb/s, koristi se signalizacijski D kanal kapaciteta 16 kb/s i razliiti H kanali, od H0 384 kb/s (6B), H12 (30B) do raznih širokopojasnih kanala raspoloživih na raznim razinama PCM arhitekture. H kanali su trebali biti osnova širokopojasnog ISDN, ali je taj koncept kasnije napušten u korist ATM tehnologije. ISDN mreža omogu ava dvije vrste pretplatnikih prikljuaka, osnovni BRI (Basic Rate Interface) i primarni PRI (Primary Rate Interface). Uz osnovnu uslugu prospajanja kanala, korisniku se nudi itav niz pomo nih usluga kao što su tarifiranje, identifikacija korespondenta, preusmjeravanje poziva i slino. BRI priklju ak raspolaže s 2B+D kanalima, od kojih su dva B kanala na raspolaganju korisniku, a D kanal se koristi za signalizaciju prema ISDN centrali. Podaci se prenose bakrenom paricom, obosmjerno. PRI priklju ak raspolaže s 30B+D kanalima i koristi se za povezivanje ve ih radnih organizacija na mrežu. To je zapravo prikljuak primarnog PCM sustava (E1) kapaciteta 2048 kb/s, ali s korištenjem ISDN signalizacije. B kanali PRI prikljuka mogu se kombinirati u H kanale ve eg kapaciteta Referentna konfiguracija ISDN pretplatni kog su elja ISDN pretplatniko suelje, ITU-T preporuka I.411, konfigurirano je prema slici FIZI KA RAZINA 81

82 Slika Referentna konfiguracija ISDN priklju ka Pretplatniko suelje sadrži sljede e ure aje: TE1: terminal tipa 1, kao što je ISDN telefon ili raunalo s ISDN prikljukom, TE2: terminal tipa 2, kao što je stari analogni telefon, modem ili raunalo s RS-232 prikljukom ako ga podržava TA prilagodnik, TA: terminalni prilagodnik (Terminal Adapter), ure aj koji obavlja prilagodbu ne-isdn ure aja na ISDN prikljuak, kao što su analogni telefoni, RS-232 terminali ili (kod naprednijih ure aja) raunala s Ethernet prikljukom, NT1: mrežna oprema tipa 1, predstavlja vezu izme u pretplatnikog kanala i ku ne instalacije, NT2: mrežna oprema tipa 2, obavlja funkcije lokalne telefonske centrale, naješ e kod velikih korisnika s PRI prikljukom. Kod malih korisnika i ku nih instalacija se ne nalazi, LT: ET: kanalna oprema, fiziki prikljuak na ISDN mrežu i prikljuak telefonske centrale. Razlikuje se 5 referentnih toaka: S: suelje ISDN terminala i ku ne ISDN centrale, identino T suelju, T: suelje ku ne ISDN centrale i ISDN prikljuka, identino S suelju, S/T: oznaka S i T suelja kada nema TE2 R: suelje analognih telefonskih ure aja ili drugih ure aja koji ne raspolažu s ISDN prikljukom, U: suelje na samoj parici izme u korisnika i kanalne opreme ISDN mreže i V: suelje izme u kanalne opreme i ISDN centrale, esto u sklopu same centrale ISDN S/T su elje Instalacija u prostorijama pretplatnika proteže se od NT1 preko NT2 i TA do TE1 i TE2. To je jedna vrsta male lokalne mreže koja koristi sabirnicu izra enu od dvije parice impedancije 150 Ω, maksimalne duljine 200 m, s tim da pojedini odvojci ne smiju biti dulji od 10 m. Jedna parica služi za prijem, a druga za predaju signala. Parice trebaju biti zakljuene otporom karakteristine impedancije. Korištenjem parica niže impedancije, maksimalna udaljenost se smanjuje na 100 m. Alternativno, kod spajanja samo jednog ISDN ure aja (point-to-point), dozvoljena je duljina parica od 1000 m. Kod višespojnog povezivanja, dozvoljeno je prikljuiti do 8 ure aja. Pojedini ure aji mogu biti koncentratori za druge ISDN ili konvencionalne ure aje, pa je broj pojedinanih ure aja praktino neogranien. Broj istovremenih veza ovisi o broju B kanala (2 B kanala za BRI). Podaci se prenose od toke do toke (TE1 - NT1) ili od toke do više toaka (TE1 - više NT1, prema broju B kanala). Lokalna komunikacija me u TE ure ajima nije predvi ena, osim posredstvom NT2 lokalne centrale. Na S/T suelju koristi se 8-kontaktni modularni RJ-45 konektor. Prema I.430, podaci se prenose balansirano brzinom 192 kb/s, s amplitudom impulsa 750 mv. Koristi se modificirani AMI signalni kod (MAMI, Modified Alternate Mark Invert), slika 3.48: 82 Raunalne mreže

83 Slika Oblik signala za ISDN S/T su elje Za razliku od analogne telefonske mreže, gdje telefonska centrala osigurava dovoljno energije za napajanje telefonskog aparata, kod ISDN prikljuka glavninu energije osigurava NT1. Energija se može provesti signalnim paricama, ili zasebnom tre om paricom. Napon napajanja je V, max 56,5 V. Snaga napajanja je 4,2 W odnosno struja oko 0,1 A. NT1 ure aji bi trebali sadržavati i neki sustav besprekidnog napajanja. ISDN centrala osigurava energiju za napajanje smo jednog TE1 ure aja ISDN U su elje "U" suelje povezuje NT1 i LT, dakle prenosi podatke izme u mreže i korisnika. Kako je (u Evropi) NT1 u vlasništvu telefonske kompanije, U suelje je u velikoj mjeri interna stvar same mreže. Osim osnovnog naina prijenosa, standard spominje niz industrijskih rješenja koja se koriste u praksi. Prema preporuci G.961, bakrenim paricama podaci se prenose dvosmjerno ternarnim MMS43 (Modified Monitoring State Code). Svaka 4 bita kodiraju se s 3 ternarna simbola. Brzina signalizacije je 120 kbauda. Alternativno, podaci se mogu prenositi dvosmjerno kvaternarnim kodom (+3, +1, -1, -3) i brzinom 80 kbauda. Svaka dva bita prenose se jednim kvaternarnim simbolom, 2B1Q. Podaci se tako er mogu prenositi obosmjerno kvaziternarnim AMI kodom brzinom 320 kbauda. Upravo ovaj nain prijenosa podrazumijeva se pod "U" sueljem. Podaci se tako er mogu prenositi dvosmjerno ternarnim kodom brzinom 108 kbauda. Svaka tri bita kodiraju s dva ternarna simbola, 3B2T. Ova tri nain prijenosa nisu dio službenog standarda xdsl MREŽE Posljednje desetlje e dvadesetog stolje a donijelo je veliku promjenu tržišta telekomunikacija: umjesto širenja video usluga, prijenos podataka je postao dominantan. Sve ve i broj ljudi pristupa Internetu, umjesto da satima gleda televiziju. Tome su doprinijele pojave distribucije poduze a, rada kod ku e, dvoje zaposlenih u obitelji i masovnog širenja osobnih raunala. Novi korisnici danas traže pristup WWW-u Interneta i bazama podataka, i njima je potrebna adekvatna usluga prijenosa podataka. Promjena tržišta za posljedicu ima kvalitativnu i kvantitativnu promjenu zahtjeva. Kvalitativno, konstantni tok podataka video signala mijenjaju praskoviti i prijenos u blokovima, karakteristini za pristup WWW i bazama podataka. Kvantitativno, od nekoliko desetaka Mb/s kapaciteta potrebnog za HDTV, zahtjevi korisnika se smanjuju na nekoliko stotina kb/s do nekoliko Mb/s, blisko kapacitetu primarnog PCM sustava. Tako er je važno da potreba za takvom uslugom postoji danas. Tehnologija analognih modema, koji podatke prenose standardnim telefonskim kanalom, došla je do svog plafona dvosmjernim prijenosom 33,6 kb/s (V.34) i nesimetrinim prijenosom s jednom D/A pretvorbom brzine 56 kb/s (V.90). Digitalizacija pretplatnike petlje na osnovi ISDN tehnologije daje samo djelomine rezultate, jer je prvenstveno ograniena kapacitetom B kanala na 64 kb/s (eventualno 128 kb/s spajanjem dva B kanala). Oba ova pristupa imaju ozbiljni nedostatak u prospajanju kanala, koje ne odgovara potrebama korisnika, niti su postoje e (telefonske) mreže predvi ene za višesatne veze karakteristine za prijenos podataka. Neposredni je zakljuak, da prijenos podataka treba obaviti mimo telefonske mreže s komutacijom kanala, makar ona bila digitalna. Tehnologija koja bi mogla zadovoljiti potrebe prijenosa podataka je tehnologija interaktivnih sustava kabelske televizije. Bez obzira da li ih gradile telekomunikacijske kompanije ili kompanije postoje ih jednosmjernih (distribucijskih) kabelskih sustava, osnovni je problem u ogromnim investicijskim sredstvima potrebnim da se usluga ponudi znaajnom broju potencijalnih korisnika. 3. FIZI KA RAZINA 83

84 Kako korisnici više nisu primarno zainteresirani za uslugu "video na zahtjev", izgradnja ovih sustava je znatno usporena. Grupa rješenja kod kojih se kombiniraju dva medija pokušava iskoristiti injenicu, da je kod velikog broja korisnika promet nesimetrian. Promet prema korisniku višestruko je ve i od prometa prema mreži. Ta rješenja koriste modemsku (telefonsku) vezu za tokove prema mreži, a sustave jednosmjerne kabelske televizije ili satelitske kanale za tokove podataka prema korisniku. Na tržištu su se pojavili kabelski i satelitski modemi. Mane ove tehnologije su višestruke. Tehnologija ne osigurava dovoljan kapacitet za veliki broj korisnika, te se pojavljuje potreba za investicijama bliskim interaktivnoj televiziji. Korisnik mora ugovoriti dvije usluge, modemsku vezu s telefonskom i prijem podataka s kabelskom kompanijom, pri tome iznajmljuju i naješ e drugi telefonski prikljuak. Konano, za poslovne aplikacije modemska veza ka mreži definitivno nije zadovoljavaju a. Zbog svega navedenog, kombiniranje medija nije dugorono rješenje prijenosa podataka. Uzevši u obzir sve izneseno, potrebna je tehnologija koja e odmah, bez velikih investicija, ponuditi razumne brzine dvosmjernog prijenosa podataka po prihvatljivim cijenama. Grupa tih tehnologija danas je poznata po akronimu xdsl Osnovne zna ajke xdsl tehnologije xdsl tehnologija koristi injenicu, da telefonske kompanije imaju izgra ene pretplatnike mreže od bakrenih parica. Iako loše kvalitete, parice ipak na kratkim udaljenostima omogu avaju prijenos podataka znatnim brzinama. Prednosti xdsl tehnologije su: ne zahtijeva investicije u nove vodove dostupna je svuda gdje postoji telefonski prikljuak, skupe nadogradnje digitalnih centrala nisu potrebne, jer se one DSL tehnologijom mimoilaze, ne trebaju dodatni telefonski prikljuci jer ve ina DSL tehnologija koristi istu paricu za prijenos telefonskog i podatkovnog signala, DSL kanal je dostupan u punom kapacitetu svom korisniku, kapacitet se ne dijeli s drugima i mogu a je izgradnja u fazama, a investicija je proporcionalna broju ugra enih prikljuaka Da bi primjenili xdsl tehnologiju, treba razriješiti dva problema: prijenos podatka na pretplatnikoj mreži i prijenos podataka dalje kroz komunikacijsku mrežu. Prijenos podataka dalje kroz komunikacijsku mrežu na neki nain je ve riješen. Telefonske kompanije su vremenom izgradile snažnu optiku osnovnu mrežu, a u mnogim telefonskim centralama raspolažu vornom opremom za prijenos podataka velikog kapaciteta, npr. ATM prospojnicima. Primjenom stalnih ili prospojenih veza, mogu e je ostvariti zadovoljavaju u povezanost s Internetom, što je osnovni zahtjev ve ine korisnika. Prijenos podataka na pretplatnikoj mreži je srž xdsl tehnologije. Problemi su znatni. Osim op enito loše kvalitete parica, naroito kod starijih kabela, dodatne poteško e predstavljaju mostovi na paricama i krajnji tereti. Parice se u pretplatnikim mrežama ne sijeku (naroito u USA), ve se prikljuuju odvojci koji nakon iskljuenja pretplatnika esto ostaju prikljueni. Kraj parice se nekad zakljuuje induktivnim optere enjem. Pronalaženje starih mostova je skup i nepotreban postupak, dok je krajnje terete potrebno demontirati. Svi navedeni problemi rješavaju se tehnologijama koje nisu daleko od suvremenih modemskih modulacija. Pri tome treba voditi rauna da xdsl sustav prenosi podatke samo do prve telefonske centrale, a ne s kraja na kraj mreže, te da na tom dijelu imamo više ili manje homogenu bakrenu telefonsku paricu. Razliita konkretna rješenja imaju posebna svojstva HDSL (High speed Digital Subscriber Line) tehnologija HDSL je prva xdsl tehnologija, razvijena 1980-tih da se omogu i 1,5 Mb/s dvosmjerni DS1 prikljuak korisnicima, umjesto skupog T1 prikljuka. Koristi dvije parice i ne dozvoljava istovremeni prijenos analognog telefonskog signala. Postoji varijanta koja prenosi podatke jednom 84 Raunalne mreže

85 paricom polovinom brzinom. Za prijenos podataka koristi se jednostavan kvaternarni kod (2B1Q) kao kod ISDN U suelja, brzinom 392 kb/s. Gornja granina frekvencija je 196 khz. HDSL je znaajan smo zbog svoje inovativnosti, jer je poslužio kao osnovica za kasnije standarde. Iako je stabilan i dora en i podržavaju ga telefonske kompanije, HDSL nije pogodna tehnologija za masovne digitalne pretplatnike mreže SDSL (Single line Symmetric Digital Subscriber Line) tehnologija SDSL je tehnologija koja omogu uje simetrian dvosmjeran prijenos podataka po jednoj parici brzinama od 160 do 2048 kb/s (E1), uz istovremeni prijenos analognog telefonskog kanala. Mana ove tehnologije je u kratkom dometu, ispod 3 km na ve im brzinama. Druge xdsl tehnologije su stoga pogodnije za masovnu primjenu IDSL (ISDN Digital Subscriber Line) tehnologija IDSL koristi tehnologiju ISDN pretplatnike petlje za ostvarivanje dvosmjernog kanala brzine 128 kb/s. Za razliku od ISDN prikljuka koji završava na ISDN centrali, IDSL kanal se prikljuuje na vlastitu opremu i omogu ava pristup brzoj podatkovnoj mreži. Koristi jednu paricu. Prikljuak ne podržava istovremeni prijenos govornog signala. IDSL je jeftina alternativa ISDN prikljuku, ali zahtjeva dodatnu paricu. Pruža 128 kb/s, što je dobro u usporedbi s maksimalnih 56 kb/s po analognoj mreži, ali nije pogodan za masovnu primjenu VDSL (Very high speed Digital Subscriber Line) tehnologija VDSL je nova tehnologija koja bi trebala omogu iti brzinu prijenosa prema korisniku, do 52 Mb/s na udaljenostima do 300 m i 15 Mb/s do 1 km. Brzina prema mreži je izme u 1,5 i 2,3 Mb/s. Koristi jednu paricu i ne omogu ava prijenos telefonskog signala. Tehnologija je originalno razvijena za sustave interaktivne televizije. Kako su aktivnosti na ovom podruju usporene, ni jedna od predloženih varijanti nije standardizirana ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) tehnologija ADSL je prva uspješna xdsl tehnologija, koja na udaljenostima do 5 km omogu ava prijenos podataka ka korisniku brzinom do 2 Mb/s, a do 2 km 8 Mb/s. Brzina prijenosa prema mreži kre e se od 64 do 640 kb/s. Pri tome koristi jednu paricu i omogu ava prijenos analognog telefonskog kanala. Tehnologija je dobro standardizirana, ispitana nekoliko godina u praksi, a podržava je veliki broj proizvo aa. ADSL, me utim, nije imun na poteško e. Iako su cijene ADSL modema relativno niske, približno cijenama kvalitetnih analognih modema, cijena pretplate na prikljuak je još uvijek visoka. Osim toga, unato oficijelnom ANSI standardu, na tržištu su prisutna dva sustava modulacije: standardni DMT i industrijski CAP. Dok je DMT robusniji, ali i skuplji i troši više energije, CAP je jednostavniji, jeftiniji i troši manje energije. U postupku je službena standardizacija i CAP modulacije. Kod DMT (Discrete Multi Tone) modulacije frekvencijski spektar khz podijeljen je u 256 pojasa širine po 4 khz, slika Pojas 0 koristi se za prijenos govornog signala, a pojasi za prijenos podataka. Dio pojasa, od 8 dalje, koristi se dvosmjerno, uz poništenje jeke, a ostali se koriste samo za prijenos prema korisniku. Ukoliko je na nekom od kanala nivo smetnji ili izoblienja visok, on se iskljuuje iz prijenosa. Stoga se brzina prijenosa adaptivno podešava prema mogu nostima medija. 3. FIZI KA RAZINA 85

86 Slika Spektar ADSL DMT signala CAP (Carrier-less Amplitude Phase modulation) je u osnovi adaptivna QAM modulacija s promjenljivim brojem toaka konstelacije, ovisno o kvaliteti parice i razini signala. Dvosmjerni prijenos je ostvaren podjelom frekvencije, pa nije potrebno poništenje jeke, slika 3.50: Slika Spektar ADSL CAP signala RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line) tehnologija RADSL je inteligentna varijanta ADSL sustava. Ure aji automatski prilago uju brzinu prilikama na parici. To pojednostavljuje instalaciju, jer nisu potrebna mjerenja konkretne veze ni runo podešavanje parametara. ADSL i RADSL su jedini ozbiljni kandidati za masovnu izgradnju xdsl mreža ADSL tehnologija male brzine Poetak širenja ADSL tehnologije pokazao je slabu stranu postoje ih sustava: mali kapacitet osnovne Internet mreže. Mnoge kompanije za pristup Internetu (ISP, Internet Service Provider) su otkrile da nagli porast prijenosnih kapaciteta na strani korisnika pretvara njihove instalacije u usko grlo. Stoga je zakljuno da je prihvatljivija DSL tehnologija manje brzine, oko 1 Mb/s prema korisniku i oko 100 kb/s prema mreži. Drugi problem je nastao na podruju elektromagnetske kompatibilnosti. Puštanje u pogon velikog broja digitalnih izvora po postoje im kabelima podigao je razinu šuma i pogrješaka u pretplatnikoj mreži. To je postavilo zahtjeve za smanjenjem brzine, te je usporilo širenje ADSL prikljuaka. U razvoju je niz xdsl tehnologija, koje e optimalno odgovarati potrebama korisnika, mogu nostima ISP-a i ogranienjima pretplatnike mreže. 3.6 MREŽE S ASINKRONIM NAINOM PRIJENOSA (ATM) ATM (Asynchronous Transfer Mode) je tehnologija na kojoj se zasniva moderna širokopojasna ISDN, B-ISDN mreža. Korištenjem prospajanja malih paketa - elija - konstantne duljine 53 okteta, ostvareno je visoko iskorištenje kanala karakteristino za podatkovne mreže s prospajanjem paketa, a 86 Raunalne mreže

87 omogu ena integracija svih vrsta prometa. elije koje pripadaju jednom toku proslje uju se kroz mrežu virtualnim kanalom. Sam prijenos podataka je bespojan, tj. bez uspostave kontrole pogrješki. Prijenosna osnovica ATM mreže je optika SDH (SONET) telekomunikacijska mreža. Na SDH se nadogra uje STM (Synchronous Transfer Mode) nain prijenosa koji simulira PCM sustave, te ATM. ATM tehnologija predvi a izgradnju homogene globalne mreže, te dovo enje ATM prikljuka do svakog korisnikog terminala. Do postizanja ovog cilja, prote i e dosta vremena. Dijelovi ATM mreža se grade, jer je to perspektivna tehnologija za mreže širokog dosega. Na lokalnoj razini, predvi ene su korisnike instalacije koje obavljaju funkciju lokalnih mreža. Definirana su suelja korisnik - mreža (UNI, User to Network Interface) i korisnika mreža - mreža (PNNI, Private Network to Network Interface). Same lokalne instalacije su stablaste topologije, sa ATM prospojnicima u vorištima. Standardizaciju ATM mreža obavlja ITU-T kroz svoje I preporuke. Funkcionalne standarde suelja specificira udruženje proizvo aa opreme, ATM-Forum. Me u ovim organizacijama postoji visok stupanj suglasnosti. Nepostojanje globalne ATM mreže, visoka cijena opreme, te složena prilagodba postoje im mrežama (npr. LANE, sustav simulacije lokalnih mreža), usporavaju primjenu ATM tehnologije na lokalnoj razini. Ovdje emo ukratko razmotriti karakteristike fizike razine ATM prikljuka. Izvorna ATM suelja predvi aju korištenje razliitih medija, tablica 3.25: Brzina Medij Domet kodiranje Konektor 2488 Mb/s optiko vlakno, MM, SM 500m/2km NRZ duplex SC 622,08 Mb/s optiko vlakno, MM, SM 500m/2km NRZ duplex SC 155,52 Mb/s optiko vlakno, MM, SM 500m/2km NRZ; duplex SC 155,52 Mb/s UTP kategorije 5 do 100 m, NRZ; RJ ,52 Mb/s UTP kategorije 3 do 100 m, CAP-64 (QAM) RJ-45 51,84 Mb/s UTP kategorije 3 do 100 m, CAP-16 (QAM) RJ-45 25,6 Mb/s UTP kategorije 3 do 100 m, 4b/5b kodiranje, RJ-45 Tablica Pregled ATM su elja Osim toga, predvi eni su postupci umetanja ATM elija u signale raznih PCM sustava, i to evropskih E1 (2,048 Mb/s) i E3 (34,368 Mb/s) i amerikih T1 (1,544 Mb/s) i DS3 (44,736 Mb/s). Za E1 i T1 sustave mogu e je korištenje dijela kapaciteta, nx64 kb/s. 3. FIZI KA RAZINA 87

88 4. PODATKOVNA RAZINA 4.1 UVOD Podatkovna razina (Data Link Layer) obavlja poslove potrebne za uspješan prijenos korisnikovih podataka izme u dva vora neposredno povezana fizikim kanalom. Prijenos se obavlja oblikovanjem okvira ili bloka, koji je osnovna jedinica informacije (PDU) podatkovna razine, te njegovom predajom preko suelja fizikoj razini za prijenos do drugog vora. Oblik okvira ovisi o izabranom protokolu podatkovne razine. Razlikujemo dvije vrste protokola podatkovne razine, znakovne (znakovno orijentirane, engl. Character Oriented) i bitovne (bitovno orijentirane, engl. Bit Oriented). Podatkovnu razinu dijelimo u dvije podrazine: podrazinu 2.1 i podrazinu 2.2, slika 4.1. Slika 4.1. Podjela podatkovne na dvije razine: 2.1 i 2.2 Funkcije podrazine 2.1: sastavljanje i rastavljanje PDU (Protocol Data Unit), tj. okvira ili bloka; sinkronizacija po PDU i po oktetu; detekcija pogrješke i odbacivanje neispravnog okvira. Funkcije podrazine 2.2: kontrola toka zbog uskla ivanja brzine prijenosa izme u prijemnika i predajnika; kontrola pogrješki u smislu retransmisije, ovisno da li je protokol spojevni ili bespojni Kod spojevnih protokola na osnovu numeracije PDU (po modulu) otkrijemo gubitak i tražimo retransmisiju. Kod bespojnih protokola gubitak PDU ne izaziva nikakvu reakciju, a za konzistentnost podataka brine se neka od nadre enih razina. multipleksiranje se provodi ako je po mrežnom prikljuku potrebno prenositi podatke više protokola mrežne razine. Unutar jedne fizike mreže možemo koristiti više razliitih protokola, pa je potrebno definirati pristupne toke (SAP, Service Access Point) da bismo ih mogli identificirati. 4.2 KODOVI ZA OTKRIVANJE POGRJEŠKI Zaštita od pogrješki je potrebna da bi informacija stigla na odredište u izvornom obliku. Pogrješku možemo detektirati i nakon toga korigirati na prijemnoj strani, ili tražiti retransmisiju izgubljene informacije. Koji sustav e biti korišten ovisi o primjeni. Npr. kod govornih i video komunikacija zbog vremenskih ogranienja (dio govorne informacije koji stigne nakon što je trebao biti reproduciran nije više interesantan) nije mogu e retransmitirati ošte eni PDU, ali se eventualno može obaviti korekcija na prijemnoj strani. U digitalnom prijenosu podataka naješ e nakon detekcije pogrješke odbacujemo PDU, a nakon toga obavljamo retransmisiju izgubljenih PDU. U prvom sluaju koriste se kodovi za ispravljanje (korekciju) pogrješki, dok je u drugom sluaju važno koristiti što sigurnije kodove za otkrivanje (detekciju) pogrješki. Ošte enje PDU nastaje kao pogrješka na jednom ili više bita koji ine PDU. Pogrješke mogu biti izazvane elektromagnetskom spregom izme u vodova, razlikom potencijala izme u masa, smetnjama zbog blizine energetskih ure aja, izoblienjem signala izazvanim starenjem komunikacijskih ure aja, promjenama napona napajanja i slino. Te su pogrješke sluajnog karaktera, pa ih esto identificiramo sa šumom. Takve pogrješke otkrivamo kodovima za otkrivanje (detekciju) pogrješki. 88 Raunalne mreže

89 Nakon otkrivanja pogrješke, kod prijenosa podataka ošte eni PDU odbacujemo. U modernim mrežama izgra enim optikim prijenosnim sustavima pogrješke su rijetke, pa je dominantni mehanizam gubitaka PDU zagušenje. U sluaju zagušenja PDU bude izgubljen zbog popunjenosti konanih memorija vorišta. U oba sluaja, gubitak nadoknadimo retransmisijom izgubljenog PDU. Kao mjerilo kvalitete prijenosa koristi se prosjena vjerojatnost grješke BER (Bit Error Rate), pogrješki po bitu. Možemo smatrati da je vjerojatnost pogrješke od 10-6 prihvatljiva (prosjeno jedna pogrješka na milijun prenesenih bita), 10-7 dobra, a 10-5 i sve ispod toga je loše. Tehnike za otkrivanje pogrješki zasnovane su na unošenju redundancije (zalihosti) u kod. Koder ugra ujemo na predajnoj strani kanala sa zadatkom da izvorni (koncentrirani) kod pretvori u redundantni. Dekoder ugra ujemo na prijemnoj strani komunikacijskog kanala, a zadatak mu je da provjeri ispravnost primljene kodne rijei. Dekoder neispravnu kodnu rije odbacuje, a ispravnu prevodi natrag na izvorni kod. U sustavima za prijenos podataka zaštita od pogrješki provodi se nad PDU kao cjelinom. Kodna rije u smislu kodiranja i dekodiranja je itav PDU, ovisno o razini komunikacijskog sustava. Na fizikoj to može biti znak, na podatkovnoj je to okvir, na mrežnoj paket itd. Korištenjem kodnih rijei s pove anim brojem bita dobivamo veliki broj neiskorištenih kodnih rijei. Prijem neiskorištene kodne rijei znak je da je nastupila pogrješka, dok prijem ispravne kodne rijei samo s nekom vjerojatnoš u garantira da je primljena originalna kodna rije. Naime, one pogrješke koje ispravnu kodnu rije pretvore u neku drugu ispravnu rije, nije mogu e otkriti. Treba prona i kod u kojem unesena redundancija ima visok stupanj uinkovitosti. Kriteriji uinkovitosti su: efikasnost otkrivanja pogrješki, ovisi o minimalnoj distanci me u kodnim rijeima efikasnost algoritma, ovisi o potrebnim operacijama odnosno sklopovlju za kodiranje i dekodiranje efikasnost protokola ovisi o odnosu korisne informacije prema veliini zaglavlja. Kod dugakih poruka je odnos SDU prema PDU približno 1, ali je vjerojatnost pogrješke ve a. S druge strane, poruka ne smije biti suviše kratka, jer e odnos PDU i SDU biti malen. Dakle, postoji optimalna veliina PDU, od nekoliko stotina do nekoliko tisu a bita, za koju je iskoristivost kanala maksimalna, slika 4.2. Slika 4.2. Iskoristivost kanala u ovisnosti o veli ini jedinice informacije Pogrješke se obino pojavljuju u snopovima, odnosno kao dvostruke, trostruke i višestruke. Kako smetnja traje odre eno vrijeme, usnopljavanje je ve e što je ve a brzina prijenosa. Dobra strana usnopljavanja je što sa istom kvalitetom kanala i istim brojem pogrješnih bitova dobijemo manji broj pogrješnih blokova (okvira). Loše je to što možemo oekivati uestale pogrješke unutar jednog PDU, a to nam otežava otkrivanje pogrješki VRSTE KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI Poruku možemo prenositi bez (slika 4.3) ili sa zaštitom od pogrješki (slika 4.4). Slika 4.3. Prijenos poruke bez zaštite od pogrješki 4. PODATKOVNA RAZINA 89

90 Sistematski i nesistematski kodovi Slika 4.4. Prijenos poruke sa zaštitom od pogrješki Kod može biti sistematski (originalnoj poruci se dodaju redundantni bitovi) i nesistematski (neki op eniti kod). Za primjenu su interesantniji sistematski kodovi, kod kojih se prenosi originalna informacija od k bita, kojoj se dodaje c redundantnih bita. Kodna rije redundantnog koda koja se prenosi preko kanala ima ukupno n=k+c bita. Iskoristivost takvog koda je: Konvolucijski i blok kodovi η = k n. Kodove, osim na sistematske i nesistematske, dijelimo na konvolucijske i blok kodove. Konvolucijski kodovi se naješ e koriste kod malih kodnih rijei. Nastaju tako da se svakom bloku dodaju redundantni bitovi na osnovu tog i prethodnog bloka, slika 4.5. Prednost im je to što lakše detektiraju pogrješku, a mana što se pogrješka multiplicira i propagira na slijede e blokove. Slika 4.5. Konvolucijski kodovi Redundantni bitovi se kod blok kodova dodaju na osnovi vlastite informacije, slika Kodovi s paritetnim ispitivanjem Slika 4.6. Blok kodovi Kod kodova s paritetnim ispitivanjem, bitovima originalne kompleksije se dodaju paritetni kontrolni bitovi, tako da za definirano paritetno ispitivanje broj jedinica bude paran ili neparan. Za paritetno ispitivanje koristimo operaciju sume po modulu m=2. Zbrajanje svih znamenki neke kodne rijei po modulu 2 daje jedinicu, ako je broj jedinica u rijei bio neparan, a nulu ako je bio paran. Suma po modulu se koristi zbog svojih svojstava asocijativnosti, komutativnosti i zatvorenosti, odakle slijedi mogu nost primjene matrinog rauna i rješavanja sustava jednadžbi slino linearnim jednadžbama SISTEMATSKI BLOK KODOVI S PARITETNIM ISPITIVANJEM Sistematske blok kodove s paritetnim ispitivanjem možemo opisati tablino ili matrino. Zbog veliine tablica eš e se koristi opis matricom (n,k), gdje je n ukupan broj bita, a k broj bita originalne informacije, s tim da vrijedi da je k n. Sluaj k = n opisuje prijenos informacije bez zaštite Kodiranje koda s paritetnim ispitivanjem Kodiranjem 2 k k-torki originalne informacije dobije se 2 n n-torki, od ega je 2 k ispravnih (iskorištenih), a (2 n -2 k ) neispravnih (neiskorištenih). Kodna kompleksija c nastaje tako da na originalnu kompleksiju d djelujemo generator matricom G: c=d G c je n-torka iz skupa 2 k ispravnih n-torki, d k-torka iz originalnog skupa, a G matrica veliine k n. Matrica G se sastoji od jedinine matrice veliine k k i permutacijske matrice P veliine k (n-k), koja definira c kontrolnih bita. G= I P 90 Raunalne mreže

91 Na primjer, za blok kod (7,4) matrica G može biti: G= I P I P = k k (n k) = Izraunajmo vektor c za kodnu rije 1010: c=d G= = odnosno pojedini bitovi vektora c su: c 1 =d 1 =1 c 3 =d 3 =1 c 5 =d 2 d 3 =1 c 7 =d 2 d 4 =0 c 2 =d 2 =0 c 4 =d 4 =0 c 6 =d 1 d 3 d 4 = Dobivene formule ine sustav jednadžbi koje možemo iskoristiti za izraunavanje vektora c, što je u primjeru i napravljeno. Govorimo o sustavu jednadžbi kodera. Svojstvo je kodne rijei c da nastaje sumom redaka matrice G. Ako pogledamo gornji primjer, vidimo da je pojedini bit vektora c nastao sumacijom onih bita vektora d za koje je bit stupca matrice G jednak jedinici. Obzirom na autosimetrinost operacije sume po modulu, istovremeno vrijedi da u sve sume ulaze samo lanovi onih redaka matrice G, za koje je pripadni bit vektora d jednak jedinici. Raspored jedinica po stupcima matrice P odre uje koji e dio kompleksije d biti zašti en kojim kontrolnim bitom. U gornjem primjeru prvi stupac (peti matrice G) ukljuuje bitove d 2 i d 3, drugi bitove d 1, d 3 i d 4, a tre i stupac bitove d 2 i d 4. Ti bitovi ine upravo jednadžbe za kontrolne bitove c 5, c 6 i c 7. Zato P ne smije biti proizvoljna matrica, ve mora zadovoljiti sljede e uvjete: Ne smije imati dva ista stupca, jer se u tom sluaju u vektoru c pojavljuju dva ista kontrolna bita, koja ne doprinose sigurnosti. 2. Ni jedan stupac ne smije sadržavati same nule, jer e tada odre eni kontrolni bit biti jednak nuli. Mogu e je otkriti pogrješku na tom kontrolnom bitu, ali to ne doprinosi sigurnosti informacije. 3. Ni jedan redak ne smije sadržavati same nule, jer tada pripadni bit originalne kompleksije ne e u i u paritetno ispitivanje, pa pogrješka na tom bitu ne može biti otkrivena. 4. Ne smije imati dva jednaka retka, jer bi se pojavom pogrješki na odgovaraju im mjestima doprinos tih bita poništio, pa bismo mogli detektirati samo jednostruku pogrješku. 5. Poop enje svojstava 3 i 4 glasi: za detekciju n-struke pogrješke, potrebno je osigurati da suma (po modulu) bilo kojih n redaka matrice P bude razliita od nule. Ukratko, matrica P ne smije biti singularna Dekodiranje koda s paritetnim ispitivanjem Na prijemnoj je strani potrebno provjeriti ispravnost primljenog koda. U tu svrhu definiramo matricu kontrole pariteta H i njenu transponiranu matricu H T : P H= P T I ; H T = I Svojstvo je matrice H T da vrijedi: G H T =0 Pokažimo gornju tvrdnju na primjeru za blok kod (7,4): 4. PODATKOVNA RAZINA 91

92 0 H= ; H T = G H T = = Ova jednadžba pokazuje da redak matrice G pomnožen sa bilo kojim stupcem matrice H T daje nulu. Kako je stupac H T jednak retku H, vrijedi: redak (G) redak (H) = 0 Jednostavno, jedinini dio matrice G množi dio P u H T, a dio P matrice G množi jedinini dio matrice H T, tako da u svakom množenju izdvajamo dva puta isti bit matrice P. kako je 1 1=0 0=0, slijedi gornja tvrdnja. Matrica H T primijenjena na c mora dati nul-vektor, pod uvjetom da je c iz skupa ispravnih kompleksija: d G=c 0 0 c H T =d G H T = d 0 = 0 Ako je primljena kodna rije c ispravna, umnožak e biti =0, a ako je pogrješna, umnožak e biti 0, ime smo detektirali pogrješku. c H T =0 c C c H T 0 c C Množenjem op enitog vektora c s H T dobijemo sustav jednadžbi, koje nazivamo jednadžbe dekodera. Za gornji primjer vrijedi: k 1 =c 1 c 2 c 4 k 2 =c 0 c 2 c 3 c 5 k 3 =c 1 c 3 c 6 gdje su k 1, k 2 i k 3 bitovi vektora rezultata paritetnog ispitivanja Sindrom koda s paritetnim ispitivanjem Rezultat paritetnog ispitivanja nazivamo sindrom. Za sindrom s vrijedi: Primljena kodna rije c može biti pogrješna: c H T =s c =c e gdje je c poslana kodna rije, a e vektor pogrješke. Jedinica na odre enom mjestu u vektoru e znai da je bit istog mjesta u primljenoj kodnoj rijei pogrješan, a nula u e znai da je primljeni bit ispravan. Vrijedi: Raunalne mreže

93 c H T =(c e) H T =c H T e H T =0 e H T =s Iz toga vidimo da sindrom ovisi o karakteru pogrješke: Ogranienja sindroma: s=e H T 1. Sistematski blok kod sa paritetnim ispitivanjem ne može otkriti onu pogrješku koja je sama za sebe ispravna kodna rije. e H T =s=0, ako je e C Zato se ponekad koriste konvolucijski kodovi. 2. Postoji odre eni postotak pogrješki koje ne možemo detektirati: Dakle, 100 [%] ukupan _ broj_ ispravnih _ kompleksija ukupan _ broj_ kompleksija 1 pogrješki ne možemo detektirati. n k 2 k = n k = n 2 [ ] 100 % 3. Ako je sindrom duljine n-k, onda u skupu sindroma S imamo 2 n-k razliitih sindroma, me u kojima je i s 0 =0:,s,,s n S s0 1 k 2 1 n 2 k Po jednom sindromu e biti raspore eno = 2 razliitih pogrješki, što znai da nakon n k 2 detekcije pogrješke ne možemo sa sigurnoš u izvršiti korekciju. Odavde slijedi da je za prijenos podataka daleko pogodnije koristiti samo detekciju pogrješki, te nakon toga retransmisiju (ponovno slanje) izgubljenih podataka Statisti ka svojstva pogrješki Pokazalo se da sve pogrješke nisu jednako vjerojatne. Višestruke pogrješke su relativno rijetke, a i snopovi relativno velike dužine su malo vjerojatni. Ukoliko smo ispravno dizajnirali matricu G, u 2 k pogrješki e se na i jedna koja je vjerojatnija od svih drugih i koju nazivamo dominantna kodna rije pogrješke. Nastojimo tako konstruirati kod da pogrješke koje su najvjerojatnije i koje imaju relativno malu distancu svakako budu pogrješke koje možemo detektirati, tj. da ne pripadaju skupu ispravnih kodnih rijei. Ako one pripadaju raznim sindromima, možemo ih i korigirati SISTEMATSKI CIKLIKI KODOVI Mana je op enitih kodova s paritetnim ispitivanjem što za praktine duljine poruka od nekoliko stotina ili tisu a bita prilikom kodiranja i dekodiranja moramo rješavati vrlo velike sustave jednadžbi. Stoga je interesantno na i takve kodove, kod kojih se kodiranje i dekodiranje može obaviti jednostavnim algoritmom. Takvi su cikli ki kodovi. Cikliki kodovi su nastali iz blok kodova korištenjem operacije ciklike permutacije (rotacije) nad generiraju im polinomom g(x). Oni pripadaju sistematskim blok kodovima s paritetnim ispitivanjem. Ciklika permutacija se radi tako da svaki bit pomaknemo u lijevo, a najznaajniji bit dolazi na najmanje znaajno mjesto. Kodiranje i dekodiranje ovih kodova je vrlo jednostavno, jer umjesto velikog sustava jednadžbi koristimo prikladne algoritme Kodiranje cikli kih kodova Vektor c možemo zapisati kao polinom: c(x) = c n-1 x n-1 c n-2 x n-2... c 1 x 1 c 0 x 0 x nam pokazuje mjesto na kojem se unutar kodne rijei nalazi neki od koeficijenata c n-k. 4. PODATKOVNA RAZINA 93

94 Ako ovakav polinom pomnožimo sa x, dobit emo pomak koeficijenata u lijevo. Dobiveni polinom tada podijelimo sa x n 1, ime smo napravili cikliki pomak. itd. Primjer: : (x 3 1) x=x 4 x (x 4 x):(x 4 1)=1 x 4 1 x : (x 1) x=x 2 x (x 2 x):(x 4 1)=0 0 x 2 x 0110 U primjenama su zanimljivi sistematski cikliki kodovi definirani matricom oblika: G= I P Ova struktura matrice G ima za posljedicu da se svaka kodna rije sastoji od k informacijskih simbola i (n-k) kontrolnih simbola. Posljednji redak matrice P je proizvoljan, uz neka ogranienja: G= x x... 1 Sve ostale retke matrice G dobijemo ciklikim pomakom posljednjeg retka. Ako novi redak nije takav da na kraju možemo dobiti jedininu matricu unutar matrice G, moramo izvršiti linearnu kombinaciju cikliki pomaknutog retka sa posljednjim retkom. Vrijedi: r j-1 - prethodni redak; r k - posljednji redak. rj x; r j-1 = r x r ; j Nastojimo da zadnji lan posljednjeg retka matrice G bude 1, da se ne bi dogodilo da svi lanovi nekog retka ili stupca matrice P budu jednaki nuli. Posljednji redak matrice G je polinom stupnja n-k i naziva se generiraju i polinom g(x). On mora biti divizor od x n 1 da bi matrica G bila suvisla Dekodiranje cikli kih kodova Kako je svaki redak matrice G nastao ciklikim pomakom ili eventualno sumacijom po modulu sa g(x), to znai da su svi djeljivi sa g(x). Zato na prijemnoj strani samo moramo provjeriti djeljivost dobivenog polinoma c(x) sa unaprijed poznatim generiraju im polinomom. Ako c(x) nije djeljiv sa g(x), u prijenosu je nastupila pogrješka. Kako je: k r r k+ 1 j k+ 1 j = 0 = 1 c (x) = q(x) g(x) r(x) g(x) 94 Raunalne mreže

95 slijedi: c(x) g(x) = q(x) gdje je q(x) kvocijent, stupnja n-k, a r(x) ostatak dijeljenja, stupnja manjeg od n-k. r(x)=0 za ispravnu c(x). Kako se radi o sistematskom blok kodu, c(x) sadrži bitove originalne kodne rijei d(x) pomaknute n-k bitova ulijevo i kontrolne bitove k(x), slika 4.7. r(x) g(x) Slika 4.7. Struktura kompleksije c(x) c(x) izraunavamo jednostavno, dijeljenjem pomaknutog d(x) sa g(x): x n k d(x) = q(x) g(x) r(x) g(x) g(x) x x n k n k d(x) = q(x) g(x) r(x) r(x) d(x) r(x) = q(x) g(x) = c(x) k(x) = r(x) Dakle, c(x) dobijemo pomakom d(x) ulijevo i dodavanjem ostatka dijeljenja sa g(x), slika 4.8. d r Slika 4.8. Dodavanje kontrolnih bitova originalnoj kompleksiji. c(x) = x n k d(x) r(x) n k x d(x) r(x) = rem g(x) Na prijemnoj strani dobijemo kodnu rije c (x) i provjeravamo njenu djeljivost sa g(x): c (x) = e(x) c(x) c (x) g(x) = e(x) g(x) c(x) g(x) Za c(x) znamo da je djeljivo sa g(x), pa rezultat dijeljenja ovisi o e(x). Može se pokazati da je e(x) ostatak dijeljenja jednak sindromu napisanom u obliku polinoma. g(x) e(x) rem = s(x) g(x) Ako je ostatak dijeljenja s(x)=0, vektor e je ili iz skupa ispravnih kompleksija ili je = Sklopovlje za kodiranje i dekodiranje cikli kog koda. Kašnjenje u digitalnoj tehnici možemo realizirati korištenjem D-bistabila, slika 4.9. D D C P Q Slika 4.9. D-bistabil kao element za kašnjenje 4. PODATKOVNA RAZINA 95

96 Za D-bistabil vrijedi: Q n+1 =D n. Ako je Q izlazna varijabla z, a D ulazna varijabla y, imamo da je: z=d y s tim da D u ovoj formuli znai operator kašnjenja. y Dy D D 2 y D 3 y D D... Ako imamo više elemenata u seriji (slika 4.10), dobit emo sekvencu: Ova sekvenca kao niz bita odgovara polinomu: y=y 0 +y 1 D+y 2 D 2 +y 3 D y(x)=x n-k-1 y 0 +x n-k-2 y 1 Slika Serijski spoj D-bistabila Dalje možemo izvršiti kombinaciju trenutnih vrijednosti na izlazu sa prethodnim vrijednostima, slika y Dy D D 2 y D 3 y D D a 1 a 2 a 3 y z Slika Linearna kombinacija razli itih kašnjenja ulaza Za sluaj kada je a 1 =0, a 2 =1 i a 3 =1 imamo: z y * 3 z = y D y D y = y(1 D = G (D) = 1 D 4 Ovaj sklop se naziva binarni filtar. Može se opisati funkcijom G * (D), koja ima karakter prijenosne funkcije. U sluaju da postoji povratna veza (slika 4.12), imamo: z y 3 P(D) = 1 G(D) D z = P (D)y G (D)z z(1 G (D)) = P (D)y Prijenosnu funkciju za ovaj sluaj možemo napisati i ovako: P(D) = = G y G(D) z * 4 (D) 3 D Za G (D)=0 imamo sluaj bez povratne veze, odnosno G * (D)=P(D). y Dy D D D 2 y D D 3 y D 4 y D 4 ) y z D D D D z Dz D 2 z D 3 z D 4 z Slika Linearna kombinacija zakašnjelog ulaza i izlaza 96 Raunalne mreže

97 Poseban sluaj je za P=1: 1 G * (D) = ; z = G(D) y G(D) odnosno, izlazna sekvenca nastaje dijeljenjem ulaza sa polinomom. Nas zapravo zanima ostatak tog dijeljenja. Sklop za kodiranje i dekodiranje ciklikog koda prikazan je na slici y S 2 k n-k 0 S1 k n-k z D D D D z Dz D 2 z D 3 z D 4 z Slika Koder i dekoder cikli kog koda Na predajnoj strani bistabili se postave u poetnu vrijednost 0 i originalna poruka d(x) se propušta kroz sklop nepromijenjena. Istovremeno se vrši dijeljenje te poruke sa generator polinomom g(x), a u bistabilima sklopa se akumulira ostatak dijeljenja. Nakon emitiranja poruke d(x), preklopnici se prebace u drugi položaj (n-k) i na kanal se pošalje ostatak dijeljenja r(x). Na prijemnoj strani se kroz sklop propušta cijela poruka c(x). Ukoliko nije bilo pogrješke, ostatak dijeljenja u bistabilima sklopa mora biti jednak nuli. Ovakvo korištenje ciklikih kodova ne osigurava detekciju pogrješki nastalih umetanjem ili ispuštanjem nule na poetku poruke (zbog gubitka sinkronizacije). Zato se po CCITT V.42 bistabili sklopa poetno postavljaju u 1. Rezultat dijeljenja na prijemnoj strani jednak je konstanti (ostatku dijeljenja poetnih jedinica sa generator polinomom) PRAKTINA PRIMJENA KODOVA ZA DETEKCIJU POGRJEŠKI U praksi se naješ e koriste tri vrste kodova za detekciju pogrješki: 1. vertikalna zaštita VRC; 2. dužinska zaštita LRC; 3. ciklika zaštita CRC Zaštitno kodiranje pomo u vertikalne i dužinske metode. Vertikalna zaštita VRC (Vertical Redundancy Check) se provodi dodavanjem paritetnog bita svakom znaku. Paritet može biti paran ili neparan, odnosno znak može imati paran ili neparan broj jedinica. Primjena VRC omogu uje otkrivanje jedne pogrješke. Da bi se pove ala mogu nost detekcije i omogu ila korekcija pogrješke, primjenjuje se dužinska zaštitna metoda LRC (Longitudinal Redundancy Check), u okviru koje se odre uje paran ili neparan broj jedinica u nizu bitova istog brojnog mjesta. Istodobna zaštita sa VRC i LRC omogu uje otkrivanje dviju pogrješki ili otkrivanje i ispravljanje jedne. Ako postoji višestruka pogrješka, na ovaj je nain nije mogu e ispraviti Polinomska ili cikli ka zaštita kodova. Kod suvremenih protokola primjenjujemo cikliku zaštitu CRC (Cyclic Redundancy Check). Imamo više razliitih ciklikih kodova ovisno o korištenom generiraju em polinomu: 4. PODATKOVNA RAZINA 97

98 CRC-12 je kod za IBM-ova stara raunala. Polinom za ovaj kod je: CRC-16, tako er IBM: x 12 x 3 x 2 x 1=(x 1)(x 11 x 2 1). x 16 x 15 x 2 1=(x 1)(x 15 x 1). CRC-CCITT se koristi kod svih bitovno-orijentiranih protokola koji imaju 16-bitnu zaštitu: x 16 x 12 x 5 1=(x 1)(x 15 x 14 x 13 x 12 x 4 x 3 x 2 x 1). Za dužinu poruke od 1000 bita CRC-CCITT otkriva % grješaka. CRC-32 se danas esto upotrebljava kod lokalnih mreža. Polinom mu je: x 32 x 26 x 23 x 22 x 16 x 12 x 11 x 10 x 8 x 7 x 5 x 4 x 2 x Korištenje CRC-CCITT prema V.42, X.25 i ISO Ako do e do gubitka sinkronizacije, može biti preskoen ili dodan bit 0 na poetku poruke. CRC kodovi ne mogu detektirati tu pogrješku, te koristimo 16-bitni zaštitni kod kao komplement sume po modulu lanova a) x rem k (x x... x 1) g(x) i b) n k x d(x) rem g(x) gdje je g(x) polinom prema CRC-CCITT g(x) = x x x 1, a k je broj bita okvira izme u zadnjeg bita okvirnog znaka i prvog bita zaštitnog koda, ne ukljuuju i granine bitove. Kod predajnika se poetni sadržaj registra ure aja koji izraunava ostatak dijeljenja sastoji od samih jedinica, a zatim se modificira dijeljenjem na gore navedeni nain; ostatak tog dijeljenja se prenosi kao 16-bitni zaštitni kod. U prijemniku se na poetku sadržaj registra tako er postavlja u same jedinice, a nakon množenja sa x 16 i dijeljenja sa generator-polinomom, zaštitni kod je (ako nema pogrješki u prijenosu). 32-bitni zaštitni kod je komplement sume po modulu lanova: a) x rem k (x x... x 1) g(x) i b) n k x d(x) rem g(x) g(x) = x x x x x x x x x x x x x x 1, a za k vrijedi isto što i gore. Tako er vrijedi sve što je reeno za prijemnik i predajnik, jedino što je rezultiraju i 32-bitni zaštitni kod PROTOKOLI PODATKOVNOG SLOJA Tokom razvoja pojavile su se tri grupe protokola podatkovnog sloja: 1. znakovno-orijentirani protokoli; 2. bitovno-orijentirani protokoli; 3. protokoli na lokalnim mrežama (tako er bitovno orijentirani) ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI Znakovno orijentirani protokoli polaze od pretpostavke da je na fizikoj razini obavljena sinkronizacija po znaku. Osnovna jedinica informacije kod znakovno-orijentiranih protokola je blok sastavljen od pojedinih znakova. Karakteristika znakovno-orijentiranih protokola je da se prijenos odvija znak po znak i da svaki znak mora imati odre eno znaenje. Mogu funkcionirati i na sinkronim i na asinkronim kanalima. Loše je to što nisu transparentni, jer su neki znakovi rezervirani za upravljanje prijenosom, pa se ne smiju pojaviti u korisnikovoj poruci Raunalne mreže

99 Znakovno-orijentirani protokoli su se prvi put pojavili na mrežama terminala. Imali smo tri izvedbe takvih mreža. U prvoj izvedbi je inteligentan ure aj, na kojeg su se prikljuivali znakovni terminali, bio na raunalu, slika Slika Znakovni terminali, priklju eni direktno na ra unalo U drugoj izvedbi je inteligentni ure aj, kontroler terminala, odvojen od raunala serijskim kanalom, na kome se koristi znakovno-orijentirani protokol, slika Slika Znakovni terminali, priklju eni na kontroler U tre oj izvedbi su na kanal, na kome se koristi znakovno-orijentirani protokol sa funkcijom prozivanja i selektiranja, prikljuili blok-orijentirane terminale, slika Slika Višespojno priklju ivanja blok-orijentiranih terminala Za prikljuak terminala na udaljene lokacije koristimo modeme. Ovdje tako er imamo dvije mogu nosti. Prva koristi vezu od toke do toke (jednospojno povezivanje), slika Slika Priklju ak terminala na udaljene lokacije korištenjem jednospojnog povezivanja Druga mogu nost je višespojno povezivanje korištenjem specijalnih (multi-drop) modema, slika Slika Priklju ak terminala na udaljene lokacije korištenjem višespojnog povezivanja Pri kodiranju znakova primjenjuju se dva koda: a) ASCII / CCITT N 0 5 / ISO 646, koji je danas u upotrebi. b) IBM EBCDIC, koji se danas sve manje koristi; 4. PODATKOVNA RAZINA 99

100 Faze komuniciranja prema ISO 1745 ISO 1745 je protokol napravljen dijelom na temelju IBM-ovog BSC znakovno-orijentiranog protokola, definiranog za sinkroni prijenos. Interesantan nam je zbog definiranja faza u kojima se odvija komunikacija. Od 5 navedenih, faze 1. i 5. su izvan ovog standarda. 1. uspostava fizikog kanala: biranje (telefonskog) broja; prospajanje; sinkronizacija modema. 2. uspostava logikog kanala: prozivanje; selektiranje. 3. prijenos podataka. 4. raskid logikog kanala. 5. raskid fizikog kanala: iskljuenje vala-nosioca; raskid telefonskog kanala. Ove faze ne moraju slijediti jedna iza druge. Npr. ako je prozivanje i selektiranje u fazi uspostave logikog kanala bilo neuspješno, ponavljamo ga sve dok ne uspijemo, nakon ega možemo prije i u fazu prijenosa podataka. Nakon raskida logikog kanala ne moramo nužno raskinuti i fiziki, ve možemo ponovo obaviti prozivanje i selektiranje istog ili nekog drugog terminala. Prozivanje i selektiranje obavlja primarna stanica ili master. Stanica koja se odaziva kada je primarna stanica prozove ili selektira naziva se sekundarna stanica ili slave. Obje stanice se tokom svog rada mogu na i u nekom odre enom stanju. Primarna e stanica u trenutku kada vrši prozivanje ili selektiranje biti u kontrolnom stanju, a sekundarna, ako nije prozvana ni selektirana, u neutralnom stanju. Kad sekundarna stanica prepozna poruku selektiranja, prelazi u stanje prijema, a primarna stanica u stanje predaje. Ako primarna stanica pošalje poruku prozivanja, a sekundarna ima spremne podatke, sekundarna e prije i u stanje predaje, a primarna u stanje prijema Vrste okvira Prema ISO 646 definirano je više razliitih vrsta znakova za prijenos znakovno-orijentiranih poruka. Oni se ne smiju pojaviti u korisnikovoj poruci, zbog ega kod ove vrste protokola imamo problem transparentnosti. Nama su posebno interesantni kontrolni znakovi: SOH (01) - poetak zaglavlja (Start of Header); STX (02) - poetak teksta (Start of Text); ETX (03) - kraj teksta (End of Text); EOT (04) - kraj prijenosa (End of Transmission); ENQ (05) - upit (Enquiry); ACK (06) - potvrda (Acknowledgement); DLE (10) - iznimka (Data Link Escape); NAK (15) - negativna potvrda (Negative Ack.); SYN (16) - sinkronizacija (Synchronous idle); ETB (17) - kraj bloka (End of Transmission Block). Korištenjem ovih znakova definiraju se odre ene vrste blokova (okvira), koje stanice me usobno izmjenjuju radi upravljanja kanalom i prijenosa podataka. Kod sinkronog prijenosa, okviri zapoinju s jednim ili dva sinkronizacijska znaka SYN. Informacijski blokovi Informacijski blokovi (okviri) koriste se prvenstveno u fazi prijenosa podataka i mogu biti: a) Blokovi bez zaglavlja, koriste se kod najjednostavnijih protokola na jednospojnom mediju: S E B T tekst T C X X C S E B S E B T texst T C T tekst T C X B C X X C Ako je sadržaj poruke dulji nego što protokol dopušta, poruka se rastavlja na potreban broj blokova. Svaki se blok prenosi zasebno, ali predvi enim redoslijedom. Iza znaka ETX ili ETB dolazi polje zaštitnih bitova BCC. Polje BCC može biti duljine jednog znaka ili više njih. Nain pripreme zaštitnih bitova i njihove provjere ovisi o protokolu. 100 Raunalne mreže

101 b) Blokovi sa zaglavljem. Zaglavlje je dio poruke koji sadrži adresu odredišta, pozitivnu ili negativnu potvrdu prijenosa, prijenosni put, prednost, redni broj i druge podatke potrebne za odvijanje prijenosa. Njegov sastav odre en je protokolom. Korisnik nema uvid u zaglavlje. S S E B O zaglavlje T tekst T C H X X C S S E B S S E B O zaglavlje T tekst T C O zaglavlje T... T C H X B C H X X C Svaki blok zapoinje znakom SOH i ima potrebno zaglavlje, u kojem se može nalaziti podatak o rednom broju bloka i ukupnom broju blokova koji sainjavaju poruku. Ako je samo zaglavlje toliko veliko da ga trebamo ubaciti u blok, oblik okvira je: Kontrolni blokovi S E B S E B O zaglavljet C T... T C H B C X X C a) Primarna stanica šalje okvire prozivanja i selektiranja, koji imaju op eniti oblik. z n prefix a Za prozivanje prefiks zamijenimo adresom prozivanja, a za selektiranje adresom selektiranja. Primarna stanica može poslati poruku selektiranja u prvom informacijskom bloku, kako bi izbjegla ekanje na odaziv. E adresa _ prozivanja N Q k E adresa _ selektiranja N Q adresa _ selektiranja O... T... T b) Nakon što je primarna stanica izvršila prozivanje, sekundarna stanica, ukoliko nema spremnih podataka, ostaje u neutralnom stanju i šalje negativni odgovor EOT. Ako ima spremne podatke, prelazi u predajno stanje i odgovara sa jednim ili nizom informacijskih okvira: E prefix O O... T... T T H X X Nakon primljene poruke selektiranja, sekundarna stanica šalje NAK ukoliko se nije spremna odazvati, ili prelazi u prijemno stanje i šalje ACK: N prefix A K S S E prefix C c) Ako je u fazi prijenosa podataka uspješno prihva en blok, prijemna stanica šalje ACK, a ako blok nije prihva en, šalje NAK: A prefix C K A K prefix A Kad predajna stanica pošalje blok podataka, oekuje od prijemne pozitivnu ili negativnu potvrdu. Kada prijemna stanica pošalje pozitivnu potvrdu ACK, predajna nastavlja sa slanjem podataka. N K S H S X E X 4. PODATKOVNA RAZINA 101

102 Ako prijemna stanica primi pogrješan blok, šalje negativnu potvrdu NAK, te predajna ponavlja prijenos prethodno odaslane poruke. Za sluaj da odgovor prijemne stanice izostane, predajna nakon nekog vremena ekanja šalje upit i tek nakon primitka odgovora reagira na odgovaraju i nain. U praksi se može dogoditi da kompletna poruka bude izgubljena. Tada prijemna stanica ne odgovara na poslani blok, jer ga nije ni primila. Kada predajna stanica pošalje upit, prijemna joj odgovara potvrdno, jer smatra da se upit odnosi na prethodno primljeni blok podataka (predzadnji koji je poslan), te predajna stanica šalje slijede i blok. Rezultat toga je gubitak jednog bloka. Da bi se to izbjeglo, uvodi se mehanizam alternativne potvrde:, S S O 0 T... (parna poruka) ; H X A 0 C O1T...(neparna poruka) ; To je bio prvi pokušaj numeracije okvira, i to s prozorom 1. K Da bi se riješio problem transparentnosti, koristi se posebni znak DLE, koji mijenja znaenje znaka iza njega. Npr. sa DLE STX se postiže da STX više ne znai poetak teksta, ve je to sada korisnikov podatak. Slino, sa DLE DLE se postiže da DLE bude prenesen kao korisnikov podatak: D S L T E X Alternativno, koriste se znakovi SO (Shift Out), pre i u transparentni nain rada, te Si (Shift In), vrati se u kontrolni nain rada. d) Nakon obavljenog prijenosa podataka, predajna stanica može raskinuti vezu šalju i EOT, odnosno vezu i fiziki kanal šalju i DLE EOT: E prefix O Dijagrami stanja za primarnu i sekundarnu stanicu. T S H S X D D L L E E D E prefix L O U dijagramima stanja znakovno-orijentiranog protokola za primarnu (slika 4.19) i sekundarnu stanicu (slika 4.20) korišteni su ovi znakovi: E T T 1 - vremenski sklop, postavlja se na period t 1 (T 1 =t 1 ); R - broja retransmisija; r - max. broj retransmisija; INF - informacijski blok; selektiraj (AS; ENQ) - selektiranje s adresom selektiranja AS; takt - takt prozivanja; poruka - poruka poslana. Ako neki od navedenih znakova ima crtu iznad, znaenje mu je suprotno (negirano). A 1C K 102 Raunalne mreže

103 Slika Dijagram stanja primarne stanice Slika Dijagram stanja sekundarne stanice ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI U PRAKSI Unato znatnim nedostacima, znakovno orijentirani protokoli se masovno koriste zbog sposobnosti korištenja asinkronih kanala. Sama injenica da osobna raunala standardno raspolažu asinkronim veznim sklopom, ograniava prijenos podataka telefonskim kanalom na znakovno orijentirane protokole. Zbog kompatibilnosti, ak i interni modemi prividno s terminalom komuniciraju asinkrono. Pri tome nema znaenja što se komunikacija izme u para modema odvija sinkrono, bitovno orijentiranim protokolom, jer je ta aktivnost nevidljiva (transparentna) za korisnika. 4. PODATKOVNA RAZINA 103

104 Samoodredni protokoli Samoodredni protokoli su tako er znakovno-orijentirani protokoli. Kao i znakovno orijentirani, i samoodredni protokoli se koriste za asinkroni i za sinkroni prijenos (sinkronizacijski znak SYN). Jedan od njih je DDCMP (Digital Data Communications Message Protocol) protokol u DNA arhitekturi. Oblik okvira samoodrednog protokola je: S S S L B B Y Y O zaglavlje E C tekst C N N H N C C Zaglavlje samoodrednog protokola razlikuje se od zaglavlja obinog znakovno-orijentiranog po tome što sadrži i podatak o duljini poruke LEN, zbog ega je nepotreban znak za kraj teksta. Time je riješen problem transparentnosti. Me utim, protokol je postao osjetljiviji na pogrješke zaglavlja, pa je uveden posebni zaštitni znak za detekciju pogrješki zaglavlja. Razvoj samoodrednih protokola bio je korak naprijed ka razvoju bitovno orijentiranih protokola SLIP protokol Interneta SLIP (Serial Line Internet Protocol) je de-fakto standard za modemski prijenos IP (Internet Protocol) paketa preko telefonskih kanala. On nikada nije prihva en kao službeni standard. Specifikacija definira samo oblik okvira u kojem je sadržan IP paket, s mogu noš u kompresije IP zaglavlja (CSLIP). SLIP ne sadrži mehanizme adresiranja, identifikacije vrste okvira, te detekcije i korekcije pogrješki. SLIP koristi 4 posebna znaka, <END> (hex C0, decimalno 196), <ESC> (hex DB, decimalno 219), razliito od ASCII "ESC" znaka, <hexdc> (dekadski 220) i <hexdd> (dekadski 221). Originalna SLIP specifikacija predvi a jednostavno slanje niza znakova koji završava <END> znakom. Taj znak ima znaenje okvirnog znaka. Ukoliko postoji šum, mogu e je da e neki znakovi biti primljeni prije poetka emitiranja paketa, pa je naknadno specificirano slanje <END> znaka na poetku paketa. Time se znakovi nagomilani zbog šuma odbacuju (na mrežnoj razini, IP protokol), a slijedi prijenos znakova IP paketa. Ukoliko se <END> znak nalazi unutar korisnikove informacije (IP paket), šalje se dvoznana sekvenca <ESC> <hex DC>. Slino, ukoliko korisnikovi podaci sadrže <ESC> znak, šalje se sekvenca <ESC><hex DD>. Time je osigurana transparentnost protokola. Oblik okvira prikazan je na slici Slika Format SLIP okvira Maksimalna dužina SLIP paketa nije definirana i standardno se koristi dužina od najmanje 1006 okteta. Prednost SLIP-a je u jednostavnosti, a mane u nedostatku mehanizama adresiranja (jednospojno povezivanje), nedostatku identifikacije mrežnog protokola (samo jedan protokol mrežne razine po fizikom kanalu, naješ e IP) i nedostatku kompresije podataka (mogu e korištenje modema sa MNP5 ili V42bis kompresijom). Naknadno je uvedena kompresija TCP/IP zaglavlja (CSLIP), naroito važna kod prijenosa kratkih paketa (Telnet) PPP protokol Interneta PPP (Point to Point Protocol) je službeni protokol Interneta za modemske i druge serijske kanale. Specificira okvir kojim je mogu e prenositi pakete raznih mrežnih protokola po istom kanalu i 104 Raunalne mreže

105 mehanizme upravljanja protokolima podatkovnog (LCP, Link Control Protocol) i mrežnog (NCP, Network Control Protocol) nivoa. Omogu ava prijenos asinkronim i sinkronim kanalima. Specifikacijom je predvi ena uporaba okvira slinog HDLC bitovno orijentiranom protokolu. Za asinkrone kanale, transparentnost se postiže korištenjem <ESC> znaka (hex 7D). Okvirni znak šalje se na poetku i na kraju okvira, nakon izraunavanja zaštitnog polja po polinomu CRC-CCITT ili CRC- 32. Adresno i kontrolno polje su fiksni, ali postoje kako bi se mogli koristiti sinkroni vezni sklopovi. PID (Protocol Identifier) polje identificira protokol mrežne razine, iji je paket smješten u polju "podaci". Oblik okvira prikazan je na slici Slika Format PPP okvira PPP okvir se standardno komprimira izostavljanjem adresnog i kontrolnog polja, te svo enjem PI polja na 1 oktet. Maksimalna duljina podatkovnog polja se dogovara i standardno iznosi 1500 okteta. U fazi prijenosa podataka oito se radi o bespojnom protokolu. LCP se odnosi na dogovaranje opcija (duljina okvira, kompresija zaglavlja), funkciju kontrole kvalitete i funkciju provjere identiteta korisnika (lozinke). NCP se definira za pripadni mrežni protokol i koristi se za odre ivanje dinamiki dodjeljivanih mrežnih adresa (npr. kod pristupa korisnika komutiranim kanalom), te za ukljuenje kompresije TCP/IP zaglavlja Protokoli za prijenos datoteka modemom Prije pojave Interneta modemi su se naješ e koristili za povezivanje dvaju raunala radi razmjene datoteka i poruka preko sustava za prijenos poruka BBS (Bulletin Board System). U tu su se svrhu koristili razliiti komunikacijski programi koji su omogu avali terminalski pristup drugom raunalu koriste i neki od terminalskih protokola (ANSI, TTY, VT52, VT102), te razmjenu datoteka koriste i neki od znakovno orijentiranih protokola (XMODEM, YMODEM, ZMODEM). Komunikacijski programi ukljuivali su i poseban komandni (script) jezik, kojim se automatizirao pristup udaljenom sustavu, upravljanje komunikacijskim veznim sklopovima i upravljanje slanjem i primanjem datoteka. Unato velikoj popularnosti Interneta, BBS sustavi još uvijek predstavljaju dobar izvor informacija. Prednost im je što je njihovo korištenje potpuno besplatno. BBS je kombinacija oglasne ploe, konferencijske dvorane i poštanskog sandui a. Na njima možemo itati oglase, sudjelovati u raspravama o raznim temama, razmjenjivati poštu te primati i slati datoteke. Najvažnija usluga je elektronika pošta. Na BBS sustavima se obino mogu na i velike kolekcije programa i tekstova, raspodijeljenih u odgovaraju e sekcije. BBS program prihva a pozive, vrši identifikaciju korisnika, omogu uje itanje i pisanje poruka, pretraživanje datoteka, pokre e procese za primanje i slanje datoteka. Ve ina BBS-ova je povezana u svjetsku mrežu FidoNet. U FidoNet-u veza me u BBSovima nije stalna ve se raunala obino povezuju jednom dnevno kako bi razmijenila poštu, korisnike podatke i datoteke. XMODEM protokol XMODEM je vrlo jednostavan i uinkovit protokol koji je ugra en u svim komunikacijskim programima. Predvi en je za asinkroni prijenos datoteka uz 8 podatkovnih bita, jednim stop bitom i bez paritetnog bita. Za upravljanje vezom koriste se ASCII kontrolni znakovi: SOH - 01hex (Start of Header) EOT - 04 hex (End of Transmission) ACK - 06 hex (Acknowledge) NAK - 15 hex (Negative Acknowledge) CAN - 18 hex (Cancel) 4. PODATKOVNA RAZINA 105

106 Podaci se prenose u blokovima veliine 128 okteta koji su numerirani i zašti eni zaštitnim znakom, slika 4.23: <SOH><broj bloka><255-broj bloka><128 okteta podataka><checksum> Slika Format XMODEM okvira <SOH> - kontrolni znak <broj bloka> - oktet koji se koristi za numeraciju blokova (numeracija ide od 01 do FF hex) <255-broj bloka> - komplement broja bloka <checksum> - zaštitna suma podataka, 1 oktet. Vrijedi da u sluaju bez pogrješke suma zašti enih okteta i zaštitne sume mora biti nula. Prijenos je obosmjeran, a zapoinje tako da prijemna stanica šalje NAK kontrolni znak. Nakon toga predajna stanica šalje blok podataka i ovisno o ispravnosti primljenog bloka prijemna stanica šalje ACK kontrolni znak, što znai da može primiti sljede i blok, ili NAK kontrolni znak, što znai da je potrebna retransmisija bloka. U sluaju nastanka pogrješke na ACK kontrolnom znaku pa ga predajna stanica ne primi ispravno, predaja se prekida, a nakon 10 sekundi prijemna stanica šalje NAK i prethodni blok se šalje ponovo. Predajna i prijemna stanica moraju uvijek biti sinkronizirane, što znai da prijemna stanica može primiti samo oekivani blok (u sluaju da nije bilo pogrješki u prijenosu), ili opet isti blok (u sluaju pogrješke na primljenom bloku ili na ACK kontrolnom znaku). Primanje bilo kojeg drugog bloka znai da došlo do gubitka sinkronizacije. Kada predajna stanica nema više podataka, ona šalje EOT, a kada primi ACK veza se prekida. Kao mane XMODEM protokola pokazale su se: nedovoljna veliina bloka koja onemogu uje ve e brzine prijenosa slaba zaštita od pogrješki koju pruža zaštitna suma nezašti eni ACK i NAK kontrolni znakovi koji mogu uzrokovati nepotrebne retransmisije i gubitak sinkronizacije mogu nost prenošenja samo jedne datoteke u jednom prijenosu ne prenosi se ime datoteke, pa ga je potrebno utipkati i na predajnoj i na prijemnoj strani Neki su od navedenih problema riješeni proširenjima XMODEM protokola. XMODEM/CRC za zaštitu od pogreški umjesto zaštitne sume koristi 16 bitnu CRC zaštitu. XMODEM -1k je XMODEM/CRC s blokovima veliine 1024 okteta. YMODEM protokol YMODEM je proširenje XMODEM/CRC protokola koje koristi poseban blok rednog broja nula za slanje imena, veliine i datuma posljednje izmjene datoteke. YMODEM omogu uje i slanje ve eg broja datoteka u jednom prijenosu (batch prijenos), te omogu uje korištenje blokova veliine 128 i 1024 okteta u istom prijenosu. Pove anje veliine bloka na 1024 okteta je pove alo brzinu prijenosa, ali je ona još uvijek kod obosmjernog prijenosa ograniena time što predajna stanica mora ekati na ACK za prethodni blok prije slanja sljede eg bloka (širina prozora 1). Ovo je riješeno YMODEM-G proširenjem protokola kod kojeg se primljeni blokovi uop e ne potvr uju ACK znakovima. Ovo je znailo odricanje od retransmisije u sluaju grešaka. Kada prijemna stanica primi pogrešan okvir prijenos se prekida. ZMODEM protokol Sva spomenuta proširenja XMODEM i YMODEM protokola ugra ena su u ZMODEM protokol. Za razliku od XMODEM blokova koji se numeriraju od 1 do 255 i koji su tono odre ene duljine, ZMODEM prenosi podatke kao okvire sa zaglavljem i proizvoljnim brojem okteta podataka, a umjesto numeracije koristi pomak od poetka datoteke. Zaglavlje je duljine 5 okteta: 106 Raunalne mreže

107 ili: tip okvira F3 F2 F1 F0 tip okvira P0 P1 P2 P3 a nakon zaglavlja slijede paketi podataka od kojih svaki može biti duljine od 0 do 1024 okteta, tako da se u jednom okviru može poslati cijela datoteka. Zaglavlje i paketi podataka se štite 16 ili 32 bitnom CRC zaštitom. Neki od tipova okvira dani su u tablici 4.1: tip okvira ZRQINIT, ZRINIT ZFILE ZDATA ZRPOS ZFIN funkcija okvira uspostava veze podaci o datoteci prijenos datoteke indikacija pozicije u datoteci od koje e se vršiti prijenos prekid veze Tablica 4.1. Tipovi okvira ZMODEM protokola F0, F1, F2 i F3, te P0, P1, P2 i P3 su po 4 okteta koji predstavljaju zastavice (flags), odnosno pomak od poetka datoteke. Zastavice se koriste samo kod nekih tipova okvira, a služe za odre ivanje nekih dodatnih opcija, npr. kod ZFILE okvira zastavice odre uju pod kojim e se uvjetima obaviti prijenos datoteke ako na prijemnom raunalu ve postoji datoteka s istim imenom, da li e se primijeniti sažimanje ili šifriranje datoteke, da li e se obaviti konverzija znakova za kraj linije. Okteti P0, P1, P2 i P3 odre uju koji dio datoteke je primljen odnosno koji se dio treba retransmitirati, a ovo omogu uje slijedno (streaming) nain prijenosa, tj. slanje niza okvira bez ekanja na potvrdu nakon svakog okvira da bi se poslao sljede i okvir. Korištenje pozicije u datoteci umjesto numeracije blokova omogu uje da se nakon prekida i ponovne uspostave veze slanjem ZRPOS okvira prijenos nastavi od toke u kojoj je stao, bez potrebe za ponovnim prijenosom ve primljenog dijela datoteke BITOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI Kod znakovno-orijentiranih protokola svaka se poruka sastojala od znakova, od kojih su neki imali posebno znaenje i nisu se smjeli pojavljivati unutar korisnikove poruke. Upotrijebljeni protokoli zahtijevali su neposrednu potvrdu poruke nakon prijenosa, a nova se poruka nije odašiljala prije primitka potvrde. To je bilo vrlo sporo i neprikladno, jer se svaki put trebalo okretati smjer komuniciranja, te ekati vrijeme kašnjenja na kanalu. Zbog problema sporosti i transparentnosti razvili su se novi protokoli i oblici okvira, kod kojih se unutar teksta smiju prenositi bilo kakve kombinacije korisnikovih bita. Prvi takav protokol bio je IBM SDLC (Synchronous Data link Control), koji je standardiziran kao ANSI protokol ADCCP (ANSI Data Communications Control Protocol), ISO 3309/4335 protokol HDLC (High-speed Data link Control), te protokol prema ITU-T preporuci X.25 LAP-B (Link Access Protocol Balanced). Nadalje, bitovno orijentirani protokoli se masovno koriste kod lokalnih mreža kao MAC (Media Access Protocol) i LLC (Logical Link Control), kod sinkronih modemskih komunikacija me u inteligentnim modemima (transparentno za korisnika) pod nazivom LAP-M (Link Access Protocol for Modem), te kod mreža za prospajanje okvira LAP-F (Link Access Protocol for Frame Relay). Jedina je mana bitovno-orijentiranih protokola da se iskljuivo koriste na sinkronim kanalima. Podatkovni sloj se dijeli u dva dijela, podrazine 2.1 i 2.2. Oba imaju definirane osnovne oblike okvira prema ISO standardu, i to 2.1 prema ISO 3309, a 2.2 prema ISO Razina 2.1 prema ISO 3309 Na slici prikazan je osnovni oblik okvira: F A C I FCS F Slika Okvir bitovno-orijentiranog protokola na razini PODATKOVNA RAZINA 107

108 F - okvirni znak, flag. Ima oblik i oznaava kraj jednog i poetak drugog okvira. Izme u dva okvira može biti jedan ili više okvirnih znakova. Ako kanal nije optere en, stanice su dužne slati više uzastopnih okvirnih znakova, kako bi se održala aktivnost kanala i sinkronizacija po znaku i okviru. Transparentnost korisnikove poruke se postiže ubacivanjem nule nakon svakih pet jedinica. Prijemnik poslije pet primljenih jedinica bezuslovno odbacuje nulu. A - adresno polje. Sadrži adresu ure aja podatkovne razine. Njegova duljina može iznositi jedan ili više okteta i odre ena je pravilima upotrijebljenog protokola. Poruku s adresnim poljem popunjenim jedinicama primaju sve stanice, odnosno to je univerzalna adresa. Poruku s adresnim poljem popunjenim nulama ne e preuzeti nijedna stanica. Ovdje nedostaje adresa pošiljaoca (što je naknadno uvedeno za MAC i LLC). Preporuka ITU-T X.25 ne predvi a višeoktetno adresno polje, pa je kod višespojnog povezivanja broj stanica na istom mediju ogranien. C - upravlja ko (kontrolno) polje. Ima osnovnu duljinu od 8 bita. Prema ISO 4335 sadrži parametre koji odre uju vrstu okvira, te parametre vezane za numeraciju blokova i retransmisiju. ITU-T X.25 preporuka i kasniji standardi predvi aju i upravljako polje duljine 16 bita. I - informacijsko polje. Sadrži oktete korisnikove informacije. Kod nekih je protokola maksimalna duljina propisana brojem bita, a kod drugih brojem okteta. FCS - zaštitno polje. Koristi se CRC-CCITT zaštita (16-bitna ciklika zaštita), koja djeluje na cijeli okvir (A, C, I). Kod lokalnih mreža (MAC) koristi se CRC-32. Prijenos okvira obavlja se iskljuivo sinkronim kanalima. Na prijemnoj strani je potrebno sastaviti okvir, za što postoje dva naina. Jedan je nain da prijemnik nakon detekcije okvirnog znaka odmah provjerava adresu odredišta. Ako je adresa prepoznata kao vlastita, nastavlja se sa kompletiranjem okvira, a ako nije, kompletiranje okvira se zaustavlja i eka se sljede i kontrolni znak. Drugi nain je da prijemnik kompletira okvir, a tek onda provjerava adresu. Ovakav nain je neprikladan i nepotrebno optere uje ure aj, jer nema potrebe kompletirati okvire koji nisu namijenjeni tom ure aju. Nakon prepoznavanja adrese, prijemnik nastavlja sa kompletiranjem okvira sve dok ne nai e na kontrolni znak. Tada provjerava je li primljeni okvir ispravan. Ako jest, cijeli se okvir proslje uje razini 2.2. Ako je detektirana pogrješka, okvir se odbacuje. Višoj razini se ne dojavljuje ništa, jer nije poznato da li je adresa ispravna i da li je kompletirani blok namijenjen tom ure aju Razina 2.2 prema ISO 4335 Razina 2.2 oekuje da joj stižu ispravni okviri sa razine 2.1, te oekuje da e razina 2.1 poslati njene okvire. Originalna specifikacija po ISO 4335 definira postojanje primarne i sekundarne stanice. Primarna stanica šalje komandne okvire (command) prema sekundarnim stanicama i od njih prima odgovore u obliku odzivnih okvira (response). Sekundarna stanica može održavati komunikaciju samo s jednom primarnom stanicom. Opisane stanice mogu raditi u naina prijenosa podataka: 1. normalni odzivni nain rada (NRM, Normal Response Mode), namijenjen obosmjernim (half duplex) vezama; 2. asinkroni odzivni nain rada (ARM, Asynchronous Response Mode), namijenjen dvosmjernim (full duplex) vezama. U NRM nainu rada sekundarna stanica može pokrenuti prijenos samo na temelju izriite dozvole primarne stanice, a kod ARM se prijenos može pokrenuti i bez te dozvole. NRM je pogodan za prozivne sustave, gdje se sve akcije odvijaju prema tonom redoslijedu, a ARM za sustav jedne primarne i jedne sekundarne stanice, koje žele razmjenjivati informacije bez ekanja i postupka prozivanja. 108 Raunalne mreže

109 Oblik upravlja kog polja C-polje je oblikovano tako da ima tri razliite vrste (grupe) okvira: I - informacijski okvir (information) - služi za prijenos informacija. Prvi bit C-polja ovog okvira je 0; S - nadzorni okvir (supervision) - služi za prijenos nadzornih informacija podatkovnog sloja (potvrda I okvira, zahtjev za ponovni prijenos I okvira, privremeni prekid prijenosa I okvira). Poetni bitovi C-polja su 10; U - nenumerirani okvir (unnumbered) - služi za dodatne upravljake naloge podatkovnog sloja. Poetni bitovi C-polja su 11. Upravljako polje može biti 8-bitno, slika 4.25 ili prošireno (16-bitno), slika bitno C-polje sadrži slijede e podatke: N(S) (Send Sequence Number) - redni broj odaslanog okvira; N(R) (Receive Sequence Number) - redni broj okvira kojeg predajna stanica oekuje primiti; S (Supervisory function bit) - bitovi nadzorne funkcije. Kako postoje 2 S-bita, imamo 2 2 =4 razliitih S okvira; M (Modifier function bit) - bitovi vrste nenumeriranog okvira. Ima ih 5, pa postoji 2 5 =32 razliitih U okvira. P/F (Poll/Final) - prozivni bit. bit okvir I 0 N(S) P/F N(R) C/R okvir S 1 0 S S P/F N(R) C/R okvir U 1 1 M M P/F M M M C R Slika bitni oblik upravlja kog C polja Kod S i I okvira ista vrsta okvira može biti komanda ili odaziv, ovisno da li ga šalje primarna ili sekundarna stanica (C/R - Command/Response). U okvir može biti ili samo komanda ili samo odaziv, tj. jedne U okvire šalje samo primarna, a druge samo sekundarna stanica. Svaka stanica na vezi održava dvije varijable: V(S) (Send State Variable) i V(R) (Receive State Variable). V(S) oznaava redni broj okvira koji e slijede i biti poslan, a V(R) broj informacijskog okvira za kojeg oekujemo da e slijede i biti primljen. Kada neka stanica šalje informacijski okvir, tada u polje N(S) kopira sadržaj svoje varijable V(S), te nakon toga pove a za 1 (increment) V(S) po modulu 2 n. Na taj nain je u zaglavlju (C-polju) odre en redni broj pod kojim se taj okvir šalje. Ista stanica kopira sadržaj V(R) u N(R) u trenutku kada šalje informacijski ili nadzorni okvir. Time javlja koji okvir oekuje iz suprotnog smjera i potvr uje prijem svih prethodno primljenih okvira. Kada stanica prima nadzorni ili informacijski okvir od korespondentne stanice, analizira njeno polje N(R), ime provjerava koji je od do tada poslanih okvira potvr en, odnosno da li je taj broj okvira ispravan. Ukoliko se radi o informacijskim okvirima, provjerava N(S) i uspore uje sa V(R). Ako je V(R)=N(S), primili smo oekivani okvir, pa V(R) pove amo za 1. Ako je V(R) N(S), došlo je do dupliciranja nekog okvira, ili do njegova gubitka. Duplicirani se okvir odbacuje. Prijemna stanica može odbaciti prekoredni paket i tražiti neselektivnu retransmisiju svih okvira od izgubljenog dalje (Go Back N), ili prekoredni zadržati i tražiti selektivna retransmisiju onog okvira koji nedostaje (Selective Retransmission). Blokove korisnikovih informacija numeriramo po modulu m=2 n, gdje je n broj bitova podatka u C-polju, a m širina prozora. Numeraciju blokova po modulu koristimo istovremeno za kontrolu toka i kontrolu pogrješki. Kontrolom pogrješki na razini 2.2 otkriva se gubitak blokova na razini 2.1 na osnovu njihovih rednih brojeva, te se traži njihova selektivna ili neselektivna retransmisija. Detekcija gubitka na 4. PODATKOVNA RAZINA 109

110 osnovu izostanka okvira (odnosno prijemom prekorednog okvira) mogu a je na podatkovnoj razini zbog toga, jer na fizikom mediju, jednospojnom ili višespojnom, ne može do i do promjene redoslijeda okvira. Pretpostavlja se, naravno, da predajnik šalje okvire redom. Numeracija okvira po modulu može se koristiti i za kontrolu toka. Predajnik ne smije poslati više okvira nego što je širina prozora (kod 8-bitnog C-polja širina prozora je 8, a kod 16-bitnog 128). Mehanizam prozora prikazan je na slici veza uspostavljena ACK 4 ACK 7 Slika Mehanizam prozora Predajnik smije poslati onoliko okvira kolika je širina prozora, a prijemnik šalje potvrde prijema. Zbog kašnjenja se može dogoditi da predajnik pošalje npr. 8 okvira, a da do prijemnika stignu samo 4 (numerirana od 0 do 3). Prijemnik tada potvr uje ta etiri okvira (ACK4), te predajnik šalje slijede e okvire numerirane od 0 do 3. Ako u me uvremenu stigne potvrda za 7 okvira (ACK7), predajnik nastavlja sa slanjem slijede ih okvira, numeriranih od 4 do 6. Postupak se slino nastavlja dalje. P/F je prozivni mehanizam, koji se koristi ovisno o vrsti rada. U C-polju komande nalazi se P (Poll) bit, a u C-polju odziva nalazi se F (Final) bit. Mehanizam P/F bita usko je povezan s primarnim vremenskim sklopom. Kod NRM naina rada, primarna stanica šalje niz okvira i u zadnjem okviru pošalje P bit u jedinici (P=1), ime želi dozvoliti sekundarnoj stanici da šalje svoje okvire. Sekundarna stanica se na to dužna odazvati nizom okvira i u posljednjem okviru poslati F=1, ime daje znak primarnoj stanici da je spremna ponovo primati njene okvire. Na taj nain se efikasno kontrolira promjena smjera komuniciranja na obosmjernom mediju. Kod ARM naina rada, primarna stanica u svakom trenutku može sa P=1 zahtijevati odaziv sekundarne stanice. Sekundarna stanica se na to mora odazvati sa F=1 što je prije mogu e. Ako sekundarna stanica trenutno nema podataka, poslat e nadzorni S okvir. Okvir s F=1 smatra se direktnim odgovorom na okvir s P=1, te je lako ostvariti sinkronizaciju numeracije okvira. Prošireni oblik upravljakog polja je prikazan na slici I 0 N(S) P/F N(R) S 1 0 S S X X X X P/F N(R) U 1 1 M M U M M M P/F X X X X X X X Slika Prošireni oblik upravlja kog polja Bitovi oznaeni sa X i U nemaju za sada odre eno znaenje i postavljaju se u nulu. Kod nekih bitovno orijentiranih protokola, U okviri imaju uvijek 8-bitno C-polje. 110 Raunalne mreže

111 Nadzorni S-okvir ima dva S-bita, što znai da imamo etiri razliita nadzorna okvira: SS=00 RR (Receiver Ready) - prijemnik spreman; SS=01 RNR (Receiver Not Ready) - prijemnik nije spreman; SS=10 REJ (Reject) - odbacivanje okvira (zahtjev za ponovnim slanjem); SS=11 SREJ (Selective Reject) - selektivno odbacivanje okvira. Komandom/odazivom RR naznauje se spremnost stanice za prijem okvira, a istovremeno se potvr uju svi dotada preneseni okviri do N(R)-1. Komanda RR uz P=1 je upit o stanju druge stanice. Komandom/odazivom RNR naznauje se privremena nesposobnost stanice da primi okvir I, a istodobno se potvr uju svi okviri sa rednim brojevima do N(R)-1. RNR se uz P=1 može upotrijebiti i za traženje podatka o stanju druge stanice. Komandom/odazivom REJ traži se ponovni prijenos okvira s rednim brojem N(R) i svih okvira poslanih nakon njega, a istovremeno se potvr uju okviri do N(R)-1. U jednom trenutku za dani smjer smije postojati samo jedan S okvir sa nalogom REJ. Komandom/odazivom SREJ zahtijeva se ponovni prijenos samo jednog okvira, i to onog sa rednim brojem N(S)=N(R). Prijemom tog okvira prijenos se nastavlja dalje. Kontrolni U-okvir ima 5 M-bitova, pa imamo 32 razliita U okvira. Time se naznauje niz mogu ih komandi i odziva, od kojih emo navesti samo one koji su definirani sa ISO 4335: Komande koje šalje primarna stanica su slijede e: SARM (Set ARM) - postavi asinkroni odzivni nain rada; SNRM (Set NRM) - postavi normalni odzivni nain rada; DISC (Disconnect) - komanda za raskid veze; SARME (Set ARM Extended) - postavi asinkroni odzivni nain rada s proširenim zaglavljem; SNRME (Set NRM Extended) - postavi normalni odzivni nain rada s proširenim zaglavljem. Sekundarna stanica šalje sljede e odazive: UA (Unnumbered Acknowledgment) - nenumerirana potvrda; CMDR (Command Reject) - odbacivanje komande. Informacijsko polje CMDR okvira je veliine 20 bita, slika Slika Oblik informacijskog polja za CMDR W=1 ako je primljeno C-polje nerazumljivo; X=1 ako je primljeno neispravno C-polje, koje sadrži informacijsko polje kakvo nije dozvoljeno ili okvir S ili U nedozvoljene duljine (tada je i W=1); Y=1 ako je informacijsko polje predugo; Z=1 ako je N(R) neispravan. Za prošireni oblik zaglavlja informacijsko polje je veliine 36 bita. Vremenski sklop Vremenski sklop se koristi da bi se detektirao izostanak aktivnosti pojedine stanice. Kod NRM samo primarna stanica ima vremenski sklop, a kod ARM i sekundarna. Vremenski sklop primarne stanice oznaavamo s TP (Primary Timer), a vremenski sklop sekundarne stanice s TS (Secondary Timer). Pravila za korištenje TP (vremenskog sklopa primarne stanice) kod NRM su: 4. PODATKOVNA RAZINA 111

112 START P=1 Vremenski sklop pokre emo svaki put kad je P=1. RESTART F=0 Sekundarna stanica se može odazvati sa nizom od više okvira, a TP nanovo pokre emo svaki put kada primimo F=0. STOP F=1 TP zaustavljamo kad je F=1. istek pogrješka Ukoliko pro e vrijeme predvi eno vremenskim sklopom, detektirali smo pogrješku. Pravila za korištenje TP kod ARM su: START P=1 Pokretanje TP. RESTART ne postoji STOP F=1 Veza je dvosmjerna, sekundarna stanica šalje F=1, ime zaustavlja TP. istek pogrješka Ako sekundarna stanica u odre enom vremenu ne pošalje F=1, došlo je do pogrješke u prijenosu. Pravila za korištenje TS (vremenskog sklopa sekundarne stanice) kod ARM su: START I(N(S)) Pokre e se kada pošaljemo neki I okvir (sa rednim brojem N(S)). RESTART ne postoji istek pogrješka Oekujemo da nam stigne okvir primarne stanice koji sadrži N(R) i time potvrdi N(S), odnosno I(N(S)). Ako predvi eno vrijeme istekne, nastupila je pogrješka. Rad primarne i sekundarne stanice u NRM modu predstavlja U ili S okvir, P i F znai P=1 i F=1, P je primarna stanica, a S sekundarna. I00 - prvi broj je redni broj okvira, a drugi je potvrdni broj, broj okvira kojeg oekujemo iz suprotnog smjera. Prozivanje, slika Selektiranje, slika Slika Prozivanje u NRM modu Dvosmjerni prijenos, slika Slika Selektiranje u NRM modu Slika Dvosmjerni prijenos u NRM modu 112 Raunalne mreže

113 Pojava pogrješki: Pogrješke u fazi uspostave kanala, slika Ako se smetnja pojavi na SNRM,P okviru, sekundarna stanica se ne odaziva. Nakon što pro e odre eno vrijeme, primarna stanica shvati da se nešto dogodilo i da mora ponoviti poziv. Ako je pogrješka na UA,F okviru, postupak je isti, slika Slika Pogrješka na SNRM okviru Slika Pogrješka na UA okviru za NRM Pogrješka u fazi raskida kanala, slika Primarna stanica mora slati DISC sve dok se veza ne raskine. Slika Pogrješka u fazi raskida logi kog kanala u NRM modu Pogrješka na informacijskom okviru, slika Slika Pogrješka na informacijskom okviru u NRM modu (retransmisija s RR ili REJ) Sekundarna stanica je potvrdila prijem samo prvog okvira i obavijestila primarnu da oekuje prijem ostalih. Tako je primarna stanica shvatila da mora retransmitirati drugi okvir, a i sve ostale. Ovdje smo mogli upotrijebiti i REJ umjesto RR. Traženje retransmisije sekundarna stanica može obaviti i bez RR ili REJ, slika Slika Pogrješka na informacijskom okviru u NRM modu (retransmisija bez RR ili REJ) Pogrješka se može pojaviti i na posljednjem informacijskom okviru, slika Tada koristimo vremenski sklop primarne stanice. Ni ovdje nije nužan REJ okvir. Slika Pogrješka na posljednjem informacijskom okviru u NRM modu 4. PODATKOVNA RAZINA 113

114 Pogrješka može nastupiti i na informacijskom okviru sekundarne stanice, slika Slika Pogrješka na informacijskom okviru sekundarne stanice u NRM modu i traženje retransmisije bez upotrebe RR ili REJ okvira Retransmisija se može tražiti i na nain da se TP pokre e svaki put kada primimo informacijski okvir (STP - Start TP; RTP - Restart TP), slika Slika Pogrješka na informacijskom okviru sekundarne stanice u NRM modu i traženje retransmisije upotrebom vremenskog sklopa primarne stanice Rad primarne i sekundarne stanice u ARM modu Prijenos okvira, slika Stanice u bilo kojem trenutku smiju poslati P=1, odnosno F=1. Npr. u ovom primjeru primarna stanica šalje I1,2,P, a sekundarna I2,2,F da bi potvrdila da je sve u redu s prijemom okvira I1,2. Pojava pogrješki: Slika Prijenos okvira u ARM modu Pogrješke u fazi uspostave kanala, slika Ako se na SARM,P okviru pojavi smetnja, sekundarna stanica se ne odaziva. Nakon što pro e odre eno vrijeme, primarna stanica shvati da se nešto dogodilo i da mora ponoviti poziv. Ako je pogrješka na UA,F okviru, postupak je isti, slika Slika Pogrješka na SARM okviru Slika Pogrješka na UA okviru u ARM 114 Raunalne mreže

115 Pogrješka na informacijskom okviru, slika Slika Pogrješka na I okviru u ARM modu Nakon detekcije pogrješke možemo postupiti na nekoliko naina. Možemo koristiti P/F mehanizam, slika Na taj nain kasnimo za 6 okvira (od I 2 do I 7 ), koje moramo retransmitirati. Slika Retransmisija P/F mehanizmom u ARM modu Drugi je nain da sekundarna stanica pošalje REJ okvir, slika Slika Retransmisija REJ okvirom u ARM modu Na osnovu REJ2 okvira primarna stanica egzaktno zna da je došlo do gubitka okvira I2. Ovdje smo nepotrebno poslali samo 2 okvira. Tre i je nain korištenje selektivne retransmisije, slika Slika Retransmisija SREJ okvirom u ARM modu Ovdje imamo malo kašnjenje zbog retransmisije samo jednog okvira. Bez obzira na to, ovaj sustav primjenjujemo samo kada nam je potrebna ve a brzina odziva, jer zahtjeva ve u memoriju i kompleksniju obradu. Da bi se pomoglo održavanje sinkronizacije, primarna stanica u ARM modu povremeno šalje P=1, pri emu se drži pravila da ne smije poslati slijede i P bit dok ne dobije odgovor na prethodni. Ako ne dobije odaziv do isteka nekog odre enog vremena, onda ponovo šalje okvir koji je imao P=1. 4. PODATKOVNA RAZINA 115

116 Dijagrami stanja predajnog i prijemnog automata. U dijagramima predajnog (slika 4.47) i prijemnog (slika 4.48) automata korištene su slijede e oznake: PSP - predajni sklop prazan; OKV - slanje okvirnog znaka; OKVIR - nadre ena razina zahtjeva predaju; CON - upravljako polje (C-polje); I - informacijsko polje; INF - informacijski blok; FCS - zaštitni blok; MEM - memorija nije popunjena. Ako neki od navedenih znakova ima crtu iznad, znaenje mu je suprotno. Slika Dijagram predajnog automata Slika Dijagram prijemnog automata Dijagrami stanja za NRM U dijagramima primarne (slika 4.49) i sekundarne stanice (slika 4.50) u fazi uspostave i raskida veze korištene su slijede e oznake: TAKT - takt prozivanja; TP - vremenski sklop primarne stanice; N - broja retransmisija; Ako neki od navedenih znakova ima crtu iznad, znaenje mu je suprotno. 116 Raunalne mreže

117 Slika Primarna stanica u fazi uspostave i raskida veze Slika Sekundarna stanica u fazi uspostave i raskida veze Dijagrami primopredaje podataka U dijagramima primopredaje podataka za primarnu (slika 4.51) i sekundarnu stanicu (slika 4.52) korištene su slijede e oznake: W - popunjen prozor; INF(S,R) - toan redni broj informacijskog okvira; TP - vremenski sklop primarne stanice; N - broj retransmisija; POD - podaci poslani. Ako neki od navedenih znakova ima crtu iznad, znaenje mu je suprotno. 4. PODATKOVNA RAZINA 117

118 Slika Primarna stanica u fazi primopredaje podataka Slika Sekundarna stanica u fazi primopredaje podataka PODATKOVNA RAZINA CCITT X.25 PROTOKOLA Podatkovna razina X.25 protokola definira novi nain rada - asinkroni balansni nain rada, koji se pokazao boljim od asinkronog odzivnog moda. Tako er ima definirane nove komande i odazive kod U okvira. Ovim protokolom nije predvi eno višespojno povezivanje korisnika. Protokolom X.25 podatkovne razine predvi ena su 3 nadzorna okvira: RR (Receive Ready) - prijem spreman; RNR (Receive Not Ready) - prijem nije spreman; REJ (Reject) - odbaen. Kod U okvira predvi ene su odre ene komande i odazivi: komande: SARM (Set Asynchronous Response Mode) - postavi asinkroni odzivni nain rada; SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) - postavi asinkroni balansni nain rada; DISC (Disconnected) - raskid veze. 118 Raunalne mreže

119 odazivi: UA (Unnumbered Acknowledgment) - nenumerirana potvrda; CMDR (Command Reject) - odbacivanje komande; FRMR (Frame Reject) - odbacivanje okvira; DM (Disconnected Mode) - neprikljueno stanje. Za razliku od ISO 4335 standarda, X.25 definira i suelje, slika Prema X.25 definirane su dvije 8-bitne adrese: A ; B Upotrebljavamo ih u 4 razliita sluaja (tablica 4.2): Slika Su elje po CCITT X.25 adresa A - kada komanda putuje od DCE prema DTE, a odaziv od DTE prema DCE (DCE primarna); adresa B - kada komanda putuje od DTE prema DCE a odaziv od DCE prema DTE, (DTE primarna) DTE DCE K B A O A B Tablica 4.2. Primjena adresa A i B U ovom standardu se usvaja novi termin - LAP (Link Access Protocol), kojim se definira procedura uspostave i raskida logikog kanala. Uvo enjem asinkronog balansnog moda LAP-B (Link Access Protocol Balanced) napuštena je striktna podjela na primarne i sekundarne stanice i uveden je pojam kombinirane stanice. Kombinirana stanica izdaje i prima naloge od druge kombinirane stanice, odnosno prema potrebi izvršava funkcije ili primarne ili sekundarne stanice. Zbog razlike u adresama mogu a je istovremena uspostava dva logika kanala, tako da je na jednom kanalu primarna stanica DTE, a na drugom DCE PRIJENOS PODATAKA ME U INTELIGENTNIM MODEMIMA U poglavlju 3. je spomenuto da inteligentni modemi me usobno komuniciraju protokolom podatkovne razine. Ova komunikacija odvija se automatski, bez znanja korisnika, pa je za njega transparentna. Protokoli koje koriste inteligentni modemi razvili su se najprije kao industrijski standardi. Poznata je serija standarda firme Micronic pod nazivom MNP (Modem Networking Protocol). MNP-5 odre uje mehanizme kontrole pogrješki, a MNP-10 kompresiju korisnikovih podataka. Potreba za službenim standardom rezultirala je u donošenju ITU-T preporuka: V.42 specificira upotrebu LAP-M (Link Access Protocol for Modems) bitovno orijentiranog protokola, ukljuivo kontrolu pogrješki. V.42bis specificira pravila kompresije korisnikovih podataka LAP-M koristi asinkroni balansni mod kao kod X.25, kojemu je vrlo slian. Specificira uporabu SREJ okvira, te dvaju novih U okvira: XID i TEST. XID se koristi za razmjenu identifikacijskih podataka. 4. PODATKOVNA RAZINA 119

120 4.4 LOKALNE MREŽE Lokalne mreže su mreže velike brzine, malog kašnjenja i kratkog dosega. Povezuju raunala unutar jedne prostorije ili zgrade. Od mnogih tehnologija lokalnih mreža, naješ e se koristi ETHERNET, a poznate su TOKEN-RING, TOKEN-BUS, bežine WLAN (Wireless LAN) i druge. Danas se za lokalne mreže najviše koristi standard IEEE 802.x, kojim su definirane podrazina 2.2 LLC (Logical Link Control) i podrazina 2.1 MAC (Media Access Control), slika LLC specificira bitovno-orijentirani protokol zajedniki za sve vrste lokalnih mreža, a MAC oblik okvira koji se pojavljuje na mediju i metode pristupa mediju prilago ene samom mediju (sabirnica, prsten, radio veza). Slika Podjela podatkovne razine na LLC (2.2) i MAC (2.1) razinu prema IEEE 802.x RAZINA 2.2 LLC (Logical Link Control) LLC je bitovno-orijentirani protokol, zajedniki za sve 802 lokalne mreže, secificiran IEEE standardom. Pruža mogu nost prijenosa podataka u dvije klase usluga: I. klasa omogu uje bespojni prijenos (connectionless) korištenjem UI okvira. Klasa I. ima definirane sljede e komande i odazive: komande: UI (Unnumbered Information) - samostalna informacija; XID (Exchange Identification) - razmijeni podatke za prepoznavanje; TEST. odazivi: XID; TEST. II. klasa omogu uje spojevni prijenos (connection oriented). Sadrži klasine okvire HDLC protokola. Stanica koja radi tako da koristi okvire klase I, mora biti u stanju koristiti i okvire klase II. S okviri: RR, prijemnik spreman RNR, prijemnik nije spreman,, REJ, odbacivanje. U okviri: komande: SABME - (Set Asynchronous Balanced Mode Extended) - ukljui asinkroni prošireni balansni nain rada; DISC. U praksi se od svega ovoga naješ e koristi samo komanda UI. odazivi: UA; DM; FRMR. Nedostatak okvira ranijih bitovno-orijentiranih protokola je bio u nedostatku adrese pošiljaoca. Prema IEEE 802.2, oblik LLC okvira je definiran kao na slici Raunalne mreže

121 Slika LLC okvir prema IEEE DSAP je adresa odredišne, a SSAP izvorišne prikljune toke, slika Pomo u DSAP i SSAP identificiraju se korisnici logikog kanala. Predvi eno je da se ove adrese koriste dinamiki u trenutku uspostave veze. Kako na mrežnoj razini korisnik može biti samo protokol mrežne razine, i to isti za oba uesnika, nedostatak koncepta prikljunih toaka je u nepostojanju standardne identifikacije mrežnih protokola. I/G=0 - individualna adresa; I/G=1 - grupna adresa; D - bitovi DSAP adrese; Slika Oblik adresa DSAP i SSAP C/R=0 - komanda; C/R=1 - odaziv; S - bitovi SSAP adrese. Kod originalnog ISO standarda nedostatak je što se za C polje unaprijed ne zna da li e biti 8-bitno ili 16-bitno. Kod LLC je to riješeno na nain da se za S i I okvire koristi 16-bitno C polje, a za U okvire 8-bitno, slika Informacijsko polje se, za razliku od HDLC, sastoji od cjelovitih okteta, odnosno duljine je M 8b. Slika C-polje na LLC razini RAZINA 2.1 MAC (Media Access Control) Definirana je prema IEEE standardima 802.x, za svaku vrstu lokalnih mreža zasebno. Odgovara razini 2.1. MAC je prilago en vrsti medija, pa je LLC zajedniki za sve vrste lokalnih mreža IEEE ETHERNET MAC okvir (slika 4.58) se sastoji od slijede ih polja: Slika Okvir za ETHERNET prema IEEE SY (Synchronization) je znak dužine 7 okteta, oblika Služi za uspostavu sinkronizacije. SFD (Start Frame Delimiter) je okvirni znak, oblika DA (Destination Address) je odredišna adresa, a SA (Source Address) izvorišna adresa. DA i SA su adrese fizikog ure aja prema fizikom sloju, za razliku od SSAP i DSAP, koje su adrese korisnika na mrežnoj razini, slika PODATKOVNA RAZINA 121

122 Slika Adrese fizi kog ure aja DA i SA i adrese korisnika DSAP i SSAP DA i SA mogu biti 48-bitne (slika 4.60) ili 16-bitne (slika 4.61): 1) 48-bitno adresno polje ima slijede a polja: Slika bitno adresno polje I/G=0 - individualna adresa; I/G=1 - grupna adresa. Ako su svi bitovi grupne adrese u jedinici, ona postaje univerzalna adresa i podatak adresiran na taj nain mogu primiti sve stanice. U/L=0 - globalno administrirana adresa, upisuje proizvo a veznog sklopa; U/L=1 - lokalno administrirana adresa, odre uje samostalno administrator mreže. 2) 16-bitno adresno polje. Slika bitno adresno polje Ovdje nije potreban bit U/L, jer je 16-bitna adresa uvijek lokalno administrirana. Iako globalno administrirane, 48 bitne su adrese neupotrebljive kao mrežne adrese. Zato se koriste adrese na mrežnoj razini. Postavlja se problem povezivanja adrese na MAC razini sa adresom na mrežnoj razini. Kod Interneta je taj problem riješen ARP (Address Resolution Protocol) protokolom. LEN (Length) je polje koje nam kaže koliko ima okteta korisnikove informacije. Informacijsko polje sadrži korisnikove podatke, npr. kompletan LLC okvir dužine LEN. FCS je polje zaštite. Koristi se ciklika zaštita polinomom CRC-32 koja ukljuuje sve bitove okvira. PAD okvir - zbog kašnjenja informacije, uzrokovanog dužinom kabela izme u stanica, predvi a da polje mora imati neku minimalnu dužinu da bi se moglo prenijeti. Ako je dužina manja od minimalne, izme u LLC i FCS se mogu ubaciti dodatni okteti kao nadogradnja. Npr. kod ETHERNET-a, brzine prijenosa 10 Mb/s, definirana je minimalna dužina okvira od 512 bita, odnosno 64 okteta. Vrijeme predaje takvog okvira iznosi 51.2 µs. Kako je na kabelu dužine 2.5 km predvidljivo kašnjenje od 12.5 µs, sigurno je da e okvir sti i do najudaljenije stanice prije isteka njegove predaje, te na taj nain osigurati otkrivanje kolizije od strane svih stanica na vezi. Problem standarda je u tome što nije adekvatno riješena identifikacija protokola na mrežnoj razini, što se nastojalo riješiti tokom razvoja. Specifi nosti u standardizaciji ETHERNET-a. Razvoj ETHERNET-a je poeo u razvojnom centru firme XEROX, PARC (Palo Alto Research Center). Projektu su se prikljuile firme DEC i INTEL, pa su zajedno s firmom XEROX objavile DIX ETHERNET. Uz male izmjene, specificiran je ETHERNET II (slika 4.62), koji se i danas masovno koristi, iako nije formalno standardiziran. 122 Raunalne mreže

123 Slika ETHERNET II okvir Osnovna razlika u odnosu na okvir je u PID (Protocol Identifier), 16-bitnom polju za identifikaciju protokola. U polju podaci prenosi se kao SDU paket mrežne razine, dakle LLC protokol se ne koristi. EHERNET II pruža uslugu bespojnog prijenosa PDU lokalnom mrežom. Poslije je usvojen standard (vidi gore), kao napor da se standardiziraju sve vrste lokalnih mreža. Kod njega je polje PI zamijenjeno poljem LEN. Firma NOVELL je prva poela koristiti okvir, ali bez LLC okvira. Danas je on poznat kao okvir, slika Slika Okvir prema standardu za IPX paket U polju iza LEN prvi oktet FF je ekvivalentan adresi odredišne prikljune toke DSAP, a drugi adresi polazišne prikljune toke SSAP. To su univerzalne adrese, što je prihvatljivo za DSAP, ali je neprihvatljivo za SSAP. Oktetima FFFF definiran je IPX mrežni protokol u informacijskom polju. Okviri i ETHERNET II se na istoj mreži me usobno ne prepoznaju, a katkad i smetaju jedan drugome. ETHERNET II se od ostalih okvira razlikuje po vrijednosti PI polja, koja je ve a od 2048 (0800 hex), dok je najve a dužina okvira 1500 okteta. Zatim se pokušalo iskoristiti originalnu specifikaciju sa ukljuenim LLC okvirom, ali na nain da polja SSAP i DSAP zajedno posluže kao identifikator protokola mrežne razine, slika Slika Okvir prema standardu 802.2, sa poljima DSAP i SSAP kao PI DSAP i SSAP su imale fiksno dodijeljene vrijednosti, što je bilo neprihvatljivo zbog malog broja adresa. Osim toga, ova koncepcija se nije slagala sa originalnim standardom i nije bila šire prihva ena, pa je definiran SNAP (Sub Network Access Protocol) okvir, slika Slika LLC sa SNAP okvirom Prednost je SNAP okvira što je kompatibilan i standardan za sve vrste lokalnih mreža. 4. PODATKOVNA RAZINA 123

124 Danas se na lokalnim ETHERNET mrežama mogu na i 4 razliita okvira. Zbog toga programska podrška podatkovne razine mora imati sustav multipleksiranja (slika 4.66), koji e prepoznati vrstu okvira i uputiti je na ispravne procese na mrežnoj razini. Slika ETHERNET sa više razli itih okvira i sustavom multipleksiranja IEEE TOKEN-RING Kod IEEE lokalnih mreža stanice su povezane u prsten. Pristupna rije (Token) kruži prstenom sve dok ne nai e na stanicu koja ima spremne podatke. Ta stanica umjesto pristupne rijei šalje okvir, koji putuje kroz cijeli prsten i uništi ga kada ponovo do e do nje. Iskorištenje kanala je maksimalno, ak i kod velikog optere enja, slika 4.67., jer su za razliku od ETHERNET mreže. izbjegnute kolizije. Slika Usporedba TOKEN-RING i ETHERNET LAN Toliko poboljšanje ipak nije dovoljno da bi se dala prednost prstenastim mrežama, zbog kompleksnosti kontrolnih algoritama i zbog nekompatibilnosti službenog standarda i najpoznatijih proizvo aa opreme. Okvir TOKEN-RING mreže (slika 4.68) sastoji se po od sljede ih polja: Slika Okvir TOKEN RING prema IEEE SFS (Start of Frame Sequence) - sekvenca koja služi za sinkronizaciju. Sastoji se od: SD - okvirni znak J K 0 J K 0 0 0, gdje su J i K non-data bitovi, koji remete normalni nain prijenosa podataka i služe za identifikaciju poetka i kraja okvira. Iskorišteni su da bi protokol bio transparentan. AC (Access Control) - oktet oblika P P P T M R R R. PPP su tzv. bitovi prioriteta (Priority bit), koji omogu uju da se odredi prioritet poruke. Oni postoje u svakoj pristupnoj rijei i njih mogu iskoristiti stanice sa tim ili ve im prioritetom; T je token bit. Ako je T=0, onda imamo pristupnu rije. Ta rije putuje kroz mrežu i, kada nai e na stanicu koja ima spremne podatke, mijenja token bit u T=1, što je znak za informacijski okvir; M - monitor bit. Služi da bi se sprijeilo beskonano kruženje iste poruke kroz prsten. Jedna stanica u prstenu ima ulogu nadzorne stanice. Ona svakom okviru postavi M=1 (bio je 124 Raunalne mreže

125 M=0). Ako ponovo primi okvir sa M=1, skida ga sa prstena, jer je to okvir koji je ve prošao cijeli prsten; RRR - rezervni bitovi. FC - kontrolno polje. Omogu uje prijenos razliitih vrsta okvira, tj. okvira za upravljanje mrežom i okvira s korisnikovim podacima. Oblik mu je F F Z Z Z Z Z Z. FF bitovi služe za identifikaciju okvira. Ako je FF=00, radi se o MAC okviru za upravljanje mrežom, a ako je FF=01, onda je to LLC okvir, koji nosi korisnikovu informaciju. Ako se radi o MAC okviru, Z-bitovi odre uju koju akciju treba poduzeti; DA i SA su adrese polazišta i odredišta. I - informacijsko polje. Nema definiranu dužinu, odnosno može biti dugo više okteta. Zato na kraju imamo sekvencu EFS da se naznai kraj okvira. EFS (End of Frame Sequence). Sastoji se od : ED - omogu uje detekciju kraja okvira. Oblik mu je J K 1 J K 1 I E. J i K, non-data bitovi; I (Intermediate frame bit) - omogu uje slanje okvira u lancu, odnosno stanica može poslati više okvira za jednu kontrolnu rije; E (Error detected) - ako prijemna stanica detektira pogrješan okvir, postavlja E=1, a ako je okvir ispravno primljen, ostavlja E=0. Na taj nain predajna stanica kada skida okvir iz prstena može utvrditi da li je okvir ispravno primljen. Ako nije, retransmitira ga. FS (Frame Status) - ima oblik A C r r A C r r. A (Address Recognized) - adresa prepoznata; C (Frame Copied) - okvir je primljen. Imamo više sluajeva: a) A=0, C=0 - nema te stanice; b) A=1, C=0 - stanica postoji, ali okvir nije primljen; c) A=1, C=1 - stanica postoji i okvir je primljen. Funkcionalnost prstena održava se hijerarhijom nadzornih stanica, koje provjeravaju da li postoji aktivnost na prstenu (gubitak pristupne rijei) i da li je prsten blokiran (beskonano kruženje okvira). Obje pogrješke su mogu e ako stanica koja ima pristupnu rije ili koja šalje okvir iznenada prestane s radom zbog kvara, nestanka napajanja ili iskljuenja kabela. U usporedbi s Ethernetom, uspostava i održavanje nadzornih funkcija znatno optere uje stanice na mreži IEEE TOKEN-BUS Stanice nisu fiziki spojene u prsten, nego uspostavljaju logiki prsten na nain da generiraju sluajan broj, na osnovu kojega same odre uju svoj redoslijed u prstenu. Ako se dogodi da dvije stanice izaberu isti broj, potrebno je ponoviti postupak generiranja sluajnog broja. Nakon uspostave logikog prstena šalje se pristupna rije i daljnji rad stanica u prstenu je isti kao da se radi o fizikom prstenu. Ovakav spoj zadržava prednosti prstenastog spoja, a ima i prednosti sabirnikog, jer se pri iskljuenju stanice iz prstena ili ukljuenju nove stanice u prsten treba samo uspostaviti novi logiki prsten. Okvir je nešto drugaiji od okvira u prstenastim mrežama, slika Slika Okvir TOKEN BUS prema IEEE PRE - uvodna rije. Služi za sinkronizaciju po bitu; 4. PODATKOVNA RAZINA 125

126 SD - okvirni znak, oblika N N sekvence. FC - polje kontrole okvira, oblika F F C C C C C C. FF - odre uje vrstu okvira (MAC ili LLC); C bitovi odre uju dodatne parametre. 0 N N N je non-data simbol i služi za sinkronizaciju ED - omogu uje detekciju kraja okvira. Oblik mu je N N 1 N N 1 I E. I (Intermediate bit) oznaava da li slijedi još okvira u lancu; E - detektira pogrješku na okviru. Funkcionalnost logikog prstena zahtjeva dodatnu proceduru uspostavljanja na poetku rada, te kod svakog ukljuenja ili iskljuenja neke stanice. Ova funkcija je kombinirana s nadzorom gubitka pristupne rijei i beskonanog kruženja okvira, što sve dodatno optere uje prikljuena raunala IEEE WIRELESS LAN IEEE je donio osnovni standard za bežine mreže brzine do 2 Mb/s, a dodatak b za bežine mreže brzine do 11 Mb/s. Na fizikoj razini podržani su radio (FHSS i DSSS) i infracrveni (IR) prijenos. Na podatkovnoj razini definiran je specifian MAC protokol kao podloga za zajedniki LLC, slika Podatkovna razina MAC FH DS IR Fizika razina Slika Struktura beži ne mreže Osnovna zada a MAC razine je isporuka MSDU (MAC SDU), a to su okviri LLC protokola, me u uesnicima bežinim putem. Tako er sadrži funkcije provjere identiteta uesnika i zaštite tajnosti informacija (šifriranjem). Medij, a to je prostor u dosegu radio signala frekvencije 2,4 GHz, se koristi na nain da svaka stanica samostalno donosi odluku o poetku emitiranja. Upravljanje prijenosom je decentralizirano, uz korištenje CSMA/CA algoritma (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). CSMA/CA algoritam je vrlo slian CSMA/CD algoritmu Etherneta, jer su oba medija višespojna. Kod radio prijenosa specifina je nemogu nost detekcije kolizije. Stoga se kolizija izbjegava posebnim algoritmom, korištenjem posebnih kratkih okvira RTS, CTS i ACK, slika Stanica koja traži prijenos najprije osluškuje medij, te eka dok kanal ne postane slobodan. Pri tome može mjeriti snagu radio signala i/ili snagu vala nosioca. 2. Kad je medij slobodan, stanica odredi sluajno vrijeme ekanja DIFS (Distributed Inter Frame Space) i ponovo osluškuje. 3. Ako u DIFS periodu medij ponovo postane zauzet, stanica se vra a na korak Nakon isteka DIFS perioda stanica šalje RTS (Request To Send) okvir. On sadrži adresu odredišta i predvi enu duljinu poruke. Time daje do znanja da e zauzeti medij upravo NAV (Network Allocation Vector) vremena, mjereno od kraja RTS okvira. 5. Ukoliko je za vrijeme CTS došlo do kolizije (dvije stanice s istim DIFS periodom), ne e biti odziva, te e obje stanice u koliziji pre i na korak Kad nema kolizije, prozvana stanica odaziva se sa CTS (Clear To Send) okvirom. Taj okvir sadrži potvrdu NAV vremena, ovaj put mjereno od kraja CTS okvira. Time se NAV dojavljuje onim stanicama, koje nisu u dometu pozivaju e stanice. 7. Pozivaju a stanica šalje podatke, s kašnjenjem me u okvirima SIFS (Short Inter Frame Space). 126 Raunalne mreže

127 8. Prijemna (pozvana) stanica potvr uje prijem okvirom ACK. Transakcija mora završiti unutar rezerviranog NAV vremena. 9. Slijedi ponovo korak 1 s istim ili drugim uesnicima. Izvor G3 RTS G1 G1 Podaci G1 G1 SIFS G3 DIFS CW Contention Window Odredište CTS ACK G3 CW Ostali NAV (RTS) NAV (CTS) Odloženi pristup Slijede i MPDU ekanje nakon odloženog pristupa Slika CSMA/CA algoritam bežinom mrežom prijenos podataka obavlja se korištenjem tri vrste okvira, podatkovnih, nadzornih (RTS, CTS i ACK) i upravljakih. Op i oblik okvira prikazan je na slici 4.72: Poetni niz PLCP zaglavlje MAC zaglavlje PODACI CRC Slika okvir Po etni niz sastoji se od sinkronizacijske sekvence SYN 80 bita i okvirnog znaka SFD 16 bita. PLCP zaglavlje (Physical Layer Convergence Protocol) emitira se uvijek brzinom 1 Mb/s, odre uje duljinu okvira i brzinu emitiranja. Zašti eno je 16 bitnom CRC zaštitom MAC zaglavlje odre uje vrstu okvira, adrese odredišta, izvorišta i relejne stanice, smjer, fragmentaciju i zaštitu podataka. Koriste se adrese duljine 6 okteta. Podaci su korisnikovi podaci (LLC okvir) CRC je 32-bitna ciklika zaštita itavog okvira (ukljuuje MAC zaglavlje). Radio prijenos izložen je smetnjama, pa se oekuje visoka uestalost pogrješki. U tim uvjetima optimalno je slati okvire manje duljine protokol raspolaže mehanizmom fragmentacije. MSDU (informacijsko polje) se fragmentira na dijelove optimalne duljine, što ovisi o nainu radio prijenosa. Obzirom na malo kašnjenje, koristi se jednostavni protokol ponavljanja svakog fragmenta dok ga prijemna stanica ne potvrdi. Upravljanje prometom zahtijeva korištenje raznih upravljakih okvira. Npr. u FHSS sustavu potrebno je održavati sinkronizaciju perioda skokova, što osigurava centralna pristupna toka (AP, Access Point) svojim "svjetionikim" okvirima (Beacon Frame). Standard propisuje 11 upravljakih, 6 nadzornih i 8 podatkovnih vrsta okvira. 4.5 ISDN PRETPLATNIKE MREŽE Podatkovna razina ISDN S/T suelja specificirana je u dvije podrazine: specifina MAC podrazina dio je specifikacije fizike razine, preporuka ITU-T I.430, dok je podrazina 2.2 definirana nizom preporuka ITU-T I.440 = Q920, nazvana DSS1 (Digital Subscriber Signaling 1). DSS1 se odnosi samo 4. PODATKOVNA RAZINA 127

128 na signalizacijski protokol za D kanal suelja, dok se korisnikovi podaci prenose B kanalima bit po bit bez primjene nekog protokola (ovisi o korisniku). I.430 omogu ava prijenos bitova 2B+D kanala u strogo sinkronom režimu, neophodnom za prijenos govora i podataka PCM kanalima 64 kb/s. Oblik okvira prikazan je na slici 4.70: F = okvirni (framing) bit L = bit za eliminaciju istosmjerne komponente D = bit D kanala E = bit jeke (echo) D kanala FA = dodatni okvirni bit Slika Okvir ISDN prema I.430 N = -FA, negacija FA bita B1, B2 = bit kanala B1 ili B2 A = bit aktiviranja S = bit S kanala M = bit za povezivanje okvira (multi-framing) NT kao primarna stanica šalje okvir, a TE1 se odaziva sinkrono s 2 bita zakašnjenja. LAP-D je gotovo identian LAP-B protokolu preporuke X ATM MREŽE ATM TEHNOLOGIJA ATM (Asynchronous Transfer Mode) je prijenosno-komutacijska tehnologija, razvijena za potrebe izgradnje širokopojasnih digitalnih mreža integriranih usluga (B-ISDN), za prijenos glasa, video zapisa i podataka. To je mreža s prospajanjem kratkih paketa fiksne duljine nazvanih elijama ili stanicama (cell), slika Svaka elija sastoji se od zaglavlja duljine 5 okteta i tijela s podacima korisnika ili za upravljanje mrežom duljine 48 okteta, svega 53 okteta. Izabrana duljina elije je kompromis izme u zahtjeva za malim poetnim kašnjenjem kod govornih komunikacija i za sklopovskim prospajanjem s jedne, te iskorištenja prijenosnog medija s druge strane. zaglavlje podaci 5 48 Duljina polja (u oktetima) Slika ATM elija elije se u ATM mrežama proslje uju virtualnim kanalima (Virtual Channel) i virtualnim stazama (Virtual Path). Virtualni kanal je put kroz mrežu kojim prolaze sve elije odre enog toka, odre en na poetku prijenosa. Redoslijed isporuke elija je zagarantiran. Virtualna staza je skup virtualnih kanala koji na nekom segmentu mreže dijele zajedniki put. Zaglavlje elije nosi identifikatore virtualnog kanala i staze, koji zajedno jednoznano odre uju tok podataka. 128 Raunalne mreže

129 Prospajanje elija Karakteristina topologija ATM mreža je stablasta, kod koje u vorištima nalazimo ATM prospojnike. ATM prospojnici svaku pojedinu eliju sa ulaznog komunikacijskog kanala prebacuju na traženi izlazni komunikacijski kanala. Pri tome elije ekaju na prijenos u izlaznim redovima ekanja, slika Prospajanje se odvija potpuno sklopovski, ime se postižu velike brzine prijenosa. Slika Struktura ATM prospojnika Podjela na virtualni kanal i stazu omogu ava korištenje dviju vrsta ATM prospojnika. Prospojnik kanala identificira svaki tok na osnovu identifikatora virtualnog kanala i staze, te prospaja elije tako da one pri tome mogu mijenjati stazu. Prospojnik staze identificira samo grupu tokova koji pripadaju stazi na osnovu identifikatora staze, te prospaja elije tako da ostanu u istoj stazi. Prospojnik staze je jednostavniji i koristi se za ostvarivanje virtualnih mreža. Kod ATM mreža definirana su dva suelja, korisniko suelje UNI (User Network Interface) i mrežno suelje NNI (Network Node Interface). Kod privatnih mreža ta suelja su PUNI, privatni UNI i PNNI, privatni NNI, slika Privatna ATM mreža Javna ATM mreža ATM prospojnik UNI suelje Privatno NNI suelje UNI suelje ATM prospojnik Privatno UNI suelje Javno UNI suelje ATM prospojnik FDDI Javno NNI suelje UNI suelje ATM prospojnik UNI suelje ATM usmjernik Token ring ATM usmjernik Slika UNI i NNI su elja kod ATM mreža UNI i NNI suelja su vrlo slina, ali se razlikuju u formatu zaglavlja elije. Kod korisnikog (UNI) suelja u zaglavlje elije ukljueno je polje GFC (Generic Flow Control). Kod mrežnog (NNI) suelja tog polja nema, ali je zato prošireno polje identifikatora virtualne staze, slika Na taj je nain omogu ena kontrola ponašanja korisnika (brzine odašiljanja elija) na UNI suelju, a pove an broj mogu ih virtualnih staza na NNI suelju. a) b) GFC VPI VCI PT CLP HEC VPI VCI PT CLP HEC Slika Format zaglavlja za a) UNI i b) NNI elije Pri tome korištene kratice imaju sljede a znaenja: GFC (Generic Flow Control) predvi en za lokalnu kontrolu toka, u praksi se ne koristi. 4. PODATKOVNA RAZINA 129

130 VPI (Virtual Path Identifier) identificira virtualnu stazu kojoj elija pripada. VCI (Virtual Channel Identifier) identificira virtualni kanal kojem elija pripada. PT (Payload Type) identificira vrstu elije. Prvi bit odre uje da li elija prenosi korisnike podatke. U tom sluaju drugi se bit koristi za indikaciju zagušenja, a tre i za oznaavanje kraja niza elija koji pripadaju jednom AAL5 okviru. CLP (Congestion Loss Priority) odre uje prioritet elije. elije nižeg prioriteta biti e odbaene ako do e do zagušenja. elija može biti oznaena nižim prioritetom ako je to propisano za tip usluge (UBR), ili ako korisnik prekorai svoja prava brzine emitiranja elija. HEC (Header Error Control) je polje zaštitnih bitova zaglavlja, generirano korištenjem ciklikog koda Referentna ATM arhitektura ATM mreža izvorno je zamišljena kao homogena mreža. ATM arhitektura sastoji se od fizike, ATM i AAL razine, slika 4.75: Slika ATM arhitektura Fizi ka razina ATM mreža omogu ava prijenos elija razliitim medijima i opisana je ranije. ATM razina odgovorna je za uspostavu i raskid virtualnih kanala i staza, te za proslje ivanje elija tim putovima. Za to se koriste podaci u zaglavlju elije. Obavlja funkcije kontrole pristupa i toka. Kod uspostave virtualnog kanala, šalje se elija koja sadrži globalnu adresu odredišta, te zahtjevane parametre kvalitete usluge. Koristi se više formata adrese, tri za privatne i jedan (E.164) za javne mreže. Ako elija prona e put kroz mrežu koji garantira traženu kakvo u usluge, formira se virtualni kanal kojim prolaze sve elije toga toka. Taj kanal definiraju tablice usmjeravanja i identifikatora. Na raznim segmentima mreže isti virtualni kanal može imati razliite identifikatore (jer je poetni broj kanala na nekom srednjem segmentu bio zauzet), pa se kod svakog usmjeravanja elije mijenja identifikator virtualnog kanala i staze, te preraunava HEC. U fazi prijenosa podataka preuzima podatkovna polja elija od AAL razine, te formira zaglavlja. Na prijemnoj strani odvaja zaglavlja od podatkovnog polja, te podatkovna polja isporuuje AAL razini. AAL prilagodna razina (ATM Adaptation Layer) ostvaruje vezu izme u ve ih jedinica podataka (SDU) i ATM elija. AAL razina prima SDU od nadre enih razina, npr. pakete mrežne razine Interneta, te obavlja segmentaciju na dijelove duljine 48 okteta. Sastoji se od dvije podrazine, SAR (Segmentation and Reassemble) i CS (Convergence Sublayer). SAR obavlja samu segmentaciju, dok funkcija CS ovisi o vrsti usluge. Interesantno je primijetiti da arhitektura ATM mreža ne odgovara potpuno ISO-OSI modelu. Kad se radi o homogenoj ATM mreži, prospajanje i usmjeravanje s kraja na kraj mreže obavlja se na ATM (drugoj) razini, iako bi to trebalo obavljati na mrežnoj (tre oj) razini. AAL razina je samo prilagodba prema višim razinama i nema funkcije mrežne razine. 130 Raunalne mreže

131 Kada je ATM mreža samo dio kompleksne heterogene mreže, i ATM i AAL razine nalaze se ispod mrežne razine te mreže. Kako danas još ne postoji globalna ATM mreža, a ATM tehnologija se naješ e koristi za izgradnju lokalnih mreža ili dijelova Interneta, itava ATM mreža zapravo pripada podatkovnoj razini ISO-OSI modela Usluge ATM mreže B-ISDN mreže, a time i ATM tehnologija, namijenjeni su integraciji svih vrsta prometa. To se ostvaruje rezerviranjem kapaciteta mreže za tokove koji zahtijevaju odre enu kvalitetu usluge, te kontrolom pristupa i kontrolom toka. Predvi ene su etiri vrste usluge: CBR (Constant Bit Rate), usluga stalne brzine prijenosa za nekomprimirane govorne i video signale. Odgovara joj AAL1. VBR (Variable Bit Rate), usluga promjenljive brzine prijenosa za komprimirane govorne i video signale. Odgovara joj AAL2. Koristi se u dvije varijante ovisno o realnom vremenu. ABR (Available Bit Rate), usluga raspoložive brzine prijenosa za prijenos podataka. Odgovara joj AAL3/4 i AAL5. Mreža obavještava izvorište o zagušenju ili o optimalnoj brzini, tako da ono može reducirati brzinu slanja elija. UBR (Unspecified Bit Rate), usluga nespecificirane brzine prijenosa za prijenos podataka. Odgovara joj AAL5. Mreža ne obavještava izvorište o zagušenju, ve jednostavno u sluaju zagušenja odbacuje elije. Predajnik na osnovu gubitaka treba reducirati brzinu slanja elija. Za ove usluge definirane su razliite AAL razine: AAL0 je prazna AAL razine. Funkcije AAL razine prepuštene su korisniku. AAL1 osigurava prijenos nekomprimiranih govornih signala. Koristi se kod CBR usluge. AAL2 osigurava prijenos komprimiranih govornih signala. Koristi se kod VBR usluge. AAL3/4 osigurava prijenos podataka spojevnim protokolom. Najprije definirane kao razliite usluge, AAL3 i AAL4 su ujedinjeni u zajedniku specifikaciju. Kompleksnost protokola prijei masovno korištenje, pa je naknadno razvijen AAL5. AAL5 osigurava prijenos podataka bespojnim protokolom. SDU korisnika (AAL SDU) nadopunjuje se AAL5 CS-SDU dodatkom, te se tako formirani CS-SDU segmentira na elije (SAR-PDU), slika AAL-SDU CS-SDU SAR-PDU Slika AAL Kvaliteta usluge ATM mreže Kod uspostave virtualnog kanala, korisnik i mreža ugovaraju parametre veze u parametre kvalitete usluge, tablica PODATKOVNA RAZINA 131

132 ugovorena veliina CBR VBR(rt) VBR(nrt) UBR ABR PCR, CDVT DA DA DA SCR, MBS, CDVT NE DA NE MCR NE NE DA CDV pp DA DA NE NE NE CTD sr NE NE DA NE CTD max DA DA NE NE CLR DA NE DA povratna veza NE NE DA gdje su parametri veze: Tablica 4.3. Parametri kvalitete usluge za ATM kanale PCR (Peak Cell Rate) vršna brzina odašiljanja elija SCR (Sustained Cell Rate) srednja brzina odašiljanja elija MCR (Minimal Cell Rate) minimalna brzina odašiljanja elija CDVT (Cell Delay Variation Tolerance) tolerancija perioda me u odaslanim elijama MBS (Maximum Burst Size) najve a duljina praska i parametri kvalitete usluge: CDV (Cell Delay Variation) varijacija kašnjenja na mreži CTD (Cell Transfer Delay) prijenosno kašnjenje elija CLR (Cell Loss Ratio) omjer izgubljenih elija Ukoliko je mreža u stanju pružiti traženi kapacitet i kvalitetu usluge, virtualni kanal su uspostavlja. U suprotnom, zahtjev se odbija. Time je ostvarena kontrola pristupa (CAC, Customer Admission Control). Nakon uspostave virtualnog kanala, oekuje se da e korisnik poštovati ugovorene parametre maksimalne i srednje brzine odašiljanja. Mreža na UNI suelju provjerava sukladnost korisnikovog toka s ugovorenim parametrima. Ukoliko korisnik emitira brže nego što je ugovoreno, elije se odbacuju ili oznaavaju nižim prioritetom. Na taj nain, mreža se štiti od zlonamjernog korisnika, te štiti druge korisnike ostvaruju i ugovorenu kvalitetu usluge. Kod ABR kategorije usluge, mreža dojavljuje zagušenje korisniku. Predajnik periodino šalje RM (Resource Management) elije, koje sadrže polja za dojavu zagušenja KORIŠTENJE ATM MREŽA Kako ne postoji homogena globalna ATM mreža, ATM tehnologija se koristi za izgradnju lokalnih, kao i segmenata mreža širokog dosega. Za prijenos podataka razvijeno je nekoliko arhitektura Lokalna mreža s ATM tehnologijom (LANE) LANE (LAN Emulation) je skup protokola kojim se omogu ava korištenje ATM tehnologije za izgradnju bespojnih lokalnih mreža, ija je funkcionalnost usporediva s Ethernet mrežom. ATM terminali (raunala) posredstvom ATM mreže komuniciraju kao da su spojeni na lokalnu mrežu. Takva lokalna mreža predstavlja domenu prostiranja (broadcast) i može se povezati kao podmreža na Internet. LANE je zapravo simulacija (emulacija) lokalne mreže ATM mrežom. Prednost takvog pristupa je u tome, što je mogu e koristiti protokole mrežne razine (npr. IP Interneta) bez promjene, kao da se radi o stvarnoj klasinoj lokalnoj mreži. Elementi LANE mreže prikazani su na slici 4.77: 132 Raunalne mreže

133 ATM raunalo LAN prospojnik LUNI ATM mreža Usmjernik LANE konfiguracijski poslužitelj BUS poslužitelj 1 BUS poslužitelj n LANE poslužitelj 1 LANE poslužitelj n Slika LANE LANE korisnik (ATM raunalo) prijavljuje se LANE poslužitelju, te po potrebi traži pretvorbu mrežne adrese odredišta na ATM adresu. LANE poslužitelj održava listu pretvorbe mrežnih adresa na ATM adrese i obavlja pretvorbu za potrebe korisnika. BUS (Broadcast and Unknown Server) poslužitelj obavlja razdiobu PDU s univerzalnom adresom i rukuje s PDU ije je odredište nepoznato. LANE konfiguracijski poslužitelj omogu ava rad više LANE mreža na istoj ATM mreži. LAN prospojnik povezuje ATM LANE s nekom drugom, konvencionalnom lokalnom mrežom. Usmjernik povezuje LANE mreže s Internetom Klasi ni IP preko ATM mreže (CIPOA) Klasini IP/ATM (CIPOA, Classical IP over ATM) je tehnologija koja omogu ava prijenos IP paketa preko ATM mreže, uz korištenje specifinog ATMARP (ATM Address Resolution Protocol) sustava. Na ovaj nain je mogu e koristiti ATM mrežu kao izravnu zamjenu za lokalne mreže ili kanale telekomunikacijskih mreža, slika Usmjeravanje X X X X izravno putem putem putem α Usmjernik ATM mreža β λ X X X ARP poslužitelj Preva anje adresa α β λ Slika CIPOA CIPOA protokolom formira se logika IP podmreža (LIS, Logical IP Subnetwork). Na LIS, korisnik korištenjem ATMARP protokola od ARP poslužitelja traži prevo enje IP adrese na ATM adresu. Uloga ARP poslužitelja je slina ulozi LANE poslužitelja, samo što kod CIPOA mreže ne postoji mogu nost slanja PDU s univerzalnim adresama na podatkovnoj razini. CIPOA omogu ava prijenos raznih PDU mrežne razine korištenjem LLC/SNAP zaglavlja i AAL5 specifikacije. Time je ujedno ostvarena kompatibilnost s ostalim tehnologijama lokalnih i drugih mreža. Znaajna je mogu nost multipleksiranja više tokova paketa jednim virtualnim kanalom. Mana CIPOA je u potrebi da se prijenos podataka izme u LIS obavlja posredstvom usmjernika, bez obzira da li su one možda dio iste ATM mreže. Prednosti direktne ATM veze se ne koriste. 4. PODATKOVNA RAZINA 133

134 Direktni IP preko ATM mreže (NHRP) NHRP (Next Hop Resolution Protocol) je modifikacija IPOA na nain da se veza najprije ostvari me u usmjernicima (NHS Next Hop Server). Na taj se nain dozna ATM adresa odredišnog raunala, te se ostvaruje direktni virtualni kanal izme u izvorišnog i odredišnog ATM ure aja (raunala ili usmjernika), slika NHS1 NHS2 NHS3 NHS4 NHRP odgovor NHRP zahtjev LIS1 LIS2 ATM mreža LIS3 LIS4 Usmjernik Slika NHRP Više protokola preko ATM mreže (MPOA) MPOA (Multi Protocol Over ATM) objedinjuje dobre strane ranijih tehnologija. MPOA povezuje virtualne podmreže razliitih tehnologija ATM virtualnom kanalima, slika Poslužitelj usmjeravanja ATM mreža Izravno povezano ATM raunalo upiti usmjeravanja Rubni ure aji paketi koji putuju izme u razliitih virtualnih LAN-ova Virtualna mreža A Virtualna mreža B Slika MPOA 4.7 MREŽE ZA PRIJENOS OKVIRA (FRAME-RELAY) OP A SVOJSTVA MREŽA ZA PRIJENOS OKVIRA Mreže za prijenos okvira (Frame Relay) razvijene su s namjenom povezivanja udaljenih lokalnih mreža radnih organizacija. Nakon inicijative zainteresiranih kompanija, standardizaciju je obavio ITU-T. Osnovne usluge definirane su preporukom I-233, a protokol preporukama Q-922 i Q-923. Prije pojave mreža za prijenos okvira (oko 1985), povezivanje udaljenih mreža neke radne organizacije obavljalo se je modemskim prijenosom podataka izme u premosnika preko iznajmljenih telefonskih kanala. Takve veze su bile relativno spore (do 9600 b/s) i skupe, jer su telekomunikacijske kompanije napla ivale najam kanala bez obzira na koliinu prenesenih podataka. Donošenje X.25 preporuke za paketne mreže nije bitno poboljšalo situaciju. Zbog kompleksnosti X.25 protokola i tadašnjeg stanja tehnike, brzine prijenosa su bile niske, a cijena visoka. Istovremeno, razvijao se 134 Raunalne mreže

135 uskopojasni ISDN, ija je funkcionalnost bila ograniena na komutirane kanale, dakle opet bez prednosti visokog iskorištenja i niske cijene koje donosi statistiko multipleksiranje. Potrebe korisnika za jeftinom i brzom mrežom koja e omogu iti povezivanje njihovih lokalnih mreža riješene su povezivanjem dobrih osobina ISDN pretplatnikog suelja, prospajanja paketa i proslje ivanja virtualnim kanalima. Nastale su mreže za prijenos okvira sa spojevnim ili bespojnim prijenosom, koje zbog niske razine usluge možemo smatrati mrežama podatkovne razine, bez obzira što (kao i ATM mreže) obavljaju prijenos podataka s kraja na kraj mreže. Na fizi koj razini, koristi se osnovni ili primarni ISDN prikljuak, tako da korisniku na raspolaganju stoji D, B ili H (nxb) digitalni kanal. Prijenos podataka ovim kanalom (na suelju korisnika i mreže) stalno je aktivan (za permanentne) ili se aktivira na zahtjev (za prospojene virtualne kanale). Na podatkovnoj razini, koristi se bitovno orijentirani protokol gotovo identian HDLC protokolu, nazvan LAP-F (Link Access Protocol for Frame Relay). Predvi ene su dvije vrste usluge, bespojni prijenos (prijenos okvira, Frame Relay) i spojevni prijenos (prospajanje okvira, Frame Switching). U oba sluaja koriste se prospojeni ili permanentni virtualni kanali. Kod prospojenih virtualnih kanala, korisnik zahtjeva uspostavu i raskid kanala. Kod permanentnih, korisnik se pretpla uje na virtualni kanal, što znai da je kanal nakon aktiviranja stalno raspoloživ. Uspostavljanje prospojenog ili permanentnog virtualnog kanala obavlja se unošenjem podataka u tablice usmjeravanja (automatizirano), tako da okviri LAP-F protokola putuju po uvijek istom, unaprijed poznatom putu FORMAT OKVIRA LAP-F PROTOKOLA Specifikaciju LAP-F protokola možemo podijeliti na podrazine 2-1 i 2-2. Usluga prijenos okvira koristi samo podrazinu 2.1, dok usluga prospajanja okvira koristi obje podrazine (cjeloviti protokol). Na podrazini 2-1 nailazimo na standardni okvir bitovno orijentiranog protokola, koji se sastoji od okvirnog znaka ( ), modificiranog adresnog polja, polja podrazine 2-2, zaštitnog znaka (standardna ciklika zaštita po polinomu CRC-CCITT) i ponovno okvirnog znaka, slika okvirni znak 2-4 okteta adresno polje varijabilan broj okteta podrazina 2-2 CRC-CCITT zaštitni znak okvirni znak Slika LAP-F okvir prema Q-922 Jedina je razlika u adresnom polju, koje sadrži niz podataka potrebnih za prijenos okvira, slika osnovni format Upper DLCI C/R EA=0 adrese (2 okteta) Lower DLCI FECN BECN DE EA=1 format adrese Upper DLCI C/R EA=0 s 3 okteta DLCI FECN BECN DE EA=0 Lower DLCI or DL-CORE control D/C EA=1 format adrese Upper DLCI C/R EA=0 s 4 okteta DLCI FECN BECN DE EA=0 DLCI EA=0 Lower DLCI or DL-CORE control D/C EA=1 Slika Format adresnog polja LAP-F okvira 4. PODATKOVNA RAZINA 135

136 Pojedina polja adresnog polja imaju sljede e znaenje: EA C/R FECN BECN DLCI DE D/C DL-CORE (Address field extension bit), indicira kraj zaglavlja. (Command response bit), odre uje da li se radi o komandi ili odazivu (Forward explicit congestion notification), indicira zagušenje preko prijemnika (Backward explicit congestion notification) indicira zagušenje povratno (Data link connection identifier), identifikator virtualnog kanala (Discard eligibility indicator), indikator niskog prioriteta, okvir za odbacivanje (DLCI or DL-CORE control indicator), indicira DLCI ili DL-CORE format (Data Link Core), kontrolne poruke za održavanje virtualnog kanala Identifikator virtualnog kanala DLCI može biti duljine 10, 16 ili 23 bita. Neki identifikatori su rezervirani za potrebe signalizacije. Korisnikova brzina slanja okvira odre ena je parametrom CIR (Committed Information Rate), koji je glavni parametar ugovora izme u korisnika i mreže. Mreža garantira da e, pod normalnim uvjetima, omogu iti prijenos podataka CIR brzinom. U sluaju podoptere enja mreže, dozvoljen je brži prijenos, ali je u sluaju zagušenja (smatra se nenormalnim uvjetima rada) korisnik dužan smanjiti brzinu predaje. Zagušenje se indicira FECN ili BECN bitom. Ukoliko korisnik ne poštuje naredbu o smanjenju brzine, njegovi se okviri oznauju DE bitom, a takvi e se okviri u sluaju popunjenosti memorije usmjernika prvi odbaciti. Podrazina 2-2 sadrži kontrolno C polje bitovno orijentiranog protokola (I, RR, RNR, REJ, SABME, DISC, XID, UA, DM, FRMR), te korisnikove podatke (samo I i UI okvir). Uoimo postojanje UI (Unnumbered Information) komande. Korisnikovi podaci naješ e sadrže cjeloviti okvir podatkovne razine lokalne mreže. Usluga prijenosa okvira koristi samo UI okvir, te tako osigurava bespojni prijenos podataka korisnika. Usluga prospajanja okvira koristi asinkroni balansni nain rada s numeracijom PDU i retransmisijom, te osigurava spojevni prijenos podataka korisnika. Mreže za prijenos okvira su naroito interesantne za banke i sline korisnike zbog relativne sigurnosti podataka koju pružaju korisnicima. Naime, kako svi okviri putuju permanentnim virtualnim kanalima, nije mogu e neovlašteno prisluškivanje ili podmetanje podataka, kao ni pristup umreženim raunalima (osim, naravno, neovlaštenim pristupom opremi telekomunikacijske kompanije, pa i tada samo uz znatne poteško e). 136 Raunalne mreže

137 5. MREŽNA RAZINA 5.1 UVOD Mrežna razina osigurava prijenos poruke s kraja na kraj mreže. Primarni problemi ovog sloja su adresiranje i usmjeravanje prometa kroz mrežu, dok neke mreže raspolažu i funkcijama kontrole pogrješki i kontrole zagušenja. Problemi se nastoje riješiti na nain optimalan za korisnika (da podaci stižu sa minimalnim kašnjenjem i s najve om mogu om tonoš u) i za mrežu (nastojanje da se izbjegnu zagušenja, a da se maksimalno iskoristi mreža). Jedinicu informacije (PDU) mrežne razine nazivamo paket. Pakete je mogu e proslje ivati zasebno, ili virtualnim kanalom. Kod mreža sa zasebnim proslje ivanjem svaki paket mora nositi globalnu adresu odredišta. Kod mreža sa virtualnim kanalom samo prvi paket toka mora nositi globalnu adresu, dok ga ostali slijede istim putom i nose samo kratki identifikator virtualnog kanala. Na mrežnoj razini nalazimo spojevne ili bespojne protokole. Primjer mreže koja koristi zasebno proslje ivanje i bespojni protokol je Internet. Primjer mreže koja koristi proslje ivanje virtualnim kanalom i spojevni protokol je X.25 paketna mreža. Primjer mreže koja koristi proslje ivanje virtualnim kanalom i bespojni protokol je ATM s AAL5 sueljem (svrstan pod podatkovnu razinu). Generalno, zbog mogu eg velikog kašnjenja na mrežnoj razini nije mogu a neposredna kontrola toka tipa "ukljui - iskljui". Stoga bi trebalo koristiti prozorsku kontrolu, kontrolu brzine ili kombinaciju. Me utim, od znaajnih mreža X.25 koristi upravo neposrednu kontrolu, dok IP protokol Interneta ne predvi a kontrolu toka, koja se obavlja na prijenosnoj razini (TCP protokol). 5.2 ALGORITMI USMJERAVANJA Usmjeravanje prometa je postupak otkrivanja optimalnog puta izme u izvorišta i odredišta toka podataka. Kriteriji optimalnosti su minimalno kašnjenje, koje ovisi o izravnosti izabranog puta i stanju zagušenja na mreži. Usmjeravanjem prometa može se utjecati na stanje zagušenja u mreži. U praksi, odre ivanje optimalnog puta je vrlo kompleksan posao i obavlja se samo povremeno. Period preraunavanja tablica usmjeravanja na globalnim mrežama (Internet) iznosi i do desetak minuta. Stoga se proslje ivanje paketa, odnosno odre ivanje virtualnog kanala, na stvarnim mrežama obavlja prema tablicama usmjeravanja. Same tablice usmjeravanja izraunavaju se korištenjem algoritama usmjeravanja, a oni mogu biti: 1) deterministiki - odluku usmjeravanja donosimo pomo u nekih vrstih pravila; 2) stohastiki - uz pravila dozvoljavamo i odre ene sluajnosti. Svrha ovih algoritama je da mreža bude optimalno iskorištena, da se maksimalno iskoristi kapacitet, te da se korisniku pruži odre ena kvaliteta usluge DETERMINISTIKI ALGORITMI algoritam poplave - paket, koji smo primili, šaljemo na sve kanale osim na onaj s kojeg je došao. Može se primijeniti i tako da se ne šalje na sve (jednostavniji oblik ovog algoritma), nego samo na odabrane kanale, što je mnogo efikasnije. algoritam stalnog usmjeravanja - za svaki par izvorišta i odredišta postoje unaprijed odre eni putovi, tako da na osnovu adresa možemo znati kojim putom je paket došao, te unaprijed znamo kuda paket treba krenuti. Tamo ga usmjeravamo. algoritam razdvojenog prometa - promet se šalje po više kanala prema istom odredištu, s tim da se odredi koji e postotak i i kojim kanalom. algoritam idealnog opažaa - algoritam koji pretpostavlja da svako vorište u trenutku usmjeravanja ima sve informacije o stanju mreže. Ovo je samo teoretski mogu e, jer vorišta imaju samo djelominu informaciju o stanju mreže. Isprva se smatralo da e se težiti prema ovom algoritmu 5. MREŽNA RAZINA 137

138 kao referentnom, ali se u praksi pokazalo da je loše kada vorišta reagiraju na trenutne promjene stanja mreže STOHASTIKI ALGORITMI usmjeravanje nasumce - vorište, koje dobije paket, otprilike zna odakle je došao i ne e ga vratiti natrag, nego ga pošalje nasumce. Ovo je najjednostavniji algoritam. algoritam izoliranog usmjeravanja - pojedini vor nema informaciju o stanju na mreži, ve na osnovu performansi na kanalima na koje je vezan donosi odluku o usmjeravanju. Kod ovog algoritma se može procijeniti vrijeme ekanja (kašnjenja) na osnovu dužine reda ekanja, jer je vrijeme kašnjenja nekog paketa proporcionalno broju paketa u redu ekanja ispred njega. algoritam raspodijeljenog prometa - naješ e se koristi. Povezuje algoritam razdvojenog prometa i algoritam izoliranog usmjeravanja na nain da sada imamo egzaktnu informaciju o strukturi mreže, te od mogu ih putova prema lokalnoj procjeni biramo optimalan put. Pojedinim smjerovima dodijelimo težine koje imaju znaenje broja paketa u redu. Težina se pribraja stvarnom broju paketa u redu za taj smjer i slijede i paket se šalje na kanal s manjim ukupnim brojem. 5.3 PAKETNE MREŽE PO PREPORUCI ITU-T X.25 Preporuka X.25 definira terminal, DCE i suelje izme u njih, slika 5.1. Slika 5.1. X.25 su elje Fizika i podatkovna razina X.25 suelja obra ene su u poglavljima 3 i 4. X.25 mreža je spojevna mreža, koja uspostavlja numeraciju PDU i oporavak od pogrješki ponovnim slanjem (retransmisijom). Paketi se proslje uju po virtualnom kanalu, te je adresa potrebna samo u fazi njegove uspostave, odnosno samo za prvi paket. Za ostale pakete se koristi 12-bitni broj virtualnog kanala. Taj broj nije jedinstven, nego se mijenja od vora do vora prema tablicama virtualnog kanala PRIJENOS PAKETA Prema X.25 definirano je više vrsta paketa, od kojih svaki ima svoju funkciju. Za vrijeme prolaska kroz mrežu paketi zadržavaju svoj oblik, ali u razliitim etapama prolaska dobivaju druga znaenja. 1) paket zahtjeva za uspostavu veze, slika generira DTE. Prihva a ga DCE i proslje uje dalje kroz mrežu. Put svih ostalih paketa koji pripadaju tom logikom kanalu odre en je putom ovog paketa. Slika 5.2. Prijenos paketa zahtjeva za uspostavom veze 2) paket zahtjeva za raskid veze, slika 5.3. Slika 5.3. Prijenos paketa zahtjeva za raskidom veze 138 Raunalne mreže

139 3) redoviti paketi podataka, slika 5.4. Slika 5.4. Prijenos redovitih paketa podataka 4) izvanredni paketi podataka - paketi podataka višeg prioriteta, koji nemaju numeraciju, pa ih je potrebno posebno potvrditi, slika 5.5. Slika 5.5. Prijenos izvanrednih paketa podataka 5) paketi za eksplicitnu kontrolu toka i kontrolu pogrješki: RR (Receive Ready) - prijem spreman; RNR (Receive Not Ready) - prijem nije spreman; REJ (Reject) - indicira pogrješan paket. 6) paketi za resinkronizaciju podataka na vezi: RESET - zahtjev za ponovno iniciranje pojedine veze; RESTART - zahtjev za ponovno iniciranje svih virtualnih kanala na odre enom suelju FORMATI ZAGLAVLJA PAKETA Svaki od navedenih paketa ima svoj format zaglavlja. 1) paket zahtjeva za uspostavu veze (CALL REQUEST), slika 5.6. BCD GFI LCG LCN SAL DAL ADR FL FAC pozivni podaci Slika 5.6. Paket zahtjeva za uspostavu veze (CALL REQUEST) i paket indikacije dolaznog poziva (INCOMING CALL) GFI (General Format Identifier) - op i identifikator formata LCG (Logical Channel Group number) i LCN (Logical Channel Number) ine 12-bitni broj virtualnog kanala (u X.25 terminologiji "logical channel"); PTI (Packet Type Identifier) - identifikator tipa okvira; SAL (calling DTE address length) - dužina izvorišne adrese u BCD kodu; DAL (called DTE address length) - dužina odredišne adrese u BCD kodu; ADR - adresa u BCD kodu. Ako je broj adresa neparan, nadopunjuje se nulama; 5. MREŽNA RAZINA 139

140 FL (Facility Length) - polje mogu nosti, odnosno polje koje odre uje dužinu slijede eg polja kojeg traži terminal koji uspostavlja vezu; FAC (Facilities) - opcije po kojima se usuglašavaju dodatne veze; POZIVNI PODACI - služe za identifikaciju korisnika. Ovaj paket kao INCOMING CALL dolazi na odredišni DTE. Ako terminal odlui prihvatiti vezu, onda šalje paket CALL ACCEPTED (slika 5.7), a potvrda da je veza uspostavljena je paket CALL CONNECTED GFI 0001 LCG LCN PTI Slika 5.7. Paket kojim terminal prihva a vezu (CALL ACCEPTED) i paket potvrde da je veza uspostavljena (CALL CONNECTED) Kada DTE želi da DCE oslobodi logiki kanal, šalje paket CLEAR REQUEST, slika 5.8. Kada je DCE spreman osloboditi kanal, šalje CLEAR CONFIRMATION paket, slika 5.9. Slino, kada DCE želi da DTE oslobodi logiki kanal, šalje CLEAR INDICATION (slika 5.8), a DTE, kada je spreman, pošalje CLEAR CONFIRMATION, slika GFI 0001 LCG LCN PTI clearing cause Slika 5.8. Paket CLEAR REQUEST i CLEAR INDICATION CLEARING CAUSE - uzrok zbog kojeg DTE ili DCE traži osloba anje logikog kanala GFI 0001 LCG LCN PTI Slika 5.9. Paket CLEAR CONFIRMATION za DTE i DCE 2) paket s podacima, slika LCG LCN P(R) M P(S) 0 PODACI Slika Paket s podacima P(R) - redni broj paketa kojeg oekujemo iz suprotnog smjera. Sve pakete do P(R)-1 potvr ujemo; P(S) - redni broj paketa. M (more) - indikator koji pokazuje da ovaj paket ne sadrži cjelovite podatke korisnika, nego da ima još paketa. Zadnji paket ima M=0 i svi paketi od prethodnog sa M=0 do idu eg M=0 (ukljuuju i i njega) pripadaju cjelovitoj poruci; 3) paketi za eksplicitnu kontrolu toka i kontrolu pogrješki, slika Razlikuju se prema bitovima za identifikaciju: RR: 00001; RNR: 00101; REJ: Raunalne mreže

141 LCG LCN P(R) bitovi za identifikaciju vrste paketa Slika Paketi za eksplicitnu kontrolu toka i kontrolu pogrješki 4) Paketi za resinkronizaciju podataka na vezi su RESET i RESTART. Kada stanica zahtjeva ponovno iniciranje pojedine veze, šalje RESET REQUEST (DTE), odnosno RESET INDICATION (DCE) paket, slika Ako je druga stanica spremna ispuniti taj zahtjev, šalje paket RESET CONFIRMATION, slika Ako neka od stanica zahtjeva ponovno iniciranje svih virtualnih kanala na odre enom suelju, šalje paket RESTART REQUEST, odnosno RESTART INDICATION (slika 5.14), a korespondentni DCE se na to odaziva sa RESTART CONFIRMATION, slika GFI 0001 LCG LCN PTI reseting cause diagnostic code Slika Paket zahtjeva za ponovno iniciranje pojedine veze RESET REQUEST i RESET INDICATION GFI 0001 LCG LCN PTI Slika Paket RESET CONFIRMATION za DTE i DCE GFI 0001 LCG LCN PTI restarting cause Slika Paket zahtjeva za ponovno iniciranje svih virtualnih kanala na odre RESTART REQUEST i RESTART INDICATION enom su elju GFI 0001 LCG LCN PTI Slika Paket RESTART CONFIRMATION za DTE i DCE 5.4 MREŽNA RAZINA INTERNETA Internet mreža je primjer bespojne mreže. Usmjeravanje i proslje ivanje se vrši za svaki paket zasebno. Protokol na mrežnoj razini Interneta naziva se IP (Internet Protocol). Njim je riješeno adresiranje i dostupnost do svakog raunala prisutnog na Internetu ZAGLAVLJE PAKETA IP Zaglavlje paketa IP protokola prikazano je na slici MREŽNA RAZINA 141

142 VER IHL Vrsta usluge Ukupna duljina Identifikacija paketa Indikatori Pomak fragmenta TTL Protokol Zaštitni znak zaglavlja Izvorišna IP adresa Odredišna IP adresa Opcije Nadopuna Slika Zaglavlje paketa IP protokola VER (Version) - broj verzije, trenutno se koristi IPv4 i rje e IPv6; ovdje je opisano IPv4 zaglavlje; IHL (Internet Header Length) - dužina Internet zaglavlja u 32-bitnim rijeima; Vrsta usluge (Type Of Service, TOS) - definira tip usluge, slika Ovdje se daju instrukcije vorištima mreže na koji e nain postupati sa pojedinim paketom. Sastoji se od sljede ih polja: PPP D T R 0 0 Slika Polje TOS, koji definira tip usluge P (Priority) - bitovi prioriteta; D (Delay) - definira prijenos maksimalnom brzinom T (Throughput) - definira prijenos s minimalnim kašnjenjem; R (Reliability) - definira prijenos s najve om sigurnoš u, da se paket ne odbaci ako u vorištu do e do zagušenja. Prilikom prijenosa se bira jedna od ove tri opcije (maksimalna brzina, maksimalna sigurnost ili minimalno kašnjenje). Usmjernici uglavnom ignoriraju ove bitove. Ukupna duljina (Total Length) - duljina paketa u oktetima, koja ukljuuje zaglavlje (minimalno 40 okteta s zaglavljem TCP protokola) i korisnikove podatke (tipino 536 okteta). Svaki vor na mreži mora biti u stanju prihvatiti paket dužine 576 okteta ili ga sastaviti od manjih dijelova. Ve i paket smije biti poslan samo u sluaju ako postoji potvrda da ga je prijemna stanica u stanju primiti. Identifikacija paketa (ID) je 16-bitna rije, koja služi za identifikaciju paketa. Koristi nam da bi prilikom fragmentacije mogli rekonstruirati sve dijelove paketa. Indikatori (Flags) - zastavice, dužine 3 bita, slika D M F F Slika Polje Flag IP paketa DF (Don t Fragment) - ne fragmentirati. Ako se mora fragmentirati, paket se odbacuje; MF (More Fragment) - ako je dozvoljena fragmentacija, svi pojedini fragmenti, osim zadnjeg, imaju MF=1, a zadnji ima MF=0. MF=0 i za nefragmentirane pakete. Pomak fragmenta (Fragment Offset) - ukoliko je paket, koji smo primili, dio nekog ve eg paketa, pomak fragmenta nam kaže na kom se mjestu originalnog paketa nalazi poetak primljenoga. Fragment se radi na granici dvije rijei, a može zapoeti na svakoj drugoj rijei, tj. svakih 8 okteta. TTL (Time To Live) - vrijeme koje paket smije biti na mreži. Ako za to vrijeme nije isporuen, odbacuje se. U praksi, svaki usmjernik smanjuje polje TTL za najmanje 1. Kako je vrijeme ekanja kra e od 1 s, TTL se zapravo broji broj proslje ivanja (skokova) paketa. 142 Raunalne mreže

143 Protokol - identifikator protokola prijenosne razine, kome pripadaju podaci koji se nalaze u tijelu samog paketa. Zaštitni znak zaglavlja (Header Checksum) - sastoji se od 16-bitnog kontrolnog polja, a služi da bi se zaglavlje zaštitilo od pogrješki. IP protokol proslje uje paket ako je zaglavlje tono, bez obzira što u tijelu paketa može biti pogrješka. Izvorišna IP adresa (Source IP Address) -, 32 bita, identificira izvorišno raunalo. Odredišna IP adresa (Destination IP Address) -, 32 bita, identificira odredišno raunalo. Opcije - odnose se na posebne zahtjeve za upravljanje paketima. Postoje dvije varijante: egzaktno se definira put prolaska kroz mrežu (Source Routing); pravila usmjeravanja dozvoljavaju odstupanje paketa od zadanog smjera. Nadopuna (Padding) - nadopuna zaglavlja na punu rije 32 bita ADRESIRANJE PREMA IP PROTOKOLU Adrese IP protokola duljine 32 bita sastoje se od mrežne adrese i adrese raunala (zapravo, mrežnog prikljuka). Specificirane su 3 korisnike klase adresa: Klasa A, slika Omogu uje 126 (2 7-2) mreža i (2 24-2) raunala. Slika Adresa klase A Klasa B, slika Omogu uje (2 14-2) mreža i (2 16-2) raunala. Slika Adresa klase B Klasa C, slika Omogu uje (2 21-2) mreža i 254 (2 8-2) raunala. Slika Adresa klase C Klasa D rezervirana je za grupne adrese, a klasa E za proširenja. Dobra strana ovakve strukture adresa je u tome što na osnovu usporedbe adrese odredišta s vlastitom adresom raunalo zna je li komunicira s raunalom na istoj ili nekoj drugoj mreži. Ako je korespondentna stanica na istoj mreži, koristi se ARP (Address Resolution Protocol) protokol. Izvorišna stanica na lokalnu mrežu šalje ARP upit sa univerzalnom adresom kojeg primaju sve stanice, a na njega se odaziva samo odredišna stanica, koja u odazivu javlja svoju ETHERNET adresu. Ako korespondentna stanica nije na istoj mreži, paket se šalje usmjerniku (default gateway), a put paketa se odre uje prema tablicama usmjeravanja. Nedostatak fiksne podjele adresa na mrežni i raunalni dio je u tome što za odre enu mrežu naješ e nisu iskorištene sve adrese. Stoga se mreža može podijeliti na podmreže, korištenjem adresnih maski. Adresna maska definira koliki broj bita pripada adresi mreže USMJERAVANJE NA INTERNETU Usmjeravanje kod paketnih mreža ima primarnu ulogu osigurati dostupnost od izvorišta do odredišta toka podataka, a sekundarnu pri tome utjecati na optimalno iskorištenje mreže i kvalitetu usluge. Usmjernici Interneta ostvaruju te funkcije Arhitektura usmjeravanja na Internetu Prvobitno su usmjernici unutar Interneta bili organizirani hijerarhijski, što je bilo naslije e ranije ARPANET arhitekture. Postojao je centralni sustav (jezgra) mreže, kroz ije su usmjernike (core gateways) prolazile informacije o usmjeravanju me u svim mrežama Interneta. Rastom Interneta, 5. MREŽNA RAZINA 143

144 naglo je rasla i koliina usmjerivakih informacija koje je jezgra trebala obraditi, te je to postao i glavni nedostatak hijerarhijskog modela. Novi model usmjeravanja zasniva se na ravnopravnim nezavisnim (autonomnim) sustavima. Svaki nezavisni sustav sastoji se od grupe mreža koje su pod istom administrativnom upravom. S obzirom na takvu podjelu razlikujemo slijede e vrste usmjernika: vanjske usmjernike koji obavljaju usmjeravanje i razmjenjuju informacija o usmjeravanju izme u razliitih nezavisnih sustava. Takvi sustavi koriste vanjske usmjerivake protokole (npr. BGP-Border Gateway Protocol). unutrašnje usmjernike koji usmjeravaju pakete unutar nezavisnih sustava. Takvi sustavi koriste unutrašnje usmjerivake protokole (npr. RIP-Routing Information Protocol). Internet možemo promatrati kao sustav koji se sastoji od tri razine usmjeravanja: osnovna mreža (Backbone), povezuje vanjske usmjernike i predstavlja najvišu razinu. Paketi IP protokola isporuuju se optimalnim putem do usmjernika preko kojega je dostupna osnovna podmreža odredišta. osnovna podmreža (Autonomous system) raspolaže s jednom ili više adresnih klasa, a karakterizirana je vlastitom administracijom adresa. Dijeli se na podmreže s fiksnom (klase) ili varijabilnom (adresna maska) mrežnom adresom. Naješ e je ostvarena jednostavnom do srednje složenom mrežom unutrašnjih usmjernika na koje su povezane podmreže. IP paketi se usmjeravaju optimalnim putem do usmjernika preko kojega je dostupna podmreža odredišta. podmreža (Subnetwork) je dio Interneta koji obuhva a jednu zonu prostiranja lokalne mreže, a ija je mrežna IP adresa odre ena klasom ili mrežnom maskom. Podmreža je s osnovnom podmrežom povezana naješ e sa samo jednim usmjernikom, koji za raunala podmreže predstavlja osnovni usmjernik (Default Gateway). Pakete koji dolaze na podmrežu osnovni usmjernik pakira u okvire s MAC adresom odredišta i proslje uje ih lokalnom mrežom. Pakete koji idu van iz podmreže, izvorište pakira u okvire s MAC adresom osnovnog usmjernika, koji e ih proslijediti dalje kroz osnovnu podmrežu. Paketi kojima je izvorište i odredište na istoj podmreži (unutar granica zone prostiranja), izvorište pakira u okvir s MAC adresom odredišta i šalje ga direktno odredištu. U sva tri sluaja, pripadnost paketa podmreži odre uje se na osnovu mrežnog dijela IP adrese, a pretvorba IP adrese odredišta ili usmjernika u MAC adresu obavlja se korištenjem ARP protokola i okvira s univerzalnim adresama (u granicama zone prostiranja) Tablice usmjeravanja i RIP Da bi olakšali traženje optimalnog puta usmjernici održavaju tablice usmjeravanja. One sadrže niz informacija potrebnih za usmjeravanje i odabir najboljeg puta, primjerice: parovi "adresa odredišta"-"slijede i usmjernik" kazuju usmjerniku da se odgovaraju e odredište može dosegnuti na optimalan nain ako se paket pošalje na navedeni slijede i usmjernik. Dakle usmjernici ne drže informacije o potpunom putu paketa, ve znaju samo prvi slijede i korak na tom putu. Odredište može biti mreža, radna stanica ili posebna oznaka koja oznaava osnovni usmjernik. mrežnu masku za odre eno odredište metriku - koja definira mehanizam za uspore ivanje kakvo e pojedinih smjerova. ime mrežnog suelja koje koristi navedeni smjer da li je smjer ispravan, koristi li usmjernike ili je vezan izravnom vezom i sl. vrijeme kada je pojedini smjer posljednji put ažuriran Unutar tablice usmjeravanja postoji posebna adresa kojom se definira osnovni smjer (default route) i naješ e je to adresa koja sadrži sve nule ( ). Na osnovni smjer šalju se svi paketi za koje se ne može prona i odredište unutar tablice usmjeravanja (bilo bi nepraktino da svaki usmjernik ima u tablici usmjeravanja sva mogu a odredišta). Osnovni smjer definiran je adresom osnovnog usmjernika (default gateway). Dakle, kada paket stigne na neki usmjernik, on provjerava tablicu 144 Raunalne mreže

145 usmjeravanja ne bi li našao odgovaraju u odredišnu adresu (radne stanice ili njenu mrežnu adresu) i ako je ne prona e šalje je na vlastiti osnovni usmjernik. RIP (Routing Information Protocol) se poetkom 80-ih godina poeo isporuivati s BSD inaicom UNIX operativnog sustava (routed program). Danas je to vrlo popularan unutrašnji protokol za usmjeravanje, a formalno je definiran RFC 1058 (verzija 1). RIP omogu uje usmjernicima i radnim stanicama razmjenu informacije o usmjerivakim smjerovima unutar Internet mreže. Zasniva se na algoritmu "vektora udaljenosti" i to tako da odabire smjer s najmanjim "brojem koraka" (brojem usmjernika koje paket treba pro i na putu do odredišta) kao najbolji. Najduži prihvatljivi smjer unutar RIP usmjerivake tablice može imati najviše 15 koraka (za >15 RIP smatra da se odredište ne može dose i). RIP pamti samo najbolji put do odredišta, tj. ako nova informacija nudi bolji smjer (manji broj koraka), nova informacija zamjenjuje staru. Za prijenos dijelova vlastite usmjerivake tablice RIP koristi UDP datagrame. Svaka radna stanica koja koristi RIP mora imati usmjerivaki proces koji šalje i prima datagrame s UDP prikljune toke 520. Svaki RIP IP paket može sadržavati do 25 vrijednosti iz tablice usmjeravanja, pa je maksimalna veliina paketa MTU=512. Ukoliko raunalo nije usmjernik ono isto može motriti ove RIP poruke, ali ne šalje vlastitu tablicu. To je tzv. "tihi " RIP proces (silent RIP). RIP proces svakih 30 sekundi šalje itavu usmjerivaku tablicu svojim susjedima. Ukoliko nakon 180 sekundi usmjernik nije dobio potvrdu smjera u tablici on proglašava smjer neispravnim (broj koraka postavlja >15)., a ukoliko nakon daljnjih 120 sekundi (naješ e) ne dobije potvrdu smjera on ga briše iz tablice usmjeravanja. Ukoliko usmjernik detektira prekid neke veze on, po ažuriranju vlastite tablice, odmah šalje svoju tablicu susjednim usmjernicima ne ekaju i istek 30 sekundi (triggered update) Privatne mreže (Intranet) Privatne mreže (Intranet) su mreže organizirane na TCP/IP tehnologiji, a koje ne koriste javne, ve privatne IP adrese. Za to postoje tri razloga: mreža nije povezana na Internet, mreža je povezana ali zbog sigurnosti koristi privatne adrese, te mreža je povezana, ali zbog nedostatka IP adresa koristi privatne adrese. Za privatne mreže rezervirane su adrese /8, /16 i /16, dakle jedna A, jedna B i blok od 256 uzastopnih C klasa. Usmjernici Interneta pakete s ovim IP adresama odbacuju bez pokušaja daljeg usmjeravanja. Nepovezane podmreže trebaju koristiti privatne adrese kako bi kod naknadnog povezivanja na Internet bili izbjegnuti poreme aji u usmjeravanju, mogu i za sluaj dupliciranja ve iskorištenih adresa. Sigurne podmreže (Intranet) koriste privatne adrese, a povezane su na Internet preko jednog usmjernika koji prema Internetu djeluje kao krajnje raunalo. Na taj nain vanjskom uesniku komunikacije nije poznat broj ni nazivi raunala unutar sigurne podmreže. Veze na javnom dijelu mreže prenose se na unutarnju i obrnuto procesom prevo enja (NAT, Network Address Translation), i to tehnikama maskarade i uslužnih veza. Maskarada se obavlja na mrežnoj razini, kada usmjernik brojeve prikljunice (prikljune toke i IP adrese) mijenja vlastitim. Vezu je mogu e inicirati samo iz zašti enog dijela mreže. Veza po svim ostalim mehanizmima (kontrola toka i pogrješki) ostaje aktivna me u krajnjim stanicama. Uslužne veze (proxy, naješ e SOCKS) usmjernik ostvaruje za potrebe i za raun korisnika na sigurnom dijelu mreže. Radi se o prenošenju segmenata na prijenosnoj razini sa vanjske veze na unutrašnju. Ovdje se radi o dvije zasebne veze, s odvojenom kontrolom toka i pogrješki. Mogu e je propustiti i neke veze inicirane s javnog dijela mreže. U oba sluaja, itava podmreža predstavljena je prema Internetu jednom IP adresom raunala, pa je sporedni efekt ušteda itave klase adresa. To je korisno, zbog poznatog nedostatka IP adresa. 5. MREŽNA RAZINA 145

146 6. PRIJENOSNA RAZINA 6.1 UVOD Prijenosna razina osigurava prijenos poruke me u krajnjim korisnicima. Na ovoj razini optimalno je organizirati kontrolu pogrješki i toka. Podaci su spremljeni u memoriji krajnjeg ure aja do potvrde i mogu se ponovno poslati (retransmisija) bez dodatnog optere enja vorišta mreže, osim naravno utroška kapaciteta kanala. Tako er, kontrolu toka je optimalno organizirati na ovoj razini, kako bi broj paketa na mreži bio optimalan, a potrebna snaga obrade u vorištima minimalna. Internet, kao dominantna globalna mreža za prijenos podataka, nudi korisnicima na prijenosnoj razini dva protokola: bespojni UDP (User Datagram Protocol) i spojevni TCP (Transmission Control Protocol) ADRESIRANJE NA PRIJENOSNOJ RAZINI INTERNETA Zaglavlje IP protokola mrežne razine nosi IP adresu odredišta i izvorišta, te identifikaciju protokola prijenosne razine. Zaglavlje protokola prijenosne razine nosi brojeve prikljunih toaka (port) izvorišta i odredišta. IP adresa i broj prikljune toke ine prikljunicu (socket) izvorišta ili odredišta, a te dvije prikljunice identificiraju tok podataka, odnosno vezu (connection). Uspostava veze s kraja na kraj mreže mogu a je na principu unaprijed poznatih prikljunih toaka. U sustavu korisnik-poslužitelj, korisnik uvijek traži uslugu od poslužitelja, pa se poslužiteljskim procesima mogu dodijeliti unaprijed poznate (standardne) prikljune toke: prikljune toke poznatih mrežnih usluga (npr. telnet, FTP, WWW) prikljune toke rezervirane za dodatne usluge prikljune toke za korisnike procese. Korisniki procesi imaju ugra eno znanje o prikljunim tokama poslužiteljskih procesa za koje su izra eni, a esto se taj podatak može zadati runo. 6.2 UDP PROTOKOL INTERNETA Namjena je UDP protokola da korisniku pruži uslugu prijenosa podataka bez uspostave logikog kanala. Podaci se tretiraju kao kratke poruke, datagrami, a na korisniku je osiguranje konzistentnosti poruke. Koriste ga NFS i DNS mrežne usluge. Zaglavlje UDP protokola je prikazano na slici Izvorišna prikljuna Odredišna prikljuna toka Duljina Kontrolna suma Podaci Slika 6.1. Zaglavlje datagrama UDP protokola Izvorišna priklju na to ka (source port) oznaava proces koji šalje datagram. Kad se ne koristi, popuni se nulama. Odredišna priklju na to ka (destination port) oznaava proces ili uslugu kojoj se šalje datagram. Duljina (length) oznaava ukupnu duljinu datagrama u oktetima, ukljuuju i zaglavlje i podatke. Minimalna duljina je 8 okteta. Kontrolna suma (Checksum) svih podataka i zaglavlja, ukljuuju i i dio IP zaglavlja (pseudo zaglavlje). Ukoliko se ne koristi popuni se nulama, a ako je 0, popuni se jedinicama. Podaci (data octets) su podaci korisnika. Kontrolna suma se rauna na osnovi pseudo zaglavlja i podataka, slika Raunalne mreže

147 izvorišna IP adresa odredišna IP adresa nule protokol UDP duljina Slika 6.2. Pseudo zaglavlje datagrama UDP protokola 6.3 TCP PROTOKOL INTERNETA Namjena je TCP protokola da korisniku pruži uslugu sigurnog prijenosa podataka s uspostavom logikog kanala. Podaci se tretiraju kao dijelovi dugakog toka poruke, segmenti, a korisniku se (po dijelovima) isporuuje cjelovita poruka. Koriste ga korisniki procesi koji zahtijevaju siguran prijenos, kao što su Telnet, FTP, WWW i SMTP. Zaglavlje TCP protokola je prikazano na slici Izvorišna prikljuna toka Odredišna prikljuna toka Redni broj Potvrdni broj Pomak Reserved U A P R S F Prozor prijemnika podatak R C S S Y I a G K H T N N Kontrolna suma Pokaziva hitnih podataka Opcije Nadopuna Podaci Slika 6.3. Zaglavlje datagrama TCP protokola Izvorišna priklju na to ka (Source Port) definira proces koji šalje podatke. Odredišna priklju na to ka (Destination Port) definira proces koji prima podatke. Redni broj (Sequence Number) je redni broj poetnog okteta segmenta u odnosu na poetak poruke, a relativno na dogovoreni sluajni poetni broj numeracije. Potvrdni broj (Acknowledgment Number) je broj slijede eg okteta korisnikove poruke kojeg oekujemo u slijede em segmentu, koji ujedno ima znaenje kumulativne potvrde svih prethodnih okteta od poetka poruke. Pomak podataka (Data Offset) predstavlja duljinu TCP zaglavlja u 32 bitnim rijeima. Indikatorski bitovi (Flags) imaju slijede a znaenja: URG ACK PSH RST SYN FIN segment sadrži hitne podatke potvrdni broj je ispravan (mora biti postavljen uvijek, osim kod uspostave veze) podatke odmah isporuiti korisniku reinicijalizacija veze, naješ e rezultira raskidom veze zahtjev za uspostavom veze Zahtjev za raskidom veze Prozor prijemnika (Window) u oktetima, Kontrolna suma (Checksum), obuhva a podatke, zaglavlje i dio zaglavlja IP protokola (pseudo zaglavlje). Izraunava se kao komplement sume komplementa svih 16 bitnih polu rijei. Pokaziva hitnih podataka (Urgent Pointer), pokazuje gdje se nalaze hitni podaci. Opcije (Options) se ugovaraju kod uspostave veze. Nadopuna (Padding) popunjava nulama zaglavlje do pune širine 32-bitne rijei. Podaci (Data) korisnikovi podaci. 6. PRIJENOSNA RAZINA 147

148 Kontrolna suma se rauna na osnovi pseudo zaglavlja i podataka, slika izvorišna IP adresa odredišna IP adresa nule protokol TCP duljina Slika 6.4. Pseudo zaglavlje datagrama TCP protokola U svom radu, proces TCP protokola održava niz varijabli, te prolazi kroz niz stanja. Popis stanja TCP protokola prikazan je u tablici 6.1. STANJE: CLOSED LISTEN SYN-SENT SYN-RECEIVED ESTABLISHED FIN-WAIT-1 FIN-WAIT-2 CLOSE-WAIT CLOSING LAST-ACK TIME-WAIT ZNAENJE: Veza je neaktivna (raskinuta) Stanje ekanja zahtjeva za vezu Poslan je zahtjev za vezu; eka se da druga strana odgovori zahtjevom za vezu Primljen je zahtjev za vezu; eka se potvrda zahtjeva za vezu Stanje normalnog prijenosa podataka Odaslan je zahtjev za raskidanje veze eka se zahtjev za raskidanje veze od udaljenog TCPa ekanje na zahtjev za raskidanje veze od lokalnog korisnika eka se potvrda na poslani zahtjev za prekid veze eka se potvrda na zahtjev za raskid veze od udaljenog TCPa eka se dva maksimalna vremena života segmenta (MSL), kako bismo se uvjerili da su svi zaostali segmenti stigli do udaljenog TCPa. Za to vrijeme se ne može ponovo uspostaviti veza izme u ove dvije prikljunice. Tablica 6.1. Mogu a stanja TCP veze Dijagram stanja veze na slici 6.5. prikazuje promjene stanja u skladu s doga ajima koji ih uzrokuju i rezultiraju im akcijama, ali se ne bavi prijenosom podataka, greškama, kao ni akcijama koje nisu povezane s promjenama stanja. Da bi uspostavila vezu, dva TCP procesa moraju sinkronizirati poetne redne brojeve. To se radi razmjenom segmenata za uspostavu veze, koji nose kontrolni bit SYN i ISN (Initial Sequence Number). Prilikom sinkronizacije obje strane moraju poslati svoj ISN, te primiti potvrdu za to od druge strane. TCP protokol koristi sluajno izabrani ISN. Naime, u sluaju prekida veze uz gubitak nepotvr enih podataka i pokušaja njenog ponovnog uspostavljanja, javlja se problem raspoznavanja zaostalih segmenata iz prijašnje veze. Zato se koriste sluajno odabrani poetni redni brojevi (ISN) Kod uspostave veze, generator poetnih rednih brojeva odabire 32-bitni ISN, a najniži se bit uve ava svake 4 µs. Stoga ISN ima period od približno 4.55 sata. Kako pretpostavljamo da segmenti ne mogu ostati u mreži duže od MSL (Maximum Segment Life), a to je obino oko dvije minute, možemo smatrati da je ISN jedinstven. Prilikom uspostave veze koristi se proces sinkronizacije u tri koraka (three-way handshake). Ovaj postupak pokre e korisniko raunalo aktivnim otvaranjem veze (OPEN) i upu uje poziv ka poznatoj prikljunoj toki poslužiteljskog procesa. Poslužiteljsko raunalo odgovara na poziv koji stiže na prikljunu toku otvorenu u pasivnom nainu rada (LISTEN), slika Raunalne mreže

149 CLOSED aktivni OPEN napravi TCB & šalji SYN pasivni OPEN napravi TCB CLOSE izbriši TCB CLOSE izbriši TCB primljen RST LISTEN SYN-RCVD primljen SYN šalji SYN,ACK primljen SYN šalji SYN, ACK SEND šalji SYN SYN-SENT CLOSE šalji FIN primljena potvrda SYNa ESTABLISHED primljen SYN+ACK šalji ACK CLOSE šalji FIN primljen FIN šalji ACK Active Close Passive Close FIN-WAIT-1 primljen FIN šalji ACK CLOSING CLOSE-WAIT primljena potvrda FINa primljen FIN+ACK šalji ACK primljena potvrda FINa CLOSE šalji FIN FIN-WAIT-2 TIME-WAIT LAST ACK primljen FIN šalji ACK Timeout = 2MSL izbriši TCB CLOSED primljena potvrda FINa Slika 6.5. Dijagram stanja TCP veze Raunalo B nalazi se u stanju osluškivanja te eka na zahtjev za uspostavu veze. Raunalo A šalje zahtjev za uspostavu veze, SYN =1 i ACK =0 te redni broj od kojeg želi zapoeti prijenos, ISN=X. Nakon toga raunalo B šalje SYN =1, potvrdu ACK =1, potvrdni broj X+1, te redni broj ISN=Y. Raunalo A tada odašilje segment ACK =1 s potvrdnim brojem Y+1 i veza je uspostavljena. Ukoliko se posumnja da je stigao paket zaostao iz prethodne veze (iste prikljunice, ali redni broj daleko izvan prozora), šalje se upravljaka poruka RESET. Op enito je pravilo da se RESET mora poslati uvijek kada stigne segment koji oito nije namijenjen teku oj vezi. Stanica šalje segment s bitom FIN u trenutku kada nema više podataka za slanje, tj. kada korisnik izda naredbu CLOSE. TCP koji pošalje FIN nastavlja primati sve dok ne stigne poruka da je i druga strana raskinula vezu, tj. da nema podataka za slanje. 6. PRIJENOSNA RAZINA 149

150 (SEQ=X)(CTL=SYN) stanje TCP A TCP B stanje CLOSED LISTEN SYN-SENT (SEQ=Y)(ACK=X+1)(CTL=SYN,ACK) SYN- RECEIVED ESTABLISHED (SEQ=X+1)(ACK=y+1)(CTL=ACK) (SEQ=X+1)(ACK=Y+1)(CTL=ACK)(DATA) ESTABLISHED ESTABLISHED Slika 6.5. Uspostava veze TCP protokola KONTROLA POGRJEŠKI TCP PROTOKOLA U stanju uspostavljene veze prijenos podataka se obavlja razmjenom podatkovnih segmenata. Uslijed greške ili zagušenja na mreži može do i do gubitka segmenta. Stoga TCP koristi mehanizam retransmisije kako bi osigurao dostavu svakog segmenta. Na mrežnoj razini IP protokol proslje uje svaki paket zasebno, pa se može dogoditi izmjena redoslijeda pristizanja na odredište. Stoga, ako u odre enom vremenu (RTO, Retransmission Timeout) ne dobije potvrdu, TCP ponovno šalje segment, raunaju i da je izgubljen. Zbog raznolikosti mreža u sustavu i širokog raspona uporabe TCP veza, vrijeme retransmisije se rauna dinamiki. Kvalitetan proraun tog vremena od kljunog je znaenja za uinkovitost TCP veze, jer kratki RTO izaziva nepotrebne retransmisije, a predugaki usporava oporavak od pogrješke i produljuje ukupno vrijeme prijenosa podataka. Prorauni se zasnivaju na vremenu potrebnom da stigne potvrda za odaslani paket, tj. na vremenu obilaska RTT (Round Trip Time). RTT se stalno mijenja i ovisi o trenutnoj optere enosti mreže. Za svaku vezu TCP mjeri i filtrira vrijeme obilaska na osnovi stare vrijednosti RTT i nove vrijednosti M: RTT = αrtt + (1-α)M gdje je α faktor koji odluuje kolika e se težina pridati starom vremenu. Obino α ima vrijednost 7/8. Da bi se sprijeile neželjene retransmisije (kratak RTO) i predugo ekanje na detekciju gubitka (dugaak RTO), rauna se devijacija D: D = αd + (1-α) RTT-M gdje α može, ali i ne mora imati istu vrijednost kao i kod prorauna vremena obilaska (RTT). Konano se izrauna vrijeme retransmisije (ekanja na potvrdu) prema formuli: RTO = RTT + 4*D Problemi pri raunanju vremena RTT javljaju se kod ponovo odaslanog segmenta. Kada do e signal potvrde, nije jasno odnosi li se on na retransmitirani ili na izvorni segment. Stoga se mjerna vrijednost ignorira, a vrijeme retransmisije podvostruuje. Mjerenje vremena retransmisije može se poboljšati slanjem vremena odašiljanja (Timestamp Option). 150 Raunalne mreže

151 6.3.2 KONTROLA TOKA TCP PROTOKOLA TCP koristi gubitak segmenta kao indikaciju zagušenja, pa održava mrežu u radnoj toki s prosjeno punim redovima ekanja. Za postupke upravljanja prometom i sprjeavanje zagušenja TCP raspolaže s nekoliko algoritama koji su esto puta mijenjani i nadogra ivani, u skladu s razvojem protokola TCP. Kod nekih aplikacija uoeno je vrlo neuinkovito iskorištenje kanala zbog slanja vrlo kratkih segmenata. Primjer za to je TELNET veza, gdje se šalje znak po znak s tipkovnice. To znai da svaki pojedinani znak putuje u svom paketu, dakle 1 oktet podataka i 40 okteta zaglavlja (20 B TCP zaglavlja + 20 B IP zaglavlja). Uinak se svodi na samo 2.4% korisne informacije po paketu, što nepotrebno optere uje mrežu. Štoviše, esto se dešava da u suprotnom smjeru posebno putuje potvrda, a posebnim segmentom kopija znaka za ispis na ekranu, te konano kopija potvrde je usvojeno adaptivno rješenje. Slanje novih korisnikovih podataka se zadržava dok se ne potvrde svi prethodno odaslani segmenti, ili dok se ne skupi dovoljno podataka za slanje segmenta maksimalne veliine (MSS Maximum Segment Size). Nadolaze i korisnikovi podaci mogu se odmah proslijediti ili zadržati za kasniju isporuku korisniku (Nagle-ov algoritam). Sljede i problem koji se može pojaviti je sindrom besmislenih prozora (Silly Window Syndrome). Ovaj se problem javlja kada se podaci proslijede u velikim blokovima, a aplikacija na prijamnoj strani ita samo jedan po jedan oktet. U poetnom stanju spremnik prijemnika je pun i pošiljatelj to zna (ima oglašenu veliinu prozora jednaku nuli). Kada se išita jedan oktet na prijamnoj strani, odmah se oglašava prozor veliine jednog okteta. Pošiljatelj šalje jedan oktet podataka, te dolazi do ponavljanja ciklusa. Ovo rezultira slanjem svih podataka u paketima koji sadrže samo po 1 oktet podataka. Rješenje je u sprjeavanju prijemnika da oglasi prozor veliine jednog okteta. Nagle-ov algoritam i algoritam izbjegavanja besmislenih prozora su integrirani Osnovna kontrola toka TCP protokola Usporeni start (Slow Start) služi za otkrivanje raspoloživog kapaciteta mreže, a koristi se na poetku prijenosa ili kod oporavka od gubitka. Jednostavno se implementira pomo u dvije varijable. To su prag usporenog starta SSTHRESH i prozor zagušenja CWND (Congestion Window). CWND je zapravo radni prozor predajnika, koji ne može biti ve i od prozora prijemnika (RWIN, Receiver Window). SSTHRESH oznaava vrijednost na kojoj veza izlazi iz faze usporenog starta i ulazi u fazu izbjegavanja zagušenja. SSTHRESH ima poetnu vrijednost od 64 kb (toliko iznosi maksimalna veliina prijemnog prozora udaljenog TCPa). Nakon uspostave veze, prozor zagušenja CWND se postavlja na jedan segment (zapravo na vrijednost MSS okteta). Prijenos zapoinje odašiljanjem jednog segmenta i ekanjem potvrde za taj segment. Kada stigne potvrda, prozor zagušenja se pove a za jedan MSS, s jednog na dva segmenta. To znai da se sada mogu poslati dva segmenta. Proces se nastavlja dalje tako da se primitkom svake potvrde CWND uve ava za jedan MSS. Kako je jedna potvrda upravo primljena, za jednu primljenu potvrdu šalju se dva nova segmenta. Na taj nain CWND se udvostruuje primitkom svih potvrda iz prethodnog prozora. Ukoliko je vrijeme obilaska konstantno, prozor zagušenja raste eksponencijalno. Rast prozora zagušenja CWND ogranien je s dva mehanizma: 1. Manjom od dvije vrijednosti RWIN i SSTHRESH, nakon ega se automatski prolazi u fazu izbjegavanja zagušenja. 2. Gubitkom segmenta zbog eksponencijalnog rasta prometa. Ukoliko je u fazi usporenog starta došlo do gubitka, ažuriraju se vrijednosti: SSTHRESH = max(2*mss; CWND/2), CWND = 1*MSS Time nanovo zapoinje usporeni start, ali sada do polovinog prozora CWND/2 u odnosu na prozor koji je uzrokovao zagušenje. Postupak se ponavlja sve dok faza usporenog starta ne pro e bez gubitaka. Postignuti CWND smatra se optimalnim u tom trenutku, te TCP prelazi u fazu izbjegavanja zagušenja. 6. PRIJENOSNA RAZINA 151

152 Izbjegavanje zagušenja (Congestion avoidance) je faza u kojoj TCP treba ispitivati mogu nost pove anja prozora kako bi iskoristio kapacitet mreže oslobo en eventualnim završetkom prijenosa drugih korisnika. Stoga se u ovoj fazi CWND pove ava za 1*MSS svakih RTT vremena, odnosno po algoritmu: CWND = CWND + MSS/CWND Ova faza traje sve do ponovnog gubitka segmenta. Tada se ponavlja faza usporenog starta, pri emu se koristi SSTHRESH = max(2*mss; CWND/2) i CWND = 1*MSS, kao gore. U obje faze, prijemnik mora slati potvrdu za svaki primljeni paket Kontrola toka TCP protokola s brzom retransmisijom (TAHOE) Brza retransmisija (Fast Retransmit): ekanje na istek vremena retransmisije RTO je dugotrajno i traje RTT+4D. Za to vrijeme e svi paketi napustiti mrežu i ona ostaje neiskorištena. Brza detekcija gubitka mogu a je ako prijemnik za svaki prekoredno primljeni segment (nakon gubitka) ponavlja posljednju poslanu kumulativnu potvrdu. Predajnik nakon duge duplicirane potvrde još nije siguran da li se radi o gubitku ili samo poreme aju redoslijeda isporuke. Me utim, nakon što primi tri duplicirane potvrde, predajnik zakljuuje da je došlo do gubitka segmenta i obavlja ponovno slanje daleko prije isteka RTO. To je algoritam brze retransmisije Kontrola toka TCP protokola s brzim oporavkom (RENO) Brzi oporavak (Fast recovery) je uveden kako bi se što bolje iskoristile prednosti brze retransmisije. Naime, nakon gubitka paketa TCP normalno mora i i u fazu usporenog starta. Algoritam brzog oporavka izbjegava ovu fazu na nain da se kod brze retransmisije parametri postave na: SSTHRESH = CWND/2 ; CWND = SSTHRESH+3 ime se uzimaju u obzir paketi koji su izašli iz mreže (tri duplicirane potvrde). Primitkom potvrde novih podataka ulazi se u fazu izbjegavanja zagušenja s polovinim prozorom: CWND = SSTHRESH. Algoritam brzog oporavka efikasan je samo za jednostruke pogrješke. TCP s ugra enom brzom retransmisijom i brzim oporavkom poznat je od kao RENO TCP Kontrola toka TCP protokola s djelomi nim potvrdama (NEW-RENO) Djelomi ne potvrde: (Partial Acknowledgment): Da bi se ubrzao izlazak iz faze brzog oporavka za sluaj višestrukog gubitka segmenta, uvedeno je razlikovanje novih i djelominih (parcijalnih) potvrda. Djelomina potvrda se bazira na karakteristikama kumulativne potvrde: kod jednostrukog gubitka, prijemnik e, nakon što primi brzom retransmisijom ponovljeni segment, potvrditi sve segmente poslane do popune nedostaju ih podataka. Ukoliko prijemnik potvrdi smo dio podataka, predajnik može zakljuiti da se radi o višestrukom gubitku segmenata. Takva potvrda se zove djelomina potvrda. Ona istovremeno znai da je odre eni broj segmenata izašao iz mreže, te da je još neki od ranije poslanih segmenata izgubljen. Taj segment je mogu e odmah ponovno poslati. 152 Raunalne mreže

153 7. LITERATURA 1. Black, Uyless: "ATM Foundation for Broadband Networks", Prentice-Hall PTR, Englewood Cliffs, Davies, D.W, D.L.A. Barber, W.L. Price, C.M. Solomonides: "Computer Networks and their Protocols", John Wiley & Sons, Chicester Handel, Rainer, Manfred N. Huber, Stefan Schroder: "ATM Networks, Concepts, Protocols, Applications", Addison-Wesley Publishing Company Inc, Reading Roži, Nikola: " Informacije i Komunikacije, Kodiranje s primjenama", Alinea, Zagreb Stevens, Richard W: "TCP/IP Illustrated Volume 1: The Protocols", Addison-Wesley Publishing Company Inc, Reading Tanenbaum, Andrew S: "Computer Networks", 2 nd edition, Prentice-Hall International Inc, Englewood Cliffs, Turk, Stanko: "Ra unarske mreže", Školska knjiga, Zagreb Wright, Gary R, Richard W. Stevens: "TCP/IP Illustrated Volume 2: The Implementation", Addison- Wesley Publishing Company Inc, Reading ATM-Forum: Standardi ATM su elja 10. IEEE: Serija standarda 802.x 11. IETF: Standardi Interneta RFCxxxx 12. ITU-T: Preporuke serije I, Q, V i X ISPITNA PITANJA 153

154 8. ISPITNA PITANJA 1. Op a svojstva ra unalnih mreža sistematizacija mreža vrste prospajanja 2. Elementi ra unalnih mreža kanali, vorišta, terminali 3. Arhitektura ra unalnih mreža hijerarhijski sustavi koncepti hijerarhijskih sustava jedinice informacije ISO-OSI model 4. Komunikacijski protokoli vanjska i unutrašnja specifikacija adresiranje, sinkronizacija kontrola pogrješki, kontrola toka 5. Upravljanje prometom kontrola zagušenja, kontrola toka algoritmi kontrole toka 6. Su elje DTE-DCE struktura suelja, standardizacija suelje V.24/V.28, V.10, V.11 suelje X.24, X.20/X.21 kontrola toka, povezivanje 7. Prijenos podataka telefonskim kanalom vrste modulacija inteligentni modemi upravljanje modemima 8. Prijenos podataka fizi kim vodovima signalni kodovi, lokalne mreže 9. Lokalne mreže na fizi koj razini Ethernet, zona kolizije i prostiranja sinkroni prsten i sabirnica, ostale 10. Digitalne pretplatni ke mreže ISDN, ISDN MAC, xdsl 11. Kontrola pogrješki vrste tokova informacija kontrola toka kod prijenosa podataka spojevni i bespojni protokoli kodovi za detekciju pogrješki 12. Znakovno orijentirani protokoli funkcije podatkovne razine ISO 1745, DDCMP, SLIP, PPP prijenos datoteka modemom 13. Bitovno orijentirani protokoli funkcije podatkovne razine ISO 3309, 4335, LAP-B, LAP-M, LAP-F 14. Lokalne mreže na podatkovnoj razini LLC, Ethernet, sinkroni prsten i sabirnica 15. ATM mreže ATM tehnologija, fizika razina korištenje ATM mreža 16. Algoritmi usmjeravanja funkcije mrežne razine deterministiki i stohastiki algoritmi 17. Protokoli mrežne razine ITU X.25, Internet IP adresiranje na mrežnoj razini adresiranje i usmjeravanje na Internetu 18. Prijenosna razina funkcije prijenosne razine TCP, UDP protokoli Interneta kontrola pogrješki TCP protokola kontrola toka TCP protokola 154 Raunalne mreže

155 9. DODATAK: Upute za laboratorijske vježbe Priredio Ljubomir Hrboka VJEŽBA 1: Su elje DTE/DCE Suelje izme u terminala (Data Terminal Equipment - DTE) i modema tj. ure aja za zakljuenje kanala (Data Circuit Terminating Equipment - DCE) i danas ima veliki znaaj, jer je ugra eno u svako osobno raunalo. Ovo je suelje opisano standardom RS-232 amerike organizacije EIA, odnosno ekvivalentnim preporukama ITU-T-a V.28 i V.24. RS-232 standard obuhva a elektrine, funkcionalne i mehanike karakteristike suelja, dok ITU-T za elektrine karakteristike donosi preporuku V.28, za funkcionalne V.24, a mehanike su karakteristike specificirane standardom ISO Koriste se 25-iglini D konektor definiran standardom ISO 2110 ili 9- iglini konektor kojeg je IBM je razvio za 9 najvažnijih signala: (danas u širokoj uporabi kod osobnih raunala): Sl.1. Signali 25-iglinog konektora (9 najvažnijih) Sl.2. Signali 9- iglinog konektora Na Sl. 1 i Sl. 2 prikazani su konektori terminala. Strelice na slikama oznaavaju smjer podataka: Oznake po pojedinim kontaktima konektora su: TXD Transmit Data Serijski izlaz podataka RXD Receive Data Serijski ulaz podataka CTS Clear to Send Oznaava da je modem spreman za predaju podataka, danas se koristi za kontrolu toka i oznaava spremnost modema za prijem podataka DCD Data Carrier Detect Aktivan kad modem detektira signal modema s druge strane kanala DSR Data Set Ready Oznaava terminalu da je modem spreman za rad DTR Data Terminal Ready Oznaava modemu da je terminal spreman za rad RTS Request To Send Zahtjev terminala da modem prije e na predaju, danas se koristi za kontrolu toka i oznaava spremnost terminala za prijem podataka RI Ring Indicator Aktivan kada modem detektira signal dolaznog poziva Vezni sklop raunala - terminala zove se UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) i to je modul koji u predajnom smjeru uzima paralelne podatke iz raunala i pretvara ih u serijske za prijenos po kanalu, a u prijemnom smjeru obavlja obrnuti proces. Veza izme u DTE-a i DCE-a ostvaruje se kabelom izme u dva ure aja. Na DTE-u je muški konektor, a na DCE-u ženski konektor. Raunalo se s modemom spaja modemskim kabelom prikazanim na Sl. 3. Ukoliko se želi uspostaviti direktna terminalska veza dvaju raunala, dovoljno blizu smještenih, upotrebljava se nul-modem kabel, prikazan na Sl. 4. Laboratorijske vježbe - Vježba 1 155

156 Sl. 3. Modemski kabel Sl. 4. Nul-modemski kabel Zadaci: Cilj ove vježbe je provjeriti karakteristike signala V.24/V.28, odnosno RS-232 suelja. Promatraju i mjere se signali na osnovnim linijama suelja: TXD, RXD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD i RI. Popis opreme potrebne za vježbu: - modemski kabel - nul modem kabel (sl. 7) - 25/9 iglini prilagodnik (adapter) - 9/25 iglini prilagodnik (sl. 5) - ispitna naprava (sl.6) - prilagodnik za mjerenje - osciloskop - povratni (loop-back) konektor - raunalo - HyperTerminal program sl. 5 sl. 6 sl zadatak a) Potrebno je izvršiti mjerenje po shemi prikazanoj na sl. 8. Sl. 8. Mjerenje u - povratnom (loop-back) nainu rada 156 Raunalne mreže

157 Na modemski kabel koji je spojen na RS-232 suelje spaja se 9/25-iglini prilagodnik, na kojeg se nastavlja ispitna naprava, prilagodnik za mjerenje te, na kraju, povratni (loop-back) konektor. Prilagodnik za mjerenje je prikazan na sl. 9a (25- iglini D muški na 25- iglini D ženski konektor). Na prilagodniku su napravljeni izvodi za 9 osnovnih linija na koje se mogu prikljuiti sonde osciloskopa. Povratnim (loop-back) konektorom (Sl. 9b) simulira se prikljuak na aktivni kanal. To je konektor kod kojeg je TXD linija spojena na RXD liniju, RTS sa CTS, a DTR sa DSR i DCD, kao kod nul-modemskog kabela. Sl. 9a. Prilagodnik s izvodima za mjerenje Sl. 9b. Loopback konektor Koriste i program HyperTerminal uspostavi se veza na COM1 suelje po proceduri: - Pokrene se program HyperTerminal - Odabere se neko proizvoljno ime za vezu (connection) - Za spajanje se odabere COM1 - Postavke u «Port Settings» nije potrebno mijenjati. Za izvo enje vježbe može se upotrijebiti bilo koja brzina spajanja - Nakon ovih koraka aktivira se terminalski prozor i mogu se tipkati znakovi Kako je na kraju linija zakljuena loop-back konektorom utipkani znakovi koji se šalju TXD linijom vra at e se RXD linijom. Ukoliko je u postavkama HyperTerminala ukljuen lokalni prikaz znakova (lokalni eho), za svaki utipkani znak u terminalskom prozoru e se pojavit dva znaka. Pojavu pojedinih signala na suelju pratimo na ispitnoj napravi. Ukoliko na prilagodniku za mjerenje prikljuimo sonde osciloskopa na RXD ili TXD liniju, možemo snimiti oblik signala. Za svaki utipkani znak može se uoiti start bit, stop bit, te ASCII kod samog znaka. Napomene: Rezultat jednog mjerenja možete pogledati u dodatku A. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) tablica je navedena u dodatku B. 2. zadatak Potrebno je povezati dva raunala nul-modemskim kabelom i izvršiti prijenos podataka me u njima. Nul-modemski kabel se spaja na RS-232 suelja raunala izme u kojih želimo prenijeti podatke. Za prijenos podatak izme u dva raunala može se tako er koristiti HyperTerminal. Nakon uspostave veze na suelju COM1 i ulaska u terminalski prozor, izabiremo izbornik Transfer. Unutar tog izbornika možemo izabrati opciju Send File ili opciju Receive File. Izborom opcije Send File ponu en je izbor datoteke koju želimo prenijeti na drugo raunalo te protokol za prijenos datoteka koji želimo koristiti. Raunalo koje šalje podatke automatski se postavlja kao «master» raunalo, a ono koje prima, kao «slave» raunalo. To je inae uobiajen nain postavljanja raunala pri ovakvom prijenosu podataka. Naime, postoje programi (poput Norton Commandera itd.), koji omogu avaju uspostavu daljinskog upravljanja izme u dva raunala. Pri aktiviranju daljinskog upravljanja bira se nain rada: Master ili Slave. Raunalu koje djeluje kao Master dostupan je sadržaj diska Slave raunala, a mogu e je kopirati i prebacivati datoteke sa i na Slave raunalo, brisati datoteke, kreirati i brisati direktorije i mijenjati atribute datoteka. Slave raunalo ima pasivnu ulogu i na njemu dobivamo samo informaciju o koliini prebaenih podataka. Laboratorijske vježbe - Vježba 1 157

158 Dodatak A Rezultati mjerenje signala u loopback na inu rada Budu i da je prijenos izme u raunala i modema asinkron, a HyperTerminal je podešen da podatke šalje u formatu 1 start bit, 8 podatkovnih bita, 1 stop bit, na osciloskopu se za svaki znak utipkan na tipkovnici dobije upravo taj format podataka. Prvi je bit u logikoj nuli i predstavlja start bit, a zadnji je bit u logikoj jedinici i predstavlja stop bit, a izme u njih se dobije ASCII kod otipkanog znaka. Ovo se mjerenje izvršava na podatkovnim linijama TXD i RXD, na kojima se koristi negativna logika, tj. negativni napon predstavlja logiku jedinicu, a pozitivni napon predstavlja logiku nulu. Podaci na podatkovnim linijama se prenose poevši od najmanje znaajnog bita (Least Significant Bit - LSB), a završavaju s najznaajnijim bitom (Most Significant Bit - MSB). Na Sl. 8. prikazan je signal dobiveni na osciloskopu za znak U iji je ASCII kod Sl. 10. Prikaz slova U na osciloskopu Mjerenja su provedena i na ostalim signalima, a budu i da su to upravljaki signali koji naoko koriste pozitivnu logiku, a zapravo dvostruku negativnu logiku: vrijednost ON je aktivna vrijednost sa znaenjem "0", za nju smo izmjerili napon od 12V; vrijednost OFF je neaktivna vrijednost sa znaenjem "1", za nju smo izmjerili napon od -12V. HyperTerminal, kao i ostali komunikacijski programi, pri pokretanju postavi DTR signal na ON, a modem od trenutka ukljuivanja ima DSR signal postavljen na ON, tako da je vrijednost napona na osciloskopu odmah po pokretanju HyperTerminal-a 12V na DTR i DSR linijama. RTS i CTS signale su iskorišteni za kontrolu toka, pa su i oni u loopback nainu rada stalno u aktivnom stanju. Na DCD i RI linijama izmjereni napon je 12 V, tj. ove su linije imaju vrijednost OFF. Dodatak B A B C D E F 0 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI 1 DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US 2 SP! " # $ % & ' ( ) * +, -. / : ; < = >? A B C D E F G H I J K L M N O 5 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ 6 ` a b c d e f g h i j k l m n o 7 p q r s t u v w x y z { } ~ DEL NUL (Null char.) SOH (Start of Header) STX (Start of Text) ETX (End of Text) EOT (End of Transmission) ENQ (Enquiry) ACK (Acknowledgment) BEL (Bell) BS (Backspace) HT (Horizontal Tab) LF (Line Feed) VT (Vertical Tab) FF (Form Feed) CR (Carriage Return) SO (Shift Out) SI (Shift In) DLE (Data Link Escape) DC1 (XON) (Device Control 1) DC2 (Device Control 2) DC3 (XOFF)(Device Control 3) DC4 (Device Control 4) NAK (Negative Acknowledgement) SYN (Synchronous Idle) ETB (End of Trans. Block) CAN (Cancel) EM (End of Medium) SUB (Substitute) ESC (Escape) FS (File Separator) GS (Group Separator) RS (Record Separator) US (Unit Separator) SP (Space) 158 Raunalne mreže

159 2.1 Uvod VJEŽBA 2: Modemi i direktno povezivanje prospajanjem kanala Jedan od naješ e korištenih naina za direktno povezivanje dvaju udaljenih raunala je putem modemske veze preko prospojenog telefonskog kanala. Modem se na raunalo spaja modemskim kabelom na RS-232 suelje. Da bi odre eni komunikacijski program mogao koristiti usluge modema, modem treba instalirati na raunalo tj. postaviti pomo ni pogonski program - "driver" - za upravljanje modemom. Ukoliko nemamo takav pogonski program, ili ukoliko želimo imati potpunu kontrolu nad radom modema, upravljanje možemo obavljati runo koriste i AT skup komandi, esto zvan i Hayesov skup komandi (po tvrtki koja je dugi niz godina postavljala standarde na podruju modemskih ure aja). Kako na tržištu postoji velik broj razliitih modema raznovrsnih mogu nosti, skup AT komandi nije u potpunosti standardiziran. Iako je ve ina naredbi podržana kod svih modema, postoje varijacije koje ovise o tipu ure aja. U pravilu se pri kupnji modema isporuuje i specifikacija njegovog skupa AT komandi. U ovoj vježbi emo koristiti modem tvrtke Conexant baziran na Rockwellovom chipsetu RC56D. 2.2 Sintaksa AT komandnog jezika Kod unosa naredbi modem koristi samo 7 manje znaajnih bitova svakog znaka (osmi bit se ignorira). Kada modem prima naredbe od DTE-a mala i velika slova se smatraju identinima. Op enito, naredba se sastoji od prefiksa AT, tijela naredbe sastavljenog od individualnih naredbi, i terminatora (standardno <CR> - odnosno pritisnuti tipku Enter). Ovisno o postavkama, modem e pri unosu naredbi vra ati znak (eho) prema DTE-u, tako da naredbe koje tipkamo budu vidljive. Postoje dvije vrste naredbi izvršne i parametarske. Izvršne naredbe obinu pokre u nekakvu funkciju na modemu (npr. iniciranje povezivanja), dok parametarske naredbe služe za postavljanje, itanje i testiranje parametara kojima se modem služi pri radu. Sve naredbe se izvršavaju slijedom kojim ih je modem primio od DTE-a. Modem na naredbe odgovara rezultiraju im kodom ovisno o uspješnosti izvršenja naredbe: - OK ukoliko je naredba uspješno izvršena - ERROR ukoliko je zadana nepostoje a naredba ili naredba s pogrešnim parametrima 2.3 Zadaci Spajanje modema i po etak rada Modem je potrebno spojiti modemskim kabelom na RS-232 suelje, ukljuiti napajanje i spojiti telefonsku liniju u za to predvi enu utinicu (raspored spajanja biti e naznaen u laboratoriju). Potrebno je pokrenuti HyperTerminal i postaviti korištenje COM1 (sl. 1.) veznog sklopa s parametrom brzine prijenosa bps. Sl. 1. Sl. 2. Provjeriti da li raunalo komunicira s modemom. Otipkajte AT i pritisnite tipku Enter (<CR>). Upišite odaziv modema: Postavljanje modema na tvorni ke postavke Da bi bili sigurni da modem nema naknadno postavljenih parametara, potrebno je uitati tvornike postavke. One su snimljene u ROM-u modema i uitaju se pri svakom ukljuivanju. Ukoliko sumnjamo da je modem bio u radu i da su postavke promijenjene, mogu se obnoviti naredbom ATZ <CR>. Laboratorijske vježbe - Vježba 2 159

160 Povezivanje dvaju ra unala modemskom vezom Za uspostavu veze koristite broj koji ete dobiti u laboratoriju. Veza se uspostavlja putem lokalne telefonske centrale marke Panasonic putem lokalnih brojeva (101,102,..., 116). Za uspostavu veze jedna od strana treba ukucati naredbu ATDT broj <CR>. D je oznaka za dial (biranje). T oznaava tonsko biranje. Ukoliko koristite impulsno biranje upotrebit ete naredbu ATDP gdje je P oznaka za impulsno biranje. Nakon što modem završi s biranjem u terminalu pozvanog raunala dobije se odaziv RING. Nakon toga na pozvanom raunalu treba ukucati naredbu ATA <CR> da bi se odgovorio na poziv. Slijedi procedura ugovaranja veze i uspostavu osnovnih parametara prijenosa. Po uspostavi veze slijedi odaziv modema:. Sada je mogu e komunicirati s korisnikom s druge strane linije, obaviti prijenos datoteka putem opcije Transfer Sendfile korištenjem nekog od protokola (npr. Zmodem) itd. Ukoliko se znakovi koje šaljete sugovorniku ne vide pri unosu potrebno je u Properties ukljuiti prikaz (eho) poslanih znakova. Da bi se kod uspostavljene veze unijele naredbe za rad modema (on-line mod) potrebno je ukucati Escape sekvencu Veza se prekida naredbom ATH <CR> i može je prekinuti bilo koja od strana u vezi. Nakon prekida veze jedne od strana drugi sugovornik na terminalu dobije odaziv modema:. Nakon prekida ponovo uspostavite i prekinite vezu, ali sada neka druga strana zapone s biranjem broja. Ukoliko ste ušli u on-line nain rada za vrijeme trajanja veze, da bi se vratili u prijenosni nain rada potrebno je unijeti naredbu ATO <CR>. Naredba unesena u komandnoj liniji može biti ponovljena naredbom A/. Kada modem primi ovaj slijed znakova automatski izvršava posljednju unesenu naredbu. Nije potrebno unositi <CR> Provjera osnovnih podataka o modemu Ovdje su ukratko navedene naredbe kojima možete ispitati svojstva, postavke, tip modema i sl. a) provjera proizvo aa: AT+GMI <CR> b) identifikacija modela: AT+GMM <CR> c) id zemlje instalacije (8-bitni kod zemlje npr. US B5, UK B4): AT+GCI <CR> Napomena: Nisu sve zemlje podržane. d) AT I naredbe (AT I0 AT I7) ATI1 kod proizvoda ATI6 model i broj revizije Možete pokušati unijeti sve naredbe od 0 do 7. e) Da bi u potpunosti ispitali sve mogu nosti modema možemo koristiti naredbu AT+GCAP <CR>. Ova naredba nam kao odziv daje klase naredbi koje modem podržava. Klase mogu biti sljede e: +FCLASS T.class1, +F (Fascimil modem Control) +MS M naredbe (kontrola modulacije) +ES E naredbe (kontrola pogreški) +DS D naredbe (kompresija podataka) Spremanje pozivnih brojeva U NVRAM modema mogu se spremiti do 4 broja za pozivanje. Naredba za spremanje je AT&Z(0,1,2,3)=broj <CR>. Npr. možete upisati AT&Z0=101<CR> kojom se na mjesto 0 sprema broj 101. Nakon što ste ga na ovaj nain spremili broj možete pozvati naredbom ATDTS=0 <CR>. Napomena: Nakon ovog dijela vježbe prekinite vezu naredbom ATH <CR>. 160 Raunalne mreže

161 DTE naredbe modema a) Odaziv modema nakon spajanja Nakon svake uspostave veze dobijete odaziv modema koji potvr uje da je veza uspostavljena. Današnji modemi imaju mogu nost uspostave veze do 56 kbps. Me utim V.34 standard kojim je kod njih definiran "upload" prijenos omogu ava brzine prijenosa do bps. Drugim rijeima, brzinu prijenosa od 56kbps možete iskoristiti pri spajanju na opremu komercijalnog davatelja usluga i to kod primanja dokumenata s Interneta, dok je pri slanju podataka ili pri direktnom spajanju dvaju modema maksimalna brzina prijenosa bps. Pri standardnim "default" postavkama modema, nakon spajanja ispisuje se brzina prijenosa DTE suelja. Ovaj parametar se može promijeniti naredbom ATW koja ima parametre: 0 Po uspostavi veze prikaži brzinu prema DTE («Default») 1 Po uspostavi veze prikaži modulaciju, brzinu na kanalu, protokol za korekciju pogreške i brzinu prema DTE 2 Po uspostavi veze prikaži brzinu DCE Unesite ATW0 <CR> i uspostavite vezu. Odziv modema:. Prekinite vezu. Unesite ATW1 <CR> i uspostavite vezu. Odziv modema:. Prekinite vezu. Unesite ATW2 <CR> i uspostavite vezu. Odziv modema:. Prekinite vezu. b) Detekcija tona slobodnog biranja Po unaprijed postavljenim parametrima ve ina modema je predvi ena da prije biranja detektira signal slobodnog biranja (ameriko tržište). Panasonic lokalna centrala daje upravo takav signal tako da ova naredba pri izvo enju vježbe ne bi bila nužna. Me utim, pri spajanju preko javnih telefonskih kanala u Evropi povezivanje bez ove naredbe ne bi bilo mogu e. Naredba koja definira da li e modem detektirati ton slobodnog biranja je ATX(0,1,2,3,4). Nama je zanimljiv parametar 3. Ova naredba se koristi pri pozivu tako da se upisuje na sljede i nain ATX3DT broj <CR>. Ovo kaže modemu da ne eka na signal slobodne linije ve da zapone s biranjem (slijepo biranje). Napomena: Naredba ATX1 specificira modemu da mora ekati na ton slobodne linije. c) Postavljanje brzine prema DTE Naredba AT+IPR=brzina postavlja brzinu komunikacije prema DTE. Standardno je postavljeno na 0 što oznaava automatsku detekciju. Ispis postavljenog parametra možete dobiti naredbom AT+IPR? <CR>. Mogu e kombinacije se dobiju naredbom AT+IPR=? <CR> Naredba za povrat u prijenosni na in rada a) Naredba koju ste ve koristili za povrat iz on-line naina rada ATO može se pozvati sa sljede im parametrima: - ATO3 <CR> povrat u prijenosni nain rada sa ponovnom sinkronizacijom brzine prijenosa bez promjene brzine - ATO4 <CR> povrat u prijenosni nain rada sa ponovnom sinkronizacijom brzine prijenosa jednu brzinu niže - ATO5 <CR> povrat u prijenosni nain rada sa ponovnom sinkronizacijom brzine prijenosa jednu brzinu više Prije uspostave veze unesite naredbu ATW2. Uspostavite vezu i u ite u komandni nain rada. Laboratorijske vježbe - Vježba 2 161

162 Ukucajte Escape sekvencu i zadajte naredbu za povrat sa smanjenjem brzine prijenosa. Upišite odaziv modema. Unesite ponovo escape sekvencu i naredbu za povrat s pove anom brzinom prijenosa. Upišite odaziv:. Napišite zašto smo prije ovog morali unijeti ATW2 naredbu Prikaz trenutne konfiguracije i statistike rada Naredba AT&V ispisuje spremljenu konfiguraciju, korisnike profile i spremljene telefonske brojeve. Statistika posljednjeg spajanja može se dobiti naredbom AT&V1 <CR>. Ukucajte ovu naredbu i upišite sljede e podatke: - Razlog prekida veze - najve a brzina slanja - najve a brzina prijema Prikaz statusa posljednjeg poziva Modem ispisuje dnevnik (log) doga aja za posljednji poziv. Izvješ e dobijemo naredbom AT#UD<CR>. Dnevnik je sauvan dok ne nastupi jedan od sljede ih doga aja: - prekid napajanja - sklopovski reset - programski reset (ATZ) - izvršena ATD naredba - izvršena ATA naredba - automatski odgovor Prikaz modulacijskih parametara Izvješ e o modulacijskim parametrima pri spajanju možemo dobiti tako da upotrijebimo +MR naredbu. Naredba ima tri parametra: 0 iskljueno; 1 - +MCR i +MRR se prenose tx i rx linijom; 2 - +MCR i +MRR se prenose samo rx linijom; Ukoliko prije spajanja postavite parametar 1 naredbom AT+MR=1 <CR>, nakon spajanja dobije se odaziv:. Zakljuite što taj odaziv znai: S parametri Zadane AT naredbe mijenjaju vrijednosti u S registrima. Iako se S parametri mogu postavljati pojedinano naredbom ATSbroj=vrijednost, trebalo bi ih mijenjati samo izdavanjem odgovaraju ih AT naredbi. Vrijednost pojedinog parametra možete dobiti naredbom ATSbroj? Naješ e korišteni S parametri su dani u sljede oj tablici: 162 Raunalne mreže

163 Registar Funkcija Opseg Jedinice Spremljeno Pretpostavljeno S0 Rings to Auto-Answer rings * 0 S1 Ring Counter rings 0 S2 Escape Character ASCII * 43 S3 Carriage Return Character ASCII 13 S4 Line Feed Character ASCII 10 S5 Backspace Character ASCII 8 S6 Wait Time before Blind Dialing or for Dial Tone s * 2 S7 Wait Time for Carrier, Silence, or Dial Tone s * 50 S9 Carrier Detect Response Time s * 6 S10 Lost Carrier To Hang Up Delay s * 14 S12 Escape Prompt Delay (EPD) s * 50 S30 Disconnect Inactivity Timer s 0 S86 Call Failure Indication S95 Extended Result Codes Control - - * 0 S0 Broj indikatora poziva do automatskog odgovora standardno 0 iskljuuje automatski odgovor. S1 Broja indikatora poziva - pove ava se za jedan svaki put kada modem detektira indikator poziva. Briše se ako se ne detektira poziv kroz 8 sekundi. S2 Escape znak pretpostavljena vrijednost 43 (znak +) S3 Carriage Return znak pretpostavljena vrijednost 13 (Carriage Return) S4 Line Feed znak pretpostavljena vrijednost 10 (Line Feed) S5 Backspace znak pretpostavljena vrijednost 8 (Backspace) koristi se za editiranje komandne linije. Kod ovog znaka modem DTE-u vra a backspace, zatim ASCII prazninu pa opet backspace (tri znaka). S6 Vrijeme ekanja na ton slobodne linije kod slijepog biranja. S7 Vrijeme ekanja na nosilac prije prekida linije ili na ton slobodne linije. S9 Vrijeme odgovora na detekciju nosioca S10 Vrijeme do prekida linije nakon gubitka nosioca (u desetinama sekunde ). Ukoliko je postavljeno na 255 modem se ponaša kao da je nosilac uvijek prisutan. Stvarna vrijednost do prekida linije u stvari je S10 S9 tako da S10 mora uvijek biti ve i od S9, inae e do i do prekida linije prije nego se detektira nosilac. S12 Period otkad modem primi zadnji + od DTE-a do odziva OK. Ukoliko u ovom periodu bude primljen bilo koji karakter ne e biti poslan OK odaziv. S30 Vrijeme nakon kojeg e se prekinuti linija zbog neaktivnosti. Standardno 0 znai iskljueno. S86 Indikator razloga prekida linije. Uvijek nakon NO CARRIER odziva u ovaj registar se postavlja vrijednost koja indicira razlog prekida linije. Definirano je 27 razliitih vrijednosti. S95 Extended Result Codes Control pretpostavljeno 0. Bit 0 odaziv CONNECT prikazuje brzinu DCE umjesto DTE. Postavite na jednom modemu vrijednost S0 na 3 i pozovite taj modem. Prekinite liniju, postavite vrijednost nanovo na 0 i uputite novi poziv. Napišite što se promijenilo: Laboratorijske vježbe - Vježba 2 163

164 VJEŽBA 3. Modemski pristup Internetu 3.1. Uvod Da bi integrirali modem i operacijski sustav na raunalu i tako omogu ili aplikacijama korištenje usluge modemskog prijenosa podataka ili pristup Internetu, potrebno je obaviti instalaciju modema. Tijek instalacije modema ovisi o pojedinom operacijskom sustavu i samom modemu. U ovoj vježbi instalirat emo modem proizvo aa Conexant na raunalo s operacijskim sustavom Windows Svi MS Windows operacijski sustavi od verzije 9x naovamo imaju ugra enu podršku za tzv. Plugand-Play ure aje. To znai da nakon prikljuivanja ure aja i pokretanja raunala, operacijski sustav automatski prepozna nove prikljuene ure aje i pokre e proces instalacije pogonskih programa. Nakon završene instalacije, potrebno je definirati veze (connection) preko kojih emo vršiti uspostavu modemske veze. Postavit emo parametre za uspostavu veze na CMU CARNetov modemski ulaz. Tako er emo promatrati postupak uspostave veze, te parametre veze Zadaci Instalacija modema Modem se preko modemskog kabela prikljui na RS-232 suelje (COM1-port) ugašenog raunala. Ukljui se raunalo i prieka "login prompt". Da bi izvršili instalaciju modema na win2000 operacijskom sustavu potrebno se prijaviti (logirati) kao administrator. Za ovu vježbu lozinka administratora je "modem". Nakon prijave pokre e se instalacijski proces. Da bi nastavili instalaciju kliknete na dugme Next. Napomena: Instalaciju možete obaviti na nekoliko na ina od kojih su dva krajnja: - potpuno ru na instalacija sa specificiranjem ure aja i lokacijom pogonskih programa "drivera" - potpuno automatizirana instalacija Ovdje emo koristiti "mješoviti" pristup instalaciji. OS prepoznaje da je na raunalo prikljuen analogni modem i postavlja upit o nainu instalacije. Prepustit emo OS-u da pokuša prona i odgovaraju u programsku podršku za modem. Alternativno, možemo pogledati da li je odgovaraju i pogonski program ve na raunalu. Pri kupnji modema dobije se CD s pogonskim programima, a pogonski programi se mogu na i na instalacijskom CD-u OS-a. Ovi potonji su obino zastarjeli, izra eni za ure aje poznate u trenutku izdavanja OS-a. U oba sluaja izaberete CD-ROM ure aj. 164 Raunalne mreže

165 Pogonski programi su na CD-u obino složeni u direktorijima po ijim nazivima intuitivno možete zakljuiti za koji su OS namijenjeni. Na slici je prikazana putanja do odgovaraju eg direktorija u kojem se nalazi pogonska programska podrška za modem. Putanja je: e:\driver\conexant\external\win2000 OS potvr uje da je pronašao odgovaraju i pogonski program. Klikom na Next potvr ujete instalaciju izabranog pogonskog programa. Tvrtka Microsoft je za nove verzije svojih OS uvela politiku digitalnog potpisa. Njime se potvr uje da je pojedini pogonski program testiran od strane Microsofta. Nedostatak digitalnog potpisa na odre enom produktu ne znai da program ne e raditi ispravno, ve da Microsoft ne pruža garanciju pouzdanosti jer proizvo a nije uputio zahtjev za testiranjem. Kako se novi ure aji i njihova programska podrška neprestano pojavljuju na tržištu ovaj sluaj nije rijetkost Instalaciju nastavljamo klikom na Yes. Na kraju se pojavljuje prozor kojim se potvr uje da je instalacija uspješno obavljena i klikom na dugme Finish postupak je završen Postavljanje parametara modema Parametre modema postavljamo iz izbornika Control Panel. U Control Panel-u izaberite opciju "Phone and modem options" te "tab" Modems. Ovdje se dobije pregled svih instaliranih modema. Izborom modema i klikom na dugme Properties dobijete postavke pojedinog modema. 165Laboratorijske vježbe - Vježba 3 165

166 Postavljanje parametara za uspostavu veze U postavkama modema pod opcijom General dobijete mogu nost podešavanja sljede ih parametara: - Volumen zvunika modema postavljanje jaine zvuka - Maksimalna brzina suelja bps je maksimalna brzina koju omogu ava RS-232 suelje na raunalu - Dial Control ton slobodne linije ovu je opciju potrebno iskljuiti za europsko tržište Napomena: prisjetite se naredbe X3 kod AT skupa komandi Parametre za uspostavu veze postavljamo putem aplikacije "Network and Dial-up connections". Izaberite opciju "Make New Connection". 1. Parametre veze postavljamo za spajanje na poslužitelja Internet usluga, kao tip veze izaberite "Dial-up to the Internet" i kliknite Next. 2. U sljede em izborniku izaberite runo postavljanje parametara veze odnosno opciju "I want to set up my Internet connection manually..." 3. U ovom koraku izaberite spajanje putem modema. 4. Izaberite modem za ovu vezu (Conexant) 166 Raunalne mreže

167 5. Biramo lokalni broj pa iskljuite opciju "Use area code and dialing rules". Unesite broj za uspostavu veze ( ). 6. U ovom dijelu je potrebno unijeti podatke za spajanje na korisniki raun. Podatke za sada ostavite prazne. Napomena: Broj 9 je za biranje vanjske linije. 7. Unesite ime veze (CMU) 8. Na upit o korisnikom raunu izaberite No Uspostava veze Nakon postavljanja parametara za uspostavu veze u "Network and Dial-up connections" pojavila se ikona namještene veze. Dvostrukim klikom na nju aktivirate postupak uspostave veze. Potrebne podatke o korisnikom raunu dobit ete od asistenta. Unesite korisniko ime i lozinku. Ukoliko pri sljede im uspostavama veze ne želite nanovo unositi ove podatke, možete ukljuiti opciju "Save Password". Napomena: Lozinka e biti pohranjena tek nakon prve uspješno uspostavljene veze. Za vrijeme uspostave veze u prozoru se dobiju podaci o trenutnom stanju procesa. 167Laboratorijske vježbe - Vježba 3 167

168 Po uspješnoj uspostavi veze dobijete poruku da je veza uspostavljena sa uputama o nainu kako prekinuti vezu. Najbrži nain je desni klik na ikonicu u Taskbar-u i biranje opcije Disconnect. Napomena: Nemojte prekidati vezu prije kraja vježbe Parametri veze Da bi pristupali resursima na Internetu vaše raunalo mora imati jedinstvenu IP adresu. PPP protokol koji se danas standardno koristi pri spajanju na poslužitelje Internet usluga omogu ava dinamiku dodjelu IP adresa pri uspostavi veze. Ukoliko po uspostavi veze želite da neko od raunala spojenih na Internet pristupi vašem raunalu (npr. želite uspostaviti vezu programom NetMeeting s nekim od vaših kolega) potrebno je poznavati IP adresu koja vam je dodijeljena pri spajanju. IP adresu možete doznati na sljede i nain: - Pokrenite aplikaciju Command Prompt (Start Programs Accessories - Command Prompt) - u komandnu liniju ukucajte naredbu ipconfig. Dobit ete odaziv kao na slici. Dodijeljena vam je jedna od IP adresa iz skupa adresa kojim raspolaže poslužitelj Internet usluga na kojeg se spajate. 168 Raunalne mreže

169 VJEŽBA 4. Radna stanica na lokalnoj mreži i internetu 4.1. Uvod U ovoj vježbi obra eno je povezivanje WindowsNT radne stanice na lokalnu mrežu (Ethernet) i na Internet. Postupak instaliranja mrežnog podsustava na WindowsNT radnoj stanici sastoji se od instaliranja mrežne kartice i pogonskog programa, podešavanja parametara TCP/IP protokola, te podešavanja korisnikih uslužnih programa ("client") Postavljanje mrežne kartice Mrežna karticu je potrebno smjestiti u, za to predvi eni, PCI utor na matinoj ploi raunala. Prije postavljanja kartice potrebno je iskljuiti napajanje. Karticu je potrebno namjestiti na utor i laganim pritiskom umetnuti. Postupak je prikazan na slici lijevo. Nakon umetanja, mrežnu karticu uvrstite vijkom za ku ište raunala. Pravilan položaj mrežne kartice nakon postavljanj a RJ45 konektor za prikljuivanje UTP mrežnog kabela na mrežnu karticu Instalacija pogonskog programa Nakon pokretanja raunala ve ina windows operacijskih sustava automatski prepozna novo prikljueni ure aj. WindowsNT pri instaliranju mrežne kartice nema ukljueno "Plug-and- Play" prepoznavanje, pa je instalaciju potrebno pokrenuti na sljede i nain. Izaberete Start>Settings>Control Panel>Network te na otvorenom izborniku izaberete opciju Adapters. Kliknite "Add..." Otvoreni izbornik nudi vam mogu nost izbora postoje ih pogonskih programa za pojedine mrežne kartice. WindowsNT raspolaže vlastitim pogonskim programima za mrežne kartice raznih proizvo aa. Ovdje kliknite na "Have Disk..." opciju koja vam omogu ava da upotrijebite pogonski program koji ste dobili pri kupnji kartice. 169Laboratorijske vježbe - Vježba 4 169

170 Putanju do direktorija u kojem se nalazi pogonski program potrebno je unijeti runo, odnosno, nije mogu e koristiti opciju "Browse..." da bi došli do lokacije programa. Putanja do lokacije na kojoj se nalazi pogonski program je: c:\realtek\winnt4 Sada OS prepoznaje pogonski program i nudi izbor mrežnih kartica podržanih programom. Iako u našem sluaju postoji samo jedan izbor, mogu e je da neki pogonski programi dolaze za više tipova mrežnih kartica. Naravno, da bi pronašli putanju do pogonskog programa bilo je potrebno tono poznavati proizvo aa i tip mrežne kartice. U ovom trenutku ponu en vam je izbor naina rada mrežne kartice (Full Duplex, Half Duplex,...). Ovu opciju je najbolje ostaviti u modu automatskog prepoznavanja (Auto Negotiation). Ovim je postupak instalacije pogonskog programa završen. Sljede i korak pri instalaciji mrežne kartice je postavljanje parametara TCP/IP protokola. Microsoft Windows temelji svoje operacijske sustave za rad s TCP/IP mrežnim protokolom. Zato je i sama instalacija pogonskog programa direktno povezana s postavljanjem parametara za navedeni protokol. Da bi završili s ovim dijelom i prešli na postavljanje parametara potrebno je kliknuti na opciju "Close". 4.4 Postavljanje parametara TCP/IP mrežnog protokola TCP/IP sustav protokola instalira se ukoliko želimo povezati radnu stanicu na Internet, ili ukoliko želimo vlastitu lokalnu mrežu zasnovati na tom skupu protokola. Za normalan rad, potrebno je podesiti IP adresu, mrežnu masku, glavni usmjernik i adresu poslužitelja podrunih imena. 170 Raunalne mreže

171 Na slici lijevo dobijemo izbor sljede ih parametara: - Adapter Izaberemo mrežnu karticu za koju postavljamo parametre. U našem sluaju imamo samo jednu postavljenu karticu - Opcija izbora adrese Adresu raunalo može dobiti na dva naina. Prva opcija nudi mogu nost dobivanja adrese od strane DHCP poslužitelja. Dynamic Host Configuration Protocol omogu ava da raunalo dobije IP adresu automatski pri prikljuivanju na mrežu. Da bi koristili ovu opciju potrebno je imati na mreži postavljen DHCP poslužitelj. Drugi nain je koristiti jednu od adresa iz skupa adresa kojim raspolažete, ili koristiti jednu od adresa iz tzv. "privatnog" skupa adresa. Ovi podaci bit e vam dani pri izvo enju vježbe. U masci "DNS" definira se ime raunala po kojem e raunalo biti vidljivo na Internetu te adresa poslužitelja podrunih imena. Host Name ime raunala. Ovo ime može biti razliito za Internet (TCP/IP protokol) i za lokalnu mrežu. Domain domena u kojoj se nalazi raunalo. DNS Service Search Order Jedna ili više adresa poslužitelja koji pruža usluge prevo enja imena u IP adrese. Naime, raunala na Internetu komuniciraju putem IP adresa. Kako je lakše pamtiti slovana imena osmišljen je sustav DNS. Da bi raunalo pristupilo drugom raunalu na Internetu putem imena, DNS usluga omogu ava prevo enje imena raunala u IP adresu. Npr. kada kod pretraživanja web stranica unesete adresu taj zahtjev se proslje uje DNS poslužitelju koji zatim odgovara s IP adresom poslužitelja na kojem se nalaze tražene stranice. Podaci za unos ete dobiti na vježbi. Nakon unosa kliknite na OK. Kako na lokalnoj mreži ne postoji WINS poslužitelj, na ovaj upit kliknite Yes. 171Laboratorijske vježbe - Vježba 4 171

172 4.5 Uspostava i provjera veze Nakon što ponovo pokrenete raunalo mrežna kartica je instalirana te možemo provjeriti njen rad. Raunalo mrežnim kabelom spojimo na zvjezdište. Pokrenemo program Start>Programs>MSDos Prompt te unesete sljede e naredbe. ipconfig naredba kojom se na raunalu provjeravaju parametri postavljeni za spajanje na mrežu ping <adresa raunala> - naredba kojom se provjerava ispravnost fizikog puta do drugog raunala na mreži 4.6. Podešavanja korisni kih uslužnih programa esto je za ispravan rad korisnikog programa potrebno navesti odre ene mrežne parametre. Primjer je namještanje proxy poslužitelja u web klijentu. U ovoj vježbi emo namjestiti proxy poslužitelj u Internet Exploreru. Mreža tih poslužitelja pokazala se je vrlo korisnom jer oni privremeno pamte naješ e tražene podatke i tako smanjuju prometno optere enje globalne mreže. Proxy poslužitelj aktivira se na razini itavog sustava ili na razini pojedine aplikacije. Pokrenite Internet Explorer i izaberite opciju Tools > Internet Options > Connections Kliknite na "Lan Settings". Otvorit e vam se maska u kojoj možete unijeti parametre proxy poslužitelja. Da bi izbjegli korištenje poslužitelja za lokalne adrese iskljuite ponu enu opciju na dnu. Klikom na dugme "Advanced..." dobije se mogu nost postavljanja proxy-a za pojedine protokole. 172 Raunalne mreže

173 VJEŽBA 5. Lokalna mreža i Internet 5.1. Uvod Nakon instalacije mrežne kartice i postavljanja parametara TCP/IP protokola, u ovoj vježbi emo promatrati prostiranje signala na lokalnoj mreži, komunikaciju izme u raunala na mreži, zajedniko korištenje (dijeljenje) resursa na mreži ("sharing"), te ponašanje radne stanice na lokalnoj mreži i na Internetu Manchester kodiranje Za kodiranje podataka na 10BaseT Ethernetu koristi se Manchester II kod. Bitovi se kodiraju na nain da se jedan bit prikazuje promjenom niskog napona u visoki i obratno, pri emu je jedinica kodirana kao prijelaz s niskog na visoki nivo, a nula kao prijelaz s visokog na niski nivo. Ovakvim kodom je postignuta bolja otpornost na šumove te bolja sinkronizacija na strani prijemnika. Na vježbi emo digitalnim osciloskopom promatrati prostiranje signala na mreži. 5.3 Komunikacija izme u ra unala na mreži Da bi dva raunala na mreži mogla komunicirati potrebno je da imaju instalirane odgovaraju e mrežne protokole. Danas je naješ e korišteni skup protokola TCP/IP, na kojima je baziran Internet. TCP (Transmission Control Protocol) je protokol prijenosne razine Interneta. TCP uspostavlja logiki kanal (spojevni protokol), pa osigurava toan prijenos korisnikove informacije. Za prijenos podataka mrežom oslanja se na Internet Protocol (IP), tako da se TCP segmenti ume u u informacijsko polje IP paketa. U zaglavlju TCP protokola prenose se adrese prikljune toke (port) izvorišta i odredišta. Ovim adresama identificiraju se korisnici prijenosa podataka. Zaglavlje sadrži kontrolnu sumu koja obuhva a itav segment i dio IP zaglavlja. UDP (User Datagram Protocol) je protokol prijenosne razine Interneta. UDP ne uspostavlja logiki kanal (bespojni protokol), pa ne osigurava siguran prijenos korisnikove informacije. Jedinica informacije kod ovog protokola je datagram, koji se ume e u informacijsko polje IP paketa. Zaglavlje UDP protokola sadrži adrese prikljunih toaka i kontrolnu sumu itavog datagrama i dijela IP segmenta. IP (Internet Protocol) je protokol mrežne razine Internet-a. On je bespojan (ne uspostavlja logiki kanal), što znai da ne jami isporuku paketa na odredište. Usmjeravanje je za svaki paket zasebno, pa se ne osigurava isporuka onim redom kojim su poslani. IP osigurava mehanizam adresiranja i dostupnost do svakog raunala na Internetu, te fragmentaciju paketa i detekciju pogrješki zaglavlja. U zaglavlju IP protokola prenose se adresa odredišta i adresa izvorišta. Ovim adresama identificiraju se ure aji (njihovi mrežni prikljuci) na Internetu. Laboratorijske vježbe - Vježba 5 173

174 ICMP (Internet Control Message Protocol) razvijen je za komuniciranje usmjernika s izvorišnim raunalima da bi se izvijestilo o grješki nastaloj u obradi paketa. ICMP poruke se šalju koriste i IP pakete. Prvi oktet podataka oznaava vrstu ICMP poruke, a ostatak sadrži IP i prvih 64 bita paketa o ijem gubitku izvještava. ARP (Address Resolution Protocol) obavlja funkciju prevo enja IP adresa na adrese lokalne mreže. To prevo enje je potrebno kako bi se IP paket, kada stigne na odredišnu podmrežu, lokalnom mrežom isporuio krajnjem raunalu. U tu svrhu koristi se okvir s univerzalnom (broadcast) adresom. Osim TCP/IP skupa protokola esto se još uvijek koristi i NetBIOS protokol za lokalne mreže. NetBIOS je razvijen 1983 godine za IBM. Možemo ga opisati kao protokol sjednikog sloja. Omogu ava komunikaciju izme u dva raunala, korištenje dijeljenih resursa, poslužitelja za ispis i sl. Svaka radna stanica na mreži ima jedinstveno ime sastavljeno od slova, brojki i dozvoljenih znakova (npr. pc133-2). Od verzije Windows2000 tvrtka Microsoft podržava NetBIOS protokol samo radi kompatibilnosti sa prethodnim verzijama tog operacijskog sustava. Uz navedene protokole postoje još i mnogi drugi od kojih su najvažniji Novell IPX, AppleTalk, Zadaci Kroz zadatke emo nauiti kako dijeliti i pristupati dijeljenim resursima na mreži, te promatrati stanje mreže i nain na koji radna stanica pristupa mreži. Za vrijeme izvo enja vježbi pratit emo na digitalnom osciloskopu signale prijenosa podataka Dijeljenje mrežnih resursa na Windows2000 radnoj stanici Na disku C potrebno je kreirati direktorij s imenom "auto". U direktoriju kreirajte nekoliko dokumenata (npr. tekstualnih datoteka ili MSWord datoteka) proizvoljnog imena. Da bi dozvolili pristup preko mreže kreiranom direktoriju je potrebno postaviti mrežne atribute. U Windows Exploreru kliknite desnom tipkom na direktorij i izaberite "Sharing..." U otvorenom prozoru možete namjestiti sljede e parametre: Ime dijeljenog direktorija: Unaprijed je ponu eno ime s lokalnog diska, ali možete postaviti i ime razliito od lokalnog. Komentar: Ukoliko je u Windows Exploreru ukljuena opcija "View>Details", ovaj komentar e biti vidljiv uz ime direktorija. Ogranienje broja korisnika: Broj korisnika koji istovremeno može pristupiti dijeljenom direktoriju. Ukoliko nije postavljen po pretpostavci je broj korisnika koji istovremeno može pristupiti raunalu ("Maximum allowed"). Za Windows2000 radne stanice ovaj broj je deset. Klikom na dugme "Permissions" otvara se prozor za postavljanje sigurnosnih parametara. Ovdje možete definirati pojedine korisnike koji imaju pravo mrežnog pristupa direktoriju. Da bi pristupio dijeljenom resursu na Windows2000 radnoj stanici, korisnik mora imati svoje korisniko ime i lozinku ili se koristiti "Guest" korisnikim raunom koji ne zahtjeva lozinku (tj. ukoliko je definiran nain pristupa "Everyone", to i dalje znai da se korisnik prvo mora prijaviti na raunalo). Svakom korisniku koji ima pravo pristupa možete pridodati i razliite ovlasti (samo itanje, potpune ovlasti i sl.). Napomena: "Guest" korisni ki ra un je po pretpostavci isklju en pri instalaciji Windowsa2000, pa ukoliko želite dozvoliti takav na in pristupa, morate prvo uklju iti taj korisni ki ra un. 174 Raunalne mreže

175 Nakon što ste prvi put dodijelili direktoriju dozvolu mrežnog pristupa, nakon ponovnog izbora opcije "Sharing..." iz Windows Explorera, u prozoru dobijete dugme "New Share". Klikom na njega otvara vam se prozor kao na slici lijevo. Ovo vam omogu ava da još jednom dijelite direktorij na mreži, ali sada s drugim imenom, komentarom i drugim sigurnosnim atributima. Npr. razliitim korisnicima možete omogu iti pristup istom direktoriju, ali preko razliitog imena i s razliitim sigurnosnim postavkama što može dodatno pove ati sigurnost vašeg sustava. Klikom na dugme "Caching" iz prozora "Sharing Properties" možete postaviti nain na koji e korisnici sinkronizirati svoje dokumente s dokumentima u direktoriju nakon što prije u u "Off-line" nain rada. Ukoliko ostavite na runo, korisnik mora posebno specificirati svaki dokument koji želi imati na svom lokalnom disku u "Off-line" nainu rada. U automatskom nainu, svakom korisniku se automatski sprema verzija direktorija na njegov lokalni disk. Iako korisnik više nije na mreži, on i dalje može mijenjati sve dokumente, a u trenutku kada se vrati na mrežu, dokumenti se sinkroniziraju na nain da nova verzija prebriše staru Pristupanje dijeljenim mrežnim resursima putem "My Network Places" Mrežnim resursima možete pristupiti iz Windows Explorera klikom na My Network Places > Computers Near Me. Pristupite jednom od raunala na mreži i provjerite koje dokumente možete pokrenuti sa svog raunala. Ukoliko direktorij nije oznaen za automatsku "Off-line" sinkronizaciju, možete pokrenuti proces na nain da desnom tipkom miša kliknete na taj direktorij i izaberete opciju "Make Available Offline". Na ikoni direktorija se pojavi oznaka dostupnosti u radu bez mreže. Simulirat emo prekid rada mreže. Pored ikone koja oznaava prekid rada mreže pojavi se ikona koja oznaava da se nalazimo u "Off-line" nainu rada. Svi dokumenti koji se nalaze u dijeljenom direktoriju su nam dostupni te ih možemo mijenjati. Kliknite na oznaku "Offline files" (slika lijevo). Dobije se prozor s informacijom o tome da smo u "Off-line" nainu rada i odavde možemo pregledati dokumente koji su nam dostupni tako da kliknemo na dugme "View Files". Ukoliko želimo ponovno pokušati uspostaviti vezu putem mreže i obaviti sinkronizaciju možemo to uraditi klikom na dugme OK. Klikom na dugme Settings otvara nam se prozor za namještanje parametara sinkronizacije. Ovdje možemo postaviti veliinu diska za "Off-line" dokumente, te podsjetnike na potrebu sinkronizacije i sl. Laboratorijske vježbe - Vježba 5 175

176 Pristupanje dijeljenim mrežnim resursima preko IP adrese Priklju ivanje mrežnog diska (mapping) Osim putem "My Network Places", raunalu na mreži možemo pristupiti i preko njegove IP adrese. Na ovakav nain pristup nije ogranien samo na lokalnu mrežu ve ovako možemo pristupiti bilo kojem raunalu na Internetu koje koristi Windows operacijski sustav. Kliknite Start > Run i u polje upišite \\IPadresara unala Nakon klika na OK pojavit e se Login Prompt za pristup raunalu. Ukoliko želite omogu iti stalni pristup mrežnom resursu i olakšati korisnicima rad s mrežom možete odre eni dijeljeni direktorij prikljuiti kao svoj lokalni disk. Preduvjet za ovakav nain rada je to da na raunalu kojem pristupate morate imati otvoren korisniki raun s istim imenom i lozinkom. Naime Windows operacijski sustavi se uvijek pokušaju prijaviti (login) na udaljeno raunalo s podacima o korisnikom imenu i lozinki koje trenutno koristite na lokalnom raunalu. Ovdje možete proizvoljno odabrati koji disk e predstavljati prikljueni direktorij, te da li želite da se spojite na taj direktorij pri svakom prijavljivanju Promatranje performansi rada ra unala na mreži 176 Raunalne mreže

177 Za nadgledanje rada raunala s Windows2000 operacijskim sustavom dolazi program Performance monitor. Program se pokre e preko Start>Settings>Control Panel>Administrative Tools>Performance. Klikom na dugme + otvara se prozor za postavljanje parametara koje želimo pratiti. Izaberite Network Interface kao objekt kojeg želite promatrati. U opciji Instances izaberite mrežnu karticu koju pratite. Po želji dodajte brojae koji vas zanimaju (Npr. Current Bandwidth, Packets Send, Packets Received...) i kliknite Add. Klikom na dugme Explain dobit ete objašnjenje pojedinih parametara koje pratite. Klikom na dugme Properties možete podesiti ponašanje programa. Imate mogu nost namjestiti nain i dimenzije prikaza, boje pojedinih brojaa, frekvenciju osvježavanja prikaza i sl. Interesantno je namjestiti red veliine na vertikalnoj osi. Izaberite opciju Graph i u polja Vertical Scale upišite parametre koji odgovaraju vašoj mreži. Npr. za 10Mb mrežu u polje Maximum upišite 10. U opciji Data možete namjestiti boje pojedinih krivulja u prikazu kako bi lakše pratili aktivnost mrežne kartice Laboratorijske vježbe - Vježba 5 177

178 VJEŽBA 6. Programski alati za mrežnu administraciju 6.1. Uvod Nakon što je lokalna mreža puštena u rad slijedi postavljanje raznih mrežnih resursa (poslužitelja za ispis, SQL poslužitelja, dijeljenih direktorija, web poslužitelja...). Da bi svi mrežni resursi radili ispravno moraju biti postavljeni svi parametri potrebni za rad. To prvenstveno ukljuuje tono postavljene IP adrese, imena raunala, ažurirane DNS tablice i sl. Ukoliko neki od ovih parametara nisu tono podešeni pojavit e se problemi u radu na mreži. U ovoj vježbi emo prikazati neke od naina na koje možemo detektirati problem i tako dobiti osnovu za njegovo rješavanje. Osim pri poetnom postavljanju parametara, do problema može do i i poslije, u normalnom radu na mreži. Neki od problema koji se mogu pojaviti su npr. - kvar na mrežnoj kartici nekog raunala, - kvar na aktivnoj mrežnoj opremi, - promjena parametara na raunalu nije popra ena adekvatnom promjenom u DNS tablici, Zadaci Naredbe komandne linije (Command Prompt) Ve se u prethodnim vježbama vidjelo da se koriste i komandnu liniju (Command Prompt) mogu izvršiti neke korisne naredbe za provjeru stanja mreže (ping se koristi za provjeru ispravnosti fizikog puta do udaljenog raunala, ipconfig naredba za provjeru parametara TCP/IP protokola). Ovdje emo upoznati još neke od naredbi kojima se možemo koristiti za provjeru ispravnosti mreže. Za sve naredbe dostupni su pomo ni podaci koji se dobiju tako da se u komandnu liniju ukuca naredba/? ili help naredba ARP Ovom naredbom možemo dobiti ispis tablice koja služi za prevo enje ip adrese u fiziku adresu raunala. Na lokalnoj mreži raunala komuniciraju putem fizikih adresa. U trenutku kada jedno raunalo pokrene postupak za pristup drugom raunalu putem njegove IP adrese, šalje se ARP zahtjev (Address Resolution Protocol) kojim se od traženog raunala zahtijeva da pošiljaocu uputi svoju fiziku adresu. Fizika (MAC) adresa raunala sastoji se od 48 bitova (12 heksadecimalnih znamenaka) podijeljenih u dva dijela. Prvi dio je OUI (Organizational Unique Identifier) i taj dio je proizvo au dodijeljen od IEEE. Drugi dio dodjeljuje proizvo a. Cjelovita MAC adresa je jedinstvena. U komandnoj liniji pokrenite naredbu ping s adresom susjednog raunala. Nakon izvršene naredbe pokrenite naredbu arp a. Ispišite odaziv koji dobijete. Ukoliko raunalo ima zapis traženog raunala u ARP tablici, pri uspostavi veze ne šalje se ARP zahtjev. Zapis u ARP tablici ostaje pohranjen dvije minute i nakon toga se briše. To osigurava dinamiku promjena na mreži netstat Ova naredba prikazuje stanje u kojem se nalaze aktivne veze raunala uz specifikaciju svih otvorenih suelja. Posebno su navedene TCP a posebno UDP veze. 178 Raunalne mreže

179 Otvorite Internet Explorer te pristupite nekoj od web stranica. Pokrenite naredbu netstat. Ukoliko želite vidjeti sve parametre pokrenite naredbu s opcijom a (netstat -a) ili s opcijom an (netstat -an). Primijetite razliku u odazivu nbtstat Prikazuje statistiku protokola i trenutne veze preko NetBIOS protokola (NetBIOS over TCP/IP). Možete je pokrenuti s opcijama a (nbtstat a imeracunala), -r (nbtstat -n),... Ispišite nekoliko linija odziva: Izvršne "batch" datoteke Da bi olakšali i automatizirali administraciju mreže mogu e je kreirati tzv. "batch" datoteke. One se kreiraju obinim editorom teksta u ASCII formatu i pohranjuju pod tipom ".bat" Primjer "testping.bat" Otvorite Notepad i upišite sljede e linije: REM provjera veze naredbom ping echo off ping n ping n ping n echo on Snimite datoteku na disk D: na nain da u polju za unos imena datoteke upišete "testping.bat" unutar navodnika. Naime, ukoliko ne stavite navodnike editor bi dodao tip ".txt" pa bi kao rezultat dobili datoteku testping.bat.txt. Aktivirajte d: disk (u komandnu liniju ukucajte d:). Kreiranu datoteku možete pozvati tako da ukucate njeno ime (testping). Program se izvršava liniju po liniju. REM komentar echo off komandne linije se ne ispisuju na ekran ping n 2 testiramo raunalo s dva paketa echo on ukljuen ispis komandne linije Primjer provjere pristupa ra unalu preko imena ra unala U Notepadu prepišite sljede e linije: echo off REM pokrenite imeping imeracunala REM Morate upotrijebiti ime a ne IP adresu ping -n 1 %computername% ping -n 1 %1 ipconfig /all echo on Snimite datoteku na disk d pod imenom "imeping.bat". Program pokrenite na sljede i nain: Laboratorijske vježbe - Vježba 6 179

180 U komandnoj liniji treba aktivirati direktorij u kojem je program (u našem sluaju to je disk d). Provjerite ime susjednog raunala kojeg želite testirati. U komandnoj liniji upišite imeping imeracunala. Na ovaj nain pristupamo putem imena i izvorišnom i odredišnom raunalu uz ispis svih parametara mrežne kartice izvorišnog raunala. Ping naredba rezultira odazivom raunala u kojem je ukljuena i njegova IP adresa. Naredba ipconfig /all ispisuje sve parametre vezane uz mrežnu karticu (IP adresu, DNS, MAC adresu... ) Ukoliko želite preusmjeriti odaziv s ekrana u datoteku program možete pokrenuti na sljede i nain: imeping imeracunala > rezultat.txt Na ovaj nain ste u trenutnom direktoriju kreirali tekstualnu datoteku u kojoj je spremljen odaziv s ekrana Telnet Telnet je jedan od naješ e korištenih programskih alata u mrežnoj administraciji. Ovim alatom možete pristupiti na udaljeno raunalo i izvršavati programe na njemu. Razvijen je na UNIX platformi i dolazi kao sastavni dio svih distribucija UNIX-a, Linux-a, a od verzije Windows2000 i kao sastavni dio Microsoftovog operacijskog sustava. U ovoj vježbi emo koristiti TeraTerm program za pristup udaljenom UNIX raunalu. Pokrenite TeraTerm i na upit o adresi za vezu odgovorite klikom na Cancel. Da bi mogli koristiti terminal potrebno je zadati adresu veze. Kliknite na Setup>TCP/IP... U prazno polje upišite adresu dijana.vest.hr i kliknite na Add. Na ovaj nain se može kreirati više veza, s tim da ete pri pokretanju Tera Terma uvijek dobiti prvu kao ponu enu za uspostavu veze. Osim toga, u ovom prozoru definirate i prikljunu toku. Za telnet je pretpostavljena prikljuna toka 23. U prozoru Setup>Terminal... možete definirati veliinu prozora terminala, tip terminala te nain prijenosa karaktera za prijelaz u novu liniju. Postavke i izgled prozora definiraju se u izborniku Setup>Window. Ovdje možete podesiti boje pozadine i boje teksta, veliinu memorije u koju se spremaju prethodne linije, te izgled prozora. 180 Raunalne mreže

181 U izborniku Terminal>Keyboard... možete izabrati nain na koji e se prenositi sekvenca za brisanje prethodnog znaka. Po uspostavi veze pojavit e se odziv kao na sljede oj slici: Veza se uspostavlja tako da se klikne na File>NewConnection ili kombinacijom tipaka Alt+N. Ovdje se može izabrati jedna od spremljenih konekcija i nain povezivanja na udaljeno raunalo. Veza se uspostavlja klikom na dugme OK. Podatke o korisnikom imenu i lozinci dobit ete na vježbama. Nakon prijave za rad dobit ete odziv komandne linije. Možete pokušati isprobati neke od naredbi koje ste koristili u komandnoj liniji. Ukucajte ping i upišite odaziv. Provjerite naredbu arp a. Komentirajte odaziv. Ukucajte naredbu netstat an. Komentirajte odaziv. Pomo za sve naredbe je omogu ena naredbom man. Npr. ukoliko želite pomo za naredbu ping ukucajte man ping. Za završetak rada ukucajte logout. Laboratorijske vježbe - Vježba 6 181