RAČUNARSKE MREŽE. Računski. centar

Transcription

1 RAČUNARSKE MREŽE Računski centar 1

2 Daljinska obrada Računarske mreže e i distribuirani sistemi Računarska mreža (Computer network) Sistem koji se sastoji od većeg broja autonomnih ali međusobno povezanih račnara. Distribuirani sistemi višeprocesorski sistemi kod kojih je postojanje većeg broja procesora (računara) transparentno (nije vidljivo) za korisnika. Korisnik startuje neki program kao da se radi o virtuelnom jednoprocesorskom sistemu, a operativni sistem vrši raspodelu resursa i određuje na kom procesoru će se koji deo posla izvršiti. 2

3 Prednosti računarskih mreža u poslovnim primenama Podela rasursa programi, urešaji i posebno podaci postaju dostupni svim korisnicima u mreži bez obzira na fizičku lokaciju. Veća pouzdanost sistema koja se postiže time u mreži možemo da imamo više alternativa za isti posao ili podatke. Podaci mogu da budu multiplicirani na više računara i tako da u slučaju otkaza jednog mogu da se koriste sa drugog. Pouzdanost je posebno važna kod vojnih sistema, bankarskih poslova, kontrole saobraćaja, upravljanja tehničkim sistemima sl. Prednosti računarskih mreža u poslovnim primenama Ušteda novca Mali (PC) računari imaju najbolji odnos izmežu cene i performansi. Veliki Mainframes računari su otprilike 10 puta brži od PC računara a hiljadama puta skuplji od njih. Umesto ulaganja u velike sisteme mnogo racionalnije je obezbediti po jedan računar za svakog korisnika a podatke i aplikacije čuvati na serverima kao što su: File server, Aplication server, Web server i sl. 3

4 Šta računarske mreže omogućavaju pojedincima Pristup udaljenim informacijama Međusobnu komunikaciju ( , videokonferencije, forumi). Interaktivna zabava (igrice, pristup videotekama i sl.) Tipovi mreža a prema funkcionalnim relacijama Klijent server komunikacija Peer- to-peer komunikacija (Aktuelna kod mobilne telefonije) 4

5 Client - server koncept Server računar koji nudi usluge i servise. Klijent svaki računar korisnik usluga Server Klijent Zahtev Odgovor Kompjuteri u mreži Radne stanice Postoji mnogo tipova radnih stanica, neke od njih imaju više procesora, manju ili veću operativnu memoriju, jedan ili više hard diskova i druge uređaje koji odgovaraju različitim specijalnim napenama (Npr. Jače grafičke sisteme i sl.) Serveri 5

6 Tipovi servera File Server Služi za čuvanje različitih tipova fajlova i omogućava njihovu distribuciju drugim klijentima u mreži. Print Server Kontroliše i upravlja jednim ili više štampača, prihvata zahteve za štampanjem od drugih klijenata. Takodje može da obavlja sve ostale zadatke kao i bilo koja druga radna stanica ako je štampač povezan direktno na printer port radne stanice. Tipovi servera Mail Server Pamti, šalje, prima, usmerava (rutira) i izvršava druge zadatke vezane za ove drugih klijenata u mreži. Fax Server Pamti, šalje, prima, usmerava (rutira) i izvršava druge funkcije koje omogućavaju primanje, slanje i distrinuciju faksova. Telephony Server Izvršava funkcije koje se odnose na telefonski saobraćaj, kao što su automatsko odgovaranje na pozive, interaktivni govorni automati, pamćenje glasovnih poruka (voice mail), preusmeravanje poruka unutar telefonskih mreža ili na Internet mrežu, (npr., voice over IP ), itd. 6

7 Tipovi servera Proxy Server Izvršava određene funkcije u korist drugih klijenata u mreži u cilju poboljšanja performansi odredjenih operacija koje se iyvršavaju unutar mreže. Na primer čuva (baferuje) podatke kojima se pristupa veoma često u mreži. Takodje ima i bezbednosnu funkciju da izoluje ostale klijente od spoljašnih upada u mrežu. Remote Access Server (RAS) Kontroliše modemske linije ili komunikacoione kanale drugih mreža radi prihvatanja zahteva za udaljeni pristup serveru, odgovara na pozive i izvršava niz dodatnih funkcija u cilju zaštite mreže prilikom pristupa udaljenih klijenata. Application Server Izvršava odredjene aplikacije, procesiranje podataka ili deo biznis logike klijentske aplikacije. Prihvata od radne stanice instrukcije koje treba da se izvrše i vraća joj rezultate obrade. Tipovi servera Web Server Omogućava iyvršavanje Web aplikacija. Ćuva HTML dokumente, slike, text fajlove, skripte i druge podatke namenjene WEB aplikacijama. Ovi podaci se distribuiraju drugim klijentima na njihov yahtev. Backup Server Ovaj server ima poseban mrežni softver za čuvanje (backup) podataka. Obično postoji veliki disk ili sistem diskova namenjenih ćuvanju kopija podataka. 7

8 Drugi uređaji u mreži Postoji još mnogo drugih uređaja koji mogu da budu priključeni na mrežu. Specijalni mrežni uređaji kao što su: habovi, ruteri, mostovi, prekidači, faervoli i sli ( hubs, routers, bridges, switches, hardware firewalls, etc.). Posebni uređaji koji se koriste u kućnim i mobilnim mrežama kao što su konzole za video igre, mobilni telefoni i sl. Dijagram mreže Dijagramom mreže predstavljeni su čvorovi u računarskoj mreži ili šire komunikacionoj mreži. 8

9 TEHNOLOGIJA PRENOSA Broadcast mreže Broadcast mreže imaju jedan komunikacioni kanal koji dele sve mašine u mreži. Kratka poruka (paket) poslata od jednog korisnika pristiže svim računarima u mreži. Adresa koja je sastavni deo poruke specificira kome je ta poruka namenjena. Svaki računar koji dobije poruku proverava adresu, ako je poruka namenjena njemu on je prima, a ako nije on je ignoriše. Ova tehnologija je zastupljena kod manjih, geografski lokalizovanih mreža. TEHNOLOGIJA PRENOSA point-to to-point Point-to-point mreže se sastoje od mnogo konekcija između pojedinih parova mašina. U ovom slučaju poruka do odredišta stiže tako što prethodno poseti više mašina. Obično postoji više alternativnih puteva različite dužne tako da je u ovim mrežama veoma važno koji se algoritam rutiranja koristi. Ova tehnologija se obično koristi kod većih mreža. 9

10 Klasifikacija na osnovu rastojanja Rastojanje 0.1m 1m 10 m 100 m 1 km 10 km 100 km 1000 km km Lokacija Ploča Sistem Soba Zgrada Blok (Campus) Grad Zemlja Kontinent Planeta Data flow mašine Multikompjuter Lokalna mreža LAN Local Area Network Gradske mreže MAN WAN Wide Area Network Internet Primer Tipovi mreža Local Area Network (LAN): Mreža koja je ogrančena na relativno mali prostor kao što je jedna soba, jedna zgrada, brod ili avion. Nekada se i zovi i Mreže na jednoj lokaciji Single location network. Nekada se radi jednostavnijeg administriranja veće LAN dele na segmente koji se naivaju radnim grupama (workgroups). To je obićno grupa računara koja deli iste resurse unutar LAN. 10

11 Tipovi mreža Campus Area Network (CAN): Mreža koja povezuje dve ili više LAN mreža ali je ograničena na poseban (nekada i privatan) geografski prostor kao što je Univerzitetski kampus, industrijski kompleks, vojna baza ili sl. Note: A CAN is generally limited to an area that is smaller than a Metropolitan Area Network Tipovi mreža Metropolitan Area Network (MAN): Mreža koja povezuje dve ili više LAN ili CAN mreža u jednu ali je ograničena na područje jednog grada, mesta ili većeg grada (metropolisa). Obično obuhvata više rutera, habova i slično koji su povezani da bi se kreirala MAN mreža. 11

12 Tipovi mreža Wide Area Networks (WAN): WAN je komunikaciona mreža koja pokriva relativno veće geografsko područje i koja obično koristi komunikacionu infrastrukturu opšte namene kao što su telefonske mreže npr.. WAN tehnologije generalno funkcionišu na tri najniža nivoa OSI referentnog modelač fizičkom nivou, nivou podataka i nivou mreže. Tipovi WAN mreža: Centralizovane : Centralizovana WAN mreža saderži centralni računar koji je priključen na dumb terminale ili na drugi tip uređaja za spregu. Distribuirana: Distribuirana WAN mreža sadrži dva ili više kompjutera na različitim lokacijama preko kojih se ostvaruje veza sa terminalnim uređajima. Modemska veza računara 12

13 Podela prema načinu konekcije HomePNA ( Phoneline Networking Alliance). Za uspostavljanje veze se koriste standardne telefonske linije. Eternet Konekcija se vrši preko posebnih mrežnih kablova i mrežnih kartica. Konekcija preko električne mreže. Bezžična (Wireless) komunikacija. Primer: ADSL konekcija HomePNA 13

14 Eternet 1990s Ethernet kartica za mrežni interfejs. To je kombinovana kartica koja podržava konekciju preko koaksialnog kabla (BNC connector, levo) i uvrnute parice (8P8C modular connector, desno). Wireless konekcija Laptop konektovan na mrežu preko Wireless kartice 14

15 Wireles arhitektura Podela mreža a prema topologiji Topologija magistrale Topologija zvezde Linijska topologija. Topologija prstena Mesh topologija (mreža, graf). Topologija stabla i hiperstabla. Hibridne topologije. 15

16 Topologije mreža Topologija tipa magistrale Topologiju tipa magistrale ima mreža u kojoj su raćunari povezani preko zajedničke magistrale. To je obično najednostavniji način za povezivanje računara ali ne i najefikasniji. Problemi se javljaju kada dva računara istovremeno zahtevaju da koriste magistralu za prenos podataka. Prava mreža tipa magistrale je pasivna mreža u kojoj računari osluškuju signale na magistrali i nisu odgovorni za kontrolu kretanja signala na mreži. Postoji i mnogo aktivnih varijanti mreža tipa magistrale. 16

17 Topologija tipa magistrale Prednosti Lako se realizuje i proširuje Zahteva manje kablova od mreže tipa zvezde. Pogodna za privremene ili manje mreže koje ne zahtevaju veliku brzinu a potrebno je da se brzo podignu. Inicijalno su jeftinije od drugih topologija. Jeftine Nedostaci Teško se održavaju. Ograničena dužina kabla ima za posledicu i ograničen broj računara. Ako se javi problem na magistrali cela mreža pada. Gledano na duži vremenski period održavanje ovakve mreže može da bude skupo. Performanse mreže opadaju dodavanjem novih računara. Novi računar opterećuje magistralu preko koje se odvija komunikacija. Niska sigurnos ( svi računari na magistrali vide sve podatke koji se prenose) Ako jedan računar u mreži otkaže to se reflektuje na celu mrežu, cla mreža pada. If one node fails, the whole network will shut down. Ako je mnogo računara zakačeno na istu magistralu performanse mreže padaju. Topologija zvezde Mreže sa topologijom zvezde se veoma često sreću u praksi. Topologija je jednostavna sa jednim centralnim računarom ( switch, hub ) koji predstavlja ruter za prenos poruka. Ostali računari u mreži povezani su na ovaj centralni. Prednosti Dobre performanse. Laka za podizanje i proširenje. Svaki problem na krajnim računarima (koji nije na centralnom) ne izaziva velike posledice na ostatak mreže. Lako se otkrivaju problemi na mreži. Paketi podataka se šalju brzo bez potrebe da putuju preko drugih čvorova u mreži. Nedostaci Skupe su Potreban je dodatni hardver za centralni čvor u mreži. Ako centralni računar otkaže to se reflektuje na celu mrežu. 17

18 Mreža a tipa zvezde Topologija prstena Mreža tipa prstena je topologija u kojoj je svaki računar povezan sa dva susedna pri čemu svi zajedno formiraju prsten. Ove mreže su manje efikasne od mreza tipa zvezde zato što podaci moraju da prođu kroz više ćvorova u mreži pre nego stignu do odredišta. Prednosti Prenos podataka je relativno jednostavan zato što podaci putuju u jednom smeru. Proširenje mreže je jednostavno. Dodavanje računara malo utiče na performanse mreže. Nedostaci Podaci moraju da prođu preko svih čvorova koji su na putu između računara sa kog se šalju i računara do kog se šalju. Zbog svega toga prenos poidataka je usporen. Ako jedan čvor u mreži otkaže to se reflektuje na celu mrežu. Teško se otkrivaju problemi na mreži. Kada se dodaje novi računar mreža treba da se privremeno isključi 18

19 Mreža a tipa prstena Mesh topologija U mreži sa Mesh topologijom svaki računar je povezan sa više drugih. To znači da se veza između dva računara u ovoj mreži može ostvariti preko više različitih puteva. Time se omogućava uspostvljanje veze i u slučaju kada su delovi mreže oštećeni ili blokirani. Mesh mreže kod kojih je svaki računar povezan sa svakim nazivaju se potpuno povezanim mrežama (fully connected network) Ad-Hoc umrežavanje mobilnih uređaja kada se mreža uspostavlja od više mobilnih telefona, PDA uredjaja ili sl. je poseban primer Mesh mreže MANET: 19

20 Mreža a računara Aplikacioni Prezentacioni Nivo sesije Transportni Nivo mreže Open System Interconection OSI referentni model Aplikacioni protokol Aplikacioni Prezentacioni protokol Prezentacioni Protokol sesije Transportni protokol Nivo sesije Komunikaciona podmreža Transportni Nivo mreže Nivo mreže Nivo mreže Nivo podataka Nivo podataka Nivo podataka Nivo podataka Fizički nivo Nivo mreže Nivo mreže Fizički nivo 20

21 Aplikacioni nivo Na ovom nivou definisani su mnogi protokoli koji su potrebni različitim aplikacijama. Na primer u mreži mogu da budu različiti računari, tipovi terminala i sl. i svima njima treba obezbediti izlaz na mrežu. Nivo prezentacije Mnoge aplikacije ne razmenjuju binarne sekvence već podatke koje imaju različiti smisao: imena osoba, datumi, valute i sl. Ovi podaci su obično predstavljeni u različitim formatima: nizovi znakova, celi brojevi, realni brojevi i sl. Za kodiranje ovih podataka koriste se različite kodne tablice (ASCII, UNICODE isl.) Protokoli na ovom nivou omogučavaju razmenu podataka različitih formata tako što se ti podaci konvertuju u standardni format namenjen prenosu kroz mrežu i obrnuto. 21

22 Nivo sesije Na ovom nivou se uspostavlja sesija između računara koji komuniciraju. Npr. na ovom nivou se uspostavlja veza sa udaljenim računarom ili inicira prenos fajlova između dve mašine. Jedna od funkcija ovog nivoa je upravljanje dijalogom. Sesija omogućava da se saobraćaj odvija u oba smera istovremeno ili samo u jednom smeru. Transportni nivo Glavni zadatak ovog nivoa je da preuzme podatke sa nivoa sesije, podeli podatke na manje celine i prosledi ih nivou mreže, pri čemu treba da se obezbedi da podaci do druge strane stignu korektno. 22

23 Nivo mreže Glavna funkcija ovog nivoa je kontrola operacija na nivou podmreža. Upravlja rutiranjem paketa od polaznog čvora do odredišta. Nivo podataka Data link layer Komunikacija se ostvaruje na nivou sekvenci (frejmova) podataka koje se obično sastoje od nekoliko stotina ili hiljada bitova. Pošiljalac šalje sekvencu podataka na odredište i dobija nazad sekvencu potvrde (acknowledgement frame). 23

24 Fizički nivo Na ovom nivou se vodi računa o prenosu sekvence bitova kroz komunikacioni kanal. Glavni problem se svodi na to da kad jedna strana pošalje bit 1 druga strana dobije taj bit kao 1 a ne kao 0. Fizičko ostvarivanje veze. Korišćenje OSI modela Podaci Aplikacioni AH Podaci Aplikacioni Prezentacioni PH Podaci Prezentacioni Sesija SH Podaci Sesija Transportni TH Podaci Transportni Mrežni NH Podaci Mrežni Nivo podataka DH Podaci Nivo podataka Fizički Sekvenca bitova Fizički 24

25 Komunikacioni protokoli Komunikacioni protokol je skup pravila koja moraju da slede računari da bi komunicirali jedni sa drugima. Internet protokol definiše pravila komunikacije unutar Interneta kao globalne mreže. Klijenti koriste ovaj protokol da bi uputili zahtev serveru, a serveri da bi vratili odgovor klijentu. Na primer, mail server koristi ovaj protokol da bi se konektovao na Internet i poslao mail. Dok je e mail adresa deo tog protokola. OSI TCP/IP protokol Transmission Control Protocol / Internet Protocol TCP/IP Aplikacioni Aplikacioni Prezentacioni Sesija Transportni Mrežni Nivo podataka Fizički Transportni Internet Host-to-network 25

26 TCP/IP protokol Transmission Control Protocol / Internet Protocol TCP omogućava komunikaciju između aplikacija. Kada jedna aplikacija hoće da uspostavi komunikaciju sa drugom preko TCP protokola, ona šalje zahtev. Taj zahtev mora da bude poslat na tačno određenu adresu. Posle predstavljanja uspostavlja se direktna dupleks veza između dve aplikacije. Ova veza se odrzava sve dok je jedna od aplikacija ne zatvori. IP protokol definiše komunikaciju između računara, pri čemu se ne zauzima komunikacioni kanal između računara. Ovim protokolom poruka se razbija na manje pakete i šalje kroz mrežu. IP protokol je odgovoran za rutiranje (usmeravanje) te poruke. TCP i IP protokoli rade u zajednici. TCP vodi računa o komunikaciji između aplikacija, između Web čitača na pr. i mrežnog softvera, a IP o komunikaciji sa drugim računarima. Sadrži sve protokole visokog nivoa. Izvorno su to bili: Aplikacioni nivo TELNET- protokol za konekciju na daljinu FTP- File transfer protocol SMTP Elektormnska pošta Kasnije su dodati: DNS Domain name Service HTTP protokol za WWW 26

27 Transportni nivo TCP Transmision Control Protocol Omogućava da se sekvenca bitova generisana na jednoj mašini prenese bez grešaka drugoj mašini. UDP User Datagram Protocol Koristi se na primer kod prenosa govora i slike. Internet nivo Omogućava hostovima da ubace pakete u mrežu i proslede ih do odredišta (potencijalno različitim putevima). IP glavni zadatak je rutiranje paketa 27

28 Host to Network nivo Nije generalno definisan i razlikuje se za različite tipove mreža. ARPANET, SATNET, Packet Radio, LAN i sl. 28