П8: Рачунарске мреже

1. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.1 Пасивна мрежна опрема 1/7
Пасивна мрежна опрема означава мрежне компоненте које нe мењају
саобраћај ни на који начин. Пасивне компоненте мреже чине:
утичнице, каблови, панели за преспајање и за завршавање каблова
(patch panel), каблови за преспајање (patch cabel), рек ормани,
каналице за вођење кабла и многе друге компоненте неопходне за
физичку реализацију мрежних спојних путева.
За пренос сигнала између рачунара већина данашњих мрежа
користи каблове који се понашају као мрежни преносни медијуми.
Постоји много различитих типова каблова који се користе или су се
користили у различитим ситуацијама, али већина данашњих мрежа
користи три основна типа каблова и то су:
• коаксијални каблови
• каблови са упреденим парицама (twistedpair)
• оптички каблови

2. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.1 Пасивна мрежна опрема 2/7
Кроз упредене парице и коаксијални кабл преносе се електрични
сигнали, док се кроз оптичка влакна преносе сигнали у виду
светлосних импулса.
Каблови и остали пасивни елементи представљају сегмент
рачунарске мреже који могу бити критични за успешно
функционисање целе мреже те с тога морају да задовољавају строго
дефнисане техничке стандарде.
Који ће се каблови користити у некој мрежи зависи од више
параметара, а најчешће су: бинарни проток, поузданост кабла,
максимална дужина између чворова, врста заштите од електричних
сметњи, подужно слабљење, толеранција у отежаним условима рада,
цена, расположивост кабла, лакоћа повезивања и одржавања и
слично.

3. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.1 Пасивна мрежна опрема 3/7
Коаксијални кабл се састоји од бакарног
проводника у средишту, око које се налази
диелектрични изолатор, а затим слој од
уплетеног метала (оклоп или ширм) и/или
алуминијумске фолије. Сврха овог оклопа је да
апсорбује електромагнетне сметње или шум.
На површини кабла је спољашња пластична
кошуљица која служи као заштитни омотач.
Бакарни проводник (жица) у средини кабла
преноси електромагнетне сигнале који
представљају кодиране рачунарске податке.
Овај проводник може бити од пуног метала, или
у облику више уплетених жица. Уколико је од
пуног метала, онда је то обично бакар.
Проводник је обложен диелектричним
изолационим слојем који га одваја од оклопа.
Оклоп је на потенцијалу уземљења и штити
проводник од електричног шума и
преслушавања.

4. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.1 Пасивна мрежна опрема 4/7
Кабл са упреденим парицама (twisted pair) се састоји од парова изолованих
бакарних жица које су обмотане (упредене) једна око друге. Упредање се врши
у циљу отклањања електромагнетних сметњи. Број увртаја по метру чини део
спецификације типа кабла и што је број увртаја по метру већи, већа је
отпорност кабла на електромагнетне сметње.
Данашња начини формирања рачунарских мрежа захтевају поштовање
правила структурног каблирања рачунарских мрежа, па је тако прописано да
се за повезивање рачунара морају користити каблови са упреденим парицама
који имају четири парице (осам проводника).

5. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.1 Пасивна мрежна опрема 5/7
Упредањем се поништава електрични шум од суседних парица, или
других спољашњих извора електромагнетног зрачења
(електромотори, склопке, трансформатори и енергетска
инсталација).
Поред неоклопљених каблова са упреденим парицама (Unshielded
Twisted-Pair, UTP), постоје и оклопљени каблови са упреденим
парицама, који око парица имају одређену електрично проводну
структуру (оклоп) која пружа знатно већи ниво заштите. Постоји
више типова оклопљених каблова: F/UTP (Foil shielding/Unshielded
Twisted-Pair), S/UTP (Screened shielding/Unshielded Twisted-Pair) и
СФ/УТП (Screened&Foil shielding/ Unshielded Twisted-Pair) група
каблова где су све парице заједно обмотане заштитом у облику
фолије, плетеног оклопа (ширма) или фолије и ширма,
респективно. Поред тога, постоје и различите комбинације каблова
где су појединачне парице обмотане фолијом, а затим све заједно
још и фолијом, оплетом или комбинацијом ова два облика заштите.
Упредени каблови се са рачунаром повезују помоћу одговарајућих
конектора и најчешће се користе конектори типа RJ (Registered
Jack).

6. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.1 Пасивна мрежна опрема 6/7
Код оптичких каблова сигнали се преносе у облику модулисаних светлосних
импулса кроз оптичка влакна. Каблови од оптичких влакана су отпорни на
електричне сметње и имају најмање слабљење сигнала дуж кабла. Омогућавају
пренос података изузетно великим брзинама на великим удаљеностима.
Системи преноса са оптичким кабловима се састоје из три основна
функционална дела, а то су предајник (извор светлости – ЛЕД или ласерска
диода), оптичко влакно и пријемник (фото сензор). Стандардни електрични
сигнал се доводи на ЛЕД или ласерску диоду које врше конверзију у светлост,
затим се светлост пропушта кроз оптичко влакно на чијем другом крају је
пријемник који врши конверзију оптичког у електрични сигнал.

7. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.1 Пасивна мрежна опрема 7/7
Оптичко влакно се састоји из језгра кога
чини стакло одређеног индекса преламања
и омотача пресвученог преко језгра. Овај
омотач је такође од стакла са другачијом
вредношћу индекса преламања. Светлост
се убацује у језгро под одређеним углом
потребним да дође до тоталне рефлексије,
због које се светлосни зрак непрестално
одбија од граничне површине језгро/омотач
путујући тако кроз влакно до пријемника.
Оптичка влакна се могу поделити у две
основне групе: на мономодна (singlemode)
која су тања и омогућавају простирање
само једног светлосног зрака, и
мултимодна (multimode) која су дебља и
омогућавају истовремено простирање
више зрака од више различитих извора.

8. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.2 Активна мрежна опрема (уређаји) 1/5
Мрежни комуникациони уређаји за формирање и проширење
рачунарске мреже су:
• Рипитер (Repeater - репетитор)
• Мрежни разделник (Hub - хаб)
• Мрежни мост (Bridge)
• Мрежни комутатор (Switch - свич)
• Мрежни пролаз (Gateway - гејтвеј)
• Рутер (Router - усмеривач, скретница)

9. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.2 Активна мрежна опрема (уређаји) 2/5
Рипитер регенерише и појачава ослабљене комуникационе сигнале
при слању ка другим сегментима мреже. Рипитер на једном порту
(прикључку) прима сигнал и преноси га на други порт. Притом
обнављају амплитуду, облик и временске референце примљеног
сигнала пре него што га проследе. Рипитер подједнако обнавља и
користан сигнал и шум. Ради на првом слоју ОСИ модела. Добра
страна рипитера је у томе што представља јефтин начин за
повећање максималних растојања у мрежи.
Хаб (мрежни разделник) представља посебну врсту рипитера која
има више улаза и више излаза. Омогућава повезивање више
сегмената мреже у један сегмент које се користи за проширење
мреже у топологији звезде. Хаб функционише слично као рипитер:
оно што прими на једном свом порту хаб емитује на свим осталим
портовима. Може се посматрати као вишепортни рипитер. Хаб сваку
поруку послату са једног рачунара прослеђује до свих рачунара
прикључених на хаб уз појачање сигнала који носи поруку.

10. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.2 Активна мрежна опрема (уређаји) 3/5
Мрежни мост је мрежни уређај који повезује две ЛАН мреже и контролише
ток података, насталим приликом преноса, обезбеђује физичко адресирање
и управља приступом физичком медијуму у преносу између два сегмента
мреже коју повезује. То је уређај који повезује удаљене мрежне сегменте.
Ради у другом слоју ОСИ модела, тј. у слоју везе података. Основне функције
су да омогући проширење мреже, као и број чворова мреже и да поделом
мреже у сегменте смањи обим саобраћаја у сваком од сегмената мреже и
тиме изолује проблеме у једном сегменту мреже од мрежног саобраћаја у
другом сегменту. У новије време улогу мрежних мостова преузимају мрежни
комутатори.
Мрежни комутатор (switch) је мрежни уређај који, попут хаба има више
портова. За разлику од хаба, мрежни комутатор прослеђује податке само
рачунару коме су ти подаци упућени, на основу адресе у заглављу података
који се преносе. Мрежни комутатор има функцију да повеже више
компатибилних мрежа. Мрежни комутатор није пасиван уређај попут хаба јер
поседује могућност испитивања заглавља података и одређивања адресе
одредишног рачунара регистроване у заглављу.

11. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.2 Активна мрежна опрема (уређаји) 4/5
Мрежни пролаз (gateway) је сличан мрежном мосту, али има функцију да
повеже међусобно некомпатибилне мреже које користе различите протоколе.
Мрежни пролаз врши преформатирање и превођење података који прелазе
из једне у другу мрежу. На овај начин мрежни пролаз повезује два мрежна
сегмента који не користе исте комуникационе протоколе, структуре и
формате података.
Рутер повезује некомпатибилне рачунарске мреже и служи за пренос
података између изворишта и одредишта уз одређивање оптималног пута.
Алгоритми рутирања користе такозване табеле рутирања (енг. routing tables)
са различитим информацијама о путевима између рутера да би одредили
пут којим ће се преносити подаци од изворног рачунара до одредишног
рачунара. Рутери омогућују формирање Интернета. Главна улога рутера у
мрежи је да рутирају (усмеравају) пакете како би они стигли до свог
одредишта. Информација која се користи за ову функцију је одредишна
адреса смештена у пакету. Рутер обавља ову функцију тако што по приспећу
пакета извуче одредишну адресу, затим нађе одговарајући запис у табели
рутирања где су смештени подаци на који порт треба пакет да се проследи и
одреди адресу следећег рутера на путу ка којем се пакет усмерава.

12. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.2 Активна мрежна опрема (уређаји) 5/5
Како би се повезали преко уређаја и комуникационих медијума рачунари поседују
одређене уређаје који обезбеђују мрежне интерфејсе. То су мрежне картице и
ADSL/DSL модеми, а користили су се и аналогни модеми и ISDN адаптери
Мрежна картица (Network Interface Card - NIC) представља картицу која се налази у
слоту за проширења матичне плоче или је интегрисана у саму матичну плоч. На њој је
порт прикључење мрежног кабла или антене за бежичну комуникацију за Wireless LAN
мрежу. Поседује јединствену 48-битну адресу (физичку, MAC адресу) додељену од
стране произвођача картице.
ADSL/DSL модем је уређај који повезује један или више рачунара на телефонску
линију у циљу коришћења ADSL (DSL) услуге. ADSL модеми који омогућавају ADSL
услугу за више од једног рачунара називају се и ADSL рутери. ADSL/DSL модеми раде
на ADSL/DSL комуникационој технологији која омогућава далеко бржи пренос података
путем телефонске линије него што је то случај са стандардним модемима. Брзина
преноса података код ADSL технологије је асиметрична тј. ADSL омогућава већу
брзину примања података од слања.
Модем је уређај који приликом размене података врши конвертовање дигиталних
података у аналогни сигнал ради преноса преко аналогне комуникационе линије
(телефонске мреже, кабловске мреже), док на пријему врши конвертовање аналогног
сигнала у дигиталне податке (MODulation/DEModulation).

13. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.3 Мрежне технологије 1/2
Да би се подаци преко мрежног интерфејса (мрежне картице) пренели кроз мрежу
неопходно је обезбедити приступу комуникационом медијуму и слање сигнала који
носи податак. Пошто је на рачунарску мрежу генерално повезано више рачунара од
којих сваки може да прима и шаље податке независно један од другог, при чему сви
деле исти комуникациони медијум, неопходна је примена одговарајућих метода за
приступ комуникационом медијуму. Постоје две главне методе за приступ
комуникационом медијуму:
Вишеструки приступ заједничком медијуму надгледањем присуства носећег сигнала уз
детекцију колизије (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection).
Варијанта ове методе за бежичне мреже (бежични ЛАН) назива се (CSMA/CA – Carrier
Sense Multiple Access/Collision Avoidance). Код методе вишеструког приступа
заједничком медијуму надгледањем присуства носећег сигнала уз детекцију колизије
сваки рачунар на мрежи проверава да ли је кабл слободан за емитовање сигнала који
носи податак. Када детектује да нема саобраћаја на мрежи, шаље податке и за то
време ниједан други рачунар не може слати своје податке док послати подаци не
стигну до одредишта. Уколико дође до истовременог слања података (судара), оба
рачунара престају са емитовањем података одређено, случајно изабрано, дакле
различито време, а онда покушавају поново, при чему ће у том покушају један од њих
добити предност.

14. 8.4. Mрежна опрема и уређаји
8.4.3 Мрежне технологије 2/2
Прослеђивање токена.
Код методе прослеђивања токена специјална врста податка (токен) кружи прстенастом
мрежом од рачунара до рачунара. Рачунар који жели да пошаље податке мора да сачека
слободан токен. Рачунар тада преузима контролу над њим и користи га за пренос података.
Док један рачунар користи токен остали не могу да комуницирају. Када рачунар заврши са
целокупним преносом података прослеђује токен следећем рачунару у прстену и токен
наставља кружење до рачунара који треба да пошаље податке, при чему се претходни
поступак понавља.
ЛАН мреже могу да се поделе и у погледу технологија које се користе за повезивање
рачунара у мрежу. Широко коришћена технологија која је постала и индустријски стандард
за ЛАН је Етернет (Ethernet).
Класични Етернет је био заснован на топологији магистрале и коаксијалним кабловима, а
данас доминира коришћење мрежних разделника који формирају топологију „проширене”
звезде. Етернет је најпопуларнија ЛАН технологија због малих трошкова и једноставности
инсталирања и одржавања. Метода приступа у Етхернет мрежама је CSMA/CD. Као мрежни
медијум користе се коаксијални каблови, упредене парице и оптички каблови. Етернет је
стандардизован у оквиру стандарда IEEE 802.3 и обезбеђује брзине преноса: 10Mb/s,
100Mb/s, 1 Gb/s(Gigabit Ethernet), 10 Gb/s и 100 Gb/s (100Gigabit Ethernet). Друга ЛАН
технологија је Токен ринг која користи топологију прстена и контролу приступа медијуму
прослеђивањем токена. Као мрежни медијум користи упредене бакарне парице. Токен ринг
технологија је стандардизована у оквиру стандарда ИЕЕЕ 802.5. У данашње време је врло
мало заступљена и у потпуности замењена Етернет мрежама.