Topologije mreža

• Mrežni protokol je set pravila uspostavljenih kako bi korisnici mogli da razmenjuju informacije.

• Topologija mreže je athitektura usvojena za povezivanje uređaja u mreži.

Zvezdasta topologija je najčešće korišćena mrežna topologija u savremenim LAN-ovima (Local Area Network). Za povezivanje računara (umrežavanje) se koriste kablovi sa upredenim paricama i standardnim RJ45 priključcima. Centralni uređaj u zvezdastoj LAN strukturi je HUB ili SWITCH.

• Hub je multiport repeater, sve pristigle pakete na bilo kom portu prosleđuje svim uređajima koji su spojeni na ostale portove. Ukoliko se koristi kao centralni uređaj za povezivanje računara u LAN, sav saobraćaj prosleđuje svim uređajima u mreži zvezdastog tipa.

• Switch memoriše hardversku (ili fizičku adresu) svakog uređaja koji je priključen na neki njegov port. Na ovaj način switch direktno povezuje učesnike u komunikaciji (dva učesnika) bez prosleđivanja podataka ostalim uređajima u mreži koji su spojeni na njegove portove

ETERNET LAN• Kao protokol u kompjuterskim mrežama se koristi eternet

(ethernet).

• Eternet je CSMA/CD protokol (CSMA/CD akronim “carrier sense multiple access with collision detection”)

• Svaki uređaj u LAN-u, osluškuje liniju veze kojom je spojen sa ostalim uređajima, pri čemu svaki od uređaja može pristupiti mreži kao inicijator komunikacije u njoj (multiple access). Kako postoji verovatnoća da dva ili više uređaja inicijalizuju komunikaciju istovremeno, eternet sistemi moraju imati mogućnost detekcije takvih slučajeva kako bi se izbegao konflikt u mreži (collision detection)

• Informacije u eternet mrežama se razmenjuju preko paketa podataka. Paket predstavlja niz bajtova koji nose informacije, pri čemu sadrži dodatne bajtove na početku koji opisuju strukturu paketa (header) i dodatne bajtove na kraju.

• Header se sastoji od preambule, niza bitova koji označavaju početak frejma, odredišne i izvorišne adrese kao i polja koje definiše dužinu paketa i tip paket.

• Iza hedera sledi niz bajtova koji predstavlja informaciju koja se prenosi eternet paketom. U nastavku sledi niz bajtova (pad bytes) koji se dodaju u slučaju da niz informacionih bajtova nema dovoljnu minimalnu dužinu koja iznosi 46 bajtova

• Na kraju paketa se dodaju 4 CRC bajta (cyclic redundancy check) koji služe za detekciju greške nastale u prenosu.

• NIC (Network Interface Card) je hardverski uređaj koji omogućuje povezivanje računara u mrežu. Sadrži jedinstvenu mrežnu adresu koja se naziva još i MAC adresa. MAC je akronim od “media access control.” MAC adresa je 6 bajta ili 48 bits. Ova adresa se prikazuje u obliku 12 heskadecimalnih brojeva

IP (Internet Protocol) • MAC adresa pruža informaciju o fizičkoj adresi mrežne

kartice kojom je računar uvezan u mrežu, ali ne pruža nikakve informacije o lokaciji tog računara u okviru mreže čak ni u kojoj mreži se nalazi niti gde se data mreža nalazi (kojoj zgradi, gradu, državi). IP adresiranje pruža mogućnost globalnog adresiranja uvođenjem jedinstvene adrese koja identifikuje kompjutersku lokalnu mrežu.

• IP adrese se klasifikuju kao IPv4 ili IPv6. IP verzija 4 (IPv4) je trenutna tehnika TCP/IP adresiranja koja se koristi u okviru interneta

IP adresa je 32-bit adresa koja identifikuje u kojoj mreži se kompjuter nalazi. Ova adresa je jedinstvena za svaki kompjuter u jednoj mreži (dva računara u istoj mreži ne mogu imati isu IP dresu). IP adresa je podeljena u na osmobitne delove. Format IP adrese je

A.B.C.D

Gde su A.B.C.D vrednosti napisane kao decimalni ekvivalenti osmobitnih binarnih vrednosti. Opseg za svaku decimalnu vrednost je 0 do 255. IP adrese se mogu klasifikovati po klasama

• Decimalni brojevi predstavljaju broj mreže (adresu mreže), koja definiše iz koje mreže je neki paket poslat, odnosno u koju mrežu se taj paket šalje. x označava broj uređaja (host number), on je takođe deo IP adrese i definiše adresu uređaja u okviru mreže. Host number se naziva još i host address

• Privatne adrese su IP adrese dodeljene za uređaje u privatnim (lokalnim) mrežama (intranets). Intranet omogućuje komunikaciju među računarima u mrežama koje su organizovane na malim površinama (zgrada, nekoliko zgrada, deo grada). Privatne adrese se ne mogu koristiti u internet saobraćaju jer su rezervisane i ISP (Internet Service Provider) ih blokiraju

• Primeri IP adresa koje se dodeljuju uređajima u privatnim mrežama :

10.0.0.0–10.255.255.255172.16.0.0–172.31.255.255

192.168.0.0–192.168.255.255

Uređaji za umrežavanjeHub—Se koristi za povezivanje mrežnih uređaja. Nedostatak hubova je što sve pakete sa jednog porta prosleđuju na sve portove i tako smanjuju propusni opseg mreže. U savremenim mrežama se ne koriste i zamenjeni su switch-evima.

Switch—je najbolje rešenje za povezivanje mrežnih uređaja. Switch uspostavlja direktnu vezu od pošiljaoca ka primaocu bez prosleđivanja paketa ostalim uređajima u mreži.

Network Adapter—Postoji u dve varijante, za kablovse i bežične mreže. Mrežni adapter za PC računare se naziva još i Network Interface Card (NIC)

IP paket • IP layer se definiše iznad ehternet layer-a, i

osnovni cilj uvođenja ovog layera je mogućnost ostvarivanja komunikacije među računarima koji se nalaze u različitim mrežama

IP paket

• Version 4 bits određuje koja verzija IP je u pitanju (uglavnom je V4)• Header words 4 bits određuje veličinu IP hedera kao broj 32 bitnih reči• Type of Service 8 bits, specificira tip servisa. Određuje zahtevani kvalitet infrastrukture

za prenos IP paketa• Total Length 16 bits, veličina IP paketa u bajtovima, uključujući heder i bajtove podataka• Identification 16 bits, pomoć primaocu prilikom grupisanja paketa (fragmenata) u celinu• Flags 3 bits, kontrolni bitovi odnose se na fragmentaciju• Fragment Offset 13 bits indikacija gde se u celini ovaj fragment nalazi• Time to Live 8 bits, maksimalno vreme koje paket može ostati u internet sistemu, posle

toga se uništava i odbacuje• Protocol 8 bits, definiše koji se protokol dalje koristi u IP paketu (kao viši layer)• Header Checksum 16 bits, CRC hedera (detektuje ukoliko postoji greška u hederu IP

paketa)

TCP-IP, UDP-IP • Protokoli definisani na layeru iznad IP• TCP najkorišćeniji protokol u svetu interneta. Detektuje

izgubljene pakete i zahteva njihovo ponovno slanje. Detektuje pakete sa obrnutim redosledom pristizanja od poslatog i ispravlja inverziju. Za svaki pristigli paket šalje se ACK paket koji pošiljaocu signalizira ispravan prijem. Ukoliko ne dobije ACK paket, pošiljalac opet šalje izgubljeni paket.

• UDP protokol nema podršku za detekciju izgubljenih paketa ili onih koji su stigli mimo predviđenog redosleda. Nije pouzdan kao TCP ali zato efektivno ne smanjuje propusni opseg. Koristi se za strimovanje multimedajlih sadržaja.

TCP-IP

• Source Port i Destination Port fields (16 bits) određuju izvorišni i odredišni port• Sequence Number (32 bits), određuje redni broj paketa, ovaj broj se korisi za

određivanje inverzije u redosledu pristizanja paketa• Acknowledgment number (32 bits), kada dobije paket, primalac odgovara sa

ACK paketom koji u ovom polju sadrži sequence number narednog paketa koji očekuje da primi

• Data offset (4 bits) specificira veličinu TCP hedera u 32b rečima• Flags (8 bits) biti koji se koriste prilikom sinhronizacije

UDP-IP

• Source Port i Destination Port fields (16 bits) određuju izvorišni i odredišni port

• Length (16 bits), određuje veličinu celog UDP paketa, heder+podaci

• Checksum (16 bits), CRC za heder+data

IP adresiranje • Lokalna mreža obično ima samo jednu vezu sa ISP, ali bez obzira na to

više računara može biti povezano na internet istovremeno. Povezivanje svih računara jednog LAN-a na internet je omogućeno ruterom koji je povezan sa ISP-om. ISP dodeljuje IP adresu ruteru, i svi računari koji su povezani u LANu kada izađu na internet imaju tu istu adresu. ISP dodeljuje IP korisniku (uglavnom dinamički) iz skupa IP adresa koje ima na raspolaganj, tako da svi korisnici koje ISP zastupa imaju različite IP adrese.

• Računarima u kućnim mrežama je potrebno dodeliti IP adrese iz privatnog opsega (važeći opsezi su 10.0.0.0–10.255.255.255; 172.16.0.0–172.31.255.255; 192.168.0.0–192.168.255.255). U komunikaciji preko interneta ove adrese (privatne) se prevode u javne na ruteru preko kojeg je LAN povezan na internet. Tehnika prevođenja se naziva Network Address Translation (NAT).

• NAT prevodi privatne IP adrese u javne kako bi se ostvarila komunikacija sa ostalim računarima koji imaju pristup internetu a mogu se nalaziti u okviru nekog drugog LAN-a

U okviru NAT procesa, manipuliše se i brojem porta na kojem se ostvaruje IP komunikacija. Ova tehnika se naziva Port Address Translation (PAT). Ruter čuva adresu LAN-a i broj porta u lookup tabeli za svaki računar koji preko rutera ostvaruje internet komunikaciju. Preko broja porta se pravi razlika među računarima koji se nalaze u LANu, jer nakon rutera svi IP paketi imaju istu IP adresu. Broj porta se koristi kada se paket vraća nazad preko ISP-a u LAN da bi ruter znao kome da ga prosledi. Broj porta identifikuje računar koji je ostvario internet vezu i ruter može proslediti paket sa podacima do odgovarajućeg računara.

Ako npr računar 1 ostvaruje vezu sa webserverom na internetu, paketi podataka se šalju ka računaru 1 pri čemu se kao njegova sdresa specificira adresa rutera koju je ISP dodelio korisniku prilikom inicijalizacije internet veze. Kada takav paket stigne do rutera, na osnovu lookup tabele (koja sadrži lokalnu adresu i port adresiranog računara) ruter zna kome da prosledi pristigli paket, pri čemu vrši korekciju polja za port.

Primer realizacije LAN-a

• Za komunikaciju se koristi ethernet protkol.

• Uređaji se povezuju u zvezdastu strukturu

• Mrežu čine dva računara i jedan štampač

Korak 1 U ovom koraku je potrebno dokumentovati uređaje koji se povezuju u LAN, i skicirati topologiju mreže. U opisu mreže je potrebno specificirati sve MAC i IP adrese.

Korak 2 Povezuju se svi uređaji u zvezdastu topologiju. U centru ove strukture se nalazi hub ili switch. Veza između switcha i ostalih uređaja u mreži se ostvaruje kablovima sa upredenim paricama. U ovom primeru se smatra da je izabrani kabl CAT6 (šesta kategorija). Kablovi za povezivanje na svojim krajevima imaju RJ-45 konektore i predviđeni su za brzinu signaliziranja od 1000 Mbps (1 gigabit) i maksimalna rastojanja 100 metara.

The RJ-45 twisted-pair patch cables The four wire pairs of the CAT6/CAT5e.

Za utvrđivanje konekcije koriste se posebni paketi link pulses koji ne pripadaju ethernet protokolu. Ove pakete šalje svaki uređaj vezan preko mrežnog adaptera. Link pulses se šalju periodično u tačno određenim vremenskim intervalima kada se ne prenose podaci preko mreže i na taj način se link održava funkcionalnim.

Povezivanje LAN-ova• Za povezivanje LAN-ova najčešće se koriste

ruteri.

• Ruter se konfiguriše tako da omogući usmeravanje paketa sa podacima prilikom ulaska ili izlaska iz LAN-a

• Ruteri imaju nekoliko portova preko kojih se ostvaruje veza sa LAN-ovima.Minimalan broj portova koji ruter mora imati je dva.

• Portovi rutera su bidirekcioni, što znači da paketi mogu prolaziti u oba smera (ka ruteru, i od rutera). Portovi rutera se često nazivaju i interfejsi rutera i predstavljaju fizičku vezu rutera sa ostalim uređajima u mreži.

Mrežni simbol za ruter

The Router Interface: Cisco 2800 Series

• USB Interface: The USB ports are used for storage and security support.• FastEthernet Ports: FE0/0: Fast Ethernet (10/100 Mbps) and FE0/1: FastEthernet (10/100 Mbps).• Console Input: This input provides an RS-232 serial communications link into the router for initial router configuration. A special cable, called a console cable, is used to connect the console input to the serial port on a computer. The console cable can have RJ-45 plugs on each end and requires the use of an RJ-45 to DB9 adapter for connecting to the computer’s COM1 or COM2 serial port. The console cable can also have an RJ-45 connector on one end and an integrated DB9 connector on the other end.• Auxiliary Input: This input is used to connect a dial-in modem into the router. The auxiliary port provides an alternate way to remotely log into the router if the network is down. This port also uses an RJ-45 connection.• Serial Interface: CTRLR T1 1 and CTRLR T1 0 This is a serial connection and it has a built-in CSU/DSU. This interface is used to provide a T1 connection to the communications carrier. This type of connection (RJ-45) replaces the older cabling using V.35 cable (shown later in Figure 4-19). There are three LEDs on this interface:• AL—alarm• LP—loop• CD—Carrier Detect

• Ruter rutira podatke na odredišnu adresu na osnovu logičke adrese (IP adrese) paketa, a ne fizičke adrese (MAC adrese)

•Korišćenje mrežne odnosno logičke adrese na računarima (ili drugim mrežnim uređajima) omogućava slanje informacija iz LAN-a na odredišnu adresu bez potrebe poznavanja MAC adrese odredišnog kompjutera.

•U ovom primeru se četiri LAN mreže povezuju korišćenjem tri rutera. LAN mreže su konfigurisane u zvezdastu topologiju korišćenjem switch-eva Mreže su označene kao LAN A, LAN B, LAN C, i LAN D. Ruteri su označeni kao RouterA, RouterB, i RouterC

• RouterA je povezan direktno na switch mreže LAN A preko svog FastEthernet porta FA0/0. RouterA je takođe spojen direktno sa ruterom RouterB preko FastEthernet porta FA0/1 i ruterom RouterC preko FastEthernet porta FA0/2.

• RouterB je povezan direktno na switch mreže LAN B preko FastEthernet porta FA0/0. RouterB je spojen i sa switch-em mreže LAN C preko FastEthernet porta FA0/1. RouterB je spojen sa RouterA preko FastEthernet porta FA0/2 i sa RouterC preko FastEthernet porta FA0/3.

• RouterC je povezan direktno na switch mreže LAN D preko FastEthernet porta FA0/0. Konekcija sa RouterB je ostvarena preko Ethernet porta FA0/1. RouterC vezu sa RouterA ostvaruje preko FastEthernet porta FA0/2.

• Serijski portovi (S0/0, S0/1, S0/2, . . . ) se ne koriste za povezivanje rutera u ovom primeru umrežavanja. Serijski interfejs se uglavnom koristi za povezivanje LAN-ova preko infrastrukture fiksne telefonije

• Ovakva mrežna konfiguracija omogućava slanje i prijem paketa između bilo koja dva računara (mrežna uređaja) nakon ispravne konfiguracije upotrebljenih rutera

• Na primer, kompjuter A1 u LAN A može poslati podatke do kompjutera D1 u LAN D. Za slanje podataka u ovom slučaju je potrebno da pošiljalac (kompjuter A1) zna IP adresu kompjutera D1. Paket poslat od kompjutera A1 će prvo putovati do switch-a gde se prosleđuje do RouterA preko njegovog FA0/0 FastEthernet data porta. RouterA ispituje mrežnu adresu specificiranu u primljenom paketu i na osnovu konfigurisanih parametra o rutiranju smeštenih u tabelu rutiranja odlučuje gde dalje prosleđuje primljeni paket. RouterA određuje da je moguća putanja do RouterC preko svog FA0/2 FastEthernet porta. Paket se tada direktno šalje do RouterC. RouterC određuje da dati paket treba proslediti na port FA0/0 kako bi bio poslat kompjuteru D1 u LAN D. Paket se tada šalje do D1.

Alternativno, RouterA je mogao poslati podatke do RouterC preko RouterB koristeći svoj FA0/1 FastEthernet port.

Prenos paketa između računara je omogućen IP adresiranjem i određivanjem putanja preko tabela rutiranja.

Tabele rutiranja sadrže informacije o adresama rutera koji se koriste za usmeravanje paketa do odredišta. RouterA koristi svoju tabelu rutiranja da odredi putanju u povezanoj mreži kako bi kompjuter A1 mogao poslati informaciju (pakete) do kompjutera D1 u LAN D.

RouterA određuje da se putanja do mreže u kojoj je kompjuter D1 može ostvariti preko RouterA FA0/2 FastEthernet porta do FA0/2 FastEthernet porta na RouterC. RouterC određuje da je kompjuter D1 u LAN D, koja je spojena na RouterC’s preko FA0/0 FastEthernet porta

RouterC šalje ARP zahtev kako bi odredio MAC adresu kompjutera D1. Dobijena MAC adresa se zatim koristi za proselđivanje poslatog paketa do kompjutera D1.

Gateway Adresa

Gateway predstavlja adresu mrežnog uređaja koji omogućuje ostalim uređajima u LAN-u da komuniciraju sa uređajima van LANa. Za sve uređaje u LAN A, gateway adresa će biti 10.10.10.250. Ova adresa se podešava na svakom mrežnom uređaju posebno i ista je za sve uređaje u jednom LAN-u. Bilo koji IP paket sa IP adresom koja ne pripada opsegu IP adresa u LAN-u u kojem se nalazi računar koji šalje taj IP paket, se šalje do uređaja sa gateway adresom.

Network Segments

Network segment definiše mrežni link između dva LANa. Segment se definiše za svaku vezu između uređaja koji spajaju dve mreže (npr., router–hub, router–switch, router–router). IP adresa mrežnog segmenta koji povezuje LAN A na ruter je 10.10.20.0. Svi uređaji povezani na ovaj segment moraju imati adresu u formatu 10.10.20.x jer je subnet mask postavljena na 255.255.255.0. Ruteri koriste informaciju o mrežnom segmentu kako bi odredili gde da proslede primljene pakete. Mrežni segmenti kojima je RouterA povezan sa ostalim mrežama imaju adrese

10.10.20.010.10.200.010.10.100.0

Računari u LAN A će imati IP adrese u formatu 10.10.20.x. Na primer kompjuter A1 u LAN A će imati dodeljenu IP adresu 10.10.20.1 i gateway adresu 10.10.20.250. Računari u LAN B se nalaze u mreži sa adresom 10.10.10.0. To znači da svi računari u ovoj mreži moraju imati IP adresu u formatu 10.10.10.x. Polje x u okviru IP adrese je jedinstveno za svaki računar. Gateway adresa za računare u LAN B je 10.10.10.250.

Podešavanje rutera

• Cisco Internetwork Operating System (Cisco IOS) je operativni sistem koji služi za podešavanje Cisco rutera

• Konfigurisanje rutera zahteva rad u privilegovanom modu u okviru IOS-aPristup privilegovanom modu omogućuje komanda enable u komandnom editoruRouter>

• U nastavku se podrazumeva da je omogućen pristup privilegovanom modu

•U privilegovanom modu (Router#) navođenjem komande hostname [router-name] <enter> Postavlja se ime rutera na router-name

• Sledeći niz komandi konfiguriše FastEthernet 0/0 port rutera

• Komanda show ip interface brief (sh ip int brief) navedena u privilegovanom modu (Router#) se može koristiti za određivanje statusa interfejsa rutera

Statičko rutiranje

• Static route predstavlja listu IP adresa na koju se usmerava internet saobraćaj. Ova lista se manuelno podešava za ruter ili računar unošenjem odgovarajućih vrednosti.

• U računarima ova lista ima jedan ulaz, default gateway. Default gateway specificira IP adresu na koju se šalju paketi u slučaju da njihova odredišna IP adresa ne pripada grupi IP adresa dodeljenih u okviru LANa gde se nalazi uređaj koji šalje taj paket.

• Ulazi u tabelu rutiranja se unose u okviru komandnog editora (config)# pomoću ip route komande

• Ulazi iz tabele rutiranja se mogu izlistati korišćenjem komande show ip route (sh ip route) u okviru komandnog editora (config)#

Statičko rutiranje-primer

Podešavanje rutera za LAN primer