P R E V O D T R E E GI Z D A N J A

Umreavanje raunara Od vrha ka dnu sa

Internetom u fokusu

James F. Kurose

Univerzitet Masausets, Amherst

Keith W. Ross Politehniki univerzitet, Bruklin

Umreavanje raunara Od vrha ka dnu sa Internetom u fokusu O autorima ISBN 86-7991-267-0 Autorizovan prevod sa engleskog jezika prvog ir.danja knjige Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet Original Copyrightc 2005. by Pearson Education, Inc. Copyright prevoda, 2005. RAF Raunarski fakultet, Beograd i CET Computer Equipraeot and Trade, Beograd Sva prava zadrana. Nijedan deo ove knjige ne moe biti reprodukovan, snimljen, ili emitovan na bilo koji nain: elektronski, mehaniki, fotokopiranjem, ili drugim vidom, bez pisane dozvole izdavaa. Informacije koricene u ovoj knjizi nisu pod patentnom zatitom. U pripremi ove knjige uinjeni su svi napori da se ne pojave greke. Izdava i autori ne preuzimaju bilo kakvu odgovornost za eventualne greke i omake, kao ni za njihove posledice. Prevodioci Jasna Gonda, Stanislav Kocal, dr Radomir Jankovi Recenzent

prof, dr Stevan Milinkovi Lektor Milanka Stojanovi-Vorkapi Urednik Radmila Ivanov Izvrni urednik Aleksandra Dimic Tehniki urednik Duan ai Organizator projekta Vladan Mirkovi Prelama Predrag Stanisavljevi Izdava RAF Raunarski fakultet, Beograd, Knez Mihailova 6A/[ tel. 011 627-613, 633-321; http://www.raf.edu.yu

CET Computer Etjuipment and Trade, Beograd, Skadarska 45 tel/fax: 011 3243-043, 3235-139, 3237-246; http:/fw\vw.cet.co.yu Za izdavaa Dragan Stojanovi, direktor Obrada korica Predrag Stanisavljevi Tira 1000 tampa Svetlost", aak

Jim Kurose jim Kurose je profesor raunarskih nauka no Masauselskom

univerzitetu u Amherslu. Dr Kurose je dobio brojna priznanja za svoj prosvefni rad;

izmeu ostalog, osam pula je nagraivan za dostignua u nastavi samo od strane Nacionalnog tehnikog univerziteta, a slina priznanja je dobio i od Masauselskog univerziteta i Severoistonog udruenja visokokolskih ustanovo. Dobitnik je medalje Taylor Boolh za obrazovanje koju dodeljuje IEEE, a poznat je i po uspenom voenju Masauselske savezne inicijative za informatiku lehnologiju. Dobitnik je stipendije GE [General Engineering) koju dodeljuje CIC {Commiltee on Insfilutional Corpoiotion), IBM-ove nagrade zo dostignua u . nastavi, kao i stipendije Lilly koja se dodeljuje za unapreenje predavackih sposobnosti.

Dr Kurose je bivi glavni urednik asopisa IEEE Transactions on Communicalions, kao i IEEE Tron&aciiom on Netvsotking. Dugi niz godina bio je aklivan u programskim, odborima IEEE Infocom, ACM SIGCOMM i ACM SIGMETRICS i obavljao funkciju : ' kopredsedavajueg u tehnikim programima na tim konferencijama. lan je organizacija IEEE i ACM. U istraivanjima se bavi mrenim protokolima i arhitekturom, mrenim merenjima, senzorskim mreama, multimedijskom komunikacijom, modeliranjem i procenama performansi. Doktorat iz oblasti raunarskih nauka odbranio je na Kolumbijskom univerzitetu. .

Keith Ross Keilh Ross je profesor raunarskih nauka na Poiitehnikom univerzitetu u

Bruklinu, koji je stao na elo fondacije LeonardaJ. Shusleka za raunarske nauke. Od 1985. do 1998. godine bio je profesor na Odeljenju za sistemski inenjering no Pensilvanijskom univerzitetu. Od 1998. do 2003. godine bio je profesor na Odelje^u zo multimedijske komunikacije no insiiiulu Eurecom u Francuskoj. Keilh Ross je lokode glavni osniva i prvi direktor organizacije VVimba koja se bavi razvojem tehnologija za prenos govora preko IP-a za trite elektronskog uenja.

Dr Ross je objavio brojne istraivake izvelaje i dve knjige. Bio je lan izdavakih saveta mnogih asopisa, ukljuujui i IEEE/ACM Transactions on \ Netv/orking, i mnogih programskih odbora, koo to su ACM SIGCOMM i IEEE Infocom.;' Bio je mentor za 1-5 doktorskih teza. Njegova predavaka i istraivaka interesovanja ; obuhvalaju P2P sisteme, multimedijsko umreavanje, mrene protokole i slahastike mree. Doktorat je odbranio na Miigenskom univerzitetu.

Uvod Dobrodoli u tree izdanje knjige Umreavanje raunara: Od vrha ka dnu sa Internetom u fokusu. Od kada se pre otprilike dve godine pojavilo prvo izdanje, ova knjiga je prihvaena na stotinama koleda i univerziteta, prevedena je na vie od ]0 jezika i koristile su je hiljade studenata, ali i strunjaka irom sveta. Od veoma velikog broja italaca dobili smo povratne informacije i to su najee bile pohvale.

Jedan od osnovnih aduta ove knjige, po naem ubedenju, jeste njen sve pristup problematici umreavanja raunara. Zbog ega insistiramo na sveem pristupu? Zbog toga to smo poslednjih godina svedoci dve revolucionarne promene u oblasti umreavanja kojima nije posveena odgovarajua panja u radovima o umreavanju objavljivanim tokom 1980-ih i 1990-ih. Najpre, Internet je potpuno osvojio oblast raunarskih mrea. Svaka iole ozbiljnija rasprava o umreavanju mora da ima Internet u fokusu. Zatim, u poslednjih nekoliko godina izuzetan pomak dogodio se na polju mrenih usluga i aplikacija, to se moe zakljuiti na osnovu pojave Weba, sveopte prisutnosti elektronske pote, protoka audio i video signala u realnom vremenu, Internet telefona, trenutne razmene poruka, aplikacija za mree ravnopravnih raunara, kao i onlajn kupovine i prodaje.

Staje novo u treem izdanju? Iako su u ovom, treem, izdanju knjige nainjene mnoge izmene, u knjizi je ipak zadrano ono to smatramo njenim najznaajnijim aspektima, a predavai i studenti koji su koristili prvo izdanje potvrdili su daje zaista tako. Ukratko, to su: pristup od vrha ka dnu, fokus na Internetu, ravnopravnost teorijskih principa i vebanja, pristupaan stil i karakteristino objanjenje umreavanja.

Meutim, u treem izdanju napravili smo i neke znaajnije izmene - primera radi, ubacili smo potpuno novo poglavlje o beinim i mobilnim mreama. Danas smo svedoci velikih promena u nainu na koji korisnici pristupaju Internetu i njegovim uslugama. Korisnici sada ostvaruju beini pristup Internetu iz svojih kancelarija, domova i javnih ustanova. itav niz ureaja, kao to su laptop i PDA raunari i telefoni, omoguavaju vam da pristupite Internetu dok ste na putu ili u pokretu. U poglavlju koje smo posvetili beinim i mobilnim tehnologijama pronai ete detaljan prikaz standarda 802.11, zatim prikaz pristupa Internetu putem mobilnih telefona, kao i iscrpno razmatranje mobilnosti u kontekstu Interneta i mrea mobilne telefonije. Sa dodavanjem ovog novog poglavlja, u udbeniku sada postoje etiri napredna i specijalizovana poglavlja ija su tema beine i mobilne mree, zatim multimedijalne mree, mrena bezbednost i upravljanje mreama.

Drugi znaajan dodatak predstavlja skup praktinih Ethereal laboratorijskih vebi. Ethereal je besplatna alatka za pregledanje i analizu paketa koja se nalazi u javnom domenu i moe da sc koristi pod svim popularnim operativnim sistemima,

vi

Uvod Uvod vii

ukljuujui tu i najrasprostranjenije operativne sisteme tipa Wind6ws. Iz izuzetno bogate funkcionalnosti ove alatke izdvajamo intuitivni korisniki interfejs i mogunost analize blizu 400 protokola. Osim starih i novih programerskih zadataka u knjizi sada postoji i est Ethereal laboratorijskih vebanja koja su usklaena sa gradivom i koja svaki student moe da proveba na svom raunam. (U budunosti emo dodati jo ovakvih laboratorijskih vebanja.) Tokom ovih vebanja studenti mogu da posmatraju mrene protokole na delu i da prate interakciju izmeu entiteta protokola koji se izvravaju na njihovim raunarima i drugih takvih entiteta koji se izvravaju negde na Internetu. Dakle, ove vebe omoguavaju uenje kroz praktian rad. Osim toga, dodali smo i dva nova programerska zadatka: zadatak u vezi sa protokolom UDP i zadatak u vezi sa proksi veb serverom.

Ovo nije sve. Auriranjem treeg izdanja pokuali smo da obuhvatimo sve znaajne i brze promene koje su se dogodile u oblasti umreavanja u proteklih nekoliko godina. U pitanju su novi ili dopunjeni sadraji o mreama ravnopravnih raunara, protokolima BGP i MPLS, mrenoj bezbednosti, o rutiranju sa difuznim emitova-njem i adresiranju i prosleivanju na Internetu. Poglavlje 4 sada ima malo izmenjenu strukturu zato to smo eleli da to jasnije izloimo uloge prosledivanja i rutiranja, kao i njihovu interakciju sa mrenim slojem. Ciljna grupa Ovaj udbenik zamiljen je kao prva nastavna jedinica o umreavanju raunara i moe se koristiti i u raunarstvu i u elektrotehnici. U pogledu programskih jezika u ovoj knjizi se pretpostavlja da student ima iskustva u radu sa programskim jezicima C, C++ ili Java. Polaznik koji je programirao samo u programskim jezicima C ili C++, a nije u Javi, nee imati nikakvih problema u praenju ovog materijala i pored toga stoje on predstavljen upravo u kontekstu programskog jezika Java. Iako se ova knjiga odlikuje veom preciznou i analitinou u odnosu na mnoge druge uvodne udbenike o umreavanju, u njoj neete nai mnogo matematikih koncepata sa kojima se ve niste sreli u gimnaziji. Namerno smo se potrudili da izbegnemo sve naprednije proraune, verovatnou i koncepte stohastikih procesa. Prema tome, ova knjiga odgovarae studentima na redovnim studijama kao i onima koji su na poetku postdiplomskih studija. Isto tako, ona bi mogla da bude izuzetno korisna strunjacima koji ve rade u telekomunikacionoj industriji.

Sta je jedinstveno u ovoj knjizi? Umreavanje raunara je izuzetno sloena tema koja obuhvata mnotvo koncepata, protokola i tehnologija, kao i njihove nita manje sloene interakcije. Da bi mogli da se izbore sa ovom izuzetnom sloenou, razni autori su svoje tekstove o umreavanju raunara organizovali oko slojeva" mrene arhitekture. Slojevita organizacija omoguava studentima da uoe svu sloenost umreavanja raunara. Drugim recima, uei o konkretnim konceptima i protokolima u jednom delu arhitekture oni i dalje mogu da vide itavu sliku i nain na koji se sve komponente uklapaju u nju.

Primera radi, veliki broj tekstova organizovan je oko sedmoslojne arhitekture referentnog modela OSI. Gledano iz pedagoke perspektive, ovakav slojevit pristup je veoma poeljan u nastavi. Meutim, uoili smo da tradicionalni pristup od dna ka vrhu, odnosno od fizikog sloja ka aplikativnom, u savremenoj nastavi iz oblasti umreavanja raunara nije najpodesniji.

Pristup od vrha ka dnu Pre otprilike 4 godine ovaj udbenik je doneo jednu veoma bitnu novinu - pristup od vrha ka dnu. To znai da emo ovde poeti od aplikativnog sloja i zatim ii nanie ka fizikom. Ovakav pristup ima nekoliko vanih prednosti. Pre svega, u njemu je naglasak na aplikativnom sloju koji je u umreavanju predstavljao segment sa najveom ekspanzijom. Mnoge od nedavnih revolucionarnih pojava u oblasti umreavanja - ukljuujui Web, protok audio i video signala u realnom vremenu (striming), i distribuciju sadraja - odigrale su se upravo na aplikativnom sloju. Naglasak na aspektima aplikativnog sloja od samog poetka izlaganja, razlikuje se od pristupa u drugim tekstovima sline tematike, u kojima je mrenim aplikacijama, njihovim zahtevima, paradigmama aplikativnog sloja (odnosu klijent/server) i programskim interfejsima aplikacije posveeno veoma malo (ili nimalo) vremena.

Zatim, kao predavai, uverili smo se da izlaganje o mrenim aplikacijama na poetku obrade ove nastavne oblasti znaajno motivie studente za druge nastavne jedinice. Studente veoma zanima na koji nain funkcioniu mrene aplikacije (na primer, aplikacije za elektronsku potu ili Web) sa kojima se svakodnevno susreu. Onog trenutka kada studenti razumeju nain rada ovih aplikacija, sa njima se moe priati i o mrenim uslugama koje podravaju ove aplikacije. Nakon toga oni mogu da razmiljaju i o razliitim nainima na koje se ove usluge obezbeduju i implementiraju na niim slojevima. Dakle, rani prikaz aplikacija deluje kao jak motivacioni faktor za itanje ostatka teksta.

Konano, pristup od vrha ka dnu omoguava predavaima da uvedu razvoj mrenih aplikacija na samom poetku nastave iz ove oblasti. Pored toga to mogu da naue na koji nain funkcioniu popularne aplikacije i protokoli, studenti mogu da vide i koliko je jednostavno da se naprave vlastite mrene aplikacije i protokoli aplikativnog sloja. Dakle, pristupom od vrha ka dnu postignuto je da se studenti veoma rano u nastavi upoznaju sa pojmovima kao to su programski interfejs aplikacije (API), modeli usluga i protokoli - veoma vanim konceptima na koje emo se vraati u svim narednim poglavljima. Primerima o programiranju soketa u Javi pokuali smo da istaknemo centralne koncepte, a da pri tom ne zbunimo studente, previe sloenim kodom. Studenti elektrotehnike i raunarstva ne bi trebalo da imaju problema u pra-enju ovog koda.

Fokus na Internetu Kao to moete da zakljuite iz naslova ove knjige, u njoj emo se u znaajnoj meri baviti Internetom, iji su arhitektura i protokoli iskorieni kao sredstvo za prouavanje nekih fundamentalnijih koncepata umreavanja. Naravno, ovde ete pronai

Uvod Uvod

koncepte i protokole koji pripadaju drugim mrenim arhitekturama, ali je naglasak oigledno na Internetu, to se vidi i iz organizacije same knjige koja prati petoslojnu arhitekturu Interneta (aplikativni, transportni, mreni sloj, zatim sloj veze i, na kraju, fiziki sloj).

Druga prednost isticanja Interneta jeste to to je veina studenata elektrotehnike i raunarstva prilino nestrpljiva da sazna to vie o Internetu i njegovim protokolima. Oni svakodnevno koriste Internet (makar za slanje elektronske pote i krstarenje po Webu) i sasvim sigurno su mnogo puta uli daje Internet revolucionarna tehnologija koja menja svet. Imajui u vidu ogroman znaaj Interneta, prirodno je da su studenti veoma nestrpljivi da proniknu u njegove tajne. Zahvaljujui tome, predavau je sasvim jednostavno da panju studenata vee za neke osnovne principe kada kao primer koristi Internet.

Insistiranje na principima Dva jedinstvena aspekta ove knjige - pristup od vrha ka dnu i fokus na Internetu -pojavljuju se u njenom podnaslovu. Da smo u podnaslov mogli da uklopimo i treu kljunu re, to bi svakako bila re principi. Polje umreavanja je ve dovoljno zrelo daje u njemu mogue identifikovati nekoliko fundamentalnih aspekata. Primera radi, u fundamentalne aspekte transportnog sloja ubrajaju se pouzdana komunikacija kroz nepouzdani mreni sloj, zatim uspostavljanje/raskidanje veze i sinhroni-zacija, zaguenje mree i kontrola toka, kao i muftipleksiranje. U mrenom sloju, dva fundamentalno vana aspekta su pronalaenje dobrih" putanja izmeu dva rutera i rukovanje vezama izmeu veeg broja heterogenih sistema. U sloju povezivanja podataka, fundamentalni problem predstavlja zajedniko korienjc kanala za viestruki pristup. Na polju mrene bezbednosti, tehnike za obezbeivanje tajnosti, proveru autentinosti i integriteta poruka zasnivaju se na osnovnim principima ifro-vanja. U ovoj knjizi identifikovani su fundamentalni aspekti umreavanja, kojima je zatim posveena odgovarajua panja. Kada ih savladaju, studenti e stei znanje koje e biti relevantno i u budunosti, onda kada aktuelni protokoli i standardi postanu deo prolosti. Verujemo da e kombinacija korienja Interneta za motivi-sanje studenata, zatim isticanja odreenih aspekata i traenje reenja. omoguiti studentima da veoma brzo steknu znanja pomou kojih e moi da razumeju praktino svaku mrenu tehnologiju.

Veb lokacija Svim itaocima ove knjige skreemo panju i na sveobuhvatnu prateu veb lokaciju http://www.aw.com/kurose-ross na kojoj e moi da pronau:

Materijal xa interaktivno uenje. Na ovoj lokaciji ete pronai interaktivne Java aplete koji ilustruju kljune mrene koncepte. Osim toga, ova veb lokacija (preko pretraivaa) obezbeuje direktan pristup programima kao stoje, na primer,

Traceroute koji pokazuje putanje kojima se paketi kreu kroz Internet. Profesori ovaj interaktivni materijal mogu da iskoriste kao svojevrsne mini-laboratorije. Ova veb lokacija takode obezbeuje direktan pristup mehanizmima za pretraivanje dokumenata o Internetu {Internet Drafts), kao i elektronskoj konferenciji na kojoj se razmatraju teme koje su obraene u oVoj knjizi. Konano, na ovoj veb lokaciji postoje i interaktivni testovi koji omoguavaju studentima da pro-vere svoje osnovno razumevanje izloene problematike.

Vie od pet stotina veza sa relevantnim materijalom. Kao to svi mi Internet entuzijasti znamo, veliki deo materijala koji opisuje Internet nalazi se upravo na Internetu. Potrudili smo se da na ovu veb lokaciju postavimo URL-ove za najvei mogui broj referenci za ovu knjigu. Bibliografija je onlajn i bie aurirana onako kako se adrese budu menjale i kako se bude pojavljivao novi materijal. U pitanju su adrese RFC dokumenata, asopisa i lanaka sa konferencija, ali i lokacija vie pedagokog karaktera, ukljuujui i neke stranice o pojedinim aspektima Internet tehnologije i lanke koji izlaze u asopisima za onlajn trgovinu. Materijal koji se krije iza ovih adresa profesori mogu da preporue kao dodatnu ili ak obaveznu literaturu.

Laboratorijski zadaci. Na pomenutoj veb lokaciji pronai ete puno detaljnih programerskih zadataka, kao i Ethereal laboratorijska vebanja. U programer-ske zadatke spadaju pravljenje vienitnog veb servera, pravljenje klijenta za elektronsku potu sa GUI interfejsom, programiranje predajne i prijemne strane protokola za pouzdani prenos podataka, programiranje algoritma distribuiranog rotiranja, kao i mnogi drugi. Na veb lokaciji ete pronai i uputstva za Ethereal laboratorijske vebe o kojima smo govorili ranije.

Pedagoki aspekti Svaki od nas dvojice predaje umreavanje raunara ve skoro 20 godina. U ovu knjigu ugraeno je, ukupno, preko 30 godina predavakog iskustva sa vie od 3 000 studenata. Osim toga, u navedenom periodu bavili smo se i aktivnim istraivakim radom na polju umreavanja raunara. (U stvari, Dim i Kit su se upoznali na magistarskim studijama o umreavanju, na predmetu koji je na Univerzitetu Kolumbija 1979. godine drao Mia varc.) Upravo zato mislimo da nam sve to zajedno daje precizan pogled na to gde se umreavanje trenutno nalazi i kako e se razvijati u budunosti. Trudili smo se da izbegnemo pribliavanje ove knjige vlastitim istraivakim projektima, a ukoliko vas oni zanimaju, uvek moete da posetite nae veb lokacije. Dakle, pred vama je knjiga o savremenom umreavanju raunara - o savre-menim protokolima i tehnologijama, kao i o principima na kojima se ti protokoli i tehnologije zasnivaju. Ubeeni smo da uenje (i predavanje!) o umreavanju moe biti i te kako zabavno. Nadamo se da su ale, korienje analogija i primeri iz stvarnosti uinili ovu knjigu zabavnijom i lakom za itanje.

Uvod x Uvod

Istorijski osvrti i principi u praksi Oblast umreavanja raunana, poev od kraja 1960-ih godina, ima bogatu i fascinantnu istoriju, i mi smo se potrudili da vam je kroz ovaj tekst ukratko ispriamo. U poglavlju 1 nalazi se poseban odeljak o istoriji, dok ete u ostalim poglavljima pronai kratke istorijske osvrte. U ovim odeljcima spominjemo pronalazak komuti-ranja paketa, evoluciju Interneta, pojavljivanje svojevrsnih mrenih giganata kao to su kompanije Cisco i 3Com, kao i mnoge druge znaajne dogaaje. Za veinu studenata ove informacije bie podsticajne. U svakom od poglavlja koja slede postoje izdvojeni segmenti u kojima su istaknuti vani principi iz oblasti umreavanja rau-nara. Pomou ovih informacija studenti e lake savladati neke od fundamentalnih koncepata savremenog umreavanja.

Intervjui U ovoj knjizi postoji jo jedna originalna stvar koja bi trebalo da inspirie i motivie studente, a to su intervjui sa priznatim inovatorima na polju umreavanja kao to su Leonard Klajnrok, Tim Berners-Li, Seli Flojd, Vint Serf, Sajmon Lam, arli Per-kins, Hening ulcrin, Stiven Belovin i Def Kejs.

Dodatak za predavae Kako bismo pomogli profesorima da io lake prebrode prelaz, obezbedili smo dodatni komplet za kvalifikovane predavae. Sav ovaj materijal nalazi se u de!u veb lokacije koji je namenjen profesorima - hUp://www.aw.com/kurose-ross. Da biste pristupili ovom segmentu nae veb lokacije, obratite se odeljenju za prodaju kompanije Addison-Wesley ili to uinite putem elektronske pote na adresu aw.cse@aw. com.

PowerPomt slajdovi. Na veb lokaciji koja prati ovu knjigu nalaze se PowerPo-int slajdovi koji veoma detaljno pokrivaju svako od osam poglavlja ove knjige. U njima su (umesto monotonih tekstualnih nabrajanja) upotrebljeni grafiki elementi i animacije to ih ini zanimljivim i vizuelno prijemivim. Ove Power-Point slajdove profesori mogu da menjaju i tako prilagode svojim konkretnim potrebama. Veliki broj ovih slajdova upravo i potie od drugih predavaa koji su drali nastavu koristei nau knjigu.

Reenja domaih zadataka. Na pomenutoj veb lokaciji postoje i reenja domaih zadataka zadatih u ovoj knjizi. Ova reenja su namenjena iskljuivo predavaima.

Diskusione grupe i doprinos drugih predavaa. Na veb lokaciji postoji i deo u kome predavai mogu da postavljaju svoje komentare, pitanja i odgovore. Na ovom mestu pronai ete i materijal prikupljen od drugih predavaa koji takoe koriste nau knjigu.

Meuzavisnosti poglavlja Prvo poglavlje ove knjige predstavlja zaokrueni prikaz umreavanja raunara. Predstavljanjem mnogih kljunih koncepata i termina, ovo poglavlje e vas pripremiti za sve ono to sledi u ostatku knjige. Drugim recima, sva ostala poglavlja knjige direktno se nadovezuju na materiju prvog poglavlja. Profesorima preporuujemo da, nakon poglavlja 1, redom ispredaju poglavlja od 2 do 5 i na taj nain podvuku filozofiju od vrha ka dnu. Svako od ovih prvih pet poglavlja oslanja se na ona poglavlja koja su ispred njega.

Nakon to ispredaje prvih pet poglavlja, profesor e imati daleko vize slobode. Izmeu poslednja etiri poglavlja ne postoje nikakve meuzavisnosti, to znai da mogu da se predaju bilo kojim redosledom. S druge strane, svako od njih oslanja se na materiju iz prvih pet poglavlja. Ustanovili smo da veliki broj predavaa najpre predaje prvih pet poglavlja, ostavljajui poslednja etiri kao svojevrsnu poslasticu.

Poslednja napomena: eleli bismo da ujemo i va glas Predavae i studente elimo da podstaknemo u pravljenju novih Java apleta koji bi ilustrovali koncepte i protokole predstavljene u ovoj knjizi. Ukoliko imate aplet za koji mislite da bi bio zgodan za ovaj tekst, molimo vas da ga poaljete autorima. One aplete (zajedno sa notacijom i terminologijom) koji su zaista podesni veoma rado emo postaviti na prateu veb lokaciju za ovu knjigu, zajedno sa odgovarajuim preporukama njihovih autora. Takoe elimo da podstaknemo predavae da nam poalju nove probleme (i reenja) za domae zadatke koje emo objaviti u segmentu veb lokacije koji je namenjen predavaima.

Konano, i studenti i predavai mogu da nam se obrate putem elektronske pote i poalju svoje komentare o ovoj knjizi. Izuzetno su nas obradovale reakcije iz svih delova sveta koje su pratile prvo izdanje ove knjige. Takoe moete da nam poaljete i zanimljive URL-ove, ukaete na tipografske greke, moete da se suprotstavite bilo kojoj naoj tvrdnji i kaete nam ta, prema vaem miljenju, funkcionie, a ta ne. Vai komentari i sugestije e nam svakako pomoi u izboru tema za sledee izdanje ove nae knjige. Svu elektronsku potu moete da nam poaljete na adrese kurose@cs.umass.edu i ross@poly.edu.

7

Sadraj Poglavlje 1 Raunarske mree i Internet 1

I.l Staje Internet? 1.1.1 Osnovne komponente Interneta 21.1.2 Opis iz aspekta usluga 51.1.3 Staje protokol? 6 1 .2 Periferija mree

1.2.1 Krajnji sistemi - klijenti i serveri 91.2.2 Usluge sa konekcijom i bez nje ] 1

1.3 Jezgro mreel4 1.3.1 Komutiranje vodova i komutiranje paketa 141.3.2 Mree sa komutiranjem paketa: mree sa datagramima i mree sa virtuelnim kolima 21

1.4 Pristup mrei i fiziki medjjumi 1.4.1 Pristupne mree 251.4.2 Fiziki medijumi 3!

1.5 Posrednici za Internet usluge i okosnice Interneta 341.6 Kanjenje i gubitak paketa u mreama sa komutiranjem paketa 37

1.6.1 Tipovi kanjenja 371.6.2 Kanjenje usled stajanja u redu i gubljenje paketa 401.6.3 Kanjenja i rute na Internetu 43

1.7 Slojevi protokola i njihovi modeli usluga 1.7.1 Slojevita arhitektura 451.7.2 Slojevi, poruke, segmenti, datagrami i okviri 50

1.8 Istorijski pregled umreavanja i Interneta 1.8.1 Razvoj komutiranja paketa: 1961 - 1972 521.8.2 Specijalne mree i meusobno povezivanje mrea: 1972 - 1980 531.8.3 Veliki porast broja mrea: 1980- 1990 561.8.4 Eksplozija Interneta: poslednja decenija prolog veka 561.8.5 Aktuelni trendovi 58

1.9 Rezime 59Mapa knjige 60Domai zadatak: problemi i pitanja 61Problemi 62

XIV S a d r a j S a d r a j 8

Teze za diskusiju 68 Ethereal laboratorijska vebanja 69

Intervju: Leonard Klajnrok 71

Poglavlje 2 Aplikativni sloj 73 2.1 Principi rada mrenih aplikacija 74

2.1.1 Arhitektura mrenih aplikacija 75 2.1.2 Komunikacija procesa 78 2.1.3 Protokoli aplikativnog sloja 81 2.1.4 Koje su usluge potrebne aplikaciji? 82 2.1.5 Usluge koje obezbeduju Internet transportni protokoli 84 2.1.6 Mrene aplikacije o kojima emo govoriti u ovoj knjizi 87

2.2 Web i HTTP 872.2.2 Nepostojane i postojane veze 90 2.2.3 Format HTTP poruke 93 2.2.4 Interakcija izmeu korisnika i servera: kolaii 98 2.2.5 HTTP sadraj 100 2.2.6 Web keiranje 101 2.2.7 Uslovno preuzimanje 105

2.3 Transfer datoteka: protokol FTP 106 2.4 Elektronska pota na Internetu 109

2.4.2 Poredenje sa protokolom HTTP 115 2.4.3 Formati elektronske pote i MIME 115 2.4.4 Protokoli za prijem elektronske pote 118

2.5 DNS - Internetova usluga direktorijuma 1232.5.1 Usluge koje obezbeduje DNS 123 2.5.2 Prikaz naina rada usluge DNS 126 2.5.3 DNS zapisi i poruke 132

2.6 P2P razmena datoteka 136 2.7 Programiranje soketa za protokol TCP 146

2.7.1 Programiranje soketa za protokol TCP 147 2.7.2 Primer klijentsko-serverske aplikacije u Javi 149

2.8 Programiranje soketa za protokol UDP 156 2.9 Pravljenje jednostavnog veb servera 164

2.9.1 Funkcije veb servera 164 2.10 Rezime 169

Domai zadatak: problemi i pitanja 170 Problemi 171 Teze za diskusiju 177 Zadaci sa programiranjem soketa 178 Ethereal laboratorijske vebe 180

Intervju: Tim Bemers-Li 181

Poglavlje 3 Transportni sloj 183 3.1 Usluge transportnog sloja

3.1.1 Odnos izmeu transportnog i mrenog sloja 184 3.1.2 Kratak pregled transportnog sloja u Internetu 187

3.2 Mulripleksiranje i demultipleksiranje 189 3.3 Prenos bez uspostavljanja konekcije: UDP 196

3.3.1 Struktura UDP segmenta 199: 3.3.2 UDP kontrolni zbir 200

3.4 Principi pouzdanog transfera podataka 3.4.1 Pravljenje protokola za pouzdan transfer podataka 203; 3.4.2 Cevovodni pouzdani protokoli za transfer podataka 214 3.4.3 GBN 217. 3.4.4 Selektivno ponavljanje 221

3.5 Transport sa konekcijom: TCP 3.5.1 TCP konekcija 228 3.5.2 Struktura TCP segmenta 231 3.5.3 Procena vremena povratnog puta i tajm-aut 236 3.5.4 Pouzdani transfer podataka239 3.5.6 Upravljanje TCP konekcijom 249

3.6 Principi kontrole zaguenja 3.6.1 Uzroci i posledice zaguenja 254 3.6.2 Pristupi kontroli zaguenja 260 3.6.3 Primer kontrole zaguenja pomou mree: Kontrola zaguenja ATM ABR 261

3.7 TCP kontrola zaguenja264 3.7.2 Modeliranje TCP kanjenja 275

3.8 Rezime284 Domai zadatak: problemi i pitanja285 Problemi287 Teze za diskusiju294 Programerski zadatak295 Laboratorija Ethereal: Istraite TCP 295

Intervju: Sali Flojd 297

Poglavlje 4 Mreni sloj 299 4.1 Uvod 300

4.1.1 Prosleivanje i rutiranje 301 4.1.2 Modeli mrene usluge 304

4.2 Mree sa virtualnim kolima i sa datagramima 4.2.1 Mree sa virtuelnim kolima 307 4.2.2 Mree sa datagramima 310

xvi Sadraj Sadraj 9

4.1.3 Poreklo usluga datagrama i virtualnog kola 313 4.3 ta ima u ruteru?

4.3.1 Ulazni portovi 315 4.3.2 Komutatorska mrea 318 4.3.3 Izlazni portovi 320 4.3.4 Gde dolazi do ekanja u redu? 320

4.4 Internet protokol (IP): Prosledivanje i adresiranje na Internetu 4.4.1 Format datagrama 325 4.4.2 IPv4 adresiranje 331 4.4.3 ICMP: Internet Control Message Protocol 342

4.5 Algoritmi rutiranja 4.5.1 Algoritam rutiranja prema stanju linkova 354 4.5.2 Algoritam rutiranja sa vektorom rastojanja 358

4.6 Rutiranje na Internetu 4.6.1 Unutranji protokoli rutiranja autonomnih

sistema na Internetu: R1P 371 4.6.2 Unutranji protokoli rutiranja autonomnih sistema

na Internetu: OSPF 374 4.6.3 Rutiranje medu autonomnim sistemima: BGP 378

4.7 Difuzno i vieznano rutiranje 4.7.1 Algoritmi difuznog rutiranja 385 4.7.2 Vieznano upuivanje 391

4.8 Rezime 400 Domai zadatak: problemi i pitanja 401 Problemi 404 Teze za diskusiju 412 Programerski zadatak 412 Laboratorija Ethereal 413

Intervju: Vinion G. Cerf 414

Poglavlje 5 Sloj veze podataka i lokalne mree raunara 417 5.1 Sloj veze podataka: uvod i usluge 419

5.1.1 Usluge koje obezbeuje sloj veze 419 5.1.2 Komuniciranje adaptera 422

5.2 Tehnike za otkrivanje i ispravljanje greaka 5.2.1 Provere parnosli 425 5.2.2 Metode kontrolnog zbira ' 427 5.2.3 Ciklina provera redundantnosti (CRC) 428

5.3 Protokoli viestrukog pristupa 5.3.1 Protokoli sa deljenjem kanala 433 5.3.2 Protokoli sa sluajnim pristupom 435

5.3.4 Protokoli tipa na koga je red" 442 5.3.5 Lokalne raunarske mree (LAN-ovi) 443

5.4 Adresiranje sloja linka 5.4.1 MAC adrese 445 5.4.2 Protokol razreavanja adresa (ARP)447 . 5.4.3 Protokol za dinamiko

konfigurisanje glavnog raunara 451 5.5 Ethernet

5.5.1 Struktura Ethemetovog okvira 455 5.5.2 CSMA/CD: Ethemetov protokol sa viestrukim pristupom 460 5.5.3 Ethernet tehnologije 453

5.6 Meusobne veze: liabovi i komutatori 5.6.1 Habovi 455 5.6.2 Komutatori sloja linka 457

5.7 PPP: protokol od take to take 5.7.1 PPP uokvirivanje podataka 479 5.7.2 PPP protokol kontrole linka (LCP) i protokoli kontrole mree 480

5.8 Vizuelizacija Jinka: mrea kao sloj veze482 5.8-1 Asinhroni reim prenosa (ATM)483 5.8.2 Vieprotokolna komutacija na osnovu oznaka (MPLS) 488

5.9 Rezime49J Domai zadatak: problemi i pitanja493 Problemi494 Teze za diskusiju498 Ethereal Lab 499

Intervju: Simon S. Lam 500

Poglavlje 6 Beine i mobilne mree 503 6.1 Uvod 504 6.2 Beini linkovj i mrene karakteristike508 6.2.1 CDMA

509

6.3 Wi-Fi: Beini LAN-ovi tipa 802.11 513

6.3.1 Arhitektura 802.11 514 6.3.2 MAC protokol 802. II 517

6.3.4 Mobilnost unutar iste IP podmree 526 6.3.5 802.15 i Bluetooth 528 6.4 Celularni pristup Internetu 529 6.4.1 Opti pregled celularne arhitekture 531 6.4.2 Celularni standardi i tehnologije: kratak pregled 532

6.5 Upravljanje mobilnou: principi536 6.5.) Adresiranje 533 6.5.2 Rutiranje prema mobilnom voru 540 6.6 Mobilni IP 546

xviii Sadraj Sadraj 10

6.7 Upravljanje mobilnocu u celularnim mreama 6.7.1 Rutiranje poziva prema mobilnom korisniku 552 6.7.2 Predavanje u GSM-u 553

6.8 Beine mree i mobilnost: posledice po protokole viih nivoa 556 6.9 Rezime559 Domai zadatak: problemi i pitanja

559 Problemi560 Teze za diskusiju562 Laboratorija Ethereal 562

Intervju: arli Perkins 563

Poglavlje 7 Multimedijsko umreavanje 565 7.1 Multimedijske aplikacije umreavanja 566

7.1.1 Primeri multimedijskih aplikacija 566 7.1.2 Prepreke za multimedije na dananjem Internetu 569 7.1.3 Kako bi Internet trebalo da se razvija da bi bolje

podrao multimedije? 7.1.4 Kompresija zvuka i videa 572

7.2 Protok memorisanog zvunog signala i video signala u realnom vremenu 574 7.2.1 Pristupanje zvuku i videu kroz veb server 576 7.2.2 Slanje multimedija iz servera za protok signala u

realnom vremenu ka pomonoj aplikaciji 578 7.2.3 Protokol za protok signala u realnom vremenu

(Real-Time Streaming Protocol, RTSP) 580 7.3 Najbolja od najbolje mogue usluge: primer Internet telefona

7.3.1 Ogranienja najbolje mogue usluge 585 7.3.2 Uklanjanje treperenja kod primaoca zvuka 587 7.3.3 Oporavljanje od gubitaka paketa 590 7.3.4 Protok memorisanog zvunog signala i video signala u

realnom vremenu 7.4 Protokoli za interaktivne aplikacije u realnom vremenu

7.4.1 RTP 594 7.4.2 RTP kontrolni protokol (RTCP) 599 7.4.3 SIP 602 7.4.4 H.323 608

7.5 Distribuiranje multimediju ma: mree za distribuciju sadraja 610 7.6 Dalje od najbolje mogueg614 7.6.1 Scenario 1: Zvuna aplikacija od 1 Mb/s i FTP

prenos 615

7.6.2 Scenario 2: Zvuna aplikacija od I Mb/s i FTP prenos visokog prioriteta 616

7.6.3 Scenario 3: Zvuna aplikacija koja se loe ponaa i FTP prenos 617

7.6.4 Scenario 4: Dve zvune aplikacije od 1 Mb/s preko preoptereenog linka od 1,5 Mb/s 619

7.7 Mehanizmi za rasporeivanje i upravljanje 7.7.1 Mehanizmi rasporeivanja ' 621 7.7.2 Upravljanje: uplja kofa 625

7.8 Integrisane usluge 7.8.1 Intserv 62$ 7.8.2 Diferencirane usluge 631 7.9.1 Ponaanja po skoku 634

7.9 RSVP 7.9.1 Sutina RSVP-a 637 7.5.1 Nekoliko jednostavnih primera 639

7.10 Rezime 643 Domai zadatak: problemi i pitanja 64^4 Problemi 645 Teze za diskusiju 649 Programerski zadatak 649

Intervju: Hening ulcrine 651

Poglavlje 8 Bezbednost u raunarskim mreama 653 8.1 ta je bezbednost mree 654 8.2 Principi kriptografije 657

8.2.1 Kriptografija simetrinog kljua 658 8.2.2 ifrovanje javnim kljuem " 664

8.3 Autentifikacija 8.3.1 Autentifikacioni protokol apl.O 670 8.3.2 Autentifikacioni protokol ap2.0 671 8.3.3 Autentifikacioni protokol ap3.0 672 8.3.4 Autentifikacioni protokol ap3.1 672 8.3.5 Autentifikacioni protokol ap4.0 673 8.3.6 Autentifikacioni protokol ap5.0 674

8.4 Integritet 678 8.4.1 Stvaranje digitalnih potpisa 678 8.4.2 Izvodi poruka 679 8.4.3 Algoritmi he funkcija 681

11 Sadraj

8.5 Distribucija i overavanje kljueva 8.5.1 Centar za distribuciju kljueva 686 8.5.2 Overa javnog kljua 687

8.6 Kontrola pristupa: mrene barijere 8.6.1 Filtriranje paketa 692 8.6.2 Aplikacioni mreni prolaz 695

8.7 Napadi i kontramere 8.7.1 Preslikavanje 697 8.7.2 Uhoenje paketa 698 8.7.3 Varanje 699 8.7.4 Napadi odbijanja usluge i distribuiranog odbijanja usluge 700 8.7.5 Pljakanje 701

8.8 Bezbednost u mnogo slojeva: studije primera 8.8.1 Bezbedna elektronska pota 703 8.8.2 Sloj bezbednih soketa (SSL) i bezbednost transportnog

sloja (TLS) 8.8.3 Bezbednost mrenog sloja: IPsec 712 8.8.4 Bezbednost u IEEE 802.11 716

8.9 Rezime 721 Domai zadatak: problemi i pitanja 722 Problemi 723 Teze za diskusiju 725

Intervju: Stiven M. Belovin 651

Poglavlje 9 Upravljanje mreom 729 9.1 Sta je upravljanje mreom? 730 9.2 Infrastruktura za upravljanje mreom 734 9.3 Standardni upravljaki radni okvir za Internet 738

9.3.1 Komponenta SMI 740 9.3.2 Upravljaka informaciona baza: MIB 743 9.3.3 Funkcionisanje protokola SNMP i transportna preslikavanja 745 9.3.4 Bezbednost i administracija 749

9.4 ASN.l 753 9.5 Zakljuak757 Domai zadatak: problemi i pitanja

758 Problemi759 Teze za diskusiju 760

Intervju: Jeff Case

Reference 763 Indeks 797

Umreavanje raunara Od vrha ka dnu sa

Internetom u fokusu Prevod treeg izdanja

1

Raunarske mree i Internet

Sveopta prisutnost raunarskih mrea neprekidno se poveava pronalaenjem novih atraktivnih aplikacija - priineri su mnogobrojni - itai Weba u mobilnim telefonima, kafei sa javnim beinim pristupom Internetu, kune mree irokopojasnog pristupa, zatim tradicionalna IT radna infrastruktura sa umreenim raunarom na svakom stolu svake kancelarije. Umreavaju se automobili, ali i senzori za praenje stanja ivotne sredine. Konano, Internet sada ve ima interplanetarm znaaj. Izgleda da su raunarske mree svuda oko nas! Ova knjiga pruie vam savremeni uvod u veoma dinamino polje umreavanja raunara i ponuditi principe i praktina znanja koji e vam pomoi da razumete ne samo aktuelne mree, ve i one koje e postojati u budunosti.

Ovo prvo poglavlje zamiljeno je kao svojevrstan prikaz umreavanja raunara i Interneta. U njemu smo eleli da iscrtamo konture umreavanja i da ovu pojavu posmatramo uopteno. Videete da smo u ovom uvodnom poglavlju obradili mnogo tema, neke ak i veoma detaljno, a da pri tome nismo gubili iz vida optu sliku. Zahvaljujui tome, ovo poglavlje predstavlja osnovu na koju se nadovezuju sva naredna poglavlja.

Evo kako e izgledati na prikaz raunarskih mrea u ovom prvom poglavlju. Nakon to vam predstavimo neke osnovne termine i koncepte, ispitaemo osnovne hardverske i softverske komponente koje ine raunarsku mreu. Poeemo od periferije" raunarske mree i prikazati vam krajnje sisteme i mrene aplikacije

13131313 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I INTERNET 1.1 STAJE INTERNET? 3333

koje se izvravaju u okviru mree. Govoriemo takoe o transportnim uslugama koje ove aplikacije koriste. Nakon toga prei emo na .jezgro" raunarskih mrea i ispitati linkove i komutatore kojima se podaci prenose, zatim pristup mreama i same fizike medijume koji krajnje sisteme povezuju sa jezgrom mree. Videete da Internet predstavlja mreu koja objedinjuje mnogo drugih mrea i nauiti na koji nain su sve te mree povezane.

Nakon prikaza periferije" i Jezgra" raunarskih mrea, zauzeemo poziciju koja e nam omoguiti sagledavanje neto uoptenije slike. Ispitaemo uzroke kanjenja i gubitka podataka u raunarskim mreama i ponuditi vam jednostavne kvantitativne modele za odreivanje kanjenja od jednog do drugog kraja mree. Ovi modeli prilikom izraunavanja u obzir uzimaju kanjenje u prenosu, putovanju i formiranju redova. Potom emo vam predstaviti i neke kljune principe u arhitekturi umreavanja raunara kao to su, na primer, slojevitost protokola ili modeli usluga. Konano, ovo poglavlje emo zavriti kratkim istorijskim prikazom raunarskih mrea.

1.1 S ta j e Internet? U ovoj knjizi kao osnovno sredstvo za razmatranje naina funkcionisanja mrenih protokola koristimo javni Internet - konkretnu raunarsku mreu. Ali ta je Internet? Zaista bismo eleli da vam pruimo odgovor u jednoj reenici - definiciju koju biste mogli da koristite u razgovoru sa lanovima porodice i prijateljima. Naalost, Internet je, u pogledu hardverskih i softverskih komponenti, kao i usluga koje prua, veoma sloen, tako da jednostavno nije mogue dati toliko kratku definiciju.

1.1.1 Osnovne komponente Interneta Umesto da pokuamo da definiemo Internet u jednoj reenici, opredelili smo se za neto deskriptivniji pristup, u kome postoje dva razliita puta. Prvi bi podrazumevao opisivanje onoga to se nalazi ispod haube" Interneta, a to su osnovne hardverske i softverske komponente od kojih se on sastoji. Iz druge perspektive, Internet moe da se opie u smislu mrene infrastrukture koja obezbeuje usluge distribuiranim aplikacijama. Poeemo od prvog opisa i kao ilustraciju upotrebiti sliku 1.1.

Javni Internet predstavlja svetsku raunarsku mreu koja se sastoji od miliona raunara rasporeenih irom sveta. Donedavno su veinu ovih ureaja inili tradicionalni stoni PC raunari, UNIX radne stanice i tzv. serveri koji uvaju i prenose informacije kao to su veb stranice i elektronska pota. Meutim, osim njih, danas se sa Internetom povezuje i sve vei broj netradicionalnih krajnjih sistema (ureaja), kao to su PDA {Personal Digital Assisiant) raunari, televizori, prenosivi raunari, mobilni telefoni, automobili, senzori za praenje stanja ivotne sredine, okviri za slike, kuni elektronski i bezbednosni sistemi, veb kamere, pa ak i tosteri [BBC 2001]. Stavie, imajui u vidu broj netradicionalnih ureaja koji se danas povezuju sa Internetom, termin raunarska mrea ve poinje da zvui pomalo arhaino. U intemetskom argonu, svi ovi ureaji nazivaju se raunari ili krajnji sistemi. U januaru 2003. godine Internet je koristilo oko 233 miliona krajnjih sistema i taj broj se veoma brzo poveava [ISC 2004].

Krajnji sistemi su izmeu sebe povezani komunikacionim linkovima. U odeljku 1.4 videete da postoji veliki broj tipova komunikacionih linkova koji se prave od razliitih fizikih medij uma, kao to su koaksijalni kablovi, bakarni provodnici, optiki kablovi i spektar radio talasa.

14 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I INTERNET 1 .1 STAJE INTERNET? 5555

Razliiti linkovi imaju i razliitu brzinu prenosa podataka koja se izraava brojem bitova u sekundi.

Krajnji sistemi obino nisu direktno meusobno povezani jednim komunikacionim linkom. Ta veza najee je indirektna i vodi preko posrednikih ureaja za komutiranje koji se nazivaju komutatori paketa. Komutator paketa preuzima odreenu koliinu informacija koje stiu nekim od ulaznih komunikacionih linkova i prosleuje ih nekim od svojih izlaznih komunikacionih linkova. U argonu raunarskog umreavanja za ovu odreenu koliinu informacija" koristi se termin paket. Danas ima mnogo razliitih oblika i modela komutatora paketa, a najrasprostranjeniji su ruteri i komutatori sloja veze. Zajednika karakteristika obe ove vrste komutatora jeste to da pakete prosleuju do njihovih konanih odredita. 0 ruterima emo detaljnije govoriti u poglavlju 4, a o komutatorima sloja veze u poglavlju 5.

Put kojim paket putuje od krajnjeg sistema koji ga je poslao, kroz niz komunikacionih linkova i rutera, do krajnjeg sistema kome je namenjen, naziva se ruta ili putanja. Umesto da za komunikaciju krajnjih sistema obezbedi namensku putanju, Internet koristi tehniku komutiranja paketa, koja omoguava da vei broj krajnjih sistema u isto vreme i zajedniki koristi celu putanju ili neki njen deo. Prve mree sa komutiranjem paketa koje su se pojavile 1970-ih godina predstavljaju najranije pretke dananjeg Interneta. Taan iznos obima saobraaja dananjeg Interneta predmet je sporenja [Odvlsko 2003], ali po nekim konzervativnim procenama meseno kroz amerike meugradske mree proe oko 100 000 terabajta informacija. Ovome treba dodati i podatak da se obim saobraaja svake godine udvostruava.

Krajnji sistemi pristupaju Internetu preko posrednika za Internet usluge {Internet Service Provider, ISP) i to mogu biti kuni posrednici, kao to su AOL ili telefonske kompanije i kablovski operateri, zatim korporativni posrednici, univerzitetski posrednici, kao i posrednici kakav je, na primer, kompanija T-Mobile koja obezbeduje beini pristup na aerodromima, u hotelima, kafeima i na drugim javnim mestima. Svaki posrednik za Internet usluge, u stvari, predstavlja mreu rutera i komunikacionih linkova. Razliiti posrednici obezbeuju krajnjim korisnicima i razliite naine za pristup mrei, kao to su, primera radi, modemski pristup brzine 56 Kb/s, rezidencijalni irokopojasni pristup kablovskom ili DSL vezom, zatim LAN pristup velike brzine ili beini pristup. Ovi posrednici takoe obezbeuju pristup Internetu onim kompanijama koje obezbeuju sadraje, povezujui veb lokacije direktno sa Internetom. Da bi omoguili komunikaciju korisnika Interneta i pristup sadrajima irom sveta, ovi posrednici nieg reda povezani su sa nacionalnim i internacionalnim posrednicima vieg reda, kao to su AT&T ili Sprint. ISP-ovi vieg reda, u stvari, predstavljaju odreeni broj rutera velike brzine koji su izmeu sebe povezani takoe veoma brzim optikim kablovima. Svakom ISP mreom, bez obzira na to da li je vieg ili nieg reda, upravlja se nezavisno i u svakoj se koriste protokol IP (videti u produetku), kao i odreene konvencije imenovanja i adresiranja. U odeljku 1.5 detaljnije emo ispitati posrednike za Internet usluge i njihove meusobne veze.

Krajnji sistemi, ruteri, kao i ostali delovi Interneta, koriste protokole koji kon-troliu slanje i prijem informacija u okviru Interneta. TCP (Transmission Control Protocol) i IP (Internet Protocol) predstavljaju dva najvanija Internet protokola.

Protokolom IP precizira se format paketa koje razmenjuju ruteri i krajnji sistemi. Glavni Internet protokoli kolektivno se nazivaju TCP/IP. Ve u ovom uvodnom poglavlju pozabaviemo se mrenim protokolima, ali to je samo poetak. U nastavku ove knjige emo se veoma esto vraati ovoj temi.

Imajui u vidu znaaj protokola na Internetu, veoma je vano da postoji opti konsenzus o tome za Staje svaki od tih protokola zaduen. Upravo zato i postoje standardi. Internet standarde je razvila Tehnika radna grupa za Internet {Internet Engineering Task Force, IETF) [IETF 2004]. Dokumenti sa standardima grupe IETF nazivaju se RFC (reguestfor comments, zahtevi za komentarima) dokumenti. RFC dokumenti pojavili su se kao uopteni zahtevi za komentarima (otuda i njihov naziv) koji bi omoguili reavanje problema u vezi sa arhitekturom mree koja je prethodila Internetu. Ovi dokumenti su puni tehnikih pojedinosti, veoma su detaljni, i defmiu protokole kao to su TCP, IP, HTTP (za Web) i SMTP (za elektronsku potu). Tehnika radna grupa za Internet takode je standardizovala protokole koji se izvravaju na matinim raunarima [RFC 1122; RFC 1123] i ruterima [RFC 1812]. Trenutno ima vie od 3500 razliitih RFC dokumenata. Postoje jo neka tela koja se bave standardizacijom mrenih komponenti, posebno kada su u pitanju mreni linkovi. Primera radi, grupa IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee [IEEE 802 2004] bavi se standardizacijom Ethernet i beinih Wi-Fi standarda.

Javni Internet (dakle, globalna mrea koja povezuje mnogo drugih mrea, kako smo ga nedavno definisali) jeste mrea za koju ljudi obino vezuju termin Internet. Meutim, ima jo mnogo drugih privatnih mrea kao to su razne korporativne ili vladine mree, iji raunan ne mogu da razmenjuju poruke sa raunarima izvan njih (osim ukoliko te poruke ne prou kroz tzv. mrene barijere koje kontroliu tok poruka ka mrei i iz nje). Budui da se u ovim privatnim mreama koriste iste vrste raunara, rutera, linkova i protokola kao i u javnom Internetu, za njih se esto vezuje termin intranet.

1.1.2 Opis i z aspekta usluga U prethodnom odeljku identilikovali smo mnoge delove od kojih se sastoji Internet. Za trenutak emo napustiti ovaj pristup i pokuati da ga sagledamo iz perspektive usluga. Internet omoguava razmenu podataka izmeu distribuiranih aplikacija koje se izvravaju

na krajnjim sistemima. Meu ovim aplikacijama su daljinska prijava, elektronska pota, krstarenje Webom, trenutna razmena poruka, protok audio i video signala u realnom vremenu, intemetska telefonija, distribuirane igre, deoba datoteka izmeu ravnopravnih korisnika (P2P) i mnoge druge. elimo da naglasimo da ,,Web" nije posebna mrea, ve pre jedna od mnogih distribuiranih aplikacija koje koriste komunikacione usluge koje Internet obezbeduje.

Internet obezbeduje dve usluge svojim distribuiranim aplikacijama: pouzdanu uslugu sa konekcijom i nepouzdanu uslugu bez konekcije. Uopteno govorei, pouzdana usluga sa konekcijom garantuje da e podaci koji se prenose od poiljaoca do primaoca u krajnjoj liniji biti isporueni primaocu i to u potpunosti. Kod nepouzdanih usluga bez konekcije nema nikakvih garancija u vezi sa kona-

6 6 6 6 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I INTERNET 1.1 . TA JE INTERNET? 15151515

nom isporukom. Distribuirane aplikacije obino koriste jednu (nikada obe) od ove dve usluge. U ovom trenutku Internet ne obezbeduje uslugu kojom bi mogao da garantuje trajanje

putovanja paketa od poiljaoca do primaoca. Izuzev poveanja propusne moi kod vaeg posrednika za Internet usluge, trenutno ne postoji drugi nain za obezbedivanje boljih usluga (recimo, u smislu ogranienja kanjenja), ak ni dodatnim plaanjem, to je mnogim ljudima (naroito Amerikancima) prilino udno. Ipak, u poglavlju 7 emo vam prikazati vrhunsko istraivanje o Internetu koje bi moglo da promeni ovu situaciju.

Ovaj drugi nain definisanja Interneta - u smislu usluga koje obezbeduje distribuiranim aplikacijama - nije uobiajen, ali je veoma vaan. Napredak sastavnih deSova Interneta u sve veoj meri proistie iz potreba novih aplikacija. Stoga je veoma vano imati u vidu daje Internet svojevrsna infrastruktura u kojoj se nove aplikacije neprekidno pronalaze i putaju u rad.

Upravo smo vam ponudili dve mogue definicije Interneta - jednu iz aspekta hardverskih i softverskih komponenti i drugu, iz aspekta usluga koje Internet prua distribuiranim aplikacijama. Ipak, sasvim je mogue da se jo uvek pitate ta Internet, u stvari, predstavlja. ta su komutiranje paketa, TCP/IP i usluge sa konekcijom? ta su ruteri? Koje vrste komunikacionih linkova postoje u ovoj mrei? ta je distribuirana aplikacija? Ukoliko jo nemate odgovore na ova pitanja, ne brinite. Cilj ove knjige jeste da vam predstavi i sastavne delove Interneta i principe koji njime upravljaju. U poglavljima koja slede, objasniemo vam sve ove vane termine i dati odgovore na pitanja koja vas moda jo uvek mue.

1.1.3 Staje protokol? Sada, kada ste stekli makar osnovnu predstavu o tome ta je Internet, razmotriemo jo jednu veoma vanu re u oblasti umreavanja raunara - protokol. Staje protokol? ta on radi? Kako biste ga prepoznali kada biste se suoili sa njim?

Analogija sa ljudima Verovatno najjednostavniji nain za objanjenje pojma mrenog protokola jeste razmatranje nekih analogija sa ljudima, budui da kod nas uvek postoje nekakvi protokoli. Zamislite situaciju u kojoj nekoga treba da pitate koliko je sati. Uobiajena razmena rei prikazana je na slici 1.2.

Ljudski protokol (ili makar, dobri maniri) nalae da se komunikacija sa drugom osobom zapone pozdravom (prvo Zdravo"). Tipian odgovor bi takode glasio Zdravo", s tim to bi ova poruka imala srdaan prizvuk, stoje znak da prva osoba moe da nastavi i postavi pitanje. Drugaiji odgovor na inicijalno Zdravo" (recimo, Ostavi me na miru!" ili Ne govorim srpski!", ili moda neto nepristojno) ukazivao bi na to da druga osoba ne eli ili ne moe da odgovori na komunikaciju. U tom

sluaju, u skladu sa ljudskim protokolom, prva osoba ne bi upitala koliko je sati. Deava se da na svoj pozdrav prva osoba ne dobije nikakav odgovor i u tom sluaju ona takode ne nastavlja sa svojim drugim pitanjem. Skreemo vam panju na to da u ljudskom protokolu postoje konkretne poruke koje aljemo i konkretne akcije koje su odgovor na primljene poruke Hi druge dogaaje (kao to je ignohsanje). Jasno je da poslate i primljene poruke, kao i akcije koje se preduzimaju nakon slanja i prijema tih poruka imaju kljunu ulogu u ljudskom protokolu. Ukoliko ljudi imaju razliite protokole (na primer, jedna osoba ima dobre manire, a druga ne, ili jedna razume pojam vremena, a druga ne), njihova interakcija nije mogua, to znai da se ne moe postii nita korisno. Isti principi vae i u umreavanju - za postizanje bilo ega i izvravanje bilo kakvog zadatka potrebno je da dva (ili vie) ureaja u meusobnoj komunikaciji koriste isti protokol.

Razmotrimo sada drugu analogiju sa ljudima. Pretpostavimo, primera radi, da se nalazite u jednoj studijskoj grupi (to moe da bude i kurs o umreavanju!) i da predava na veoma nezanimljiv nain govori o umreavanju. Nakon zavretka svog predavanja, on postavlja uobiajeno pitanje: Ima li nekih pitanja?" (poslatu poruku

8 8 8 8 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE l INTERNET 1.2 PERIFERIJA MREE 9999

primaju svi studenti koji nisu zaspali). Vi diete ruku (aljui implicitnu poruku predavau), on se nasmei, izgovarajui: Da..." (poruka koja vas ohrabruje da postavite pitanje), vi postavljate pitanje (aljete svoju novu poruku) i, konano, on slua vae pitanje (prima poruku) i odgovara na njega (alje vam svoj odgovor). I iz ovog primera moete da zakljuite da kljuni segment protokola pitanja i odgovora predstavljaju prenos i prijem poruka, ukljuujui i sve one akcije koje se preduzimaju nakon prijema ili slanja poruka.

Mreni protokoli Mreni protokol je veoma slian primeru sa ljudima, osim to su entiteti koji razmenjuju poruke i preduzimaju akcije u ovom sluaju hardverske i softverske komponente nekog ureaja (recimo, raunara, rutera ili nekog drugog ureaja koji moe da se umrei). Svakom aktivnou na Internetu koja podrazumeva komunikaciju dva ili vie udaljenih entiteta upravlja protokol. Na primer, protokoli u ruterima odreuju putanju paketa od njegovog izvora pa do njegovog odredita; hardverski implementirani protokoli u mrenim interfejsima dva fiziki povezana raunara kontroliu tok bitova kroz icu" izmeu ova dva interfejsa; protokoli za kontrolu zaguenja saobraaja u krajnjim sistemima kontroliu brzinu prenosa paketa izmeu poiljaoca i primaoca. Internet je prepun protokola i upravo zato je dobar deo ove knjige i posveen protokolima raunarskih mrea.

Kao primer protokola koji vam je verovatno poznat, zamislite ta se deava kada poaljete zahtev veb serveru, odnosno, kada u svoj ita upiete URL neke veb strane. Ova situacija opisana je u desnoj polovini slike 1.2. Dakle, va raunar naj-pre alje zahtev za povezivanje" veb serveru i zatim eka njegov odgovor. Server u krajnjoj liniji prima ovaj zahtev i odgovara porukom daje povezivanje mogue. Znajui da moe da zatrai dokument, va raunar zatim u poruci tipa GET" alje ime veb stranice koju eli da preuzme sa veb servera. Na kraju, veb server alje traenu stranicu vaem raunaru.

Imajui u vidu i primer sa ljudima i primer iz prave mree, kljuni elementi koje definie svaki protokol jesu razmena poruka i akcije koje se preduzimaju nakon slanja ili prijema ovih poruka:

Protokol definie format i redosled poruka koje se razmenjuju izmeu dva ili vie komunicirajui/! entiteta, kao i akcije koje se preduzimaju nakon slanja ili prijema poruke ili nekog drugog dogaaja.

U okviru Interneta, ali i svih drugih raunarskih mrea, protokoli se koriste u znaajnoj meri i to za postizanje razliitih zadataka u sferi komunikacije. itajui' ovu knjigu saznaete da postoje sasvim jednostavni, ali i veoma sloeni protokoli. Ovladavanje oblau umreavanja raunara praktino bi moglo da se poistoveti sa razumevanjem svih aspekata mrenih protokola.

1.2 Periferija mree U prethodnim odeljcima predstavili smo vam Internet i mrene protokole na uop-teniji nain, a sada sledi detaljniji prikaz komponenti raunarske mree (i posebno Interneta). Poeemo od periferije mree i od onih komponenti koje su nam svima najpoznatije, a to su raunari koje svakodnevno koristimo. Nakon toga emo od periferije mree da se uputimo ka njenom centru i objasnimo pojmove komutiranja i rutiranja u raunarskim mreama. Konano, u odeljku 1.4 pozabaviemo se i samim fizikim linkovima koji prenose signale izmeu raunara i komutatora.

1.2.1 Krajnji sistemi - klijenti i serveri U terminologiji umreavanja, za raunare koji su povezani sa Internetom esto se koristi i termin krajnji sistemi. Oni se smatraju krajnjim sistemima zato to se nalaze na samom obodu Interneta (slika 1.3). Kategorija krajnjih sistema Interneta obuhvata nekoliko razliitih tipova raunara. Krajnji korisnici nalaze se u neposrednom kontaktu sa ovim raunarima u koje spadaju stoni (PC, Mac ili UNIX radne stanice) i prenosivi raunari (laptop i PDA raunari i telefoni sa beinim pristupom Internetu). Pored toga, sve je vei broj alternativnih ureaja poput jednostavnih klijenata i ureaja za domainstvo [Thinplanet 2002], veb televizora, ureaja koji se povezuju sa televizorima [Nesbitt 2002], digitalnih kamera, ureaja za domainstvo, fabrikih postrojenja ili senzora za praenje stanja ivotne sredine, koji se kao krajnji sistemi povezuju sa Internetom (obavezno proitajte i istorijski osvrt koji sledi).

Za krajnje sisteme koristi se termin matini raunari, ili domaini (engl. hosts), zato to se na njima izvravaju aplikacije kao to su programi za itanje vebova, , itai elektronske pote, programi za prosledivanje elektronske pote i veb serveri. U nastavku ove knjige emo ravnopravno koristiti tennine (matini) raunar i krajnji sistem, to znai da im je znaenje identino. Matini raunari se esto dalje dele na kategorije klijenata i servera. Uopteno govorei, klijenti su stoni, laptop i PDA raunari, dok su serveri neto monije maine koje se koriste za skladitenje i distribuiranje veb strana, protok video materijala u realnom vremenu, prosledivanje elektronske pote i slino.

U kontekstu mrenog softvera postoji jo jedna definicija klijenta i servera na koju emo se pozivati u ovoj knjizi. Klijentski program se izvrava najednom krajnjem sistemu koji zahteva i dobija usluge od serverskog programa koji se izvrava na drugom krajnjem sistemu. Ovakav klijentsko/serverski model (koji emo detaljno ispitati u poglavlju 2) nesumnjivo predstavlja najrasprostranjeniju strukturu kada su u pitanju aplikacije za Internet. Web, elektronska pota, transfer datoteka, daljinsko prijavljivanje (na primer, Telnet), elektronske konferencije..., samo su neki od primera aplikacija u kojima je primenjen model klijent/server. S obzirom na to da se klijentski program po pravilu izvrava najednom raunaru, a serverski na drugom, klijentsko/serverske Internet aplikacije su, po definiciji, distribuirane. Klijentski i serverski program ostvaruju interakciju uzajamnim slanjem poruka putem Interneta. Na ovom nivou apstrakcije, ruteri, linkovi i ostali delii" Interneta imaju ulogu crne kutije" za prenos poruka izmeu distribuiranih komponenti intemetskih

10101010 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I I I I INTERNET 1.2 PERIFERIJA MREE 17171717

aplikacija, koje su u meusobnoj komunikaciji. Upravo ovaj nivo apstrakcije moete uoiti na slici 1.3. Meutim, nemaju sve savremene Internet aplikacije iste klijentske programe koji ostvaruju

interakciju sa istim serverskim programom. Primera radi, kod aplikacija za razmenu datoteka u mreama ravnopravnih raunara (kao Stoje KaZaA) aplikacija na oba krajnja sistema ponaa se i kao klijentski i kao serverski program. Kada zahtevaju podatke sa drugog raunara ovi programi se ponaaju kao klijenti, a kada ib alju drugom raunam onda imaju ulogu servera. U Internet telefoniji dve komunicirajue strane su takoe ravnopravne; drugim recima, ovde se ne dogaa da jedna strana zahteva neku uslugu od druge. U poglavlju 2 ove knjige nalazi se detaljno poreenje klijentsko-serverske i P2P arhitekture.

NEVEROVATAN SPEKTAR KRAJNJIH SISTEMANEVEROVATAN SPEKTAR KRAJNJIH SISTEMANEVEROVATAN SPEKTAR KRAJNJIH SISTEMANEVEROVATAN SPEKTAR KRAJNJIH SISTEMA Ne tako davno, jedini krajnji sistemi koji su se povezivali sa Internetom bili su tradicionalni sloni raunari i moni serveri. Meutim, krajem 1990-ih poeo je trend povezivanja najrazliilijih ureaja sa ovom globalnom mreom. Za sve ove ureaje zajednika je potreba razmene digitalnih informacija sa nekim drugim ureajima. Kada se uzmu u obzir sveopto prisutnost Interneta, zatim njegovi dobro definisani (i standardizovani) protokoli, kao i pristupanost ureaja koji se sa njim povezuju, sasvim je prirodno to to se ova mrea koristi za povezivanje svih pomenutih ureaja. Za neke od ovih ureaja mogli bismo da kaemo da su napravljeni iskljuivo radi zabave. Tako, na primer, stoni ram za sliku koji podrava protokol IP [Ceivo 2004] preuzima digitalne fotografije sa udaljenog servera i prikazuje ih kao da su uramljene na klasian nain; Interne! toster preuzima meteoroloke podatke sa servera i odgovarajuu sliku dnevne vremenske prognoze (recimo, sliku promenljivog oblanog i sunanog vremena) vam prikazuje na ispeenom paretu hleba [BBC 2001 ]. Ipak, postoje i ureaji koji mogu do nam obezbede korisne informacije - veb kamere na monitoru ili neem drugom prikazuju aktuelne saobraajne i vremenske uslove; razvijene su ok i moine za pranje vesa koje su povezane sa Internetom. Rad ovakvih maina moe da se prati preko itaa Weba, a one same generiu elektronsku poIu kojom obavetavaju korisnike o zavretku svog rada. Mobilni telefoni sa ugraenim protokolom IP doneli su novu dimenziju pretraivanja VVeba, elektronske pote i trenutne razmene poruka. Nova klaso umreenih senzorskih sislema donosi revoluciju u nainu praenja ivotne sredine. Ovi umreeni senzori koji su ugroeni u fizike objekte omoguavaju praenje zgrada, mostova i ostalih objekata koje su ljudi napravili [Elgamal 2001], alim praenje seizmike aktivnosti [CISN 2004], ivog sveta na Zemlji [Moimvaring 2002], esluora reka [Baptista 2003], biomedicinskih funkcija [Schwiebert 2001], vetrova i meteorolokih opasnosti u donjim slojevima atmosfere [ASA 2004]. Sve prikupljene informacije dostupne su odmah svim zainteresovanim udaljenim korisnicima. Cilj centra CENS [Center for Embedded Nehvorked Sensing) pri Univerzitetu UCLA upravo je primena tehnologije umreenih, ugraenih senzora, u vanim naunim i drutvenim oblastima.

1.2.2 Usluge sa konekcijom i bez nje Krajnji sistemi svoju meusobnu komunikaciju ostvaruju preko Interneta. Konkretno, programi na krajnjim sistemima koriste usluge Interneta za meusobno slanje poruka. Linkovi, ruteri i ostali sastavni delovi Interneta obezbeuju sredstva za transport ovih poruka izmeu programa na krajnjim sistemima. Meutim, koje su karakteristike komunikacionih usluga koje Internet prua svojim krajnjim sistemima?

TCP/IP mree, a to znai i Internet, obezbeuju dve vrste usluga aplikacijama krajnjih sistema: usluge sa konekcijom i usluge bez konekcije. Programer koji

18181818 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I INTERNET 1.2 PERIFERIJA MREE 13131313

pravi aplikaciju za Internet (recimo, aplikaciju za elektronsku potu, aplikaciju za transfer datoteka, aplikaciju za Web ili za Internet telefoniju) mora da je napravi tako da koristi jednu od ove dve usluge. U nastavku emo ukratko da vam opiemo svaku od njih. (Vie informacija o ovim uslugama pronai ete u poglavlju 3 u kome emo se baviti protokolima transportnog sloja.)

Usluga sa konekcijom Kada neka aplikacija koristi uslugu sa konekcijom, klijentski i serverski programi (koji se nalaze na razliitim krajnjim sistemima), pre slanja samih podataka (recimo, elektronske pote), najpre jedan drugom alju kontrolne pakete. Ovaj postupak sin-hronizacije upozorava klijenta i servera da treba da se pripreme za slanje paketa. Nakon zavretka procedure sinhronizacije kae se daje izmeu dva krajnja sistema uspostavljena konekcija.

Zanimljivo je daje ova procedura inicijalne sinhronizacije veoma slina protokolu koji ljudi koriste u svojim odnosima. Razmena poruka Zdravo" sa slil^e 1.2 predstavlja primer ljudskog protokola sinhronizacije - rukovanja" (mada izmeu dva oveka ne mora da doe i do samog ira rukovanja). U vebovskoj interakciji, koja je takoe prikazana na slici 1.2, prve dve razmenjene poruke takoe su poruke sinhronizacije. Dve naknadne poruke - poruka GET i poruka sa odgovorom u kojoj se nalazi i datoteka - smatraju se samim podacima i alju se tek nakon uspostavljanja konekcije.

Moda se pitate zbog ega se kae usluga sa konekcijom", a ne usluga konekcije". Ova terminoloka razlika proistie iz injenice da su dva krajnja sistema u stvari povezana veoma labavo. Konkretno, jedino sami krajnji sistemi znaju za postojanje ove konekcije - komutatori paketa (ruteri) na Internetu nemaju pojma o njenom postojanju. tavie, konekcija preko Interneta nije nita vie od dodeljene privremene memorije i promenljivih stanja na krajnjim sistemima. Posredniki komutatori paketa ne odravaju nikakve informacije u vezi sa stanjem konekcije.

Usluga sa konekcijom obino dolazi u paketu sa nekoliko drugih usluga, kao to su pouzdani transfer podataka, kontrola toka podataka i kontrola zaguenja. Pod pouzdanim transferom podataka podrazumeva se to da aplikacija, u smislu isporuke svih podataka bez greaka i njihovog pravilnog redosleda, moe da se osloni na konekciju. Pouzdanost se na Internetu postie korienjem potvrda i ponovnih pre-nosa. Da biste stekli najosnovniju predstavu o nainu na koji Internet implementira pouzdanu transportnu uslugu, zamislite aplikaciju koja je uspostavila vezu izmeu krajnjih sistema A i B.

Kada krajnji sistem B primi paket od sistema A, on mu alje poruku kojom to i potvruje. Zahvaljujui toj poruci, krajnji sistem A zna daje odgovarajui paket definitivno primljen. Ukoliko sistem A ne primi poruku o potvrdi, on pretpostavlja da krajnji sistem B nije primio poslati paket, pa ga zato alje ponovo. Kontrolom toka izbegava se da jedna strana preoptereti onu drugu prebrzim slanjem prevelikog broja paketa. U poglavlju 3 ete videti da se Internet usluga za kontrolu toka imple-

mentira korienjem privremene memorije za slanje i prijem na krajnjim sistemima. Usluga za kontrolu zaguenja Interneta pomae u spreavanju da ova mrea dospe u stanje potpunog zastoja. Kada na nekom ruteru doe do zaguenja, mogua su pre-koraenja njegove privremene memorije i gubitak paketa. Kada bi u ovakvim okolnostima svaki par krajnjih sistema nastavio da upumpava" podatke u mreu najbre to moe, dolo bi do zastoja i samo mali broj paketa bi zaista dospeo do svog odredita. Na Internetu se ovaj problem izbegava tako to se krajnji sistemi prinuuju na smanjivanje brzine emitovanja paketa u periodima zaguenja. Onog trenutka kada prestanu da primaju potvrde o prispeu paketa koje su poslali, krajnji sistemi postaju svesni postojanja ozbiljnijeg zaguenja.

Ovde elimo da naglasimo da, iako usluge sa konekcijom dolaze u paketu sa pouzdanim transferom podataka, kontrolom toka i kontrolom zaguenja, ove tri komponente ni u kom sluaju ne bi mogle da se nazovu osnovnim komponentama ove vrste usluga. Postoje raunarske mree koje svojim aplikacijama obezbeuju usluge sa konekcijom bez ijedne od ovih komponenti. S druge strane, svaki protokol koji pre prenosa podataka sinhronizuje entitete koji komuniciraju, pripada uslugama sa konekcijom.

lntemetska usluga sa konekcijom ima svoje ime: TCP (Transmission Control Protocof). Osnovna verzija protokola TCP definisana je dokumentom RFC 793 [RFC 793]. U usluge koje protokol TCP obezbeduje aplikacijama spadaju apstrakcija toka podataka, pouzdani transport, kontrola toka i kontrola zaguenja. Veoma je vano naglasiti da aplikacija treba da brine samo o obezbedenim uslugama; za nju uopste nije bitno na koji nain protokol TCP implementira pouzdanost, kontrolu toka ili kontrolu zaguenja. Naravno, za nas su ova pitanja vana, tako da emo vam u poglavlju 3 pruiti detaljne odgovore na njih.

Usluga bez konekcije Kod usluge bez konekcije ne postoji procedura sinhronizacije (rukovanja). U ovom sluaju, kada jedna strana aplikacije eli da poalje pakete drugoj strani, program za slanje paketa to jednostavno i uini. S obzirom na to da ovde prenosu podataka ne prethodi procedura sinhronizacije, isporuka podataka je neto bra. S druge strane, ovde ne postoji ni pouzdani transfer podataka, tako da poiljalac nikada ne moe da bude siguran koji su paketi zaista stigli do svog odredita. tavie, u internetskoj usluzi bez konekcije nema mesta ni za kontrolu toka ni za kontrolu zaguenja: Inter-netska usluga bez konekcije naziva se UDP (User Datagram Protocot), a definisana je dokumentom RFC 768.

Najvei deo popularnih aplikacija za Internet koristi uslugu sa konekcijom (TCP). Meu ovim aplikacijama su Tebet (za daljinsko prijavljivanje), SMTP (za elektronsku potu), FTP (za transfer datoteka) i HTTP (za Web). Meutim, i uslugu bez konekcije (UDP) koristi sasvim solidan broj aplikacija, naroito neke novije multimedijalne aplikacije kao to su, na primer, internetska telefonija i video konferencije.

1 4 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE 1 INTERNET 1.3 JEZGRO MREE 1 9

1.3 Jezgro mree Poto smo ispitali krajnje sisteme Interneta i njihov transportni model usluga, u nastavku teksta prei emo na unutranjost" ove mree. U ovom odeljku naa tema bie samo jezgro ove mree, odnosno mrea rutera koji povezuju krajnje sisteme. Na slici i .4 jezgro mree je prikazano korienjem debljih zelenih linija.

1.3.1 Komutiranje vodova i komutiranje paketa U formiranju mrenog jezgra postoje dva osnovna pristupa i to su komutiranje vodova i komutiranje paketa.

U mreama sa komutiranjem vodova, neophodni resursi koji obezbeuju komunikaciju izmeu dva krajnja sistema (privremena memorija, propusna mo linka) na celoj duini putanje paketa ostaju rezervisani sve vreme trajanja komunikacione sesije. U mreama sa komutiranjem paketa, pomenuti resursi nisu rezervisani ve ih poruke tokom sesije koriste na zahtev, i zato poneka moraju da ekaju (stanu u red) na pristup komunikacionom linku. Kao jednostavnu analogiju zamislite sada dva restorana - jedan u kome su rezervacije neophodne i drugi u kome se one ne prihvataju. U restoranu u kome su rezervacije neophodne imamo jedino taj zahtev: da se najavimo pre nego to krenemo. Ali kada doemo u restoran, praktino istog trenutka moemo da komuniciramo sa konobarom i poruimo obrok. U restoranu koji ne prihvata rezervacije ne moramo prethodno da se najavljujemo i rezervierno sto. Ali kada stignemo u restoran, najpre emo morali da saekamo na red za sto i tek potom moemo da komuniciramo sa konobarom.

Opteprisutne telefonske mree predstavljaju primere mrea sa komutiranjem vodova. Zamislite situaciju u kojoj jedna osoba telefonskom mreom eli da poalje informaciju (glasovnu ili faksimil) drugoj osobi. Da bi poiljalac mogao da poalje svoje informacije, telefonska mrea najpre mora da uspostavi vezu izmeu poiljaoca i primaoca. Nasuprot TCP vezi o kojoj smo priali u prethodnom odeljku, ovo je bona jide veza u kojoj komutatori na putanji izmeu poiljaoca i primaoca odravaju njen status povezanosti. U argonu telefonije ovakva veza naziva se vod (kolo). Kada uspostavi vod, mrea za daru vezu rezervie i konstantnu brzinu pre-nosa tokom celog njenog trajanja. S obzirom na to da ova veza izmeu poiljaoca i primaoca ima rezervisanu propusnu mo, poiljalac moe da prenosi podatke garan-tovanom konstantnom brzinom.

Dananji Internet u osnovi predstavlja mreu sa komutiranjem paketa. Zamislite sada situaciju u kojoj jedan raunar eli da poalje paket nekom drugom raunaru preko Interneta. Kao i kod mrea sa komutiranjem vodova, dati paket treba da proe kroz seriju komunikacionih linkova. Ali u mreama sa komutiranjem paketa, dati paket alje se kroz mreu bez ikakve rezervacije propusne moi. Ukoliko je neki od linkova zaguen zato to njime u tom trenutku ve prolaze drugi paketi, na paket e morati da saeka u privremenoj memoriji na predajnom kraju prenosnog linka, a to znai daje kanjenje neizbeno. Internet daje sve od sebe" kako bi se obezbedila pravovremena isporuka paketa, ali ne postoje nikakve garancije u tom pogledu.

Konano, ne mogu sve telekomunikacione mree da se uklope u ovu podelu na mree sa komutiranjem vodova i mree sa komutiranjem paketa. Meutim, ovakva osnovna klasifikacija predstavlja odlinu polaznu taku za razumevanje tehnologije telekomunikacionih mrea.

Komutiranje vodova Ova knjiga je posveena raunarskim mreama, Internetu i komutiranju paketa, a ne telefonskim mreama i komutiranju vodova. Ipak, veoma je vano da razumete zato Internet i ostale raunarske mree koriste komutiranje paketa, a ne postojeu

20202020 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE 1 INTERNET 1.3 JEZGRO MREE 17171717

tehnologiju komutiranja vodova koja je prisutna u telefonskim mreama. Upravo zato sledi kratak prikaz tehnologije komutiranja vodova.

Na slici 1.5 prikazana je mrea sa komutiranjem vodova. U ovoj mrei etiri komutatora vodova meusobno su povezana putem etiri linka. Svaki od ovih linkova ima n vodova, to znai da svaki link moe da podri n simultanih veza. Svi raunari (PC-ji i radne stanice) direktno su povezani sa jednim od komutatora. Kada dva raunara ele da komuniciraju, mrea izmeu njih uspostavlja namensku vezu sa kraja na kraj. (Konferencijski pozivi izmeu vie od dva ureaja takoe su mogui, ali emo, da bi sve bilo to jednostavnije, pretpostaviti da u svakoj vezi postoje samo po dva raunara.) Prema tome, da bi raunar A mogao da poalje poruke raunani B, mrea najpre mora da rezervie jedan vod na svakom od dva linka. S obzirom na to da svaki link ima n vodova, za svaki upotrebljeni link ova veza sa kraja na kraj dobija l/n ukupne propusne moi linka i to tokom itavog trajanja veze.

Multipleksiranje u mreama sa komutiranjem vodova U okviru linka, vod se realizuje ili frekventnim multipleksiranjem (Frequency-Division Multiplexing, FDM) ili vremenskim multipleksiranjem (Time-Division Multiplexing, TDM). U FDM tehnologiji, sve veze koje su uspostavljene du linka dele njegov frekventni spektar. Konkretno, link dodeljuje odreeni frekventni opseg svakoj vezi tokom itavog njenog trajanja. U telefonskim mreama ovaj frekventni opseg obino ima irinu od 4 kHz (4 000 herca ili 4 000 ciklusa u sekundi). irina ovog opsega se, nimalo iznenaujue, naziva propusni opseg (propusna mo). FM radio stanice takoe koriste tehnologiju FDM kako bi zajedniki mogle da koriste raspoloivi frekventni spektar izmeu 88 i 108 MHz.1

U TDM linkovima, vreme je podeljeno na okvire fiksne duine, a svaki od njih podeljen je na fiksni broj vremenskih odseaka. Kada mrea uspostavi vezu du odreenog linka, toj vezi se namenjuje po jedan vremenski odseak u svakom okviru. Ovi vremenski odseci su namenski - moe da ih koristi samo data veza, a svaki od njih (u svakom okviru) moe da prenosi podatke.

Na slici 1.6 ilustrovane su tehnologije FDM i i i i TDM na konkretnom mrenom linku koji podrava do etiri voda. U FDM pristupu, frekventni spektar podeljen je na etiri opsega od kojih svaki ima propusni opseg od po 4 kHz. U verziji TDM, vremenski spektar podeljen je na okvire sa po etiri slota u svakom od njih; svakom vodu dodeljuje se isti namenski vremenski odseak u rotirajuim TDM okvirima. U ovom sluaju, brzina prenosa voda jednaka je brzini prenosa okvira podeljenoj sa brojem bitova u odseku. Na primer, ukoliko link prenosi 8 000 okvira u sekundi, a svaki vremenski odseak ini osam bitova, brzina prenosa voda tada iznosi 64 kb/s.

Pristalice komutiranja paketa uvek su tvrdile da komutiranje vodova predstavlja rasipnitvo zato to su namenski vodovi u stanju mirovanja tokom tihih perioda. Na primer, kada jedna osoba u telefonskom razgovoru prestane da pria, druga aktvina veza ne moe da upotrebi mrene resurse koji tada prelaze u stanje mirovanja (frekventne opsege ili vremenske odseke u linkovima duputanje veze). Drugi primer neiskorienosti resursa bio bi, recimo, radiolog koji putem mree sa komutiranjem vodova dolazi do serije rendgenskih snimaka. Dakle, on uspostavlja vezu, zahteva snimak koji zatim analizira, i na kraju zahteva novi snimak. Tokom perioda analiziranja snimaka mreni resursi su potpuno neiskorieni. Zagovornici komutiranja paketa takoe sa neskrivenim zadovoljstvom istiu da su uspostavljanje vodova od kraja do kraja i rezervisanje propusnog opsega komplikovani i za njih je neophodan sloen softver za signalizaciju koji treba da koordinira radom komutatora du ovakve putanje.

Pre nego to zavrimo razmatranje komutiranja vodova, naveemo ijedan numeriki primer koji e vam dodamo ilustrovati razlike izmeu navedenih tehnologija. Dakle, pogledajmo koliko je vremena potrebno za slanje datoteke od 6 400 00 bitova od raunara A do raunara B kroz mreu sa komutiranjem vodova. Pretpostavimo da svi linkovi u mrei koriste tehnologiju TDM i i i i da imaju brzinu od 1,536 Mb/s. Takoe emo pretpostaviti daje za uspostavljanje voda od kraja do kraja potrebno 500 ms, nakon ega raunar A poinje emitovanje podataka. Koliko

Ovo koriste i AM stanice i lo mnogo oiglednije, npr. TV. Generalno, FDM u ovom kontekstu je AM! (prim. rec.)

21212121 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I INTERNET 1.3 JEZGRO MREE 19191919

Slika 1.6 Slika 1.6 Slika 1.6 Slika 1.6 U tehnologiji FDM svaki vod stalno ima na raspolaganju deo ukupne propusne moi. U tehnologiji TDM svaki vod periodino, tokom kratkih vremenskih intervala (odseaka), dobija celokupnu propusnu mo.

je vremena potrebno da datoteka stigne do svog odredita? Svaki vod ima brzinu prenosa od (1,536 Mb/s)/24 = 64 kb/s, to znai da je za prenos datoteke potrebno (640 000 bitova)/(64 kbps) = 10 sekundi. Kada ovome dodamo i vreme potrebno za uspostavljanje veze, dobijamo 1 0.5 sekundi. Skreemo vam panju na to da vreme prenosa ne zavisi od broja linkova - prenos traje 10 sekundi bez obzira na to da li vod prolazi kroz jedan ili sto linkova. (Stvarno kanjenje u vezama od kraja do kraja zavisi od kanjenja usled propagacije; proitajte odeljak 1.6.)

Komutiranje paketa U odeljku 1.1 videli ste da aplikacije svoje zadatke obavljaju razmenom poruka. U porukama moe da se nalazi sve to je dizajner protokola zamislio. One mogu imati kontrolnu funkciju (poruke Zdravo" iz primera o sinhronizaciji) ili mogu da sadre podatke - na primer, elektronsku potu, JPEG sliku ili MP3 muziku datoteku. U savremenim raunarskim mreama poiljalac dugake poruke razbija na manje skupine podataka koje se nazivaju paketi. Svaki od ovih paketa, od svog izvora pa do svog odredita, treba da proe kroz komunikacione linkove i komutatore paketa (ili kroz rutere, ili kroz komutatore sloja veze). Paketi se kroz svaki komunikacioni link prenose brzinom koja je jednaka njegovoj punoj brzini prenosa. Najvei broj komutatora paketa koristi prenos tipa memorisanje i prosleivanje. Pod ovim se podrazumeva da komutator poinje da prenosi prvi bit nekog paketa kroz svoj

izlazni link tek kada primi itav taj paket. Stoga kod komutatora sa memorisanjem i prosleivanjem postoji izvesno kanjenje na svakom ulaznom linku i to na itavoj putanji datog paketa. Ovo kanjenje je proporcionalno duini paketa u bitovima. Konkretno, kada bi se paket sastojao od L bitova i kada bi trebalo da se poalje izlaznim linkom brzine R bitova u sekundi, kanjenje memorisanja i prosleivanja komutatora iznosilo bi L/R sekundi.

Svaki ruter je povezan sa veim brojem linkova. Za svaki od svojih linkova ruter ima izlaznu privremenu memoriju (naziva se i izlazni red ekanja) u koju se smetaju paketi koje ruter tek treba da poalje kroz dati link. Upravo ova izlazna privremena memorija ima kljunu ulogu u komutiranju paketa. Ukoliko je link kroz koji neki paket treba da se poalje trenutno zauzet, pristigli paket mora da saeka u izlaznoj privremenoj memoriji. Zbog toga, osim kanjenja usled memorisanja i prosleivanja, pakete pogaa i kanjenje usled ekanja u redu. Ova kanjenja variraju i zavise od nivoa zaguenosti mree. Budui daje koliina prostora u privremenoj memoriji konana, pristigli paket moe da se suoi i sa situacijom daje ova memo-rija ve popunjena drugim paketima koji ekaju u redu za prenos. U tom sluaju dolazi do gubljenja paketa - isputa se ili upravo pristigli paket ili jedan od onih koji su ve u redu. Ako se za trenutak vratimo analogiji sa restoranom, ekanje u redu moglo bi da se poistoveti sa vremenom koje provedete ekajui da se neki sto oslobodi, dok bi gubljenje paketa bilo jednako obavetenju da morate da odete zato to previe ljudi ve eka na oslobaanje nekog od stolova.

Na slici 1.7 prikazana je jednostavna mrea sa komutiranjem paketa. Na ovoj, kao i na sledeim slikama, paketi su predstavljeni trodimenzionalnim ploicama. irina ploica predstavlja duinu paketa. Na ovoj slici sve ploice imaju jednaku irinu, to znai da su svi paketi jednake duine. Pretpostavimo da raunari A i B alju pakete raunaru E. Ovi paketi najpre putuju Ethernet linkovima brzine 10 Mb/s, a zatim ih komutator preusmerava na link ija je brzina 1,5 Mb/s. Ukoliko se dogodi daje brzina kojom paketi pristiu vea od one kojom komutator moe da ih prosledi kroz izlazni link brzine 1,5 Mb/s, paketi e, pre slanja kroz ovaj link, morati da stoje u redu u njegovoj izlaznoj privremenoj memoriji.

Pogledajmo sada koliko je vremena potrebno za slanje paketa od L bitova od jednog do drugog raunara, kroz mreu sa komutiranjem paketa. Pretpostavimo da izmeu njih postoji Q mrea od kojih svaka ima brzinu od R bitova u sekundi. Pre-ipostaviemo i da su kanjenja usled stajanja u redu, propagacije s kraja na kraj i uspostavljanja veze neznatna. Dakle, paket se, nakon izlaska iz raunara A, najpre prenosi kroz prvi link i za to je potrebno L/R sekundi. Nakon toga, paket mora da proe i kroz svaki od preostalih Q-\ linkova; odnosno, on mora da se memorie i prosledi Q- \ puta. Prema tome, ukupno kanjenje iznosi QL/R.

Poreenje komutiranja paketa i komutiranja vodova: statistiko multipleksiranje Sada kada smo vam opisali i komutiranje vodova i komutiranje paketa, uporediemo ove dve tehnologije. Protivnici komutiranja paketa uvek su tvrdili da ono, zbog svog

22222222 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I INTERNET 1.3 JEZGRO MREE 2 }

nepredvidivog i promenljivog kanjenja izmeu krajnjih taaka (usled nepredvidivog i promenljivog trajanja ekanja u redu), nije podesno za usluge u realnom vremenu (na primer, za telefonske pozive i video konferencije). S druge strane, zagovornici komutiranja paketa tvrde da ova tehnika (1) obezbeduje bolju eobu propusne moi i daje (2) jednostavnija, efikasnija i jeftinija za implementiranje od komutiranja vodova. Veoma zanimljivo poreenje komutiranja paketa i komutiranja vodova moete pronai kod autora [Molinero-Femandez], Uopteno govorei, ljudi koji ne vole da razmiljaju o rezervacijama u restoranu prednost daju komutiranju paketa.

Zastoje komutiranje paketa efikasnije? Evo jednostavnog primera. Pretpostavimo da korisnici zajedniki koriste link od 1 Mb/s i da svaki korisnik ima period vee aktivnosti u kome generie 100 kb/s i period mirovanja u kome ne generie nikakve podatke. Pretpostavimo, dalje, daje svaki korisnik aktivan oko 10 procenata vremena (ostalih 90 procenata pije kafu i ne generie nikakav saobraaj). Kod komutiranja vodova 100 kb/s mora da bude rezervisano za svakog korisnika i to sve vreme. Ukoliko bi, primera radi, u tehnologiji TDM komutiranja vodova okvir od 1 sekunda bio podeljen na 10 vremenskih odseaka od po 100 ms, svakom korisniku bi tada bio dodeljen jedan vremenski odseak po okviru.

To znai da link u jednom trenutku moe da podri samo 10 ( = 1 Mb/s/100 kb/s) korisnika. Kod komutiranja paketa verovatnoa da je odreeni korisnik aktivan iznosi 0,1 (ili 10 procenata). Kada bi u mrei bilo 35 korisnika, verovatnoa da njih 11 ili vie u istom trenutku budu aktivni iznosi 0,0004. (U domaem zadatku 8 videete na koji nain smo dobili ovaj rezultat.) Kada je istovremeno aktivno 10 ili manje korisnika (verovatnoa je 0,9996) prosena brzina prenosa jednaka je ukupnoj propusnoj moi od 1 Mb/s, ili je neto manja od nje. Prema tome, kada je u

mrei aktivno 10 ili manje korisnika, njihovi paketi se kroz link kreu praktino bez ikakvog kanjenja, kao stoje sluaj u komutiranju vodova. U situacijama kada je istovremeno aktivno 10 ili vie korisnika, prosean broj prispelih paketa prevazilazi izlazni kapacitet linka i red na izlazu poinje da raste. (On raste sve dok prosena ulazna brzina ne padne ispod 1 Mb/s, kada izlazni red poinje da se smanjuje.) Imajui u vidu to daje u ovom primeru verovatnoa da vie od 10 korisnika bude istovremeno aktivno izuzetno mala, komutiranje paketa obezbeduje praktino jednake performanse kao i komutiranje vodova, ali za tri puta vei broj korisnika.

Preimo sada na drugi jednostavan primer. Pretpostavimo da jedan od nekih deset korisnika iznenada generie hiljadu paketa od po 1 000 bitova, a da ostalih devet miruje i ne generie nikakav saobraaj. Kod TDM komutiranja vodova sa 10 slotova od po 1 000 bitova po svakom okviru, aktivni korisnik moe da koristi za prenos podataka samo jedan (svoj) vremenski odseak u okviru; preostalih devet vremenskih odseaka bie neiskorieno. Za prenos jednog miliona korisnikovih bitova bie potrebno 10 sekundi. Kod komutiranja paketa aktivni korisnik moe kontinuirano da alje svoje podatke kroz link koristei njegovu punu brzinu od I MB/s, s obzirom na to da nijedan drugi korisnik ne alje pakete koje bi trebalo mul-tipleksirati sa paketima aktivnog korisnika. U ovom sluaju svi korisnikovi podaci bili bi preneti za jedan sekund.

Prethodnim primerima pokuali smo da vam ilustrujemo dve situacije u kojima su performanse komutiranja paketa superiorne u odnosu na performanse komutiranja vodova. Istovremeno, ovim primerima istakli smo i najznaajniju razliku izmeu ova dva naina deljenja propusne moi linka. Kod komutiranja vodova unapred se rezervie deo propusne moi linka, to znai da onaj deo koji nije rezervisan ostaje neiskorien. Nasuprot tome, kod komutiranja paketa link se koristi na zahtev. Pre-nosni kapacitet linka, u smislu paket po paket" dele samo oni korisnici koji imaju pakete za prenos kroz link. Ovakva deoba resursa na zahtev (nasuprot dodeljivanju unapred) nekada se naziva i statistiko multipleksiranje resursa.

Iako u dananjim telekomunikacionim mreama postoji i komutiranje vodova i komutiranje paketa, trend se ipak sve vie okree ka komutiranju paketa. Mnoge telefonske mree sa komutiranjem vodova lagano prelaze na komutiranje paketa. Konkretno, mnoge telefonske kompanije esto koriste komutiranje paketa za skupe prekomorske telefonske veze.

1.3.2 Mree sa komutiranjem paketa: mree sa datagramima i mree sa virtuelnim kolima Postoje dve vrste mrea sa komutiranjem paketa - mree sa datagramima i mree sa virtuelnim kolima. Ove dve vrste mrea razlikuju se po tome da li njihovi komutatori za prosledivanje paketa do njihovog odredita koriste odredine adrese ili tzv. brojeve virtuelnih kola. Sve mree u kojima se za prosledivanje paketa koriste adrese odredinih raunara svrstaemo u kategoriju mrea sa datagramima. Ruteri prosleuju pakete upravo na ovaj nain - dakle, Internet je mrea sa datagramima.

23232323 POGLAVLJE 1 RAUNARSKE MREE I I I I INTERNET 1.3 JEZGRO MREE 23232323

S druge strane, sve mree u kojima se za prosleivanje paketa koriste brojevi vir-tuelnih kola nazivamo mreama sa virtuelnim kolima. U tehnologije komutiranja paketa u kojima se koriste virtuelna kola spadaju X-25, Frame Relay i ATM {Asynchronous Transfer Mode). Iako je razlika izmeu mrea u kojima se koriste odredine adrese i onih u kojima se koriste brojevi virtuelnih kola na prvi pogled gotovo beznaajna, od izbora jednog od ova dva standarda zavisi nain podeavanja i administrirani a rutera.

Mree sa virtuelnim kolima Kao to iz samog imena moete da zakljuite, virtuelno kolo (VC) predstavlja vir-tuelnu konekciju izmeu izvornog i odredinog raunara. Meutim, uspostavljanje i odravanje virtuelnog kola podrazumeva i odgovarajue podeavanje apsolutno svakog rutera na putanji izmeu ova dva raunara. Identifikator virtuelnog kola (VC ID) dodeljuje se virtuelnom kolu prilikom inicijalnog uspostavljanja veze izmeu izvora i odredita. Svaki paket koji je deo virtuelnog kola u svom zaglavlju mora imati VC ID broj. Svaki komutator paketa poseduje tabelu u kojoj su VC 1D brojevi povezani sa odgovarajuim izlaznim linkovima. Kada neki paket stigne do komutatora paketa, komutator ispituje njegov VC ID broj, indeksira svoju tabelu i prosle-duje dati paket ka odgovarajuem izlaznom linku. Skreemo vam panju na to da se izvor i odredite virtuelnog kola samo indirektno identifiktiju putem VC ID broja; za izvoenje komutiranja nisu neophodne stvarne adrese izvornog i odredinog krajnjeg sistema. To znai da komutiranje paketa moe da se izvede brzo (kontrolom VC ID broja pristiglog paketa u maloj tabeli za VC prevoenje, umesto da se odredina adresa trai u potencijalno velikoj tabeli sa adresama).

Ukoliko se u nekoj mrei koriste virtuelna kola, njeni komutatori moraju da odravaju informacije o stanju aktivnih veza. Konkretno, kad god se u nekom komu-tatoru uspostavi nova veza, dodaje se novi zapis njegovoj tabeli prevoenja VC brojeva; svako prekidanje veze povlaci brisanje odgovarajueg zapisa iz ove labelc. Skreemo vam panju i na to daje neophodno evidentirati informacije o stanju koje povezuju VC brojeve sa brojevima izlaznih imerfejsa. ak i kada ne postoji nikakvo prevoenje VC ID brojeva. Evidentiranje informacija o stanju u komutatori ma paketa predstavlja kljuni aspekt ove tehnologije i na njega emo se ubrzo vratili.

Mree sa datagramima Mree sa datagramima po mnogo emu podseaju na potansku slubu. Kada poiljalac eli da poalje pismo na odreenu adresu, on ga najpre stavlja u kovertu na kojoj pie adresu primaoca. Ova odredina adresa ima hijerarhijsku strukturu. Pri-mera radi, na pismima koja se alju u Sjedinjene Amerike Drave potrebno je napisati naziv zemlje (SAD), drave (recimo, Pensilvanija), grada (recimo, Filadelfija), ulice (Volnat Strit) i broja kue u daloj ulici (na primer, 421). Potanska sluba koristi adresu na koverti za usmeravanje pisma ka njegovom odreditu. Na primer, ukoliko se pismo alje iz Francuske, onda e potanska sluba ove zemlje najpre da ga prosledi do potanskog centra u SAD, koji e, dalje, da ga prosledi potanskom centru u

Filadelfiji, da bi ga potar koji radi u ovom gradu na kraju doneo do njegovog konanog odredita.

U mreama sa datagramima, svaki paket koji putuje kroz mreu sadri adresu svog odredita u svom zaglavlju. Kao i kod potanske slube, ova adresa ima hijerarhijsku strukturu. Kada do njega stigne odreeni paket, komutator paketa ispituje deo njegove odredine adrese i prosleuje ga susednom komutatoru. Konkretno, svaki komutator paketa ima tabelu prosledivanja u kojoj se odredina adresa (ili njeni delovi) preslikava u neki izlazni link. Kada paket dospe do komutatora, ovaj odmah ispituje njegovu adresu i u svojoj tabeli pokuava da pronae odgovarajui izlazni link, kojim ga i usmerava dalje.

Proces rutiranja s kraja na kraj mogao bi da se uporedi i sa vozaem koji ne koristi auto-mape, ve vie voli da lino pita za put. Na primer, pretpostaviemo da Do iz Filaelfije treba da stigne do adrese I56Lejksajd Drajv u Orlandu na Floridi. Dakle, Do se najpre dovezao do benzinske pumpe i pitao kako da stigne do navedene adrese. Radnik na pumpi je iz cele adrese izvukao deo Florida i upu