INTERNET ARHITEKTURA I PROTOKOLI

- Materijal za pripremu ispita –

Godina: 2012

2

1  UVOD U PRENOS PODATAKA .............................................................................................................. 4 

1.1  OSNOVNI POJMOVI .................................................................................................................................... 4 1.2  MREŽNE KONFIGURACIJE .......................................................................................................................... 7 1.3  INTERNET ................................................................................................................................................ 13 

2  MREŽNE ARHITEKTURE .................................................................................................................... 17 

2.1  OSI REFERENTNI MODEL ......................................................................................................................... 19 2.1.1  Fizički sloj ..................................................................................................................................... 20 2.1.2  Sloj veze ........................................................................................................................................ 22 2.1.3  Sloj mreže ..................................................................................................................................... 24 2.1.4  Transportni sloj ............................................................................................................................ 27 2.1.5  Sloj sesije ...................................................................................................................................... 29 2.1.6  Prezentacioni sloj ......................................................................................................................... 30 2.1.7  Sloj aplikacije ............................................................................................................................... 32 2.1.8  Pregled funkcija slojeva OSI modela ............................................................................................ 33 

2.2  TCP/IP REFERENTNI MODEL ................................................................................................................... 33 

3  UREĐAJI ZA MREŽNO I MEĐUMREŽNO POVEZIVANJE .......................................................... 34 

3.1  REPETITORI ............................................................................................................................................. 34 3.2  MOSTOVI ................................................................................................................................................ 35 3.3  RUTERI .................................................................................................................................................... 38 3.4  GATEWAY ............................................................................................................................................... 40 

4  LOKALNE RAČUNARSKE MREŽE .................................................................................................... 41 

4.1  ETHERNET ............................................................................................................................................... 41 4.2  TOKEN RING ........................................................................................................................................... 48 

5  TCP/IP ....................................................................................................................................................... 50 

5.1  INTERNET SLOJ ........................................................................................................................................ 53 5.1.1  IP adresiranje ............................................................................................................................... 53 

5.1.1.1  Klasno IP adresiranje .............................................................................................................................. 53 5.1.1.2  Besklasno IP adresiranje ......................................................................................................................... 63 

5.1.2  Isporuka, prosleđivanje i rutiranje IP datagrama ........................................................................ 68 5.1.2.1  Isporuka ................................................................................................................................................... 68 5.1.2.2  Prosleđivanje ........................................................................................................................................... 69 5.1.2.3  Rutiranje .................................................................................................................................................. 76 

5.1.3  ARP i RARP ................................................................................................................................. 77 5.1.4  Internet protokol (IP) .................................................................................................................... 82 

5.1.4.1  IP datagram ............................................................................................................................................. 82 5.1.4.2  Fragmentacija .......................................................................................................................................... 83 5.1.4.3  Opcije ....................................................................................................................................................... 85 5.1.4.4  Kontrolna suma ........................................................................................................................................ 87 

5.1.5  NAT ............................................................................................................................................... 88 5.1.6  ICMP ............................................................................................................................................ 91 

5.2  TRANSPORTNI SLOJ ................................................................................................................................. 95 5.2.1  Portovi .......................................................................................................................................... 95 5.2.2  UDP .............................................................................................................................................. 97 

5.2.2.1  Korisnički datagram ................................................................................................................................. 97 5.2.2.2  Način rada ............................................................................................................................................... 97 5.2.2.3  Primene .................................................................................................................................................... 99 

5.2.3  TCP ............................................................................................................................................... 99 5.2.3.1  Servisi ..................................................................................................................................................... 100 

3

5.2.3.2  Mehanizmi .............................................................................................................................................. 101 5.2.3.3  Segment .................................................................................................................................................. 102 5.2.3.4  Konekcija ............................................................................................................................................... 104 5.2.3.5  Dijagram stanja ..................................................................................................................................... 108 5.2.3.6  Kontrola protoka .................................................................................................................................... 112 5.2.3.7  Retransmisija ......................................................................................................................................... 113 

5.3  APLIKACIONI SLOJ ................................................................................................................................. 116 5.3.1  Klijent-server model ................................................................................................................... 116 5.3.2  TELNET ...................................................................................................................................... 117 5.3.3  FTP ............................................................................................................................................. 123 5.3.4  Elektronska pošta ........................................................................................................................ 129 

5.3.4.1  Arhitektura ............................................................................................................................................. 129 5.3.4.2  Korisnički agent ..................................................................................................................................... 131 5.3.4.3  Agent za prenos poruka: SMTP .............................................................................................................. 137 5.3.4.4  Agent za preuzimanje poruka: POP3 i IMAP4 ....................................................................................... 140 

5.3.5  DNS ............................................................................................................................................. 142 

6  WEB ......................................................................................................................................................... 147 

6.1  WEB PRETRAŽIVAČ ............................................................................................................................... 148 6.2  WEB SERVER ......................................................................................................................................... 150 6.3  URL ...................................................................................................................................................... 152 6.4  COOKIE ................................................................................................................................................. 153 6.5  STATIČKI WEB DOKUMENTI .................................................................................................................. 155 6.6  DINAMIČKI I AKTIVNI WEB DOKUMENTI ............................................................................................... 161 6.7  HTTP .................................................................................................................................................... 166 6.8  PROKSI SERVERI I KEŠIRANJE STRANICA ................................................................................................ 169 6.9  FIREWALL ............................................................................................................................................. 171 

7  LITERATURA ........................................................................................................................................ 173 

4

1 Uvod u prenos podataka

1.1 Osnovni pojmovi Prenos podataka

Komunikacija znači razmenu informacija. Komunikacija može biti lokalna ili daljinska. Konverzacija dve osobe ˝licem u lice˝ primer je lokalne komunikacije. Pojam telekomunikacije (koji uključuje: telefoniju, telegrafiju i televiziju) znači daljinsku, odnosno komunikaciju na daljinu.

Podatak je činjenica, koncept ili instrukcija predstavljena u bilo kom obliku dogovorenom između strana koje stvaraju i koriste podatke. U kontekstu računarskih informacionih sistema, podaci se predstavljaju u binarnom obliku, kao niz bitova (0 i 1).

Prenos podataka je razmena podataka (u obliku nizova 0 i 1-ca) između dva uređaja korišćenjem električni ili optičkih signala koji se prenose preko prenosnog medijuma (kao što je metalni provodnik, optičko vlakno ili vazduh). Prenos podataka je lokalni, ako se uređaji koji komuniciraju nalaze u istoj zgradi, odnosno u nekoj ograničenoj geografskoj oblasti. Prenos je daljinski ako su uređaji locirani na većem međusobnom rastojanju.

Uređaji koji razmenjuju podatke deo su komunikacionog sistema, koji čini neka specifična kombinacija hardvera i softvera. Osnovne karakteristike komunikaciong sistema za prenos podataka su:

1. Preciznost isporuke. Komunikacioni sistem mora da isporuči podatke na tačno odredište. Podatke mora da primi uređaj (korisnik) kome su oni namenjeni i samo taj uređaj (korisnik).

2. Tačnost. Komunikacioni sistem mora da isporuči podatke bez greške, u tačno onom obliku u kojem su poslati. Beskorisni su podaci koji su izmenjeni u prenosu, a nisu korigovani na prijemu,.

3. Pravovremenost. Komunikacioni sistem mora da isporuči podatke na vreme. Podaci koji nisu isporučeni na vreme su beskorisni. U slučaju video, audio i govornih komunikacija, pravovremena isporuka znači sposobnost sistema da prenese podatke tempom kako se oni generišu, sa očuvanim redosledom i bez značajnog kašnjenja. Ovakva vrsta prenosa se naziva prenosom u realnom vremenu.

Komponente komunikacionog sistema

Svaki sistem za prenos podataka sadrži sledećih pet komponenti (Sl. 1-1):

1. Poruka. Poruka je informacija koja se razmenjuje. Poruku može da sadrži tekst, brojeve, slike, zvuk, video ili neku njihova kombinacija.

2. Predajnik (ili pošiljalac). Predajnik je uređaj koji šalje poruku. To može biti računar, telefonski aparat, video kamera i slično.

3. Prijemnik (ili primalac). Prijemnik je uređaj koji prima poruku. To može biti računar, telefonski aparat, TV aparat i slično.

4. Medijum. Prenosni medijum je fizička putanja duž koje se poruka prenosi od predajnika do prijemnika. To može biti kabl sa upredenim provodnicima, koaksijalni kabl, optički kabl ili radio talasi.

5. Protokol. Protokol je skup pravila koja regulišu razmenu podataka. Predstavlja ˝sporazum˝ ili ˝dogovor˝ između uređaja koji komuniciraju (odnosno, između učesnika u komunikaciji). Bez protokola, dva uređaja se mogu povezati, ali ne mogu komunicirati. (Kao što osobu koja govori Srpski, može da čuje ali ne i da razume osobu koja govori samo Japanski).

Sl. 1-1 Komponente sistema za prenos podataka.

5

Računarska mreža

Računarska mreža je skup uređaja (često se kaže i mrežnih čvorova ili samo čvorova) povezanih prenosnim linijama. Čvor može biti računar, štampač ili bilo koji drugi uređaj koji je u stanju da šalje i/ili prima podatke koje generišu drugi čvorovi mreže. Prenosne linije koje povezuju čvore u mrežu, često se nazivaju komunikacionim kanalima.

Distribuirano procesiranje. Mreže su zasnovane na konceptu distribuiranog procesiranja (obrade) kod koga se zajednički zadatak raspodeljuje na više računara. Umesto da je jedan moćan računar odgovoran za sve aspekte celokupnog posla, svaki pojedinačni računar obavlja jedan deo. Prednosti distribuiranog procesiranja su:

Sigurnost/zaštićenost. Projektanti distribuiranih sistema obično su u mogućnosti da ograniče načine na koje korisnik može da interaguje sa sistemom. Na primer, banka može dozvoliti svojim korisnicima da posredstvom bankovnih automata mogu da pristupe samo svojim računima, ali ne i celokupnoj bazi podataka.

Distribuirane baze podataka. Ne postoji potreba da jedan računar čuva celokupnu bazu podataka. Na primer, korisnici Web-a u mogućnosti su da pristupaju informacijama koje su fizički smeštene bilo gde u svetu.

Brzo rešavanje problema. Više računara koji zajednički rade na rešavanju istog problema, rešiće problem brže nego što bi to učinio jedan računar radeći sam.

Pouzdanost zahvaljujući redundansi. Sistem se može učiniti pouzdanijim ako više računara u isto vreme izvršavaju isti program. Ako jedan računar zbog otkaza generiše pogrešne rezultate, preostali, ispravni računari, mogu da ga nadglasaju.

Performanse, pouzdanost i sigurnost računarskih mreža

Računarska mreža mora da zadovolji brojne kriterijume da bi bila efikasna. Najvažniji kriterijumi su oni koji se tiču: performansi, pouzdanosti i sigurnosti.

Performanse

Performanse mreže se mogu meriti na različite načine. Na primer, dve često korišćene performansne mere su: vreme prenosa i vreme odziva. Vreme prenosa je vreme potrebno da poruka pređe put od predajnika do prijemnika. Vreme odziva je vremenski interval između slanja zahteva i dobijanja zahtevanih podatka.

Performanse mreže zavise od brojnih faktora, od kojih su najznačajniji sledeći:

Broj korisnika. Mreža se projektuje sa pretpostavkom o prosečnom broju korisnika koji će komunicirati u isto vreme. U periodima jakog saobraćaja, stvarni broj korisnika može premašiti očekivani broj, što ima za posledicu pad performansi (duže vreme odziva). Ponašanje mreže pri povećanom opterećenju predstavlja jednu od mera njenih performansi.

Tip prenosnog medijuma. Medijum ograničava brzinu prenosa podataka. Tendencija je korišćenje sve bržih i bržih prenosnih medijuma (npr. optički kabl). Medijum koji može da prenosi podatke brzinom od 100 megabita u sekundi (Mbps) je 10 puta moćniji od medijuma koji prenosi podatke brzinom od 10 Mbps. Međutim, brzina prenosa ne može da raste u nedogled (brzina svetlosti postavlja krajnju granicu).

Hardver. Performanse hardvera koji se koristi u mreži utiče kako na brzinu tako i na kapacitet mreže. Brži računari sa većim memorijom obezbeđuju bolje performanse.

Softver. Softver koji se koristi za obradu podatak na stranama predajnika i prijemnika kao i u međučvorovima ima uticaj na performanse mreže. Prenos poruke od jednog do drugog čvora u mreži zahteva intenzivnu obradu podataka: podaci koje predajnik šalje moraju se konvertovati u signal koji se može preneti kroz prenosni medijum; dodatna obrada je neophodna da bi se osigurala isporuka poruke bez grešaka i pronašla optimalna putanja kroz mrežu do odredišnog čvora. Na prijemnoj strani, primljeni signali se moraju konvertovani u oblik koji prijemnik može da koristi. Softver koji obezbeđuje sve ove funkcije može imati uticaja na brzinu i pouzdanost mreže. Dobro projektovan softver može ubrzati ceo proces i učiniti da prenos bude efikasniji.

Pouzdanost

Mere pouzdanosti mreže su: učestalost otkaza, vreme potrebno da se nakon otkaza komunikacioni sistem vrati u operativno stanje i opstanak mreže u situacijama velikih kvarova.

Učestalost otkaza. Sve mreže povremeno otkazuju. Međutim, mreža kod koje su otkazi česti nije od velike koristi korisniku.

6

Vreme oporavka mreže nakon otkaza. Koliko je vremena potrebno da se nakon otkaza uspostavi normalan rad mreže. Mreže koje se mogu brže popraviti su vrednije od onih koje tu osobinu nemaju.

Zaštita od katastrofa. Mreža mora biti zaštićena od katastrofalnih događaja, kao što je požar, zemljotres ili krađa.

Sigurnost

Problem sigurnosti mreži odnosi se na zaštitu podataka od neovlašćenog korišćenja i zaštitu od virusa.

Neovlašćeni pristup. Da bi mreža bila upotrebljiva, osetljivi podaci moraju biti zaštićeni od neovlašćenog korišćenja. Postoji više nivoa zaštite. Autorizacija putem korisničkog imena i lozinke je primer niskog nivoa zaštite. Šifrovanje (kriptovanje) podataka predstavlja viši nivo zaštite. Šifrovanje podrazumeva sistematsku modifikaciju podataka na način da oni postanu nerazumljivi za svakog korisnika koji neovlašćeno dođe u njihov posed.

Virusi. Savremene mreže su dostupne mnogim korisnicima, pa i onim zlonamernim čiji je cilj da putem mreže nanesu štetu drugim korisnicima ili samom sistemu. Računarski virus je program, ubačen u sistem od strane zlonamernog korisnika, koji je u stanju da bez znanja drugih korisnika ošteti sistem. Zaštita mreže od virusa zahteva primenu hardvera i softvera posebno projektovanih za tu namenu.

Oblasti primene računarskih mreža

U kratkom vremenskom periodu od kada su aktuelne, računarske mreže su postale nezamenljive u poslovanju, industriji i zabavi. Neke od primena mreža u različitim oblastima su:

Marketing i trgovina. Računarske mreže se široko koriste za marketing i prodaju proizvoda. Marketing agenti koriste mrežu za prikupljanje, razmenu i analizu podatak koji se odnose na potrebe i interesovanja kupaca. Aplikacije za elektronsku trgovinu, ako što je kupovina na daljinu, omogućavaju korisnicima da putem mreže naruče i plate proizvode koje žele da kupe, rezervišu sobu u hotelu ili kartu u avionu.

Finansijski servisi. Savremeni finansijski servisi su u potpunosti zavisni od računarskih mreža. Tipični primeri su: elektronski transfer novca, praćenje stanja na berzi, uvid u bankovne račune i sl.

Proizvodnja. Računarske mreže nalaze primenu u mnogim aspektima proizvodnje, od projektovanje novih proizvoda do upravljanja proizvodnjom.

Elektronska pošta. Verovatno najrasprostranjenija mrežna aplikacija. Omogućava korisnicima da putem mreže razmenjuju tekstualne poruke.

Informacioni servisi. Primeri informacionih servisa su digitalne biblioteke, banke podataka, elektronska izdanja novina. Web sajt koji nudi tehničke podatke o novom proizvodu je vrsta informacionog servisa.

Elektronsko poslovanje. Omogućava prenos poslovnih podataka (narudžbenice, računi, predračuni i sl.) bez upotrebe papira.

Telekonferencije. Mogućnost da se sastanak ili konferencija održi, a da učesnici sastanka nisu prisutni na istom mestu. U najprostijoj formi, telekonferencija se ostvaruje tako što učesnici međusobno razmenjuju tekstualne poruke. Naprednije aplikacije, omogućavaju govornu, pa čak i video komunikaciju (učesnici mogu da se vide i čuju).

Protokoli i standardi

Protokoli

U računarskim mrežama, komunikacija se uspostavlja između entiteta iz različitih sistema. Entitet je bilo šta što može da šalje i prima informacije. Primeri entiteta su: aplikacioni program, softver za elektronsku poštu, Internet serveri i pretraživač. Sistem je fizički objekat koji sadrži jedan ili više entiteta. Primer sistema je računar ili terminal.

Međutim, entiteti ne mogu prosto da šalju svoje podatke i da očekuju da će ih drugi entiteti razumeti. Da bi se komunikacija ostvarila, entiteti moraju biti saglasni oko toga: koja vrsta podataka se razmenjuje u komunikaciji, kako se obavlja razmena i kada se komunikacija dešava. Drugim rečima, neophodno je da se ponašaju shodno istom protokolu.

Protokol je skup pravila (konvencija) koja regulišu sve aspekte razmene informacija. Ključni elementi protokola su: sintaksa, semantika i tajming.

7

Sintaksa se odnosi na strukturu ili format podataka koji se razmenjuju, odnosno poredak u kome su oni prezentovani. Na primer, neki protokol je definisan tako da prvih osam bita mora da sadrže adresu predajnika, drugih osam adresu prijemnika, a da preostali bitovi sadrže poruku.

Semantika se odnosi na značenje svake sekcije bitova u poruci; kako se pojedine sekcije bitova interpretiraju i koje akcije se preduzimaju zavisno od interpretacije. Na primer, da li adresa sadržana u primljenoj poruci označava konačno odredište ili ukazuje da poruku treba proslediti dalje ka konačnom odredištu.

Tajming definiše kada podaci mogu da se šalju i kojom brzinom se prenose. Na primer, ako predajnik generiše podatke brzinom od 100 Mbps, a prijemnik je u stanju da obradi podatke brzinom od 1 Mbps, potreban je neki način za međusobno usaglašavanje kako podaci ne bi bili izgubljeni.

Standardi

Da bi se u mreži ostvarila bilo kakva komunikacija neophodna je stroga i precizna koordinacija aktivnosti mrežnih čvorova. Neki proizvođač mrežne opreme može garantovati da će svi njegovi proizvodi, povezani u mrežu, međusobno dobro raditi. Ali šta ako se javi potreba da se u mrežu ugradi uređaj nekog drugog proizvođača. Koja je korist od TV aparata ako on može da prima signale iz jednog opsega kanala, ako lokalna TV stanica emituje signal u nekom drugom opsegu? Gde ne postoje standardi postoje problemi. Automobili su primer nestandardizovanih proizvoda. Menjač iz jednog modela se neće uklopiti u neki drugi model automobila. Standard definiše model za razvoj proizvoda koji omogućava da proizvodi različitih proizvođača mogu zajedno da rade. Standardi su od ključne važnosti za stvaranje i razvoj otvorenog tržišta i konkurenciju između proizvođača opreme.

Standardi iz oblasti prenosa podataka svrstavaju se dve kategorije: de facto i de jure. De jure standard je standard sa pravnog gledišta, odnosno standard koji je kroz formalnu proceduru objavila ili odobrila neka zvanična organizacija za standarde. De facto standard je onaj koje nije zvanično priznat od strane nadležnih organizacija, već je kroz primenu posto toliko široko prihvaćen da praktično nema konkurenciju. Po pravilu, de facto standardi potiču od nekog konkretnog proizvođača opreme kao rezultat njegove težnje za definisanjem funkcionalnosti svojih novih proizvoda ili nove tehnologije.

De facto standardi se dalje mogu podeliti u dve kategorije: zatvoreni i otvoreni. Zatvoren standard je onaj koji je definisala neka komercijalna kompanija sa ciljem da bude osnova za razvoj njihovih novih proizvoda. Kompanija ima potpuno vlasništvo i kontrolu nad svojim standardom. Ovi standardi su zatvoreni zato što onemogućavaju (zatvaraju) komunikaciju sa uređajima drugih proizvođača. S druge strane, otvorene standarde po pravilu formuliše grupa zainteresovanih proizvođača ili neki neformalni komitet. Otvoreni standardi su javno dostupni sa razlogom da doprinesu popularizaciji i bržem usvajanju novih tehnologija. Zovu se otvoreni, zato što otvaraju mogućnost za međuoperativnost i komunikaciju između različitih sistema.

1.2 Mrežne konfiguracije Konfiguracija komunikacione linije

Konfiguracija komunikacione linije se odnosi na način kako su dve ili više stanica povezane na link. Link (veza) je fizički komunikacioni put za prenos podataka od jedne do druge stanice. Vizuelno, link možemo zamisliti kao liniju koja spaja dve tačke. Da bi komunikacija bila moguća, stanice moraju biti na isti način i u isto vreme povezane na isti link. Postoje dve linijske konfiguracije: tačka-tačka (point-to-point) i multipoint.

Konfiguracija tipa tačka-tačka, ili point-to-point, podrazumeva da su svake dve stanice u mreži povezane zasebnim linkom. Celokupni komunikacioni kapacitet linka namenjen je prenosu podataka između te dve stanice. Kod većine point-to-point konfiguracija za povezivanje krajnjih uređaja koristi se kabl, ali i druge opcije, kao što su mikrotalasi ili satelitski linkovi, su moguće (Sl. 1-2).

Sl. 1-2 Linijska konfiguracija tipa point-to-point.

8

Multipoint. Linijska konfiguracija tipa multipoint je komunikaciona veza u kojoj je više stanica priključeno na isti link (Sl. 1-3). U ovom slučaju, komunikacioni kapacitet linka je razdeljen, bilo u prostoru ili u vremenu. Ako više stanica u isto vreme mogu da koriste link radi slanja svojih podataka, radi se o prostornoj podeli. Ako stanica mora da čeka da bi dobili ekskluzivno pravo korišćenja linka, radi se o vremenskoj podeli (time-sharing).

Server

link

Sl. 1-3 Linijska konfiguracija tipa multipoint.

Topologija mreže

Pojam topologija odnosi se na način kako su čvorovi mreže raspoređeni i povezani, bilo prostorno bilo logički. Kao što su dve ili više stanica povezane na link, tako dva ili više linka čine topologiju. Topologija mreže, u suštini, predstavlja grafičku reprezentaciju međusobnog odnosa svih linkova i povezanih stanica (čvorova). Pet osnovnih mrežnih topologija su: potpuno povezana mreža (mesh), zvezda (star), stablo (tree), magistrala (bus) i prsten (ring).

Topologije ukazuje kako su umrežen uređaji međusobno povezani, a ne i kako su fizički raspoređeni. Na primer, ako je topologija neke mreže tipa zvezda, to ne znači da svi umreženi računari moraju i fizički biti raspoređeni oko centralne tačke tako da njihov raspored nalikuje zvezdi; dovoljno je da svaki računar bude povezan sa centralnom tačkom, bez obzira gde se fizički nalazi.

Izbor topologije mreže zavisi od relativnog odnosa čvorova povezanih na isti link. Dva odnosa su moguća: peer-to-peer, u kome svi uređaji ravnopravno dele link i primarni-sekundarni, u kome jedan uređaj (primarni) upravlja saobraćajem, a ostali koriste njegove usluge da bi preneli svoje podatke. Potpuno povezana mreža i prsten su pogodni za peer-to-peer, a zvezda i stablo za primarni-sekundarni odnos. Magistrala je podjednako dobra za oba odnosa.

Potpuno povezana mreža (Mesh)

U potpuno povezanoj mreži svaka stanica je namenskim poin-to-point linkom povezana sa svakom drugom stanicom u mreži. Pojam namenski znači da link prenosi podatke samo između dve stanice koja povezuje. Potpuno povezana mreža n čvorova ima n(n-1)/2 fizičkih linkova. To praktično znači da svaki čvor mora imati n-1 ulazno-izlaznih (I/O) portova za povezivanja sa isto toliko linkova. Prednosti potpuno povezane mreže u odnosu na druge topologije su: (1) korišćenje namenskih linkova garantuje da veza prenosi samo ´svoje´ podatke. Na taj način su eliminisani problemi koji se mogu javiti usled deobe linka između više stanica. (2) potpuno povezana mreža je robusna (u stanju da dobro funkcioniše u nepredviđenim situacijama). Ako neki link otkaže, to ne znači da je otkazao i ceo sistem. (3) namenski linkovi obezbeđuju privatnosti i sigurnost. Svaka poruka se prenosi duž namenskog linka i zato je dostupna samo onom korisniku kome je namenjena: fizičke granice sprečavaju druge korisnike da dođu u njen posed. (4) olakšana identifikacija i izolacija kvara. Ako neki link otkaže, saobraćaj se može preusmeriti na ispravne linkova. Glavni nedostatak potpuno povezane mreže je izuzetno veliki broj kablova i I/O portova. Pored visoke cene, to otežava instalaciju i eventualnu kasniju rekonfiguracija mreže. Iz tog razloga, potpuno povezane mreže se retko koriste u praksi.

Sl. 1-4 Potpuno povezana mreža.

9

Zvezda (Star)

Kod zvezdaste mreže, uređaji nisu direktno povezani, već je svaki uređaj namenskim linkom povezan sa centralnim kontrolerom mreže, tzv. čvorištem ili hub-om. Za razliku od potpuno povezane mreže, zvezda ne omogućava direktan prenos poruka između stanica. Kontroler ima ulogu sličnu telefonskoj centrali: Ako uređaj A želi da pošalje poruku uređaju B, tada A šalje poruku kontroleru, a on je prosleđuje uređaju B (Sl. 1-5). Zbog manjeg broja linkova i potrebnih I/O portova, cena zvezdaste mreže je niža od cene potpuno povezane mreže. Jedan link i jedan I/O port po stanici su dovoljni da bi se omogućila komunikacija između svih čvorova u mreži. Instalacija i rekonfiguracija su lakše, jer se nova stanica povezuje samo sa hub-om. Zvezda je, slično potpuno povezanoj mreži, otporna na otkaze, premada u nešto manjoj meri. Ako neki link otkaže, posledice trpi samo stanica čiji je to link. Međutim, hub je kritična komponenta: ako otkaže hub, otkazao je ceo sistem. Mada zvezda zahteva manje kabliranja nego potpuno povezana mreža postoje topologije koje zahtevaju još manje kabliranja (npr. stablo, prsten i magistrala).

Sl. 1-5 Zvezdasta mreža.

Stablo (Tree)

Stablo je varijanta zvezde. Kao kod zvezde, čvorovi stabla su povezani na hub koji upravlja celokupnim saobraćajem u mreži. Međutim, nisu sve stanice direktno priključeni na centralni hub. Većina stanica su priključene na sekundarne hub-ove koji su onda direktno priključeni na centralni hub. (Sl. 1-6). Sekundarni hub-ovi se koriste za povezivanje fizički bliskih stanica. Na primer, svi računari koji se nalaze u jednoj prostoriju mogu biti povezani na isti sekundarni hub koji se nalazi u toj istoj prostoriji, a sekundarni hub-ovi iz svih prostorija u zgradi povezani su na centralni hub. Prednosti i nedostaci stabla su u osnovi isti kao kod oni zvezde. Uvođenje sekundarnih hub-ova pruža sledeće prednosti: Prvo, mreža može imati veći broj čvorova. Drugim rečima, mreža postaje proširljiva, jer maksimalan broj čvorova više nije ograničen brojem raspoloživih portova centralnog hub-a. Takođe, ukupna dužina kablova je manja (umesto da sa petog sprata gde postoji 10 računara, do prizemlja, gde je smešten centralni hub, vodi 10 kablova, vodi se samo jedan, za spregu sekundarnog hub-a, koji je na petom spratu, i centralnog hub-a). Drugo, administrator mreže ima mogućnost da izoluje pojedine delovi mreže i dodeli im različite prioritete u komunikaciji. Na primer, svi računari priključeni na jedan sekundarni hub mogu imati prioritet nad računarima vezanim na neki drugi (u situacijama kada centralni hub treba na isti izlazni link da preusmeri saobraćaj iz više ulaznih linkova prednost će dati ulaznom linku najvišeg prioriteta). Na taj način, administrator može garantovati da neće doći do zastoja u prenosu vremenski-kritičnih podataka.

Sl. 1-6 Mreža u obliku stabla.

10

Magistrala (Bus)

Za razliku od svih prethodnih mrežnih topologija, koje koriste point-to-pont linkove, magistrala je zasnovana na jednom multipoint linku na koji su priključeni svi čvorovi (Sl. 1-7). Čvorovi se povezuju na multipoint link pomoću tzv. T-konektora (ili tap-a) koji spaja drop link (drugim krajem vezan za čvor) i magistralni kabl. Krajevi magistralnog kabla završeni su specijalnim završnim konektorima (terminatori) koji eliminišu refleksiju signala. Zbog slabljenja signala prilikom prenosa kroz kabl, postoji ograničenje u pogledu maksimalne dužine magistralnog kabla i minimalnog rastojanja između T-konektora. Glavna prednost magistrale je jednostavna instalacija. Magistralni kabl se može postaviti po obodu neke prostorije, a svaki računar drop linijom povezati na najbliži tap. Nedostaci magistrale su otežana rekonfiguracija i izolacija kvara. Magistrala se obično projektuje tako da bude optimalna u trenutku instalacije (broj i raspored tap-va prilagođeni su trenutnom broju i rasporedu računara). Zato se može javiti problem kada treba priključiti novi računar. Takođe, otkaz ili prekid magistralnog kabla prekida svaku komunikaciju u mreži, čak i između čvorova koji su sa iste strane ˝problema˝ (prekid stvara dva nova kraja, koji, pošto nisu završeni terminatorom, reflektuju signal nazad u svoje delove kabla što pravi šum koji narušava signal).

Sl. 1-7 Topologija tipa magistrala.

Prsten (Ring)

Kod prstenaste mreže (ringa), sve stanice su povezane u zatvorenu petlju ili prsten, tako što je svaka stanica sa dva point-to-point linka direktno povezan sa dve susedne stanice (Sl. 1-8). U ring mreži, poruka se uvek prenosi u jednom smeru, od stanice do stanice, dok ne stignu do svog odredišta. Kada stanica primi poruku namenjenu nekoj drugoj stanici, ona regeneriše primljene bitove i prosleđuje ih dalje. Regenerisanje podataka omogućava da ring mreža pokrije veća rastojanja od zvezdaste mreže ili magistrale. Ring se relativno jednostavno instalira i rekonfiguriše. Da bi se dodala nova ili izbacila postojeća stanica, potrebno je premestiti samo dva kabla. Jedina ograničenja su ona koja se odnose na maksimalnu dužinu kabla i maksimalni broj čvorova u ringu. Takođe, kvarovi se lako mogu identifikovati i izolovati, a čvor koji pogrešno radi ili je otkazao se može lako premostiti. Obično, signal u ringu cirkuliše sve vreme (kada nema saobraćaja, ringom kruži kontrolna poruka). Ako ne primi signal za neko vreme, stanica može da aktivira alarm, koji će upozoriti administratora na pojavu problema i njegovu tačnu lokaciju. Međutim, jednosmerni saobraćaj, kakav je u ringu, ima i svoje nedostatke. Prekid samo jednog point-to-point linka, prekida komunikaciju u celoj mreži.

Sl. 1-8 Ring topologija.

Hibridne topologije

Često, projektanti mreža kombinuju različite topologije onda kad više izdvojenih podmreža treba međusobno povezati. Na Sl. 1-9 je prikazan primer hibridne topologije gde su tri podmreže različite topologije povezane u jedinstvenu zvezdastu mrežu.

11

Sl. 1-9 Hibridna topologija.

Načini prenosa

Pojam način (ili režim) prenosa odnosi se na smer protoka signala između dva povezana uređaja. Postoje tri načina prenosa: simpleks, poludupleks i puni dupleks.

Simpleks. Kod simpleks prenosa komunikacija je jednosmerna (slično jednosmernoj ulici). Jedan od dva uređaja povezanih linkom uvek šalje, a drugi uvek samo prima podatke (Sl. 1-10).

Poludupleks (Half-duplex). Kod poludupleks prenosa, oba uređaja povezana linkom, mogu da šalju podatke, ali ne u isto vreme (Sl. 1-10). Dok jedan uređaj radi kao predajnik drugi može da radi samo kao prijemnik i obrnuto. (Slično putu koji ima jednu traku sa dvosmernim saobraćajem: dok prolaze vozila u jednom smeru, vozila iz drugog moraju da čekaju.) ˝Voki-toki˝ radio je primer half-duplex sistema.

Puni dupleks (ili samo dupleks, Full-duplex ili duplex). U dupleks komunikaciji, prenos podataka između dva uređaja može se obavljati simultano u oba smera (oba uređaja mogu u isto vreme da šalju i primaju podatke) (Sl. 1-10). (Slično dvosmernoj ulici sa saobraćajem u oba smera). Signali koji se prenose u različitim smerovima dele raspoloživi kapacitet linije. Telefonska mreža je tipičan primer dupleks komunikacije.

Server Monitor

Smer prenosa podataka

Smer prenosa podataka u vremenu T1

Smer prenosa podataka u vremenu T2 Racunar

Smer prenosa podataka u bilo kom vremenu

Racunar

(a)

(b)

(c) Sl. 1-10 Načini prenosa: (a) simpleks; (b) poludupleks; (c) puni dupleks.

Kategorije mreža

Savremene računarske mreže mogu se svrstati u tri kategorije: LAN, MAN i WAN. U koju kategoriju će konkretna mreža biti klasifikovana zavisi od njene veličine (broja čvorova), površine oblasti koju pokriva, fizičke arhitekture, oblika vlasništva itd.

LAN

LAN (Local Area Networks) je lokalna računarska mreža u privatnom vlasništvu koja se koristi za umrežavanje računara i drugih mrežnih uređaja u relativno ograničenom području, npr. u jednoj zgradi ili kompleksu zgrada nekog fakulteta, vladine organizacije ili preduzeća (Sl. 1-11). Zavisno od potreba organizacije, LAN može biti mreža malog obima (npr. dva PC računara i štampač u jednoj kancelariji), ali i veoma složena mreža koja pokriva celo jedno preduzeće s mnoštvom raznorodnih računara i periferijskih uređaja. Oblast pokrivanja savremenih LAN mreže ograničena je na do nekoliko kilometara.

12

Glavni zadatak LAN-a je da omogući korišćenje zajedničkih resursa od strane više računara. Zajednički resursi mogu biti: hardver (npr. štampač), softver (npr. aplikacioni program) ili podaci (baza podataka). Tipični primeri LAN mreža mogu se naći u poslovnim organizacijama, gde se koriste za formiranje radnih grupa računara. Jedan od računara, tipično, poseduje hard disk većeg kapaciteta i ima ulogu servera. Ostali računari su klijenti. Na serveru se može čuvati softver ili podaci koji su posredstvom mreže dostupni svim članovima radne grupe.

Osim po veličini, LAN se razlikuje od ostalih tipova mreža po topologiji, kao i po tipovima prenosnih medijuma koje koristi. Po pravilu, u okviru jednog LAN-a koristi se isti tip prenosnog medijuma. Topologija LAN-a je najčešće magistrala, prsten ili zvezda. Brzina prenosa podataka u LAN mreži se kreće u opsegu 10-100Mbs, sa tendencijom ka 1Gbps.

LAN-ovu su broadcast mreže. Kratke poruke (pakete) koje jedna stanice emituju u mrežu primaju sve ostale stanice. Jedno posebno polje u paketu definiše željenog primaoca. Po prijemu paketa, stanica proverava adresno polje. Ako je paket namenjen stanici, ona uzima paket, a ako nije ona ga odbacuje.

(a) (b)

Sl. 1-11 LAN: (a) LAN u jednoj zgradi; (b) LAN koji pokriva više zgrada.

MAN

MAN (Metropolitan Area Network - Gradska mreža) su mreže na nivou jednog grada. To može bit jedna mreža, kao na primer mreža kablovske televizije, ali i mreža više povezanih LAN-ova. Na primer, banka koja poseduje više ekspozitura na različitim lokacijama u gradu može koristi MAN za povezivanje LAN-ova svojih ekspozitura. MAN može u potpunosti biti u vlasništvu jedne privatne kompanije, ali može biti i servis koji nudi neka javna kompanija, kao što je PTT.

Sl. 1-12 MAN

13

WAN

WAN (Wide Area Network - Regionalna računarska mreža) obezbeđuje prenos podataka na velike daljine i tipično pokriva veće geografsko područje, kao što je jedna država ili kontinent (Sl. 1-13). Za razliku od LAN-ova za čije formiranje je potrebno posedovati celokupnu potrebnu infrastrukturu, za formiranja WAN-ova se koriste javne, iznajmljene ili privatne (obično u kombinaciji) komunikacione linije i uređaji.

Sl. 1-13 WAN

1.3 Internet Povezivanjem dve ili više mreža nastaje internet (Sl. 1-14). Mreže se povezuju pomoću uređaja za međumrežno povezivanje (označeni slovom R na Sl. 1-14). Primeri ovakvih uređaja su ruteri i gateway-i. Tipično, internet čini veći broj LAN i MAN mreža povezanih u WAN. Napomenimo da treba praviti razliku između pojmova ˝internet˝ (počinje malo slovom) i Internet (počinje velikim slovom). Internet, sa malim ˝i˝, je uopšteni pojam koji se odnosi na povezivanje mreža. Internet, sa velikim ˝I˝, je ime najveće i najrasprostranjenije svetske mreže.

Sl. 1-14 internet.

Struktura Interneta

Internet (sa velikim I) je gigantska mreža prvobitno kreirana povezivanjem različitih istraživačkih i odbrambenih (vojnih) mreža (kao što su NSFnet, MILnet i CREN). Od tada, na Internet su priključene brojne druge mreže – velike i male, privatne i javne. S preko 400 miliona hostova, Interent je danas ubedljivo najveća i najrasprostranjenija svetska mreža.

Internet poseduje tronivovsku strukturu (Sl. 1-15).

Okosnica Interneta ili backbone predstavlja vršni nivo u hijerarhiji Interneta. Sastoji se od mreža kao što su NSFnet i EBONE koje prenose saobraćaj i obavljaju rutiranje za mreže srednjeg nivoa. To su mreže veoma velike propusne moći koje poput kostura drže na okupu sve razuđene delove Interneta.

14

Tranzitne mreže, takođe poznate i kao regionalne, u hijerarhiji Inerneta se nalaze odmah ispod backbone mreža. Nihov zadatak je da osim za svoje hostove prosleđuju saobraćaj i između drugih mreža istog ili nižeg nivoa. Tranzijentna mreža je uvek povezana s bar dve duge mreže.

Periferne mreže su lokalne (LAN) ili gradske (MAN) mreže, koje prenose podatke isključivo ka i od svojih hostova. Čak i kada su povezane sa jednom ili više drugih mreža, kroz periferne mreže nikada ne prolazi saobraćaj nemenjen nekoj drugoj mreži.

Sl. 1-15 Struktura Interneta.

Rast Interneta je veoma brz, sa stopom od 10-15% mesečno (Sl. 1-16), a broj mreža koje se razgranavaju sa Internet backbone-a udvostručava se svakih 16 meseci. Internet backbone koji je 90-tih godina ima oblik ˝riblje kosti˝, danas više liči na ˝ribarsku mrežu˝ razapetu po celom svetu.

Godina

Broj hostova na Internetu (u milionima)

Sl. 1-16 Rast Interneta.

Paketski prenos podataka

U komunikacionim mrežama koje pokrivaju veća geografska rastojanja, kao što je Internet, komunikacija između izvora i odredišta se ostvaruje prenosom podataka kroz mrežu posrednih komutacionih čvorova, tj. rutera. Ruteri se ne bave interpretacijom sadržaja i značenja podataka, već se bave prenosom podataka od čvora do čvora na njihovom putu do krajnjeg odredišta. Na Internetu se koristi koncept prenosa podataka koji se naziva komutacijom paketa. Shodno ovom konceptu, poruke se prenose u kratkim blokovima, tzv. paketima. Dužina paketa je ograničena, a maksimalno dozvoljena dužina obično ne prelazi 1000 bajta. Duže poruke, koje se ne mogu upakovati u jedan paket, u izvornom hostu se dele na niz paketa, koji se nezavisno šalju i prenose kroz mrežu. Svaki paket ima deo za korisničke podatke i deo za kontrolne informacije. Kontrolne informacije, između ostalog, sadrže informacije koje su neophodne ruterima kako bi paket usmerili ka željenom odredištu. U svakom ruteru, paket se prima, skladišti i nakon izvesnog vremena prosleđuje sledećem ruteru.

15

(a)

(b)

(c)

3

2 1

(d)

(e)

Sl. 1-17 Komutacija paketa: datagramski pristup.

Na Sl. 1-17 je ilustrovan osnovni princip rada komutacije paketa. Računar sa leve strane slike šalje poruku računaru sa desne strane. Predajni (izvorni) računar deli sadržaj poruke na niz paketa (Sl. 1-17(a)). Svaki paket, pored podataka iz originalne poruke, sadrži, u delu za kontrolne informacije, informaciju koja identifikuje odredišni host. Izvorni računar šalje paket po paket ruteru sa kojim je povezan. Ovaj ruter privremeno skladišti (baferuje) primljene pakete; za svaki paket, na osnovu kontrolnih informacija iz paketa, određuje kom susednom ruteru treba proslediti paket i smešta paket u red čekanja pridružen izlaznoj liniji koja vodi ka izabranom susednom ruteru. Paket ostaje u redu čekanja sve dok svi prethodni paketi iz reda čekanja ne budu poslati, a zatim se i on šalje na liniju. Na ovaj način, krećući se od rutera do rutera (Sl. 1-17(b-d)), paket konačno stiže na svoje krajnje odredište (Sl. 1-17(e)).

Kod mreža sa komutacijom paketa, svaki paket se u svakom ruteru nezavisno obrađuje, a način na koji će ruter postuputi prema datom paketu ne zavisi od toga kako je postupao prema prethodnim paketima. Ovaj pristup je ilustrovan na Sl. 1-17. Usmeravanje paketa u ruterima nije jednoznačno. Kada ruter donosi odluku na koju stranu usmeriti paket, on uzima u obzir ne samo informaciju o adresi odredišnog hosta, već i informacije prikupljene od susednih rutera koje se tiču njihovog trenutnog opterećenja, otkaza pojedinih prenosnih linija i sl. To znači da paketi sa istom odredišnom adresom ne moraju biti uvek isporučeni istom susednom ruteru (Sl. 1-17(c)). Posledica ove neodređenosti je pojava da paketi koji se prenose između para hostova mogu stići do odredišta različitim putanjama i izvan redosleda u kojem su poslati. U primeru sa Sl. 1-17, krajni ruter na putanji uređuje pristigle pakete u prvobitni redosled i isporučuje ih odredištu. (Napomenimo da je kod nekih mreža, preuređenje

16

paketa zadatak odredišnih stanica, a ne krajnjih čvorova.) Takođe, može se desiti da neki paketi budu uništeni u toku prenosa. (Na primer, ako neki ruter otkaže, svi paketi koji trenutno borave u ruteru, biće izgubljeni.) Ponovo, detekcija izgubljenih paketa i odluka kako postupiti u ovakvim situacijama je u nadležnosti krajnjih hosova. Kod mreža koje koriste opisanu tehniku komutacije, za pakete se uobičajeno koristi termin datagram.

Osnovne karakteristike paketskog prenosa, koje ga čine pogodnim za primenu kod Interneta su:

Prenosne linije se efikasno koriste, s obzirom na to da se komunikacioni kapacitet linije, koja povezuje dva rutera, dinamički, u vremenu, raspodeljuje na prenos mnogih paketa. Paketi koji iz različitih pravac stižu u čvor, a koje treba dalje preneti preko iste izlazne linije, smešataju se u red čekanja pridružen toj liniji. Ruter uzima pakete sa početka reda čekanja i maksimalnom brzinom ih šalje na liniju.

Mreža sa komutacijom paketa može da amortizuje razlike u brizni prenosa podataka različitih hostova. Paketi se baferuju u ruterima, što znači da paket može biti primljen jednom, a poslat drugom brzinom. Na ovaj način, u mreži sa komutacijom paketa moguće je kombinovati spore i brze prenosne medijume, kao i hostove različitih brzina prenosa podataka.

Kod mreža sa komutacijom paketa, čak i u uslovima intenzivnog saobraćaja, mreža prihvata nove pakete, mada je vreme prenosa paketa kroz mrežu duže. Sa povećanjem opterećenja mreže, u baferima rutera se gomilaju paketi koji čekaju da budu preneti dalje. Komunikacija između hostova nije prekinuta, mada su performanse niže. Međutim, baferski prostor u ruterima je ograničene veličine i može se desiti da pri veoma velikom opterećenju neki paketi budu izgubljeni zato što je u pojedinim ruterima baferski prostor iscrpljen.

Princip komutacije paketa omogućava uvođenje prioriteta. Ruter, umesto da se prilikom slanja paketa na izlaznu liniju drži striktnog redosleda paketa u redu čekanja, može dati prednost paketima sa visokim prioritetom. Paket visokog prioriteta biće izabran za slanje bez obzira na njegovu poziciju u redu čekanja. Na taj način, paketi višeg prioriteta prenosiće se brže kroz mrežu nego paketi niskog prioriteta.

Međutim, komutacija paketa ispoljava i izvesne nedostatke:

Prolazak paketa kroz ruter unosi dodatno kašnjenje u prenosu. S obzirom na to da se paket baferuje u ruteru, pre nego što se prosledi dalje, ovo kašnjenje, u minimalnom iznosu, jednako je količniku dužine paketa i brzine prenosa preko dolazne linije - vreme koje je potrebno da se paket prenese iz jednog u drugi čvor. Na ovo vreme treba dodati vreme procesiranja paketa i vreme čekanja paketa u redu čekanja, koje je promenljivo i uslovljeno trenutnim uslovima u mreži.

Ukupno vreme prenosa paketa jednako je zbiru kašnjenja paketa kroz rutere na putanji koju paket prolazi. S obzirom na to što se paketi mogu razlikovati po dužini, mogu biti preneseni različitim putanjama i mogu biti izloženi promenljivim kašnjenjenima u ruterima, sveukupno vreme prenosa paketa od datog para izvor-odredište, može značajno da varira od paketa do paketa. Ova pojava se naziva treperenje ili džiter (jitter) i može biti nepoželjna kod izvesnih aplikacija, kao što su aplikacije koje zahtevaju prenos podataka u relanom vremenu (telefonija, video, audio, ..).

Da bi se omogućilo usmeravanje paketa kroz mrežu, svaki paket osim podataka mora sadržati i dodatne kontrolne (režijske) informacije (npr. adresa odredišta, redni broj paketa u poruci i sl.). Za prenos kontrolnih informacija troši se deo komunikacionog kapaciteta prenosnih linja, čime se smanjuje raspoloživ kapacitet za prenos korisničkih podataka.

17

2 Mrežne arhitekture Razmena podataka između umreženih uređaja zahteva sprovođenje veoma složenih procedura, kao što su one za uspostavljanje i održavanje komunikacione veze, održavanje korektne sinhronizacije između strana koje komuniciraju, pronalaženje optimalne putanje u mreži između udaljenih čvorova i još čitav niz drugih zadataka. Većina ovih procedura se realizuju u softveru (tzv. mrežni softver). Zadatak mrežnog softvera je da od krajnjeg korisnika sakrije sve detalje nižeg nivoa koji su neophodni za ostvarivanje komunikacije, pružajući mu privid direktne razmene podataka s korisnikom koji je na drugom kraju veze. (Korisnik može biti čovek, računar ili aplikacioni program). Međutim, umesto da se jedan takav softver realizuje kao monolitni modul, koji bi se bavio svim aspektima i detaljima mrežne komunikacije, on se obično deli na nezavisne, ali međusobno povezane podmodule, od kojih je svaki odgovoran za jedan specifičan zadatak ili skup zadataka. Neki zadaci su nižeg nivoa apstrakcije, kao npr., transformacija bitova u signal koji se prenosi linkom, dok su drugi višeg nivoa, kao npr., usmeravanje (rutiranje) poruka u mreži složene topologije. Iz tog razloga, podmoduli se raspoređuju u slojeve. Svaki sloj u ovakvoj vertikalnoj strukturi rešava niz problema karakterističnih za jedan nivo apstrakcije. Kao što je zadatak celokupnog mrežnog softvera da sakrije sve detalje mrežne komunikacije od krajnjeg korisnika, tako je zadatak svakog sloja da od sloja iznad sakrije sve detalje nižeg nova, koji su rešeni u tom sloju i svim slojevima ispod. Tako npr., sloj koje se bavi rutiranjem poruka nije opterećen problemima koji se tiču prenosa podataka preko jednog fizičkog linka, zato što je to odgovornost nižih slojeva.

Koncept slojevite organizacije mrežnog softvera ilustrovan je na Sl. 2-1. Broj slojeva, njihovi nazivi, sadržaj i funkcije, razlikuju se od mreže do mreže. Uopšteno govoreći, svrha svakog sloja je da pruži određeni skup usluga (servisa) višim slojevima, skrivajući od njih detalje koji se odnose na to kako su ti servisi konkretno realizovani. Na primer, sloj 3 koristi usluge sloja 2, a pruža usluge sloju 4.

Sl. 2-1 Slojevi, protokoli i interfejsi.

Treba istaći da slojevita organizacija softvera nije karakteristična samo za mrežni softver, već prestavlja jedan od bazičnih principa u računarstvu i ima suštinske sličnosti sa konceptima kao što su: ˝skrivanje informacija˝, ˝apstraktni tipovi podataka˝, ˝enkapsulacija podataka˝, ˝objektno-orijentisano programiranje˝. Suštinska ideja u svim ovim slučajevima je da se na konkretni softver (ili hardver) gleda kao na komponentu koja pruža izvesne usluge svojim korisnicima od kojih su sakriveni detalji njene unutrašnje strukture, pa i sam algoritam rada.

Ravnopravni (peer-to-peer) slojevi

Za slojeve mrežnog softvera, osim vertikalne, karakteristična je i horizontalna povezanost (predstavljena isprekidanim linijama na Sl. 2-1). Mreža se sastoji od velikog broja računara (ili mašina), a na svakom od njih se izvršava funkcionalno identična kopija mrežnog softvera. Možemo razumeti da sloj n na računaru Host_1, obavlja konverzaciju sa sebi ravnopravnim (tzv. peer) slojem n na računaru Host_2. Pravila ove konverzacije se zajedničkim imenom zovu protokol sloja n. U osnovi, protokol je dogovor između dve strane o načinu na koji se komunikacija odvija.

18

U realnosti, podaci se ne prenose direktno između peer slojeva. Umesto toga, svaki sloj prosleđuje podatke, zajedno sa odgovarajućim kontrolnim informacijama, sloju ispod, sve do sloja najnižeg nivoa (sloj 1). Ispod sloja 1 nalazi se fizički medijum, kroz koji se obavlja stvarni prenos podataka. Na odredišnoj strani, podaci prolaze kroz slojeve, ali sada u obrnutom redosledu, sve do odgovarajućeg, ravnopravnog sloja.

Interfejs

Između svakog para vertikalno-susednih slojeva egzistira interfejs. Interfejs definiše primitivne operacije i servise nižeg sloja koji su dostupni višem sloju. Kada projektanti mreže donose odluku o tome koliko slojeva treba predvideti i koje će funkcije obavljati svaki od njih, jedan od najvažnijih problema odnosi se upravo na osmišljavanje interfejsa između slojeva. Cilj je definisati što je moguće jednostavniji interfejs koji će činiti skup dobro-definisanih i lako razumljivih funkcija. Takav jedan interfejs treba da minimizuje količinu dodatnih informacija koje se prenose između slojeva i da omogući zamenu jedne realizacije sloja nekom drugom, a da to ne zahteva bilo kakve promene u susednim slojevima.

Protokol stek

Skup protokola i slojeva zove se arhitektura mreže. Specifikacija arhitekture mora da sadrži dovoljno informacija na osnovu kojih će programeri ili projektanti hardvera biti u stanju da realizuju softver, odnosno hardver, za dati protokol. Specifikacija ne sadrži detalje realizacije slojeva i interfejsa između slojeva, s obzirom da oni, budući da su sakriveni u mrežnom softveru, nisu vidljivi izvan mašine. Čak nije neophodna da interfejsi između slojeva na svim mašinama u mreži budu identični, pod uslovom da svaka mašina korektno koristi svaki sloj. Skup protokola koje se koristi u nekom sistemu, jedan protokol po sloju, naziva se protokol stek (protocol stack).

Enkapsulacija podataka

Princip toka podataka i upravljačkih informacija kroz protokol stek ilustrovan je na Sl. 2-2. Pretpostavka je da vršni sloj (sloj 5) mrežne arhitekture sa Sl. 2-1, generiše poruku (M) koju želi da isporuči peer sloju na nekoj udaljenoj mašini. Sloj 5 predaje poruku sloju 4. Sloj 4 na početak poruke umeće svoje zaglavlje (header) i sve zajedno prosleđuje sloju 3. Zaglavlje je dodatna informacija koja identifikuje informacije koje slede i ima neki značaj za peer sloj 4. Na primer to može biti redni broj poruke, na osnovu koga će sloj 4 na odredišnoj mašini biti u mogućnosti da sloju 5 isporuči poruke u redosledu u kome su one poslate (ukoliko postoji mogućnost da se redosled prenosa naruši u nižim slojevima). Takođe, zaglavlje može sadržati informaciju o veličini poruke, tekućem vremenu i druge upravljačke i statusne podatke koje su od značaja za sprovođenje protokola odgovarajućeg sloja. U svakom slučaju, sloj nižeg nivoa sve podatke primljene od višeg sloja (zaglavlje + poruka) tretira kao jednu celinu. Dugim rečima, sloj nižeg nivoa ne bavi se značenjem podataka dobijenih od višeg nivoa, već se bavi svojim problemima, koji se prevashodno odnose na prenos dobijenih podataka. Kod mnogih mreža postoji ograničenje u maksimalnoj veličini poruka koje se mogu razmenjivati između pojedinih slojeva. Neka je u konkretnom primeru to slučaj sa slojem 3. Zato sloj 3 deli poruku sloja 4 na manje jedinice, tzv. pakete, i svakom paketu pridodaje svoje zaglavlje. Tako formiranje pakete, sloj 3 predaje sloju 2. Sloj 2 dodaje svakom primljenom paketu ne samo svoje zaglavlje već i završni zapis (trailer) i prosleđuje ga sloju 1 koji obavlja fizički prenos. Završni zapis obično zauzima nekoliko bajtova na kraju poruke i često sadrži podatke za otkrivanje grešaka, koji su korisni za potvrđivanje tačnosti statusa prenosa. Na prijemnoj strani, poruka se kreće naviše uz stek. Svaki sloj uzima s početka poruke svoje zaglavlje, a ostatak poruke prosleđuje sloju iznad.

M

MH4

M1H4H3 M2H3

M1H4H3H2 T2 M2H3H2 T2

M

MH4

M1H4H3 M2H3

M1H4H3H2 T2 M2H3H2 T2

Protokol sloja 5

Protokol sloja 4

Protokol sloja 3

Protokol sloja 2

Predajna masina Prijemna masinaSloj

2

3

4

5

Sl. 2-2 Princip enkapsulacije poruka.

Odnos između protokola i servisa

Važno je razumeti razliku između virtuelne (horizontalne) i stvarne (vertikalne) komunikacije, kao i razliku između protokola i servisa. Na primer, peer slojevi 4 imaju utisak da se njihova komunikacija obavlja direktno

19

(horizontalno) korišćenjem protokola sloja 4. Međutim, u realnosti, slojevi 4 direktno komuniciraju samo sa slojevima 3 putem interfejsa 3/4.

Pojmovi servis i protokol imaju različito značenje. Servis je skup operacija koje neki sloj nudi sloju iznad. Servis definiše koje operacije je sloj spreman da obavi za sloj iznad, ali ne govori ništa o tome kako su te operacije realizovane. Servis je u vezi sa interfejsom između slojeva. Sloj nižeg nivoa je provajder servisa, a sloj višeg klijent ili korisnik servisa. Drugim rečima, pojam servis, u kontekstu protokol steka, se odnosi na vertikalnu komunikaciju između slojeva na istoj mašini.

S druge strane, protokol je skup pravila koja regulišu kreiranje i značenje paketa ili poruka koje se razmenjuju između peer slojeva. Na taj način, protokol se bavi horizontalnom komunikacijom između peer slojeva na različitim mašinama. Slojevi koriste protokole da bi realizovali svoje servise. Protokol sadržan u sloju se može slobodno zameniti nekim drugim pod uslovom da servis, onako kako ga vidi sloj iznad, ostane isti. Odnos između servisa i protokola ilustrovan je na Sl. 2-3.

Sl. 2-3 Odnos između servisa i protokola.

U sledeće dve sekcije biće predstavljene dve važne mrežne arhitekture: OSI referentni model i TCP/IP referentni model. OSI model se danas retko koristi u praksi, ali sam model je i dalje od velike važnosti zbog svoje opštosti i sveobuhvatnosti. Protokoli i koncepti obuhvaćeni OSI modelom su podloga mnogim savremenim mrežnim arhitekturama. TCP/IP, s druge strane, kao model nije od velike koristi, ali su zato njegovi protokoli u širokoj upotrebi. Internet je zasnovan na TCP/IP modelu.

2.1 OSI referentni model OSI model prikazan je na Sl. 2-4. OSI je standard uveden 1983. godine od strane međunarodne organizacije za standardizaciju (ISO - International Standard Organization). Njegovo ime, OSI (Open System Interconnect) referentni model, ukazuje da se radi o modelu povezivanja otvorenih sistema, odnosno sistema koji su otvoreni za komunikaciju sa drugim sistemima. U suštini, OSI predstavlja model za razumevanje i razvoj fleksibilnih, robusnih i otvorenih mrežnih arhitektura.

Sloj aplikacije

Sloj prezentacije

Sloj sesije

Transportni sloj

Sloj mreze

Sloj veze

Fizicki sloj

2

3

4

5

1

6

7

veze

fizicki

mreze

veze

fizicki

mreze

Sloj aplikacije

Sloj prezentacije

Sloj sesije

Transportni sloj

Sloj mreze

Sloj veze

Fizicki sloj

Aplikacioni protokol

Prezentacioni protokol

Protokol sesije

Transportni protokol

Na granicama podmreza

ruter ruter HostHost

ruter-ruter protokoli

Host-ruter protokol mreznog nivoa

Host-ruter protokol nivoa veze

Host-ruter protokol fizickog nivoa

APDU

PPDU

SPDU

TPDU

Paket

Okvir

Bit

Interfejs

Sloj

Naziv jedinice podataka koja se razmenjuje

Sl. 2-4. OSI referentni model.

20

OSI model definiše sedam slojeva, čiji se nazivi mogu pročitati sa Sl. 2-4. OSI ne definiše konkretne protokole i servise koje se koriste na različitim nivoima, već opisuje šta koji sloj radi. Pretpostavka je da se mreža sastoji od većeg broja hostova (računara) grupisanih u više mreža povezanih ruterima (slično kao na Sl. 1-14, Sl. 1-15 i Sl. 1-17). Hostovi su izvori i krajnja odredišta informacija. U okviru iste mreže, hostovi direktno razmenjuju podatke. Razmena podataka između hostova iz različitih mreža obavlja se posredstvom rutera. Slojevi OSI modela mogu se svrstati u tri grupe:

(1) Slojevi 1, 2 i 3, tj. fizički, sloj veze i mrežni sloj, su slojevi za podršku rada mreže, koji se prevashodno bave prenosom podataka između hostova (što podrazumeva, između ostalog, specifikaciju električnih signala, fizičkih veza i adresa, tajming i pouzdanost). Slojevi 1, 2 i 3 ne ulaze u smisao podataka koji se prenose, već ih tretiraju kao niz bajtova (ili bitova) koje treba pouzdano preneti od predajne do prijemne stanice koje se nalaze u istoj mreži.

(2) Slojevi 5, 6 i 7, tj. prezentacioni, sloj sesije i sloj aplikacije, su slojevi za podršku korisniku, koji se staraju o usklađenosti reprezentacije podataka i propisuju pravila dijaloga između dve udaljene aplikacije.

(3) Sloj 4, transportni sloj, zadužen je za uspostavljanje i održavanje konekcije i pouzdani prenos podataka između krajnjih aplikacija u mreži složene topologije (za razliku od sloja 2 koji je zadužen za pouzdani prenos podataka u lokalnoj mreži).

Viši slojevi OSI modela (slojevi 4-7) se realizuju u softveru, dok su niži (slojevi 1-3) kombinacija hardvera i softvera, sa izuzetkom fizičkog sloja koji se uvek realizuje u hardveru. Slojevi 1, 2 i 3 sadržani su u mrežnom softveru i hostova i rutera, dok su slojevi 4-7 prisutni samo u hostovima. U nastavku će biti opisana funkcija svakog sloja.

2.1.1 Fizički sloj

Fizički sloj je odgovoran za prenos bitova preko fizičkog prenosnog medijuma (žičanog, optičkog ili bežičnog linka). Fizički sloj definiše mehaničke i električne karakteristike prenosnog medijuma i interfejsa između mrežnog uređaja i prenosnog medijuma. Takođe, definiše funkcije i procedure koje uređaj i interfejs treba da sprovode kako bi se ostvario prenos. Na Sl. 2-5 je prikazana pozicija fizičkog sloja u odnosu na fizički prenosni medijum i sloj veze.

Sl. 2-5 Fizički sloj.

Konkretno, fizički sloj definiše:

Fizičke karakteristike interfejsa i medijuma. Definiše tip prenosnog medijuma (žičani, optički ili bežični) i električne i mehaničke karakteristike interfejsa za spregu uređaja na medijum, sve do nivoa tipova utičnica i rasporeda pinova na priključnim konektorima.

Reprezentacija bitova. Podaci na fizikom nivou se sastoje od niza bitova (neprekidna sekvenca 0 i 1-ca). Da bi se preneli preko fizičkog medijuma, bitovi moraju na neki način biti utisnuti u signal (električni ili optički). Drugim rečima, fizički nivo definiše tip kodiranja i modulacije (kako se bitovi konvertuju u signal).

Brzina prenosa. Izražava broj bita koji se jednoj sekundi prenose preko fizičkog medijuma (bitska brzina), u jedinicama kao što su: Kbps (kilobits-per-scond) - 210 (=1024) bita u sekundi, ili Mbps (Megabits-per-second) 220 (=1048576 ≈ 1 milion) bita u sekundi. Bitski interval je trajanje jednog bita i predstavlja recipročnu vrednost bitske brzine (Sl. 2-6).

Amplituda

Vreme (s)

1 0 1 1 0 0 0 1

1 s = 8 bitskih intervalaBitska brzina = 8 bps

. . .bitski

interval

Sl. 2-6 Bitska brzina i bitski interval.

21

Bitska sinhronizacija. Rad na istoj bitskoj brzini nije dovoljan da bi prijemnik ispravno primio bitsku sekvencu koju šalje predajnik. Predajnik i prijemnik moraju biti sinhronizovani do nivoa bita. Da bi iz signala izdvojio pojedinačne bitove, prijemnik mora da ima informaciju kada svaki bit počinje i kada se završava. Fizički nivo definiše način na koji se ostvaruje sinhronizacija između predajnika i prijemnika.

Konfiguracija linije. Definiše da li se koristi point-to-point ili multipoint linijska konfiguracija.

Fizička topologija. Definiše topologiju mreže.

Režim prenosa. Definiše smer prenosa podataka između uređaja (simpleks, poludupleks, ili dupleks).

Signali, modulacija i kodiranje

Glavna funkcija fizičkog sloja je prenos digitalnih informacije u obliku elektromagnetskih signala preko prenosnog medijuma. Međutim, signal sam po sebi ne sadrži informaciju, kao što ni prava linija ne sadrži reči. Signal mora biti modulisan tako da sadrži uočljive promene u kojima će predajnik i prijemnik prepoznati informaciju. Signali koji egzistiraju u medijumu mogu biti analogni i digitalni.

Analogni signal je kontinualni talas koji se pravilno menja u vremenu (npr. sinusni talasni oblik). Parametri analognog signala su amplituda, frekvencija i faza. Modulacija analognog signala znači promenu nekog od tri parametra na način koji diktira bitska sekvenca koja predstavlja informaciju. Tako, postoji amplitudska, frekventna i fazna modulacija. Modem je uređaj koji na strani predajnika moduliše analogni signal bitskom sekvencom, a na strani prijemnika iz analognog izdvaja bitsku sekvencu (demodulacija).

Digitalni signal je diskretan i može imati samo ograničeni broj definisanih vrednosti, najčešće samo dve, 0 i 1 (baš kao i digitalna informacija). Promena vrednosti digitalnog signala je trenutna (u idealnom slučaju). Konverzija digitalne informacije u digitalni signal zove se kodiranje (ili digitalno-digitalna konverzija).

Sistemi za digitalni prenos podataka rade tako što u medijum (obično žica ili kabl) šalju pravougaone naponske impulse. Kod većine tipova kodiranja, jedan naponski nivo odgovara binarnoj nuli, a drugi binarnoj jedinici. Polaritet impulsa znači da li je on pozitivan ili negativan.

Postoje različiti načini kodiranja. Najjednostavnije je unipolarno kodiranje, kod koga naponski impulsi imaju samo jedan polaritet (obično pozitivan) – binarnoj 1-ci odgovara pozitivan napon definisane vrednosti, dok 0 odgovara 0 V. Signal sa Sl. 2-7(a) je primer unipolarnog kodiranja. Međutim, unipolarno kodiranje ima dva ozbiljna nedostatka: postojanje jednosmerne (DC) komponente signala i otežana sinhronizacija predajnika i prijemnika. Srednja amplituda unipolarnog kodiranog signala nije nula i zbog toga se ne može prenositi medijumom koji nije predviđen za prenos jednosmernih signala.

Sinhronizacija predajnika i prijemnika se odnosi na mogućnost prijemnika da precizno odredi početak i kraj svakog bitskog intervala. Kod unipolarnog kodiranja, do problema u sinhronizaciji dolazi kada u bitskoj sekvenci postoje dugački nizovi 1-ca ili dugački nizovi 0. Informacija o početku i kraju bitskih intervala sadržana je u promenama vrednosti signala. Ako promene nema, prijemnik se mora osloniti na svoj tajmer (časovnik) kako bi odmeravao bitske intervale. Problem je što tajmeri predajnika i prijemnika nikada ne mogu biti idealno usklađeni. Može se desiti da nakon dužeg vremena jednolikog signala na liniji, prijemnik prihvati veći ili manji broj bitova sa linije od broja koji je poslat, zavisno od toga da li tajmer prijemnika žuri ili kasni u odnosu na tajmer predajnika. Takođe, čak i u slučaju idealne sinhronizacije, može se desiti da ako jedna stanica pošalje npr. niz 0001000, druge stanice interpretiraju rezultujući signal kao 1000000 ili 0100000, zato što ne mogu da razdvoje slučaj kada predajnik šalje bit 0 (0 V) od slučaja kada na liniji nema signala (0 V).

Problem postojanja jednosmerne komponente signala rešava se polarnim kodiranjem gde se, takođe, koriste dva naponska nivoa, ali tako da je jedan pozitivan, a drugi negativan. Nula volti na liniji znači da nema predaje. Usrednjavanjem polarnog dobija se manja srednja (DC) vrednost nego usrednjavanjem unipolarnog napona. Problem sinhronizacije rešava se ubacivanjem u signal dovoljnog broja prelaza (promene vrednosti) koji obezbeđuje da prijemnik neće izgubiti sinhronizaciju.

Bifazno kodiranje

Verovatno najbolje rešenje problema sinhronizacije je bifazno kodiranje. Kod ovog metoda signal se uvek menja po sredini bitskog intervala čime se obezbeđuje dovoljan broj promena signala. Dva tipa bifaznog kodiranja, koja su danas najčešće u upotrebi su: mančester kodiranje i diferencijalno mančester kodiranje. Kod mančester kodiranja, svaki bitski interval se deli na dva intervala istog trajanja. Binarna 1-ca se kodira signalom koji u prvom delu bitskog intervala ima pozitivan, a u drugom negativan napon. Za binarnu 0 važi suprotno: najpre negativan, a onda pozitivan napon. Na ovaj način obezbeđeno je da na polovini svakog bitskog intervala postoji promena napona, što značajno olakšava sinhronizaciju prijemnika. Nedostatak mančester kodiranja je prošireni frekventni opseg, koji je dva puta širi od frekventnog opsega unipolarno kodiranog signala (zato što su impulsi

22

upola kraći). Na primer, za bitsku brzinu od 10Mbps, signal na liniji mora da se promeni 20 miliona puta. Na Sl. 2-7(b) je ilustrovano mančester kodiranje.

Sl. 2-7 Kodiranje binarne sekvence: (a) unipolarno; (b) mančester; (c) diferencijalno mančester kodiranje.

Diferencijalno mančester kodiranje (Na Sl. 2-7(c)) je varijanta osnovnog mančester kodiranja. Sada se 1-ca kodira izostankom pomene napona (prelaza) na početku bitskog intervala, a 0 postojanjem prelaza na početku intervala. U oba slučaja, prelaz na polovini intervala postoji. Diferencijalno kodiranje zahteva nešto složeniji hardver, ali ispoljava bolju imunost na šum.

Kod LAN mreža, za prenos informacija koriste se digitalni signali. Kaže se da se prenos obavlja u osnovnom opsegu (baseband). Analogni signali se koriste za prenos na veće daljine, a kaže se da se prenos obavlja u proširenom opsegu (broadband).

2.1.2 Sloj veze

Sloj veze transformiše (nadograđuje) fizički sloj u pouzdani link za isporuku podataka od stanice do stanice. Koristeći servise sloja veze, sloj mreže vidi fizički sloj kao idealni prenosni medijum u kome se ne mogu desiti greške koje se ne mogu otkriti. Zbog uticaja raznorodnih poremećaja iz okruženja (smetnje, šumovi, elektromagnetska interferencija) u toku prenosa podatak kroz medijum može doći do narušavanja bitske sekvence. Tako, može se desiti da prijemnika pogrešno primi neke bitove sekvence (1 umesto 0, ili obrnuto), ili da primi više ili manje bitova od onog broja koji je poslat. Na sloju veze je da detektuje i, ako je to moguće, ispravi greške. Takođe, sloj veze rešava problem koordinacije brzog predajnika i sporog prijemnika, kao i problem pristupa deljivom fizičkom medijumu (kod multipoint linkova). Pozicija sloja veze u odnosu na mrežni i fizički sloj prikazana je na Sl. 2-8.

Sl. 2-8 Sloj veze.

Konkretno, sloj veze je odgovoran za:

Uokviravanje. Sloj veze vrši podelu niza bitova iz sloja mreže na manje jedinice koje se zovu okviri (ili frejmovi). Kod nekih protokola svi okviri moraju imati istu, tačno određenu dužinu. Kod drugih, dužina okvira može biti promenljiva, ali ne veća od maksimalno dozvoljene (tipično, nekoliko stotina do nekoliko hiljada bajtova). Da bi se ostvarila početna sinhronizacija između predajnika i prijemnika, početak i kraj okvira moraju biti jednoznačno određeni. Po prijemu sekvenca za početak (najčešće oblika 1010…1010) prijemnik ¨zna¨ da je počeo prenos novog okvira.

Fizičko adresiranje. Izuzev potpuno povezane mreže, kod koje je svaki link isključivo namenjen komunikaciji između dve stanice, kod svih ostalih mrežnih topologija, linkovi su deljiv resurs koji koriste više od dva stanice. Na taj način, signal koji šalje jedna stanica, iako je namenjen samo jednoj odredišnoj stanici, distribuira se do svih stanica povezanih na isti link. Da bi se omogućila identifikacija odredišta okvira, svakoj stanici u mreži dodeljuje se jedinstvena fizička adresa. Sloj veze u zaglavlje svakog okvira koji šalje umeće fizičku adresu odredišta i fizičku adresu izvora poruke. Okvir primaju sve stanice, ali je prihvata samo ona koja adresu odredišta prepozna kao svoju adresu. Na osnovu adrese izvora, odredišna stanica zna ko je poslao okvir. Ako su podaci namenjeni stanici koja se nalazi u nekoj drugoj mreži, tj. stanici kojoj podaci ne mogu direktno da se

23

isporuče, okviri se šalju na fizičku adresu rutera (uređaja koji se koristi za međumrežno povezivanje). Za detaljnije objašnjenje vidi primer Pr. 2-1.

Kontrola protoka. Sloj veze poseduje mehanizme koji sprečavaju da prijemnik bude ˝pretrpan˝ podacima u slučajevima kada je brzina kojom može da apsorbuje podatke manja od brzine kojom predajnik šalje podatke. Kontrola protoka zasnovana je na povratnim okvirima koje prijemnika šalje predajniku, a kojima mu nalaže da privremeno obustavi, odnosno nastavi slanje novih okvira. Na primer, prijemnik može da pošalje predajniku poruku sledećeg značenja: ˝Možeš da mi pošalješ n okvira, ali posle toga prestani sa slanjem i čekaj dok ti ne kažem kada da nastaviš.˝

Kontrola grešaka. Sloj veze poseduje mehanizme za detekcije i ponovno slanje (retransmisiju) oštećenih ili izgubljenih okvira. Takođe, sprečava pojavu dupliranih okvira. Za detekciju grešaka u prenosu, koristi se princip zaštitnog kodiranja. Nad bitovima koje treba poslati jednim okvirom predajni uređaj primenjuje određenu matematičku formula koja kao rezultat daje broj tzv. kontrolnu sumu (checksum). Kontrolna suma se dodaje na kraj okvira (T2) i zajedno sa ostalim bitovima okvira šalje prijemnom uređaju. Prijemnik ponavlja isto izračunavanje i dobijeni rezultat poredi sa primljenom kontrolnom sumom. Ako su oba uređaja dobila isti rezultat, smatra se da je prenos obavljen bez greške. Ako se rezultati razlikuju, prijemni uređaj zaključuje da je primio okvir sa greškom i odbacuje ga. Način izračunavanja kontrolne sume definisan je konkretnim protokolom.

Da bi se prevazišla situacija koja nastaje kada prijemnik dobije okvir sa greškom, različiti protokoli ovog nivoa postupaju na različite načine. Kod mreža sa point-to-point linkovima, na nivou sloja veze uvodi se neka vrsta povratne sprege između predajnika i prijemnika, koja podrazumeva da prijemnik šalje nazad predajniku okvire sa informacijom o uspešno/neuspešno primljenim okvirima. Na osnovu ove informacije, predajnik ponavlja radije poslate okvire. Kod mreža sa multipoint linkovima, sloj veze tipično jednostavno ignoriše neispravne okvire i prepušta da ovaj problem reši neki viši sloj.

Postoje dva pristupa potvrđivanja okvira. Kod prvog pristupa, predajnik nakon slanja okvira čeka na potvrdu ispravnog prijema (na ACK okvir. ACK je skraćenica od Acknowladgement - potvrda) i ako za neko određeno vreme ne primi potvrdu, ponavlja slanje istog okvira. Nastaće problem ako, zbog greške u prenosu, predajnik ne primi ACK okvir. U tom slučaju dolazi do dupliranja identičnih okvira na strani prijemnika, jer će predajnik, po isteku vremena čekanja na ACK, ponovo poslati isti okvir. Zbog toga, protokoli sloja veze numerišu rednim brojevima okvire koje šalju (redni broj je deo zaglavlja okvira). Prijemnik pamti redne brojeve uspešno primljenih okvira i odbacuje primljeni okvir ako je njegov redni broj poznat. Kod drugog pristupa, predajnik ponavlja slanje okvira samo ako to zahteva prijemnik. Prijemnik ne potvrđuje svaki primljeni okvir, već zahteva od predajnika da ponovo pošalje okvir koji je primljen sa greškom ili nedostaje (koncept negativnog potvrđivanja, NACK). I u ovom slučaju, redni brojevi su neophodni. Prijemnik očekuje da prima okvire numerisane redom, npr. 1, 2, 3, 4, Ako primi okvir izvan redosleda, npr. posle okvira sa rednim brojem 3, primi okvir sa rednim brojem 5, prijemnik zaključuje da okvir 4 nedostaje i slanjem NACK okvira traži od prijemnika da ponovo pošalje ovaj okvir. Treba istaći da je kontrola grešaka složen problem, zbog mogućnosti nastanka brojnih izuzetnih situacija (kao što je gubitak ACK ili NACK okvira), a za njegovo rešavanje je neophodna manipulacija rednim brojevima i tajmerima.

Kontrola pristupa medijumu. U slučajevima kada dva ili više uređaja koriste isti link, zadatak sloja veze je da odredi u kom vremenu će koji uređaj imati kontrolu nad medijumom, odnosno imati pravo da šalje podatke. Ovo je veoma važan zadatak sloja veze i obično se tretira kao poseban podsloj, MAC (Medium Access Control) u okviru ovog sloja. U jednom vremenu preko istog linka samo jedna stanica može da šalje svoje podatke. Ako za to vreme neki druga stanica započne prenos, na liniji dolazi do kolizije (tj. sudara ili mešanja) signala, a rezultujući signal je neupotrebljiv. Postoje tri različita načina kako se može pristupiti ovom problemu:

(a) Multipleksiranje na vremenskoj osnovi (Time Division Multiplex). Svakoj stanici se dodeljuje ograničeni vremenski period u kome ona može koristiti deljivi link sa slanje svojih podataka. Vremenski intervali mogu biti dodeljivani stanicama kružno, a stanica može ali i ne mora da iskoristi dodeljeno vreme. Multipleksiranje na vremenskoj osnovi je karakteristično za mreže prstenaste topologije, gde se koristi princip tokena koji se prosleđuje od stanice do stanice, a samo ona stanica koja poseduje token ima pravo da šalje svoje podatke.

(b) Centralizovana arbitraža. Oslanja se na postojanje posebnog uređaja koji ima ulogu arbitra. Stanice koje žele da šalje podatke, obraćaju se arbitru tražeći dozvolu za slanje. Stanice mogu imati različite prioritete, a dozvolu dobija stanica najvišeg prioriteta od svih onih koje su uputile zahtev. Rešenja ovog tipa se retko koriste kod računarskih mreža.

(c) Izbegavanje kolizije. Kod ovog pristupa ne postoji arbitar, a ni vremenski raspored korišćenja linije, već svaka stanica autonomno odlučuje kada će da šalje podatke. Tehnike za izbegavanje kolizija

24

zasnovane su na sposobnosti svake stanice da: (1) detektuje signal na liniji (linija je zauzeta) i (2) detektuje pojavu kolizije. Da bi se izbegle kolizije, svaka stanica ima obavezu da sluša liniju i uzdrži se od slanje sve dok je linija zauzeta. Međutim, može se desiti da dve ili više stanica započnu predaju u isto vreme, što neminovno dovodi do kolizije. U toku predaje, stanica je u obavezi da nadgleda link i prekine slanje svojih podataka u momentu kada primeti da se signal na liniji razlikuje od signala koji ona šalje (detekcija kolizije). Kada detektuje koliziju, stanica se isključuje i čeka neko slučajno izabrano vreme pre nego što ponovo pokuša da pošalje svoje podatke.

Pr. 2-1 Fizičko adresiranje

Na Sl. 2-9 je prikazana bus mreža sa pet čvorova. Svaka stanica (računar) ima jedinstvenu fizičku adresu (10, 28, 36, 57 i 69). Stanica sa fizičkom adresom 10 šalje okvir stanici sa fizičkom adresom 69. Osim podataka, okvir sadrži zaglavlje i završni zapis (T2). Zaglavlje počinje sinhronizacionom sekvencom (SYN) nakon koje slede fizičke adrese odredišta i izvora okvira (69 i 10). Sve stanice primaju okvir, ali ga samo stanica 69 prihvata. U nastavku zaglavlja nalaze se ostale informacije koje su potrebne protokolu sloja veze. Okvir se završava kontrolnom sumom (T2).

Sl. 2-9 Sloj veze (primer).

2.1.3 Sloj mreže

Sloj mreže odgovoran je za isporuku paketa od izvora do odredišta koji se mogu nalaziti i u različitim mrežama (nisu povezani na isti link). Ako su dva sistema povezana na isti link, obično ne postoji potreba za mrežnim slojem. Međutim, ako su sistemi povezana na različite mreže (linkove), sa uređajem za međumrežno povezivanje između njih, mrežni nivo je neophodan, a njegov zadatak je da reguliše protok paketa između dva sistema. Na Sl. 2-10 je prikazan odnos između sloja mreže, transportnog sloja i sloja veze.

Sl. 2-10 Sloj mreže.

Kada peketi prelaze granice mreža, mogu nastati brojni problemi. Fizičko adresiranje koje se koristi u drugoj mreži se može razlikovati od onoga koje važi u prvoj. Paket koji stiže iz jedne mreže može biti previše veliki da bi se u drugoj mreži preneo jednim okvirom. Mogu se razlikovati protokoli nižeg nivoa. Na sloju mreže je da reši sve ove probleme.

Konkretne odgovornosti sloja mreže su:

Logičko adresiranje. Fizičko adresiranje, koje se realizuje na nivou sloja veze, rešava problem adresiranja lokano, na nivou zajedničkog linka. Složena mreža, formirana povezivanjem više, moguće različitih mreža, koje koriste različite šeme fizičkog adresiranja, zahteva uvođenje logičkih (ili mrežnih) adresa, koje će biti jedinstvena na nivou celokupne mreže. Logičke adrese izvora i odredišta, sadržane su u zaglavlju sloja mreže.

Rutiranje. U velikoj mreži, ili internetu (mreži-mreža) uređaji koji povezuju nezavisne mreže (ruteri) imaju zadatak da usmeravanju (rutiraju) pakete do krajnjeg odredišta. Mehanizmi za rutiranje ugrađeni su u sloju mreže (videti primere Pr. 2-2 i Pr. 2-3).

25

Fragmentacija paketa. Mreže povezane u internet nameću različita ograničenja u pogledu maksimalne veličine paketa koje mogu da prenose. Ova ograničenja su direktna posledica ograničene veličina okvira sloja veze koja zavisi od tipa fizičkog medijuma koji se koristi u podmreži. Nastaje problem kada veliki paket treba da pređe u mrežu kod koje je maksimalna veličina paketa isuviše mala da bi paket mogao biti prenet ˝u jednom komadu˝. Da bi se ovaj problem prevazišao, ruterima je dozvoljeno da velike pakete dele na više manjih fragmenata i svaki fragment prenose dalje kao nezavisni paket. Na odredištu, fragmenti se prikupljaju i spajaju u prvobitne pakete. Naravno, neka forma numerisanja fragmenata je neophodna. Fragmentacija i rekonstrukcija paketa su u nadležnosti sloja mreže.

Kontrola zagušenja. Ako se u mreži, u isto vreme, nalazi veliki broj paketa, koji se kroz rutere i linkove, prenose ka svojim odredištima, performanse mreže mogu značajno da degradiraju. Ovakva situacija se zove zagušenje. Zagušenjem su obično pogođeni pojedini delovi mreže. Prenos paketa kroz zagušene rutere i/ili linkove se usporava, a u uslovima veoma intenzivnog saobraćaja, pojedini paketi mogu biti i izgubljeni. Kontrola zagušenja je odgovornost mrežnog sloja, koji treba da preusmeri saobraćaj iz zagušenih delova mreže ka ruterima koji imaju manje posla.

Kvalitet servisa. Mrežu, tipično, u isto vreme koristi veliki broj korisnika sa različitim zahtevima u pogledu očekivanih performansi, tj. očekivanog kvaliteta servisa (QoS - Quality of Service). Mere QoS-a su: pouzdanost (npr. procenat isporučenih paketa), kašnjenje (vreme prenosa paketa od izvora do odredišta), propusnost (količina podataka koja se u jedinci vremena prenese između izvora i odredišta) i treperenje ili džiter (jitter - fluktacije u kašnjenju pojedinačnih paketa između para izvor-odredište). U uslovima intenzivnog saobraćaja, QoS koji mreža pruža pojedinim korisnicima može biti narušen. Zadatak sloja mreže je da u što većoj meri svojim korisnicima obezbedi zahtevani QoS. Na primer, mrežni sloj može da da prednost paketima koji zahtevaju brzi prenos, u odnosu na one kod kojih kašnjenje nije primarni zahtev.

Pr. 2-2 Rutiranje paketa (prvi primer)

Na Sl. 2-11 je ilustrovan kontekst u kome sloj mreže radi. Krugovima su označeni ruteri, a kvadratima hostovi. host H1, šalje paket udaljenom hostu H2. Ruteri povezani prenosnim linijama formiraju ˝kostur˝ velike mreže. U sistemu postoji još veliki broj hostova, raspoređenih u lokalne mreže koje se mogu formirati oko svakog rutera, ali radi jednostavnosti nisu prikazani. U svakom slučaju, svaki host u sistemu može direktno da komunicira sa barem jednim ruterom, a ruteri su tako međusobno povezani da se između svakog para udaljenih hostova može uspostaviti veza. Drugim rečima, između svaka dva udaljena hosta u sistemu postoji jedna ili više putanja koja se može formirati nadovezivanjem rutera i linkova između njih. Putanju kojom paket P1 poslat od strane hosta H1 stiže do hosta H2 čine ruteri A, C, E i F. Primetimo da je paket P1 mogao biti isporučen hostu H2 i nekom drugom putanjom: (A, B, D, E, F) ili (A, C, D, E, F) ili čak (A, B, D, C, E, F). Zadatak protokola soja mreže, koji se izvršava kako u hostovima, tako i u ruterima, je da na osnovu logičke adrese odredišta iz zaglavlja primljenog paketa odluči kojim linkom paket treba da prosledi dalje ka njegovom krajnjem odredištu.

Sl. 2-11 Rutiranje paketa.

Pr. 2-3 Rutiranje paketa (drugi primer)

Razmotrimo sada jedan konkretniji primer komunikacije na daljinu sa Sl. 2-12. Mrežu čine tri podmreže (dve tipa bus i jedna tipa ring, povezane ruterima koji su označeni simbolom R. Primetimo da dve bus mreže nisu međusobno direktno povezane, što znači da svaki paket koji se razmenjuje između njih mora proći kroz ring mrežu u sredini. Neka čvor sa mrežnom adresom A i fizičkom adresom 10, lociran u jednoj bus mreži, šalje paket čvoru sa mrežnom adresom P i fizičkom 95 iz druge bus mreže. S obzirom na to da se dva čvorova nalaze u različitim podmrežama, fizičke adrese nisu dovoljne; fizičke adrese imaju samo lokalno značenje. Neophodne su univerzalne adrese koje će važiti i izvan granica lokalnih mreža. Tu osobinu imaju mrežne (logičke) adrese. Tok prenosa paketa od čvora A do čvora P, odvija se na sledeći način: Čvor A zaključuje da se čvor P, kome želi da pošalje paket, ne nalazi u istoj podmreži i zato paket šalje lokalnom ruteru (F). Preko direktnog linka paket, uokviren u okvir sloja veze, se šalje na fizičku adresu rutera (20). Po prijemu paketa, ruter F na osnovu logičke adrese odredišta paketa zaključuje da paket ne može direktno da isporuči čvoru P, i zato ga prosleđuje ruteru N. Konkretno, paket se šalje na fizičku adresu rutera N (66). Ruter N proverom logičke adrese iz primljenog paketa zaključuje da je paket namenjen čvoru koji je njemu direktno dostupan, P, i zbog toga, paket, šalje direktno odredišnom čvoru (upakovan u okvir poslat na fizičku adresu čvora P, 95). Uočimo da paket koji

26

se na nivoa sloja mreže prenosi između čvorova A i P, sadrži logičke adrese izvora, A, i odredišta, P, koje ostaju neizmenjene na celom putu kroz mrežu; menjaju se fizičke adrese kada paket prelazi iz jedne u drugu podmrežu. Uočimo, takođe, da za razliku od hostova koji imaju jednu fizičku i jednu logičku adresu, ruteri imaju dva, ili u opštem slučaju više, fizičkih i logičkih adresa koje su jedinstvene za svaku mrežu na koju je ruter priključen.

Sl. 2-12 Funkcionisanje sloja mreže (Pr. 2-3).

Pr. 2-4 QoS zahtevi tipičnih mrežnih aplikacija

U tabeli sa Sl. 2-13 dati su QoS zahtevi tipičnih mrežnih aplikacija. Prve četiri aplikacije zahtevaju visoku pouzdanost. Ni jedan bit ne sme biti izgubljen. Ovaj cilj se postiže uvođenjem kontrolne sume na nivou paketa. Ako je paket oštećen u prenosu, on neće biti potvrđen i zbog toga će biti ponovo poslati (retransmitovan). Druge četiri (audio/video) aplikacije mogu, do izvesne mere, tolerisati greške u prenosu. Zato se kod njih ne koristi kontrolna suma, a ni retransmisija paketa.

Aplikacije koje prenose fajlove, što uključuje e-mail i video, nisu osetljive na kašnjenje. Ako svi paketi kasne za isti iznos vremena, krajnji korisnik primetiće samo kašnjenje u početku prenosa. Kada prenos početne, paketi stižu istim tempom, nezavisno od vremena koje im je bilo potrebno da prođu kroz mrežu. Interaktivne aplikacije, kao što su Web ili udaljeni login u nešto većoj meri su osetljivije na kašnjenje. Aplikacije sa real-time zahtevima (telefonija i telekonferencije) imaju stroge zahteve u pogledu kašnjenja. Na primer, ako u jednom telefonskom razgovoru svaka izgovorena reč kasni tačno 2s, korisnici će imati velikih problema da ostvare konverzaciju.

Prve tri aplikacije nisu osetljive na džiter, odnosno na neravnomernost vremenskih intervala između pristizanja paketa. Udaljeni login je donekle osetljiviji na džiter, dok su video, a posebno audio izuzetno osetljiv na džiter. Ako korisnik gleda video koji se šalje preko mreže i ako svaki frejm (slika) kasni tačno 2s, kvalitet reprodukcije neće biti ugrožen. Međutim, ako vreme prenosa paketa (frejmova) varira od 1s do 2s, rezultat će biti poražavajući. Za audio, neprihvatljiv je džiter od već samo nekoliko desetina milisekundi.

Konačno, aplikacije se razlikuju i u pogledu zahtevane propusnosti. E-mail i udaljeni login ne zahtevaju veliku propusnost, zato što se prenosi mala količnina podataka. Međutim, video, u bilo kom obliku, zahteva daleko veću propusnost mreže.

Sl. 2-13 QoS zahtevi mrežnih aplikacija

27

2.1.4 Transportni sloj

Transportni sloj je odgovoran za isporuku celokupne poruke od izvora do odredišta (tj. od-kraja-do-kraja). Mrežni sloj iako obezbeđuje prenos pojedinačnih paketa od izvora do odredišta, ne ˝vidi˝ bilo kakvu vezu između njih, već svaki paket tretira kao nezavisnu jedinicu; kao da je svaki paket posebna poruka, bez obzira da li je to i zaista slučaj ili ne. Takođe, sloj mreže, iako čine najviše šta može, ne garantuje da će svaki paket biti isporučen. Što više, ako paket bude izgubljen, npr. zbog zagušenja rutera, mrežni sloj nikoga neće obavestiti o tome. S druge strane, transportni sloj obezbeđuje da celokupna poruka, u izvornom obliku, bude prenesena do odredišta, namećući kontrolu grešaka i kontrolu protoka na nivou izvora i odredišta. Na primer, fajl transfer aplikacija ima zadatak da fajl proizvoljne veličine prenese od fajl servera na host koji je tražio fajl. U cilju prenosa kroz mrežu, fajl će biti podeljen na pakete, a svaki paket će se prenositi nezavisno. Neki paketi mogu biti primljeni sa greškom, a neki izgubljeni u prenosu. Zadatak transportnog sloja je da uvede strogu disciplinu u isporuci paketa kao bi fajl u prvobitnom obliku bio prenet do svog odredišta. Na Sl. 2-14 je prikazan odnos između transportnog sloja i slojeva mreže i sesije. Osnovna funkcija transportnog sloja je da prihvati podatke od višeg sloja, podeli ih na manje jedinice, ako je to potrebno, prosledi ih sloju mreže i osigura da svi oni korektno stignu na drugi kraj. Dodatno, sve to mora biti obavljeno efikasno i na način koji će izolovati više slojeve od eventualnih promena na nižim slojevima (uslovljenih recimo promenom hardvera mreže). Suštinska razlika između transportnog i slojeva nižeg nivoa je u tome što se niže nivoi bave komunikacijom između mašine i njenih neposrednih suseda u mreži, dok transportni sloj podrazumeva komunikaciju između krajnjih mašina, koje mogu biti razdvojene većim brojem rutera.

Sl. 2-14 Transportni sloj.

Da bi se olakšala koordinacija izvora i odredišta, na nivou transportnog sloja obično se kreira konekcija između dve krajnje tačke komunikacije. Konekcija se može razumeti kao logička veza (ili putanja) za sve pakete koje se prenose u konkretnoj komunikaciji (sadržani u konkretnoj poruci). Konekcija je analogna linku na fizičkom nivou: krajnji učesnici u komunikaciji preko transportnog sloja imaju utisak da komuniciraju preko jednog pouzdanog linka, iako se u realnosti komunikacija ostvaruje uz pomoć velikog broja linkova i rutera. Kreiranje konekcije podrazumeva tri koraka: uspostavljanje (otvaranje) konekcije, prenos podataka i zatvaranje konekcije. Vezivanjem svih paketa za jednu konekciju, transportni sloj ostvaruje bolju kontrolu nad detekcijom i korekcijom grešaka, protokom i sekvenciranjem paketa.

Na izvesan način, transportni protokoli nalikuju protokolima sloja veze. Oba tipa protokola se, između ostalog, bave kontrolom grešaka i kontrolom protoka. Međutim, između njih postoji suštinska razlika, uslovljena različitim okruženjima u kojima ova dva protokola rade. Na nivou veze, dva rutera komuniciraju direktno putem fizičkog prenosnog medijuma, dok je na transportnom nivou ovaj fizički kanal zamenjen celom jednom podmrežom (Sl. 2-15).

(a) (b)

Sl. 2-15 (a) okruženje protokola sloja veze; (b) okruženje protokola transportnog sloja.

Konkretne odgovornosti transportnog sloja su:

Adresiranje servisa. Krajnje tačke komunikacije na nivou transportnog sloja nisu mašine (fizički uređaji), već programi koji se na njima izvršavaju. Računari obično u isto vreme izvršavaju više programa. Iz tog razloga, isporuka od izvora do odredišta nije samo isporuka od jednog do drugog računara, već od konkretnog procesa (programa koji se izvršava) na jednom računaru do konkretnog procesa na drugom računaru. Zbog toga, zaglavlje koje se formira na transportnom nivou sadrži posebnu adresu (koja se zove i adresa servisa) koja

28

ukazuje na krajnje procese uključene u komunikaciju. Drugim rečima, sloj mreže vodi pakete do odredišnog računara, a transportni sloj do odredišnog procesa na tom računaru.

Segmentacija i rekonstrukcija. Na transportnom nivou, poruka se deli na segmente koji se dalje transportuju. Da bi se na strani odredišta omogućila rekonstrukcija poruke i eventualno otkrili paketi koji su izgubljeni u prenosu, segmenti jedne poruke se numerišu rednim brojevima koji se umeću u zaglavlje protokola transportnog sloja.

Upravljanje konekcijom. Transportni sloj može biti konekcionog (connection-oriented) ili beskonekcionog (connectionless) tipa. Beskonekcioni prenos na transportnom nivou znači da se svaki segment prenosi kao nezavisan paket i kao takav isporučuje transportnom sloju na odredišnom računaru. Transportni protokol beskonekcionog tipa ne rešava slučajeve gubitka paketa ili pristizanja paketa izvan redosleda, već segmente kao takve prosleđuje višem nivou. S druge strane, transportni sloj konekcionog tipa za prenos svake poruke kreira konekciju između krajnih procesa. Poruka se deli na segmente, a po završenom prenosu svih segmenata konekcija se zatvara.

Kontrola protoka. Slično kao i sloj veze, transportni sloj je odgovoran za kontrolu protoka. Međutim, na ovom nivou, kontrola protoka se obavlja između udaljenih krajnjih procesa, a ne između uređaja direktno povezanih fizičkim linkom.

Kontrola grešaka. Kao i sloj veze, transportni sloj (konekcionog tipa) je odgovoran za kontrolu grešaka. Međutim, u ovom sloju, kontrola grešaka se obavlja na nivou krajnjih procesa, a ne na nivou direktno povezanih uređaja. Transportni sloj obezbeđuje da će celokupna poruka stići do odredišnog procesa bez grešaka (tj. bez delova koji su oštećeni, izgubljeni ili duplicirani). Kontrola grešaka se po pravilu postiže retransmisijom paketa.

Pr. 2-5 Prenos podataka na transportnom nivou

Na Sl. 2-16 je ilustrovan rad transportnog sloja. Podaci koji dolaze iz višeg sloja u transportni potiču od procesa sa adresom servisa j i namenjeni su udaljenom procesu sa adresom servisa k. Pošto je veličina poruke veća od one koju podržava sloj mreže, podaci se u transportnom sloju dele na dva paketa. Paketi zadržavaju adrese servisa i dopunjeni logičkim adresama izvornog i odredišnog računara prosleđuju se sloju mreže. Paketi mogu stići do odredišta različitim putanjama u redosledu u kome su poslati ili u izmenjenom redosledu. Na prijemnoj strani, dva paketa se isporučuju sloju mreži, koji uklanja svoje zaglavlje i prosleđuje ih transportnom sloju gde se oni objedinjuju u jedinstvenu poruku koja se konačno isporučuje odredišnom procesu sa adresom servisa k.

podaci-1 j k A P

podaci j k

podaci-2 j k A P

podaci-2 j k A P H2T2

podaci-1 j k A P H2T2

internet

podaci-1 j k A P

podaci j k

podaci-2 j k A P

podaci-2 j k A P H2T2

podaci-1 j k A P H2T2

Transportni sloj

Sloj mreze

Sloj veze

Sloj veze

Sloj mreze

Transportni sloj

A P

Sl. 2-16 Transportni sloj (Pr. 2-5).

Pr. 2-6 Konekcioni i beskonekcioni servisi

Kao što je već rečeno, transportni sloj nudi dva tipa servisa slojevima iznad: konekcioni i beskonekcioni. Razmotrimo sa više detalja razlike među njima.

Beskonekcioni servis (ili servis bez direktnog povezivanja) osmišljen po ugledu na poštanski sistem. Svaka poruka (pismo) nosi punu adresu odredišta i svaka se prenosi kroz sistem nezavisno od svih drugih. Normalno je da poruka koja je prva poslata prava stigne na odredište. Međutim, moguće je da prva poruka zakasni i stigne na odredište posle druge. Takođe, normalno je da poslata poruka stigne na odredište, ali može se desiti i da se izgubi u prenosu.

29

Servis konekcionog tipa (ili servis orijentisan na direktnu vezu) osmišljen je po ugledu na telefonski sistem. Da bi smo obavili telefonski razgovor, prvo podižemo slušalicu, biramo broj i čekamo da se pozvana osoba javi. Zatim teče razgovor i konačno spuštamo slušalicu. Slično, servis konekcionog tipa najpre uspostavlja konekciju, zatim je koristi i kada više nije potrebna zatvara. Suštinski aspekt konekcije je što ona deluje kao ˝cev˝: pošiljalac ubacuje objekte (bitove) na jedan kraj ˝cevi˝ (konekcije), a primalac ih uzima na drugom kraju. Redosled bitova je očuvan tako da oni stižu u redosledu kako su poslati. Servis garantuje da ni jedan bit neće biti izgubljen.

2.1.5 Sloj sesije

Sloj sesije omogućava korisnicima na različitim mašinama da uspostave sesiju između njih. Sesija pruža različite servise, kao što su: upravljanje dijalogom (ko i kada može da šalje podatke), kontrola pristupa zajedničkim resursima (da bi se sprečilo da dve strane u isto vreme pokušaju izvođenje neke kritične operacije) i sinhronizacija (nadgledanje dugotrajnih prenosa velikih fajlova za slučaj abnormalnog prekida kako bi se po ponovnom uspostavljanju komunikacije prenos nastavio počev od tačke prekida). Odnos između sloja sesije i susednih slojeva, prezentacionog i transportnog, prikazan je na Sl. 2-17.

Sl. 2-17 Sloj sesije.

Tipične funkcije sloja sesije su:

Upravljanje dijalogom. U mnogim slučajevima, interakcija dve udaljene aplikacije ne uključuje samo prostu razmenu podataka. Obično, jedna stana u komunikaciji ima ulogu klijenta (onaj ko traži uslugu), a druga servera (onaj ko pruža uslugu). Da bi server opslužio klijenta, klijent najpre mora da se predstavi i na neki način dokaže svoj identitet (npr. putem korisničkog imena i lozinke), kako bi server bio siguran da klijent ima pravo korišćenja tražene usluge ili resursa iz tog sistema. Po završetku interakcije, klijent se odjavljuje. Sve ove aktivnosti čine dijalog između dva sistema koji se ostvaruje pod kontrolom sloja sesija. Slično konekciji sa transportnog nivoa, sesija se otvara, traje i zatvara. Međutim, jedna sesija može da uključi veći broj konekcija. Na primer, svaka faza sesija može zahtevati posebnu konekciju na transportnom nivou. Konekcija može nepredviđeno da se prekine, a zadatak sloja sesije je da konekciju ponovo otvori. Šta više, server ne mora biti jedan računar, već jedan računar može biti zadužen za prijavljivanje i autorizaciju, dok drugi može sadržati bazu podataka. Sloj sesije sve ove detalje sakriva od klijenta, koji ima utisak da komunicira sa jedinstvenim serverom preko jedinstvene sesije.

Kontrola pristupa mrežnim resursima. Sloj sesije omogućava bezbedno i uzajamno isključivo korišćenje deljivih mrežnih resursa. Na primer, ako je resurs mrežni štampač, jasno je da u jednom vremenu servis štampanja može da opslužuje samo jednog klijenta. Drugim rečima, uvek može da bude otvorena najviše jedna sesija štampanja. Takođe, deljiv resurs može biti baza podataka kojoj pristupa veliki broj korisnika.

Sinhronizacija. Sloj sesije omogućava procesima da u tok podataka umeću sinhronizacione tačke. Na primer, ako neki sistem šalje fajl od 2000 stranica, ima punog smisla postavljati sinhronizacione tačke na svakih 100 prenetih stranica kako bi se potvrdilo da je svaka od jedinica obima 100 stranica uspešno preneta i potvrđena od strane odredišta. Ako kojim slučajem u toku prenosa 535-te stranice dođe do nepredviđenog prekida komunikacije, npr. zbog nestanka napajanja, nakon ponovnog uspostavljanja veze retransmisija će početi od 501 stranice, jer stranice od 1 do 500. nema potrebe ponovo prenositi. Takođe, sinhronizacione tačke prilikom sprovođenja nekog složenog dijaloga se ubacuju nakon okončanih pojedinačnih faza dijaloga. Ako usred dijaloga dođe do prekida komunikacije, dijalog će biti nastavljena počev od poslednje kompletirane faze.

Pr. 2-7 Odnos između sesije i transporta

Razmotrimo proceduru podizanja novca preko bankovnog automata. Ova procedura se ostvaruje kroz sesiju koja podrazumeva razmenu više poludupleks informacija između korisnika i banke. Prvo, korisnik ubacuje kreditnu karticu u automat i unosi svoj PIN kod i iznos novca koji želi da podigne. Zatim, korisnik čeka da

30

računar u banci proveri validnost kartice, PIN kod i stanje na računu. Ako je sve korektno, računar ažurira stanje na računu za iznos novca koji se traži i šalje komandu automatu da izda keš.

Pretpostavimo da zbog greške u komunikaciji komanda za izdavanje keše ne stigne do automata. Stanje računa korisnika je umanjeno za iznos traženog novca, a korisnik nije dobio novac. Zadatak sloja sesije da prevaziđe ovaj problem. Pre svega, sloj sesije na dozvoljava zatvaranje transakcije (dijaloga) pre nego što su svi koraci kompletirani. Stanje na računu mora biti ažurirano, ali umesto da se promena stanja izvrši onog trenutka kad je zahtev izdat, računar u banci pamti novo stanje računa i ne prenosi ga u bazu podataka sve dok ne stigne potvrda od automata da je keš izdat. Ako potvrda ne stigne, sesija poništava transakciju i stanje na računu ostaje nepromenjeno. Zadatak transportnog sloja je da omogući pouzdanu razmenu zahteva i odgovara u svakom koraku procedure; zadatak sloja sesije da se brine o toku sprovođenja celokupne procedure.

2.1.6 Prezentacioni sloj

Prezentacioni sloj je zadužen za sintaksu i semantiku informacija koje se razmenjuju između dva sistema. U sloju prezentacije se obavljaju transformacije podataka koje su neophodne kako bi se uskladili formati podataka, omogućilo racionalno korišćenje komunikacionog kapaciteta mreže i obezbedila sigurnost podataka. Na Sl. 2-18 je prikazan odnos između prezentacionog sloja i susednih slojeva, aplikacionog i sloja sesije.

Sl. 2-18 Prezentacioni sloj.

Prevođenje. Procesi (programi koji se izvršavaju) na dva udaljena sistema obično razmenjuju informacije u obliku nizova karaktera, brojeva itd. Pre prenosa, informacija mora biti konvertovana u niz bitova. Različiti računari koriste različite sisteme kodiranja, a odgovornost prezentacionog sloja je da obezbedi prevođenje iz jednog u drugi. Na strani predaje, prezentacioni sloj prevodi informaciju iz formata koji koristi pošiljalac u neki standardni format, razumljiv svima. Na prijemnoj strani, prezentacioni sloj prevodi informaciju iz standardnog u format koji koristi odredišni korisnik. Na primer, za binarno kodiranje tekstualnih informacija (slova, cifre i specijalni znaci) u upotrebi su dva standarda: ASCII i EBCDIC. Slovo ´A´, u ASCII standardu kodira se sa 7 bita kao ¨1000001˝, a u EBCDIC sa 8 bita kao ˝11000001˝. Očigledno tekstualni fajl kreiran na mašini koja koristi ASCII standard, biće nečitljiv na mašini gde je u upotrebi EBCDIC standard, osim ako se pre isporuke teksta krajnjem korisniku ne obavi prevođenje iz ASCII u EBCDIC.

Kompresija/dekompresija. Između računara često se prenose obimni fajlovi koje sadrže tekst, slike ili neki druge tipove podatka. Veličina ovih fajlova može biti više desetina ili čak stotina megabajta. Prenos tako velikih fajlova traje dugo i zauzima značajan deo kapaciteta mreže. Da bi se skratilo vreme prenosa, na predajnoj strani se obavlja kompresija fajla, čime se njena veličina smanjuje. Komprimovani fajl se prenosi preko mreže do odredišnog računara, gde se obavlja dekompresija i fajl, u obnovljenom obliku, isporučuje odredišnoj aplikaciji.

Podaci se komprimuju uklanjanjem nizova bitova koji se ponavljaju i njihovom zamenom nekom vrstom pregleda koji zauzima manje prostora; podaci se dekomprimuju rekonstrukcijom ponavljanih sekvenci bitova. Za datoteke koje sadrže tekst, program ili numeričke podatke moraju se koristiti metodi kompresije bez gubitaka. Proces komprimovanja bez gubitaka je takav da sadržaj datoteke posle kompresije i dekompresije ostaje neizmenjen, čak i na nivou bita. Takvi metodi obično smanjuju datoteku na do 40% njene originalne veličine. Proces komprimovanja tokom kojeg se gube neki podaci zove se kompresija sa gubicima. Video i audio datoteke često sadrže više informacija nego što posmatrač ili slušalac može da opazi; metod kompresije sa gubicima ne čuva višak informacija i može da smanji ove datoteke na do 5% originalne veličine.

Pr. 2-8 Kompresija podataka

Na Sl. 2-19 je ilustrovan jedan jednostavan način za kompresiju teksta. U originalnom tekstu su uočeni nizovi istih simbola i zamenjeni nizovima koji počinju znakom # a nastavljaju se simbolom koji se ponavlja i brojem ponavljanja. Kao što se može videti, primenom zamena veličina teksta je smanjena sa 56 na 24 simbola. Obrnuti postupak, dekompresija, je trivijalan.

31

Sl. 2-19 Kompresija teksta

Šifrovanje/dešifrovanje. Šifrovanje se odnosi na zaštitu podataka od neovlašćenog korišćenja. Mnoge računarske mreže (kao što je Internet) su javne mreže, što znači da su dostupne svim zainteresovanim korisnicima. To takođe znači da komunikaciona infrastruktura koja povezuje dva udaljena korisnika nije pod kontrolom ni jednog od njih, pa informacije koje se razmenjuju mogu biti dostupne i nekoj trećoj strani i eventualno zloupotrebljene. Da bi se to sprečilo, poverljive informacije koje se šalju, na predajnoj strani se šifruju i prenose u šifrovanom obliku. Na prijemnoj strani, obavlja se dešifrovanje i informacija u prvobitnom obliku isporučuje primaocu. Za bilo koje treće lice koje dođe u posed šifrovane informacije, ona nema značaj jer niko osim pošiljaoca i primaoca nije u stanju da protumači njeno značenje.

Šifrovanje se obično zasniva na ključu šifre koji je bitan za dešifrovanje. Ključ šifre je niz podataka koji se koristi za šifrovanje drugih podataka i koji, prema tome, mora da se koristi i za dešifrovanje podataka. Problem sa ključem šifre je što ključ šifre mora da se prenese primaocu, kroz mrežu, što omogućava njegovo otkrivanje. U slučajevima kada postoji mnogo pošiljaoca i jedan primalac, problem sa ključem šifre se prevazilazi korišćenjem asimetrične šeme šifrovanja koja se zove šifrovanje javnim ključem, a koja koristi par ključeva: javni ključ šifruje podatke, a odgovarajući tajni ili privatni ključ ih dešifruje. Primalac tajnih poruka kreira javni ključ i distribuira ga svim zainteresovanim korisnicima (potencijalnim pošiljaocima). Svi korisnici koriste isti algoritam šifrovanja i isti javni ključ. Međutim, algoritam dešifrovanja i ključ dešifrovanja su tajni i ne napuštaju primaoca. Metod je asimetričan zato što koristi različite algoritme i ključeve za šifrovanje i dešifrovanje. Algoritam dešifrovanja je tako osmišljen da nije inverzan algoritmu šifrovanja. To znači da ako neko dođe u posed šifrovanih podataka, čak iako zna algoritam šifrovanja i javni ključ kojim je šifrovanje obavljeno, neće biti u stanju (barem ne lako) da rekonstruiše algoritam dešifrovanja i odgovarajući tajni ključ.

Pr. 2-9 Šifrovanje javnim ključem

Na Sl. 2-20 je ilustrovana ideja šifrovanje javnim ključem na primeru banke koja korisnicima omogućava pristup svojim servisima. Banka je svim svojim korisnicima prosledila isti, javni algoritam i ključ šifrovanja. Tajni ključ i algoritam, koji omogućavaju dešifrovanje poseduje samo banka.

Sl. 2-20. Šifrovanje javnim ključem (Pr. 2-9).

Provera autentičnosti. Provera autentičnosti (authentication) se odnosi na utvrđivanje punovažnosti informacije. Iako postoji više metoda za proveru autentičnosti, razmotrićemo samo jedan, poznat pod nazivom digitalni potpis.

Koncept digitalnog potpisa sličan je proceduri koja se sprovodi prilikom npr. podizanja veće količine novca u banci. Korisnik potvrđuje prijem novca potpisivanjem odgovarajućeg dokument, a banka smešta potpisani dokument u arhivu. Potpisani dokument je potreban kao dokaz o obavljenoj transakciji, za slučaj da se korisnik kasnije obrati banci sa tvrdnjom da nije uzimao novac. Drugim rečima, stavljanjem potpisa na dokument korisnik potvrđuje autentičnost dokumenta.

U mrežnim transakcijama, korisnik ne može lično da potpiše zahtev za podizanje novca. Umesto toga, korisnik može da kreira ekvivalent elektronskog ili digitalnog potpisa načinom na koji šalje podatke. Digitalni potpis

32

uvodi još jedan nivo šifrovanja/dešifrovana u prethodno opisani proces šifrovanja javnim ključem. Međutim, ovog puta, tajni ključ čuva korisnik, a javni banka. Koncept je ilustrovan na Sl. 2-21. Korisnik šifruje poruku P svojim tajnim ključem K1s i tako kreira prvu verziju kôdiranog teksta poruke (C1). Korišćenjem javnog ključa K1p korisnik šifruje kôdirani tekst C1 i dobija drugu kôdiranu verziju teksta poruke (C2) koju šalje banci. Banka korisni tajni ključ K2s da bi dešifrovala C2 u C1. Verziju poruke C1 banka smešta u svoju bazu podataka (arhivu), a zatim primenjuje javni ključ K2p da bi od C1 došla do teksta poruke u prvobitnom obliku, P. Tekst može da glasi: ˝Ja Petar Petrović sa svog računa br. taj-i-taj podižem 17 dinara˝. Ako jednog dana Petar Petrović dođe u banku sa tvrdnjom da nikada nije obavio ovakvu transakciju, banka može iz svoje arhive da uzme C1, primeni K2p i tako pokaže Petru da je upravo on kreirao P. Ključ K2p koji dešifruje C1 u P, dokaz je da je P šifrovano u C1 ključem K1s. Petar ne može da tvrdi da je banka kreirala C1, jer banka ne poseduje K1s; K1s je tajni ključ korisnika koji jedino on zna. Petar može da se žali sudu da je neki neautorizovani korisnik došao u posed ključa K1s. Ali, u tom slučaju, sud će odbaciti žalbu sa obrazloženjem da je obaveza svakog korisnika da svoj tajni ključ čuva na tajnom mestu.

Napomenimo da treba praviti razliku između provere ovlašćenja, koja se sprovodi na nivou sesije i provere autentičnosti sa prezentacionog nivoa. Proveru ovlašćenja sprovodi sistem (server) da bi klijentu oborio korišćenje svoji resursa ili podataka (putem zahteva za korisničkim imenom i lozinkom). Proveru autentičnosti koristi klijent da bi potvrdio autentičnost svojih podataka. Provera ovlašćenja se sprovodi kroz dijalog klijenta i servera na početku sesije. Provera autentičnosti je ugrađena u samu informaciju koju klijent šalje serveru.

Sl. 2-21 Digitalni potpis.

2.1.7 Sloj aplikacije Sloj aplikacije je vršni sloj OSI modela koji omogućava korisniku korišćenje usluga mreže. Svrha šest nižih slojeva je obezbeđivanje pouzdanog prenosa podataka. Međutim, prenos podataka, sam po sebi, nije krajnji cilj. Tek na aplikacionom nivou, mogućnost razmene podataka sa udaljenim korisnicima se uobličava u svrsishodne servise i aplikacije. Sloj aplikacije obezbeđuje interfejs i podršku za standardne servise kao što su elektronska pošta, pristup i prenos udaljenih fajlova, Web i dr. Napomenimo da korisnik ne mora biti čovek. Korisnik može biti neka druga aplikacija koja se izvršava na istom računaru. U tom slučaju, interfejs nisu tastatura, miš i ekran već skup funkcija (servis) koje su na raspolaganju korisničkom programu.

Da bi dve aplikacije mogle da komuniciraju neophodno je da postoje pravila koja definišu skup dozvoljenih poruka i aktivnosti koje program preduzima po prijemu poruke. Na primer, program za slanje elektronske pošte omogućava korisniku da napiše e-mail, navede odredišnu e-mail adresu i prostim klikom na dugme pošalje e-mail. Zadatak programa je da sadržaj pisma, adresu pošiljaoca, adresu primaoca zajedno drugim pratećim informacijama upakuje u poruku koja će biti razumljiva za program koji koristi primalac pisama, a da zatim uspostavi vezu sa Mail serverom i isporuči mu poruku. Dakle, ono što za krajnjeg korisnika predstavlja jednostavnu aktivnost, program razlaže na čitav niz akcija koje uključuju interakciju i dijalog sa nekom udaljenom aplikacijom. Da bi dve aplikacije mogla da se razumeju neophodno je da obe poštuju neka zajednička standardizovana pravila. Upravo pravila interakcije između udaljenih aplikacija predstavljaju protokole koji spadaju u sloj aplikacije.

Na Sl. 2-22 je prikazan odnos između korisnika, sloja aplikacije i prezentacionog sloja. Od brojnih aplikacionih servisa, Sl. 2-22 prikazuje samo tri: X.400 (servis za razmenu poruka), X.500 (servis direktorijuma) i FTAM (prenos, pristup i menadžment fajlova). (Napomenimo da se radi o servisima OSI standarda, koji se danas retko koriste.)

Sl. 2-22 Sloj aplikacije.

33

Tipični servisi dostupni u sloju aplikacije su:

Virtuelni terminal. Virtuelni terminal je softverska verzija fizičkog terminala (tastatura i monitor), koja omogućava korisniku da udaljeni računar koristi na isti način kao lokalni. To se postiže tako što aplikacija kreira softversku emulaciju terminala na udaljenom računaru. Korisnički računar komunicira sa softverskim terminalom, koji prenosi konverzaciju na udaljeni računara i obrnuto. Udaljeni računar ima privid da interaguje sa fizičkim terminalom koji je direktno priključen.

Prenos, pristup i menadžment fajlova. Ova aplikacija omogućava korisniku da pristupa fajlovima na udaljenom računaru radi čitanja (preuzimanja), modifikacije, kreiranja novi ili brisanja postojećih fajlova.

Mail servis. Predstavlja osnovu za prenos i skladištenje elektronske pošte.

Servis direktorijuma. Ova aplikacija omogućava pristup distribuiranim bazama podataka koje čuvaju neke globalne informacije iz različitih oblasti.

2.1.8 Pregled funkcija slojeva OSI modela

Na Sl. 2-23 su u sažetom obliku navedene osnovne funkcije slojeva OSI referentnog modela.

Sl. 2-23 Pregled funkcija slojeva OSI modela.

2.2 TCP/IP referentni model TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - Protokol za kontrolu prenosa/Internet protokol) referentni model se koristi na Internetu. Razvijen je pre OSI modela, tako da se slojevi ova dva modela ne poklapaju u potpunosti. TCP/IP model čini pet slojeva: fizički, sloj veze, mrežni, transportni i aplikacioni. TCP/IP se samo sporadično bavi najnižim slojevima (fizičkim i slojem veze). Zajedno, ova dva sloja se tretiraju kao ˝host-mreža ˝sloj. TCP/IP ne nameće neke posebne zahteve koji se tiču ovih slojeva (pretpostavlja se da mreža poseduje protokole koji pokrivaju funkcije tih slojeva), a naglasak stavlja na sloj mreže, transportni i aplikacioni sloj. Mrežni i transportni sloj odgovaraju slojevima 3 i 4 OSI modela. Međutim, kod TCP/IP na transportni sloj direktno se nastavlja aplikacioni sloj, koji obuhvata funkcionalnost tri vršna sloja OSI modela (Sl. 2-24).

Detaljnom razmatranju protokola TCP/IP referentnog modela posvećena je sekcija 5.

Sl. 2-24 Odnos između OSI i TCP/IP modela.

34

3 Uređaji za mrežno i međumrežno povezivanje Dva ili više uređaja međusobno povezanih u cilju razmene podataka ili resursa mogu da formiraju mrežu. Međutim, kreiranje mreže je više od prostog povezivanja računara. Na primer, zahtevana oblast pokrivanja lokalne računarske mreže (LAN) može biti veća od maksimalno dozvoljene dužine kabla koji se koristi kao fizički prenosni medijum. Ili, zbog isuviše velikog broja stanica u lokalnoj mreži, efikasnost mreže može biti niska, a održavanje mreže komplikovano. U prvom slučaju u mrežu se ugrađuju uređaji koji se zovu repetitori, a koji povećavaju domet signala. U drugom slučaju, mreža se deli na više manjih celina pomoću uređaja koji se zovu mostovi, a koji regulišu saobraćaj između podeljenih celina.

Kada se dve ili više nezavisnih mreža međusobno povežu radi razmene podataka ili resursa, one postaju internet. Povezivanje više LAN-ova u internet zahteva uređaje za međumrežno povezivanje, koji se zovu ruteri i gateway-i. Ovi uređaji su projektovani da omoguće komunikaciju između mreža, a da u isto vreme na remete nezavisno funkcionisanje pojedinačnih mreža. Na Sl. 3-1 je prikazana podela uređaja za mrežno i međumrežno povezivanje.

Sl. 3-1 Klasifikacija uređaja za mrežno i međumrežno povezivanje.

Svaki od četiri tipa mrežnih uređaja radi na različitim nivoima OSI referentnog modela (Sl. 3-2). Repetitori obrađuju električne signale na liniji i zato su aktivni samo na fizičkom nivou. Mostovi su aktivni na nivou veze. Oni su u stanju da primaju okvire iz jednog dela mreže i prebacuju ih na drugi. Ruteri predstavljaju vezu između dve nezavisne mreže istog tipa i najaktivniji su na mrežnom nivou. Gateway-i omogućavaju spregu mreža različitog tipa, odnosno nekompatibilnih LAN-ova ili aplikacija i zato moraju biti aktivni na svim nivoima.

Aplikacija

Prezentacija

Sesija

Transport

Mreza

Veza

Fiz. sloj Repetitor

Most

Ruter

GatewayAplikacija

Prezentacija

Sesija

Transport

Mreza

Veza

Fiz. sloj Sl. 3-2 Uređaji za povezivanje i OSI model.

3.1 Repetitori Repetitor (ili regenerator) je elektronski uređaj koji funkcioniše isključivo na fizičkom nivou OSI modela (Sl. 3-3). Signali koji prenose informaciju unutar mreže mogu da pređu samo ograničeno rastojanje pre nego što oslabe do te mere da je integritet podataka narušen. Repetitor instaliran na liniji prima signal pre nego što on postane previše oslabljen ili narušen, obnavlja originalni bit oblik i prosleđuje osveženu kopiju signala nazad na liniju.

35

Sl. 3-3 Most u OSI modelu.

U suštini, repetitor omogućava povećanje fizičke dužine mreže. Repetitor ni na koji način ne menja funkcionalnost mreže (Sl. 3-4). Dve mrežne sekcije sa Sl. 3-4 povezane repetitorom su zapravo jedna mreža. Okvir kojeg stanica A šalje stanici B stiže do svih stanica u mreži (uključujući C i D), kao da repetitora nema. Repetitor ne poseduje inteligenciju potrebnu da spreči okvir da pređe na desnu sekciju iako je okvir namenjen stanici u levoj sekciji. Jedina razlika je u tome što sa repetitorom stanice C i D primaju kopiju okvira koga inače ne bi uspele da prime.

Sl. 3-4 Repetitor.

Repetitor nije pojačavač. Pojačavač ne može da napravi razliku između signala i šuma, već pojačava sve šta primi na ulazu. Repetitor ne pojačava signal, već ga obnavlja. Kada primi oslabljen ili izobličen signal, repetitor kreira njegovu kopiju, bit po bit.

(a)

(b)

Sl. 3-5 Funkcija repetitora: (a) prenos s desna na levo; (b) prenos s leva na desno.

Pozicija repetitora na linije je od ključne važnosti. Repetitor mora biti postavljen na takvo mesto na liniji da signal dolazi do njega pre nego što je šum uspeo da promenio značenje bilo kog bita. Nizak nivo šuma može da promeni naponski nivo bita, ali ne i da uništi njegov identitet (0 ili 1). Međutim, ako se signal prenosi na veću daljinu, akumulirani šum može u potpunosti da promeni značenje signala. U toj tački, napon koji je signal imao u tački predaje, više ne može da se povrati i nastaje greška koja se može otkloniti samo ponovnim slanjem celog okvira. Repetitor postavljen na liniju pre nego što smisao signala postane izgubljen, u stanju je da ispravno protumači značenje signala i obnovi njegov prvobitni oblik (Sl. 3-5).

3.2 Mostovi Mostovi (bridge) funkcionišu na fizičkom i sloju veze OSI modela (Sl. 3-6). Pomoću mostova moguće je jednu veliku mrežu podeliti na manje segmente (Sl. 3-7). Za razliku od repetitora, mostovi poseduju logiku koja im omogućava da izoluju lokalni saobraćaj unutar segmenta i prenose u druge segmente samo one podatke koji su iz jednog upućeni u neki drugi segment.

36

Aplikacija

Prezentacija

Sesija

Transport

Mreza

Veza

Fiz. sloj

Aplikacija

Prezentacija

Sesija

Transport

Mreza

Veza

Fiz. sloj1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

1 1

Most

Uredjaj A Uredjaj B

2 2

Sl. 3-6 Most u OSI modelu.

Most radi na nivou sloja veze i na taj način ima uvid u fizičke adrese svih stanica s kojima je u vezi. Kada okvir stigne do mosta, on ne samo da regeneriše signal, već i proverava adresu odredišta i prosleđuje obnovljenu kopiju samo na segment na koji je povezana adresirana stanica. Most poseduje tabele sa spiskovima stanica na svakom segmentu. Kada dobije okvir, most na osnovu odredišne adrese iz okvira pronalazi u tabeli odgovarajuću stanicu kao i podatak na kom segmentu se stanica nalazi.

Sl. 3-8(a) prikazuje dva segmenta spojena mostom. Okvir poslat iz stanice A, a adresiran na stanicu B, stiže do svih uređaja priključenih na gornji segment, pa i do mosta. Stanice A i B su na istom segmentu i zbog toga most sprečava da okvir pređe na donji segment. Na Sl. 3-8(b), gde stanica A šalje okvir stanici G, most dozvoljava prolazak okvira u donji segment.

Most

A

B C

D

E

FG

H

Sl. 3-7 Most.

A ->

G

(a) (b)

Sl. 3-8 Funkcija mosta: (a) paket poslat iz A u D ne prelazi preko most; (b) paket poslat iz A u G prelazi most.

37

Vrste mostova

Jednostavan most povezuje dva segmenta i sadrži tabelu sa spiskom svih stanica u svakom od njih. Tabela se popunjavaju ručno. Pre nego što se jednostavan most pusti u rad, operator mora da unese u tabelu adrese svih stanica. Kada se nova stanica priključi na mrežu, tabela se mora modifikovati. Slično, kada se stanica isključi sa mreže, njena adresa mora biti izbrisana iz tabele. Zbog toga, instalacija i održavanje jednostavnog most zahteva puno vremena. S druge strane, zbog jednostavnosti ugrađene logike, cena jednostavnog mosta je niža u odnosu na druge vrste mostova.

Višeportni most se koristi za povezivanje više od dva LAN-a (Sl. 3-9). Svaki LAN se povezuje na jedan port mosta, a za svaki port u mostu postoji jedna tabela koja sadrži spisak fizičkih adresa svih stanica iz odgovarajućeg LAN-a. U konfiguraciji sa Sl. 3-9 koristi se troportni most.

Sl. 3-9 Višeportni most.

Transparentni most poseduje mogućnost učenja i sam se brine o svojim tabelama. Dok transparentni most nije priključen na mrežu, njegove tabele su prazne. U toku normalnog rada, most analizira odredišnu i izvorišnu adresu svakog okvira koji primi. Kao i standardni most, pretragom tabela po odredišnoj adresi okvira odlučuje na koji segment će poslati okvir. Ako odredišna adresa, uzetu iz okvira, još uvek ne postoji u tabeli, transparentni most šalje okvir na sve segmente. Izvorne adrese koristi za popunjavanje tabela. Konkretno, izvornu adresu iz primljenog okvira most upisuje u tabelu pridruženu segmentu sa kojeg je okvir stigao (most uvek zna sa kog segmenta je okvir stigao po portu preko koga je primio okvir). Na primer, pretpostavimo da je most sa Sl. 3-8 transparentni most. Neka stanica A šalje okvir stanici G. Pošto okvir dolazi iz gornjeg segmenta, most zaključuje da i stanica koja ga je poslala (A) pripada gornjem segmentu. Kad god se kasnije pojavi okvir koji je adresiran na A, most će znati da takav okvir treba preneti na gornji segment. Vremenom, most kreira komplete tabele.

Potencijalni problem može nastati kada se promeni konfiguracija mreže. Pretpostavimo, na primer, da stanice A i G sa Sl. 3-8 zamene mesta (fizički). U jednom trenutku, lokacije fizičkih adresa stanica A i B, zapamćene u mostu, postaju pogrešne. Ovaj problem se rešava tako što se svakoj stavci u tabeli pridružuje vreme kada je stavka uneta u tabelu. Uvek kada most primi okvir čija izvorna adresa postoji u tabeli, odgovarajuća stavka se ažurira upisom tekućeg vremena. Na taj način, vreme pridruženo stavci govori kada je odgovarajuća stanica zadnji put ˝viđena˝ na mreži (tj. kada je zadnji put poslala okvir). Periodično, most prolazi kroz tabelu i izbacuje stavke starije od tipično nekoliko minuta. Na taj način, računar koji je isključen sa LAN-a i premešten na drugi segment, već za nekoliko minuta biće vraćen u normalni režim rada bez ikakve ručne intervencije. Posledica opisane procedure je i ta da će stanica koja nije emitovala okvire biti izbačena iz tabele. Međutim, to samo znači da će prvi sledeći okvir te stanice biti prosleđen na sve segmente.

Komutator

Komutator (ili switch) je uređaj koji realizuje funkcije mosta na efikasniji način. Komutator se može koristiti kao višeportni most za povezivanje uređaja ili segmenata u jedinstveni LAN. Za razliku od klasičnog, višeportnog mosta, komutator poseduje bafere za svaki link (mrežu) na koji je povezan. Komutator pamti svaki primljeni okvir u bafer linka sa kojeg je okvir došao i proverava njegovu odredišnu adresu kako bi odredio izlazni link. Ako je izlazni link slobodan, komutator odmah šalje okvir na link. U suprotnom, ako izlazni link nije slobodan (u toku je prenos podataka preko tog linka), okvir ostaje u baferu sve dok se link ne oslobodi. Komutatori koriste jednu od dve strategije: zapamti-prosledi (store-and-foreward) ili cut-through. Kod prve strategije, komutator pamti celokupan okvir u ulazni bafer, pre nego što pokuša da ga prosledi u odgovarajući izlazni bafer. Kod druge strategije, komutator prosleđuje paket u ulazni bafer čim primi odredišnu adresu. Na Sl. 3-10 je ilustrovan koncept rada komutatora. Okvir stiže preko porta 2 i pamti se u bafer ovog porta. Upravljačka jedinica, korišćenjem informacija iz zaglavlja okvira i interne tabele komutiranja određuje izlazni port. Okvir se potom prebacuje u bafer izlaznog porta 5 odakle se prenosi na link. Ako je link, priključen na port 5, trenutno zauzet, okvir će ostati u baferu sve do momenta kad se link oslobodi.

38

Sl. 3-10 Komutator.

3.3 Ruteri Repetitori i mostovi su jednostavni hardverski uređaji koji manipulišu okvirima sloja veze. Ruteri su složeniji uređaji koji imaju pristup mrežnim adresama i sadrže softver koji određuje kojom od više mogućih putanja u mreži složene topologije je najbolje preneti primljeni paket. Ruteri rade na fizičkom, sloju veze i mrežnom sloju (Sl. 3-11).

Sl. 3-11 Ruter u OSI modelu.

Ruteri prenose pakete između više međusobno povezanih mreža. Na Sl. 3-12 je prikazan primer interneta koga čini pet mreža. Paket koji stanica iz jedne šalje stanici u nekoj susednoj mreže najpre stiže u ruter koji povezuje te dve mreže, a zatim iz rutera prelazi u odredišnu mrežu. Ako predajna i prijemna mreža nisu susedne, ruter će predati paket sledećem ruteru u pravcu konačnog odredišta paketa. Ruter koji je dobio paket proslediće ga sledećem ruteru koji se nalazi na putanji do odredišta i sve tako do ciljne mreže.

Sl. 3-12 Ruteri na internetu.

39

Ruteri, kao i stanice, poseduju mrežne adrese. Međutim, za razliku od stanica koje su članice samo jedne mreže, ruteri pripadaju svim mrežama na koje su povezani i za svaku mrežu imaju posebnu mrežnu adresu. U osnovi, ruter prenosi paket s jedne na neku drugu mreže čiji je član. Međutim, ako odredište paketa nije ni na jednoj od mreža kojima ruter pripada, ruter je u stanju da odredi koja od povezanih mreža je najbolja sledeća odredišna tačka za paket. Nakon što odredi koji bi bio najbolji put za paket, ruter prosleđuje paket dugom ruteru duž odgovarajuće mreže. Ruter ispituje odredišnu adresu paketa, pronalazi šta se smatra najboljom rutom za taj paket i prenosi ga na odredišnu mrežu (ako je ona susedna), odnosno, duž neke susedne mreže sledećem ruteru na izabranoj putanji.

Rutiranje

Kao što smo videli, posao rutera je usmeravaju pakete na njihovom putu kroz skup mreža. Zamislimo da, na primer, želimo da prenesemo paket iz mreže A u mrežu C preko rutera (mreže) B. Međutim, često između početne i krajnje tačke postoji više od jedne putanje. Na primer, paket može da stigne u mrežu C prolazeće kroz ruter D umesto kroz B. Uvek kada postoji više mogućnosti, ruteri su ti koji određuju putanju.

Ali, koju putanju odabrati? Naravno, onu koja ima najnižu cenu, ili, u mrežnoj terminologiji, onu koja je najkraća. Svakom linku se pridružuje vrednost, a dužina putanje jednaka je zbiru vrednosti svih linkova na putanji. Vrednost pridružena linku ukazuje na cenu prenosa paketa tim linkom. Pojam najkraća putanja može imati jedno od dva značenja, zavisno od konkretnog protokola rutiranja. U nekim slučajevima, najkraća je putanja sa najmanjim brojem preskoka (hop-ova). Na primer, putanja A-E-D je kraća od putanje A-B-C-D, čak iako je fizički prva putanja duža od druge. U drugim slučajevima, najkraća putanja je ona koja je najbrža, najpouzdanija, najsigurnija ili najbolja po bilo kom kriterijumu (ili kombinaciji kriterijuma) koji je od značaja za datu primenu. Obično, najkraća putanja znači kombinaciju svih navedenih faktora.

Kada najkraća znači najmanji broj preskoka, radi se o rutiranju zasnovanom na broju preskoka kod koga se podrazumeva da su svi linkovi jednake dužine i da im je pridružena vrednost 1. To je npr. slučaj kod TCP/IP protokola koji se koristi na Internetu. Neki drugi protokoli, prilikom pridruživanja vrednosti linku uzimaju u obzir niz faktora koji utiču na funkcionisanje linka: brzina prenosa podataka, zagušenje saobraćaja, tip prenosnog medijuma (telefonska linija, satelitski prenos i dr.). Kombinacijom svih relevantnih faktora dobija se brojna vrednost koja se dodeljuje linku. I u ovom slučaju taj broj predstavlja procenu efikasnosti prenosa, a ne fizičke dužine i zato se zove simbolička dužina linka.

Rutiranje može biti adaptivno ili neadaptivno. Kod neadaptivnih protokola za rutiranje, nakon što je jednom određena putanja do nekog odredišta, ruter šalje sve pakete upućene tom odredištu duž te putanje. Drugim rečima, trenutni uslovi u mreži ne utiču na odluke o rutiranju paketa.

Adaptivno rutiranje znači da ruter bira novu putanju za svaki paket kao reakciju na promene u uslovima ili topologiji mreže. Na primer, prvi paket koji iz mreže A ide u mrežu D, ruter može da usmeri u mrežu B, drugi u mrežu C, a treći u mrežu Q, zavisno od toga koja ruta je u kom momentu najefikasnija.

Za rutiranje, ruteri koriste tabele koje za svaku moguću odredišnu mrežu sadrže podatak o pravcu u kome treba usmeriti paket (odnosno na koju od susednih mreža treba proslediti paket). Kada ruter dobije paket, on na osnovu odredišne adrese paketa pretražuje tabele da bi odredio kuda poslati paket. Međutim, kada jednom pošalje paket, ruter zaboravlja na njega, a odgovornost za paket prebacuje ruteru kome ga je isporučio. Na ovaj način pojednostavljuje se logika rada rutera. Međutim, prebacivanje odgovornosti može u nekim slučajevima da dovede do pojave cirkulacije paketa u mreži kada paket luta od rutera do rutera i nikada ne stiže na odredište. Paket može više puta da prođe kroz isti ruter, ali pošto ruter ne vodi evidenciju o prosleđenim paketim, to će ostati neprimećeno. Cirkulacija paketa se može javiti u situacijama kada se ažuriraju tabele rutera u mreži u periodu kada je nekim ruterima izmenjena tabela, a drugima nije. Na primer, može se desiti da ruter A još uvek ˝veruje˝ da je najbolja ruta za paket adresiran na C, kroz ruter B. Prosleđuje paket ruteru B, kome je u međuvremenu ažurirana tabela i na osnovu koje sada najbolja putanja do C vodi kroz A. B vraća paket ruteru A, A vraća ruteru B ... Glavni problem sa cirkulacija paketa nije u gubitku paketa, jer protokoli transportnog sloja obezbeđuju ponovno slanje paketa ako se on ne isporuči u nekom definisanom vremenu, već u tome što ovakvi paketi nepotrebno troše resurse mreže i dovode do njeno zagušenja. Zato se paketi koji cirkulišu moraju identifikovati i uništiti. Rešenje je da se svakom paktu doda polje koje se zove vreme života, a koje će ukazivati na preostalo dozvoljeno vreme boravka paketa u mreži. Kod većine protokola, vreme života predstavlja maksimalan broj preskoka koje paket može da učini u toku prenosa. Izvor paketa postavlja vreme života na maksimalnu vrednost, a svaki ruter umanjuje vreme života za 1. Kada vreme života postane jednako nuli, ruter uništava paket.

40

3.4 Gateway Gateway je uređaj za mežumrežno povezivanje koji je aktivan na svih sedam nivoa OSI modela (Sl. 3-13). U osnovi, gateway je konvertor protokola. Za razliku od rutera koji prihvata i prenosi pakete između mreža istog ili sličnog tipa, gateway može da prihvati paket formatiran za jedan i konvertuje ga u paket formatiran za neki drugi protokol.

Sl. 3-13 Gateway u OSI modelu.

U suštini, gateway je ruter sa instaliranim specifičnim softverom koji ˝razume˝ protokole koji se koriste u svim mrežama na koje je povezan i u stanju je da obavi konverziju iz jedne u drugu formu. U nekim slučajevima, transformacija se odnosi samo na zaglavlje i završni zapis paketa. U drugim slučajevima, gateway mora da prilagodi brzinu prenosa, veličinu i format okvira i sl.

41

4 Lokalne računarske mreže Lokalna računarska mreža, ili LAN (Local Area Network), je komunikacioni sistem za prenos podataka koji omogućava direktnu međusobnu komunikaciju većem broju nezavisnih uređaja lociranim u ograničenoj geografskoj oblasti (obično jedna zgrada ili manji kompleks zgrada).

Danas postoji više standarda za LAN mreže, koji pokrivaju najniža dva sloja OSI modela (fizički i sloj veze). LAN su broadcast mreže zasnovane na deljivom prenosnim medijumu, i zato se jedan od glavnih problema kojima se bave LAN standardi odnosi na kontrolu pristupa medijumu. Razmotrićemo dva LAN standarda: Ethernet i Token Ring. Kod Etherneta, koji danas predstavlja dominantan oblik LAN-a, za kontrolu pristupa medijumu koristi se princip izbegavanja kolizija. Funkcionisanje Token Ringa LAN-a zasnovano je na princip prosleđivanja tokena.

4.1 Ethernet Ethernet je sistem za lokalnu komunikaciju između računarskih mreža koji je 70’ godina prošlog veka razvila kompanija Xerox. 1983. godine, međunarodna organizacija za standardizaciju IEEE prihvatila je Ethernet kao standard za lokalne računarske mreže pod brojem IEEE 802.3. Danas je Ethernet LAN najrasprostranjeniji tip lokalne računarske mreže. Ethernet LAN se relativno lako instalira, potreban hardver je lako dostupan po relativno niskoj ceni.

Kabliranje

Kao prenosni medijum kod Ethernet mreža koristi se žičani ili fiber-optički kabl (Sl. 4-1). Broj na početku naziva kabla ukazuje na brzinu prenosa, koja kod svih navedenih opcija iznosi 10Mbps. ˝Base˝ znači da se prenos signala obavlja u osnovnom opsegu (bez modulacije). Žičani kabl može biti koaksijalni ili kabl sa upredenim paricama. Dve vrste koaksijalnih kablova su podržane: debeli (10Base5) i tanki (10Base2). Debeli koaksijalni kabl više nije u upotrebi. Najčešće se koriste tanki koaksijalni i kabl sa upredenim paricama (10Base-T). Fiber- optički kabl (10Base-F), zbog imunosti na smetnje, koristi se za veća rastojanja (npr. između zgrada). Razmotrićemo detaljnije povezivanje pomoću 10Base2 i 10Base-T.

Naziv Kabl Max. dužina segmenta Čvorova/seg. Prednost 10Base5 Debeli koaksijalni 500 m 100 nije više u upotrebi 10Base2 Tanki koaksijalni 185 m 30 hab nije potreban 10Base-T Upredeni provodnici 100 m 1024 najniža cena 10Base-F Fiber optički 2000 m 1024 za vezu između zgrada

Sl. 4-1 Najčešće korišćeni Ethernet kablovi.

Na Sl. 4-2(a) je ilustrovano povezivanje pomoću 10Base2 kabla. Za povezivanje na kabl koristi se pasivni BNC-T konektor (Sl. 4-2(b)). Elektronika za pobudu i prijem signala sa kabla, zajedno sa kontrolerom smeštena je u stanici (računar, štampač, …), obično u vidu kartice koja se zove NIC (Network Interface Card). Krajevi segmenta završeni su tzv. terminatorom (završnicom) koji apsorbuje signal i tako ne dozvoljava da bude reflektovan nazad u kabl. Maksimalna dužina segmenta iznosi 185 m. Najviše 30 stanica se mogu povezati na jedan segment. Na Sl. 4-2(a) je prikazan jedan segment. Za formiranje većih lokalnih mreža, više segmenata se mogu povezati pomoću repetitora. Što se softvera tiče, mreža segmenata povezanih repetitorima se ne razlikuje od mreže koju čini jedan segment (osim izvesnog dodatnog kašnjenja u prenosu signala koje unose repetitori). Sistem može da sadrži više segmenata i više repetitora, ali najveće rastojanje između dve stanice ne sme biti duže od 2.5 km, a na putu između bilo koje dve stanice ne sme biti više od 4 repetitora.

BNC-Tkonektor

Zavrsnica

ka mreznoj kartici

Koaksijalnikabl

(a) (b)

Sl. 4-2 10Base2 šema povezivanja: (b) povezivanje stanica; (b) BNC-T konektor.

42

Šema povezivanja pomoću 10Base-T kabla prikazana je na Sl. 4-3(a). 10Base-T kabl čini četiri para upredenih parica (isti kabl se koristi u telefoniji)(Sl. 4-3(a)). Krajevi kabla završeni su konektorom (Sl. 4-3(c)). Popularno ime za ovaj tip kabla je UTP. Stanice se ne povezuju direktno, već se svaka stanica posebnim 10Base-T kablom povezuje na centralni hub u kome su svi kablovi eklektično spojeni. Hub ne baferuje (skladišti) dolazeći saobraćaj, niti vrši bilo kakvu obradu, već signal koji stiže sa jednog kabla distribuira na sve ostale. Na taj način, iako nema deljivih kablova, efekat je isti kao kod 10Base2 šeme - signal koji šalje jedna stanica stiže do svih ostalih stanica. U ovoj konfiguraciji dodavanje i izbacivanje stanica je jednostavnije, a prekid kabla se lakše može otkriti. Maksimalna dužina kabla je manja nego kod 10Base2 i iznosi 100 m. Bez obzira na to, 10Base-T je u široj upotrebi. Kao i kod 10Base2 šeme, proširenje pomoću repetitora je moguće. Brži tip 10Base-T kabla (100Base-T) biće razmatran kasnije u ovoj sekciji.

(a) (b) (c)

Sl. 4-3 10Base-T šema povezivanja: (a) povezivanje stanica; (b) UTP kabl; (c) UTP konektor.

Mančester kodiranje

Ethernet mreže koriste prenos signala u osnovnom opsegu i mančester kodiranje (videti sekciju 2.1.1). Viši nivo signala je +0.85 V, a niži -0.85 V. (Diferencijalno mančester kodiranje se ne koristi kod Ethernet-a, ali se zato koristi kod nekih drugih LAN standarda (npr. 802.5 token-ring)).

Format okvira

Format Ethernet okvira prikazan je na Sl. 4-4. Svaki okvir počinje preambulom od identičnih 7 bajta oblika 10101010. Mančester kodiranje ove sekvence generiše pravougaoni periodični signal frekvencije 10MHz i trajanja 5.6us koji omogućava da se prijemnik sinhroniše na takt predajnika. Polje SOF (Start of Frame) sadrži 1 bajt oblika 10101011 i označava pravi početak okvira.

Okvir sadrži dve adrese, svaka dužine 8 bajta (48 bita). Prvo se šalje adresa odredišta (kome je okvir namenjen), a zatim adresa izvora (ko šalje okvir). Prva dva (krajnja leva) bita u polju adrese odredišta ukazuju na tip adrese. Ako prvi bit ima vrednost 0, radi se o individualnoj, a ako ima vrednost 1 o grupnoj adresi. Individualna adresa je fizička adresa nekog čvora u mreži. Grupne adrese omogućavaju da okvir primi više od jedne stanice, odnosno sve stanice koje pripadaju datoj grupi. Slanje istog paketa grupi stanica se zove multicast (selektivna emisija). Adresa koja sadrži sve 1-ce rezervisana je za broadcast (emisija svima). Okvir sa svim 1-cama u polju za odredišnu adresa prihvataju sve stanice u mreži. Dakle, multicast okvir se šalje izabranoj grupi stanica, a broadcast svim stanicama u Ethernet mreži. Drugi bit adrese ukazuje da li se radi o univerzalnoj (bit ima vrednost 0) ili lokalnoj adresi (bit ima vrednost 1). Lokalne adrese može da postavlja administrator mreže i one imaju značaj samo u okviru konkretnog LAN-a. Globalne adrese dodeljuje organizacija IEEE sa ciljem da se obezbedi da bilo gde na svetu ne postoje dve stanice sa istom globalnom adresom. Treba istaći da je adresa vezana za mrežni interfejs (NIC), a ne za stanicu i da zamena mrežnog interfejsa znači i promenu fizičke adrese stanice. Jedinstvenost globalnih adresa postiže se na sledeći način: svaki proizvođač mrežnih interfejsa, registrovan kod IEEE, poseduje jedinstveni 3-bajtni kôd koji umeće u prva tri bajta adrese svih proizvedenih interfejsa, dok preostala tri bajta dodeljuje jednoznačno svakom interfejsu.

Sl. 4-4 Format Ethernet okvira.

Dvobajtno polje ˝Tip okvira˝ svojim sadržajem ukazuje na tip podataka sadržanih u okviru, odnosno na protokol višeg nivoa čiji paket je sadržan u polju ˝Podaci˝. Na ovaj način omogućeno je da se više protokola mrežnog sloja mogu u isto vreme koristiti u istoj mreži. Polje ˝Tip okvira˝ upravo govori kom protokolu treba isporučiti podatke.

Polje ˝Podaci˝ sadrži podatke koje se prenose okvirom. Veličina ovog polja može biti promenljiva, ali ne veća od 1500 bajtova. U polju ˝Podaci˝ sadržan je paket protokola mrežnog sloja. Pored ograničenja u pogledu maksimalne veličine okvira, Ethernet ograničava i minimalnu dužinu okvira na 64 bajta, uključujući sve bajtove počev od adrese odredišta do kontrolne sume. Ako je polje za podatke kraće od 46 bajta, polje ˝Pad˝ se koristi za

43

dopunu okvira do minimalne veličine. (Polje ˝Pad˝ sadrži proizvoljne podatke koji će biti odbačeni na prijemnoj strani).

Poslednje polje Ethernet okvira, veličine 4 bajta, sadrži kontrolnu sumu. Ako su neki bitovi okvira pogrešno primljeni tada će kontrolna suma gotovo sigurno biti pogrešna i greška će biti detektovana. Algoritam za izračunavanje kontrolne sume je CRC. Ethernet omogućava detekciju greške, ali ne definiše načine za korekciju grešaka (npr. retransmisija), već to prepušta protokolima iz viših slojeva. Što više, svaki Ethernet okvir koji nije uspešno primljen (bilo zbog neispravne kontrolne ili neispravnog formata) odbacuje se u još u mrežnom interfejsu, bez ikakve indikacije višim slojevima o tome.

CRC

Za detekciju grešaka kod Ethernet-a se koristi polinomalni kôd ili CRC (Cyclic Redundancy Check). To je algoritam koji definiše izračunavanje kontrolne sume. Kod polinomalnih kodova, niz bitova se tretira kao reprezentacija polinoma sa koeficijentima 0 i 1. Niz od k bita je lista koeficijenata polinoma (k-1) stepena. Krajnji levi bit je koeficijent uz član xk-1, sledeći je koeficijent uz xk-2 i tako dalje. Na primer, 110001 ima 6 bita i predstavlja polinom 5-tog stepena sa koeficijentima 1, 1, 0, 0, 0 i 1: x5 + x4 + x0.

Polinomalna aritmetika se obavlja po modulu 2, shodno pravilima algebarske teorije polja. U ovoj algebri, sabiranje i oduzimanje su iste operacije, identične operaciji isključivo ILI (XOR). Na primer:

Deljenje se izvodi na isti način kao u binarnoj aritmetici, osim što se oduzimanje obavlja po modulu 2, kao u gornjem primeru.

Kada se polinomalni kôd koristi za detekciju grešaka, predajnik i prijemnik moraju unapred da se dogovore oko generatorskog polinoma, G(x). (Krajnji koeficijenti generatorskog polinoma moraju biti 1). Da bi se za okvir od m bita izračunala kontrolna suma, odgovarajući polinom, M(x) mora biti višeg stepena od generatorskog polinoma. Ideja je da se bitovi kontrolne sume dodaju sa desne strane okvira na takav način da rezultujući polinom bude deljiv bez ostatka generatorskim polinomom. Kada prijemnik dobije okvir sa kontrolnom sumom, on pokušava deljenje sa G(x) i ako dobije ostatak različit od nule zaključuje da je u prenosu došlo do greške.

Algoritam za izračunavanje kontrolne sume sadrži tri koraka:

(1) Neka je r stepen polinoma G(x). Dodati r 0 sa desne strane okvira. Rezultujući okvir ima m + r bita i odgovara polinomu xrM(x).

(2) Podeliti polinom xrM(x) polinomom G(x) korišćenjem deljenja po modulu 2.

(3) Ostatak deljenje, koji uvek ima r ili manje bita, oduzeti od okvira koji odgovara polinomu xrM(x) korišćenjem oduzimanja po modulu 2. Rezultat je polinom T(x) koji predstavlja okvir sa kontrolnom sumom koji se šalje prijemniku.

Algoritam garantuje da je polinom T(x) deljiv polinomom G(x). Za deljenje, u opštem slučaju, važi da je razlika delioca i ostatka deljiva bez ostatka sa deljenikom. Na primer, u osnovi 10, deljenje 27 i 4 daje količnik 6 i ostatak 3. Ako od delioca, 27, oduzmemo ostatak, 3, dobićemo broj, 24, koji se bez ostatka deli deljenikom, 4.

Na Sl. 4-5 je ilustrovano izračunavanje kontrolne sume okvira 1101011011 korišćenjem generatorskog polinoma G(x) = x4 + x + 1.

Sl. 4-5 Izračunavanje polinomalnog koda.

44

Treba reći da polinomalni kôdovi, iako veoma efikasni za detekciju grešaka, nisu idealni, jer se može desiti da se u prenosu pokvari više od jednog bita i to tako da rezultujući okvir odgovara polinomu koji je takođe deljiv generatorskim polinomom. Međutim, verovatnoća da se tako nešto desi je veoma mala. Polinomalni kôd sa r bita provere omogućava detekciju svih grupnih grešaka dužine manje ili jednake r kao i svih grupnih grešaka sa neparnim brojem pogrešnih bitova. U okviru postoji grupna greška dužine k, ako je dužina sekvence koja obuhvata sve pogrešne bitove u okviru k. Mogućnost detekcije grupnih grešaka je veoma bitna zato što greške u prenosu nastaju pod uticajem smetnji koje se javljaju sporadično, ali često traju duže od trajanja jednog bitskog intervala.

Iako primena polinomalnog kôda zahteva deljenje koje izgleda kao komplikovana operacija, za izračunavanje i proveru kontrolne sume postoji jednostavno hardversko rešenje koje koristi pomerački registar i logičko isključivo ILI kolo. Praktično svi standardizovani protokoli sloja veze za detekciju grešaka koriste polinomalne kôdove.

Kod Etherneta koristi se 32-bitni polinomalni kôd definisan generatorskim polinomom:

G(x) = x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x1 + 1

Kontrola pristupa medijumu (CSMA/CD)

Ethernet je multipoint linija i zbog toga je neophodan mehanizam za kontrolu pristupa deljivom prenosnom medijumu. Kod Ethernet-a se za tu namenu koristi tehnika izbegavanja kolizija poznata pod nazivom CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). MA (Multiple Access) znači da više stanica ima pravo pristupa istoj liniji. CS (Carrier Sense) označava mogućnost stanice da osluškuje liniju, odnosno da detektuje prisustvo signala na liniji. CSMA znači da pre slanja podataka stanica osluškuje liniju i odlaže početak predaje sve dok je linija zauzeta. CD (Collision Detection) se odnosi na sposobnost stanice da detektuje pojavu kolizije na liniji. Konačno, CSMA/CD znači mehanizam izbegavanja kolizija koji sadrži sledeće korake (pratimo rad stanica koja ima podatke za predaju):

1. Ako je medijum slobodan počni sa predajom.

2. Ako je medijum zauzet, produži sa osluškivanjem sve dok medijum ne postane slobodan, a onda odmah počni sa prenosom.

3. Ako u toku predaje detektuješ koliziju, odmah prekini predaju.

4. Ako u toku predaje detektuješ koliziju, prekini predaju, sačekaj neko proizvoljno vreme, a onda pokušaj ponovo (vrati se na korak 1).

Efekat konačne brzine propagacije signala

Brzina propagacije signala kroz kabl je konačna. Na primer, signal prevali put kroz kabl dužine 1 km za oko 5 ηs. To znači da indikacija ˝linija je slobodna˝, koju dobija neka stanica ne mora uvek da bude tačna. Može se desiti da je neka druga stanica već započela predaju, ali njen signal još uvek nije stigao do prve stanice. Razmotrimo detaljnije posledice ove pojave. Neka stanica A sa Sl. 4-6(a) počinje prenos u trenutku 0 i neka vreme propagacije signala od stanice A do stanice B iznosi τ. Pretpostavimo da je dužina okvira koji stanica A šalje je dovoljno mala tako da njegova predaje traje manje od τ. U trenutku τ-ε, neposredno pre nego što je signal stigao do stanice B, ova stanica započne predaju svojih podataka (za stanicu B linija je još uvek slobodna) (Sl. 4-6(b)). Ubrzo posle toga, nastaje kolizija (Sl. 4-6(c)). B detektuje koliziju i isključuje predaju. Međutim, šta se desilo sa stanicom A. Stanica A završava prenos u trenutku pre vremena τ i pošto za sve vreme prenosa nije detektovala pojavu kolizije, zaključuje da je prenos okvira uspešno obavljen. Signal narušen kolizijom stiže do stanice A prekasno, tek u trenutku 2τ. Da bi se ovakve situacije predupredile, Ethernet standard zahteva da svaka predaja mora da traje najmanje 2τ, gde je τ vreme propagacije signala kroz kabl maksimalne dužine.

(a) (b)

(c) (d)

Sl. 4-6 Uticaj konačne brzine propagacije signala na mogućnost detekcije kolizije.

45

Nemogućnost detekcije kolizije pri prenosu kratkih okvira glavni je razlog za postojanje ograničenja u pogledu minimalne dužine okvira (64 bajta). Za 10-Mbps LAN sa maksimalnom dužinom od 2500 m i četiri repetitora, vreme 2τ (uključujući i propagaciju kroz repetitore) iznosi približno 50 ηs u najgorem slučaju. Pri brzini prenosa od 10 Mbs, bitski interval traje 100 ns, što znači da minimalna veličina okvira čiji prenos traje barem 2τ iznosi 500 bita. Uz dodatak još nekoliko bita za toleranciju, ova vrednost je zaokružena na 512 bita ili 64 bajta.

Eksponencijalni backoff algoritam

Kritična situacija je i ona kada u koraku 1. CSMA/CD algoritma više od jedne stanice čeka da linija postane slobodna da bi započele prenos. U trenutku kada se linija oslobodi (u koraku 2.), sve one istovremeno počinju predaju, što neminovno dovodi do kolizije (korak 3). Ako bi nakon detektovane kolizije u koraku 4. sve stanice čekale isto vreme pre ponovnog pokušaja predaje, kolizija bi se ponovo desila. To je razlog za proizvoljno (slučajno izabrano) vreme čekanja u koraku 4. Stanica koja prva izađe iz koraka 4, zauzima liniju, a sve ostale čekaju u koraku 1 da linija ponovo postane slobodna.

Izbor vremena čekanja u koraku 4 određuje se na sledeći način. Vreme nakon kolizije se deli na diskretne slotove istog trajanja (konkretno, kod Etherneta trajanje slota iznosi 51.2 ηs). Nakon prve kolizije svaka stanica čeka 0 ili 1 slot u koraku 4. Ako se desi da su dve stanice izabrale isti broj slotova za čekanje, desiće se druga kolizija. Međutim, nakon druge uzastopne kolizije stanice čekaju 0, 1, 2 ili 3 slota. Verovatnoća da se desi i treća kolizija iznosi 0.25. U opštem slučaju, nakon i uzastopnih kolizija vreme čekanja stanice u koraku 4 je slučajan broj slotova iz opsega (0 - 2i -1). Kako vreme prolazi tako verovatnoća da se ponovo desi kolizija postaje sve manja i manja. Nakon desete uzastopne kolizije, interval čekanja se fiksira na 0 - 1023 slota. Nakon 16 uzastopnih kolizija, kontroler odustaje od daljih pokušaja i obaveštava računar o otkazu komunikacije.

Opisani mehanizam izbora vremena čekanja zove se eksponencijalni backoff algoritam. Algoritam se dinamički prilagođava broju stanica koje pokušavaju slanje. Da je interval čekanja za sve kolizije fiksiran na (0 - 1023), verovatnoća da se desi druga kolizija bila bi zanemarljivo mala. Međutim, u tom slučaju srednje vreme čekanja nakon kolizije bilo bi izuzetno veliko (više stotina slotova), što bi značajno usporilo komunikaciju. S druge strane, ako bi stanice uvek čekale 0 ili 1 slot, u situaciji kada npr. 100 stanica pokušava slanje, kolizija bi se ponavljala sve dok jedna stanica ne izabere 0 a preostalih 99 1 slot čekanja (to može trajati godinama). Usvajajući interval čekanja koji eksponencijalno raste sa ponavljanjem kolizije, algoritam obezbeđuje da će se kolizija brzo razrešiti ako je broj stanica koje pokušavaju slanje mali, odnosno da će do razrešenja doći nakon razumno dugog vremena kada je broj stanica veliki.

Performanse

Kapacitet (ili propusna moć) Ethernet mreže iznosi 10 Mbps. Ako u mreži postoje samo dve stanice, A i B, i stanica A neprekidno šalje okvire stanici B, tada se može očekivati da će broj prenetih bita u sekundi biti približno 10 M, jer je komunikacioni kanal gotovo sve vreme zauzet prenosom ˝dobrih˝ bitova. Kažemo da je pod ovim uslovima efikasnost komunikacionog kanala 100 % ili E=1.0. Međutim, u realnim uslovima, kada u mreži postoji veći broj stanica koje često komuniciraju, ukupan broj ˝dobrih˝ bita koji se prenese kroz Ethernet mrežu u jednoj sekundi može biti značajno manji od maksimalno mogućeg (10 M). U toku rada Ethernet mreže, neprekidno se izmenjuju periodi prenosa okvira (dobrih bitova), periodi nadmetanja (čekanje na razrešenje konflikta) i pasivni periodi (ni jedna stanica nema potrebu da šalje okvir). Sa povećanjem opterećenja mreže, pasivni periodi su sve ređi i kraći, a vreme se deli na periode prenosa i periode nadmetanja. Ako opterećenje i dalje raste, periodi nadmetanja postaju sve češći i duži, a periodi prenosa ređi. Drugim rečima, sve veći deo vremena se troši na razrešavanje konflikta a sve manji na prenos ˝dobrih˝ bitova.

Pretpostavimo da u mreži postoje postoji k stanica i da svaka stanica stalno ima okvire za slanje. Neka svi okviri koji se šalju kroz mrežu imaju istu veličinu od N bajtova. Nakon prenosa svakog okvira, nastaje period nadmetanja. Što je broj stanica k veći to će periodi nadmetanja biti duži. Kada prenos okvira jednom počne, on se ne prekida dok se ne završi. Ako efikasnost komunikacionog kanala definišemo kao deo vremena u kome je kanal zaokupljen prenosom dobrih bita, onda je jasno da će efikasnost biti manja što je broj stanica veći, odnosno veća što su okviri koji se prenose duži. Matematičkom analizom opisanog modela može se doći do zavisnosti između efikasnosti, broja stanica i dužine okvira koja je prikazana na Sl. 4-7. Na primer, za okvire minimalne dužine, 64 bajta, već za 3 stanice koje neprekidno imaju potrebu da šalju okvire, efikasnost Ethernet-a pada na čak 0.3 (30 % od kapaciteta). Sa daljim povećanjem broja stanica efikasnost ulazi u zasićenje i ostaje praktično konstantna. Za okvire veće dužine, situacija je povoljnija (za okvire dužine 1024 bajta, efikasnost u zasićenju iznosi oko 0.85).

46

Sl. 4-7 Performanse Ethernet-a.

Povećanje opterećenja mreže ima još jednu negativnu posledicu, a to je povećanje vremena isporuke okvira. Definišimo vreme isporuke okvira kao vreme od trenutka kada se u nekoj stanici generiše okvir koji treba preneti, pa do trenutka kada se taj okvir isporuči odredišnoj stanici. Što je opterećenje veće to će stanica duže čekati da stigne na red da koristi komunikacioni kanal, a okvir će duže čekati da bude poslat. Kako opterećenje raste, a efikasnost se asimptotski približava zasićenju, tako se vreme isporuke eksponencijalno povećava težeći beskonačnosti u graničnom slučaju. Drugim rečima, pri velikom opterećenju, Ethernet mreža postaje beskorisna.

Komutatorski Ethernet

Problem zasićenja LAN-a pri povećanom opterećenu može se donekle ublažiti povećanjem brzine prenosa. U 100 Mbs ili 1 Gbps LAN-u relativni odnosi između efikasnosti, broja broja stanica koje se nadmeću za komunikacioni kanal i dužine okvira ostaće isti kao na Sl. 4-7, ali sada E=0.3 ne znači samo 0.3 Mb prenetih podataka u sekundi, već 30 Mb, odnosno 300 Mb. Međutim, sa sve većom popularnošću multimedijalnih aplikacija, koje su karakteristične po velikim zahtevima u pogledu komunikacije, čak i 100 Mbps i 1 Gbps LAN može biti zasićen.

Na sreću, postoji rešenje koje na mnogo efikasniji način obezbeđuje racionalnije korišćenje raspoloživog kapaciteta Ethernet LAN-a. Reč je o komutatorskom ili switched Ethernet-u. Ovo rešenje je zasnovano na 10Base-T šemi (Sl. 4-3) ali umesto centralnog hub-a koristi drugi tip mrežnog uređaja koji se zove komutator ili switch (videti sekciju 3.2). 10Base-T Ethernet je mreža sa deljivim (multipoint) medijumom (baš kao i 10Base2). Razmotrimo Sl. 4-8(a). Stanica A šalje okvir stanici E. Okvir stiže do hub-a, gde se distribuira svim stanicama. Svi kablovi u sistemu su uključeni u ovaj prenos, iako svi osim kablova koji spajaju stanice A i E sa hub-om realno nisu neophodni.

Komutator je uređaj koji može da prepozna odredišnu adresu i preusmeri okvir samo na port na koji je odredišna stanica povezana. To znači da komutator može u isto vreme da primi okvir od neke druge stranice i usmeri ga ka njegovom krajnjem odredištu. Na primer, na Sl. 4-8(b) gde je hub zamenjen komutatorom, dok stanica A šalje okvir stanici E, stanica B može da šalje okvir stanici D, a da to ne izazove koliziju.

Hub

A B C D E

Sve stanice primaju okvir koga salje stanica A iako je samo E stvarno odrediste.

Komutator

A B C D E

Samo stanica E prima okvir, a ostali deo medijuma je raspoloziv za druge prenose

(a) (b)

Sl. 4-8 Dve 10Base-T konfiguracije: (a) Ethernet koji koristi Hub; (b) Ethernet koji koristi komutator.

Brzi Ethernet

Pojavom novih aplikacije, kao što su aplikacije za CAD (za projektovanje pomoću računara), obradu slike, audio i video prenos u realnom vremenu, koje se danas realizuju i na LAN-u, pojavila se potreba za LAN-om sa većom brzinom prenosa od 10 MBps. Brzi Ethernet radi na 100 MBps.

Na sreću, Ethernet je projektovan tako da se brzina prenosa može lako povećati, pod uslovom da se domen kolizije (maksimalno rastojanje koje podaci prelaze između dve stanice) smanji. Kod Ethernet-a domen kolizije

47

iznosi 2500 m. Kao što je već obrazloženo, ovo ograničenje je neophodno kako bi se postigla brzina prenosa od 10 Mbps korišćenjem CSMA/CD tehnike za izbegavanje kolizija. Da bi CSMA/CD funkcionisao kako treba, stanica mora biti u mogućnosti da detektuje koliziju pre nego što celokupan okvir prosledi na prenosni medijum. Ako u toku predaje okvira stanica ne detektuje koliziju, kopija okvira, koju stanica čuva za slučaj retransmisije, se uništava i stanica prelazi na slanje sledećeg paketa.

Da bi se povećala brzina prenosa uz očuvanje minimalne dužine okvira neophodno je smanjiti maksimalno vreme propagacije signala kroz Ethernet kabl (τ). Sa brzinom prenosa od 100 Mbps, trajanje prenosa okvira najmanje dužine (512 bita), Tmin, se skraćuje 10 puta u odnosu na 10 Mbps Ethernet. Da bi se očuvao uslov Tmin ≤ 2τ, neophodno je τ smanjiti 10 puta. To praktično znači da umesto 2500 m, dužinu Ethernet kabla treba ograničiti na maksimalno 250 m.

Brzi Ethernet je tip Ethernet-a sa brzinom prenosa od 100 Mbps. Osim manjeg domena kolizije, između ova dva tipa ne postoje razlike u formatu okvira, načinu kontrole grešaka i načinu pristupa medijumu.

Međutim, razlike postoje na fizičkom nivou. Problem je u UTP kablu kroz koji nije moguće preneti signal frekvencije 200MHz na rastojanje od 100 m, bez velikih izobličenja (podsetimo se da mančester kodiranje zahteva duplo veću frekvenciju od bitske brzine). Na fizičkom nivou, brzi Ethernet je zvezdasta mreža slična 10Base-T. Predviđene su dve kategorije brzog Ethernet-a: 100Base-X i 100Base-T4. Kategorija 100Base-X se dodatno deli na 100Base-TX i 100Base-FX (Sl. 4-9).

Naziv Kabl Max. dužina segmenta Prednost 10Base-T4 Upredeni provodnici 100 m koristi 3 UTP kabl 10Base-TX Upredeni provodnici 100 m full-duplex na 100 Mbps (Kat. 5 UTP) 10Base-FX Fiber-optički 2000 m full-duplex na 100 Mbps; veliko rastojanje

Sl. 4-9 Kablovi za brzi Ethernet.

100Base-T4 šema koristi UTP kabl kategorije 3 sa četiri para upredenih provodnika (standard za telefonske instalacije). Dva para su dvosmerna, a dva jednosmerna. To znači da se za prenos u jednu stranu (od stanice ka hub-u ili obrnuto) uvek koriste oba dvosmerna i jedan jednosmerni par. Na taj način, kroz jedan par provodnika potrebno je ostvariti brzinu prenosa od 33.66 Mbps kako bi ukupna brzina bila 100 Mbps. Da bi se postigla brzina prenosa od 33.66 Mbps kroz jedan par provodnika, frekvencija signala je povećana na 25 MHz (najviše što UTP kabl kategorije 3 može da podrži). Međutim to je nedovoljno. Ako bi se koristilo mančester kodiranje, sa 25 MHz bilo bi moguće ostvariti bitsku brzinu od tek 12.5 Mbps. Dodatno ubrzanje prenosa postignuto je zamenom mančester kodiranja metodom kodiranja koji se zove 8B/6T. Ovaj način kodiranja zahteva ternarni signal (tri naponska nivoa - negativan, nula i pozitivan). Sa tri upredena provodnika koji se u isto vreme koriste za prenos podataka u jednom smeru, broj različitih simbola koje je moguće preneti u jednom taktnom ciklusu iznosi 27 (3*3*3, sve varijacije tri naponska nivoa na tri linije). To praktično znači da se u svakom taktnom ciklusu mogu preneti 4 bita korisne informacije (i to sa rezervom), što pri frekvenciji takta od 25 MHz daje konačnih 100 Mbps.

100Base-TX koristi kvalitetniji UTP kabl kategorije 5 koji omogućava prenos signala frekvencije 125 MHz. Umesto četiri koriste se dva para upredenih provodnika. Na svakom paru postiže se bitska brzina od 100 Mbps, a sistem je tipa puni dupleks (stanica može da predaje podatke brzinom od 100 Mbps i u isto vreme istom brzinom da prima podatke). Brzina prenosa od 100 Mbps sa taktnom frekvencijom od 125 MHz postiže se primenom kodiranja 4B/5B, koje kao i mančester kodiranje zahteva signal sa dva naponska nivoa. Za razliku od mančester kodiranja, gde se u dva taktna ciklusa prenosi jedan bit, kod 4B/5B koda u 5 taktnih ciklusa prenose se 4 bita, što za takt od 125 MHz daje 125 * 4 / 5 = 100 Mbps.

Poslednja opcija, 100Base-FX koristi dva optička vlakna, jedno za prenos od stanice do haba i drugo za prenos od haba do stanice. Kao i kod 100Base-TX podržan je full-duplex, a rastojanje između stanice i hub-a može biti i do 2000 m.

Gigabitski Ethernet

Gigabitski Ethernet je najnoviji Ethernet standard usvojen 1998. godine. Kao prenosni medijum, prevashodno koristi optička vlakna, ali predviđa i žičane provodnike. Razmatranje u vezi domena kolizije važe i u ovom slučaju; pošto je bitska brzina sada 100 puta veća od brzine klasičnog, 10Mbs Ethernet-a, domen kolizije je skraćen na 25 m. To praktično znači da dve stanice povezane gigabitskim Ethernet-om me mogu biti na rastojanju većem od 25 m. Za razliku od 10 i 100 Mbps Ethernet-a, koji su multipoint mreže, gigabitski Ethernet je point-to-point mreža. Drugim rečima, gigabitski Ethernet se može koristiti za povezivanje samo dva računara (Sl. 4-10(a)) ili što je mnogo češći slučaj za povezivanje dva switch-a (Sl. 4-10(b)).

48

(a) (b)

Sl. 4-10 Primena gigabitskog Ethernet-a: (a) povezivanje dva računara; (b) povezivanje dva switch-a.

4.2 Token Ring Kao što je pomenuto u prethodnoj sekciji, mehanizam pristupa medijumu koji se koristi kod Ethernet-a (CSMA/CD) nije savršen i može da dovede do kolizija. Stanica može više puta da pokušava da pošalje okvir pre nego što joj to i uspe. U uslovima intenzivnog saobraćaja, kolizije, kao i mehanizam izbegavanja kolizija (eksponencijalni backoff algoritam) mogu da unesu kašnjenje u isporuci okvira nepredvidljivog trajanja.

Kod Token Ring mreže ova nepredvidljivost se prevazilazi usvajanjem multipleksiranja na vremenskoj osnovi kao tehnike za kontrolu pristupa medijumu. U Token Ring mreži ne postoji nadmetanje oko korišćenja medijuma, jer stanice redom dobijaju pravo slanja okvira. Stanica može da šalje okvir samo kada na nju dođe red i tom prilikom ima pravo da pošalje samo jedan okvir. Mehanizam koji reguliše ovu rotaciju zove se prosleđivanje tokena (token passing). Token je specijalan okvir koji se prenosi od stanice do stanice duž ringa. Stanica može da šalje svoje podatke samo ako poseduje token.

Prosleđivanje tokena

Na Sl. 4-11 je ilustrovan mehanizam prosleđivanja tokena. Uvek kada mreža nije zauzeta prenosom podataka, u mreži cirkuliše token (trobajtni okvir). Token se penosni redom od NIC-a do NIC-a sve dok ne stigne do stanice koja ima podatke za slanje. Stanica koja ima spreman podatke za slanje, čeka da primi token. Ako je token slobodan, stanica zadržava token kod sebe i umesto njega dalje šalje jedan okvir podataka. Kao podsetnik da je token ostao kod nje, stanica postavlja jedan bit u NIC-u na 1.

Okvir sa podacima nastavlja da se prenosi kroz ring. Svaka međustanica koja primi okvir ispituje njegovu odredišnu adresu, nalazi da je okvir namenjen nekoj drugoj stanici i šalje ga dalje. Odredišna stanica prepoznaje svoju adresu, kopira poruku, proverava ispravnost okvira i menja četiri bita u zadnjem polju okvira čime naglašava da je adresa prepoznata i okvir preuzet. Tako modifikovan, okvir nastavlja svoj put duž ringa sve dok se ne vrati stanici koja ga je poslala.

Predajna stanica prima okvir i u polju za izvornu adresu prepoznaje svoju adresu; ispituje četiri bita sa kraja okvira i ako su postavljeni na 1 zaključuje da je okvir uspešno isporučen odredišnoj stanici. Tada, prijemna stanica uništava iskorišćeni okvir podataka i vraća token u mrežu.

T

A →

DA

→ D T

A B

CD

A B

CD

A B

CD

A B

CD

Token cirkulise ringom Stancia A uzima token i salje svoje podatke stanici C

Stancia C kopira okvir i salje podatke dalje kroz ring

Stancia A prima okvir i oslobadja token

Sl. 4-11 Prosleđivanje tokena.

49

Monitor mreže

U izvesnim neregularnim situacijama rad ringa može biti poremećen. Jedan takav scenario je kada stanica ne prosledi token dalje ili token bude uništena zbog smetnji na liniji. Pošto tokena više nema, ni jedna stanica više ne može da šalje podatke. U drugom scenariju, predajna stanica može da propusti da ukloni iz ringa iskorišćeni okvir podataka ili ne vrati token u mrežu.

Da bi se opisane situacije prevazišle, jedna stanica u ringu ima ulogu monitora mreže. Monitor startuje tajmer uvek kada token ˝prođe pored njega˝. Ako se token ponovo ne pojavi u dozvoljenom vremenu, monitor zaključuje da token uništen i u mrežu ubacuje novi token. Da bi sprečio kruženje iskorišćenih okvira podataka, monitor markira svaki okvir koji prođe ringom postavljanjem na 1 jednog statusnog bit iz zaglavlja okvira. Za svaki okvir koji primi, monitor proverava statusni bit. Ako je njegova vrednost 1, to znači da je okvir obišao jedan ceo krug i da ga treba uništiti. Monitor uništava okvir i umesto njega na mrežu šalje token.

Implementacioni detalji

Kod Token Ringa koriste se 6-bajtne fizičke adrese, ˝utisnute˝ u NIC, slično Ethernet adresama.

Na fizičkom nivou, za kodiranje podataka koristi se diferencijalno mančester kodiranje, a brzina prenosa podataka je 16 Mbps.

Za kontrolu grešaka koristi se 32-bitni CRC kôd.

Okvir podataka može da prenosi najviše 4500 bajta podataka.

50

5 TCP/IP Internet je zasnovan na TCP/IP referentnom modelu, koji definiše tri sloja: mrežni, transportni i aplikacioni i podržan je skupom protokola koje se zove TCP/IP stek (sekcija 2.2). Glavni protokoli TCP/IP steka su TCP koji pokriva transportni i IP koji, zajedno sa još nekoliko manjih protokola, pokriva mrežni sloj.

TCP/IP protokoli

TCP/IP je hijerarhijski skup protokola sačinjen od interaktivnih, ali ne obavezno i međusobno nezavisnih modula od kojih svaki ostvaruje neku specifičnu funkciju. Za razliku od OSI modela koji definiše koje funkcije pripadaju kom sloju, slojevi TCP/IP modela sadrže relativno nezavisne protokole koji se mogu kombinovati zavisno od potreba sistema. Pojam hijerarhijski znači da je svaki protokol višeg nivoa podržan od strane jednog ili više protokola nižeg nivoa. Na Sl. 5-1 je prikazana struktura TCP/IP modela sa protokolima razvrstanim u slojeve koji su preklopljeni sa odgovarajućim slojevima OSI modela.

Sl. 5-1 TCP/IP i OSI model.

Mrežni (Internet) sloj

Glavni protokol na mrežnom nivou je IP (Internet Protocol). Pored IP, sloj mreže sadrži još nekoliko pomoćnih protokola (ARP, RARP, ICMP, IGMP i dr.). Internet sloj je odgovoran za isporuku paketa od hosta do hosta na Internetu. Glavna briga ovog sloja je rutiranje paketa i izbegavanje zagušenja (odgovara mrežnom sloju OSI modela).

Transportni sloj

Na transportnom nivou, TCP/IP definiše dva protokola: TCP i UDP (User Datagram Protocol). TCP je transportni protokol konekcionog tipa koji omogućava uspostavljanje pouzdanog toka bajtova između dve udaljene aplikacije. TCP obavlja segmentaciju toka bajtova na poruke koje prosleđuje internet sloju. Na strani odredišta, TCP rekonstruiše tok bajtova i prosleđuje ga aplikaciji. Uz to, TCP se bavi kontrolom protoka kako bi sprečio da brzi predajnik pretrpa porukama sporog prijemnika koje on ne može da obradi.

UDP je jednostavan, nepouzdan, beskonekcioni transportni protokol za aplikacije koje ne zahtevaju strogu kontrolu grešaka i redosleda pristizanja paketa. Radi se o aplikacijama kao što su one koje prenose audio i video, kod kojih je brza isporuka paketa važnija od precizne isporuke.

Aplikacioni sloj

TCP/IP model ne predviđa prezentacioni i sloj sesije, već su funkcije ovih slojeva pripojene aplikacionom sloju. To znači da aplikacije moraju samostalno da realizuju funkcije koje se odnose na sesiju i prezentaciju podataka, ako su im takve funkcije uopšte potrebne. Aplikacioni sloj sadrži veći broj protokola visokog nivoa. Prvobitno su razvijeni protokoli: TELNET (virtuelni terminal), FTP (File Transfer Protocol) - protokol za prenos fajlova i SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - protokol za prenos elektronske pošte. Vremenom, aplikacioni sloj je

51

proširen brojnim protokolima, od kojih su najznačajniji: DNS (Domain Name System) - za preslikavanje imena hostova u njihove mrežne adrese i HTTP - za pribavljanje strana na Web-u.

Adresiranje

TCP/IP protokoli koriste tri nivoa adresiranja: fizičke adrese, logičke ili mrežne (IP) adrese i adrese portova. Svaki tip adresa vezan je za jedan sloj TCP/IP arhitekture (Sl. 5-2).

Sl. 5-2 Odnos između slojeva i adresa kod TCP/IP.

Fizička adrese

Fizička adrese je adresa čvora na LAN-u. Ovo je adresa najnižeg nivoa koja se koristi na nivou sloja veze za identifikaciju prijemnog i predajnog čvora povezanih na zajednički prenosni medijum (ili link). Važnost fizičke adrese je ograničena na lokalnu mrežu (LAN). Veličina i format fizičke adrese zavisi od tipa lokalne mreže. Na primer, kod Etherneta se koriste 6-bajtne (48-bitne) fizičke adrese koje su fabrički utisnute u karticu mrežnog adaptera. S druge strane, kod mreže tipa LocalTalk adrese su 1-bajtne i dinamičke - adresa čvora se menja uvek kada se čvor uključi.

Fizičke adrese se prenose u zaglavlju okvira sloja veze i identifikuju primaoca ili primaoce okvira. Adrese mogu biti: unicast ili jednoznačne (samo jedan primalac okvira), multicast ili grupne (okvir je namenjen grupi čvorova) i broadcast ili opšte (okvir je namenjen svim sistemima koji su priključeni na lokalnu mrežu). Neke mreže podržavaju sva tri tipa adresa, kao što je to slučaj sa Ethernet-om. Pojedine mreže ne podržavaju grupne ili opšte fizičke adrese. Kod takvih mreža, ako okvir mora biti poslat grupi primaoca ili svim sistemima u mreži, grupne i opšte adrese se simuliraju pomoću jednoznačnih adresa (umesto jednog šalje se više okvira, jedan ka svakom željenom primaocu).

Logičke adrese

Logičke adrese se koriste kao adrese hostova i rutera na Internetu. To su univerzalne, globalne adrese koje ne zavise od tipa fizičke mreže na koju je sistem priključen. Fizičke adrese nisu adekvatne za među-mrežnu komunikaciju, s obzirom na različite formate fizičkih adresa koje se koriste kod različitih tipova mreža. Neophodna je univerzalna šema adresiranja koja će obezbediti jedinstvenu identifikaciju svakog hosta ili rutera, nezavisno od njegovog lokalnog mrežnog okruženja. Logičke adrese na Internetu, poznate kao IP adrese, su 32-bitne. Ne postoje dva javno vidljiva i dostupna hosta na Internetu sa istom IP adresom.

Logičke adrese, kao i fizičke, mogu biti: jednoznačne, grupne ili opšte.

Adrese portova

IP adrese i fizičke adrese su neophodne kako bi se podaci preneli od izvornog do odredišnog hosta. Međutim, isporuka podataka odredišnom hostu, nije krajnji cilj komunikacije preko Interneta. Komunikacioni sistem koji omogućava prenos podataka sa jednog na neki drugi računar nije kompletan. Današnji računari mogu da izvršavaju više procesa u isto vreme. Krajnji cilj komunikacije preko Interneta je komunikacija između udaljenih procesa. Iz tog razloga neophodan je metod za identifikaciju procesa. Kod TCP/IP arhitekture, ova identifikacija se naziva adresom porta. Adrese porta su 16-bitne. Svi procesi koji se izvršavaju na istom hostu imaju različite adrese portova.

52

Internet standardi

Internet standard je sveobuhvatno testirana specifikacija namenjena onima koji rade sa Internetom (softverskim kompanijama koje realizuju mrežni sofver ili mrežne aplikacije, kao i hardverskim kompanijama koje proizvode mrežne uređaje, kao što su ruteri). Internet stadardi su otvoreni, tj. javno dostupni, s razlogom da doprinesu popularizaciji, bržem širenju Interneta i bržem usvajanju novih tehnologija. Internet standardi se moraju poštovati kako bi se obezbedila međuoperativnost sistema priključenih Internet i aplikacija koje rade na Internetu. Specifikacija novog protokla ili aplikacije postaje Internet standard tek nakon stroge procedure usvajanja koju sprovode nadležna regulativna tela Interneta, a u koju su uključene brojne istraživačke i razvojne grupe, forumi i organizacije. Takva jedan specifikacija zapičinje svoj životni vek kao Internet nacrt (Internet draft). To je radni dokument bez zvaničnog statusa i sa ograničenim važnošću od šest meseci. Nakon preporuke od strane nadležnog tela, nacrt se publikuje kao dokument koji se zove RFC (Request for comments). RFC prolazi kroz nekoliko nivoa zrelosti u toku svog životnog veka.

Nivoi zrelosti

RFC, tokom svog životnog veka, se svrstava u jedan od šest nivoa zrelosti: predlog standarda, nacrt standarda, Internet standard, istorijski, eksperimentalni i informativni (Sl. 5-3).

Predlog standarda je stabilna i razumljiva specifikacija od dovoljno velikog značaja za Internet zajednicu. Na ovom nivou, specifikacija se testira i implementira od strane nekoliko različitih grupa. Nakon barem dve uspešne realizacije i potvrde u realnim uslovima, predlog standarda evoluira u nacrt standarda. Nacrt standarda je otvoren za komentare, primedbe i sugestije svih zainteresovanih strana. Nacrt stadarda može da doživi izvesne modifikacije u slučaju da su uočeni problemi u njegovoj implementaciji ili korišćenju, pre nego što se prevede na nivo Internet stadarda. Istorijski RFC-ovi su značajni iz istorijskih razloga. Radi se o RFC-ovima koji su ili nasleđeni novim specifikacijama ili nikada nisu dostigli nivo standarda. Eksperimentalni RFC-ovi opisuju esperimente koji se odnose na analizu rada Interneta i nisu namenjeni implementaciji. Informativi RFC-ovi sadrže opšte (istorijske, edukativne) informacije o Internetu.

Sl. 5-3 Nivoi zrelosti RFC-a.

Nivoi obaveznosti

Svaki RFC se klasifikuje u jedan od sledećih pet nivoa obaveznosti: obavezan, preporučljiv, izborni, ograničene upotrebe i nepreporučljiv.

Obavezan RFC mora biti implementiran u svim sistemima na Internetu. Na primer, IP i ICMP su obavezni protokoli. Drugim rečima, sistem ne može raditi na Internetu ukoliko ne poseduje podršku za ove protokole. Preporučljiv RFC nije obavezan, ali se njegova implementacija preporučuje zbog značajne upotrebne vrednosti. Na primer, FTP i TELNET su preporučljivi protokoli. Izborni RFC nije ni obavezan ni preporučljiv, ali ako bude realizovan u nekom sistemu doprineće njegovom boljem radu i boljim performansama. RFC ograničene upotrebe, trebalo bi da se koristi samo u specifičnim situacijama, dok je nepreporučljiv RFC nepodesan za opštu upotrebu (obično, u ovu kategoriju spadaju zastareli i istorijski RFC-ovi).

53

5.1 Internet sloj U ovom poglavlju bavićemo se Internet slojem TCP/IP arhitekture. Internet je heterogena globalna mreža sačinjena od ogroman broj nezavisnih mreža, različitih tipova, međusobno povezanih ruterima. Na nivou pojedinačnih mreža koriste se različiti prenosni medijumi i različiti komunikacioni protokoli fizičkog i sloja veze. Zadatak Internet sloja je da unificira sve te razlike i omogući komunikaciju između krajnih sistema, bilo da su oni priključeni na istu ili različite mreže. Problemi koji se rešavaju na Internet sloju u su vezi sa: logičkim adresiranjem, rutiranjem datagrama, fragmentacijom datagrama i u izvesnoj meri sa kontrolom zagušenja i obezbeđivanjem zahtevanog nivoa kvaliteta servisa. Za jedinstvenu identifikaciju sistema priključenih na Internet (hostova i rutera) koriste se tzv. Internet (IP) adrese. Na Internetu se koristi paketski prenos. Na strani izvora informacija deli na manje jedinice, tzv. datagrame koji se nezavisno prenose od rutera do rutera sve do krajnjeg odredišta. Rutiranjem datagrama od izvornog do odredišnog hosta bavi se IP protokol. IP se prevashodno izvršava u ruterima. Funkcija rutera je da svaki primljeni datagram, a shodno njegovoj odredišnoj IP adresi, usmeri dalje ka sledećem ruteru ili odredišnom hostu. U izvesnim situacijama, ruter mora da podeli datagram na više manjih datagrama, tzv. fragmenata. Fragmenti nastavljaju put kao nezavisne jedinice, da bi se na odredišnom hostu objedinili u prvobitni datagram. Pravila za fragmentaciju i defragmentaciju datagrama su, takođe, definisana IP protokolom. Pored IP protokola, Internet sloj TCP/IP steka sadrži još nekoliko pomoćnih protokola manje složenosti. Razmotrićemo dva takva protokola: ARP i ICMP. IP koristi ARP protokol za preslikavanje IP adresa na fizičke adrese koje važe u konkretnoj fizičkoj mreži. ICMP protokol obezbeđuje povratne informacije izvornom hostu o eventualnim problemima nastalim u rutiranju datagrama.

5.1.1 IP adresiranje

Mogućnost globalne komunikacije između svih povezanih uređaja predstavlja jednu od glavnih karakteristika Interneta. Pretpostavka globalne komunikacije je postojanje univerzalne šeme adresiranja koja se koristi za jedinstvenu identifikaciju svakog priključenog uređaja. (Identičan zahtev postoji i u telefoniji, gde svaki pretplatnik poseduje jedinstveni telefonski broj – u kombinaciji sa pozivnim brojem države i pozivnim brojem grada). Identifikator koji se koristi na IP sloju TCP/IP protokol steka naziva se IP adresom.

Internet ili IP adresa je 32-bitna (ili 4-bajtna) adresa (identifikator) koja na jedinstven i univerzalan način definiše vezu hosta ili rutera na Internet. IP adrese su jedinstvene u smislu da svaka adresa definiše jednu i samo jednu vezu (priključak) na Internet. Dva uređaja na Internetu nikada ne mogu imati istu IP adresu. Međutim, ako uređaj (najčešće ruter) poseduje dve Internet veze, preko dve različite mreže, onda će on imati i dve IP adrese. IP adrese su univerzalne u smislu da svaki host koji želi da se poveže na Internet mora poštovati opšte usvojeni sistem IP adresiranja.

Adresni prostor

Protokol kao što je IP, koji se oslanja na adrese, pokriva određeni adresni prostor. Adresni prostor čine sve adrese koje protokol može koristiti. Ako protokol predviđa N bita za predstavljanje adresa, tada je veličina adresnog prostora 2N. IP protokol u verziji IPv4 koristi 32-bitne adrese, što znači da je njegov adresni prostor veličine 232, odnosno 4.294.967.296. To znači da kada ne bi postojala dodatna ograničenja, na Internet bi moglo da se priključi više od 4 milijarde uređaja. Nažalost, stvaran broj raspoloživih adresa je mnogo manji.

Notacija

Internet adrese se često zapisuju u tačkastoj decimalnoj notaciji. U ovom formatu, svaki od četiri bajta adrese se zapisuje kao decimalni broj, od 0 do 255. Najniža IP adresa je oblika 0.0.0.0 (sve 0), a najviša 255.255.255.255 (sve jedinice). Sl. 5-4 prikazuje bit oblik i decimalni format jedne konkretne IP adrese.

Sl. 5-4 Tačkasta decimalna notacija.

5.1.1.1 Klasno IP adresiranje

Kada je pre nekoliko decenija uvedeno IP adresiranje korišćen je koncept klasa, odnosno šema klasnog IP adresiranja. Sredinom 90’-tih godina prošlog veka, uvedena je nova šema, tzv. besklasno adresiranje, koja je vremenom gotovo u potpunosti potisnula prvobitnu šemu. Bez obzira na to, postoje dva razloga za izučavanje klasnog IP adresiranja: 1) deo Interneta još uvek koristi klasno adresiranje; 2) poznavanje koncepta klasnog adresiranja je neophodan za razumevanje besklasnog adresiranja.

54

Kod klasnog IP adresiranja, prostor IP adresa je podeljen na pet klasa: A, B, C, D i E. Svaka klasa zauzima jedan kontinualni deo adresnog prostora (Sl. 5-5). Kao što možemo videti na Sl. 5-5, klasa A pokriva čak polovinu adresnog prostora, klasa B 1/4, klasa C 1/8, a klase D i E po jednu 1/16. Broj adresa u svakoj klasi dat je u tabeli sa Sl. 5-5.

A

B C D E

Adresni prostor

Klasa Broj adresa Procenat A 231 = 2,147,483,648 50% B 230 = 1,073,741,824 25% C 229 = 536,870,912 12.5% D 228 = 268,435,456 6.25% E 228 = 268,435,456 6.25%

Sl. 5-5 Zauzeće adresnog prostora.

Određivanje klase

Svaka IP adresa pripada jednoj klasi. Pripadnost IP adrese klasi može se odrediti na osnovu binarnog ili decimalnog oblika adrese. Ako je adresa data u binarnom obliku, tada prvih nekoliko bita ukazuju na klasu kojoj adresa pripada (Sl. 5-6(a)). Adresa pripada klasi A ako njen krajnji levi bit ima vrednost 0. Pripadnost klasi B se prepoznaje po početnoj sekvenci 10, klasi C po sekvenci 110, klasi D po 1110 i klasi E po četiri početne 1-ce. (Napomenimo da klasama A i E pripadaju i neke specijalne adrese koje se ne uklapaju u klasifikaciju. O njima nešto kasnije.)

Da bi smo odredili klasu IP adrese date u obliku tačkaste-decimalne notacije, potrebno je pogledati samo prvi (krajnji levi) bajt (broj) adrese. Svaka klasa ima određeni opseg ovih brojeva (Sl. 5-6(b)). Na primer, ako je prvi bajt između 0 i 127, klasa adrese je A. Ako je prvi bajt između 128 i 191, klasa adrese je B, itd.

(a) (b)

Sl. 5-6 Određivanje klase: (a) u binarnoj notaciji; (b) u decimalnoj notociji.

Netid i Hostid

IP adrese u klasama A, B i C podeljene su na dva dela: netid i hostid. Ovi delovi su promenljive dužine, zavisno od klase kojoj adresa pripada (Sl. 5-7). Netid identifikuje mrežu na Internetu, a hostid host u mreži. U klasi A, jedan bajt definiše netid, a tri bajta hostid; u klasi B, po dva bajta se koriste za netid i hostid; u klasi C, tri bajta definišu netid, a jedan hostid. Adrese iz klase D se koriste kao multicat adrese. U ovoj klasi ne postoji podela na netid i hostid. Adrese iz klase E su rezervisane za neke buduće primene.

HostIdNetid

HostIdNetid

HostIdNetid

Multikast adrese

bajt 1 bajt 2 bajt 3 bajt 4

Klasa A

Klasa B

Klasa C

Klasa D

Rezervisane adreseKlasa E

0

10

110

1110

1111

Sl. 5-7 Netid i hostid

55

Klase i blokovi

Jedan problem klasnog adresiranja je taj da je svaka klasa podeljena na fiksni broj blokova fiksne veličine. Razmotrimo detaljnije svaku od klasa.

Klasa A

Klasa A je podeljena na 128 blokova, gde svaki blok ima različito netid. Prvi blok pokriva adrese od 0.0.0.0 do 0.255.255.255 (netid 0). Drugi blok pokriva adrese 1.0.0.0 do 1.255.255.255 (netid 1). Poslednji blok pokriva adrese 127.0.0.0 do 127.255.255.255 (netid 127). Uočimo da sve adrese u bloku imaju isti prvi bajt (netid), a razlikuju se po vrednostima preostala tri bajta (hostid).

Prvi i poslednji blok u klasi A rezervisani su za posebne namene (kao što ćemo uskoro videti). Dodatno, jedan blok (netid 10) se koristi za privatne adrese (za izolovane mreže koje nisu povezane na Internet). Preostalih 125 blokova su raspoloživi za dodelu zainteresovanim organizacijama. To znači da je ukupan broj organizacija koje mogu posedovati adresu iz klase A samo 125. Međutim, svaki blok u klasi A sadrži čak 16,777,216 adresa ! Organizacija mora biti veoma velika da bi iskoristila toliki broj adresa.

Na Sl. 5-8 je prikazano kako organizacija kojoj je dodeljen blok sa netid 73 koristi svoje adrese. Prva adresa iz bloka (73.0.0.0) se koristi za identifikaciju same organizacije na Internetu. Ova adresa se zove mrežna adresa i definiše mrežu organizacije, a ne neki pojedinačni host. Organizaciji nije dozvoljeno da koristi poslednju adresu bloka (73.255.255.255), jer ova adresa imam specijalnu namenu. Preostale adrese iz bloka, organizacija može koristiti za svoje hostove i rutere.

Klasa A je namenjena velikim organizacijama, sa velikim brojem hostova i rutera, ali ogroman broj adresa u svakom bloku je verovatno veći od potreba i najvećih organizacija. Zbog toga mnoge adrese iz ove klase ostaju neiskorišćene.

0.0.0.0

0.255.255.255

Netid 0

Specijalanblok

73.0.0.0

73.255.255.255

Netid 73

127.0.0.0

127.255.255.255

Netid 127

Specijalanblok

Klasa A

73.0.0.1

73.0.0.2

73.8.17.2

73.255.255.254

73.255.255.255 (specijana adresa)

73.0.0.0

73 je zajedničko u svim adresama

128 blokova; 16.777.216 adresa u svakom bloku

Sl. 5-8 Blokovi u klasi A.

Klasa B

Klasa B je podeljena na 16,384 bloka, pri čemu svaki blok ima različito netid. Šesnaest blokova su rezervisani za privatne adrese, dok su preostalih 16,368 raspoloživi za dodelu organizacijama. Prvi blok pokriva adrese od 128.0.0.0 do 128.0.255.255 (netid 128.0). Poslednji blok pokriva adrese od 191.0.0.0 do 191.0.255.255 (netid 128.0). Uočimo da sve adrese iz istog bloka imaju ista prva dva bajta (hostid), a da se razlikuju po vrednosti druga dva bajta (hostid). Na Sl. 5-9 je prikazano kako organizacija kojoj je dodeljen blok sa netid 180.0 može koristiti svoje adrese. Kao i u klasi A, prva adresa iz bloka je mrežna adresa, a poslednja ima posebnu namenu. Preostale adrese organizacija može koristiti za svoje hostove i rutere.

Ukupan broj organizacija kojima se može dodeliti blok iz klase C iznosi 16,368. Međutim, pošto svaki blok iz ove klase sadrži 65,536 hostova, organizacija mora biti dovoljno velika da iskoristi sve ove adrese. Iz tog razloga, kao i kod klase A, veliki broj adresa iz klase B, je neiskorišćen.

56

Sl. 5-9 Blokovi u klasi B.

Klasa C

Klasa C je podeljena na 2,097,152 bloka, pri čemu svaki blok različito isto netid. 256 blokova su rezervisani za privatne adrese, dok su preostalih 2,096,896 predviđeni za dodelu organizacijama. Prvi blok obuhvata adrese od 192.0.0.0 do 192.0.0.255. (netid 192.0.0). Poslednji blok obuhvata adrese od 223.255.255.0 do 223.255.255.255 (netid 223.255.255). Uočimo da su prva tri bajta (netid) svih adrese iz istog blokova identična, dok četvrti bajt može imati bilo koju vrednost (hostid). Na Sl. 5-10 je prikazano kako organizacija kojoj je dodeljen blok sa netid 200.11.8 može koristiti svoje adrese. Kao i kod klasa A i B, prva adresa iz svakog bloka je mrežna adresa, a poslednja ima posebnu namenu.

Ukupan broj organizacija koje mogu posedovati blok iz klase C je 2,096,896. Međutim, pošto svaki blok u ovoj klasi sadrži 256 adresa, ovu klasu obično koriste organizacije sa malim brojem hostova i rutera. (Zbog ograničenog broja adresa u bloku, mali broj organizacija se odlučuje da uzme blok iz klase C.)

Sl. 5-10 Blokovi klase C.

Klasa D

U klasi D postoji samo jedan blok adresa. Klasa D se koristi za multicast (poruka se šalje ne samo na jedno, već na više odredišta). Svaka adresa iz ove klase se koristi da definiše jednu grupu hostova na Internetu. Kada se grupi dodeli adresa iz klase D, svi hostovi, članovi ove grupe, pored normalne (unicast) imaju i grupnu (multicast) adresu.

Klasa E

U klasi E postoji samo jedan blok adresa, koje su rezervisane za neke buduće namene.

57

Mrežne adrese

Mrežne adrese igraju bitnu ulogu u klasnom IP adresiranju. Mrežna adresa poseduje sledeće osobine:

Mrežna adresa je prva adresa u bloku.

Mrežna adresa definiše mrežu (a ne host). (Ruteri usmeravaju pakete shodno mrežnoj adresi)

Za datu mrežnu adresu, u mogućnosti smo da odredimo klasu adrese, blok i opseg adresa u bloku.

Pr. 5-1. Za mrežnu adresu 132.21.0.0 odrediti klasu, blok i opseg adresa.

Data adresa pripada klasu B, zato što je prvi bajt iz opsega 128 - 191. Blok ima netid 132.21. Opseg adresa je od 132.21.0.0 do 132.21.255.255.

Treba uočiti da kod klasnog adresiranja mrežna adresa pruža potpune informacije o mreži. Za datu mrežnu adresu, u mogućnosti smo da odredimo broj adresa u odgovarajućem bloku. To proističe iz činjenice da je broj adresa u svakom bloku fiksiran klasnom šemom adresiranja.

Maska

U prethodnoj sekciji smo videli kako se za datu mrežnu adresu može odrediti opseg adresa u odgovarajućem bloku. Postavlja se pitanje da li moguća i inverzna operacija: kako na osnovu date IP adrese odrediti mrežnu adresu (tj. prvu adresu u odgovarajućem bloku). Ova operacija je važna prilikom rutiranja paketa. Da bi ruter usmerio paket u korektnu mrežu, on mora iz odredišne IP adrese (sadržane u zaglavlju datagrama) da izvuče adresu mreže.

Jedan način kako se može naći mrežna adresa jeste da se najpre odrede klasa i netid date IP adrese, a da se zatim hostid postavi na nulu. Na primer, neka je data adresa 134.45.78.2. Adresa pripada klasi B (prvi bajt je iz opsega 128 - 191) u kojoj netid zauzima 2 bajta. Dakle netid je 134.45, a tražena mrežna adresa 134.45.0.0.

Opisani način je moguć samo ako posmatrana mreža nije podeljena na podmreže. Procedura za određivanje mrežne adrese na osnovu date IP adrese, koja se može uopštiti i na slučaj kada podmreže postoje, koristi tzv. masku.

Maska je 32-bitni broj, koji AND-ovan sa bilo kojom adresom iz bloka daje mrežnu adresu (Sl. 5-11). AND (logička I) operacija se primenjuje na svaki par bitova maske i adrese. Drugim rečima, bitovi adrese koji odgovaraju 1-cama iz maske zadržavaju svoju vrednost (ako su 1 ostaju 1, ako su 0 ostaju 0), a bitovi koji odgovaraju 0-ma iz maske menjaju se na 0.

Sl. 5-11 Koncept maskiranja.

Podrazumevane maske

Kod klasnog adresiranja postoje tri maske, tzv. podrazumevane maske, jedna za svaku klasu (T. 5-1). Za klasu A maska ima osam 1-ca i dvadesetčetiri 0; maska za klasu B ima šesnaest 1-ca i šesnaest 0; maska za klasu C ima dvadesetčetiri 1-ca i osam 0. Jedinice u maskama odgovaraj netid, a nule hostid sekciji u svakoj klasi.

T. 5-1 Podrazumevane maske

Klasa Maska (binarni zapis) Maska (decimalna-tačkasta notacija)

A 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0

B 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0

C 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0

Pr. 5-2 Za IP adresu 23.56.7.91 odrediti početnu adresu bloka (tj. mrežnu adresu)

Data adresa pripada klasi A, što znači da je podrazumevana maska oblika 255.0.0.0. Pošto u masci prvi bajt ima vrednost 255 (sve jedinice), prvi bajt adrese ostaje neizmenjen, dok preostala tri postaju 0. Dakle, tražena mrežna adresa je 23.0.0.0.

CIDR notacija

Iako kod klasnog adresiranja svaka adresa ima podrazumevanu (jednoznačnu) masku, ponekada je uobičajeno (a i kompatabilno sa klasnim adresiranjem) da se podrazumevana maska eksplicitno naglasi prilikom zapisivanja

58

adrese. Za ovu namenu koristi se CIDR (izgovara se ˝cider˝) notacija. U ovoj notaciji, broj 1-ca u maski se zapisuje na kraju adrese posle kose crte. Na primer, adresa 18.46.74.10, koja je iz klase A sa podrazumevanom maskom 255.0.0.0, se zapisuje kao 18.46.74.10/8, da bi se naglasilo da u maski postoji osam 1-ca. Slično, adresa 141.24.74.69 se zapisuje kao 141.24.74.69/16 (što pokazuje da adresa pripada klasi B i da maska ima šesnaest 1-ca.

Problem iscrpljivanja IP adresa

Zbog brzog rasta Interneta, kao i zbog nedostataka samog klasnog adresiranja, raspoložive IP adresu su gotovo iscrpljene. Uprkos tome, broj uređaja na Internetu je još uvek mnogo manji od 232. Klase A i B su u potpunosti iskorišćene, dok su blokovi iz klase C previše mali za organizacije srednje veličine. Nešto kasnije, ukazaćemo na načine kako se problem iscrpljivanja IP adresa može ublažiti.

Uređaji sa više mrežnih adaptera (multihomed uređaji)

IP adresa definiše vezu uređaja na Internet, tj. mesto na Internetu gde se uređaj nalazi. Otuda sledi da uređaj koji je povezan na više od jedne mreže mora imati i više od jedne IP adrese. Računar koji je povezan na različite mreže se zove računar sa više mrežnih adaptera i imaće više od jedne adrese, moguće iz različitih klasa. Ruter je uvek povezan na više od jedne mreže (inače nema gde da usmerava pakete). Shodno tome, ruter uvek ima dve ili više IP adresa, po jednu za svaki mrežni adapter.

Na Sl. 5-12 su prikazani jedan računar sa više mrežnih adaptera i jedan ruter. Računar je povezan na dve mreže i shodno tome ima dve IP adresa. Ruter je povezan na tri mreže i zato ima tri IP adrese.

Mreža Mreža

Mreža

123.50.16.90 141.14.22.9

141.14.67.80123.70.9.111

205.66.74.6

Sl. 5-12 Uređaji sa više mrežnih adaptera.

Pr. 5-3 Jednostavan internet

Na Sl. 5-13 je prikazan deo Interneta kojeg čine četiri mreže (tri Ethernet i jedan Token Ring LAN). Adrese mreža napisane su masnim slovima i sadrže netid deo i sve nule u delu hostId. Adrese mreža sa slike su: 129.8.0.0 (klasa B), 124.0.0.0 (klasa A), 220.3.6.0 (klasa C) i 134.18.0.0 (klasa B). Svaki ruter ima posebnu IP adresu za svaku mrežu na koju je povezan.

220.3.6.0

220.3.6.3

220.3.6.1

129.8.0.1 129.8.45.13

129.8.0.0

220.

3.6.

23

129.8.14.12

134.

18.1

0.88

134.

18.

14.2

1

134.

18.6

8.44

134.

18.0

.0

222.13.16.0

222.13.16.40

222.

13.1

6.41

207.

42.5

6.0

124.100.33.77

207.42.56.2

x.y.z.w

134.

18.8

.2

124.4.51.66124.42.5.45

124.0.0.0

ka ostatku Interneta

Sl. 5-13 Mrežne adrese i adrese hosta.

Uočimo da IP adresa definiše mrežnu lokaciju uređaja, a njegov identitet. Drugim rečima, s obzirom na to da IP adresu čine dva dela (netid i hostid), ona jedino može da definiše vezu uređaja na određenu mrežu. Jedna

59

posledica ovoga je ta da premeštanje računara iz jedne u neku drugu mrežu podrazumeva i promenu njegove IP adrese.

Specijalne adrese

Pojedini delovi adresnog prostora IP protokola se koriste za specijalne adrese (T. 5-2).

T. 5-2 Specijalne adrese.

Specijalna adresa Netid Hostid Izvor ili odredište Mrežna adresa Određena Sve nule - Direktna broadcast adresa Određena Sve 1-ce Odredište Ograničena broadcast adresa Sve 1-ce Sve 1-ce Odredište Ovaj host na ovoj mreži Sve nule Sve nule Izvor Konkretan host na ovoj mreži Sve nule Određena Odredište Loopback adresa 127 Bilo koja Odredište

Mrežna adresa

Mrežne adrese su već razmatrane. Mrežna adresa je prva adresa u bloku iz klasa A, B i C.

Direktna opšta adresa

Direktna opšta (ili broadcast) adresa je adresa iz klasa A, B ili C sa definisanim netid i svim 1-cama u delu hostid. Ovu adresu omogućava broadcast (emitovanje namenjeno svima) datagrama na udaljenoj mreži, bilo gde na Internetu (ukazuje na sve hostove adresirane mreže). Paket koji kao odredišnu adresu imaju adresu ovog tipa, prihvatiće svi hostovi (bez obzira na svoju normalnu IP adresu). Međutim, ruteri većine mreža na Internetu onemogućavaju prolazak ovakvih datagrama u mrežu (iz bezbednosnih razloga). Uočimo da direktna opšta adresa može biti korišćena samo kao odredišna adresa. Takođe, uočimo da ova specijalna adresa smanjuje za 1 broj raspoloživih IP adresa u svakom bloku iz klasa A, B i C.

Ograničena opšta adresa

Adresa iz klasa A, B ili C, sa svim 1-cama (u netid i u hostid) predstavlja opštu adresu na lokalnoj mreži. Host koji želi da pošalje istu poruku svim ostalim hostovima u svojoj mreži, može da koristi ovu adresu kao odredišnu adresu u IP paketu. Ruter sprečava prolazak paketa sa ovim tipom adrese u druge mreže i time ograničava broadcast samo na mrežu u kojoj je paket emitovan. Uočimo da po klasifikacija, ova adresa pripada klasi E.

Host na ovoj mreži

IP adresa koja sadrži sve nule tumači se kao ˝host na ovoj mreži˝. Ovu adresu koristi host ako nakon uključena ne zna svoju IP adresu. Tipično, u takvim slučajevima, host šalje IP paket za zahtevom za dodelu adrese serveru koji je zadužen za raspodelu IP adresa hostovima na lokalnoj mreži. Pošto host ne zna IP adresu servera, a ni mrežnu adresu mreže u kojoj je, paket kojeg šalje sadržaće ograničenu broadcast adresu kao odredišnu i adresu ˝host na ovoj mreži˝ kao izvornu. Uočimo da ova adresa može biti korišćena samo kao izvorna adresa. Takođe, uočimo da adresa ˝host na ovoj mreži˝ pripada klasi A.

Konkretni host na ovoj mreži

IP adresa sa svim nulama u delu netid ukazuje na konkretni host na ovoj mreži. Ovu adresu koristi host da bi poslao poruku nekom drugom hostu na istoj mreži. Ruter će blokirati ovakav paket i tako ograničiti njegovo prostiranje samo na lokalnu mrežu. Uočimo da ova adresa može biti korišćena samo kao odredišna adresa. Takođe, uočimo da adresa tipa ˝Konkretni host na ovoj mreži˝, po klasifikaciji pripada klasi A i da smanjuje broj blokova u klasi A za 1.

Loopback adresa

IP adrese oblika 127.xx.yy.zz predstavljaju tzv. loopback adrese (ili adrese lokalne petlje), koje se koriste za testiranje mrežnog softvera lokalne mašine. Paketi upućeni na ovu adresu nikada ne napuštaju mašinu, već se vraćaju nazad mrežnom softveru, koji ih tretira na isti način kao i bilo koji paket primljen sa mreže. Na ovaj način se može testirati operativnost IP softvera. Takođe, loopback adrese može koristiti klijentski proces (program koji se izvršava) kada se obraća serverskom procesu na istoj mašini. Loopback adresa se može koristiti samo kao odredišna adresa; klasifikuje se u klasu A i, praktično, smanjuje broj blokova u ovoj klasi za 1.

Privatne adrese

Izvestan broj blokova u klasama A, B i C rezervisan je za privatne mreže (T. 5-3). Adrese iz ovih blokova nisu globalno prepoznatljive, a koriste se u izolovanim mrežama (koje nisu povezane na Internet) ili u mrežama kod kojih se za vezu sa Internetom koristi tehnika prevođenja IP adresa (tzv. NAT, poglavlje 5.1.5).

60

T. 5-3 Adrese za privatne mreže.

Klasa Netid Broj blokova A 10.0.0 1 B 172.16 – 172.31 16 C 192.168.0 – 192.168.255 256

Individualne, grupne i opšte adrese

Komunikacija na Internetu može se ostvariti korišćenjem individualnih (unicast), grupnih (multicast) i opštih (broadcast) adresa.

Individualne adrese

Individualne IP adrese se koriste za komunikaciju tipa jedan-na-jedan (tzv. unicast). Izvor šalje paket namenjen tačno jednom odredištu. Svi sistemi direktno povezani na Internet imaju barem jednu, jedinstvenu individualnu IP adresu. Individualne IP adrese pripadaju klasama A, B i C. Na Sl. 5-14 je prikazan primer unicast komunikacije. Izvor (S1) šalje paket koji prolazi kroz rutere i stiže do svog odredišta (D1).

Sl. 5-14 Unicast (jedna-na-jedna) komunikacije.

Grupne adrese

Grupna (multicast) komunikacija je komunikacija tipa jedan-ka-više. Izvor šalje paket kojeg prima više odredišta. Grupne adrese pripadaju klasi D. Celokupna adresa (svih 32 bita) definiše groupid - identifikator, ili adresa grupe. Sistem na Internetu može imati jednu ili više grupnih adresa iz klase D (pored jedne ili više individualnih adresa). Ako sistem (obično host) ima npr. 7 grupnih adresa, to znači da je član 7 multicast grupa. Uočimo da se adrese iz klase D mogu koristiti samo kao odredišne adrese.

Grupna komunikacija na Internetu može biti lokalna i globalna. Na lokalnom nivou, multicast grupu može činiti podskup hostova na nekom LAN-u. Na globalnom nivou, grupu mogu formirati hostovi iz različitih mreža. U oba slučaja, svim hostovima iz iste grupe dodeljuje se ista grupna adresa.

Na Sl. 5-15 je ilustrovan koncept grupne komunikacije. Multicast paket polazi iz izvora S1 i stiže do svih odredišta koja pripadaju grupi G1. Uočimo da ruteri, po potrebi, mogu da umože paket i kopije proslede dalje kroz nekoliko svojih mrežnih adaptera.

Sl. 5-15 Grupna (multicast) komunikacija.

Tipične primene grupne komunikacije su:

Pristup distribuiranim bazama podataka. Većina velikih baza podataka su distribuirane. To znači da su informacije smeštene na više različitih lokacija. Korisnik koji želi da pristupi bazi, ne mora da zna tačnu

61

lokaciju tražene informacije, već svoj upit može da pošalje na grupnu adresu svih lokacija. Odgovoriće lokacija koja poseduje traženu informaciju.

Distribucija informacija. U poslovanju, često se javlja potreba da firma šalje cirkularna obaveštenja svojim korisnicima. Ako se za ovu namenu koristi multicast firma može poslati jednu poruku, koja će stići do svih zainteresovanih korisnika. Na sličan način, mogu se distribuirati vesti.

Telekonferencije. Osnovna pretpostavka telekonferencije je da svi učesnici dobijaju iste informacije u isto vreme (˝svako vidi svakog˝). Za ovu namenu se mogu formirati privremene ili trajne multikast grupe.

Učenje na daljinu. Predavanje jednog profesora može se emitovati specifičnoj grupi studenata.

Višestruki unicast v.s. multicast

Za sve navedene primere primene grupne komunikacije zajedničko je da izvor u isto vreme šalje identičnu informaciju većem broju zainteresovanih odredišta. Isti efekat se može postići ako izvor umesto jednog multicast paketa, ka svakom odredištu pošalje jedan individualnih paketa (tzv. višestruki unicast). Na Sl. 5-16 je ilustrovana razlika između multicast-a i višestrukog unicasta-a. Multicast započinje jednim paketom koji se umnožava u ruterima. Sve kopije paketa imaju istu (grupnu) odredišnu adresu. Uočimo da se između para rutera uvek prenosi jedna kopija paketa. Kod višestrukog unicasta-a, izvor šalje više paketa, svaki sa različitom individualnom odredišnom adresom. Uočimo da se između pojedinih parova rutera prenosi više kopija paketa. Multicast je efikasniji od višestrukog unicast-a. Uočimo da je za distribuciju informacije iz primera sa Sl. 5-16 potrebno da mreža prenese ukupno 11 paketa, za slučaj multicast-a, u odnosu na 19 paketa za slučaj višestrukog unicast-a. Takođe, kod višestrukog unicast-a pojedini linkovi (oni koji su bliži izvoru) su više opterećeni od drugih.

(a) (b)

Sl. 5-16 Multicast v.s. unicast: (a) multicast; (b) unicast.

Opšte adrese

Broadcast (ili emitovanje namenjeno svima) je komunikacija tipa jedan-ka-svima. Internet dozvoljava broadcast samo na lokalnom nivou. Prethodno su pomenuta dva tipa IP adresa koje se koriste za ovu namenu: ograničena opšta adresa (sve 1-ce) i direktna opšta adresa (konkretno netid, hostid sve 1-ce). Broadcast na globalnom nivou nije dozvoljen. To znači da sistem (host ili ruter) ne može da pošalje poruku svim hostovima i ruterima na Internetu.

Podmrežavanje

Dva nivoa hijerarhije

Kao što već znamo, jedan deo IP adrese identifikuje mrežu (netid), a drugi host (ili ruter) u mreži (hostid). To znači da u IP adresiranju postoji hijerarhija. Privi nivo hijerarhije je mreža, a drugi host (Sl. 5-17). Da bi datagram stigao do nekog hosta na Internetu, on mora najpre da stigne u mrežu kojoj host pripada (korišćenjem netid). Kada datagram stigne u mrežu isporučuje se hostu shodno broju hosta (hostid). Drugim rečima klase A, B i C IP adresa podržavaju dvonivovsku hijerarhiju.

62

141.14.0.1 141.14.0.2 141.14.0.254. . .

Mreža: 141.14.0.0141.14.0.4

Ka ostatku Interneta

Sl. 5-17 Mreža sa dva nivoa hijerarhije (bez podmrežavanja).

Međutim, u mnogim slučajevima, dva nivoa hijerarhije nisu dovoljna. Razmotrimo sledeći primer. Niški univerzitet rezervisao je za svoje potrebe jedan mrežni broj iz klase B. Prva mreža uvedena je na Elektronskom fakultetu - lokalna mreža tipa Ethernet LAN koji povezuje sve računare ovog fakulteta i ruter za vezu sa Internetom. Godinu data kasnije, Mašinski fakultet je izrazio želju da dobije pristup Internetu. Kupljen je repetitor i Ethernet LAN Elektronskog fakulteta proširen je i na Mašinski fakultet koji se nalazi u susednoj zgradi. Vremenom, i neki drugi fakulteti su na isti način priključivani. Klasa B adresa dozvoljava 65.536 hostova u jednoj mreži, što je više nego dovoljno da zadovolji sve potrebe univerziteta. Međutim, pojavio se drugi problem, Ethernet LAN nije mogao više da se proširuje jer je ograničenje od najviše 4 repetitora brzo dostignuto. Očigledno, neophodna je drugačija organizacija mreže.

Pribavljanje nove mrežne adrese nije rešenje, zato što su mrežne adrese danas deficitarne i teško se mogu dobiti nove, a univerzitet ionako već ima dovoljan broj slobodnih adresa za više od 60.000 hostova. Suština problema je u dvonivovskoj strukturi IP adresa klase A, B i C koje ne mogu pokrivati više od jedne mreže. Hostovi ne mogu biti organizovani u grupe - svi su na istom nivou.

Rešenje koje se danas širok koristi u situacijama sličnim opisanoj zasnovano je konceptu formiranja podmreža ili podmrežavanja (subnetting) koji omogućava da se mreža, za interne potrebe, podeli na više manjih fizičkih podmreža (subnet), a da se gledano od spolja i dalje vidi i ponaša kao jedna mreža. Tipična savremena univerzitetska mreža može izgledati kao na Sl. 5-18, sa glavnim ruterom koji je povezan sa ostatkom Interneta i brojnim Ethernet LAN-ovima (podmrežama) razvedenim po različitim fakultetima. Svaka podmreža ima svoj ruter za vezu sa glavnim ruterom. Kada datagram sa Interneta stigne u glavni ruter, interpretacija IP adresa se menja. Ruter je ˝svestan˝ da je mreža fizički podeljena na podmreže i na neki način ˝zna˝ na koju podmrežu da preusmeri datagram.

Sl. 5-18 Mreža sa uvedenim podmrežama.

Tri nivoa hijerarhije

Uvođenje podmreža kreira treći nivo hijerarhije u IP adresiranju. Sada postoje tri nivou: sajt, podmreža i host (Sl. 5-19), a rutiranje uključuje tri koraka: isporuka datagrama sajtu, isporuka podmreži i konačno, isporuka datagrama hostu. (Može se uspostaviti analogija sa šemom telefonskih brojeva. Na primer, u broju 381-18-529601 postoje tri nivoa hijerarhije: 381 - kod države, 18 - pozivni broj grada i 529601 - broj telefona.)

(a) (b)

Sl. 5-19 Adrese u mreži: (a) bez podmreža; (b) sa podmrežama.

Maska podmreže

Ranije smo već uveli pojam podrazumevane maske. Podrazumevana maska se koristi kada je potrebno za datu IP adresu odrediti prvu adresu u bloku (tj. mrežnu adresu). Međutim, sa podelom na podmreže situacija se

63

menja - neophodna je maska podmreže. U odnosu na podrazumevanu masku, maska podmreže ima veći broj 1-ca (Sl. 5-20). Podrazumevana maska definiše mrežnu, a maska podreže adresu podmreže. U osnovi, umesto da se koristi jedna mrežna adresa, neki bitovi se oduzimaju od hostid i koriste za kreiranje većeg broja podmreža.

11111111 11111111 00000000 00000000

11111111 11111111 111 000 00000000

3 13

16

255.255.0.0

255.255.224.0

Podrazumevana maska

Maska podmreže

Sl. 5-20 Poređenje podrazumevane maske i maske podmreže

Za datu IP adresu, adresu podmreže možemo odrediti na isti način kao i adresu mreže - primenom logičke AND operacije na masku i IP adresu.

Broj podmreža se može odrediti na osnovu broja dodatnih 1-ca u maski. Na primer, u primeru sa Sl. 5-20, broj dodatnih 1-ca je 3. To znači da je broj podmreža 23=8. Broj adresa po podmreži može se odrediti na osnovu broj 0 u maski podmreže. U primeru sa slike, broj 0 je 13, što znači da u svakoj pomreži postoji 213=8192 raspoloživih adresa.

Pr. 5-4 Za IP adresu 200.45.34.56 i masku podmreže 255.255.240.0 odrediti adresu podmreže.

Adresa: 200.45.34.56 AND 11001000 00101101 00100010 00111000 Maska podmreže: 255.255.240.0 11111111 11111111 11110000 00000000 Adresa podmreže: 11001000 00101101 00100000 00000000 => 200.45.32.0

Dakle, adresa podmreže je 200.45.34.56.

Specijalne adrese u podmrežavanju

Sa uvedenim podmrežavanjem, dve adrese iz svake podmreže se dodaju listi specijalnih adresa. Prva adresa svake podmreže (hostid sve nule) je adresa podmreže. Poslednja adresa u svakoj podmreži (sa hostid sve 1-ce) je rezervisana za ograničeni broadcast unutar podmreže.

CIDR notacija

CIDR notacija se takođe može koristiti i kod podmrežnog adresiranja. Korišćenjem ove notacije, adresa u podmrežu se može lako zapisati. Na primer, zapis 141.14.92.3/16 prikazuje adresu klase B. Međutim, zapis 141.14.92.3/18 prikazuje adresu koja pripada podmreži sa maskom 255.255.192.0 (18 1-ca).

5.1.1.2 Besklasno IP adresiranje

Upotreba klasnog adresiranja stvorila je mnoge probleme. Do sredine 1990’ adrese iz klasa A, B i C su bile praktično iscrpljen. Najmanji broj adresa dodeljivan organizacijama bio je 256 (klasa C), a najveći 16,777,216 (klasa A). Za organizacije čije u potrebe bile između ovih granica, koristile su se adrese iz klase B ili više blokova iz klase A. U svakom slučaju, broj dodeljenih adresa mogao je biti samo umnožak od 256. Zbog svega toga, veliki broj adresa dodeljenih tipičnoj organizaciji ostajao je neiskorišćen, a zbog prirode klasnog adresiranja nije mogao biti ˝ustupljen˝ nekoj drugoj organizaciji. Takođe, sa širenjem Interneta, adrese su postale potrebne i malim firmama (čije potrebe ne prelaze više od 16 adresa), pa čak i kućnim korisnicima, koji dovoljna jedna ili tek nekoliko adresa.

Tokom 1990’ godina, uporedo sa komercijalizacijom Interneta, pojavili su se provajderi Internet usluga (ISP - Internet Service Provider). ISP je organizacija koja svojim korisnicima (pojedincima, manjim firmama i organizacijama srednje veličine) obezbeđuje pristup Inernetu i nudi servise kao što je elektronska pošta. ISP poseduje veći opseg IP adresa, koje deli na grupe adresa (od po 2, 4, 16 itd) i dodeljuje ih korisnicima shodno njihovim potrebama. ISP je sa svojim korisnicima povezan putem dial-up, ADSL, DSL ili kablovskog modema. Na taj način, Internet je postepeno evoluirao od globalne mreže velikih mreža u globalnu mrežu ogromnog broja razuđenih mreža, od veoma velikih do veoma malih.

U cilju pospešivanja ovakvog trenda razvoja i prevazilaženja nedostataka klasnog adresiranja, 1996. godine uvedeno je besklasno adresiranje koje je u međuvremenu gotovo u potpunosti potisnulo klasično, klasno adresiranje.

Blokovi promenljive dužne

Kod besklasnog adresiranja opsezi adresa koji se dodeljuju organizacijama su blokovi promenljive dužine koji ne pripadaju klasama. Blokovi mogu imati 2 adrese, 4 adresa, 128 adresa itd. Postoji samo jedno ograničenje

64

koje se tiče veličine bloka, o kome će uskoro biti reči, ali u opštem slučaju, veličina blokova se kreće od veoma malih do veoma velikih.

Kod besklasnog adresiranja, adresni prostor (232 adresa) je podeljen na blokove različitih veličina, a organizaciji se dodeljuje blok veličine koja najbolje odgovara njenim potrebama (Sl. 5-21).

Sl. 5-21 Blokovi promenljive dužine.

Ograničenja

Besklasno adresiranje rešava mnoge probleme. Međutim, da bi šema mogla biti upotrebljiva (mogućnost lakog rutiranja datagrama, implementacija u ruterima i sl.) neophodno je prilikom definisanja blokova poštovati izvesna pravila, koja se odnose na veličinu bloka i prvu adresu u bloku.

Broja adresa u bloku

Veličina bloka mora biti stepen dvojke (2, 4, 8, 16, ...). Na primer, rezidencijalnom korisniku se može dodeliti blok od 2, nekoj manjoj firmi blok od 16, a nekoj velikoj firmi blok od 1024 (210) adresa.

Prva adresa u bloku

Prva adresa u bloku mora biti deljiva bez ostatka brojem adresa u bloku. Na primer, ako blok sadrži 4 adrese, prva adresa mora biti deljiva sa 4. Ako blok sadrži 16 adresa, prva adresa mora biti deljiva sa 16.

Ako blok ima 256 (28) ili manje adresa, dovoljno je proveriti samo krajnji desni bajt. Ako blok ima 65336 (216) ili manje adresa, dovoljno je proveriti dva krajnja desna bajta, itd.

Pr. 5-5: Koja od sledećih adresa može biti prva adresa bloka koji sadrži 16 adresa?

a) 205.16.37.32 b) 190.16.42.44 c) 17.17.33.80 d) 123.45.24.52

Samo dve adrese (a i c) zadovoljavaju ograničenje deljivosti sa 16: 205.16.37.32 zbog toga što je 32 deljivo sa 16, a 17.17.33.80 zbog 80 koje je takođe deljivo sa 16.

Pr. 5-6: Koja od sledećih adresa može biti prva adresa bloka koji sadrži 256 adresa?

a) 205.16.37.32 b) 190.16.42.0 c) 17.17.32.0 d) 123.45.24.52

U ovom slučaju, krajnji desni bajt mora biti 0. Kod IP adresa koristi se aritmetika u osnovi 256. Kada je krajnji desni bajt 0, celokupna adresa je deljiva sa 256. Od ponuđenih, samo dve adrese (b i c) zadovoljavaju ovaj kriterijum.

Pr. 5-7: Koja od sledećih adresa može biti prva adresa bloka koji sadrži 1024 adresa?

a) 205.16.37.32 b) 190.16.42.0 c) 17.17.32.0 d) 123.45.24.52

U ovom slučaju moramo proveriti dva krajnja desna bajta. Pošto je 1024 = 4 x 256, krajnji desni bajt mora biti deljiv sa 256, a drugi bajt (s desne strane) deljiv sa 4. Samo jedna adresa (c) zadovoljava ovaj uslov.

Maska

Kod klasnog adresiranja maska je implicitna (podrazumevana). Maska za blok iz klase A je 255.0.0.0 (/8); maska za blok iz klase B je 255.255.0.0 (/16), a maska za blok iz klase C 255.255.255.0 (/24). Za datu IP adresu, najpre možemo odrediti njenu klasu (na osnovu prvog bajta), a zatim primenom odgovarajuće maske odrediti i početnu adresu bloka (tj. mrežnu adresu).

S druge strane, kod besklasnog adresiranja, samo na osnovu date IP adrese nismo u mogućnosti da odredimo blok kojem adresa pripada. Neophodo je poznavati i masku. Drugim rečima, kod besklasnog adresiranja adresa i

65

maska uvek idu u paru. Maska je određena vodećih brojem 1-ca, a adresa se obično zapisuje u CIDR notaciji, kao:

x.y.z.t/n Broj n nakon kose crte, ukazuje na broj bita koji su isti u svim adresama iz bloka. Tako, ako je n = 20, tada su dvadest početnih (levih) bita isti u svim adresama odgovarajućeg bloka, dok se preostalih 12 razlikuju. Na osnovu ove informacije lako možemo naći broj adresa u bloku i poslednju adresu bloka.

Prefiks i dužina prefiksa. Pojmovi prefisk i dužna prefiksa se često koriste u kontekstu besklasnog adresiranja. Prefiks je drugo ime za zajednički deo svih adresa iz bloka (slično kao netid). Dužina prefiksa je broj bita u zajedničkom delu (tj. n).

Sufiks i dužna sufiksa. Sufiks je promenljivi deo u adresama nekog bloka (slično kao hostid). Dužina sufiksa je broj bita u promenljivom delu adrese (tj. 32 - n).

Određivanje bloka

Na osnovu besklasne adrese (adresa oblika x.y.z.t/n) lako možemo odrediti prvu adresu bloka i veličinu bloka.

Određivanje prve adrese

Prva adresa bloka se koristi kao mrežna adresa i ne može se dodeliti hostu (slično kao i prva adresa bloka kod klasnog adresiranja). Prva adresa bloka kojem data besklasna adresa pripada određuje se primenom AND operacije na adresu i masku. Prosto, prvih n bita se zadrže kakvi jesu, a preostalih 32-n se postave na 0.

Pr. 5-8: Odrediti prvu adresu u bloku ako je 140.120.84.24/20 jedna od adresa iz bloka.

Dužina prefiksa date adrese je 20, što znači da zadržavamo prvih 20 bita, a preostalih 5 menjamo na 0.

Adresa u binarnom obliku: 10001100 01111000 01010100 00011000 Zadržavamo prvih 27 bita: 10100111 11000111 01010000 00000000 Rezultat u CIDR notaciji: 140.120.80.0/20

Određivanje broja adresa u bloku

Ukupan broj adresa u bloku iznosi 232-n.

Pr. 5-9: Odrediti broj adresa u bloku ako je 140.120.84.24/20 jedna od adresa iz bloka.

Dužina prefiksa je 20, a broj adresa u bloku 232-20 = 212 = 4096.

Određivanje poslednje adrese u bloku

Poslednja adresa u bloku je specijalna adresa, koja se, slično poslednjoj adresi bloka kod klasnog adresiranja, koristi kao orgraničena opšta adresa. Poslednju adresu u bloku možemo odrediti na dva načina:

1) Poslednja adresa bloka jednaka je zbiru prve adrese bloka i veličine bloka umanjene za 1.

2) Poslednja adresa bloka jednaka je zbiru prve adrese bloka i jediničnog komplementa maske.

Pr. 5-10: Odrediti poslednju adresu bloka kojem pripada adresa 140.120.84.24/20.

Prvi način: U primeru Pr. 5-9 izračunato je da blok kojem pripada odresa 140.120.84.24/20 sadrži 4096 adresa, a u Pr. 5-8 da je njegova prva adresa 140.120.80.0/20. Poslednju adresu bloka određujemo tako što na početnu adresu dodajemo (4096-1). Da bi smo zadržali tačkasu-decimalnu notaciju i prilikom izvođenja operacije sabiranja, broj 4095 predsavićemo u osnovi 256, tj. kao 15.255 (što sledi iz 4095 = 15x256 + 255). Tako,

140.120.80.0 + 15.255 140.120.95.255

Poslednja adresa bloka je 140.120.95.255/20.

Drugi način: Maska ima dvadeset 1-ca i dvanaest 0. Komplement maske imaće dvanaest 1-ca i dvadeset 0. Drugim rečima, komplement maske je 00000000 00000000 00001111 11111111 ili 0.0.15.255. Poslednju adresu bloka nalazimo tako što saberemo prvu adresi i komplement maske:

140.120.80.0 + 0. 0. 15.255 140.120.95.255

Poslednja adresa bloka je 140.120.95.255/20.

66

Pr. 5-11 Odrediti blok ako je jedna od njegovih adresa 190.87.140.202/29.

Blok je određen prvom adresom, veličinom i poslednjom adresom. Uočimo da maska sa dužinom prefiksa 29 ima sve 1-ce na pozicijama prva tri bajta i pet 1-ca i tri nule na poziciji poslednjeg bajta, tj. 11111000. To znači da će u prvoj adresi bloka u odnosu na datu adresu biti promenjen samo poslednji bajt (202). Broj 202 u binarnom obliku ima vrednost 11001010, a primenom maske dobijamo: (11001010) AND (11111000) = 11001000 (decimalno 200). Dakle, prva adresa bloka je: 190.87.140.200/29. Veličina bloka iznosi 232-29 = 23 = 8 adresa. Komplement maske je 0.0.0.7, što sabrano sa prvom adresom daje poslednju adresu bloka: 190.87.140.207/29.

Dakle, prva adresa bloka je 190.87.140.200/29, a poslednja 190.87.140.207/29. Blok ima samo 8 adresa.

Pr. 5-12 Prikazati mrežnu konfiguraciju za blok iz Pr. 5-11

Organizacija kojoj je dodeljen blok iz Pr. 5-11 može koristiti adrese iz bloka za svoje hostove. Međutim, prva i poslednja adresa u bloku moraju ostati nedodeljene. Prva adresa predstavlja adresu mreže, a poslednja se koristi kao ograničena opšta adresa. Dakle, organizacija u svojoj mreži može imati najviše 6 hosta. Maksimalna konfiguracija mreže je prikazana na Sl. 5-22. (Uočimo da se poslednja adresa zavšava bajtom 207; kod klasnog adresiranja poslednji bajtu poslednje adrese bloka je uvek 255.)

Sl. 5-22 Pr. 5-12

Podmrežavanje

Besklasno, kao i klasno adresiranje, podržava podmrežavanje. Organizacija kojoj je dodeljen blok adresa, može kreirati podmreže shodno svojim potrebama. Administrator mreže, za svaku podmrežu, određuje odgovarajuću masku. Maska podmreže imaće veću dužina prefiksa (n) od maske koja važi na nivou dodeljenog bloka.

Određivanje maske podmreže

Prefiks podmreže određen je brojem uvedenih podmreža. Ako je broj podmreža s, tada je broj dodatnih 1-ca u dužini prefiksa jednak log2s. Uočimo da ako želimo da sve podmreže budu iste veličine (tj. da imaju isti broj adresa), broj podmreža mora biti stepen dvojke.

Pr. 5-13 Organizaciji je dodeljen blok 130.34.12.64/26. Organizacija želi da kreira 4 podmreže. Kolika je dužina prefiksa podmreže?

Kreiraju se 4 podmreže, što znači da su, u odnosu na dužinu prefiksa sajta, potrebna dve dodatne 1-ce (log24 = 2). Dakle, dužina prefiksa podmreže je /28.

Određivanje adresa u podmreži

Ako je maska podmreže poznata, lako je odrediti opseg adresa u svakoj podmreži.

Pr. 5-14 Odrediti adrese podmreža i opsege adresa za svaku podmrežu iz Pr. 5-13.

Mrežna konfiguracija je prikazana na Sl. 5-23.

67

Sl. 5-23 Pr. 5-14

Sajt ima na raspolaganju 232-26 = 64 adresa. Svaka podmreža ima 232-28 = 16 adresa. Odredimo prve i poslednje adrese u svakoj podmreži.

Korišćenjem poznate procedure nalazimo da je prva adresa u prvoj podmreži: 130.34.12.64/28. (Uočimo da je prva adresa prve podmreže ujedno i prva adresa bloka.). Poslednju adresu prve podmreže naćićemo oko na prvu adresu dodamo 15 (16-1), što daje 130.34.12.79/28.

Prva adresa u drugoj podmreži je 130.34.12.80/28 (prva naredna adresa nakon poslednje adrese iz prve podmreže). Ponovo, sabirajući prvu adresu sa 15 dobijamo poslednju adresu: 130.34.12.95/28.

Slično, prva adresa treće podmreže je 130.34.12.96/28, a poslednja 130.34.12.111/28.

Slično, prva adresa četvrte podmreže je 130.34.12.112/28, a poslednja 130.34.12.127/28.

Podmreže promenljive veličine

Podmrežavanje nije ograničeno samo na podmreže iste veličine, odnosno podmreže sa istom maskom (n). Mrežu je moguće podeliti i na podmreže različite veličine, koje će koristiti maske promenljive dužine prefiksa. To omogućava da organizacije raspodeljuju svoje adrese shodno potrebama podmreža. U osnovi, postupak kreiranja podmreža je identičan kao u slučaju podmreža istih veličina. Koncept će biti ilustrovan u sledećem primeru.

Pr. 5-15 Organizaciji je dodeljen blok adresa sa početnom adresom 14.24.74.0/24. Blok sadrži 232-24=256 adresa. Organizacija želi da formira 11 podmreža:

a) dve podmreže sa po 64 adresa b) dve podmreže sa po 32 adrese c) tri podmreže sa po 16 adresa d) četiri podmreže sa po 4 adrese

Projektovati podmreže.

Jedna moguća konfiguracija je prikazana na Sl. 5-24. Slika pirkazuje adrese svih podmreža.

68

Sl. 5-24 Pr. 5-15

Prvih 128 adresa su iskorišćene za prve dve podmreže (sa po 64 adrese). Maska ovih podmreža je /27.

Sledeće 64 adrese su iskorišćene za sledeće dve podmreže (sa po 32 adrese). Maska ovih podmreža je /27.

Sledećih 48 adrese su iskorišćene za sledeće tri podmreže (sa po 16 adresa). Maska ovih podmreža je /28.

Poslednjih 16 adresa su iskorišćene za poslednje četiri podmreže (sa po 4 adrese). Maska ovih podmreža je /30.

Dodela adresa

Dodela IP adresa na globalnom nivou je pod kontrolom međunarodne neprofitne organizacije koja se zove ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Međutim, ICANN, po pravilu, se ne bavi dodelom adresa pojedinačnim organizacijama, već blokove adresa dodeljuje ISP-ovim. Svaki ISP zatim deli svoj blok adresa na manje blokove i raspodeljuje ih svojim korisnicima. Ovakav pristup se naziva agregacijom adresa, jer se veliki broj manjih blokova adresa objedinjuje u jedan veliki blok koji je dodeljen jednom ISP-u.

5.1.2 Isporuka, prosleđivanje i rutiranje IP datagrama

U ovoj sekciji bavićemo se isporukom, prosleđivanjem i rutiranjem IP datagrama do njihovog krajnjeg odredišta. Isporuka se odnosi na način kako se datagrami, po kontrolom mrežnog sloja, tretiraju i prenose unutar jedne mreže. Prosleđivanje se odnosi na način kako se datagrami isporučuju sledećem ruteru, kada datagram treba da prođe kroz više mreža da bi stigao do svog odredišta. Rutiranje se odnosi na način kako se kreiraju tabele rutiranja koje ruteri koriste kada donose odluke o prosleđivanju/isporuci datagrama.

5.1.2.1 Isporuka

Isporuku datagrama možemo podeliti na dve ne tako stroge kategorije: direktna i indirektna isporuka. Direktna isporuka se odnosi na prenos datagrama sa jednog hosta jedne fizičke mreže na drugi host te iste mreže. Indirektna isporuka se događa kada se izvor i odredište ne nalaze u istoj mreži, zbog čega izvor mora da preda datagram ruteru da bi ga ovaj dalje preneo.

Direktna isporuka

Kod direktne isporuke, konačno odredište datagrama je host povezan na istu fizičku mrežu kao i pošiljalac (izvor) datagrama. Možemo uočiti dva slučaja direktne isporuke (Sl. 5-25):

a) Od izvornog do odredišnog hosta koji su locirani na istoj fizičkoj mreži. U ovom slučaju prenos datagrama se obavlja bez učešća rutera, a izvorni host direktno isporučuje datagram odredišnom hostu.

b) Od poslednjeg rutera do odredišnog hosta. Ovo je slučaj koji odgovara poslednjem koraku u prenosu datagrama kada se izvor i odredište ne nalaze u istoj mreži. Poslednji ruter na putanji između izvora i odredišta datagrama priključen je direktno na istu fizičku mrežu kao i odredište. Prema tome, poslednji ruter će preneti datagram koristeći direktnu isporuku.

69

Mreža

Direktna isporuka

Direktnaisporuka

Ka ostatku Interneta

Sl. 5-25 Direktna isporuka.

Osnovno pitanje je kako će pošiljalac znati da li se odredište nalazi u mreži na koju je on direktno priključen. Odgovor se krije u jednostavnom testu. Pošiljalac analizira odredišnu IP adresu uzetu iz zaglavlja datagrama; iz nje izdvaja mrežnu adresu i upoređuje je sa adresama mreža na koje je priključen. Ako pronađe podudarnost, datagram može biti direktno isporučen.

Da bi datagram i fizički bio prenet, pošiljalac dodatno treba da na osnovu odredišne IP adrese pronađe fizičku adresu odredišnog hosta. Za ovu namenu (preslikavanje IP adresa na fizičke adrese) koristi se ARP protokol, koji će kasnije biti razmatran. Sa fizičkom adresom na raspolaganju, IP softver predaje datagram sloju veze koji ga enkaspulra u okvir i posredstvom fizičkog sloja šalje na liniju.

Indirektna isporuka

Ukoliko se odredišni host ne nalazi u istoj mreži gde i izvorni host, datagram se isporučuje indirektno. Kod indirektne isporuke, datagram se prenosi od rutera do rutera sve dok ne stigne do rutera koji je povezan na istu fizičku mrežu u kojoj se nalazi konačno odredište (Sl. 5-26). Uočimo da isporuka uvek uključuje jednu direktnu isporuku i ni jednu, jednu ili više idirektnih isporuka. Poslednja isporuka je uvek direktna.

Mreža

Mreža

Mreža

Indirektna isporuka

Indirektna isporuka

Direktna isporuka

Host (izvor)

Host (odredište)

Ruter

Ruter

Sl. 5-26 Indirektna isporuka.

Indirektni prenos je složeniji od direktnog jer pošiljalac (izvorni host, odnosno među-ruter) mora da identifikuje IP adresu sledećeg rutera kojem treba da pošalje datagram. Ovaj izbor se vrši na osnovu odredišne IP adrese datagrama i tabela rutiranja. Kada je IP adresa sledećeg rutera poznata, pošiljalac koristi ARP da bi pronašao njegovu fizičku adresu.

5.1.2.2 Prosleđivanje

Proslediti datagram znači uputiti ga jedan korak dalje duž putanje do njegovog krajnjeg odredišta. Prosleđivanje podrazumeva da hostovi i ruteri poseduju tabele rutiranja. Host kada želi da pošalje datagram (ili ruter koji treba da pošalje primljeni datagram), iz tabele rutirana, a na osnovu odredišne IP adrese, dobija informaciju kome treba da proslediti datagram. Glavni problem u vezi sa tabelama rutiranja tiče se njihove veličine. Zbog impresivne veličine današnjeg Interneta, rešenje kod koga bi tabela rutiranja sadržala posebnu stavku sa kompletnom putanjom za svaku moguću odredišnu IP adresu je praktično neizvodljivo.

Tehnike prosleđivanja

Nekoliko tehnika je razvijeno sa ciljem da se velična tabela rutiranja održi na prihvatljivom nivou.

Metod sledećeg skoka. Kod ove tehnike, tabela rutiranja sadrži samo informaciju o adresi sledećeg skoka (koraka), umesto informacije o kompletnoj putanji. Na Sl. 5-27 je prikazno kako se tabele rutiranja mogu

70

pojednostaviti korišćenjem ove tehnike. Slika prikazuje delove tabela rutiranja koje se odnose na host B u datoj mrežnoj konfiguraciji. Na Sl. 5-27(a) date su tabele koje sadrže kompletne putanje do hosta B, a na Sl. 5-27(b) tabele sa navedenim sledećim-skokom. Na primer, host A ne mora da zna kompletnu putanju do hosta B, dovoljno je da zna da datagram kojeg želi da pošalje hostu B treba da isporuči ruteru R1. Slično, ruter R1, isporučiće ruteru R2 svaki datagram koji putuje ka hostu B. Datagrame namenjene hostu B, ruter R2 direktno isporučuje. Dakle, svaka tabela rutiranja određuje samo jedan (sledeći) korak duž putanje od odredišta (host/ruter ne poznaje celu putanju do odredišta!).

(a)

(b)

Sl. 5-27 Metod sledećeg skoka.

Mežno-specifični metod. Drugi metod za smanjenje veličine tabele rutiranja i pojednostavljenja procesa pretrage tabela zove se mrežno-specifični metod. Kod ovog metoda, umesto da tabele sadrže posebnu stavku za svaki odredišni host povezan na neku fizičku mrežu na Internetu, one sadrže stavke koje definišu odredišne mreže. Drugim rečima, svi hostovi povezani na istu mrežu tretiraju se kao jedan entitet. Na primer, ako je na nekoj mreži prisutno 1000 hostova, u tabeli rutiranja će postojati samo jedna stavka, a ne 1000. Na Sl. 5-28 je ilustrovan koncept mrežno-specifičnog metoda. Datagrami koji se šalju hostovima iz mreže N2 uvek se prosleđuju ruteru R1. Nema potrebe u tabeli rutiranja eksplicitno navoditi svaki host iz mreže N2, jer će ruter u poslednjem koraku (u ovom slučaju R1) obaviti direktnu isporuku odgovarajućem odredišnom hostu.

Sl. 5-28 Mrežno-specifični metod

Metod podrazumevanog rutera. Razmotrimo mrežnu konfiguraciju sa Sl. 5-29. Host A je povezan na mrežu koja ima dva rutera. Ruter R1 se koristi za isporuku datagrama hostovima iz mreže N2, dok se za ostatak Interneta koristi ruter R2. Umesto da su u tabeli rutiranja hosta A eksplicitno navede sve mreže na Internetu, navedena je samo jedna tzv. podrazumevana stavka (u delu za odredište ove stavke normalno je navedena mrežna adresa 0.0.0.0). Dakle, ako datagram nije upućen u mrežu N2, biće prosleđen ruteru R2, koji na sebe preuzima odovornost dalje isporuke. Datagram se prosleđuje ruteru R1, jedino ako je namenjen nekom hostu iz mreže N2.

Sl. 5-29 Podrazumevano rutiranje.

71

Prosleđivanje kod klasnog adresiranja

Klasna šema adresiranja poseduje niz nedostataka koji su posledica fiksiranih veličina blokova. Međutim, upravo ova osobina, koja se ogleda i kroz postojanje podrazumevanih maski, čini proces prosleđivanja jednostavnim. U nastavku će biti opisani postupci prosleđivanja datagrama za slučaj klasnog adresiranja u mrežnim konfiguracijama bez i sa podmrežavanjem.

Prosleđivanje bez podmrežavanja

Kod klasnog adresiranja, većina rutera na Internetu nisu opterećeni podmrežavanjem. Podmrežavanje se javlja samo unutar radnih organizacija. Na Sl. 5-30 je prikazana struktura modul za prosleđivanje, za slučaju klasnog adresiranja bez podmrežavanja. Modul sadrži tri tabele rutiranja, po jednu za svaku klasu A, B i C. (Ako ruter podržava multicast komunikaciju, postojaće još jedna tabela za adrese iz klase D.) Podela na tri tabele omogućava brzu pretragu. Svaka tabela ima tri kolone:

1. Mrežna adresa odredišne mreže - ukazuje na mrežu u kojoj je odredišni host lociran (pretpostavka je da se koristi mrežno-specifično prosleđivanje).

2. Adresa sledećeg skoka - ukazuje kom ruteru treba isporučiti datagram (za slučaj indirektne isporuke). U slučaju direktne isporuku, ova kolona je prazna.

3. Broj mrežnog adaptera - definiše izlazni port kroz koji treba poslati datagram. Ruter je normalno priključen na nekoliko mreža. Svaki mrežni priključak ima različiti broj porta, tj. broj mrežnog adaptera.

Sl. 5-30 Modul za prosleđivanje datagrama za klasno adresiranje bez podmrežavanja.

Jedna stavka tabele se tumači na sledeći način: Datagram upućen hostu koji se nalazi u mreži čija je adresa navedena u prvoj koloni, treba isporučiti ruteru, čija je IP adresa navedena u drugoj koloni, a koji se nalazi u fizičkoj mreži koja je dostupna preko mrežnog adaptera čiji je broj naveden u trećoj koloni.

Pr. 5-16: Prikazati sadržaj tabela rutiranja rutera R1 u mrežnoj konfiguraciji sa Sl. 5-31.

Sl. 5-31 Mrežna konfiguracija za Pr. 5-16

72

Tri tabele rutiranja rutera R1, za klase A, B i C, prikazane su na Sl. 5-32. Uočimo da su neke stavke za adresu sledećeg skoka prazne. U svakom takvom slučaju odredište se nalazi u jednoj od mreža na koje je ruter priključen (koristi se direktna isporuka), a ARP-u se predaje odredišna IP adresa uzeta iz datagrama.

Sl. 5-32 Tabela za Pr. 5-16

U najjednostavnijem obliku, modul za prosleđivanje obavlja sledeće tri aktivnosti prilikom obrade svakog datagram:

1. Izdvajanje odredišne adrese iz datagrama

2. Određivanje klase odredišne adrese.

3. Odredišna adresa, zajedno sa klasom određenom u koraku 2., se koriste za određivanje mrežne adrese odredišta.

4. Klasa adrese i mrežna adresa se koriste za pretragu tabela rutiranja. Klasa određuje tabelu koju treba pretražiti. U prvoj koloni izabrane tabele traži se mrežna adresa. Ako je pretraga uspešna, iz odgovarajuće vrste tabele uzimaju se adresa sledećeg skoka i broj mrežnog adraptera. Ako u tabeli ne postoji stavka sa traženom mrežnom adresom, koristi se podrazumevana stavka.

5. Adresa sledećeg skoka i broj mrežnog adaptera se prosleđuju ARP modulu koji ima zadatak da pronađe fizičku adresu sledećeg rutera. Nakon toga, ARP prosleđuje datagram sloju veze koji obavlja fizički prenos.

Pr. 5-17: Ruter R1 sa Sl. 5-31 prima datagram upućen na adresu 192.16.7.14. Opisati postupak prosleđivanja ovog datagrama.

Prvo, određuje se klasa odredišne adrese. S obzirom na to što za prvi bajt adrese važi 192 ≤ 192 ≤ 223, odredišna IP adresa pripada klasi C. Drugo, klasi C, netid je veličine 3 bajta, što znači da je datagram upućen u odredišnu mrežu: 192.16.7.0. Treće, tražena mrežna adresa postoji u tabeli rutiranja za klasu C. Četvrto, odgovarajuća adresa sledećeg skoka (111.15.17.32) i broj mrežnog adaptera (m0) se prosleđuju ARP-u koji treba da pronađe fizičku adresu sledećeg rutera i uz pomoć softvera sloja veze pošalje datagram sledećem ruteru.

Pr. 5-18: Ruter R1 sa Sl. 5-31 prima datagram sa odredišnom adresom 167.24.160.5. Opisati postupak prosleđivanja ovog datagrama.

Odredišna adresa pripada klasi B (128 ≤ 167 ≤ 191). U klasi B, netid je veličine 2 bajta. Dakle, mrežna adresa odredišta je 167.24.0.0. Pretražuje se tabela za klasu B. Međutim, u ovoj tabeli ne postoji odrednica za traženu mrežnu adresu. Zbog toga, paket treba isporučiti podrazumevanom ruteru (tj. na IP adresu 111.30.31.18 kroz mrežni adapter m0.

Prosleđivanje sa podmrežavanjem

Kod klasnog adresiranja, podmrežavanje postoji samo unutar radnih organizacija. Ruteri koji se bave podmrežavanjem su ili na granicama organizacija ili unutar samih organizacija. Na Sl. 5-33 je prikazana strukura modula za prosleđivanje za slučaj podmreža fiksne veličine. Modul obrađuje svaki datagram na sledeći način:

1. Izdvaja odredišnu adresu iz datagrama.

2. Odredišna adresa i maska se koriste za određivanje adrese podmreže.

3. Adresa podmreže se koristi za pretragu tabele rutiranja kako bi se pronašla adresa sledećeg skoka i broj mrežnog adaptera. Ako u tabeli na postoji odrednica za traženu adresu podmreže, koristi se odrednica za podrazumevani ruter.

4. Adresa sledećeg skoka i broj mrežnog adaptera se predaju ARP-u

73

Sl. 5-33 Modul za prosleđivanje datagrama za klasno adresiranje sa podmrežama.

Pr. 5-19 Na Sl. 5-34 je prikazan ruter priključen na 4 prodmreže.

Sl. 5-34 Konfiguracija za Pr. 5-19.

Treba uočiti nekoliko detalja. Prvo, adresa sajta je 145.14.0.0/16 (adresa klase B). Svaki datagram sa adresom odredišta iz opsega 145.14.0.0 - 145.14.255.255 koji kroz mrežni adapter m4 stigne u ruter, prosleđuje se, kroz mrežne adaptere m0-m3 u jednu od četiri podmreže. Drugo, IP adresa rutera za mrežni adapter m4 zapisana je u obliku x.y.z.t/n, zato što ne znamo na koju mrežu je ovaj ruter povezan. Treće, tabela ima podrazumevanu odredicu za datagrame koji napuštaju sajt. Ruter je konfigurisan tako da primenjuje masku podmreže /18 za sve odredišne podmreže.

Pr. 5-20: Ruter sa Sl. 5-34 je primio datagram sa odredišnom adresom 145.14.32.78. U koju podmrežu će ovaj datagram biti isporučen?

Maska je /18. Nakon primene maske na odredišnu adresu dobijamo adresu podmreže; 145.14.0.0. Datagram se predaje ARP-u sa adresom sledećeg skoka 145.14.32.78 i brojem mrežnog adaptera m0.

Prosleđivanje kod besklasnog adresiranja

Kod besklasnog adresiranja, celokupan adresni prostor se tretira kao jedinstvena celina; ne postoje klase. Adresni prostor se deli na blokove različitih veličina koji se dodeljuju radnim organizacijama. To znači da u tabeli rutiranja za besklasno adresiranje mora postojati stavka za svaki poznati blok. Stavka sadrži masku (/n) i prvu (mrežnu) adresu bloka, koje zajedno definišu blok, s jedne i adresu sledećeg skoka i broj mrežnog adaptera s druge strane.

Sl. 5-35 Struktura modula za prosleđivanje za besklasno adresiranje.

74

Na Sl. 5-35 je prikazana struktura modula za prosleđivanje za besklasno adresiranje. Za razliku od klasnog adresiranja kod koga se pripadnost odredišne adrese klasi i mrežna adresa utvrđuju na osnovu same odredišne adrese (vidi Sl. 5-30), kod klasnog adresiranja za testiranje pripadnosti odredišne adrese bloku neophodno je koristiti i masku, koja je specifična za svaki blok. Zbog toga je pretraga tabele rutiranja za besklasno adresiranje složenija jer zahteva da se mrežna adresa date odredišne adrese određuje za svaku stavku iz tabele posebno, korišćenjem maske sadržane u stavci.

Pr. 5-21: Sačiniti tabelu rutiranja rutera R1 u mrežnoj konfiguraciji sa Sl. 5-36.

Sl. 5-36 Konfiguracija za Pr. 5-21.

Tabela rutiranja rutera R1 je prikazana na Sl. 5-37.

Sl. 5-37 Tabela rutiranja za ruter sa Sl. 5-36.

Pr. 5-22: U ruter R1 sa Sl. 5-36 stiže datagram sa odredišnom adresom 180.70.65.128. Opisati proces prosleđivanja ovog datagrama.

Ruter obavlja sledeće aktivnosti:

1 - Ispituje se prva vrsta tabele rutiranje. Na odredišnu adresu se primenjuje maska /26, kako bi se izdvojila mrežna adresa. S obzirom na to da rezultujuća adresa, 180.70.65.128, nije jednaka adresi iz druge kolone analizirane stavke, zaključujemo da odredišna adresa ne pripada ovom bloku.

2 - Ispituje se druga vrsta tabele rutiranja. Primenom maske /25 na odredišnu adresu dobijamo mrežnu adresu koja se poklapa sa onom navedenoj u drugoj koloni ispitivane stavke, Znači, odredišna adresa pripada ovom bloku, a za prosleđivanje datagrama treba koristiti informacije iz treće i četvrte kolone druge stavke. Pošto adresa sledećeg skoka nije navedena, zaključujemo da se odredišni host nalazi u mreži na koju je ruter direktno priključen. Zato se ARP-u predaje odredišna adresa iz datagrama zajedno sa brojem mrežnog adaptera m0 (vrednost iz četvrte kolone).

Pr. 5-23: Opisati proces prosleđivanja datagrama sa odredišnom adresom 18.24.32.78 kroz ruter R1 sa Sl. 5-36.

U ovom slučaju, odredišna adresa na pripada ni jednom bloku navedenom u tabeli rutiranja rutera R1 (Sl. 5-37). Zato se za prosleđivanje datagrama koriste informacije iz podrazumevane stavke: datagram se kroz mrežni adapter m2 prosleđuje ruteru sa IP adresom 180.70.65.200.

Agregacija adresa

Glavna prednost besklasnog u odnosu na klasno adresiranje je mogućnost podele adresnog prostora na veći broj blokova promenljive dužine. Međutim, zbog toga su i tabele rutiranja za besklasno adresiranje veće (sadrže veći broj stavki) od tabela za klasno adresiranje. Povećan broj stavki u tabeli ne samo da zuzima veću količinu memorije, već i produžava vreme pretrage tabele. Da bi se ovaj problem prevazišao, ili barem ublažio, primenjuje se tehnika adregacije adresa, koja će biti objašnjena uz pomoć Sl. 5-38.

75

Sl. 5-38 Agregacija adresa.

U mrežnoj konfiguraciji sa Sl. 5-38, ruter R1 je priključen na četiri mreže od kojih svaka pripada jednoj organizaciji i sadrži 64 adresa. S druge strane, R1 je povezan sa ruterom R2 koji se nalazi na nekoj udaljenoj lokaciji. Tabele rutiranja rutera R1 je veća od one kod rutera R2 zato što R1 mora svaki datagram direktno da usmeri ka jednoj od četiri organizacije. S druge strane, tabela rutiranja rutera R2 je kraća zato što on svaki datagram sa odredišnom adresom iz opsega 140.24.7.0.0 do 140.24.7.255 šalje kroz adapter m0 ka ruteru R1, bez obzira kojoj od četiri organizacije je namenjen. Dakle, R2 ne mora da sadrži posebnu stavku za svaku od četiri organizacije, već su četiri bloka objedinjeni u jedan veći blok. Agregacija adresa četiri organizacije je moguća zato što su njihovi blokovi adresa kontinualni (nadovezuju se jedan na drugog).

Lako je uočiti da se agregacije adresa može primenjivati hijerarhijski. Na primer, možemo zamisliti ruter R3 u kome je izvršena adregacija adresa rutera R2.

Poklapanje po najdužoj maski

Postavlja se pitanje: šta će se desiti ako je jedna od organizacija iz prethodnog primera geografski udaljena u odnosu na preostale tri? Na primer, pretpostavimo da se, iz bilo kog razloga, mreža organizacije 4 ne može povezati sa ruterom R1. Da li je i dalje moguće primeniti agregaciju adresa, a da organizacija 4 zadrži blok 140.24.7.192/26? Odgovor je potvrdan, zahvaljujući principu poklapanja po najdužoj maski koji se koristi u ruterima za besklasno adresiranje. Shodno ovom principu, stavke u tabeli rutiranja su sortirane po dužini maske, počev od najduže do najkraće. Na primer, ako u tabeli postoje tri maske: /27, /26 i /24, tada će stavka sa maskom /27 biti prva, a /24 poslednja stavka u tabeli. Razmotrimo kako se primenom ovog principa može razrešiti situacija sa Sl. 5-39, gde je organizacija 4 udaljena od preostale tri i putem posebnog rutera, R3, pozvezana sa ruterom R2.

Sl. 5-39 Poklapanje po najdužoj maski.

76

Prva stavka u tabeli rutiranja rutera R2 se upravo odnosi na mrežu organizacije 4, dok je druga dobijena agregacijom adresa sve četiri organizacije (uključujući organizaciju 4). Uočimo da je opseg adresa organizacije 4 pokriven i prvom i drugom stavkom. Međutim, do pogrešnog usmeravanja ne dolazi je će druga stavka biti razmatrana samo ako datagram nije upućen organizaciji 4. Na primer, pretpostavimo da je ruter R2 primio datagram sa odredišnom adresom 140.24.7.200. Primenom maske /26 iz prve stavke na odredišnu adresu dobija se mrežna adresa 140.24.7.192 koja se poklapa sa mežnom adresom iz ove stavke. Dakle, datagram će ispravno biti usmeren kroz adapter m0 ka organizaciji 4. Uočimo da bi pri drugačijem (nesortiranom) redosledu stavki u tabeli u kome bi stavka sa maskom /24 prethodila stavki za mrežu organizacije 4, datagram bio pogrešno usmeren ka ruteru R1.

Hijerarhijsko rutiranje

Savremeni Internet je najvećim delom organizovan na hijerarhijski način. Internet je podeljen na međunarodne i nacionalne ISP-ove. Nacionalni ISP-ovi su podeljeni na regionalne, a regionalni na lokalne ISP-ove. Ovakav način organizacije omogućava smanjene veličine tabela rutiranja.

Razmotrimo slučaj lokalnog ISP-a. Lokalnom ISP-u može biti dodeljen jedan veći blok adresa određene dužine prefiksa. Lokalni ISP može podeliti ovaj blok na manje blokove rezličitih dužina i dodeliti ih pojedinačnim korisnicima i organizacijama. Ako blok dodeljen lokalnom ISP-u počinje adresom a.b.c.d/n, tada će dužina prefiksa maski svih podeljenih blokva biti duže od n. Iako je blok razdeljen na veliki broj manjih blokova, ostatak Interneta nije svestan ove podele. Za ostatak Interneta svi korisnici lokalnog ISP-a definisani su sa a.b.c.d/n. Svaki datagram upućen na neku adresu iz ovog velikog bloka, biće isporučen lokalnom ISP-u, a u tabelama rutiranja svih rutera na Internetu postojaće samo jedna stavka za sve ove korisnike. Svi oni pripadaju istoj grupi. Naravno, ruter lokalnog ISP-a mora prepoznati podblokove i usmeriti datagram ka odgovarajućem odredišnom korisniku. Ako je neki od korisnika veća organizacija, onda se unutar te organizacije, uvođenjem podmrežavanja, može formirati još jedan nivo hijerarhije. Drugim rečima, podblok organizacije biće podeljen na manje podblokove (pod-podblokove). Kod besklasnog adresiranja, broj nivoa hijerarhije nije ograničen, sve dok se poštuju pravila besklasnog adresiranja.

Geografsko rutiranje

Veličina tabela rutiranja se dodatno smanjuje uvođenjem geograskog rutiranja. Celokupan adresni prostor je podeljen na nekoliko velikih blokova. Jedan blok je dodeljen Severnoj Americi, drugi Evropi, treći Aziji itd. Ruteri ISP-ova izvan Evrope sadržaće samo jednu stavku za sve datagrame koji se upućuju nekome u Evropi. Slično, ruteri ISP-ova izvan Severne Amerike imaće samo jednu stavku za sve datagrame koji se upućuju nekome u Severnoj Americi itd.

5.1.2.3 Rutiranje

Rutiranje se odnosi na kreiranje i ažuriranje tabela rutiranja.

Statičke i dinamičke tabele rutiranja

Kao što smo videli u prethodnoj sekciji, ruter usmerava datagrame na osnovu sadržaja tabele rutiranja koja za svako odredište ili grupu odredišta sadrži jednu stavku. Tabele rutiranja mogu biti statičke ili dinamičke.

Statičke tabele rutiranja

Statičke tabele rutiranja se manuelno popunjavaju. Stavke u tabelu unosi administrator mreže. Nakon što je tabela kreirana, ona se ne može automatski ažurirati (zbog npr. promena nastalih na Internetu). Svaku promenu mora da unese administrator. Statičke tabele se koriste u malim mrežama, čija se konfiguracija ne menja često.

Dinamičke tabele rutiranja

Dinamičke tabele rutiranja se automatski ažuriraju korišćenjem jednog od protokla za dinamičko rutiranje (RIP, OSPF ili BGP). Uvek kada se na Internet desi neka promena, kao što je prestanak rada nekog rutera ili prekid nekog linka, dinamički protokol za rutiranje je odgovoran za automatsko ažuriranje tabela svih rutera.

Struktura rutera

U dosadašnjim razmatranjima u vezi prosleđivanja i rutiranja, ruter je uvek bio predstavljan kao crna kutija koja prihvata dolazne pakete sa svojih ulaznih portova, koristi tabele rutiranja da bi odredito izlazni port kroz koji treba isporučiti paket i kroz izabrani izlazni port šalje datagram sledećem ruteru ili odredišnom hostu. U ovoj sekciji, razmotrićemo sa više detalja unutrašnju strukturu rutera.

Ruter čine četiri osnovne komponente: ulazni portovi, izlazni portovi, procesor rutiranja i komutatorska matrica (Sl. 5-40).

77

Sl. 5-40 Komponente rutera.

Ulazni portovi. Ulazni port zadužen je za funkcije rutera koji se odnose na fizički i sloja veze. Ulazni port prima okvir sa linije, detektuje greške u prenosu i iz okvira izdvaja datagram. Dodatno, ulazni port sadrži bafer (red čekanja) za čuvanje datagrama pre nego što iz usmeri ka komutatorskoj matrici. Na Sl. 5-41 je prikazan šematski dijagram ulaznog porta.

Sl. 5-41 Ulazni port.

Izlazni portovi. Izlazni port obavlja iste funkcije kao ulazni port, samo u obrnutom redosledu. Odlazni datagrami se smeštaju u red čekanja, pakuju se u okvire, a zatim se okvir konvertuje u signal koji se šalje na liniju (Sl. 5-42).

Sl. 5-42 Izlazni port.

Procesor rutiranja. Procesor rutiranja obavlja funkciju mrežnog sloja. Ovaj blok koristi odredišnu adresu datagrama za pretragu tabele rutiranja radi određivanja adrese sledećeg skoka i broja mrežnog adaptera (tj. izlaznog porta).

Komutatorska matrica. Najsloženija aktivnost koja se obavlja u ruteru je prebacivanje datagrama iz ulaznih u izalazne redove čekanja. Brzina sa kojom može da se obavi prebacivanje, određuje potrebnu veličinu ulaznih i izlaznih bafera, kako i ukupno kašnjenje datagrama kroz ruter. Komutatorska matrica treba da omogući prenos datagrama iz bilo kog ulaznog bafera u bilo koji izlazni bafer i da pri tome bude u stanju da istovremeno obavlja prenos više od jednog datagrama.

5.1.3 ARP i RARP

Internet čini kombinacija raznorodnih fizičkih mreža spregnutih ruterima. Svaka mašina na Internetu (host ili ruter) ima jednu (ili više) IP adresa. Kao što znamo, IP adrese su logičke (mrežne) adrese koje se koriste za rutiranje datagrama od izvornog do odredišnog hosta. IP adrese su jedinstvene i univerzalne na nivou globalnog Interneta. Međutim, paket na putu od izvora do odredišta obično prolazi kroz više različitih fizičkih mreža. Na fizičkom nivou, hostovi i ruteri se prepoznaju po svojim fizičkim adresama. Fizičke adrese su lokalne adrese jer imaju značenje samo u okviru lokalne mreže. One moraju biti jedinstvene (na lokalnom nivou) ali ne obavezno i univerzalne (na globalnom nivou). Zovu se fizičkim adresama zato što su obično utisnute u hardver mrežnog adaptera. Primer fizičkih adresa su 48-bitne MAC adrese koje se koriste kod Ethernet-a.

Fizičke i mrežne adrese su dva različita identifikatora; dok fizičke identifikuju priključak mašine na lokalnu mrežu, mrežne identifikuju priključak mašine na globalni Internet. Fizička adresa se može lako promeniti, npr. zamenom mrežnog adaptera (npr. zbog kvara), dok su IP adrese dugotrajnije i ne mogu se proizvoljno menjati. Dakle, za prenos paketa do hosta ili rutera potrebna su dva nivoa adresiranja: logički i fizički. Postavlja se pitanje: kako IP adrese preslikati na fizičke. Ovo pitanje se postavlja uvek kada jedna mašina treba da isporuči IP datagram drugoj mašini (hostu ili ruteru) na istoj fizičkoj mreži. Mašina M1 koja šalje datagram zna IP adresu odredišne mašine M2, ali da bi se prenos i fizički ostvario M1 mora znati i fizičku adresu mašine M2.

78

Preslikavanje adresa se može ostvariti statički ili dinamički. Statičko preslikavanje podrazumeva kreiranje tabele u kojoj su mrežnim adresama pridružene fizičke. Ovakvu tabelu bi trebalo da poseduje svaka mašina na mreži. Mašina M1 koja zna IP adresu mašine M2, fizičku adresu mašine M2 može da potraži u svojoj tabeli. Međutim:

1. Mrežni adapter može biti zamenjen, što znači i promenu fizičke adrese mašine.

2. Kod nekih tipova LAN mreža, fizička adresa se menja uvek kada se mašina uključi.

3. Mobilni računari se mogu premeštati iz jedne u drugu mrežu, što povlači i neizbežnu promenu fizičke adrese.

Iz navedenih razloga, tabele bi morale biti često ažurirane, što je svakako nepraktično.

Kod dinamičkog preslikavanja, mašina koja zna jednu od dve adrese (logičku ili fizičku) može koristiti protokol da bi saznala drugu. Za dinamičko preslikavanje adresa u upotrebi su dva protokola: ARP (Address Resolution Protocol - Protokol za razrešavanje adresa) i RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Prvi preslikava logičke adrese na fizičke, a drugi fizičke na logičke (Sl. 5-43).

Sl. 5-43 ARP i RARP.

Pre nego što pređemo na detaljniji prikaz ova dva protokola, treba napomenuti da oni koriste kako unicast tako i broadcast fizičke adrese. Unicast fizička adresa je ona koja se odnosi na tačno jednu stanicu na lokalnoj mreži, dok se broadcast odnosi na sve stanice. Na primer, kod Ethernet-a se kao broadcast koristi adresa sa svim 1-cama (FF-FF-FF-FF-FF-FF).

ARP

Host ili ruter koji želi da pošalje IP datagram nekom drugom hostu ili ruteru, raspolaže logičkom (IP) adresom prijemnika. Međutim, da bi mogao biti prenet fizičkim linkom, datagram mora biti enkapsuliran u okvir. To znači da pošiljalac datagrama, pored logičke, mora da poznaje i fizičku adresu prijemnika. Pošto između logičkih i fizičkih adresa ne postoji direktna veza, neophodan je mehanizam koji će omogućiti pronalaženje fizičke adrese za datu logičku adresu. Već je rečeno da statički pristup, koji se oslanja na tabele koje se manuelno popunjavaju, nije pogodan za ovu namenu. Dinamički pristup podrazumeva mogućnost da se pošiljalac obrati primaocu sa zahtevom da mu saopšti svoju fizičku adresu. ARP je protokol koji reguliše konverzaciju predajnika i prijemnika u toku ovog procesa.

Kad god nekom hostu ili ruteru zatreba fizička adresa nekog drugog hosta ili rutera u istoj mreži, on formira i šalje na mrežu paket tipa ARP upit. Ovaj paket sadrži fizičku i IP adresu pošiljaoca i IP adresu primaoca. Pošto pošiljalac na zna fizičku adresu primaoca, paket se emituje (broadcast) na mrežu (Sl. 5-44(a)). U slučaju Etherneta, braodcast se ostvaruje slanjem okvira na fizičku adresu FF-FF-FF-FF-FF-FF (sve 1-ce). Svi hostovi i ruteri u mreži primaju i obrađuju ARP paket, ali samo onaj koji u upitu prepozna svoju IP adresu odgovara hostu koji je postavio upit slanjem paketa tipa ARP odgovor (Sl. 5-44(b)). U ovom paketu sadržana je fizička adresa traženog hosta, a paket se direktno šalje pošiljaocu upita, na fizičku adresu preuzetu iz ARP upita (unicast). Host koji je postavio upit, uzima fizičku adresu iz ARP odgovora i koristi je kao odredišnu adresu u okviru koji prenosi datagram do odredišnog hosta.

(a)

79

(b)

Sl. 5-44 ARP: (a) ARP upit; (b) ARP odgovor.

Format paketa

Format ARP paketa prikazan je na Sl. 5-45.

Sl. 5-45 Format ARP paketa.

Značenja polja su sledeća:

Hardware Type. 16-bitno polje koje definiše tip mreže u kojoj se ARP primenjuje (odnosno tip fizičke adrese). Standardom je svakom tipu LAN-a dodeljen jedinstveni ceo broj. Na primer, za Ethernet LAN u ovom polju je upisana 1-ca (0x0001). ARP je univerzalan protokol koji se može koristiti na bilo kojoj fizičkoj mreži.

Protocol Type. 16-bitno polje koje definiše tip protokola odnosno tip mrežne adrese. Za IPv4 u ovom polju je upisano 0x0800. ARP se može koristiti u kombinaciji sa bilo kojim protokolom višeg nivoa.

HLEN (Hardware Length). 8-bitno polje koje definiše dužinu fizičke adrese u bajtovima (0x06 za Ethernet adrese).

PLEN (Protocol Length). 8-bitno polje koje definiše dužinu mrežne adrese u bajtovima (0x04 za IP adrese).

OPERATION. 16-bitno polje koje definiše tip paketa: ARP upit (0x0001) ili ARP odgovor (0x0002).

Sender EA. Polje promenljive dužine koje sadrži fizičku adresu pošiljaoca. Na primer, za Ethernet, dužina ovog polja iznosi 6 bajta.

Sender IP. Polje promenljive dužine koje sadrži logičku adresu pošiljaoca. Na primer, za IPv4 dužina ovog polja iznosi 4 bajta.

Target EA. Polje promenljive dužine koje sadrži fizičku adresu ciljne mašine. Na primer, za Ethernet dužina ovog polja je 6 bajta. Za ARP upit, ova adresa nije poznata i zato se obično postavlja na sve nule. Na prijemu se ignoriše.

Target IP. Polje promenljive sadrži koje definiše logičku adresu ciljne mašine. Za IPv4 dužina ovog polja je 4 bajta.

Oba tipa ARP paketa: ARP upit i ARP odgovor imaju identičan oblik, a za identifikaciju tip koristi se polje OPERATION. ARP protokol nije ograničen samo na IP, kao protokol višeg nivoa i Ethernet kao tip fizičke mreže, već je univerzalan u smislu da se može koristiti za preslikavanje adresa između bilo koja dva para mrežnih i protokola sloja veze. Tipovi protokola navedeni su u poljima Hardware Type i Protocol Type. Dužine adresa različitih protokola se razlikuju. Zato postoje polja HLEN i PLEN koja sadrže informaciju o dužinama adresa. U ARP paketu predviđen je prostor za dva para (fizička adresa, mrežna adresa). Prvi par (Sender EA, Sender IP) odnosi se na pošiljaoca ARP upita, a par (Target EA, Target IP) na mašinu od koje se traži odgovor. U ARP upitu polje Target EA je prazno (sadrži sve 0). Mašina koja je prepoznala svoju mrežnu

80

adresu u polju Target IP, popunjava polje Target EA svojom fizičkom adresom, tip paketa menja na ARP odgovor i tako formiran paket šalje na fizičku adresu iz polja Sender EA.

Enkapsulacija

ARP paket se enkapsulira direktno u okvir sloja veze. Na primer, na Sl. 5-46 ARP paket je enkapsuliran u Ethernet okvir. Uočimo da sadržaj polje Tip Ethernet okvira (0x0806) ukazuje da okvir sadrži ARP paket.

Sl. 5-46 Enkapsulacija ARP paketa.

Način rada

Sledi niz aktivnosti u tipičnom ARP procesu:

1. Pošiljalac poseduje IP datagram namenjen ciljnoj mašini poznate IP adrese.

2. IP traži od ARP da kreira ARP upit popunjen fizičkom adresom pošiljaoca, IP adresom pošiljaoca i ciljnom IP adresom. Polje za ciljnu fizičku adresu se popunjava svim nulama.

3. Poruka ARP upita se prosleđuje sloju veze gde se enkapsulira u okvir. Izvorna adresa okvira je fizička adrese pošiljaoca, dok se kao odredišna koristi fizička broadcast adresa.

4. Budući da je okvir upućen na broadcast adresu, svi hostovi ili ruteri na mreži primaju okvir. Softver sloja veze izdvaja ARP paket iz okvira i prosleđuje ga ARP-u. Sve mašine, osim ciljne, odbacuju paket. Ciljna mašina prepoznaje svoju IP adresu i prihvata paket.

5. Ciljna mašina odgovara porukom tipa ARP odgovor, koji sadrži njenu fizičku adresu.

6. Pošiljalac prima ARP odgovor i koristi dobijenu fizičku adresu ciljne mašine kao odredišnu adresu za okvir kojim će poslati IP datagram iz koraka 1.

Na Sl. 5-47 su prikazana četiri različite situacije u kojima se koristi ARP.

Sl. 5-47 Četiri slučaja korišćenja ARP-a.

Slučaj 1. Pošiljalac je host koji želi da pošalje datagram drugom hostu na istoj mreži. U ovom slučaju, logička adresa koja se preslikava na fizičku je odredišna IP adresa iz zaglavlja datagrama.

Slučaj 2. Pošiljalac je host koji želi da pošalje datagram hostu na nekoj drugoj mreži. U ovom slučaju, host pretražuje svoju tabelu rutiranja i za dato odredište pronalazi IP adresu sledećeg skoka (rutera). IP adresa rutera postaje logička adresa koja se preslikava na fizičku adresu.

81

Slučaj 3. Pošiljalac je ruter koji je primio datagram namenjen hostu koji se nalazi na nekoj drugoj mreži. Ruter pretražuje svoju tabelu rutiranja i za dato odredište pronalazi IP adresu sledećeg skoka (rutera). IP adresa sledećeg rutera postaje logička adresa koja se preslikava na fizičku adresu.

Slučaj 4. Pošiljalac je ruter koji je primio datagram namenjen hostu u istoj mreži. Odredišna IP adresa datagrama postaje logička adresa koju treba preslikati na fizičku adresu.

Keš tabela

Moguće su različite optimizacije opisane procedure, kako bi se ARP učinio efikasnijim. Prvo, svaki host koji podržava ARP poseduje keš tabelu (tzv. ARP keš) koja sadrži parove adresa (IP adresa, fizička adresa) iz skorašnje primljenih ARP odgovora. Na taj način, ako u bliskoj budućnosti hostu zatreba ista fizička adresa, on će je naći u ARP tabeli, bez potrebe da ponovo šalje ARP upit.

Takođe, u mnogim slučajevima, komunikacija na IP nivou nije jednosmerna; ako host A šalje IP datagram hostu B, gotov je izvesno da će u bliskoj budućnosti i host B poslati IP datagram hostu A. Emitovanje ARP upita od strane hosta B kojim traži fizičku adresu hosta A može se izbeći ako host B, u svoj ARP keš, upiše par (Sender EA, Sender IP) iz ranije primljenog ARP upita hosta A. Šta više, sve mašine na mreži, one koje su primile ARP upit, ali nisu odgovorile, mogu takođe da unesu ovu stavku u svoje keš tabele.

Da se omogućila pomena fizičkih adresa (zamena NIC-a), stavke u keš tabeli treba da imaju ograničeno trajanje, npr. nekoliko minuta, nakon čega zastarevaju i brišu se iz tabele.

RARP

RARP je protokol koji se koristi za pronalaženje logičke adrese mašine koja jedino zna svoju fizičku adresu.

Svakom hostu ili ruteru dodeljena je jedna ili više logičkih (IP) adresa, koje su jedinstvene i nezavisne od njegovih fizičkih adresa. Host ili ruter mora da zna svoju sopstvenu IP adresu da bi mogao da kreira IP datagrame, jer se ona koristi kao izvorna adresa u zaglavlju IP datagrama. IP adresa mašine se obično čuva u konfiguracionom fajlu na hard-disku.

Međutim, postoje uređaji koji ne poseduju hard disk i čiji je operativni sistem u potpunosti smešten u permanentnoj memoriji (ROM). ROM instalira proizvođač uređaja i njegov sadržaj se ne može naknadno menjati. To znači da se u ROM-u ne može čuvati IP adresa, jer IP adrese dodeljuje administrator mreže prilikom priključenja mašine na mrežu. S druge strane, ovakva jedna mašina može lako da sazna svoju fizičku (hardversku) adresu (npr. može je pročitati iz svog mrežnog adaptera) i da je onda iskoristi da uz pomoć RARP-a sazna i svoju IP adresu. Mašina kreira RARP upit i emituje ga (broadcast) na lokalnu mrežu. Neka druga mašina (tzv. RARP server) na lokalnoj mreži koja zna IP adrese svih hostova i rutera na toj mreži odgovara porukom tipa RARP odgovor (Sl. 5-48).

(a)

(b)

Sl. 5-48 RARP: (a) RARP upit (broadcast); (b) RARP odgovor (unicast).

82

Sl. 5-48(a) prikazuje host bez hard diska koji je upravo startovan. Da bi saznao svoju IP adresu, host emituje RARP upit svim sistemima u mreži. Ovaj paket prima svaki host (ili ruter) na fizičkoj mreži, ali na nju odgovara samo RARP server. Server šalje RARP odgovor koji sadrži IP adresu hosta koji je uputio upit (Sl. 5-48(b)).

Format

Format RARP paketa je identičan formatu ARP paketa (vidi Sl. 5-45), sa jedinom razlikom što su vrednosti u polju OPERATION različite. Za RARP upit se koristi 0x0003, a za RARP odgovor 0x0004. Kao i ARP paket i RARP paket se direktno enkapsulira u Ethernet okvir, a razlika u odnosu na Sl. 5-46 je u sadržaju polja Type Ethernet okvira koje za RARP ima vrednost 0x8035.

Alternativna rešenja

RARP se danas smatra zastarelim protokolom. Mašini bez hard diska su osim IP adrese obično potrebne i dodatne informacije, kao što je maska podmreže, IP adresa podrazumevanog rutera i drugi podaci neophodni za normalno funkcionisanje mašine u konkretnoj mreži. RARP ne može da obezbedi ove dodatne informacije. Zato su razvijeni novi protokoli kao što su BOOTP i DHCP, koji omogućavaju potpuno konfigurisanje mašina bez hard diska.

5.1.4 Internet protokol (IP)

Internet protokol (IP) je centralni protokol mrežnog sloja TCP/IP modela. Savremeni Internet predstavlja kolekciju međusobno povezanih podmreža. Ne postoji planska, uniformna, fiksna struktura, već okosnicu Interneta čine nekoliko magistralnih (backbone) mreža povezanih pomoću komunikacionih linija velike propusne moći i brzih rutera. Na backbone mreže povezane su regionalne, a na regionalne LAN mreže mnogih univerziteta, kompanija i ISP-ova (Sl. 1-15). Zadatak Internet protokola je da mreže Internet-a ˝drži na okupu˝. Zahvaljujući IP-u, mnoštvo fizički raznorodnih mreža objedinjeno je u jednu ogromnu mrežu. IP pravi utisak kao da su svi hostovi povezani na tu veliku mrežu, a ne na svoje individualne fizičke mreže.

IP obezbeđuje best-effort (tj. negarantovani) servis za prenos podataka od izvora do odredišta, bez obzira da li se mašine nalaze u istoj, susednim ili udaljenim mrežama. Best-effort znači da IP ne obezbeđuje proveru grašaka i evidenciju o isporuci podataka. IP pretpostavlja da su niži slojevi nepouzdani i ˝daće sve od sebe˝ da podatke isporuči na odredište, ali bez garancija. U toku prenosa, podaci mogu biti uništen na fizičkom nivou (npr. zbog grešaka u prenosu nastalih usled električnih smetnji), ruter, zagušen saobraćajem, može odbaciti paket, linija kojom paket treba da se prenese dalje može privremeno biti u prekidu. Ako je pouzdanost bitna, IP se mora upariti sa pouzdanim transportnim protokolom (kao što je TCP).

IP je takođe beskonekcioni protokol za mreže sa komutacijom paketa koje koriste datagramski pristup. Kao što znamo, to znači da se svaki datagram nezavisno prenosi i da svaki datagram može biti prenet do svog odredišta različitim putanjama. Prenošeni različitim putanjama između istog para izvor-odredište datagrami mogu stići na odredište izvan redosleda. Ponovi, IP se oslanja na protokole višeg nivoa da reše sve ove probleme.

Ograničenu funkcionalnost IP-a se ne treba smatrati njegovom slabošću. IP obezbeđuje bazični servis prenosa podataka na daljinu; na korisniku je da po potrebi doda funkcije koje su neophodne za implementaciju svake konkretne aplikacije.

5.1.4.1 IP datagram

Paketi koji se prenose na IP nivou nazivaju se datagramima. Datagram je paket promenljive dužine (do maksimalno 65535 bajta) i sastoji se iz dva dela: zaglavlje i podaci. Zaglavlje je podeljeno na polja koja sadrže informacije bitne za rutiranje i isporuku datagrama. Format zaglavlja prikazan je na Sl. 5-49. Veličina zaglavlja je najmanje 20, a najviše 60 bajta. Prvih dvadeset bajtova u zaglavlju su fiksni (uvek postoje); opcioni deo (IP OPTIONS) je promenljive dužine od 0 do 40 bajtova. Kod TCP/IP protokola uobičajeno je da se formati zaglavlja prikazuju podeljeni na 4-bajtne sekcije. Datagram se prenosi u ˝big-endian˝ poretku: s leva na desno, sa krajnjim levim bitom polja VERS na početku. Sledi kratak opis polja zaglavlja.

Sl. 5-49 Format IP datagrama.

83

VERS (Verzija). Četvorobitno polje koje definiše verziju IP protokola. Aktuelna verzija je 4 (IPv4), kojoj u ovom polju odgovara binarna vrednost 0100. Postojanje broja verzije u svakom datagramu olakšava prelazak na novu verziju IP protokola (omogućava da neke mašine podržavaju samo staru, a druge samo novu ili obe verzije protokola). Trenutno je aktuelan prelaz sa IPv4 na IPv6, koji traje već godinama, i trajaće još dugo vremena.

HLEN (Header Length - dužina zaglavlja). Pošto veličina zaglavlja nije konstantna, u samom zaglavlju predviđeno je polje HLEN, koje definiše dužinu zaglavlja izraženu brojem 32-bitnih reči (4-bajta). Minimalna vrednost je 5 (opcije ne postoje), a maksimalna 15 (polje za opcije postoji i maksimalne je dužine).

SERVICE TYPE (Tip servisa). Polje veličine jednog bajta koje definiše kako će datagram biti tretiran od strane rutera. Pojedinačni bitovi ovog polja definišu prioritet datagrama, nivo pouzdanosti i kašnjenja koje pošiljaoca datagrama očekuje od rutera. Međutim, u praksi, ruteri najčešće ignorišu ovo polje.

TOTAL LENGTH (Ukupna dužina) definiše veličinu IP datagrama (zaglavlje plus podaci) izraženu u bajtovima. Veličina ovog polja je 16 bita, što znači da veličina datagrama može biti maksimalno 65535 bajta (216-1). Broj bajtova podataka koji se prenose datagramom može se odrediti tako što će se od TOTAL LENGTH oduzeti veličina zaglavlja (4 x HLEN). Kada kasnije u ovoj sekciji budemo razmatrali fragmentaciju, videćemo da pojedine fizičke mreže ne mogu enkapsulirati datagram od 65535 u njihov okvir. U takvim slučajevim, da bi se ostvario prenos, neophodno je izvršiti fragmentaciju datagrama.

IDENTIFICATION (Identifikacija) 16-bitno polje koje se koristi prilikom fragmentacije datagrama.

FLAGS (Polje za markere). Trobitno polje koje se takođe koristi prilikom fragmentacije datagrama.

FRAGMENT OFFSET (Pomeraj fragmenta) 13-bitno polje koje se koristi, kao i prethodna dva, prilikom fragmentacije datagrama.

TIME TO LIVE (Vreme života) je brojač koji se koristi da bi se ograničilo vreme života datagrama. Vrednost ovog polja se umanjuje za 1 u svakom ruteru kroz koji datagram prolazi. Ako Vreme života dostigne 0 pre nego što datagram stigne do odredišta, datagram se uništava. Na ovaj način sprečava se da datagram ostane zarobljen u mreži, lutajući od rutera do rutera, zbog npr. greške u tabelama rutera.

PROTOCOL (8 bita) ukazuje na protokol višeg nivoa koji koristi usluge IP sloja. IP datagram može da enkapsulira podatke iz više protokola višeg nivoa, kao što su UDP, TCP, ICMP i IGMP. Ovo polje definiše kojem se isporučuje sadržaj IP datagrama. Vrednosti ovog polja, za različite protokole višeg nivoa navedene su u tabeli T. 5-4.

T. 5-4 Protokoli

Vrednost Protokol 1 ICMP 2 IGMP 6 TCP 17 UDP 89 OSPF

HEADER CHECKSUM (Kontrolna suma zaglavlja) je 16-bitno polje koje se koristi za verifikaciju zaglavlja (ne celog paketa). Način izračunavanja kontrolne sume biće objašnjen kasnije u ovoj sekciji.

Polja SOURCE IP ADDRESS i DESTINATION IP ADDRESS (Adresa izvora i Adresa odredišta) sadrže 32-bitne mrežne (IP) adrese izvornog hosta (host koji je poslao datagram) i odredišnog hosta (krajnje odredište datagrama). Ove adrese ostaju neizmenjene u svim fragmentima na koje se datagram eventualno deli u toku prenosa.

5.1.4.2 Fragmentacija

Na putu do svog krajnjeg odredišta, datagram može proći kroz više različitih mreža. Svaki ruter izdvaja IP datagram iz primljenog okvira, obrađuje ga i ponovo enkapsulira u okvir kojeg šalje sledećem ruteru ili odredišnom hostu. Format i veličina primljenog okvira zavisi od protokola sloja veze koji se koristi na fizičkoj mreži preko koje je okvir stigao u ruter. Format i veličina okvira kojeg ruter šalje zavisi od protokola sloja veze koji se koristi na fizičkoj mreži preko koje okvir dalje nastavlja svoj put. Na primer, ako ruter povezuje LAN na WAN, on prima okvir u LAN formatu, a šalje ga u WAN formatu.

MTU

Svaki protokol sloja veze definiše format svog okvira. Ograničenje koje uvek postoji jeste maksimalna veličina polja za podatke u okviru (tzv. MTU - Maximum Transfer Unit - najveća jedinica prenosa). Drugim rečima, kada se datagram enkapsulira u okvir, ukupna veličina datagrama mora biti manja od ove maksimalne veličine,

84

koja je definisana ograničenjima nametnutim hardverom i softverom koji se koriste u mreži. Vrednost MTU parametra se razlikuje od jedne do druge fizičke mreže (T. 5-5).

T. 5-5 MTU kod nekoliko standardnih mreža.

Protokol MTU Hyperchannel 65,535 TokenRing (16 Mbps) 17,914 TokenRing (4 Mbps) 4,464 FDDI 4,352 Ethernet 1,500 X.25 576 PPP 296

Da bi se IP protokol učinio nezavisnim od fizičke mreže, projektanti IP protokola su odlučili da maksimalna veličina IP datagrama bude jednaka 65,535 bajta. Na taj način, prenos je efikasniji ako se koristi mreža sa MTU ovo veličine. Međutim, za ostale fizičke mreže, sa manjim MTU, datagram se mora podeliti na manje celine kako bi mogao biti prenet kroz mrežu. Ova podela se naziva fragmentacijom.

Nakon izvršene fragmentacije, svaki fragment (koji je takođe datagram) ima svoje zaglavlje u kome su većina polja iz prvobitnog datagrama ponovljena, ali su neka i promenjena. Fragmentirani datagram i sam može biti fragmentiran, ako naiđe na mrežu sa još manjim MTU-om. Drugim rečima, datagram može biti fragmentiran nekoliko puta dok ne stigne na odredište.

Datagram može biti fragmentiran od strane bilo kog rutera na putanji. Međutim, rekonstrukciju prvobitnog datagrama od fragmentiranih delova obavlja isključivo odredišni host. Ovo ograničenje je logično, jer se ne može garantovati da će svi fragmenti istog datagrama proći istom putanjom do odredišta.

Kada se datagram fragmentira, obavezni delovi zaglavlja moraju biti kopirati u zaglavlja svih kreiranih fragmenata. Polje za opcije može ali i ne mora biti identično onome iz prvobitnog datagrama. Host ili ruter koji obavlja fragmentaciju, mora promeniti vrednosti tri polja: FLAGS, FRAGMENTATION OFFSET i TOTAL LENGTH. Naravno, vrednost polja za kontrolnu sumu se mora ponovo izračunati, bez obzira da li se datagram fragmentira ili ne. Sledeća tri polja zaglavlja IP datagrama se koriste u fragmentaciji:

IDENTIFICATION (Identifikacija) 16-bitno polje koje identifikuje datagrame koji potiču iz istog izvora. Kombinacija izvorne IP adrese i vrednosti polja za identifikaciju na jedinstveni način definiše datagram kada on napusti izvorni host. Da bi se obezbedila jedinstvenost, IP protokol koristi brojač za označavanje datagrama. Uvek kada šalje datagram, IP protokol izvornog hosta kopira tekuću vrednost ovog brojača u polje za identifikaciju, a zatim uvećava brojač za 1. Ako se datagram fragmentira, vrednost polja za identifikaciju se kopira u sve fragmente. Drugim rečima, svi fragmenti nastali podelom nekog datagrama imaće istu vrednost u polju za identifikaciju kao i taj datagram. Na taj način, odredišnom hostu je omogućeno da odredi kom datagramu pripada upravo pristigli fragment. Host zna da sve fragmente sa istom vrednošću za identifikaciju i istom izvornom IP adresom treba da objedini u jedan datagram.

FLAGS (Polje za markere). Sadrži tri bita. Prvi bit je neiskorišćen (nema definisanu namenu). Drugi bit, DF, postavljen ne vrednost 1 znači Don´t Framgment (ne fragmentiraj) i predstavlja instrukciju ruteru da datagram nije dozvoljeno fragmentirani (zato što npr. odredište nije sposobno da obavi rekonstrukciju datagrama). Postavljajući DF na 1, pošiljalac je siguran da će datagram stići do odredišta ˝u jednom komadu˝ (čak iako to znači da će datagram do odredišta stići nekim zaobilaznim putem, izbegavajući male mreže, koje nisu u mogućnosti da ga prenesu u okviru jednog okvira). Ako ruter ne može da prosledi datagram ni kroz jednu od raspoloživih fizičkih mreža, ruter će uništiti datagram, a izvorno hostu će poslati ICMP poruku sa obaveštenjem o grešci (videti sledeću sekciju). Bit DF postavljen na 0 označava da je datagram dozvoljeno fragmentirati. Treći bit polja FLAGS, MF (More Fragments) postavljen na vrednost 1 ukazuje da datagram nije poslednji fragment nekog većeg datagrama; postoji jedan ili više fragmenata koji slede. Ako bit MF ima vrednost 0, to znači da je ovaj datagram poslednji fragment nekog većeg datagrama ili se radi o datagramu koji nije fragmentiran.

FRAGMENT OFFSET (Pomeraj fragmenta) (13 bita) definiše poziciju ovog fragmenta u okviru celokupnog datagrama. Predstavlja pomak (offset) podataka u prvobitnom datagramu izražen u jedinicama od po 8 bajta. Na Sl. 5-50 je prikazan datagram sa podacima veličine 4000 bajta podeljen na tri fragmenta. Bajtovi u polaznom datagramu su numerisani sa 0 do 3999. Prvi fragment sadrži bajtove 0 do 1399. Pomak kod ovog datagrama je 0/8 = 0. Drugi fragment prenosi bajtove 1400 do 2799; vrednost njegovog pomaka je 1400/8 = 175. Konačno, treći fragment sadrži bajtove 2800 do 3999, a njegov pomak je 2800/8 = 350.

85

Sl. 5-50 Primer fragmentacije.

Na Sl. 5-51 je dat detaljniji prikaz fragmentiranih datagrama sa prethodne slike. Uočimo da polje za identifikaciju kod svih fragmenata sadrži istu vrednost. Uočimo, takođe, da bit MF ima vrednost 1 kod svih fragmenta, osim kod poslednjeg. Vrednosti polja FRAGMENT OFFSET su takođe prikazane.

Sl. 5-51 Detaljniji primer fragmentacije.

Sl. 5-51 takođe prikazuje šta se dešava ako se fragment fragmentira. U ovom slučaju, vrednost pomaka se računa u odnosu na polazni datagram, a ne u odnosu na fragment koji se deli. Kao što možemo videti na Sl. 5-51, drugi fragment je fragmentiran na dva nova fragmenta od 800 i 600 bajta. Pomaci novonastalih fragmenata pokazuju relativnu poziciju sadržanih podataka u odnosu na prvobitni datagram.

5.1.4.3 Opcije

Zaglavlje IP datagrama se sastoji iz dva dela: fiksnog i promenljivog. Fiksni deo, dužine 20 bajta, smo već obradili. Promenljivi deo, maksimalne dužine 40 bajta, rezervisan je za tzv. opcije. Opcije, kao što i samo ime sugeriše, nisu obavezne. Opcije se koriste za testiranje i debagiranje mreže. Pri normalnom prenosu podataka, zaglavlje IP datagrama ne sadrži ovo polje.

Format

Deo za opcije, ako postoji, može sadržati jednu ili više opcija. Sve opcije imaju identičan format, koji je prikazan na Sl. 5-52. Opcija se sastoji iz tri polja: 1-bajtno polje za kôd (Code), 1-bajtno polje za dužinu (Length) i polje za podatke (Data) promenljive dužine.

86

Sl. 5-52 Format opcije.

Code. Polje za kôd opcije sadrži 8 bita i podeljeno je tri podpolja: Copy, Class i Number.

Copy. Ovo jednobitno podpolje kontroliše prisustvo opcije u fragmentima. Ako je ovaj bit postavljen na 0, tada opcija sadržana u polaznom datagramu mora biti kopirana samo u njegov prvi fragment. Za vrednost 1, opcija se kopira u svim fragmentima.

Class. Ovo 2-bitno podpolje definiše opštu namenu opcije. Vrednost 00 u ovom polju ukazuje na opciju koja se koristi za kontrolu datagrama. Vrednost 10 ukazuje na opciju koja se koristi za debagiranje i menadžment mreže. Značenje dve preostale vrednosti , 01 i 11, još uvek nije definisano.

Number. Ovo 5-bitno podpolje definiše tip opcije. Mada se sa 5 bita može definisati do 32 različita tipa, u upotrebi su samo 6.

Lenght. Ovo polje definiše ukupnu dužinu opcije uključujući i polja kôd i dužinu. (Nije prisutno kod svih opcija)

Data. Ovo polje sadrži podatke specifične za konkretnu opciju. (Nije prisutno kod svih opcija).

Tipovi opcija

Kao što je napomenutu, trenutno su u upotrebi šest opcija. Dve opcije su 1-bajtne (sastoje se samo od polja za kôd), dok su preostale četiri više-bajtne (sadrže sva tri polja). Sledi kratak opis opcija:

No Operation. Ovo je 1-bajtna opcija koja se koristi za popunu nepopunjenih bajtova između opcija, kada datagram sadrži više od dve opcije. Na primer, može se koristiti za poravnanje sledeće opcije, tako da ona počne od naredne 16-bitne ili 32-bitne reči.

End of Options (Kraj opcija). Ovo je takođe 1-bajtna opcija koja se koristi za dopunu polja za opcije, kako bi ono zauzimalo celi broj 16-bitnih ili 32-bitnih reči. U polju za opcije se može nalaziti samo jedna end of operation opcija, a može se koristiti sam kao poslednja opcija. U slučajevima kada je za poravnanje potrebno više od jednog bajta, na kraj polja za opcije može se umetnuti više no operation i jedna end of options opcija.

Record route (snimanje putanje). Ova opcija se koristi za snimanje putanje kojom se datagram prenosi kroz Internet. U polju za podatke ove opcije može se smestiti do devet IP adresa rutera kroz koje je datagram prošao (najviše devet zbog ograničenja dužine polja za opcije na 40 bajta). Izvorni host rezerviše mesta (stavke) u polju za opcije koja će popunjavati ruteri koje datagram poseti. Format ove opcije prikazan je na Sl. 5-53. Polje pointer ukazuje na prvu slobodnu stavku, tj. sadrži redni broj prvog slobodnog bajta (brojano od početka polja za opcije). Kada datagram napusti izvorni host, sve stavke su prazne, a pointer ima vrednost 4. Svaki ruter koji obrađuje datagram, poredi vrednost pointera sa vrednošću polja za dužinu. Ako je vrednost pointera veća od vrednosti polja za dužinu, polje za opcije je popunjeno, a nova stavka se ne upisuje. U suprotnom, ako u polju za opcije još uvek ima slobodnog prostora, ruter upisuje IP adresu pridruženu mrežnom adapteru kroz koji će datagram biti poslat dalje, počev od pozicije na koju ukazuje pointer i uvećava vrednost pointera za 4. Na ovaj način, analizom zaglavlja na strani odredišnog hosta, može se rekonstruisati putanja kojom je datagram prenesen.

Sl. 5-53 Opcija za snimanje putanje.

Striktno rutiranje na izvoru (Strict Source Route). Ovu opciju može da koristi izvorni host kako bi unapred odredio putanju datagrama kroz Internet, navodeći IP adrese rutera koje datagram mora da poseti. Ako ova opcija postoji u datagramu, svi navedeni ruteri moraju biti posećeni. Ako datagram dospe u ruter koji nije na listi, datagram se uništava, a izvornom hostu se šalje ICMP poruka o grešci. Striktno rutiranje koristi

87

isključivo administratori mreže za testiranje i debagiranje mreže. Za normalni prenos podataka, izbor putanje se prepušta ruterima. Format ove opcije sličan je formatu opcije record route, ali sada stavke popunjava izvorni host IP adresama rutera.

Približno rutiranje na izvoru (Loose Source Route) Ova opcija je slična opciji striktnog rutiranja na izvoru ali sa nešto blažim zahtevima. Svaki ruter u listi mora biti posećen, ali datagram može posetiti i neke druge rutere. Format i način korišćenja je sličan kao kod prethodne opcije.

Vremenski zapis (Timestamp). Ova opcija se koristi za beleženje vremena kada su ruteri procesirali datagram. Vreme se izražava u milisekundama počev od ponoći. Poznavanje ovog vremena pomaže administratorima mreže da prate ponašanje rutera na Internetu. Na primer, uz pomoć ovih informacija moguće je proceniti vreme koje je bilo potrebno da datagram pređe iz jednog u drugi ruter. Format opcija vremenskog zapisa prikazan je na Sl. 5-54. Polja za kôd i dužinu imaju isto značenje kao i ranije. U polju Overflow pamti se broj rutera koji nisu uspeli da upišu svoj vremenski zapis zato što više nije bilo slobodnog prostora u polju za opcije. U polju Flags definisane su odgovornosti rutera (definisano je šta se očekuje od rutera). Ako je vrednost ovog polja 0, svaki ruter upisuje samo vremenski zapis u odgovarajuću stavku. Za vrednost 1, svaki ruter upisuje pored vremenskog zapisa i svoju odlaznu IP adresu. Za vrednost 3, IP adrese su unapred postavljene od strane izvornog hosta; svaki ruter proverava odgovarajuću IP adresu sa svojom dolaznom IP adresom i, ako utvrdi da su jednake, zamenjuje je svojom odlaznom IP adresom i upisuje vremenski zapis.

Sl. 5-54 Opcija vremenskog zapisa.

5.1.4.4 Kontrolna suma

Kod većine TCP/IP protokola za kontrolu grešaka se koristi metod koji se naziva kontrolnom sumom (checksum). Kontrolna suma predstavlja redundantnu informaciju koja se dodaje paketu radi zaštite od grešaka koje mogu nastati u toku prenosa paketa. Kontrolna suma se izračunava na strani pošiljaoca paketa, a dobijena vrednost se šalje zajedno sa paketom. Prijemnik ponavlja isto izračunavanje nad celim paketom, uključujući i polje za kontrolnu sumu. Ako je rezultat zadovoljavajući, paket se prihvata; ako nije, pakete se odbacuje.

Izračunavanje kontrolne sume na strani pošiljaoca

Na strani pošiljaoca, paket se deli na n-bitne sekcije (n je obično 16 bita). Sve sekcije se sabiraju korišćenjem pravila sabiranja binarnih brojeva u jediničnom komplementu. Rezultat je n-to bitna suma. Nakon toga, suma se komplementira i upisuje u polje za kontrolnu sumu.

Izračunavanje kontrolne suma na strani primaoca

Primalac deli primljeni paket na n-bitne sekcije. Sve sekcije se sabiraju, a dobijeni rezultat komplementira. Ako je konačni rezultat 0, paket se prihvata kao ispravan; inače, ako se dobije vrednost različita od 0, paket se odbacuje, kao neispravan.

Sl. 5-55 na grafički način prikazuje procedure izračunavanja kontrolne sume na strani pošiljaoca i strani prijemnika.

88

Sl. 5-55 Koncept kontrolne sume.

Kao što znamo, za brojeve u formatu jediničnog komplementa operacija komplementiranja identična je promeni znaka (komplement od T je -T). Pretpostavimo da smo sabiranjem sekcija na strani pošiljaoca dobili vrednost T. Nakon komplementiranja dobija se -T, što predstavlja vrednost kontrolne sume koja se šalje prijemniku. S druge strane, prijemnik sabira sve sekcije i ako nema grešaka u prenosu dobija sumu jednaku T + (-T) (T za sva polja osim kontrolne sume i -T za polje kontrolne sume). Rezultat će biti ˝sve 1-ce˝, odnosno -0, što nakon komplementiranja postaje 0 (˝sve nule˝).

Kontrolna suma u IP datagramu

Kontrolna suma za IP datagram se izračunava shodno prethodno opisanoj proceduri. Prvo, polje u zaglavlju datagrama predviđeno za kontrolnu sumu se postavlja na ˝sve nule˝. Zatim se celokupno zaglavlje deli na 16-bitne sekcije, koje se potom sabiraju. Rezultujuća suma se komplementira i umeće u polje za kontrolnu sumu.

Kontrolna suma kod IP datagrama pokriva samo zaglavlje, a ne i podatke. Postoje dva razloga za to. Prvo, svi protokoli višeg nivoa koje se prenose IP datagramom poseduju svoje polje za kontrolnu sumu koja pokriva celokupan paket. Zahvaljujući tome, nema potreba da se kontrolnom sumom IP datagrama proveravaju i enkapsulirani podaci. Drugo, prolaskom kroz svaki ruter, zaglavlje IP datagrama se modifikuje, ali ne i podaci. Dakle, kontrolna suma uključuje samo one delove datagrama koji se menjaju u prenosu.

Pr. 5-24: Izračunavanje kontrolne sume

Na Sl. 5-56 je prikazan primer izračunavanja kontrolne sume za IP zaglavlje koje ne sadrži opcije. Zaglavlje je podeljeno na 16-bitne sekcije; sve sekcije su sabrane; zbir je komplementiran i konačni rezultat umetnut u polje za kontrolnu sumu.

01000101 0000000000000000 0001110000000000 0000000100000000 0000000000000100 0001000100000000 0000000000001010 0000110000001110 0000010100001100 0000011000000111 00001001

01110100 0100111010001011 10110001

4,5 i 0281

0 i 04 i 17

010,1214,512,67,9

SumaKontrolna suma

4 5 0 28

1 0 0

4 17 0

10.12.14.5

12.6.7.9

Sl. 5-56 Primer izračunavanja kontrolne sume.

5.1.5 NAT

Privatne mreže su mreže koje koriste TCP/IP, ali su izolovane od Interneta. Privatna mreža može sadržati od nekoliko do nekoliko stotina računara, a njena glavna namena je deoba zajedničkih resursa unutar jedne organizacije, kao što su baze podataka, štampači i dr. Kao što je ranije napomenuto, hostovima u privatnim mrežama dodeljuju se IP adrese iz nekoliko za tu namentu rezervisanih opsega (tzv. privatne IP adrese, vidi

89

tabelu T. 5-3). Čak iako je privatna mreža ruterom povezana sa globalnim Internetom, ona će ostati izolovana jer će ruter onemogućiti izalazak datagrama koji nose privatne IP adrese izvan mreže.

Tehnika prevođenja mrežnih adresa (Network Address Translation - NAT) omogućava hostovima iz privatne mreže da komuniciraju sa sajtovima na globalnom Internetu. Preduslov je da privatna mreža mora imati jednu konekciju ka globalnom Interentu posredstvom rutera na kome se izvršava NAT softver (Sl. 5-57).

Sl. 5-57 NAT.

Kao što se može videti na Sl. 5-57, hostovima iz privatne mreže dodeljene su privatne adrese. Ruter poseduje jednu privatnu adresu, ka privatnoj mreži, i jednu globalnu adresu, ka ostatku Internetu. Gledano sa strane Interneta, pojedinačni hostovi u privatnoj mreži nisu vidljivi, već je vidljiv samo NAT ruter sa adresom 200.24.5.8.

Prevođenje adresa

Na Sl. 5-58 je ilustrovan osnovni koncept prevođenja adresa. NAT ruter modifikuje svaki paket koji napušta privatnu mrežu, tako što izvornu adresu u paketu zamenjuje svojom NAT adresom (200.24.5.8). Svaki paket koji iz Interneta dolazi u privatnu mrežu, takođe prolazi kroz NAT ruter, koji sada odredišnu adresu u paketu (a to je globalna adresa NAT rutera) zamenjuje odgovarajućom odredišnom privatnom adresom. Na ovaj način, iako u isto vreme više hostova iz privatne mreže mogu komunicirati sa različitim hostovima na Interetu, hostovi sa Interneta imaju utisak da komuniciraju samo sa jednim hostom, čija je IP adresa NAT adresa rutera.

172.18.3.1

Internet

Izvor: 172.18.3.1

Odredište: 172.18.3.1

Izvor: 200.24.5.8

Odredište: 200.24.5.8 Sl. 5-58 Prevođenje adresa.

Prevođenje adresa za odlazne pakete je trivijalno. Ali, postavlja se pitanje kako NAT ruter zna kom privatnom hostu je namenjen paket koji dolazi sa Interneta da bi shodno tome u polju za odredišnu adresu dolaznog paketa upisao baš njegovu privatnu adresu. Ovaj problem se rešava tako što NAT ruter kreira tabelu prevođenja koja uspostavlja vezu između privatnih i eksternih adresa.

Korišćenje jedne IP adrese

U najjednostavnijem obliku, tabela prevođenja ima samo dve kolone: privatnu adresu i eksternu adresu (odredišne adrese paketa). Kada ruter zamenjuje izvornu adresu odlaznog paketa svojom adresom, on takođe upisuju u tabelu prevođenja na koju odredišnu (eksternu) adresu je paket upućen. Kada kasnije od odredišta stigne odziv, ruter, na osnovu izvorne adrese paketa (eksterna adresa) u tabeli prevođenja pronalazi privatnu adresu hosta koji se prethodno obratio tom eksternom odredištu. Opisana ideja ilustrovana je na Sl. 5-59.

Uočimo da NAT tehnika pretpostavlja da komunikaciju prema Internetu uvek inicira host iz privatne mreže. To praktično znači da korisnici iz prvatne mreže u komunikaciji prema Internetu mogu imati isključivo ulogu klijenta. Na primer, korisnici iz privatne mreže mogu koristiti Web preko Web pretraživača (program kao što je Internet Explorer) jer je pretraživač klijentski program koji obraća Web serveru tražeći od njega Web stranicu. Međutim, u privatnoj mreži ne mogu postojati serverske aplikacije vidljive klijentima izvan privatne mreže. Na primer, privatna mreža ne može imati Web server pokrenut na nekom inernom Hostu koji će biti vidljiv za eksterne klijente.

90

Sl. 5-59 Prevođenje.

Korišćenje više IP adresa

Prevođenje adresa koje se oslanja na koršćenju samo jedne globalne adrese (kao na Sl. 5-59) onemogućava da sa istim eksternim hostom, u isto vreme, komuniciraju dva ili više internih hostova. Da bi se ovo ograničenje otklonilo NAT ruter, može koristiti više globalnih adresa. Na primer, umesto da koristi samo jednu globalnu adresu (200.24.5.8) NAT ruter može koristiti četiri (200.24.5.8, 200.24.5.9, 200.24.5.10 i 200.24.5.11). Sa ovim proširenjem, četiri privatna hosta mogu u isto vreme komunicirati sa istim eksternim hostom. Međutim, izvesna ograničenja i dalje postoje. Na primer, prema istom eksternom hostu iz privatne mreže nije moguće uspostaviti više od četiri veze. Takođe, host iz privatne mreže ne može u isto vreme da komunicra sa dva serverska programa (npr. FTP i TELNET) pokrenuta na istom eksternom hostu.

Korišćenje IP adresa i adresa portova

Radi uspostavljanja relacije više-ka-više između hostova iz privatne mreže, s jedne i hostova na Internetu, s druge strane, neophodno je u tabelu prevođenja uvrstiti dodatne informacije. Na primer, pretpostavimo da dva interna hosta, sa privatnim adresama 172.18.3.1 i 172.18.3.2, žele da pristupe istom Web serveru na eksternom hostu sa adresom 25.8.3.2. Za komunikaciju sa Web serverom se koristi aplikacioni protokol HTTP koji se oslanja na transportni protokol TCP i dostupan je preko adrese porta 80. Ako tabela prevođenja umesto dve sadrži pet kolona sa dodatnim kolonama za izvorne i odredišne adrese portova i oznaku protokola transportnog protokola koji se koristi u komunikaciji, nejednoznačnost u prevođenju adresa biće eliminisana (vidi T. 5-6). Uočimo da kada se NAT ruteru vrati odziv od Web serera, kombinacija izvorne adrese (25.8.3.2) i odredišne adrese porta (1400) jednoznačno definiše host u privatnoj mreži kome odziv treba biti isporučen. (Za više informacija o adresama portova i TCP protokolu pogledati poglavlje 5.2.)

T. 5-6 Tabela prevođenja sa pet kolona.

Privatna adresa

Privatni port

Eksterna adresa

Eksterni port

Transportni protokol

172.18.3.1 1400 25.8.3.2 80 TCP

172.18.3.2 1401 25.8.3.2 80 TCP

. . . . . . . . . . . . . . .

NAT i ISP

ISP koji pruža usluge Internet pristupa dail-up korisnicima može koristiti NAT radi racionalnijeg korišćenja svojih IP adresa. Na primer, pretpostavimo da neki ISP poseduje 1000 IP adresa (globalnih) i opslužuje 100,000 korisnika. Svakom korisniku je dodeljena jedna privatna adresa. ISP prevodi svaku od 100,000 izvornih adresa u odlaznim paketima u jednu od 1000 globalnih adresa, odnosno globalnu odredišnu adresu u dolaznim paketima u odgovarajuću privatnu adresu. Opisani koncept je ilustrovan na Sl. 5-60.

91

Sl. 5-60 ISP i NAT.

5.1.6 ICMP

IP je mrežni protokol koji obezbeđuje negarantovanu (best-effort) isporuku datagrama od izvornog do odredišnog hosta, osmišljen na način da obezbedi efikasno korišćenje mrežnih resursa. Međutim, IP protokolu nedostaju mehanizmi za kontrolu grešaka i pomoć u menadžmentu mreže.

IP ne poseduje mehanizme za obaveštavanje o nastalim greškama ili korekciju grešaka. Na primer, šta će se desiti ako ruter mora da uništi datagram zato što nije u stanju da nađe putanju do njegovog krajnjeg odredišta, ili zato što je vreme života datagrama isteklo. Ili, šta će se desiti ako odredišni host mora da uništi primljene fragmente nekog datagrama ako u definisanom vremenu nije primio sve fragmente tog datagrama. Ovo su samo neki od problema koji mogu nastati u komunikaciji na IP nivou, a kojima se IP ne bavi niti poseduje odgovarajuće ugrađene mehanizme kojima bi barem obavestio izvorni host o njihovom nastanku.

Takođe, IP ne poseduje podršku za postavljaje upita kojima bi se olakšalo dijagnosticiranje kvarova i problema u radu mreže. Na primer, povremeno se javlja potreba za ispitivanjem da li je neki ruter ili host operativan, ili potreba da se od hosta ili rutera pribave neke specifične informacije.

ICMP (Internet Control Message Protocol) je zamišljen kao kompenzacija za pomenute nedostatke IP-a. U suštini, ICMP obezbeđuje povratne informacije o problemima nastalim u mreži. U većini slučajeva ICMP poruku šalje ruter ili odredišni host nazad izvornom hostu kao reakciju na problem nastao prilikom procesiranja datagrama.

ICMP spada u grupu mrežnih protokola (kao i IP). Međutim, njegove poruke se ne prosleđuju direktno sloju veze kao što bi se očekivalo. Umesto toga, ICMP poruke se najpre enkapsuliraju u IP datagrame pre nego što se predaju nižim slojevima (Sl. 5-61). Budući da se ICMP poruke prenose u IP datagramima, nihova isporuka nije garantovana i njihova upotreba se ne može smatrati pouzdanom.

Sl. 5-61 Enkapsulacija ICMP poruka.

Tipovi ICMP poruka

ICMP poruke se mogu klasifikovati u dve grupe: izveštaji o greškama i upit. Poruke prve kategorije koriste ruteri ili hostovi (odredišni) a za slanje obaveštenja izvornom hostu o neočekivanim događajima u toku procesiranja datagrama. S druge strane, poruke upita uvek idu u paru i pomažu hostu ili administratoru mreže da od rutera ili drugog hosta pribavi neke specifične informacije. Spisak poruka obe kategorije dat je u tabeli T. 5-7.

92

T. 5-7 ICMP poruke

Kategorija Tip Poruka

Izveštaji o greškama

3 Nedostupno odredište (DESTINATION UNREACHABLE)

4 Prigušenje izvora (SOURCE QUENCH)

11 Isteklo vreme (TIME EXCEEDED)

12 Problem sa parametrima (PARAMETER PROBLEM)

5 Preusmeravanje (REDIRECTION)

Upit

8 ili 0 Eho ili odziv na eho (ECHO / ECHO REPLY)

13 ili 14 Vremenski zapis, zahtev ili odgovor (TIMESTAMP REQUEST / TIMESTAMP REPLY)

17 ili 18 Adresna maska, zahtev ili odgovor (ADDRESS MASK REQUEST / REPLY)

Format ICMP poruke

ICMP poruka se sastoji iz 8-bajtnog zaglavlja i polja za podatke promenljive dužine. Mada, format zaglavlja zavisi od tipa poruke, 4 prva bajta su ista za sve tipove (Sl. 5-62). Prvo polje zaglavlja (Type) definiše tip poruke. Drugo polje (Code) se koristi za parametre poruke koji se mogu predstaviti jednim ili sa nekoliko bita. Poslednje zajedničko polje (Checksum) se koristi za kontrolnu sumu poruke. Ostatak zaglavlja je specifičan za svaki tip poruke. Kod izveštaja o greškama, sekcija za podatke sadrži informacije na osnovu kojih je moguće identifikovati datagram koji je doveo do greške. Kod upita, sekcija za podatke sadrži dodatne informacije koje zavise od tipa upita.

Sl. 5-62 Uopšteni format ICMP poruke.

Izveštaji o greškama

Jedna od glavnih odgovornosti ICMP-a je da izveštava o greškama. Iako napretkom tehnologije, prenosni medijumi postaju sve pouzdaniji, greške u prenosu i dalje postoje i moraju se obrađivati na odgovarajući način. Kao što je više puta do sada naglašeno, IP je nepouzdan protokol. Drugim rečima, IP nije odgovoran za proveru i kotrolu grešaka. ICMP je delom projektovan da nadomesti ovu nepotpunost IP-a. Međutim, ni ICMP ne ispravlja greške, već samo izveštava o njima. ICMP uvek šalje izveštaje o greškama izvoru (prvobitnom pošiljaocu) datagrama. (To je iz razloga što su u datagramu, kao jedine informacije o njegovoj putanji, dostupne samo izvorna i odredišna IP adresa.) Dakle, ICMP koristi izvornu IP adresu za slanje izveštaja o grešci izvoru datagrama.

ICMP obrađuje 5 tipova grešaka: nedostupno odredište (destination unreachable), prigušenje izvora (source quench), isteklo vreme (time exceeded), problemi sa parametrima (parameter problems) i preusmeravanje (redirection). Formati svih pet odgovarajući ICMP poruka prikazani su na Sl. 5-63.

(a) (b) (c)

Sl. 5-63 Formati ICMP poruka za izveštavanje o greškama.

Uočimo da sve poruke o greškama, u sekciji za podatke, sadrže zaglavlje IP datagrama koji je izazvao grešku plus 8 bajtova podataka iz tog datagrama (Sl. 5-64). IP zaglavlje je uključeno iz razloga da bi izvorni host, kojem je izveštaj namenjen, bio u mogućnosti da identifikuje problematični datagram. Osam bajtova podataka je

93

uključeno zato što je njima obuhvaćen deo zaglavlja protokola višeg nivoa, koji npr. kod UDP i TCP definiše brojeve portova i redne brojeve kod TCP protokola. Ove informacije su potrebne kako bi izvorni host mogao da obavesti protokol višeg nivoa o nastaloj grešci.

Sl. 5-64 Sadržaj sekcije za podatke ICMP poruke za izveštaj o greškama.

Nedostupno odredište. Poruka tipa nedostupno odredište pokriva brojne neregularne situacije koje nastaju prilikom rutiranja datagrama ili isporuke sadržaja datagrama protokolu višeg nivoa na strani odredišnog hosta. Razlog slanja poruke definisan je sadržajem polja Code (vidi Sl. 5-63(a)). Poruku ovog tipa može da pošalje ruter kada ne može da locira odredište datagrama, ne može da prosledi datagram sledećem ruteru (zato hardverskog otkaza mreže ili rutera) ili kada datagram sa setovanim bitom DF (zabranjena fragmentacija) ne može biti isporučen jer mreža koja stoji na putu zbog velike dužine datagrama ne dopušta njegov prenos. Odredišni host šalje poruku ovog tipa izvornom hostu u situacijama kada protokol višeg nivoa kojem su podaci iz IP datagrama namenjeni nije operativan ili kada aplikacioni program koji koristi podatke nije pokrenut.

Prigušenje izvora. IP je beskonekcioni protokol. To znači da između izvornog hosta, koji generiše datagrame, rutera, koji prosleđuju datagrame, i odredišnog hosta koji ih obrađuje ne postoji nikakva povratna komunikacija. Jedna od posledica nepostojanja ovakve komunikacije je nemogućnost kontrole protoka. Naime, IP ne poseduje ugrađene mehnizme za kontrolu protoka što može da dovede do ozbiljnog problema u IP komunikaciji: zagušenja. Izvorni host nikada ne može znati da li je neki ruter ili odredišni host pretrpan datagramima; ili, da li generiše datagrame bržim tempom od onoga kojim ruteri mogu da ih prosleđuju, odnosno kojim odredišni host može da ih obrađuje.

Ruter ili host koristi bafer za privremeno smeštanje primljenih datagrama. Datagrami čekaju u baferu rutera da budu prosleđeni sledećem ruteru ili odredišnom hostu. Slično, datagrami čekaju u baferu odredišno hosta da budu isporučeni protoloku višeg nivoa. Ovi baferi imaju ograničenu veličinu. Ukoliko datagrami pristižu brže nego što se prosleđuju ili isporučuju, u jednom trenutku, bafer će se napuniti. U takvoj situaciji, koja se naziva zagušenjem, ruter ili hosta nema drugog izbora nego da uništi neke od datagrama ili ne prihvati nove datagrame.

ICMP poruka tipa ˝prigušenje izvora˝ uvedena je iz razloga uvođenja bazične forme kontrole protoka na IP nivou. Kada ruter ili host zbog zagušenja odbaci datagram, on šalje poruku tipa ˝prigušenje izvora˝ pošiljocu datagrama. Namena ove poruke je dvostruka. Prvo, poruka informiše izvor da je datagram odbačen. Drugo, ona upozorava izvor da negde na putanji do odredišta postoji zagušenje i da bi zbog toga trebalo smanjiti (prigušiti) brzinu slanja datagrama. Format poruke ˝prigušenje izvora˝ je prikazan na Sl. 5-63(a).

Isteklo vreme. Poruku tipa ˝isteklo vreme˝ šalje ruter nazad izvornom hostu nakon što je uništio datagram kome je isteklo vreme života. Kao što znamo, svaki datagram sadrži polje time-to-live čija se vrednost umanjuje za 1 u svakom ruteru kroz koji datagram prođe na svom putu ka odredišnom hostu. Kada nakon dekrementiranja time-to-live postane jednako nuli, ruter uništava datagram. Dodatno, u ovoj situaciju, ruter šalje ICMP poruku nazad hostu koji je poslao datagram. Ovaj događaj je simptom da paket ˝luta˝ u mreži, da je mreža zagušena ili da je polje time-to-live u datagramu inicijalno postavljeno na isuviše malu vrednost.

Takođe, ICMP poruku ˝isteklo vreme˝ može generisati i odredišni host ako u definisanom vremenu ne primi sve fragmente nekog datagrama. Kada primi prvi fragment, host startuje tajmer. Ako u trenutku kada zadato vreme tajmera istekne, host još uvek nije primio sve fragmente, tada on uništava do tog trenutka primljene fragmente, a izvornom hostu šalje poruku tipa ˝isteklo vreme˝.

Format poruke ˝isteklo vreme˝ prikazan je na Sl. 5-63(a). Vrednost 0 u polju Code znači da je poruku generisao ruter zbog isteklog vremena života datagrama. Vrednost 1 u polju Code znači da je poruku poslao odredišni host jer je isteklo vreme čekanja na sve fragmente datagrama.

Problem sa parmetrima. Bilo kakva greška, nedoslednost ili neusklađenost informacija u zaglavlju datagrama može stvoriti ozbilje probleme prilikom prenosa datagrama kroz mrežu. Ruter ili odredišni host koji otkrije problem u zaglavlju datagrama, uništava datagram i izvornom hostu vraća ICMP poruku tipa ˝problem sa paremetrima˝. Format ove ICMP poruke prikazan je na Sl. 5-63(b). Sadržaj polja Code definiše razlog odbacivanja datagrama: Ako polje Code ima vrednost 0, tada je u zaglavlju IP datagrama otkrivena greška. Pri

94

tome, vrednost u polju Pointer ukazuje na bajt IP zaglavlja gde je uočen problem. Ako polje Code ima vrednost 1, tada problem postoji u polju za opcije IP datagrama.

Preusmeravanje. Kada ruter treba da prosledi datagram u neku drugu mrežu, on mora znati IP adresu odgovarajućeg sledećeg rutera. Isto važi ako je pošiljac host priključen na mrežu koja sadrži više od jednog rutera. Kao i ruter, i host mora posedovati tabelu rutiranja koja će sadržati adrese dostupnih rutera. Međutim, za razliku od rutera kod kojih se koristi pristup dinamičkog rutiranja i čije tabele se automatski ažuriraju, tabele rutiranja hostova su po pravilu statičke. Obično, kada se host priključi na mrežu on u svojoj tabeli rutiranja poseduje adresu samo jednog rutera - podrazumevanog rutera. Sve datagrame koje šalje, host će direktno isporučivati podrazumevanom ruteru, čak iako podrazumevani ruter nije najbolji posrednik na putu datagrama do odredišta. U takvim situacijama, podrazumevani ruter će isporučiti datagram odgovarajućem ruteru, ali će dodatno poslati i ICMP poruku tipa ˝preusmeravanje˝ izvornom hostu sa preporukom da ubuduće datagrame koje upućuje na dato odredište šalje tom drugom ruteru.

Sl. 5-65 Princip preusmeravanja.

Koncept preusmeravanja ilustrovan je na Sl. 5-65. Host A želi da pošalje datagram hostu B. Bez obzira što je ruter R2 očigledno bolji izbor, host A šalje datagram ruteru R1. Ruter R1, nakon pregleda svojih tabele rutiranja, nalazi da je datagram trebalo isporučiti ruteru R2. Ruter R1 isporučuje datagram ruteru R2, ali dodatno šalje poruku za preusmeravanje hostu A. Host A dobija poruku i ažurira svoju tabelu rutiranja.

Format poruke za preusmeravanja prikazan je na Sl. 5-63(c). Uočimo da je IP adresa ciljnog rutera sadržana u drugoj vrsti. Takođe, uočimo da se poruka za preusmeravanje donekle razlikuje od drugih poruka o greškama: ruter ne uništava datagram, već ga prosleđuje odgovarajućem ruteru.

Upiti

Pored izveštavanja o greškama, ICMP se koristi i za dijagnosticiranje izvesnih problema u mreži. Za ovu namenu se koriste poruke upita. U ovom slučaju, poruku (upit) šalje host, a na poruku odgovara odredišni ruter ili host.

(a) (b) (c)

Sl. 5-66 Formati ICMP upita.

Eho. Poruke eho-zahtev i echo-odziv namenjene su dijagnosticiranju problema u mreži. Ove poruke koriste administratori mreže ili korisnici da bi ustanovili da li dva sistema (hostovi ili ruteri) mogu međusobno komunicirati. Poruku eho-zahtev može poslati host ili ruter drugom hostu ili ruteru. Host ili ruter koji primi eho-zahtev kreira poruku tipa eho-odziv i vraća je nazad prvobitnom pošiljaocu.

Eho-zahtev/odziv se mogu koristiti za testiranje komunikcije na IP nivou. S obzirom na to da su ICMP poruke enkapsulirane u IP datagrame, prijem eho-odziva je dokaz da IP protokoli na izvornoj i odredišnoj mašini korektno funkcionišu i u stanju su da međusobno komuniciraju. Takođe, to je dokaz i da svi ruteri na putanji između krajnjih mašina korektno primaju, obrađuju i prosleđuju IP datagrame.

Format poruke tipa eho-zahtev/odziv prikazan je na Sl. 5-66(a). Značenje polja Identification i Sequence number nije definisano ICMP protokolom, već je način korišćenja ovih polja prepušten aplikaciji koja koristi eho poruke. Po pravilu, polje Identification ukazuje na aplikacioni program koji je poslao eho-zahtev, dok se polje Sequence number uvećava za 1 pri svakom slanju eho-zahteva. Polje za podatke je opciono. Poruka koju pošiljac eho-zahteva upiše u ovo polje, mora u identičnom obliku biti sadržana i u odgovarajućem eho-odzivu.

95

Vremenski zapis. Par ICMP poruka tipa vremenski zapis se koristiti za određivanje vremena prenosa IP datagrama između dve mašine (hostova ili rutera). Takođe, ova vrsta poruke se može koristiti i za sinhronizaciju lokalnih časovnika dve mašine. Format poruka vremenski zapis/odziv prikazan je na Sl. 5-66(b).

Oba tipa poruke, vremenski-zapis-zahtev (timestamp request) i vremenski-zahtev-odziv (timestamp reply), sadže tri 32-bitna polja za vremenske zapise (ili vremenske žigove, eng. timestamp). Svako od ovih polja sadrži brojnu vrednost koja predstavlja vreme u milisekundama počev od ponoći po Univerzalnom vremenu (ranije, vreme po Griniču). Izvor popunjava polje original timestamp (polazni vremenski zapis) vremenom slanja timestamp request poruke. Preostala dva polja popunjava nulama. Odredište kreira timestamp reply poruku. Odredište kopira vrednost iz polja original timestamp u isto polje timestamp reply poruke, a polja receive timestamp i transmit timestamp, popunjava vremenom prijema timestamp request poruku i vremenom slanja timestamp reply poruke, respektivno.

Par poruka vremenski zahtev/odziv se mogu koristiti za izračunavanje vremena prenosa u jednom pravcu (sending_time), u drugom pravcu (receiving_time) ili u oba pravca (round-trip_time - vreme potrebno da datagram pređe put od izvora do odredišta i nazad do izvora). Odgovarajuće formule su:

sending_time= receive_timestamp – original_timestamp izvor → odredište

receiving_time = returned_time – transmit_timestamp odredište → izvor

round-trip_time = sending_time + receiving_timestamp izvor → odredište → izvor

Uočimo da su vremena sending_time i receiving_time precizna samo ako su časovnici izvora i odredišta usaglašeni (sinhronizovani). Međutim, treće vreme, round-trip_time, je tačno čak iako dva časovnika nisu sinhronizovana. To je iz razloga što i jedan i drugi časovnik učestvuju dva puta u izračunavanju ovog vremena, čime se poništava eventualna razlika u sinhronizaciji.

Adresna maska. U nekim sprecifičnim situacijama, host može da zna svoju IP adresu, a da pri tome ne zna odgovarajuću masku. Da bi saznao masku host šalje poruku tipa zahtev za adresnom maskom (address-mask-request) ruteru na lokalnoj mreži. Ako host zna IP adresu rutera, poruku će posati direktno ruteru, a ako ne zna, poruku će poslati na broadcast adresu. Ruter koji primi poruku zahteva za adresnom maskom, odgovara porukom odziva (address-mask reply) koja sadrži traženu masku. Format zahteva i odziva poruke tipa ˝adresna maska˝ prikazan je na Sl. 5-66(c). U poruci zahteva polje za adresnu masku je popunjeno nulama; u poruci odziva ovo polje sadrži traženu masku.

5.2 Transportni sloj IP je odgovoran za komunikaciju između računara (tzv. host-host komunikacija). Kao protokol mrežnog sloja, IP isporučuje poruku od izvornog do odredišnog računaru. Međutim, ovo je nepotpuna isporuka, jer često nije dovoljno samo isporučiti poruku odredišnom računaru, već je treba i predati odgovarajućem procesu na odredišnom računaru koji će je prihvatiti i obraditi. Drugim rečima, konačno odredište poruke nije računar, već aplikacioni proces na odredišnom računaru (tzv. proces-proces komunikacija). Upravo ovaj poslednji korak u isporuci poruka predstavlja odgovornost protokola transportnog sloja, kao što su UDP i TCP.

5.2.1 Portovi

Proces-proces komunikacija se uobičajno ostvaruje shodno klijent-server paradigmi: Proces na lokalnom hostu, tzv. klijent, traži uslugu procesa na udaljenom računaru, tzv. server. Tipično, oba procesa (klijent i server) imaju isto ime. Tako, na primer, da bi smo od udaljene mašine saznali tekući datum i vreme, potreban nam je Daytime klijentski proces pokrenut na lokalnom i Daytime serverskom proces pokrenut na udaljenom hostu.

Savremeni operativni sistemi podržavaju više-korisnička (multiuser) i više-programska (multiprogramming) okruženja. Na udaljenom računaru mogu se u isto vreme izvršavati više serverskih procesa, slično kao što se na lokalnom računaru mogu izvršavati više klijentskih procesa. Da bi se uspostavila komunikacija između odgovarajućeg para procesa nepohodno je definisati:

- Lokalni host

- Lokalni proces

- Udaljeni host

- Udaljeni proces

96

Lokalni i udaljeni host su definisani IP adresama. Da bi se definisali procesi, neophodan je još jedan identifikator, koji se zove adresa servisa ili broj porta (tj. samo port). Kod TCP/IP, brojevi portova su celi brojevi iz opsega 0 - 65,535 (opseg 16-bitnih brojeva).

Za identifikaciju klijentskog procesa koristi se broj porta koji se zove efmerni (ili privremeni) broj porta. Reč efemerni znači ˝kratko-živući˝ i koristi se zato što je život klijenta po pravilu kratak. Efemerni brojevi porta su veći od 1023. Tipično, klijetnskom procesu se prilikom pokretanja dodeljuje proizvoljno izabran jedan od neiskorišćenih privremenih portova na klijentskom računaru, kojeg on koristi za svolju identifikaciju prilikom obraćanja serverskom procesu. Kada klijentski proces završi sa radom, njegov broj porta se oslobađa i može biti dodeljen nekom drugom klijetskom procesu. Server se takođe identifikuje brojem porta. Međutim, ovaj broj ne može biti proizvoljno izabran. Ako bi serverski računar dodeljivao portove svojim serverskim procesima na slučajan način, klijentski procesi koji se izvršavaju na klijentskim računarima ne bi znali preko kog porta da zatraže uslugu udaljenog serverskog procesa. Zato se kod TCP/IP za standardizovane servise koriste univerzalni, tzv. dobro-poznati brojevi porta. Svi klijentski procesi znaju dobro-poznati port odgovarajućeg serverskog procesa. Na primer, dok se za identifikaciju Daytime klijentskog procesa može koristiti broj porta 52,000, Daytime serverski proces mora da koristi broj porta 13. Ovaj koncept je ilustrovan na Sl. 5-67.

Sl. 5-67 Brojevi porta.

Dakle, IP adrese i brojevi porta imaju različite uloge u izboru konačnog odredišta podataka. Odredišna IP adresa definiše jedan od svih hostova na Interntu. Pošto je host izabran, broj porta definiše jedan od procesa na tom konkretnom hostu.

Opsezi portova

Organizacija ICANN podelila je brojeve portova na tri opsega: dobro-poznati, registrovani i dinamički (ili privatni).

Dobro-poznati portovi - portovi iz opsega 0 - 1,023, koje dodeljuje (definiše njihvou namenu) organizacija ICANN.

Registrovani protovi - protovi iz opsega 1,024 - 49,151, koji nisu dodeljeni (organizacija ICANN nije definisala njihvou namenu), ali koje neke druge organizacije ili firme mogu registrovati kod ICANN organizacije da bi se predupredila dupliciranja.

Dinamički portovi - portovi iz opsega 49,152 - 65,535, koji nisu ni dodeljeni niti registrovani. Oni mogu biti korišćeni kao privremeni ili privatni brojevi portova. Organizacija ICANN-a preporučuje da se efemerni brojevi porta biraju iz ovog opsega. Međutim, kod mnogih sistema ova preporuka nije ispoštovana.

Adrese soketa

Kombinacija IP adrese i broja porta se naziva adresom soketa (Sl. 5-68). Klijentska adresa soketa jednoznačno definiše klijentski, kao što serverska adresa soketa jednoznačno definiše serverski proces.

Sl. 5-68 Adresa soketa.

Da bi se koristile usluge transportnog sloja neophodan je par klijentska/serverska adresa soketa. Ova ukupno četiri podatka su deo IP zaglavlja i UDP (odnosno TCP) zaglavlja. IP zaglavlje sadrži IP adrese, dok UDP (TCP) zaglavlje sadži brojeve portova.

97

5.2.2 UDP

UDP (User Datagram Protocol - Protokol korisničkih datagrama) je jednostavniji od dva standardna TCP/IP transportna protokola. UDP omogućava udaljenim aplikacijama da razmenjuju enkapsulirane IP datagrame, bez potrebe da uspostavljaju konekciju (beskonekcioni protokol). UDP pruža samo osnovnu funkcionalnost potrebnu za razmenu podataka na transportnom nivou. Konceptualno, jedina bitna razlika između UDP datagrama i IP datagrama je u tome što UDP sadrži brojeve portova, što omogućava predajnoj aplikaciji da se obrati tačno određenoj aplikaciji na odredišnoj mašini. UDP se ne bavi kontrolom toka, kontrolom grešaka i retransmisijom nakon prijema lošeg datagrama, baš kako ni IP.

5.2.2.1 Korisnički datagram

Paketi koji se razmenjuju UDP protokolom nazivaju se korisničkim ili UDP datagramima. Korisnički datagram se sastoji od 8-bajtnog zaglavlja i podataka. Format zaglavlja prikazan je na Sl. 5-69.

Sl. 5-69 UDP zaglavlje.

Source Port (Izvorni port): Broj porta aplikacionog procesa koji je kreirao poruku. Izvorni port je potreban u situacijama kada udaljena aplikacija (kojoj se UDP datagram šalje) treba da vrati odgovor. Proces koji vraća odgovor kopira broj iz polja Source Port u polje Destination Port poruke koju vraća i na taj način obezbeđuje da će poruka biti isporučena pravoj aplikaciji.

Destination Port (Odredišni port). Broj porta udaljenog aplikacionog procesa kojem je poruka namenjena.

Total Length (Ukupna dužina): Veličina UDP datagrama u bajtovima, uključujući i zaglavlje i podatke. Minimalna dužina UDP datagrama je 8 bajta (nema podataka). S obzirom na dužinu ovog polja od 16 bita, maksimalna dužina UDP datagrama je 216 = 65,535 bajta. Međutim, zbog enkapsulacije u IP datagram, maksimalna dužina UDP datagrama je manja.

Checksum (Kontrolna suma): 16-bitno polje koje se koristi za proveru ispravnosti poruke.

Kontolna suma

Koncept kontrolne sume koji se primenjuje kod TCP/IP razmatran je u sekciji 5.1.4.4 zajedno sa opisom postupka izračunavanja kontrolne sume kod IP protokola. Međutim, izračunavanje kontrolne sume kod UDP-a se donekle razlikuje od onog koji se koristi kod IP protokola. Kod UDP-a, kontrolna suma uključuje: pseudo zaglavlje, UDP zaglavlje i podatke.

Sl. 5-70 Pseudo zaglavlje kod UDP-a.

Pseudo zaglavlje je deo zaglavlja IP datagrama u kojem je UDP datagram enkapsuliran (Sl. 5-70). Uključivanje IP zaglavlja u kontrolnu sumu UDP datagrama obezbeđuje veću zaštitu od isporuke UDP datagrama pogrešnom hostu ili pogrešnom protokolu. Naime, ako je greška nastala u IP zaglavlju i to baš u polju za odredišnu IP adresu, i pri tome nije otkrivena kontrolnom sumom IP datagrama, UDP datagram, koji je sam za sebe ispravan, biće isporučen pogrešnom hostu. Polje za protokol iz IP zaglavlja je uključeno da bi se obezbedilo da primljeni paket pripada UDP-u. U polju za protokol zaglavlja IP datagrama koji enkapsulira UDP datagram, upisana je vrednost 17. Ako se tokom prenosa ova vrednost promeni, datagram može biti isporučen nekom drugom protokolu (npr. TCP).

5.2.2.2 Način rada

Beskonekcioni servis. UDP je beskonekcioni protokol. To znači da se svaki korisnički datagram poslat preko UDP-a tretira kao nezavisni datagram. Između različitih UDP datagrama ne postoji veza, čak iako potiču od istog izvornog i upućeni su istom odredišnom procesu. Korisnički datagrami nisu numerisani, a pošto do

98

odredišta mogu stići izvan redosleda, UDP nije u mogućnosti da rekonstruiše njihov prvobitni redosled. Takođe, razmeni poruka između dva udaljena procesa preko UDP-a ne prethodi uspostavljanje konekcije, niti se po završetku komunikacije konekcija raskida (kao što je to slučaj kod TCP-a). Posledica beskonekcionog načina rada je i ta da proces ne može koristiti UDP za slanje toka podataka i da pri tome očekuje da UDP automatski vrši pakovanje podataka u različite datagrame. Umesto toga, svaka poruka koju proces šalje mora biti dovoljno kratka da može stati u jedan UDP datagram.

Kontrola toka i kontrola grešaka. UDP je jednostavan, nepouzdani transportni protokol. UDP ne poseduje mehanizme za kotrolu toka, što znači da u samom protokolu ne postoji zaštita od zagušenja prijemnika velikim brojem poruka. Takođe, UDP, izuzev kontrolne sume, ne poseduje druge mehanizme za kontrolu grešaka. Pošiljalac ne može znati da li je poruka koju je poslao uspešno preneta, ili je možda izgubljena ili duplicirana u prenosu. Prijemnik koji proverom kontrolne sume detektuje grešku, jednostavno uništava datagram. Nepostojanje podrske za kontrolu toka i kontrolu grešaka znači da je na procesu koji koristi UDP da reši ove probleme, u meri koja je njemu potrebna.

Enkapsulacija korisničkih datagrama

Proces koji šalje poruku preko UDP-a, prosleđuje poruku UDP-u zajedno sa parom adresa soketa i informacijom o dužini podataka (Sl. 5-71). UDP softver dodaje podacima UDP zaglavlje i tako kreiran korisnički datagram prosleđuje IP-u zajedno sa adresama soketa. IP dodaje svoje zaglavlje, postavljajući vrednost 17 u polje za PROTOCOL, što treba odredišnoj strani da ukaže da podaci potiču od UDP protokola. Tako formiran IP datagram se prosleđuje sloju veze gde se pakuje u okvir, a zatim se isporučuje fizičkom sloju koji kodira bitove okvira u električne ili optičke signale i šalje ih udaljenoj mašini.

Kada poruka stigne do odredišnog hosta, fizički sloj dekodira signal u niz bitova koje prosleđuje sloju veze. Sloj veze proverava ispravnost primljeniog okvira i pod uslovom da je okvir ispravan odstranjuje svoje zaglavlje, a enkapsulirani IP datagram predaje IP-u. IP obavlja svoju proveru datagrama (na bazi kontrolne sume) i ako nema grešaka, odstranjuje IP zaglavlje, a korisnički datagram prosleđuje UDP-u zajedno sa IP adresama pošiljaoca i primaoca. UDP koristi svoju kontrolu sumu za proveru korisničkog datagrama. Ako je kontrolna suma ispravna, UDP odstranjuje svoje zaglavlje i podatke sadržane u korisničkom datagramu, zajedno sa adresom soketa pošiljaoca isporučuje prijemnom procesu. Adresa soketa je potrebna procesu u sitacijama kada se od njega očekuje da odgovori na prmljenu poruku.

Sl. 5-71 Enkapsulacija i deenkapsulacija korisničkog datagrama.

Multipleksiranje i demultipleksiranje

Na hostu na kome se izvršava TCP/IP postoji samo jedan UDP. Međutim, može postojati nekoliko aplikacionih procesa koji u isto vreme žele da koriste usluge UDP-a. Da bi se razrešile ovakve situacije, na nivou UDP-a koristi se koncept multipleksiranja i demultipleksiranja (Sl. 5-72).

99

Sl. 5-72 Multipleksiranje i demultipleksiranje.

Multipleksrianje se koristi na strani pošiljaoca kada više od jednog aplikacionog procesa želi da pošalje korisničke datagrame (odgovara relaciji više-prema-jedan: više aplikacionih procesa, jedan UDP). UDP prihvata poruke od različitih procesa (koji se identifikuju svojim brojevima porta), svakoj poruci pridodaje zaglavlje i kreirani korisnički datagram predaje IP-u.

Demultipleksiranje se koristi na strani prijemnika kada postoji više od jednog aplikacionog procesa koji očekuju korisničke datagrame (odgovara relaciji jedan-prema-više: jedan UDP, više aplikacionih procesa). UDP prima korisnički datagram od IP-a. Nakon provere grešaka i odstranjivanja zaglavlja, UDP isporučuje poruku odgovarajućem aplikacionom procesu shodno broju porta.

5.2.2.3 Primene

Jedna oblast gde je UDP naročito koristan su izvesne klijet-server konfiguracije. Često, klijent šalje kratak upit serveru i očekuje kratak odgovor. Ukoliko se upit ili odgovor izgube u prenosu, klijent jednostavno čeka neko vreme i pokušava ponovo. Primer aplikacije koja koristi UDP na ovaj način je već ranije pomenut Daytime servis. Program kome je potrebna informacija o tekućem vremenu šalje UDP datagram sa zahtevom Daytime serveru. Server odgovara UDP datagramom sa upisanim tekućim datumom i vremenom. Da bi se obavila ova prosta konverzacija, nije potrebna nikakva prethodna priprema ili uspostavljanje konekcije, dovoljno je razmeniti dve kratke poruke.

Druga oblast primene UDP protokola su real-time multimedijalne aplikacije, kao što su: Internet radio, Internet telefonija, muzika-na-zahtev, video konferencije, video-na-zahtev i druge. Zajednička karakteristika svih ovih aplikacija je prenos kontinualnog toka digitalizovanog zvuka i/ili videa. Na predajnoj strani, zvuk (ili video) se konvertuje u niz digitalnih odmeraka. Odmerak je binarni broj koji ukazuje na trenutnu amplitudu signala. Odmerci se generišu frekvencijom koja je dovoljno visoka da omogući vernu reprodukciju (npr. 44kHz za muziku). Odgovarajući proces deli generisani tok odmeraka na segmente (od po npr. 500 odmeraka) i pakuje ih u UDP datagrame koje šalje prijemnoj strani. Na taj način, brzi tok odmeraka, konvertovan je u tok UDP datagrama. Odgovarajući proces na prijemnoj strana dobija UDP datagrame, izdvaja odmerke i reprodukuje ih tempom koji odgovara frekvenciji odmeravanja. U prenosu UDP datagrama može se ispoljiti džiter, a pojedini datagrami mogu biti izgubljeni u prenosu, što narušava kvalitet reprodukcije. Međutim, s obzirom na to da se radi o real-time toku (neprekidnom) retransmisija izgubljenih datagrama nije moguća (jer nema vremena za čekanje), kao ni neka stroga kontrola protoka. Iz tog razloga za pomenute aplikacije se koristi UDP (a ne TCP), a aplikaciji se prepušta da prevaziđe (ublaži) probleme koji nastaju gubitkom ili kašnjenjem paketa. Na primer, umesto da se traži ponovno slanje izgubljenog paketa, aplikacija na prijemu može sama da pokuša da rekonstruiše deo zvuka koji nedostaje. Takođe, umesto da odmerke odmah reprodukuje može privremeno da ih smešta u bafer, čime će uneti izvesno kašnjenje u reprodukciji, ali zato će moći da toleriše veće kašnjenje pojedinih paketa, koje će kada stignu da umetne na pravo mesto u baferu.

5.2.3 TCP

TCP (Transmission Control Protocol - Protokol za kontrolu prenosa) je konekcioni, pouzdani, proces-proces transportni protokol koji pruža puni transportni servis udaljenim aplikacijama. TCP je proces-proces (program-program) protokol koji, kao i UDP, koristi brojeve portova. Međutim, za razliku od UDP-a, TCP je konekcioni protokol, koji radi prenosa podataka između dva udaljena procesa kreira virtuelnu konekciju. TCP sprovodi kontrolu protoka i kontrolu grešaka, a projektovan je tako da se može dinamički prilagoditi promenljivim karakteristikama Interneta i održi pouzdanu vezu čak i u slučajevima pojave raznih vrsta otkaza u mrežnoj infrastrukturi.

100

5.2.3.1 Servisi

Proces-proces komunikacija

Slično UDP-u, TCP omogućava komunikaciju od procesa do procesa korišćenjem 16-bitnih brojeva portova za identifikaciju procesa. Opsezi portova (dobro-poznati, registrovani i dinamički) su identični kao kod UDP-a.

Orijentacija na tok

Za razliku od UDP-a, TCP je protokol orijentisan na tok. Kod UDP-a, proces (aplikacioni program) šalje poruke koje imaju tačno definisane granice. Svakoj takvoj poruci UDP dodaje svoje zaglavlje i isporučuje je IP-u. Poruke se zovu korisnički datagrami, a svaka od njih u konačnom obliku postaje jedan IP datagram. UDP, kao ni IP, ne vide bilo kakvu vezu između datagrama.

S druge strane, TCP omogućava predajnom procesu da šalje, a prijemnom procesu da prima podatke u vidu kontinualnog toka bajtova. TCP kreira okruženje u kojem izgleda kao da su dva procesa spojena nekom imaginarnom ˝cevi˝, kroz koju teku njihovi podaci (Sl. 5-73). Predajni proces generiše (upisuje) tok bajtova, a prijemni proces konzumira (čita) bajtove iz ˝cevi˝.

Sl. 5-73 Tok bajtova.

Predajni i prijemni baferi

S obzirom na to da predajni i prijemni procesi ne moraju da upisuju ili čitaju podatke istom brzinom, TCP-ju su neophodni baferi za privremeno čuvanje podataka. Postoje dva takva bafera: predajni i prijemni bafer. (Kasnije u ovom poglavlju videćemo da su ovi baferi takođe potrebni za realizaciju mehanizama za kontrolu protoka i kontrolu grešaka.) Baferi se realizuju u vidu cirkularnog memorijskog polja 1-bajtnih lokacija (Sl. 5-74). Radi jednostavnosti, kapacitet oba baferi sa slike je 20 bajtova; u realnosti, a zavisno od implementacije, veličina TCP bafera je više stotina ili više hiljada bajtova.

Sl. 5-74 Predajni i prijemni bafer.

Sl. 5-74 prikazuje prenos podataka u jednom smeru. Na predajnoj strani, uočavamo tri sekcije memorijskih lokacija. Bela sekcija odgovara slobodnim (nepopunjenim) lokacijama, koje su raspoložive za upis novih bajtova. Tamna oblast sadrži bajtove koji su poslati ali čiji prijem suprotna strana još uvek nije potvrdila. TCP čuva poslate bajtove u baferu sve dok ne budu protvrđeni. Siva (osenčena) oblast sadrži bajtove koji tek treba da budu poslati. Nakon što su bajtovi iz tamne sekcije potvrđeni, odgovarajuće lokacije se oslobađaju i postaju ˝bele˝.

Rad bafera na prijemnoj strani je jednostavniji. Cirkularni bafer je podeljen na dve sekcije (prikazane kao ˝bela˝ i ˝siva˝ sekcija). Bela sekcija sadrži prazne lokacije koje se raspoložive za upis novih bajtova koji stižu sa

101

mreže. Siva sekcija sadrži primljene bajtove koji prijemni proces može da preuzme (konzumira). Kada prijemni proces pročita bajt, odgovarajuća lokacija se osobađa i postaje ˝bela˝.

TCP Segmenti

Iako baferi rešavaju problem usaglašavanja brzine generisanja i konzumiranja podataka, neophodan je još jedan korak pre nego što se podaci pošalju kroz mrežu. Naime, IP sloj, kao mrežni servis koji stoji na raspolaganju TCP-ju, prenosi podatke u paketima, a ne kao tok bajtova. Iz tog razloga, TCP grupiše određeni broj sukcesivnih bajtova u paket tzv. segment. TCP dodaje zaglavlje svakom segmentu i isporučuj ga IP sloju. Segmenti se enkapsuliraju u IP datagrame i šalju. Za prijemni proces, celokupna ova procedura je transparentna (nevidljiva). Kasnije u ovom poglavlju, videćemo da segmenti mogu stići na predajnu stranu izvan redosleda, mogu biti izgubljeni u prenosu, pokvareni i ponovo poslati. TCP rešava sve ove neregularne situacije bez bilo kakvog učešća ili pomoći prijemnog procesa. Na Sl. 5-75 je prikazano kako se bajtovi uzimaju iz predajnog bafera, pakuju u segmente, prenose na prijemnu stranu, i tamo raspakuju i upisuju u prijemni bafer.

Sl. 5-75 TCP segmenti.

Puna dupleksna komunikacija

TCP nudi uslugu pune dupleksne (full-duplex) komunikacije, gde podaci mogu da teku u oba smera u isto vreme. To znači da svaki TCP poseduje oba bafera (predajni i prijemni), a segmenti se prenose u oba smera.

Konekcioni servis

TCP je protokol konekcionog tipa. Kada proces na mašini A želi da razmenjuje podatke sa procesom na mašini B, dešava se sledeće:

1. Dva TCP-ja uspostavljaju (otvaraju) konekciju.

2. Podaci se razmenjuju u oba smera.

3. Konekcija se zatvara.

Napomenimo da se ovde radi o virtuelnoj, a ne fizičkoj konekciji. TCP segment se enkapsulira u IP datagram koji na odredište može stići izvan redosleda, može se izgubiti ili duplicirati u prenosu. Drugim rečima, ne postoji fizička konekcija koja bi garantovala isporuku segmenata u pravilnom redosledu, već TCP kreira okruženje orijentisano na tok i na sebe preuzima odgovornost za isporuku bajtova u prvobitnom redosledu.

Pouzdani servis

TCP je pouzdani transportni protokol. Pouzdanost se postiže mehanizmom potvrđivanja. Prijemna strana potvrđuje primljene podatke, a predajna ponovo šalje (retransmituje) podatke koji nisu potvrđeni u nekom definisanom vremenu.

5.2.3.2 Mehanizmi

TCP obezbeđuje servise (pomenute u prethonoj sekciji) korišćenjem nekoliko bazičnih mehanizama koji će ukratko biti opisani u ovoj sekciji.

Redni brojevi

TCP numeriše sve bajtove podataka koji se prenose putem uspostavljene konekcije. Numerisanje je nezavisno u oba smera. Uvek kada dobije bajt podataka od predajnog procesa, TCP smešta bajt u predajni bafer i dodeljuje

102

mu redni broj. Numerisanje ne mora obavezno da počne od 0. Umesto toga, za numerisanje prvog bajta TCP generiše slučajni broj iz opsega 0 - 232. Ako je generisan broj x, redni broj prvog bajta podataka biće x+1. Numerisanje bajtova je ključna osobina TCP-ja, koja dominira svim aspektima protokola. Redni brojevi se koriste za kontrolu protoka i kontrolu grešaka.

Iako TCP vodi evidenciju o segmentima koje šalje i prima, u zaglavlju segmenta ne postoji polje za redni broj segmenta. Umesto toga, zaglavlje segmenta sadrži dva polja koja se zovu: Sequence Number (SEQ broj) i Acknowledgement Number (ACK broj). Zajedničko ime za ova dva polja je broj bajta, a ne broj segmenta.

Sequence Number

Radi slanja kroz mrežu, TCP grupiše bajtove u segmente i svakom segmentu dodeljuje Sequence Number jednak rednom broju prvog bajta u segmentu.

Acknowledgement Number

Kod TCP-ja komunikacija je tipa puni-dupleks: nakon što je konekcije uspostavljena, obe strane mogu da šalju i primaju podatke u isto vreme. Svaka strana nezavisno numeriše svoje bajtove (one koje šalje), obično, počev od rezličitih početnih brojeva bajta. SEQ broj u svakom smeru ukazuje na prvi bajt sadržan u segmentu. Takođe, svaka strana koristi Acknowledgement Number (ACK broj) da bi potvrdila bajtove koje je primila. Međutim, ACK broj definiše broj sledećeg bajta kojeg strana očekuje da primi. Dodatno, ACK broj je kumulativan. To znači da strana koja šalje potvrdu, uzima broj poslednje ispravno primljenog bajta, uvećava ga za 1 i dobijenu sumu koristi kao ACK broj. Drugim rečima, prijemnik ne potvrđuje eksplicitno svaki primljeni bajt, već se potvrda odnosi na sve bajtove sa rednim brojevima manjim od ACK broja. (ACK broj jednak X znači da su svi bajtovi do X, ali ne i X, uspešno primljeni).

Kontrola protoka

TCP se, za razliku od UDP, bavi kontrolom protoka. Kod TCP-ja, prijemnik je u mogućnosti da kontroliše tempo kojim predajnik šalje podatke. Kontrola protoka je neophodna kako prijemnik ne bi bio pretrpan podacima koje predajnik šalje isuviše velikom brzinom. Zahvaljujući rednim brojevima, TCP je u mogućnosti da sprovodi kontrolu protoka do nivoa bajtova.

Kontrola grešaka

Mehanizam za kontrolu grešaka je neophodan da bi se obezbedio pouzdani prenos. Od TCP-ja se očekuje da na prijemnoj strani rekonstruiše prvobitni tok bajtova, bez obzira na eventualne greške u segmentima, dupliciranje ili gubitak segmenata. Iako se detekcija grešaka obavlja na nivou segmenata, koncept kontrole grešaka je, kao i kontrola protoka, bajtovski orijentisan.

Kontrola zagušenja

TCP, za razliku od UDP, vodi računa o zagušenjima u mreži. Količinu podataka koje predajnik šalje, ne kontroliše samo prijemnik (kotrola protoka), već je određena i nivoom zagušenja mreže.

5.2.3.3 Segment

TCP paketi se nazivaju segmentima. Format segmenta je prikazan na Sl. 5-76. Segment počinje 20-bajtnim zaglavljem fiksnog formata. Nakon fiksnog dela zaglavlja slede polje za opcije (koje nije obavezno), a zatim i podaci (maksimalno 65535 - 20 - 20 = 65495. Prvo ˝-20˝ zbog TCP, a drugo zbog IP zaglavlja.) Segmenti bez podataka su dozvoljeni i često se koriste za provrđivanje i razmenu drugih upravljačkih informacija.

Sl. 5-76 TCP segment.

103

Slede kratka objašnjenja značenja polja TCP zaglavlja.

Source Port (Izvorni port, 16 bita). Definiše broj porta aplikacionog programa na hostu koji šalje segment. Destination Port (Odredišni port, 16 bita). Definiše broj porta aplikacionog programa na hostu koji prima segment. Sequence Number (Redni broj, 32 bita). Sadrži SEQ broj, tj. redni broj dodeljen prvom bajtu podataka sadržanih u segmentu. Kao što je već rečeno, TCP je orijentisan na tok. Da bi se obezbedila striktna kontrola toka i kontrola grešaka, svaki bajt koji se prenosi mora biti numerisan. SEQ broj ukazuje na bajt iz toka bajtova koji je kao prvi sadržan u segmentu. U toku uspostavljanja konekcije, svaka strana nezavisno, na slučajan način, generiše inicijalni SEQ broj. Acknowledgment Number (Broj potvrde, 32 bita). Sadrži ACK broj, tj. redni broj koji je dodeljen prvom narednom bajtu podataka kojeg pošiljalac segmenta očekuje da primi od druge strane. Ako je pošiljalac segment uspešno primio bajt sa rednim brojem x, tada će ACK broj biti jednak x+1. Ovo polje je važeće ako je bit ACK (kasnije u zaglavlju) postavljen na 1. Napomenimo da isti segment može da sadrži i podatke i potvrdu za prethodno primljene podatke. HLEN (Veličina zaglavlja, 4 bita). Definiše broj 32-bitnih reči u TCP zaglavlju. Najveća 4-bitna vrednost je 15, što znači da TCP zaglavlje može sadržati najviše 15*4 = 60 bajta (zajedno sa opcijama). Pošto su 20 bajta fiksna, dužina polja za opcije može biti najviše 40 bajta. Reserved (Rezervisano, 6 bita). Deo zaglavlja rezervisan na neku buduću namenu. Za sada, ovi bitovi moraju biti postavljeni na 0. Control bits (Kontrolni bitovi, 6 bita). Sadrži 6 bita ili flaga od kojih svaki ima neku posebnu namenu u procesu kontrole toka, uspostavljanja i raskidanja konekcije, kao i definisanju načina prenosa podataka. Potpunije objašnjenje uloge kontrolnih bitova sledi kasnije u ovom poglavlju, kada se budemo bavili detaljinijm opisom rada TCP-ja.

T. 5-8 Kontrolni bitovi.

Flag Opis

UGR Vrednost polja Urgent Pointer je validna. ACK Vrednost polja Acknowledgment Number je validna. PSH Push podataka. RST Konekcija mora biti resetovana. SYN Sinhroniše redne brojeve u toku uspostavljanja konekcije. FIN Raskida konekciju.

Window Size (Veličina prozora, 16 bita). Definiše veličinu tzv. prozora, u bajtovima. Ova vrednost se obično naziva prozorom prijemnika (rwnd) i predstavlja trenutnu veličinu slobodnog prostora u prijemnom baferu pošiljaoca segmenta. Informiše suprotnu stranu koliko bajtova, počev od broja potvrde, može da pošalje. Veličina prozora 0 je legalna i ukazuje drugoj strani da je host, pošiljalac segmenta, u takvom stanju da trenutno nije u mogućnosti da prima nove podatke (možda kasnije).

Checksum (Kontrolna suma, 16 bita). Polje za kontrolnu sumu. Procedura za izračunavanje kontrolne sume za TCP je u osnovi identična onoj koja se primenjuje kod UDP-a. Međutim, kod UDP-a, kontrolna suma je opciona, dok je kod TCP-ja obavezna. Radi izračunavanja kontrolne sume zaglavlju segmenta se dodaje istio pseudo zaglavlje kao i kod UDP-a (Sl. 5-77).

Sl. 5-77 Pseudo zaglavlje kod TCP-ja.

Urgent Pointer (Pointer na urgentne podatke, 16 bita). Sadržaj ovog polja je validan samo ako je bit URG=1. Koristi se kad segment sadrži urgentne (hitne) podatke. Definiše broj koji sabran sa SEQ brojem daje redni broj prvog urgentnog bajta sadržanog u sekciji za podatke segmenta. (Više detalja kasnije u poglavlju).

Options (Polje za opcije, 0 - 40 bajtova). Pruža mogućnost da se zaglavlje proširi dodatnim informacijama. (Više detalja o opcijama kasnije u poglavlju.)

104

Enkapsulacija segmenta

TCP segment se enkapsulira u IP datagram, koji se dalje enkapsulira u okvir nivoa veze (kao na Sl. 5-78).

Sl. 5-78 Enkapsulacija TCP segmenta.

5.2.3.4 Konekcija

TCP je konеkcioni protokol. To znači da se između izvora i odredišta uspostavlja virtuelna putanja za prenos svih segmenata koji će biti razmenjivani u komunikaciji između dve strane. Virtuelna putanja olakšava proces potvrđivanja, kao i retransmisiju oštećenih ili izgubljenih segmenata. Može se postaviti pitanje, kako TCP može biti konekcioni protokol, ako koristi usluge IP-a, koji je, kao što znamo, beskonekcioni protokol. Suština je u tome da je TCP konekcija virtuelna, a ne fizička, odnosno da TCP radi na višem nivou apstrakcije od IP-a. TCP koristi usluge IP-a samo za isporuku pojedinačnih segmenata prijemniku, dok sam obavlja kontrolu konekcije. Ako se segment izgubi ili ošteti u prenosu, TCP će inicirati njegovu retransmisiju. IP nije svestan retransmisije. Ako segment stigne izvan redosleda, TCP će ga privremeno zadržati sve dok ne stignu svi segmenti koji nedostaju. Ponovo, IP nije svestan ovog preuređivanja.

Kod TCP-ja, konekcioni prenos se ostvaruje u tri faze: uspostavljanje konekcije, prenos podataka i raskidanje konekcije.

Uspostavljanje konekcije

TCP komunikacija je tipa ˝puni dupleks˝. Dve mašine koje su u TCP vezi u mogućnosti su da jedna drugoj istovremeno šalju segmente. To znači da obe strane moraju učestvovati u inicijalizaciji komunikacije kako bi od druge strane dobile odobrenje za slanje podataka.

Trostepeno usaglašavanje

TCP konekcija se uspostavlja procedurom koja se zove trostepeno usaglašavanje (eng. three-way handshaking).

Pretpostavimo da aplikacioni program (klijent), želi da uspostavi TCP konekciju sa nekim drugim aplikacionim programom (server). Celokupan proces započinje server. Serverski program obaveštava lokalni TCP da je spreman da prihvati konekciju. Drugim rečima, server od svog TCP-ja zahteva pasivno otvaranje konekcije (eng. passive open). Pasivno otvaranje ne uspostavlja konekciju, već samo daje dozvolu TCP-ju da prihvati zahtev za uspostavljanje konekcije koji će eventualno stići od neke udaljene aplikacije.

Klijentski program, s druge strane, izdaje zahtev lokalnom TCP-ju, za aktivno otvaranje konekcije (eng. active open). Klijent zapravo saopštava TCP-ju da želi da ostvari konekciju se konkretnim ˝otvorenim˝ serverom. U ovom trenutku, TCP na klijetnskoj strani započine proceduru trostepenog usaglašavanja (Sl. 5-79). Na Sl. 5-79 su prikazane dve vremenske ose, jedna za klijentsku, a druga za serversku stranu. Segmenti koji se razmenjuju tokom uspostavljanja konekcije prikazani su delovima svojih zaglavlja koji su bitni u odgovarajućoj fazi ove procedure.

Sl. 5-79 Uspostavljanje TCP konkcije: trostepeno usaglašavanje.

105

Sledi opis svakog od tri koraka:

1. Klijent šalje prvi segment, tzv. SYN segment, u kojem je flag SYN postavljen (tj. ima vrednost 1). Ovaj segment služi za sinhronizaciju rednih brojeva. Klijent slučajno bira prvi redni i šalje ga serveru (kao vrednost polja Sequence Number). Ovaj redni broj se zove inicijalni redni broj (ISN). Uočimo da SYN segment ne sadrži ACK broj (bit ACK=0), niti definiše veličinu prozora. SYN segment je kontrolni segment i ne sadrži bilo kakve podatke. Međutim, SYN segment ˝troši˝ jedan redni broj. Kada prenos podataka bude počeo, redni broj za prvi bajt podataka će biti za 1 veći od ISN broja. (Možemo zamisliti kao da SYN segment, iako ne prenosi ni jedan ˝fizički˝ bajt, ipak, sadrži jedan imaginarni bajt.

2. Drugi segment (tzv. SYN+ACK segment) šalje server. Kod ovog segmenta postavljena su dva flaga: SYN i ACK. Segment ima dvostruku ulogu. Prvo, on ima ulogu SYN segmenta za komunikaciju u suprotnom smeru. Naime, server koristi SYN+ACK segment da bi inicijalizovao redni broj za prenos bajtova od servera do klijenta. Drugo, server koristi SYN+ACK segment da bi potvrdio prijem klijentovog SYN segmenta. Iz tog razloga, u ovom segmentu je postavljen flag ACK, a polje Acknowlegmnet Number sadrži sledeći redni broj koji server očekuje da primi od klijenta. S obzirom na to da segment sadrži potvrdu (ACK=1), u njemu mora biti definisana i veličina prozora, rwind.

3. Treći segment (tzv. ACK segment) šalje klijent. Ovim segmentom klijent podvrđuje početni redni broj servera. Flag ACK je postavljen, a polje Acknowlegmnet Number sadrži redni broj prvog očekivanog bajta. Uočimo da je redni broj, sadržan u polju Sequence number, ACK segmenta identičan onom iz SYN segmenta, što znači da ACK segment ne troši ni jedan redni broj. Klijent, takođe, mora da definiše veličinu prozora servera. Kao i prethodna dva, treći ACK segment sadrži samo zaglavlje, ali ne i podatke.

Prenos podataka

Nakon što su uspostavile konekciju, dve udaljene aplikacije mogu da razmenjuju podatke. Klijent i server mogu slati podatke i potvrde u oba smera. Podaci i potvrede koje se prenose u istom smeru mogu se prenositi istim segmentom. Za podvrđivanje primljenih podataka koristi se flag ACK i polje Acknowledgment number iz zaglavlja, a za slanje podataka sekcija za podatke segmenta. Na Sl. 5-80 je prikazan primer prenosa podataka. Pretpostavka je da je konekcija prethodno uspostavljena. Klijent prvo šalje 2000 bajtova podataka podeljenih u dva segmenta. Zatim, server šalje 2000 bajtova u jednom segmentu. Konačno, klijent šalje još jedan segment. Prva tri segmenta prenose i podatke i potvrde, dok poslednji segment prenosi samo potvrdu (zato što nema više podataka za slanje). Treba obratiti pažnju na SEQ i ACK brojeve. Takođe, uočima da je u segmentima koje šalje klijent postavljen flag PSH (push), što predstavlja indikaciju serveru da primljene podatke treba da isporuči serverskom procesu odmah nakon prijema (bez zadržavanja u prijemnom baferu). U segmentu koji server šalje klijentu, flag PSH nije postavljen.

Sl. 5-80 Prenos podataka.

106

Push operacija

Kao što znamo, predajni TCP koristi bafer za privremeno skladišćenje podataka koje predajni aplikacioni program želi da pošalje. Predajni TCP uzima podatke iz bafera i pakuje ih u segmente, čiju veličinu sam bira. Ako aplikacioni program upiše u predajni bafer mali broj bajtova, nedovoljan da se popuni jedan segment optimalne veličine, TCP će sačekati još neko vreme očekujući da će aplikacija upisati nove podatke. S druge strane, prijemni TCP smešta primljene podatke u prijemni bafer i isporučuje ih prijemnom aplikacionom programu onda kada je aplikacioni program spreman da prihvati nove podatke ili onda kada je to ˝zgodno˝ prijemnom TCP-ju. Na primer, prijemni TCP može da sačeka da se prijemni bafer napuni do izvesne mere, pre nego što podatke preda prijemnoj aplikaciji. Ovakav tip fleksibilnosti povećava efikasnost TCP komunikacije.

Međutim, postoje situacije kada podatke treba isporučiti prijemnoj aplikacije što je pre moguće. To je tipično slučaj kod interaktivnih aplikacija. Na primer, klijent šalje serveru kratku tekstualnu komandu unetu preko tastature na koju očekuje brzi odgovor. Čekanje TCP da se u baferima ˝prikupi˝ dovoljan broj bajtova unelo bi neprihvatljivo kašnjenje.

TCP je u stanju da prevaziđe prethodno opisan problem. Aplikacioni program na predajnoj strani može zahtevati tzv. push operaciju. To znači da predajni TCP neće čekati na nove podatke, već će odmah po upisu podataka u predajni bafer kreirati i poslati segment. Pri tome, u segmentu kojeg šalje, predajni TCP postavlja flag PSH kako bi obavestio prijemni TCP da segment nosi podatke koje treba isporučiti prijemnoj aplikaciji što je pre moguće.

Urgentni podaci

TCP je protokol orijetisan na tok. Drugim rečima, aplikacija predaje podatke TCP-ju u vidu kontinualnog toka bajtova. Svaki bajt podataka ima svoju tačnu poziciju u ovom toku. Međutim, postoje situacije kada aplikacioni program ima potrebu da pošalje urgentne bajtove. To znači da predajna aplikacija želi da izvesni podaci budu pročitani izvan redosleda iz prijemnog bafera i što pre predati prijemnom aplikacionom programu.

Razmotrimo sledeći primer. Predajni aplikacioni program šalje podatke na obradu prijemnom aplikacionom programu. Po prijemu prvih razultata obrade, predajna aplikacija zaključuje da je ˝sve bilo pogrešno˝ i da je najbolje prekinuti dalju obradu. Međutim, predajna aplikacija je u međuvremenu već poslala veću količinu podataka. Ako pošalje komandu za prekid procesa, npr. Ctrl-C, ova dva karaktera će se naći na kraju prijemnog bafera i biće isporučeni prijemnog aplikaciji tek kada ona obradi sve prehodno pogrešno poslate bajtove.

Rešenje prethodnog problema se sastoji u slanju segmenta sa postavljenim flagom URG. Predjani aplikacioni program saopštava predajnom TCP-ju da su podaci koje mu predaje urgentni. Predajni TCP kreira segment i na početak polja za podatke umeće urgentne podatke. Preostali prostor u polju za podatke može biti ispunjen ˝normalnim˝ podacima. Polje Urgent pointer iz zaglavlja segmenta ukazuje kraj uregnetnih i početak ˝normalnih˝ podataka.

Kada prijemni TCP primi segment sa postavljenim flagom URG, on izdvaja urgentne podatke iz segmenta (korišćenjem vrednosti iz polja Urgent pointer) i isporučuje ih, izvan redosleda, prijemnom aplikacionom programu.

Zatvaranje konekcije

Konekciju može da zatvori bilo koja od dve strane uključene u razmenu podataka (klijenti ili server). Većina aktuelnih implementacija TCP protokola nudi dve opcije za zatvaranje konekcije: trostepeno usaglašavanje i četvorostepeno usaglašavanje sa opcijom za zatvaranje konekcije u jednom smeru (tzv. polu-zatvaranje).

107

Seq: xAck: yFIN

Seq: xAck: y + 1ACK

FIN

ACK

(a) (b)

Sl. 5-81 Zatvaranje konekcije: (a) trostepeno usaglašavanje; (b) polu-zatvaranje.

Trostepeno usaglašavanje

Postupak zatvaranja konekcije postupkom trostepenog usaglašavanja ilustrovan je na Sl. 5-81(a).

1. U normalnim situacijama, klijentski TCP, nakon što od klijentskog procesa primi komandu za zatvaranje konekcije, šalje prvi segment (tzv. FIN segment) u kojem je postavljen flag FIN. Napomenimo da FIN segment može sadržati i poslednje podatke koje klijent šalje serveru, ali može biti i kontrolni segment (segment koji ne sadrži podatke), kao što je to slučaj na Sl. 5-81(a). Ako se radi o kontrolnom segmentu, FIN segment troši samo jedan redni broj.

2. Nakon prijema FIN segmenta, serverski TCP obaveštava serverski proces da klijent traži zatvaranje konekcije, a zatim šalje drugi segment (tzv. FIN + ACK segment) kojim potvrđuje prijem FIN segmenta i u isto vreme objavljuje zatvaranje konekcije u dugom smeru. Ovaj segment takođe može sadržati i poslednji odeljak podataka koje server šalje klijentu. Ako ne sadrži podatke, FIN+ACK segment troši samo jedan redni broj.

3. Klijentski TCP šalje poslednji segment, ACK segment, kojim potvrđuje FIN segment dobijen od serverskog TCP-ja. Ovaj segment sadrži ACK broj koji je za 1 veći od SEQ broja iz FIN segmenta. Ovaj segment ne može sadržati podatke i ne troši redne brojeve.

Polu-zatvaranje

Kod TCP-ja, dozvoljeno je da jedna strana prestane sa slanjem ali nastavi sa prijemom podataka. Ovakva situacija se naziva polu-zatvaranjem konekcije i obično je inicirana od strane klijenta. Na Sl. 5-81(b) je pirkazan primer polu-zatvaranja. Klijent zatvara svoj smer konekciju (u smeru slanja svojih podataka) slanjem FIN segmenta. Server prihvata polu-zatvaranje slanjem ACK segmenta (a ne FIN+ACK, kao kod obostranog zatvaranja). Međutim, server može nastaviti da šalje svoje podatke. Server, kada više nema podataka za slanje, zatvara svoj smer konekcije slanjem FIN segmenta kojeg klijent potvrđuje ACK segmentom.

Nakon polu-zatvaranja konekcije, podaci se mogu i dalje prenositi od servera do klijenta, a potvrde od klijenta do servera. Međutim, kijent ne može više slati nove podatke serveru. Obratimo pažnju na redne brojeve. Iako je klijent primio redni broj y-1 i očekuje y, redni broj servera je još uvek y-1. Kada je konekcija konačno zatvorena, SEQ broj poslednjeg ACK segmenta je još uvek x, zato što nakon polu zatvaranja klijent nije potrošio ni jedan redni broj.

108

Resetovanje konekcije

Flag RST se koristi kada TCP, sa bilo koje strane konekcije, želi da odbije zahtev za uspostavljanje konekcije, ili trenutno prekinute otvorenu konekciju.

Odbijanje konekcije. Pretpostavimo da je TCP na serverskom hostu dobio zahtev za usopstavljanje konekcije na nepostojećom portu (tj. na portu koji na tom hostu nije otvoren za slušanje). U takvoj situaciji serverski TCP odbija zahtev slanjem klijentu segent sa postavljenim bitom RST.

Prekidanje konekcije. U toku trajanja konekcije mogu nastati izvesne neregularne situacije, kao što je npr. razdešavanje rednih brojeva, nakon kojih nije moguće nastaviti normalnu komunikaciju. TCP koji primeti takvu situaciju, kada nije moguće ni sprovesti regularnu proceduru zatvaranja konekcije, ˝nasilno˝ prekida konekciju slanjem TCP-ju s druge strane segmenta sa postavljenim bitom RST.

Zatvaranje pasivne konekcije. TCP na jednoj od dve strane konekcije, može primetiti da je druga strane pasivna neko duže vreme (ne šalje podatke), što može biti simtom neregularnog rada aplikacionog programa na udaljenom hostu koji koristi konekciju. U takvoj situaciju, TCP, slanjem RST segment, može da uništi konekciju.

5.2.3.5 Dijagram stanja

Da bi se olakšalo praćenje različitih događaja i brojnih izuzetnih sitacija koje se mogu desiti u toku uspostavljanja konekcije, prenosa podataka i zatvaranja konekcije, TCP softver je realizovan u vidu konačnog automata (FSM – Finite State Machine). Konačni automat, pod dejstvom događaja, prolazi kroz konačni broj stanja. U svakom momentu, automat je u jednom od svojih stanja. Automat ostaje u tekućem stanju sve dok se ne desi neki događaj pod čijim dejstvom prelazi u novo stanje. U isto vreme, kao reakciju na događaj, automat može izvršiti i izvesne aktivnosti. Drugim rečima, događaj je ulaz u stanje, koji može da promeni stanje i generiše izlaz. TCP protokol predviđa 11 stanja (tabela T. 5-9).

T. 5-9 Stanja TCP protokola.

Stanje Opis CLOSED Konekcija ne postoji LISTEN Aplikacija je izvršila pasivno otvaranje, TCP čeka na SYN. SYN-SENT SYN je poslat; TCP čeka na ACK. SYN-RCVD ACK+SYN je poslat. TCP čeka na ACK. ESTABLISHED Konekcija je uspostavljena. Normalni prenos podataka je u toku. FIN-WAIT-1 Poslat je prvi FIN. TCP čeka na ACK. FIN-WAIT-2 ACK za prvi FIN je primljen. TCP čeka na drugi FIN. CLOSE-WAIT Primljen je prvi FIN i poslat ACK. TCP čeka da se aplikacija zatvori TIMED-WAIT Primljen je drugi FIN i poslat ACK. TCP čeka vreme 2MS. LAST-ACK Poslat je drugi FIN. TCP čeka na ACK. CLOSING Obe strane su istovremeno inicirale zatvaranje konekcije.

Dijagram stanja TCP protokola prikazan je na Sl. 5-82. Zaobljeni pravougaonici prestavljaju stanja. Prelazi između stanja prikazani su usmerenim linijama (granama). Svakoj grani pridružen je natpis kojeg čine dva dela razdvojne kosom crtom. Prvi deo ukazuje na događaj ili ulaz (šta TCP prima), a drugi na akciju ili izlaz (šta TCP šalje). Događaj može da inicira aplikacija (zahtev za aktivno/pasivno otvaranje ili zatvaranje konekcije), prijem segmenta (SZN, FIN, ACK ili RST) ili istek vremena čekanja (tzv. timeout). Akcija je slanje upravljačkog segmenta (SYN, FIN ili RST). Izostanak akcije označen je crtom, -. Dijagram sa Sl. 5-82 prikazuje aktivnosti i klijenta i servera. Normalni tok aktivnosti servera predsavljen je isprekidanim, a normalni tok aktivnosti klijenta punim linijama.

109

CLOSED

LISTEN

SYN-SENTSYN-RCVD

ESTABLISHED

Pasivno otvaranje / -

RST / -

Aktivno otvaranje / SYN

Close / -

SYN / SYN + ACK

Simulatano otvaranje

ACK / -SYN + ACK /

ACK

FIN-WAIT-1

Close / FINClose / FIN

CLOSINGFIN / ACK

Simulatanozatvaranje

FIN-WAIT-2 TIME-WAIT

ACK / -FIN + ACK / ACK

Trostepeno usaglasavanje

ACK / -

CLOSE-WAIT

LAST ACK

Close / FIN

FIN / ACK

ACK / -

Close iliIsteklo vremeili RST / -

Isteklo vreme(2MSL)

Isteklo vreme / RST

FIN / ACK

Send / SYNRST / -

SYN / SYN + ACK

Pa

sivno zatvaranjeAkt

ivno

zat

vara

nje

Sl. 5-82 Dijagram stanja TCP protokola.

Scenarija

Da bi smo razumeli dijagram stanja i rad TCP-ja, razmotrićemo nekoliko tipičnih scenarija.

Uspostavljanje i raskidanje konekcije

Na Sl. 5-83 je ilustrovan scenario u kojem serverski proces obavlja pasivno otvaranje i pasivno zatvaranje, a klijentski aktivno otvaranje i aktivno zatvaranje konekcije. Zatvaranje konekcije sledi proceduru polu-zatvaranja. Stanja i njihova relativna trajanje prikaza su duž vremenske ose.

Klijentska stanja. Klijentski proces izdaje komandu svom TCP-ju zahtevajući uspostavljanje konekcije sa serverom na datoj adresi soketa. Drugim rečima, klijenski proces inicira aktivno otvaranje. Kao reakciju na zahtev, TCP šalje SYN segment na specificiranu adresu soketa i prelazi u stanje SYN-SENT. Nakon prijema segmenta SYN+ACK, TCP šalje ACK segment i prelazi u stanje ESTABLISHED. U ovom stanju prenose se podaci i potvrde (po potrebi u oba smera).

Kada klijentski proces nema više podataka za slanje, on svom TCP-ju izdaje komandu za aktivno zatvaranje konekcije. Klijentski TCP šalje FIN segment i prelazi u stanje FIN-WAIT-1. Nakon što primi ACK za poslati FIN segment, TCP prelazi u sanje FIN-WAIT-2 i ostaje u ovom stanju sve dok ne primi FIN segment od servera. Kada primi FIN segment, klijent šalje ACK segment, prelazi u stanje TIME-WAIT i startuje tajmer podešen na dvostruko maksimalno vreme života segmenta (MSL - Maximum Segment Livetime). Vreme MSL je maksimalno vreme koje segment može da provede u Internetu pre nego što bude uništen. (Podsetimo se da se TCP segment enkapsulira u IP datagram čije je vreme života ograničeno - TTL. Kada ruter uništi datagram zbog isteklog vremena života, uništen je i enkapsulirani TCP segment.) Tipično vrednost za MSL je između 30 s i 1 min.

Stanje TIME-WAIT i čekanje 2MSL uvedeni su da bi se prevazišla izuzetna situacija koja nastaje ako se poslednji ACK kojeg klijet šalje izgubi u prenosu. U takvoj situaciji, serverski TCP koji je poslao poslednji FIN i čeka na ACK koji ne dolazi, zaključuje da je FIN izgubljen i ponovo ga šalje. Ako klijent pre isteka vremena 2MSL pređe u stanje CLOSE i zatvori konekciju može se desiti da ponovljeni FIN ne stigne do njega što znači da serverski TCP nikada neće dobiti završni ACK. Drugim rečima, server neće uspeti da zatvori konekciju. Uvođenjem tajmera podešenog na vreme 2MSL obezbeđuje da će klijent, pre konačnog napuštanja konekcije, čekati dovoljno dugo da ACK bude izgubljen (jedno MSL) i da ponovljeni FIN stigne do njega (drugo MSL). Ako u toku stanja TIME-WAIT, klijent primi novi FIN, klijent šalje novi ACK i vraća tajmer na početak.

110

Sl. 5-83 Uspostavljanje i zatvaranje konekcije.

Serverska stanja. U scenariju predstavljenom na Sl. 5-83, serverski proces izdaje svom TCP-ju komandu za pasivno otvaranje. To se mora desiti pre nego što klijent izda komandu za aktivno otvaranje. Serverski TCP prelazi u stanje LISTEN gde ostaje, pasivno čekajući, se dok ne primi SYN segment. Kada primi SYN segment, serverski TCP šalje SYN+ACK segment i prelazi u stanje SYN-RCVD gde čeka da klijent pošalje ACK segment. Nakon prijema ACK segmenta, TCP prelazi u stanje ESTABLISHED u kome se odbavlja prenos podataka.

Serverski TCP ostaje u stanju ESTABLISHED sve dok od klijentskog TCP-ja ne primi FIN segment što znači da klijentsi proces nema više podataka za slenje i želi da zatvori konekciju ka serveru. Kao odgovor na FIN, serverski TCP šalje klijentu ACK segment, isporučuje serverskoj aplikaciji preostale podatke iz prijemnog bafera i prelazi u stanje CLOSE-WAIT. Razmatrani scenario podrazumeva polu-zatvaranje konekcije. To znači da serverski TCP može i dalje da šalje podatke klijentu i od njega prima potvrde. Međutim, podaci se više ne mogu prenositi u suprotnom smeru, od klijenta ka serveru. Serverski TCP ostaje u ovom stanju sve dok serverska aplikacija ne zatraži zatvaranje konekcije izdavanjem odgovarajuće komande (close). Kada se to desi, serverski TCP šalje FIN segment klijentu, kako bi mu saopštio svoju nameru da i on želi da zatvori konekciju, i prelazi u stanje LAST-ACK. TCP ostaje u ovom stanju sve dok ne primi poslednji ACK, a onda prelazi u stanje CLOSED. Procedura zatvaranja konekcije koja je počela prvim FIN segmentom se naziva četvorostepenim usaglašavanjem (four-way handshake).

Zatvaranje konekcije korišćenjem trostepenog usaglašavanja

Kao što je već napomenuto, trostepeno usaglašavanje je uobičajeni način zatvaranja TCP konekcije. U ovom slučaju, strana koja primi FIN segment, kao odgovor šalje FIN+ACK segment, kombinujući tako u isti segment FIN i ACK segmente iz procedure četvorostrukog usaglašavanja. Klijent, preskače FIN-WAIT-2 stanje i direktno prelazi u stanje TIME-WAIT. Scenario zatvaranja korišćenjem trostepenog usaglašavanja ilustrovan je

111

na Sl. 5-84. Nakon završene faze prenosa podataka, klijent izdaje komandu close. Klijentski TCP šalje FIN segment i prelazi u stanje FIN-WAIT-1. Po prijemu FIN segmenta, serverski TCP isporučuje serverskoj aplikaciji zaostale podatke zajedno sa informacijom da konekcija mora biti zatvorena. Nakon toga, serverski TCP prelazi u stanje CLOSE-WAIT i odlaže slanje ACK segmenta na primljeni klijentov FIN sve dok od svoje aplikacije na dobije zahtev za pasivnim zatvaranjem. Kada serveska aplikacija izda komandu close, TCP šalje FIN+ACK segment klijentu i prelazi u stanje LAST-ACK, gde čeka na poslednji ACK. Ostatak procedre je isti kao kod četvorostepenog usaglašavanja.

Sl. 5-84 Zatvaranje konekcije korišćenjem trostepenog usaglašavanja.

Odbijanje konekcije

Često se dešava da TCP odbije konekciju zato što odredišni port iz primljenog SYN segmenta definiše serversku aplikaciju koja trenutno nije u stanju LISTEN. U tom slučaju, serverski TCP, nakon prijema SYN segmenta, šalje nazad RST+SYN segment koji potvrđuje SYN segment i u isto vreme resetuje (odbija) konekciju. Nakon toga, serverski TCP se vraća u stanje LISTEN da čeka na nove zahteve. Klijent, po prijemu RST-ACK segmenta, prelazi u stanje CLOSED. Scenario odbijanja konekcije prikazan je na Sl. 5-85.

Klijentski proces

Serverski proces

CL

OS

ED

CL

OS

ED

SYN

RST + ACK

LIS

TE

N

SY

N-S

EN

TC

LO

SE

D

SY

N-R

CV

DL

IST

EN

Akt

ivno

ot

vara

nje

Pas

ivno

otva

ranj

e

Sl. 5-85 Odbijanje konekcije.

112

Prekidanje konekcije

Umesto da zatvori, proces može da prekine konekciju. To se može desiti usled otkaza ili neregularnog rada procesa (npr. zbog ulaska u beskonačnu petlju) ili ako proces ne želi da podaci koje je upisao u predajni bafer budu poslati (npr. zato što je naknadno zaključio da su podaci pogrešni). Prekid konekcije može da inicira i TCP, na primer, ako primi segment koji pripada prethodnoj konekciji. U svim ovim slučajevima, TCP može da pošalje RST kako bi trenutno prekidnuo konekciju. Na Sl. 5-86 je prikazan scenario kada klijent prekida konekciju. Klijentski TCP šalje RST+ACK paket i poništava sve podatke trenutno prisutne u baferu. Serverski TCP takođe poništava podatke u svom baferu i obaveštava serverski proces o prekidu konekcije putem poruke o grešci. Oba TCP-ja trenutno prelaze u stanje CLOSED.

Sl. 5-86 Prekidanje konekcije

5.2.3.6 Kontrola protoka

Kotrola protoka reguliše količinu podataka koju izvor može da pošalje pre nego što od odredišta primi potvrdu prijema poslatih podataka. U ekstremnom slučaju, protokol transportnog sloja bi mogao da pošalje 1 bajt, a onda da čeka na potvrdu pre nego što pošalje sledeći bajt. Međutim, ovo bi bio ekstremno spor proces. Ako podaci i potvrde prelaze veliko rastojanje, izvor će najveći deo vremena biti pasivan, čekajući na potvrde.

Drugi ekstremni slučaj bio bi onaj kada protokol transportnog sloja šalje sve podatke koje ima, na primer, u vidu niza uzastopnih segmenata maksimalne dužine bez čekanja na potvrde za pojedinačne segmente. Ovako bi proces prenosa bio začajno ubrzan. Međutim, može se desiti da prijemnik bude pretrpan podacima koje ne može tako brzo da prihvati i obradi. Osim toga, ako se pojedini segmenti izgude, dupliciraju ili stignu na odredište izvan redosleda ili sa greškom, izvor neći imati povratnu informaciju sve dok odredište ne detektuje problem i obavesti ga o tome. Prevazilaženje pomenutih problema može zahtevati ponavljanje prenosa, a količina podataka koji se moraju ponovo poslati može biti velika, što nepotrebno zauzima kapacitet mreže i usporava komunikaciju.

TCP nudi rešenje koje može ˝pomirit˝ dva pomenuta ekstremna slučaja. TCP uvodi tzv. prozor (eng. window) u okviru predajnog bafera koji definiše koje od svih podataka trenutno prisutnih u predajnom baferu TCP sme da pošalje. Veličina prozora se reguliše tzv. protokolom kliznog prozora (eng. sliding window protocol).

Protokol kliznog prozora

Suština protokola kliznog prozora je da predajnik vodi računa o preostalom prostoru u baferu prijemnika i šalje samo onoliko bajtova koliko prijemnik može trenutno da prihvati. Prijemnik, s druge strane, putem povratnih segmenata ima obavezu da obaveštava predajnu stranu o veličini preostalog prostora u svom baferu. Za ovu namenu koristi se polje Window Size (vličina prozora) iz zaglavlja TCP paketa.

Konkretno, predajnik koristi tri pointera koji sadrže tri karakteristična redna broja iz toka bajtova koji šalje. Princip je ilustrovan na Sl. 5-87. Krajnji levi pointer sadrži redni broj za jedan veći od poslednje potvrđenog bajta, odnosno redni broj prvog od bajtova koje je poslao, a za koje još uvek čeka potvrdu. Pointer u sredini sadrži redni broj poslednje poslatog, a nepotvrđenog bajta. Krajni desni pointer je za vrednost veličine prozora predajnika veći od krajnjeg levog pointera. Predajnik pretpostavlja da su bajtovi između krajnjeg levog i srednjeg pointera još uvek u baferu prijemnika i zato će u sledećem segmentu poslati samo bajtove između srednjeg i krajnjeg desnog pointera. Levi pointer se pomera udesno sa svakom primljenom potvrdom. Za isti iznos se pomera i krajnji desni pointer. Na primer, ako u situaciji sa Sl. 5-87 stigne potvrda za pet bajtova, a pri

113

tome veličina prozora nije promenjena, krajnji pointeri se pomeraju za pet pozicija udesno, što daje mogućnost za prenos ne više samo 3 već 8 bajtova. Srednji pointer se pomera udesno nakon slanja segmenta za iznos poslatih bajtova. Ako prijemnik promeni veličinu prozora, pomera se samo desni pointer, dok levi i srednji ostaju na istim pozicijama.

Sl. 5-87 Klizni prozor.

5.2.3.7 Retransmisija

Kao što je već napomenuto, uloga retransmisionog tajmera je merenje vremena čekanja na potvrdu segmanta. Uvek kada pošalje segment, TCP kreira retransmisioni tajmer za taj konkretni segment. Mogu nastati dve situacije:

1. Ako potvrda segmenta stigne pre nego što vreme tajmera istekne, tajmer se uništava.

2. Ako vreme tajmera istekne, a da pri tome potvrda za poslati segment još uvek nije stigla, segment se retransmituje, a tajmer resetuje.

Postavlja se pitanje: koliko dugo treba čekati na potvrdu, tj. koliko treba da bude vreme RTO (Retransmission time-out) na koje se podešava retransmisioni tajmer.

Potvrda prijema se često koristi i na nivou veze. Međutim, problem određivanja optimalnog vremena čekanja je daleko teži na transportnom nego na nivou veze. Na nivou veze (npr. u LAN mreži tipa Ethernet) vreme kašnjenja potvrde se može lako predvideti (ne varira puno). Tipična karakteristika vremena odziva na novu veze prikazana je na Sl. 5-88(a). Vidi se da je u najvećem broju slučajeva vreme odziva 20 ms, sa relativno malim odstupanjima. Pod ovakvim uslovima retransmisioni tajmer može biti postavljen na vreme koje je tek nešto duže od očekivanog vremena kašnjenja (označeno vertikalnom isprekidanom linijom na Sl. 5-88(a)).

Ve

rova

tno

ca

Ver

ova

tno

ca

(a) (b)

Sl. 5-88 (a) raspodela verovatnoće očekivanog vremena odziva na: (a) nivou veze; (b) na transportnom nivou.

Međutim, TCP radi u radikalno drugačijem okruženju. Kašnjenje u prenosu između dve tačke na Internetu podložno je daleko većim varijacijama, a tipična funkcija raspodele očekivanog vremena odziva je oblika kao na Sl. 5-88(b). Svrha tajmera je da se detektuju situacije kada je segment izgubljen u prenosu. Međutim, ako je RTO vreme isuviše kratko (T1 na Sl. 5-88(b)), može se desiti da predajnik bespotrebno retransmituje segmente, jer potvrda nema ne zato što su segmenti izgubljeni nego zato što prenos potvrde traje duže nego obično. S druge strane, ako je RTO vreme previše dugo (T2 na Sl. 5-88(b)), u situacijama kada zaista segment zaista bude izgubljen, prenos će biti privremeno obustavljen, sve dok ne istekne predviđeno vreme čekanja. Šta više, u

114

dužim vremenskim intervalima karakteristika sa Sl. 5-88(b) se može menjati, kao posledica promenjenih uslova u mreži.

Izbor RTO vremena zasnovan je na procena trenutnog vremena odziva, tzv. RTT vremena (Round-Trip Time). Međutim, izračunavanje RTT vremena je složen proces, koji zahteva postepeno objašnjenje.

Izmereno RTT. Izmereno RTT vreme (u oznaci RTTM) segmenta je vreme od trenutka slanja segmenta do trenutka prijema potvrde za poslati segment. U toku trajanja konekcije, TCP neprekidno meri i ažurira RTTM. Merenje RTT-a se komplikuje činjenicom da između segmenta i potvrde ne postoji relacija 1-1: jedan segment potvrde (ACK) može da potvrdi više semenata podataka. Kod TCP-ja uvek je u toku najviše jedno aktivno merenje RTT vremena. To znači da kada merenje RTT vremena jednom započne ono se mora okončati pre nego što se započne sledeće.

Uravnoteženo RTT. Izmereno RTT, RTTM, se menja od merenja do merenja. Na savremenom Internetu fluktuacije ovog vremena su toliko velike da se ono ne može koristiti za podešavanje retransmisionog tajmera. Većina realizacija TCP protokola koristi uravnoteženo RTT, u oznaci RTTS, koje se izračunava na sledeći način:

Početno => nema vrednost

Posle prvog merenja => RTTS = RTTM

Posle svakog sledećeg merenja => RTTS = (1-α)RTTS + α RTTM

Parametar α određuje kolika težina se daje staroj vrednosti RTTS, a kolika novoizmerenom RTTM. Tipično se usvaja α=7/8. Ako je RTTM manje od trenutnog RTTS, RTTS će biti smanjeno i obrnuto. Međutim, ova promena neće biti nagla, zbog α, već postepena.

RTT devijacija. Kod većina realizacija, pored RTTS, izračunava se i devijacija RTT-a, u oznaci RTTD, na sledeći način:

Početno => nema vrednost

Posle prvog merenja => RTTD = RTTM/2

Posle svakog sledećeg merenja => RTTD = (1-β)RTTD + β |RTTS - RTTM|

Tipično se usvaja, β=1/4.

RTO vreme. Konačno, vrednost RTO se izračunava na osnovu uravnoteženog RTT i njegove devijacije. Kod većina realizacija koristi se sledeća formula:

Početno => Početna vrednost

Posle svakog merenja => RTO = RTTS + 4 RTTD

Pr. 5-25: Razmotrimo jedan hipotetički primer. Na Sl. 5-89 je prikazan deo jedne konekcije (uspostavljanje konekcije i deo faze prenosa podataka).

Seq: 1400 Ack:

Seq: 4000 Ack: 1401

SYN

SYN + ACK1.50 s

RTTM = RTTS = RTTD = RTO = 6.00

RTTM = 1.5 RTTS = 1.50RTTD = 0.75 RTO = 4.50

Seq: 1400 Ack: 4001

ACK

Seq: 1401 Ack: 4001Podaci: 1401 - 1500

Seq: 1501 Ack: 4001Podaci: 1501 - 1600

Podaci

Podaci

Seq: 4000 Ack: 1601ACK

2.50 s

RTTM = 2.50 RTTS = 1.625RTTD = 0.78 RTO = 4.74

Vreme Vreme

Predajnik Prijemnik

Sl. 5-89 Primer Pr. 5-24.

115

1. U trenutku slanja SYN segmenta ne postoje vrednosti za RTTM, RTTS i RTTD, a RTO je postavljeno na početnu vrednost 6.00 s.

2. U trenutku prijema SYN+ACK segmenta, izmereno je RTTM = 1.5 s. Ažurirane vrednosti relevantnih promenljivih su:

RTTM = 1.5

RTTS = 1.5

RTTD = 1.5/2 = 0.75

RTO = 1.5 + 4*0.75 = 4.5

3. Merenje nove RTT vrednosti počinje u trenutku slanja prvog segmenta podataka. Uočimo da predajnik ne započinje merenje RTT vremena kada šalje ACK segment, zato što ACK segment ne troši redne brojeve i nema definisan time-out. RTT vreme se ne meri ni za drugi segment podataka, zato što je jedno RTT merenje već u toku. Merenje RTT-a se završava prijemom poslednjeg ACK segmenta. Iako poslednji ACK segment potvrđuje oba poslata segmenta podatka (akumulativno potvrđivanje), trenutak njegovog dolaska označava kraj RTTM vremena prvog segmenta podataka. Ažurirane vrednosti promenljivih su:

RTTM = 2.5

RTTS = 7/8 * 1.5 + 1/8 * 2.5 = 1.625

RTTD = 3/4 * 7.5 + 1/4 * |1.625 - 2.5| = 0.78

RTO = 1.625 + 4*0.78 = 4.74

Pretpostavimo da u toku retransmisionog perioda segment nije potvrđen i da je zbog toga retransmitovan. Kada predajni TCP konačno primi potvrdu, ostaje dilema da li je to potvrda za prvobitni ili za retransmitovan segment (jer, može se desiti da prvobitni segment nije izgubljen u prenosu, već je samo zakasno). Iz tog razloga RTT se ne meri za retransmitovane segmente. Drugim rečima, u obzir se uzima samo RTTM za segmente koji nisu retransmitovani.

Eksponencijalni backoff

Postavlja se pitanje: koju vrednost za RTO izabrati nakon retransmisije segmenta ? Kod većine realizacija TCP protokola koristi se strategija eksponencijalnog backoff-a. RTO vrednost se duplira sa svakom uzastopnom retransmisijom. Nakon prve retransije segmenta, RTO postaje 2*RTO, posle druge uzastopne retransmisije 4*RTO itd.

Pr. 5-26: Sl. 5-90 je nastavak Pr. 5-25 i ilustruje primenu Karnovog algoritma i uticaj retransmisije na RTO vreme.

Sl. 5-90 Primer Pr. 5-26

Prvi segment sa Sl. 5-90 je posalat i izgubljen. Vreme RTO tajmera ističe nakon 4.74 s. Segment se retransmituje, a tajmer se podešava na dvostruku prethodnu RTO vrednost (2*4.74 = 9.48). Ovog puta, ACK se prima pre isteka vremena čekanja. Uočimo da RTT nije mereno za retransmitovan segment (Karnov algoritam).

116

5.3 Aplikacioni sloj TCP/IP je projektovan pre OSI modela i zato njegovi slojevi nisu u potpunosti usklađeni sa slojevima koje predviđa OSI. TCP/IP ima pet nivoa: niža četiri se uklapaju u niža četiri sloja OSI modela. Međutim, peti, aplikacioni sloj TCP/IP-a ekvivalentan je kombinaciji prezentacionog, sloja sesije i aplikacionog sloja OSI modela. To znači da se funkcije predviđene ovim slojevima kod TCP/IP obuhvaćene jednim slojem.

Slojevi ispod aplikacionog obezbeđuju pouzdani prenos podataka. Međutim, osim mogućnosti komuniciranja, oni ne pružaju neki drugi servis koji je od direktne korisni krajnjem korisniku. Tek na vršnom sloju nalazimo realne mrežne aplikacije. Međutim, i na ovom nivou postoji potreba za protokolima koji će omogućiti aplikacijama da funkcionišu.

U ovom poglavlju razmatraćemo tri aplikacije (tj. aplikaciona protokola) koje se tradicionalno smatraju obaveznim elemantima TCP/IP-a: TELNET, FTP i SMTP. TELNET pruža servis logovanja na daljinu koji omogućava korisniku na terminalu ili personalnom računaru da se loguje i koristi udaljeni računar na isti način kao da je direktno povezan sa tim računarom. FTP (File Transfer Protocol - Protokola za prenos fajlova) se koristi za prenos fajlova od jednog na neki drugi sistem. SMTP (Simple Message Transfer Protocol) pruža osnovnu podršku za razmenu elektronske pošte.

5.3.1 Klijent-server model

Za korišćenje servisa dostupnih na Internetu neophodni su aplikacioni programi koji se izvršavaju na dva krajnja računara i međusobno komuniciraju. Na Internetu, aplikacioni programi su ti koji komuniciraju, ne računari ili korisnici.

Aplikacioni programi koji koriste Internet zasnovani su na obliku distribuiranog procesiranja koji se zove klijent-server model. Pod ovim modelom podrazumeva se sledeća strategija:

Jedan aplikacioni program, klijent, koji se izvršava na lokalnoj mašini, zahteva uslugu (servis) od drugog aplikacionog programa, server, koji se izvršava na udaljenoj mašini (Sl. 5-91).

Server nudi usluge mnogim klijentima, a ne samo nekom konkretnom klijentu. Drugim rečima, klijent-server model odgovara relaciji tipa: ˝više-prema-jedan˝: više klijenata može koristiti servise jednog servera.

U opštem slučaju, klijentski program se izvršava samo onda kada je usluga servera potrebna. S druge strane, serverski program, koji pruža uslugu, trebalo bi da radi sve vreme, zato što unapred ne zna kada će neki klijent zatražiti uslugu.

Servisi koji su često potrebni mnogim korisnicima podržani su specifičnim aplikacionim programima. Na primer, trebalo bi da postoji aplikacioni program koji će omogućiti korisnicima da pristupaju udaljenim fajlovima, razmenjuju elektronsku poštu itd. S obzirom na opštost primene, servisi ovog tipa su podržani odgovarajućim protokolima aplikacionog sloja.

Sl. 5-91 Klijent-server model

Klijent je program koji se izvršava na lokalnoj mašini i zahteva uslugu servera. Klijentski program je konačan, što znači da se pokreće od strane korisnika (ili drugog aplikacionog programa) kada je usluga potrebna i završava kada je usluga dobijena.

Server je program koji se izvršava na udaljenoj mašini i pruža usluge klijentima. Kada je jednom startovan, server je dostupan mnogim klijentima, ali nikada ne pokreće servis, a da on nije zatražen. Serverski program je beskonačan (nikada se ne završava, osim u slučaju nekih abnormalnih situacija) i neprekidno čeka na zahteve klijenata. Kada zahtev stigne, server odgovara na zahtev.

117

5.3.2 TELNET

Glavni zadatak Interneta i TCP/IP-ja je da obezbede mrežne servise korisnicima. Na primer, korisnici bi želeli da mogu da izvršavaju različite aplikacione programe na udaljenim računarima, a da kreirane rezulte potom prenesu na svoj lokalni računar. Jedan način kako se može ostvariti ovaj zahtev jeste da se kreira poseban klijent-server aplikacioni program za svaki od potrebnih servisa. Programi kao što su programi za FTP, e-mail itd., su primeri ovakvog pristupa. Međutim, bilo bi nemoguće napisati aplikacioni program za svaku iskazanu potrebu.

Bolje rešenje je klijent-server program opšte namene, koji će omogućiti korisniku da pristupi bilo kom aplikacionom programu na udaljenom računaru. Drugim rečima, da omogući korisniku da se prijavi za rad (login-uje) na udaljenom računaru. Nakon prijavljivanja, korisnik može da koristi servise dostupne na udaljenom računaru i prenese rezultate nazad na svoj računar.

TELNET je upravo takav klijent-server program. TELENT omogućava uspostavljanje konekcije sa udaljenim sistemom na način da se lokalni terminal ponaša kao da je terminal tog udaljenog sistema.

Koncepti

Sistemi sa raspodelom vremena

TELENT je razvijen u vreme kada su većina operativnih sistema, kao što je UNIX, podržavali koncept raspodele vremena koji je omogućavao da više korisnika koristi jedan veliki računar. Kod ovakvih sistema, interakcija između korisnika i računara se ostvaruje putam terminala (kombinacija tasture, monitora i eventualno miša). Celokupna obrada se obavlja na centralnom računaru, a terminali se koriste za unos podataka i prikaz rezultata. Operativni sistemi sa raspodelom vremena kreiraju iluziju da svaki korisnik radi na izdvojenom, namenskom računaru. Korisnik može da pokrene program, pristupa sistemskim resursima, prelazi iz jednog u drugi program i slično.

Lokalni Login

U sistemima sa raspodelom vremena, svaki korisnik poseduje izvesna prava pristupa sistemskim resursima. Svaki autorizovani korisnik poseduje identifikaciju (u vidu korisničkog imena) i lozinku. Da bi pristupio sistemu, korisnik se prijavljuje za rad (kaže se, korisnik se loguje) navodeći svoje korisničko ime i lozinku.

Kada se korisnik prijavi za rad na lokalnom sistemu sa raspodelom vremena (putem korisničkog imena i lozinke) kaže se da je korisnik izvršio lokalni login. Kako korisnik kuca na tastaturi terminala, svaki pritisak na dirku se prenosi drajveru terminala. Drajver terminala prenosi karaktere (znaci koji odgovaraju dirkama) operativnom sistemu. Operativni sistem, interpretira kombinaciju karaktera i poziva odgovarajući aplikacioni program (Sl. 5-92).

Sl. 5-92 Lokalni login.

Mehanizam ipak nije tako jednostavan, kao što izgleda, zato što operativni sistem može dodeliti posebno značenje pojedinim specijalnim karakterima. Na primer, kod UNIX-a, pojedine kombinacije karaktera imaju posebno značenje, kao što je kombinacija kontrolnog karaktera, ˝Ctrl˝, i karaktera ˝z˝, koja označava suspenziju, ili kombinacija Ctrl-c, koja označava trenutni prekid programa.

Udaljeni login

Kada korisnik pristupa aplikacionom programu lociranom na udaljenom računaru, on obavlja udaljeni login (remote login). TELNET je posrednik u ovoj interakciji. Klijentska strana TELNET aplikacije izvršava se na strani korisnika, a serverska na strani udaljenog računara. Pritisak na dirku tastature lokalnog terminala prenosi se terminal drajveru, od koga operativni sistem preuzima karaktere, ali ih ne interpretira, već ih šalje TELNET

118

klijentu. TELNET klijent prevodi karaktere (koji u zavisnosti od tipa lokalnog operativnog sistema mogu biti kodirani ASCII, EBCDIC ili nekim trećim kodom) u univerzalni karakter kôd (NVT - Network Virtual Terminal chracters) i isporučuje ih lokalnom TCP/IP steku (Sl. 5-93).

Sl. 5-93 Udaljeni login.

Komande ili tekst, u NVT obliku, prenosi se kroz Internet i stižu do TCP/IP steka udaljenog računara, koji ih isporučuje operativnom sistemu, a on TELNET serveru, gde se karakteri konvertuju iz NVT formata u oblik razumljiv udaljenom računaru. Sada bismo očekivali da TELNET server vrati konvertovane karaktere operativnom sistemu koji bi onda obavio interakciju sa odgovarajućom aplikacijom. Međutim, to se ne dešava jer operativni sistem nije projektovan da karaktere dobija od TELNT servera već od lokalnog terminala (posredstvom terminal drajvera). Rešenje je u ugradnji specifičnog programa, pseudoterminal drajver, koji se prema operativnom sistemu ponaša kao terminal drajver, ali zato s druge strane, karaktere ne očekuje od lokalnog terminala već od TELNET servera. Konačno, operativni sistem prenosi karaktere do odgovarajućeg aplikacionog programa.

NVT

Mehanizam pristupa udaljenom računaru je složen. Razlog za to je što različiti računari i operativni sistemi koriste različita kodiranja karaktera i prepoznaju različite specijalne kombinacije karaktera. Na primer, kod DOS-a se za kraj fajla koristi kombinacija Ctrl+z, a kod UNIX-a Ctrl+d. Drugim rečima, radi se o heterogenim sistemima.

TELNET rešava problem heterogenosti uvođenjem univerzalnog skupa karaktera, NVT. NVT (Network Virtual Terminal - mrežni virtuelni terminal) je sakriven između TENET klijenta i servera. TELNET klijent prevodi lokalni skup karakter u NVT oblik, a server iz NVT u skup karaktera udaljenog računara. Na ovaj način, omogućena je interakcija raznorodnih računara i operativnih sistema. Koncept je ilustrovan na Sl. 5-94. Naglasimo da je kod OSI modela, konverzija podataka (kao ona koju obavlja NVT) zadatak prezentacionog sloja. Kod TCP/IP, prezentacioni sloj nije predviđen, a funkcije prezentacionog sloja su pridružene aplikacionom sloju.

Sl. 5-94 NVT

NVT skup karaktera

NVT sadrži dva skupa 8-bitnih karaktera, jedan za podatke, a drugi za kontrolne (upravljačke) informacije. Najviši bit karaktera za podatke ima vrednost 0, dok kod kontrolnih karaktera ima vrednost 1. Nižih 7 bitova karaktera za podatke je isti kao kod ASCII kôda. Neki od važnijih kontrolnih karaktera biće pomenuti u nastavku.

119

Ugrađivanje

TELNET koristi samo jednu TCP konekciju. Server koristi dobro-poznati port 23, dok se za klijente koriste dinamički portovi. Ista konekcija se koristi kako za slanje podataka tako i za slanje kontrolnih karaktera. To se postiže ugradnjom kontrolnih karaktera u tok podataka. Da bi se napravila razlika između podataka i kontrolnih karaktera, svaka sekvenca kontrolnih karaktera počinje specijalnim kontrolnim karakterom koji se označava skraćenicom IAC (Interpret As Control - interpretiraj kao kontrolu).

Na primer, zamislimo da korisnik traži od servera da prikaže sadržaj fajla file1. Korisnik unosi komandu: cat file1. Međutim, umesto da unese file1, korisnik je pogrešio u kucanju i uneo filea1. Da bi ispravio grešku, korisnik koristi taster backspace, tako da je niz unetih karaktera: cat filea<backspace>1. Međutim, kod prvobitnih implementacija TELNET-a, lokalno editovanje nije moguće, već se radi na udaljenom serveru. Karakter backspace se prevodi u dva karaktera (IAC EC) i ugrađuje u tok podataka koji se šalje serveru (Sl. 5-95).

Sl. 5-95 Primer ugrađivanja.

Opcije

TELNET pruža mogućnost klijentu i serveru da pregovaraju oko opcija koje će koristiti tokom sesije. Opcije su dodatne mogućnosti raspoložive korisnicima sa naprednijim terminalima. Korisnici sa jednostavnijiim terminalima mogu koristiti podrazumevane opcije. U tabeli T. 5-10 su navedene neke od često korišćenih opcija.

T. 5-10 Opcije

Kôd Opcija Značenje 0 Binary 8-bitni (binarni) prenos 1 Echo Svi primljeni podaci se vraćaju drugoj strani 3 Suppress go ahead Ignoriši go-ahead opciju 5 Status Zahteva status TELENT-a 6 Timing mark Definiše vremenski marker 24 Terminal type Postavlja tip terminala 32 Terminal speed Postavlja brzinu terminala 34 Line mode Promena na linijski način rada

Sledi detaljnije objašnjenje opcija:

Binary. Ova opcija omogućava prijemniku da svaki primljeni 8-bitni podatak, izuzev IAC, tretira kao binarni podatak. Kada se primi IAC, sledeći karakter ili karakteri se interpretiraju kao komande. Međutim, ako se prime dva uzastopna IAC karaktera, tada se prvi odbacuje, a drugi interpertira kao binarni podatak.

Echo. Ova opcija omogućava serveru da, odmah po prijemu, vraća nazad klijentu svaki primljeni podatak. To praktično znači da će svaki karakter kojeg klijent pošalje serveru biti vraćan nazad klijentu i prikazan na ekranu njegovog terminala. Drugim rečima, karakteri koji klijent unosi se ne prikazuju odmah na njegovom ekranu, već se čeka da ih server vrati nazad.

Suppress go-ahead. Ova opcija isključuje dejstvo kontrolnog karaktera go-ahead (GA). (Više detalja u sekciji o načinima rada).

Status. Ova opcija omogućava korisniku da dobija informacije o dozvoljenim opcijama na serveru.

Timing mark. Ova opcija omogućava jednoj od strana da drugoj šalje vremenske markere koji ukazuje da je završena obrada svih prethodno primljenih podataka.

Terminal type. Ova opcija omogućav klijentu da obavesti servera o tipu svog terminala.

Terminal speed. Ova opcija omogućav klijentu da obavesti servera o brzini svog terminala.

Line mode. Ova opcija omogućava klijentu da se prebaci u linijski način rada. (Više detalja kasnije)

Pregovaranje oko opcija

Klijent i server se moraju dogovoriti oko svake opcije koju bi jedna od strane želela da koristi. Za pregovaranje se korste četiri kontrolna karaktera, data u tabeli T. 5-11.

120

T. 5-11 NTV karakteri za pregovaranje.

Karakter Decimalno Binarno Značenje

WILL 251 11111011 1. Ponuda dozvole 2. Prihvatanje tražene dozvole

WONT 252 11111000 1. Odbijanje tražene dozvole 2. Ponuda zabrane 3. Prihvatanje ponuđene zabrane

DO 253 11111001 1. Prihvatanje tražene dozvole 2. Traženje dozvole

DONT 254 1111110 1. Neprihvatanje ponuđene dozvole 2. Prihvatanje ponuđene zabrane 3. Traženje zabrane.

Ponuda dozvole

Jedna od strana (klijent ili server) može ponuditi drugoj da dozvoli (omogući, uključi) neku opciju. Ponuda može biti prihvaćena ili odbijena. Strana koja nudi, šalje komandu WILL, koja se tumači kao ˝Da li da dozvolim opciju?˝. Druga strana odgovara sa DO, što znači ˝Dozvoli˝, ili DONT, što znači ˝Nemoj da dozvoliš˝. Vidi Sl. 5-96.

Sl. 5-96 Ponuda da se opcija dozvoli.

Traženje dozvole

Jedna od strana može tražiti od druge da dozvoli opciju. Zahtev može biti odobren ili odbijen. Strana koja traži dozvolu šalje komandu DO, ˝Tražim od tebe da dozvoliš opciju˝. Druga strana odgovara sa WILL, ˝Hoću˝, ili sa WONT, ˝Neću˝. Vidi Sl. 5-97.

Sl. 5-97 Ponuda da se opcija zabrani.

Ponuda zabrane

Jedna od strana može ponuditi drugoj da zabrani neku od ranije dozvoljenih opcija. Druga strana mora prihvatiti ponudu (ne može je odbiti). Strana koja nudi zabranu, šalje komandu WONT, što znači ˝Ne želim više da koristim ovu opciju˝. Odgovor mora biti komanda DONT, što znači ˝Nemoj više da je koristiš˝. Vidi Sl. 5-98.

Sl. 5-98 Zahtev za dozvolu opcije.

Traženje zabrane

Jedna od strana može tražiti od druge strane zabranu neke opcije. Druga strana mora prihvatiti zahtev (ne može odbiti). Strana koja traži zabranu šalje komandu DONT, koja znači ˝Nemoj više da koristiš ovu opciju˝. Odgovor mora biti komanda WONT, što znači ˝Neću je više koristiti˝. Vidi sliku.

Sl. 5-99 Zahtev za zabranu opcije.

121

Pr. 5-27: Pregovaranje oko opcija

Na Sl. 5-100 je prikazan primer pregovaranja oko opcije. U ovom primeru, klijent želi da uključi opciju echo. Ova opcija se dozvoljava na strani servera, jer je server taj koji šalje karaktere nazad korisničkom terminalu. Zato, klijent, slanjem komande DO, traži od servera da dozvoli ovu opciju. Zahtev se sastoji iz tri karaktera: ICA, DO i ECHO. Server prihvata zahtev i dozvoljava opciju, a zatim informiše klijenta da je opcija dozvoljena slanjem tri karaktera: IAC, WILL, ECHO.

Sl. 5-100 Opcija Echo.

Simetrija

Ravnopravnost u pregovaranju je bitna osobina TELNET-a. To znači da na početku veze obe strane koriste podrazumevane TELNET opcije, odnosno ni jedna opcija nije dozvoljena. Ako bilo koja strana želi da dozvoli neku opciju, ona je može ponuditi ili zatražiti. Druga strana ima pravo da prihvati ponudu ili odbije zahtev, ukoliko nije u stanju ili ne želi da koristi ponuđenu, odnosno traženu opciju. Koncept pregovaranja omogućava lako proširenje TELNET-a. Na strani klijenta ili servera može se instalirati nova verzija TELENET, sa novim opcijama. Nakon uspostavljana veze, drugoj strani se mogu ponuditi ili od nje tražiti da dozvoli ove nove opcije. Ukoliko druga strana takođe podržava ove opcije, opcije se mogu dozvoliti. Ako to nije slučaj, jer npr. druga strana još uvek koristi neku stariju verziju TELENT-a, nove opcije ostaju nedozvoljene.

Kontrola servera

Pojedini kontrolni karakteri se koriste za kontrolu udaljenog servera. Kada se program izvršava lokalno, specijalni karakteri se koriste za prekid rada programa (Abort - npr. Ctrl-c) ili brisanje poslednjeg unetog karaktera (npr. taster Delete ili Backspace). Međutim, kada se program izvršava na udaljenom računaru, ovi kontrolni karakteri moraju biti poslati udaljenoj mašini. Korisnik i dalje preko tastature unosi istu kombinaciju tastera. TELENT klijent prevodi unetu kombinaciju karaktera (koja je moguće specifična za konkretni tip operativnog sistema) u odgovarajući NVT specijalni karakter i šalje ga TELNET serveru koji ga interpretira i na odgovarajući način deluje na aplikacioni program.

T. 5-12 NVT karakteri koji se koriste za kontrolu aplikacije koja se izvršava na udaljenom serveru.

Kôd Decimalno Binarno Značenje

IP 244 11110100 Prekid (interrupt) procesa

AO 245 11110101 Prekid (abort) procesa

AYT 246 11110110 Da li si tamo?

EC 247 11110111 Brisanje karkatera

EL 248 11110000 Brisanje linije

IP (interrupt process). Povremeno se dešavaju situacije kada izvršenje program treba ˝nasilno˝ prekinuti (na primer, zato što se program više ne odaziva jer je upao u beskonačnu petlju). Ako se program izvršava na lokalnom računaru, korisnik ga može prekinuti unosom specifične kombinacije karatera. Operativni sistem prepoznaju nameru korinika i poziva odgovarajuću funkciju koja prekida izvršenje programa. Međutim, ako se program izvršava na udaljenom računaru, odgovarajuću funkciju za prekid rada programa treba pozvati na udaljenom računaru. TELENT definiše kontroli karakter IP koji se na strani servera tumači na isti način kao kombinacija tastera za prekid izvršenja programa.

AO (abort output). Slično kontrolnom karakteru IP, s tom razlikom što omogućava procesu da nastavi sa izvršenjem ali bez generisanja izlaza. Ova komanda je korisna u situacijama kada proces osim kreiranja izlaza (npr. rezultat u obliku fajla) ima i neke druge efekte, koje korisnik ne želi da poništi.

AYT (are you there?) Pomoću ovog kontrolnog karaktera, klijent može da proveri da li je server još uvek operativan, naročito nakon dužih perioda ˝tišine˝. Kada primi karkater AYT, server odgovara porukom koja potvrđuje klijentu da je TELENT veza još uvek ˝živa˝.

122

EC (erase character). Za brisanje poslednje unetog karaketera preko tastatature na lokalnom računaru koriste se tasteri Delete ili Backspace. Da bi se ostvario isti efekat i na udaljenom računaru, TELENT predviđa kontrolni karakter EC.

EL (erase line). Koristi se za brisanje tekuće linije na udaljenom hostu.

Out-of-band signalizacija

Da bi u svim situacijama obezbedio dejstvo kontrolnih karaktera, TELENT koristi out-of-band signalizaciju. Kod out-of-band signalizacije, kontrolni karakteri se šalju udaljenom procesu izvan redosleda.

Zamislimo situaciju u kojoj je aplikacioni program koji se izvršava na serveru upao u beskonačnu petlju i zbog toga ne prihvata nove podatke. Korisnik želi da prekine izvršenje programa, ali to ne može, jer je program prestao da preuzima podatke iz bafera. Vremenom, prijemni bafer postaje pun, a serverski TCP šalje klijentskom TCP-ju kontrolni segment sa veličinom prozora postavljenom na nulu saopštavajući mu da više nije u mogućnosti da prihvata regularne podatke. Opisana situacija se može prevazići urgentnim segmentom kojeg bi klijentski TCP poslao serverskom TCP-ju. Za urgentne segmente (sa postavljenim bitom URG) ne važe pravila kontrole protoka: iako TCP više ne prihvata normalne segmente, u obavezi je da prihvata urgentne.

TELENT proces (klijentski ili serverski) koji želi drugom procesu da pošalje sekvencu karaktera izvan redosleda (out-of-band), ugrađuje sekvencu u tok podataka i umeće specijalni karakter DM (data mark) na kraj sekvence. Dodatno, da bi primorao drugu stranu da obradi sekvencu izvan redosleda, proces kreira TCP segment sa postavljenim bitom URG i urgentnim pointerom koji ukazuje na karakter DM. Kada primi takav segment, prijemni TCP čita podatke iz segmenta i odbacuje sve podatke koje prethode kontrolnim karakterima (kao što su IAC ili IP), a podatke koji slede nakon DM karaktera, tretira na normalan način. Drugim rečima DM se koristi kao sinhronizacioni karakter koji prebacuje prijemni TCP iz urgentnog u normalni način rada (vidi Sl. 5-101). Na ovaj način, kontrolni karakter IP se izvan redosleda isporučuje operativnom sistemu koji pozivom odgovarajuće funkcije prekida izvršenje aplikacionog procesa.

Sl. 5-101 Out-of-band signalizacija.

Načini rada

Većina TELNET realizacija radi u jednom od sledeća tri načina rada: podrazumevani, karakter-orijentisani i linijski.

Podrazumevani način rada

Podrazumevani način rada se koristi ukoliko putem pregovaranja nije postavljen neki drugi način rada. U ovom načinu rada, eho karaktera obavlja klijent. Kako korisnik unosi karaktere preko tastature, tako ih klijent prikazuje na ekranu, ali ih ne šalje serveru sve dok korisnik ne unese celu jednu liniju teksta. Kada pošalje liniju teksta serveru, klijent je spreman da od korisnika prihvati novu liniju tek nakon što od servera dobije komandu GA (go ahead). Ovakav polu-dupleks način rada nije efikasan, s obzirom na to da TCP podržava komunikaciju u punom dupleksu.

Karakter-orijentisani način rada

U ovom načinu rada, eho karaktera obavlja server. Klijent šalje serveru svaki pojedinačni karakter kojeg korisnik unese preko tastature. Server vraća nazad primljene karaktere, a klijent ih prikazuje na ekranu. Pri ovakvom načinu rada, često se uočava kašnjenje u prikazu otkucanih karaktera, u situacijama kada je vreme prenosa između klijenta i servera veliko. Takođe, karakter-orijentisani način rada nije efikasan jer generiše nepotrebno veliki mrežni saobraćaj jer su za prenos jednog karaktera neophodna tri TCP segmenta: 1) segment kojim se od klijenta do servera prenosi karakter kojeg je korisnik uneo preko tastature; 2) segment kojim server potvrđuje prijem karaktera i vraća ga nazad klijentu i 3) segment kojim klijent potvrđuje (ACK) prijem karaktera kojeg je server vratio.

Linijski način rada

U linijskom načinu rada, editovanje linije teksta (eho, brisanje, umetanje karaktera i sl.) se obavlja na klijentu, a serveru se šalju samo kompletne linije. Za razliku od podrazumevanog načina rada, linijski način rada

123

omogućava punu-dupleks komunikaciju, jer klijent može, bez čekanja na komandu GA, da pošalje serveru više linija teksta, jednu za drugom.

Pr. 5-28 Podrazumevani način rada

Na Sl. 5-102 je prikazan primer odvijanja TELENT sesije u prodrazumevanom načinu rada. Sisija počinje pregovaranjem oko tipa i brzine terminala, a nastavlja se logovanjem korisnika na server. Nakon uspešnog logovanja, korisnik je u mogućnosti da interaguje sa serverom.

Sl. 5-102 TELENT sesija u podrazumevanom načinu rada.

5.3.3 FTP

FTP (File Transfer Protocol – Protokol za prenos fajlova) je aplikacioni protokol za kopiranje fajlova sa jednog na neki drugi host. Prenos fajlova između hostova je jedan od najčešćih zadataka koji se očekuje od bilo kog mrežnog okruženja. Iako se čini da se fajlovi mogu jednostavno prenositi sa jednog na drugi sistem, postoje problemi koji se moraju rešiti kako bi prenos uopšte bio moguć. Na primer, dva sistema mogu koristiti različite konvencije za imenovanje fajlova, načine za predstavljanje teksta i drugih tipova podataka, ili podržavati razičite strukture direktorijuma. Na FTP-ju je da reši ove probleme.

FTP se razlikuje od drugih klijent-server aplikacija po tome što ne uspostavlja samo jednu već dve TCP konekcije između hostova (klijenta i srevera). Jedna konekcija se koristi za prenos podataka, a druga za prenos upravljačkih informacija (komande i odzivi). Osnovni model FTP-a je prikazan na Sl. 5-103. FTP klijent sadrži tri komponente: korisnički interfejs, proces za upravljanje klijentom i proces za prenos podataka. Server ima dve komponente: proces za upravljanje serverom i proces za prenos podataka. Upravljačka konekcija se uspostavlja između upravljačkih, a konekcija za prenos podataka između procesa zaduženih za prenos podataka na stranama klijenta i servera. Upravljačka konekcija ostaje aktivna za sve vreme trajanja jedne FTP sesije. Konekcija za prenos podataka se otvara, a onda i zatvara za prenos svakog pojedinačnog fajla. Drugim rečima, upravljačka konekcija se uspostavlja kada korisnik otvori FTP sesiju. Dok je upravljačka konekcija otvorena, konekcija za prenos podataka može biti otvarana i zatvarana više puta, ako se prenosi više fajlova. Upravljačka konekcija koristi jednostavna pravila komunikacije: klijent šalje komandu, a server vraća odziv. S druge strane, konekcija za prenos podataka zahteva složenija pravila komunikacije, s obzirom na brojne tipove fajlova i specifične načine prenosa podatak. FTP koristi TCP. Upravljačka konekcija se ostvaruje preko porta 20, a konekcija za prenos podataka preko port 21.

124

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

Proces korisnickog interfejsa

Korisnik

Internet

TCP/IP Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

Hard disk

FTP klijent FTP server

Hard disk

Upravljačka konekcija

Konekcija za prenos podataka

Sl. 5-103 FTP.

Konekcije

Dve FTP konekcije, upravljačka i konekcija za prenos podataka koriste različite brojeve portova i različite mehanizme komunikacije.

Upravljačka konekcija

Upravljačka konekcija se uspostavlja na isti način kao i dok drugih standardnih mrežnih aplikacionih programa, kao što je npr. TELNET. Konekcija se uspostavlja u dva koraka:

1. Server izvršava pasivno otvaranje dobro-poznatog porta 21 i čeka na klijenta.

2. Klijent koristi dinamički prort i inicira aktivno otvaranje konekcije sa serverom.

Konekcija ostaje otvorena za sve vreme trajanja FTP sesije. Slično kao kod TELENT-a, korisnik unosi komande i od servera dobija odzive. Proces uspostavljanja upravljačke konekcije ilustrovan je na Sl. 5-104.

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

21

ServerKlijent

(a) (b)

Sl. 5-104 Uspostavljanje upravljačke konekcije: (a) korak 1.; (b) korak 2.

Konekcija za prenos podataka

Konekcija za prenos podataka (ili samo konekcija za podatke) na strani servera koristi dobro-poznati port 20. Međutim, kreiranje konekcije se razlikuje u odnosu na standardnu proceduru. Za uspostavljanje konekcija za podatke potrebna su tri koraka:

1. Klijent, a ne server, izvršava pasivno otvaranje dinamičkog porta.

2. Klijent šalje broj dinamičkog porta serveru, korišćenjem komande PORT (prenosi se preko upravljačke konekcije).

3. Server prima broj porta i izvršava aktivno otvaranje konekcije sa klijentom koristeći dobro-poznati port 20 za sebe i primljeni dinamički broj porta za klijenta.

Procedura uspostavljana konekcije za prenos podataka ilustrovana je na Sl. 5-105.

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

21

ServerKlijent

62012

63000

Pasivnootvoren port

(a)

125

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

21

ServerKlijent

62012

63000

Pasivnootvoren port

PORT 63000

(b)

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

Proces za prenos

podataka

Upravljacki proces

21

ServerKlijent

62012

63000 20Aktivno

otvoren port

(c)

Sl. 5-105 Uspostavljanje konekcije za prenos podataka: (a) klijent pasivno otvara dinamički port 63000; (b) klijent šalje broj dinamičkog porta serveru; (c) server aktivno otvara port 20 i uspostavlja konekciju sa klijentom na portu

63000.

Komunikacija

Komunikacija preko upravljačke konekcije

Za komunikaciju preko upravljačke konekcije kod FTP-a se koristi, kao i kod TELENT-a ili SMTP-a, NVT ASCII skup karaktera (Sl. 5-106). Komunikacija se stvaruje putem komandi i odziva. Ovakav način komunikacije (polu dupleks) je pogodan za upravljačku konekciju zato što se preko konekcije, u bilo kom trenutku, prenosi najviše jedna komanda (ili odziv). Komande i odzivi su kratke linije teksta, tako da nema potrebe brinuti o različitim tipovima fajlova ili različitim strukturama fajlova na klijentu i serveru.

Sl. 5-106 Korišćenje upravljačke konekcije.

Komunikacija preko konekcije za podatke

Konekcija za podatke ima različitu namenu i ostvaruje se na drugačiji način u odnosu na komunikaciju preko upravljačke konekcije. Preko konekcije za podatke se prenose fajlovi. Za svaki fajl koji želi da prenese, klijent mora definisati tri atributa komunikacije: tip fajla, strukturu podataka i način prenosa (Sl. 5-107). Prenosu fajla preko konekcije za podatke prethodi priprema prenosa preko upravljačke konekcije.

Sl. 5-107 Korišćenje konekcije za prenos podataka.

Tip fajla. Preko konekcije za podatke FTP može prenosit sledeće tipove fajlova:

ASCII. Ovo je podrazumevani format prenosa tekstualnih fajlova. Svaki karakter se kodira u NVT ASCII kôdu. Predajnik transformiše fajl iz svoje sopstvene reprezentacije u NVT ASCII karaktere. S druge strane, prijemnik transformiše NVT ASCII karaktere u fajl kodiran svojim kôd.

EBCDIC. Ako jedna ili obe strane u komunikaciji koriste EBCDIC kôd, tekstualni fajl se može prenositi korišćenjem EBCDIC kodiranja (umesto u NVT ASCII).

Image. Ovo je podrazumevani format za prenos binarnih fajlova. Fajl se prenosi kao kontinualni tok bitova bez bilo kakve interpretacije ili kodiranja. Uglavnom se koristi za prenos binarnih fajlova kao što su izvršni programi.

126

Struktura podataka. FTP može prenositi fajlove preko konekcije za podatke korišćenjem jedne od sledeće tri interpretacije strukture podatka u fajlu:

File (podrazumevana opcija). Fajl nije struktuiran, tj. sadrži kontinualni tok bajtova.

Record. Fajl je podeljen na zapise. Primenljivo samo na tekstualne fajlove.

Page. Fajl je podeljen na stranice. Svaka stranica ima broj i zaglavlje. Stranicama se može pristupati bilo sekvencijalno bilo proizvoljno.

Način prenosa. Postoje tri načina prenosa fajlova preko konekcije za podatke:

Stream. Ovo je podrazumevani način prenosa. FTP isporučuje TCP-ju podatke u vidu kontinualnog toka podataka. TCP je odgovoran za podelu podataka na segmente odgovarajuće veličine. Ako su podaci koji se prenose prosti tok bajtova (struktura tipa File structure), marker za kraj fajla (EOF- End-Of-File) nije potreban. U ovom slučaju, kraj fajla konicidira sa zatvaranjem konekcije od strane predajnika. Ako su podaci podeljeni na zapise (striktura tipa Record structure), svakom zapisu se pridodaje 1-bajtni specijalni karakter end-of-record (EOR), dok se kraj celokupnog fajla označava karakterom EOF.

Block. FTP može isporučivati TCP-ju podatke u blokovima. U ovom slučaju, svakom bloku prethodi 3-bajtno zaglavlje. Prvi bajt je bajt za opis bloka (block descriptor), dok sledeća dva bajta definišu veličinu bloka u bajtovima.

Compressed. Ako je fajl isuviše veliki, podaci su mogu komprimovati, kako bi se smanjila količina podataka koju treba preneti preko mreže.

Obrada komandi

Preko upravljačke konekcije obavlja de dijalog između klijenta i servera. Klijent šalje komandu serveru, server je obrađuje i vraća odziv klijentu.

Komande

Klijent šalje komande u obliku teksta koji sadrži ime komande, napisanog velikim slovima, i eventualno prateće argumente. Komande se grubo mogu podeliti u šest grupa: komande za pristup, komande za menadžment fajlova, komande za formatiranje podataka, komande za definisanje porta, komande za prenos fajlova i ostale komande.

Komande za pristup. Ove komande omogućavaju korisniku da pristupi udaljenom sistemu. Spisak komandi za pristup dat je tabeli T. 5-13.

T. 5-13 Komande za pristup

Komanda Argument(i) Opis

USER User id Korisničko ime

PASS User password Korisnička lozinka

ACCT Nalog koji se menja Podaci o nalogu

REIN Ponovna inicijalizacija

QUIT Logout (odjavljivanje)

ABOR Poništavanje prethodne komande

Komande za manadžment fajlova. Komande iz ove grupe omogućavaju korisniku da pristupa fajl sistemu na udaljenom računaru. Komande omogućavaju korisniku da se kreće po strukturi direktorijuma, kreira nove direktorijume, briše fajlove i slično. Spisak komandi iz ove grupe dat je u tabeli T. 5-14.

T. 5-14 Komande za menadžment fajlova.

Komanda Argument(i) Opis

CWD Ime direktorijuma Promena radnog direktorijuma

CDUP Prelazak na roditeljski direktorijum

DELE Ime fajla Brisanje fajla

LIST Ime direktorijuma Listanje poddirektorijuma ili fajlova

NLIST Ime direktorijuma Listanje imena direktorijuma ili fajlova bez dodatnih atributa

MKD Ime direktorijuma Kreiranje novog direktorijuma

PWD Prikazivanje imena radnog direktorijuma

RMD Ime direktorijuma Brisanje direktorijuma

RNFR Ime fajla (staro ime fajla) Identifikuje fajla čije se ime menja

RNTO Ime fajla (novo ime fajla) Promena imena fajla

SMNT Ime fajl-sistema Priključivanje fajl-sistema.

127

Komande za formatiranje podataka. Ove komande omogućavaju korisniku da definiše strukturu podataka, tip fajla i način prenosa. Definisani atributi se potom koriste prilikom prenosa fajla. Tabela T. 5-15 sadrži komande iz ove grupe.

T. 5-15 Komande za formatiranje podataka.

Komanda Argument(i) Opis

TYPE A (ASCII), E (EBCDIC), I (Image) Definisanje tipa fajla

STRU F (File), R (Record), P (Page) Definisanje strukture fajla

MODE S (Stream), B (Block), C (Compressed) Definisanje načina prenosa

Komande za definisanje porta. Ovim komandama se definiše broj prota konekcije podataka na strani klijenta. Postoje dva načina kako se to može uraditi. Prvi način koristi komandu PORT. Klijent bira dinamički port, pasivno otvara izabrani port, a serveru, putem upravljačke konekcije šalje komandu PORT sa brojem izabranog porta. Server koristi broj porta da bi uspostavio konekciju za podatke prema klijentu. Drugi način koristi komandu PASV. Slanjem ove komande klijent traži od servera da izabere dinamički port i izvrši pasivno otvaranje izabranog porta. Nakon što otvori port, server u odzivu vraća klijentu broj izabranog porta. Konačno, klijent, koji je sada aktivna strana konekcije, uspostavlja konekciju za prenos podataka sa servorom, na dobijenom portu. Komande za definisanje porta navedene su u tabeli T. 5-16.

T. 5-16 Komande za definisanje porta.

Komanda Argument(i) Opis

PORT 6-cifreni idnetifikator Klijent bira port

PASV Server bira port.

Komande za prenos fajlova. Ove komande služe za stvarni prenos fajlova. Navedene su u tabeli T. 5-17.

Ostale komande. Ovim komandama korisnik može doći do nekih dodatnih informacija (T. 5-18).

T. 5-17 Komande za prenos fajlova.

Komanda Argument(i) Opis

RETR Ime fajla(ova) Preuzimanje fajla. Fajl se prenosi sa servera na klijenta.

STOR Ime fajla(ova) Smeštanje fajla. Fajl (ili fajlovi) se prenosi sa klijenta na server

APPE Ime fajla(ova) Slično STOR s tom razlikom da ako fajl postoji, podaci se dodaju fajlu

STOU Ime fajla(ova) Isto kao STOR, s tim da se očekuje da ime fajla bude jedinstveno u direktorijumu. Ako fajl sa datim imenom postoji, postojeći fajl neće biti prebrisan.

ALLO Ime fajla(ova) Rezerviše prostor za smeštanje fajla na serveru.

REST Ime fajla(ova) Pozicionira marker fajla na navedenu poziciju u fajlu.

STAT Ime fajla(ova) Vraća status fajla.

T. 5-18 Ostale komande.

Komanda Argument(i) Opis

HELP Traži informacije o serveru.

NOOP Testiranje da li je server ˝živ˝

SITE Komande Za komande specifične za konkretan sajt

SYST Traži informaciju o operativnom sistemu servera

Odzivi

Svaka FTP komanda generše barem jedan odziv. Odziv se sastoji iz dva dela: tro-cifarski broj i prateći tekst. Numerički deo definiše potrebne parametre ili dodatne informacije. Tri cifre odziva predstavićemo u obliku xyz. Sledi objašnjenje značenja cifara.

Prva cirfra. Prva cifra odziva definiše status kmande. Na ovoj poziciji može se naći jedna od pet cifara (1-5):

1yz (pozitivan preliminarni odziv). Akcija zahtevana komandom je startovana. Kada završi akciju, server će poslati još jedan odziv.

2yz (konačni pozitivan odziv). Akcija je završena. Server je spreman da prihvati sledeću komandu.

3yz (pozitivan među-odziv). Komanda je prihvaćena, ali su neophodne dodatne informacije.

4yz (prolazni negativan odziv). Akcija nije startovana, jer server trenutno nije u mogućnosti da je izvrši. Ista komanda može biti poslata kasnije.

5yz (konačni negativni odziv). Komanda nije prihvaćena i ne bi trebalo pokušavati ponovo.

128

Druga cifra. Druga cifra odziva takođe definiše status komande. Na ovoj poziciji meže se naći jedna od šest cifara (1-6):

x0z - odziv se odnosi na sintaksu komande

x1z - odziv je informativne prirode

x2z - odziv se odnosi na konekciju

x3z - odziv se odnosi na autorizaciju korisnika

x4z - značenje nije definisano

x5z - odziv se odnosi na fajl sistem

Treća cifra. Treća cifra ukazuje na dodatne informacije.

U tabeli je navedeno nekoliko tipičnih odziva

Prenos fajlova

Prenos fajlova se ostvaruje preko konekcije za podatke pod kontrolom komandi poslatih preko upravljačke konekcije. Međutim, treba imati na umu da prenos fajlova preko FTP-a znači jednu od sledeće tri operacije:

Fajl se kopira sa serverskog na klijentski računar. Ova operacija se pod kontrolom komande RETR i zove se preuzimanje fajla.

Fajl se kopira sa klijentskog na serverski računar. Ova operacija je pod kontrolom komande STOR i zove se smeštanje fajla.

Server šalje klijentu spisak direktorijuma ili imena fajlova. Ova operacija je pod kontrolom komande LIST.

Pr. 5-29: FTP sesija

Sl. 5-108 ilustruje korišćenje FTP komandi na primeru listanja sadržaja direktorijuma.

Sl. 5-108 Pr. 5-29

1 - Nakon uspostavljanja upravljačke konekcije na portu 21, FTP server šalje odziv 220 (servis je spreman).

2 - Klijent šalje komandu USER.

3 - Server odgovara odzivom 331 (Korisničko ima je OK, potrebna je lozika).

129

4 - Klijent šalje komandu PASS.

5 - Server odgovara odzivom 230 (Login OK)

6 - Klijent pasivno otvara dinamički port za konekciju za podatke i šalje komandu PORT (preko upravljačke konekcije) da bi serveru predao izabrani broj porta.

7 - Server ne uspostavlja konekciju, u ovom trenutku, već se priprema za aktivno otvaranje konekcije za podatke između svog porta 20 i dinamičkog porta klijenta. Server šalje odziv 150 (konekcija za podatke će ubrzo biti uspostavljena).

8 - Klijent šalje komandu LIST.

9 - Server odgovara odzivom 125 i otvara konekciju za podatke.

10 - Server, preko konekcije za podatke, šalje spisak fajlova ili direktorijuma. Kada je poslat kompletan spisak, server, preko upravljačke konekcije, šalje odziv 226 (zatvaranje konekcije za podatke).

11- Sada, klijent ima dve opcije. Klijent može poslati komandu QUIT i zahtevati zatvaranje upravljačke konekcije (čime bi sesija bila okončana) ili može posalati neku drugu komandu kako bi započeo neku drugu aktivnost (i eventualo otvorio novu konekciju za podatke). U razmatranom primeru, klijent šalje komandu QUIT.

12 - Nakon prijema komande QUIT, server odgovara odzivom 221 (zatvaranje servisa) i zatvara upravljačku konekciju.

5.3.4 Elektronska pošta

Elektronska pošta (e-mail) je sigurno jedan od najpopularnijih mrežnih servisa. Na početku ere Interneta, poruke koje su slate elektronskom poštom bile su kratke i isključivo tekstualne. Danas je sistem elektronske pošte mnogo složeniji i omogućava prenos ne samo teksta, već i audio i video zapisa. U ovom poglavlju upoznaćemo se sa arhitekturom sistema elektronske pošte koju čine tri glavne komponente: korisnički agent, agent za prenos poruka i agent za preuzimanje poruka, a potom i sa protokolima kojima se realizuju ove komponente.

5.3.4.1 Arhitektura

Arhitekturu e-mail sistema istražićemo kroz opis četiri tipična scenarija. Počećemo sa najjednostavnijom, a završiti sa najsloženijom i u isto vreme najčešćom situacijom.

Prvi scenario

U prvom scenariju, pošiljalac i primalac e-mail-a su korisnici (ili aplikacioni programi) na istom sistemu. Administrator je kreirao jedno poštansko sanduče (mailbox) za svakog korisnika. Sve poruke koje prima neki korisnik, smeštaju se u njegovom poštanskom sandučetu. Mailbox je fajl na lokalnom hard disku sa ograničenim pravom pristupa. Mailbox-u može pristupati jedino njegov vlasnik. Pretpostavimo da korisnik Ana želi da pošalje poruku korisniku Milanu. Ana pokreće program korisnički agent (UA - User Agent) pomoću koga priprema (piše) poruku i smešta je u Milanovo poštansko sadnuče. Poruka sadrži mailbox adrese (tj. imena odgovarajućih fajlova) pošiljaoca i primaoca. Takođe pomoću korisničkog agenta Milan može preuzeti i pročitati poruku, onda kada je njemu zgodno. Opisani scenario ilustrovan je na Sl. 5-109.

Sl. 5-109 Prvi scenario. UA (User Agent) - korisnički agent.

Drugi scenario

U drugom scenariju, pošiljalac i primalac e-mail-a su korisnici (ili aplikacioni programi) na dva različita sistema. Poruka mora biti preneta kroz Internet, a pored korisničkog agenta, sada je neophodan i agent za prenos poruka (MTA - Message Transfer Agent), kao što je prikazano na Sl. 5-110.

130

Sl. 5-110 Drugi scenario. UA (User Agent) - korisnički agent; MTA (Message Transfer Agent) - agent za prenos

poruka.

Ani je neohpodan korisnički agent da bi poruku prosledila lokalnom sistemu, tzv. mail serveru. Mail server koristi red čekanja za smeštanje poruka koje još uvek nisu poslate. Milanu je takođe neophodan korisnički agent, kako bi mogao da preuzme poruke iz poštanskog sandučeta u njegovom lokalnom sistemu. Međutim, poruka treba biti preneta kroz Internet, od Aninog do Milanovog sistema. Ovaj zadatak obavljaju dva agenta za prenos poruka: jedan ima ulogu klijenta, a drugi servera. Poput većine klijent-server programa na Internetu, server radi sve vreme zato što unapred ne zna kada će mu se neki klijent obratiti. S druge strane, klijenta može pokrenuti sistem onda kada u redu čekanja ima poruka koje treba poslati.

Treći scenario

U trećem scenariju, Milan je, kao i u prethodnom scenariju, direktno povezan na svoj sistem. Međutim, to nije slučaj sa Anom, koja je sa svojim sistemom povezana putem dial-up, ADSL ili kablovskog modema, ili je povezana na LAN u organizaciji koja koristi jedan mail server za sve korisnike (svi korisnici moraju da šalju svoje mejlove ovom mail serveru). Situacija koja odgovara trećem scenariju prikazana je na Sl. 5-111.

Ana

Sistem(mail server)

UA

MTAklijent Internet

MTAserver

Milan

UA

Sistem(mail server)

Red čekanja

MTAklijent

LAN

MTAserver

Sl. 5-111 Treći scenario. UA (User Agent) - korisnički agent; MTA (Message Transfer Agent) - agent za prenos

poruka.

Ani je i dalje neophodan korisnički agent za pripremu poruke. Međutim, sada je specifično to što ona treba da pošalje poruku mail serveru kroz LAN (ili dial-up, ADSL i sl). To se postiže parom (klijent-server) agenata za prenos poruka (MTA). Uvek kada Ana ima poruku za slanje, ona poziva korisničkog agenta, koji dalje poziva MTA klijenta. MTA klijent uspostavlja vezu sa MTA serverom koji radi sve vreme. Sistem na Aninoj strani sve primljene poruke čuva u redu čekanja, a korisni MTA klijenta za slanje poruka sistemu na Milanovoj strani. Milanov sistem prima poruku i smešta je u Milanovo poštansko sanduče. Milan korisni korisničkog agenta za preuzimanje poruke iz sandučeta i čitanje poruke. Uočimo da su u ovom slučaju potrebna dva para MTA klijent-server programa.

Četvrti scenario

U četvrtom i najčešćem scenariju, Milan je takođe povezan sa svojim mail serverom putem LAN-a. Pošto Milan nema mogućnost direktnog pristupa mail serveru, potreban je mehanizam koji će mu omogućiti da preuzme primljene poruke iz svog poštanskog sandučeta. Ovaj zadatak obavlja još jedan par klijent-server agenata, tzv. agenti za preuzimanje poruka (MAA - Message Access Agent). Za preuzimanje svojih poruka, Milan koristi MAA klijenta. Klijent šalje zahtev MAA serveru, koji neprekidno radi, zahtevajući prenos poruka iz Milanovog mailbox-a. Opisana situacija prikazana je na Sl. 5-112.

131

Milan UAMAAklijent

LAN

Ana

Sistem(mail server)

UA

MTAklijent Internet

MTAserver

Sistem(mail server)

MTAklijent

LAN

MTAserver

MAAserver

Sl. 5-112 Četvrti scenario. UA (User Agent) - korisnički agent; MTA (Message Transfer Agent) - agent za prenos

poruka; MAA (Message Access Agent) - agent za preuzimanje poruka.

Treba ukazati na dva bitna detalja. Prvo, Milan ne može da zaobiđe mail server i za prijem poruka direktno koristi MTA server. MTA server, koji bi bio pokrenut na Milanovom računaru, morao bi neprekidno da radi, jer Milan unapred ne može znati kada će mu neko poslati poruku. To znači da bi Milanov računar mora biti stalno uključen, što svakako nije praktično rešenje. Drugo, uočimo da je potreban još jedan par klijent-server programa, MAA, koji se koristi za preuzimanje poruka iz poštanskog sandučeta. Ovu operaciju ne može da obavlja MTA, zato što je MTA program push tipa (uvek samo šalje poruke severu). Preuzimanje poruka je operacija pull tipa (poruke se uzimaju od servera). Sl. 5-113 prikazuje ovu razliku.

Sl. 5-113 Push vs. Pull.

5.3.4.2 Korisnički agent

Prva komponenta sistema elektronske pošte je korisnički agent. Njegova namena je da korisniku olakša slanje i primanje poruka.

Servisi korisničkog agenta

Korisnički agent je softverski paket (program kao npr. Microsoft Outlook) za kompoziciju (kreiranje) poruka, čitanje poruka, odgovaranje na i prosleđivanje poruka. Korisnički agent se takođe brine o poštanskom sandučetu.

Kreiranje poruka. Korisnički agent pomaže korisniku da kreira poruku koju želi da pošalje. Većina korisničkih agenata na ekranu monitora prikazuje šablon kojeg korisnik popunjava adresom primaoca, temom i sadržajem poruke.

Čitanje poruka. Drugi zadatak korisničkog agenta je da omogući čitanje primljenih poruka. Kada pozve korisničkog agenta, korisnik prvo proverava da li u sadučetu primljenih poruka (incoming mailbox ili Inbox) ima novih poruka. Većina korisničkih agenata prikazuje spisak poruka prisutnih u Inbox-u, gde za svaku poruku daje podatak o veličini poruke, pošiljaocu poruke, status poruke (indikaciju da li je poruka nova, već pročitana ali neodgovorena, pročitana i odgovorena) i opciono temu (subject) poruke.

Odgovaranje na poruku. Pošto je pročitao poruku, korisnik može da iskoristi korisničkog agenta da bi odgovorio na prouku. Korisnički agent omogućava korisniku da odgovor uputi samo pošiljaocu prvobitne poruke ili svima kojima je prvobitna poruka bila upućena. Poruka odgovora obično, osim novog teksta, sadrži i tekst iz prvobitne poruke.

132

Prosleđivanje poruka. Odgovor na poruku podrazumeva slanje poruke pošiljaocu ili svim primaocima primljene poruke. Prosleđivanje znači slanje primljene poruke, u neizmenjenom obliku, nekom trećem licu.

Mailbox-ovi. Korisnički agent obično kreira dva mailbox-a: za primljene poruke (inbox) i poslate poruke (outbox). Svaki mailbox je fajl u specifičnom formatu kojeg kreira i o kome se stara korisnički agent. Inbox čuva primljene poruke sve dok ih korisnik ne obriše. Outbox čuva sve poruke koje je korisnik poslao, sve dok ih korisnik ne obriše.

Tipovi korisničkih agenata

Postoje dva tipa korisničkih agenata: komandni i grafički.

Komandni. Komandni korisnički agenti pripadaju ranim danima elektronske pošte. Program korisničkog agenta se poziva iz komandne linije, a zatim korisnik unosi tekstualne komande kojima agentu nalaže da izvrši željenu operaciju. Na primer, korisnik može da unese preko tastature slovo r da bi ogovorio pošiljaocu poruke ili slovo R da bi odgovorio pošiljaocu i svim primaocima poruke. Primeri ovakvih korisnkičkih agenata su programi mail, pine i elm (iz Unix-a).

Grafički. Savremeni korisnkički agenti obezbeđuju grafičke interfejse za interakciju sa korisnikom. Interfejs čine ikone, meni i prozori, a za interakciju sa programom korisnik može koristiti i miša. Popularni grafički korisnički agenti su: Microsoft’s´Outlook, Eudora, Netscape.

Elektronsko pismo (e-mail)

Posredstvom korisničkog agenta, korisnik kreira elektronsko pismo (e-mail) koje po strukturi nalikuje poštanskom pismu i sastoji se iz koverte i poruke (Sl. 5-114). Koverta sadrži obično adresu pošiljaoca, adresu primaoca i eventualno neke druge informacije. Poruka se sastoji iz zaglavlja i tela. Zaglavlje poruke definiše pošiljaoca, primaoca, temu poruke i neke druge podatke. Telo poruke sadrži tekst koji će pročitati primalac pisma.

Tel

oZ

agla

vlje

Ko

ver

ta

Koverta

Poruka

(a) (b)

Sl. 5-114 Koverta i poruka: (a) poštansko pismo; (b) elektronsko pismo.

Informacije sa koverte koristi MTA za za isporuku poruke na pravu adresu (baš kao što to čini i PTT). Zaglavlje sadrži informacije za korisničkog agenta. Telo je namenjeno primaocu (čoveku).

E-mail adrese

Da bi isporučio poruku, sistem elektronske pošte mora da poznaje adresu primaoca (tj. e-mail adresu). E-mail adresa se sastoji iz dva dela: lokalni deo i ime_domena razdvojena znakom @: lokalni_deo@.ime_domena. Lokalni deo je ime jednog specijalnog fajla, koji se zove korisničko poštansko sanduče (user mailbox), gde se čuvaju sve poruke upućene konkretnom korisniku, dok ih on ne preuzme, direktno ili posredstvom MAA agenta. Drugi deo adrese ukazuje na domen odredišta. Organizacije obično izaberu jedan (ili više) hostova koji će prihvatati sve e-mail poruke upućene na njihov domen. Host sa ovom ulogom se zove mail izmenjivač (ME - mail exchanger). Mailbox-ovi svih registrovanih korisnika nalaze se na ME hostu.

133

MIME

Sistem elektronske pošte ima jednostavnu strukturu. Međutim, jednostavnost ima svoju cenu: mogu se prenosi isključivo tekstualne poruke u NVT 7-bitnom ASCII formatu. Otuda potiču sledeća ograničenja: nije moguće prenositi poruke u jezicima koji koriste alfabete sa apostrofima (srpski, nemački, francuski); ne-latinične alfabete (ćirilica), poruke u jezicima koji ne koriste alfabet (kineski i japanski), a ni poruke sa ne-tekstualnim sadržajem (slike, audio, video).

MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions – višenamenska proširenja Internet pošte) je dodatni protokol koje omogućava prenos ne-ASCII sadržaja u e-mail poruci. Na strani pošiljaoca, MIME transformiše ne-ASCII podatke u ASCII podatke, koje MTA klijent isporučuje na identičan način kao standardne, tekstualne poruke. MTA server, na strani primaoca, prihvata ASCII podatke i prosleđuje ih MIME konvertoru da ih prevede u prvobitni oblik. MIME možemo zamisliti kao skup funkcija za konverziju ne-ASCII podataka u ASCII i obrnuto, kao što je prikazano na Sl. 5-115.

Sl. 5-115 MIME.

Sa podrškom za MIME, e-mail poruka može sadržati: više objekata u jednom telu, tekst bez ograničena u dužini linija i ukupnoj dužini, skup karaktera različit od ASCII, različite fontove, binarne fajlove i multimedijalne poruke (slike, audio i video).

MIME uvodi pet novih zaglavlja koji se mogu pridodati originalnom zaglavlju e-mail poruke kako bi se definisali parametri transformacije (vidi tabelu T. 5-19).

T. 5-19 MIME zaglavlja.

Zaglavlje Značenje MIME-Version: Definiše verziju MIME standarda Content-Description: String koji opisuje sadržaj poruke Content-Id: Jedinstveni identifikator poruke Content-Trensfer-Encoding Način kodiranja tela poruke Content-Type: Tip i format sadržaja poruke

MIME-Version. Ovo zaglavlje definiše korišćenu verziju MIME standarda i ujedno informiše korisničkog agenta da u poruci postoji MIME sadržaj. Trenutno aktuelna verzija je 1.1.

Content-Description (opis sadržaja). Ovo zaglavlje definiše sadržaj tele poruke (slika, audio, video).

Content-Id. Ovo zaglavlje sadrži jedinstveni identifikator poruke.

Content-Type (tip sadržaja). Ovo zaglavlje definiše tip podataka u telu poruke. Standardom je definisano je nekoliko tipova, od kojih svaki ima jedan ili više podtipova. Tip i podtip su razdvojeni kosom crtom, npr.:

Content-Type: video/mpeg

Spisak tipova i podtipova dat je u tabeli T. 5-20.

Text. Koristi se za osnovni 7-bitni ASCII tekst. Kombinacija text/plane je za obične, neformatirane poruke koje se mogu prikazati u obliku u kom su primljene, bez dodatnog procesiranja od strane MIME. Podtip text/enriched znači da se u tekstu može koristiti jednostavan jezik za formatiranje teksta, koji omogućava da se označe npr. boldirani delovi teksta, definiše poravnanje linija i sl.. Na primer, poruka:

The <bold> time </bold> has come the <italic> walrus </italic> said ...

Biće prikazana kao:

The time has come the walrus said ...

134

Kada je Web postao popularan, dodat je novi podtip, text/html koji omogućava da se e-mejlom šalju Web stranice.

T. 5-20 MIME tipovi i podtipovi.

Tip Podtip Opis

Text Plane Neformatirani tekst Enriched Tekst sa jednostavnim formatiranjem HTML HTML format

Image Gif Slike u GIF formatu Jpeg Slike u JPEG formatu

Audio Basic Zvuk Video Mpeg Film u MPEG formatu

Application Ocet-stream sekvenca bajtova Postscript dokument za štampanje u PostScript formatu

Message Rfc822 MIME RFC 822 poruka Partial Poruka je podeljena na delove External-body Poruka se mora preneti nezavisno

Multipart

Mixed Nezavisni delovi definisanom redosledu Alternative Više poruka različitog formata Parallel Delovi moraju biti prikazani istovremeno Digest Svaki deo je jedna kompletna RFC 822 poruka

Image. MIME tip image označava da se e-mail porukom prenose slike. Za čuvanje i prenos slika u upotrebi su brojni formati, sa ili bez kompresije. Dva formata, GIF i JPEG, ugrađeni su u skoro svaki Inernet pretraživač.

Tipovi audio i video se koriste za zvuk i video sadržaj, respektivno, uz napomenu da se video odnosi samo vizuelnu informaciju, ali ne i preteći zvuk. Ako treba preneti filmski zapis, video i audio delovi se, u zavisnosti od načina kodiranja, prenose ili nezavisno ili kao jedinstvena celina. MPEG je prvi format koji je bio korišćen za kodiranje videa; kasnije su dodati i neki drugi.

Application. Ovaj tip se odnosi na formate koji zahtevaju eksterno procesiranje koje nije predviđeno nekim drugim tipom. Podtip octet-stream predstavlja proizvoljnu (neinterpretiranu) sekvencu bajtova (binarni fajl). Po prijemu takvog sadržaja, korisnički agent obično predloži korisniku da dobijeni sadržaj kopira u fajl, a naknadno procesiranje se prepušta korisniku. Podtip postscript se odnosi na jezik PostScript (razvijen u firmi Adobe Systems) koji se široko koristi za opis stranica predviđenih za štampanje. Mnogi štampači imaju ugrađene interpretatore za PostScript.

Message. Ovaj tip omogućava da jedna poruka bude u potpunosti sadržana u nekoj drugoj. Podtip rfc822 se odnosi na slučaj kada telo poruke sadži kompletnu klasičnu e-mail poruku (zajedno sa njenim zaglavljem). Ova šema je korisna za prosleđivanje e-mail poruka. Podtip partial se koristi ako je prvobitna velika poruka razbijena na više e-mail poruka. Svaka takva e-mail poruka - fragment sadži zaglavlje message/partial sa još tri dodatna parametra: id, number i total. Id definiše originalnu poruku i sadržano je u svim fragmentima. Number (broj) definiše redni broj fragmenta, a total ukupni broj fragmenata. MIME na odredištu prikuplja fragmente i rekonstruiše prvobitnu poruku. Sledi primer sadržaja zaglavlja Content-Type prvog fragmenta poruke koja je razbijena na tri fragmenta:

Content-Type: message/partial;

id=˝gdjordj@elfak.ni.ac.yu˝;

number=1;

total=1;

Podtip external-body se može koristi za izrazito velike poruke (npr. film). Umesto da se u e-mail poruku uključi MPEG fajl, daje se FTP adresa sa koje korisnički agent može da pribavi fajl. Tri prateća parametra definišu ime fajla, njegovu lokaciju i način pristupa, na primer:

Content-Type: message/external-body;

name=˝IT.pdf˝;

site=es.elfak.ni.ac.yu/it;

access-type=˝ftp˝;

Multipart. Telo poruke može sadržati više jasno razdvojenih delova. Svrha multipart zaglavlja je da definiše granice između ovih delova. Poseban parametar zaglavlja multipart definiše granični string. U telu poruke, svakom delu poruke prethodi linija koja sadrži granični string kome predhode dva znaka minus ˝--˝. Telo poruke se završava linijom koja sadrži graničnog stringa omeđen sa obe strane sa po dva znaka minus.

135

Tip multipart podržava četiri podtipa: mixed, parallel, digest i alternative. Podtip mixed omogućava da svaki deo bude različitog tipa. Tip dela (tj. njegov Content-Type) naveden je odmah nakon granične linje. Sledeći primer pokazuje poruku iz više delova mixed tipa:

Content-Type: multipart/mixed;boundary=xxxx;

--xxxx

Content-Type:text/plane;

--------------------------

--xxxx

Content-Type:image/gif;

--------------------------

Podtip parallel se koristi kada svi delovi moraju biti prikazani istovremeno. Na primer, filmovi često imaju razdvojene audio i video kanale, koje treba istovremeno reprodukovati. Podtip digest se koristi u slučajevima kada je u e-mail poruku upakovan veći broj drugih e-mail poruka. Podtip alternative omogućava da isti sadržaj bude uključen u poruku više puta, ali u različitim oblicima. Na primer, poruka može biti poslata u tri oblika: kao običan ASCII tekst, kao enriched tekst i kao PostScript. Korisnički agent će najpre pokušati da poruku prikaže kao PostScript, ako je moguće. Druga mogućnost je enriched, a ako ni to nije u stanju, prikazaće ASCII tekst.

Pr. 5-30 Multipart poruka

Primer sa Sl. 5-116 odgovara jednoj multimedijalnoj poruci. Rođendanska čestitka je poslata u dva oblika, kao tekst i kao zvuk. Ako prijemnik ima mogućnost da reprodukuje audio, korisnički agent će pribaviti audio fajl birthday.snd sa navedene adrese i reprodukovaće ga. U suprotnom, biće prikazan tekst. Dva dela poruke su razdvojena linijom koja počinje duplom crtom sa stringom u nastavku koji je definisan parametrom boundary. Uočimo da se zaglavlje Content-Type javlja na tri mesta. Prvo pojavljivanje, u zaglavlju cele poruke, ukazuje da poruka ima više delova. U okviru svakog dela, definiše tip i podtip dela. Konačno, u telu drugog dela, zaglavlje Content-Type je potrebno kao obaveštenje korisničkom agentu o tipu eksternog fajla koji treba pribaviti. Takođe, za eksterni deo koji nije ASCII tipa, potrebno je i polje content-transfer-encoding.

Content-Type: multipart/alternative; boundary=qwerqcewfqweffqe

--qwerqcewfqweffqeContent-Type: text/enriched;

Happy birthday to youHappy birthday to youHappy birthday dear <bold> Tanja </bold>Happy birthday to you

--qwerqcewfqweffqeContent-Type: message/external-body;access-tipe=”ftp”;site=”music.com”name=”birthday.snd”

Content-type:audio&basicContent-transfer-encoding: base64--qwerqcewfqweffqe--

Za

glavlje poruke

Telo

poruke

Sl. 5-116 Primer mulipart poruke.

Zaglavlje Content-Transfer-Encoding ukazuje na način (šemu) kodiranja tela poruke. Raspoloživa su pet tipa kodiranja (vidi tabelu T. 5-21).

T. 5-21 Content-transfer-encoding tipovi.

Tip Opis 7bit NVT ASCII karakteri i kratke linije 8bit Ne-ASCII karakteri i kratke linije Binary Jedinstveni Ne-ASCII karakteri sa linijama neograničene dužine Base64 6-bitni blokovi podataka su kodirani 8-bitnim ASCII karakterima Quated-printable Ne-ASCII karakteri su kodirani parom znak jednakosti i ASCII kod

7bit. Ova opcija odgovara 7-bitnom NVT ASCII kodiranju i koristi se za standardni ASCII tekst, uz uslov da dužina linije ne sme preći 1000 karaktera.

136

8bit. Ova opcija odgovara 8-bitnom kodiranju i koristi se za prenos ne-ASCII karaktera sa ograničenjem da dužina linije ne sme preći 1000 karaktera. Za ovaj tip MIME ne vrši bilo kakvu transformaciju, već se podrazumeva da je MTA protokol (najčešće SMTP) u stanju da direktno obavlja prenos 8-bitnih ne-ASCII karaktera. Pošto to ne mora uvek biti slučaj, za prenos binarnog sadržaja, umesto ove opcije, preporučuje se tip Base64 ili quated-printable.

Binary. Ova opcija odgovara 8-bitnom kodiranju i koristi se za prenos ne-ASCII karaktera bez ograničenjem da dužina linije ne sme preći 1000 karaktera. Za ovaj tip MIME ne vrši bilo kakvu transformaciju, već se podrazumeva da je MTA protokol (najčešće SMTP) u stanju da direktno obavlja prenos binarnih podataka. Pošto to ne mora uvek biti slučaj, za prenos binarnog sadržaja, umesto ove opcije, preporučuje se tip Base64 ili quated-printable.

Base64. Ova opcija služi za kodiranje binarnog sadržaja. Kod ove šeme, grupa od 24 bita se deli na četiri 6-bitna dela od kojih se svaka prenosi kao jedan legalni ASCII karakter (Sl. 5-117).

Sl. 5-117 Base64 kodiranje.

Kod za 0 (tj. ˝000000˝) je ˝A˝, kod za 1 (˝000001˝) je ˝B˝ itd. Najveća 6-bitna vrednost je 63, što će zahtevati upotrebu malih slova, deset cifara i još dva znaka, ˝+˝ i ˝–˝, za 62 i 63. Dva uzastopna znaka jednakosti, ==, znače da poslednja grupa sadrži samo 8, a jedan znak jednakosti da sadrži samo 16 bita. Znakovi za novi red se ignorišu prilikom interpretacije poruke, a umeću se u poruku da bi se dužina linije ograničila na 76 karaktera. Na primer, ispod je dat izgled binarnog fajla kodiranog šemom base64:

SVNBKjAwKiAgICAgICAgICAqMDAqICAgICAgICAgICowMSo5ODc2NTQzMjEgICAgICAqMTIq ODAwNTU1MTIzNCAgICAgKjkxMDYwNyowMTExKlUqMDAyMDAqMTEwMDAwNzc3KjAqVCo+CkdT KlBPKjk4NzY1NDMyMSo4MDA1NTUxMjM0KjkyMDUwMSoyMDMyKjc3MjEqWCowMDIwMDMKU1Qq ODUwKjAwMDAwMDAwMQpCRUcqMDAqTkUqTVMxMTEyKio5MjA1MDEqKkNPTlRSQUNUIwpSRUYq SVQqODEyODgyNzc2MwpOMSpTVCpNQVZFUklDSyBTWVNURU1TCk4zKjMzMTIgTkVXIEhBTVBT SElSRSBTVFJFRVQKTjQqU0FOIEpPU0UqQ0EqOTQ4MTEKUE8xKjEqMjUqRUEqKipWQypUUDhN TSpDQipUQVBFOE1NClBPMSoyKjMwKkVBKioqVkMqVFAxLzQqQ0IqVEFQRTEvNElOQ0gKUE8x KjMqMTI1KkVBKioqVkMqRFNLMzEvMipDQipESVNLMzUKQ1RUKjMKU0UqMTEqMDAwMDAwMDAx CkdFKjEqNzcyMQpJRUEqMSoxMTAwMDA3NzcK

Originalni binarni sadržaj se lako može povratiti. (Svaki znak se zameni odgovarajućom 6-bitnom binarnom sekvencom, a novi redovi se ignorišu). Pošto u poruci postoji ukupno 612 karaktera, odgovarajući binarni fajl sadrži 612*6 = 3672 bita, odnosno 3672 /8 = 459 bajta. Pošto se svaki ASCII karakter predstavlja sa 7 bita, ukupan broj bita koji se prenose porukom iznosi 612*7 = 4284. Šema kodiranja base64 unosi premašenje od oko 16.67% u odnosu na direktni prenos binarnog fajla.

Quated-printable. Za poruke koje su najvećim delom ASCII, ali sadrže i manji broj ne-ASCII karaktera, šema base64 je neefikasna. Umesto nje, može se koristiti šema quated-printable. Kod ove šeme kodira se bajt po bajt binarnog fajla. Ako je binarna vrednost bajta manji od 127 (osmi bit je 0), bajt se zamenjuje odgovarajućim 7-bitnim ASCII karakterom. Ako je bajt veći od 127 (osmi bit je 1), bajt se zamenjuje znakom jednakosti nakon kojeg sledi vrednost bajta izražena sa dve heksadecimalne cifre (vidi Sl. 5-118).

Sl. 5-118 Quated-printable kodiranje.

137

5.3.4.3 Agent za prenos poruka: SMTP Prenos e-mail poruka obavlja agent za prenos poruka (MTA). MTA klijent šalje, a MTA server prima poruku. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - jednostavan protokol za prenos poruka) je formalni Internet protokol koje realizuje MTA klijenta i servera. Kao što je već rečeno, za prenos e-mail prouka, u opštem slučaju (četvrti scenario), neophodna su dva para MTA klijent-server programa. Na Sl. 5-119 je prikazan domen SMTP protokola za ovaj scenario.

Sl. 5-119 Oblast primene protokla SMTP.

SMTP se koristi dva puta. Između pošiljaoca poruke i njegovog mail servera, kao i između mail servera pošiljaoca i mail servera primaoca. (Između mail servera i primaoca koristi se jedan drugi protokol, o kome će kasnije biti reči.) Pojednostavljeno rečeno, SMTP definiše komande i odzive koji se razmenjuju između MTA klijenta i servera.

Komande i odzivi

SMTP koristi komande za prenos poruke između MTA klijenta i servera (Sl. 5-120). Svaka komanda ili odziv je završen sa dva specijalna karaktera koji se standardno koriste za označavanje kraja linije, CR LF, (CR - carriage return; LF - line feed).

Sl. 5-120 Komande i odzivi.

Komande

Komande se šalju od klijenta ka serveru. Format komande je jednostavan; komanda počinje ključnom rečju nakon koje slede nula ili više argumenata. SMTP definiše 14 komandi. Prvih 5 su obavezne (moraju biti podržane u svakoj implementacija SMTP protokola). Sledeće tri se povremeno koriste i tretiraju se kao preporučive. Poslednjih šest se retko koriste. Spisak komandi dat je u tabeli T. 5-22.

T. 5-22 SMPT komande.

Ključna reč Argumenti HELO Ime hosta pošiljaoca MAIL FROM Pošiljalac poruke RCPT TO Primalac poruke DATA Telo poruke QUIT RSET VRFY Ime primaoca koje treba verifikovati NOOP TURN EXPN Mailing lista koju treba proširiti HELP Ime komande SEND FROM Primalac poruke SMOL FROM Primalac poruke SMAL FROM Primalac poruke

Sledi detaljnije objašnjenje obaveznih i preporučenih SMTP komandi.

HELO. Ovom komandom klijent se predstavlja serveru. Argument je ime domena klijentskog hosta. Format komande je:

HELO: elfak.ni.ac.yu

138

MAIL FROM. Ovom komandom klijent identifikuje pošiljaoca poruke. Argument je e-mail adresa pošiljoca poruke (lokalni deo plus ime domena). Format komande je:

MAIL FROM: ana@elfak.ni.ac.yu

RCPT TO. Ovom komandom klijent identifikuje primaoca poruke. Argument je e-mail adresa primaoca. Ako se poruka šalje na više adresa, komanda se ponavlja za svakog primaoca. Format komade je:

RCPT TO: milan@elfak.ni.ac.yu

DATA. Ova komanda se koristi za slanje sadržaja poruke. Linije koje slede nakon komande DATA, tretiraju se kao e-mail poruka. Poruka se završava linijom koja sadrži samo jednu tačku. Format komadne je:

DATA

Ovo je poruka koju Ana

šalje Milanu.

QUIT. Ovom komandom se završava poruka. Format:

QUIT

RSET. Ova komanda prekida e-mail transakciju koja je u toku. Podaci o pošiljaocu i primaocu se brišu, a konekcija resetuje.

RSET

VRFY. Ova komanda se koristi za proveru adrese primaoca. Argument komade je adresa koju treba proveriti. Klijent traži od servera da potvrdi da adresa koju mu šalje identifikuje postojećeg primaoca. Format:

VRFY: milan@elfak.ni.ac.yu

NOOP. Ovom komandom klijent proverava status primaoca. Očekuje se odgovor od primaoca. Format:

NOOP

Odzivi

Odzivi se prenose od servera ka klijentu. Odziv je tro-cifarski numerički kôd. Posle kôda, u istoj liniji, može da sledi tekstualna informacija. Značenja prve cifre su:

2yz (konačni pozitivan odziv). Akcija je završena. Server je spreman da prihvati sledeću komandu.

3yz (pozitivan među-odziv). Komanda je prihvaćena, ali su neophodne dodatne informacije.

4yz (prolazni negativan odziv). Akcija nije startovana, jer server trenutno nije u mogućnosti da je izvrši. Ista komanda može biti poslata kasnije.

5yz (permanentni negativan odziv). Komanda nije prihvaćena i ne bi trebalo pokušavati ponovo.

Druga i treća cifra pružaju dodatne informacije o odzivu.

Faze prenosa poruke

Proces prenosa e-mail poruke ostvaruje se u tri faze: uspostavljanje veze, prenos poruke i raskidanje veze.

Uspostavljanje veze

SMTP server započinje fazu uspostavljanja veze, nakon što klijent uspostavi TCP konekciju sa serverom na dobro-poznatom portu 25. Ova faza sadrži sledeća tri koraka (Sl. 5-121):

1. Server šalje kôd 220 (servis je spreman) kojom obaveštava klijenta da je spreman da primi poruku. U slučaju da nije u mogućnosti da prihvata nove poruke, server će poslati kôd 421 (servis nije dostupan).

2. Klijent šalje komandu HELO kojom serveru, radi identifikacije, šalje ime svog domena. Ovaj korak je neophodan kako bi se serveru dostavilo ime domena sa kojeg dolazi poruka. (Setimo se da tokom uspostavljanja TCP konekcije, klijent i server razmenjuju svoje IP adrese, ali ne i imena svojih domena.)

3. Server odgovara kôdom 250 (zahtevana komanda je izvršena), ili nekim drugim, zavisno od situacije.

139

Sl. 5-121 Uspostavljanje veze.

Prenos poruke

Nakon što je između klijenta i servera uspostavljena veza, moguće je preneti jednu poruku između jednog pošiljaoca i jednog ili više primaoca. Ova faza sadrži osam koraka. Koraci 3 i 4 se ponavljaju ako postoji više od jednog primaoca (Sl. 5-122).

1. Klijent šalje komandu MAIL FROM kojom predstavlja pošiljaoca poruke. Komanda sadrži e-mail adresu pošiljaoca. Ovaj korak je potreban kako bi se serveru dostavila povratna e-mail adresa na koju će moći, u slučaju neke greške, da pošalje poruku sa obaveštenjem o problemu u isporuci poruke.

2. Server odgovara kôdom 250 (OK).

3. Klijent šalje komandu RCPT TO koja sadrži e-mail adresu primaoca.

4. Server odgovara kôdom 250 (OK).

5. Klijent šalje komandu DATA, kojim inicijalizuje prenos poruke.

6. Server odgovara kôdom 354 (start mail input - počni sa slanjem poruke).

7. U narednim linijama, klijent šalje sadržaj poruke. Svaka linija se završava kombinacijom specijalnih karaktera CR LF. Poruka se završava linijom koja sadrži samo jednu tačku.

8. Server odgovara kodom 250 (OK).

Sl. 5-122 Prenos poruke.

140

Raskidanje veze

Nakon što je poruka uspeštno preneta, klijent raskida vezu sa serverom. Ova faza uključuje dva koraka (Sl. 5-123):

1. Klijent šalje komandu QUIT.

2. Server odgovara kôdom 221.

MTAklijent

MTAserver

QUIT

221 Service closed

Sl. 5-123 Raskidanje veze.

Nakon što je veza raskinuta, sledi raskidanje TCP konekcije.

5.3.4.4 Agent za preuzimanje poruka: POP3 i IMAP4

Isporuka e-mail poruke od pošiljaoca do primaoca, u najopštijem slučaju, uključuje tri faze. U prvoj fazi, klijentski računar šalje poruku svom mail serveru koji, u drugoj fazi, poruku isporučuje mail serveru primaoca. Konačno, u trećoj fazi, primalac preuzima poruku od svog mail servera. SMTP se koristi u prvoj i drugoj, ali ne i u trećoj fazi. Kao što je već pomenuto, SMPT je protokol push tipa koji omogućava klijentu da pošalje (preda) poruku severu. Međutim, u trećoj fazi neophodan je protokol pull tipa: klijent preuzima (traži) poruku od servera. U trećoj fazi koristi se agent za prisup porukama (MAA).

Danas su u upotrebi dva MAA protokola: POP3 (Post Office Protocol, version 3 - Poštanski protokol, verzije 3) i IMAP4 (Internet Mail Access Protocol, version 4 - Internet protokol za pristup e-mail-ovima, verzije 4). Na Sl. 5-124 je prikazana pozicija ova dva protokola u najčešćoj situaciji (četvrti scenario).

Sl. 5-124 Oblast primene protokola POP3 i IMAP4.

POP3

POP3 je jednostavan protokol za preuzimanje poruka ograničene funkcionalnosti. POP3 klijent je instaliran na računaru primaoca, a POP3 server na mail serveru. POP3 počinje sa radom kada korisnik startuje program za e-mail-ove, ili klikne dugme ˝Send/Receive˝ u programu kao što je Microsoft Outlook, sa namerom da preuzme pristigle e-mail poruke iz svog poštanskog sandučeta na mail serveru. Program za e-mail-ove se obraća POP3 klijentu koji uspostavlja TCP konekciju na portu 110 sa POP3 serverom. Po uspostavljanju konekcije, POP3 obalja sledeća tri koraka:

1. Autorizacija

2. Transakcije

3. Ažuriranje

Autorizacija se odnosi na proveru prava pristupa korisnika mailbox-u na mail serveru, što uključuje slanje korisničkog imena i lozinke. Transakcija omogućava korisniku da pregleda sadržaj i preuzme e-mail poruke, jednu po jednu, iz svog mailbox-a. POP3 podržava dva režima rada: režim brisanja i režim čuvanja e-mail-ova. U režimu brisanja, nakon preuzimanja, e-mail poruka se označava za brisanje. U fazi ažuriranja, e-mail-ovi označeni za brisanje se odstranjuju iz mailbox-a. U režimu čuvanja, preuzeti e-mail-ovi ostaju u korisnikovom

141

mailbox-u. Režim brisanja se obično koristi kada korisnik radi na svom stalnom računaru na kome čuva i organizuje sve svoje e-mail poruke. Režim čuvanja se obično koristi kada korisnik pristupa svojim e-mail-ovima sa nekog drugo računara, kojeg privremeno koristi. Korisnik je preuzeo i pročitao e-mail, ali umesto da bude odstranjen, e-mail je ostao u mailbox-a na mail serveru, tako da kasnije ponovo može biti preuzet i eventualno prenet na korisnikov stalni računar.

Slično SMTP protokolo, POP3 koristi komande i odzive za interakciju između klijenta i servera. Bez ulaženja u detaljnije objašnjenje pojedinačnih komandi i odziva, razmotrimo primer preuzimanja e-mail-ova pomoću protokola POP3 ilustrovan na Sl. 5-125.

Nakon što klijent uspostavi TCP konekciju sa serverom na portu 110, server se prvi javlja slanjem ASCII poruke. Ova poruka obično sadrži +OK, na početku i neki komentar u nastavku. U toku faze autorizacije, klijent šalje svoje korisničko ime, a onda i lozinku (komande USER i PASS). Nakon uspešne autorizacije, klijent prelistava sadržaj svog mailbox-a pomoću komande LIST. Server vraća spisak poruka (svaka poruka u jednoj liniji) zajedno sa veličinama poruka. Spisak se završava tačkom. Klijent, koji sada poseduje spisak, preuzima poruke komandom RETR navodeći redni broj poruke kao parametar. U datom primeru, korisnik je obe preuzete poruke označio za brisanje (komandom DELE). Pošto je preneo sve svoje poruke, klijent završava fazu transakcije komandom QUIT. Po prijemu ove komande server ulazi u fazu ažuriranja, kada iz korisnikovog mailboxa briše sve poruke označene za brisanje. Nakon završenog brisanja poruka, server vraća odziv (+OK) i zatvara TCP konekciju.

Sl. 5-125 POP3.

IMAP4

POP3 ima nekoliko nedostataka. Na primer, POP3 ne omogućava korisnicima da organizuju svoje e-mail poruke na mail serveru. Takođe, POP3 ne pruža mogućnost korisnicima da delimično preuzmu e-mail pre nego što odluče da li će ga preuzeti u celosti ili obrisati. Protokol IMAP4 je sličan protokolu POP3, ali ima više funkicija.

IMAP4 pruža sledeće dodatne mogućnosti:

Korisnik može proveriti zaglavlje e-mail-a pre nego što ga preuzme. Korisnik može pretraživati e-mail tražeći u njemu zadati string karaktera pre nego što ga preuzme. Korisnik može delimično preuzeti e-mail (Ova mogućnost je korisna, ako se za vezu sa mail serverom korisni dila-up modem, a u e-mail je prisutan multimedijalni sadržaj koji zahteva daleko veću propusnost radi preuzimanja.) Korisnik može da kreira, briše i preimenuje mailbox-ove na mail serveru. Korisnik može da kreira hijerarhijski organizovane mailbox-ove.

142

5.3.5 DNS

Za identifikaciju entiteta na Internetu, TCP/IP koristi IP adrese koje na univerzalan i jedinstveni način identifikuju vezu hosta na Internet. Međutim, ljudima je lakše da koriste imena nego IP adrese. Lakše je zapamtiti: www.elfak.ni.ac.yu nego 160.136.4.23. Šta više, ako organizacija premesti Web server na drugu mašinu, sa drugom IP adresom, npr. 160.136.4.100, promeniće se i njena Web adresa: 160.136.4.23. Simbolička imena su uvedena upravo iz razloga da bi se imena hostova razdvojila od adresa hostova. Na taj način, simbolička adresa www.elfak.ni.ac.yu može ostati ista i posle promene IP adrese. Međutim, mreža u svakom slučaju razume samo IP adrese, što znači da je potreban mehanizam za preslikavanje simboličkih imena na IP adrese.

Kad je Internet bio mali, za preslikavanje je korišćen tzv. host fajl. Host fajl ima samo dve kolone: ime i adresa. Host fajl se čuvao na hard disku i periodično ažurirao preuzimanjem podataka iz glavnog host fajla. Kada je nekom programu ili korisniku potrebno preslikavanje, host pretražuje host fajl i vraća IP adresu pridruženu datom simboličkom imenu. Međutim, ovakav pristup je danas nemoguć. Zbog ogromnog broja hostova na Internetu, host fajl bi bio previše veliki. Takođe, bilo bi nemoguće ažurirati host fajlove svih hostova na Internetu uvek kada se desi neka promena.

Jedno rešenje bilo bi da se celokupan host fajl smesti na jedan centralizovani računar, a da se svi hostovi na Internetu obraćaju ovom računaru uvek kada im je potrebno preslikavanje. Naravno, ni ovo rešenje nije praktično, jer bi generisalo veliku količinu saobraćaja na Internetu, a otkaz centralizovanog računara doveo bi do otkaza celog Interneta.

Rešenje koje se danas koristi zasnovano je na podeli ogromne količine informacija na manje delove koji se čuvaju na različitim računarima. Host, kome je potrebno preslikavanja, obraća se najbližem računaru koji sadrži traženu infomaciju. Ovakav metod koristi DNS (Domain Name System - Sistem imena domena). U ovoj sekciji najpre će biti izloženi osnovni koncepti DNS-a, a potom i sam DNS protokol.

Prostor imena

Imena koja se dodeljuju mašinama biraju se iz prostora imena. Prostor imena može biti ravanski ili hijerarhijski.

Ravanski prostor imena

Kod ravanskog prostora imena, ime je pridruženo adresi. Imena iz ovog prostora su nizovi karaktera bez bilo kakve unapred nametnute strukture. Imena mogu, ali ne moraju, imati zajedničke delove; ako ih imaju, onda to nema neko posebno značenje. Ravanski prostora imena mora biti pod centralizovanom kontrolom, kao bi se obezbedila jednoznačnost dodeljenih imena, što ga čini nepodesnim za velike sisteme, kao što je Internet.

Hijerarhijski prostor imena

Kod hijerarhijskog prostora imena, svako ime se sastoji iz nekoliko delova. Na primer, prvi deo može definisati tip organizacije, drugi ime organizacije, treći odeljenje unutar organizacije, itd. U ovom slučaju, kontrola nad dodelom imena može biti decentralizovana. Centralna uprava može kontrolisati dodelu delova imena koji definišu tip i ime organizacije, dok se odgovornost za preostali deo imena može preneti na samu organizaciju. Organizacija može dodavati sufikse (ili prefikse) kako bi kreirala imena za svoje hostove ili druge resurse. Menadžment organizacije ne mora da brine da li je isti sufiks (ili prefiks) izabrala i neka druga organizacija, jer čak iako je su delovi imena isti, celokupna imena su različita.

Prostor imena domena

Prostor imena domena je hijerarhijski prostor imena koji se koristi na Internetu. Prostor je struktuiran u obliku invertovanog stabla sa korenom na vrhu. Stablo može imati najviše 128 nivoa: nivo 0 (koren) do nivo 127 (vidi Sl. 5-126).

Sl. 5-126 Prostor imena domena.

Labela

Svaki čvor u stablu ima oznaku (labelu). Labela je string od maksimalno 63 karaktera. Labela korena je prazan string. DNS zahteva da sva deca nekog čvora imaju različite labele, čime se garantuje jedinstvenost imena domena.

143

Ime domena

Svaki čvor u stablu ima ime domena. Puno ime domena je niz labela razdvojenih tačkom (.). Ime domena se uvek čita počev od posmatranog čvora pa naviše do korena. To znači da se puno ime domena uvek završava praznim stringom, odnosno tačkom. Na Sl. 5-127 su prikazana neka imena domena.

Sl. 5-127 Imena domena i labele.

Puno ime domena (FQDN - Fully Qualified Domain Name)

FQDN je labela završena praznim stringom (odnosno tačkom). FQDN je ime domena koje sadrži puno ime nekog hosta. Ono sadrži sve labele, od najkonkretnije do najopštije i na jedinstveni način definiše ime hosta. Na primer:

golijat.elfak.ni.ac.yu.

je FQDN ime računara nazvanog golijat instaliranog na Elektronskom fakultetu u Nišu. DNS server preslikava jedino FQDN imena na IP adrese.

Delimično ime domena (PQDN - Partially Qualified Domain Name)

Labela koja nije završena tačkom naziva se PQDN imenom. PQDN počinje od posmatranog čvora, ali ne doseže do korena. PQDN se koristi kada ime koje treba preslikati pripada istom sajtu kao i klijent (onaj ko traži preslikavanje). U ovom slučaju, deo koji nedostaje, tzv. sufiks, pridodaje program koji je zadužen za preslikavanje imena, tzv. respolver, i tako formira FQDN. Na primer, korisnik sa sajta elfak.ni.ac.yu koji želi da sazna IP adresu računara golijat, može definisati delimično ime:

golijat

Pre nego što prosledi ime DNS serveru, DNS klijent dodaje sufiks elfak.ni.ac.yu. Normalno, DNS klijent poseduje listu sufiksa. Lista sufiksa na Elektronskom fakultetu u Nišu može imati sledeći oblik:

elfak.ni.ac.yu

ni.ac.yu

ac.yu

null

(Sufiks null znači ˝ništa˝. golijat sa sufiksom null postaje golijat. (sa tačkom na kraju)).

Domen

Domen je podstablo prostora imena domena. Ime domena je ime domena čvora na vrhu podstabla. Na Sl. 5-128 su prikazani neki domeni. Uočimo da i sam domen može biti podeljen na domene (ili poddomene, kako se ponekada nazivaju).

Sl. 5-128 Domeni.

144

Podela prostora imena

Informacije sadržane u prostoru imena domena moraju negde biti smeštene. U teoriji, dovoljan je jedan host koji bi čuvao sve informacije o prostoru imena Interneta i odgovarao na sve upite koji bi dolazili iz bilo kog kraja sveta. Međutim, u praksi, takav jedan sever bi do te mere bio preopterećen da bi bio beskoristan. Uz to, ako bi otkazao, ceo Internet bi stao.

Hijerarhija DNS servera

Rešenje pomenutih problema je u distribuciji informacija na veliki broj računara, tzv. DNS servera, tj. server za prevođenje imena domena. To se može uraditi tako što će se celokupan prostor podeli na domene shodno prvom nivou. Drugim rečima, slično kao na Sl. 5-128, za svaki čvor sa prvog nivoa kreira se jedan domen koji obuhvate sve čvorove podstabla sa korenom u tom čvoru. S obzirom na to da domeni kreirani na ovaj način mogu biti veoma veliki, DNS omogućava podelu domena na manje domene (ili poddomene). Svaki server može biti odgovoran za jedan domen. Na taj način, formira se hijerarhija servera, slično hijerarhiji imena.

Zona

Oblast odgovornosti DNS severa se naziva zonom. Zona se može definisati kao povezani deo stabla. Ako je server odgovoran za domen, a taj domen nije dalje podeljen na manje domene, tada je ˝zona˝ isto što i ˝domen˝. Server kreira bazu podataka, tzv. zonski fajl (eng. zone file) u kojoj čuva sve informacije o svakom čvoru unutar tog domena. Međutim, ako je domen servera podeljen na poddomene i deo njegovih odgovornosti prebačen na druge servere, ˝domen˝ i ˝zona˝ više nemaju isto značenje. Informacije o čvorovima iz poddomena čuvaju se u zonskim fajlovima servera sa nižih nivoa, dok prvobitni server čuva neku vrstu referenci na servere sa nižih nivoa. Naravno, vršni server se ne oslobođa u potpunosti odgovornosti: on još uvek ima zonu, ali se detaljne informacije čuvaju kod servera sa nižih nivoa (Sl. 5-129).

Sl. 5-129 Zone i domeni.

Primarni i sekundarni serveri

DNS definiše dva tipa servera: primarni i sekundarni. Primarni server je onaj koji na svom hard disku čuva fajl o zoni za koju je odgovoran. Primarni server kriera održava i ažurira zonski fajl.

Sekundarni server je server koji informacije o zoni dobija od nekog drugog servera (primarnog ili sekundarnog). Sekundarni serveri ne kreiraju niti ažuriraju zonske fajlove. Ako je ažuruiranje neophodno, ono se obavlja na primarnom serveru, koji potom sekundarnim serverima šalje ažurnu verziju.

I primarni i seknundarni serveri su odgovorni za zonu koju pokrivaju. Ideja nije da se sekundarni severi postave na niži nivo odgovornosti u odnosu na primarni server, već da se postigne redundantnost tako da u slučaju da jedan server otkaže preostali mogu nastaviti da opslužuju klijente.

Root server

Root (ili vršni) server je server čiju zonu čini čitavo stablo. Vršni server obično ne čuva bilo kakve informacije o domenima, već delegira svoju odgovornost na druge servere, čuvajući samo reference na te servere. Postoji nekoliko vršnih server, distribuiranih po celom svetu, od kojih svaki pokriva celokupan prostor imena domena.

DNS na Internetu

Na Internetu, prostor imena domena (stablo) je podeljeno na dve sekcije: generički (opšti) domeni i nacionalni domeni (Sl. 5-130(a)). Labele generičkih domena navedene su u tabeli sa Sl. 5-130(b). Svaka država ima svoj nacionalni domen. Generički domeni su pod kontrolom organizacije ICANN. Imena nacionalnih domena su standardizovana (ISO 3166).

145

Oznaka Opis com komercijalne organizacije edu obrazovne institucije gov vladine institucije int međunarodne organizacije mil vojne grupacije net centri za podršku mreži org neprofitne organizacije aero avio-kompanije biz komercijalne organizacije i firme

(slično .com) coop organizacije za kooperativno poslovanje info informacioni servisi museum muzeji i druge neprofitne organizacije name lična imena (pojedinci) pro profesionalne individualne organizacije

(a) (b)

Sl. 5-130 (a) Generički i nacionalni domeni. (b) generički domeni.

Na drugom nivou hijerarhije su domeni registrovani od strane kompanija, univerziteta i drugih privatnih, javnih ili vladinih institucija ali i privatnih lica. Registracija takvog domena podrazumeva proveru da li je ime domena slobodno i da li je registrovani zaštitni znak. Ako nema problema, podnosilac zahteva, uz simboličnu novčanu godišnju pretplatu, dobija prava korišćenja domena. Do danas, praktično sve česte reči engleskog jezika su zauzete.

Razrešavanje imena

Proces preslikavanja imena na adrese ili adresa na imena naziva se razrešavanjem ili rezolucijom (od name-address resolution).

Razrešivač

DNS je projektovan kao klijent-server aplikacija. Host kome je potrebno preslikavanje, bilo imena na adrese bilo adresa na imena, poziva DNS klijenta koji se naziva razrešivačem. Razrešivač se obraća najbližem DNS serveru za zahtevom za konkretno razrešavanje. Ako poseduje traženu informaciju, server vraća odgovor razrešivaču; inače, server upućuje rezrešivač na nekog drugog servera ili se sam obraća drugim serverima kako bi pribavio traženu informaciju. Kada dobije rezultat preslikavanja, razrešivač najpre interpretira odgovor, da bi proverio da li odgovor sadrži traženo razrešavanje ili grešku, i konačno, isporučuje rezultat procesu koji je zahtevao razrešavanje.

Najčešće, razrešivač šalje serveru ime domena tražeći od njega odgovarajuću adresu, što odgovara preslikavanju imena na adrese. (Na primer, razrešivač može dobiti zahtev da razreši ime domena www.elfak.ni.ac.yu.) Mnogo ređe, klijent šalje serveru IP adresu koju želi da preslika na odgovarajuće ime domena. Ovakav tip upita se naziva inverzinim upitom. (Na primer, razrešivač može dobiti zahev da pronađe ime domena za IP adresu 160.99.13.134.)

Rekurzivno i iterativno razrešavanje upita

Postoje dva načina obrade DNS upita: rekurzivno i iterativno razrešavanje.

Rekurzivno razrešavanje. Kod rekuzivne obrade DNS upita, klijent (razrešivač) očekuje da konačni odgovor na svoj upit dobije direktno od servera kome je postavio pitanje. Ako je domen koji se traži u nadležnosti DNS servera, razrešivač direktno dobija odgovor. Međutim, ako se radi o udaljenom domenu, a informacija o njemu nije dostupna na lokalnom DNS serveru, server šalje zahtev nekom drugom serveru (obično roditeljskom serveru) i čeka na odgovor. Ako je odgovoran za ime domena, roditeljski server će vratiti odgovor, a ako nije, proslediće upit sledećem serveru. Kada je upit konačno razrešen, odgovor se istom putanjom vraća unazad, od servera do servera, sve dok konačno ne stigne do klijenta koji je izdao prvobitni zahtev. Opisani princip je prikazan na Sl. 5-131.

146

Sl. 5-131 Rekurzivno razrešavanje.

Iterativno razrešavanje. Kod iterativnog razrešavanja, server koji nije u mogućnosti da obavi razrešavanje ne obraća se sledećem serveru, već nazad vraća IP adresu servera za koga smatra da može razrešiti upit. Klijent ponavlja upit i šalje ga ovom drugom serveru. Ako zna odgovor, drugi server vraća klijentu odgovarajuću IP adresu; inače, klijentu vraća IP adresu sledećeg DNS servera. Klijent se sada mora obratiti trećem serveru itd. Opisani proces se naziva iterativnim zato što klijent ponavlja isti upit ka više servera. Na Sl. 5-132 klijent iz domena fhda.edu koji zahteva razrešavanje imena iz domena yahoo.com dobija konačni odgovor tek od četvrtog servera odgovornog za domen yahoo.com.

Sl. 5-132 Iterativno razrešavanje.

Keširanje

Svaki put kada primi upit koji se odnosi na ime koje nije iz njegovog domena, server, nakon pretraživanja svoje baze imena, prosleđuje upit dalje odgovarajućem sledećem serveru. Zbog potrebe aktivnog učešća većeg broja servera, proces razrešavanja, bilo da je se obavlja rekurzivno ili hijerarhijski, može biti dugotrajan. Da bi se vreme razrešavanja skratilo, DNS koristi mehanizam keširanja. Server, svaki put kada primi odgovor na upit poslat drugom serveru, smešta informacije iz odgovora u svoju keš memoriju, za slučaj da kasnije ponovo bude potrebna. Ako nekada kasnije, isti, ili neki drugi klijent, zahtva isto preslikavanje, server će proveriti svoju keš memoriju i obaviti zahtevano razrešavanje, bez potrebe da upit šalje nekom drugom serveru. Server vraća odgovor klijentu, uz obaveštenje da odziv dolazi iz keš memorije, a ne od servera koji je nadležan za domen na koji se upit odnosi.

Keširanje ubrzava razrešavanje, ali i stvara nove probleme. Keširana preslikavanja nekog servera potiču iz nekog drugog domena, za koji taj server nije odgovoran, a promena učinjena na udaljenom domenu se neće preneti, sama od sebe u njegovu keš memoriju. Ako sever čuva keširano preslikavanje isuviše dugo, može se desiti da odgovor koji šalje klijentu postane naužurno. Da bi se ovaj problem prevazišao, koriste se dve tehnike. Prvo, kada odgovara na upit koji se odnosi na domen za koji je nadležan, sever preslikavanju koje vraća pridodaje i vreme života (TTL - time-to-live ). TTL je vreme u sekundama koje definiše koliko dugo infomacija iz odgovora može boraviti u keš memoriji bilo kog severa koji dođe u njen posed. Posle tog vremena, preslikavanje se smatra zastarelim, a svaki sledeći upit mora ponovo biti proleđen nadležnom serveru. Drugo, DNS zahteva da server svakoj stavci iz keš memoriju pridruži TTL brojač. Keš memorija se periodično pretražuje i sve stavke sa prekoračenim vremenom života se odstranjuju iz memorije.

147

6 Web World Wide Web (ili samo Web) je kolekcija ogromnog broja elektronskih dokumenata sačinjenih od povezanih Web stranica napisanih u HTML-u (Sl. 6-1). Stranice su raspoložive korisnicima Web-a u vidu datoteka smeštenih na milionima računara distribuiranih po Internetu. Svaka stranica može sadržati pokazivače (tzv. linkove ili hiperveze) na druge stranice koje mogu biti smeštene na istom ili na nekom drugom računaru (ili, u terminologiji Web-a, Web sajtu). Klikom na link, korisnik prelazi na sledeću stranicu, a ovaj proces se može nastaviti u nedogled. Koncept stranica koja sadrži pokazivače na druge srodne stranice naziva se hipertekstom. Stranica može sadržati i delove koji nisu tekstualni (npr. slike).

Sl. 6-1 Web - distribuirana kolekcija povezanih dokumenata.

Da bi se Web implementirao na Internetu koriste se dve glavne komponente: Web pretraživač i Web server. Web pretraživač (browser) je aplikacioni program koji korisnik poziva da bi pristupio stranici i prikazao je. Najpoznatiji Web pretraživači su Internet Explorer i Natscape Navigator. Web pretraživač ima ulogu klijenta koji stupa u vezu sa odgovarajućim Web serverom da bi dobio primerak navedene stranice. Pretraživač pribavlja traženu stranicu, interpretira tekst zajedno sa sadržanim komandama za formatiranje, i prikazuje ga na ekranu monitora. Primer stranice prikazan je na Sl. 6-2. Kao i mnoge slične Web stranice, stranica sa Sl. 6-2 sadrži naslov i izvesne informacije. Konkretno stranica sadrži spisak predmeta i predavača iz grupe za Embedded sisteme Elektronskog fakulteta u Nišu. Delovi teksta koji sadrže linkove na druge stranice su obično naglašeni (podvučeni ili prikazani u odgovarajućoj bolji). Klikom na tekst ˝Internet and Web technologies˝ korisnik može da dobije dodatne informacije o istoimenom predmetu. Pretraživač pribavlja i prikazuje stranicu na koju ukazuje izabrani link. Pretraživač pribavlja stranicu bez ikakve pomoći korisnika, a nova stanica može biti uzeta sa istog računaru sa kojeg je pribavljena i prva ili sa nekog drugog računaru.

(a) (b)

Sl. 6-2 (a) Primer Web stranice; (b) Stranica koja se učitava u pretraživač klikom na link Internet and Web Technologies.

148

Osnovni model rada Web-a prikazan je na Sl. 6-3. Na Sl. 6-3 vidimo pretraživač koji na klijentskom računaru prikazuje Web stranicu. Kada korisnik klikne na liniju teksta koja je povezana sa stranicom sa servera abcd.com, pretraživač sledi link tako što serveru abcd.com šalje poruku kojom od njega traži zahtevanu stranicu. Kada dobije traženu stranicu, pretraživač je prikazuje. Ako ova nova stranica sadrži link na stranicu sa servera xyzw.com, klikom na ovaj link, pretraživač će poslati zahtev ovom računaru, i tako do u nedogled.

6.1 Web pretraživač Razmotrimo sa više detalja rad klijenta sa Sl. 6-3. U osnovi, pretraživač je program koji može da prikazuje Web stranice i reaguje kada se mišem klikne neki objekat na stranici. Kada je objekat izabran, pretraživač prati hipervezu pridružen objektu i pribavlja izabranu stranicu. Jasno je da je za implementaciju hiperveze neophodan način za imenovanje stranica na Web-u. Za imenovanje stranica koriste se šema poznata pod nazivom URL (uniformni lokator resursa). Tipičan URL je oblika:

http://www.abcd.com/products.html

Detaljnije objašnjenje URL-ova sledi kasnije u ovom poglavlju. Za sada, dovoljno je znati da se URL sastoji iz tri dela: ime protokola (http), simboličko (DNS) ime računara na kome je stranica locirana (www.abcd.com), i ime datoteke koja sadrži stranicu (products.html).

Kada korisnik klikne na hipervezu, pretraživač obavlja niz aktivnosti kako bi pribavio traženu stranicu. Pretpostavimo da je korisnik pretražujući Web pronašao link na Elektronski fakultet u Nišu: http://www.elfak.ni.ac.yu/home/index.html. Sledi niz koraka koje obavlja pretraživač nakon izbora ovog linka:

1. Pretraživač određuje URL (Na stranici, URL obično nije vidljiv već je ˝sakriven˝ iza teksta hiperveze)

2. Pretraživač se obraća DNS serveru tražeći od njega IP adresu hosta www.elfak.ni.ac.yu.

3. DNS server odgovara sa 160.99.1.1

4. Pretraživač uspostavlja TCP konekciju sa hostom 160.99.1.1 na portu 80.

5. Preko otvorene TCP konekcije, pretraživač šalje zahtev tražeći fajl /home/index.html.

6. Server www.elfak.ni.ac.yu odgovara slanjem fajla /home/index.html.

7. TCP konekcija se zatvara.

8. Pretraživač prikazuje tekst sadržan u falju /home/index.html.

9. Pretraživač pribavlja i prikazuje sve slike iz ovog fajla.

Ljk kjls fsfDfsaf f adf

Fafadf fadfaf

Disk

Sde fDfsaf f adf

Fafad

Disk

kjls fsfDfsaf f adf

Fafad

Hiperlink na abcd.com

Hiperlink na xyzw.com

KlijentServer

abcd.comServer

xyzw.com

Web pretraživač

Trenutno prikazana stranica u

pretraživaču

Web server Web server

I N T E R N E T

TCP konekcija

Sl. 6-3 Komponente Web modela.

Da bi bio u mogućnosti da prikaže stranicu, pretraživač mora da razume njen format. Kako bi se obezbedilo da svi pretraživači razumeju sve Web stranice, Web stranice se pišu u standardnom jeziku koji se zove HTML. Iako su pretraživači u osnovi HTML interpretatori, većina pretraživača poseduje brojne dodatne funkcije koji olakšavaju navigaciju na Web-u. Tipično, pretraživači imaju dugme za povratak na prethodnu stranicu, dugme za prelazak na sledeću stranicu i dugme za direktno učitavanje stranice koju je korisnik označio kao svoju početnu stranicu. Po pravilu, pretraživači poseduju podršku za bookmark-e, tj. kreiranje liste često posećivanih stranica. Takođe, učitane stranice se mogu štampati ili snimiti na hard disk. Pored toga, obično su dostupne brojne opcije za podešavanje izgleda stranice.

149

Pomoćne aplikacije i plug-in-ovi

Ne sadrže sve stranice samo HTML. Stranica se može sastojati od dokumenta formatiranog u PDF formatu, ikone u GIF formatu, fotografije u JPEG formatu, muzike u MP3 formatu, videa u MPEG formatu, odnosno bilo kojeg sadržaja u jednom od stotina različitih tipova fajlova i formata. Pretraživač mora biti u stanju da prepozna i pravilno interpretira sve ove formate. Međutim, umesto neprekidnog proširivanja i prilagođenja interpretatora sve obimnijem skupu različitih tipova fajlova, kod većine pretraživača koristi se jedno opštije rešenje. Kada server vrati stranici, on zajedno sa stranicom šalje i dodatne informacije o stranici, kao što je MIME tip stranice. Stranice tipa text/html se prikazuju direktno, a to važi i za još nekoliko drugih ugrađenih tipova. Međutim, ako MIME tip stranice nije jedan od ugrađenih, pretraživač konsultuje svoju tabelu MIME tipova u kojoj pronalazi informaciju o tome kako prikazati stranicu datog tipa. Ova tabela pridružuje MIME tip odgovarajućem programu za prikazivanje.

Postoje dve mogućnosti: plug-in-ovi (dodaci programu) i pomoćne (halper) aplikacije. Plug-in je programski modul kojeg pretraživač dobavlja iz jednog posebnog direktorijuma na hard disku i instalira kao svoje sopstveno, privremeno proširenje (kao što je ilustrovano na Sl. 6-4(a)). Plug-in nije program za sebe, već se izvršava kao deo pretraživača i na taj način ima pravo pristupa tekućoj stranici i može je procesirati. Nakon što je plug-in obavio svoj zadatak, on se odstranjuje iz memorije pretraživača.

(a) (b)

Sl. 6-4 Koncept proširenja pretraživača: (a) plug-in; (b) pomoćna aplikacija

Da bi pretraživač i plug-in mogli da se povežu, svi plug-in-ovi predviđeni za određeni pretraživač moraju posedovati identičan interfejs. Interfejs plug-in-a čini skup procedura koje pretraživač može da poziva. Na primer, svaki plug-in poseduje proceduru putem koje je pretraživač u mogućnosti da plug-in-u prenese podatke za procesiranje. Slično, i pretraživač poseduje interfejs koji je dostupan plug-in-ovima, a putem kojeg oni mogu da zahtevaju izvesne usluge od pretraživača. Na primer, tipična procedura ovog interfejsa je ona putem koje je plug-in-u omogućeno da ispiše poruku u statusnoj liniji pretraživača ili da zatraži od pretraživača vrednosti izvesnih parametara. Postojanje unapred definisanih interfejsa omogućava da pretraživač koristi sve plug-in-ove na identičan način. To praktično znači da pojava novog tipa fajla (tj. formata) zahteva kreiranje odgovarajućeg plug-in-a, ali ne zahteva bilo kakvu izmenu u pretraživaču.

Međutim, pre nego što može da se koristi, plug-in mora biti instaliran u sistem. Uobičajeni scenario je taj da korisnik download-uje instalacioni fajl plug-in-a sa Web sajta plug-in-a. Kod Wnidnows sistema, instalacioni fajl je tipično samo-ekstrahujući zip fajl sa nastavkom .exe. Duplim klikom na zip fajl, pokreće se program sadržan u zip fajlu. Ovaj program ekstrahuje plug-in iz fajla i kopira ga u direktorijum predviđen za plug-in-ove. Takođe, program registruje plug-in-ov MIME tip i pridružuje plug-in ovom novom MIME tipu.

Drugi način za proširenje pretraživača je zasnovan na pomoćnim aplikacijama. Pomoćne aplikacije su kompletni programi koji se izvršavaju nezavisno od pretraživača (Sl. 6-4(b)). Pošto se radi o zasebnom programu, komunikacija između pretraživača i pomoćne aplikacije se ne ostvaruje putem interfejsa. Obično, pomoćnoj aplikaciji se prilikom pokretanja prosleđuje ime fajla u koji je smešten sadržaj koji treba obraditi. Pomoćna aplikacija otvara naznačeni fajl i prikazuje njegov sadržaj. Tipično, pomoćne aplikacije su obimni programi koji egzistiraju nezavisno od pretraživača, kao što je Adobe Acrobat Reader, program za prikazivanje PDF fajlova, ili Microsoft Word.

Većina pomoćnih aplikacija koristi MIME tip application. Definisan je veliki broj podtipova. Na primer, application/pdf za PDF fajlove ili application/msword za Word fajlove. Na ovaj način URL može direktno da ukazuje na PDF ili Word fajl (npr. http://es.elfak.ni.ac.yu/iw/Materijal/lab1.pdf), a kada korisnik klinke na URL, Acrobat ili Word se automatski startuje i preuzima na sebe obradu preuzetog fajla. Na ovaj način, pretraživač može biti konfigurisan za praktično neograničeni broj tipova dokumenata, a da to, slično kao kod plug-in-ova, ne zahteva bilo kakve promene u samom pretraživaču. Web pretraživač na računaru tipičnog korisnika konfigurisan je sa tipično više desetina kombinacija tip/podtip, a novi tipovi i podtipovi se obično dodaju uvek kada se instalira neki novi program. Naime, u Windows sistemu, program koji se instalira na računar ujedno i

150

registruje MIME tipove koje želi da obrađuje. Međutim, ovakav mehanizam vodi do koflikta kada u sistemu postoji više prikazivača za isti MIME podtip (npr. video/mpg). U takvim situacijama, poslednji program koji je registrovan prepisuje postojeću asocijaciju ˝MIME tip - pomoćna aplikacija˝ i dati MIME tip/podtip vezuje za sebe. Zbog toga, instalacija novog programa može kao posledicu imati promenu načina na koji pretraživač obrađuje postojeće tipove dokumenata.

Pretraživači mogu otvarati i lokalne fajlove (sa hard diska), a ne samo one preuzete sa udaljenih Web servera. Pošto lokalnim fajlovima nisu pridruženi MIME tipovi, neophodan je način kako će pretraživač odrediti koji plug-in ili pomoćnu aplikaciju upotrebiti za obradu konkretnog lokalnog fajla. Ovaj problem se prevazilazi na sledeći način. Pomoćne aplikacije, pored toga što su u sistemu registrovane za obradu MIME tipa, mogu takođe biti registrovane i za obradu fajlova sa nekim specifičnim nastavkom (ekstenzijom). U tipičnoj konfiguraciji, dupli klik na fajl nesto.pdf, pokrenuće Acrobat u kome će sadržaj fajla biti prikazan. Slično, dupli klik na fajl nešto.doc dovešće do otvaranja ovog fajla u programu Word. Pojedini pretraživači koriste MIME tipove, ekstenzije fajlova, pa čak i informacije uzete iz samog fajla kako bi odredili o kom tipu fajla se radi i pozvali odgovarajuću pomoćnu aplikaciju ili učitali odgovarajući plug-in.

Slično kao kod asocijacija za MIME tipove, i kod asocijacija za ekstenzije fajlova može doći do konflikta između programa koji su ˝voljni˝ da obrađuju fajlove sa istim nastavkom. Na primer, u sistemu može postojati više programa koji su u mogućnosti da procesiraju .mpg fajlove. Tipično, u toku instalacije novog programa, korisniku se postavlja pitanje da li želi da program kojeg instalira registruje za ponuđene ekstenzije. Ukoliko je odgovor potvrdan, postojeće asocijacije će biti prepisani novim.

Mogućnost proširenja pretraživača velikim brojem novih tipova značajno olakšava korišćenje Web-a, ali s druge strane, može da dovede i do problema koji se tiču sigurnosti. Na primer, kada Internet Explorer pribavlja fajl sa nastavkom .exe, on zaključuje da se radi o izvršnom programa kome zbog toga nije potreba pomoćna aplikacija. Normalna akcija u ovakvoj situaciji je pokretanje preuzetog programa. Međutim, to može biti ozbiljna pretnja sigurnosti sistema jer preuzeti program može sadržati virus. Da bi se predupredile ovakve situacije, Internet Explorer može biti podešen da ne startuje automatski nepoznate programe ili da konsultuje korisnika pre nego što pokrene preuzeti program.

6.2 Web server Kao što je objašnjeno u prethodnoj sekciji, kada korisnik ukuca URL ili klikne na hipervezu, pretraživač analizira URL i deo između http:// i sledeće kose crte tumači kao DNS ime čiju IP adresu traži od DNS servera. Sa IP adresom na raspolaganju, pretraživač uspostavlja TCP konekciju na portu 80 odgovarajućeg servera. Kroz otvorenu konekciju, pretraživač šalje komandu koja sadrži preostali deo URL-a, tj. ime fajla na kontaktiranom serveru. Server vraća nazad fajl i pretraživač ga prikazuje.

Web server možemo zamisliti kao program koji neprekidno, u petlji, obavlja sledeći niz aktivnosti:

1. Prihvata TCP konekciju od klijenta (pretraživača).

2. Preuzima ime zahtevanog fajla.

3. Pronalazi fajl (na svom hard disku).

4. Šalje fajl klijentu.

5. Zatvara TCP konekciju.

Savremeni Web serveri poseduju brojne dodatne mogućnosti, ali u osnovi, rad Web servera se svodi na prethodnu proceduru.

Uočimo da svaki zahtev upućen od strane klijenta, podrazumeva pristup hard disku radi uzimanja traženog fajla. Kao posledica toga, broj zahteva koje Web server može da opsluži u sekundi direktno je određen vremenom pristupa hard disku. Prosečno vreme pristupa hard diskova velike brzine rada iznosi oko 5 ms, što postavlja ograničenje na najviše 200 zahteva/s (i manje ako se često čitaju veliki fajlovi). Za Web sajtove sa velikom brojem istovremenih posetioca 200 zahteva/s je isuviše malo.

Jedno poboljšanje koje se koristi kod svih Web servera podrazumeva da se u operativnoj memoriji računara kreira keš sa n najskorije korišćenim fajlovima. Pre nego što fajl potraži na disku, server proverava keš. Ako je fajl u kešu, tada nije potrebno pristupati hard disku jer se fajl može uzet direktno iz memorije. Iako je za efikasno keširanje potrebno rezervisati relativno veliku količinu operativne memorije kao i dodatno CPU vreme radi provere da li se fajl nalazi u kešu, ušteda u vremenu obrade jednog zahteva je obično dovoljno velika da kompenzuje dodatni trošak.

151

Sledeći način za ubrzanje rada Web servera predviđa uvođenje multithreading1. Kod takvog rešenja, server se sastoji iz jednog front-end (isturenog) pristupna modula koji prihvata sve dolazne zahteve i k pozadinskih modula koji obrađuju zahteve (Sl. 6-5). Svih k+1 thread-ova pripada istom procesu i imaju pristup kešu. Kada zahtev stigne, pristupni modul ga prihvata i kreira jedan kratak zapis sa podacima o zahtevu kojeg predaje jednom od trenutno raspoloživih pozadinskih procesa. Pozadinski modul najpre proverava da je fajl koji traži prisutan u kešu i ako jeste, u zapis upisuje pokazivač na fajl. Ako fajl nije u kešu, pozadinski modul započinje operaciju prenosa fajla sa diska u keš (uz eventualno izbacivanje nekih keširanih fajlova, ako u kešu nema dovoljno prostora). Nakon što je fajl prebačen u keš, zapis sa upisanim pokazivačem se vraća pristupnom moduli koji preuzima fajl iz keša i prosleđuje ga klijentu koji je uputio zahtev.

Sl. 6-5 Multithread Web server sa pristupnim modulom i pozadinskim modulima.

Prednost opisanog mehanizma je u tome što za vreme dok su jedan ili više pozadinskih modula blokirani čekajući na završetak operacije čitanja fajla sa diska (i zbog toga ne troše CPU vreme), ostali moduli mogu biti aktivno upošljeni na obradi novih zahteva. Naravno, da bi se ostvarilo bilo kakvo poboljšanje performansi u odnosu na single-thread (jednonitni) model, neophodno je da sistem poseduje više od jednog hard diska (kako bi više diskova bili istovremeno upošljeni). U idealnom slučaju, propusna moć multithread Web severa sa k pozadinskih modula u sistemu sa k diskova, može biti k puta veća u odnosu na single-thread server i jedan disk.

Savremeni Web serveri, osim vraćanja klijentu traženog fajla, obavljaju i niz dodatnih operacija. Konkretno, u zavisnosti od tipa pristiglog zahteva, pozadinski modul obavlja neki podskup sledećeg niza aktivnosti:

1. Određivanje imena zahtevane Web stranice iz URL-a.

2. Provera autentičnosti klijenta

3. Provera prava pristupa klijenta.

4. Provera prava pristupa Web stranici.

5. Provera keša.

6. Pribavljanje zahtevane stranice sa diska.

7. Određivanje MIME tipa koji će biti sadržan u odgovoru koji se vraća klijentu.

8. Slanje odgovora klijentu.

9. Kreiranje zapisa u log fajlu.

Korak 1 je neophodan zato što primljeni zahtev ne mora sadržati stvarno ime fajla. Na primer, razmotrimo URL http://www.elfak.ni.ac.yu, kod kojeg ne postoji ime fajla. U takvim slučajevima, zahtev se odnosi na podrazumevani fajl (čije je ime obično default.html ili index.html). Takođe, pretraživač može u zahtevu da navede podrazumevani jezik korisnika (npr. Srpski ili Engleski), a da server izabere verziju stranice na tom jeziku. Korak 2 podrazumeva proveru identiteta klijenta. Ovaj korak je neophodan za stranice koje nisu dostupne svim korisnicima. U koraku 3 proverava se da li je datom klijentu dozvoljen pristup traženoj stranici. U koraku 4 proverava se da li je postoji neko ograničenje koje se odnosi na pristup samoj stranica. Na primer, pristup stranici može biti dozvoljen samo ako zahtev potiče iz određenih domena (npr. stranici može biti dostupna samo lokalnim korisnicima). U koracima 5 i 6 vrši se uzimanje stranice. Korak 7 podrazumeva određivanje MIME tipa stranice (na osnovu ekstenzije fajla, prvih nekoliko reči samog fajla ili na neki drugi

1 Engleska reč thread se prevodi kao nit, a pojam multithreading kao višenitni rad ili rad sa više niti u isto vreme. Procesi i niti su dva osnovna mehanizma za paralelno (konkurentno) izvršavanje programa. Programi koji imaju potrebu da istovremeno obavljaju više poslova u isto vreme mogu za svaki takav zadatak da kreiraju jedan proces koji će se izvršavti uporedo sa drugim procesima. Svaki proces poseduje svoju memoriju za čuvanje svojih podataka. Nit je u osnovi sličan procesu, s tom razlikom da ne poseduje svoju spostvenu memoriju već je deli sa svim ostalim nitima kreiranim u istom programu.

152

način). U koraku 9, formira se odgovor koji se vraća klijentu. U koraku 9, formira se zapis o obrađenom zahtevu i upisuje u jednom posebnu datoteku za vođenje evidencije o pristupima Web severu (tzv. log fajl). Zapis sadrži informaciju o identitetu klijenta, domenu iz kojeg zahtev poslat, vreme prijema zahteva, ime zahtevane stranice itd.

U slučajevima kada je broj zahteva koji se upućuje Web serveru u jednoj sekundi veoma veliki, jedan CPU neće biti u stanju da obradi sve zahteve, bez obzira na broj hard diskova koji se koriste u paraleli. U takvim situacijama koristi se model farme servera. Kod ovog modela, umesto jednog koristi se više čvorova (računara), od kojih svaki eventualno poseduje više diskova (Sl. 6-6). Pretpostavka je da svi računari uključeni u farmu servera poseduju sve Web stranice. Pristupni modul i dalje prihvata zahteve, ali ih sad distribuira različitim računarima, a ne nitima u okviru jednog računara. Na ovaj način, smanjuje se opterećenje pojedinačnih računara.

Sl. 6-6 Farma servera

Jedan problem koji se javlja kod farme servera posledica je nepostojanja zajedničkog keša, jer svaki čvor poseduje svoju sopstvenu memoriju. Naime, može se desiti da je traženi fajl prisutan u kešu nekog čvora, a da je zahtev prosleđen čvoru kod kojeg se fajl mora pročitati sa diska. U takvoj situaciji, vreme obrade zahteva je duže nego što je to neophodno. Takođe, nakon obrađenog zahteva isti fajl će se naći u dva keša. Jedan način za ublažavanje gubitka u performansama zbog nepostojanja zajedničkog keša sastoji se u tome da pristupni modul vodi evidenciju o tome kome je poslao svaki zahtev, a da naredne zahteve koji odnose na istu stranicu šalje istom čvoru. Na taj način, pojedinačni čvorovi se ˝specijalizuju˝ za pojedine stranice tako da se ukupni raspoloživi prostor u kešu ne troši neracionalno za čuvanje svakog fajla u svakom kešu.

6.3 URL Web se sastoji od ogromne kolekcije dokumenata/stranica povezanih hipervezama, a zapamćenih u fajlovima koji su locirani na hiljadama servera distribuiranim po globalnom Internetu. Imajući to u vidu, ključna pretpostavka Web-a je postojanje mehanizma za imenovanje i lako lociranje stranica. Konkretno, pre nego što izabrana stranica može biti pribavljena i prikazana u pretraživaču, neophodno je odgovoriti na sledeća tri pitanja:

1. Koje je ime stranice?

2. Gde se stranica nalazi?

3. Kako se stranici može pristupiti?

Odgovor na ova tri pitanja sadržan je u URL-u (Uniform Resource Locator - uniformni lokator resursa) stranice. Naime, svakoj stranici na Web-u dodeljen je URL koji se koristi kao njeno svetski jedinstveno ime. URL se sastoji iz tri dela: (a) protokol (ili šema); (b) DNS ime računara na kome je stranica locirana i (a) lokalno ime koje na jedinstveni način ukazuje na konkretnu stranicu (najčešće ime fajla na hard disku u kome je stranica zapamćena).

Na primer, URL Web stanica kursa Internet i Web tehnologije na Elektronskom fakultetu u Nišu je http://es.elfak.ni.ac.yu/iw/iw.htm i sastoji se iz tri dela razdvojenih kosim crtama: protokol (http), DNS ime hosta (se.elfak.ni.ac.yu) i ime fajla (iw/iw.htm). Deo za ime fajla se sastoji od relativna putanja u odnosu na podrazumevani Web direktorijum na serveru es.elfak.ni.ac.yu (iw/) i imena samog fajla (iw.htm).

Deo za ime fajla može biti izostavljen iz URL-a (npr. samo http://es.elfak.ni.ac.yu). U tom slučaju, Web server zahtev se preusmerava na glavnu (podrazumevanu) stranicu Web sajta. Takođe, deo za ime fajla može da sadrži putanju do direktorijuma, ali ne i samo ime fajla (npr. http://es.elfak.ni.ac.yu/iw/). U takvim slučajevima, Web server preusmerava zahtev na podrazumevani fajl u tom direktorijumu (npr. http://es.elfak.ni.ac.yu/iw/index.htm). Kod mnogih Web sajtova uvedene su skraćenice za imena fajlova, koje počinju znakom ˝~˝. Na primer, ime oblika ~ana/ zamenjuje kompletnu putanju do direktorijuma korisnika ana na lokalnom računaru.

153

Kao što je već rečeno, za komunikaciju između Web klijenta (pretraživača) i Web servera koristi se TCP protokol. Pretraživač otvara TCP konekciju sa Web serverom, koja se potom koristi za prenos zahteva od pretraživača ka serveru, a onda i za prenos odgovora (koji sadrži traženu stranicu) od servera do pretraživača. Međutim, TCP protoko se koristi samo za transport zahteva i odgovora, dok su pravila konverzacije i formati poruka koje se razmenjuju između pretraživača i Web servera regulisana posebnim aplikacionim protokolom. Šta više, ne postoji samo jedan, već se za ovu namenu mogu koristi različitih aplikacionih protokola koji su specijalizovani za prenos specifičnih tipova resursa. Ime protokola koji se koristi za pristup stranici navedeno u početnom delu URL-a. Delimičan spisak protokola koji se mogu koristiti kao deo URL-a, naveden je u tabeli sa Sl. 6-7.

Protokol HTTP je osnovni protokola Web-a i koristi se za komunikaciju Web klijenta i Web servera. Više detalja o ovom protokolu biće dato u sledećoj sekciji.

Protokol FTP, koji se koristi za pristup fajlovima, bio je u širokoj upotrebi i pre nastanka Web-a. I danas na Internetu postoj veliki broj FTP servera sa kojih zainteresovani korisnici mogu preuzimati najrazličitije fajlove. Šta više Web je olakšao korišćenje FTP-a, s obzirom na to da je pristup FTP serveru preko Web pretraživača lakši, od pristupa putem osnovnog FTP korisničkog interfejsa. Takođe, FTP, za razliku od HTTP, omogućava prenos fajlova u oba smera, kako od servera do klijenta, tako i od klijenta do servera.

Ime Koristi se za Primer

http Hipertekst (HTML) http://es.elfak.ni.ac.yu

ftp FTP ftp://ftp.elfak.ni.ac.yu

file Lokalni fajl file:// C:\Documents and Settings\Goran\My Documents\Courses\IWT\iwt.doc

news Newsgroup news:comp.os.minix

gopher Gopher gopher://gopher.tc.umn.edu/11/Libraries

mailto slanje elektronske pošte mailto:ppetrovic@elfak.ni.ac.yu

telnet Udaljeni login telnet://www.w3.org:80

Sl. 6-7 Protokoli koji se mogu korisiti u URL-u.

Protokol file omogućava pristup lokalnim fajlovima i prikazivanje njihovog sadržaja u pretraživaču, na isto način kao Web stranica. Ovaj pristup je sličan FTP-u, ali ne zahteva FTP server. Naravno, primenljiv je samo na fajlove koji se nalaze na lokalnom hard disku računara.

Sistem vesti USENET, postojao je mnogo pre nastanka Interneta. Danas ga čini oko 30.000 grupa za razmenu vesti u kojima milioni ljudi diskutuju na najrazličitije teme tako što postavljaju i čitaju članke koji se odnose na temu konkretne grupe. Protokol news omogućava da se članku iz grupe za razmenu vesti pristupa na isti način kao i Web stranici.

Gopher je protokol koji se nekada koristio u istoimenom sistemu za pronalaženje informacija na Internetu, koji se smatra pretečom Web-a. Konceptualno, Gopher je sličan Web-u, ali podržava samo tekst, a ne i slike. Danas se smatra zastarelim i nije više u upotrebi.

Protokol mailto omogućava korisnicima da putem Web pretraživača šalju elektronsku poštu. Dovoljno je u polje za unos hiperlinka upisati mailto: i e-mail adresu primaoca. Većina Web pretraživača, u ovakvoj situaciji, otvara program za slanje elektronske pošte sa popunjenim poljima za e-mail adresu.

Protokol telnet, kao što znamo, koristi se za uspostavljanje konekcije sa udaljenim hostom. Slično kao u slučaju mailto protokola, upisivanjem telnet: zajedno sa IP adresom udaljenog hosta u polje za unos hipelinka, otvara program za rad TELNET protokolom.

U zaključku, URL je osmišljen ne samo da omogući korisnicima navigaciju na Web-u, već i korišćenje drugih mrežnih servisa (FTP, news, Gopher, e-mai i telent) na uniforman način, posredstvom Web pretraživača.

6.4 Cookie Kod Web-a ne postoji sesija. Pretraživač šalje zahtev, a server vraća nazad traženi fajl. Nakon obavljene transakcije, server ˝zaboravlja˝ da je ikada komunicirao sa tim konkretnim klijentom. (Kaže se da je Web stateless (bez stanja) ili bez memorije).

U prvom periodu razvoja Web-a, kada se Web gotovo isključivo koristio za pribavljanje javno dostupnih dokumenata, ovakav (stateless) način rada bio je u potpunosti zadovoljavajući. Međutim, sa naglim širenjem Web i porastom njegove popularnosti, model zasnovan na nezavisnim transakcijama više nije mogao da zadovolji sve potrebe novih primena. Na primer, neki Web sajtovi zahtevaju od korisnika da se registruju pre nego što im se dozvoli korišćenje dostupnih usluga sajta. Postavlja se pitanje, kako će Web server znati da li

154

zahtev potiče od registrovanog ili neregistrovanog korisnika, pa da na osnovu toga dozvoli ili zabrani pristup nekim svojim stranicama. Drugi primer su Web portali (npr. Yahoo) kod kojih svaki registrovani korisnik može da konfiguriše sadržaj početne stranice birajući informacije koje će biti prikazane uvek kada učita stranicu (npr. vremenska prognoza, kurs, sportski rezultati...). Međutim, kako će Web server znati kako da prilagodi stranicu korisniku, ako ne zna koji korisnik je uputio zahtev. Sličan problem se javlja kod Web sajtova elektronskih prodavnica koje omogućavaju korisniku da pregleda ponuđene artikle, izabere one koje želi da kupi i stavi ih u elektronsku korpu i na kraju kupovine plati račun kreditnom karticom.

Na prvi pogled, čini se da je dovoljno da server vodi evidenciju o IP adresama sa kojih se upućuju zahtevi za stranicama. Međutim, ova ideja nije dobra. Pre svega, mnogi korisnici koriste računare koje dele sa drugim korisnicima. IP adrese može da identifikuje računara, ali ne i korisnika koji trenutno radi na računaru. Drugo, mnogi korisnici (pre svega kućni) Internetu pristupaju putem provajdera Internet usluga (npr. pomoću modema) od kojih, nakon konektovanja, dobijaju IP adresu na privremeno korišćenje, koja ne mora biti ista kao IP adresa koju su koristili prilikom prethodnog konektovanja.

Da bi se opisani problem rešio, razvijena je tehnika pod nazivom cookies (kolačići). U nastavku će biti objašnjen način kreiranja, čuvanja i korišćenja cookie-a.

Kreiranje i čuvanje Cookie-a.

Iako kreiranje i čuvanje cookie-a zavisi od konkretne realizacije, osnovni princip je uvek isti. Cookie je mali fajl (ne veći od 4KB) ili string koji se pridodaje svakom zahtevu ili odzivu koji se razmenjuju između klijenta i servera. Cookie pravi server i, zajedno sa traženom Web stranicom, šalje ga klijentu. Cookie sadrži ime domena servera zajedno sa podacima koje je server prikupio od klijenta (korisničko ime, registracioni broj) kao i dodatne podatke koje imaju značaj u konkretnoj situaciji. Na strani klijenta, pretraživač automatski izdvaja cookie iz primljenog odziva i smešta ga na hard disk u direktorijum predviđen za čuvanje cookie-a. Kada klijent šalje zahtev serveru, pretraživač proverava da li u direktorijum za cookie, postoji cookie kojeg je poslao dati server. Ako takav cookie postoji, pretraživač ga pridodaje zahevu i šale serveru. Server, kada primi zahtev, zna da se radi o starom, prepoznatljivom korisniku, a ne o nekom novom.

Dakle, cookie pravi i koristi (konzumira) server. Pretraživač čuva cookie do sledećeg obraćanja serveru, ali nikada ne čita sadržaj cookie-a, niti njegov sadržaj otkriva korisniku.

Korišćenje cookie-a

Jedan mogući scenario korišćenja cookie-ja je sledeći. Prilikom prve posete sajtu za on-line prodaju knjiga, od korisnika se zahteva da izabere jednu ili više oblasti za koje je zainteresovan (tehnika, beletristika, ).. Nakon obavljene registracije server kreira cookie sa sadržajem oblast1=tehnika, oblast2=naucna_fantastika, ..., i šalje ga klijentu. Pretraživač izdvaja cookie iz odgovora i smešta ga u odgovarajući direktorijum. Kad god kasnije korisnik pristupi ovom sajtu, pretraživač zajedno sa zahtevom šalje serveru i odgovarajući cookie. Na osnovu sadržaja cookie-a, server saznaje ime korisnika i koristi ga kao ključ za pretragu baze podataka iz koje čita i ostale podatke tog korisnika. Na osnovu ovih podataka, Web server kreira, i vraća nazad stranicu koja sadrži spisak novih knjiga iz oblasti za koje je korisnik zainteresovan.

Još jedan tipičan scenari okorišćenja cookie-a srećemo kod elektronskih prodavnica. Kada klijent (kupac) izabere artikal i stavi ga u korpu, kreira se cookie koji sadrži informacije o artiklu (npr. cena i količina) i šalje pretraživaču. Ako klijent izabere drugi artikl, cookie se ažurira novim podacima. Kada klijent završi kupovinu i želi da se odjavi, server preuzima poslednji cookie i izračunava ukpunu cenu.

Format cookie-a

Cookie može sadržati do pet polja:

(Domain, Path, Content, Expires, Secure)

Domain (Domen). Ovo polje sadrži ime domena iz koga cookie potiče (domen servera).

Path (putanja). Ovo polje sadrži putanju u strukturi direktorijuma servera koja ukazuje na deo njegovog stabla direktorijuma unutar kojeg sve stranice mogu koristiti cookie. Kosa crta ˝/˝ u ovom polju znači celokupno stablo.

Content (sadržaj). Sadržaj ovog polja je oblika ime = vrednost. Ime i vrednost mogu biti bilo koja informacija koju server želi da uvrsti u cookie.

Expires (rok važenja). Ovo polje sadrži datum i vreme kada prestaje važnost cookie-ja. Ako ovo polje ne postoji, pretraživač uništava cookie prilikom svog zatvaranja. Ovakav cookie se zove neperzistentni cookie. Ukoliko su

155

datum i vreme sadržani u cookie-ju, za cookie se kaže da je perzistentan i da će ostati na klijentu sve do isteka navedenog roka.

Secure (Sigurnost). Ako je postavljeno na Yes, nalaže pretraživaču da cookie može da se vrati serveru samo u šifrovanom obliku. Ova mogućnost se koristi kod aplikacija za elektronsko poslovanje u bankovnim transakcijama i drugim aplikacijama koje zahtevaju zaštitu informacija.

6.5 Statički Web dokumenti Osnova Web-a jeste prenos Web stranica od servera do klijenta. U svom najjednostavnijem obliku, Web stranice su statičke, tj. datoteke smeštene na nekom serveru koje ˝čekaju˝ da budu zatražene i koje se, bez bilo kakvih izmena, dostavljaju klijentu. Posmatrano na ovaj način, i za sadržaje kakvi su video i audio se može reći da predstavljaju statičke Web stranice jer se preuzimaju kao datoteke.

HTML

Web stranice se pišu u jeziku koji se zove HTML (HyperText Markap Language – hipertekstualni markerski jezik). Pomoću HTML-a projektant (dizajner) Web stranica može da kreira Web stranice koje sadrže tekst, grafiku i hiperveze ka drugim Web stranicama. Pojam markap language (markerski jezik) znači da HTML služi za opis načina na koji su dokumenti formatirani, odnosno kako će biti prikazani u Web pretraživaču. HTML definiše skup komandi za formatiranje koje, ugrađene u prvobitni tekst dokumenta, daju uputstva za prikazivanje sadržaja dokumenta.

Komande se nazivaju oznakama ili tagovima (od eng. tag) i uokvirene su znakovima manje od i veće od. Neki tagovi se javljaju u parovima, a odnose se na sve stavke koje se nalaze između uparenih oznaka. Na primer, u HTML-u, <b> znači početak, a </b> kraj teksta napisanog masnim slovima.

Svaka Web stranica se sastoji iz dva dela: zaglavlje i telo. Oba ova dela uokvirena su tagovima <html> i </html>. Zaglavlje počinje tagom <head>, a završava se tagom </head>, dok telo počinje tagom <body> i završava se tagom </body>. Tekst unutar taga se naziva direktivom. Većina HTML tagova ima identičan format; koriste <nešto> da označe početak nečega i </nešto> da označe njegov kraj. Većina pretraživača poseduje opciju, obično nazvanu ˝View Source˝. Izborom ove opcije, prikazuje se izvorna verzija tekuće HTML stranice, umesto njenog formatiranog izgleda.

Tagovi se mogu pisati bilo malim bilo velikim slovima. Tako, <head> i <HEAD> znače isto. Formatiranje samog HTML dokumenta je irelevantno. HTML parser (deo pretraživača koji interpretira HTML) ignoriše dodatne blanko znake (razmake) i prelaske u novi red. To znači da se razmaci mogu slobodno koristiti kako bi se HTML dokument učinio čitljivijim. Međutim, prazne linije, s obzirom na to da se ignorišu, ne mogu se koristiti za razdvajanje paragrafa, već se za tu namenu moraju koristiti posebni tagovi.

Pojedini tagovi imaju parametre, koji se nazivaju atributima. Na primer,

<img src=”abc” alt=”slika”>

je tag, <img>, sa parametrima src i alt. Vrednost parametra src je postavljena na abc, a parametra alt na slika. Za svaki tag, postoji definisani skup dozvoljenih parametara. S obzirom na to da su parametri imenovani, redosled navođenja parametara u tagu nije od značaja.

Za pisanje specijalnih karaktera (koji ne pripadaju ASCII skupu karaktera), u HTML se koristi posebna sintaksa. Specijalni znak počinje znakom ˝&˝, а završava se znakom ˝;˝. Na primer, &nbsp; označava blanko znak, &egrave; označava è, a &egrave; é. Za predstavljanje znakova ˝<˝, ˝>˝ i ˝&˝, koji imaju posebno značenje u HTML-u, koristi se: &lt, &gt i &amp, respektivno.

Glavna stavka u zaglavlju HTML dokumenta je naslov, omeđen tagovima <title> i </title>. Naslov se ne prikazuju na stranici, mada se kod nekih pretraživača prikazuje kao naslov prozora stranice.

U tabeli sa Sl. 6-8 navedeni su tagovi definisani HTML jezikom. Za ispisivanje naslova koristi se tag <h n>, gde je n ceo iz opsega 1 - 6. Tako, tag <h1> označava glavni naslov, a <h6> naslov namanje važnosti. Oblik u kojem će naslovi biti prikazani, shodno nihovom nivou, zavisi od pretraživača. Tipično, tekst naslova višeg nivoa (sa manjom brojnom vrednošću) ispisuju se većim i ˝težim˝ fontom. Takođe, pretraživač može da koristi različite boje za prikaz naslova različitih nivo. Obično, naslovi označeni tagom <h1> ispisuje se većim i masnim slovima i sa barem jednom praznom linijom iznad i ispod naslova. Naslovi omeđeni tagom <h2> ispisuju se manim fontom sa manjim razmakom iznad i ispod teksta naslova, itd.

Tagovi <b> i <i> se koriste za označavanje teksta koji treba ispisati masnim (bold) i iskošenim (italic) slovima, respektivno.

156

Tag Opis <html> ... </html> Deklariše da je Web stranica pisana u HTML-u <head> ... </head> Omeđuje zaglavlje stranice <title> ... </title> Definiše naslov stranice (ne prikazuje se na stranici) <body> ... </body> Omeđuje telo stranice <h n> ... </h n> Omeđuje naslov nivoa n <b> ... </b> Postavlja ... u bold <i> ... </i> Postavlja ... u italik <center> ... </center> Horizontalno centrira ... na stranici <ul> ... </ul> Omeđuje neuređenu listu <ol> ... </ol> Omeđuje uređenu listu <il> ... </il> Omeđuje jednu stavku uređene liste <br> Umeće novi red (prelom linije) <p> Započinje novi paragraf <hr> Umeće horizonalnu liniju po celoj dužini stranice <img src = “...“> Prikazuje sliku <a href=“...“> ... </a> Definiše hipervezu

Sl. 6-8 Spisak najznačajnijih HTML tagova.

HTML pruža više različitih načina za kreiranje listi, uključujući i ugnježdene liste. Liste se započinju tagom <ul> ili <ol>, a tag <il> se, u oba slučaja, koristi za označavanje početka stavki u listi. Tag <ul> označava početak nenumerisane liste. Pojedinačne stavke ovakve liste (omeđene tagovima <il> i </il>) prikazuju se sa znakom • na početku. Za numerisane liste (omeđene tagom <ol>), umesto simbolom •, stavke se prilikom ispisivanja u pretraživaču označavaju rednim brojevima.

Tagovi <br>, <p> i <hr> se koriste za ragraničenje delova teksta. Tag <br> lomi liniju teksta (prelazak u novi red). Tag <p> označava početak novog paragrafa, što može značiti umetanje jedne prazne linije ili uvlačenje prve linije novog paragrafa. Konačno, tag <hr> prekida tekuću liniju teksta i u novoj liniji crta horizontalnu liniju celom dužinom stranice.

Osim teksta, Web stranice pisane u HTML-u mogu sadržati i slike. Za umetanje slika na tekuću poziciju ne stranici koristi se tag <img>. Ovaj tag može imati više parametara. Parametar src sadrži URL slike. HTML ne propisuje dozvoljene grafičke formate slika. U praksi, svi pretraživači podržavaju grafičke formate GIF i JPEG. Stranica može sadržati i sliku u nekom drugom formatu (npr. BMP), da li će takva slika biti i prikazana u pretraživaču zavisi od sposobnosti pretraživača da barata konkretnim formatom. Parametar taga <img>, align, definiše poravnanje slike u odnosu na tekst (top, middle, bottom). Parametar alt omogućava da se umesto slike može prikazati tekst, ukoliko korisnik zabrani pretraživaču da prikazuje slike. Konačno, parametar ismap, ukazuje da se radi o aktivnoj slici, tj. slici mapi.

Za označavanje hiperveza koristi se tagovi <a> i </a>. Slično tagu <img>, tag <a> može sadržati više parametara, kao što su href (za URL) i name (za ime hiperveze). Tekst uokviren tagovima <a> i </a> se prikazuje, a klikom na tekst pretraživač prelazi na novu stranicu čiji je URL naveden u parametru href. Takođe, dozvoljeno je umesto teksta navesti sliku (tag <img>). U tom slučaju, hiperveza se aktivira klikom na sliku.

Na primer, razmotrimo sledeći fragment HTML teksta:

<a href="http://www.nasa.gov"> NASA's home page </a>

koji se u pretraživaču prikazuje kao:

NASA's home page

Ako korisnik klikne na ovaj tekst, pretraživač će pribaviti i prikazati stranicu čiji je URL http://www.nasa.gov.

U sledećem primeru:

<a href="http://www.nasa.gov"> <img src="shuttle.gif" alt="NASA"> </a>

na stranici će biti prikazana slika (npr. slika spejs šatla). Klik na ovu sliku imaće isti efekat kao klik na podvučeni tekst iz prethodnog primera. Ukoliko korisnik zabrani prikazivanje slika u pretraživaču, na mestu na stranici, gde bi inače bila prikazana slika, biće ispisan tekst NASA.

Parametar name tag <a> se koristi za hiperveze koje ukazuju na pojedine sekcije same stranice. Na primer, na početku mnogih Web stranica nalazi se sadržaj stranice (slično sadržaju knjige). Klikom na stavku iz sadržaja, korisnik ima mogućnost da se brzo pozicionira na odgovarajuću sekciju stranice.

157

HTML je jezik koji evoluira. Starije verzije HTML-a, 1.0 i 2.0, nisu predviđale tabele. Podrška za tabele uvedena je u veziji HTML 3.0. HTML tabela se sastoji iz jedne ili više vrsta od kojih svaka sadrži jednu ili više ćelija. Ćelije mogu sadržati tekst, slike, ikone, fotografije, pa čak i cele tabele. Ćelije se mogu spajati u veće ćelije koje zauzimaju više kolona i/ili vrsta. Iako autor stranice ima mogućnost izvesne kontrole nad izgledom tabele (definiše poravnanje sadržaja ćelija, stil okvira tabele, margine teksta u ćeliji), konačni izgled tabele zavisi od načina na koji pretraživač interpretira HTML opis tabele.

Na Sl. 6-9(a) je dat primer HTML-a koji ilustruje osnovne karakteristike HTML tabela, a na Sl. 6-9(b) odgovarajući prikaz u pretraživaču. Kao što se može videti celokupna tabela je omeđena tagovima <table> i </table>. Tag <caption> sadrži tekst naslova tabele. Svaka vrsta počinje tagom <tr>, dok su pojedinačne ćelije označene tagom <th> ili <td>. Ćelije označene tagom <th> (Table Header) odgovaraju nslovnim ćelijama kolona, dok one označne tagom <td> (TableData) predstavljaju unutrašnje ćelije tabele, tj. one koje sadrže podatke.

Prilikom kreiranja tabela dozvoljeno je koristiti brojne atribute, kako bi se definisalo horizonalno i vertikalno poravnanje ćelija, poravnanje unutar ćelije, način crtanja okvira, grupisanje ćelija itd.

<html> <head><title> Primer stranice sa tabelom </title></head> <body> <table border=1 rules=all> <caption> Razlike izmedju verzija HTML-a </caption> <col align = left> <col align = center> <col align = center> <col align = center> <col align = center> <tr><th>Stavka<th>HTML 1.0<th>HTML 2.0<th>HTML 3.0 <th>HTML 4.0</tr> <tr><th>Hiperveze <td> x <td> x <td> x <td> x </tr> <tr><th>Slike <td> x <td> x <td> x <td> x </tr> <tr><th>Liste <td> x <td> x <td> x <td> x </tr> <tr><th>Aktivne mape i slike<td>&nbsp<td>x<td>x<td>x</tr> <tr><th>Forme<td> &nbsp <td> x <td> x <td> x </tr> <tr><th>Formule<td> &nbsp <td> &nbsp <td> x <td> x </tr> <tr><th>Tulbarovi<td> &nbsp <td>&nbsp<td> x <td> x </tr> <tr><th>Tabele<td>&nbsp<td>&nbsp<td>x<td>x</tr> <tr><th>Ugradnja objekata<td>&nbsp<td>&nbsp<td>&nbsp<td>x </tr> <tr><th>Skripte<td>&nbsp<td>&nbsp<td>&nbsp<td>x</tr> </table> </body> </html>

(a) (b)

Sl. 6-9 (a) HTML tabela; (b) prikaz tabele.

U verziji HTML 4.0 uvedene u dodatne mogućnosti, kao što su podrška za olakšano korišćenje Web stranica osobama sa hendikepom, ugradnja objekata (opštenje taga <img> tako da i druge vrste objekata mogu biti sadržani na stranici), podrška za skript jezike (koja omogućava kreiranje dinamičkog sadržaja stranice) i druge.

U slučajevima kada je Web sajt složen i sadrži veliki broj stranica koje kreiraju različiti autori koji rade za istu kompaniju, poželjno je da postoji način za unifikaciju izgleda (stila) različitih stranica. Ovaj problem se može rešiti korišćenjem style sheet-ova. Stranice koje se oslanjaju na pridruženi style sheet ne moraju više da sadrže isključivo tzv. fizičke stilove (kao što su npr. <b> za bold ili <i> za italic). Umesto toga, autori koriste logičke stilove definisane u style sheet-u; npr. <nr> (za normalan tekst), <em> (za naglašen tekst), <strong> (za jako naglašen tekst). Način prevođenja logičkih stilova definisan je u style sheet-u koji se referencira na početku svake stranice. Na ovaj način, sve stranice imaće identičan stil, a da bi se promenio stil svih stranica dovoljno je promeniti definiciju stila u style sheet-u. Na primer, u style sheet-u može biti definisano da se logički stil <strong> prikazuje u plavoj boji u italic fontu veličine 14-point-a. Ako je potrebo promeniti stil tako da se tekst označen sa <strong> prikazuje u ružičastoj boji, bold fontom veličine 18, dovoljno je izmeniti samo jednu definiciju u style sheet-u i automatski, promena će biti vidljiva na svim stranicama, svuda tamo gde se koristi ovaj stil.

158

Forme

HTML 1.0 je omogućavo samo jednosmernu komunikaciju. Korisnik je mogao da dobije traženu stranicu od servera, ali je teško mogao da vrati nazad povratnu informaciju. Kako je sve veći broj komercijalnih organizacija počinjalo da korisni Web, tako su rasli zahtevi za dvosmernim saobraćajem. Na primer, javila se potreba za popunjavanjem narudžbenica preko Web-a, registracijom korisnika, postavljanjem upita za predraživanje baze podataka itd.

Ovi i slični zahtevi doveli su do uvođenja formi, već u verziji HTML 2.0. Forme sadrže box polja (ili dugmad) koja korisnik može da popuni traženim podacima ili učini izbor između više ponuđenih opcija i unetu informaciju vrati vlasniku stranice. Za ovu namenu koristi se tag <input>. Ovaj tag poseduje veći broj parametara uz pomoć kojih se reguliše veličina, priroda i upotreba polja. Nejčešće se koriste polja za unos teksta, kvadrati za štikliranje, aktivne mape i dugme Submit. Na Sl. 6-10(a) je dat primer HTML koda koji ilustruje osnovne mogućnosti formi. Odgovarajući prikaz u pretraživaču dat je na Sl. 6-10(b).

Forma je uokvirena tagovima <form> i </form>. Obuhvaćeni tekst, koji nije deo nekog taga, se prikazuje kao i takst sadržan u telu stranice. Pri tome, dozvoljeno je korišćenje svih uobičajenih tagova (npr. <b>). Forma sa Sl. 6-10(a) sadrži tri vrste <input> box polja: polja za unos teksta, kvadrate za štikliranje i nekoliko radio dugmadi. Prvo polje u formi definiše polje za unos teksta veličine (size) 46 karaktera predviđeno za upis imena korisnika. Uneti string se pamti u promenljivoj kupac radi kasnije obrade. Tag <p> nalaže pretraživaču da tekst i box polja koja slede prikaže u novoj linij. Uz pomoć tag <p> i sličnih, autor forme može da kontroliše raspored polja i teksta na formi.

<html> <head><title> FORMA ZA NARUCIVANJE KNJIZARE CENTAR</title></head> <body> <h1> Forma za narucivanje knjiga </h1> <form ACTION="http://www.centar-knjiga.com/cgi-bin/narudzba" method=POST> <p> Ime <input name="kupac" size=46></p> <p> Ulica<input name="ulica" size=20> Mesto <input name="mesto" size=14></p> <p> Br. kreditne kartice <input name="cardno" size=10> Istice <input name="istice" size=4> MASTER <input name="cc" type=radio value="mastercard"> VISA <input name="cc" type=radio value="visacard"></p> <p>Narucujem knjigu <input name="knjiga" size=46></p> <p>Povez Tvrdi <input name="povez" type=radio value="tvrdi"> Meki <input name="povez" type=radio value="meki"> Dostava preko brze poste <input name="express" type=checkbox></p> <p><input type=submit value="narucivanje"></p> Hvala na poverenju. </form> </body> </html>

(a)

(b)

Sl. 6-10 (a) HTML kod forme; (b) prikaz forme

Sledeća linija forme definiše polja za unos adrese i mesta stanovanja kupca. Prvo polje je veličine 40, a drugo 14 karaktera. Naredna linija predviđena je za unos podataka o kreditnoj kartici koju kupac koristi za plaćanje. Za broj kartice i datum kada ističe važenje kartice koriste se polja za unos teksta, dok se tip kartice bira pomoću novog tipa polja, tzv. radio dugmeta. Radio dugmad se koriste kada treba obaviti izbor između dve ili više alternativnih opcija. U pretraživaču, radio dugme se prikazuju na način koji omogućava korisniku da klikom na dugme može da izabere ili poništi izbor odgovarajuće opcije. Klik na jedno dugme isključuje sva ostala iz iste grupe. Radio dugmad se koriste i za izbor tipa poveza. Sva radio dugmad sa istim imenom pripadaju istoj grupi. Tako, sva radio dugmad za izbor tipa kreditne kartce imaju ime ´cc´, a ona za tip poveza ime ´povez´. Parametar

159

value (vrednost) se koristi za indikaciju koje radio dugme je izabrano. Na primer, zavisno od toga koji tip kreditne kartice je izabran, promenljiva cc dobiće jednu od dve vrednosti ˝mastercard˝ ili ˝visacard˝.

Posle grupe radio dugmadi za izbor poveza, sledi opcija za isporuku brzom poštom, predstavljena tzv. kvadratom za štikliranje (checkbox). Kvadrat za štikliranje može biti uključen ili isključen. Za razliku od radio dugadi gde samo jedno dugme iz grupe može biti izabrano, svaki kvadrat za štikliranje se postavljaju nezavisno od ostlih.

Polje za unos teksta, radio dugme i kvadrat za štikliranje su tri tipa taga <input>. Tip se navodi kao vrednost parametra type, npr. type=radio ili type=checkbox. Polje za unos teksta je podrazumevani tip i zbog toga nije nepohodo navoditi parametar type. Postoje još dva tipa taga <input>, tipovi password i textarea. Tip password, koji se obično koristi za unos lozinke, identičan je polju za unost teksta, osim što se ne ispisuju karakteri koji se kucaju, već se svaki uneti karakter predstavlja istim znakom, npr. *. Tip textarea je takođe varijanta polja za unos teksta, koja, za razliku od osnovnog tipa može sadržati više linija teksta.

Poslednje <input> polje na formi sa slike je Submit dugme sa natpisom ˝narucivanje˝. Klikom na ovo dugme, informacije unete na formu se šalju nazad na server od kojeg je Web stranica dobijena. Submit dugme se definiše vrednošću submit parametra type. Vrednost parametra value predstavlja tekst koji se prikazuje kao natpis dugmeta.

Kada korisnik klikne na Submit dugme, pretraživač pakuje informacije prikuljene sa forme u jednu dugačku liniju i šalje je serveru na obradu. Znak & se koristi za razdvajanje polja, a znak + predstavlja razmak. Na primer, za formu sa slike, linija koja se šalje serveru može biti oblika: kupac=Petar+Petrovic&ulica=Beogradska+14&mesto=Nis&cardno=1234567890&istice=9/07&cc=mastercard&povez=tvrdi&express=on Na serveru je da protumači dobijeni string i preduzme odgovarajuće akcije.

XML i XSL

HTML, sa ili bez formi, ne bavi se struktuiranjem podataka na Web stranici niti razdvaja sadržaj od formatiranja. Sa pojavom naprednih Web aplikacija, kao što su aplikacije za elektronsku trgovinu (e-commerce), javila se potreba za struktuiranjem Web stranica i jasnim razdvajanjem sadržaja od načina prikazivanja (formatiranja). Na primer, zamislimo program koji pretražuje Web u potrazi za najjeftinijom knjigom ili CD-om. Jedan takav program bi morao da analizira veliki broj Web stranica raznih sajtova za elektronsku trgovinu i da iz svake izdvoji naslove i cene knjiga ili CD-ova. Ako su Web stranice napisane u HTML-u, program će veoma teško moći da zaključi gde se na stranici nalazi tražena informacija.

Iz ovog i sličnih razloga, organizacija W3C, koja se bavi razvojem Web-a i standardizacijom protokola za Web, razvila je poboljšanje HTML-a koje omogućava struktuiranje Web stranice na način koji olakšava automatsku obradu njenog sadržaja. Konkretno, uvedena su dva nova jezika. Prvi, XML (eXtesible Markup Language) opisuje Web sadržaj na struktuirani način, dok drugi, XSL (eXtensible Style Language) opisuje formatiranje Web stranice nezavisno od njenog sadržaja. Budući da se radi o obimnim i složenim jezicima, u nastavku će biti izložena samo njihova osnovna ideja.

<?xml version="1.0"?> <?xml-stylesheet type="text/xsl" href="book_list.xsl"?> <book_list> <book> <title> Computer Networks, 4/e </title> <author> Andrew S. Tanenbaum </author> <year> 2001 </year> </book> <book> <title> Internetworking with TCP/IP, Vol I</title> <author> Douglas E. Comer </author> <year> 2000 </year> </book> <book> <title> Data Communications and Networking</title> <author> Behrouz A. Forouzan, 2/e </author> <year> 2001 </year> </book> </book_list>

Sl. 6-11 Primer Web stranice u XML-u.

160

Razmotrimo XML dokument sa Sl. 6-11. Dokument opisuje strukturu nazvanu book_list, koja predstavlja spisak knjiga. Za svaku knjigu u strukturi postoje tri polja: naslov (title), autor (author) i godina izdavanja (year). Napomenimo da XML omogućava kreiranje mnogo složenijih struktura od one prikazane na Sl. 6-11. Na primer, dozvoljeno je da struktura sadrži višestruka polja (npr. više od jednog autora knjige), opciona polja (npr. naslov pratećeg CD-ROM-a), alternativna polja (npr. URL knjižare, ako knjiga nije rasprodata ili URL sajta za aukcijsku prodaju, ako je knjiga rasprodata). S obzirom na to da XML tagovi ukazuju na smisao informacije koje sadrže, XML dokument se može lako pretraživati, npr. da bi se pronašle sve knjige datog autora.

U primeru sa Sl. 6-11, sadržaj svakog od tri polja, autor, naslov i godina, se tretira kao nedeljiva informacija. Međutim, ako je potrebno, recimo radi preciznije pretrage, polja je dozvoljeno razložiti na podpolja. Na primer, polje za ime autora, se može podeliti na dva podpolja, jedno za ime a drugo za prezime autora:

<author> <first_name> Andrew </first_name> <last_name> Tanenbaum </last_name> </author>

Uvedena podela polja author omogućava pretraživanje samo po imenu ili samo po prezimenu autora. U opštem slučaju dubina podele može biti proizvoljna.

Dokument sa Sl. 6-11 sadrži spisak od tri knjige. Međutim, sam dokument na govori ništa o tome kako jednu ovakvu Web stranicu treba prikazati u pretraživaču. Da bi se definisao način formatiranja dokumenta, neophodan je još jedan fajl, book_list.xsl, napisan u jeziku XSL, koji će ˝objasniti˝ pretraživaču kako da prikaže podatke iz XML dokumenta.

Na Sl. 6-12 je prikazan primer XSL fajla za formatiranje XML dokumenta sa Sl. 6-11. Nakon neophodnih deklaracija, koje između ostalog sadrže URL na XSL standarda, slede tagovi <html> i <body>, koji, slično kao kod HTML-a dokumenta, definišu početak Web stranice. Zatim sledi definicija tabele, koja sadrži naslove i tri kolone.

<?xml version='1.0'?> <xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" version="1.0"> <xsl:template match="/"> <html> <body> <table border="2"> <tr> <th> Title </th> <th> Author </th> <th> Year </th> </tr> <xsl:for-each select="book_list/book"> <tr> <td><xsl:value-of select="title"/></td> <td><xsl:value-of select="author"/></td> <td><xsl:value-of select="year"/></td> </tr> </xsl:for-each> </table> </body> </html> </xsl:template> </xsl:stylesheet>

Sl. 6-12 Primer XSL fajla.

U primeru sa Sl. 6-12, sekcija:

<xsl:for-each select="book_list/book"> <tr> <td><xsl:value-of select=”title”/></td> <td><xsl:value-of select=”author”/></td> <td><xsl:value-of select=”year”/></td> </tr> </xsl:for-each>

161

je analogna for naredbi iz C-a, gde prva linija odgovara zaglavlju, pet unutrašnjih linija telu, a poslednja oznaci za kraj for petlje. Kada pretraživač, koji interpretira dati XSL fajl, on prolazi jedanput kroz petlju za svaku knjigu iz pridruženog XML dokumenta i u svakom prolasku generiše pet linija oblika: <tr> naslov, autor, godina </tr>. Drugim rečima, pretraživač generiše HTML tabelu popunjenu podacima o svim knjigama iz XML dokumenta. Krajnji rezultat je isti kao da se prikazuje HTML stranica koja sadrži tabelu popunjenu podacima o tri knjige. Međutim, XML/XSL predstavlja daleko fleksibilnije rešenje. Na primer, ako je potrebno u spisak uvrstiti nove knjige, dovoljno je u XML dokument dopisati nova <book> polja; XSL ostaje neizmenjen. (U HTML varijanti, bilo bi neophodno proširiti definiciju tabele novim vrstama). S druge strane, ako treba promeniti način prikazivanja potrebno je modifikovati XSL fajl, ali ne i XML dokument. Drugo, program koji na Web stranici traži informacije o nekoj knjizi, analizira XML dokument. S obzirom na to da XML dokument sadrži tagove koji ukazuju na smisao podataka i nije opterećen tagovima za formatiranje, njega je mnogo jednostavnije analizirati od odgovarajućeg HTML dokumenta.

Treba napomenuti da iako XSL fajl sadrži neku vrstu programskih konstrukcija, Web stranice napisane u XML i XSL su i dalje statičke. Naima, kao i HTML, XSL daje samo instrukcije Web pretraživaču kako da prikaže stranicu. Naravno, upotreba XML/XSL-a podrazumeva da je pretraživač u stanju da interpretira XML i XSL, što je danas slučaj sa gotovo svim pretraživačima.

6.6 Dinamički i aktivni Web dokumenti Model Web-a opisan u prethodnim sekcijama podrazumeva da klijent šalje serveru ime fajla, a server odgovara slanjem klijentu sadržaja traženog fajla. U početnom periodu razvoja Web-a celokupan sadržaj dostupan na Web-u bio je statički (sadržan u fajlovima koji se bez bilo kakve modifikacije transportuju do klijenta). Međutim, u novije vreme, sadržaj koji se može preuzeti sa Web-a postaje u sve većoj meri dinamički, tj. ne postoji u unapred definisanom obliku, već se kreira na zahtev. Generisanje sadržaja Web stranica može se obaviti bilo na strani servera bilo na strani klijenta. U prvom slučaju, tzv. dinamički dokumenti, Web server, po prijemu zahteva, pokreće odgovarajući aplikacioni program koji kreira dinamički dokument, a klijentu vraća izlaz programa (Sl. 6-13(a)). Drugim rečima, kao odgovor na svaki zahtev klijenta, na strani severa se kreira nova verzija HTML dokumenta. Krajnje jednostavan primer dinamičkog dokumenta je preuzimanje tekućeg vremena i datuma od servera. Vreme i datum su primer dinamičke (promenljive) informacije koja se menja iz momenta u moment. Na primer, klijent može da zahteva od servera da izvrši program koji čita sistemsko vreme serverskog računara. Program konvertuje informaciju o vremenu u tekst, formatira tekst pomoću HTML tagova i generisani HTML dokument predaje Web serveru koji ga vraća nazad klijentu.

1. Klijent šalje zahtev serveru

1. Klijent šalje zahtev serveru

2. Na strani servera se izvršava program koji kreira dokument

Dokument

Program

ServerKlijent

2. Server vraća klijentu kopiju programa

3. Server vraća klijentu kreirani dokument

3. Program se izvršava na strani klijenta i kreira dokument.

(a) (b) Sl. 6-13 (a) dinamički dokument; (b) aktivni dokument.

162

U drugom slučaju, tzv. aktivni dokumenti, Web stranica osim statičkog sadržaja (HTML, slike i sl.) sadrži i program koji se nakon učitavanja stranice izvršava na strani klijenta (u pretraživaču). Na primer, zamislimo da želimo da kreiramo Web stranicu koja sadrži animiranu grafiku ili interaktivni grafički interfejs. S obzirom na to da HTML reguliše samo prikaz sadržaja stranice na ekranu pretraživača, neophodan je poseban program koji će kreirati animacije ili omogućiti neku specifičnu interakciju sa korisnikom. Takođe, jasno je da se takav jedan program mora izvršavati na računaru klijenta, tj. tamo gde se odvija interakcija sa korisnikom. Uvek kada klijent zahteva aktivni dokument od servera, server šalje kopiju dokumenta sa sadržanim program koji se po učitavanju izvršava u pretraživaču (Sl. 6-13(b)).

Dinamički dokumenti

Potreba za generisanjem dinamičkih dokumenata na strani servera najlakše se može se sagledati ako razmotrimo korišćenje HTML formi na ranije opisani način. Kada korisnik popuni formu i klikne na dugme Submit, pretraživač šalje serveru poruku sa sadržajem forme zajedno sa poljima koje je korisnik popunio. Očigledno, ova poruka nije ime fajla koji treba vratiti klijentu, već se sadržaj poruke prosleđuje odgovarajućem programu radi procesiranja. Obično, obrada na strani servera podrazumeva pristup bazi podataka (smeštenoj na hard disku servera) radi upisa dostavljenih podataka ili čitanja zapisa koji odgovaraju dostavljenim podacima i generisanje HTML stranice koja sadrži odgovor koji se vraća klijentu. Na primer, pošto je na Web stranici neke elektronske prodavnice, korisnik izabrao stavke koje želi da kupi i kliknuo na dugme Submit, podaci uneti na formi se šalju serveru gde se pokreće program čiji je zadatak da kreira HTML stranicu narudžbenice, koja će osim naziva i cene izabranih stavki sadržati i ukupnu cenu, PDV, ime i adresu korisnika i sl. Uz to, od programa se očekuje i da podatke o izdatoj narudžbi upiše u bazu podataka. Na Sl. 6-14 su prikazani koraci koji su potrebni za obradu podataka unetih u HTML formu.

Sl. 6-14 Obrada HTML forme. Korisnik popunjava formu (1). Forma se vraća serveru (2) i predaje CGI-u (3). CGI

postavlja upit bazi podataka (4). Iz baze se preuzimaju traženi podaci (5). CGI kreira HTML stranicu (6). Stranica se vraća klijentu (7) i prikazuje u pretraživaču (8).

Tradicionalni, i danas već zastareli način za procesiranje HTML formi i drugih interaktivnih Web stranica zasnovan je na sistemu koji se zove CGI (Common Gateway Interface - opšti interfejs pristupa). CGI predstavlja standardizovani interfejs koji omogućava Web serveru da ˝razgovara˝ sa pozadinskim programima. Po pravilu, pozadinski programi su skripte napisane u jeziku Perl.

Drugi uobičajeni način za generisanje dinamičkog sadržaja podrazumeva umetanje skripti unutar same HTML stranice. Kada server dobije zahtev za ovakvom stranicom, on izdvaja skript iz stranice i izvršava ga. Primer jezika koji se koristi za pisanje ovakvih skripti je PHP (Hypertext Processor). Da bi PHP mogao da se koristi, server mora da razume PHP jezik (slično kao što pretraživač mora da razume XML da bi bio u stanju da interpretira Web stranicu napisanu u XML-u). Obično, server očekuje da Web stranice koje sadrže PHP imaju nastavak .php umesto .html ili .htm.

Na Sl. 6-15 je prikazana HTML stranica sa ugrađenim jednostavnim PHP skriptom. Osim standardnog HTML-a, stranica sadrži još i PHP skript unutar taga <?php . . . ?> . Efekat ovog skirpta je generisane Web stranice koja sadrži opšte podatke o klijentu koji je zatražio stranicu. Pretraživači, uz svaki zahtev upućen serveru obično šalju i neke dodatne informacije o sebi (tip pretraživača, jezik, operativni sistem, tip klijentskog računara, ...), koje se prenose kao vrednost promenljive HTTP_USER_AGENT (deo poruke zahteva). Pretpostavimo da je listing sa Sl. 6-15 smešten u fajlu test.php koji se nalazi na WWW direktorijumu kompanije ABCD. Kada se korisnik obrati URL-u www.abcd.com/test.php, server kompanije ABCD otvara fajl test.php, pronalazi u njemu PHP skript, zamenjuje ga vrednošću promenljive HTTP_USER_AGENT iz pristiglog zahteva i tako modifikovanu stranicu vraća klijentu.

<html> <body>

<h2>Ovo je sve sta znam o tebi:</h2> <?php echo $HTTP_USER_AGENT?>

</body> </html>

Sl. 6-15 HTML stranica sa ugrađenim PHP-om.

163

PHP je naročito pogodan za procesiranje formi. Razmotrimo primer HTML stranice sa Sl. 6-16(a) koja sadrži formu. jedina specifičnost ove stranice je sadržaj prve linije koja definiše da radi obrade podataka unetih u formu i vraćenih serveru treba koristiti fajl action.php. Stranica prikazuje dva tekstualna polja, jedno predviđeno za unos imena (name) a drugo za unos godine rođenja (age) korisnika. Nakon što je korisnik popunio oba polja, klikom na dugme Submit, popunjena stranica (tačnije, linija teksta koja sadrži unete podatke) se vraća serveru. Server preuzima sadržaje polje name i age, a zatim otvara i prolazi kroz fajl action.php (Sl. 6-16(b)) i izvršava svaki PHP skript na koji naiđe. Pod pretpostavkom da je korisnik u polja name i age upisao ˝Barbara˝ i ˝24˝, HTML fajl koji se vraća klijentu imaće oblik kao na Sl. 6-16(c).

<html> <body> <form action=”action.php” method=”post”> <p>Unesi svoje ime: <input type=”text” name=”name”> </p> <p>Koliko imas godina: <input type=”text” name=”age”> </p> <input type=”submit”> </form> </body> </html>

(a) <html> <body> <h1> Odgovor:</h1> Zdravo <?php echo $name;?>. Predvidjanje: sledece godine imaces <?php echo $age + 1;?> godina </body> </html>

(b) <html> <body> <h1> Odgovor:</h1> Zdravo Barbara. Predvidjanje: sledece godine imaces 25 godina </body> </html>

(c)

Sl. 6-16 (a) Web stranica sa formom. (b) PHP skript za obradu podataka unetih u formu. (c) Izlaz PHP skripta za ulaze ˝Barbara˝ i 24.

PHP je moćan programski jezik, koji se uz to i lako koristi, orijentisan na spregu između Web servera i servera baze podataka. PHP poseduje promenljive, stringove, polja i većinu upravljačkih struktura koje srećemo u C-u. PHP je open source i dostupan je za slobodno korišćenje. Posebno je projektovan za rad sa Apache web serverom (koji je takođe open source).

Treća tehnika za dinamičko kreiranje Web stranica je JSP (JavaServer Pages). JSP je slična PHP-u, s tom razlikom što se dinamički deo stranice piše u programskom jeziku Java, umesto u PHP-u. Stranice koje koriste ovu tehniku obično imaju nastavak .jsp.

Četvrta tehnika, ASP (Active Server Pages) je Microsoft-ova verzija PHP-a i JSP-a. Za generisane dinamičkog sadržaja kod ASP se koristi skript jezik Visual Basic Script (ili VB skript). Stranice koje koriste ASP, obično imaju nastavak .asp.

Aktivni dokumenti

Skript jezici kao što su CGI, PHP, JSP i ASP rešavaju problem procesiranja formi i interakcije sa bazama podataka na serveru. Svi oni su u mogućnosti da prihvate informacije unete u formu, pretraže informacije u bazi podataka i generišu HTML stranicu sa rezultatima obrade. Međutim, ni jedan od ovih skript jezika nije u stanju da reaguje na klik mišem ili da direktno interaguje sa korisnikom koji koristi pretraživač. Za tu namenu, neophodan je program koji će se izvršavati u samom pretraživaču, na računaru klijenta umesto na računaru servera. Web stranica sa pridruženim programom koji se izvršava na strani klijenta naziva se aktivnim dokumentom.

164

Postoje dva načina za kreiranje aktivnih dokumenata. Prvi način podrazumeva da se program, u obliku binarnog kôda, čuva na serveru, a da u HTML stranici postoji tag u kome je navedeno ime fajla koji sadrži program. Kada HTML interpretator u pretraživaču naiđe na ovakav tag, on najpre preuzima fajl programa od servera, a zatim ga izvršava. Programi ovog tipa najčešće se pišu programskom jeziku Java. Drugi način je zasnovan na skrip jeziku koji se, slično PHP-u, ugrađuje u sam HTML. Međutim, za razliku od PHP skripta koji se izdvaja iz HTML stranice i izvršava na serverskom računaru, skrip namenjen klijet iz HTML-a izdvaja pretraživač i izvršava ga uz pomoć odgovarajućeg interpretatora. Najpoznatiji skript jezik za ovu namenu je JavaScript.

Java

Java je objektno-orijentisan jezik zasnovan na C++. Za razliku od C++, i većine drugih viših programskih jezika, kompajlirani programi pisani u Javi su portabilni, tj. mogu se izvršavati na bilo kom računaru, nezavisno od tipa procesora i operativnog sistema. U terminologiji Jave, kompajlirani program se naziva bajtkôdom (bytecode). Bajtkôd ne sadrži mašinske instrukcije za neki konkretan procesor, već instrukcije koje se izvršavaju u interpretatoru za Java bajtkôd, tj. u tzv. Java virtuelnoj mašini. Bilo koji računar na kome je instalirana Java virtuelna mašina u stanju je da izvršava programe pisane u Javi. U osnovi, bajtkôd predstavlja međukôd, koji je po složenosti između Java izvornog kôda i mašinskog kôda. Virtuelna mašina izvršava bajtkôd tako što u bajtkôdu identifikuje pojedinačne komande (tzv. metode) i poziva odgovarajuće funkcije pisane u mašinskom jeziku za ciljnu mašinu.

Java programi namenjeni za Web nazivaju se apletima. Apleti se čuvaju na Web serveru u fajlovima sa nastavkom .class. Aplet se uključuje u HTML pomoću odgovarajućeg taga koji predstavlja instrukciju HTML interpretatoru da od Web servera zatraži .class fajl, naveden u tagu, i prosledi ga virtuelnoj mašini gde će aplet biti izvršen.

Primer jednostavnog apleta je aplet koji reprodukuje audio fajl, kao pozadinsku muziku, za vreme dok je u pretraživaču prikazana stranica. Pretpostavimo da je aplet uključen u Web stranicu sa URL-om http://www.elfak.ni.ac.yu/ i da je smešten u fajlu bgsound.class, koji se nalazi na URL-u http://www.elfak.ni.ac.yu/java-apps. Tag koji uključuje aplet u HTML je sledećeg oblika:

<OBJECT CODEBASE=”http://www.elfak.ni.ac.yu/java-apps” CLASSID = ˝java:bgsound.class˝ DATA = ˝bgsound.data˝ CODETYPE = ˝audio/MP3˝></OBJECT>

Tag sadrži više atributa, sledećeg značenja. Vrednost atributa CLASSID definiše ime fajla u kome je smešten aplet. CODEBASE definiše server i putanju na kojoj se fajl nalazi. Ime fajla, ˝bgsound.data˝ u kome se čuvaju podaci koje aplet treba da procesira navedeno je u atributu DATA. Ovaj fajl sadrži podatke tipa audio/MP3, što je navedeno u atributu CODETYPE. Nakon učitavanja, aplet i prateći audio fajl se predaju virtuelnoj mašini; aplet se startuje i sadržaj audio fajla, u dekodiranom obliku, šalje u audio karticu gde se obavlja reprodukcija.

Na sličan način, aplet može sadržati grafičku animaciju ili video. U tom slučaju, kao atributi taga OBJECT navode se dimenzije pravougaone oblasti na ekranu pretraživača, gde će animacija/video biti prikazani.

Java apleti se mogu razumeti i kao fleksibilna zamena za pomoćne aplikacije i plug_in-ove. Na primer, pretpostavimo da Web stranica sadrži sliku u nekom novom grafičkom formatu za koji na klijentskom računaru ne postoji podrška u vidu plug-in-a ili pomoćne aplikacije i da zbog toga slika ne može biti prikazana na ekranu pretraživača. Međutim, ako se za prikazivanje slike koristi aplet, dekoder za novi format može biti smešten u samom apletu koji se automatski preuzima sa servera prilikom učitavanja stranice u pretraživač.

ActiveX kontrole su Microsoft-ov odgovor na Java aplete. ActiveX kontrole se, kao i apleti mogu ugraditi na Web stranicu. ActiveX kontrole su programi kompilirani za Pentium procesore i izvršavaju se direktno, bez posredovanja virtuelne mašine, kao što je to slučaj kod apleta. Zbog toga je izvršenje ActiveX kontrola značajno brže od izvršavanja apleta, a njihove mogućnosti su daleko veće, u smislu korišćenja raspoloživih softverskih i hardverskih resursa računara. Kada Internet Explorer u Web stranici primeti pozivanje na ActiveX kontrolu, on je preuzima od servera, verifikuje njen identitet, registruje je na lokalnom računaru i izvršava. Međutim, pored ograničena da se ActiveX kontrole mogu koristiti samo na Pentium PC računarima, njihovo korišćenje može biti rizično u pogledu sigurnosti.

JavaScript

Slična funkcionalnost kao sa Java apletima se može dobiti i korišćenjem JavaScript jezika, s tom razlikom što je, slično PHP-u, JavaScript skript jezik koji se u izvornom obliku ugrađuje u HTML stranicu. JavaScript program se smešta u poseban HTML tag, <script>. Kada HTML interpretator naiđe na tag <script> on poziva JavaScript interpretator koji izvršava sadržani skript.

Uprkos sličnom imenu, JavaScript, kao jezik, nema direktne veze sa Javom. Slično drugim skript jezicima, JavaScript sadrži programske konstrukcije veoma visokog nivoa. Na primer, u jednoj liniji JavaScript programa

165

moguće je prikazati dijalog za unos teksta, čekati da tekst bude unesen i smestiti uneti tekst u neku promenljivu. Zahvaljujući ovakvim i sličnim mogućnostima, JavaScript je pogodan za lako projektovanje interaktivnih Web stranica. Takođe, JavaScript poseduje mnoge osobine viših programskih jezika, kao što su tipovi podataka, aritmetički i logički operatori, petlje (for(), while()), funkcije itd.

Kao primer programa u JavaScript jeziku, razmotrimo listing Web stranice sa Sl. 6-17. Slično primeru sa Sl. 6-16, stranica sadrži formu za unos imena i godina korisnika, a po unosu traženih podataka predviđa koliko će godina osoba imati sledeće godine. Sekcija <body> je gotovo identična kao u primeru za PHP. Glavna razlika je u deklaraciji Submit dugmeta i naredbe dodele sadržane u ovoj deklaraciji. Ova naredba dodele kazuje pretraživaču da kao odgovor na klik dugmeta (događaj onclick) treba izvršiti JavaScript funkciju response i kao parametar preneti joj formu.

<html> <head> <script language="javascript" type="text/javascript"> function response(test_form){ var person = test_form.name.value; var years = eval(test_form.age.value) + 1; document.open(); document.writeln("<html><body>"); document.writeln("Zdravo" + person + ".<br>"); document.writeln("Predvidjanje: sledece godine imaces" + years + "."); document.writeln("<body><html>"); document.close(); } </script> </head> <body> <form> Unesi svoje ime: <input type="text" name="name"> <p> Koliko imas godina?: <input type="text" name="age"> <p> <input type=submit value="submit" onclick="response(this.form)"></form> </body> </html>

Sl. 6-17 Procesiranje forme pomoću JavaScript-a.

Funkcija responese() napisana je u zaglavlju HTML fajla, na mestu koje je inače rezervisano za naslov stranice, boju pozadine i sl. Ova funkcija izdvaja iz forme vrednost polja name i pamti je kao string u promenljivoj person. Takođe, funkcija izdvaja i vrednost polja age, konvertuje je u ceo broj, korišćenjem funkcije eval(), dodaje 1-cu i rezultat pamti u promenljivu years. Nakon toga, funkcija otvara novi dokument za prikaz rezultata i ispisuje četiri linije teksta korišćenjem funkcije writeln() i, konačno, zatvara dokument. Kreirani dokument je HTML fajl, kao što se lako može zaključiti na osnovu HTML tagova koje funkcija response zajedno sa ostalim tekstom upisuje u dokument.

Sa tačke gledišta krajnjeg korisnika, krajnji rezultat oba primera (Sl. 6-16 i Sl. 6-17) je isti. Međutim, bitno je razumeti da se načini obrade ova dva primera suštinski razlikuju. U primeru koji koristi PHP, nakon klika na dugme Submit, pretraživač izdvaja informacije iz forme i u vidu stringa ih šalje nazad serveru koji je poslao stranicu. Server prepoznaje ime PHP fajla i izvršava ga. PHP skript kreira novu HTML stranicu koja se vraća pretraživaču i prikazuje. S druge strane, u primeru koji koristi JavaScript, nakon klika na dugme Submiti, pretraživač interpretira JavaScript funkciju sadržanu u samoj stranici. Ne postoji novi kontakt sa serverom, već se sve e obavlja lokalno, unutar pretraživača. Zbog toga se rezultat obrade pojavljuju gotovo trenutno, za razliku od primera sa PHP gde postoji izvesno neizbežno kašnjenje (reda do nekoliko sekundi) dok rezultujući HTML fajl ne stigne nazad do pretraživača. Na Sl. 6-18 je ilustrovana razlika između procesiranja skripti na strani klijenta i strani servera. U oba slučaja, korak 1 počinje nakon što je forma učitana u pretraživač. Korak 2 iniciran je klikom na dugme Submit, a nakon toga sledi procesiranje forme, koje u ova dva slučaja teče na različite načine.

(a) (b)

Sl. 6-18 Procesiranje skripta: (a) na strani servera (PHP); (b) na strani klijenta (JavaScript)

166

Ove razlike ne znače da je JavaScript bolji od PHP-a. Namena ova dva skrip jezika je potpuno različita. PHP (i srodni skript jezici) prevashodno se koriste za interakciju sa udaljenom bazom podataka. JavaScript se koristi za interakciju sa korisnikom na strani klijentskog računara. Moguće je, i uobičajeno, da Web stranica sadrži oba skript jezika, sa raspodeljenim zadacima.

Sl. 6-19 ilustruje različite tehnike za kreiranje dinamičkih i aktivnih Web stranica, o kojima je bilo reči u ovoj sekciji. Dinamičke Web stranice se generišu na strani servera, uz pomoć različitih skript jezika (Perl, PHP, JSP ili ASP), a klijent dobija standardnu HTML stranicu koju prosto treba da prikaže. Aktivne Web stranice sadrže ugrađene skriptove (pisane u JavaSctipt jeziku) ili hiperveze na kompletne programe (u vidu Java apleta ili ActiveX kontrola) koji se nakon učitavanja izvršavaju na klijentskom računaru, što omogućava kreiranje interaktivnih korisničkih interfejsa, pa čak i složena procesiranja grafičkih, audio ili video sadržaja. Web stranice napisane u XML-u se shodno pridruženom XSL fajlu u samom pretraživaču konvertuju u HTML, što takođe predstavlja neku formu aktivnog sadržaja. Konačno, plug-in-ovi i pomoćne aplikacije predstavljaju proširenja pretraživača i koriste se za prikazivanje multimedijalnih sadržaja različitih formata.

Sl. 6-19 Razlilčiti načini za generisanje i prikazivanje Web sadržaja.

6.7 HTTP HTTP (HyperText Transfer Protokol - protokol za prenos hiperteksta) je protokol koji se koristi za pristup podacima na Web-u. HTTP je klijent-server protokol aplikacionog sloja TCP/IP steka, koji, slično protokolima SMTP ili FTP, za transport poruka koristi TCP. U većini slučajeva, HTTP klijent (pretraživač) zahteva Web stranicu, a HTTP server (Web server) isporučuje njenu kopiju. Međutim, HTTP dozvoljava i prenos od pretraživača ka serveru (npr. kada korisnik serveru šalje formu). HTTP je sličan FTP-u, ali je mnogo jednostavniji jer koristi samo jednu TCP konekciju: ne postoji posebna kontrolna konekcija, a između klijenta i servera se prenose samo podaci. Takođe, HTTP je sličan SMTP-u, jer sadrži koji se prenosi između klijenta i servera liči na SMTP poruku. Uz to, za kontrolu formatiranja poruke se, kao i kod SMTP, koristi MIME. Za razliku od SMTP, HTTP poruke nisu direktno nemenjene ljudima, već ih čitaju i interpretiraju HTTP klijent i HTTP server.

Trajanje veze

Broj porta HTTP protokola je 80. Web server neprekidno osluškuje TCP port 80, čekajući da neki pretraživač zatraži otvaranje TCP konekcije. S druge strane, pretraživač koji želi da pribavi Web stranicu poznatog URL-a, inicira otvaranje TCP konekcije na portu 80 sa serverom čije je ime navedeno u URL-u. (Naravno, ovome prethodi interakcija sa DNS serverom radi konverzije DNS imena servera u IP adresu). Kada je TCP konekcija uspostavljena, pretraživač šalje serveru HTTP zahtev koji sadrži putanju i ime traženog fajla. Web server odgovara prenosom fajla, a po završenom prenosu zatvara TCP konekciju. Ako učitana Web stranica sadrži slike ili neki drugi dodatni sadržaj, neophodno je da pretraživač radi prenosa svakog takvog entiteta uspostavi novu TCP konekciju sa serverom. Ovakav način rada, naziva se neperzistentnom vezom, i karakterističan je za prvobitne verzije HTTP protokola (konkretno verzije 0.9 i 1.0).

Neperzistentni način rada je izrazito neefikasan ako se prenose Web stranice koje osim HTML-a sadrže i veći broj slika, ikona ili drugih pratećih sadržaja (što je slučaj sa većinom Web stranica koje danas viđamo na Web-u). Uspostavljane TCP konekcije generiše dodatni saobraćaj u mreži i unosi izvesno kašnjenje, što ima za posledicu sporo učitavanje ovakvih Web stranica. Iz tog razloga, godine 1999. uvedena je nova verzija HTTP protokola, verzija 1.1, koja podržava perzistentne (trajne) veze klijenta i servera. Kod perzistentnog načina rada, pretraživač uspostavlja inicijalnu TCP konekciju, zatim šalje zahtev i dobija odgovor (kao kod HTTP 1.0). Međutim, nakon slanja odgovora, server ne zatvara TCP konekciju, već je ostavlja otvorenom dajući priliku pretraživaču da preko iste TCP konekcije uputi dodatne zahteve. Tipično, server zatvara TCP konekciju po isteku nekog zadatog vremena nakon poslednje upućenog zahteva. Na ovaj način se dodatna opterećenja usled uspostavljanja i raskidanja TCP konekcije raspodjeljuju na više HTTP zahteva/odgovora tako da je relativno dodatno opterećenje na nivou celokupne Web stranice značajno manje.

167

HTTP transakcija

HTTP je klijent-server protokol kod koga se komunikaciju obavlja nizom transakcija: klijent šalje poruku zahteva, a server odgovara porukom odziva.

Formati poruka

HTTP predviđa dva generalna tipa poruka koje se razmenjuju između klijenta i servera (Sl. 6-20). HTTP poruke se sastoje od jedne ili više linija NVT ASCII teksta. Prva linija zahteva sadrži metod ili tip zahteva, a prva linija odgovora informaciju o statusu odgovora. Oba tipa poruke sadrže zaglavlje koje od tela poruke odvojeno jednom praznom linijom. Telo poruke je u oba slučaja opciono (ne mora da postoji) i koristi se za prenos sadržaja poruke. Počev od verzije 1.1 HTTP podržava MIME kodiranje sadržaja (slično kao kod SMTP protokola).

(a) (b)

Sl. 6-20 Formati HTTP poruka: (a) format zahteva; (b) format odgovora.

Metodi

HTTP je zamišljen opštije od prostog protokola za komunikaciju tipa zahtev/odgovor. HTTP predviđa više različitih tipova zahteva koje klijent može da uputi serveru. U terminologiji HTTP standarda tipovi zahtevi se zovu metodi. Osim osnovnog metoda GET koji služi za pribavljanje Web stranice, HTTP predviđa još nekoliko dodatnih metoda navedenih u tabeli sa Sl. 6-21.

Metod Opis

GET Zahtev za čitanjem Web stranice

HEAD Zahtev za čitanjem zaglavlja Web stranice

PUT Zahtev za prenos Web stranice na server

POST Dodavanje sadržaja imenovanom resursu (npr. Web stranici)

DELETE Zahtev za brisanjem Web stranice na serveru

TRACE Echo poslatog zahteva

CONNECT Rezervisano za neku buduću namenu

OPTIONS Upit koji se odnosi na neke parametre servera

Sl. 6-21 HTTP metodi.

Metod GET zahteva od servera da pošalje traženu stranicu. (Ovde se pod stranicom misli na objekat koji može biti HTML stranica, slika, Java aplet i sl, tj. na fajl). Stanica koja se vraća ne mora da sadrži samo ASCII tekst, a za identifikaciju tip sadržaja koristi se MIME, slično kao kod e-mail protokola. Najveći broj HTTP zahteva koji se javljaju na Web-u su upravo tipa GET. Uobičajeni oblik metoda GET je:

GET ime_fajla HTTP /1.1

gde je ime_fajla ime resursa (fajla) koji se traži, a 1.1 verzija HTTP protokola koji se koristi.

Metod HEAD traži od servera ne celu stranicu već samo njeno zaglavlje. Ovaj metod se može koristiti za pribavljane informacije o datumu i vremenu kada je stranica poslednji put modifikovana, za prikupljanje drugih informacija o stranici i njenom sadržaju ili prosto za testiranje validnosti URL-a (da li je na datom URL-u prisutna stranica).

Metod PUT je suprotan metodu GET: umesto čitanja, ovaj metod upisuje stranicu na Web server. Uz pomoć ovog metoda moguće je postaviti Web stranicu na udaljeni Web server. Stranica je sadržana u telu PUT zahteva. Stanica ne mora biti tekst, a njen MIME tip naveden je polju Content-Type zaglavlja zahteva. Takođe, zaglavlje zahteva sadrži i podatke za autorizaciju kojima klijent dokazuje da ima pravo da izvrši zahtevanu operaciju.

Metod POST je sličan metodu PUT. Za razliku od PUT, kojim se na server postavlja nova stranica (ili zamenjuje postojeća), metod POST se koristi da se u resurs (u najopštijem smislu) koji se nalazi na datom

168

URL-u, upišu (dodaju) novi podaci. Postavljanje nove poruke na nekom Web forumu, primer je ovog tipa operacije. Međutim, u praksi metod POST, kao i PUT, se retko koristi.

Metod DELETE služi za brisanje (uklanjanje) stranice sa Web servera. Kao i kod PUT, u zaglavlju zahteva tipa DELETE moraju postojati podaci za autorizaciju.

Metod TRACE se koristi za testiranje veze sa serverom. Ovaj metod nalaže serveru da nazad vrati primljenu poruku zahteva. TRACE je koristan u slučajevima kada se zahtevi ne obrađuju korektno, a klijent želi da sazna da li zahtevi uopšte dolaze do servera.

Metod CONNECT nema definisanu namenu, već je rezervisan za neku eventualnu buduću primenu.

Metod OPTIONS omogućava klijentu da postavi upit serveru koji se odnosi na izvesne parametre rada servera ili parametre nekog konkretnog fajla.

Status

U prvoj liniji svaki odgovor kojeg server vraća klijentu sadržan je trocifreni kôd statusa koji klijentu treba da ukaže da li je njegov zahtev uspešno opsluže ili nije i ako nije zašto nije. Prva cifra statusnog kôda služi za podelu odziva na pet glavnih grupa (Sl. 6-22). Kôd 1xx (x - proizvoljna cifra) se retko koristi u praksi. Kô 2xx znači da je zahtev uspešno obrađen i da poruka sadrži traženi sadržaj. Kôd 3xx govori klijentu da traženu stranicu potraži na nekom drugom URL-u ili u svom kešu (kasnije će biti više reči o keširanju). Kôd 4xx znači da zahtev nije opslužen, bilo zato što je u samom zahtevu uočena greška ili zato što je klijent zatražio nepostojeću stranicu. Konačno, kôd 5xx obaveštava klijenta da na strani servera postoje problemi, bilo zbog greške u programu Web servera bilo zato što je server privremeno preopterećen.

Kôd Značenje Primer 1xx Informativno 100 - server pristaje da obradi klijentov zahtev 2xx Uspešno 200 - zahtev je prihvaćen i obrađen; 204 - odgovor ne sadrži telo 3xx Preusmeravanje 301 - stranica je premeštena na drugu URL lokaciju; 304 - keširana stranica je još uvek validna. 4xx Greška klijenta 403 - zabranjen pristup stranici; 404 - stranica nije pronađena. 5xx Greška servera 500 - interna greška servera; 503 - kasnije pokušaj ponovo

Sl. 6-22 Grupe statusnih kôdova.

Zaglavlja poruka

Nakon linije metoda u poruci zahteva sledi jedna ili više linija zaglavlja koje sadrže dodatne informacije o zahtevu. Za svaku liniju ove sekcije se kaže da predstavlja jedno zaglavlje zahteva. Poruka odziva takođe može sadržati zaglavlja (jedno ili više). Neka zaglavlja se koriste i kod zahteva i kod odgovora. U tabeli sa Sl. 6-23 navedena su najvažnija zaglavlja.

Zaglavlje Tip Sadržaj

User-Agent Zahtev Informacija o pretraživaču i platformi Accept Zahtev Tip stranica koje klijent može da procesira Accept-Charset Zahtev Skup karaktera koji je prihvatljiv za klijenta Accept-Encoding Zahtev Kodiranje stranice koje klijent može da procesira Accept-Language Zahtev Prirodni jezik koji klijent može da procesira Host Zahtev DNS ime servera Authorization Zahtev Podaci za autorizaciju klijenta Cookie Zahtev Sadrži cookie kojeg je server prethodno poslao klijentu Date Zahtev/Odgovor Datum i vreme slanja poruke Server Odgovor Opšte informacije o serveru Content-Encoding Odgovor Način kodiranja stranice Content-Language Odgovor Prirodni jezik korišćen na stranici Content-Length Odgovor Veličina stranice u bajtovima Content-Type Odgovor MIME tip stranice Last-Modified Odgovor Datum i vreme poslednje promene stranice Location Odgovor Instrukcija klijentu da zahtev pošalje na neko drugo mesto Set-Cookie Odgovor Sadrži cookie kojeg server šalje klijentu

Sl. 6-23 Zaglavlja HTTP poruka (delimičan spisak).

Zaglavlje User-Agent (korisnički agent) omogućava da klijent obavesti servera o tipu pretraživača koji koristi, operativnom sistemu i drugim osobinama. Četiri zaglavlja koja počinju sa Accept obaveštavaju servera kakav sadržaj je klijent spreman da prihvata. Prvo od ovih zaglavlja (Accept) navodi MIME tip

169

stranice koji klijentov pretraživač može da obradi (npr. text/html). Drugo (Accept-Charset) definiše skup karaktera (npr. ISO-8859-5 ili Unicode-1-1) koji klijent prepoznaje. Treće (Accept-Encoding) definiše metod kompresije koji klijent podržava (npr. gzip), a četvrto (Accept-Language) ukazuje na prirodni jezik (npr. Srpski) koji korisnik razume. Ako server ima mogućnost izbora stranice (npr. postoji više varijanti iste stranice), on će izabrati o vratiti klijentu onu koja se uklapa u postavljene zahteve. Ako server nije u mogućnosti da udovolji zahtevima klijenta, vratiće odgovor sa postavljenim odgovarajućim kodom greške.

Zaglavlje Host sadrži ime servera, preuzeto iz URL-a. Ovo zaglavlje je obavezno jer se može desiti da za istu IP adresu budu vezana više DNS imena. Ispitivanjem sadržaja ovog polja, sever proverava da li se zahtev odnosi baš na njega.

Zaglavlje Authorization je neophodno za stranice koje su zaštićene i za koje je klijent u obavezi da dokaže da ima pravo da vidi stranicu.

Cookie-ima su posvećena dva zaglavlja. Preko zaglavlja Cookie klijent vraća serveru sadržaj cookie-a kojeg je ranije poslat klijentu od strane neke mašine iz domena servera. Server šalje cookie klijentu u obliku sadržaja zaglavlja Set-Cookie. Kao što znamo, klijent je u obavezi da zapamti cookie na svoj hard disk, i vrati ga serveru pri svakom narednom obraćanju.

Zaglavlje Date (datum) se može koristiti u oba smera i sadrži vreme i datum kada je poruka poslata.

Slede zaglavlja koja se javljaju isključivu u odgovorima koje server šalje klijentu. Zaglavlje Server omogućava serveru da saopšti svoj identitet klijentu, ako želi.

Sledeća četiri zaglavlja, koja počinju sa Content- (sadržaj) omogućavaju serveru da opiše osobine stranice koje šalje. (Značenje ovih zaglavlja je analogno odgovarajućim Accept- zaglavljima).

Zaglavlje Last-Modified sadrži datum i vreme kada je stranica poslednji put modifikovana. Ovo zaglavlja ima bitnu ulogu u keširanju stranica.

Server koristi zaglavlje Location kada želi da obavesti klijenta da bi trebalo da pokuša da potraži zahtevanu stranicu na nekom drugom URL-u. Ova mogućnost se koristi ako je stranica premeštena na drugu lokaciju ili ako više od jednog URL-a ukazuje na istu stranicu. Na primer, neka internacionala kompanija može nakon prijema zahteva za njenu glavnu stranicu na .com domenu, da preusmeri klijenta, na osnovu njegove IP adrese, na jednu od svojih nacionalnih ili regionalnih stranicu.

Na Sl. 6-24 je prikazan izgled jednog kompletnog HTTP odgovora. Prva linija sadrži status odgovora, koji je u ovom slučaju pozitivan. Sledi veći broj zaglavlja, zatim jedna prazna linija i konačno sama Web stranica. Zaglavlje ETag sadrži jedinstveni identifikator stranice. Ovo zaglavlje se koristi prilikom keširanja stranica.

Sl. 6-24 Primer HTTP odgovora.

6.8 Proksi serveri i keširanje stranica U dosadašnjem izlaganju o Web-u pretpostavljali smo da klijent i server direktno komuniciraju razmenom HTTP poruka preko Interneta. Međutim, u izvesnim slučajevima komunikacija klijent-server ne mora biti direktna već se može ostvarivati posredstvom jednog ili više među-servera. Dva tipa među-servera su: firewall i proxy server.

170

Proxy server je posrednik između lokalnih (intranet) korisnika i Web-a (Sl. 6-25) i omogućava optimizaciju kojom se smanjuje čekanje klijenata na pribavljanje zahtevanih Web stranica. Web pretraživači u mreži koja koristi proxy server su konfigurisani tako da svoje HTTP zahteve ne upućuju direktno udaljenim Web serverima već ih šalju lokalnom proxy serveru koji u njihovo ime obavlja zahtevanu transakciju. Kada prvi korisnik u korporaciji pristupi određenoj Web stranici, proxy mora da pribavi kopiju od servera na kome se stranica nalazi. Proxy ostavlja kopiju u svom kešu i vraća traženu stranicu kao odgovor na zahtev. Kada sledeći put neki korisnik pristupi istoj stranici, proxy uzima podatke iz svog keša i ne šalje zahtev preko Interneta. Proxy serveri su bitan deo arhitekture Web-a. Osim što efektivno skraćuju vreme pribavljanja Web stranica, proxy serveri značajno redukuju saobraćaj na Internetu i smanjuju opterećenje Web servera.

Sl. 6-25 Proksi server.

Koncept proxy servera i keširanja nije ograničena samo na korporacijski intranet, već se primenjuje i u drugim kontekstima. Na primer, proxy server ne mora biti računar na lokalnoj mreži, već može biti i proces pokrenut na PC računaru. Takođe, mnogi provajderi internet usluga (ISP) poseduju proxy server sa ciljem da svojim korisnicima ubrzaju pristup Web-u (i u isto vreme smanje protok podataka prema nadređenom ISP-u). Često, postoji hijerarhija proxy servera. Zahtev se najpre šalje lokalnom proxy serveru, koji, ako nije u stanju da opsluži zahtev, zahtev prosleđuje npr. korporacijskom proxy serveru, a ovaj proxy serveru provajdera internet usluga i tako redom sve dok se u nekom kešu ne pronađe tražena stranica. Tek ako stranica ne postoji u kešu proxy servera na vrhu hijerarhije, ona se direktno traži od Web servera, a onda prosleđuje nazad do pretraživača koji je uputio zahtev i pri tome pamti u keševima svih posrednih proxy servera.

Sl. 6-26 Hijerarhijsko keširanje sa tri proksija.

HTTP sadrži eksplicitnu podršku za proxy servere. Protokol tačno određuje način na koji proksi obrađuje svaki zahtev, kako proksi treba da tumači zaglavlje, kako pretraživač pregovara sa proksijem i kako proksi pregovara sa serverom. Nekoliko HTTP zaglavlja je posebno namenjeno za proksije. Na primer, HTTP omogućava serveru da kontroliše kako proksiji obrađuju svaku Web stranicu. Server može u odgovoru da uključi zaglavlje Max_Forwards i tako ograniči broj proksija koji obrađuju stavku pre nego što se ona isporuči pretraživaču. Ako server odredi samo jedan, Max_Forewards: 1, na putanji od servera do pretraživača dozvoljen je samo jedan proksi. Nula znači da je zabranjeno da proksi obrađuju stavku.

Keširanje

Eliminisanjem nepotrebnih prenosa, proxy keš smanjuje i vreme čekanja i mrežni saobraćaj. Glavni aspekt keširanja jeste privremeno čuvanje stranica, a glavno pitanje tiče se vremena čuvanja stranice, tj. koliko dugo treba stavku čuvati u kešu. S jedne strane, ako se kopija predugo čuva u kešu ona može da zastari, što se dešava ako je original u međuvremenu, nakon što je kopija uneta u keš, promenjen. S druge strane, ako se kopija ne čuva dovoljno dugo, dolazi do smanjenja efikasnosti keširanja zato što sledeći zahtev mora nepotrebno da ide do servera. Pojedine Web stranice su podložne čestim promenama (npr. stranica sa rezultatima fudbalskih utakmica), dok druge mogu ostati neizmenjene u dužem vremenskom intervalu (npr. stranica posvećena Grčkoj mitologiji). Takođe, sklonost stranice promenama može da varira u vremenu (npr. stranica sa rezultatima fudbalskih utakmica se brzom menja samo dok utakmica traja, a onda ostaje neizmenjena do sledećeg kola). Takođe, neke stranice se ni u kom slučaju ne mogu keširati. To je slučaj sa dinamičkim Web stranicama koje se generišu na strani servera na osnovu postavljenog upita.

HTTP dozvoljava da server kontroliše keširanje na dva načina. Prvi način se oslanja na informaciju iz zaglavlja odgovora Last-Modified kada određuje koliko dugo će stranica biti čuvana u kešu. Ako je stranica koja se upravo stavlja u keš promenjena pre jednog sata, ona će biti čuvana u kešu jedan sat. Ako je promenjena pre dva

171

meseca, u kešu će ostati dva meseca. Iako ovaj pristup često dobro radi u praksi, on je zasnovan na predviđanjima i zato ne garantuje da će pretraživaču uvek biti vraćena ažurna kopija stranice.

PretraživačProksi server

Web server

1

4

2

3

GET /page.htm HTTP /1.1GET /page.htm HTTP /1.1If-Modified-Since: datum, vreme

HTTP /1.1 304 Not-modified[prazno telo poruke]

HTTP /1.1 200 AcceptedContent-type: text/html

[zahtevana HTML stranica u telu poruke] Sl. 6-27 Princip uslovnog GET zahteva.

Drugi pristup eliminiše mogućnost da pretraživač dobije zastarelu strancu, ali na račun izvesnog povećanja saobraćaja i vremena čekanja na pribavljanje stranice. Pristup se oslanja na tzv. uslovni GET zahtev, koji proxy može da pošalje serveru kako bi proverio ažurnost keširane stranice. Uslovni GET zahtev je HTTP poruka koja sadrži zaglavlje If-Modified-Since (˝ako je modifikovana posle ...˝). Procedura je ilustrovana na Sl. 6-27 i odvija se na sledeći način:

Pretraživač upućuje standardni GET zahtev proxy-ju (korak 1). Pretpostavimo da proxy u svom kešu ima traženu stranicu. Svakoj keširanoj stranici pridružena je informacija o datumu i vremenu kada je stranica keširana. Ova informacija je preuzeta iz polja Last-Modified HTTP poruke kojom je originalna stranica ranije preneta od servera do proxy-ja. Pre nego što pretraživaču vrati keširanu stranicu, proxy šalje uslovnu GET poruku serveru sa upisanim vremenom poslednje modifikacije keširane kopije u zaglavlju If-Modified-Since (korak 2). Na Sl. 6-27 je pretpostavljeno da stranica nije modifikovana u međuvremenu, tj. od datuma i vremena navedenih u zaglavlju If-Modified-Since. Zbog toga server vraća proxy-ju kratak odgovor sa statusnim kodom 304 (Not modified - nije modifikovana) i bez tela (korak 3). Po prijemu odgovora, proxy vraća keširanu stranicu pretraživaču (korak 4). U slučaju da je zahtevana stranica u međuvremenu bila modifikovana, server će vratiti proxy-ju novu kopiju stranice, koju će proxy smestiti u keš (zajedno sa datumom i vremenom iz zaglavlja Last-Modified) pre nego što je prosledi pretraživaču.

Dva pristupa za kontrolu vremena keširanja se lako mogu kombinovati. Na primer, prvih T sekundi nakon pribavljanja stranice proxy vraća pretraživačima keširanu kopiju bez postavljanja pitanja serveru. Po isteku T sekundi, proxy koristi uslovnu GET poruku za proveru ažurnosti kopije.

Još jedan način za poboljšanje performansi keširanja naziva se proaktivnim keširanjem. Kada proksi pribavi stranicu od servera, on je analizira i izdvaja sadržane hiperveze. Nakon toga, proksi može da pribavi i smesti u svoj keš stranice na koje ukazuju izdvojene hiperveze, za slučaj da korisnik naknadno zatraži neku od njih. Na ovaj način moguće je skratiti vreme pristupa za buduće zahteve za slučaj da korisnik izabere neki od linkova na upravo učitanoj stranici. Međutim, pribavljajući i stranice koje nikada neće biti potrebne, ova tehnika ne smanjuje već povećava saobraćaj na Internetu.

6.9 Firewall Danas se na većini lokalnih, korporacijskih mreža koristi isti skup protokola kao i na Internetu (TCP/IP), a takve mreže se nazivaju intranetima. Korišćenje Internet protokola na intranet mreži ima dvojako opravdanje. Prvo, olakšan je pristup Web-u od strane računara povezanih na intranet (lokalni računari na isti način komuniciraju međusobno kao i sa udaljenim serverima). Drugo, omogućeno je spoljnim Internet korisnicima da pristupaju informacijama i servisima dostupnim na korporacijskim serverima (kao što je korporacijski Web server). Međutim, iz sigurnosnih razloga, spoljnim korisnicima obično nije dozvoljen direktan pristup korporacijskim serverima, već se ostvaruje posredstvom specijalizovanog server, tzv. firewall ili sigurnosni gateway, koji nadgleda i filtrira mreži saobraćaj.

Sl. 6-28 Firewall

Kao što se može videti sa Sl. 6-28, firewall kontroliše protok informacija u oba smera (kao iz tako i u intranet). Firewall presreće i filtrira pakete koji su sa Interneta upućeni lokalnim serverima, kao i sve zahteve koji se iz

172

intraneta šalju prema Internetu. Filtriranje se obavlja na osnovu izvornih i odredišnih IP adresama i brojevima portova sadržanim u TCP/UDP paketima ili na bazi nekih drugih kriterijuma. Firewall može biti konfigurisan tako da prosleđuje ka intranetu samo pakete koji su upućeni na određene lokalne IP adrese i/ili samo ako su paketi poslati iz nekog određenog domena, a da sve ostale poništava. Takođe, firewall može da uvede restrikcije koje se odnose na brojeve portova. Na primer, firewall može biti tako podešen da poništava sve dolazne TCP pakete sa brojem odredišnog porta 20 ili 21 i da na taj način onemogući pristup bilo kom lokalnom FTP serveru. Slične restrikcije mogu biti uvedene i za pakete koji se iz intraneta šalju ka Internetu. Na primer, administrator intraneta može da konfiguriše firwall tako da prema Internetu propušta smo TCP paketa sa odredišnim brojem porta 80 i da tako lokalnim korisnicima omogući korišćenje globalnog Web-a, ali u isto vreme i zabrani pristup ostalim servisima dostupnim na Internetu.

173

7 Literatura