Savremene Komunikacione Tehnologije i Mreže

STVARNI SVET

VVlLLIAM A. SHAY

UNIVERSITY OF WISCONSIN - GREEN BAY

kompjuter biblioteka

T H O I V I S O I M

L E A R I N I N G

Savremene

tehnologije i mree komunikacione

Izdava: Kompjuter Biblioteka Vladana ievia 19 32000 aak tel: 032/320-140, 232-322 fax: 032/232-322, Beograd, Vojvode Stepe 34A-5 tel: 011/309-69-66

Tekui rauni:

155-847-88 i 205-8174-10

e-mail: kombib @ eunet.yu

internet: www.kombib.co.yu

Urednik: Mihailo J. Solaji

Za izdavaa, direktor: Mihailo J. Solaji

Prevod: Dijana Ivanievi

Lektura: Milo Jevtovi

Korice: Saa Prudkov

Slog: Zora Radojevi Ana Pei Ivana Petronijevi

Znak Kompjuter biblioteke: Milo Milosavljevi

Stampa: "Svetlost" aak

Godina izdanja: 2004.

Izdanje: Prvo

UNDERSTANDING DATA COMMUNICATIONS AND NETWORKS

WlLLIAM A. SHAY UNIVERSITY OF WISCONSIN - GREEN BAY

"Authorized translation from English language edition by THOMSON LEARNING, Copyright 2004 All right reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from the Publisher.

Autorizovani prevod sa engleskog jezika edicije u izdanju THOMSON LEARNING, Copyright 2004 Sva prava zadrana. Nije dozvoljeno da ni jedan deo ove knjige bude reprodukovan ili snimljen na bilo koji nain ili bilo kojim sredstvom, elektronskim ili mehanikim, ukljuujui fotokopiranje, snimanje ili drugi sistem presnimavanja informacija, bez dozvole izdavaa.

Zatitni znaci Kompjuter Biblioteka i THOMSON DELMAR LEARNING SU pokuali da u ovoj knjizi razgranie sve zatitne oznake od opisnih termina, pratei stil isticanja oznaka velikim slovima. Autor i izdava su uinili velike napore u pripremi ove knjige, iji je sadraj zasnovan na poslednjem (dostupnom) izdanju softvera. Delovi rukopisa su moda zasnovani na predizdanju softvera dobijenog od strane proizvodaa. Autor i izdava ne daju nikakve garancije u pogledu kompletnosti, ili tanosti navoda iz ove knjige, niti prihvataju ikakvu odgovornost za performanse, ili gubitke, odnosno oteenja nastala kao direktna, ili indirektna posledica korienja informacija iz ove knjige.

ISBN: 86-7310-310-X

Sadraj 1 Uvod u komunikacije, standarde i protokole 1

1.1 Zato uopte prouavamo komunikacije? 1 Kratak istorijat . . 1 Primene 4 "Otvorena" pitanja 8

1.2 Kompjuterske mree 9 Topologija zajednike magistrale .10 Topologija zvezde 11 Topologija prstena 12 Potpuno povezana topologija 13 Kombinovane topologije 13

1.3 Standardi i organizacije za uspostavljanje standarda 15 Potreba za uvodenjem standarda 15 Organizacije za uspostavljanje standarda 16

1.4 Otvoreni sistemi i OSI model 18 Opti pregled modela 22 Strategije povezivanja 24 Fiziki sloj 29 Sloj veze 30 Sloj mree 32 Transportni sloj 33 Sloj sesije 36 Sloj predstavljanja 38 Sloj aplikacije 40 Internet slojevi 42 Zakljuak 42

1.5 Budunost savremenih komunikacionih tehnologija 44 Pitanja i zadaci za proveru 51 Vebe 52 Reference 53

2 Medijumi za prenos i kodovi 54

2.1 Uvod 54 2.2 Provodni metal 57

Upredene parice 57 Koaksijalni kabl 59

2.4 Beine komunikacije 66 Mikrotalasni prenos 67 Satehtski prenos 70 Beini LAN 81 Bluetooth 82 Tehnologija Free Space Optics 83 Zakljuak 84

2.5 Kodovi 87 Rani kodovi 87 ASCII kod 89 EBCDIC kod 92 Unicode 92

2.6 Zakljuak 93 Pitanja i zadaci za proveru 94 Vebe 95 Reference 96

Analogni i digitalni signali 97

3.1 Uvod 97 3.2 eme za digitalno kodiranje 98

NRZ kodiranje 98 Manester kodiranje 100

3.3 Analogni signali 101 Furijeovi rezultati 103 Primene Furijeovih rezultata 106

3.4 Bitska brzina 107 Nikvistova teorema i beumni kanali 107 Kanali sa umovima 109 enonov rezultat 110

3.5 Konvertovanje digitalnih u analogne signale 112 Frekventna modulacija 113 Amplitudska modulacija 114 Fazna modulacija 114 Kvadraturna amplitudska modulacija 115

3.6 Konvertovanje analognih u digitalne signale 118 Impulsna amplitudska modulacija 119 Impulsna kodna modulacija 119

2.3 Optiki fiber 61

3

3.7 Modemi 121 Konstelacija signala 122 Standardi za modeme 125 Kablovski modemi 127

3.8 DSL 131 Kako DSL funkcionie? 132 Razliite DSL tehnologije 135


4 Uspostavljanje konekcija 144

4.1 Uvod 144 4.2 Nosioci i ureaji za uspostavljanje komunikacije 145

Telefonski sistem 145 Privatne centrale 148 Mobilni telefoni 149 Faks maine 151

4.3 Modovi prenosa 153 Serijski i paralelni prenos 153 Asinhroni, sinhroni i izohroni prenos 154 Simplex, half-duplex i full-duplex komunikacije 158

4.4 Standardi za interfejse 159 EIA-232 interfejs 160 X.21 interfejs 164 USB 166 FireWire '. 172

4.5 Multipleksiranje 178 Multipleksiranje sa podelom frekvencije 180 Multipleksiranje sa podelom vremena 182 Statistiki multiplekseri 183 Multipleksiranje sa podelom talasnih duina 185

4.6 Digitalni nosioci 186 Tl 186 SONET 188

4.7 Protokoli nadmetanja za pristup zajednikom medijumu 195

Aloha protokol 196 Protokol Carrier Sense Multiple Access (CSMA) 199 Detekcija kolizije 202 Izbegavanje kolizije 205 Prosleivanje tokena 205 Rezime protokola 207


5 Kompresija podataka 215

5.1 Uvod 215 5.2 Frekventno zavisni kodovi 217

Hafmanov kod 217 Aritmetika kompresija 220

5.3 Run-Length kodiranje 225 Nizovi istog bita 225 Nizovi sa razliitim karakterima 226 Faksimil kompresija 226

5.4 Relativno kodiranje 229 5.5 Lempel-Ziv kompresija 229 5.6 Kompresija slika 235

Reprezentacija slika 235 IPEG kompresija 238 GIF fajlovi 245

5.7 Kompresovanje multimedijalnih informacija 246 MPEG 246 MP3 251


6 Integritet podataka 258

6.l Uvod 258 6.2 Jednostavne tehnike za detekciju greaka 259

Provera parnosti 259 eksume 261

6.3 Detekcija greaka pomou cikline provere redundantnosti 261 Deljenje polinoma 262 Nain kako CRC funkcionie 263 Analiza CRC-a 265 Implementacija CRC-a pomou cildinih pomeranja 268

6.4 Hamingovi kodovi: Korekcija greaka 270 Korigovanje jednostruke greke 270 Korigovanje viestrukih greaka 273


7 Zatita podataka 279

7.1 Uvod 279 7.2 Algoritmi za ifrovanje 281

Cezarovo (Caeser) ifrovanje 282 Polialfabetsko ifrovanje 284 ifrovanje premetanjem 284 ifrovanje na nivou bitova 285 Standardi za ifrovanje podataka 287 Clipper Chip i Skipjack algoritam 296

7.3 Distribuiranje i zatita kljua 299 Shamirov metod 300 Diffie-Hellman razmena kljua 300

7.4 Sifrovanje javnim kljuem 302 RSA algoritam 302 Digitalni potpisi 305 Autentifikacija i digitalni saetak poruke 308 Program Pretty Good Privacy 311

7.5 Zatita na transportnom sloju i autentifikacija servera 315 Zatita na transportnom sloju 316 X.509 sertifikat 317 Usaglaavanje 320

7.6 Firewalli 323 Filtriranje paketa 324 Firevvalli tipa Application-Level Gateway 325 Ispitivanje sadraja paketa na osnovu prethodnog stanja 327

7.7 Virusi 329 "Inficiranje" fajlova 330 Virusi koji su rezidentni u memoriji 332 Razvoj virusa 333 Izvori virusa 335

7.8 Pretaje i napadi 336 Internet "crv" 336 Kompjuterski hakeri 338 Ostale pretnje 339


8 Kontrola toka 350

8.1 Uvod 350 8.2 Signaliziranje 352

DTE-DCE kontrola toka 353 X-ON/X-OFF 353

8.3 Kontrola orijentisana okvirima 354 Neogranieni protokol 355 Protokol stop-and-wait 356 Efikasnost protokola 358

8.4 Go-Back-n: Protokol klizajuih prozora 360 Format okvira 362 Karakteristike 363 Algoritam 366

8.5 Selektivna retransmisija: Protokol klizajuih prozora 370 Karakteristike 370 Algoritam 374

8.6 Efikasnost protokola klizajuih prozora 377 8.7 Tanost protokola 380

Konani automati 380 STD za pojednostavljeni go-back-n protokol 381 Dijagram prelaza stanja za go-back-n protokol sa grekom 383 Model Petri net 386


9 Lokalne mree 396

9.1 Uvod 396 9.2 Kontrola veze izmeu podataka 398 High-level Data Link Control (HDLC) protokol 400 Binarny Synchronous Communications (BSC) protokol 408

9.3 Ethernet: IEEE standard 802.3 410 Koncepti 411 Format Ethernet okvira 413 Fizike implementacije 10 Mbps Etherneta 415

9.4 Fast Ethernet (100 Mbps) 417 100BaseTX 418 100BaseFX 421 100BaseT4 422 Domen kolizije 424

9.5 Gigabit Ethernet 424 MAC podsloj 425 1000BaseX 427 lOOOBaseT 428 Brzine vee od gigabita 430

9.6 Token ring: IEEE standard 802.5 433 Formati okvira i tokena 434 Rezervisanje i prisvajanje tokena 436 Odravanje prstena 440

9.7 Beine mree: IEEE standard 802.11 443 Infracrveni i radio talasi 444 "Nadmetanje" 447 Adresiranje 449 Format okvira 451 VVired Equivalent Privacy (WEP) protokol 453 Varijacije standarda 802.11 454


10 Povezivanje mrea 462 10.1 Uvod 462 10.2 Konekcije sloja 1 465

Repetitori i hubovi 465 10.3 Konekcije sloja 2 467

Mostovi 467 Premoavanje razliitih tipova LAN-a 468 Rutiranje 469 Tabele rutiranja 469 Transparentni mostovi 471 Spanning tree algoritam 475 Mostovi koji koriste izvorno rutiranje 479 Komutatori i komutirani Ethernet 480 Virtuelni LAN-ovi 484

10.4 Konekcije sloja 3 487 Tabele rutiranja 488 Centralizovano rutiranje 490 Distribuirano rutiranje 491 Statiko rutiranje 492 Adaptivno rutiranje 492

10.5 Dijkstrin algoritam 493 10.6 Bellman-Fordov algoritam 496

Problemi sa Bellman-Fordovim algoritmom 500 10.7 Dodatni metodi za rutiranje 502

Rutiranje na osnovu stanja linka 502 Hijerarhijsko rutiranje 503 Routing Information protokol (RIP) 506 Algoritam Open Shortest Path First 509 Border Gateway protokol 510

10.8 Zaguenje i "samrtni zagrljaj" 512 Zaguenje 512 "Samrtni zagrljaj" 515


11 Internet protokoli i aplikacije 524

11.1 Uvod 524 11.2 Internet protokol 525

Pregled TCP/IP protokola 526 Adresiranje na Internetu 528 Besklasne adrese 531 Dobijanje adrese 533 Domain Name System 534 IP paketi 537 Fragmentacija 540 IP rutiranje 541 Ruteri 546 Rutiranje paketa ka vie odredita 549 Resource Reservation protokol (RSVP) 555 Intemet Control Message protokol (ICMP) 557

11.3 IPv6 559 Nedostaci IP-ja 560 Zaglavlja paketa 561 IPSec 564 IPv6 adresiranje 566 Kompatibilnost sa IPv4 569 Zakljuak 570

11.4 Transportni protokoli 571 Transmission Control protokol (TCP) 573 TCP segment 574 Upravljanje konekcijom 577 Kontrola toka 580 Kontrola zaguenja 582 User Datagram protokol (UDP) 584 Real-Time Transfer protokol (RTP) 585

11.5 Internet aplikacije 589 Protokoli virtuelnog terminala 589 Transfer fajlova 596 Simple Mail Transfer protokol (SMTP) 602 Simple Netvvork Management protokol (SNMP) 604


12 lnternet programiranje 616

12.1 Uvod 616 12.2 Soket programiranje 617

Soketi 618 Model klijent/server 619 Strukture podataka koje soketi koriste 620 Komande soketa 621 Primer klijent/server modela 621

12.3 World Wide Web 633 Pristup Web stranicama 634 Hypertext Markup Language 636 HTML forme 641 Programiranje na strani klijenta i JavaScript 644

12.4 CGI i programiranje na strani servera: Postavljanje pretraivake maine 649

Forme 650 Stringovi upita 651 Primer pretraivake maine 651

12.5 Perl programiranje: Sistem za naruivanje pice 654 Interakcija sa korisnikom 655 Verifikovanje broja telefona 658 Auriranje informacija o korisniku 664 Postavljanje narudbine 667 Verifikovanje narudbine 669


13 Tehnologije sa komutacijom kola 677

13.1 Uvod 677 13.2 Digitalna mrea sa integrisanim servisima (ISDN) 678

Servisi 679 Arhitektura 681 Protokoli 683 Postavljanje poziva 689 irokopojasni ISDN 691

13.3 Protokoli za virtuelna kola: X.25 i Frame Relay 692 Modovi mrea sa komutacijom paketa 693 X.25 standard za interfejse 696 Frame Relay 699 Kontrola zaguenja 703

13.4 Asinhroni prenos 705 Prednosti malih elija fiksne veliine 706 Opti pregled ATM mree 708 Komutacija 709 Referentni model 712 Definicija elije 713 Virtuelna kola i putanje 716 Upravljanje konekcijom 717 Adaptacioni slojevi 720 Service-specific connection-oriented protokol (SSCOP) 725 Gigabit Ethernet naspram ATM mree 726


731

748

752

Renik

Skraenice

Indeks

Predgovor Namena Drugo izdanje ove knjige je izalo pre par godina, a od tada se promenilo mnogo tota na polju razmene podataka i kompjuterskih mrea.

Softver baziran na Webu postao je sasvim uobiajen.

Potreba za bezbednim konekcijama na Web sajtovima je opta.

Razmatraju se bezbednosni aspekti i razvijaju alatke za borbu protiv sve veih pretnji koje ugroavaju bezbednost.

Kreirani su novi standardi za ifrovanje i napravljen je kompromis sa starima.

Zbog zahteva za kvalitetnim servisima, javila se potreba za novim protokolima koji e se pokretati zajedno sa postojeima.

Nove tehnologije za uspostavljanje konekcija, kao to su DSL, USB i FireVVire, postaju sasvim uobiajene.

Ethernet mree su dostigle gigabitske brzine.

eme za kompresiju audio zapisa, kao to je MP3, i mogunost igranja igara preko mree zauvek su promenili nain na koji ljudi koriste Internet.

Beine tehnologije poinju da predstavljaju prihvatljivu alternativu za mnoge korisnike.

Retko se koriste protokoli koji su ranije bili uobiajeni, ili se mislilo da imaju perspektivu u budunosti.

Mi vie ne ivimo u istom svetu u kome smo iveli kada je izalo prethodno izdanje ove knjige; ovo izdanje odslikava promene koje su se desile u meduvremenu.

Iako je veliki deo sadraja knjige promenjen, njena namena je, u osnovi, ostala nepromenjena. Napisana je za studente na niim godinama studija na odseku za kompjutersku tehniku koji su odsluali najmanje dva semestra o izradi softvera i imaju dobru osnovu iz matematike, ukljuujui i diskretnu matematiku. Obuhvaene su standardne teme na uvodnom kursu o komunikacijama i kompjuterskim mreama, kao to su mediji za prenos, analogni i digitalni signali, prenos podataka, metodi za kompresovanje i ifrovanje, mrene topologije, zatita mrea, LAN protokoli, Internet protokoli i aplikacije, tehnologije sa komutacijom kola i Web aplikacije. Cilj nam je da pomognemo itaocu da razume:

razlike, prednosti i nedostatke razliitih medija za prenos

analogne i digitalne signale, tehnike modulacije i demodulacije i nain funkcionisanja uredaja za modulaciju, kao to su modemi, kablovski modemi i DSL modemi

efekat uma u toku prenosa i kako protokoli detektuju da su informacije promenjene

kako protokoli reaguju u situacijama kada um izaziva oteenja, ili gubitak informacija

standarde kao to su AES, ATM, DES, EIA-232, HDLC, IEEE 802.3, IEEE 802.5, IEEE 802.11, IPv6, JPEG, MP3, MPEG, OSI, SONET, TCP/IP i X.25, organizacije za uspostavljanje standarda i razloge zato su standardi neophodni

tehnike za kompresovanje podataka, tipove podataka koji se mogu kompresovati i poredenje razliitih metoda koji se danas koriste

"crve", viruse i ostale pretnje umreenim kompjuterima

potrebu za zatitom i efektivnim metodima ifrovanja

razlike izmedu sistema ifrovanja javnim i privatnim kljuem

kako se uspostavljaju bezbedne konekcije izmeu udaljenih sajtova

potrebu za kontrolom toka i razliite naine za njenu implementaciju

protokole koji se koriste na lokalnim mreama i strategije nadmetanja na deljenim medijima za prenos podataka

beine standarde

metode povezivanja lokalnih mrea

strategije rutiranja

potrebu za protokolima koji podravaju real-time video aplikacije i koji zadovoljavaju zahteve za kvalitetnim servisima

kako se dizajniraju i postavljaju razliite funkcionalne klijent/server aplikacije

kako sve vee korienje VVeba i multimedijalnih aplikacija utie na postojee protokole i ta je uinjeno da bi se prevazile eventualne potekoe.

Sadraj i organizacija U treem izdanju su izvrene velike promene - neke su usledile nakon komentara italaca, a ostale su rezultat razvoja tehnologije. Mnoge slike su detaljnije razjanjene i poboljana su objanjenja pojedinih protokola. Ukljuene su i brojne teme koje su u dananje vreme sasvim uobiajene, zajedno sa novim dostignuima razvoja, i izostavljene su stare teme koje danas vie nemaju nikakvu znaajnu ulogu na ovom polju.

Najoiglednija promena je moda u strukturi knjige koja je sada organizovana u sledeih trinaest poglavlja:

Poglavlje 1 Uvod u komunikacije, standarde i protokole

Poglavlje 2 Mediji za prenos i kodovi

Poglavlje 3 Analogni i digitalni signali

Poglavlje 4 Uspostavljanje konekcija

Poglavlje 5 Kompresovanje podataka

Poglavlje 6 Integritet podataka

Poglavlje 7 Zatita podataka

Poglavlje 8 Kontrola toka

Poglavlje 9 Lokalne mree

Poglavlje 10 Povezivanje mrea

Poglavlje 11 Internet protokoli i aplikacije

Poglavlje 12 Intemet programiranje

Poglavlje 13 Tehnologije sa komutacijom kola

Ova restruktuirana knjiga predavaima treba da obezbedi bolje fokusiranje na specifine teme koje trenutno obraduju u okviru svojih predavanja. Neka od ovih poglavlja odgovaraju delovima poglavlja iz prethodnog izdanja, a nekim je predstavljen potpuno novi materijal. Najznaajnije promene ukljuuju nove, ili proirene teme u vezi:

medija, ukljuujui provodne metale, optiki prenos, beine i satelitske komunikacije

DSL tehnologija

Universal Serial Bus (USB) i FireWire (IEEE 1394 standard) protokola

Synchronous Optical Network (SONET) protokola

tehnike aritmetike, faksimil i MP3 kompresije

Advanced Encryption Standard (AES) i Rijndaelovog algoritama

programa Pretty Good Privacy

Secure Sockets Layer, Transport Layer Security i X.509 sertifikata

Firewalla

sigurnosnih pretnji

standarda za Ethernet, brzi (Fast) Ethernet i Gigabit Ethernet (dat je opti pregled 10-gigabit Ethernet standarda)

802.11 Wireless LAN standarda

komutiranog Etherneta

virtuelnog LAN-a

protokola na slojevima 3 i 4, ukljuujui besklasno rutiranje izmedu domena, rutiranje i rutere, rutiranje paketa ka vie odredita istovremeno, pitanja obezbedivanja kvalitetaih servisa, Real-Time Transfer protokol i IPSec

Internet aplikacija

CGI programiranja, ukljuujui radne primere sistema za naruivanje preko Weba pomou Linuxa i Perl Scripts

Frame Relay protokola

Iako bi bilo teko (skoro nemogue) obuhvatiti sve mogue teme u okviru jenosemetralnog kursa, opseg predstavljenih tema omoguava predavaima da izaberu koje su najvanije za nji-hove studente.

U ovoj knjizi je ponudena meavina teorije i praktinih aplikacija. Teorija obezbeduje solidnu osnovu za dalje studije, a aplikacije pribliavaju studente stvarnim komunikacionim sistemima i mreama - oni, na ovaj nain, stiu i dragocena iskustva, Svi studenti e imati koristi od praktinih aplikacija, doksu teorijska objanjenja, pre svega, namenjena ambicioznijim studentima. Osim toga, u Poglavlju 12 je predstavljen stvarni model radnih programa za klijent i server. Svako poglavlje predstavlja osnovu na koju se nadovezuje naredno. Na primer, kada prouavate multipleksiranje, nadmetanje za pristup zajednikom mediju, ili kompresiju, pre toga bi trebalo da prouite naine na koje se signali prostiru kroz razliite medije. Kada prouavate lokalne mree, trebalo bi da znate kakvi problemi mogu da nastanu zbog nadmetanja na linijama sa viestrukim pristupom, kakve probleme stvaraju kanali sa umovima i kako se vri kontrola toka. Kada prouavate protokole za WAN mree, trebalo bi da razumete protokole za lokalne mree i zato ti protokoli nisu prikladni za vee mree. Sledi kratak rezime svih poglavlja.

Poglavlje 1 obezbeduje uvod u oblast kojom emo se baviti ("dodirnuti" su tekui problemi i aplikacije na polju komunikacija i mrea). Opisana je potreba za uspostavljanjem standarda, navedene se relevantne organizacije za uspostavljanje standarda, a, zatim, sledi pregled standardizovanog modela protokola Open Svstem Interconnect. Poglavlje se zavrava predvidanjima o buduim deavanjima.

U Poglavlju 2 predstavljeni su razliiti tipovi medija za prenos (kabl, iani, beini, satelitski, optiki fiber), njihove prednosti i nedostaci i razliiti kodovi koji se koriste za dodeljivanje znaenja podacima. U Poglavlju 3 prouavamo tipove analognih i digitalnih signala, tehnike modulacije koje su neophodne za njihovo konvertovanje i efekat uma na bitskim brzinama. Osim toga, predstavljeni su modemi, kablovski modemi i DSL tehnologije.

Poglavlje 4 se fokusira na uspostavljanje konekcija, na modove prenosa, na komunikacione nosae (telefonski sistem, SONET i Tl), na standarde interfejsa (EIA-232, USB i FireWire) i na nain kako vie ureaja pristupa zajednikom mediju (metodi multipleksiranja i razliiti pro-tokoli za uspostavljanje konekcije).

U Poglavlju 5 su predstavljene tehnike za kompresovanje podataka i objanjeno je kako se u tim tehnikama koriste razliiti tipovi redundantnosti podataka. U Poglavlju 6 se bavimo integritetom prenetih podataka, detektovanjem greaka i tehnikama za korigovanje greaka, kao to su parnost, CRC i Hamingovi kodovi.

Poglavlje 7 posveeno je zatiti podataka, ukljuujui tehnike ifrovanja (i sa javnim i sa privat-nim kljuem), standarde za ifrovanje, algoritme za razmenu kljua, metode za autentifikaciju, X.509 sertifikate i bezbedne konekcije, firewalle i razliite pretnje (viaise, "crve", hakere i napade odbijanja servisa).

U Poglavlju 8 je prikazan algoritam kontrole toka koji opisuje kako uredaj rukuje razmenom informacija i ta se deava prilikom gubitka, ili oteenja podataka. Opisane su i neke tehnike koje se koriste za formalnu verifikaciju tanosti protokola.

Nakon toga, u Poglavlju 9 predstavljeni su LAN protokoli, ukljuujui nekoliko vrsta Etherneta - orig-inalni, brzi (Fast) Ethernet i Gigabit Ethernet, Token Ring i IEEE 802.11 VVireless LAN standard.

U Poglavlju 10 se bavimo nainima povezivanja mrea. Obradeni su konekcije sa Sloja 2 (mostovi i komutatori), uenje adresa, algoritam otvorenog stabla, komutirani Ethernet i VLAN mree. Osim toga, u ovom poglavlju se bavimo konekcijama Sloja 3 i predstavljamo razliite algoritme rutiranja (Dijkstra, Bellman-Ford, RIP, BGP i mnoge druge). Opisani su I problemi zaguenja mree i "samrtni zagrljaj".

Poglavlje 11 je posveeno Internetu. Obuhvaene su verzije 4 i 6 Internet protokola, kvalitet servisa, rutiranje ka vie odredita i drugi protokoli koji su dizajnirani da bi bili ispunjeni zahtevi nekih real-time servisa na Internetu. Osim toga, obraden je TCP (upravljanje konekcija-ma, kontrola toka i upravljanje zaguenjem), a dat je i opis nekoliko uobiajenih Internet aplikacija (Telnet, SSH, FTP i SMTP).

Poglavlje 12 je namenjeno onima koji u okviru kursa nameravaju da odrade i neke projekte. Obezbedeni su radni primeri klijent/server aplikacija. Primeri ukljuuju soket programiranje, CGI programiranje korienjem C-a i Perla i primer koda koji ilustruje kako se vri transfer fajlova i kako funkcioniu pretraivaka maina i sistem za online narudbine.

U Poglavlju 13 se bavimo tehnologijama sa komutacijom kola, kao to su ISDN, X.25, Frame Relay i ATM.

Pitanja na kraju svakog poglavlja su podeljena u dve grupe. Prva grupa (Pitanja za proveru) sadri pitanja na koja se odgovori mogu dati direktno na osnovu sadraja poglavlja - ona treba da ohrabre itaoca da se vrati na tekst i da izabere ono to su autor i predava smatrali najbitni-jim. Smatram da je ovaj metod bolji sa pedagokog stanovita, u odnosu na pristup kod koga se na kraju poglavlja jednostavno navedu najvanije teme, jer se ovako student ohrabruje da ita knjigu kao da je re o romanu-lineamo. Ipak, uenje sloenog materijala esto zahteva ponovna iitavanja da bi se razvrstali i razumeli razliiti koncepti. Jedan kolega mi je ispriao da je ranije imao problema sa nekim studentom koji je stalno zaostajao za ostalima zato to je imao neki honorarni posao, ali je na poslu imao i neto slobodnog vremena; umesto da se dosaduje, odluio je da ponese ovu knjigu na posao i da ita kad god mu se ukae pogodna prilika. Kasnije je u toku semestra znaajno napredovao i rekao je svom predavau da mu je nakon etvrtog, ili petog itanja sve bilo jasno.

Pitanja za proveru nisu dovoljna. Druga grupa (Vebe) sadri pitanja koji itaoca navode da pri-meni ono to je nauio i da vri poreenja, donosi logike zakljuke i razmatra mogue alterna-tive. Odgovori nisu uvek jednostavni i to su najee problemi sa kojima biste e sretali u praksi.

Dopune za predavae Instructor's Solutions Manual, uputstvo u kojem moete da pronadete odgovore na

pitanja iz provere i vebi; na raspolaganju je predavaima koji dobiju odobrenje od izdavaa

primeri koji su na raspolaganju predavaima na osnovu zahteva (email: [email protected])

dodatne instrukcije moete da pronadete i na autorovom Web sajtu http://www.uwgb.edu/shayw/udcn3. Tu se nalaze slike knjige u pdf formatu, ispravke greaka koje su otkrivene nakon tampanja knjige, sve kopije koda koji je predstavljen u Poglavlju 12 i brojni linkovi ka korisnim Web sajtovima, organizovani po temama iz poglavlja.

Zahvalnost U pisanju jedne ovakve knjige retko moe da uestvuje samo jedna osoba. Mnogi ljudi su doprineli nastanku ove knjige - dali su mi dragocene ideje i informacije i pruili svesrdnu podrku u toku realizacije ovog projekta. Dragocene savete prilikom pisanja prva dva izdanja ove knjige pruili su mi sledei ljudi kojima se posebno zahvaljujem:

Abdullah Abonamah James E. Holden Universit}' of Akron Clarion University David Kieper David Whitney University of Winsonsin-Green Bay San Francisco State Universitf George W. Ball dr Sub Ramakrishnan Alfred University Boivling Creen State University Lance Leventhal dr J. Archer Harris

James Madison University Mehran Basiratmand Florida International University dr Seyed H. Roosta

Mount Mercy College Judith Molka Univeristy ofPittsburgh dr Paul H. Higbee

University of North Florida Ron Bates DeAnza College Dr. Brit Williams

Kennesam State University Dan O'Connell Fredonia College-SUNY dr Gene Hill Price

Old Dominion University Bruce Derr

Sten Wine John L. Spear Hunter College i Syracause University Neui Era of Netutorks, Inc. Mohammad El-Soussi dr J. Mark Pullen Santa Barbara City College George Mason Universit)' Janet M. Urlaub Sinclair Communit}' College

Zahvaljujem se onima koji su mi obezbedili korisne sugestije za poboljanje drugog izdanja i koji su imali vremena da pregledaju moj rukopis za tree izdanje. Paljivo sam razmotrio sve komentare i sugestije i mnoge od njih ukljuio u konani rukopis.

Najiskrenije se zahvaljujem recenzentima ovog izdanja:

Irvinu Jay Levyu Gordon College

Marku Pullenu George Mason University

Abyu Tehranipouru Eastern Michigan University

Cameliji Zlatea De Paul University

Takoe se zahvaljujem ljudima u Brooks/Cole, ukljuujui mog urednika Kallie Swanson i njenog pomonika Aartija Jayaramana, kao i Penmarin Books za produkciju, Cindy Kogut za copy editing i George Barlie iz Accurate Art za ilustraciju ovog novog izdanja. Njihov doprinos i zalaganje su omoguili pretvaranje mog rukopisa u knjigu. Mojoj porodici - Judy, Danu i Timu dugujem posebnu zahvalnost. Oni su se rtvovali da bih ja mogao da koristim svoje "slobodno vreme" za pripremu rukopisa. Obeavam da u im to nadoknaditi. Konano, veoma cenim miljenje svih onih koji e proitati ovu knjigu. Slobodno mi poaljite svoje komentare na adresu Bill Shay, Department of Information and Computing Sciences, University of Winsconsin - Green Bay, Green Bay, WI 54311-7001, ili e-mailom [email protected].

BILL SHAY

Za Ijubav prema uenju, skrivena skrovista i slatko blaenstvo knjiga

Henry Wadsworth Longfellow (1807-1882), ameriki pesnik

Postoje dve vrsta znanja. Ili znamo sve o neemu, ili znamo gde moemo da pronaemo informacije o tome.

Samuel Johnson (1709-1784), britanski autor

1.1 Zato uopte prouavamo komunikacije? Zato bismo uopte prouavali kompjutere i razmenu podataka? Postoje brojni razlozi, od onih tipa "Apsolutno sam oaran tom oblau" do " Moram da znam kako da poveem svoj kompjuter na mreu moje kompanije". Jedan od najvanijih razloga je injenica da su komunikacione tehnologije prodrle apsolutno u sve aspekte naeg ivota, od profesionalnih i obrazovnih okruenja, do "iste" rekreacije. Ove tehnologije su imale toliko jak prodor da se esto uzimaju "zdravo za gotovo" i uopte nismo ni svesni svih njihovih primena.

Kratak istorijat Polje komunikacija nije novo: ljudi su komunicirali jo od svog postanka najprimitivnijim nainima sporazumevanja i crtanjem na zidovima peina. Hiljadama godina su komunicirali koristei rei, pergament, kamene blokove i dimne signale. Primarni oblici slanja informacija zasnivali su se na ulu sluha i vizuelnom predstavljanju. Ili ujete nekoga da govori, ili vidite slova i simbole koji defi-niu poruku.

Uvod u komunikacije, standarde i protokole

Komunikacije su se drastino promenile 1837. godine, kada je Semjuel Morze (Samuel Morse) izumio telegraf. Zahvaljujui ovom izumu, bilo je mogue poslati informacije pomou elektrinih impulsa preko bakarne ice. Poruke su slate tako to se svaki karakter prevodio u niz dugakih, ili kratkih elektrinih impulsa, ili, ako ne koristimo tehnike izraze, u nizove taaka i crtica - ti nizovi su prenoeni preko ice. Pridrueni skup karaktera i elektrinih impulsa naziva se Morzeov kod. Mogunost slanja informacija bez oiglednog verbalnog, ili vizuelnog medijuma predstavljala je kamen temeljac mnogim izumima koji e zauvek promeniti naine komunikacije izmeu ljudi.

Aleksander Graham Bel (Alexander Graham Bell) je 1876. godine pomerio telegraf jedan korak unapred. Pokazao je kako glas moe direktno da se konvertuje u elektrinu energiju i prenosi preko ice korienjem naizmeninog napona. Na drugom kraju ice elektrini signali su konvertovani nazad u zvuk. Rezultat je bila mogunost prenosa govora elektronskim putem izmedu dve take, ije je rastojanje zavisilo samo od mogunosti fizikog povezivanja tih taaka. Za ljude iji su ivoti zavisili samo od toga ta su mogli da vide i uju ovaj izum je bio apsolutno neverovatan i delovao je nestvarno.

Najraniji telefoni su zahtevali poseban par ica za svaki telefon na koji je neka osoba htela da se povee. Da bi nekoga pozvala, ta osoba je najpre morala da povee svoj telefon na par ica i da se nada da je neko na drugom kraju slua. Nije bilo nikakvog zvona, ili ureaja za signaliziranje koji bi osobu na drugom kraju obavestio o pozivu. To se promenilo pronalaskom razvodne table (switchboard), razvodnog ureaja (slika 1.1) koji je povezivao linije izmeu telefona. Kada je neko hteo da pozove nekoga, jednostavno je podizao slualicu i "redtovao" broj osobe koju eli da pozove. Telefoni tada jo uvek nisu bili doli do take u kojoj bi ljudi sami obavljali aktivnosti kao to su okretanje brojanika, ili pritiskanje dugmadi. Uspostavljanje konekcija je aktivirano glasom. Konkretno, operater bi uo broj, a zatim bi koristio razvodnu tablu za povezivanje linija telefona osobe koja upuuje poziv sa linijama telefona traene osobe.

SLIKA 1.1 Razvodna tabla

Konekciju runo uspostavlja operater

Razvodna tabla

U narednih 70 godina telefonski sistem je toliko napredovao da je telefon postao sasvim uobiajeni aparat u svakoj kui. Veina nas nikada se nije ni zapitala kako telefonski sistem funkcionie. Znamo da okrenemo neki broj i jednostavno saekamo da uspostavimo vezu sa bilo kojim delom sveta.

Sledecl znaajan dogadaj na polju komunikacija desio se 1945. godine, kada je izmiljen prvi elektronski kompjuter ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator). Dizajniran je za balistike proraune u Drugom svetskom ratu i predstavljao je prvi uredaj koji je mogao da obraduje informacije elektronskim putem. Iako ENIAC nije imao direktnu ulogu u kompjuterskim komunikacijama, pokazao je da se izraunavanja i donoenje odluka mogu izvesti elektronskim putem, to je jedna od polaznih osnova dananjih komunikacionih sistema.

Kompjuteri i komunikacije poinju da "izbijaju na povrinu" odmah nakon pronalaska prvog tranzistora (1947. godine), koji je omoguavao kreiranje manjih i jeftinijih kompjutera. Nova generacija kompjutera se pojavila 60-ih godina prolog veka; sa njima je olakano procesiranje i rutiranje telefonskih poziva. Osim toga, sve vie kompanija kupuje kompjutere i razvija aplikaci-je za njih, tako da narasta i potreba za prenosom informacija izmedu njih.

Prvi komunikacioni sistem izmedu kompjutera bio je jednostavan, ali pouzdan. U osnovi, ukljuivao je zapisivanje informacija sa jednog kompjutera na magnetnu traku, a zatim se sa tom trakom odlazilo do drugog kompjutera (neki ljudi i danas rade isto, mada su magnetne trake zamenjene diskovima, CD-ROM-ovima i DVD-em). Na drugom kompjuteru je bilo mogue proitati informacije sa trake. Ovo je bio pouzdan oblik komunikacije, uz pretpostavku da je traka mogla bezbedno da se prenese do svog odredita.

Sledei znaajan pomak u elektronskim komunikacijama desio se sa razvojem prvog personalnog kompjutera (PC-ja). Postojanje kompjutera koji se nalazi na radnom stolu otvara potpuno novi svet mogunosti za smetanje i pribavljanje informacija. Ogroman broj PC-ja uveden je 80-ih godina u skoro sva poslovna okruenja, kompanije, kole i organizacije, ali i u brojne domove. Cinjenica da je veliki broj ljudi imao kompjutere uslovila je potrebu za jo lakim nainima za razmenu informacija.

World Wide Web, aplikacija koja je informacije iz bilo kog dela sveta uinila lako dostupnim sa bilo ijeg PC-ja, nastao je u narednoj deceniji. Pomou klikova miem korisnici kompjutera piogu da pristupaju fajlovima, programima, video klipovima i zvunim zapisima. Online servisi, kao to su America Online, ili Yahoo, obezbeduju pristup mnotvu usluga za svoje korisnike, kao to su et sobe (prostorije za askanje), oglasne table (bulletin boards), sistemi za rezervaciju avionskih karata i jo mnogo tota.

Da napomenemo da mnogi ljudi pogreno misle da koncept mrea za razmenu podataka potie sa kraja 90-ih godina prolog veka, od pojave Interneta. Mnogi se esto iznenade kada uju da je mrea za razmenu podataka prvi put kreirana u Francuskoj u 18. veku, oko 200 godina pre nastanka Interneta! Bio je konstruisan niz tornjeva, koji su imali asovnike sa klatnom i panele koji su na jednoj strani bili crni, a na drugoj beli.

Osoba na prvom tornju bi u skladu sa asovnikom postavljala panel tako da bude vidljiva crna, ili bela strana. Druga osoba bi na udaljenom tornju teleskopom posmatrala kako je postavljen panel na prvom tornju i u skladu sa tom postavkom definisan je poloaj lokalnog panela. Poruke su kodirane u skladu sa nizovima crnih i belih slika i prenoene su od jednog tornja do sledeeg u nizu. Prva poslata poruka je prelazila otprilike 16 kilometara, za ta su bila potrebna otprilike etiri minuta. Referenca [RHo94] obezbeuje fascinantno tivo o toj mrei i nekim motivima koji su inspirisali konstrukciju ovakve mree.

I na ulasku u 21. vek nove tehnologije neprestano menjaju nain naeg rada i sliku sveta koju trenutno imamo. Integracija medijuma i komunikacionih servisa, zajedno sa eventualnom konverzijom u digitalne prenose, obeava potpuno novi svet interaktivne zabave i nove moguhosti za obrazovanje. Pristup Intemetu koji obezbeduju kompanije koje se bave uvodenjem kablovskih sistema u kucha okruenja nudi sve vee brzine preuzimanja informacija. Zahvaljujui tome, na raspolaganju imamo sve vei broj informacija. Palmtop kompjuteri i beine tehnologije omoguavaju fleksibilnije korienje kompjutera, uenje i zabavu koje ranije nije bilo mogue obezbediti. Sve vei broj ljudi koristi prednosti ovih tehnologija, to, sa druge strane, namee sve vei broj etikih i pravnih problema. Sada je sve tee kontrolisati pornografiju i materijal sa eksplicitnim nasiljem. Problem zatite autorskih prava (copyright) eskalirao je 2000. godine, kada je tehnologija toliko napredovala da su ljudi mogli da razmenju-ju popularnu muziku u digitalnom, kompresovanom formatu. Trenutno su u tu "priu" ukljueni i problemi u vezi videa.

Kompjuteri i komunikacije su napredovali do te mere da je danas skoro nemogue zamisliti funkcionisanje kompanija, kola, pa, ak, i mnogih individua bez kompjutera. Naa potpuna zavisnost od kompjutera namee nam potrebu da ih razumemo, kako sa stanovita prednosti koje pruaju, tako i u pogledu ogranienja.

Primene Prenos podataka izmeu kompjutera predstavlja samo jednu oblast komunikacija. Na primer, veina ljudi je svesna da je za televizijski prenos neophodno imati antenu i kabl koji e dovesti signal u kuu. Medutim, to je samo poslednji korak u velikom svetskom komunikacionom sistemu, koji je nastao 1962. godine uvoenjem Telstara, komunikacionog satelita dizajniranog za prenos televizijskih i telefonskih signala izmedu Sjedinjenih Amerikih Drava i Evrope. Telstar je pokazao da je prenos informacija izmedu kontinenata i tehnoloki izvodljiv i ekonomski opravdan.

Danas se televizijski signali pomou preko brojnih komunikacionih satelita. Na slici 1.2 prikazan je klasian sistem. Predajnik na jednom delu sveta alje signal do satelita u orbiti, koji prenosi taj signal do prijemnika na drugom kraju sveta. Signali se od prijemnika alju do emisionih tornje-va i prenose lokalno pomou frekvencije koju je odobrio FCC (Federal Communications Commision). Antena prima signal i prenosi ga do televizijskog uredaja u naim domovima.

Televizijske antene su sve rea pojava u dananje vreme, jer se mnogi ljudi pretplauju na usluge kablovske televizije, koja signale dovodi direktno u domove pomou optikih fiber kablova i koaksijalnih kablova. Osim toga, mnogi ljudi kupuju sopstvene satelitske antene i direktno primaju satehtske signale.

SLIKA 1.2 Prijem televizijskih signala

Ostale varijante korienja komunikacija ukljuuju lokalne mree (LAN - local area networks) i mree ireg geografskog podruja (WAN - wide area networks), sisteme koji veem broju kompjutera omoguavaju da komuniciraju na kraim (LAN), ili veim (WAN) rastojanjima. Kada se poveu, korisnici mogu da alju, ili primaju fajlove sa podacima, mogu da se loguju na udaljene kompjutere, da alju potu (email - elektronsku potu), ili da se povezuju na World Wide Web. Zahvaljujui emailu, bilo koja osoba moe da poalje privatne, ili poslovne poruke, tabelarne obrasce, baze podataka, pa, ak, i porodine fotografije sa jednog kompjutera na drugi. Sistem za email smeta poruke na disku kompjutera, tako da drugi korisnik moe da ih proita.

Zbog neverovatno poveanog korienja emaila, koji poruke alje i prima elektronskim putem, neki ljudi predvidaju da e u nekoj budunosti on zameniti klasinu potu. To se nee desiti ba u najblioj budunosti, mada danas ogroman broj ljudi koristi email, kako u poslovne, tako i u privatne svrhe, zahvaljujui sve veoj prisutnosti Weba.

Pomou emaila je mogue poslati poruku na udaljenu lokaciju iz privatnosti doma; na slici 1.3 ilustrovano je jedno mogue uredenje. Osoba sa PC-jem i modemom moe da pristupi svom Internet provajderu preko telefonske linije, kablovskog servisa, ili, ak, satelitske antene. Taj kompjuter se povezuje na WAN mreu, koja omoguava slanje poruke irom zemlje, ili, ak, do drugih zemalja i eventualno do udaljenog Internet provajdera, ili moda kompjutera u kompanijinoj mrei preko LAN-a. Rezultat je elektronski transfer izmedu dve take, koje se potencijalno nalaze na velikim udaljenostima.

predajnik prijemnik

emisioni toranj

frekvencija odobrena od strane FCC-a za lokalno emitovanje satelitski prenos

satellite

SLIKA 1.3 Konekcije elektronske pote

Slede kratki opisi dodatnih komunikacionih primena. Neke od ovih tema detaljnije emo obraditi u kasnijim poglavljima.

Faksimil maine (faks) Faks maina kreira elektronski ekvivalent slici na paretu papira, pa tu sliku alje preko telefonskih linija. Faks maina na drugom kraju ponovo kreira sliku sa originalnog papira. Faks se koristi za slanje pisama, grafikona i dijagrama za svega par minuta, ili, ak, za nekoliko sekundi.

Glasovne i video komunikacije LAN mree su originalno koriene za povezivanje PC-ja i ostalih uredaja prvenstveno radi transfera podataka i softvera. Cesto su komunikacioni sistemi razvijani iskljuivo radi prenosa glasa i video slika.

Neke kompanije su imale sopstvene telefonske sisteme, ili privatne centrale (PBX - private branch exchange), o kojima e vie rei biti u Poglavlju 4. Video komu-nikacije mogu da se koriste za putanje video zapisa, ili za prijem videa iz spoljanjeg izvora i prenos signala u okviru kompanije, ili organizacije. Video komunikacije imaju specijalne potrebe, jer obino zahtevaju prenos 30 slika u sekundi, a za svaku sliku je neophodna velika koliina informacija da bi bila sauvana kristalno ista sa pravim bojama. Medutim, sa pojavom novih tehnologija koje koriste gigabitske brzine (milijardu bitova u sekundi), ovakav prenos postaje sasvim uobiajeni deo saobraaja u okviru LAN mree. Time je otvoren potpuno novi svet moguih aktivnosti korienjem PC-ja i LAN okruenja. Pomou slualica sa ugradenim mikrofonom svaka osoba moe da se prikljui na PC, izabere neki broj telefona i inicira konverzaci-ju sa osobom na udaljenom telefonu. Mini kamere postavljene na monitoru PC-ja mogu da prenose slike osobe koja govori. Digitalno kreiranje slika se koristi i za prenos video slika ka korisnicima PC-ja. To ima brojne primene. Na primer, kompani-ja moe da sponzorie niz programa za obuku. Odeljenje koje je angaovano moe da objavi da e prenositi video snimak sa uputstvima preko odgovarajueg nosaa i da e ga odravati u odreenom vremenskom periodu.

PC kod kue

Internet provajder

modem telefonska linija konekcija

WAN mree

WAN mrea

lokalna mrea

PC na poslu

Zainteresovane osobe treba samo da koriste PC softver za selektovanje kanala u to vreme i moi e da prate emisiju u vreme kada se emituje.

Mobilni telefoni Telefonski sistem je nesumnjivo najrasprostranjeniji komunika-cioni sistem. Medutim, sve do 60-ih godina prolog veka uesnici u komunikaciji su se morali fiziki povezivati. U to vreme telefonski sistem je poeo da koristi satelite i mikrotalasne tomjeve za slanje signala. Ipak, i u to vreme osobe koje uestvuju u razgovoru morale su fiziki da se vezuju na lokalne centrale. To je promenjeno pronalaskom mobilnih (celularnih) telefona, uredaja koji se povezuju na telefonski sistem preko radio talasa. Tako je ljudima omogueno da pozivaju druge brojeve iz svojih automobila, dok su na pauzi za ruak, na utakmici, ili, ak, iz udaljenih delova zemlje - iz bilo kog mesta na kome je mogua komunikacija sa predajnim i prijemnim tornjevima. Mobilni telefoni su korisnicima omoguili i pristup Webu, kao i mogunost slanja tekstualnih poruka. Detaljnije emo ih predstaviti u odeljku 4.2.

Informacioni servisi Oni koji imaju PC i modem mogu da se pretplate na razliite informacione servise. Oglasne table (banke podataka) omoguavaju besplatnu razmenu nekih softverskih proizvoda, fajlova i drugih informacija. Ostali servisi korisnicima omoguavaju uvid u berzanske izvetaje, elektronske transakcije, ili prouavanje rasporeda avionskih letova i rezervisanje karata. Pretraivake maine na Webu omoguavaju pretraivanje baza podataka za dokumente u kojima se nalazi zadata kljuna re, ili na osnovu zadate tematske oblasti. Korisnicima se vraaju linkovi, tako da pomou jednog klika miem mogu da pristupe eljenim informacija-ma. Diskusione grupe (newsgroups) omoguavaju pojedincima da postavljaju pitanja i dobijaju odgovore o nekim konkretnim temama. Ovo je postao znaajan resurs za ljude koji trae tehnike savete u vezi razliitih softverskih paketa, ili, u stvari, u vezi bilo ega.

E-komerc Internet i razvoj razliitih programskih alatki promenili su nain na koji funkcioniu brojne kompanije. Naruivanje sa udaljenih lokacija nije vie nikakva novina, jer su Ijudi decenijama koristili kataloge za naruivanje razliitih proizvoda. Medutim, e-komerc aplikacije su dovele do pojave ogromnog broja sajtova koji se "takmie" za svaki dolar potencijalnih korisnika. Skoro sve - od knjiga, CD-ova, odee i nekada popularnih medvedia (Beanie Babies), do automobila - moe da se kupi povezivanjem na sajt, popunjavanjem formulara (naravno, u njemu navodite i broj svoje kreditne kartice) i potvrdom unosa. U decembru 2002. godine grad Bridgeville u Severnoj Kaliforniji, zajednica sa dugom tradicijom logovanja na Internet, imao je najveu ponudu na eBayu, od otprilike 1,8 miliona dolara. Iako to ne moe u potpunosti da se uporedi sa kupovinom Luizijane, sigurno je promenilo mogue aspekte kupovine preko Interneta. Mnogi ljudi ovakav nain kupovine smatraju najprikladnijim za poslovanje; naravno, ima ih onih koji sa manje entuzijazrna gleda-ju na sve ovo. U jednoj anketi medu studentima na pitanja u emu je najvea prednost kupovine preko Interneta i koji je najvei nedostatak kupovine preko Interneta najei odgovor je glasio: "Ne morate da razgovarate ni sa kim."

Peer-to-peer umreavanje Peer-to-peer umreavanje je umreavanje u kojem grupa kompjutera moe medusobno da komunicira bez posredovanja centralizovanog servera. Ova tehnologija je privukla panju pre nekoliko godina kada je zbog Napstera postavljeno pitanje zatite autorskih prava (copyright) u vezi razmene muzikih fajlova. Mnogi korisnici se oslanjaju na peer-to-peer umreavanje za interaktivno igranje igara preko Intemeta, a servisi kao to je Kazaa omoguavaju korisnicima da dele audio fajlove, video klipove, pa, ak, i cele filmove (esto i pre nego to budu predstavljeni irokoj publici).

"Otvorena" pitanja Novi tehnoloki napredak je "otvorio" brojna pitanja koja je bilo neophodno ozbiljno razmotri-ti. Na primer, u prethodnoj diskusiji esto smo koristili re povezivanje i njene razliite oblike. Ali, kako se povezujemo? ta koristimo da bismo uspostavili konekciju? Da li koristimo icu, kabl, ili optiki fiber? Moemo li da se poveemo i bez njih? U Poglavlju 2 su predstavljene razne opcije.

Komunikacione tehnologije su poput planiranja saobraaja. Putevi omoguavaju da stignete do eljenog odredita, a moraju da budu sposobni da izdre veliki saobraaj, posebno u velikim gradovima. Projektanti moraju da pronau ravnoteu izmeu toka i cene. Autoput sa 10 traka koji krui kroz grad moe da obezbedi bolji tok saobraaja od autoputa sa est traka, ali da li su dodatne trake vredne poveanja cene autoputa? Odgovor je verovatno porvrdan ako je re o veim, a negativan ako je re o manjim gradovima. Situacija je slina i kod komunikacionih sistema. Oni moraju da podre prenos odreene koliine informacija, ali sama koliina zavisi od konkretne primene. Koliina informacija koju treba da prenesemo odreuje nain povezivanja ureaja. U Poglavlju 10 predstaviemo razliite naine za povezivanje uredaja.

Kada izaberemo nain povezivanja, moramo da uspostavimo pravila komunikacije. Gradske ulice moraju da imaju saobraajne znakove i pravila za kontrolu saobraaja. Isto vai i za komunikacione sisteme. Bilo da je primarni medijum kabl, bilo da ste se odluili za beini prenos, morate da znate koliko e izvora primati poslate informacije. Potrebno je uspostaviti neka pravila koja e spreiti koliziju poruka, ili e definisati postupak koji se primenjuje u sluaju kolizije.

Lakoa korienja je sledei aspekt. Veina ljudi nee koristiti neku tehnologiju ako nije laka za upotrebu. Na primer, mnogi kupci video rekordera nikada nisu nauili kako da ih programiraju, bar dok se nije pojavio "VCR plus". Sada se mnogi video rekorderi mogu programirati glasom. Da bi komunikacioni sistem, ili mrea imali mogunost funkcionisanja i daljeg razvoja, informacije moraju biti lako dostupne. Medutim, u kojoj meri elimo da budu dostupne? Da li svako moe da vidi, na primer, informacije o uplatama u penzioni fond, ili o investicijama?

Komunikacioni sistemi moraju da budu bezbedni. Moramo da shvatimo da lakoa razmene mformacija omoguava neautorizovanim licima zloupotrebu tih informacija. Kako informacije uiniti lako dostupnim za one kojima je pristup doputen i spreiti sve ostale da ih vide? Ovo je veoma teko izvesti kada neautorizovani ljudi imaju na raspolaganju brojne resurse i ulau znaajne napore za naruavanje bezbednosnih mera. Kako se osetljivost informacija poveava, mere zatite postaju sve sofisticiranije. Ipak, ni jedan sistem nije savreno bezbedan. Zato se u spreavanje ovakvih aktivnosti ukljuio i zakon sa raznim kaznenim merama. U Poglavlju 7 detaljnije emo obraditi oblast zatite.

ak i ukoliko uspemo da reimo sve ove probleme i upravljamo povezanim kompjuterima na najefikasniji, najisplativiji i najbezbedniji nain, sa lakim transferom informacija, ostaje jedan problem: nisu svi kompjuteri kompatibilni. U nekim situacijama prenos informacija sa jednog kompjutera na drugi nalik je prelasku sa jednog automobila na drugi. Ako je re o dva "ford escorta" proizvedena iste godine, to e biti jednostavno, ali ako je jedan "escort", a drugi "grand prix", imaete problema.

Otvoreni sistemi su oblast koja privlai veliku panju. Ako su potpuno implementirani doputaju razmenu informacija izmedu dva povezana kompjutera. Zbog razliitosti medu sistemima, ovo nije trivijalan postupak. U poslednjih nekoliko godina uinjen je ogroman korak napred u postizanju ovog cilja. U odeljku 1.4 predstaviemo otvorene sisteme i model poznat pod nazivom Open Svstem Interconnect (OSI model). Iako se ovaj model nije dobro pokazao za komercijalne svrhe, mnogi ga i dalje smatraju znaajnim, jer opisuje strukturu komunika-cionih sistema i obezbeduje znaajan uvid u nain zajednikog funkcionisanja razliitih komponenata komunikacionog sistema.

Konano, vraamo se na pitanje zato prouavati komunikacione tehnologije i umreavanje. Jednostavno, to je polje koje je imalo i imae ubudue neverovatan razvoj. Ljudi rnoraju da ih razumeju i da pomognu njihovo uobliavanje u budunosti.

1.2 Kompjuterske mree Tokom 50-ih godina prolog veka veina kompjutera je bila slina sa jednog aspekta. Imali su glavnu memoriju, centralnu procesorsku jedinicu (CPU) i periferije (slika 1.4). Memorija i CPU su predstavljali centralni deo sistema i imali su konekcije sa uredajima kao to su disk, magnetne trake i kompjuterski terminali. Otada su se razvile nove generacije kompjutera, kod kojih su obra-da i smetanje podataka distribuirani izmeu vie razliitih uredaja. Korisnik moe da pribavlja program sa jednog mesta, pokree ga na razliitim procesorima i alje rezultate na treu lokaciju.

Sistem koji povezuje razliite uredaje, kao to su PC-ji, tampai i skeneri, predstavlja mreu. Obino svaki uredaj na mrei ima specifinu namenu za jednog, ili vie korisnika. Na primer, PC moe da se nalazi na radnom stolu da bi zaposleni imao pristup potrebnim informacijama i soflveru. On moe da bude rezervisan i za upravljanje diskom na kome se uvaju deljeni fajlovi. Takav kompjuter nazivamo fajl server. Mrea esto "pokriva" manju geografsku oblast i povezu-je uredaje u jednoj zgradi, ili grupi zgrada. Takva mrea se naziva lokalna mrea (LAN - local area network). Mrea koja "pokriva" veargeografsku oblast, kao to je jedna drava, ili svet, naziva se WAN rnrea (wide area network).

SLIKA 1.4 Komunikadoni ureaji u kompjuterskom sistemu

Postojanje velikog broja korisnika sa mogunou postavljanja zahteva za odredenim informaci-jama neminovno dovodi do konflikata. Zbog toga, uredaji moraju da se poveu tako da se obezbedi ispravan transfer informacija za sve uesnike u komunikaciji. Kao analogiju, ponovo moemo da iskoristimo primer ulica u velikom gradu. Kada vozi samo jedna osoba, nije mnogo bitno gde se ulice nalaze, koje su jednosmerne, gde se nalazi saobraajna signalizacija, ili kako se vri sinhronizacija. Meutim, kada na ulicama imate hiljade automobila u jutarnjim asovima, lo raspored moe da dovede do zaguenja koja uzrokuju ozbiljna kanjenja. Isto vai i za kompjuterske mree. Moraju da se poveu tako da se omogui prenos podataka izmedu veeg broja korisnika, sa malim, ili bez ikakvog kanjenja. Strategiju povezivanja nazivamo mrena topologija. Izbor topologije zavisi od tipova uredaja i od potreba korisnika. Ono to moe dobro da funkcionie za jednu grupu moe da bude veoma loe za neku drugu.

Topologija zajednike magistrale Na slici 1.5 prikazana je tradicionalna topologija zajednike magistrale (ili, jednostavno, topologija magistrale), koja povezuje ureaje kao to su radne stanice, mainframe kompjuteri i fajl serveri. * Oni komuniciraju preko jedne magistrale (na primer, koaksijalnog kabla). Tradicionalni pristup obezbeduje interfejs za svaki uredaj pomou koga se magistrala oslukuje i ispituje se saobraaj na njoj. Ako interfejs utvrdi da su podaci namenjeni uredaju koji ih trenutno opsluuje, podaci se itaju sa magistrale i prenose do odgovarajueg uredaja. Slino tome, ako uredaj treba da prenese neke podatke, kola u interfejsu "oslukuju" kada je magistrala slobodna i tada zapoinju prenos podataka. Ovo nije nita drugaije od ekanja na rampi za ukljuivanje na autoput u vreme saobraajnog pica - proveravate kada je pogodan trenutak da se "ubacite", u zavisnosti od toga da li vozite manji automobil, ili veliki kamion.

Ponekad se deava da dva uredaja istovremeno pokuavaju da prenesu podatke. Oba detektuju odsustvo saobraaja i zapoinju prenos, ne registrujui prenos drugog uredaja.

* U Poglavlju 10 su predstavljeni alternativni naini za implementiranje topologije zajednike magistrale korienjem uredaja kao to su komutatori i habovi.

Veina mrea ukljuuje vei broj ljudi koji koriste PC-je i svi ti korisnici mogu da pristupaju razn-im tampaima, ili serverima.

diskovi memorija

CPU

drajvovi magnetne trake

terminali

SLIKA 1.5 Topologija zajednike magistrale

Rezultat je kolizija signala. Dok prenose podatke, uredaji nastavljaju oslukivanje magistrale i detektuju um koji nastaje zbog kolizije. Kada uredaj detektuje koliziju, prestaje da prenosi podatke, eka nasumice izabrani period i ponovo pokuava da prenese podatke. Ovaj proces, poznat pod nazivom Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD), predstavljen je detaljno u poglavljima 4 i 9, zajedno sa ostalim nainima pristupa zajednikom medijumu.

Primer mree sa zajednikom magistralom (i originalni standard za LAN mree) je Ethernet. Njegova originalna konfiguracija koristi zajedniku magistralu onako kako smo je opisali; medutim, najnovije promene u tehnologiji obezbedile su brojne naine za povezivanje Ethernet ureaja, a da se, pri tom, i dalje sauva logika magistrale. U Poglavlju 9 detaljnije emo predstaviti razliite verzije Etherneta. Bez obzira na konkretnu implementaciju, glavna prednost Etherneta je mogunost lakog dodavanja novih uredaja na mreu.

Topologija zvezde Sledee uobiajeno uredenje je topologija zvezde (slika 1.6).* Koristi centralnu komponentu koja omoguava povezivanje drugih uredaja radi meusobne komunikacije. Ovakvi uredaji se obino nazivaju hubovi (hubs), ili komutatori (switches); razlike izmedu njih objasniemo u Poglavlju 10. Kontrola je centralizovana: ako uredaj eli da komunicira, to moe da izvede samo pomou centralnog komutatora. Taj komutator usmerava podatke do njihovog odredita.

* Topologija zvezde moe da se posmatra i kao hijerarhijska topologija kod koje centralni vor igra ulogu "korena" u stablu. U Poglavlju 10 pokazaemo kako se vei broj razliitih ureaja moe povczati na jedan komutator, ili hub, tj. na uredaj koji obezbeduje hijerarhjjsko povezivanje.

mainframe kompjuter

mainframe kompjuter

fajl server

radna stanica fajl server radna stanica radna stanica

radna stanica

hub/komutator

server

tampa

SLIKA 1.6 Topologija zvezde

Centralizacija obezbeduje fokusiranje odgovomosti u jednoj taki, to je prednost topologije zvezde. Kod prvih mrea topologija magistrale je imala neke prednosti u poreenju sa topologi-jom zvezde. Nedostatak centralnog ureaja je olakavao dodavanje novih ureaja, jer ni jedan uredaj nije morao da bude "svestan" ostalih uredaja na mrei. Osim toga, kvar, ili uklanjanje jednog uredaja na mrei sa magistralom nisu izazivali prestanak rada mree. Kod topologije zvezde kvar na centralnom komutatoru prekida konekciju. Medutim, sa promenom tehnologije i razvojem pouzdane opreme stvoreni su tehniki i ekonomski uslovi za primenu topologije zvezde u veim topologijama.

Topologija prstena Kod topologije prstena (slika 1.7) ureaji se povezuju kruno. Svaki uredaj komunicira direktno i jedino sa svojim "susedima". Ako "eli" da komunicira sa udaljenim uredajem, on alje poruku koja se prosleuje preko svih ostalih uredaja koji se nalaze izmedu njih.

Mrea u obliku prstena moe da bude jednosmema i dvosmerna. Pod jednosmernom mreom podrazumeva se mrea kod koje se sav prenos odvija u istom smeru (na primer, na slici 1.7 koristi se smer kretanja kazaljki na asovniku). U tom sluaju svaki ureaj moe da komunicira samo sa jednim "susedom". Kod dvosmernih mrea prenos podataka moe da se vri u bilo kom smeru i ureaj moe direktno da komunicira sa oba "suseda".

Prva topologija prstena je bila IBM-ova Token Ring mrea, koja je koriena za povezivanje PC-ja u jednoj kancelariji, ili odeljenju. Kod token ring mree komunikacija se koordinira prosleivanjem tokena (preddefinisane sekvence bitova) izmedu svih uredaja u prstenu. Uredaj moe neto da poalje samo kada primi token. Tako aplikacije sa jednog PC-ja mogu da pristu-paju podacima smetenim na drugim kompjuterima (fajl serverima) bez uea posebnog centralnog uredaja koji koordinira komunikaciju. Nedostatak topologije prstena je to to je komplikovana sa stanovita odravanja. Na primer, ta se deava ako je token izgubljen, ili je oteen? Svi uredaji koji trae token nee moi da ga dobiju i prenos podataka nee biti mogu. Postoje naini za reavanje ovakvih problema i njih emo predstaviti, zajedno sa ostalim aspektima token ring mrea, u odeljcima 4.7 i 9.S. Topologija prstena ima i svoje prednosti.

SLIKA 1.7 Topologija prstena

Na primer, injenica da ureaj mora da eka na token onemoguava istovremeni prenos iz vie uredaja, tako da su kolizije nemogue. To je karakteristika Ethernet protokola (predstaviemo ga u odeljku 4.7 i u Poglavlju 9. Kako su se mree razvijale, prednosti Ethemeta su nadvladale njegove nedostatke; kao rezultat tog procesa, danas na tritu LAN mrea dominiraju razliite verzije Etherneta.

Potpuno povezana topologija Potpuno povezana topologija (slika 1.8) ima direktne konekcije izmedu svih parova uredaja na mrei. To je ekstremni nain dizajniranja mree. Komunikacija postaje veoma jednostavna, jer nema nadmetanja za dobijanje komunikacionih linija. Ako dva ureaja ele da komuniciraju, to rade direktno, bez ukljuivanja ostalih ureaja na mrei. Ipak, cena direktnih konekcija izmedu svakog para uredaja je veoma visoka. Osim toga, kod ovakve konfiguracije mnoge konekcije nee biti dovoljno iskoriene. Ako dva uredaja retko komuniciraju, fizika konekcija izmeu njih se veoma retko koristi. U takvim sluajevima ekonominiji pristup je indirektna komunikacija, tako da se neiskoriene linije eliminiu.

Kombinovane topologije Mnoge kompjuterske mree koriste kombinacije razliitih topologija. Na slici 1.9 prikazana je jedna mogua kombinacija - ima zajedniku magistialu, koja direktno povezuje vie uredaja.

SLIKA 1.8 Potpuno povezana topologija

SLlKA 1.9 Kombinovana topologija

lokalna mrea

most/komutator

mainframe kompjuter

lokalna mrea

lokatna mrea

magistrala

fajl server

laserski tampa

Grupe korisnika kao to su istraivai, raunovoe, ili osoblje u prodajnom odeljenju imaju specijalizovane potrebe i ele zasebne LAN mree u okviru kojih e obavljati najvei deo svog posla. Ipak, povremeno im je neophodan pristup informacijama sa dmgih LAN mrea.

U okviru mogueg dizajna postoji nekoliko LAN mrea koje povezuju PC-je i ostale uredaje u topologiju prstena, zvezde, ili magistrale. Ureaji u okviru LAN-a komuniciraju u skladu sa pravilima topologije koja je koriena za njihovo povezivanje. Ako PC mora da komunicira sa uredajem u drugoj LAN mrei, to radi preko mosta, ili komutatora koji povezuje te dve LAN mree. Mostovi i komutatori su uredaji koji obezbeuju tehnologiju za povezivanje uredaja unutar i izmedu LAN mrea; detaljnije emo ih. predstaviti u Poglavlju 10.

1.3 Standardi i organizacije za uspostavljanje standarda Potreba za uvoenjem standarda Moda ste pomislili da je primarni problem kod uspostavljanja komunikacija izmedu dva kompjutera jednostavno obezbeivanje prenosa podataka sa jednog kompjutera na drugi. Medutim, poto se kompjuteri esto dosta razlikuju, proces prenosa moe da bude mnogo sloeniji, recimo poput prelaska sa "kadilaka" na "tojotu". Svi automobili se zasnivaju na istim prindpima, ali razliiti modeli imaju jedinstvene karakteristike sa razliitim stilovima tako da ciljaju na razliita trita i razliite kupce; isto vai i za kompjutere, osim to korisnici mogu da ispoljavaju veu dozu fanatizma (korisnici PC-ja "mrze" Mac, a korisnici Maca "mrze" PC). Komapnije dizajniraju i proizvode kompjutere sa razliitim stilovima i za razliite aplikacije. Veina sledi iste opte principe, a specifinosti odraavaju razmiljanja i filozofiju razliitih Ijudi. Kompjuteri imaju razliite arhitekture, razumeju razliite jezike, smetaju podatke u razliitim formatima i komuniciraju na razliitim brzinama. Zbog toga, postoji velika nekompatibilnost, to znaajno oteava komunikaciju.

Ova nekompatibilnost dovodi do osnovnog pitanja kako je uopte mogue uspostaviti komu-nikaciju izmedu kompjutera. Oni komuniciraju koristei model slian onome koji se koristi, na primer, u trgovini izmedu razliitih zemalja. Svi uesnici govore drugim jezikom, tako da su im neophodni prevodioci. Osim toga, moraju da se pridravaju protokola, koji defmie pravila i nain na koji se diskusija zapoinje i nastavlja. Ako se svi ne pridravaju protokola, diskusija e postati haotina. Ispravna diskusija se odvija kada svi uesnici potuju uspostavljena pravila. Slino tome, da bi kompjuteri komunicirali, potrebni su im protokoli pomou kojih e biti utvrdeno koji kompjuter "govori" i prevedeno to to "kae" na druge jezike. Sledei korak je definisanje protokola. Tu lei sledei problem: protokoli su sjajni, ali e se diskusija, ako uesni-ci slede razliite protokole, odvijati kao da i nema protokola. Ako se ljudi dogovore o zajednikom protokolu, to postaje standardni protokol i svako moe da ga koristi. Naalost, ovo pomalo lii na situaciju u kojoj bi svi trebalo da usvoje istu arhitekturu, a znamo da se to nikada ne moe desiti. Usaglasiti miljenje vie grupa ljudi o neemu nije nimalo jednostavno. Razliite grupe imaju razlidte ciljeve i ideje o tome koji protokol najbolje obezbeduje ispunjavanje tih ciljeva. Zbog toga su godinama nastajali i bili korieni razni standardi.

Postoje dve grupe standarda. De facto standardi postoje zbog opte upotrebe - postali su toliko rasprostranjeni da prodavci i proizvoai prepoznaju da e sa takvim proizvodima sebi obezbe-diti veliko trite. Mnogi IBM-ovi proizvodi su postali de fakto standardi. Drugi tip su standardi

koje formalno prepoznaju i usvajaju organizacije za uspostavljanje standarda na osnovu nacionalnih, ili svetskih kriterijuma. Oni koji ele da njihovo delo postane standard piu predlog i prosleduju ga organizaciji za uspostavljanje standarda radi razmatranja. Tipino, ako predlog naide na nesumljivu i optu porku, organizacije za uspostavljanje standarda daju sugestije i alju ih kreatorima radi daljih modifikacija. Nakon nekoliko krugova sugestija i modifikacija, predlog se usvaja, ili odbija. Ako se odobri, standard obezbeduje model na osnovu koga proizvodai mogu da dizajniraju nove proizvode.

Organizacije za uspostavljanje standarda Uvodenje organizacija za uspostavljanje standarda defmitivno je uvelo red na polju komunikaci-ja koje se razvijaju neverovatnom brzinom. Odobreno je nekoliko stotina standarda za razliite aspekte komunikacija, to je, pak, dovelo do nekompatibilnosti izmedu razliitih tipova uredaja. Na primer, mnogi korisnici PC-ja kupuju modem (uredaj koji omoguava slanje i prijem signala sa kompjutera preko telefonske linije) za povezivanje na kompjutere u univerzitetskim mreama, ili mreama kompanija, ili na Internet provajdere. Problem je to postoji desetine standarda koji opisuju razliite naine za slanje i prijem signala preko telefonske linije; ako modemi koriste razliite standarde, komunikacija izmedu njih nije mogua. Ipak, proizvodai su prepoznali ovaj problem i obino proizvode modeme tako da se implementiraju odredeni standardi koji zadovoljavaju zahteve trita. Ovaj problem je u potpunosti objanjen u Poglavlju 3.

Na polju kompjuterskih mrea i savremenih komunikacija relevantne su sledee organizacije:

American National Standards Institute (ANSI) ANSI (www.ansi.org/) je privatna, nevladina agencija, iji su lanovi proizvoclai, korisnici i druge zainteresovane kompanije. Ima skoro 1.000 lanova, a predstavlja deo ISO-a (International Organization for Standardization), koji emo objasniti kasnije. ANSI standardi su esti na brojnim poljima. Neki od konkretnih primera su Fiber Distributed Data Interface (FDDI) i Sinhrona optika mrea (SONET - Synchronous Optical Netowrk) za optiki fiber. Sledei standard (predstaviemo ga u Poglavlju 2) je American Standard Code for Information Interchange (ASCII), koji se koristi na mnogim kompjuterima za smetanje informacija.

International Electrotechnical Commision (IEC) IEC (www.iec.ch/) je nevladina agencija koja "izmilja" standarde za obradu podataka i interkonekcije i bezbednu opremu. llkljuena je u razvoj Joint Photographic Experts Group (JPEG), grupe koja je "izmislila" standard za kompresovanje slika.

International Telecommunications Union (ITU) raniji naziv bio je Comite Consultatif International de Telegraphique et Telephonique (CCITT) Engleski ekvivalent bio bi International Consultative Committee for Telephony and Telegraphy. ITU (www.itu.int/) je agencija Ujedinjenih nacija, koja ima tri sektora: ITU-R se bavi radio komunikacijama, ITU-D je razvojni sektor i ITU-T (relevantan za ovu knjigu), koji se bavi telekomunikacijama. lanovi ITU-a su razne naune i industrijske organi-. zacije, telekomunikacione agencije, autoritativna tela za telefoniju i ISO. ITU "stoji iza" brojnih standarda za mree i telefonske komunikacije. Medu optepoznate standarde ubrajaju se standardi V i X serija. V serija je namenjena telefonskim komu-nikacijama.

U Poglavlju 3 detaljnije emo predstaviti neke V standarde koji opisuju nain na koji modem generie i interpretira analogne telefonske signale. X serija se bavi interfejsima mrea i javnim mreama. Poznatiji standardi ove serije su X.25 za interfejse u mreama sa komutacijom paketa (predstavljen je u Poglavlju 13), zatim X.400 za sisteme elektronske pote i X.509 za digilalne sertifikate (predstavljen je u Poglavlju 7). Postoje jo mnogi drugi X i V standardi.

Electronic Industries Association (EIA) lanovi EIA-a (www.eia.org), koji je lan ANSI instituta, su brojne elektronske firme i proizvoad telekomunikacione opreme. Primarne aktivnosti EIA asocijacije su elektronske konekcije i fiziki prenos podataka izmedu razliitih ureaja. Najpoznatiji standard EIA asocijacije je RS-232 (poznat i kao EIA-232), koji su PC-ji dugo koristili za komuniciranje sa drugim ureajima, kao to su modemi, ili tampai. Standard EIA-232 predstaviemo u Poglavlju 4.

Telecommunications Industry Associatioo (TIA) TIA (www.tiaonline.org) predstavlja provajdere proizvoda komunikacionih i informacionih tehnologija i servisa na globalnom tritu. Ta asocijacija, koju akredituje ANSI, bavi se razvojem standarda za iroki opseg komunikacionih proizvoda. Neki od primera su optiki kablovi, iani provodnici i konektori koji se koriste u lokalnim mreama.

Internet Engineering Task Force (IETF) IETF (www.ietf.org) je internacionalna zajednica, iji su lanovi dizajneri mrea, proizvodai i istraivai, koji kao zajedniki interes imaju uspostavljanje stabilnog funkcionisanja Interneta i njegov razvoj. Podeljena je u radne grupe koje se bave raznim aspektima Interneta, kao to su aplikacije, operacije, upravljanje, rutiranje, zatita i transportni servisi. Ove radne grupe su zaduene za razvoj i ocenu specifikacija koje treba da postanu Internet standardi. Jedan od znaajnih rezultata rada IETF zajednice je sledea generacija Internet protokola, koja je predstavljena u Poglavlju 11.

Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) IEEE (http://standards.ieee.oig) je najvea svetska profesionalna organizacija koju ine profesionalci u oblasti raunarstva i inenjeringa. Objavljuje razne asopise, organizuje konferencije i ima grupu za razvoj standarda. Verovatno njeno najpoznatije delo na polju komunikacija su Project 802 LAN standardi. Standardi 802, koji su predstavljeni u Poglavlju 9, definiu komunikacione protokole za mree sa topologijom magistrale, prstena i beine mree.

International Organization for Standardization (ISO) ISO (www.iso.ch) je svetska organizacija, koju ine tela za uspostavljanje standarda iz razliitih zemalja, medu kojima se nalazi i ANSI iz SAD. Jedna od najznaajnijih aktivnosti ISO organi-zacije je rad na otvorenim sistemima, koji definiu protokole koji omoguavaju komunikaciju nezavisnu od arhitekture kompjutera. Optepoznati model je Open System Interconnect, organizovan u sedam slojeva.

Neki od nas su verovali da e se OSI model koristiti u svim buduim komunikacijama, to je, medutim, nakon razvoja Interneta i Web aplikacija, malo verovatno. Ipak, esto se prouava kao model za uslojavanje protokola. OSI model predstaviemo u narednom odeljku.

National Institute of Standards and Technology (NIST) Ranije poznat kao National Bureau of Standards (NBS), NIST (www.nist.gov) je agencija Ministarstva trgovine SAD. Uspostavlja standarde koje federalna vlada koristi prilikom kupovine opreme. Osim toga, razvija standarde za razne fizike veliine, kao to su vreme, duina, temperatura, radioaktivnost i radio frekvencije. Jedan znaajan standard za bezbedne aplikacije je Data Encryption Standard (DES), metod ifrovanja, ili promene informacija u formu koja ne moe da se razume. DES standard je izraden u ipovima koji se koriste u komunikacionim uredajima. Standard je izuzetno sloen i kontraverzan; neki veruju da ga je Nacionalna agencija za bezbednost (National Security Agency) namerno oslabila da bi se spreilo korienje tehnika za ifrovanje koje ne moe da se deifruje. Poto je standard "razbijen", vie se ne koristi kao funkcionalni metod ifrovanja, ali postoje neke druge tehnike koje se zasnivaju na ovom standardu. DES detaljnije predstavljamo u Poglavlju 7.

International Business Machines (IBM) Iako nije organizacija za uspostavljanje standarda, naveli smo je zbog ogromnog udela u nastajanju de fakto standarda. Istaknuti primeri su System Network Architecture (SNA) i Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code (EBCDIC). SNA je model protokola koji omoguava komunikaciju IBM kompjutera i opreme. Nastao je pre OSI modela i danas nema optu upotrebu, mada je po mnogo emu slian OSI modelu. EBCDIC kod (prikazaemo ga u Poglavlju 2) predstavlja alternativu ASCII kodu za smetanje podataka i obino se koristi na IBM mainframe kompjuterima (iako IBM-ovi PC-ji obino koriste ASCII kod).

Ove organizacije nisu jedina tela koja mogu da uspostavljaju standarde, ali su svakako najmero-davnije u oblasti savremenih komunikacionih tehnologija i mrea.

1.4 Otvoreni sistemi i OSI model Rekli smo da protokoli omoguavaju komunikaciju izmedu nekompatibilnih sistema. Kada imamo dva specifina sistema, definicija protokola je sasvim jednostavna. Problem postaje ozbiljniji i tei dok se poveava broj razliitih tipova sistema. Skup protokola koji omoguava komunikaciju izmedu bilo koja dva sistema, bez obzira na njihovu arhitekturu, naziva se otvoreni sistem. ISO se bavi problemom obezbedivanja komunikacije izmedu vie ureaja, a razvio je Open System Interconnect (OSI) model. Da je potpuno razvijen, omoguio bi komunikaciju izmedu bilo koja dva povezana kompjutera.

OSI model nije doiveo komercijalni uspeh, jer su ga "zasenili" protokoli na kojima se zasniva Internet. Zbog toga, neki smatraju da je OSI model "mrtav" i da se vie ne koristi, a drugi, pak, da, iako nije imao komercijalnog uspeha, ipak definie radni okvir u kome je mogue prouavati i razumeti protokole. Specijalno, omoguava prouavanje irokog spektra komunikacionih protokola i razumevanje njihovih medusobnih odnosa.

Kao i svi ostali sloeni programi, ili sistemi, ima tano definisanu strukturu na kojoj su izgradene komponente. Osim toga, razumevanje pojedinanih komponenata sasvim se razlikuje od razumevanja naina na koji te komponente zajedno funkcioniu da bi bio omoguen efikasan komunikacioni sistem. Zbog toga, dajemo opti prikaz OSI modela.

OSI model ima sedam slojeva (slika 1.10). Svaki sloj izvrava specifine funkcije i komunicira sa slojevima koji se nalaze direktno iznad i ispod njega. Vii slojevi su zadueni za korisnike servise, aplikacije i aktivnosti, dok se nii slojevi bave stvarnim prenosom informacija.

Svrha uslojavanja protokola je razdvajanje specifinih funkcija, tako da njihova implementacija bude transparentna sa stanovita drugih komponenata. Osim toga, organizovanje po slojevima omoguava nezavisno dizajniranje i testiranje svih komponenata. Na primer, sloj veze i fiziki sloj izvravaju zasebne funkcije. Fiziki sloj obezbeduje servise za sloj veze. Sloj veze uopte ne vodi rauna o tome kako se servis izvrava, ve je bitno samo da li je servis izvren.

host sistem i korisnik

7. sloj aplikacije

6. sloj predstavljanja

5. sloj sesije

4. transportni sloj

3. sloj mree

2. sloj veze

1. fiziki sloj

medijum za prenos

SLIKA 1.10 Slojeviti OSI model ISO organizacije

Ako dode do nekih promena u implementaciji fizikog sloja, to nee uticati na sloj veze (i sve ostale vie slojeve). Ovakav odnos vai izmedu bilo koja dva susedna sloja, a obezbeduje apstraktnu analogiju koja se moe primeniti u raznim softverskim dizajnima.

Moemo da iskorislimo poreenje sa sastankom predsednika dve drave. Svaki lider izlae svoja razmiljanja, mada se te ideje moraju preneti na odgovarajuem diplomatskom jeziku da bi se izbegle eventualne uvrede. Osim toga, ako govore drugaijim jezikom, jedan jezik mora da se izabere kao primarni oblik komunikacije. Na slici 1.11 ilustrovan je mogui troslojni protokol koji ukljuuje pokuaj razreavanja krize. Jedan lider odmah istie da on nee tolerisati nastalu situadju. Diplomata prenosi poruku u manje preteem tonu, a prevodilac prevodi poruku na izabrani jezik. Na drugoj strani, drugi prevodilac prevodi poruku u specifini jezik te strane. Diplomata prima pomku i govori predsedniku drave ta to, u stvari, znai.

U sutini, predsednici drava komuniciraju direktno, iako se poruke, zapravo, prenose posredstvom drugih osoba. OSI model funkcionie na slian nain. Najnii je fiziki sloj, koji je zaduen za stvarni prenos podataka. Najvii sloj je zaduen za kompjuterski sistem koji je povezan na mreu. Svaki sloj u okvim modela odgovara razliitim nivoima apstrakcije u toku komunikacije i definie odreene funkcije i protokole.

Formulisanje poruke u skladu sa interesima drave.

"Ova situacija je neprihvatljiva, tupsone jedan."

Prenoenje poruke u skladu sa odgovarajuim diplomatskim iezikom.

diplomata

"U najveem interesu za ouvanje zdravih odnosa i bezbednosti obe drave je da odmah otklonimo ovai problem."

Prevodenje na sporazumno prihvaeni jezik komunikacije.

prevodilac prevodilac

Komunikacija bez poznavanja kompletnih opsega ili

znaenja komunikacije. Prevodenje nazad na nacionalni iezik.

"U najveem interesu za ouvanje zdravih odnosa i bezbednosti obe drave je da odmah otklonimo ovaj problem."

diplomata

Prenoenje poruke na jezik koji je u skladu sa interesima drave.

Razmena ideja bez uea autoriteta koji bi stvarali ili menjali njihovo znaenje.

"Taj tupson kae da to nee prihvatiti."

predsednik drave predsednik drave

Primanje poruke i odgovaranje.

komunikacija na visokom nivou, iako ne govore

istim jezikom

SLIKA 1.11 Komunikacioni protokol izmeu predsednika dve drave

Dve inae nekompatibilne strane, ako koriste OSI model, mogu medusobno da komuniciraju (slika 1.12). Logino, svaki sloj komunicira direktno sa istim slojem na drugoj strani. Fiziki, svi slojevi komuniciraju sa slojevima koji se nalaze odmah ispod, ili iznad njih. Kada proces eli da poalje informacije, poinje da ih preputa sloju aplikacije. Taj sloj izvrava svoje funkcije i alje podatke na sloj predstavljanja. Hakon toga, izvravaju se funkcije sloja predstavljanja i podaci se prosleduju do sloja sesije. Ovaj proces se nastavlja sve dok se podaci ne prenesu do fizikog sloja, koji, u stvari, prenosi podatke.

Proces se na prijemnom kraju izvodi obrnutim redosledom. Najpre fiziki sloj prima niz bitova i predaje sloju veze. Na sloju veze se izvode odredene funkcije, a zatim se podaci alju do sloja mree. Ovaj proces se nastavlja sve dok se ne stigne do sloja aplikacije, koji eventualno proslednje podatke do prijemnog procesa.

proces alje informacije Proces prima informacije

Svaki s!oj izvrava svoje funkci je i alje podatke na sledei vii sloj.

Svaki sloj izvrava svoje funkcije i alje

podatke do narednoj nieg sloja.

fiziki preno niza podataka

SLIKA 1.12 Komunikacija ostvarena pomou sedmoslojnog OSI protokola

sloj aplikacije

sloj predstavljanja

sloj sesije

transportni sloj

sloj mree

sloj veze

fiziki sloj fiziki sloj

sloj veze

sloj mree

transportni sloj

sloj seslje

sloj predstavljanja

sloj aplikacije

logika komunikaci ja izmedu slojeva

Izgleda kao da procesi direktno komuniciraju, tako to svaki sloj komunicira direktno sa identinim slojem na drugoj strani. U stvarnosti, svi podaci se prevode u niz bitova i prenose se izmeu fizikih slojeva.

Ovaj proces pomalo podsea na slanje pisma, gde sa primaocom pisma komunicirate tako to adresirate kovertu i ubacujete je u potansko sandue. to se Vas tie, aktivnost je zavrena: komu-nikacija ne zavisi od toga kako se pismo usmerava, ili da li putuje kamionom, avionom, vozom, brodom, ili ga nosi golub pismonoa. Znate da e pismo stii i jednostavno moete da ekate na odgovor.

Opti pregled modela SIoj aplikacije, najvii sloj, radi direktno sa korisnikom, ili sa programskim aplikacijama. Napomenimo da to nije isto to i programska aplikacija. Sloj aplikacije obezbeduje korisnike servise, kao to su elektronska pota, ili transfer fajlova. Na primer, kod protokola za transfer fajlova sloj aplikacije na jednom kraju treba da poalje fajl direktno do sloja aplikacije na drugom kraju, nezavisno od koriene mree, ili od arhitektura ukljuenih kompjutera.

Sloj aplikacije defmie i protokole koji omoguavaju pristup tekstualnom editoru na udaljenom serveru. Razlog za to je injenica da razlidti tipovi editora koriste razliite kontrolne sekvence za kontrolu kursora. Na primer, samo pomeranje kursora moe da zahteva kursorske tastere, ili speci-jalne kombinacije tastera. Voleli bismo kada bi ovakve razlike bile transparentne za korisnika.

Sloj predstavljanja je odgovoran za predstavljanje podataka u formatu koji korisnik moe da razume. Na primer, pretpostavimo da dva razliita kompjutera koriste razliite numerike formate i formate za karaktere. Sloj za predstavljanje prevodi podatke iz jedne reprezentacije u drugu i izoluje korisnika od tih razlika. Da bi se to izvelo, sloj za predstavljanje najpre utvrduje razlike izmedu podataka i informacija. Na kraju krajeva, mree i postoje zato da bi korisnici mogli da razmenjuju informacije, a ne nizove bitova. Korisnici ne treba da vode rauna o razliitim formatima, veda se koncentriu na sadraj informacija i ono ta one znae za njih.

Sloj predstavljanja moe da obezbedi i bezbednosne mere. Moe da ifruje podatke pre nego to se proslede do niih slojeva radi transfera. Sloj predstavljanja na drugom kraju u tom sluaju deifruje primljene podatke. Korisnik nikada i ne mora da zna da je vrena bilo kakva promena podataka. Ovo je posebno vano u WAN mreama (koje

"pokrivaju" velika geografska podruja), gde neautorizovani pristup predstavlja ozbiljan problem.

Sloj sesije omoguava aplikacijama na dva razliita kompjutera da uspostave sesiju, ili logiku konekciju. Na primer, korisnik moe da se uloguje na udaljeni sistem i da komunicira naizmeninim slanjem i primanjem poruka. Sloj sesije pomae koordinaciju procesa tako to se svaki kraj obavetava kada moe da alje podatke, ili kada mora da "oslukuje". Ovo predstavlja jedan oblik sinhronizacije.

Sloj sesije je zaduen i za ispravljanje greaka. Na primer, pretpostavimo da korisnik alje sadraj velikog fajla preko mree na kojoj iznenada dolazi do kvara. Kada se funkcionalnost mree pono-vo uspostavi, da li korisnik mora da pone ponovni prenos fajla od samog poetka? Odgovor je negativan, jer sloj sesije korisniku omoguava umetanje kontrolnih taaka u dugakom nizu. Ako mrea padne, bie izgubljeni samo podaci koji su preneti iza poslednje kontrolne take.

Osim toga, sloj sesije je zaduen za zatvorene operacije koje se sa stanovita korisnika izvode kao jedinstvene transakdje. Uobiajeni primer je brisanje zapisa iz baze podataka. Iako korisnik vidi brisanje zapisa kao jedinstvenu operaciju, ona, u stvari, moe da ukljuuje nekoliko operacija. Najpre se mora pronai odgovarajui zapis, a zatim se pristupa brisanju promenom pokazivaa i adresa i eventualnim upisom u indeks, ili he (hash) tabelu. Ako korisnik pristupa bazi podataka preko mree, sloj sesije mora da obezbedi da se sve operacije nieg nivoa izvedu pre nego to pone konkretno brisanje. Ako se operacije u bazi podataka izvode u vreme kada stigne zahtev za brisanje, zbog eventualnih otkaza mree moda e doi do naruavanja integriteta podataka, jer je mogue da se izbriu samo neki pokazivai (setite se uvodnih predavanja na kojima ste uili neto vie o strukturama podataka, kada je bilo rei o programirna koji ne menjaju sve pokazi-vae), ili moe doi do brisanja zapisa, a da se, pri tom, ne izbrie referenca na taj zapis.

Cetvrti je transportni sloj. To je najnii sloj koji se bavi komunikacijama izmedu dva kraja (nii slojevi rade sa samom mreom). Transportni sloj moe da utvrdi koja se mrea koristi za komu-niciranje. Kompjuter moe da bude povezan na vie mrea, koje se razlikuju po brzini, ceni i tipu komunikacije, a izbor esto zavisi od vie faktora. Na primer, da li su informacije predstavljene u obliku dugakog kontinuelnog niza podataka? Hi, da li se komunikacija odvija sa brojnim prekidima? Telefonska mrea je dobra za dugake, kontinuelne prenose podataka. Kada se konekcija uspostavi, ona se odrava sve dok se ne zavri prenos podataka.

Sledei pristup podrazumeva deljenje podataka na manje pakete (podskupove podataka) i njihov naizmenini prenos. U takvim situacijama nije neophodno odravati konstantnu ko nekciju. Umesto toga, svaki paket moe nezavisno da se prenosi kroz mreu. Kada na prijemnoj strani budu primljeni svi paketi, oni se moraju ponovo sastaviti pre nego to se proslede do viih slojeva. Problem se javlja kada paketi koriste drugaije rute na putu do svog odredita, jer ne postoji nikakva garancija da e biti primljeni istim redosledom kojim su i poslati (ba kao to ne postoji nikakva garancija da e pismo koje je poslato u ponedeljak sigurno stii pre pisma koje je poslato u utorak), ili da e uopte i stii do svog odredita. Ne samo da prijemna strana mora da utvrdi taan redosled paketa, ve mora da proveri i da li su stigli svi paketi.

Sloj mree je zaduen za strategije rutiranja. Na primer, kod bidirekcione mree sa topologijom prstena postoje dve putanje izmeu svake dve take. Sloenija topologija moe da ukljuuje vie razliitih mta izmedu pojedinih taaka. Koja od njih je najbra, najjeftinija, ili najbezbednija? Koje su otvorene, a koje su zaguene? Da li cela poruka treba da se alje istom rutom, ili se njeni delovi mogu slati nezavisno?

Sloj mree kontrolie komunikacionu podmreu (communications subnet), kolekciju mediju-ma za prenos i elemenata za komutaciju, koji su neophodni za rutiranje i prenos podataka. Sloj mree je najvii sloj podmree. On moe da sadri i knjigovodstveni softver za ispostavu rauna kupcima. Zapamtite da mrea postoji da bi omoguila komunikaciju korisnika. Kao i u sluaju veine servisa, to neko mora da plati. Cena zavisi od koliine podataka koja se prenosi i eventu-alno od doba dana. Sloj mree moe da rukuje takvim informacijama i da kontrolie naplatu.

Sloj veze nadgleda tok informacija izmedu susednih vorova u mrei. Koristi tehnike za detekci-ju i korigovanje greaka da bi bio obezbeden prenos bez greaka. Ako se detektuje greka na linku, moe da se zahteva novi prenos, ili, u zavisnosti od implementacije, ispravljanje greke. Osim toga, kontrolie se koliina informacija koja se alje u odredenom trenutku; isuvie mala koliina informacija izaziva preterano ekanje i na predajnom i na prijemnom kraju.

Sloj veze prepoznaje formate. Podaci se esto prenose u okvirima (frames), koje ine grupe bito-va organizovanih u skladu sa specifinim formatom. Sloj veze oznaava poetak i kraj svakog odlazeeg okvira sa jedinstvenim uzorkom bitova i te uzorke prepoznaje i prilikom definisanja dolazeeg okvira. Zatim se okviri koji provereno ne sadre greke alju do sloja mree.

Konano, fiziki sloj prenosi bitove podataka preko mree. Bavi se fizikim i elektrinim aspekti-ma prenosa podataka. Na primer, da li se kao medijum koriste bakarni kabl, optiki fiber, ili satelitske komunikacije? Kako se podaci mogu fiziki preneti od take A do take B? Fiziki sloj prenosi nizove bitova podataka primljene od sloja veze, bez razumevanja njihovog znaenja, ili formata. Slino tome, bitovi se primaju bez ikakvog analiziranja i prosleduju se do sloja veze.

Dakle, najnia tri sloja se bave iskljuivo mrenim komunikacijama. Oni zajedno obezbeduju servise za vie slojeve koji su zadueni za komunikacije izmeu krajnjih taaka. Oni defmiu komunikacione protokole izmedu dva korisnika, ali, pri tom, ne vode rauna o detaljima nieg nivoa u prenosu podataka. Neke mrene implementacije ne koriste svih sedam slojeva, ili mogu da kombinuju neke funkcije iz razliitih slojeva. Zapamtite da je OSI model (i to vaan) i da mnogi mreni protokoli nisu kompatibilni sa njim. Ipak, on zauzima vanu polaznu taku u prouavanju, jer pomae razjanjavanje razloga zbog kojih su neke mrene funkcije postavljene u okviru protokola. U tabeli 1.1 dat je pregled funkcija koje smo do sada predstavili.

Strategije povezivanja Pre nego to predemo na prouavanje konkretnih slojeva, dajemo opti pregled mrenih operacija. Znamo da se dva kompjutera moraju povezati (icom, optikim fiberom, satelitskom vezom, ili nekom drugom beinom tehnologijom) da bi bila mogua komunikacija izmeu njih. Nain na koji informacije putuju kroz mreu ie problem dizaina. Na primer, razmotrite mreu sa slike 1.13.

Funkcije Sloj

7. Aplikacije Obezbeduje elektronsku potu, transfer fajlova i druge korisnike servise.

6. Predstavljanja Prevodi formate podataka, ifruje i deifruje podatke.

5. Sesije Sinhronizuje uesnike u komunikciji, vri oporavljanje od greaka i zaokruuje operacije.

4. Transportni Utvrduje mreu i moe da sakuplja i ponovo sastavlja pakete.

3. Mree Utvrduje rute i upravlja informacijama za naplatu.

2. Veze Detektuje i ispravlja greke i definie okvire.

l.Fiziki Prenosi fizike podatke.

SLIKA 1.13 Primer kompjuterske mree

Ako vor A eli da komunicira sa vorom F, kako e informacije putovati od A do F? Morate da razlikujete ovaj problem od utvrivanja mte, ili mrene putanje. Ako linije predstavljaju fizike konekcije, postoje etiri rute du kojih informacije mogu da putuju od vora A do vora F (moete li da ih nabrojite?)

Documents

Savremene Komunikacione Tehnologije i Mreže