1 / 36

Uvod u lokalne mreže

Uvod u lokalne mreže. Studij FER-2 Studijski program Računarstvo VI semestar Modul Telekomunikacije i informatika Predmet Lokalne mreže (preporučeni izborni predmet modula). d o c . dr. sc. Željko Ilić. Osnovna obilježja LAN-ova.

redell
Télécharger la présentation

Uvod u lokalne mreže

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Uvod u lokalne mreže Studij FER-2 Studijski program Računarstvo VI semestar Modul Telekomunikacije i informatika Predmet Lokalne mreže (preporučeni izborni predmet modula) doc. dr. sc. Željko Ilić .

  2. Osnovna obilježja LAN-ova • najčešće instaliran unutar jedne zgrade ili skupine zgrada unutar ograničenog područja • broj krajnjih uređaja spojenih u lokalnu mrežu je ograničen • od nekoliko desetaka do nekoliko stotina krajnjih uređaja u jednoj lokalnoj mreži; • LAN je obično u vlasništvu jedne organizacije • u lokalnim mrežama se u pravilu koriste velike prijenosne brzine • u rasponu od 1 Mbit/s do 10 Gbit/s Uvod u lokalne mreže

  3. Osnovna obilježja LAN-ova (2) • parametar a • omjer vremena prostiranja signala prijenosnim medijem s kraja na kraj poveznice (linka) i vremena slanja paketa na poveznicu • d – duljina poveznice [m], v – brzina prostiranja EM vala poveznicom [m/s], L – duljina okvira (paketa) [bit], R – prijenosna brzina [bit/s] • u LAN-ovima a unutar intervala [0.01, 0.1] • u novije vrijeme, uslijed sve većih prijenosnih brzina u lokalnim mrežama, parametar a postaje veći od 0.1 Uvod u lokalne mreže

  4. Osnovna obilježja LAN-ova (3) • prve inačice LAN-ova povezivale su krajnje uređaje u zajedničku mrežu pomoću tzv. dijeljenog medija (shared media) • od sredine devedesetih godina prošlog stoljeća u lokalne mreže se sve intenzivnije uvode LAN komutatori (LAN switch) • danas dominira komutirana topologija • u LAN-ovima kašnjenje u prijenosu između dva krajnja uređaja je vrlo malo u odnosu na kašnjenja u javnoj mreži Uvod u lokalne mreže

  5. Osnovna obilježja LAN-ova (4) • vjerojatnost nastupa pogreške na simbolima (BER – Bit Error Ratio) prenošenim LAN-om je također mala • krajnji uređaji u lokalnim mrežama se nalaze u ravnopravnom (peer) odnosu • tzv. komunikacije na načelu peer-to-peer • zbog ravnopravnosti krajnjih uređaja i topologije dijeljenog medija svi okviri u LAN-u moraju sadržavati adresu primatelja (odredišta) i pošiljatelja (izvora) • za podatkovne jedinice na protokolnoj razini lokalnih mreža koristi se naziv okviri Uvod u lokalne mreže

  6. Osnovni kriterij za određivanje granica LAN-a LAN završava na usmjerivaču! Uvod u lokalne mreže

  7. Klasifikacija LAN-ova PSD baseband broadband wideband fg 0 Rc 2Rc fg-Rc fg+Rc frekvencija • vrsta prijenosa • u osnovnom i u pomaknutom pojasu • topologija • fizička topologija • logička topologija • pristupni protokol (MAC) • zajednički prijenosni medij • žični (parica, koaks, PLC), optički, bežični (eter) • brzina prijenosa po zajedničkom mediju • R = 1/T [bit/s], T – trajanje bita Uvod u lokalne mreže

  8. Topologije LAN-ova sabirnica prsten zvijezda stablo Uvod u lokalne mreže

  9. Protokolna arhitektura lokalnih mreža • odbor IEEE 802 definirao je univerzalnu protokolnu arhitekturu LAN-ova • MAC je implementiran hardverski na mrežnoj kartici stanice ili u priključku mrežnog uređaja • za svaku vrstu LAN-a definiran specifičan MAC • LLC je implementiran softverski u obliku pogonskog programa (driver) ili kao modul softvera uređaja • LLC je jednak za sve vrste LAN-ova, neovisno o MAC-u Uvod u lokalne mreže

  10. Standardizacija LAN-ova • odbor IEEE 802.1 zadužen je za pitanja koja su zajednička svim vrstama lokalnih mreža • adresiranje, • upravljanje mrežom (network management), • povezivanje lokalnih mreža pomoću mostova (bridge) i dr. • odbor IEEE 802.2 bavi se problemima vezanim uz podsloj LLC • odbor IEEE 802.3 – CSMA/CD u LAN-ovima • odbori IEEE 802.4 i IEEE 802.5 – token passing u LAN-ovima Uvod u lokalne mreže

  11. Ostali IEEE odbori • IEEE 802.11 – WLAN-ovi (Wi-Fi) • IEEE 802.12 – Demand Priority (DPAM) • IEEE 802.13 – Cat 6. 10GbE LAN • IEEE 802.15 – bežični PAN-ovi • Personal Area Network • IEEE 802.16 – WiMAX (BWA) • IEEE 802.17 – Resilient Packet Ring (MAN) • IEEE 802.20 – MBWA • IEEE 802.22 – bežične regionalne mreže Uvod u lokalne mreže

  12. Odnos odbora i protokolnih slojeva 802.12 802.11 802.3 802.9 802.4 802.6 802.5 IVD FastLANs WirelessLAN MANs(DQDB) TokenBus CSMA/CD TokenRing • žuto označeni – raspušteni odbori • ostali raspušteni odbori – IEEE 802.14 802.10 Standard for interoperable LAN security (SILS) Address Management 802.1 Higher Layer Interfaces Internetworking Architecture 802.2 Logical Link Control (LLC) Layer 2 Logical Link 802.1 MAC bridges 802.10 Secure Data Exchange (SDE) MAC Layer 1 Physical 802.7 Broadband TAG 802.8 Fibre optic TAG Uvod u lokalne mreže

  13. Fizička i logička poveznica • unutar jedne fizičke poveznice može istovremeno postojati više logičkih poveznica Uvod u lokalne mreže

  14. Podsloj LLC • osnovne zadaće LLC-a • transfer PDU-a između dva krajnja uređaja (stanice) • multipleksiranje protokola višeg sloja na link • tri vrste usluga koje podsloj LLC pruža višim protokolnim slojevima: • nespojna usluga bez potvrde primitka okvira • spojna usluga • nespojna usluga s potvrdom primitka okvira • pri kreiranju osnovnog protokola podsloja LLC preuzeti su temeljni mehanizmi protokola HDLC Uvod u lokalne mreže

  15. Nespojna usluga bez potvrde primitka okvira • datagramska usluga koja omogućava jednostavno slanje i prijem LLC PDU-a • prijemnik ne mora poslati predajniku potvrdu o ispravnom primitku LLC PDU-a • u ovoj usluzi nije implementirano upravljanje prometnim tokovima niti upravljanje linkom s ciljem otklanjanja pogrešaka • ova usluga podržava • slanje okvira na jedno odredište (unicast), • slanje okvira većem broju odredišta (multicast) i • razašiljanje okvira (broadcast) Uvod u lokalne mreže

  16. Spojna usluga • omogućava dvojici korisnika podsloja LLC da prije početka transfera informacija između sebe uspostave logičku vezu • u spojnoj usluzi implementirani su • upravljanje prometnim tokovima, • oporavak linka od pogrešaka (error recovery) i mehanizam praćenja ispravnosti redoslijeda primljenih okvira • ovom je uslugom podržano isključivo slanje okvira na jedno odredište Uvod u lokalne mreže

  17. Nespojna usluga s potvrdom primitka okvira • pruža mehanizam pomoću kojeg krajnji korisnici mogu • slati pakete s korisničkim informacijama i • primati potvrdu za svaki poslani paket, • a da pri tome ne mora biti uspostavljena veza između krajnjih uređaja Uvod u lokalne mreže

  18. Tri vrste LLC-a • ovisno o tri navedene usluge koje pruža LLC definirane su tri vrste LLC-a: • LLC Type 1 – podržava nespojnu uslugu bez potvrde primitka okvira (usluga best effort) • većina LAN-ova na podsloju LLC koristi protokol Type 1 • LLC Type 2 – podržava spojnu uslugu • Uređaji koji koriste LLC Type 2 moraju podržavati i LLC Type 1 za uspostavu LLC-2 veza • LLC Type 3 – podržava nespojnu usluga s potvrdom primitka okvira • posebno dizajniran za IEEE 802.4 Token Bus LAN-ove Uvod u lokalne mreže

  19. LLC PDU • u sva tri načina rada protokola podsloja LLC koristi se isti format LLC PDU-a • koncept točke pristupa usluzi protokolnog sloja (SAP) omogućava da nad jednim podslojem LLC djeluje više različitih protokola mrežnog sloja • multipleksiranje protokola mrežnog sloja na zajedničku sabirnicu • svakom protokolu mrežnog sloja pridružen je specifičan SAP Uvod u lokalne mreže

  20. Struktura SAP-a • bit G/L (1 = Global/0 = Local) • označava da li je SAP dodijeljen od strane IEEE-a (globalno) ili ga je dodijelio vlasnik mreže (lokalno) • bit G/I (1 = Group/0 = Individual) • označava da li je okvir namijenjen jednom protokolu ili većem broju protokola viših slojeva • bit G/I u DSAP-u određuje da li se radi o pojedinačnoj adresi (određuje jedan SAP, G/I = 0) ili skupnoj adresi (određuje skupinu SAP-ova, G/I = 1) • bit G/I u SSAP-u određuje da li se radi o naredbi (command, G/I = 0) ili odgovoru (response, G/I = 1) Uvod u lokalne mreže

  21. Struktura SAP-a (2) • SAP koji se sastoji od 8 binarnih jedinica (SAP = 11111111) predstavlja sve SAP-ove • to je adresa razašiljanja na podsloju LLC • SAP koji se sastoji od 7 binarnih nula i bita G/L postavljenog u jedinicu (SAP = 00000010) označava sam DLL • pri korištenju protokola kojima je dodijeljen globalni SAP polja DSAP i SSAP imaju isti sadržaj (ne računajući bit G/I) Uvod u lokalne mreže

  22. Vrste LLC PDU-a • određena sadržajem upravljačkog polja • korisnički LLC PDU • za prijenos korisničkih informacija • nadzorni LLC PDU • za upravljanje prometnim tokovima i pogreškama • neoznačeni LLC PDU • za upravljanje logičkom poveznicom • neoznačeni okviri imaju u upravljačkom polju 0x03 (x'03) • protokol LLC Type 1 koristi neoznačene LLC PDU-ove • duljina upravljačkog polja iznosi 8 ili 16 bita Uvod u lokalne mreže

  23. Struktura upravljačkog polja • N(S) – broj okvira pošiljatelja • N(R) – broj okvira primatelja • S – bitovi za nadzornu funkciju • M – modifier bits • P/F – poll/final – prozivanje (1)/odgovor na zahtjev (1) Uvod u lokalne mreže

  24. SNAP – Sub-Network Access Protocol • problem sa SAP-ovima: • IEEE je dodjeljivao SAP-ove samo onim protokolima koje su dizajnirala standardizacijska tijela odobrena od strane IEEE-a • npr. SAP protokola ISO 8473 Internet je 11111110 • moguće multipleksirati samo 128 korisnika (slojeva) • 64 javna i 64 lokalna klijenta • rješenje problema: SNAP • za SNAP-a rezerviran globalni SAP 10101010 (SNAP SAP) PI za IP 0x08-00 PI za ARP 0x08-06 Uvod u lokalne mreže

  25. Struktura SNAP PDU-a • polje OI (Organization Identifier) • duljine tri okteta • označava organizaciju koja je definirala privatni protokol mrežnog sloja • polje PI (Protocol Identifier) • duljine dva okteta • određuje na jednoznačan način dotični privatni protokol • opisani postupak transfera podatkovnih jedinica protokola mrežnog sloja naziva se SNAP enkapsulacija Uvod u lokalne mreže

  26. Višestruki pristup mediju • centralizirani • decentralizirani Uvod u lokalne mreže

  27. Višestruki pristup mediju • centralizirani pristup • omogućava lakšu realizaciju (+) • dodjele prioriteta krajnjim uređajima za slanje okvira, i • dodjele zajamčenog kapaciteta potrebnog za slanje okvira • omogućava korištenje jednostavnih logičkih sklopova u stanicama (+) • izbjegnut je problem koordinacije između ravnopravnih komunikacijskih entiteta (+) • u mreži postoji jedna kritična točka (upravljač) • u slučaju ispada upravljača iz rada, cijela mreža prestaje s radom (-) • centralizirani pristup može ponekad kreirati usko grlo u komunikaciji i pokvariti performanse mreže (-) Uvod u lokalne mreže

  28. Upravljanje pristupom mediju (MAC) • višestruki pristup po namjenskom kanalu • TDMA (Time Division Multiple Access) • FDMA (Frequency Division Multiple Access) • SDMA (Space Division Multiple Access) • CDMA (Code Division Multiple Access) • OFDMA (Orthogonal Frequency DMA) • višestruki pristup po zajedničkom kanalu • stanice se međusobno natječu za pristup mediju • dvije vrste pristupa po zajedničkom kanalu: • prozivanje (polling) i slučajni pristup (random access) • u LAN-ovima se najčešće koristi pristup po zajedničkom kanalu Uvod u lokalne mreže

  29. Prozivanje • centralizirano kružno prozivanje • decentralizirano kružno prozivanje Uvod u lokalne mreže

  30. Slučajni pristup • starije tehnike • ALOHA (pure ALOHA) • S-ALOHA (slotted ALOHA) • rezervacijska ALOHA • ove su metode korištene u paketskim radijskim mrežama • CSMA (Carrier Sense Multiple Access) • CSMA/CD (CSMA with Collision Detection) • uporaba u ethernetskim mrežama • CSMA/CA (CSMA with Collision Avoidance) • uporaba u bežičnim LAN-ovima Uvod u lokalne mreže

  31. Trendovi u razvoju lokalnih mreža • današnje žične i optičke lokalne mreže koriste komutiranu topologiju • ona podržava višestruki pristup mediju • na poveznici koja povezuje dvije stanice (npr. mrežnu karticu u PC-u i priključak na komutatoru) • ovakav se način rada naziva i naizmjenični prijenos (half-duplex) • i dvosmjerni prijenos (full-duplex) • višestruki pristup zajedničkom mediju uglavnom se koristi u bežičnim LAN-ovima • najčešće korištena tehnika višestrukog pristupa je OFDMA Uvod u lokalne mreže

  32. MAC PDU • MAC PDU = okvir • upravljačko polje • određuje funkciju okvira na razini MAC-a • MAC adresa – jednoznačno određuje stanicu • na LLC-u moguće filtriranje MAC adresa • to je važno prilikom slanja na veći broj odredišta • CRC (Cyclic Redundancy Check) • tehnika zaštite okvira od pogrešaka nastalih u prijenosu mrežom Uvod u lokalne mreže

  33. MAC adresa • duljina MAC adrese iznosi 16 ili 48 bita • danas se u svim LAN-ovima koriste uglavnom MAC adrese duljine 48 bita • MAC adresa je ugrađena u firmware uređaja • primjer MAC adrese:x'a2-40-50-61-72-b1 • IEEE je globalno vrhovno tijelo koje određuje na koji način proizvođači mrežnih uređaja dodjeljuju MAC adrese svojim proizvodima • svaka stanica mora imati jedinstvenu MAC adresu na globalnoj razini • u praksi je bitno da je MAC adresa jedinstvena unutar istog LAN-a Uvod u lokalne mreže

  34. Struktura MAC adrese • prvih 24 bita – OUI (Xerox, IEEE) • određuje proizvođača opreme • dostupni na http://standards.ieee.org • preostalih 24 bita – određuju stanicu • kanonski format MAC adrese • eksplicitno određuje da se na poziciji bita najmanje težine (LSB) nalazi bit I/G • koristi se u IEEE 802.3 i IEEE 802.4 LAN-ovima Uvod u lokalne mreže

  35. Struktura MAC adrese (2) • U/L (Universal/Local) • određuje da li se radi • o adresi koju je dodijelilo administracijsko tijelo (U = 0) • ili se radi o lokalno generiranoj adresi (L = 1) • I/G (Individual/Group) • određuje da li MAC adresa označava • jedan krajnji uređaj (I = 0) ili • skupinu krajnjih uređaja (G = 1) • prilikom slanja okvira na jedno odredište ovaj je bit u odredišnoj MAC adresi uvijek jednak nuli • ako se radi o multicastu ili broadcastu bit I/G u odredišnoj MAC adresi postavljen je u jedinicu • bit I/G u izvorišnoj MAC adresi uvijek je nula • odredišna MAC adresa za razašiljanje: x'ff-ff-ff-ff-ff-ff Uvod u lokalne mreže

  36. Struktura MAC adrese (3) • nekanonski oblik MAC adrese • koristi se u IEEE 802.5 i FDDI LAN-ovima • ako je MAC okvir iz Token Ringa proslijeđen u IEEE 802.3 LAN tada je u Ethernetu adresama (DA i SA) sadržanim u okviru potrebno promijeniti redoslijed bita, tj. promijeniti nekanonski u kanonski oblik • tim se zadatkom bave uređaji za povezivanje LAN-ova (usmjerivač ili translacijski most) Uvod u lokalne mreže

More Related