1
Tehnologije za realizaciju LAN mreža
Mr Nenad KrajnoviMr Nenad KrajnoviććEE--mail: krajkomail: krajko@@etf.bg.ac.rsetf.bg.ac.rs
2
Šta su LAN mreže?
RaRaččunarske mreunarske mrežže koje pokrivaju jednu e koje pokrivaju jednu zgradu ili campuszgradu ili campusLAN LAN ––
Local Area NetworkLocal Area Network
KarakteriKarakteriššu se velikim protokom zbog u se velikim protokom zbog mogumoguććnosti postavljanjanosti postavljanja
sopstvenihsopstvenih
odgovarajuodgovarajuććih kablovaih kablovaZa realizaciju se koriste UTP (xTP), Za realizaciju se koriste UTP (xTP), koaksijalni i optikoaksijalni i optiččki kablovi kao i radio veze ki kablovi kao i radio veze ((Wireless LAN Wireless LAN –– WLANWLAN))
3
IEEE definicija LAN mreža:
... ... aa
datacomm sydatacomm system allowing a stem allowing a number of independent devices to number of independent devices to
communicate directly with each communicate directly with each other, within a moderately sized other, within a moderately sized geographic area over a physical geographic area over a physical
communications channel of communications channel of moderate data rates.moderate data rates.
4
Upotreba LAN mreža:
Deljenje resursaDeljenje resursaZajedniZajedniččki ki šštampatampaččFileFile serverserverFile sharingFile sharingEE--mailmail
KoriKoriššććenje specijalizovanih uređajaenje specijalizovanih uređajaKlijentKlijent--serverserverKlasteri serveraKlasteri servera
5
Klijent – server arhitekturaKlijentska
aplikacija
Klijentskaaplikacija
Klijentskaaplikacija
ServerskaServerskaaplikacijaaplikacijaZAHTEVZAHTEV
REZULTATREZULTAT
6
Klasteri servera
7
Delovi LAN mreže
RaRaččunarunarNIC NIC ––
Network Interface CardNetwork Interface Card
Sistem kabliranjaSistem kabliranjaMreMrežžni uređaji ni uređaji ((hub, switch,...hub, switch,...))MreMrežžni softverni softver
(protokoli)(protokoli)
8
Osnovne karakteristike
Medijum za prenos (Medijum za prenos (transmission transmission mediummedium))Tehnika prenosa (Tehnika prenosa (transmission transmission techniquetechnique))MreMrežžna topologija (na topologija (network topologynetwork topology))Metoda kontrole pristupa (Metoda kontrole pristupa (access access control methodcontrol method))
9
Medijum za prenos
Kabl koji se koristi za povezivanje Kabl koji se koristi za povezivanje uređaja koji komunicirajuuređaja koji komunicirajuTipiTipiččno su to upredene parice (no su to upredene parice (twisted twisted pairpair), koaksijalni kablovi, opti), koaksijalni kablovi, optiččki kablovi ki kablovi i radio linkovii radio linkovi
10
Tehnika prenosa
Tip signala koji se koristi za prenos Tip signala koji se koristi za prenos informacijainformacijaBaseband, broadbandBaseband, broadband
11
Topologija
Magistrala (bus)
Prsten (ring)
Zvezda (star)
Kombinovano
12
Topologija magistrale
13
Topologija prstena
14
Topologija zvezde
15
Metoda kontrole pristupa
Prenos Prenos tokentoken--a (a (token passingtoken passing))
Komutiran pristup (Komutiran pristup (circuit switchingcircuit switching))
Pristup sa sudarima (Pristup sa sudarima (contentioncontention))
16
Najčešće korišćenje tehnologije
Ethernet (fast, gigabitEthernet (fast, gigabit))Token busToken busToken ringToken ringFiber Distributed Data Interface (FDDI)Fiber Distributed Data Interface (FDDI)......
17
Prenos token-a
Koristi se kod Koristi se kod token ringtoken ring--a, a, token bustoken bus--a i a i FDDIFDDI--aaRaRaččunar mounar možže da e da ššalje podatke tek alje podatke tek kada dobije kada dobije tokentokenJedna stanica moJedna stanica možže da zadre da zadržži i tokentoken kod kod sebe tasebe taččno određeno vreme posle no određeno vreme posle ččega ega mora da ga pomora da ga poššalje daljealje dalje
18
Token ringT
T
TT
TT
T
TT
T
T
19
Token ring
Garantuje performanse rada mreGarantuje performanse rada mrežžeeSvaka stanica na mreSvaka stanica na mrežži je ravnopravna i je ravnopravna sa svim ostalimsa svim ostalimZahteva se velika pouzdanost stanicaZahteva se velika pouzdanost stanicaZahteva se velika Zahteva se velika ““snagasnaga””
stanice da bi stanice da bi
odradila sve kontrole koje su potrebneodradila sve kontrole koje su potrebneProblem prekida prstenaProblem prekida prstena
20
Token bus
21
Token ring / bus
Ispad jedne stanice dovodi do prekida Ispad jedne stanice dovodi do prekida prstena i prekida komunikacijeprstena i prekida komunikacijePrevazilaPrevazilažženje pomoenje pomoćću NICu NIC--a koji vra koji vršši i automatsko spajanja dolaznog i automatsko spajanja dolaznog i odlaznog vodaodlaznog vodaRealizacija sa zvezdastom topologijomRealizacija sa zvezdastom topologijom
22
Token ring - prespajanje
23
Token ring - zvezda
24
Ethernet
Inicijalno koristio tehnologiju sluInicijalno koristio tehnologiju sluččajnog ajnog pristupa CSMA/CD (pristupa CSMA/CD (shared ethernetshared ethernet))CSMA/CD CSMA/CD ––
Carrier Sense Multiple Carrier Sense Multiple
Access with Collision DetectionAccess with Collision DetectionPojavom Pojavom switching hubswitching hub--ova napuova napuššten ten CSMA/CD principCSMA/CD princip
25
CSMA/CD
26
Format ethernet paketa
Preambula Preambula ––
dudužžine 7 okteta; sluine 7 okteta; služži za i za sinhronizaciju prijemne stanice i za detekciju sinhronizaciju prijemne stanice i za detekciju kolizijekolizijeOznaka poOznaka poččetka paketa etka paketa ––
dudužžine 1 okteta; ine 1 okteta;
obeleobeležžava poava poččetak korisnog dela paketa etak korisnog dela paketa (10101011)(10101011)
Pre- ambula
oznaka početka paketa
Odredi-
šna
MAC adresa
Izvori-
šna
MAC
adresa
polje tipa ili dužine paketa
deo
za
prenos
podataka
PAD okteti
CRC polje
27
Format ethernet paketa
OdrediOdrediššna MAC adresa na MAC adresa ––
dudužžine 6 ine 6 okteta; jedinstvena za svaku mreokteta; jedinstvena za svaku mrežžnu nu karticu; stanica je koristi da bi utvrdila karticu; stanica je koristi da bi utvrdila da li je paket njoj namenjen; postavlja da li je paket njoj namenjen; postavlja se prilikom proizvodnje mrese prilikom proizvodnje mrežžne karticene kartice
Pre
ambula
oznaka
početka
paketa
Odredi -šna
MAC adresa
Izvori-
šna
MAC
adresa
polje
tipa
ili
dužine
paketa
deo
za
prenos
podataka
PAD okteti
CRC polje
28
Format ethernet paketa
IzvoriIzvoriššna MAC adresa na MAC adresa ––
dudužžine 6 ine 6 okteta; oznaokteta; označčava izvor paketa na mreava izvor paketa na mrežžii
Pre
ambula
oznaka
početka
paketa
Odredi-
šna
MAC adresa
Izvori- šna
MAC adresa
polje
tipa
ili
dužine
paketa
deo
za
prenos
podataka
PAD okteti
CRC polje
29
Tipovi ethernet adresa
Tri tipa MAC adresa:Tri tipa MAC adresa:UnicastUnicastBroadcastBroadcastMulticastMulticast
30
Format ethernet paketa
Polje tipa ili duPolje tipa ili dužžine paketa ine paketa ––
dudužžine 2 okteta; ine 2 okteta; kod kod ethernetethernet II tipa paketa oznaII tipa paketa označčava ava pripadnost paketa određenoj grupi protokolapripadnost paketa određenoj grupi protokola; ; kod IEEE 802.3 formata ovo polje oznakod IEEE 802.3 formata ovo polje označčava ava ukupnu duukupnu dužžinu paketa a podatak o protokolu inu paketa a podatak o protokolu se nalazi u korisnise nalazi u korisniččkom delu paketakom delu paketa
Pre
ambula
oznaka
početka
paketa
Odredi-
šna
MAC adresa
Izvori-
šna
MAC
adresa
polje tipa
ili dužine paketa
deo
za
prenos
podataka
PAD okteti
CRC polje
31
Format ethernet paketa
Deo za prenos podataka Deo za prenos podataka ––
dudužžine od 0 ine od 0 do 1500 okteta;do 1500 okteta;PAD okteti PAD okteti ––
dudužžine od 0 do 40 okteta; ine od 0 do 40 okteta;
popunjavaju paket do minimalne popunjavaju paket do minimalne dozvoljene dudozvoljene dužžine od 64 oktetaine od 64 okteta
Pre
ambula
oznaka
početka
paketa
Odredi-
šna
MAC adresa
Izvori-
šna
MAC
adresa
polje
tipa
ili
dužine
paketa
deo
za prenos podata ka
PAD okteti
CRC polje
32
Format ethernet paketa
CRC polje CRC polje ––
dudužžine 4 okteta; koristi se ine 4 okteta; koristi se za detekciju greza detekciju grešške prilikom prenosa; ke prilikom prenosa; koristi se CRCkoristi se CRC--32 kod na ostatak 32 kod na ostatak paketapaketa
Pre
ambula
oznaka
početka
paketa
Odredi-
šna
MAC adresa
Izvori-
šna
MAC
adresa
polje
tipa
ili
dužine
paketa
deo
za
prenos
podataka
PAD okteti
CRC polje
33
EthernetSve varijacije Sve varijacije ethernetethernet--a (a (fast, fast, gigabitgigabit, , 10G10G) su zadr) su zadržžale isti format paketa a ale isti format paketa a povepoveććali su protokali su protokShared ethernetShared ethernet (10Mb/s)(10Mb/s)
ima bolje ima bolje
performanse od performanse od token ringtoken ring--a za mali a za mali intenzitet saobraintenzitet saobraććaja dok se kolizije aja dok se kolizije povepoveććavaju kako raste saobraavaju kako raste saobraććajajZa veZa većći intenzitet saobrai intenzitet saobraććaja aja token ring token ring ima bolje performanseima bolje performanse
34
Tipovi ethernet-a
10Base210Base210Base510Base510BaseTX10BaseTX10BaseT410BaseT4100BaseTX100BaseTX1000BaseTX1000BaseTX10GBaseT10GBaseT
10BaseFL10BaseFL10BaseF10BaseF100BaseF100BaseF1000Base1000BaseSX, SX, 1000BaseLX/LH, 1000BaseLX/LH, 1000BaseZX1000BaseZX10GBase10GBase……
35
Performanse ethernet-a
Minimalno rastojanje između dva paketa Minimalno rastojanje između dva paketa na mrena mrežži je 9,6i je 9,6μμssMinimalna duMinimalna dužžina paketa je 64 okteta a ina paketa je 64 okteta a maksimalna 1518 oktetamaksimalna 1518 okteta
36
Performanse ethernet-aZa pakete duZa pakete dužžineine
Max vrednosti Max vrednosti protokaprotoka
64 okteta64 okteta 1518 okteta1518 okteta
Korisnih okteta/minKorisnih okteta/min 41 071 42841 071 428 73 146 94473 146 944
Korisnih okteta/sKorisnih okteta/s 684 523684 523 1 219 1151 219 115
Ukupno okteta/minUkupno okteta/min 57 142 85757 142 857 74 024 70774 024 707
Ukupno okteta/sUkupno okteta/s 952 380952 380 1 233 7451 233 745
Paketa/minPaketa/min 892 857892 857 4876448764
Paketa/sPaketa/s 14 88014 880 812812
37
Problemi sa performansama
Kolizije usled prevelikog saobraKolizije usled prevelikog saobraććaja i/ili aja i/ili prevelikog broja aktivnih stanicaprevelikog broja aktivnih stanicaBroadcast stormBroadcast storm
38
Problem kolizija
Veliki broj kolizija na mreVeliki broj kolizija na mrežži se rei se reššava ava segmentacijom mresegmentacijom mrežže pomoe pomoćću u bridgebridge--
vava
39
Princip rada bridge-a
40
Mreža podeljena bridge-evima
41
BridgeDobre osobineDobre osobine
Segmentira LAN mreSegmentira LAN mrežžu na posebne kolizione u na posebne kolizione domenedomeneOmoguOmoguććava povezivanje viava povezivanje višše razlie različčitih LAN itih LAN tehnologijatehnologijaKoristi Koristi Spanning tree Spanning tree protokol da spreprotokol da sprečči formiranje i formiranje prstenaprstena
LoLošše osobinee osobineSlabe performanse jer centralni procesor obrađuje Slabe performanse jer centralni procesor obrađuje kompletan saobrakompletan saobraććajajNe spreNe spreččava ava broadcastbroadcast olujeoluje
42
Spanning Tree protokol
Root
bridge
43
Switching hub
Problem performansi Problem performansi bridgebridge--eva reeva reššen en je uvođenjem je uvođenjem switching hubswitching hub--aaLogiLogiččki radi isto kao i ki radi isto kao i bridgebridge s tim da se s tim da se vrvršši komutacija tako da omogui komutacija tako da omoguććava ava wirespeed wirespeed prosleprosleđivanjeđivanje
paketapaketa
44
Switching hub
odredišteizvorištesadržaj
odredišteizvorištesadržaj
switching hub (cut-through)
odredišteizvorištesadržaj
odredišteizvorištesadržaj
odredišteizvorištesadržaj
switching hub (store and forward)
45
Karakteristike
Store and forward switching hubStore and forward switching hub eliminieliminišše e pakete sa grepakete sa grešškomkomZbog ove karakteristike praktiZbog ove karakteristike praktiččno svi danano svi današšnji nji switching hubswitching hub--ovi su ovog tipaovi su ovog tipaOmoguOmoguććavaju viavaju višše istovremenih konekcijae istovremenih konekcija
46
VLAN-ovi
VLAN VLAN ––
Virtual LANVirtual LANPojavili se posle pojave Pojavili se posle pojave switching hubswitching hub--
ovaovaOmoguOmoguććavaju formiranje razlitiavaju formiranje razlitiččih LANih LAN--
ova na istoj fiziova na istoj fiziččkoj infrastrukturikoj infrastrukturi
47
VLAN na nivou jednog switching hub-a
48
VLAN – složena mreža
Neophodno je obezbediti mehanizam Neophodno je obezbediti mehanizam da se informacije o VLANda se informacije o VLAN--ovima ovima razmenjuju između razmenjuju između switching hubswitching hub--ovaovaIEEE 802.1q standard definiIEEE 802.1q standard definišše kako se e kako se informacije o VLANinformacije o VLAN--ovima razmenjuju ovima razmenjuju između mreizmeđu mrežžnih uređajanih uređaja
49
VLAN VLAN taggingtagging –– 802.1q802.1q
Pream
bula
oznaka
početka
paketa
odredi-
šnaMAC
adresa
Izvori-
šna
MAC
adresa
polje
tipa
ili
dužine
paketa
deo
za
prenos
podataka
PAD okteti
CRC poljeTPID
iTCI
E-RIF
TPID (TPID (Tag Protocol IdentifierTag Protocol Identifier) ) ––
dudužžine 2 ine 2 bajta; definibajta; definišše format proe format prošširenja irenja ethernet ethernet paketa; vrednost 81paketa; vrednost 81--00 za 00 za ethernet typeethernet typeTCI (TCI (Tag Control InformationTag Control Information) ) ––
dudužžine 2 ine 2
bajtabajtaEE--RIF (RIF (Embedded sourceEmbedded source--Routing Routing Information FieldInformation Field) ) ––
dudužžine do 30 bajtova; nije ine do 30 bajtova; nije
obavezno da postojiobavezno da postoji
50
VLAN tagging – TCI polje
Prva tri bita definišu prioritet paketaCFI (Canonical Format Indicator) –
označava da postoji polje E-RIFVID (VLAN ID) –
dužine 12 bita; oznaka
virtuelnog LAN-a
51
VLAN ID
Kada je vrednost VID=0 to znaKada je vrednost VID=0 to značči da se i da se definidefinišše samo prioritet paketa, bez e samo prioritet paketa, bez VLANVLAN--ova (IEEE 802.1p)ova (IEEE 802.1p)Vrednost VID=0xFFF se ne koristiVrednost VID=0xFFF se ne koristiValidne vrednosti za VID su od 1 do Validne vrednosti za VID su od 1 do 40940944
52
VLAN-ovi - rutiranje
VLAN 2
VLAN 1
VLAN 3
switching hub
switching hubswitching hub switching hub
RU
TER
VLAN 1
VLAN 2
VLAN 3
53
VLAN-ovi - rutiranje
VLAN 2
VLAN 1
VLAN 3
switching hub
switching hubswitching hub switching hub
RU
TER
VLAN trunking
54
Dizajn LAN mreža
Kabliranje se realizuje u skladu sa Kabliranje se realizuje u skladu sa pravilima strukturnog kabliranjapravilima strukturnog kabliranjaHijerarhijska organizacija mreHijerarhijska organizacija mrežžeeKoriKoriššććenje enje ethernetethernet--aa
((fast ethernet, fast ethernet,
gigabit ethernet gigabit ethernet i 10G i 10G ethernetethernet) ) tehnologijetehnologije
55
Strukturno kabliranje
P P P P
P P P P
P P P P
P P P P
Nivo 0 P P
Nivo 1
Nivo 2
Nivo 3
Nivo 4levo
Nivo 4desno
čvorište čvorište
čvorište
čvorište
čvorište
glavnočvorištezgrade
56
Strukturno kabliranje
Za međuspratni razvod koristi se optiZa međuspratni razvod koristi se optiččki ki kablkablZa spratni razvod (od spratnog Za spratni razvod (od spratnog ččvorivoriššta ta do prikljudo priključčka) koristi se UTP, STP, FTP ka) koristi se UTP, STP, FTP ili Sili S--FTP kablFTP kablTwisted Pair Twisted Pair kablovi mogu da se koriste kablovi mogu da se koriste i za telefon i za rai za telefon i za raččunarsku mreunarsku mrežžuu
57
RJ-45 konektori
ŠŠkolski primer LAN mrekolski primer LAN mrežžee
Wiring Closet Wiring Closet switchesswitches
Distribution Distribution switchesswitches
L3 switchesL3 switches
RouterRouter
Server farmServer farm
59
Aktivni uređaji na mreži
Za povezivanje switching hub-ova koristi se gigabit ethernet ili
fast
ethernet u kombinaciji sa VLAN trunking-omZa farme servera se koristi 10G ethernetPovezivanje radnih stanica je na portove switch-eva koji su 10/100 Mb/s autosense
65
Tehnologije za realizaciju LAN mreža
Mr Nenad KrajnoviMr Nenad KrajnoviććEE--mail: krajkomail: krajko@@etf.bg.ac.rsetf.bg.ac.rs