(klasifikacija računarskih mreža)

Postoje različiti oblici koje mreža računara može poprimiti. Ti oblici mreže su poznati pod nazivom mrežne arhitekture (network architecture) ili topologije (topology). Današnje računarske mreže su u stadijumu razvoja u kome ne postoji samo jedan tip mreža ili samo jedno pravilo po kome se one realizuju i koriste. Prepoznavanje računarskih mreža kao komunikacione infrastrukture jedinstvenih mogućnosti uslovilo je različita tehnička rešenja da bi se one omogućile i u najrazličitijim uslovima. Takođe, evolucijom potreba čovečanstva koje se baziraju na računarskim mrežama njihova svrha i primena su počele da obuhvataju različite domene ljudskog interesovanja.

Podelu računarskih mreža je moguće vršiti po više kriterijuma.

Podelu računarskih mreža po načinu prenosa podataka :

- Circuit Switched

- Packet Switched

U skladu sa medijumom koji se koristi za prenos podataka računarske mreže mogu biti:

1. kablirane mreže i

2. bežične mreže.

Po topologiji računarske mreže mogu biti:

1. mreže sa topologijom magistrale,

2. mreže sa topologijom zvezde,

3. mreže sa topologijom prstena,

4. mreže sa mesh topologijom i

5. mreže sa kombinovanom topologijom.

Po vremenskoj postojanosti računarske mreže mogu biti:

1. fiksne i

2. privremene.

Po prostoru na kome se prostiru računarske mreže mogu biti:

1. Personal Area Network (PAN),

2. Local Area Network (LAN),

3. Metropolitan Area Network (MAN),

4. Wide Area Network (WAN) i

5. Global Network (Internet).

Po arhitekturi (funkcionalnom odnosu članova) računarske mreže mogu biti:

1. Host-based,

2. Klijent-server i

3. Peer-to-peer.

Po specifičnoj funkciji koju obavljaju računarske mreže mogu biti:

1. Storage area network,

2. Server farm network,

3. Process control network,

4. Value added network,

5. SOHO network,

6. Wireless community network i

7. XML appliance network.

Treba imati u vidu da su računarske mreže jedna dinamična oblast u kojoj su česte promene tako da je svaki pokušaj striktne kategorizacije osuđen na kratkotrajnu ispravnost

- u nastavku su data objašnjenja nekih od pojmova koji su navedeni :

1 - TOPOLOGIJA POVEZIVANJA RAČUNARA

Način na koji je više računara međusobno povezano naziva se topologija povezivanja.

Postoji više načina međusobnog povezivanja računara. Ovde su date samo osnovne topologije.

Telekomunikacione mreže mogu se podeliti u dve osnovne grupe. To su:
- difuzne mreže (engl.: broadcast networks) i
- mreže od tačke do tačke (engl.: point-to-point networks).

U difuznim mrežama nema međučvorova.

Mreže koje pokrivaju veća prostranstva najčešće su tipa od tačke do tačke.

Umrežena stanica obično želi da poruku pošalje jednoj određenoj stanici. Takav način rada ponekad se naziva unikasting. Dosta često stanica želi da prosledi istu poruku grupi stanica. Umesto da šalje istu poruku svakoj stanici ponaosob, stanica u datu poruku unosi adresu grupe kojoj je poruka namenjena. Ovakav način rada naziva se difuzni selektivni prenos ili multikasting (engl.: multicasting). Ekstremni slučaj multikastinga je difuzni prenos ili brodkasting (engl.: broadcasting): tada se poruka dostavlja svim stanicama u mreži.

 

Mreže od tačke do tačke

Mreže ovog tipa mogu da budu nekomutirane i komutirane.

Nekomutirane mreže su mreže u kojima postoji stalna, permanentna veza između svih stanica povezanih tom mrežom. Zato u takvim mrežama ne postoje međučvorovi.

Komutirane mreže sadrže mnoge veze između pojedinih parova stanica, pa se podaci prenose od izvorišta do odredišta kroz niz međučvorova koji se nazivaju komutatori (engl.: switches). Komutator je hardverski i/ili softverski sistem koji omogućava uspostavljanje privremene veze između dva ili više uređaja koji nisu međusobno povezani, ali su povezani na posmatrani komutator. Komutirane mreže se dele na mreže sa komutacijom kola (klasična telefonska mreža) i komutacijom poruka, odnosno paketa (računarske mreže).

Topologija sa potpunim povezivanjem

Na prvi pogled najjednostavnije je da se svaki računar direktno poveže sa svim ostalim računarima (slika 6). Takav način povezivanja naziva se topologija sa potpunim povezivanjem ili topologija svako sa svakim.

Kao što se na slici 6 vidi, svaki računar je povezan zasebnim linkovima sa svim ostalim računarima. Dobre strane ove topologije su sledeće:

• svaka stanica ima na raspolaganju ceo kapacitet linka,
• ako dođe do prekida linka, prekida se veza samo između dve stanice na krajevima tog linka, dok ostali deo mreže i dalje normalno funkcioniše,
• veliki stepen bezbednosti i tajnosti jer poruka stiže samo do stanice na drugom kraju linka.

Slika 6: Topologija sa potpunim povezivanjem

Loše strane ove topologije su sledeće:

• sa porastom broja računara naglo raste broj potrebnih linkova
• stepen iskorišćenja linija je mali jer računar u nekom trenutku najčešće komunicira samo sa jednim računarom, što znači da je jedan link zauzet, a da su svi ostali slobodni.

Topologija sa nepotpunim povezivanjem

Zbog svoje neekonomičnosti u računarskim mrežama topologija sa potpunim povezivanjem gotovo da se nikad ne koristi. Umesto toga koriste se mreže sa nepotpunim povezivanjem (engl.: mesh networks). To su mreže u kojima do svakog uređaja/čvora postoje bar dve putanje, čime se obezbeđuje da ako jedna putanja bude prekinuta, do željenog odredišta može se stići alternativnom putanjom (slika 7). Naravno, to podrazumeva da putanja od izvorišta do odredišta ide preko međučvorova. Zato su ove mreže veoma pouzdane.

Slika 7: Mreža sa nepotpunim povezivanjem

Difuzne mreže

Osnovna karakteristika difuznih mreža je da postoji samo jedan komunikacioni kanal koji koriste svi računari u mreži. Zato poruke koje šalje jedan računar stižu do svih ostalih umreženih računara. Po prijemu poruke svaka stanica proverava adresu odredišta i ako je ona namenjena nekoj drugoj stanici u mreži, ona je odbacuje. To je slično situaciji kada neko u školskom hodniku vikne „Igore, dođi!" Iako poruku čuju svi koji se nalaze u hodniku, samo Igor reaguje, ostali je ignorišu.

S obzirom na to da sve stanice koriste isti kanal, u difuznim mrežama postavlja se problem pristupa medijumu: kojoj stanici dodeliti kanal (tj. pravo da emituje) u slučaju kada više stanica želi da šalje podatke.

U difuznim mrežama moguća su tri već spomenuta načina slanja poruka:

• stanica stanici (unicasting),
• stanica grupi stanica (multicasting),
• stanica svim stanicama (broadcasting).

Osnovne difuzne topologije su:

• topologija u obliku magistrale (engl.: bus topology),
• topologija u obliku zvezde (engl.: star topology),
• topologija u obliku stabla (engl.: tree topology),
• topologija u obliku prstena (engl.: ring topology).

U praksi se često sreću hibridne mreže nastale kombinacijom dve topologije ili više osnovnih topologija (npr., zvezda-magistrala).

Magistrala ili sabirnica je glavni vod koji predstavlja kičmu mreže i duž koga su povezani računari u određenim razmacima. Magistrala je jedinstveni komunikacioni kanal kojim se obavlja saobraćaj i zajednički je svim čvorovima. Na krajevima magistrale nalaze se krajnje tačke (terminatori) u kojima se apsorbuje signal i tako se sprečava njegova refleksija. Ova topologija se smatra pasivnom jer računari povezani na magistralu samo osluškuju šta se dešava na njoj. Kad posredstvom mrežne kartice primete da su podaci na magistrali upućeni njima, prihvataju ih. Kad je računar spreman za predaju podataka, on se prvo uveri da ni jedan računar ne šalje podatke na magistralu, pa tek onda šalje svoje podatke u paketu informacija. Kod ovog tipa topologije najčešće se koriste kablovi sa T-konektorom.

Iako se može upotrebiti veliki broj vrsta kablova u lokalnim mrežama, bakarni koaksijalni kabl (tanki i debeli) je standard. Najveći broj mrežnih kartica je ranije imao ovakav priključak. Ovaj model topologije ima veliki nedostatak da se usled prekida na kablu prekida saobraćaj u celoj mreži. Pored toga labavi konektor, kratak spoj ili odvrnuti terminator dovodi do prekida. Još jedan čest problem je da se logički kvar neke kartice koja počinje da se ponaša kao da stalno emituje podatke ogleda u tome da se cela mreža blokira i čeka da se pokvarena kartica isključi. Ovakvi problemi su izazvali da ova topologija izgubi popularnost u praksi.

Topologija u obliku zvezde

U topologiji zvezde mrežni računari su povezani sa centralnim uređajem za povezivanje. Svaki računar je povezan posebnim kablom na priključak razvodnika. Mreže sa ovim modelom topologije koriste istu tehniku za pristup i slanje podataka kao i u topologiji magistrale.

Ovakve mreže se lako proširuju zbog toga što je svaki računar na mrežni razvodnik prikopčan posebnim kablom. Jedino ograničenje kad je u pitanju broj priključka je broj priključaka na razvodniku, mada se i sami razvodnici mogu prikopčati u oblik zvezde. Nedostaci ove mreže vide se u potrebnim kablovima koji su potrebni za svaki računar u mreži. Kupovina dodatnih razvodnika takođe dodatno povećava troškove postavljanja mreže ove topologije. Proširivanje mreže vrši se neometano po druge korisnike mreže. Takođe, ako jedan računar otkaže, ostali računari bez obzira na to, nastavljaju da komuniciraju među sobom. Najosjetljivija tačka ove topologije je centralni razvodnik.

Slika 9: Topologija u obliku zvezde

Topologija u kojoj su računari povezani provodnicima jedan za drugim, i čine fizički krug naziva se topologija prstena. Informacije putuju provodnicima u jednom smeru. Računari na mreži reemituju pakete, odnosno primaju pakete, a zatim ih šalju sledećem računaru u mreži.

Ova topologija se smatra aktivnom zato što računari u mreži šalju „žeton“ (token) duž prstena. Token je posebna vrsta podataka. Ako neki računar u mreži hoće da pošalje podatke, mora sačekati da na njega dođe red (da do njega dođe token), i da ih onda tek pošalje. Na ovaj način radi IBM-ova mrežna arhitektura Token Ring.

Otkrivanje kvarova na ovoj mreži je otežano jer otkaz jednog računara prekida protok podataka u celoj mreži. Takođe, dodavanje ili uklanjanje jednog računara prekida rad cele mreže. Ova topologija je dosta skupa i može se naći samo u velikim preduzećima.

Jedna varijacija ove topologije, se koristi u optičkim mrežama, kada se koriste dvostruke veze, dvostruki prsten. Ovo omogućava da se čak i u slučaju prekida može pronaći alternativni put i očuvati funkcionisanje mreže.

Topologija u obliku stabla

Topologija stabla se koristi pri isporučivanju usluga kablovske televizije.

Prednost se ogleda u tome što je mrežu lako proširiti jednostavnim dodavanjem još jedne grane, pa je tako izolovanje grešaka relativno lako.

Nedostaci su ti što ako koren postane neispravan, cela mreža postane neispravna. Ako bilo koja razvodna kutija postane neispravna, sve grane sa te razvodne kutije postaju neispravne. Pristup postaje problem ako celo uređenje postane suviše veliko.

PODELA MREŽA PREMA VELIČINI

U zavisnosti od prostora koji pokriva računarska mreža se u osnovnoj podeli može klasifikovati kao:

• lokalna mreža ili LAN (engl.: Local Area Netvvork),
• gradska mreža ili MAN (engl.: Metropolotan Area Network),
• regionalna mreža ili WAN (engl.: Wide Area Network).

Uobičajena definicija lokalne mreže je da je to mreža koja pokriva malu oblast čiji prečnik nije veći od nekoliko kilometara. LAN povezuje žično ili bežično (WLAN - Wireless LAN) računare i radne stanice u okviru jednog objekta ili grupe fizički bliskih objekata. Zbog malog prečnika brzina kojom rade znatno je veća no u slučaju WAN: danas oni mogu da rade brzinom do 10 Gbit/s, a planira se i postizanje brzine od čak 100 Gbit/s. Lokalne mreže su u principu difuzne mreže.

MAN mreža obično povezuje više lokalnih mreža u nekom gradu što znači da pokriva površinu približno jednaku površini grada.

WAN pokriva veliku geografsku oblast, npr. državu, ili povezuje jednu zemlju sa drugom zemljom ili čak kontinent sa kontinentom. U ovim mrežama često se koriste oprema i usluge isporučioca telekomunikacionih usluga, npr., telefonskih kompanija. Najveće brzine prenosa se u principu postižu između velikih provajdera usluga. Regionalne (WAN) mreže su u principu mreže tipa od tačke do tačke.

Napomenimo da postoji još detaljnija podela mreža prema kojoj se, pored navedenih vrsta mreža, definišu i sledeći tipovi mreža:

• personalna mreža ili PAN (engl.: Personal Area Network) koja se koristi za komunikaciju računarskih uređaja kao što su štampač, faks, skener, telefon i PDA (Personal Digital Assistant). Prečnik PAN-a je oko 4 do 6 metara. PAN može biti i bežičan (WPAN) i tada se koriste tehnika IrDA (infracrveni prenos) ili Bluetooth (radio-prenos na opsegu od 2,4 GHz). PAN se može povezati i na mreže višeg nivoa, uključujući i Internet;
• CAN (Campus Area Network) označava mrežu koja povezuje dve ili više lokalnih mreža koje se nalaze u specifičnoj geografski bliskoj oblasti, npr., u nekom univerzitetskom, vojnom ili industrijskom kompleksu. Iako dosta podseća na MAN, u principu pokriva manju površinu no gradska mreža;
• globalna mreža ili GAN (engl.: Global Area Network) za koje još ne postoji opšta definicija. Generalno GAN je model koji podržava mobilnu komunikaciju kroz proizvoljan broj bežičnih LANova, oblasti pokrivenih satelitom itd. Glavni problem u mobilnim komunikacijama je tzv. handover, tj. prelazak korisnika iz jedne ćelije u drugu ćeliju (tj. iz jedne lokalne oblasti u drugu). BGAN (Broadband Global Area Network) je mreža koja ce bazira na satelitskom prenosu.

 

PODELA MREŽA PREMA FUNKCIONALNIM ODNOSIMA IZMEĐU ELEMENATA MREŽE

Dve osnovne konfiguracije računarskih mreža su:

• klijent-server mreža i
• mreža ravnopravnih računara.

Klijent-server konfiguracija

Veoma česta mrežna konfiguracija je tzv. klijent-server model (engl.: client-server model). Sistem se sastoji od više klijenata i jednog ili više servera. Klijent može da bude računar ili program. Server, takođe, može da bude računar ili program. Server ima dva osnovna zadatka:

• - da pruža usluge klijent računarima ili klijent programima,
• - da nadgleda funkcionisanje mreže.

Na zahtev klijenta server obavlja poslove koje klijent ne može da realizuje zbog nedovoljne procesorske snage i/ili zbog nedostatka memorijskog prostora.
Komunikacija se odvija tako što klijent šalje serveru zahtev da ovaj obavi neki posao. Kada server dobije zahtev klijenta, obavlja dobijeni zadatak i odgovor šalje nazad klijentu (slika 12). Dakle, uvek je klijent onaj koji započinje dijalog

Slika 12: Klijent-server model mreže

Zavisno od funkcije koju obavljaju serveri se dele na fajl servere, servere baze podataka i servere posebne namene u koje, između ostalih, spadaju serveri za pristup i serveri za štampanje.

Dobre strane klijent-server mreža postaju jasnije kada se zna da su veliki računari približno za red veličine brži od personalnih računara, ali su za oko tri reda veličine skuplji. Zato je često ekonomičnije da se sve baze podataka i programski paketi drže na serverima. Klijent računari u tom slučaju mogu da imaju znatno manju memoriju (čak ne moraju da imaju hard-disk!) i slabiji procesor. Kada nekom korisniku zatreba neki programski paket i/ili neki podaci, on ih dobija iz svog servera.

Mreža ravnopravnih računara

Ravnopravnim mrežama (engl.: peer-to-peer networks) nazivaju se računarske mreže u kojima su svi uređaji jednaki u pogledu odgovornosti: svaki računar može samostalno da obavlja poslove, ali omogućava drugim računarima da koriste njegove resurse kao što i sam može da po potrebi koristi resurse drugih računara. Drugim rečima, u mreži ravnopravnih računara ne postoji centralni server koji upravlja mrežom i koji sadrži resurse potrebne klijentima, već svaki umreženi računar može da funkcioniše i kao klijent i kao server. Na taj način su svakom računaru dostupni svi resursi kojima raspolažu ostali umreženi računari.

Dosta često mreže koje se tretiraju kao ravnopravne mreže koriste za neke poslove klijent-server konfiguraciju, dok sve ostale poslove obavljaju u peer-to-peer konfiguraciji. U ovakvim hibridnim ravnopravnim mrežama postoji centralni server u kome su arhivirane informacije koje mogu da zatrebaju stanicama i koje im server šalje na njihov zahtev.

Pitanja za ponavljanje gradiva:

• Na šta se misli kada se pominje mrežna arhitektura?
• Kako delimo računarske mreže po načinu prenosa podataka?
• Kako delimo rač.mreže ako uzmemo u obzir medijume za prenos?
• Kako delimo rač.mreže ako uzmemo u obzir vremensku postojanost mreže?
• Kako delimo računarske mreže po rastojanju između računara?
• Kako delimo računarske mreže po toplogiji?
• Kako delimo računarske mreže po funkcionalnom odnosu elemenata u mreži?

• Skicirajte i objasnite topologiju u obliku magistrale i navedite njene osnovne karakteristike
• Skicirajte i objasnite topologiju u obliku zvezde i navedite njene osnovne karakteristike
• Skicirajte i objasnite topologiju u obliku prstena i navedite njene osnovne karakteristike
• Skicirajte i objasnite topologiju u obliku stabla i navedite njene osnovne karakteristike
• Objasnite topologiju sa potpunim povezivanjem i navedite njene osnovne karakteristike

• Koja je osnovna karakteristika difuznih mreža?
• Koja je razlika između unicast, multicast i broadcast prenosa?
• Koje se mreže nazivaju komutiranim, a koje nekomutiranim?

• Kakve su to LAN, MAN i WAN mreže?