Prenošenje podataka kroz mrežu

Mrežna komunikacija bi, u osnovnim crtama, mogla da se opiše kao kontinuirani protok jedinica i nula između dva računara. Podaci su najčešće grupisani u velike datoteke. Međutim, mreže ne mogu da funkcionišu ako računari odjednom kroz kablove pošalju veliku količinu podataka. Računar koji pošalje veliku količinu podataka primorava druge računare da čekaju dok se podaci prenose, što, sasvim sigurno, frustrira ostale korisnike mreže.

Da bi veliki broj računara mogao brzo i jednostavno da koristi mrežu, neophodno je da se podaci razbiju na male, lako upravljive, jedinice. Ove jedinice se nazivaju paketi ili okviri (engl. packets, frames). Paketima (okvirima) se lakše upravlja, a svakom paketu su dodate informacije koje su neophodne za siguran put do zadate destinacije.

Napomena:

Termin uređaj odnosi se na računarske podsisteme. Štampači, serijski priključci i disk jedinice se često nazivaju uređajima. Ovakvi podsistemi često moraju da imaju sopstveni softver za kontrolu koji se naziva upravljački program uređaja (engl. device driver). Paketi su osnovne jedinice mrežne komunikacije. Sa podacima koji su podeljeni u pakete ubrzava se mrežna komunikacija, pa svaki računar ima više mogućnosti da šalje ili prima podatke. Kada stignu do svog odredišta, paketi se ponovo pregrupišu i spajaju u prvobitnu celinu.

Ethernet mrežna arhitektura

Ethernet je, vremenom, postao najpopularniji način pristupa mrežnom medijumu kod stonih računara i primenjuje se i u malim, i u okruženjima velikih mreža. Ovaj industrijski standard su prihvatili mnogi proizvodači mrežnog hardvera. Problemi koji mogu da nastanu kada se u jednoj mreži koristi hardver različitih proizvođača kod Ethernet komponenti praktično ne postoje.

Krajem 60-ih, Havajski Univerzitet je razvio WAN nazvan ALOHA. Površina ovog univerziteta je bila velika, pa im je bio potreban način da povežu računare koji su bili razbacani po univerzitetskom naselju. Ova mreža je bila temelj današnje Ethernet arhitekture.

Godine 1972. Robert Metkalf i Dejvid Bogs su, u Xeroxovom istraživačkom centru u Palo Altu (Palo Alto Research Center; PARC), izumeli sisteme kablova i signaliziranja, a 1975. godine i prvi Ethernet proizvod koji je koristio navedene sisteme. Prvobitna verzija Etherneta omogućavala je povezivanje preko 100 računara na kabl u ukupnoj dužini od 1 km (0,62 milje) i brzinu prenosa od 2,94 Mbps.

Ovaj Xeroxov Ethernet je bio toliko uspešan da su Xerox, Intel Corporation i Digital Equipment Corporation ubrzo napravili nacrt Ethernet standarda za brzinu prenosa od 10 Mbps. Danas je taj Ethernet standard od 10 Mbps samo jedna od mnogih specifikacija koje opisuju metode povezivanja računara i sistema podataka, kao i zajedničko korišćenje kablova.

Godine 1978. Međunarodna organizacija za standardizaciju (International Organization for Standardization; ISO) je objavila grupu specifikacija za povezivanje raznorodnih uredaja. Ova grupa standarda poznata je kao referentni model OSI (Open Systems Interconnection). Ethernet specifikacija ima iste funkcije kao fizički nivo i nivo veze OSI modela. Ove specifikacije, kao što ćete kasnije videti, određuju način povezivanja hardvera, kao i protok informacija kroz hardver računara. Tokom osamdesetih IEEE je objavila Projekat 802. Ovaj projekat odredio je standarde u projektovanju i kompatibilnosti hardverskih komponenti koje funkcionišu u okviru fizičkog nivoa i nivoa veze OSI modela. Standard IEEE Project 802 koji se odnosi na Ethernet je specifikacija 802.3.

Osobine Ethernet arhitekture

Ethernet je trenutno najpopularnija mrežna arhitektura. Ethernet medijumi su pasivni, što znači da im nije potrebno napajanje, a mreža može da „padne” jedino ako je medijum fizički presečen ili u kratkom spoju. U sledećoj tabeli dat je pregled osobina Etherneta:

Osobine Opis
Klasična topologija linearna magistrala
Ostale topologije kombinacija zvezde i magistrale
Tip arhitekture osnovni opseg
Metoda pristupa CSMA/CD
Specifikacija IEEE 802.3
Brzina prenosa 10 ili 100 Mbps (u novije vreme i 1 GBps)
Tip kabla debeli ili tanki koaksijalni kabl, UTP/STP kabl, optički kabl

Ethernet razbija podatke na okvire (termini „paket” i „okvir” imaju slično značenje, a u kontekstu Etherneta upotrebljava se termin „okvir”). Okvir je paket informacija koji se prenosi kao jedna celina. Ethernet okvir može da ima izmedu 64 i 1518 bajtova, ali se za sam okvir koristi najmanje 18 bajtova, pa, prema tome, za podatke ostaje između 46 i 1500 bajtova. Svi okviri sadrže kontrolnu informaciju i imaju identičnu osnovnu organizaciju.

Na primer, okvir Ethernet II, koji se koristi za TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol, TCP/IP je postao standardni protokol za prenošenje podataka kroz mreže, uključujući i Internet), sastoji se od sledećih sekcija:

Polje okvira Opis
Preambula Označava početak okvira
Odredište i izvor Sadrži adrese izvora i odredišta (adresu računara koji šalje podatke i adresu računara kome se podaci šalju)
Vrsta Koristi se za identifikovanje protokola nivoa
mreže (IP ili IPX)
Ciklična provera redundantnosti (CRC) Polje za proveru grešaka radi provere da li je okvir na odredište stigao neoštećen

Ciklična provera redundantnosti (engl. cyclical redundancy check) ili CRC broj je kontrolni broj koji nastaje određenom računskom operacijom nad paketom koji se šalje u računaru koji šalje podatke. Kada paket stigne do računara koji ga prima, ta računska operacija se ponavlja. Ako su rezultati obe operacije isti, to znači da podaci paketa nisu oštećeni prilikom transporta. Međutim, ako su rezultati različiti, to je siguran znak da su podaci prilikom prenosa oštećeni i, u tom slučaju, CRC rutina signalizira računaru koji je poslao podatke da ceo postupak mora da se ponovi.

Napomena:

Protokol je grupa pravila ili standarda koji računarima omogućavaju međusobno povezivanje, kao i razmenu informacija uz smanjivanje mogućnosti grešaka prilikom komunikacije na najmanju moguću meru.