Uređaji za povezivanje mreža

Da bi se omogućila komunikacija između većeg broja uređaja, u mrežama se koriste aktivni mrežni uređaji koji na neki način posreduju u komunikaciji. Takvi su modemi (engl. modem), habovi (engl. hub), svičevi (engl. switch), ruteri (engl. router) itd.

Modemi

Modem je uređaj koji omogućuje računarima da komuniciraju preko telefonske linije.

Kada su računari odvojeni toliko da ne mogu da se spoje standardnim računarskim kab­lom, modem je taj koji omogućava komunikaciju između njih. U mrežnom okru­ženju, modemi služe kao sredstvo komunikacije između mreža i kao put za povezivanje sa svetom koji je van lokalne mreže.

Računari međusobno ne mogu prosto da se povezu telefonskom linijom, jer računari ko­municiraju tako što šalju digitalne signale, dok telefonska linija može da šalje samo ana­logne električne signale (govorna komunikacija). Na narednoj slici prikazana je razlika između digitalne računarske komunikacije i analogne komunikacije koju koristi telefon.

Digitalni signal ima binarnu formu, tj., može da ima vrednost 1 ili 0. Analogni signal može da se predstavi glatkom krivom koja predstavlja beskonačan opseg vrednosti.

Kao što je pokazano na slici dole, modem na predajnom kraju pretvara digitalne signale iz računara u analogne koje prenosi preko telefonske linije. Na prijemnom kraju, modem analogne signale ponovo pretvara u digitalne, koje koristi prijemni računan

Drugim recima, predajni modem MOduliše analogni signal digitalnim signalom, a prijem­ni modem DEModuliše analogni signal i izdvaja digitalni signal (otuda su modemi i do­bili svoj naziv).

ADSL

Digitalna pretplatna linija (engl. digital subscriber line, DSL) tehnologija je za istovremeni prenos glasovnog signala i digitalnih podataka preko parica fiksne telefonske mreže. Da bi se povećao frekvencijski opseg (a time i propusna moć), ne vrši se odsecanje frekvencija izvan uobičajenih frekvencija ljudskog govora, čime se postiže da frekvencijski opseg veze zavisi samo od dužine kabla (na dugačkim paricama dolazi do slabljenja visokofrekvencijskih signala). Zato DSL ne može da se uspostavi na mestima koja su fizički previše udaljena od telefonske centrale (DSL pristojne brzine obično se može ugraditi na rastojanjima do 4 km). Frekvencijski raspon deli se na pojaseve i svaki pojas se nezavisno koristi za komunikaciju (tzv. multipleksovanje deljenjem frekvencija – FDM). Jedan pojas se rezerviše za prenos telefonskog (glasovnog) signala, dva pojasa za kontrolu prenosa podataka, dok se ostali pojasevi (njih oko 250) koriste za prenos podataka (tako da se istovremeno mogu prenositi i glas i podaci). Pošto se obično podaci više preuzimaju nego što se šalju, više pojaseva se odvaja za dolazni saobraćaj (engl. download) nego za odlazni (engl. upload). Takva organizacija se naziva asimetrična digitalna pretplatna linija (asymmetric DSL – ADSL). Brzina prenosa iznosi do nekoliko desetina Mbps u dolaznom saobraćaju i nekoliko Mbps u odlaznom. Na korisnikovom kraju linije instalira se razdelnik (engl. splitter) koji prvi pojas usmerava ka telefonskom uređaju a ostale pojaseve ka računaru (ili ulazu u lokalnu računarsku mrežu). Između računara i razdelnika nalazi se ADSL modem. Sličan uređaj (koji se naziva DSLAM) instalira se na drugom kraju žice (u telefonskoj centrali). On prihvata podatke od velikog broja korisnika, objedinjuje informacije i šalje ih ka provajderu.

Hab i Svič

Najjednostavniji način (danas donekle prevaziđen) predstavlja postavljanje HAB-a (engl. hub) između povezanih uređaja koji primljene pakete prosleđuje svim uređajima povezanim na njega. Time su uređaji u lokalnoj mreži logički povezani topologijom magistrale (iako fizički izgled predstavlja topologiju zveztde) i praktično se poruke uvek prosleđuju javnim emitovanjem (engl. broadcast). Svaka poruka stiže do svih priključenih uređaja, a prihvata je samo onaj uređaj kojem je namenjena, tj. samo onaj čija je adresa ista kao adresa primaoca navedena u poruci, dok je ostali uređaji ignorišu. Verovatnoća sudara poruka u mreži je velika i stoga se ne može uvek postići efikasna komunikacija.

Danas se uređaji u lokalnim mrežama obično povezuju korišćenjem SVIČ-a (engl. switch) umesto haba. Osnovna prednost sviča u odnosu na hab jeste u tome što poruku prosleđuje samo onom uređaju kojem je namenjena. Za to je neophodno da svič zna na kojem se priključku nalazi koji uređaj. Svič čuva u svojoj memoriji tabelu koja preslikava MAC adrese priključenih uređaja na redne brojeve njihovih priključaka. Tabela se gradi i održava automatski tokom komunikacije. Кada primi poruku od pošiljaoca čiju MAC adresu ne zna, svič pamti tu adresu i pridružuje je priključku sa kojeg je stigla poruka. Ukoliko svič ne zna MAC adresu primaoca, poruku će mu poslati tako što će je javno emitovati. Кada primalac pošalje odgovor, svič pamti njegovu MAC adresu i pridružuje je priključku sa kojeg mu je stigao odgovor, ali se taj odgovor sada prosleđuje samo originalnom pošiljaocu (jer njegovu MAC adresu sada ima u svojoj memoriji). Zbog toga što svič šalje okvire samo onima koji su namenjeni i što ih retko prosleđuje svima, značajno se smanjuje opterećenje mreže, smanjuje se verovatnoća da se okviri sudare i ubrzava se ukupan protok podataka kroz mrežu.

Ruteri

U okruženjima koja se sastoje od više mrežnih segmenata sa različitim protokolima i arhi­tekturama potreban je uređaj koji treba ne samo da zna adrese svakog segmenta, već i da odredi najbolju putanju za slanje podataka i opšti saobraćaj izdvoji na lokalni segment. Takav uređaj naziva se RUTER (skretnica, usmerivač).

Ruteri rade u mrežnom sloju OSI modela. To znači da pakete mogu da prebace i upute duž više mreža. Oni to čine tako što između zasebnih mreža razmenjuju posebne infor­macije vezane za protokol koji rutiraju. Ruteri međusobno dele informacije o stanju i putanjama koje im ko­riste za izbegavanje sporih ili neispravnih veza.

Kako bi ispunili svoju osnovnu svrhu, ruteri održavaju sopstvene tabele o određivanju putanje, koje se obično sastoje od mrežnih adresa, i, ako to arhitektura mreže zahteva, čuvaju se i adrese matičnih računara. Da bi se odredila odredišna adresa dolazećih podataka, tabela za određivanje putanje sadrži:

• sve poznate adrese mreže,
• uputstva za povezivanje sa drugim mrežama,
• moguće putanje između rutera,
• troškove slanja podataka duž tih putanja.

Ruteri koriste svoje tabele za određivanje putanja poda­taka da bi na osnovu troškova i dostupnosti odabrali najbolju od njih. Ruteri zahtevaju određene adrese. Razumeju samo brojeve mreže koji im dozvoljavaju da komuniciraju sa ostalim ruterima i adresama lokalnih mrežnih kartica (NIC). Ruteri ne komuniciraju sa udaljenim računarima.

Za podatke koji su poslati sa jedne lokalne mreže (LAN) u drugu duž jedne od više mogućih putanja, kaže se da su poslati određenom putanjom, rutirani. Protokoli koji podržavaju komunikaciju lokalnih mreža duž više putanja poznati su kao rutabilni protokoli. Zbog toga što se za povezivanje više lokalnih mreža koriste rutabilni protokoli i na taj način prave mrežna okruženja na širem prostoru, oni su postali vrlo važni.

Zahvaljujući činjenici da ruteri u svom radu koriste rutabilne protokole, oni mogu da prihvate više aktivnih putanja između segmenata lokalne mreže (LAN) i izvrše izbor između redundantnih putanja. Zato što mogu da povežu segmente koji koriste potpuno različita pakovanja paketa i šeme pristupa medijumu, ruteri često mogu da biraju između više dostupnih putanja. To znači da ako jedna veza odnosno ruter ne radi, podaci i dalje mogu da se šalju alterna­tivnim putanjama.

Ruter može da osluškuje mrežu i identifikuje njene najzauzetije delove. Ovu informaciju ruter koristi pri određivanju putanje kojom šalje podatke. Ako je jedna putanja vrlo zau­zeta, ruter identifikuje alternativnu i njome šalje podatke.

Dve glavne vrste rutera su:

• Statični – zahtevaju da administrator ručno podesi i konfiguriše tabelu za određivanje putanje i navede svaku putanju,
• Dinamički – projektovani su da automatski otkriju putanje čime se podešava­nje i konfigurisanje svodi na najmanju meru. Mnogo inteligentniji od statičnih, dinamički ruteri, ispituju informacije od drugih rutera i odlučuju o svakom paketu kako će ga poslati duž mreže.

U narednoj tabeli dato je poređenje i naglašene karakteristike statičnih i dinamičkih rutera.

Statički ruteri	Dinamički ruteri
Ručno podešavanje i konfigurisanje svih putanja. Automatski otkriva druge mreže i rutere.	Ručna konfiguracija prve putanje.
Uvek koristi istu putanju, određenu prema vrednosti u tabeli za određivanje putanje.	Može da izabere putanju na osnovu činilaca kao što su troškovi linije i obim saobraćaja na njoj.
Koristi programiranu putanju (projekto-vanu da obrađuje samo određenu situa­ciju), a ne nužno najkraću.	Može da odluči da pakete pošalje duž alternativnih putanja.
Smatraju se bezbednijim jer administrator zadaje svaku putanju.	Može da poboljša bezbednost pomoću ručnog konfigurisanja rutera kojim se filtriraju određene mrežne adrese i tako spreči saobraćaj ka njima.