MIKRO KNJIGA - PRIKAZ KNJIGE

Osnove umrežavanja

Pregled umrežavanja računara

U ovom poglavlju

Ne plašim se računara, samo neka ih ne manjka.

Isak Asimov

Pouzdano možemo reći da su računari postali sastavni deo savremenog života kao i brza hrana, mobilni telefoni ili sportski automobili. Možda ove pojave upozoravaju, čak zastrašuju (naročito nekog ko je izbegao sudar sa velikim sportskim automobilom čiji je vozač zaokupljen mobilnim telefonom i kutijom masnog pomfrita). Ipak, lični računar se razvio od izolovanog ure?aja rezervisanog za poslovne primene u ure?aj koji obezbe?uje sve, od komunikacije u realnom vremenu izme?u korisnika, preko emitovanja zvuka i video slike, do deljenja najrazličitijih informacija uzduž i popreko naše planete.

Računari nisu više samo poslovne alatke za žvakanje brojeva; oni su postali sastavni deo komunikacije, zabave i obrazovanja. Sve neverovatne mogućnosti koje nam računari nude, najvećim delom su zasnovane na činjenici da možemo da ih povežemo u mrežu.

Šta je mreža?

Pre nego što se udubimo u to kako mreža zaista funkcioniše i šta je potrebno da je podignemo i da njome upravljamo (o čemu će biti govora u narednim poglavljima u ovoj knjizi) trebalo bi prvo da odredimo šta je mreža, a onda da razmotrimo zašto biste povezali računare u mrežu. Mreža može biti bilo šta, od prostog skupa računara na jednom mestu, koji su povezani posebnim sredstvom za povezivanje (kao što je bakarna žica) do džinovske globalne mreže kao što je Internet, koja koristi veliki broj različitih sredstava povezivanja, uključujući satelitsku tehnologiju. Mreža se koristi za prenos podataka, glasa, čak i video slike izme?u korisnika koji su na mreži.

Mreže se sastoje od računara, kablova i ostalih ure?aja kao što su razvodnici, skretnice i usmerivači (o svima se raspravlja dalje u knjizi) koje čine infrastrukturu mreže. Neki ure?aji, kao što su mrežne kartice, služe kao veza računara sa mrežom. Ure?aji kao što su skretnice i usmerivači obezbe?uju kontrolu mrežnog saobraćaja. Sve vrste različitih tehnologija mogu da se koriste za prenos podataka s jednog mesta na drugo, uključujući kablove, radio talase, čak i mikrotalasni prenos.

Mreže nisu to što jesu samo zato što su povezane veoma složenim tehnikama. Dva računara koji rade pod operativnim sistemom Windows ME mogu da budu povezani preko svojih COM priključaka (tako?e poznatim kao serijski priključci) i jednim serijskim kablom. Da li je ovo mreža? Ona vam omogućuje da delite resurse izme?u dva računara i zbog toga se može smatrati mrežom.

U našoj raspravi o računarskim mrežama govorićemo o dva različita entiteta: lokalnim mrežama i mrežama šireg područja. Lokalna mreža (LAN) je skup personalnih računara i perifernih ure?aja me?usobno povezanih na jednoj lokaciji. Mreža šireg područja (WAN) je skup lokalnih mreža na različitim mestima, povezanih me?usobno raznim WAN tehnologijama (razmatrano u poglavlju 10, "Širenje lokalnih mreža WAN tehnologijom").

Zašto biste umrežavali računare?

Postoje zaista veoma ubedljivi razlozi da neko (pojedinac, malo preduzeće ili velika institucija) ko ima više od par računara poželi da ih poveže u mrežu. Namena za koju bi se zapravo mreža koristila menja se zavisno od potreba osobe ili organizacije koja pravi mrežu. Mreže mogu da se upotrebe za jednostavne poslove, kao što je deljenje štampača, ili naprednije, kao što je prodajni sistem ili video konferencija preko Interneta.

Sve mreže, bilo velike ili male, obično se prave tako da korisnici na mreži mogu da dele resurse i da komuniciraju. Sledeća lista iznosi neke razloge za umrežavanje računara.

U mrežama koje se sastoje od većeg broja računara, postoje dva tipa računara koji rade na mreži: klijenti i serveri. Klijenti su računari pomoću kojih se korisnici povezuju na mrežu. Serveri nude resurse koji su dostupni na mreži - od datoteka do elektronske pošte. O klijentima i serverima raspravljaćemo kasnije u ovom poglavlju.

Postojanje mreže omogućuje deljenje resursa koji se nalaze negde na njoj (npr. štampačem se istovremeno služi više korisnika u maloj kancelariji), kao i povezivanje lokalne mreže sa drugim mrežama. Najveći broj mreža, velikih ili malih, sada su povezane i na Internet, što znači da su mogućnosti deljenja resursa i komunikacije skoro neograničene. Jedan od jakih razloga da se kompanija odluči da umreži svoje računare, jeste to što će tada svi njeni korisnici biti "priključeni" na globalnu mrežu, tj. Internet.

Pogled na velike računare i miniračunare

Mada se ova knjiga usredsre?uje na to da vam pomogne da razumete i napravite mrežu i onda upravljate njom, prvo bi trebalo da stavimo lične računare i njihovo umrežavanje u odgovarajući kontekst. Ukratko ćemo istražiti kako je računarska tehnologija evoluirala i gde je danas i kakvo je okruženje u kome se lični računari lako povezuju u male ili velike mreže.

Počnimo kratak istorijski pregled pogledom na velike računare (engl. mainframes) i miniračunare.

Bili su monstrumi

Obrada podataka i napredak koji je doveo do savremene obrade podataka postoje otkad i ljudska vrsta. Uvek je zanimljivo razmatrati naprave kao što su računaljka (500. god. stare ere) i razboj za izradu žakar šara (mehanički razboj iz 19. veka koji je koristio serije bušenih kartica za tkanje odre?ene šare), ali ostavimo neke uvodne činjenice i skočimo unapred u pedesete.

Mada je postojao odre?en broj superračunara napravljenih i pre 1950, ranim tržištem velikih računara (koje nije bilo tako ogromno zbog veličine i cene ovih računara) dominirao je IBM (International Business Machines). IBM-ov model 701, koji je koristio vakuumske cevi, napravljen je 1952. IBM je predvodio i inovacije na centralnim računarima: predstavio je prvi sistem računarske memorije smeštene na disk i razvio programski jezik FORTRAN. Krajem pedesetih, za izradu računara korišćeni su tranzistori, a napuštena je tehnologija vakuumskih cevi; ovu dekadu karakteriše pojava preko 200 programskih jezika.

Mada su mnogi veliki računari nazivani superračunari, prosečan korisnik PC-ja danas ima više računarske snage u svom stonom računaru nego što su je imali tadašnji monstrumi s vakuumskim cevima.

Miniračunari stupaju na scenu

Računarska tehnologija je nastavila da se razvija vratolomom brzinom šezdesetih i sedamdesetih godina. Pošto su se za izradu centralnih računara koristila štampana kola i čipovi, računari su postajali sve manji i pristupačniji (ovde je reč pristupačniji relativan pojam; miniračunari su još uvek bili vrlo skupi). Magnetni mediji su tako?e napravili skok unapred 1971. kada je IBM predstavio disketu.

Kao i veliki računari, i miniračunari u prvo vreme nisu mogli da obezbede nivo privatnosti koji dostižu današnji personalni računari. Korisnici su obično bili povezani sa visokocentralizovanim računarom preko posrednika - administratora ili programera. Računarska tehnologija je napredovala, korisnici su mogli da komuniciraju sa ovim računarima pomoću ulazno-izlaznih terminala. Ulazno-
-izlazni terminal nije ništa više od monitora i tastature koji omogućuju korisniku spregu sa centralnim miniračunarom. Ulazno-izlazni terminal nema čvrsti disk i ima samo minimalnu procesorsku snagu.

Tokom sedamdesetih, miniračunar je odneo prevagu u računarskom svetu. Zbog toga je računarska tehnologija postala dostupna većem broju kompanija i organizacija (čak i ako su te kompanije plaćale mnogo da bi mogle da obra?uju podatke).

S širenjem tržišta miniračunara, pojavili su se novi proizvo?ači računara. Kompanija Digital Equipment Corporation (DEC), na primer, razvila je jedan od prvih miniračunara i postala važna na tržištu ovih računara (slika 1.1).

Model centralizovane obrade podataka

Trebalo bi istaći da je u velikim računarima i miniračunarima centralizovana sva memorija i snaga obrade podataka. To znači da su korisnici (na ulazno-izlaznim terminalima) pristupali centralizovanim, deljenim informacijama i da su koristili centralizovane aplikacije čije je izvršavanje omogućavao miniračunar (slika 1.2). U mnogim slučajevima, neka vrsta elektronske pošte tako?e je bila dostupna korisnicima na velikim računarima i miniračunarima, tako da su mogli me?usobno da komuniciraju.

Tehnologija povezivanja fizički udaljenih velikih računara i miniračunara tako?e je razvijena tokom sedamdesetih godina. Protokol X.25 je, na primer, omogućavao povezivanje na veće razdaljine preko postojećih telefonskih linija (X.25 se još uvek koristi kao WAN tehnologija i obra?en je u poglavlju 10).

Znači, ovaj centralizovani model obrade podataka na velikim računarima i miniračunarima nudio je mnoge funkcije (kao što su deljeni resursi i deljeni hardver) koje smo kao koristi od umrežavanja personalnih računara pominjali u odeljku "Zašto biste umrežavali računare". Centralizovanje podataka u računaru i deljenje računarskih resursa me?u korisnicima administratori mreže su već uzimali zdravo za gotovo. Tako je bilo sve dok osamdesetih godina PC nije napravio veliki bum u poslovnom svetu.

Pojava personalnog računara

Mnogi istoričari koji proučavaju razvoj tehnike raspravljali bi o tome koji je od ličnih računara koji su se pojavili kasnih sedamdesetih i ranih osamdesetih, stvarno zaokupio maštu prvih korisnika PC računara i doveo do revolucije ličnih računara. Moglo bi se reći da su ovi prvi zalu?enici PC-jem uglavnom bili bogati i dokoni ljudi skloni avanturama.

Ilustracija: Na naslovnoj strani Popularne elektronike, 1975, prikazan je lični računar Altair 8800, proizvod kompanije Micro Instrumentation Telemetry Systems (MITS). Altair se sastojao od delova koje je korisnik morao sam da sklopi. Ipak, ova priča sa naslovne strane dovela je do ogromnog porasta narudžbi ovog računara.

Altair je imao Intelov procesor 8080, 256 bajtova memorije i kontrolnu tablu sa mnoštvom prekidača i LED dioda, ali nije bilo ni monitora ni tastature. Da bi ovaj računar proradio, morali ste da ga programirate korišćenjem prekidača za unošenje binarnog koda bit po bit. Ako biste pogrešili, morali ste da počnete iz početka. Trebalo je stvarno da želite da radite na računaru da biste seli pred Altair.

Mada nisu svi korisnici PC-ja prigrlili Altair (do 1980, Apple je držao polovinu tržišta PC računara), ovaj prvobitni PC je posredno pomogao stvaranju jednog softverskog giganta. Bill Gates i Paul Allen su razvili BASIC za Altair i tako je ro?en Microsoft.

U avgustu 1981, pojavio se IBM-ov PC. I mada nije bio jedini PC koji je uticao na tržište osamdesetih godina (Appleov Macintosh je predstavljen 1984.), IBM-ov PC (slika 1.3) brzo je postao standard u poslovnom okruženju. Pošto IBM nije zaštitio operativni sistem za IBM PC, DOS, (Microsoft je napravio MS-DOS, dostupan drugim proizvo?ačima personalnih računara), klonovi IBM-ovog PC-ja su se brzo pojavili na tržištu. Tako je PC postao alatka koju su mogli da priušte i pojedinci i mala preduzeća.

Proizvodnja softverskih aplikacija za mašine koje su radile pod DOS-om naglo se razvila osamdesetih godina. PC je postao glavno sredstvo za obradu podataka u poslovnom okruženju. Ipak, činjenica da je PC bio zaseban, značila je da korisnici nisu mogli lako da sara?uju i dele resurse me?u sobom. PC je, u osnovi, izolovao korisnika.

Jednu od prvih tehnika koja je široko korišćena za razmenu informacija izme?u PC računara od milja su zvali sneakernet (pešačka mreža, engl. sneakers - patike). Ako su korisnici želeli da razmene podatke ili štampaju dokumente, morali su prvo da snime podatke na disketu. Tek onda su mogli da podele ove informacije sa kolegama dajući im diskete, ili su mogli da odšetaju do računara na koji je bio povezan štampač i da štampaju svoj rad sa diskete.

Umrežavanje PC računara: kako je sve počelo

S obzirom na to da je IBM, 1981, na tržište izbacio izdvojen, decentralizovan računarski ure?aj - PC - moglo bi se pomisliti da je tek trebalo razviti teoriju, hardver i softver za umrežavanje personalnih računara. U stvari, pitanja umrežavanja PC-ja razradili su pre 1980. genijalni istraživači u Xeroxovom istraživačkom centru Palo Alto (PARC). Ne samo da su stvorili Alto, računar sa grafičkim interfejsom (GUI) i mišem, nego su razvili i hardver i softver potreban za povezivanje računara i štampača u LAN mrežu.

Č;udno je, ali Xerox nikada nije unovčio svoja otkrića. Kompanija Apple je prva, 1984. godine, predstavila računar sa grafičkim interfejsom i mišem - Macintosh.

Godine 1976, Robert Metcalfe i David Boggs (Metcalfeov pomoćnik), istraživači u PARC-u, objavili su dokument "Ethernet: Distributed Packet-Switching for Local Computer Networks" ("Ethernet: Distribuirana paketska komutacija za lokalne računarske mreže"). Ethernet (razmatra se detaljnije u poglavlju 4, "Mrežna infrastruktura") dalje su razvijali Xerox, Intel i DEC, i još uvek je najpopularnija mrežna arhitektura za PC računare.

I dok je personalni računar preuzimao dominaciju u računarskom svetu razvijane su i druge mrežne arhitekture (kao što je IBM-ov Token Ring, razmatra se u poglavlju 4). Osamdesetih i devedesetih godina pojavilo se mnogo novih kompanija, kao što su 3Com i Cisco Systems, i veoma brzo su se razvile jer je potreba za mrežnim karticama i drugim ure?ajima za povezivanje rasla paralelno sa razvojem i prodajom ličnih računara.

Šta su klijenti i serveri?

Mada jedan broj postojećih operativnih sistema (kao što su Windows i Apple OS) omogućava umrežavanje pri kome računari imaju isti prioritet (ravnopravni su), (razmatra se u sledećem poglavlju) u većini slučajeva se podrazumeva da se mreža sastoji od klijenata i servera. Klijent je računar koji omogućava korisniku da se poveže na mrežu i da koristi resurse koji se nalaze na mreži. Računar-klijent radi pod klijentskim operativnim sistemom (kao što su Windows 2000 Professional ili Windows Me). Svrha klijenta je da poveže korisnika na mrežu; zato računari klijenti obično nemaju toliku procesorsku snagu, memorijski prostor ili memoriju kao što ih ima server, jer klijent ne mora da dodeljuje resurse drugim računarima u mreži.

Pošto i klijent i server mogu da obra?uju podatke, radno opterećenje na mreži se može raspodeliti izme?u klijenta i servera. Ovo se razlikuje od centralizovane obrade podataka koju pružaju veliki računari i miniračunari, gde samo centralni računar obra?uje podatke korisnika priključenih na mrežu preko ulazno-izlaznih terminala.

Server je obično mnogo moćniji računar koji radi pod mrežnim operativnim sistemom (engl. network operating system, NOS). Server omogućava centralizovano administriranje mreže i dodeljuje mrežne resurse, kao što su štampači i datoteke (ove osobine servera omogućava NOS). Administrator mreže odlučuje ko sme a ko ne sme imati pristup mreži i koji resursi su dostupni nekom korisniku.

Većina LAN-ova se sastoji od mnogo klijenata i nekoliko servera. Dok, uvek, jedan server kontroliše priključenje korisnika na mrežu, drugi serveri mogu da se specijalizuju za obezbe?ivanje odre?enih tipova resursa (kao što su serveri za štampanje i serveri za datoteke, koji se razmatraju u sledećem poglavlju). Na slici 1.4 prikazana je tipična PC mreža.

Veličina mreže očigledno zavisi od primene; razlikuju se mreže u velikim kompanijama od mreža u malim ili kućnim firmama. Na primer, i kućna mreža i mreža u preduzeću koriste razvodni ure?aj za fizičko povezivanje računara. Kućna mreža ne mora obavezno da ima i mrežne servere i servere za štampanje, neophodne za pružanje usluga velikom broju korisnika priključenih na mrežu kompanije.

Možda ste čuli da se za računare preko kojih se korisnici priključuju na mrežu, osim reči klijent, koristi i termin radna stanica (engl. workstation). Ovaj izraz se koristi za visokokvalitetne računare-klijente koji zahtevaju više memorije i procesorske snage za izvršavanje složenijeg softvera, kao što su programi za projektovanje koje koriste inženjeri.

Igrači na mreži: korisnici i administratori

Č;injenica da na mreži postoje dva različita tipa računara - klijenti i serveri
- znači da će ljudi prijavljeni na mrežu tako?e imati različite uloge. Većina ljudi koje susrećete na mreži su korisnici. Oni su prijavljeni da bi pristupili resursima mreže. Da bi se korisnik prijavio na mrežu, treba mu korisničko ime i lozinka.

Osoba koja se brine o mreži je administrator mreže. Administrator upravlja serverima na mreži. To znači da administrator kontroliše pristup mreži i nivo prava na mreži, pomoću alatki koje mu pruža mrežni operativni sistem.

Većina mrežnih operativnih sistema omogućava administratoru da nadgleda kako se mreža koristi, uključujući i prijavljivanje korisnika na mrežu. U mrežnim operativnim sistemima najčešće postoje i alati za praćenje hardverskih parametara kao što su nivo iskorišćenja memorije i procesora. Administrator je odgovoran i za predvi?anje i sprečavanje mogućih otkaza mreže i obezbe?enje resursa mreže od spoljnih napada i ubacivanja virusa.

Jedan od najtežih funkcija mrežnog administratora jeste ube?ivanje ljudi da nivoi privilegija i strategije obezbe?enja mreže postoje s razlogom - da se obezbede dragoceni zajednički resursi koji se nalaze na mreži. Mada administratore obično smatraju malim diktatorima ili ljudima željnim da kontrolišu, oni obično rade prekovremeno i ulažu veoma mnogo napora da bi održali mrežu u radu. Oni sigurno ne nose pejdžere samo kao modni detalj.

Prenos podataka u lokalnim mrežama

Pre nego što se detaljnije pozabavimo osnovama umrežavanja personalnih računara, razmotrimo kako se podaci prenose na mreži. Način na koji podaci putuju mrežnim vodovima (kao što su bakarni kablovi ili optička vlakna) razlikuje se od načina prenosa podataka izme?u komponenata računara.

Definišimo, najpre, bit. Bit je najmanja jedinica podataka u računaru; predstavljen je jedinicom ili nulom. Kada otkucate slovo ili napravite tabelu, vidite podatke kao reči u pasusima ili brojeve u kolonama. Računar vidi ove informacije kao kao binarne podatke - jedinice i nule.

Unutar računara, podaci putuju, u obliku niza bitova, paralelno preko žica povezanih na matičnoj ploči. Ove paralelno povezane žice na matičnoj ploči nazivaju se magistrala (engl. data bus). Kada procesor traži od čvrstog diska podatke, preko magistrale se istovremeno prenosi više nizova bitova, slično saobraćaju na autoputu sa više traka.

Da bi se podaci fizički preneli mrežom od jednog računara do drugog, očigledno da mora postojati neki fizički prenosnik - najčešće se koristi bakarna žica (mrežni prenosnici su obra?eni u poglavlju 4, u odeljku "Biranje strategije povezivanja u mreži"). Nažalost, bez obzira na to koji tip provodnika se koristi, podaci mogu da putuju samo kao jedna povorka bitova - to se naziva serijski prenos.

Treba nam ure?aj koji uzima paralelne podatke sa računara, što je nalik na autoput sa više traka, i sažima ih u serijski prenos, koji je nalik na put sa jednom trakom. Ovaj ure?aj tako?e omogućuje vezu izme?u PC-ja i mrežnog prenosnika.

Ure?aj o kome govorim je mrežna kartica, ili NIC (engl. network interface card). NIC sadrži primopredajnik (predajnik i prijemnik) koji može da pretvara podatke iz paralelnih u serijske i obratno. NIC može biti zasebna kartica koja se utakne u računar (postoji veliki broj različitih proizvo?ača mrežnih kartica). Mrežna kartica mora da bude kompatibilna sa utičnicom (prorezom za vezu sa magistralom). Neki personalni računari, kao što je Apple iMac, imaju ugra?enu mrežnu karticu spremnu za rad. Slika 1.5 prikazuje dve vrste mrežnih kartica.

Znači, mrežna kartica obezbe?uje fizičku vezu izme?u računara (klijenta ili servera) i mrežnih prenosnika kao i prevo?enje podataka iz paralelnog u serijski oblik. Kao što vidite, mrežna kartica je vrlo važna komponenta umrežavanja PC računara. O mrežnoj kartici se govori u poglavlju 3, "Mrežni hardver", u odeljku "Mrežne kartice".

Umrežavanje ne traži da znate sve

Dali smo neobično brz pregled razvoja računara i definisali opšte aspekte njihovog umrežavanja, npr. model klijent server. Sada ću vas malo ohrabriti. Mada su neki od najvećih umova dugo i naporno radili na razvoju softvera i hardvera koji se koristi za pravljenje računarskih mreža, ne traži se od vas da znate sve od prapočetka da biste postali administrator mreže.

Biti administrator mreže je isto kao biti zidar ili pijanista. Obojica poznaju svoja oru?a za rad - ciglu ili klavir - ali nijedan ne mora da zna da napravi ciglu ili klavir. Ipak, čak i ako ste administrator male kućne mreže, o računarima morate da znate mnogo više od prosečnog korisnika.

Treba da znate kako računari rade i kako da na personalni računar povežete ure?aje kao što su mrežne kartice ili novi disk, ali ne morate da napravite računar. Ne morate znati sve detalje o svakom delu softvera instaliranog na mrežu.

Svako ko dobro poznaje računarski hardver, mrežne ure?aje (kao što su razvodnici i razne vrste medija za umrežavanje) i mrežne operativne sisteme (posebno onaj koji će koristiti na svojoj mreži) može da napravi solidnu i upotrebljivu LAN mrežu. Mada ova knjiga neće od vas napraviti eksperta za mreže, ona je sigurno dobra za sticanje osnovnog znanja koji treba da vam omogući da napravite svoju mrežu i da njome upravljate. Imajte na umu da to nije viša matematika nego samo umrežavanje računara. Zato, bez straha i samo napred!

Sažetak

U ovom poglavlju smo pomenuli ključne tehnološke pojmove koji su doveli do pojave ličnog računara. Definisali smo pojam umrežavanja i videli zašto nam je potrebno.