• u početku su računalni sistemi centralizirani - koncept računalnog centra gdje jedno veliko računalo opslužuje čitavu organizaciju zamijenjen je računalnom mrežom
•  računalna mreža (computer network)
  • veći brojem samostalnih računala koja su međusobno povezana tj. mogu razmjenjivati informacije
  • skupina međusobno manje ili više udaljenih računala povezanih prijenosnim medijem
• najčešće 2 uređaja koji komuniciraju nisu direktno (point-to-point) povezani (udaljeni su ili postoji skup uređaja koji se povezuju u različito vrijeme)

 1. KORIŠTENJE RAČUNALNIH MREŽA
 

 a) poduzeća
 

• dijeljenje resursa - podaci, programi, oprema dostupni svima na mreži bez obzira na fizičku udaljenost
• pouzdanost - podaci smješteni na više strojeva zbog mogućeg kvara
• ušteda - umjesto brzog no skupog velikog računala više PC-a
• komunikacija među razdvojenim radnicima
• skalabilnost: korisničko-poslužiteljski (client-server) model:

Slika: korisničko-poslužiteljski model  (Tanenbaum, 1996)

 b) osobno korištenje
 

• dostup do udaljenih informacija - financije, kupovina, on-line novine, WWW
• komuniciranje - email, diskusijske skupine, chat, videokonferencije,...
• zabava - video na zahtjev, interaktivni video i TV, igre

c) mobilni korisnici

• notebook računala, PDA (personal digital assistants) - bežične mreže

e) obrazovanje: e-learning

 2. KOMUNIKACIJSKI MODEL

•  osnovna svrha komunikacijskog sustava: razmjena podataka među dvije strane

 Primjer 1: komunikacija radne stanice i poslužitelja preko javne telefonske mreže
 

Slika: Pojednostavljeni komunikacijski model (Stallings, 2004)

• Izvor (source) – uređaj koji generira podatke za slanje (na pr. PC, telefon)

• Odašiljač (transmitter) – kodira (transformira) informacije u elektromagnetske signale za prenošenje po nekom sustavu za prijenos (na pr. modem: digitalni podaci u analogni signal)

• Prijenosni sustav (transmission system) – jedna linija ili kompleksna mreža

• Prijemnik (receiver) – prihvaća singnal iz prijenosnog sustava i pretvara ga u oblik koji prepoznaje uređaj na odredištu

• Odredište (destination) – uređaj koji prima podatke od prijemnika
   

Primjer 2: slanje e-maila

Slika: Pojednostavljeni komunikacijski model na primjeru emaila (Stallings, 2004)

• izvor i odredište su PC

• ulazna informacija m je e-mail poruka (tekst upisan preko tipkovnice koji se sprema kao niz bitova g u memoriji)

• g(t) – bitovi na pr. na kabelu; niz g(t) pretvara se u signal s(t)

• zbog promjena je primljeni signal r(t)

• prijemnik pokušava rekonstruirati original: rezultat g'(t)

• na ekranu poruka m'
   

 3. MREŽNI HARDVER

• kriteriji za grupiranje mreža: tehnologija prijenosa (transmission technology) i opseg (scale) mreže

 I. tehnologija prijenosa:

1. rasprostranjene (broadcast) mreže - jedan komunikacijski kanal kojeg dijele sva računala u mreži; kratke poruke (paketi) koje šalje jedno računalo primaju sva ostala, a po adresnom polju u paketu označeno je za koga je taj paket. Nakon primanja paketa, provjerava se adresno polje. Ako je paket za to računalo obrađuje se, a inače se ignorira => obično se koristi za manje mreže

2. point-to-point mreže - postoji više veza među pojedinim parovima računala. Da bi paket stigao od polaznog računala do odredišta, mora proći kroz računala među njima, zato su važni algoritmi za određivanje rute (routing alg.) => obično se koristi za veće mreže
 

 II. opseg: - udaljenost među računalima u mreži

Slika: klasifikacija međusobno povezanih procesora  po udaljenosti (Tanenbaum, 1996)

 3.1 LAN (Local Area Network)

• mreža u privatnom vlasništvu unutar jedne ili nekoliko zgrada čija udaljenost nije veća od nekoliko kilometara
• neke karakteristike:

   

  1. veličina - ograničena je, pa se unaprijed zna najduže vrijeme prijenosa, pojednostavljeno je i upravljanje mrežom
  2. različite konfiguracije - najčešće switched LAN i bežične (wireless) LAN (primjer: switched (prespojni) Ethernet LAN - prespojnici povezuju segmente mreže)
  3. topologije (broadcast) načini povezivanja preko komunikacijskih linkova:

a) sabirnica (bus) - u 1 trenutku je jedan kompjuter "glavni" (master) i može slati podatke dok drugi čekaju; postoje mehanizmi za rješavanje konflikata kada više njih želi slati istovremeno.

Primjer: Ethernet - broadcast mreža sa sabirnicom, 10-100 Mbps (1 megabit/sec = 1,000,000 bit/sec) , mehanizam "čekaj neko vrijeme i pokušaj ponovo" (noviji LAN do 10 Gbps)

b) prsten (ring) - podaci kruže po prstenu bez čekanja

Primjer: IBM token ring, 4-16 Mbps

Slika: primjeri topologija za LAN - sabirnica i prsten (Tanenbaum, 1996)

• point-to-point LAN = "mini WAN"
   

 3.2 MAN (Metropolitan Area Network)

• veća verzija LAN koja koristi sličnu tehnologiju
• povezuje na pr. više poduzeća ili grad i može biti privatna ili javna
• može podržavati prijenos i podataka i glasa i biti povezana sa lokalnom kabelskom TV mrežom
• koriste se razni pristupi, na pr. bežične mreže i MAN proširenja za Ethernet

 3.3 WAN (Wide Area Network)

• povezuje geografski veliko područje: državu ili kontinent

Slika: veza hostova i podmreže (Tanenbaum, 1996)

• hostovi - računala u mreži namijenjeni izvršavanju korisničkih programa (aplikacijski aspekt)
• podmreža (subnet) - prenosi poruke od hosta do hosta (komunikacijski aspekt), ima dvije komponente:

   

  1. prijenosni kanali (transmission lines, channels) - prenose bitove od računala do računala
  2. usmjernici (router,switching elements) - specijelizirana računala koja povezuju prijenosne kanale i odlučuju po kojoj će izlaznom kanalu poslati podatak koji stigne sa ulaza

 Implementacije WAN

 a) prespajanje paketa (packet-switched)

• podmreža je packet-switched (store-and-forward) ako se komunikacija rutera koji nisu direktno povezani kabelom vrši tako da se paketi šalju preko nekih drugih rutera između: oni spreme paket i šalju ga dalje kad je izlazna linija slobodna

• topologija povezivanja rutera - obično nepravilna, primjeri:

Slika: primjeri topologija point-to-point podmreže (Tanenbaum, 1996)

• skoro svi WAN imaju point-to-point podmrežu, osim onih koji koriste satelite gdje ruteri imaju antenu pomoću koje mogi primati i slati - satelitske mreže su rasprostranjene mreže

 b) prospajanje vodova (circut switching)

• ostvarivenje izravne veze između čvorova mreže
• vezu čini niz fizičkih linkova između čvorova
• primjer: telefonska mreža

 c) frame relay (prosljeđivanje okvira)

• koristi mogućnosti modernih telekomunikacijskih sustava kod kojih je moguć prijenos većih količina podataka u jedinici vremena, a smanjene su greške pri prijenosu
• brže od klasičnog prespajanja paketa

 d) ATM

• ATM (Asynchronious transfer mode)
• koristi prospajanje paketa na efikasniji način (trajni kanal, mali paketi fiksne dužine), veće brzine prijenosa

 3.4 Bežične mreže (Wireless Networks)

• važne na pr. zbog notebook kompjutera i PDA, nisu isto što i prenosivo računanje (mobile computing); "prijenosni ured"
• glavne kategorije:

1. povezivanje sustava (umjesto kabela za spajanje dijelova računala, b. mreža na pr. Bluetooth)
2. bežični LAN (standard IEEE 802.11) - svako računalo ima radio modem i antenu za komunikaciju s ostalima
3. bežični WAN - na pr. radio mreža za mobilne telefone

• bežične mreže se česo priključuju na "obične" mreže

 3.5 Internetworks (internet)

• povezivanje nekompatibilnih mreža pomoću gateways - posebnih uređaja koji vrše potrebna hardverska i softverska pretvaranja
• Internet = specifični svjetski internet

 Primjer mrežne konfiguracije:

Slika: primjer mrežne konfiguracije  (Stallings, 2004)