Računalniško omrežje

Modeli omrežja

Omrežno komunikacijsko tehnologijo bi bilo težko izvajati kot en velik model. Zato smo različne komponente omrežja razdelili na manjše module ali plasti. Standardni model omrežja je model OSI (Open Systems Interconnection), ki ga je določila Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO). Obstajajo tudi drugi modeli omrežij, čeprav so vsi razdeljeni na podobne plasti. Vsaka plast uporablja storitve, ki jih zagotavlja spodnja plast, hkrati pa zagotavlja storitve za plast nad njo. Vsaka plast lahko komunicira le z isto plastjo v ciljni napravi.

Primer komunikacije v omrežnem modelu

Model OSI

OSI (Open Systems Interconnection) je sedemplastni omrežni model, ki ga je določila norma ISO (Mednarodna organizacija za standardizacijo) in se pogosto uporablja po vsem svetu. Koncept sedemplastnega modela je nastal z delom Charlesa Bachmana iz podjetja Honeywell information Services. Različni vidiki zasnove OSI so se razvili na podlagi izkušenj z omrežji ARPANET, NPLNET, EIN in CYCLADES ter dela v skupini IFIP WG6.1.

Podatkovna enota	Sloj	Funkcija
Podatki	Aplikacija	Mrežni proces v aplikacijo
	Predstavitev	Šifriranje, dešifriranje in pretvorba podatkov
	Seja	Upravljanje sej med aplikacijami
Segmenti	Prevoz	Povezava od konca do konca in zanesljivost
Paketi (datagrami)	Omrežje	Določanje poti in logično naslavljanje
Okvir	Podatkovna povezava	Fizično naslavljanje
Bit	Fizični	Signalni in binarni prenos

Sloj 1

Fizični sloj določa električne in fizične specifikacije za naprave. Določa tudi moduliran in osnovnopasovni prenos.

Osnovno pasovno omrežje

Baseband so digitalni podatki v surovi obliki (1001 1101 1010 0011). To omogoča zelo hiter in zanesljiv prenos na kratkih razdaljah; vendar se biti zaradi medijev med seboj motijo, zato je domet baznega prenosa zelo omejen. Z naraščajočo hitrostjo se to še poslabša. Tehnologija baseband se pogosto uporablja v omrežjih LAN.

• Kabel UTP - največ 100 m pri hitrosti 100 Mbit/s brez repetitorja
• Optično vlakno - največ 1 km pri hitrosti 100 Mbit/s brez repetitorja

Tipična tehnologija: Ethernet

Moduliran prenos

V telekomunikacijah je modulacija postopek prenosa sporočilnega signala, na primer digitalnega bitnega toka ali analognega zvočnega signala, znotraj drugega signala, ki ga je mogoče fizično prenesti. Naprava, ki zagotavlja modulacijo osnovnopasovnega signala, se imenuje modulator, naprava, ki zagotavlja demodulacijo moduliranega signala nazaj v osnovnopasovni signal, pa se imenuje demodulator. Danes sta modulator in demodulator integrirana v eno napravo, imenovano modem (modulator-demodulator). Pogosto se uporablja v omrežjih WAN, WLAN in WWAN.
Tipična tehnologija: WLAN, ADSL
, kabelska televizija (CATV).

Sloj 2

Sloj podatkovne povezave zagotavlja funkcionalna in postopkovna sredstva za prenos podatkov med omrežnimi enotami ter za odkrivanje in morebitno popravljanje napak, ki se lahko pojavijo na fizičnem sloju.

Sloj 3

Omrežna plast zagotavlja funkcionalna in postopkovna sredstva za prenos zaporedij podatkov spremenljive dolžine z izvornega gostitelja v enem omrežju na ciljni gostitelj v drugem omrežju z uporabo naslova IP.

Naslov IP

Naslov internetnega protokola (naslov IP) je številčna oznaka, dodeljena vsaki napravi (npr. računalniku, tiskalniku), ki sodeluje v računalniškem omrežju, ki za komunikacijo uporablja internetni protokol. Trenutno sta v uporabi dve različici protokolov - IPv4 in IPv6.

• IPv4 uporablja 32-bitno naslavljanje, ki omejuje naslovni prostor na 4294967296 (²³²⁾ možnih edinstvenih naslovov.

Primer: IP-192.168.0.1 maska-255.255.255.0 pomeni, da je omrežni naslov 192.168.0.0, naslov naprave pa 192.168.0.1

• IPv6 uporablja 128-bitno naslavljanje, ki omejuje naslovni prostor na ²¹²⁸ možnih naslovov. Za bližnjo prihodnost velja, da bo to zadostovalo. Popolna podpora IPv6 je še vedno v fazi izvajanja.

Sloj 4

Transportna plast zagotavlja pregleden prenos podatkov med končnimi uporabniki in zagotavlja zanesljive storitve prenosa podatkov zgornjim plastem. Protokol TCP (Transmission Control Protocol) in protokol UDP (User Datagram Protocol) iz nabora internetnih protokolov se običajno uvrščata med protokole četrte plasti v OSI.

• Protokol TCP (protokol za nadzor prenosa) zagotavlja zanesljivo in urejeno dostavo toka bajtov iz programa v enem računalniku drugemu programu v drugem računalniku. TCP se uporablja za aplikacije, ki zahtevajo zanesljiv prenos (e-pošta, WWW, prenos datotek (FTP), ...).
• Protokol UDP (user datagram protocol) uporablja enostaven model prenosa brez implicitnih dialogov handshaking za zagotavljanje zanesljivosti, vrstnega reda ali celovitosti podatkov. UDP se uporablja v aplikacijah, kjer zahtevamo manjšo zakasnitev kot zanesljivost (pretočni videoposnetki, VOIP, spletne igre ...).

Plasti 5-7

V poenostavljenih omrežnih modelih je običajno združena v eno plast, njen glavni namen pa je interakcija z aplikacijami, šifriranje in vzpostavljanje namenskih povezav, če je to potrebno.

Digitalna modulacija: 16-QAM s primerom konstelacijskih točk.


Analogna modulacija: AM - amplitudaFM - frekvenca

Omrežni izrazi

Zakasnitev

Zakasnitev, nepravilno imenovana ping, je vrednost, ki meri, koliko časa potrebujejo paketi za pot do cilja. Meri se v milisekundah (ms). Orodje, ki meri zakasnitev, se imenuje ping in običajno uporablja posebne pakete ICMP, ki so manjši od standardnih podatkovnih paketov, zato s svojo prisotnostjo ne obremenjujejo omrežja.

• Takojšnja zakasnitev se meri vsakih X sekund in se takoj prikaže. Njena vrednost se nenehno spreminja zaradi naravnih lastnosti omrežne tehnologije paketnega preklapljanja. Visoki vrhovi zakasnitev imajo negativne učinke na večino omrežnih aplikacij, ki se lahko povprečni zakasnitvi prilagodijo tako, da dodelijo ustrezno velikost pomnilnika kot medpomnilnik. Visoki vrhovi zakasnitve povzročijo izpraznitev tega predpomnilnika in začasno zamrznitev aplikacij. To zamrznitev običajno imenujemo zaostanek.
• Povprečna zakasnitev je vsota takojšnjih zakasnitev, izmerjenih Y-krat na X sekund, deljena z Y. Povprečna zakasnitev se uporablja za oceno velikosti predpomnilnika, predvsem zato, ker se ne spreminja tako pogosto. Buffer omogoča, da nekatere aplikacije, kot so pretočni videoposnetki, nemoteno delujejo tudi pri visoki povprečni zakasnitvi, vendar nas ne more zaščititi pred visokimi konicami zakasnitve.

Zmogljivost (pasovna širina)

Zmogljivost je merilo prenosne zmogljivosti omrežja in se meri v bitih na sekundo (bps ali b/s), danes običajno Mbps ali Mb/s. Pokaže nam, koliko podatkovnih enot se prenese vsako sekundo. Trenutno je povprečna pasovna širina veliko večja, kot je potrebno, in v večini primerov ni omejujoč dejavnik.

• Zgornja povezava pomeni, koliko pasovne širine se porabi za prenos podatkov od uporabnika do strežnika (pri končnih uporabnikih je običajno manjša).
• Za prenos podatkov od strežnika do uporabnika se porabi največja pasovna širina (običajno večja za končne uporabnike).

Oddajanje

Oddajanje je poseben prenos, ki ni namenjen posamezni napravi, temveč je naslovljen na vse naprave v določenem omrežju. Večinoma se uporablja za samodejno izdajanje naslovov IP napravam prek strežnika DHCP in za ustvarjanje tabele ARP, ki kartira omrežje in pospešuje promet.

frekvenčni načrt ADSL. Gornji tok + spodnji tok = pasovna širina omrežja