Većina enterprise mreža se dijeli na dvije generalne kategorije: lokalne mreže LAN i wide-area mreže WAN. Postoje dvije kategorije LAN-a: Ethernet LAN i Wireless LAN. Ethernet LAN koristi kablove za povezivanje između nodova. Wireless LAN ne koriste kablove već radio talase za povezivanje između nodova.
SOHO LAN:
SOHO LAN (Small Office Home Office), je LAN koji isključivo koristi Ethernet LAN tehnologiju. SOHO LAN mora imati Switch koji nudi portove u koje spajamo druge uređaje Ethernet kablovima. Ethernet LAN koristi isključivo Ethernet kablove koji se drže standarda.
SOHO mreža sa slike 1 posjeduje switch, pet Ethernet kablova, tri računara i printer, te ruter koji je povezan na WAN tj. na Internet. Međutim, u stvarnosti, realno je da ovakva mreža ima SOHO ruter kojeg ćemo objasniti u tekstu ispod. Mnoge SOHO mreže imaju integrisani mrežni uređaj koji radi kao switch, kao ruter, i kao access point. Ovakav uređaj bi dobili od servis provajdera, vaš ZTE, Huawei, ili TP Link ruter, koji u sebi ima više kontrolera i on radi kao switch jer ima 4 ili više portova, i vrši rutiranje između njih, uči MAC adrese kao switch, služi kao access point za WiFi, tj. u sebi ima više različitih uređaja koji po pristupačnoj cijeni mogu obavljati zadatak u jednostavnim mrežama gdje nema puno korisnika, protoka podataka i slično. Kada SOHO ruter posjeduje WiFi, on u sebi ima podržanu 802.11 tehnologiju ili standard koji omogućava da ruter prima i šalje podatke putem radio talasa. Većina SOHO LAN-ova se oslanja na komunikacijski uređaj koji radi na principu 802.11 tehnologije i naziva se Access Point (AP).
 |
| Slika 2: SOHO LAN |
Primjećujete na slici 2 da imamo ruter, switch, i access point međutim SOHO mreže bi najčešće koristile tzv. wireless ruter koji bi imao sve ove funkcije spakovane u jedan mini uređaj.
Tipične Enterprise LAN mreže:
Enterprise mreže imaju potrebu da pojednostave stvari što je više moguće, samim tim SOHO LAN-ovi imaju dosta sličnosti sa Enterprise mrežom. Enterprise LAN može sačinjavati switcheve koji su osigurani fizičkim putem, smješteni u ormarima (server racks), povezani Ethernet kablovima, te locirani na svakom spratu jedne zgrade. Radnici bi proveli kablove (kabliranje kroz zidove, plafon, pod, i slično) od switcha koji se nalazi u server sobi, pa do konferencijskih sala, kancelarija, i na sva ostala mjesta gdje je LAN konekcija potrebna. Također, LAN mreže su postale nedovoljne pa se uvodi wireless LAN tehnologija koja proširuje mogučnost povezivanja na Internet. Wireless LAN se instalira na sva ostala mjesta zgrade u kojima je potreban pristup Internetu. Wireless LAN omogućava ljudima, uposlenicima, da kretajući se, budu povezani sa ostatkom svijeta što je jako dobra i produktivna stvar. Također, wireless LAN otvara vrata svim bežičnim uređajima koji nemaju Ethernet LAN interfejs (pametni telefoni, laptopovi, tableti...)
Enterprise mreže imaju potrebu da pojednostave stvari što je više moguće, samim tim SOHO LAN-ovi imaju dosta sličnosti sa Enterprise mrežom. Enterprise LAN može sačinjavati switcheve koji su osigurani fizičkim putem, smješteni u ormarima (server racks), povezani Ethernet kablovima, te locirani na svakom spratu jedne zgrade. Radnici bi proveli kablove (kabliranje kroz zidove, plafon, pod, i slično) od switcha koji se nalazi u server sobi, pa do konferencijskih sala, kancelarija, i na sva ostala mjesta gdje je LAN konekcija potrebna. Također, LAN mreže su postale nedovoljne pa se uvodi wireless LAN tehnologija koja proširuje mogučnost povezivanja na Internet. Wireless LAN se instalira na sva ostala mjesta zgrade u kojima je potreban pristup Internetu. Wireless LAN omogućava ljudima, uposlenicima, da kretajući se, budu povezani sa ostatkom svijeta što je jako dobra i produktivna stvar. Također, wireless LAN otvara vrata svim bežičnim uređajima koji nemaju Ethernet LAN interfejs (pametni telefoni, laptopovi, tableti...)
Na slici 3 da bi PC2 komunicirao sa PC3, paket prvo mora proći kroz SWD (Distribution Switch) pa kroz SW3 da bi dosao do PC3. Switchevi i AP-ovi, se postavljaju za komuniciranje unutar LAN mreže dok se ruteri postavljaju za komuniciranje sa ostalim LAN ili WAN mrežama.
Ethernet standardi:
Pojam Ethernet odnosi se na kompletnu porodicu standarda koja ga sačinjava. Neki od tih standarda definišu način na koji se data šalje preko određene vrste kabla, neki definišu brzine koje se koriste za prenos tih podataka, neki definišu protokole ili pravila koja nodovi moraju pratiti kako bi bili dio Ethernet LAN priče. Svi ovi standardi dolaze od neprofitne organizacije IEEE pod brojem 802.3. Ako vidite broj 802.3, znajte da je riječ od Ethernet standardu.
Što se tiče kablova u Ethernet porodici, Ethernet jasno precizira kakve vrste kablova možemo koristiti za komunikaciju i po kojim brzinama. Brzine se kreću od 10 megabita po sekundi (10Mbps) pa sve do 100 gigabita po sekundi (100Gbps). Moramo obratiti pažnju planirajući mrežu o maksimalnim duzinama prenosa. Tako npr. Cat5 Ethernet kabel od 100Mbps možemo provući maksimalno 100 metara prije nego počne gubiti signal. U takvom slučaju, koriste se amplifikatori ili pojačivači signala koji sa jedne strane primaju oslabljeni signal, pojačavaju ga, i izbacuju na drugu stranu gdje može nastaviti dodatnih 100 metara do ponovnog slabljenja signala.
Što se tiče materijala koje Ethernet nudi unutar kablova, imamo dvije vrste. To su bakarni kablovi UTP (Unshielded Twisted Pair) i momci iz optike koji su dosta skuplji od svojih suparnika, no što se tiče dužine prenosa signala, tu pričamo o distancama od po nekoliko kilometara za razliku od UTP-a gdje signal slabi nakon 100 metara. Optički kablovi vrše prenos podataka putem svjetlosti dok kod UTP-a data se prenosi električnim putem.
Pričajući o kablovima, moramo znati razliku između svakih od njih, a IEEE je standardizovao ime kabela, maksimalnu dužinu kojom može prenositi signal i njegovu brzinu. Tabela ispod objašnjava tipove kablova koji se koriste u Ethernet porodici.
BASE - Baseband, T - UTP kabel, X - fiber optika
Kako se data ponaša koristeći Data Link layer:
Iako Ethernet sadrži više standarda, on se ponaša kao jedna LAN tehnologija za sve, jer koristi isti standard za sve vrste Ethernet fizičkih linkova npr. Ethernet iako sam od sebe posjeduje više standarda, ti svi standardi se mogu svrstati u jedan zajednički koji koristimo prilikom povezivanja nodova fizičkim putem.
Kako bi data putovala mrežom, ona pored svojih osnovnih informacija, posjeduje i dodatna Header i Trailer polja, koja se nalaze na svakom paketu (dodatni bytovi koji se pridodaju osnovnom data frejmu). Header i trailer označavaju taj paket, daju upute kako ih poslati, gdje, na koji način, kome, itd. Svaki Ethernet frejm posjeduje header i trailer polja. Nije bitno da li se podaci salju preko UTP-a, preko optike, niti je bitno kojom brzinom se šalju, data link header i trailer formati sadrže iste stvari. Na taj način se vrši protok informacija preko Etherneta.
Fizički sloj se brine o prenosu bitova, električnih impulsa određene voltaže, preko kabela, dok se za način slanja brine data link sloj. Data link je taj sloj koji ima ulogu zakona, onoga ko upravlja komunikacijom u saobraćaju, zna način na koji data treba da se kreće. Naziv Ethernet frame je ime za data-u koja je stigla sa aplikacijskog sloja, i na koju je transportni sloj dodao jos dodatnih bytova, npr. da li koristi TCP ili UDP protokol.
Zatim, kao takav, silazi na network sloj gdje mu Internet Protokol dodijeljuje adrese (source i destination), gdje napokon silazi na data link sloj u kojem dobija header i trailer.
Obratimo pažnju da od aplikacijskog sloja, data ostaje data. Na transportnom sloju data ostaje data također, ali dobija dodatne slojeve bytova tj. osnovnih informacija o toj dati (recimo da je tagovan kao TCP paket).Odlazi do network sloja gdje je, zamislit ćemo, upakovana u papir, oko tog dijela, network sloj dodaje i svoje informacije o toj dati (npr. source address 192.168.1.100, destination address 223.19.59.18) pakuje je u papir, i spusta na data link sloj, na kojem i data link ubacuje svoj dio zadatka, konačno ga pakuje, i on odlazi u fizički sloj gdje se kao takav pretvara u električne impulse i šalje da li na LAN ili van LAN mreže, na Internet.
Slika ispod prikazuje način na koji Ethernet frame (zapamtimo, Ethernet frame odnosi se na aplikacijski, transportni, i network sloj) putuje kroz različite vrste Ethernet kabela, na različitim dužinama, i uređajima. Međutim, uprkos raznolikosti svega toga, on će uspješno doći sa PC1 do PC3 jer svi uređaji koriste Ethernet standarde, i na osnovu njih, taj paket će doći na odredište.
Krenimo od početka.
PC1 želi da komunicira sa PC3 koji se nalazi u LAN mreži. UTP kabel je spojen na SW1 i kao takav ima brzinu 10 megabita po sekundi, što fizički stvara barijeru paketu da putuje brže od teoretski mogućeg. Od SW1 paket nastavlja do SW2 brzinom od 1000Mbps optikom, zatim 10000mbps optikom, dok ne dodje do destinacijskog SW3 gdje putuje 100mbps UTP kablom. Iako je tokom ovog putovanja frame iskusio mnostvo različitih medijuma, uspio je doći do destinacije uz pomoć data link sloja koji se pobrinuo za kompatibilnost svih uređaja, pravila, i načina prenosa podataka.
Ethernet mreže koristeći UTP:
Prije nego mreža bude u upotrebi i sposobna prenositi data frejmove, svaki node mora biti spreman da primi ili pošalje takav frejm. Velika pažnja će se usmjeriti na 10Base-T, 100Base-T, i 1000Base-T UTP kablove. Pricat ćemo o detaljima slanja date u oba pravca, koristeći UTP kabel.
Ethernet šalje datu preko UTP kabela pomoću struje koja teče kroz UTP parice unutar UTP kabela. Prvi korak je da razumijemo kako napraviti strujno kolo (electrical circuit) a zatim kako napraviti da ono prenosi električni signal koji razumije jedinice i nule (binarne brojeve).
Prvo, da bi napravio strujno kolo, Ethernet definiše kako se dvije žice ponašaju unutar UTP kabela. Slika ne prikazuje UTP kabel već njegove dvije žice koje se nalaze unutar kabela. Električno kolo zahtjeva zatvaranje kola (complete loop), tako da bi oba noda, koristeći kolo na Ethernet portovima, povežu žice na oba kraja kreirajući kolo, osposobljavajući struju da teče i kruži između dva uređaja.
Da bi poslali datu, dva uređaja rade na principu pravila, koja se zovu Encoding schemes. Koristeći encoding scheme, uređaj koji šalje signal (paket), mijenja signal nakon nekog perioda, dok uređaj koji prima signal, prevodi te promjene u volataži signala i pretvara u jedinice i nule, nakon čega se stvara paket i prolazi kroz OSI model do same date.
Parice u UTP kabelu su uvijene. Razlog uvijanja parica jeste spriječavanje elektromagnetske interferencije (EMI) koja presjeca električne signale u obližnjim žicama uključujući i žice u samom UTP kabelu.
Elektromagnetska interferencija unutar samog kabela naziva se crosstalk. Uvijanjem žica pomaže se spriječavanju elektromagnetske interferencije tako da svi uređaji koji koriste kabel, koriste bakarne žice (twisted pairs) (osim optike). UTP Ethernet Link je pojam koji se odnosi na fizički kabel koji se koristi između dva Ethernet noda. Ovakav link se sastoji od tri osnovna dijela: RJ-45 port (ženski port), RJ-45 konektor (muški port) i UTP kabel sa paricama.
10BASE-T i 100BASE-T UTP kabeli koriste dva para bakarnih žica dok 1000BASE-T koristi četiri para bakarnih žica. Svaki par je obavijen plastičnom prevlakom sa različitim bojama. Četiri para žice označene su: plavi par, zeleni par, narandzasti par, smeđi par. Svaki par ima žicu obojenu u zelenu, narandzastu, smeđu ili zelenu boju dok druga žica istog para se razlikuje bijelom zebrom.
Mnogi Ethernet UTP kablovi koriste RJ-45 konektor na oba kraja kabela. RJ-45 konektor ima 8 fizičkih kanalica u koje se ubacuje 8 bakarnih žica iz kabela i one se zovu pinovi. Pinovi kreiraju prostor u koji se ubacuju bakarne žice i omogućavaju protok struje kroz oba uređaja. Računar ima jedan RJ-45 port u koji se ubacuje RJ-45 konektor iz rutera da bi dobili Internet konekciju na računaru. Switch također ima mnoštvo RJ-45 portova za spajanje sa ostalim računarima i uređajima koji koriste Ethernet standarde.
Sada ćemo spomenuti na koji način možemo instalirati žice i kojim redoslijedom. Prvo, UTP može biti straight-through kabel i crossover kabel. Slika ispod objašnjava gdje se koristi jedan, a gdje drugi tip UTP-a.
Straight-Through se koristi za povezivanje:
switch i ruter, switch i računar, switch i server, hub i računar, i hub i server.
Crossover se koristi za povezivanje:
dva switcha, dva huba, huba i switcha, dva rutera, rutera i računara, računara i računara.
MDI (Media Dependent Interface):
Prije nego krenemo sa straight i crossover kablovima, trebamo reći šta je MDI i MDI-X jer nam je to jako važno za razumijevanje instalacije kabla. Na slici iznad, obratite pažnju na Straight-Through Cable dio. Na jednom kraju UTP-a može biti ili switch ili hub, dok na drugom kraju mora biti sve osim switcha i huba. Za takvu vezu se koristi straight through jer samo switch i hub koriste MDIX tj. crossover interface. Kada bi spojili switch i switch sa straight-through kablom, pinovi bi se podudarili, R+ sa R+, T+ sa T+ i ne bi došlo do prenosa signala. Da bi riješili problem, moramo koristiti crossover kabal za vezu između dva switcha kako bi se žice ukrstile i pinovi mogli i primiti i slati signal. Dakle, switch i hub koriste MDI-X interfejs dok svi ostali uređaji imaju MDI interfejs. Primjetite šta bi se desilo kada bi spojili dva računara (MDI sa MDI). Tada bukvalno nastaje crossover kabel, zato se i zove crossover jer premještamo žice i one se više ne postavljaju straight, već unakrsno.
Prije nego krenemo sa straight i crossover kablovima, trebamo reći šta je MDI i MDI-X jer nam je to jako važno za razumijevanje instalacije kabla. Na slici iznad, obratite pažnju na Straight-Through Cable dio. Na jednom kraju UTP-a može biti ili switch ili hub, dok na drugom kraju mora biti sve osim switcha i huba. Za takvu vezu se koristi straight through jer samo switch i hub koriste MDIX tj. crossover interface. Kada bi spojili switch i switch sa straight-through kablom, pinovi bi se podudarili, R+ sa R+, T+ sa T+ i ne bi došlo do prenosa signala. Da bi riješili problem, moramo koristiti crossover kabal za vezu između dva switcha kako bi se žice ukrstile i pinovi mogli i primiti i slati signal. Dakle, switch i hub koriste MDI-X interfejs dok svi ostali uređaji imaju MDI interfejs. Primjetite šta bi se desilo kada bi spojili dva računara (MDI sa MDI). Tada bukvalno nastaje crossover kabel, zato se i zove crossover jer premještamo žice i one se više ne postavljaju straight, već unakrsno.
Straight-Through 10Base-T i 100Base-TX:
Vidimo da se straight koristi kada moramo povezati PC i Switch pa u slici ispod imamo prikaz kako izgleda raspored UTP žica. Broj pinova predstavlja mjesto na koje se žica postavlja. Pin 1 je T+ što znači da transmituje dok sa druge strane mora biti postavljen na R+ (Receive) pin da bi primio signal. Na pinovima 2 postavlja se T- i R- drugog polariteta ali istog smjera. Na pinovima 3 i 6 situacija se mijenja da bi i switch mogao slati a PC primati signal. Tako da na pinovima 3 i 6 switch ima T+/- dok PC ima R+/- smjer.
Vidimo da se straight koristi kada moramo povezati PC i Switch pa u slici ispod imamo prikaz kako izgleda raspored UTP žica. Broj pinova predstavlja mjesto na koje se žica postavlja. Pin 1 je T+ što znači da transmituje dok sa druge strane mora biti postavljen na R+ (Receive) pin da bi primio signal. Na pinovima 2 postavlja se T- i R- drugog polariteta ali istog smjera. Na pinovima 3 i 6 situacija se mijenja da bi i switch mogao slati a PC primati signal. Tako da na pinovima 3 i 6 switch ima T+/- dok PC ima R+/- smjer.
Kod 10BASE-T i 100BASE-TX kabela, žice se ukrštaju da bi R+ i R- (Receive) mogli primiti signal od T+ i T-. Da smo spojili žice treći pin sa trećim pinom, i šesti pin sa šestim pinom, dobili bismo R+ sa R+ i R- sa R-, na kraju se električno kolo (electric circuit) ne bi mogao napraviti. Stoga, moramo ukrstiti pinove tako da oba uređaja mogu i primiti i poslati signal. Kod 10BASE-T i 10Base-Tx kablova, koristimo samo četiri žice za prenos signala. Ako koristimo gigabitni UTP kabel, onda se iskorištavaju sva četiri para za komunikaciju.
Kod gigabitnog straight-through kabela, za prenos signala tj. električne struje koriste se svih osam žica tj. četiri para. Gigabitni straight kabal koristimo za spajanje switcha sa ostalim uređajima, i huba sa ostalim uređajima, izuzev switcha i switcha, huba i huba, te huba i switcha.
Crossover 1000Mbps:
Gigabitni crossover koristimo za vezu između dva switcha, dva huba, switcha i huba. Pretežno se koristi za povezivanje dva switcha gdje je potreban velik bandwidth tj. gdje imamo velik protok informacija jer više računara koristi bandwidth za prenos podataka. Primjećujemo da pinovi 1,2,3,6 ostaju isti kao i kod 10Base-T i 100Base-TX straight-through kabela. Dodajemo pinove 4,5,7,8.
