LAN mreže

LAN je skraćenica nastala od termina - Local Area Network – što u bukvalnom prevodu znači »lokalna mreža«. Nešto preciznije objašnjenje LAN-a bi bilo: »mala računarska mreža, koja je ograničena na jednu zgradu ili grupu zgrada«. Tako dolazimo do osnovnog pojma – računarske mreže, koja ima za cilj da međusobno poveže radne stanice i personalne računare. Svaki čvor (pojedini računar) računarske mreže ima svoj procesor pomoću koga izvršava programe, ali je takođe u mogućnosti da pristupi podacima i uređajima bilo gde unutar računarske mreže. Ovo znači da više korisnika mogu da dele arhivirane podatke i skupe periferijske uređaje, kao što je na primer laserski štampač. Povrh ovoga, računarska mreža omogućava i međusobnu komunikaciju korisnika – recimo, slanjem elektronske pošte

Kako je Internet dostigao svoju ogromnu popularnost i sve više ljudi investira u više od jednog računara u svom domaćinstvu, kućni LAN je postao normalna pojava.
Slična situacija je i sa malim firmama i filijalama većih firmi, gde se osim izlaska na Internet često javlja pitanje mogućnosti pristupa zajedničkim podacima i štampačima.

Kako da napravimo kućnu mrežu

Pošto postoji više LAN tehnologija prvo pitanje na koje treba da odgovorimo je koju vrstu LAN mreže hoćemo da napravimo?

Ako pravimo malu kućnu ili poslovnu mrežu – ključni faktori su cena i jednostavnost, jer ne želimo da uložimo više novca i truda nego što je neophodno.

Danas je ubedljivo najpopularnija Ethernet tehnologija, sa stotinama miliona uređaja i adaptera za računare koji su na njoj zasnovani.

Ethernet je stvorio Dr. Robert M. Metcalfe u Xeroxovom razvojnom centru u Palo Altou tokom 1970-tih. Dizajniran je tako da podrži razvoj "kancelarije budućnosti" koja je sadržala jedan od prvih personalnih računara - Xerox Alto. Prvi Ethernet sistemi pod nazivom "eksperimentalni Ethernet" radili su na približno 3 Mbps.

Specifikaciju Ethenerneta je objavio konzorcijum DEC-Intel-Xerox (DIX) 1980. Time je Ethernet postao otvoren sistem sa brzinom prenosa od 10 Mbps. Ethernet tehnologija je zatim standardizovana kao IEEE standard 802.

Prva publikacija IEEE standarda je objavljena 1985. pod naslovom "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications." Nadalje je standard prihvaćen i od ISO organizacije.

Tačan naziv je IEEE 802.3 CSMA/CD. Ethernet svoju masovnost može da zahvali otvorenom standardu i činjenici da su svima (ko je zainteresovan) dostupne specifikacije i prava da formira svoju Ethernet mrežu. Ova otvorenost, uz laku upotrebu i robustnost rezultirala je ogromnim Ethernet tržištem, što je još jedan razlog zašto se baš Ethernet toliko raširio u okviru računarske industrije.

Osim Etherneta (i Fast Etherneta) rasprostranjene LAN tehnologije su:
Token Ring,
Fiber Distributed Data Interface (FDDI),
Asynchronous Transfer Mode (ATM) i
LocalTalk.

Biti i bajti

Propusni opseg računarske mreže meri se u megabitima u sekundi (Mbps), za razliku od megabajta (MBps) sa kojim smo svi familijarniji. Jedan bajt je skup od osam bita, tako da danas najčešća Ethernet mreža 10base-T sa brzinom od 10 Mbps ima propusni opseg od samo 1,25 MBps – megabajta u sekundi.

Pored 10base-T sve više se javlja njen “mlađi i snažniji brat” 100base-TX (Fast Ethernet) – sa kapacitetom od 100 megabita ili 12,5 megabajta u sekundi.

Ova dva tipa Ethernet mreža rade pomoću UTP kablova sa RJ45 konektorima priključenih u Ethernet Hub ili Switch uređaje. I kabl i konektori na prvi pogled liče na telefonski kabl i priključke.

Šta realno znače ove brzine od 10 i 100 Mbps?

Standarni CD-ROM uređaj iščitava podatke brzinom od 180 KBps (kilobajta u sekundi) i označava se kao CD 1x. Stari “četvorobrzinac” čita podatke 4x brže, odnosno brzinom od 720 KBps (5,7 Mbps), a savremeni 40-brzinci teoretski dodatnih 10x brže – sa 7.200 KBps (57,6 Mbps). Ovim poređenjem vidimo da nam Ethernet mreža omogućava prenos podataka uporediv sa brzinom dobrog CD-ROM uređaja, što sa druge strane znači - da jedan CD-ROM možemo da delimo između više računara.

Tipična A4 stranica ima oko 2.000 znakova, a solidan laserski štampač može da odštampa 10-tak stranica u minuti. U jednoj sekundi 10 Mbps Ethernet mrežom možemo da pošaljemo preko 600 ovakvih prostih stranica – mnogo više nego što normalan štampač može da odradi bez zastoja.

Žice i konektori

Pre nego što pređemo na “fizički medijum”, odnosno neophodne konektore i kablove, objasnićemo poziciju Etherneta u okviru prenosa podataka.

Ethernet prema OSI modelu pokriva dva donja sloja komunikacija – Fizički sloj i Data link sloj. Fizički sloj definiše medijum za prenos signala, a Data link – način za uspostavljanje i održavanje veze.

Izbor fizičkog medijuma je važan deo formiranja LAN mreže. Po pitanju Etherneta na raspolaganju su nam sledeći »medijumi« za prenos signala:
Debeli koaksijalni kabl
Tanki koaksijalni kabl (RG58/BNC)
4-parični upredeni kabl (UTP)
Optički kabl
Bežična veza

Međunarodna organizacija za standarde – ISO je u saradnji sa CCITT-om napravila  model za “povezivanje otvorenih sistema” – OSI – skraćenica od “Open Systems Interconnection”.
OSI model definiše arhitekturu računarskih komunikacija sa podelom na sedam slojeva, tako da se rad kompleksnih programa razbije na slojeve (poslove) koji se međusobno ispomažu. Standardizovanjem funkcija slojeva OSI pokušava da omogući korisniku da izmeni tehnologiju primenjenu u jednom sloju bez uticaja na sam korisnički program i eventualno promeni proizvođača pojedinih komponenti bez ugrožavanja svog sistema u celini.

OSI model ima sledeće slojeve:
Aplikacija        (7)
Prezentacija    (6)
Sesija        (5)
Transport        (4)
Mrežni sloj    (3)
Data link sloj    (2)
Fizički sloj        (1)Svaki od ovih Ethernet standarda, osim samog kabla ima i tačno određene prateće konektore, kao i način montaže.

Dominantni Ethernet standardi 10base-T i 100base-TX koriste UTP kabl koji se sastoji od četiri tanke upredene bakarne parice. Razlika je u kvalitetu kabla (odzivu na visokim frekvencijama), koji je međunarodna organizacija EIA označila kategorijama od 1 do 6.

10base-T mreža koristi UTP kabl kategorije 3 koji je projektovan da izdrži brzinu prenosa do 16 Mbps, a 100base-TX Ethernet koristi kabl kategorije 5, koji omogućava brzine prenosa do 100 Mbps.

U poslednje vreme sve više se javljaju kablovi i konektori kategorije 5e (do 200 Mbps), kao i kategorije 6 (do 600 Mbps). Dobar izbor je upravo kategorija 5e, koja nije značajno skuplja od kategorije 3 ili 5, a pruža važne rezerve za budućnost.

Svaki Ethernet standard ima svoje ograničenja po pitanju maksimalne dužine kabla, 10base-2 (tanki koaksijalni kabl tipa RG 58 sa BNC priključcima) može da bude dugačak do 185 m, a 10base-T i 100base-TX kablovi do 100m.

LAN adapteri

Izbor LAN adaptera za PC računar – popularno nazvanog “mrežna karta” je većim delom vezan za odabrani Ethernet standard, ali i za karakteristike samog računara.
Savremeni računari mahom imaju samo PCI interfejse za ugradnju dodatnih kartica, dok stariji Pentiumi i 486-ce imaju ISA interfejse.

Konektori za razne tipova PC interfejsa na matičnoj ploči se lako mogu razlikovati po boji i dužini:
ISA konektori su crne boje i dugački su oko 14 cm
PCI konektori su bele boje i dugački su oko 8 cm
AGP konektori su tamno sive boje i dugački su oko 6 cm (samo za video karte)

S obzirom da Ethernet 10base-T i 100base-TX koriste veoma slične kablove i konektore uobičajeno je da se savremeni LAN adapteri proizvode kao “10/100” karte, odnosno uređaji koji podržavaju oba standarda.

Ovim je mrežna karta potpuno definisana kao: “PCI Ethernet LAN adapter 10/100”.

Standardne LAN karte koštaju 10-15 EUR/komad, a kabl, koji se radi po narudžbini, 5-10 EUR zavisno od dužine, odnosno 30 - 40 EUR-a za ceo sistem.

LAN karte se razlikuju po dodatnim svojstvima, kao što su Full Duplex (dupla brzina prenosa) i PCI Bus Mastering (veća brzina prenosa podataka ka memoriji računara), što bitno utiče na cenu.

Povezivanje

Za formiranje mreže potrebne su nam minimalno dve LAN kartice i jedan poseban UTP kabl kategorije 5e sa RJ45 konektorima. Kabl je poseban zbog toga što je u slučaju minimalne konfiguracije za povezivanje samo dva računara moguće da se izbegne kupovina Ethernet Hub ili Switch uređaja, inače neophodnih za povezivanje više od dva računara.
UTP kabl
UTP kabl se sastoji od četiri parice i ukupno osam žica obeleženih bojama:
Belo/narandžasta
Narandžasta
Belo/zelena
Zelena
Belo/plava
Plava
Belo/braon
Braon

Ethernet 10base-T i 100base-TX imaju precizno definisan raspored žica unutar RJ45 konektora. Raspored je određen standardom EIA/TIA 568, i to kao rasporedi A i B.

A i B rasporedi se razlikuju samo po poziciji narandžaste i zelene parice.
Ključ formiranja “našeg” posebnog kabla je upravo u primeni rasporeda A na jednom i rasporeda B na drugom kraju kabla.

Nema nikakvog ograničenja u primeni rasporeda A ili B, osim što za standardne, direktne kablove nije dozvoljeno mešanje rasporeda, oba kraja kabla treba da imaju isti raspored (A-A ili B-B).

Kabl sa mešanim rasporedom veza se popularno naziva “ukršteni kabl” i služi isključivo za međusobno povezivanje Ethernet uređaja koji nemaju  specijalne ulaze sa okrenutim rasporedom parica (što je naš slučaj, jer vezujemo dva PC-ja bez posredstva Ethernet Hub-a).

Za formiranje prespojnih UTP kablova, osim samog kabla i para RJ45 konektora potreban je specijalan alat - klešta za “krimpovanje”. Krimpovanje je postupak nepovratne montaže konektora na kabl pri čemu se u našem slučaju iz konektora istiskuju pozlaćeni kontakti koji prodiru kroz izolaciju i formiraju galvanski kontakt sa bakarnim vodom. Jednom “krimpovan” konektor se više ne može demontirati sa kabla, ali je i praktično nemoguće montirati RJ45 konektor na kabl bez pomenutog alata.

Krimp klešta obično imaju mogućnost montaže i RJ11 (malih - telefonskih) i RJ45 (velikih - LAN) plastičnih konektora i koštaju od 25/30 EUR na više. U slučaju izrade manjeg broja UTP kablova više se isplati naručivanje i izrada kablova po meri u nekoj od specijalizovanih radnji. Sve što je potrebno je da se pri naručivanju navede:

“UTP kabl kat 5e – ukršten (A - B) 10 metara”.

EIA/TIA 568 raspored A

Belo/zelena
Zelena
Belo/narandžasta
Plava
Belo/plava
Narandžasta
Belo/braon
Braon      

EIA/TIA 568 raspored B

Belo/narandžasta
Narandžasta
Belo/zelena
Plava
Belo/plava
Zelena
Belo/braon
Braon     

Puštanje u rad

Da bi se naša minimalna mreža pustila u rad potrebno je još da se:
1. LAN karte ubace u računare
2. Uključ UTP ukršteni kabl u obe kartice (i poveže prvi OSI sloj – Fizička veza)
3. Instaliraju LAN drajveri (za vezu drugog OSI sloja – Data Link sa trećim slojem),
4. Instalira mrežni operativni sistem (za rad trećeg OSI sloja - Network) - NetBEUI ili TCP/IP komunikacioni protokol.
5. Uključi deljenje datoteka i štampača (File and Print Sharing).

Napomene:
- Ako mrežne kartice imaju ugrađene LED diode pored RJ45 konektora, po priključenju kabla u obe mrežne karte ugrađene u PC, diode na LAN kartama treba da sijaju – što znači da je uspostavljena funkcionalna Data Link veza).

- Mrežni operativni sistem se dodaje pomoću Network opcije Windows Control Panela. Potrebno je da se unutar Networka izabere Add > Protocol > Add > Microsoft i zatim izabere NetBEUI ili TCP/IP.

- Za NetBEUI je neophodno u Identification zoni Networka uneti ime računara (Computer Name) i naziv mreže, odnosno radne grupe (Workgroup). Imena računara treba da se razlikuju, a radna grupa treba da je ista za oba računara, na primer »lan«.

- U slučaju TCP/IP-ja moramo računarima da damo unikatne adrese (Specify an IP address) – recimo 192.168.1.1 i  192.168.1.2 - sa mrežnom maskom 255.255.255.0. Sva ostala polja možemo za sada da ostavimo prazna.

Preostaje nam da pokrenemo neku Windows aplikaciju i testiramo rad naše nove mreže.

U slučaju da se radi o deljenju CD-ROM-a, potrebno je da se:
- Na računaru »1« iz My Computera aktivira »Sharing« nad CD-ROM-om
- Sa računara »2« se pomoću Network Neighborhooda pristupi prvom računaru i iščita sadržaj CD-ROM-a u računaru »1«.

Šta nismo rekli?

Standardno Ethernet sistemi tipa 10base-T i 100base-TX se formiraju pomoću Ethernet Hub i Switch uređaja. UTP kablovi se zvezdasto spajaju od LAN adaptera računara do Ethernet Huba ili Switcha, čiji je zadatak da sprovedu signale od jednog do drugog računara u mreži.

Engleski termin Hub (izgovora se kao »hab«) označava mesto za priključenje. Switch (svič) označava »komutator« uređaj koji dinamički prespaja signale sa svojih ulaza. Razlika između Huba i Switcha je velika.

Hub uvek propušta signal sa jednog ulaza ka svim izlazima, dok Switch prvo proverava adresu mrežnog adaptera ka kome je signal upućen, pa zatim usmerava signal tačno na izlaz i Ethernet uređaj ka kome je upućen.