Uvod u raunarstvo Raunarstvo i informatika

UVOD U RAUNARSTVO

- Raunarske mree -

Katedra za Raunarstvo

Univerzitet u Niu, Elektronski fakultet

2

Raunarska mrea

Raunarska mrea je kolekcija raunarskih i raunarsko-komunikacionih ureaja povezanih na razliite naine u cilju prenosa podataka i deljenja resursa.

Resursi mogu biti hardverski: moan procesor, brzi diskovi velikog kapaciteta, tampai, kao i softver i podaci

Veza izmeu raunara u mrei moe biti iana - korienjem kablova razliite vrste Beina korienjem radio talasa ili infracrvenih signala

Raunarska mrea je kombinacija hardvera i softvera koji omoguava korisnicima da razmenjuju podatke i dele resurse

3

Korist raunarskih mrea Deljenje hardverskih resursa

Deljeni tampai, ploteri, brzi diskovi velikih kapaciteta za arhiviranje podataka, itd. (Print server, File server)

Razmena podataka Brza i pouzdana isporuka podataka razliitih formata - elektronska pota, Web strane, datoteke, itd. (Mail server, Web server, FTP server, Server baze podataka)

Poboljana pouzdanost Ukoliko vie raunara u mrei izvravaju zajedniki algoritam, otkaz jednog raunara u mrei se prevazilazi tako to njegovu ulogu preuzimaju drugi raunari u mrei

Poboljana skalabilnost Vie raunara opte namene povezanih mreom (Cluster/Network of Workstations) koji paralelno izvravaju istu aplikaciju po performansama su priblini super raunarima uz daleko niu cenu

4

Hardver i softver raunarskih mrea

Komunikacioni hardver

Fizika veza izmeu dva raunara ukljuujui mrene kartice, modeme, kablove, switch-eve, rutere, itd.

Komunikacioni softver (skup protokola)

Omoguava da aplikacije koriste komunikacioni hardver u slanju podataka kroz mreu.

Protokol definie format podataka koji se razmenjuju i skup pravila za komunikaciju izmeu razliitih raunarsko-komunikacionih ureaja povezanih u mreu

5

Kategorije raunarskih mrea

Mrea ravnopravnih uesnika (peer-to-peer) - nema hijerarhije izmeu raunara, svi su ravnopravni, funkcioniu i kao klijenti i kao serveri bez kontrole administratora Serverske mree poseduju raunar izdvojen kao server optimizovan za zadovoljenje zahteva klijenata i sigurnost podataka i aplikacija (file server, Web server, aplikacioni server, mail server, itd.)

Serverska mrea Serverska mrea

Peer-to-peer mrea

6

Komunikacioni medijum

Komunikacioni (prenosni) medijum je materijal koji je provodnik elektro i/ili elektromagnetnih signala (bakar, staklo, vazduh, itd.)

Karakteristike komunikacionog medijuma: Propusni opseg (bandwidth) - brzina prenosa podataka u bitovima po sekundi (bps)

Odnos signal/um odreena proporcija snage signala i uma

Greka prenosa odnos pogreno primljenih bitova prema ukupnom broju prenetih bitova u specifinom vremenskom periodu

Slabljenje signala sa rastojanjem

Po komunikacionom (prenosnom) medijumu mree mogu biti:

iane (koaksijalni kabl, upredene parice, optiki kabl)

Beine (infracrveni, mikrotalasni, radio, satelitski signali)

Komunikacioni medijumi (Kablovi)

Koaksijalni kabl

Upredene parice

Optiki kabl

7

8

Raunarske mree po oblasti koju pokrivaju

PAN (Personal Area Network) u bliskom okruenju korisnika (bluetooth, infrared)

LAN (Local Area Network) povezuje relativno mali broj raunara na lokalnom geografskom podruju (spratu, zgradi, kompaniji, univerzitetu, itd.)

MAN (Metropolitan Area Network) - povezuje vie LAN u urbanom podruju koristei javnu telekomunikacionu infrastrukturu

WAN (Wide Area Network) povezuje dve ili vie LAN, MAN ili WAN na irokom geografskom podruju. Internet predstavlja primer WAN koji obuhvata celu Zemlju

9

Mrena topologija LAN

Magistrala (bus)

Zvezda (star) Prsten (ring)

10

MAN

Javna telekomunikaciona

infrastruktura u gradu

11

WAN

12

Mreni komunikacioni ureaji

Kartica za interfejs sa mreom (Network Interface Card - NIC)

Obino kartica u slotu za proirenja matine ploe ili kontroler na matinoj ploi raunara; ukljuuje eksterni port za prikljuenje mrenog kabla ili antene za beinu komunikaciju

Poseduje jedinstvenu 48-bitnu adresu (fiziku, MAC adresu)

Modem

Komponente za proirenje raunarske mree Repetitor (Repeater)

Hab (Hub - mreni razdelnik)

Mreni preklopnik (Switch)

Mreni most (Bridge)

Ruter (Router - usmeriva, skretnica)

Mreni prolaz (Gateway)

13

Metode pristupa mrenom medijumu Viestruki pristup zajednikom medijumu nadgledanjem prisustva noseeg signala uz detekciju kolizije (CSMA/CD) - Svaki raunar na mrei proverava da li je kabl slobodan za emitovanje. Kada oseti da nema saobraaja na mrei, alje podatke i za to vreme nijedan drugi raunar ne moe slati svoje podatke dok ne stignu do odredita. Ukoliko doe do istovremenog slanja podataka (sudara), oba prestaju sa emitovanjem podataka izvesno, razliito vreme, a onda pokuavaju ponovo.

Prosleivanje tokena - Specijalna vrsta podataka (token) krui prstenastom mreom od raunara do raunara. Raunar koji eli da poalje podatke mora da saeka slobodan token. Raunar tada preuzima kontrolu nad njim i koristi ga za prenos podataka. Dok jedan raunar koristi token ostali ne mogu da komuniciraju.

14

LAN komunikacione tehnologije Ethernet

Topologija magistrale, mogua i kombinacija zvezde i magistrale

Metoda pristupa CSMA/CD

Mreni medijumi: koaksijalni kablovi, upredene parice, optiki kablovi

Standard IEEE 802.3

Brzine prenosa: 10Mbps, 100Mbps, 1 Gbps 10 Gbps (Gigabit Ethernet)

Token Ring (IBM) Topologija prstena

Metoda pristupa prosleivanjem tokena

Mreni medijum upredene parice

Standard IEEE 802.5

Brzine prenosa 4-16 Mbps, 100 Mbps (Fast Token Ring)

15

Prenoenje podataka kroz mree Podaci koji se prenose su podeljeni na delove fiksne veliine koji se nazivaju paketi (packets, frames)

Komutacija paketa (packet switching) nain prenosa podataka kroz mreu koji su podeljeni u vie paketa koji se nezavisno prenose i na odredinom raunaru spajaju u celinu.

Komponente paketa:

Adresa izvornog raunara koji alje podatke

Adresa odredinog raunara koji prima podatke

Podaci koji se prenose (izmeu 512B i 4KB)

Informacije pomou kojih odredini raunar spaja pakete u originalni podatak

Podaci o proveri greke kojima se proverava da li su paketi stigli bez greke (ciklina provera redundantosti CRC kod)

Komponente paketa su grupisane u tri dela: zaglavlje, podaci, pratei zapis sa kodom za proveru greke

16

Programi ping i traceroute Program ping se koristi za ispitivanje dostupnosti udaljenog mrenog ureaja (raunara, rutera itd.) kao i prikaz parametara ove veze (brzina).

Program traceroute se koristi za prikaz putanje kojom paketi putuju kroz mreu do odredinog mrenog ureaja. Ova putanja se sastoji od niza rutera koji preusmeravaju pakete do njihovog odredita, a program traceroute za svaki od rutera prikazuje i vreme pristupa.

Programi ping i traceroute rade u konzolnom (tekstualnom) reimu - u Windows Command Prompt prozoru:

Start -> Run -> ukucati cmd i pritisnuti Enter

17

Program ping Jednostavan program za proveru da li je udaljeni mreni ureaj (raunar, ruter, server, tampa itd.) ukljuen, ispravan i povezan na mreu. Slanjem paketa posebnog protokola koji se koristi u ove svrhe (ICMP Internet Control Message Protocol) udaljenom mrenom ureaju izazivamo njegov odgovor takoe u vidu ICMP paketa.

ping

ping

Pritom se meri vreme za koje se udaljeni mreni ureaj odazvao. Podrazumevano se alju 4 paketa veliine po 32 B i primaju 4 odgovora pri emu se za svaki od odgovora meri vreme odziva.

Dodatne opcije:

-t: beskonano pingovanje

-l : zadavanje veliine paketa

Ukoliko je udaljeni mreni ureaj nedostupan (mrena veza do tog ureaja ne funkcionie) odgovori na pakete nee stii. Ukoliko postoji neki problem sa mrenom komunikacijom moe se desiti da na neke od ping-ova dobijemo, a na neke ne dobijemo odgovor.

18

Program ping

19

Program tracerout Program Traceroute (tracert) radi trasiranje rute paketa kroz mreu tako to registruje sve vorove (rutere) kroz koje paket prolazi na svom putu do odredita. Adresa odredita se isto kao i kod programa ping zadaje kao simbolika ili IP adresa.

tracert

tracert

Paketi na svom putu kroz mreu ak i do istog odredita mogu putovati razliitim putanjama, to zavisi od trenutnog stanja na mrei.

Program tracert interno koristi isti mehanizam (isti protokol i iste pakete) kao i program ping, pri emu se uzastopno otkrivaju svi vorovi na putanji do odredita. Za svaki vor program tracert alje tri uzastopna ping paketa i prikazuje njihova vremena odziva.

Programom tracert moemo otkriti u kom voru su blokirani ping paketi (ICMP protokol), gde postoji neki problem, i sl.

20

Program tracerout Sa slike se moe zakljuiti da ruter na voru 9 filtrira ping pakete (ruter cisco-rut.etf.bg.ac.rs na IP adresi 147.91.15.129). To ne mora da znai da mrea nadalje nije funkcionalna. Takoe se moe zakljuiti da paketi posle 5. vora izlaze van lokalne mree, jer se vremena odziva sa manje od 1ms poveavaju na 4-6ms.

Internet i Web

Internet je globalni

sistem meusobno povezanih mrea koji koristi TCP/IP protokol kako bi se povezalo

nekoliko milijardi ureaja

Mrea svih mrea

21

Servisi

Internet sadri veliki broj mrenih servisa:

World Wide Web (WWW)

Email

VoIP (Voice over IP)

Prenos fajlova

Video na zahtev

Online igranje

IM (Instant Messaging)

22

Web

Web je globalni skup dokumenata, slika i drugih

resursa, koji su referencirani pomou URI-ja i meusobno povezani hiperlinkovima.

URI (Uniform Resource Identifier) identifikuje

servise, servere, baze podataka, dokumente, kao i

resurse koje oni pruaju. Primeri:

ftp://ftp.is.co.za/rfc/rfc1808.txt

http://www.elfak.ni.ac.rs/index.html

HTTP (HyperText Transfer Protocol). Glavni protokol

koji se koristi na Web-u. Metode zahteva (Request): GET, POST, PUT, DELETE,...

23

Web standardi

24

U osnovi Web-a su tri standarda:

HTTP

HTML (HyperText Markup Language)

URI

Analogija:

HTTP potanski sistem

HTML pismo

URI - adresa

XML

eXtensible Markup Language

Jezik koji definie pravila za formatiranje dokumenata

Moe da opie proizvoljnu strukturu podataka

esto se koristi za prenos podataka na Internetu (Web servisi, AJAX)

JSON isto opisuje strukture podataka ali koristi Javascript sintaksu; sve popularniji

25

XML vs JSON

26

Web 2.0

Web 2.0 glavni moto je kolaborativnost, tj. ljudi irom Interneta kreiraju sadraj

Web sajtovi slue kao servisi

Akcenat na kolaboraciji

Primeri:

Google Maps (korisnici dodaju lokacije na mapi)

Wikipedia (korisnici piu sadraj)

Del.icio.us (social bookmarking)

Facebook (predstavljanje korisnika)

YouTube (korisnici uploaduju video materijal)

Blog sajtovi (online dnevnik, korisnici piu blogove)

27

Web servisi

Metod komunikacije izmeu dva ureaja na mrei

Podela na:

REST Web servise glavna svrha je manipulacija Web resursima (predstavljenim pomou XML-a ili JSON-a) korienjem skupa operacija (za HTTP su GET, POST, PUT, DELETE)

Proizvoljne Web servise, gde servis definie skup operacija koje klijenti mogu da koriste (SOAP, XML-RPC)

REST je jednostavniji za upotrebu

28

http://www.acme.com/phonebook/UserDetails/12345

GET POST PUT

DELETE

Web API

Web API implemetira se pomou HTTP protokola i REST Web servisa. Nisu potrebni XML protokoli Web servisa (SOAP i WSDL)

Primeri:

Google API

Facebook API

Twitter API

Amazon API

29

Hibridne Web aplikacije (Mashups)

Objedinjavanje sadraja dobijenog sa vie razliitih izvora (Web servisa) pod jedinstveni GUI

Integracija je pojednostavljena korienjem API-ja (application programming interface)

Open API API koji koristi RET, SOAP, JavaScript i ostale Web tehnologije i omoguava da Web sajtovi meusobno interaguju.

30

Trendsmap - primer mashup aplikacije

Twitter (popularne teme) + Google Maps

31

Raunarstvo u oblaku

Cloud computing

Velika grupa udaljenih servera koji su umreeni radi centralizovanog smetanja podataka i izvravanja klijentskih zahteva

Primer Dropbox-a koji smeta podatke u cloud,

Office 365, Amazon Web services

Osnovni modeli:

IaaS (Infrastruktura kao servis)

PaaS (Platforma kao servis)

SaaS (Softver kao servis)

32

Infrastruktura kao servis (IaaS)

Obezbeuje fizike ili virtualne maine

Korisnici oblaka instaliraju operativne sisteme i

aplikacije na infrastrukturu oblaka.

Hyper-V, VMWare, Oracle VirtualBox

Amazon Web Service (AWS), Google Compute

Engine (GCE)

33

Platforma kao servis (PaaS)

Prua raunarsku platformu, tj. operativni sistem, okruenje za izvravanje programskog koda, server i bazu podataka

Korisnik kreira aplikaciju ili servis korienjem alata i softvera koje prua provajder u oblaku. Takoe su obezbeeni serveri, mrea i smetanje podataka

Google App Engine (aplikacije se smetaju u Googlovim data-centrima, pruaju automatsku skalabilnost kako se upotreba aplikacije poveava)

Microsoft Azure 34

Softver kao servis (SaaS)

Korisnici pristupaju softveru i bazama podataka

koje obezbeuje provajder.

Naziva se i softver na zahtev (on-demand-software)

Vrlo esto se aplikacijama pristupa pomou tankog klijenta ili Web pretraivaa

Korisniki podaci se uvaju u oblaku (pitanje privatnosti)

Google Gmail, Microsoft 365, Salesforce, Citrix

GoToMeeting

35

Arhitektura Web aplikacija

36

Klijent-server

Vieslojne:

Klijent

Web server

Aplikacioni server

Baza

Web i aplikacioni server

Web server iskljuivo opsluuje HTTP zahteve, dok aplikacioni server komunicira sa razliitim aplikacijama koristei razne protokole

Web server esto slui da generie HTML, dok se poslovna logika nalazi na aplikacionom serveru

XML Web servisi su smanjili razliku izmeu Web i aplikacionog servisa

Danas se moe smatrati da je Web server podskup aplikacionog servera

37

Server tehnologije

PHP

ASP, ASP.NET Webforms, ASP.NET MVC (C# ili

Visual Basic)

JSP (Java)

Node.js (Javascript)

38

Klijent tehnologije

HTML definisanje strukture i sadraja Web strane

CSS definisanje izgleda Web strane

Javascript definisanje ponaanja strane (komunikacija sa serverom,obrada dogaaja, generisanje elemenata, itd)

AJAX (asynchronous Javascript + XML) asinhrona komunikacija sa serverom, tj. bez ponovnog uitavanje cele strane; npr. Facebook chat

39

Struktura Web strane

HTML elementi slue da se napravi sadraj Web strane (u smislu strukture strane): ovo ovde je naslov, zatim ide podnaslov, pa slika, itd...

Stilovi definiu kako da se prikau HTML elementi

Oni definiu kako e naslov izgledati, gde e biti pozicija slike, kakva e biti slova u tekstu, itd.

40

Struktura Web strane

41

Web strana

Hello world!

Javascript biblioteke i okruenja

JQuery

Angular.js - klijentsko MVC okruenje, za SPA (Single Page Application)

Knockout.js

Require.js (dinamiko uitavanje javascript fajlova na strani)

42