Seminarski rad iz predmeta: Metodologija naučnog i...
Transcript of Seminarski rad iz predmeta: Metodologija naučnog i...
Matematički Fakultet
Univerzitet u Beogradu
Seminarski rad iz predmeta:
Metodologija naučnog i stručnog rada
Tema:Standardi u LAN mrežama
Student: Miloš Đurović Mentor: Prof. Dr. Vladimir Filipović
Br indeksa: 1160/2012
Beograd,maj 2013
2
SADRŽAJ
1. Računarske mreže........................................................................................................................3
2. Lokalne računarske mreže (LAN-Local Area Network) ..........................................................3
3. LAN standardi.........................................................................................................................4
4. Ethernet (IEEE 802.3) ..........................................................................................................7
4.1 Početak Ethernet tehnologije....................................................................................7
4.2 Ethernet tehnologija danas.......................................................................................7
5. WiFi (IEEE 802.11) .............................................................................................................9
5.1 WiFi (WLAN) standardi..........................................................................................9
5.2 Zaključavanje WLAN .............................................................................................11
6. Literatura..............................................................................................................................12
3
1. RAČUNARSKE MREŽE
Prvobitna komunikacija između računara odvijala se između velikih računara (main-frame) i
terminala. Karakterisala ih je mala brzina prenosa podataka i prenos samo tekstualnog ulaza i
izlaza. To nisu bile prave računarske mreze.Vremenom, stvorena je potreba za pravom
komunikacijom između dva ili vise računara.
Po definicijama nekih eminentnih stručnjaka računarske mreze su:
“Skup komunikacionih veza (linkova) za povezivanje uređaja koji mogu da međusobno
komuniciraju.” (Keiser)
“Entitet koji povezuje određen broj uređaja i obezbeđuje način prenosa podataka između njih.”
(Stallings)
2. LOKALNE RAČUNARSKE MREŽE
(LAN-Local Area Network)
Pojavom na tržištu jeftinih i moćnih mikroprocesora, sve više postoji izražena tendencija da se
umesto velikih, centralizovanih računara koriste mali decentralizovani. Sa druge strane, sve češće
korišćenje malih autonomnih mašina nameće potrebu za njihovim međusobnim povezivanjem.
Ovim se obezbeđuje nesmetano korišćenje prvo deljive informacije, a zatim i skupih resursa.
Najšira moguca definicija lokalnih mreza jeste da je to komunikaciona mreža koja ostvaruje
međusobno povezivanje različitih uređaja kakvi su računari, terminali, i periferni uređaji u okviru
ograničene geografske oblasti.
4
3. LAN STANDARDI Jedan od glavnih ciljeva donošenja standarda je taj da se ostvari kompatibilnost u radu između
uređaja različitih proizvođača. Tako na primer, na nivou IEEE (The Institute of Electrical and
Electronic Engineers) Project 802, Februara 1980 godine strandardizovana su kod LAN-ova
sledeća tri protokola za pristup medijumu:
1. CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect
2. Token Bus
3. Token Ring
Ovi standardi su ubrzo bili široko prihvaćeni i kao takvi danas predstavljaju osnovne postulate na
kojima su izgrađene najčešće LAN mreže.
Pored IEEE organizacije postoje i druge institucije koje se danas bave donošenjem mrežnih
standarda. To su pre svega: American National Standard Institute (ANSI), ITU-T (poznata ranije
kao Consultative Committee for Internatinal Telephone and Telgraph – CCITT), European
ComputerManufacturers Association (ECMA), International Standards Organiziation (ISO)
National Institute for Sandards in Technologies (NIST) i druge.
ISO i IEEE se bave donošenjem standarda kojima se, kada se govori o mrežnoj opremi,
specificiraju pre svega specifičnosti računarske opreme, dok ITU-T (tj. CCITT) razmatra
specifičnosti standarda sa aspekta povezivanja opreme različitih tipova nacionalnih i
internacionalnih PTT mreža.
Komitet IEEE 802 predložio je skup LAN standarda koji su 1985. godine bili prihvaćeni od
strane ANSI (American National Standards Institute) kao Američki nacionalni standardi.
Standardi su nakon toga, 1987. godine, revidirani i prihvaćeni kao internacionalni standardi od
strane ISO (International Organizatioon for Standardization) pod imenom ISO 8802. Od tog
perioda komitet IEEE 802 je produžio sa revizijom i proširenjem standarda koji su povremeno
usvajani i usklađivani sa ISO standardima.
Na slici 1. prkazano je tekuće stanje koje se odnosi na standardizaciju. Kao što se vidi sa slike 1.
standardi su sa aspekta hijerarhije protokola organizovani u tri nivoa. LLC (logical link control)
je odgovoran za adresiranje i upravljanje tokom podataka na nivou-veza (data link control). LLC
je nazavisan od topologije, prenosnog medijuma, i izabrane upravljačke tehnike za pristup
prenosnom medijumu. Ispod LLC-a nalaze se nivoi MAC (media access control) i fizički nivo.
Zbog međusobne zavisnosti koje postoje između MAC-a, samog medijuma, i topologije, ovi
nivoi su organizovani u standarde na osnovu MAC algoritama kao i specificiranog fizičkog nivoa
koji je deo standarda MAC-a.
5
Slika 1. Neki LAN standardi
IEEE 802 LAN/MAN
IEEE 802.1 Standards for LAN/MAN bridging and management and remote media access control
(MAC) bridging.
IEEE 802.2 Standards for Logical Link Control (LLC) standards for connectivity.
IEEE 802.3 Ethernet Standards for Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD).
IEEE 802.4 Standards for token passing bus access.
IEEE 802.5 Standards for token ring access and for communications between LANs and MANs
IEEE 802.6 Standards for information exchange between systems.
6
IEEE 802.7 Standards for broadband LAN cabling.
IEEE 802.8 Fiber optic connection.
IEEE 802.9 Standards for integrated services, like voice and data.
IEEE 802.10 Standards for LAN/MAN security implementations.
IEEE 802.11 Wireless Networking – "WiFi".
IEEE 802.12 Standards for demand priority access method.
IEEE 802.14 Standards for cable television broadband communications.
IEEE 802.15.1 Bluetooth
IEEE 802.15.4 Wireless Sensor/Control Networks – "ZigBee"
IEEE 802.16 Wireless Networking – "WiMAX"
Slika 2. Tabela svih IEEE standarda i podstandarda koja se odnose na LAN
7
4. ETHERNET (IEEE 802.3)
4.1 Početak Ethernet tehnologije
Originalna ideja je bila komunikacija više hostova preko deljenog medijuma, kao i da se spreči
intefrerencija signala među njima. AlohaNET je bila bežična mreža između udaljenih zgrada na
Univerzitetu Havaji, omogućavao je većem broju stanica da koriste deljenu radio frekvenciju.
Princip deljenja medijuma je bio CSMA/CA- Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance, dok je osnova za dalji razvoj metoda za pristup deljenom koaksijalnom kablu u
Ethernet tehnologiji CSMA/CD- Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
Prva LAN mreža je bila zasnovana na jednoj verziji Ethernet protokola i nastala je u firmi Xerox
početkom 70-ih. Dok je prvi Ethernet standard objavio 1980. konzorcijom Digital Equipment
Company, Intel, and Xerox (DIX verzija Etherneta). Takođe Ethernet je objavljen kao otvoren
standard. Prvi proizvodi zasnovani na Ethernet standardu su se pojavili u prvoj polovini 1980-ih.
A prvi DIX Ethernet je radio na 10Mbps preko “debelog” koaksijalnog kabla (thick-Ethernet).
1985, IEEE komitet za standarde za LAN i MAN mreže je objavio standard za Ethernet 802.3.
IEEE 802.3 standard opisuje prvi i donju polovinu drugog sloja OSI modela. Razlika u odnosu na
DIX Ethernet su vrlo male. Sve mrežne kartice danas rade i sa Ethernet i sa 802.3 okvirima
(frames). Suštinski, Ethernet i IEEE 802.3 su isti standardi.
1995 godine IEEE je objavio standard za 100-Mbps Ethernet dok je 1 Gbps Ethernet objavljen od
stane IEEE 1998 i 1999 godine. Svi ovi standardi su kompatibilni sa originalnim Ethernet
standardom. Takođe Ethernet okvir može da se pošalje sa starog koaksijalnog segmenta i da
nepromenjen prođe kroz različite Ethernet segmente (100Mbps, 1Gbps,...)
4.2 Ethernet tehnologija danas
U okviru komiteta za LAN standarde IEEE 802, radna grupa 802.3 predložila je skup standarda
koji se pre svega odnose na tehniku pristupa medijuma za prenos, poznatu kao CSMA/CD. Ovaj
skup standarda je rezultirao pojavom komercijalnog proizivoda Ethernet. Uobičajena bitska
brzina kod prenosa podataka na ovoj mreži je 10 Mbps, a noviji standardi dozvoljavaju brzinu
prenosa od 100 Mbps.
8
Najčešće korišćeni standardi za Ethernet su Ethernet 2.0 i IEEE 802.3. U oba slučaja kao
medijum za prenos se koristi deljiva magistrala po kojoj, u datom trenutku, samo jedan čvor
može da prenosi (šalje) podatke. Podaci se prenose u formi okvira koji sadrži MAC (media
access control) izvorišnu i odredišnu adresu predajnog i prijemnog čvora, respektivno. Lokalni
deljivi segment naziva se segment. Svaki čvor na mreži nadgleda svoj segment i kopira bilo koji
okvir koji se odnosi na njega.
Ethernet koristi CSMA/CD, a to znači da svaki čvor nadgleda magistralu (ili Ether) sa ciljem da
odredi da li je ona zauzeta. Čvor koji želi da preda podatke čeka na pasivan uslov (idle condition)
magistrale pa nakon detekcije idle uslova počinje sa slanjem poruke. Na žalost, pri ovome može
da dođe do kolizije u situaciji ako dva čvora počinju sa istovremenom predajom. Da bi se na neki
način uspešno rešio ovaj problem čvorovi u toku predaje mora da nadgledaju stanje na kablu.
Slika 3. CSMA/CD algoritam
9
5. WiFi (IEEE 802.11) Wi-Fi - Wireless-Fidelity je popularni naziv za bezične tehnologije srednjeg dometa gde se
prenos podataka između dva ili vise računara vrsi putem radio talasa uz primenu odgovarajućih
antena. Wi-Fi tehnologija se koristi u bezičnim LAN mrežama i u tom slučaju iste se nazivaju i
WLAN (Wireless Local Area Network).
5.1 WiFi (WLAN) standardi Osnovni standardi kojima se definiše ova tehnologija su IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g i
802.11n. Prvi standardi su definisani polovinom devedesetih godina XX veka i podržavali su
niske brzine prenosa (1-2 Mb/s).
802.11a je standard iz 2002 godine i podržava maksimalnu teorijsku (ne i primenjivu u
realnoj praksi) brzinu prenosa podataka od 54Mb/s ali ona najčešće iznosi oko 30Mb/s.
Funkcioniše na frekvenciji od 5GHz.
802.11b je standard predstavljen jos 1999 godine a teorijska brzina protoka podataka je do
11Mb/s. Uz veće prepreke i smetnje brzina moze spasti i na minimalnih 1-2 Mb/s. Ovo je
ujedno i najjeftinija varijanta WiFi mreže.
802.11g je standard predstavljen 2003 godine i objedinio je prethodna dva standarda. Radi
na frekvenciji od 2.4 GHz, ali ima skoro istu brzinu kao i standard 802.11a.
802.11n može da radi na 2.4 GHz ili 5 GHz sa maksimalnom brzinom prenosa podataka
i do 150Mb/s.
Radio komunikacija kod WLAN se obavlja u ISM (Industrial, Scientific and Medical) opsegu
frekvencija koji je svuda u svetu prihvaćen kao opseg za čije koriščenje nije potrebna licenca,
odnosno FTA (Free To Air spectar).
10
Slika 4. ISM opsezi frekvencija
ISM čine tri opsega frekvencija 902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz i 5728-5750 MHz. U ovom
trenutku najčešće se koristi opseg oko 2.4 GHz. WLAN koristi tehniku rada u proširenom spektru
(Spread Spectrum). Dobro poznate tehnike su frekvencijsko skakanje (FHSS – Frequency-
Hopping Spread Spectrum), rad sa direktnim sekvencama (DSSS – Direct-Sequence Spread
Spectrum) i korišćenje ortogonalnih frekvecija (ОFDM – Orthogonal Frequency Division
Multiplexing). Naime, više korisnika istovremeno dele isti frekvencijski opseg bez međusobne
interferencije i pružaju mnogo veću otpornost na smetnje i prisluškivanje u odnosu na rad u
fiksnim frekvencijama. Ova tehnologija je razvijena još pre oko 50 godina i to za vojne primene
sa ciljem da bude maksimalno otporna na ometanja, interferenciju i prisluškivanje.
802.11 bežične mreže koriste dobro poznati CSMA/CA u čijoj je osnovi takođe poznati princip
"slušaj pre nego što počnes da govoriš" (LBT- Listen Before Talk). Stanica koja želi da emituje
prvo proverava da li postoji signal nosioca i čeka dok se kanal ne oslobodi. CSMA/CA sadrži
pravila sprečavanja kolizije.
Bežicni uređaji imaju mogućnost da odrede kvalitet signala prema bilo kom access point-u u
čijem se područiju pokrivenosti nalaze, te na osnovu toga odlučuju da se prebace se jednog na
drugi. Ova mogućnost se zasniva na odnosu signal-šum primljenog signala.
11
5.2 Zaključavanje WLAN
Deo WLAN standarda IEEE 802.11 je Wireled Equivalent Privacy (WEP), jedan sigurnosni
standard, koji sadrži RC4 Algoritam. Unutar toga postojeće zaključavanje je samo sa jednim 40
Bit (nazvanim 64 Bit) tj. 104 Bit (nazvanim 128 Bit), kod nekih proizvođača isto 232-Bit
(nazvano 256 Bit) dugačkim statičkim ključem, koje pak nije dovoljno i ne garantuje da se
WLAN zaključao sigurno. U Haker sceni je poznato da skupljanjem parova ključeva je moguće
izvesti takozvani "Known-Plaintext-Napad". Postoje besplatni programi koji čak i bez potpunog
prikupljanja paketa (podataka) mogu otključati (WEP) lozinku, gde pak kod jednog 232-Bit
ključa to može potrajati nešto duže, ali nije nemoguće. Pri tome može svaki korisnik mreže čitati
promet koji putuje mrežom. Kombinacija RC4 i CRC-a (Cyclic Redundancy Check) se smatra
matematički nesigurnom.
Iz tih razloga su izmišljeni novi protokoli zaključavanja, kao npr. WEPplus, Wi-Fi Protected
Access (WPA), Fast Packet Keying, Extensible Authentication Protocol (EAP), Kerberos ili High
Security Solution koji svi zajedno više ili manje smanjuju sigurnosni problem WLAN-a.
Naslednik WEP-a je novi sigurnosni standard 802.11i. On nudi jednu povećanu sigurnost kroz
upotrebu TKIP-a kod WPA tj. Advanced Encryption Standard (AES) kod WPA2 i smatra se
momentalno sigurnijim od strane hakera koji ga žele otključati. Kao savet može služiti i
pravljenje lozinke uz pomoć takozvanog generatora lozinki, gđe lozinka sadrži velika i mala
slova, brojeve i posebne znakove i pri čemu nije kraća od 32 znaka.
WPA2 spada pod Wi-Fi 802.11i, koji radi sa algoritmom za zakljucavanje "AES" (256 Bit) i u
novijim uređajima je podržan.
12
6. LITERATURA:
1."Umrezavanje racunara" - James F. Kurtose, Keith W. Ross, Racunarski fakultet, CET
2. ''Računarske mreže i prenos podataka'' - Prof. dr Mile Stojčev,Elektronski fakultet Nis
3. prezentacija "Racunarske mreže- Ethernet tehnologije" - Prof. dr Slavko Gajin, Elektortehnicki
fakultet Beograd
4. "Uvod u računarske mreže" - Prof. dr Mladen Veinović, Aleksandar Jevremović, Univerzitet
Singidunum
5. www.wikipedia.org -WLAN
6. www.wikipedia.org- Lokalna racunarska mreza
7. www.wikipedia.org- Opticki eternet
8. www.wikipedia.org- IEEE Standards Association