2.2. Prijenos podataka mrežom

Kad prijatelju pošalješ fotografiju, ona se nakon kratkoga vremena pojavi na njegovu uređaju. Iako slanje izgleda jednostavno, u pozadini se odvija nekoliko važnih koraka.

Kako se fotografija prenosi? Kako mreža zna komu je treba dostaviti? Što se događa ako dio podataka ne stigne?

U ovoj ćemo lekciji postupno odgovoriti na ta pitanja.

1. Prisjetimo se prethodne lekcije

Računalna mreža skup je povezanih računala i drugih uređaja koji mogu komunicirati i razmjenjivati podatke.

Mrežom možemo prenositi različite podatke: tekstove, fotografije, zvučne zapise, videozapise i druge sadržaje.

Svi su ti sadržaji u računalu predstavljeni bitovima, odnosno vrijednostima 0 i 1.

Kada šaljemo fotografiju, mrežom se prenose podatci koji predstavljaju tu fotografiju.

Razmisli prije nastavka

Što misliš: prenosi li se cijela velika datoteka mrežom kao jedan nedjeljiv dio?

Za razumijevanje odgovora pomoći će nam primjer.

2. Što je paketni prijenos podataka?

Zamisli da prijatelju trebaš poslati veliku slagalicu. Umjesto da je šalješ sastavljenu, rastaviš je i dijelove rasporediš u nekoliko označenih kutija.

Prijatelj primi kutije, provjeri njihov sadržaj i ponovno sastavi slagalicu.

Slično se događa pri prijenosu podataka mrežom.

Podatci se dijele na manje dijelove koji se prenose mrežom u paketima. Takav način prijenosa nazivamo paketnim prijenosom podataka.

Paket je mala cjelina podataka pripremljena za prijenos mrežom.

Primjer

Zamisli da šalješ fotografiju. Radi lakšega objašnjenja pretpostavimo da su podatci podijeljeni u četiri paketa:

prvi paket prenosi jedan dio podataka
drugi paket prenosi sljedeći dio
treći paket prenosi novi dio
četvrti paket prenosi preostali dio.

Uređaj koji prima podatke ponovno ih sastavlja.

Važno: četiri paketa samo su primjer. Stvarna fotografija može se prenositi u mnogo više paketa. Paket također ne mora sadržavati prepoznatljiv dio slike, poput lica ili stabla — on prenosi dio njezina digitalnog zapisa.

Zašto podatke dijelimo?

Manji dijelovi olakšavaju prijenos i provjeru podataka.

Ako pri pouzdanome prijenosu neki dio nedostaje, može se ponovno poslati potreban dio, umjesto cijele velike datoteke.

Takav prijenos omogućuje i da mrežu istodobno koriste mnogi korisnici. Dok jedna osoba šalje fotografiju, druga može otvarati mrežnu stranicu, a treća preuzimati dokument.

Zapamti: datoteka se može prenositi u mnogo malih paketa.

3. Što paket sadržava?

Paket ne sadržava samo dio fotografije, teksta ili druge datoteke. Potrebni su i podatci koji pomažu pri njegovoj dostavi i obradi.

Razlikujemo tri dijela:

Dio	Što sadržava ili čemu služi?	Usporedba s pošiljkom
Zaglavlje	Podatke potrebne za prijenos, primjerice adresu pošiljatelja i primatelja.	Podatci napisani na omotnici.
Tijelo	Podatke koje želimo prenijeti.	Sadržaj pošiljke.
Začelje	U prikazanome modelu podatke za provjeru ispravnosti.	Oznaka koja pomaže provjeriti pošiljku.

Stvarni oblik tih cjelina ovisi o pravilima prijenosa. Za ovu je lekciju najvažnije razumjeti da se uz sadržaj prenose i podatci za dostavu i provjeru.

Pitanje za razmišljanje

Zašto nije dovoljno poslati samo sadržaj, bez adrese primatelja?

Zato što mreža mora znati kamo podatke treba dostaviti.

4. Kako podatci putuju do primatelja?

Prijenos ćemo opisati u pet koraka.

Prvi korak: priprema podataka

Na uređaju pošiljatelja podatci se pripremaju za slanje i dijele u manje cjeline. Dodaju im se podatci potrebni za prijenos.

Drugi korak: ulazak u mrežu

Paketi se šalju preko mrežne veze. Veza može biti žična ili bežična.

Treći korak: prosljeđivanje

Mrežni uređaji prosljeđuju podatke prema odredištu.

Prisjeti se razlike:

preklopnik povezuje uređaje unutar lokalne mreže i prosljeđuje podatke odgovarajućem uređaju
usmjernik prosljeđuje pakete između različitih mreža.

Ako šalješ podatke drugomu računalu u istoj lokalnoj mreži, prijenos ne mora prolaziti kroz usmjernik.

Ako podatci putuju u drugu mrežu, usmjernici imaju važnu ulogu u njihovu prosljeđivanju.

Četvrti korak: dolazak

Uređaj primatelja prima pristigle podatke.

Peti korak: sastavljanje

Uz odgovarajuća pravila prijenosa podatci se provjeravaju i sastavljaju u sadržaj koji program može koristiti.

Tako se na primateljevu uređaju može prikazati fotografija ili otvoriti primljeni dokument.

Putuju li svi paketi istim putem?

Ne moraju. U složenoj mreži paketi mogu prolaziti različitim putovima. Mogu stići i drukčijim redoslijedom od onoga kojim su poslani.

Zamisli da tri dostavljača nose različite dijelove iste pošiljke. Jedan može stići prije drugoga, iako je krenuo kasnije.

Zato su važna pravila koja omogućuju pravilno sastavljanje podataka.

5. Što ako paket ne stigne?

Tijekom prijenosa može se dogoditi da se neki podatci izgube ili da se otkrije pogreška.

Kod pouzdanoga prijenosa potrebno je prepoznati nedostatak i ponovno poslati podatke koji nedostaju.

Jedan od protokola koji to omogućuje jest TCP. On omogućuje pouzdan prijenos i predaju podataka programu u pravilnome redoslijedu.

Primjer

Podatci su poslani redoslijedom:

1, 2, 3, 4

Stigli su redoslijedom:

1, 3, 4

Drugi dio nedostaje. Pri prijenosu koji koristi TCP taj se nedostatak prepoznaje i omogućuje se ponovno slanje potrebnih podataka.

Važno: ne koriste svi mrežni prijenosi ista pravila pouzdanosti. Zato nije točno da se svaki izgubljeni paket u svakoj mrežnoj komunikaciji obvezno ponovno šalje.

Za početak zapamti: TCP pomaže da podatci stignu potpuno i pravilnim redoslijedom.

6. Što su mrežni protokoli?

Zamisli igru u kojoj svaki igrač slijedi drukčija pravila. Jedan misli da je dopušteno uzeti dvije karte, drugi pet, a treći nijednu.

Takva igra ne bi dobro funkcionirala.

I uređajima u mreži potrebna su zajednička pravila.

Mrežni protokol skup je dogovorenih pravila prema kojima uređaji komuniciraju.

Pravila određuju, primjerice:

kako su podatci oblikovani
kako se označuje odredište
kako se podatci obrađuju nakon primitka
kako se postupa ako nešto nedostaje ili nije ispravno.

Što znači TCP/IP?

TCP/IP je najpoznatiji naziv za skup mrežnih protokola na kojima se temelji komunikacija na internetu.

Ima dvije uloge:

Protokol	Pojednostavljeno objašnjenje uloge
IP	Omogućuje adresiranje i prijenos paketa prema odredištu.
TCP	Omogućuje pouzdan prijenos i pravilno slaganje podataka.

Pomoć za pamćenje:

IP — kamo podatci idu.
TCP — pouzdana i uređena dostava podataka.

Ta je usporedba samo pomoć za učenje. Stvarni mrežni protokoli, u pravilu, obavljaju više zadataka.

7. Što je IP adresa?

Kad šalješ poštansku pošiljku, potrebna ti je adresa primatelja.

Slično tome, pri mrežnoj komunikaciji potrebne su adrese pomoću kojih se određuju izvor i odredište.

IP adresa mrežna je adresa pridružena uređaju, odnosno njegovu mrežnom sučelju.

Mrežno sučelje može biti, primjerice, veza preko mrežnoga kabela ili Wi‑Fi veze.

Za početak je dovoljno razumjeti: IP adresa pomaže da podatci stignu na pravo mrežno odredište.

Primjer

U lokalnoj mreži možemo imati:

Uređaj	Primjer IP adrese
Usmjernik	`192.168.1.1`
Računalo	`192.168.1.2`
Tablet	`192.168.1.3`
Mrežni pisač	`192.168.1.4`

To su primjeri. Adrese na tvojoj mreži mogu biti drukčije.

U istoj mreži dva različita uređaja ne smiju istodobno koristiti istu IP adresu jer to može uzrokovati poteškoće u komunikaciji.

IP adresa nije nužno trajna oznaka uređaja. Može se promijeniti.

8. Kako izgleda IPv4 adresa?

Imamo primjer IP adrese poput 192.168.1.2. To je primjer IPv4 adrese.

IPv4 adresa zapisuje se kao četiri broja odvojena točkama. Svaki od tih brojeva može imati vrijednost od 0 do 255.

Primjeri zapisa

Zapis	Je li pravilno oblikovan kao IPv4 adresa?	Objašnjenje
`192.168.1.2`	Da	Četiri broja u dopuštenome rasponu.
`10.0.0.15`	Da	Četiri broja odvojena točkama.
`192.168.1.300`	Ne	Broj 300 veći je od 255.
`192.168.1`	Ne	Nedostaje četvrti broj.

Pravilno oblikovan zapis ne znači automatski da je adresa prikladna za dodjelu bilo kojem uređaju. Neke adrese imaju posebnu namjenu. Npr. IP adresa može biti pravilno napisana, ali rezervirana za poseban zadatak. Primjerice, u našoj mreži adresa 192.168.1.0 označuje cijelu podmrežu, a 192.168.1.255 služi slanju poruke svim uređajima u njoj. Zato te dvije adrese ne dodjeljujemo pojedinomu računalu.

Veza s bitovima

IPv4 adresa sastoji se od 32 bita, odnosno 4 bajta.

Svaki od četiriju brojeva predstavlja jedan bajt.

Ne trebaš napamet učiti pretvaranje cijele IP adrese u binarni zapis. Važno je povezati ovu lekciju s prethodnim znanjem: i mrežne adrese računalo obrađuje kao nizove bitova.

9. Privatne i javne IP adrese

IP adrese razlikujemo i prema tome gdje se koriste.

Privatne IP adrese

Privatne IP adrese koriste se unutar privatnih mreža, primjerice kućne ili školske mreže.

Ista privatna adresa može se koristiti u različitim odvojenim mrežama. Tako tvoje računalo i prijateljevo računalo mogu oba imati adresu 192.168.1.2, ako su u različitim kućnim mrežama.

Usporedi to s brojem učionice. U tvojoj školi postoji učionica broj 5, ali učionica broj 5 može postojati i u drugoj školi.

Broj ima smisla unutar određene škole. Slično tome, privatna IP adresa koristi se unutar određene mreže.

Javne IP adrese

Javne IP adrese koriste se za komunikaciju na internetu.

U uobičajenoj kućnoj IPv4 mreži više uređaja može pristupati internetu preko zajedničke javne adrese. Usmjernik pritom vodi računa o tome kojemu uređaju treba proslijediti pristigle odgovore.

Uređaju zbog toga ne mora biti promijenjena njegova lokalna privatna adresa.

Usporedba

Privatna IP adresa	Javna IP adresa
Koristi se unutar privatne mreže.	Koristi se u komunikaciji na internetu.
Može se ponavljati u drugim odvojenim privatnim mrežama.	Mora biti jedinstveno dodijeljena u javnome adresnom prostoru.
Primjer je `192.168.1.2`.	U kućnoj mreži obično je povezana s internetskom stranom veze.

Nemoj zamijeniti pojmove: privatna IP adresa i privatni mrežni profil iz prethodne lekcije nisu isto.

IP adresa služi adresiranju, a mrežni profil određuje ponašanje računala prema mreži.

10. Zašto postoji i IPv6?

Na mreže povezujemo sve više računala, telefona, televizora i drugih uređaja.

IPv4 ima ograničen broj mogućih adresa. Zato je razvijena nova verzija protokola: IPv6, koja omogućuje mnogo veći broj adresa.

IPv4	IPv6
Adresa ima 32 bita.	Adresa ima 128 bitova.
Uobičajen zapis koristi brojeve odvojene točkama.	Zapis koristi skupine heksadekadskih znamenaka odvojene dvotočkama.
Primjer: `192.168.1.2`	Primjer: `2001:db8::1`

U IPv6 zapisu mogu se pojaviti i slova od a do f.

Ne trebaš pamtiti cijelu IPv6 adresu. Važno je prepoznati razliku u zapisu i znati da IPv6 omogućuje mnogo više adresa.

11. Statičke i dinamičke IP adrese

Ova podjela govori o načinu dodjele adrese.

Statička IP adresa

Statička IP adresa unaprijed je određena i ostaje ista dok se njezina konfiguracija ne promijeni.

Korisna je kada uređaj treba biti dostupan na poznatoj adresi, primjerice za određene poslužitelje ili mrežne pisače.

Dinamička IP adresa

Dinamička IP adresa dodjeljuje se automatski i može se promijeniti.

U lokalnoj mreži takvu dodjelu često omogućuje usluga DHCP, koja može raditi na usmjerniku ili poslužitelju.

Na internetu javnu adresu može automatski dodjeljivati pružatelj internetske usluge.

Važno: dinamička adresa ne mora se promijeniti pri svakome povezivanju. Može ostati ista neko vrijeme.

12. Praktična aktivnost: pronađi IP adresu računala

Na računalu sa sustavom Windows IP adresu možeš pregledati naredbom ipconfig

Ta naredba prikazuje mrežne podatke, uključujući IP adrese, masku podmreže i zadani pristupnik.

Postupak

Pritisni tipke Windows + R.
U prozor koji se otvori upiši cmd.
Pritisni Enter.
U Naredbeni redak upiši ipconfig.
Ponovno pritisni Enter.
Potraži podatke aktivne veze — Wi‑Fi veze ili veze mrežnim kabelom.

Možeš vidjeti nazive poput:

IPv4 Address — IPv4 adresa
Subnet Mask — maska podmreže
Default Gateway — zadani pristupnik.

Ako se prikazuje više mrežnih prilagodnika, pogledaj onaj kojim je računalo trenutačno povezano.

Zadatak

U bilježnicu zapiši:

koju vrstu veze koristiš
koliko brojeva ima prikazana IPv4 adresa
čemu služi zadani pristupnik.

U ovoj aktivnosti pregledavamo podatke; nije potrebno mijenjati postavke.

13. Što radi naredba ping?

Naredba ping šalje kratke probne poruke odredištu i provjerava stižu li odgovori. Može prikazati i vrijeme potrebno da poruka ode do odredišta i da se odgovor vrati.

Možeš je zamisliti kao pitanje „Jesi li dostupan i možeš li odgovoriti?”

14. Aktivnost: glumimo paketni prijenos

Priprema

Na četiri kartice napišite dijelove poruke:

„Danas”
„učimo”
„o prijenosu”
„podataka.”

Na svaku karticu dodajte:

naziv pošiljatelja
naziv primatelja
broj kartice.

Uloge

Odredite:

jednoga učenika koji je pošiljatelj
jednoga učenika koji je primatelj
nekoliko učenika koji prosljeđuju kartice i predstavljaju usmjernike.

Izvedba

Pošiljatelj šalje kartice različitim putovima. Primatelj ih slaže prema brojevima.

Zatim ponovite aktivnost, ali jednu karticu zadržite.

Rasprava

Može li primatelj sastaviti cijelu poruku?
Kako zna koji dio nedostaje?
Što treba ponovno poslati?
Zašto su važne oznake primatelja i redoslijeda?

15. Provjeri svoje znanje

Što je paketni prijenos podataka?
Zašto se uz sadržaj šalju i podatci o odredištu?
Koja je razlika između preklopnika i usmjernika?
Moraju li svi paketi putovati istim putem?
Što je mrežni protokol?
Koja je osnovna uloga IP-a, a koja TCP-a?
Što je IP adresa?
Kako izgleda IPv4 adresa?
Zašto zapis 192.168.1.280 nije pravilno oblikovana IPv4 adresa?
Može li ista privatna IP adresa postojati u dvjema odvojenim kućnim mrežama?
Koja je razlika između statičke i dinamičke adrese?
Mora li se dinamička adresa promijeniti pri svakome povezivanju?
Zašto je razvijen IPv6?
Čemu služi naredba ipconfig?
Što provjeravamo naredbom ping?

Samoprocjena znanja

Za svaku tvrdnju odaberi: mogu samostalno, mogu uz pomoć ili trebam još vježbati.

Mogu objasniti paketni prijenos na primjeru slanja fotografije.
Mogu objasniti zašto su potrebne IP adrese.
Mogu razlikovati privatnu i javnu adresu.
Mogu razlikovati statičku i dinamičku adresu.
Mogu prepoznati pravilno oblikovan zapis IPv4 adrese.
Mogu objasniti čemu služe naredbe ipconfig i ping.

Završni izazov: svojim riječima objasni mlađemu učeniku kako fotografija s jednoga računala može stići na drugo. U objašnjenju upotrijebi pojmove paket, IP adresa, usmjernik i protokol.