COMUNICAŢII sI REŢELE
Comunicatiile între calculatoare reprezinta o parte principala a industriei de PC-uri. Indiferent daca folosesc un modem sau o retea, majoritatea PC-urilor sunt conectate într-un mod oarecare la celelalte calculatoare, permitând partajarea fisierelor, transmiterea si receptionarea corespondentei electronice si accesul la Internet. În acest capitol vor fi prezentate diversele tehnologii utilizate la extinderea capacitatilor unui PC, atât pe plan local, cât si pe plan global. 636d33g
Tot în acest capitol vor fi tratate modemurile si retelele având în vedere faptul ca o conexiune prin modem este doar o alta forma de lucru în retea. De fapt, sistemele de operare Windows 9x si Windows NT au combinat cele doua servicii într-o singura entitate.
Pentru PC-urile care nu sunt conectate într-o retea prin alte mijloace, modemul a devenit o componenta aproape standard a sistemului. Pentru multi utilizatori individuali, conexiunea la Internet reprezinta motivul principal pentru achizitia unui calculator. Indiferent de scopul în care este folosit calculatorul, o conexiune prin modem face ca un sistem izolat sa devina o parte a unei retele universale.
Cuvântul modem (de la MOdulator/DEModulator) desemneaza un dispozitiv care converteste datele digitale, utilizate de calculator, în semnale analogice potrivite pentru transmisiuni pe linii telefonice, iar la destinatie reconverteste semnalele analogice în semnale digitale. Modemul tipic pentru PC este un dispozitiv asincron, el transmitând datele într-un flux intermitent de mici pachete. Sistemul receptor preia datele din pachete si le reasambleaza într-o forma utilizabila de calculator.
Pentru ca doua modemuri sa comunice, ele trebuie sa foloseasca acelasi protocol. Un protocol este o specificatie care determina modul în care doua entitati vor comunica. În cazul modemurilor, protocolul determina natura semnalului analogic pe care dispozitivul îl creeaza din datele digitale furnizate de calculator.
În decursul anilor, au existat mai multe standarde pentru comunicatiile prin modem, majoritatea fiind dezvoltate de comitete mixte si acceptate de aproape toti producatorii de modemuri. Pe masura ce tehnologia hardware s-a îmbunatatit, comunicatiile prin modem au devenit mai rapide si mai eficiente si constant s-au dezvoltat noi standarde. Majoritatea modemurilor fabricate în ultimii ani respecta standardele dezvoltate de CCITT (Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique) redenumita ulterior International Telecommunications Union (ITU).
Standardele de modem pot fi grupate în standarde de modulatie, de corectie a erorilor si de comprimare a datelor.
Exista si alte standarde particulare dezvoltate de alte companii care au facut publice toate specificatiile protocoalelor lor.
Standardele de modulatie
Standardele de modulatie se refera la modulatie, adica metoda de transmitere electronica folosita de modem (de la modulator/demodulator). Trei dintre cele mai populare metode de modulare sunt:
Cu translatie de frecventa (frequency-shift keying - FSK) care este o forma de modulatie în frecventa, cunoscuta si sub numele FM. Doua modemuri pot transmite informatii cauzând si urmarind schimbarile de frecventa ale unui semnal transmis pe linia telefonica.
Cu translatie de faza (phase-shift keying - PSK) care este o forma de modulare de faza, în care este alterata durata undei purtatoare de semnal, în timp ce frecventa ramâne aceeasi.
Modulare de amplitudine în cvadratura (quadrature amplitude modulation - QAM) care este o tehnica de modulare care combina schimbarile de faza cu variatiile de amplitudine ale semnalului, rezultatul fiind un semnal care poate transporta mai multe informatii decât prin celelalte metode.
Protocoale de corectare a erorilor
Corectarea erorilor se refera la capacitatea unor modemuri de a identifica erorile în timpul unei transmisii si de a retransmite automat datele care par sa fi fost alterate în tranzit. Desi este posibila implementarea prin soft a procedurii de corectare a erorilor, aceasta ar încarca suplimentar magistrala de extensie a calculatorului si procesorul. Efectuând corectarea erorilor cu ajutorul unui hard
dedicat din modem, erorile vor fi detectate si corectate înainte ca datele sa ajunga la procesorul calculatorului
Ca si în cazul modulatiei, pentru ca doua modemuri sa se înteleaga, ambele trebuie sa adere la acelasi standard de corectare a erorilor.
Standarde de comprimare a datelor
Comprimarea datelor se refera la capacitatea interna a unor modemuri de a comprima datele pe care le transmit, economisind astfel timpul si banii utilizatorului. În functie de tipul fisierelor pe care le transmite modemul, datele pot fi comprimate la aproape un sfert din dimensiunea initiala, cvadruplând viteza modemului. De exemplu, un modem de 14400 bps, cu comprimare, poate atinge rate de transmisie de pâna la 57600 bps, iar unul de 28800 bps poate atinge pâna la 115200 bps.
La fel ca si corectia erorilor, comprimarea datelor poate fi executata si prin soft. Datele pot fi comprimate doar o data, asa ca, daca se transmit fisiere care sunt deja într-o forma comprimata, de exemplu arhive ZIP sau imagini GIF, nu se va obtine nici o crestere semnificativa de viteza prin comprimarea hard executata de modem. Cu toate acestea, transmisiile de fisiere de text sau de imagini bitmap necomprimate sunt accelerate mult de comprimarea efectuata de modem.
Pe lânga protocoalele standard industriale pentru modulare, corectarea erorilor si comprimarea datelor, care sunt definite si aprobate de organismul ITU, în aceste domenii, diverse firme au inventat câteva protocoale pe care le-au
inclus în produsele lor fara nici o aprobare oficiala a vreunui organism de standardizare. Unele dintre aceste protocoale au fost folosite pe scara larga si au devenit la rândul lor niste pseudostandarde.
Cele mai reusite protocoale particulare sunt standardele MNP (Microcom Networking Protocol) dezvoltate de Microcom, protocoalele firmei U.S. Robotics (acum, o parte a firmei 3COM) si altele.
Pentru a satisface cererea permanenta de marire de viteza, producatorii de modemuri au atins ceea ce s-a crezut ca este o limita intangibila pentru ratele de transfer asincron de date pe linie telefonica standard si au realizat modemuri care suporta viteze de pâna la 56000 bps (sau 56 Kbps). Pentru a întelege cum s-a atins aceasta viteza, trebuie luat în considerare principiul de baza a1 tehnologiei modemurilor, conversia digital-analogica.
Asa cum stim, un modem traditional converteste datele din forma digitala în forma analogica, astfel încât acestea sa poata fi transmise prin reteaua telefonica publica. La destinatie, un alt modem converteste datele înapoi în forma digitala. Aceasta conversie din format digital în format analogic si invers, conduce la o pierdere de viteza. Chiar daca linia telefonica este fizic capabila sa transporte date la viteza de 56 Kbps sau mai mult, din cauza conversiilor viteza maxima efectiva este de aproximativ 33,6 Kbps. Datorita faptului ca în prezent, în zonele urbane, majoritatea circuitelor în cadrul centralelor telefonice sunt digitale, semnalul digital se converteste de catre acestea în semnal analogic înainte de a-l transmite la utilizator.
Reteaua ISDN (Integrated Services Digital Network)
Pentru a depasi limitarile de viteza ale modemurilor asincrone este necesara trecerea la o solutie digitala. Astfel, reteaua ISDN reprezinta urmatoarea etapa în telecomunicatii, realizând saltul de la vechea tehnologie a transferurilor analogice de date la noua modalitate a transferurilor digitale. Prin intermediul retelei ISDN conexiunea la Internet se poate face cu viteze de peste 128 Kbps.
Reteaua ISDN este disponibila de mai mult de 10 ani, dar numai de curând a devenit o solutie practica pentru utilizatorii particulari, din cauza dificultatilor de instalare a serviciului în cadrul companiei de telefoane.
Desi poate fi folosita pentru comunicatii prin voce, reteaua ISDN nu este o conexiune telefonica normala, chiar daca foloseste linia telefonica existenta. Pentru a atinge viteze mari, ambele capete ale conexiunii trebuie sa fie digitale, iar conectarea la Internet trebuie realizata tot printr-un furnizor de servicii Internet, care foloseste si el reteaua ISDN.
Conexiunea ISDN nu este similara nici unei linii închiriate, care conecteaza permanent doua locatii. Software-ul trebuie înca sa formeze numarul de telefon al destinatarului (desi este un numar special ISDN) si sa întrerupa legatura când sesiunea s-a terminat.
În cazul unei conexiuni ISDN, banda este împartita în canale purtatoare (canale B), care functioneaza la 64 Kbps, si un canal delta (canal D), care functioneaza la 16 Kbps sau la 64 Kbps, în functie de tipul de serviciu. Canalele B transmit vocea si datele, iar canalul D transmite controalele de trafic.
Exista doua tipuri de servicii ISDN: Basic Rate Interface (BRI) si Primary Rate Interface (PRI). Serviciul BRI este dedicat utilizatorilor particulari si consta din doua canale B si un canal D de 16 Kbps, în total 144 Kbps. Serviciul PRI este orientat mai mult spre utilizatori mari, societati comerciale, banci etc. În America de Nord si în Japonia, serviciul PRI consta din 23 de canale B si un canal D de 64 Kbps, în total 1536 Kbps, iar în Europa, serviciul PRI consta din 30 de canale B si un canal D de 64 Kbps, în total 1984 Kbps.
În cazul unei conexiuni ISDN, un kilooctet este egal cu 1000 de octeti, nu cu 1024 ca în aplicatiile standard de calculator.
La o singura conexiune ISDN pot fi conectate mai multe dispozitive si transmite simultan mai multe semnale catre destinatii diferite, înlocuind astfel câteva linii telefonice standard.
Pentru a beneficia de instalarea unei linii ISDN pentru serviciul BRI, este necesara existenta unei centrale telefonice digitale la maxim 5,5 km, iar în cazul unor distante mai mari, sunt necesare dispozitive repetoare, foarte scumpe.
Pentru a conecta un PC la o conexiune ISDN este necesara montarea în calculator a unei componente hard denumita adaptor de terminal (TA). Adaptorul de terminal are forma unei placi de extensie sau a unui dispozitiv extern conectat la un port serial, asemanator unui modem. De fapt, adaptoarele de terminal sunt în mod gresit denumite modemuri ISDN. În realitate, ele nu sunt modemuri, deoarece nu pot efectua conversii analog/digitale.
Pentru conectarea la un serviciu ISDN exista doua interfete diferite. Interfata U consta dintr-o singura pereche de fire care ajung la compania de telefoane, iar interfata Subscriber / Termination (S/T) consta din doua perechi de fire care ajung de la priza de perete la adaptorul de terminal. Dispozitivul care converteste semnalul interfetei U în semnal pentru interfata S/T se numeste dispozitiv de terminare a retelei (network termination device) sau NT -1.
Unele adaptoare de terminal au un dispozitiv NT -1 integrat în hardul lor, permitând conectarea interfetei U direct la calculator. Aceasta este o solutie foarte buna atâta timp cât calculatorul este singurul dispozitiv ce urmeaza a fi conectat la linia ISDN. Daca se doreste conectarea a mai multe dispozitive sau daca adaptorul de terminal nu include dispozitivul NT-1, acesta trebuie cumparat. O alta posibilitate este achizitionarea unui adaptor de terminal echipat cu dispozitivul pentru retea, care poate fi conectat la placa interfata de retea existenta în calculator. Aceasta este o solutie buna în cazul în care se conecteaza mai multe PC-uri, care pot partaja acelasi adaptor de terminal.
Pentru utilizatorii care au nevoie de o banda foarte larga, liniile închiriate dedicate asigura serviciul digital între doua locatii, cu viteze care depasesc cu mult viteza ISDN.
O linie închiriata este o conexiune permanenta, 24 de ore din 24, cu o anumita locatie, care poate fi modificata numai de compania de telefoane. Institutiile folosesc linii închiriate pentru a conecta retelele locale din cladiri aflate la distanta sau pentru a se conecta la Internet prin intermediul unui furnizor de servicii. Liniile închiriate sunt disponibile la diverse viteze.
Desi reteaua ISDN reprezinta o crestere importanta a vitezei fata de tehnologiile standard de modemuri, dificultatile de instalare si costurile (mai ales când sunt taxe pe timp de conectare) s-ar putea sa nu fie justificate. Urmatoarea solutie pentru cresterea vitezei este o conexiune la retea prin serviciul de televiziune prin cablu (CATV), iar acest serviciu, când este disponibil, este de obicei mai ieftin decât conexiunea ISDN .
La fel ca în cazul conexiunii ISDN, dispozitivul utilizat la conectarea PC-ului la o retea CATV este denumit incorect modem. De fapt, asa-numitul modem de cablu este un dispozitiv ce realizeaza modularea si demodu1area, dar functioneaza si ca tuner, dispozitiv bridge de retea, dispozitiv de criptare, agent SNMP si concentrator (hub).
Pentru a conecta PC-ul la o retea CATV va trebui instalata într-un slot de magistrala o placa de interfata de retea Ethernet. Adaptorul Ethernet se conecteaza la modemul de cablu prin intermediul aceluiasi tip de cablu cu perechi torsadate folosit în retelele locale. De fapt, PC-ul si modemul de cablu formeaza în realitate o retea locala cu doua noduri, în care modemul functioneaza ca un concentrator.
Modemul de cablu se conecteaza si la reteaua CATV, folosind o conexiune prin acelasi tip de cablu coaxial ca si televizorul. Astfel, modemul de cablu functioneaza ca un dispozitiv bridge între reteaua locala pe cablu torsadat, si reteaua hibrida fibra optica/coaxial (HFC), care conecteaza toti utilizatorii de cablu din vecinatate.
Televiziunea prin cablu foloseste o retea cunoscuta sub denumirea de retea de banda larga, în care largimea de banda a conexiunii este împartita pentru a transporta mai multe semnale în acelasi timp. Aceste semnale diferite corespund diverselor canale care se vad la televizor. O retea HFC tipica furnizeaza o banda de aproximativ 750 MHz, iar fiecare canal necesita 6 MHz. Astfel, deoarece canalele de televiziune încep la aproximativ 50 MHz, canalul 2 va fi gasit în banda 50 MHz-56 MHz, canalul 3 în banda 57 MHz-63 MHz si tot asa pâna la capatul spectrului de frecvente. La aceasta rata, o retea HFC poate suporta aproximativ 110 canale.
Pentru retelele de date, sistemele de cablu aloca în mod normal un canal din spectrul 50 MHz-750 MHz pentru traficul spre utilizator (traficul care ajunge în modemul de cablu din reteaua CATV). În acest fel, modemul de cablu functioneaza ca un tuner, asigurând PC-ului semnalele cu frecventa corecta. Traficul spre retea (datele transmise de PC-ul utilizatorului în retea) foloseste un alt canal. Sistemele de televiziune prin cablu rezerva de obicei banda cuprinsa între 5 MHz si 42 MHz pentru fluxul de semnale de diverse tipuri (precum cele generate de modulele de televiziune prin cablu care permit comandarea unor programe TV suplimentare contra cost).
Atunci când este necesara transferarea unor cantitati uriase de date de pe un calculator pe altul, care se gaseste în acelasi loc, exista posibilitatea de a stabili între cele doua calculatoare o conexiune utilizând un tip special de cablu, denumit cablu null-modem (sau laplink) care conecteaza porturile seriale sau paralele de pe doua calculatoare, formând o retea simpla cu doua noduri.
O retea locala (LAN) permite partajarea fisierelor, aplicatiilor, imprimantelor, spatiului pe disc, modemurilor, faxurilor si unitatilor de CD-ROM între sisteme diferite; utilizarea produselor soft client/server; transmiterea
mesajelor electronice; etc.
În prezent, o retea locala poate fi construita în mai multe moduri. În cele mai multe cazuri, calculatoarele sunt conectate la o retea prin intermediul unui adaptor de interfata de retea care are fie forma unei placi de extensie (denumita placa interfata de retea sau NIC), fie este integrat pe placa de baza a calculatorului. Adaptorul din fiecare calculator realizeaza conectarea la un cablu, permitând astfel oricarui calculator din retea sa comunice cu celelalte.
Desi cele mai multe dintre calculatoarele legate în retea sunt conectate prin cabluri, ca mediu de retea se pot folosi si alte tehnologii fara fir, ca de exemplu radiatiile în infrarosu, laserul sau microundele.
Aproape toate retelele locale sunt retele baseband (banda de baza), ceea ce înseamna ca în momentul în care un calculator transmite date, semnalul ocupa întreaga banda a mediului de retea, spre deosebire de retelele broadband (de banda larga), în care prin mediul de retea pot circula simultan mai multe semnale. O retea prin cablu TV este o retea de banda larga, deoarece sunt transmise simultan semnalele mai multor canale TV.
Reteaua client/server si reteaua peer-to-peer. Desi fiecare calculator dintr-o retea locala este conectat la toate celelalte, nu este necesar ca toate sa comunice unele cu altele.
Exista doua tipuri de baza de retele locale, în functie de tipul comunicatiilor dintre calculatoare: retele client/ server si retele peer-to-peer.
 |
Un calculator care este server dedicat are de obicei un procesor mai rapid, mai multa memorie si mai mult spatiu de stocare decât un calculator client, deoarece trebuie sa deserveasca în acelasi timp zeci sau sute de utilizatori. Serverul ruleaza un sistem de operare special de retea, de exemplu NetWare, conceput exclusiv pentru a facilita partajarea resurselor sale.
Un calculator client comunica numai cu serverele, nu si cu ceilalti clienti. Un sistem client este un PC standard, care ruleaza un sistem de operare ca DOS sau Windows. Singura diferenta este adaugarea unui pachet soft de client, care permite calculatorului accesul la resursele partajate de servere.
În schimb, într-o retea peer-to-peer, toate calculatoarele
sunt egale si pot comunica cu oricare calculator din retea la care au
obtinut drepturi de acces. Deci, fiecare calculator dintr-o retea
peer-to-peer functioneaza atât pe post de server, cât si pe post
de client.
Retelele peer-to-peer sunt mult mai obisnuite în birouri mici sau în cadrul unui departament al unei institutii mari. Avantajul unei retele peer-to-peer consta în faptul ca nu trebuie sa se dedice un calculator care sa functioneze ca server de fisiere. În schimb, fiecare calculator îsi poate partaja resursele cu oricare altul. Dezavantajele unei retele peer-to-peer sunt securitatea slaba si controlul redus, deoarece utilizatorii îsi administreaza propriile sisteme, în timp ce retelele client/ server au avantajul unei administrari centralizate.
Windows 9x si Windows NT au incorporate capacitati de retea peer-to-peer. Datorita tehnologiei Plug-and-Play, în aceste sisteme este relativ simpla instalarea placilor de retea, conectarea cu tipul potrivit de cablu si construirea unei retele peer-to-peer .
Este important de stiut ca retelele client/server si peer-to-peer nu se exclud reciproc. De exemplu, într-o retea pot exista si servere dedicate, si resurse locale partajate cu alti utilizatori. De fapt, acest tip de retea combinata este foarte popular în prezent.
Pentru a accesa cu un PC resursele unei retele, indiferent daca este conectat la o retea client/server sau la una peer-to-peer, pe acel calculator va trebui instalat un soft client de retea. Acesta poate fi parte a sistemului de operare sau un produs separat, dar acel soft este cel care permite sistemului sa foloseasca adaptorul de interfata de retea pentru a comunica cu celelalte calculatoare.
Chiar daca toate PC-uri1e dintr-o retea folosesc aceleasi componente de baza ca si sistemele independente, experienta a avut ca rezultat doua profiluri hard principale: statii de lucru si servere. Statiile de lucru sunt de obicei folosite de utilizatori la locurile lor de munca, în timp ce serverele sunt de obicei plasate în zone sigure. Într-o retea client/server, statia de lucru este utilizata numai de persoana care sta în fata ei, în timp ce un server permite mai multor utilizatori sa-i partajeze resursele. Ca o regula generala, serverele sunt calculatoare mult mai puternice decât statiile de lucru, deoarece ele trebuie sa deserveasca simultan mai multi utilizatori. Într-o retea peer-to-peer, aceasta distinctie nu mai este evidenta deoarece statiile de lucru pot functiona si ca servere daca sunt echipate cu componente mai puternice.
Din punct de vedere tehnic, nu exista nici un motiv pentru care un PC comercializat sub numele de statie de lucru sa nu poata fi folosit ca server atâta timp cât are suficiente resurse pentru a rula soft de server. Totusi, majoritatea fabricantilor de PC-uri comercializeaza calculatoare care sunt anume desemnate sa functioneze ca servere, având cel mai rapid procesor disponibil, multa memorie RAM si capacitate foarte mare pe hard-disc. Serverele trebuie sa fie de foarte buna calitate, concepute pentru activitate intensa, deoarece, pentru a deservi toata reteaua, ele executa de mai multe ori activitatile unui calculator obisnuit, de tip statie de lucru.
Adaptorul de interfata de retea asigura legatura dintre PC si toate celelalte calculatoare din retea. Spre deosebire de multe alte componente, adaptoarele din servere si din statiile de lucru sunt de obicei identice. Nu are nici un rost instalarea într-un server a unei placi de viteza mare, daca statiile de lucru nu suporta si ele aceeasi viteza. Singura diferenta care ar putea fi constatata este faptul ca un server poate avea mai multe adaptoare, pentru a se conecta la mai multe retele.
În majoritatea calculatoarelor, adaptorul de interfata de retea are forma unei placi care se conecteaza într-un slot de extensie. Unele sisteme incorporeaza adaptorul de retea pe placa de baza, dar aceasta practica este întâlnita mai mult la statii de lucru si mai putin la servere, deoarece majoritatea administratorilor de retea prefera sa aleaga ei placile.
Conectoarele adaptorului de retea. Adaptoarele Ethernet au de obicei un conector care arata ca un jac telefonic mai mare, denumit RJ45 (pentru cabluri 10BaseT), un conector BNC (pentru cablu subtire) sau un conector DB15 cu 15 pini (pentru cablu gros). Unele adaptoare combina doua sau chiar toate trei tipurile de conectoare.
 |
Placile cu doua sau mai multe conectoare permit alegerea dintr-o gama larga de cabluri de retea. De exemplu, o placa Ethernet cu doua conectoare va permite folosirea fie de cablu neecranat cu perechi torsadate (UTP), fie de cablu Ethernet subtire (Thinnet). Totusi, nu pot fi folosite ambele conectoare în acelasi timp, exceptând adaptoarele concepute special în acest scop.
Functiile adaptorului de retea. Placa adaptoare de retea dintr-un PC receptioneaza tot traficul de pe cablul de retea, dar accepta numai pachetele destinate acelui PC, excluzând restul. Adaptorul furnizeaza apoi aceste pachete procesorului sistemului, pentru a fi prelucrate în continuare.
Când calculatorul vrea sa transmita date, adaptorul de retea asteapta momentul potrivit (determinat de protocolul de la nivelul legaturii de date pe care îl foloseste) si insereaza pachetele în fluxul de date. Sistemul receptor anunta calculatorul daca mesajul a ajuns intact; daca a fost alterat, mesajul este retransmis.
Adaptorul de retea, împreuna cu driverul sau, instalat în calculator, participa si la pregatirea datelor pentru retransmisie. Un adaptor de retea executa în timpul procesului de transmitere sau de receptionare a unui pachet sapte functii principale. Daca transmite date spre retea, adaptorul executa pasii în ordinea prezentata în continuare. Daca receptioneaza date, pasii sunt parcursi în ordine inversa.
1. Transferul datelor. Datele sunt transferate din memoria RAM a PC-ului spre adaptorul de interfata de retea sau dinspre adaptor spre memoria PC-ului, prin intermediul unui canal DMA, al unei memorii partajate sau al unor porturi de I/0 programate.
2. Utilizarea bufferelor. În timp ce sunt prelucrate de adaptorul de retea, datele sunt stocate într-un buffer. Bufferul permite adaptorului sa acceseze dintr-o data un cadru întreg, astfel încât poate controla diferenta dintre rata de transfer a datelor în retea si rata cu care PC-ul poate prelucra datele.
3. Formarea cadrului. Adaptorul de retea împarte datele în fragmente pe care le poate gestiona (sau, la receptie, le reasambleaza). Într-o retea Ethernet, aceste fragmente au aproximativ 1500 de octeti. Retelele Token Ring folosesc în general un cadru de aproximativ 4 K. Adaptorul încapsuleaza pachetul de date cu un antet si un subsol, formând cadrul stratului legaturii de date. În acest moment, pachetul este complet si este pregatit pentru transmisie.
4. Accesarea mediului. Pentru a-si regla transmisiile, adaptorul de retea foloseste mecanismul de control al accesului la mediu corespunzator protocolului stratului legaturii de date.
5. Conversia paralel/seriala. Adaptoru1 de retea receptioneaza (sau transmite) date de pe magistrala sistemului într-un format paralel, pe care le stocheaza în buffer. Datele din buffer trebuie transmise sau receptionate prin intermediul cablurilor de retea într-un format serial, bit dupa bit. Placa adaptoare realizeaza conversia între aceste doua formate în secunda dinaintea transmisiei (sau dupa receptie).
6. Codarea/decodarea. Adaptoru1 de retea codifica datele pe care le primeste pe magistrala sistemului în semnale electrice care sunt apoi transportate pe cablul de retea si decodifica semnalele care sosesc din retea. Aceste metode au avantaju1 ca incorporeaza în date informatii de sincronizare, utilizând ca masura de baza durata unui bit. În loc sa reprezinte un 0 prin lipsa semnalului electric, iar 1 prin prezenta lui, valorile 0 si 1 sunt reprezentate prin schimbari de polaritate, în functie de mici intervale de timp.
7. Transmiterea/receptionarea impulsurilor. Adaptorul preia impulsurile codificate electric, care contin datele (cadru), le amplifica si le transmite prin intermediu1 cablului.
Executarea tuturor acestor pasi dureaza numai o fractiune de secunda.
Placile adaptoare de retea si softul suport recunosc si gestioneaza erorile care apar atunci când interferenta electrica, coliziunile pachetelor (în retelele Ethernet) sau un echipament care nu functioneaza corect cauzeaza alterarea unei portiuni a unui cadru.
Cabluri si conectoare. Exista trei tipuri distincte de cabluri: cu perechi torsadate (în versiune ecranata si neecranata, cunoscute ca STP si UTP, 10BaseT sau 100BaseT), coaxial, în varianta subtire si gros (cunoscute ca 10Base2 si 10Base5) si fibra optica.
Cablul cu perechi torsadate este format din conductoare izolate, într-un tub protector, cu un anumit numar de rasuciri pe unitatea de lungime. Rasucirea conductoarelor reduce efectul interferentei electromagnetice (care poate fi generata de cabluri din vecinatate, de motoare electrice sau de lampi fluorescente) asupra semnalelor care sunt transmise.
Cablul ecranat cu perechi torsadate (Shielded twisted pair - STP) are o imunitate crescuta la zgomote, deoarece perechile de fire sunt izolate. Cablul neecranat cu perechi torsadate (unshielded twisted-pair -UTP) este folosit în mod frecvent pentru cablarea liniilor telefonice.
 |
 |  |
||
Cablul Ethernet subtire a fost la un moment dat standardul pentru retelele Ethernet, dar a fost înlocuit de cablul neecranat cu perechi torsadate 10BaseT. Cablul subtire se conecteaza direct la fiecare calculator din retea si, în general, se instaleaza mai usor decât cablul gros, dar este mult mai sensibil la interferente de semnal si probleme de conexiune fizica.
Cablul de fibra optica. Pentru transportul informatiilor, acest cablu foloseste impulsuri de lumina în locul semnalelor electrice. De aceea, este complet imun la interferentele electromagnetice care limiteaza lungimea cablurilor de cupru. Atenuarea (slabirea unui semnal pe masura ce acesta parcurge cablul) nu mai reprezinta o problema, fibra optica putând transmite date la distante uriase si cu viteze foarte mari. Aceste cabluri sunt însa foarte scumpe si dificil de instalat si de întretinut. Conectarea cablului, instalarea conectoarelor si utilizarea celor câteva instrumente de diagnosticare disponibile pentru gasirea defectelor din cablu nu sunt operatii la îndemâna tuturor.
Cablul de fibra optica a fost proiectat simplu, dar avându-se în vedere si conexiunile imperfecte. De obicei consta dintr-un fir de sticla, cu un diametru masurabil în microni (milionimi de metru), înconjurat de un învelis de sticla solida. La rândul lui, acest învelis este acoperit de o teaca protectoare. Primele cabluri de fibra optica au fost realizate din sticla, dar au fost dezvoltate si fibre din plastic. Sursa de lumina necesara cablului de fibra optica este o dioda emitatoare de lumina (LED); informatiile sunt de obicei codificate prin variatia intensitatii luminii. La celalalt capat al cablului exista un detector care converteste din nou semnalul sosit în impulsuri electrice. Exista doua tipuri de cablu de fibra optica: monomod si multimod. Cablul monomod are un diametru mai mic, este mai scump si poate transporta semnalele la distanta mai mare. Cablul multimod are un diametru de cinci pana la zece ori mai mare decât cablul monomod, ceea ce îl face mai usor conectabil. De aceea, este cablu1 de fibra optica cel mai frecvent utilizat. Totusi, cablul multimod este afectat de distorsiuni mai mari si de o banda mai îngusta.
Fiecare calculator din retea este conectat la celelalte calculatoare prin cablu (sau un alt mediu). Uneori, un singur cablu trece de la o statie la alta, legând toate calculatoarele din retea. Acest mod de cablare se numeste topologie
 |
 |
Un alt tip de topologie foloseste cabluri separate care conecteaza fiecare calculator la un nod central, denumit de cele mai multe ori hub sau concentrator. Acest tip de cablare se numeste topologie stea si este prezentat în figura de mai jos:
Deoarece fiecare calculator foloseste un cablu separat, întreruperea unei conexiuni afecteaza numai calculatorul implicata în ea. Schemele de cablare de tip magistrala folosesc mai putin cablu decât topologia stea, dar sunt mai greu de diagnosticat si de întretinut. În acest moment, cel mai uzual tip de retea locala Ethernet este cel realizat în topologie stea, folosind cablu 10BaseT.
Alt tip de topologie este topologia inel, în care fiecare statie de lucru este conectata la urmatoarea, iar ultima statie este conectata la prima, de fapt o topologie de tip magistrala, dar cu capetele interconectate.
Aceste topologii diferite sunt de multe ori combinate, formând o retea hibrida. De exemplu, se pot lega concentratoarele unor retele în topologie stea cu o retea de tip magistrala, formând o retea de tip stea-magistrala. Inelele pot fi conectate în acelasi fel.
Protocolul ales pentru nivelul legaturii de date reprezinta cea mai importanta decizie pe ce trebuie luata atunci când se proiecteaza o retea locala. Acest protocol defineste viteza retelei, mecanismul de control al accesului la mediu si driverul de adaptor.
Institutul IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) a definit si documentat un set de standarde pentru caracteristicile fizice ale retelelor. Aceste standarde sunt cunoscute sub numele IEE 802.3 (Ethernet) si IEEE 802.5 (Token Ring) care ulterior au fost mult îmbunatatite.
Protocolul Ethenet. Cu peste 20 de milioane de calculatoare instalate, Ethernet este cel mai folosit protocol pentru legatura de date. Retelele Ethernet permit interconectarea unei game largi de echipamente, inclusiv statii UNIX, calculatoare Apple, imprimante si PC-uri. Adaptoarele Ethernet pot fi cumparate de la o multime de firme producatoare, iar majoritatea accepta toate cele trei tipuri de cablu definite de standard: Thinnet, Thicknet si UTP. Reteaua Ethernet traditionala functioneaza la 10 Mbps, dar aparitia retelei Fast Ethernet a ridicat viteza la 100 Mbps.
Specificatiile Ethernet constau din trei elemente:
- Specificatiile nivelului fizic care dau indicatii pentru instalarea cablului UTP, Thinnet si Thicknet.
- Cadrul de date Ethernet care defineste informatiile pe care protocolul Ethernet le înscrie în antetul si în subsolul fiecarui pachet de date de la nivelul legaturii de date.
- Controlul accesului la mediu care este un mecanism folosit pentru reglarea accesului la mediul de retea partajat de mai multe calculatoare.
Deoarece calculatoarele dintr-o retea locala partajeaza un mediu comun de retea, de obicei un cablu, trebuie sa existe o schema care sa arbitreze accesul la retea al fiecarui sistem. Daca doua calculatoare transmit în acelasi timp un pachet de date, poate avea loc o coliziune, distorsionând ambele pachete si având ca rezultat pierderea datelor. Aceasta schema de arbitrare se numeste mecanismul media access control (controlul accesului la mediu - MAC).
Protocolul Token Ring. Retelele Token Ring difera substantial de Ethernet. Proiectat initial de IBM pentru a rula cu 4 Mbps pe un cablu STP sau UTP, standardul a fost revizuit pentru a include o versiune la 16 Mbps. Adaptoarele si concentratoarele Token Ring sunt mult mai scumpe decât cele Ethernet, dar acest cost poate fi usor justificat de viteza mai mare a protocolului si de performantele sale, chiar si în conditiile unui trafic intens.
Deoarece într-o retea Token Ring care functioneaza corect nu este posibil ca doua calculatoare sa emita în acelasi timp, nu exista nici coliziuni si, deoarece fiecare calculator are sanse egale de a transmite, performantele retelei nu se degradeaza în conditiile unui trafic intens.
Când se instaleaza într-un PC un soft pentru un client de retea, primul pas este instalarea unui driver pentru adaptorul de retea din calculator. Acesta nu numai ca identifica hardul adaptorului, dar implementeaza si protocolul pentru nivelul legaturii de date. La nivelurile superioare exista câteva protocoale uzuale, dar pentru instalarea clientului de retea ele sunt tratate ca o entitate.
În aproape toate situatiile, pe acelasi calculator se pot instala mai multe protocoale, care sa accepte diferiti clienti de retea.
Unul dintre cele mai întâlnite astfel de protocoale este protocolul TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). TCP si IP sunt protocoale separate pentru nivelul de transport si nivelul de retea, dar TCP/IP este numele dat întregii suite de protocoale de retea dezvoltate pentru a fi utilizate în Internet, dintre care TCP si IP sunt doar doua. Ulterior, protocoalele TCP IIP au fost adoptate de sistemele de operare UNIX, iar în prezent au devenit suita cea mai utilizata în retelele locale de PC-uri. Aproape orice sistem de operare cu capacitati de retea accepta TCP/IP si se pare ca acest protocol este pe cale sa înlocuiasca toate celelalte protocoale concurente.
TCP/IP este opereaza la nivelurile de aplicatie, transport, retea si a legaturii de date. Protocoalele au fost initial dezvoltate de Departamentul Apararii al Statelor Unite, în 1970, ca un mediu independent de platforma si de hard pentru comunicatiile prin reteaua care ulterior a devenit Internet.
Principalele avantaje ale suitei TCP /IP sunt:
- Independenta fata de platforma. TCP/IP nu a fost conceput pentru a fi utilizat într-un singur mediu hard sau soft. El poate fi si este utilizat de calculatoarele si de retelele de toate tipurile.
- Adresare absoluta. TCP/IP furnizeaza o modalitate de identificare unica a fiecarui calculator din reteaua Internet.
- Standard deschis. Specificatiile TCP/IP sunt publice si sunt disponibile atât utilizatorilor, cât si dezvoltatorilor.
- Protocoale de aplicatie. TCP/IP permite unor medii diferite sa comunice între ele.
Unele dintre cele mai importante protocoale din suita TCP/IP sunt:
1. Internet Protocol (IP). Operând la nivelul de retea, IP este protocolul principal din suita TCP/IP. El asigura adresarea si informatiile de directionare a datelor din retea si împarte pachetele în fragmente mai mici, operatie necesara pentru a fi transportate la destinatie. Datele generate de aproape toate protocoalele TCP /IP sunt transportate în pachete IP, denumite datagrame.
2. Transmission Control Protocol (TCP). TCP este un protocol sigur, orientat pe conexiune, care functioneaza la nivelul de transport. Un protocol sigur este unul în care sistemul destinatar transmite expeditorului mesaje de confirmare, verificând receptionarea fara erori a pachetelor. Un protocol orientat pe conexiune este unul în care doua calculatoare schimba între ele mesaje înainte sa transmita datele utilizatorului. Aceste mesaje stabilesc o conexiune care ramâne deschisa pâna când transmiterea datelor s-a încheiat.
3. User Datagram Protocol. Functionând si el la nivelul de transport, UDP este un protocol nesigur, nebazat pe conexiune, concurentul protocolului TCP. Un protocol nebazat pe conexiune transmite datele fara sa stie daca sistemul destinatie este pregatit sa le receptioneze sau chiar daca exista. Un protocol nesigur este unul în care sistemul destinatie nu transmite mesaje explicite de confirmare. UDP este folosit în principal pentru tranzactiile scurte interogare/raspuns, în care raspunsul functioneaza ca o confirmare. Sistemul Domain Name Server (DNS) din Internet foloseste protocolul UDP pentru cea mai mare parte a comunicatiilor sale.
4. Internet Control Message Protocol (ICMP). ICMP nu transporta datele utilizatorului, ci este un protocol de control si diagnosticare, folosit pentru informarea celorlalte sisteme despre conditiile si erorile din retea. Utilitarul TCP/IP PING foloseste ICMP pentru a determina daca un sistem din reteaua TCP /IP functioneaza.
5. Address Resolution Protocol (ARP). ARP este un protocol folosit de IP pentru conversia adreselor de la nivelul de retea în adresele hard necesare nivelului legaturii de date.
6. Point-to-Point Protocol (PPP). PPP este un protocol al nivelului legaturii de date, dar nu este utilizabil în retelele locale. PPP este folosit pentru stabilirea unei conexiuni directe între doua calculatoare, de obicei prin intermediul unei conexiuni cu modern. Daca pentru conectarea la Internet se utilizeaza caracteristica Dial-Up Networking a sistemelor Windows 9x, 2000 sau Windows NT, se foloseste si protocolul PPP.
7. File Transfer Protocol (FTP). FI'P este un protocol al nivelului de aplicatie, folosit pentru transferul fisierelor între sisteme TCP/IP. Spre deosebire de majoritatea protocoalelor, FTP defineste de fapt interfata de utilizator a unei aplicatii. Aproape toate implementarile TCP/IP includ un program cu interfata text bazat pe FTP, iar multe dintre comenzi sunt identice, indiferent de sistemul de operare folosit.
8. Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Operând la nivelul de aplicatie, HTTP este protocolul fundamental al sistemului World Wide Web. Când se tasteaza o adresa URL, programul transmite o cerere HTTP serverului indicat. Serverul raspunde cu un mesaj HTTP care contine fisierul cerut.
9. Simple Mail Transfer Protocol (SMTP). SMTP este un protocol al nivelului de aplicare, folosit de majoritatea aplicatiilor de e-mail pentru transmiterea prin Internet a corespondentei.
10. IPX. IPX reprezinta termenul colectiv de desemnare a protocoalelor particulare create de Novell pentru sistemul lor de operare NetWare. Desi bazat pe unele dintre protocoalele TCP/IP, standardele protocoalelor IPX sunt proprietatea firmei Novell.
Totusi, firma Microsoft a creat pentru sistemele de operare Windows propriul sau protocol compatibil IPX. IPX (Internetwork Packet Exchange) este un protocol nebazat pe conexiune, nesigur, pentru nivelul de retea, echivalent ca functionalitate cu IP. Protocoalele IPX sunt folosite în prezent numai în retelele cu servere NetWare si de obicei sunt instalate împreuna cu o alta suita de protocoale, de exemplu TCP/IP.
|
