Necesitatea si rolul retelelor de calculatoare
O retea de calculatoare este un sistem de comunicatie care are la capete calculatoare (aceste calculatoare se numesc HOST- uri sau GAZDE). Nu exista restrictii privitoare la marimea, destinatia ori tipul hosturilor, fiind posibile sisteme eterogene (diferite) de comunicatii. Din aceasta perspectiva vom privi la fel un calculator PC sau un supercalculator; unele hosturi pot fi dedicate unor actiuni specifice: servere de tiparire, servere de fisiere, de obicei acestea deservesc alte host - uri. Host - urile care nu sunt neaparat dedicate, interactioneaza direct cu persoanele care le utilizeaza = utilizatori = useri.
Un PC (Personal Computer) a fost conceput pentru a satisface necesitatile de prelucrare ale unui utilizator (mono user). Pe masura extinderii ariei de raspândire a PC - urilor, accesul unui singur utilizator la resursele sistemelor de calcul a constituit un impediment major, ceea ce a condus la realizarea retelelor de PC-uri (sisteme multiutilizator).
Principalele avantaje oferite de o retea sunt:
partajarea fisierelor (de ex. accesarea simultana a unei baze de date de catre mai multi utilizatori);
protejarea software-ului de baza (conduce la reducerea costului cumpararii licentelor de software pentru fiecare PC, se cumpara un singur pachet multiutilizator);
partajarea unor resurse hardware (memorie externa, imprimanta, scanner etc.);
flexibilitatea în extindere, prin adaugarea ulterioara a unor noi PC-uri, ca statii de lucru;
posta electronica (utilizatorii pot comunica si schimba fisiere);
securitatea datelor confidentiale (accesul la retea este protejat, nepermitându-se accesul unor utilizatori neautorizati);
managementul centralizat al datelor;
utilizarea unor sisteme de operare diferite pe workstation-urile retelei.
Tipuri de retele
Retelele de calculatoare se clasifica în functie de mai multe criterii, cele mai importante fiind legate de modul de conectare a statiilor de lucru si de distanta la care se realizeaza comunicarea.
Din punct de vedere a distantei si a modului de conectare an vederea realizarii schimbului de informatii, retelele de calculatoare se împart în doua mari categorii:
retele locale care conecteaza fizic calculatoare aflate la distanta mica (aceeasi camera, aceeasi cladire);
retele care asigura comunicarea între calculatoare aflate la mare distanta (în orase diferite sau tari diferite);
O retea locala de calculatoare - LAN (Local Area Network) conecteaza host-uri aflate în apropiere (în aceeasi camera sau la distanta de pâna la câtiva zeci de metri). Aceste retele folosesc tehnologia ETHERNET, TOKEN-ING (acestea opereazaîn general la viteza de 10Mbps=mega biti /sec si conexiunile sunt realizate cu cablu coaxial sau torsadat) si FIBRĂ OPTICĂ (acestea ating viteze >= 100Mbps).
O retea WAN (Wide Area Network), conecteaza calculatoare din diferite orase si tari. Tehnologia WAN foloseste diverse suporturi de comunicatii: linie închiriata (viteza de 14.400bps), fibra optica, satelit (atingând viteze < =154Mbps).
O retea MAN (Metropolitan Area Network) reprezinta un intermediar între LAN si WAN. O astfel de retea acopera un întreg oras si functioneaza, de multe ori la viteza unui LAN. Suportul de comunicatie este de asemenea divers:
linii telefonice comutate (dial-up) cu viteze între 9.600 bps si 33.000 bps;
linii telefonice dedicate (linii de transmisie de date, linii închiriate) cu viteze de pâna la 128Kbp = kilo biti/sec;
cablu coaxial de 10Mbps;
cablu TV (infrastructura sistemelor de televiziune prin cablu);
transmisie prin radio;
transmisie prin laser.
O retea INTERWORK, reprezinta conectarea între doua sau mai multe retele; de fapt este vorba de comunicare între doua calculatoare plasate în doua retele diferite.
Calculatorul care are rolul de a face legatura între doua retele (router) este denumit:
bridge, pentru retele de acelasi tip;
gateway, pentru conectarea a doua retele diferite din punct de vedere al software-ului de retea (de exemplu o retea NOVELL cu o retea BANYAN).
Arhitectura unei retele locale depinde în mare masura de topologia folosita în realizarea retelei. Prin topologie se întelege modul de dispunere a cablurilor pentru interconectarea tuturor statiilor de lucru (W.S.). Alegerea variantei de retea mai are în vedere tipul prelucrarilor, protocolul de comunicatie, dimensiunea si caracteisticile cablurilor, costul de instalare, modul de administrare, etc.
Din punct de vedere al topologiei, retelele locale se împart în trei mari categorii care sunt:
retea cu topologie liniara (ETHERNET);
retea cu topologie în inel (TOKEN-RING);
retea cu topologie în strea (ARCNET);
Topologia liniara (bus) consta într-un singur tronson de cablu, pe care sunt legate WS - urile.
Topologia în inel este similara cu cea liniara, cu deosebirea ca are o forma circulara.
Topologia în stea consta într-o cutie centrala sau concentrator (hub), din care se ramifica un numar de cabluri pentru conectarea WS-urilor.
Sisteme de operare pentru retele
Reteaua de PC-uri este privita ca si sistemul de calcul, ca un ansamblu de doua componente: hardware si software. Chiar daca din punct de vedere fizic echipamantele au fost interconectate, fara existenta sistemului de operare pentru retea (componenta logica), reteaua nu poate fi operationala, deci nu poate functiona.
Sistemul de operare pentru retea cuprinde trei componente principale:
q sistemul de operare al server-ului;
q utilitarele de retea;
q software-ul pentru conectarea workstation-urilor.
Sistemul de operare al server-ului reprezinta "creierul" retelei, care furnizeaza functiile cheie necesare operatiilor de baza în retea (sistemul de fisiere, gestionarea memoriei, organizarea sarcinilor de prelucrare etc.).
Utilitarele de retea ruleaza sub controlul sistemului de operare al serverului, asigurând utilizatorilor atât servicii de baza (partajarea fisierelor si înregistrarilor), cât si servicii complexe (înregistrari SQL ale bazei de date etc.).
Software-ul pentru conectarea workstation-ului realizeaza legatura dintre sistemele de operare ale WS-urilor si sistemul de operare al server-ului. Software-ul de comunicatii asigura protocoalele de comunicatii, ce permit transmiterea si circulatia pe retea a cererilor si raspunsurilor solicitate de catre diversi utilizatori ai retelei. Software-ul pentru conectarea WS-urilor se afla în statia de lucru a utilizatorilor, împreuna cu sistemul de operare al WS-ului (MS-DOS, WINDOWS, OS/2, UNIX, Macintosh).
Pâna nu demult, cel mai cunoscut si raspândit software pentru retele de calculatoare era sistemul de operare NetWare realizat de firma Novell (de aceea se întampla adesea ca vorbind despre retele sa se foloseasca termenul de retele Novell). Fiecare utilizator conectat la retea are drepturi limitate de acces, stabilite de administratorul retelei. Utilizatorii sunt recunoscuti printr-un nume si o parola care sunt introdu-se de fiecare data când acestia doresc sa se conecteze de la statia de lucru individuala la server.
Spre deosebire de alte retele, de exemplu LAN - tastic în care toate statiile de lucru împart aceleasi responsabilitati, varianta Novell cu server dedicat, desi mai scumpa s-a impus datorita performantelor ridicate pe care le ofera (viteza mult mai mare, flexibilitatea si fiabilitatea sistemului cu asigurarea integritatii fizice a datelor, exploatarea relativ simpla, cu asigurarea protectiei fondului de date din punct de vedere logic, prin nivele de parole).
Prin interconectarea retelelor, se ofera posibilitatea oricarui utilizator dintr-o retea sa aiba acces la informatiile cuprinse pe oricare calculator din cadrul sistemului de retele (în functie de drepturile de acces pe care utilizatorul le detine).
Exploatarea retelei se poate face de catre utilizatori singulari (utilizatori obisnuiti, operatori si administratorul de retea) sau de catre grupuri de utilizatori. Utilizatorul obisnuit lucreaza la o statie din cadrul retelei, având, în general, un acces restrictiv la resursele retelei (functie de drepturile de acces acordate de administratorul de retea).
Operatorul poate primi si o serie de drepturi de acces suplimentare (trustee), care sa-i permita si accesul la o serie de utilitare ale software-ului de retea.
Administratorul de retea (supervizorul retelei) este cel care raspunde de întreaga retea si care beneficiaza de toate drepturile de acces oferite de sistemul de operare. El este cel care stabileste drepturile de acces ale utilizatorilor obisnuiti si ale operatorilor.
Grupurile de utilizatori sunt constituite din acei utilizatori asociati anumitor aplicatii, cu drepturi egale asupra unor fisiere de date etc. De exemplu se poate transmite un mesaj simultan numai unui grup de utilizatori.
Protocoale de retea
Comunicarea între doua sisteme de calcul se realizeaza prin descompunerea
ei în subsarcini specifice si apoi o abordare în etape a implementarii, în
conformitate cu descompunerea fixata.
Un protocol este un set de reguli si conventii ce se stabilesc între participantii la o comunicatie în vederea asigurarii bunei desfasurari a comunicatiei respective. Un protocol este independent de continutul mesajelor care se schimba în cadrul comunicatiei. Fiecare din regulile unui protocol fixeaza sarcinile a doi protagonisti:
emitatorul (sursa comunicatiei);
receptorul (destinatia comunicatiei);
Comunicatia, mai ales cea care implica echipamente electronice este relativ complexa. Aceasta este cauza pentru care realizarea ei se face pe nivele, care pot fi implementate si gestionate mai usor. Se creeaza astfel o ierarhie, numita FAMILIE DE PROTOCOALE. Componenta de pe un anumit nivel "i" interactioneaza în trei directii:
interactiunea pe orizontala
este aceea în care nivelul "i" al unui protagonist inteactioneaza cu
nivelul "i" al partenerului de la capatul celalalt al
comunicatiei, relatia dintre ei desfasurându-se conform. protocolului
"i".
interactiunea pe verticala cu nivelul inferior i-l are ca scop transmiterea spre acest nivel a sarcinilor pe care acesta din urma trebuie sa le execute astefel încât mesajul sa ajunga la partenerul de pe nivelul "i", respectiv sa preia de la acesta mesajele provenite de la partenerul de pe nivelul "i" de la capatul celalalt al comunicatiei.
interactiunea pe verticala cu nivelul superior i+l are ca scop primirea de la acest nivel a sarcinilor pe care acesta din urma trebuie sa le execute a.i. mesajul sa ajunga la partenerul lui de pe nivelul "i+1", respectiv sa i se predea acestuia mesajele provenite de la partenerul de pe nivelul "i+1" de la capatul celalalt al comunicatiei.
Pe parcursul comunicatiei între calculatoare au fost elaborate mai multe familii de protocoale ca de exemplu:
modelul OSI;*
modelul TCP/IP;*
modelul XNS (PEX/SPP) = Xerox Network System;
modelul SNA = IBM System Network Architecture;
modelul NetBIOS = de la IBM;
modelul UUCP = Unix to Unix Copy;
*=cele mai raspândite;
Modelul O.S.I. (Open System Interconection)
Structura modelului OSI este un model de descriere a nivelelor de actiune în comunicatia într-o retea, model elaborat între anii 1977 si 1994 de catre I.S.O. (International Standards Organization). Mai este numit si modelul de interconectare a sistemelor deschise si este organizat pe 7 nivele care sunt:
nivel fizic (physical layer), care are rolul de specificatii electronice, mecanice si de transmisie;
nivel de legatura de date (data link layer), care fixeaza o legatura fara erori în jurul unei linii de transmisie;
nivel retea (network layer) ce fixeaza si ruteaza fluxul de date între capetele comunicatiei;
nivel transport (transport layer) - ofera cel mai înalt nivel de servicii, incluzând, multiplexare si control de flux;
nivel sesiune (session layer), gestioneaza dialogul între aplicatii sau utilizatori;
nivel prezentare (presentation layer) - indica sintaxe comune folosite intre aplicatii sau utilizatori;
nivel aplicatie (application layer) ;
Majoritatea modelelor de protocoale sunt organizate doar pe patru nivele (într-un nivel sunt însumate mai multe nivele consecutive ale modelului OSI), ca în figura de mai jos.
Atât specificatiile OSI, cât si ale familiilor implementate pe baza acestuia asigura o relativa independenta între nivele, în sensul ca înlocuirea unui protocol de pe un anumit nivel nu atrage dupa sine înlocuiri si la alte nivele.
De exemplu atât TCP/IP cât si XNS sunt prevazute la nivel proces cu o
componenta de manevrare de fisiere numita TFTP (Trivial File Transfer
Protocol); aceasta apare în doua ipostaze care sunt:
client - care cere un serviciu de transfer
server - care
executa acest serviciu
Concepte si tehnici folosite în comunicatii
REPETOR (e utilizat la nivel 1) - este un echipament electronic care copiaza semnalul electronic, inclusiv zgomotul, de la un segment de retea la urmatorul; frecvent astfel de dispozitive sunt folosite în retelele ethernet;
BRIDGE (e utilizat la nivel 2) - muta entitati de transfer ale acestui nivel, numite "frames" sau cadre, între doua retele vecine; este un "dispozitiv inteligent", care nu numai copiaza dintr-o parte în alta, ci si controleaza validitatea continutului transferat;
ROUTER (e utilizat la nivel 3) - muta entitati de transfer ale acestui nivel, numite "pachete" de la o retea la alta si ia decizii privitoare la traseul (retele intermediare) care urmeaza sa-l parcurga pachetul pentru a ajunge la destinatie;
GATEWAY = este un termen generic ce se refera la interconectarea între doua sau mai multe retele; de exemplu în "comunitatea TCP/IP", acest termen se refera la rutarea nivel retea; uneori, acest termen descrie soft-ul care efectueaza o serie de conversii specifice pentru nivelele superioare din retea;
Termenii de bit, octet si locatie de memorie sunt notiuni primare utilizate în sistemele de calcul (host-uri):
Aceste operatii, frecvent folosite în comunicatii, sunt perechi doua câte doua. Una din componente actioneaza la sursa când se genereaza informatia, iar cealalta la receptia de la destinatie.
Încapsulare si dezincapsulare
Termenul de încapsulare se refera la completarea datelor transmise la fiecare nivel dintr-o familie de protocoale, cu o serie de informatii care vor fi folosite de protocol pentru validarea transmisiei la nivelul respectiv. Operatia se desfasoara începând cu nivelele superioare catre cele inferioare. Dezincapsularea este operatia inversa; la receptie, aceste "suplimente de informatie" sunt folosite spre a verifica validitatea entitatii de informatie primite de la partenerul de pe acelasi nivel; apoi sunt eliminate si restul de informatie este transferat nivelului superior.
Multiplexare si demultiplexare
Prin Multiplexare se întelege combinarea mai multor elemente într-unul singur. Pentru a se pastra consistenta, fiecare element component trebuie sa poarte cu el o informatie prin care sa precizeze de unde provine. Operatia inversa, Demultiplexarea, desface un element în componentele sale, pe care le repartizeaza destinatarilor corespunzatori.
Fragmentare si reasamblare
Majoritatea protocoalelor limiteaza superior lungimea unei entitati (pachet, mesaj, frame) de transmis. Aceasta limita este indicata de o constanta numita MTU = Maximum Transmision Unit. În cazul în care dimensiunea datelor care urmeaza a fi transmise depasesc valoarea MTU, are loc actiunea de fragmentare. Prin aceasta, se realizeaza o decupare a informatiei de transmis în fragmente de maximum MTU octeti care vor fi transmise ca si entitati separate. În prealabil în antetul fiecarui fragment se înscrie un numar de identificare a entitatii în ansamblu, un numar întreg ce indica numarul de fragmente care compun entitatea si un numar de ordine a fragmentului în cadrul entitatii. Fiecare fragment este transmis ca un pachet de sine statator catre destinatar. Din aceasta cauza, este posibil ca doua pachete componente ale aceluiasi mesaj sa parcurga drumuri diferite de la sursa la destinatie, mai mult ordinea sosirii fragmentelor la destinatie poate fi una aleatoare. Odata ce au sosit toate fragmentele la destinatie, urmeaza operatia de reasamblare, care pe baza n
umarului de secventa reface entitatea în forma initiala. Fragmentarea si reasamblarea se aplica nu numai direct între sursa si destinatie, ci si pe portiuni intermediare între cele doua
capete. Aplicarea ei se poate face, într-un fel sau altul, la orice nivel al unei familii de protocoale.
Fragmentarea / reasamblarea prezinta atât avantaje cât si dezavantaje; principalul dezavantaj este acela ca admite mesaje oricât de lungi. Principalul dezavantaj este acela ca indiferent de lungimile mesajelor, sunt executate prelucrari specifice fragmentarii / reasamblarii rezulta deci ca va creste timpul total de prelucrare.
Avem nevoie de o mai mare putere de prelucrare a datelor si de vitezã sporitã în schimbarea lor. Retelele de calculatoare pot asigura ambele cerinte.
Topologia retelei, infrastructura ei, sistemul de operare sunt câteva puncte forte ale unei retele de calculatoare. Dacã ele nu sunt alese cu grijã, vom avea ca rezultat o retea amorfã, plinã de probleme de comunicatie, care ne va descuraja si va umbri notiunea de retea de calculatoare.
Notiuni de infrastructurã
Atunci când se proiecteazã o retea de calculatoare, trebuie sa se cunoascã ce fel de cabluri se vor utiliza precum si topologia viitoarei retele.
Cablurile se împart în mai multe categorii :
- UTP (Unshielded Twisted Pairs ) - cablu cu 4 perechi de fire de cupru
fãrã ecran.
- Thin Coaxial Cable - cablu subtire de cupru ecranat.
- Thick Coaxial Cable - cablu gros de cupru ecranat.
- Fiber Optic Cable - cablu fibrã opticã
- AUI Cable - cablu de legãturã . Este de douã feluri : subtire si gros.
- Stacking Cable - Cablu de legãturã între mai multe echipamente de
retea.
Cablul UTP (10BaseT) - are impedanta de 100 ohmi. Are în interior (de obicei) 4 perechi de fire de cupru torsadate si codificate dupã culoare (portocaliu, albastru, verde, maro). Sunt utilizate în retele 10Mbs - 10Base-T, 100Mbs - 100Base-TX. Conectarea echipamentelor se face la capetele cablului. Este interzisã conectarea unui echipament aditional pe parcursul cablului. Legãtura de retea se face întotdeauna pe perechi de fire si nu pe fire separate. De obicei se utilizeazã perechea portocalie
si cea albastrã.
Categoria 5 se impune, în general, pentru toate felurile de retele de 10Mbs si 100Mbs dar existã si infrastructuri pentru 10Mbs create cu cablu categoria 3.
Fibra opticã - este compusã (în general) din douã fibre optice introduse în plastic, la capete având conectoare speciale în functie de tipul retelei în care sunt utilizate.
Fibrele optice pot fi unimodale (are atenuare micã si se poate face o singurã legãturã de date) sau multimodale (au atenuare mare dar se pot face mai multe transmisii deodatã). Cablul AUI este netorsadat si poate fi gros si subtire. Are o lungime de maxim 50m în cazul cablului gros AUI si 15m în cazul cablului subtire AUI.
Este folosit de obicei pentru conectarea unui nod la cablul gros.
Lungimea maximã admisibilã la UTP între douã statii sau douã echipamente este de 200m pe când la cablu subtire este de numai 185m. Securitatea în ceea ce priveste întreruperea comunicatiei este superioarã la UTP deoarece un segment fizic deconectat înseamnã pierderea unui echipament, iar la cablu subtire înseamnã pierderea retelei. Securitatea datelor este superioarã in fibra opticã datã fiind constructia ei. Raportul pret - performantã este minim în cazul retelelor pe UTP, ele fiind cele mai rãspândite.
Echipamente de retea:
Echipamentele de retea sunt foarte rãspândite si în functie de producãtor vom avea facilitãti în plus fatã de cele standard. Echipamentele se pot împarti în 4 categorii:
Hub
Bridge
Switch
Router
Hub-urile transmit semnalul amplificat dintr-o parte în cealaltã a segmentelor fizice. Opereazã la nivelul fizic al modelului OSI. Pachetele nu sunt filtrate, deci orice pachet primit pe un port este transmis pe celelalte. Unii producãtori introduc posibilitatea de administrare a hub-urilor prin atasarea de module (SNMP, switch, Hot Swap Cascade, etc).
Bridge-urile sunt echipamente de retea care actioneazã la nivelul legãturii de date si sunt utile atunci când avem nevoie de descongestionarea retelei prin împãrtirea ei în douã domenii de coliziune. Au o logicã de filtrare a pachetelor, pe baza adresei MAC si prin aceasta pot micsora traficul de date.
Switch-ul actioneazã si el tot la nivelul legãturii de date si poate gestiona mai multe legãturi deodatã. Se comportã ca un bridge multiport. Are posibilitate de administrare.
Router-erele actioneazã la nivelul 3 OSI (nivelul pachet). Sunt folosite pentru dirijarea traficului, securitatea datelor, filtrarea pachetelor. Au latentã mare.
Latenta este diferenta între momentul de sosire al pachetului în echipament si momentul de plecare al pachetului. Cu cât filtrarea este mai complexã, cu atât latenta este mai mare.
Hub
Asa cum s-a arãtat mai sus, hub-urile doar amplificã semnalul nefãcând nimic altceva. Unii producãtori au adus îmbunãtãtiri transformând hub-ul într-un echipament puternic.
Hub-urile care permit modul SNMP si modul switch se pot transforma într-un echipament care poate îndeplini rolul de switch .
Balansarea traficului pe segmente este o facilitate introdusã prin adãugarea modulelor de mai sus - ceea ce înseamnã gruparea statiilor de pe segmentele fizice în grupuri de dialog. Se poate introduce si un nivel de securitate la nivel de adresã MAC - intrusul este detectat si pachetele de date amestecate astfel încât sã nu mai existe posibilitatea de refacere - pe de altã parte portul la care intrusul s-a conectat poate fi deconectat din hub, pierzându-se astfel legãtura fizicã.
Hot Swap Cascade este o facilitate care face ca un hub sã poatã fi conectat si deconectat dintr-o stivã de hub-uri, fãrã ca celelalte hub-uri sã fie afectate si comunicatia sã fie întreruptã.
Conectarea în stivã sau cascadarea hub-urilor este bine determinatã de producãtori. Ea se poate face prin cablu UTP cu inversarea perechilor de comunicatie în cablu sau cu inversarea firelor de comunicatie în hub.
Pentru acest lucru, hub-ul este prevãzut cu un buton MDI - MDI-X. In cazul în care firele de comunicatie sunt neinversate, butonul trebuie sã fie pe pozitia MDI-X, hub-ul inversând perechile în interiorul sãu. Unii producãtori au prevãzut hub-urile cu un conector BNC pentru cascadare, astfel fiind salvat un port UTP (ex. 2 hub-uri cu 8 porturi cascadate prin UTP au libere 14 porturi; cascadate prin BNC vor avea 16 porturi libere). Cascadarea prin conector BNC presupune terminatori la ambele
apete ale conexiunii. Hub-urile pot fi conectate si prin stack cable (cablu special de cascadare), aceastã optiune fiind valabilã doar la echipamentele prevãzute cu un astfel de conector.
Dupã felul în care pot fi cascadate hub-urile se pot împãrti în 3 categorii :
- hub-uri conectate conventional;
- hub-uri conectate multisegment;
- hub-uri conectate unisegment;
Hub-urile conectate conventional au toate porturile conectate pe o singurã linie de comunicatie.
Hub-urile conectate multisegment au toate porturile conectate la o linie de comunicatie, fiind posibilã mutarea lor de pe-o linie pe alta.
Hub-urile conectate unisegment au porturile conectate pe diferite la linii de comunicatie.
O facilitate care apare din ce în ce mai des la hub-uri este linia de comunicatie redundantã. Aceasta apare si la switch-uri si constã în introducerea unei linii de comunicatie care este folositã în cazul în care linia principalã de comunicatie se întrerupe. În acest caz, linia de comunicatie secundarã intrã în functiune, fãrã ca utilizatorii sã sesizeze acest lucru.
Concluzii
Avantaje: datele sunt trimise cu minimã întârziere, datoritã lipsei filtrãrii;
- transparentã;
Dezavantaje:- nu are corectie de erori;
- traficul este acelasi prin toate porturile;
- coliziunile "trec" prin hub;
Concluziile de mai sus sunt valabile pentru hub-urile fãrã facilitãti - acestea din urmã aducând cu ele latentã, securitate, segmentare.
Switch
Au fost introduse ca o necesitate de lãtime de bandã. În general, sunt folosite în retelele care au nevoie de un trafic mare de date cãtre unul/mai multe echipamente.
Switch-ul nu transmite datele cãtre toate porturile asa cum face hub-ul. De aceea, traficul prin retea scade datoritã filtrãrii pachetelor. Decizia de filtrare este simplã, switch-ul citind adresa de destinatie înainte de a selecta portul. Segmentarea duce la împãrtirea retelei în domenii de coliziune, transferul de date între segmente fãcându-se pe cât posibil simultan.
n acest mod se creeazã cãi paralele de transfer a datelor între segmente. Accesul în cadrul segmentului nu influenteazã restul retelei, aceasta ducând la descongestionare.
Switch-ul si bridge-ul aduc la zero contorul care numãrã echipamentele de tip repetor. Acest lucru înseamnã cã dacã într-o retea de tip Ethernet avem cascadate 4 echipamente de tip repetor prin cablu UTP, nu se mai poate cascada un al cincilea. Între douã configuratii de acest tip se poate interpune un switch sau bridge, fiind astfel posibilã cascadarea mai multor repetoare (hub-uri). Dacã adoptãm metoda de a cascada hub-urile prin cablu stack, aceastã restrictie nu mai este valabilã, dar intervine limitarea impusã de producãtor (de obicei maxim 8 hub-uri pot fi cascadate
prin stack cable).
Reteaua Ethernet functioneazã în modul half-duplex. Dacã un echipament trimite date, în acelasi timp el nu poate primi datele de rãspuns de la destinatar. Switch-urile pot opera în full-duplex, adicã pot trimite si receptiona date în acelasi timp. Acest lucru este posibil între switch-uri, cât si între switch-uri si unele plãci de retea.
Switch-urile, ca si hub-urile suportã linii redundante de comunicatie. Dacã una din legãturi cade, cealaltã este folositã, acest lucru fãcându-se transparent pentru utilizator.
Dupã arhitectura internã, switch-urile pot fi grupate în :
- cu memorie partajatã;
- cu cãi de comunicatie punct-la-punct;
- cu bus partajat;
Switch-urile cu memorie partajatã alocã, dupã necesitate, fiecãrui port memoria necesarã. Aceastã memorie este alocatã dintr-un "fond comun " de memorie cu care este prevãzut switch-ul. Switch-urile cu cãi de comunicatie punct-la-punct asigurã cãi interne de comunicatie între oricare porturi. Aceastã arhitecturã are limitã de scalabilitate deoarece atunci când creste numãrul de porturi, creste complexitatea retelei de comunicatie internã.
Switch-urile cu bus partajat folosesc o singurã cale de comunicatie internã partajatã dar fiecare port are un buffer de date.
Producãtorii de echipamente de retea adoptã solutii combinate. Astfel, se pot mixa solutia cu bus partajat cu solutia cu cãi de comunicatie punct-la-punct, obtinându-se un switch care poate mixa vitezele pe diferite porturi .
Switch-urile actioneazã la nivelul 2 OSI. Filtrarea pachetelor, se face utilizând adresa MAC. Latenta de transmisie a datelor este datã de modul de filtrare a pachetelor. Unii producãtori adoptã 3 moduri de filtrare a pachetelor în functie de numãrul de octeti care iau parte la decizia de filtrare a pachetelor:
1). Citirea adresei destinatie din frame-ul Ethernet, ceea ce înseamnã citirea efectivã a 6 octeti. Adresa este cãutatã în tabelã si se ia decizia de transmisie, dacã este gãsitã. Acest tip decizional nu functioneazã în cazul în care segmentele participante au viteze de transmisie diferite. CRC este calculat pe mãsurã ce datele sint transmise. Din acest motiv datele pot fi transmise cu erori.
2). Citirea a 64 octeti din frame-ul Ethernet, ceea ce înseamnã adresa (dupã care se ia decizia de transmisie a datelor) cît si a unei bucãti din partea de date, aceasta ducînd la decizia de frame incomplet. În acest caz, se opresc frame-urile rezultate în urma unor coliziuni (de obicei sunt mai mici de 64 octeti).
3). Buffer-ul de date este de 1518 octeti, adicã switch-ul stocheazã tot frame-ul Ethernet. Acest mod permite operarea în full-duplex, corectarea erorilor CRC si evident, a erorilor datorate coliziunilor.
În retelele de tip client - server poate apare congestia retelei, datoritã traficului intens în care o resursã este apelatã de mai multi utilizatori. În acest fel, traficul creste si poate depãsi lãtimea de bandã pusã la dispozitie de switch. Switch-ul poate controla acest lucru pasiv sau activ. Metoda de control pasivã presupune ca, atunci cînd buffer-ul de date al switch-ului este plin, sã fie golit si sã se cearã o retransmisie a datelor. Metoda de control activã lanseazã semnal de coliziune pe toate porturile care nu utilizeazã buffer-ul, acestea intrând în procesul de retransmisie, dimensiunea buffer-ului fiind mãritã pentru actiunea în curs de desfãsurare.
O solutie pentru mãrirea lãtimii de bandã este port trunking. Dacã avem 2 switch-uri cu 2 porturi de 100Mbps (pot avea pânã la 4 porturi) dedicate, putem mãri banda de 2 ori, adicã viteza de comunicatie va fi de 200Mbps.
Legãtura dintre echipamentele care oferã port trunking trebuie facutã cu acelasi fel de cablu. Liniile de comunicatie trunking sunt vãzute ca o singurã linie de date. Dacã o linie de trunking se întrerupe, atunci switch-ul trece automat pe configuratia prestabilitã, adicã va comunica pe o singurã linie de date.
Autosensing - reprezintã capacitatea de adaptare a portului la comunicatia maximã solicitatã.
Retelele virtuale (virtual LAN) sunt importante pentru reducerea traficului cât si pentru cresterea securitãtii. Retelele virtuale sunt o colectie de porturi care apartin aceluiasi domeniu de coliziune.
În principiu, ele pot fi configurate manual sau automat. Automatizarea constã în urmãrirea automatã a traficului, un timp determinat, si apoi gruparea porturilor în functie de necesitãtile care au rezultat din monitorizare.
Concluzii:
Avantaje:
- nu au nevoie de configurare;
- au latentã micã;
- bandã largã;
Dezavantaje:- nu are capabilitãti WAN;
- securitate micã datoritã modului de filtrare al pachetelor;
Bridge
Este un echipament de retea, folosit în general pentru împãrtirea domeniilor de coliziune în subdomenii sau pentru resetarea contorului de echipamente de tip repetor. Filtrarea pachetelor se face cu ajutorul adreselor MAC. Decizia se ia astfel: când un pachet de date soseste la un port al bridge-ului, adresa destinatarului este cãutatã în tabelã. Dacã este în aceeasi parte de subretea, pachetul nu este transmis în partea cealaltã . Dacã nu este în aceeasi subretea, pachetele trec pe baza tabelei.
Dacã destinatia nu este cunoscutã sau tabela este plinã, pachetele se transmit în ambele subretele (flood it). Se pot utiliza filtre care sã dirijeze pachetele doar la destinatiile la care au acces. În acest mod, se introduce un nou nivel de securitate. Congestia retelei se micsoreazã.
Concluzii
Avantaje:
- segmenteazã traficul eliminând congestiile;
- are filtrare (simplã)
- aduce la zero contorul de treceri prin retea;
Dezavantaje:
- introduce întârzieri ale datelor prin retea;
Router
Este un echipament de retea, folosit la dirijarea traficului între retele mari. Au flexibilitate mãritã în filtrarea pachetelor. Securitatea include de obicei si firewall. Ruta stabilitã pentru transmisia pachetelor de date este transparentã pentru utilizator. Clientii transmit pachete în retea fãrã ca sã stie pe ce rutã ajung la destinatie. Dacã router-ul nu cunoaste destinatia unui pachet, acesta este "aruncat".
Tabelele de rute se pot scrie manual sau se învatã automat prin serviciul de broadcast. Învãtarea automatã constã în apelul de prezentã al fiecãrui router la un timp bine determinat. În cazul în care vecinii sãi directi nu primesc un apel, intrarea din tabelul vecinilor se sterge, acestia urmând a gãsi o altã rutã pentru viitoarele pachete. Fiecãrei rute îi este asociat un cost. Rutarea se face tinând seama de acest cost. Costurile pot fi asociate cu :
timpul minim de rãspuns la trimitirea unui mesaj;
numãrul minim de router-e prin care trece un mesaj pânã la destinatie;
costuri predestinate, stabilite manual pentru fiecare router, costul total fiind suma minimã a costurilor asignate;
Tabela de rutare manualã se scrie de obicei pe router-ele care nu sunt dedicate (server-e care pe lângã alte servicii oferã si rutarea cãtre alte retele). Desigur, sistemele de operare mai noi precum si programele de rutare pot învãta automat rutele.
Concluzii
Concluziile care se pot trage din cele prezentate vor fi util în alegerea echipamentelor potrivite pentru retea. Nu avem pretentia cã am acoperit toatã gama echipamentelor cât si a facilitãtilor oferite de producãtori.
Este bine ca, înainte de a cumpãra un echipament de retea, sã se consulte documentatia sositã cu echipamentul. Aici puteti afla dacã echipamentul suportã linii redundante de transmisie, surse redundante de tensiune, port trunking, etc.
|
