PROIECT LA INFORMATICA Retele de calculatoare si Internet

PROIECT LA INFORMATICA

Tema : Rețele de calculatoare și Internet

Rețele de calculatoare și internet

I.           Rețele de calculatoare

O retea este formata dintr-un grup de calculatoare care utilizeaza in comun echipamente , date si aplicatii , adica resurse hardware si software

La apariția rețelelor de calculatoare, fiecare producător de echipamente de calcul avea propriile sale protocoale de comunicație, ceea ce făcea imposibilă interconectarea calculatoarelor de proveniențe diferite. Pe de altă parte, subrețelele de comunicație care își ofereau serviciile pentru WAN erau și ele destul de diferite, de la companii private de telecomunicații publice - ca, de pildă, American Telephone and Telegraph (AT&T) și Bell Communications Research (Bellcore) din S.U.A., desemnate prin termenul generic "common carriers" - și până la societățile de stat pentru poștă, telegraf, telefon, adesea și pentru radio și televiziune - cunoscute sub acronimul PTT.

Standardele internaționale sunt elaborate de către Organizația Inter-națională pentru Standardizare [International Standards Organization (ISO)] - creată în anul 1946 și având ca membri organizații naționale de standardizare (precum: American National Standards Institute (ANSI) în S.U.A.; British Standards Institute (BSI) în Marea Britanie; Agence Française de Normalization (AFNOR) în Franța; Deutsche Industrie Normen (DIN) în Germania; etc.). CCITT este membru consultativ (adică fără drept de vot) al ISO.

În încercarea sa de standardizare a protocoalelor de comunicație, ISO a propus un model de rețea, structurat pe șapte niveluri ierarhice - model cunoscut sub numele de modelul de referință ISO pentru interconectarea sistemelor deschise (ISO Open Systems Interconnection (OSI) reference model] sau, mai pe scurt, modelul de referință OSI (ISO) [ISO - OSI reference model].

Prin sisteme deschise [Open System (OS)] se înțeleg sisteme care fac publice conceptul i toate detaliile lor de implementare, permi nd ata area de noi entit i care i respectă regulile (deci extinderea sa cu ușurință) dar și participarea specialiștilor la perfecționarea sa.

Numărul de 7 niveluri pentru modelul de referință OSI (ISO) a fost stabilit (prin negocieri al căror rezultat nu a întrunit o adeziune generală) având în vedere următoarele considerente:

un număr prea mic de niveluri implică necesitatea grupării unui număr excesiv de funcții (servicii) într-un același nivel, rolul fiecărui nivel ne mai fiind astfel clar definit;

un număr prea mare de niveluri obligă la existența unui număr mare de interfețe între ele, complicând excesiv circulația informației utile în rețea.

Nivelul fizic (physical layer) reprezintă interfața calculatorului sau terminalului cu canalul fizic / mediul de transmisie. Are sarcina de a transmite șiruri de biți, convertindu-le în semnale care să poată fi transmise eficient pe canalul fizic dintre două IMP - n cadrul WAN - sau ntre dou sta ii - n cadrul LAN.. Problemele ce trebuie rezolvate la acest nivel sunt de natură electrică, mecanică, procedurală și funcțional

conversia biților n semnale electrice, optice sau electromagnetice - în func ie de tipul canalului fizic (mediului) de transmisie utilizat - la emisie și reconversia acestora în șiruri de biți la recep ie

alegerea nivelurilor de tensiune corespunzătoare valorilor logice 1 și 0 (în caz că biții informaționali sunt transmi i ca atare) sau a parametrilor formelor de und aferente combina iilor unui anume num r de biți ( n caz că se utilizează metode de modulație a semnalelor pe canalul fizic), ținând cont de atenuarea introdusă de linia fizică;

asigurarea păstrării formei de undă a semnalului propagat pe linie;

stabilirea duratei semnalelor în funcție de viteza de transmisie pe linie;

modul de stabilire a unei conexiuni și de men inere a ei, precum i de întrerupere a acesteia la terminarea comunicației;

posibilitatea transmisiei duplex sau semi-duplex;

tipul conectorului de legătură la subrețeaua de comunicație, precum i num rul și configurarea pinilor acestuia, ca i rolul fiec rui pin.

Nivelul fizic controlează transmisia efectivă pe un anume mediu fizic - în cadrul WAN pe fiecare tronson [hop] (legătură directă între două noduri) al unei căi.

Nivelul leg turii de date are sarcina principală a nivelului legăturii de date [data link layer] este de a transforma un mijloc primar de transmitere a șirurilor de biți (adică ceea ce oferă legătura fizică controlată de nivelul ierarhic 1 al rețelei) într-un veritabil canal - virtual - de transmitere a informațiilor, fiabil și fără erori, pus la dispoziția nivelului 3 - pentru fiecare tronson de pe o cale de comunicație dintre doi utilizatori în cazul WAN - făcând ca o conexiune de nivel 3 să fie insensibilă față de mediul și modul fizic de transmisie. În acest scop, la nivelul legăturii de date se îndeplinesc următoarele funcții:

Stabile te adresele fizice (hard) ale dispozitivelor - calculatoare, terminale sau IMP - din rețea

Fragmenteaz informația primită de la nivelul 3 în unități de informație numite cadre [frame] / blocuri [block] (de ordinul sutelor de octeți / baiți [byte]), pe care le transmite secvențial. Întrucât nivelul fizic acceptă și transmite șiruri de biți fără a ține cont de semnificația sau structura lor compozitională, nivelului 2 îi revine sarcina de a marca și recunoaște limitele cadrelor [framing], fapt realizat prin atașarea unor succesiuni tipice de biți la începutul și (eventual) la sfârșitul cadrului.

Soluționează problema alterării sau chiar distrugerii cadrelor (din cauza perturbațiilor la care este supus canalul fizic) prin:

Nivelul legăturii de date are misiunea transmiterea fără erori - pe fiecare tronson al unui traseu, în cazul WAN - a cadrelor, indiferent de mediul de transmisie utilizat.

Nivelul de rețea [network layer] - numit și nivelul subrețelei de comunicație [communication subnet layer] - controlează operațiile din subrețea, creând, menținând cât este necesar și apoi întrerupând o conexiune virtuală pentru nivelul 4 între utilizatorii finali. Principalele sale funcții sunt:

Determinarea caracteristicilor de bază ale "interfeței" calculator-IMP (adică a conexiunilor dintre calculator și IMP, care se limitează doar la primele trei niveluri), repartizând între acestea sarcinile privitoare la asigurarea ajungerii corecte la destinație a tuturor pachetelor.

Stabilirea adreselor logice ale calculatoarelor utilizatorilor finali i efectuarea conversiilor ntre aceste adrese i adresele fizice ale respecivelor ma ini.

Alegerea traseului [path] / căii [route] / circuitului [circuit] (adică a succesiunii de tronsoane de canal fizic pentru o pereche sursă-destinație) optim pe care este vehiculat fiecare pachet sau toate pachetele unei sesiuni, de o manieră statică sau dinamică.

Rezolvarea strangulațiilor [bottleneck] provocate de prezența simultană a prea multe pachete în subrețea, fie prin realegerea (adaptivă) a traseelor, fie cerând nivelului 4 să oprească temporar emisia mesajelor.

Contabilizarea serviciilor oferite de subrețea în vederea descărcării financiare a utilizatorilor, conform unor tarife prestabilite.

Nivelul de rețea (3) răspunde, în principal, de alegerea traseelor mesajelor între utilizatorii finali și modificarea acestora fie n sensul asigur rii unor c i optime, fie pentru rezolvarea unor situa ii anormale în sub-rețea.

Nivelul de transport [transport layer] este primul dintre nivelurile de tip sursă-destinație [origin-destination (OD) / end-to-end] (spre diferență de primele trei, la care protocoalele se desfășurau doar între două IMP de la capetele unui tronson de linie fizică dintr-o WAN) și cel care separă nivelurile orientate pe aplicații (nivelurile 5, 6 i 7) - menite s asigure livrarea corect a datelor între calculatoarele interlocutoare - de cele destinate operării subrețelei (nivelurile 1, 2 i 3) - responsabile cu vehicularea mesajelor prin re ea ( i care pot suferi modificări de implementare fără a influența nivelurile superioare). În esență, nivelul 4 preia informația de la nivelul 5, o descompune, dacă e necesar, în unități mai mici (TPDU), și o trece nivelului 3, asigurând sosirea ei în formă corectă la destinatar.

Serviciile oferite de nivelul de transport nivelului 5 sunt de tipurile:

conexiune de transport de tip punct-la-punct, fără eroare, ce transmite mesajele în ordinea în care au fost emise;

transportul unor mesaje izolate, fără garantarea ordinii la destinatar;

difuzarea de mesaje către mai mulți destinatari.

În concluze rolul nivelului 4 este de a stabili unde se afl partenerul de comunica ie i a controla transportul mesajelor între interlocutori conform clasei de servicii selectate.

Nivelul de sesiune [session layer] reprezintă (dacă ignorăm nivelul 6 , care execută mai degrabă anumite transformări ale informației) adevărata interfață a utilizatorului cu rețeaua: cu acest nivel negociază utilizatorul (un proces, uneori o persoană) pentru stabilirea unei conexiuni cu un (proces sau o persoană de la un) alt calculator, conexiune ce permite nu numai un transport de date (ca la nivelul 4), ci și furnizarea unor servicii deosebite, utile pentru anumite aplicații (ca, de exemplu, conectarea/atașarea de la distanță, prin intermediul rețelei, a unui utilizator la un calculator lucrând multiprogramat sau transferul unui fișier între două calculatoare). Deci acest nivel are rolul de a stabili o sesiune între utilizatori - operație numită uneori și stabilirea unei legături [binding] - și de a administra (prin serviciile oferite) dialogul între entitățile pereche de la nivelul 6.

Printre serviciile pe care le oferă acest nivel în scopul administrării dialogului în cadrul sesiunii, menționăm:

Ordonarea dialogului pe legăturile semi-duplex.

Împiedicarea inițierii simultane a unui același tip de operațiune de către ambii parteneri de dialog, în cadrul unor protocoale destinate legăturilor duplex; în acest sens, nivelul de sesiune elaborează un mesaj de control cu o structură specială, numit jeton [token], care este trecut de la un utilizator la celălalt și care dă dreptul numai posesorului său să efectueze o anume operație în cadrul sesiunii (metoda este cunoscută ca administrare prin jeton [token management]).

Încercarea de a reface - de o manieră transparentă - conexiunile de transport întrerupte.

Oferirea unor facilități prin care să se concateneze un grup de mesaje, astfel încât ele să nu se transmită interlocutorului până când nu sunt toate disponibile; aceasta se face cu scopul de a ne asigura că defectele din hardul sau softul rețelei nu pot provoca abandonarea unei tranzacții complicate în mijlocul ei, lăsând astfel baza de date asupra căreia operează într-o stare inconsistentă.

Asigurarea sincronizării entităților pereche - operație de o deosebită importanță, ca în cazul unui transfer masiv de date ce necesită o durată mare de transmisie, timp în care rețeaua este posibil să "cadă"; într-o asemenea situație, pentru a nu fi obligați la o reinițiere a întregii transmisii după fiecare abandonare a transferului (cu șanse mici de a fi încheiată cu succes - căci probabilitatea căderii rețelei după acelați interval de timp rămâne aceeași), se introduce în șirul de date un caracter de control [checkpoint], iar transferul se reia doar de la ultimul caracter de control recepționat corect.

Nivelul 5 determină cine este interlocutorul și stabilește comunicația între aplicații, coordonând și sincronizând dialogul.

Nivelul de prezentare: Spre diferen ă de primele cinci niveluri, care aveau sarcina de a transfera corect și fiabil unit ți de informație dintr-un loc în altul al rețelei, nivelul de prezentare [presentation layer] se ocupă de semantica și sintaxa informațiilor transmise, făcând conversiile de coduri de reprezentare a datelor numerice, șirurilor de caractere și comenzilor, precum și conversiile de formate ale fi ierelor de la reprezentarea utilizată într-un calculator la cea standardizată pentru rețea și, în final, la cea utilizată în calculatorul interlocutor (reprezentare ce poate fi diferită de cea din primul calculator) - oferind astfel coerența informațiilor pe care programele de aplicații le schimbă între ele sau la care se referă în cursul dialogului lor și, totodată, o independență a utilizatorilor față de caracteristicile eterogene ale echipamentelor.

Pentru rezolvarea acestor probleme, nivelul 6 oferă o serie de funcții, solicitate atât de frecvent încât se justifică soluționarea lor de o manieră profesionistă și unică pentru toate rețelele (în loc de a lăsa pe fiecare utilizator să le soluționeze în felul lui) și plasarea lor într-o bibliotecă de subprograme, de unde pot fi apelate de utilizatori.

Printre transformările oferite ca servicii de către nivelul 6 se află:

Conversia codurilor de reprezentare a caracterelor - de exemplu, din ASCII [American (National) Standard Code for Information Inter-change] (cod pe 7 biți plus un bit de control al parității) în EBCDIC [Extended Binary Coded Decimal Interchange Code] (cod pe 8 biți, elaborat de IBM) și vice-versa.

Conversia formatelor fi ierelor, atunci când aceste formate sunt diferite la cele două calculatoare între care se face transferul.

Criptografierea / cifrarea [encryption] și respectiv decriptarea / descifrarea [decryption] mesajelor în vederea păstrării secretului asupra unor informații sau pentru limitarea accesului la acestea.

Comprimarea datelor [data compression], ținând cont că:

majoritatea utilizatorilor de programe de aplicații schimbă între ei nu șiruri aleatoare de biți, ci secvențe de simboluri, dintr-un set finit (și relativ restrâns), ce alcătuiesc informațiile vehiculate (precum: nume proprii, date calendaristice, apeluri, valori numerice în anumite formate ș.a.), utilizând adesea cuvinte și chiar fraze tipice, consacrate;

simbolurile utilizate au frecvențe de apariție diferite;

simbolurile apar într-un anumit context.

În concluzie, nivelul 6 se ocupă de modul cum arată interlocutorul, efectuând conversia structurilor de date.

Nivelul de aplicație [application layer] oferă utilizatorilor (mai exact, programelor de aplicații ale acestora) posibilitatea de acces la rețea, cu toate seviciile pe carea aceasta i le poate furniza. Aici se face selecția serviciilor - în funcție de necesarul de comunicație al aplicațiilor - și se hotărăște mulțimea mesajelor permise, ca și acțiunea întreprinsă la recepționarea fiecăruia din ele.

În principiu, conținutul nivelului 7 ar trebui lăsat la latitudinea utilizatorilor, dar și la acest nivel apar o serie de probleme generale, pentru a căror soluționare au fost concepute, de către firme specializate, produse soft bine puse la punct și conforme cu standardele elaborate de ISO. Menționăm succint câteva astfel de probleme, de care utilizatorii trebuie să țină cont la elaborarea protocoalelor pentru acest nivel sau să facă apel la produsele concepute de firme în acest sens:

Rezolvarea incompatibilităților terminalelor folosite: soluția adoptată constă în definirea unui terminal abstract - numit terminal virtual (de rețea) [(network) virtual terminal (VT)] - identic pentru toți utilizatorii, cu care să poată opera programele de editare sau de alt tip; cu ajutorul unor mici programe de instalare, se face corespondența între funcțiile acestui VT și cele ale terminalului real în cauză, făcând implementarea terminalului transparentă pentru utilizatori și permițând astfel o unică variantă de protocol pentru orice tip de terminal din rețea. În cazul transferului de fișiere - al cărui protocol ține de nivelul de aplicație - trebuie rezolvată problema incompatibilității convențiilor de notații, reprezent ri, ca și de formate ale acestor fișiere.

Utilizarea protocoalelor specifice pentru domeniul în care se înscrie aplicația - industrial, economic, bancar, poștal, transporturi, turism, etc. - pentru a beneficia din plin de facilitățile generale și particulare cu care ele operează și pentru apelarea de la distanță a aplicațiilor [remote job entry].

Partiționarea - de o manieră automată - a problemelor între resursele rețelei, în scopul obținerii unui maxim de eficiență.

La acest nivel se pot afla și funcțiile de gestionare a rețelei.

Într-o rețea de peste doua computere apare necesitatea unor dispozitive care să interconecteze mașinile între ele și chiar tețele diferite .

Exemple de dispozitive pot fi

Repetorul serie este un dispozitiv de nivel 1 ce are rolul de a amplifica semnalul primit la portul de intrare . Acest dispozitiv era folosit la rețelele de tip magistrală sau BUS ce aveau o viteză de pînă la 10Mb/s , sau la rețelele cu o topologie Token Ring.

Hub - ul sau repetorul de semnal multiport ca și repetorul de semnal are rolul de a amplifica semnalul primit pe un port și a reda semnalul amlificat pe toate celelalte porturi disponibile . Deasemenea HUB - ul este un dispozitiv de nivel 1 , și se poate folosi deasemenea în rețele cu topologii TOKEN RING , BUS , și mai ales IERARHICE , in cadrul ethernet și fast ethernet .

Bridge - ul este un dispozitiv fizic asemănător cu repetorul serie , dar la nivel electronic este foarte evoluat folosind adresele IP deci este un dispozitiv de nivel 2 . Rolul acestuia întro rețea este acela de filtru , adică dacă un pachet vrea să treacă prin el acesta îi citeste adresa IP destinație și dacă calculatorul cu adresa respectivă este pe ramura lui acesta lasă pachetul să treacă dacă nu acesta abandonează pachetul .

Switch- ul este deasemenea un dispozitiv de nivel 2 deorece lucrează cu adresele IP , pe care le memorează într-un tabel intern , principala diferență față de Hub este aceea că switch ul preia semnalul de la intrarea unui port , amplifică semnalul și îl trimite mai departe numai pe portul la care este conectată subrețeaua ce include Pc ul destinație .

Routerul este un dispozitiv de nivel 3 și el include toate caracteristicile componentelor de mai sus și altele în plus cum ar fi , interconectarea a două sau mai multe rețele cu topologii funcționale diferite , mai are și un rol de protecție putînd filtra pachetele pe baza cunor caracteristici bine definite de utilizator (Firewall) , deasemenea mai are rol de control al traficului internet putînd partaja în funcție de numărul de utilizatori conexiunea ,mai poate avea un rol de scut antivirus etc . Routerele pot fi de două feluri Hardware (dispoziti fizic asemănător cu un switch , dar la nivel electronic este un calculator cu un sistem de operare minimal , avînd o placă de bază , un procesor , memorie , hard disk ) și software (care este un calculator Pc de tip IBM cu 2 sau mai multe plăci de rețea , si cu un software , necesar rețelei respective ) .

Legaturile fizice dintre statiile de lucru au o pondere importantă n costul total al rețelei. Alegerea mediului de transmisie adecvat scopurilor si situatiei date este de mare importanta atat privind functionarea rețelei, cat si privind costurile (de instalare si eventual de dezvoltare). Comunicatia intre elementele de prelucrare in rețea se face numai prin unde electromagnetice: in spectrul invizibil - prin cupru si eter, in spectrul vizibil - prin fibra optica.

Cablurile folosite in rețelele locale de date sunt de trei tipuri: fire torsadate, cabluri coaxiale - pentru legaturi prin cupru, fibre de sticla - pentru legaturi optice.

Perechi torsadate (twisted pair) - sunt mai multe perechi de fire invelite intr-o aceeasi manta, fiecare pereche impletita in spirala. Prin torsadare se impiedica aparitia inductiilor parazite reciproce in cele doua fire ale perechii.

Se deosebesc perechi ecranate (shielded twisted pair - STP) si neecranate (unshielded twisted pair - UTP) La STP ecranul este legat la potentialul pamantului si suplimentar fiecare pereche este ecranata separat pentru a impiedica inductia in/din perechile vecine.

Avantaje

- preturi mici pentru cabluri,

- usor de pozat, foarte flexibil,

- se pot utiliza cabluri de telefonie (nefolosite anterior, sau refolosite),

- se gasesc mai multe perechi in acelasi cablu.

Dezavantaje

- influenta mai mare a perturbatiilor electrice decat la alte medii,

- nu se pot trasdmite date la distante mari fara amplificare,

- capacitate de transfer mica,

- extindere spatiala mica a rețelei,

- largime de banda ingusta (10MHz).

Pentru extinderi mai mari 300 m si viteze peste 10Mbit/s este obligatorie folosirea STP si nu UTP.

Cablu coaxial consta dintr-un fir (coax cabluri) sau doua fire (twinax cabluri) interioare unui cablu ecranat. Firul interior este inserat intr-un material plastic, acesta la randul lui ecranat si izolat

Avantaje

- adecvate pentru transmisia de inalta frecventa,

- utilizabile pentru distante mari,

- permit rate de transmisie pana la 50Mbit/s,

Dezavantaje

- cabluri relativ groase si inflexibile,

- costuri ridicate,

- componente de interconectate relativ scumpe.

Cablurile coaxiale sunt de diferite tipuri, cele mai raspandite avand impedante de 50 ohmi sau 75 ohmi, iar diametrul intre 0,5 si 15 mm.

Exisa doua modalitati de transmitere a semnalelor pe cablu coaxial: transmisie in banda de baza si transmisie de banda larga Banda de baza (base band): la transmisii de mica distanta nu se foloseste modularea sinusoidala ci modularea prin impulsuri (dreptunghiulare). In banda de baza nu se pot face transmisii decat in regim semiduplex si o singura legatura intre abonati la un moment dat; mai multe legaturi pot avea loc numai prin multiplexarea in timp (divizarea timpului de utilizare a cablului intre abonati).

Benzi de frecventa pentru comunicatii: banda de baza (unica) si banda larga (benzi multiple).

Banda larga (broad band): pe acelasi cablu se pot realiza mai multe legaturi, nu numai prin multiplexarea in timp ci si utilizand mai multe benzi de frecventa.

Prin procedura de transmisie de banda larga se face modularea purtatoarei respectand praguri de frecventa impuse, deci se realizeaza o multiplexare in frecventa. Pe unele benzi de frecventa se poate face numai receptie, pe alte benzi numai transmisie a datelor.

Fibra optica (fiber optic FO): in locul curentului electric se foloseste lumina drept purtatoare pentru semnalul cu informatie. In cablu se gasesc una sau mai multe fibre transparente extrem de subtiri (cativa mm) incastrate intr-un material dur, rezistent.

Atat emitatorul cat si receptorul au, pentru viteze pana la cca. 20Mbit/s, diode electro-luminiscente si rezistente optice, iar pentru viteze mai mari (pana la 400Mbit/s) diode laser la emisie si fotodiode la receptie.

Exista trei procedee de realizare si de aici trei tipuri de fibre optice., ale caror caracteristici sunt prezentate pe scurt in continuare.

Multimod cu profil in trepte: fibra optica are dimensiuni intre 100mm si 400mm. Impulsurile luminoase difuzeaza destul de mult in interiorul "inimii" de sticla si se atenueaza destul de reped in drumul sau prin cablu.
Multimod cu profil gradient: indicele de refractie variaza fara trepte intre inima si mantaua fibrei, iar inima consta din mai multe straturi autoinfasurate; de aceea aceasta fibra este mai scumpa. Impulsul luminos nu se frange la suprafata inima-manta, ci chiar razele difuzate se intorc in inima prin reflexie. Astfel efectul de dispersie efectiva a luminii este sensibil mai mic.
Monomode cu profil treapta: ca si in fibra multimode cu profil in trepte are loc o frangere a razei intre inima si manta, dar aici ingustimea foarte mica a inimii (cca. 5mm) forteaza raza pe o directie axiala, fara pierderi prin difuzie.
Fata de cablurile de semnal electric, pentru fibrele optice folosite in transmiterea informatiei se amintesc:

Avantaje:

- sunt imune la perturbatii electrice si magnetice ,

- sunt insensibile la variatii de temperatura si influente meteorologice (datorita mantalei de protectie),

- au greutate si diametru foarte mici, de aici putin spatiu necesar la montare,

- usor de pozat (montat in canale de cabluri),

- nu provoaca "microfonie", prin lipsa campurilor emise,

- viteza foarte mare de transmisie (pana in domeniul GHz-lor),

- durata de viata foarte mare.

Dezavantaje:

- montarea cap la cap a fibrelor optice este dificila, fiindca trebuiesc foarte bine polizate si aranjate (in prelungire), cu mare precizie,

- la montare nu se admit indoiri,

- sunt cabluri scumpe,

- costurile pentru emitator, receptor si repartitor sunt mari.

Astazi fibrele optice sunt folosite cel mai adesea la interconectarea rețelelor locale (LAN), si in cazuri speciale si in LAN. Pentru interconectarea mai multor rețele locale fibra optica care le uneste se numeste coloana vertebrala (backbone) si se bazeaza pe FDDI standard.
 
Mai jos se prezinta cateva criterii utile in alegerea tipului de cablu:

- cat de rapid este adaptorul de rețea (rata maxima de transfer
- legatura are loc pe distante mari (sau mici)

- se va utiliza transmisia in banda de baza sau in banda larga

- ce protocol de acces se va folosi

- care sunt cerintele de insensibilitate la perturbatii 

- la ce unghi minim vor fi indoite cablurile 

- pentru cate statii este necesar accesul la cablu 

- cat sunteti dispusi sa cheltuiti pe cablu

Raspunsurile la aceste intrebari indica tipul de cablu adecvat, folosind caracteristicile expuse anterior pentru perechi torsadate, cablu coaxial, fibra optica. 

Modemul (modulator/demodulator): In general este un dispozitiv care moduleaza si demoduleaza semnale. In comunicatia intre calculatoare, este un dispozitiv folosit la convertirea semnalelor digitale in analogice si convertirea semnalelor analogice in digitale.

Modemul deasemenea este un dispozitiv ce conectează un calculator la rețeaua mondială , un dispozitiv uzual și poate fi chiar un dispozitiv de rețea .

Comunicatia la distante mari se face uzual prin infrastructura rețelei telefonice, care este pusa la dispozitie de operatori nationali de stat sau privati. Conectarea la linia telefonica a echipamentului de calcul numeric se face prin echipamente numite Modem-uri, prin care se asigura in principal: 

- transmiterea semnalelor digitale prin purtatoare in banda de frecventa admisa de liniile analogice telefonice (30-3600 Hz); 

- asigurarea puterii de semnal electric necesare emisiei la distante apreciabile (zeci de km), 

- recuperarea informatiei din semnalul perturbat la transferul prin linia de comunicatie, folosind tehnici si mecanisme specifice. 

Modem-urile "inteligente" actuale asigura insa si o serie de functii suplimentare: 

a)  negocierea ratei de transfer maxime admise pe linia telefonica curenta, 

b) negocierea si functionarea de mecanisme de control si cheia recuperare a erorilor de transmisie, 

c) compresia si criptarea datelor, 

d) protocoale pentru nivelul legaturii de date. 

Protocolul reprezintă un set de conventii si proceduri care guverneaza interactiunea intre unitatile functionale de comunicatie.

Ethernet este o tehnologie pentru rețelele locale. La inceput a fost dezvoltata de Corporatia Xerox, cablul coaxial transporta semnalele frecventei radio intre calculatoare la o rata de 10 megabiti pe secunda.

Protocolul Internet este legat de suita de protocoale elaborate sub numele TCP/IP in proiectul DARPA. In acest paragraf se vor prezenta doar protocoalele implicate la nivelul 3 (IP), urmand ca cele de nivel 4 (TCP) sa fie tratate in paragraful

Rețelele concepute pentru TCP/IP sunt rețele cu comutare de pachete. Fiecare pachet contine adresa sursa si adresa destinatie a acestuia, lungimea si tipul pachetului, precum si modul cum pachetul va fi retransmis in nodurile intermediare. 

Protocolul IP implementeaza un serviciu fara conexiune (CLNS), pachetele fiind numite datagrame IP (IP - datagrams) si este descris in RFC 791. Structura pachetului este asemanatoare unui cadru la nivel legatura de date.

Asa cum pentru adresare directa la nivel fizic exista adrese (in campurile Dest. addr., Source addr. ale cadrului Ethernet) si pentru IP - datagram exista adrese ce sunt independente de cele la nivel fizic, indicand nodurile sursa si destinatie in rețeaua de tip TCP/IP, adica cele doua capete distante in comunicatie.  

Adresele sunt constituite din 4 octeti si se reprezinta ca succesiune de numere zecimale separate cu punct (dotted decimal). Adresele IP se numesc adrese Internet si sunt stabilite pe plan mondial - coordonat de DDN Network Information Center USA - pentru comunitatea DARPA Internet. 

O adresa IP este un numar pe 32 de biti care indetifica fiecare calculator care trimite sau primeste pachete. Adresa IP este o adresa logica si unica care este primită de fiecare calculator în momentul conectarii la Internet sau la o rețea exterioare celei locale .

Fiecare adresa IP - de 4 bytes este divizata in doua parti: portiunea de rețea (network) - ce identifica subrețeaua din care un nod face parte, apoi portiunea gazda (host) - identifica unic nodul in subrețea. 

Clasa A - adresele sunt pentru rețele mari cu multe calculatoare

Clasa B - adresele sunt pentru rețele medii

Clasa C - adresele sunt pentru rețele cu putine calculatoare (mai putine de 256  Exista trei clase de adrese IP

Clasa A: 1127 subrețele, total 16 milioane noduri fiecare; 

Primii 8 biți reprezintă porțiune de rețea , iar restul de 24 reprezintă numărul maxim de rețele ce se pot forma cu această adresă

Masca de rețea are forma 255.0.0.0

Clasa B: cu 2 bytes pentru rețea, 16000 rețele a 65000 noduri fiecare; 

Primii 16 biți reprezintă porțiune de rețea , iar restul de 16 reprezintă numărul maxim de rețele ce se pot forma cu această adresă

Masca de rețea are forma 255.255.0.0

Clasa C: 3 bytes, subrețea 21 milioane, 254 noduri fiecare. 

Primii 24 biți reprezintă porțiune de rețea , iar restul de 8 reprezintă numărul maxim de rețele ce se pot forma cu această adresă

Masca de rețea are forma 255.255.255.0

Fiecare din clase se identifica prin valorile primilor 1 la 3 biti, iar clasele se aleg corespunzator extinderii planificate a subrețelei. 

Exista doua adrese IP rezervate: 

- Adresa subrețea (Network address) - in care portiunea host are toti bitii 0 (de exemplu, 196... 0 - clasa C), 

- Adresa de difuzare (Broadcast Address) - in care portiunea host are toti bitii.

II. Internetul este o retea globala formata prin interconectarea mai multor calculatoare, ce faciliteaza comunicarea intre utilizatori prin transferul de date de pe un calculator pe altul prin intermediul protocolului TCP/IP.

Internetul aste alcătuit azi din zeci sau sute de milioane de calculatoare, dispuse pe întregul glob, staționare sau mobile, rețea ce deține cantități uriașe de informații, din care foarte multe pot fi consultate fără restricții, iar unele contra cost sau numai cu diferite parole de acces. Fiecare individ care posedă un calculator cu modem cu viteză de transmitere de cel puțin 14,4 kbps (kilobiți pe secundă, viteza indicată fiind cea minimă pentru Internet, se recomandă chiar o viteză mai mare), o linie telefonică fixă sau mobilă, se poate conecta la această mare rețea prin intermediul unei firme furnizoare de servicii Internet. În cadrul rețelei Internet poate fi folosită poșta electronică sau pot fi consultate site-uri ale rețelei WWW.

Calculatoarele conectate la Internet ar putea folosi unul sau mai multe din urmatoarele servicii:

Electronic mail (e-mail) - Permite sa trimiti si sa primesti mesaje.

Permite acces la grupuri de discutii adesea numite Listservs dupa numele programului cu care opereaza. Acest serviciu functioneaza prin intermediul urmatoarelor protocoale:

POP3 (Post Office Protocol) - Se refera la calea prin care un client de e-mail ca Eudora sau Outlook Express primeste un mail de la un server de email. Comunica pe portul 110, 995

IMAP (Internet Message Access Protocol) - Acest protocol incepe sa inlocuiasca protocolul POP ca protocol principal folosit de clienti de e-mail in comunicare cu serverele de e-mail. Folosind IMAP un clinet nu numai ca poate sa primeasca e-mail-uri dar poate de asemenea sa manipuleze mesajele stocate pe server, fara a trebuie sa copieze in calculatoarele personale acele mesaje. Asa ca mesajele pot fi sterse, schimbata starea lor, pot si administra mai multe casute de e-mail. Comunica pe portul 220, 143, 993

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - Un protocol de mutare a fisierelor hypertext de-a lungul Internet-ului. Are nevoie de un client HTTP la un capat si un server HTTP la celalalt capat. Protocolul HTTP este cel mai folosit in World Wide Web (WWW). Comunica pe portul 80

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - Un protocol pentru transferarea e-mail-urilor de la un server la altul. Comunica pe portul 25, 465, 587

Servere pentru rețele

FTP sau File Transfer Protocol - Permite unui calculator sa primeasca rapid, vizioneze si sa salveze fisiere de pe un alt calculator strain. Comunica pe portul 21

Telnet - Permite utilizatorului unui calculator sa se autentifice pe un alt calculator si sa foloseasca resursele acelui calculator ca si cum ar fi resursele propriului sau calculator. Comunica pe portul 23

Gopher - O metoda de a accesa documentele in format citeste-numai care se afla pe Internet. Gopher a fost aproape in intregime inclus in World Wide Web, dar se mai pot gasi si acum documente gopher care se afla pe pagini web.

Usenet - Un sistem world-wide de grupuri de discutii, cu comentarii care se plimba intre sute din mii de calculatoare. Nu toate calculatoarele conectate la Usenet sunt conectate si la Internet. Usenet-ul este complect descentralizat, cu peste 10.000 de domenii de discutii, numite newsgroup-uri.

WAIS (Wide Area Information Servers) - Dezvoltata la inceputul anilor 1990 WAIS este primul system adevarat la scara mare care permite indexarea unor imense cantitati de informatii de pe Web, si de a face acei indici cautabili dea lungul retelelor cum ar fi Internet. WAIS a fost de asemenea pionera in incercarea de a determina relevanta fiecarei informatii cautate.

World Wide Web (www sau "Web-ul") - Termenul World Wide Web este adesea folosit incorect atunci cand ne referim la Internet. World Wide Web are doua semnificatii majore:

o       Prima - multimea resurselor care pot si accesate folosind Gopher, FTP, HTTP, Telnet, Usenet, Wais si alte cateva utilitare.

o       A doua - universul serverelor hypertext (HTTP), tot mai obisnuit denumite "servere web", care sunt serverele care servesc pagini web pentru brows-erele web.

IRC (Internet Relay Chat) - Practic un imens chat cu mai multi useri. Sunt cateva server imense de IRC in lume care sunt conectate intre ele. Oricine poate creea un canal si oricine tasteaza ceva pe acel canal poate fi vazut de membrii intregului canal. Canalele private pot (sunt) fi create pentru o conferinta intre mai multe persoane. Comunica pe portul 6665-6669

SSH (Secure Socket Shell) - este o comanda de baza si un protocol Unix pentru accesul securizat la un calculator aflat la distanta. Este folosit la scara larga de administratorii de retea pentru a controla serverele la distanta. SSH este de fapt o suita de trei utilitare - slogin, ssh si scp - care sunt versiuni securizate ale primelor utilitare Unix rlogin, rsh si rcp. Comenzile SSH sunt encriptate si securizate folosind cateva cai. Atat serverul cat si clientul sunt autentificati folosind un certificat digital, iar parolele sunt protejate prin encriptare. SSH foloseste cheia publica de criptare RSA pentru ambele conexiuni si autentificare. Algoritmii in incriptare include Blowfish, DES si IDEA. IDEA este standard. SSH opereaza pe portul 22.

World Wide Web (WWW)

World Wide Web sau pe scurt Web, este uriașă colecție de documente care conțin informații ce sunt păstrate pe calculatoare răspândite în toată lumea. WWW a fost creat în Elveția la Centre Europeen de Recherche Nucleare (CERN).

Accesul la o pagină Web, a unui site Internet (site-urile fiind constituite din pagini Web) se poate face printr-un program, ca de exemplu Netscape Comunicator sau Microsoft Internet Explorer. Fiecare site are o adresă formată din grupuri de litere, ca de exemplu https://www.msn.com, pentru compania Microsoft. Deci folosind orice program care oferă posibilitatea de a naviga pe Internet, putem accesa orice adresă de site cunoscându-i, bineînțeles, numele prin introducerea acestuia pe bara de adresă din fereastra deschisă cu ajutorul programului respectiv. Ultimele două litere pot reprezenta țara (ro pentru România, de pentru Germania, uk pentru Marea Britanie, etc.), tipul organizației (com pentru comercială, edu de la education pentru instituții de învățământ, etc.). Pe diferite site-uri ale rețelei internet putem crea propriile adrese de e-mail, folosind diferite opțiuni: E-mail, Sign me up, etc. Numele adresei de e-mail are în componență un simbol @ (A rond) aflat între numele dat de utilizator adresei și numele site-ului respectiv.

Structura unei rețele de tip internet, v zut ca mai multe re ele fizice interconectate prin intermediul unor rutere, creaz o imagine înșelătoare a conceptului de internet, ntruc t aten ia cea mai mare trebuie ndreptat c tre interfa a pe care o internet o ofer utilizatorilor i nu c tre tehnologia de interconectare. Un utilizator consider o internet drept o unic re ea virtual ce interconecteaz toate calculatoarele și prin care este posibilă comunica ia; structura aferentă este mascată, dar mei ales irelevant ntr-un anumit sens, o internet este o abstractizare a re elelor fizice, întrucât, la niuvelul ei cel mai de jos, ea furnizează acelea i funcțiuni ca o re ea fizic : accept pachete i le trimite. Nivelurile superioare ale software-ului de internet sunt cele ce contribuie cel mai mult la func ionalitatea bogată percepută de utilizatori.

Ca i modelul de referin OSI-ISO, modelul arhitectural (conceptual) al software-ului unei internet bazate pe protocoalele TCP/IP este organizat pe niveluri ierarhice.

Dar acest model nu a provenit de la vreun organism de standardizare, ci a rezultat din cercet rile care au condus la suita (stiva) de protocoale TCP/IP.

n linii mari, suita de protocoale TCP/IP este organizată pe 5 niveluri conceptuale construite peste un nivel hardware. Fig. ce urmează prezint arhitectura interrețelelor bazate pe TCP-IP ca și unit ile de informație vehiculate la fiecare nivel de protocolul aferent.

Ca și la modelul de referin OSI-ISO, nivelurile arhitecturii TCP/IP au menirea să ofere anumite servicii.

Nivelul de aplica ie [Application layer] este nivelul cel mai de sus, prin care utilizatorii invocă programe de aplica ii care accesează serviciile disponibile într-o internet bazat pe TCP/IP. O aplicație interac ioneaz cu unul din protocoalele de nivel de transport pentru a transmite i recep iona date. Fiece program de aplica ie alege modul de transport necesar - care poate fi o succesiune de mesaje individuale sau un flux continuu de octe i. Programul de aplica ie pasează datele, n forma cerută, nivelului de transport pentru a le livra.

Nivelul de transport [Transport layer] are ca primă misiune s asigure comunicația între un program de aplica ie i un altul - adic ceea ce se nume te o comunica ie surs -destina ie. El poate avea i sarcina de a regla fluxul de informa ii. De asemenea, el poate furniza un transport fiabil - n sensul ca datele să ajung la destina ie fără erori și n ordinea n care au fost emise (prin mecanismul - utilizat și n re elele fizice - de confirmare a recepției corecte i retransmisie n caz contrar). Protocolul de transport divide fluxul de date ce trebuie transmis în unit i mici (pachete) pe care le transmite, mpreună cu adresa destina iei, nivelului inferior în vederea transmiterii.

Nivelul internet [Internet layer] este cel care asigură comunica ia de la o mașină la alta. El accept din partea nivelului de transport, o cerere de a trimite un pachet, însoțit de informa ia de identificare a ma inii ce reprezint destina ia pachetului. Nivelul internet ncapsuleaz pachetul ntr-o datagram IP, completeaz antetul datagramei, utilizează algoritmul de dirijare pentru a determina dacă s livreze datagrama direct sau s o trimit unui ruter și paseaz datagrama interfe ei de re ea corespunzătoare pentru a fi transmisă. Tot nivelul internet este cel care tratează datagramele care sosesc, verificându-le validitatea, și utilizează algoritmul de dirijare pentru a decide dacă datagrama trebuie prelucrată locau sau trebuie trimisă mai departe. Pentru datagramele adresate ma inii locale, programul din nivelul internet nlătură antetul datagramei și selecteaz din protocoalele de transport disponibile pe cel care va manipula pachetul. n fine, nivelul internet trimite mesajele ICMP de eroare i de control, n func ie de necesit i, i se ocup de toate mesajele ICMP care sosesc.

Nivelul interfe ei de re ea [Network Interface layer] - numit i nivelul leg turii de date [Data Link layer] - este cel mai de jos nivel al suitei de protocoale TCP/IP r spunde de acceptarea datagramelor IP i trans-miterea lor printr-o anume re ea particular . Interfa a de re ea poate consta din un driver de dispozitiv - ca atunci c nd rețeaua respectivă este o LAN la care ma ina este ata at direct - sau un subsistem complex care folose te propriul protocol de nivel de legătură de date - c nd re eaua const din comutatoare de pachete care comunic cu calculatoarele prin protocolul HDLC.

Comparație între modelul de referin OSI-ISO pentru WAN i modelul TCP/IP pentru inter-re elele de calculatoare

O noua tehnologie in domeniul retelelor incearca sa se impuna in momentul actual , cea a retelelor LAN in locul cablurilor , ca mediu de transmisie a datelor , este luat de undele radio sau infrarosii. O retea WLAN (Wireless Local Area Network ) este un sistem flexibil de comunicatii de date , folosit ca o extensie sau o alternativa la reteaua LAN prin cablu , intr-o cladire sau un grup de cladiri apropiate . Folosind undele electromagnetice , dispozitivele WLAN transmit si primesc date prin aer , eliminand necesitatea cablurilor si transformand reteaua intr-un LAN mobil . Astfel , daca o firma are un WLAN , la mutarea in alt sediu nu este nevoie de cablari si gauriri in pereti si plafoane pe care acestea le presupun , ci pur si simplu se muta calculatoarele si reteaua poate functiona imediat . Ce-i drept , in general retelele WLAN se folosesc impreuna cu LAN-urile clasice , mai ales pentru parte de tiparire in retea pentru legatura la server .

WLAN-urile folosesc unde electromagnetice din domeniul radio si infrarosu . Primul tip este cel mai raspandit , deoarece undele radio trec prin pereti si alte obiecte solide , pe cand radiatia infrarosu , ca si lumina nu poate strapunge obiectele opace si are o raza de acoperire mult mai mica . Totusi , si acest din urma tip este luat in considerare de unele solutii , pentru conectarea unor echipamente care nu se deplaseaza in timp ce se realizeaza transfer de date.

Dupa cum am spus , in majoritatea cazurilor este necesara o legatura intre WLAN si LAN . Acesta se realizeaza prin asa numitele puncte de acces (acces points , AP) . Un punct de acces , care este un emitator sau un receptor de unde radio se conecteaza la un LAN prin cablu . El primeste , stocheaza si transmite date de la/catre aparatele din WLAN si cele din LAN si are o raza de actiune care merge de la 30 pana la 300 de metri . De exemplu echipamentele Air Connect de la 3COM au o raza de actiune de 60 de metri , in cadrul unei cladiri cu birouri standard . Aceste echipamente , folosite in aer liber , desi nu sunt proiectate decat pentru folosirea in incaperi , ajung pana la 300 - 400 de metri .

Utilizatorii acceseaza reteaua WLAN prin adaptoare speciale , care se prezinta sub forma unor placi PCI sau ISA , pentru PC-urile desktop , sau a unor echipamente externe , pentru notebookuri . Ele functioneaza ca si placile de retea clasice , iar sistemele de operare instalate le trateaz ca pe placile de retea . Practic , faptul ca exista o conexiune wireless in locul celei prin cablu este transparent pentru sistemul de operare .

La faza de configuratii ca si in cazul retelelor LAN , si la cele WLAN exista mai multe topologii . Cea mai simpla este WLAN-ul independent . De fiecare dat cand doua PC-uri se afla in zona de actiune a adaptoarelor lor WLAN , se poate stabili o conexiune . Aceasta configuratie nu necesita o configurare speciala sau administrare . Un punct de acces adaugat acestei configuratii dubleaza practic raza de actiune , functionand ca un receptor .

Extinzand analogia cu retelele LAN , punctul de acces functioneaza ca un hub, dubland distanta maxima dintre PC-uri .

Cea de a doua topologie este cea numita infrastructura , unde mai multe puncte de acces leaga WLAN-ul de LAN-ul cablat , permitand utilizatorilor sa foloseasca eficient resursele retelei . AP -urile nu fac doar legatura cu LAN-ul , ci si gestioneaza traficul prin WLAN in raza lor de actiune . Mai multe AP-uri pot acoperi chiar si o cladire foarte mare .

Comunicatia fara fir este limitata dew distanta pe care o acopera un echipament WLAN , acesta din urma fiind o caracteristica a puterii emitator / receptor . WLAN-urile folosesc celule , care aici se numesc micro-celule , pentru a extinde zona de acoperire a WLAN-ului . O microcelula este aria de acoperire a unui punct de acces . Principiul este asemanator cu al telefoniei celulare . In orice moment un utilizator care dispune de un PC mobil , dotat cu adaptor WLAN este asociat unei singure microcelule . Deoarece microcelulele se suprapun partial la trecerea utilizatorului de la o microcelula la alta nu se intrerupe comunictia dintre el si retea . Exista un singur caz in care

aceasta nu este continua : daca se foloseste protocolul TCP/IP . La transferul datelor prin TCP/IP si la trecerea de la o microcelula la alta , punctul de atasament la retea se schimba (deoarece s-a schimbat AP-ul ) , dar adresa IP nu se modifica . Acest lucru poate duce la pierderea de pachete . Insa chiar si acest caz , exista solutii de refacere a conexiunii fara pierderea datelor . Mobile IP de la 3COM lucreaza astfel : la trecerea de la AP la altul , adaptorul WLAN lasa primului AP adresa celui de al doilea astfel incat toate pachetele sunt rutate de la primul la al doilea punct de acces si utilizatorul nu sesizeaza faptul ca a schimbat AP-ul .

Bibliografie

Colecția CHIP 2002 - 2003

Rețele de calculatoare editura Teora

Internet