PROIECT LA INFORMATICA Retele de calculatoare si Internet

PROIECT LA INFORMATICA

Tema : Reþele de calculatoare ºi Internet

Reþele de calculatoare ºi internet

I.           Reþele 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 apariþia reþelelor de calculatoare, fiecare producãtor de echipamente de calcul avea propriile sale protocoale de comunicaþie, ceea ce fãcea imposibilã interconectarea calculatoarelor de provenienþe diferite. Pe de altã parte, subreþelele de comunicaþie care îºi ofereau serviciile pentru WAN erau ºi ele destul de diferite, de la companii private de telecomunicaþii publice - ca, de pildã, American Telephone and Telegraph (AT&T) ºi Bell Communications Research (Bellcore) din S.U.A., desemnate prin termenul generic "common carriers" - ºi pânã la societãþile de stat pentru poºtã, telegraf, telefon, adesea ºi pentru radio ºi televiziune - cunoscute sub acronimul PTT.

Standardele internaþionale sunt elaborate de cãtre Organizaþia Inter-naþionalã pentru Standardizare [International Standards Organization (ISO)] - creatã în anul 1946 ºi având ca membri organizaþii naþionale 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 Franþa; Deutsche Industrie Normen (DIN) în Germania; etc.). CCITT este membru consultativ (adicã fãrã drept de vot) al ISO.

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

Prin sisteme deschise [Open System (OS)] se înþeleg sisteme care fac publice conceptul i toate detaliile lor de implementare, permi nd ata area de noi entit i care i respectã regulile (deci extinderea sa cu uºurinþã) dar ºi participarea specialiºtilor la perfecþionarea sa.

Numãrul de 7 niveluri pentru modelul de referinþã OSI (ISO) a fost stabilit (prin negocieri al cãror rezultat nu a întrunit o adeziune generalã) având în vedere urmãtoarele considerente:

un numãr prea mic de niveluri implicã necesitatea grupãrii unui numãr excesiv de funcþii (servicii) într-un acelaºi nivel, rolul fiecãrui nivel ne mai fiind astfel clar definit;

un numãr prea mare de niveluri obligã la existenþa unui numãr mare de interfeþe între ele, complicând excesiv circulaþia informaþiei utile în reþea.

Nivelul fizic (physical layer) reprezintã interfaþa calculatorului sau terminalului cu canalul fizic / mediul de transmisie. Are sarcina de a transmite ºiruri de biþi, convertindu-le în semnale care sã poatã fi transmise eficient pe canalul fizic dintre douã IMP - n cadrul WAN - sau ntre dou sta ii - n cadrul LAN.. Problemele ce trebuie rezolvate la acest nivel sunt de naturã electricã, mecanicã, proceduralã ºi funcþional

conversia biþilor n semnale electrice, optice sau electromagnetice - în func ie de tipul canalului fizic (mediului) de transmisie utilizat - la emisie ºi reconversia acestora în ºiruri de biþi la recep ie

alegerea nivelurilor de tensiune corespunzãtoare valorilor logice 1 ºi 0 (în caz cã biþii informaþionali sunt transmi i ca atare) sau a parametrilor formelor de und aferente combina iilor unui anume num r de biþi ( n caz cã se utilizeazã metode de modulaþie a semnalelor pe canalul fizic), þinând cont de atenuarea introdusã de linia fizicã;

asigurarea pãstrãrii formei de undã a semnalului propagat pe linie;

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

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

posibilitatea transmisiei duplex sau semi-duplex;

tipul conectorului de legãturã la subreþeaua de comunicaþie, precum i num rul ºi configurarea pinilor acestuia, ca i rolul fiec rui pin.

Nivelul fizic controleazã transmisia efectivã pe un anume mediu fizic - în cadrul WAN pe fiecare tronson [hop] (legãturã directã între douã noduri) al unei cãi.

Nivelul leg turii de date are sarcina principalã a nivelului legãturii de date [data link layer] este de a transforma un mijloc primar de transmitere a ºirurilor de biþi (adicã ceea ce oferã legãtura fizicã controlatã de nivelul ierarhic 1 al reþelei) într-un veritabil canal - virtual - de transmitere a informaþiilor, fiabil ºi fãrã erori, pus la dispoziþia nivelului 3 - pentru fiecare tronson de pe o cale de comunicaþie dintre doi utilizatori în cazul WAN - fãcând ca o conexiune de nivel 3 sã fie insensibilã faþã de mediul ºi modul fizic de transmisie. În acest scop, la nivelul legãturii de date se îndeplinesc urmãtoarele funcþii:

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

Fragmenteaz informaþia primitã de la nivelul 3 în unitãþi de informaþie numite cadre [frame] / blocuri [block] (de ordinul sutelor de octeþi / baiþi [byte]), pe care le transmite secvenþial. Întrucât nivelul fizic acceptã ºi transmite ºiruri de biþi fãrã a þine cont de semnificaþia sau structura lor compozitionalã, nivelului 2 îi revine sarcina de a marca ºi recunoaºte limitele cadrelor [framing], fapt realizat prin ataºarea unor succesiuni tipice de biþi la începutul ºi (eventual) la sfârºitul cadrului.

Soluþioneazã problema alterãrii sau chiar distrugerii cadrelor (din cauza perturbaþiilor la care este supus canalul fizic) prin:

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

Nivelul de reþea [network layer] - numit ºi nivelul subreþelei de comunicaþie [communication subnet layer] - controleazã operaþiile din subreþea, creând, menþinând cât este necesar ºi apoi întrerupând o conexiune virtualã pentru nivelul 4 între utilizatorii finali. Principalele sale funcþii sunt:

Determinarea caracteristicilor de bazã ale "interfeþei" calculator-IMP (adicã a conexiunilor dintre calculator ºi IMP, care se limiteazã doar la primele trei niveluri), repartizând între acestea sarcinile privitoare la asigurarea ajungerii corecte la destinaþie 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] / cãii [route] / circuitului [circuit] (adicã a succesiunii de tronsoane de canal fizic pentru o pereche sursã-destinaþie) optim pe care este vehiculat fiecare pachet sau toate pachetele unei sesiuni, de o manierã staticã sau dinamicã.

Rezolvarea strangulaþiilor [bottleneck] provocate de prezenþa simultanã a prea multe pachete în subreþea, fie prin realegerea (adaptivã) a traseelor, fie cerând nivelului 4 sã opreascã temporar emisia mesajelor.

Contabilizarea serviciilor oferite de subreþea în vederea descãrcãrii financiare a utilizatorilor, conform unor tarife prestabilite.

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

Nivelul de transport [transport layer] este primul dintre nivelurile de tip sursã-destinaþie [origin-destination (OD) / end-to-end] (spre diferenþã de primele trei, la care protocoalele se desfãºurau doar între douã IMP de la capetele unui tronson de linie fizicã dintr-o WAN) ºi cel care separã nivelurile orientate pe aplicaþii (nivelurile 5, 6 i 7) - menite s asigure livrarea corect a datelor între calculatoarele interlocutoare - de cele destinate operãrii subreþelei (nivelurile 1, 2 i 3) - responsabile cu vehicularea mesajelor prin re ea ( i care pot suferi modificãri de implementare fãrã a influenþa nivelurile superioare). În esenþã, nivelul 4 preia informaþia de la nivelul 5, o descompune, dacã e necesar, în unitãþi mai mici (TPDU), ºi o trece nivelului 3, asigurând sosirea ei în formã corectã la destinatar.

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

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

transportul unor mesaje izolate, fãrã garantarea ordinii la destinatar;

difuzarea de mesaje cãtre mai mulþi 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] reprezintã (dacã ignorãm nivelul 6 , care executã mai degrabã anumite transformãri ale informaþiei) adevãrata interfaþã a utilizatorului cu reþeaua: cu acest nivel negociazã utilizatorul (un proces, uneori o persoanã) pentru stabilirea unei conexiuni cu un (proces sau o persoanã de la un) alt calculator, conexiune ce permite nu numai un transport de date (ca la nivelul 4), ci ºi furnizarea unor servicii deosebite, utile pentru anumite aplicaþii (ca, de exemplu, conectarea/ataºarea de la distanþã, prin intermediul reþelei, a unui utilizator la un calculator lucrând multiprogramat sau transferul unui fiºier între douã calculatoare). Deci acest nivel are rolul de a stabili o sesiune între utilizatori - operaþie numitã uneori ºi stabilirea unei legãturi [binding] - ºi de a administra (prin serviciile oferite) dialogul între entitãþile pereche de la nivelul 6.

Printre serviciile pe care le oferã acest nivel în scopul administrãrii dialogului în cadrul sesiunii, menþionãm:

Ordonarea dialogului pe legãturile semi-duplex.

Împiedicarea iniþierii simultane a unui acelaºi tip de operaþiune de cãtre ambii parteneri de dialog, în cadrul unor protocoale destinate legãturilor duplex; în acest sens, nivelul de sesiune elaboreazã un mesaj de control cu o structurã specialã, numit jeton [token], care este trecut de la un utilizator la celãlalt ºi care dã dreptul numai posesorului sãu sã efectueze o anume operaþie în cadrul sesiunii (metoda este cunoscutã ca administrare prin jeton [token management]).

Încercarea de a reface - de o manierã transparentã - conexiunile de transport întrerupte.

Oferirea unor facilitãþi prin care sã se concateneze un grup de mesaje, astfel încât ele sã nu se transmitã interlocutorului pânã când nu sunt toate disponibile; aceasta se face cu scopul de a ne asigura cã defectele din hardul sau softul reþelei nu pot provoca abandonarea unei tranzacþii complicate în mijlocul ei, lãsând astfel baza de date asupra cãreia opereazã într-o stare inconsistentã.

Asigurarea sincronizãrii entitãþilor pereche - operaþie de o deosebitã importanþã, ca în cazul unui transfer masiv de date ce necesitã o duratã mare de transmisie, timp în care reþeaua este posibil sã "cadã"; într-o asemenea situaþie, pentru a nu fi obligaþi la o reiniþiere a întregii transmisii dupã fiecare abandonare a transferului (cu ºanse mici de a fi încheiatã cu succes - cãci probabilitatea cãderii reþelei dupã acelaþi interval de timp rãmâne aceeaºi), se introduce în ºirul de date un caracter de control [checkpoint], iar transferul se reia doar de la ultimul caracter de control recepþionat corect.

Nivelul 5 determinã cine este interlocutorul ºi stabileºte comunicaþia între aplicaþii, coordonând ºi sincronizând dialogul.

Nivelul de prezentare: Spre diferen ã de primele cinci niveluri, care aveau sarcina de a transfera corect ºi fiabil unit þi de informaþie dintr-un loc în altul al reþelei, nivelul de prezentare [presentation layer] se ocupã de semantica ºi sintaxa informaþiilor transmise, fãcând conversiile de coduri de reprezentare a datelor numerice, ºirurilor de caractere ºi comenzilor, precum ºi conversiile de formate ale fi ierelor de la reprezentarea utilizatã într-un calculator la cea standardizatã pentru reþea ºi, în final, la cea utilizatã în calculatorul interlocutor (reprezentare ce poate fi diferitã de cea din primul calculator) - oferind astfel coerenþa informaþiilor pe care programele de aplicaþii le schimbã între ele sau la care se referã în cursul dialogului lor ºi, totodatã, o independenþã a utilizatorilor faþã de caracteristicile eterogene ale echipamentelor.

Pentru rezolvarea acestor probleme, nivelul 6 oferã o serie de funcþii, solicitate atât de frecvent încât se justificã soluþionarea lor de o manierã profesionistã ºi unicã pentru toate reþelele (în loc de a lãsa pe fiecare utilizator sã le soluþioneze în felul lui) ºi plasarea lor într-o bibliotecã de subprograme, de unde pot fi apelate de utilizatori.

Printre transformãrile oferite ca servicii de cãtre nivelul 6 se aflã:

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

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

Criptografierea / cifrarea [encryption] ºi respectiv decriptarea / descifrarea [decryption] mesajelor în vederea pãstrãrii secretului asupra unor informaþii sau pentru limitarea accesului la acestea.

Comprimarea datelor [data compression], þinând cont cã:

majoritatea utilizatorilor de programe de aplicaþii schimbã între ei nu ºiruri aleatoare de biþi, ci secvenþe de simboluri, dintr-un set finit (ºi relativ restrâns), ce alcãtuiesc informaþiile vehiculate (precum: nume proprii, date calendaristice, apeluri, valori numerice în anumite formate º.a.), utilizând adesea cuvinte ºi chiar fraze tipice, consacrate;

simbolurile utilizate au frecvenþe de apariþie diferite;

simbolurile apar într-un anumit context.

În concluzie, nivelul 6 se ocupã de modul cum aratã interlocutorul, efectuând conversia structurilor de date.

Nivelul de aplicaþie [application layer] oferã utilizatorilor (mai exact, programelor de aplicaþii ale acestora) posibilitatea de acces la reþea, cu toate seviciile pe carea aceasta i le poate furniza. Aici se face selecþia serviciilor - în funcþie de necesarul de comunicaþie al aplicaþiilor - ºi se hotãrãºte mulþimea mesajelor permise, ca ºi acþiunea întreprinsã la recepþionarea fiecãruia din ele.

În principiu, conþinutul nivelului 7 ar trebui lãsat la latitudinea utilizatorilor, dar ºi la acest nivel apar o serie de probleme generale, pentru a cãror soluþionare au fost concepute, de cãtre firme specializate, produse soft bine puse la punct ºi conforme cu standardele elaborate de ISO. Menþionãm succint câteva astfel de probleme, de care utilizatorii trebuie sã þinã cont la elaborarea protocoalelor pentru acest nivel sau sã facã apel la produsele concepute de firme în acest sens:

Rezolvarea incompatibilitãþilor terminalelor folosite: soluþia adoptatã constã în definirea unui terminal abstract - numit terminal virtual (de reþea) [(network) virtual terminal (VT)] - identic pentru toþi utilizatorii, cu care sã poatã opera programele de editare sau de alt tip; cu ajutorul unor mici programe de instalare, se face corespondenþa între funcþiile acestui VT ºi cele ale terminalului real în cauzã, fãcând implementarea terminalului transparentã pentru utilizatori ºi permiþând astfel o unicã variantã de protocol pentru orice tip de terminal din reþea. În cazul transferului de fiºiere - al cãrui protocol þine de nivelul de aplicaþie - trebuie rezolvatã problema incompatibilitãþii convenþiilor de notaþii, reprezent ri, ca ºi de formate ale acestor fiºiere.

Utilizarea protocoalelor specifice pentru domeniul în care se înscrie aplicaþia - industrial, economic, bancar, poºtal, transporturi, turism, etc. - pentru a beneficia din plin de facilitãþile generale ºi particulare cu care ele opereazã ºi pentru apelarea de la distanþã a aplicaþiilor [remote job entry].

Partiþionarea - de o manierã automatã - a problemelor între resursele reþelei, în scopul obþinerii unui maxim de eficienþã.

La acest nivel se pot afla ºi funcþiile de gestionare a reþelei.

Într-o reþea de peste doua computere apare necesitatea unor dispozitive care sã interconecteze maºinile între ele ºi chiar teþele 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 reþelele de tip magistralã sau BUS ce aveau o vitezã de pînã la 10Mb/s , sau la reþelele cu o topologie Token Ring.

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

Bridge - ul este un dispozitiv fizic asemãnãtor cu repetorul serie , dar la nivel electronic este foarte evoluat folosind adresele IP deci este un dispozitiv de nivel 2 . Rolul acestuia întro reþea este acela de filtru , adicã dacã un pachet vrea sã treacã prin el acesta îi citeste adresa IP destinaþie ºi dacã calculatorul cu adresa respectivã este pe ramura lui acesta lasã pachetul sã treacã dacã nu acesta abandoneazã pachetul .

Switch- ul este deasemenea un dispozitiv de nivel 2 deorece lucreazã cu adresele IP , pe care le memoreazã într-un tabel intern , principala diferenþã faþã de Hub este aceea cã switch ul preia semnalul de la intrarea unui port , amplificã semnalul ºi îl trimite mai departe numai pe portul la care este conectatã subreþeaua ce include Pc ul destinaþie .

Routerul este un dispozitiv de nivel 3 ºi el include toate caracteristicile componentelor de mai sus ºi altele în plus cum ar fi , interconectarea a douã sau mai multe reþele cu topologii funcþionale diferite , mai are ºi un rol de protecþie putînd filtra pachetele pe baza cunor caracteristici bine definite de utilizator (Firewall) , deasemenea mai are rol de control al traficului internet putînd partaja în funcþie de numãrul de utilizatori conexiunea ,mai poate avea un rol de scut antivirus etc . Routerele pot fi de douã feluri Hardware (dispoziti fizic asemãnãtor cu un switch , dar la nivel electronic este un calculator cu un sistem de operare minimal , avînd o placã de bazã , un procesor , memorie , hard disk ) ºi software (care este un calculator Pc de tip IBM cu 2 sau mai multe plãci de reþea , si cu un software , necesar reþelei respective ) .

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

Cablurile folosite in reþelele 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 reþelei,

- 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 reþelelor locale (LAN), si in cazuri speciale si in LAN. Pentru interconectarea mai multor reþele 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 reþea (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 conecteazã un calculator la reþeaua mondialã , un dispozitiv uzual ºi poate fi chiar un dispozitiv de reþea .

Comunicatia la distante mari se face uzual prin infrastructura reþelei 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 reprezintã un set de conventii si proceduri care guverneaza interactiunea intre unitatile functionale de comunicatie.

Ethernet este o tehnologie pentru reþelele 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

Reþelele concepute pentru TCP/IP sunt reþele 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 reþeaua 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 primitã de fiecare calculator în momentul conectarii la Internet sau la o reþea exterioare celei locale .

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

Clasa A - adresele sunt pentru reþele mari cu multe calculatoare

Clasa B - adresele sunt pentru reþele medii

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

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

Primii 8 biþi reprezintã porþiune de reþea , iar restul de 24 reprezintã numãrul maxim de reþele ce se pot forma cu aceastã adresã

Masca de reþea are forma 255.0.0.0

Clasa B: cu 2 bytes pentru reþea, 16000 reþele a 65000 noduri fiecare; 

Primii 16 biþi reprezintã porþiune de reþea , iar restul de 16 reprezintã numãrul maxim de reþele ce se pot forma cu aceastã adresã

Masca de reþea are forma 255.255.0.0

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

Primii 24 biþi reprezintã porþiune de reþea , iar restul de 8 reprezintã numãrul maxim de reþele ce se pot forma cu aceastã adresã

Masca de reþea 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 subreþelei. 

Exista doua adrese IP rezervate: 

- Adresa subreþea (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 alcãtuit azi din zeci sau sute de milioane de calculatoare, dispuse pe întregul glob, staþionare sau mobile, reþea ce deþine cantitãþi uriaºe de informaþii, din care foarte multe pot fi consultate fãrã restricþii, iar unele contra cost sau numai cu diferite parole de acces. Fiecare individ care posedã un calculator cu modem cu vitezã de transmitere de cel puþin 14,4 kbps (kilobiþi pe secundã, viteza indicatã fiind cea minimã pentru Internet, se recomandã chiar o vitezã mai mare), o linie telefonicã fixã sau mobilã, se poate conecta la aceastã mare reþea prin intermediul unei firme furnizoare de servicii Internet. În cadrul reþelei Internet poate fi folositã poºta electronicã sau pot fi consultate site-uri ale reþelei 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 reþele

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 uriaºã colecþie de documente care conþin informaþii ce sunt pãstrate pe calculatoare rãspândite în toatã lumea. WWW a fost creat în Elveþia la Centre Europeen de Recherche Nucleare (CERN).

Accesul la o paginã 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 adresã formatã din grupuri de litere, ca de exemplu https://www.msn.com, pentru compania Microsoft. Deci folosind orice program care oferã posibilitatea de a naviga pe Internet, putem accesa orice adresã de site cunoscându-i, bineînþeles, numele prin introducerea acestuia pe bara de adresã din fereastra deschisã cu ajutorul programului respectiv. Ultimele douã litere pot reprezenta þara (ro pentru România, de pentru Germania, uk pentru Marea Britanie, etc.), tipul organizaþiei (com pentru comercialã, edu de la education pentru instituþii de învãþãmânt, etc.). Pe diferite site-uri ale reþelei internet putem crea propriile adrese de e-mail, folosind diferite opþiuni: E-mail, Sign me up, etc. Numele adresei de e-mail are în componenþã un simbol @ (A rond) aflat între numele dat de utilizator adresei ºi numele site-ului respectiv.

Structura unei reþele de tip internet, v zut ca mai multe re ele fizice interconectate prin intermediul unor rutere, creaz o imagine înºelãtoare 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 ºi prin care este posibilã comunica ia; structura aferentã este mascatã, 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 furnizeazã acelea i funcþiuni 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 bogatã perceputã 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 organizatã pe 5 niveluri conceptuale construite peste un nivel hardware. Fig. ce urmeazã prezint arhitectura interreþelelor bazate pe TCP-IP ca ºi unit ile de informaþie vehiculate la fiecare nivel de protocolul aferent.

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

Nivelul de aplica ie [Application layer] este nivelul cel mai de sus, prin care utilizatorii invocã programe de aplica ii care acceseazã serviciile disponibile într-o internet bazat pe TCP/IP. O aplicaþie 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 paseazã datele, n forma cerutã, nivelului de transport pentru a le livra.

Nivelul de transport [Transport layer] are ca primã misiune s asigure comunicaþia 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 sã ajung la destina ie fãrã erori ºi n ordinea n care au fost emise (prin mecanismul - utilizat ºi n re elele fizice - de confirmare a recepþiei 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, mpreunã cu adresa destina iei, nivelului inferior în vederea transmiterii.

Nivelul internet [Internet layer] este cel care asigurã comunica ia de la o maºinã la alta. El accept din partea nivelului de transport, o cerere de a trimite un pachet, însoþit de informa ia de identificare a ma inii ce reprezint destina ia pachetului. Nivelul internet ncapsuleaz pachetul ntr-o datagram IP, completeaz antetul datagramei, utilizeazã algoritmul de dirijare pentru a determina dacã s livreze datagrama direct sau s o trimit unui ruter ºi paseaz datagrama interfe ei de re ea corespunzãtoare pentru a fi transmisã. Tot nivelul internet este cel care trateazã datagramele care sosesc, verificându-le validitatea, ºi utilizeazã algoritmul de dirijare pentru a decide dacã datagrama trebuie prelucratã locau sau trebuie trimisã mai departe. Pentru datagramele adresate ma inii locale, programul din nivelul internet nlãturã antetul datagramei ºi 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 reþeaua respectivã este o LAN la care ma ina este ata at direct - sau un subsistem complex care folose te propriul protocol de nivel de legãturã de date - c nd re eaua const din comutatoare de pachete care comunic cu calculatoarele prin protocolul HDLC.

Comparaþie 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

Colecþia CHIP 2002 - 2003

Reþele de calculatoare editura Teora

Internet