ar hitec turi lan

131
CAPITOLUL l CAPITOLUL l NOŢIUNI GENERALE REFERITOARE LA REŢELE DE NOŢIUNI GENERALE REFERITOARE LA REŢELE DE CALCULATOARE CALCULATOARE 1.1 INTRODUCERE Utilitatea calculatoarelor este de necontestat în toate domeniile de activitate. Interconectarea calculatoarelor in reţea permite comunicarea dintre utilizatori şi accesul tuturor la resursele logice (software) si fizice (hardware) ale reţelei prin partajare (sharing). Daca vom conecta calculatoarele dintr-o încăpere , clădire sau campus astfel incât distanţele dintre procesoare sa fie de ordinul a l km se obţine o reţea locală (LAN = Local Area Network ) Interconectarea calculatoarelor (reţelelor locale) dintr-un oraş cu distanţa dintre procesoare de ordinul a zeci de km conduce la formarea unei reţele MÂN (Metropolitan Area Network). 1

Upload: adrian-jmurco

Post on 16-Sep-2015

285 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Ar Hitec Turi Lan

TRANSCRIPT

Arhitecturi Lan

CAPITOLUL l

NOIUNI GENERALE REFERITOARE LA REELE DE CALCULATOARE1.1 INTRODUCEREUtilitatea calculatoarelor este de necontestat n toate domeniile de activitate. Interconectarea calculatoarelor in reea permite comunicarea dintre utilizatori i accesul tuturor la resursele logice (software) si fizice (hardware) ale reelei prin partajare (sharing).Daca vom conecta calculatoarele dintr-o ncpere , cldire sau campus astfel inct distanele dintre procesoare sa fie de ordinul a l km se obine o reea local (LAN = Local Area Network )Interconectarea calculatoarelor (reelelor locale) dintr-un ora cu distana dintre procesoare de ordinul a zeci de km conduce la formarea unei reele MN (Metropolitan Area Network).Termenul de internet semnifica o reea simpl de calculatoare , iar Internet desemneaz cea mai larga colecie de calculatoare din lume , care include toate reelele naionale si regionale de pe glob.Un utilizator conectat la Internet poate accesam orice pagin web a unei persoane, firme , instituii sau baze de date publice sau private.www = World Wide Web semnific un sistem informaional distribuit care lucreaz pe principiul client - server.Adresa unei surse de informaie se specific intr-un format standard URL =Uniform Resource Location.Domeniul unei locaii (site) este stabilit prin DNS = Domain Name System care asociaz denumirea site-uluicu cu o adres numeric .In cazul suitei de protocoale TCP/IP = Transfer Control Protocol / Internet" Protocol , adresa alocat este o adres de 32 bii specificat sub forma a 4 octei in format zecimal cu puncte , ex: 192.235.20.17.Se aloc adrese IP tuturor echipamentelor din reea terminale sau de comunicaii DTE si DCE, pe baza adresei fizice a acesteia aa numita adres MAC = Media Acces Protocol , exprimat pe 6 octei in format hexazecimal, alocat de productor, ex: 1F-09-56-AE-OC-DA . Adresa MAC este stocat in memoria echipamentului de comunicaie i de obicei este inscris pe carcasa acestuia ( este unic).Comunicaia intre dou calculatoare se realizeaz prin intermediul echipamentelor de comunicaie ( interfaa, hub, switch, bridge, gateway, router, frewall, modem ) i a mediului fizic de transmisie ( cablu metalic torsadat sau coaxial, fibr optica sau eter ).Transmisiile prin unde radio sunt denumite transmisii " fr fir " (wirless).Intr-o reea pot fi interconectate echipamente produse de diverse firme , realiznd sisteme deshise ( OS = Open System ) care funcioneaz pe baza modelului OSI = Open System Interconnections , cu suita de protocoale standardizat de ISO = International Standard Organization.Prin protocol inelegem o suit de reguli si formate impuse pentru transferul datelor intr-o reea.Transmisia datelor pe distana scurt se poate face in format binar ca reprezentare de baz , pe distane mari este necesar modularea datelor i transmisia sub form de semnal analogic.

Un hub multiplexeaza semnalele pentru mai multe terminale de date care dispun de vitez mai mic de transmisie.Router-ele sunt echipamente care controleaz traficul internaional intr-o reea extern i stabilete caile de transmisie a pachetelor intre oricare dou noduri ale reelei.Reeaua poate fi reprezentat cu ajutorul grafurilor , nodurile fiind echipamentele terminale de comunicaii iar sgeile , legturile dintre acestea.Securitatea transmisiei si asigurarea fluenei traficului in reea reprezint doua probleme rezolvate de echipamentele de comunicaii prin operaii de filtrare (filtering ) cu includerea sau excluderea utilizatorilor , autentificare pe baza unor parole , compresie si criptare etc.Fluena traficului este asigurat prin evitarea congestiilor pe baza unor protocoale specifice.Accesul la informaie poate fi limitat soft sau hard prin folosirea unor cartele de acces in anumite echipamente de comunicaii.1.1.1 Modele de reea stratificat ISO/OSIProiectarea , implementarea i administrarea reelelor de calculatoare se realizeaz mai simplu prin separarea funciilor specifice pe 7 nivele , dat de modelul OSI.Nivelul logic de dat include ( LLC i MAC ) iar mediul fizic de transmisie nu este impus.Datele circula intre A i B de la nivelul aplicaie A n jos spre nivelul fizic prin legtur fizic spre nivelul fizic al terminalului B.Se realizeaz o comunicaie real ntre nivelele fizice ale echipamentelelor i o comunicaie virtual ntre 2 nivele superioare echivalente.ISO stabilete protocoalele de comunicaie pentru toate nivelele modelului OSI. Unitatea de date este denumit diferit pe nivelele modelului OSI. Termenul de pachet este consacrat pentru nivelul 3 (de reea).Dac cele 2 terminale A i B nu sunt n aceeai reea local, protocolalele de nivele 1.2 i 3 se aplic prin intermediul unui echipament de comunicaie. Nivelul fizic este implementat sub forma unui conector cu caracteristici electrice i mecanice particulare .ntre nivelele l i 2 exista interfa fizic.Nivelul 2 , n general se implementeaz fizic , dar poate fi imlementat i prin soft.Nivelele superioare se implementeaz numai in varianta logic sub form de procese logice , cu algoritmi specifici , in cadrul sistemului de operare sau separai dar activai de acesta.Modelul OSI este unul pur teoretic, foarte general, in unele sisteme anumite nivele pot fi contopite , altele pot lipsi.Adresa Ip este alocata plcii de reea i nu calculatorului.ntre nivelele superioare a celor dou nivele exist interferene logice.Fiecare nivel lucreaz pe principiul I - P - O (Input - Process - Output) , cunoscnd formatul secvenei de intrare , realizeaz procesarea acesteia . n formatul acceptat la ieire.Fiecare nivel asigur funciile necesare urmtorului nivel in mod transparent.ntre nivelele aplicaie comunicaia se face fr erori , dei pe legtura fizic apar erori de transmisie detectabile i corectabile la nivelul 2.Datele sunt mpachetate pe fiecare nivel cu informaii specifice (adres surs , adres destinaie tip de protocol , cmpul de control al erorilor , secven de sincronizare).Algoritmii de pe nivelul aplicaie genereaz un mesaj n formatul acceptat de terminalul surs real. Acesta este vzut ca un terminal virtual definit in baza standardului folosit in reea. Nivelul de prezentare este responsabil de respectarea sintezei specifice standardului utilizat i de codificarea datelor (compresie/criptare). Nivelul de sesiune furnizeaz o serie de servicii ntre dou procese pereche : transfer de fiiere;

legturi la distan in sisteme cu acces multiplu;

coduri pentru sincronizare , etc.

O sesiune ncepe doar dac legtura ntre nodurile surs i destinaie este stabilita , deci e orientat pe conexiune.Nivelul de transport asigur transferul datelor de la surs la destinaie , controlul traficului , multiplexare/demultiplexarea fluxurilor , dac dimensiunea mesajului depete lungimea maxim admis atunci acesta este fragmentat in pachete transmise independent. La recepie nivelul de transport rspunde de refacerea corect a mesajului prin ordonarea pachetelor indiferent de calea i ordinea sosirii lor la destinaie.Nivelul de reea rspunde de stocarea i retransmiterea pachetelor ( n LAN-uri ) i de routarea lor n reelele de arie larg WAN (alegerea cii optime de transmisie ntre doua noduri ). La nivelul legturii de date se realizeaz corecia erorilor , ncapsularea pachetelor. La nivel fizic circul bii de date fr s se cunoasc natura sursei lor. La nivel de reea se face eventuala conversie a formatului dintr-un protocol n altul.Proiectarea i alegerea unui tip de reea trebuie fcut avnd n vedere cerinele clientului ( modelul top-down ).Uneori procesele tehnologice nu determin performane spectaculoase la nivelul aplicaiei.

Fig. 1.1.1.1.2 Arhitectura reelelor TCP/IP

Specificarea protocoalelor TCP/TP se face prin intermediul unor documente numite RFC (Request For Comments), care n final devin standarde. Ele sunt obinute uor prin Internet de ctre orice proiectant de reele.

Arhitectura TCP/IP a fost adoptat de reeaua Internet, care cu peste 20 milioane calculatoare conectate, este de departe cea mai mare reea de calculatoare de pe glob.

Stiva de protocoale ce alctuiesc arhitectura TCP/IP este ilustrat de figura ... Este ilustrat i o posibil paralel cu stiva arhitecturii ISO OSI. De specificat este faptul c arhitectura TCP/IP este foarte flexibil prin posibilitatea folosirii de protocoale alternative, n scopul obinerii unui optim pentru o aplicaie dat. Astfel se poate vorbi de o aplicaie de acces la distan Telnet peste TCP/IP/Ethernet sau o aplicaie de management SNMP/UDP/IP/Token Ring TELNET

FTP ,SMTP

SNMP ,NFS

TCP ,UDP

IP+ICMP

Protocoale adrese i dirijare

Subreea

Ethernet ,802.3,802.4,

FDDI, ATM

Aplicaie

Prezentare

Sesiune

Transport

Reea

Legtur de date

Fizic

Nivelul subreeaArhitectura TCP/TP nu specific expres protocoale pentru nivelele l i 2, denumind generic nivel subreea (subnetwork). Ea utilizeaz ns protocoalele disponibile i conforme standardelor. Astfel pentru reelele locale se recunosc Ethernet/IEEE802.3, Token Ring, FDDI, iar pentru reelele geografice se recunosc protocoale precum HDLC, PPP, SLIP, Frame Relay, SMDS, ATM.Protocolul IPProtocolul IP (Internet Protocol) este protocolul care st la baza arhitecturii TCP/IP, iar in zilele noastre orice calculator conectat la Internet 'nelege' IP. Protocolul este specificat n RFC 791 i standardele militare DOD JVQL-STD 1777. Este un protocol considerat de nivel reea, de o complexitate sczut, orientat pe datagrame, avnd ca principale sarcini doar adresarea calculatoarelor i fragmentarea pachetelor; prevede n acelai timp tehnici detectarea (dar nu i corectarea) erorilor, precum i pentru dirijarea pachetelor, naintarea lor ctre urmtoarea destinaie, fr a oferi ns garanii pentru corectitudine.Sintetic, principalele atribute IP ar fi:-protocol orientat pe datagrame-asigur (dac este necesar) fragmentarea pachetelor; necesitatea fragmentrii la nivelul IP este dat de faptul c un pachet IP 'en route' ntre surs i destinaie poate traversa diferite tipuri de reele, prezentnd diferite valori maxime ale dimensiunii de pachet folosete adresarea bazat pe adrese Internet de 32 de bii

prevede limitarea lungimii pachetelor gestionate le 65.535 octei

suma de control se aplic doar antetului, nu i cmpurilor de date

prevede n cadrul pachetului IP cmpuri opionale

pachetele au o durat de via n reea limitat

-ncearc o dirijare a pachetelor, fr a oferi garania unui succes sau a unei optimalitti.Formatul antetului pachetului IP este ilustrat de figura , cmpurile avnd urmtoarea semnificaie:Version

nHLengt

h Service Type Total Length

Identification Flags Fragment Offset

Time To Live Transp. Protocol Header Checksum

Source IP Address

Destination IP Address

Options Padding

Version numberCmp de 4 bii ce conine numrul de versiune al protocolului IP care a generat pachetul, versiunea curent folosit fiind 4.Header LengthCmpul HLEN specific lungimea (exprimat n cuvinte de 32 de bii) a antetului IP, lungimea fiind variabil datorit cmpurilor adiionale de tip Options. Cea mai mic lungime a antetului este de 5 cuvinte, de aceea majoritatea pachetelor IP uzuale au ca prim valoare hexa n pachet, valoarea 45H.Type of ServiceCmpul specific modul n care un protocol de nivel superior dorete ca pachetul IP curent s fie tratat; este posibil asignarea unor nivele de prioritate prin intermediul acestui cmp. Uzual ns, cmpul conine valoarea O, indicnd o procesare normal a pachetului; mai mult implementrile sub UNIX nici nu analizeaz acest cmp.Packet LengthIndic lungimea total (antet i date) a pachetului IP. Lungimea se exprim n octei, cmpul avnd doar 16 biti implic ca valoare maxim a lungimii pachetului, valoarea de 65.535bytes.IdentificationCmpul conine un numr intern asociat pachetului, generat de ctre hostul emitor. Aceast valoare este folosit la reasamblarea fragmentelor componente ale pachetului fragmentat.FlagsCmpul conine doi indicatori:-indicatorul DF (Don't Fragment) specific dac un pachet poate fi fragmentat sau nu-indicatorul MF (More Fragments) specific dac dup pachetul (subpachetul) curent mai urmeaz sau nu i alte fragmente.Fragment OffsetCmpul conine offsetul (poziia) fragmentului curent, relativ la nceputul ntregului mesaj fragmentat.Time to LiveCmpul constituie un contor care se decrementeaz n timp, specificndu-se astfel o durat maxim de existen a pachetului n reea. Se previne astfel aglomerarea reelei prin existena pachetelor care au intrat n bucl infinit. Contorul este decrementat de fiecare host care proceseaz pachetul, astfel c valoarea iniial setat poate fi considerat i ca numr maxim de hosturi care pot fi vizitate de pachetul curent.Transport protocolCmpul identific protocolul de nivel superior (nivelul transport), care a solicitat serviciu nivelului IP, deci protocolul transport pentru care se proceseaz pachetul IP curent. Exist o list oficial a acestor protocoale transport, cu peste 50 de elemente; dintre ele, pentru necesitile acestor crti, sunt suficiente cunoaterea valorilor 6 pentru TCP, valoarea 17 pentru UDP, valoarea l pentru ICMP, valoarea 29 pentru protocolul ISO TP4.Header ChecksumCmpul conine suma de control numai pentru antetul pachetului; din motive de eficien protocolul IP nu calculeaz sum de control pentru ntregul pachet, iar algoritmul pentru calculul sumei de control pentru antet este mai simplu dect CRC-ul folosit la nivelele inferioare, i anume este calculul complementului fa de l a sumei de 16 bii obinute prin nsumarea tuturor cmpurilor de 16 biti testate.1.2 CONCEPTUL, MOTIVAIA I NECESITATEA REELELOR DE TRANSMITERE A DATELORNecesitatea unei reele de comunicaii de date a aprut n acele medii n care diveri utilizatori aveau nevoie de acces la mijloace eficiente de calcul, stocare i transmisie a datelor. Soluia iniial a constituit-o alocarea unui unic calculator central de mare capacitate (mainframe), care s rezolve toate cerinele trimise lui de numeroii utilizatori rspndii pe arii din ce n ce mai mari. Cu timpul , a aprut ns tendina de a trece de la acest tip de sisteme centralizate de calcul/conducere, la procesarea distribuit, care propunea soluia instalrii de calculatoare la fiecare utilizator i asigurarea unor legturi de comunicaie eficient ntre ele. Aceast schimbare de concepie pentru sistemele informaionale are mai multe motivaii:Existena unui numr destul de mare de calculatoare aflate n dotarea diverilor utilizatori care lucrau n regim izolat i necesitatea vehiculrii de informaii ntre utilizatori distribuii pe spaii mai mult sau mai puin ntinse .Realizarea unor avantaje tehnice precum: accesul la toate resursele sistemului (echipamente, programe, date) a fiecrui utilizator.

creterea gradului de fiabilitate al sistemelor de calcul/conducere (prin defectarea unui nod de reea, utilizatorii pot face apel temporar, la resursele din celelalte puncte ale reelei)

posibilitatea creterii gradate a performanelor sistemului de calcul/conducere prin adugarea de noi calculatoare.

Obinerea unor avantaje economice: implementarea diverselor aplicaii de calcul/conducere de proces cu investiii minime

scderea cheltuielilor aferente transmisiilor de informaii.

Crearea unor puternice medii de comunicaie inter-umane, ca baz pentru schimbul de informaii i cooperarea n diverse domenii: cercetare tiinific, instruire, educaie.O reea de calculatoare reprezint o mulime de calculatoare autonome, interconectate, ntre care exist conexiuni. O conexiune reprezint o cale - fizic sau virtual (numit i logic) capabil s suporte o comunicaie ntre doi interlocutori.Prin autonomia unui calculator trebuie s nelegem raportul de nesubordonare fat de un alt calculator (adic nu poate fi pornit, oprit sau condus de un altul).n general, teoria reelelor se refer la mprirea resurselor , iar scopul principal este de a face toate programele, echipamentele i n special datele disponibile pentru oricine din reea.Dei nu exist o taxonomic general acceptat n care pot fi ncadrate toate reelele de calculatoare , dou criterii sunt foarte importante : tehnologia de transmisie i scara la care opereaz reeaua: Tehnologia de transmisie : n general exist 2 tipuri de tehnologii de transmisie :Reelele cu difuzare : au un singur canal de comunicaii care este partajat de toate mainile din reea. Sistemele cu difuzare permit adresarea unui terminal din reea sau chiar trimiterea concomitent a informaiei spre toate destinaiile.Reelele punct-la-punct : dispun de numeroase conexiuni ntre maini individuale care fac posibile trasee multiple, de diferite lungimi.(de aceea algoritmii de dirijare sunt foarte importani n reelele punct-la-punct). Ca o regul general (dei exist i numeroase excepii) reelele mai mici din punct de vedere geografic tind s utilizeze difuzarea, n timp ce reelele mari sunt de obicei punct-la-punct.Scara la care opereaz reeaua: distana este un criteriu de clasificare important pentru c , la scri diferite sunt folosite tehnici diferite: Reele locale (LAN-Local Area Network) sunt reele private, localizate ntr-o singur cldire sau campus de cel mult civa km. Ele sunt frecvent utilizate pentru a conecta calculatoare personale i staii de lucru din diferite organizaii n scopul de a partaja resurse i de a schimba informaii. LAN-urile se disting de alte tipuri de reele prin trei caracteristici: mrime : LAN-urile au dimensiuni restrnse ceea ce nseamn c timpul de transmisie n cazul cel mai defavorabil este limitat i cunoscut dinainte. >tehnologie de transmisie: LAN-urile utilizeaz frecvent o tehnologie de transmisie care const dintr-un singur cablu la care sunt ataate toate terminalele. >topologie: exist trei topologii LAN majore: stea, inel i magistral, n alte variante de configuraii sunt posibile, dac privim LAN-ul din punct de vedere fizic: inel n form de stea, magistral n form de stea. Vom analiza mai pe larg att aceste topologii, ct i altele n continuare.Reele metropolitane (MAN) sunt, n linii mari, o versiune extins de LAN i utilizeaz tehnologii similare cu cele ale reelelor locale. Un MN se poate ntinde pe zona ocupat de suprafaa unui ntreg ora i poate fi att privat ct i public. Motivul principal pentru care MAN-urile figureaz ca o categorie special const n adoptarea unui standard specific: DQDB ( Distributed Queue Dual Bus) magistral dual cu coad distribuit.

Reele larg rspndite geografic (WAN) acoper o arie geografic ntins, deseori o ar sau un continent ntreg. In majoritatea WAN-urilor, subreeaua este format din dou componente distincte: liniile de transmisie i elementele de comutare. Liniile de transmisie (numite i circuite, canale sau trunchiuri), transport biii ntre maini, n mod tipic, reelele larg rspndite geografic au topologii neregulate.Implementarea fizic a unei reele locale impune instalarea pe fiecare calculator a unei plci de reea (NIC-Network Interfaa Crd), intern sau extern, cu programul aferent (driver), montarea cablurilor de legtur cu anumii conectori, realizarea conexiunilor cu unitatea care centralizeaz traficul, desemnat prin diferii termeni (MAU, CU, hub, LAN switch, concentrator, repetor etc. ) i instalarea pe server a sistemului de operare al reelei (NOS-Network Operating System), n figura 2.1, este exemplificat foarte simplu modul de realizare a unui LAN cu un calculator de tip server si un hub. Reeaua se poate extinde prin utilizarea tuturor porturilor din hub.Rolul plcii de reea este acela de a asigura calculatorului accesul la serviciile oferite de reea. O plac de reea lucreaz pe subnivelul MAC, deci tipul ei depinde de arhitectura reelei. Alegerea unei plci de reea se face in funcie de tipul bus-ului de date la care se va conecta (ISA, EISA, PCI, SCSI, PCMCIA etc) dar si de mediul fizic de transmisie, fiind necesar o anumit interfa i anumii conectori de legtur.

Fig.2.1. Interconectarea echipamentelor ntr-o reea local

Cei mai utilizai conectori sunt urmtorii: 1.Conectori RJ45 (Registered Jack Connector), modular cu 8 pini, cu transmisie serial asincron, pentru reele lOBaseT;

2.Conector BNC (Bayonet Nut Connector) pentru conexiuni 10Base2 i ISDN;

3. Conector DB-k sau D-k(modular cu k=9; 15; 25; 37; 50; 68 pini, in forma literei D) pentru interfaa Ethernet conectat fie la cablu torsadat, fie la cablu coaxial gros;

4.Conector universal AMPLIMITE 50 cu 50 de ci pentru diferite interfee.

5.Conector ST, SC sau SMA pentru cablu dual de fibr optic (lOBaseF);

6. Conector "Vampir" pentru reele 10Base5.

7. Conectori RJ11 telefonic cu 4 ci pentru transmisii telefonice i RJ12 cu 6 ci pentru transmisii vocale n reea ISDN.

Conectorii pentru cablurile care conecteaz echipamente identice sunt realizai in varianta inversoare, cu ncruciarea firelor (cross-connection) astfel nct s se lege ieirea datelor (TxD-Data Transmission) dintr-un echipament cu intrarea de date (RxT-Data Receiving) de la cellalt capt. In documentaiile tehnice ale echipamentelor sunt specificate modurile de realizare a conectorilor pentru DTE i DCE, cu numerotarea i semnificaiile pinilor i modul de conectare a conductoarelor din cablu pe baza codului culorilor.n general, conexiunile ntre conectori diferii sunt realizate pe baza unor diagrame care precizeaz pinii corespondeni.De asemenea , orice conector poate fi asociat cu un anumit tip de magistrala (bus) de date. Denumirea unor conectori precizeaz i tipul bus-ului de date (de exemplu: D50 SCSI-2).Prin standardul SCSI (Small Computer System Interface) se specific un bus de 8 bii i tact de 5 MHz, respectiv cu viteza de 5 MBps.SCSI-2 sau Fast SCSI-2 reprezint o variant de standard pentru bus de 8 bii si 10 MHz frecventa de clock, cu 10 MBps vitez de transmisie a datelor.Wide SCSI-2 ewste un standard mbuntit pentru bus de 16 bii, 5 MHz si 10 MBps.Fast/Wide SCSI-2 definete un bus de 16 bii, 10 MHz si 40 MBps.Ultra SCSI-2 standardizeaz un bus de 32 de bii, 10 MHz si 40 MBps. Se utilizeaz un canal secundar de transfer.Alte standarde folosite pentru magistralele de date sunt urmtoarele:ISA (Industry Standard Architecture): 16 bii, 8 MBps.EISA (ExtendedISA): 32 bii, 33 MBps.MCA (Micro Channel Architecture): 32 bii, 20 MBps.PCI (Peripheral Component Interconnect) v2.0: 64 bii, 264 MBps.AGP (Advanced Graphics Crd) de 2x si 4x mai rapid ca PCI (pentru aplicaii grafice).PCMCIA (Personal Computer Memory Crd International Association) sau simplu PC Crd v3.0: 32 bii, 20 + 33 MHz, max. 132 MBps.Sunt necesare adaptoare pentru interconectarea bus-urilor realizate n standarde incompatibile (de exemplu adaptor PCI/SCSI).Interfaa AUI (Attachment Unit Interface) cu conector DB - 15 poate fi utilizat pentru conectarea unui echipament fie la un cablu Ethernet, fie la un sistem cu transmisie radio (wireless), prin intermediul unui transceiver (transmitor / receptor transmitter / reciver), avnd capacitatea de a detecta coliziunile. Un transceiver este utilizat pentru conectarea unui anumit echipament dintr-o reea local (calculator, ruler .a.) la mediul de transmisie (cablu UTP, coaxial, optic etc.) prin intermediul unor interfee AUI sau MII (Media Independent Interface) (Fig 2.2).Un transceiver este un dispozitiv multiport care conine etaje de amplificare i convertoare de semnal (de exemplu, semnalul electric poate fi convertit n und luminoas i invers folosind diode LASER i fotodiode).

Fig. 2.2 Interconectarea hub-urilor cu transceivere pentru fibr optic

Lungimea unui segment de cablu este limitat din cauza fenomenelor specifice de atenuare i defazare a semnalelor pe linie de transmisie. Pentru conexiuni la distane mai mari dect cea maxim admis, se utilizeaz mai multe segmente de cablu interconectate prin intermediul repetoarelor care refac forma rectangular a impulsului de formare a datelor eliminnd astfel zgomotele i distorsiunile de transmisie, dup care amplific semnalul pn la nivel de referin. Exist limitri privind numrul maxim de repetoare care pot fi intercalate ntre dou noduri de reea.Un repetor este un diport care interconecteaz segmentele de LAN diferite: lOBaseT (RJ45), 10Base2 (BNC), 10 BaseF (ST) sau cu alte medii fizice de transmisie prin intermediul AUI folosind transceivere. Acesta nu trebuie confundat cu un dispozitiv de conversie ntre dou medii fizice de transmisie, ntruct suplimentar, n repetor sunt regenerate cadrele de date (ex. Ethernet) n baza unor secvene de sincronizare i sunt procesate informaiile privind posibilele coliziuni din reea.Convertorul de mediu face trecerea de la un tip de mediu la altul, prin conversia semnalului dintr-un format n altul.Exist convertoare pentru interconectarea de diferite reele, cum ar fi: reea Ethernet de cablu UTP cu una cu cablu coaxial;

reea Ethernet pe cablu torsadat cu una cu transmisie pe fibr optic;

reea de fibr optic multimod (MMF - Muli Mode Fiber) cu una pe fibr optic unimod (SMF - Single Mode Fiber); reea de 10 Mbps cu un cablu de 100 Mbps;Porturile de intrare - ieire i conectorii afereni sunt de tipuri diferite, n funcie de mediul fizic de transmisie la care se leag fiecare.1.3 MODELE DE REFERIN PENTRU ARHITECTURA REELELOR DE CALCULATOARE 1.3.1 Nivele, protocoale, interfeePentru a reduce din complexitatea proiectrii, majoritatea reelelor sunt organizate sub forma unei serii de straturi sau nivele, fiecare dintre ele construit peste cel de dedesubt. Numrul de nivele, precum i numele, coninutul i funcia fiecrui nivel variaz de la reea la reea, dar la toate se poate spune c scopul fiecrui nivel este s ofere anumite servicii nivelelor superioare.In principal, un protocol reprezint o nelegere ntre prile care comunic, asupra modului de realizare a comunicrii, fr de care nelegerea ntre entitile comunicante nu este posibil, ntre dou nivele adiacente exist o interfa, care definete ce operaii i ce servicii ofer nivelul de jos ctre nivelul de sus.

Fig.2.1. Nivele, protocoale, interfee

Entitile care conin nivele corespunztoare de pe maini diferite se numesc egale (entitile egale sunt cele care comunic folosind protocolul), n realitate, nici un fel de date nu sunt transferate direct de pe nivelul k al unei maini pe nivelul k al altei maini . Fiecare nivel transfer datele i informaiile de control nivelului imediat inferior, iar legtura fizic propriu-zis se face sub nivelul l.O mulime de nivele i protocoale este numit arhitectur de reea. Specificaia unei arhitecturi trebuie s conin destule informaii pentru a permite unui proiectant s scrie programele sau s construiasc echipamentele necesare fiecrui nivel, astfel nct nivelele s ndeplineasc corect protocoalele corespunztoare. Spre exemplificare, n cadrul acestui capitol se vor analiza dou modele de referin ale reelelor de date, precum i avantajele i dezavantajele fiecruia dintre ele.1.3.2 Interferene de comunicaiePrin interfa este desemnat un modul, fizic (hardware) sau logic (software), prin intermediul cruia se realizeaz comunicaia dintre echipamente i medii fizice sau dou procese logice.Interfaa este cea care controleaz comunicaia i asigur transmisia datelor n formatul standard adoptat. Datele intr sau ies dintr-un echipament numai prin intermediul unei interfee, n funcie de nivelele OSI pe care lucreaz interfaa, aceasta se implementeaz fizic sau logic.Interconectarea unui echipament cu mediul fizic de transmisie se face prin intermediul unei interfee fizice, de nivel OSI l (psihical interface / LI interface), denumit i port fizic.Un echipament de comunicaie (hub, switch, bridge, router) are mai multe porturi de intrare - ieire, deci mai multe interfee fizice care nu sunt neaprat toate de acelai tip.n funcie de modul de comunicaie adoptat (sincron / asincron, echilibrat / neechilibrat) se pot utiliza diferite tipuri de interfee fizice definite prin standardele: RS - 232 (V.24), X.21, V35, G.703 etc.RS - 232 standardizat de EIA (Electronics Industy Associatiori), specific toate caracteristicile electrice pentru transmisii seriale de date, sincrone i asincrone, de mic vitez.CCITT a propus standardul echivalent V.24.Se utilizeaz conectori modulari n forma literei D (DB9, DB15, D25, DB37, D50).X21 este un standard propus de CCITT pentru interfee fizice utilizate n transmisii sincrone de date de mare vitez (10 Mbps). Se pot folosi conectori DB15 sau AMPLIMITE - 50.V.35 propus de CCITT este echivalent cu standardul RS - 530 al EIA pentru transmisii seriale, echilibrate sau neechilibrate, de mare vitez (2 Mbps). Utilizeaz conectori DB25 cu 25 de pini.Viteza de transmisie a datelor printr - o interfa RS - 232 este de ordinul zecilor de kbps (m a x. 38400 bps), n timp ce X.21 i V.35 admit viteze de ordinul Mbps.Astfel, conexiunile de mare vitez, pe porturile prin care un LAN se conecteaz la WAN se folosesc interfee n standard X.21 sau V.35.G.703 este recomandarea CCITT care definete caracteristicile fizice i electrice ale unei interfee cu viteze de transmisie de 2048 kbps. Este utilizat n sistemele PRI ISDN (Primary Rate Access to an Integrated Standard Digital Network) pentru transmisii simultane voce - date dar nu numai.Interfaa dintre nivelul fizic i cel al legturii de date este o interfa de nivel 2 (Layer 2 interface / L2 interface). Denumirea acesteia este dictat de tipul reelei sau de protocolul de comunicaie folosit: ETH (Ethernet), IP (Internet Protocol), PPP (Point to Point protocol), FR (Frame Relay) etc. Implementarea acestora se poate face att n variant hardware (ex. eth) ct i software (ex. ip, ppp, fr).Standardele care definesc interfaa de nivel 2 specific formatul cadrului de date i impun constrngeri privind lungimea maxim de cadru care poate fi transmis.Notarea interfeelor se face n diverse moduri. De exemplu, interfaa pentru un port asincron este denumit simplu port iar pentru unul sincron se noteaz abreviat syn. La denumirea abreviat se adaug , de regul, un indice care face distincia ntre mai multe interfee identice definite pe acelai echipament (ex. ethO, ethl,pppO, ppp4, fr5).Noiunea de port este utilizat fie pentru a desemna conectorul fizic de legtur dintre un echipament i reea, fie ca noiune abstract prin care se specific demultiplexarea cilor n cazul transmisiilor pe canale cu acces multiplu.De exemplu, dac transmit datele n sistem TDM (Time Division Muliplexing) atunci prin acelai port Ethernet, respectiv interfa eth, pot fi conectai la LAN mai muli utilizatori prin interfee (porturi) logice de tip ppp, configurate logic.ntre nivelele superioare ale modelului OSI sunt definite diferite intefee logice.Pentru transmisii ISDN n WAM se folosesc interfeele fizice:-bri (BRI - Basic Rate Interface) cu dou canale B ISDN de date(64 kbps) i unul D (16 kbps) pentru managementul i controlul legturii;-pri (PRI - Primary Rate Interface) cu 30 canale B de date (64 kbps) i unul D extins (16 kbps).ncapsularea datelor cu un anumit antet (header), n care se specific tipul de protocol utilizat, se poate face n mai multe moduri chiar i pentru o singur interfa. De exemplu, o interfa ETH poate fi ncapsulat cu sau fr secvena SAP dictat de SNAP (SubNetwork access Protocol).Este foarte important s se cunoasc modul de ncapsulare a datelor la nivelul interfeelor pentru a putea remedia anumite probleme care apar n reea dar i pentru a stabili dac echipamentele produse de diverse firme sunt compatibile i pot fi interconectate.n transmisiile asincrone cu legturi punct- la - punct nu se ncapsuleaz datele. Apar doar biii de START i STOP necesari delimitrii intervalului de transmisie.1.3.3 Categorii de servicii. PrimitiveNivelele ierarhice ale unei reele pot oferi nivelelor de deasupra lor dou tipuri de servicii: orientate pe conexiuni i fr conexiuni.Servicii orientate pe conexiuni : sunt servicii ale cror utilizatori trebuie s stabileasc mai nti conexiunea, urmnd ca dup aceea s poat utiliza serviciul A dorit, n cadrul respectivei conexiuni. In final, utilizatorul trebuie s elibereze conexiunea. Mesajele trimise cu ajutorul unui astfel de serviciu ajung la destinatar n aceeai ordine n care au fost emise de surs. Printre serviciile din aceast categorie, distingem: servicii fiabile: nu accept pierderi de mesaje, de aceea, implementarea lor se face cu mesaje de confirmare, fapt care cauzeaz ntrzieri n transmisie, servicii nefiabile: se refer la faptul c unele aplicaii nu accept ntrzierile introduse de confirmri (aa cum este de ex: traficul de voce digitizat), i de aceea se accept unele distorsiuni n recepia mesajelor pentru a se putea efectua transmisia n timp real.Servicii fr conexiuni: n cadrul crora fiecare mesaj poart o adres complet a destinatarului i este transportat pe un traseu independent fa de traseele mesajelor anterioare emise de aceeai surs, ctre acelai destinatar, n cadrul acestei categorii de servicii distingem: servicii de tip datagram nefabil, a cror caracteristic este transmiterea unui mesaj cu o mare probabilitate de a ajunge la destinaie, dar fr confirmarea acestui fapt (cazul potei electronice)

servicii de tip datagram fiabile (confirmate) cu dou variante: datagram cu confirmare (expeditorul mesajului solicit i o confirmare de primire) i serviciul cerere-rspuns ( emitorul transmite o singur datagram care conine o cerere, iar replica primit de la receptor conine rspunsul).

Serviciile pe care un nivel le poate oferi celui superior sunt specificate prin operaii (primitive) ce reprezint instruciuni elementare de interaciune ntre dou nivele adiacente, prin care i se solicit serviciului s execute o aciune sau s "raporteze" despre o aciune a entitii pereche. Dup natura aciunii cerute serviciului, primitivele se mpart n 4 clase: cerere: fcut de nivelul k +1 (utilizatorul serviciului) ctre nivelul k (furnizorul serviciului) ca acesta din urm s execute o aciune.

indicaie: trimis de nivelul k al entitii adresate ctre nivelul k +1 al ei, prin care se semnaleaz de efectuarea unei aciuni. rspuns: venit de la entitatea aflat la nivelul k +1 prin care aceasta comunic dac accept sau refuz aciunea propus.>confirmare : fcut de furnizorul serviciului ctre utilizator, asupra situaiei serviciului cerut1.3.4 Modele arhitecturale de protocoaleIn decursul anilor, s-au cristalizat 2 mari arhitecturi de protocoale: arhitectura pe nivele, care este cel mai bine reprezentat de modelul OSI, i arhitectura de tip ierarhic reprezentat de modelul TCP/IP.1.3.4.1.Modelul de referin OSIAcest model se bazeaz pe o propunere dezvoltat de ctre Organizaia Internaional de Standardizare (International Standards Organisation - ISO), ca un prim pas ctre standardizarea internaional a protocoalelor folosite pe diferite nivele. Modelul se numete ISO OSI (Open System Interconnection) pentru c el se ocup de conectarea sistemelor deschise comunicrii cu alte sisteme.Modelul OSI cuprinde apte nivele. Fiecare nivel realizeaz un subset de funcii de comunicaie, necesare comunicaiei cu alt sistem.Nivelul fizic: se ocup cu interfaa fizic ntre dispozitive i regulile prin care biii sunt transmii printr-un canal de comunicaie. Caracteristicile acestui nivel sunt de ordin mecanic, electric, funcionale i procedurale. Problemele tipice pentru acest nivel se refer la ci voli trebuie utilizai pentru a reprezenta o valoare logic l i ci pentru un O, dac transmisia poate avea loc simultan n ambele sensuri, modul cum este ntrerupt conexiunea iniial cnd au terminat de comunicat ambele pri.Nivelul legtur de date: Dac nivelul fizic nu face dect s accepte i s transmit un flux de bii , nivelul legtur de date ncearc s fac legtura fizic sigur i ofer mijloacele de a activa, menine, i dezactiva legtura. Principalul serviciu oferit de nivelul de date nivelelor superioare este acela de detecie i control al erorilor. Nivelul legturii de date realizeaz aceast sarcin oblignd emitorul s descompun datele de intrare n cadre de date, s transmit cadrele secvenial i s prelucreze cadrele de confirmare trimise napoi la receptor. Reelele cu difuzare determin n nivelul legturii de date o problem suplimentar: cum s fie controlat accesul la canalul partajat. De aceea, pentru acest nivel, conform arhitecturii propuse pentru LAN de proiectul IEEE 802, nivelul legturii de date este divizat n dou subnivele: subnivelul de control al accesului la mediu (MAC) i subnivelul de control al legturii logice (LLC).Nivelul reea : Serviciul de baz al nivelului reea este acela de a oferi un transfer transparent de date ntre entitile de transport. Nivelul reea se ocup cu controlul funcionrii subretelei. O problem cheie n proiectare este determinarea modului n care pachetele sunt dirijate de la surs la destinaie. Traseele pot fi stabilite la nceputul fiecrei comunicri pentru fiecare pachet, n concordan cu traficul curent din reea. Controlul congestiilor n subreea, datorit existenei prea multor pachete de date simultan pe traseele de comunicaie, revine de asemenea nivelului reea.n reelele cu difuzare, problema dirijrii se pune mai simplu, deoarece staiile pot fi interconectate direct. In acest caz , nu este practic nevoie de un nivel de reea, deoarece nivelul de date poate realiza funciile necesare de administrare a legturii.Nivelul transport: Nivelele de la 4 n sus ale modelului OSI sunt n general referite ca nivele superioare. Scopul nivelului 4 este de a asigura un mecanism sigur pentru schimbul de date ntre procesele din diferite sisteme. Protocoalele acestor sisteme sunt de tip cap-la-cap i nu se ocup cu detaliile facilitilor de comunicare de dedesubt . Cu alte cuvinte, un program de pe maina surs poart o conversaie cu un program similar de pe maina destinaie, folosind n acest scop antetele mesajelor i mesaje de control. La nivelele inferioare, protocoalele au loc ntre fiecare main i vecinii si imediai, i nu direct ntre mainile surs i destinaie, care pot fi separate de numeroase routere. Nivelul de transport se asigur c unitile de date sunt livrate fr erori, n secven, fr pierderi sau duplicri, n fapt, nivelul transport servete ca legtur ntre utilizator i facilitile de comunicaie.Nivelul sesiune: ofer mecanismul de control al dialogului ntre aplicaii. Sesiunile pot permite s se realizeze trafic de date n ambele sensuri simultan, sau numai ntr-un sens o dat (n acest din urm caz nivelul sesiune poate ine evidenta emitorilor crora le vine rndul s transmit). Un serviciu sesiune nrudit este gestionarea jetonului, n unele protocoale este esenial ca cele dou pri s nu ncerce s realizeze aceeai operaie n acelai timp, de aceea acest nivel dispune de jetoane care pot circula ntre maini. Numai partea care deine jetonul are voie s realizeze operaia. Un alt serviciu sesiune este recuperarea, ce ofer un mecanism de verificare, astfel nct dac apare un defect oarecare ntre punctele de verificare, entitatea sesiune poate retransmite toate datele de la ultimul punct de verificare.Nivelul prezentare: se ocup cu sintaxa i semantica datelor vehiculate ntre entitile aplicaie. Un exemplu tipic poate fi reprezentat de codificarea datelor ntr-un mod standard. Scopul este de a rezolva diferenele din formatul i reprezentarea datelor. Exemple de protocoale de prezentare sunt criptarea i protocolul de terminal virtual (face conversia ntre caracteristicile de terminal specifice i un model virtual sau generic utilizat de programele de aplicaie).Nivelul aplicaie: ofer mijloace pentru ca procesele de aplicaie s acceseze mediul OSI. Acest nivel conine o varietate de protocoale frecvent utilizate, pentru a nltura problema incompatibilitii dintre numeroasele terminale existente. O modalitate de rezolvare este definirea unui terminal virtual de reea abstract i a unui program care s pun n coresponden funciile terminalului virtual de reea cu cele ale terminalului real. Un alt rol al nivelului aplicaie este transferul fiierelor. Transferul de fiiere ntre dou sisteme de fiiere diferite presupune rezolvarea unor incompatibiliti.

Fig. ...... Modelul OSI

1.3.4.2. ModeIul de referin TCP/IPArhitectura de tip ierarhic este al doilea mare tip de arhitectur ntlnit n reelele de calculatoare existente. Aceast arhitectur este o dezvoltare a ARPANET-ului, o reea de cercetare sponsorizat de ctre DoD (Department of Defense) al SUA.Caracterul ierarhic al acestui model arhitectural fa de modelul pe nivele al OSI este reliefat de faptul c nu ntotdeauna este de dorit ca protocoalele din cadrul unui anumit nivel s realizeze anumite funcii specifice. In cadrul modelului OSI, entitile k trebuie s schimbe date utiliznd servicii asigurate de entitile k-1 ceea ce n arhitectura modelului TCP/IP nu este o tehnic restrictiv: o entitate poate utiliza n mod direct serviciile unei entiti inferioare ierarhic, chiar dac nu este la nivelul adiacent.Importana modelului TCP/IP deriv i din aplicabilitatea sa. Dei la apariia modelului OSI s-a crezut c acesta se va impune peste tot, acest lucru nu s-a produs att datorit momentului prost ales pentru implementarea lui (protocoalele concurente TCP/IP erau deja larg folosite n universiti) , ct i datorit tehnologiilor greoaie i ineficiente. Un alt avantaj al modelului iniial promovat de DoD, este acela c att timp ct funcionau maina surs i maina destinaie, conexiunile s rmn intacte, chiar dac o parte din maini sau din liniile de transmisie erau brusc scoase din funciune. Aceast arhitectur flexibil, care urmrete sigurana realizrii legturilor este foarte important pentru reelele ataate organismului militar.Modelul TCP/IP este structurat pe patru nivele:Nivelul gazd-la-reea. conine acele protocoale ce asigur accesul la o reea de comunicaie (la un nod de reea). Alte servicii ce pot fi oferite sunt controlul fluxului i al erorilor ntre gazde, precum i diferite nivele de calitate de servicii cum sunt prioritatea i securitatea.Nivelul internet: const din procedurile cerute pentru a permite datelor s traverseze multiple reele n drumul dintre dou gazde. Gazdele emit pachete n reea, iar acestea circul n mod independent pn la destinaie (fiind posibil ca destinatarul s se gseasc pe alt reea). Nivelul internet definete oficial un format de pachet i un protocol numit IP (Internet Protocol). Funciile specifice se refer la dirijarea pachetelor i evitarea congestiei.Nivelul transport: Permite conversaii ntre entitile pereche din gazdele surse i respectiv destinaie, n acest sens au fost definite dou protocoale capt-la-capt:Primul, TCP (Transmission Control Protocol- protocolul de control al transmisiei), protocol sigur, orientat pe conexiuni, permite ca un flux de octei trimii de pe o main s ajung fr erori pe orice alt main din inter-reea. Acest protocol fragmenteaz fluxul de octei n mesaje discrete i paseaz fiecare mesaj nivelului internet. De asemenea, TCP trateaz controlul fluxului pentru a se asigura c un emitor rapid nu inund un receptor lent cu mai multe mesaje dect poate acesta s prelucreze.Al doilea protocol la acest nivel UDP (User Datagram Protocol - protocolul datagramelor utilizator) este un protocol nesigur, fr conexiuni, folosit n special pentru interogri ntrebare-rspuns i pentru aplicaii n care comunicarea prompt este msi important dect comunicarea cu acuratee (transmisiile n timp real de imagini & voce).Nivelul aplicaie: conine toate protocoalele de nivel mai nalt dect cel de transport, (n modelul TCP/IP lipsesc nivelele sesiune i prezentare). Primele protocoale de acest gen includeau terminalul virtual TELNET, transferul de fiiere (FTP) i pota electronic. Protocolul de terminal virtual permite unui utilizator de pe o main s se conecteze i s lucreze pe o main aflat la distan, cel de transfer de fiiere permite mutarea eficient de date de pe o main pe alta. Pe parcursul anilor la aceste protocoale s-au adugat altele, cum ar fi: serviciul numelor de domenii (DNS), HTTP pentru aducerea paginilor de pe Web, etc.Modelul OSI (mai puin nivelele sesiune i prezentare) s-au dovedit foarte utile pentru a discuta reelele de calculatoare, dar protocoalele OSI nu au devenit populare din punct de vedere practic. Pentru TCP/IP este adevrat afirmaia invers: modelul este mai puin explicit pentru anumite nivele, dar protocoalele acestuia sunt n schimb larg utilizate.Particulariti LAN n cadrul modelelor arhitecturale de referinPentru reelele locale de calculatoare (LAN), comitetul pentru reele locale al IEEE a elaborat un set de standarde specifice implementrii acestei categorii de reele. Acest set de standarde, cunoscut sub denumirea de "proiectul IEEE 802 ", privete doar primele dou nivele (inferioare) ale modelului de referin OSI, precum i interfaa cu cel de-al treilea nivel. Funciile aferente nivelelor superioare sunt lsate, n cadrul LAN, la latitudinea celor care implementeaz reeaua.Aceast limitare a prescripiilor LAN doar la primele nivele se explic prin aceea c acest tip de reea este privit doar ca un mijloc de comunicare (numit subreea de transport de date), a crui funcie principal const n asigurarea transmiterii i recepionrii corecte de semnale informaionale n vederea interconectrii simple, elastice i fiabile a unor echipamente eterogene i asigurrii accesului rapid al utilizatorilor la resursele i serviciile reelei.Pentru a beneficia plenar de posibilitile de comunicaie oferite de LAN, a fost necesar ca s fie implementate o serie de funcii specifice.Aceste funcii, innd de nivelele superioare ale arhitecturii unei reele, sunt furnizate de sistemul de operare al reelei (NOS- Network Operating System). Figura de mai jos prezint comparaia ntre standardul pe nivele OSI i modul n care este implementat arhitectura pe nivele a unui LAN de ctre NOS i NIC (Network Interface Card -modul de interfa cu reeaua).

1.4 SUITA DE PROTOCOALE TCP / IPFamilia de protocoale n baza creia se realizeaz comunicaia n reelele eterogene de calculatoare conectate la Internet este denumit suita de protocoale Internet sau, mai simplu, TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol}.TCP i IP sunt doar dou protocoale din acesast suit de protocoale.Modelul stratificat de protocoale TCP/IP este diferit de modelul OSI (Open System Interconnection), dar se pot face echivalri ntre acestea (fig. 3.1.).Modelul suitei de protocoale TCP/IP are mai puine nivele care corespund modelului OSI pn la nivelul de transport, mpreun cu modelul NFS (Network File System) acoper funciile tuturor nivelelor OSI.Cele dou familii de protocoale (TCP/IP i NFS) alctuiesc aa-numitul context de operare a reelelor deschise (ONC- Open Network Computing).Modelul NFS

Modelul OSISistemul de fiiere de reea echivalene Aplicaie Modelul TCP/IP

Reprezentarea externa a datelor Prezentare

Proceduri de apel la distant Sesiune Aplicaie

Transport echivaleneTransport

Reea Internet

Legtur de date Leggtur de date Acces la reea

Nivel fizic Nivel fizic

Fig,,,,,,,,,,, TCP/IP i echivalena dintre modelele de reea (OSI,NFS,TCP/IP)Suita de protocoale TCP/IP include mai multe protocoale, pe diferite nivele ale modelului (Fig. 3.2.):Modelul TCP/IP Suita de protocoale TCP/IP

Aplicaie DNSSNMP

FTP

SMTPRLogin HTTP Telnet TFTP BOOTP DHCP

Transport TCP UDP

Internet ICMP IP

ARPRARP

Acces la reea Standarde pentru interfaa de reea

Fig. Stiva de protocoale TCP/TP

IP- Internet Protocol este protocolul corespunztor nivelului de reea (Internet) care stabilete modul de adresare ierarhizat folosind adrese IP de 4 octei pentru localizarea sistematic a destinaiei, ntr-o anumit reea sau subreea (RFC 791) .ARP - Address resolution Protocol - pe baza adresei IP a unui echipament, comunic la cerere adresa fizic (MAC) de 6 octei a acestuia (RFC 826). Tabelele ARP sunt stocate n memoria RAM a echipamentului (calculator, ruter, etc). ARP se utilizeaz numai ntr-un LAN.Se pot face echivalri sugestive ntre numele unei persoane i adresa MAC a echipamentului, respectiv ntre adresa potal i adresa IP, care permit localizarea destinaiei unui mesaj.RARP - Reverse Address Resolution Protocol - furnizeaz la cerere adresa IP de 4 octei asociat cu adresa MAC dat, pe baza unor tabele (RFC 903).ICMP - Internet Control Massage Protocol - transport mesaje de control i de eroare referitoare sistemului de a transmite pachete de date la destinaie fr erori (RFC 792).TCP - Transport Control Protocol - este un protocol definit pe nivelul de transport, orientat pe conexiune asemenea sistemelor telefonice. Permite controlul traficului, confirmarea sau infirmarea recepiei corecte a mesajelor, retransmisia pachetelor i ordonarea corect a fragmentelor unei datagrame. Mesajul de pe nivelul aplicaie este ncapsulat cu antetul TCP de 24 octei i generat ca segment TCP. Acesta devine cmpul de date IP. n antetul TCP sunt specificate numerele porturilor logice asociate aplicaiilor surs i destinaie. Numerotarea protocoalelor se realizeaz global, n mod unic, pe ntregul Internet i este descris n RFC 1700 (Tabel 3. ,,,,,,,,L).Tabel . Numerotarea porturilor logice de aplicaieAplicaie TCP/IPNumrul portului alocat

Echo Protocol 7

Active Users 11

Daytime Protocol 13

FTP 21

Telnet 23

SMTP 25

Time of Day Protocol 37

NICNAME Protocol 43

Dns 53

BOOTP server 67

BOOTP client 68

TFTP 69

FINGER 70

HTTP 80

Network Time Protocol (NTP) 123

SNMP 161

Aplicaiilor publice li se aloc numere de port mai mici dect 255. Numerele mai mari ca 256 i mai mici dect 1023 sunt alocate aplicaiilor dezvoltate de anumite companii. Valorile mai mari ca 1024 nu sunt alocate n mod fix.UDP - User Datagram Protocol - este protocol de transport fr conexiune, asemenea sistemului potal clasic, ceea ce l face mai puin sigur dect TCP i mai puin pretenios. Sunt folosite porturile de aplicaie pentru a realiza comunicaii simultane cu mai multe programe de aplicaii. Mesajul dat de nivelul aplicaie formeaz mpreun cu antetul UDP de 8 octei o datagram UDP.SMTP - Simple Mail Transfer Protocol - permite deferitelor calculatoare care folosesc TCP/IP s comunice prin pota electronic (e-mail / electronic mail). Acest protocol stabilete conexiunea punct-la punct ntre clientul SMTP, asigur tranferul mesajului prin TCP, ntiineaz utilizatorul despre noul mesaj primit dup care se desface legtura.RLogin - Remote Login - permite accesul de la distan a unui utilizator ntr-o reea n care acesta are drepturi de accesare (login). Comenzile de la distan pot fi executate doar dup operaii stricte de autentificare i securizare a comunicaiei. In multe sisteme bazate pe TCP/IP aceste aplicaii sunt dezactivate.FTP File Transfer Protocol reprezint un mecanism de transfer al fiierelor ntre calculatoare, mai precis un limbaj comun care permite comunicarea ntre orice sisteme de operare (DOS, UNIX, etc.) folosind programe FTP pentru client i server. FTP folosete TCP pentru transferul sigur al datelor.TFTP - Trivial File Transport Protocol - mai puin sofisticat dect FTP, acesta este folosit pentru transferul unor mesaje scurte prin UDP. Se impun tehnici de corecie a erorilor ntruct UDP nu genereaz confirmarea de recepie corect a mesajelor (ACK)TELNET- Terminal Connection permite conectarea unui utilizator de la distan la anumite aclculatoare gazd, rulnd programul telnetd al serverului. Se utilizeaz algoritmi de negociere cu terminalul respectiv, pentru a-i cunoate caracteristicile. Acesta este vzut ca un terminal virtual cu care se poate comunica de la distan, indiferent de caracteristicile lui fizice.BOOTP -- BOOTstrap Protocol (RFC 951) - este apelat de un utilizator pentru a-i afla adresa IP. Acest protocol folosete UDP pentru transportul mesajelor. Un calculator care folosete BOOTP, expediaz un mesaj n reea prin broadcast (pe o adres IP meu toi biii 1). Serverul de BOOTP retransmite mesajul n toat reeaua (broadcast) iar destinaia i recunoate adresa MAC i preia mesajul. Acest protocol nu poate lucra ntr-un sistem de a dinamic a adreselor IP, dar spre deosebire de RARP, acesta furnizeaz sursei att adresa IP, ct i adresele IP ale serverului i router-ului (default gateway) folosit de LAN.DHCP Dynamic Host Configuration Protocol este succesorul lui BOOTP. Acesta permite utilizarea unui numr limitat de adrese IP de ctre mai muli utilizatori. Clientul solicit serverului DHCP o adres IP. Acesta i aloc o adres dintr-un domeniu de adrese cunoscut, eventual i furnizeaz i masca de reea. Alocarea este rapid i dinamic. Dei router-ele nu suport transmisiile broadcast solicitate de ARP i RARP, ele permit aceste transmisii n cazul BOOTP i DHCP ceea ce faciliteaz comunicaiile dintre diverse LAN-uri.HTTP- HyperText Transfer Protocol -- este folosit de utilizatori web i serverele WWW pentru transferul unor fiiere de tip text sau grafic, n format special (hypertext), folosind limbaje de scriere precum HTML (HyperText Markup Language) i interfeele grafice pentru acces (GUI - Graphic Unit Interface).SNMP Simple Network Management Protocol este folosit pentru supravegherea funcionrii reelelor bazate pe TCP/IP (controlul statistic al traficului, performanelor, modului de configurare i securizare) utiliznd bazele de informaii de management (MIB), structurate pe baza unor reguli definite de SMI (Structure of Management Information) conform RFC 1155. Versiunea SNMP2 prevede posibilitatea aplicrii unor strategii centralizate sau distribuite de management de reea.DNS - Domain Name System - reprezint sistemul de alocare a adreselor numerice celor de tip alfanumeric, folosind diagrame-arbore, MIB-uri i servere de nume, fiecare cu un anumit domeniu n care este autorizat s ruleze algoritmii de cutare (authority zone).1.4.1 Protocolul InternetProtocolul INTERNET (IP -- Internet Protocol) este protocolul utilizat de TCP/IP pe nivelul Internet, echivalent nivelului OSI de reea.Acesta a fost creat pentru a asigura o adresare ierarhic sistematic a utilizatorilor din Internet, prin simplificarea modului de administrare a acestuia. Este un protocol care introduce anumite caracteristici privind tipul de serviciu efectuat, securitatea transmisiei i fragmentarea respectiv reasamblarea mesajelor de mari dimensiuni.Adresele MAC nu sunt ierarhizate i localizarea destinaiei ntr-o reea de arie larg este posibil numai pe baza adreselor IP de 4 octei, care specific reeaua / subreeaua n care se gsete un anumit calculator.Protocolul Internet nu este orientat pe conexiunea dintre surs i destinaie dar permite identificarea corect i n mod unic a oricrui echipament din reea. Realizarea transferului datelor la destinaie devine sarcina nivelului de transport i a protocoalelor aferente acestuia (TCP i UDP - User Datagram Protocol).ncapsularea datelor n formatul IP se face n pachete de minimum 576 octei i cel mult 64 kB. n funcie de arhitectura de reea adoptat (Ethernet, Token-Bus, Token-Ring, etc ) pachetele IP trebuie fragmentate n mai multe cadre cu lungimea maxim admis n reeaua respectiv.Formatul pachetului IP este prezentat n fig. 3.3. Datele sunt precedate de un antet (header) de 20 sau 24 octei n care sunt incluse urmtoarele cmpuri:Versiu H ToS T FI F TT Prot C S D Opiuni DATE

Versiune L 1B L 2 C L ocol S A A i IP

4b 4b 2 B 2 1B 1B 2 4 4 O-uri

B B B B B 4 B

Header IP (20 B sau 24 B)Pachet IP (min. 576 B....max. 64 kB)Fig. 3.3. Formatul pachetului IPVersiunea IP - este important pentru evitarea incompatibilitii sistemelor.HL- Header Lenght - precizeaz lungimea antetului n cuvinte de 32 de bii n funcie de includerea unor opiuni.ToS - Type of service - poate preciza opt nivele de preceden sau diferite condiii (ntrziere minim, cost minim, debit maxim, siguran maxim, etc). Majoritatea ruterelor nu citesc acest cmp. De exemplu, o aplicaie Telnet solicit ntrzieri minime, pentru FTP se impune debit maxim iar Usenet urmrete costuri minime.TL - Total Lenght - specific lungimea total a pachetului n octei.FI Fragment Identification reprezint un identificator (ID) al fragmentului de pachet util pentru reordonarea corect a fragmentelor la destinaie.FC Fragment Control conine un indicator (flag) de 3 bii care precizeaz dac datagrama nu este fragmentat sau acesta este ultimul fragment al ei. Ceilali 13 bii indic poziia relativ a fragmentuuli n pachetul IP.TTL - Time To Live - este un paprametru care elimin riscul de propagare la infinit a unui pachet n reea cnd destinaia nu este gsit. Poate fi iniializai cu valoarea maxim 255 dar se prefer valorile 32 sau 16 pentru a evita suprancrcarea reelei. La fiecare router, valoarea din cmp este decrementat. Cnd se ajunge la zero, pachetul este distrus.Protocol este un cmp care indic protocolul de nivel superior folosit pentru formatarea datelor din cmpul de date IP. Cteva valori tipice sunt:1 ICMP

2 IGMP (Internet Group Management Protocol)6 TCP

8 EGP (Exterior Gateway Protocol)17 UDP

89 OSPF (Open Shortest Path First)CS - Checksum - este un cmp de control a erorilor de transmisie la nivelul header-ului.SA - Source Address - adresa IP a sursei.DA - Destination Address - adresa IP a destinaiei.Opiuni i 'O'-uri reprezint un cmp opional pentru diagnosticare(de exemplu, folosind PING -- Pachet InterNetwork Groper), securizare sau setarea rutelor. Acesta este completat eventual cu zerouri astfel c lungimea header-ului crete cu 4 octei atunci cnd se introduc diverse opiuni.n general, lungimea antetului IP este specificat n cuvinte de 32 de bii (5 sau 5 cuvinte).Exist protocoale echivalente IP: Ipx (Internetwork Pachet Exchange) bazat pe protocolul de transport SPX (Sequenced Pachet Exchange) al firmei Novell, pentru sistemul de operare NetWare, AppleTalk dezvoltat de Apple Computer i DECnet al firmei Digital Equipment Corporation. Lungimea adreselor numerice depinde de protocolul de reea folosit.1.4.2 Adresarea la nivel IPAdresarea la nivelul protocolului IP este parte integrant a adresrii ctre partenerul de comunicaie, fie el un program de aplicaie de exemplu, n cadrul reelelor TCP/IP, ntreaga adresare necesit patru nivele: adresarea la nivelul subnetwork

adresarea Internet

adresa protocolului transport

- numrul portului unde se manifest aplicaia.Dou din aceste adrese, adresa IP i adresa protocolului transport sunt cmpuri ale pachetului IP. Adresa IP are o lungime de 32 de biti i se exprim n valorile zecimale ale fiecrui octet, valorilr fiind desprite prin punctul zecimal. Adreselor IP li se asociaz, din motive de comoditate, unul sau mai multe nume, definite local n fiierul "hosts". Exemplu:224.2.10.5 delta256.1.3.22 statial mycomputerBit071523 310Network IDHost ID

Adrese IP clasa A10Network IDHost ID

Adrese IP clasa B110Network IDHost ID

Adrese IP clasa C1110Host Group

Adrese IP clasa DFigura de mai sus prezint clasele uzuale de adrese IP. Trei dintre aceste clase prezint cele dou cmpuri importante ale unei adrese IP i anume: identificatorul de reea (Network ID), definind reeaua n care este situat calculatorul curent identificatorul calculatorului (Host ID), identific un calculator n cadrul reelei.Adresele IP sunt gestionate de autoriti abilitate (NIC - Network Information Center), care atribuie adresele n aa fel ca fiecare calculator conectat la Internet s aib o adres IP unic.Adresele IP sunt mprite n cinci clase, care au evoluat n timp din motive de dezvoltare a metareelelor: Clasa A, identificat de valoarea O a primului bit, a fost conceput presupunndu-sec n lume vor exista puine reele, dar de dimensiuni foarte mari (s-a doveditcontrariul, fiind necesare alte structuri de adrese). Este recunoscut prin faptul c primul cmp de adres este cuprins ntre valorile zecimale O i 127 Clasa B a fost conceput presupunnd un numr mediu de reelele medii. Primul cmp de adres are valori ntre 128 i 191 Clasa C a fost conceput pentru un numr mare de reele compuse fiecare dintr-un numr redus de staii (reelele locale). Structura adresei IP clas C permite existena a peste dou milioane de reele cu 256 de adreses fiecare. Primul cmp zecimal al adresei este cuprins ntre 192 i 223 Clasa D cuprinde adresele de multicast, fiind distribuite grupurilor de utilizatori. Are primul cmp zecimal ntre 224 i 239- Clasa E este rezervat pentru cercetri i dezvoltri urmtoare, avnd primul cmp zecimal ntre 240 i 255.Pentru a se facilita dirijarea n reele mari, cmpul 'Host ID' pentru adrese din clasele de adrese A, B i C, poate fi divizat n dou pri: subreeaua (subnet) i hostul propriu-zis. Apar astfel trei cmpuri de identificatori: Network ID, Subnetwork ID i Host ID, cum prezint i figura... pentru o adres de clas B.Relaia ntre lungimea cmpurilor Subnetwork ID i Host ID este stabilit de administrator, ntr-un mod flexibil, prin definirea unei mti de reea (network mask, sau netmask), alctuit din biti l pentru cmpurile Network ID i Subnetwork ID, i biti O pentru cmpul Host ID. Este important a ti dac dou adrese aparin aceleai subretele, deoarece primul nivel de dirijare se bazeaz pe corespondena fcut de sistemele TCP/IP ntre reelele fizice i subreelele IP, i anume se consider biunivoc relaia dintre ele. Implementri mai noi ale TCP/IP pentru reele LAN, permit ca unei reele LAN fizice s-i corespund mai multe subretele IP, dar invers relaia se menine.Conceptul de subreea implic analiza dirijrii pachetelor IP ntre subretele (inter subnets) i n interiorul unei subretele (intra subnet). n interiorul subreelei dirijarea este asigurat de algoritmul propriu folosit de reeaua fizic cu acea adres de subreea. Singura problem apare la maparea adreselor IP ctre adrese de nivel 2 (adrese MAC), pentru aceasta fiind definite protocoalele ARP i RARP, descrise n paragraful urmtor, ntre subretele adresarea este gestionat de echipamente de interconectare de tip router IP, (echipament numit n modelul ISO OS I poart - gateway). Un aspect important al adresrii IP este faptul c un echipament de tip punte - bridge, opernd la nivelul arhitectural 2, este transparent pentru protocolul IP, reelele conectate prin bridge fiind identificate prin aceeai adres de subreea IP; echipamentele de tip router, sunt vizibile IP, ele conectnd LAN-uri cu adrese de subnet diferite. Un router va fi identificat prin dou adrese IP, corespunztor adreselor de subnet ale celor dou LAN-uri. Routerele IP desfoar dirijarea pachetelor IP pe baza unor tabele de dirijare, elaborate de administratorul de reea sau determinate conform unor algoritmi descrii n paragraful urmtor.13 Time Stamp Request

14 Time Stamp Reply

15 Information Request

16 Information Reply

17 Address Mask Request

18 Address Mask Reply

Pachetele ICMP care raporteaz anomalii n dirijarea pachetelor IP sunt: Destination Unreacheable, Time Exceeded for a Datagram i Parameter Problem on a Datagram.Pachetele care verific accesibilitatea fizic a unui nod din reea sunt Echo Request i Echo Reply.Pachetele pereche de tip cerere-rspuns Time Stamp sau Information sunt destinate testrii strii reelei.Pachetul Redirect indic o condiie de stimulare a unei dirijri mai eficiente, spre exemplu cnd un router determin c un host emitor poate transmite pachetele ctre destinaie ntr-un mod mai eficient, prin intermediul unui alt router, i nu prin intermediul su.Pachetul Source quench este eliberat de un router ctre un host emitor, pentru a-1 anuna c nu poate procesa pachetele IP transmise la viteza actual, hostul fiind nevoit s reduc viteza cic tnmsmiorc.Pachetele de tip Address Mask Request i Address Mask Reply au fost introduse pentru determinarea mtii folosite de acea subreea.O adres IP este exprimat pe 4 octei n format zecimal n puncte. Aceasta conine informaii privind reeaua (N-network), eventual siibreeaua (S-Subnetwork) n care este inclus echipamentul-gazd i indicativul plcii de reea a acestuia (H-Host). Identificatorul (ID) de reea precede identificatorul plcii de reea. Adresa IP astfel format este alocat n mod unic n Internet de InterNIC (Internet Network Information Center).Schema de adresare IP este structurat pe cinci clase de adrese, difereniate n funcie de lungimea cmpului alocat reelei dar i prin prefixul binar utilizat (Tabel 3.2) stabilit pe baza unui cod-prefix.Adresele cu toi biii identici sunt rezervate (T - pentru broadcast; ('0' - pentru multicast i nu se aloc reelelor sau gazdelor.Tabel. Clase de adrese IPClasa de adrese Lungimea adresei reelei (B) Prefix binar fix Domeniul de valori al primului octet Lungimea ID -ha dereea (b) Id-lui gazdei (b) Numrul de calculatoare-gazd adresabile Numr de reele adresabile

A100-12772416777214126

B210128-19114166553416382

C3110192-2232182542 097150 ji

D(multicast)1110224-239----

E(rezerv)11110240-247----

n aceeai reea se folosete un singur ID de reea dar Id-uri de gazd diferite. Se spune c adresele de clas a, B sau C sunt de tip unicast deoarece identific n mod unic gazda. Simbolic, adresele IP pot fi scrise astfel:1. adrese de clas A: ONNN NNNN. HHHH HHHH. HHHH HHHH. HHHH HHHH2. adrese de clas B: 10NN NNNN. NNNN NNNN. HHHH HHHH. HHHH HHHH3. adrese de clas C: l10N NNNN. NNNN NNNN. NNNN NNNN. HHHH HHHH De exemplu, o reea cu 4 calculatoare poate avea adresele IP: 192.110.12.,1; 192.110.12.2; 192.110.12.4.Administrarea n mod unic a ntregului spaiu de adrese din Internet este practic imposibil, fiind vorba de peste 4 miliarde de adrese. De aceea s-a procedat la divizarea acestuia n reele mai mici, cu numr redus de adrese care sunt administrate local de IP (Internet Service Provider). Acest fapt a determinat reducerea de adrese din Internet la circa 3,7 mild dar nu constituie un dezavantaj major deoarece alocarea adreselor se poate face dinamic, nu static (adresare fix a gazdelor), numai pentru utilizatorii activi la un moment dat din reea. Adresarea n interiorul LAN-lui poate fi fcut cu adrese locale (fictive) alocate de administratorul de reea i nu prin DNS, adrese care nu au legtur cu adresele IP reale date de DNS reelei respective.Observaii1. Adrese IP se aloc i interfeelor fizice din echipamentele decomunicaie (de exemplu, unui router i se pot aloca mai multe adrese IP pentru diferitele interfee de comunicaie).

2. Pentru aplicaii care necesit adresarea multicast se utilizeaz adrese de clas D, n baza protocolului IGMP. Exist adrese de grupuri prestabilite (well-knowri) de ctre I ANA (Internet AssignedNumbers Authority)subordonat societii ISOC (Internet SOCiety) care coordoneaz funcionarea ntregului Internet. Exemple de adrese multicast permanente:224.0.0. l multicast ctre toate sistemele dintr-un LAN. 224.0.0.2 multicast ctre toate routerele dintr-un LAN. 224.0.0.5 multicast ctre toate routerele OSPF intr-un LAN. 224.0.0.9 multicast ctre toate routerele RIP-2 intr-un LAN. 224.0. l. l multicast pentru protocolul NTP (Network Time Protocol)3.Exist routere interne ntr-un LAN pentru interconectarea subreelelor existente. Exist i routete prin care un LAN este interconectat ntr-un WAN.224.0.1.1 multicast pentru protocolul NTP (Network Time Protocol)4.In multe cazuri chiar i 254 de adrese reprezint un numr prea mare pentru o reea de calculatoare local. Se impune atunci partajarea unei clase de adrese (A, B, C) n mai multe subclase n funcie de dimensiunile subreelelor (subnetwork). Identificarea subreelei se face n cmpul identificatorului gazdei, prin biii cei mai semnificativi.De exemplu, pentru o subclas de adrese de tip C cu subretele de cel mult 6 utilizatori, se aplic formatul:110N NNNN. NNNN NNNN. NNNN NNNN. SSSS SHHH Se pot forma 30 subretele fiecare cu maximum 6 utilizatori. Rutarea pachetelor prin Internet presupune c la nivelul routerelor externe se citete adresa reelei fr ID-ul gazdei. Pentru aceasta se folosesc mti de reea (network mask) pe care le aplicm adresei IP a destinaiei pentru a selecta ID-ul reelei. Se efectueaz operaia de 'I' logic (AND), bit cu bit, ntre adresa IP a destinaiei i masca de reea.Masca de reea este definit pentru fiecare clas de adrese IP:1. masca de reea n clas A: 255.0.0

2. masca de reea n clas B: 255.255.0.0

3. masca de reea n clas C: 255.255.255.0

ExempluPentru citirea adresei reelei n care se afl calculatorul cu adresa 192.110.12.1 se aplic masca de reea de clas C: 255.255.255.0. n binar se obine: Adresa IP a destinaiei: 1100 0000. 01101110. 0000 1100. 0000 0001ANDMasca de reea: 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111.00000000Rezult ID-ul reelei: 1100 0000. 01101110. 0000 1100. 0000 0000Se observ faptul c pentru reele de clas C se pot folosi maximum 6 bii pentru ID-ul subreelelor.Pentru lrgirea spaiului de adrese din Internet se propune folosirea Ipng (IP next generation) sau Ipv6 care, spre deosebire de Ipv4, folosete adrese de 128 de bii, ordonate ierarhic; elimin broadcast-ul n favoarea multicast-ului, include n cadrul IP un header cu lungime fix coninnd informaii strict necesare rulriipachetelor, altele fiind incluse n subheadere; suport modul automat de alocare a adreselor IP; permite autentificarea i criptarea datelor; prevede un sistem de prioriti privind transmisia care s faciliteze transmisiile multimedia (voce, audio, video).Ipv6 poate procesa adresele date prin Ipv4 dar DNS necesit un MIB suplimentar pentru stocarea numelor i adreselor de utilizator de 128 de bii.1.5 ARHITECTURA CLIENT - SERVERO arhitectur client-server este un model de calcul n care aplicaiile software sunt distribuite ntre entitile din LAN. Clienii solicit informaii de la unul sau mai multe server-e din LAN, ce stocheaz aplicaiile software, date i sisteme de operare de reea. Sistemul de operare de reea permite clienilor s partajeze datele de pe server.Fig. 2.6. este o prezentare logic posibil a unui mediu client - server, n timp ce fig.1-7 descrie acelai lucru din punct de vedere fizic :

Fig.2.6. Modelul logic client - server

Fig. ............... Configuraie de reea ce utilizeaz modelul client-server

Orice sistem de calcul din reea poate fi fie un client fie un server. Clientul este reprezentat de entitatea care solicit execuia sarcinii. Un server este entitatea care execut un set de sarcini n contul unui client.

Nu toate aplicaiile dintr-o arhitectur client-server sunt stocate pe un server. Clienii pot fi capabili de a stoca aplicaii i date local. Cnd clienii posed sisteme de operare proprii , reeaua este de tip "cuplaj slab". Unele din avantajele unei arhitecturi client-server includ: Creterea productivitii

Controlul sau reducerea costurilor prin partajarea resurselor

-Uurina administrrii prin focalizarea eforturilor asupra a doar cteva server-e- Capacitatea de a se adapta nevoilor.

CAPITOLUL 2

STANDARDE DE REELE LOCALE2.1 ARHITECTURA REELELOR DE COMUNICAIIPrin arhitectura unei reele de comunicaii nelegem: modalitatea de acces la mediul fizic de transmisie ;

topologia logic;

topologia fizic .

Alegerea unui mediu fizic de transmisie i a unei arhitecturi de reea reprezint operaia de configurare a reelei. Reelele pot fi cu difuzare PMP ( point - muli point ) sau punct la punct PP ( point to point ).n general un LAN e de tip PMP iar un WAN e PP. Intr-o reea PMP mesajul este plasat pe canalul de comunicaie cu acces multiplu n frecven (FDMA = Frequency Division Multiple Access ) , n timp (TDMA) , n cod (CDMA) i n lungime de und la fibra optic (WDMA).Mesajul poate fi transmis unui singur terminal sau unui grup de terminale ( multicast) sau tuturor terminalelor din reea (broadcast ).2.1.1 Modul de acces la mediul fizic de transmisieIn reelele cu difuzare ( cu acces multiplu ) accesul utilizatorilor la mediul de transmisie se poate face necondiionat prin metodele CSMA/CD sau CSMA/CA sau n baza unei cereri de acordare a permisiunii de transmisie Token Passing = jeton de trecere .CSMA/CD = Carrier Sense Muli Access/Collesion Detection CSMA/CA = Carrier Sense muli Access/Collesion Avoidance Prin metoda CSMA/CD utilizatorii pot acccesa permanent canalul de transmisie.Dac un nod n reea are de transmis date arunci in prealabil va "asculta canalul " n vederea detecrii unei eventuale purttoare pe linie.Dac linia e liber atunci transmite datele cu riscul ca doi utilizatori s transmit simultan date.Apare astfel o coeziune ntre pachete i acestea sunt distruse urmnd a fi retransmise ulterior.Metoda CSMA/CA se aplica la reelele fr fir ( wireless ).Sursa trimite un mesaj de testare a mediului de transmisie ctre destinaie , dac in aria de acoperire a destinaiei se efectueaz transmisii n acel moment atunci sursa e ntiinat c poate transmite datele.

Metoda Token - Passing presupune utilizarea unui cadru special denumit jeton care circul de la un utilizator la altul.Un nod din reea poate transmite date doar dac primit acest jeton.Metoda elimina riscul coleziunilor.2.1.2 Topologii LANExist trei topologii LAN majore: stea, inel i magistral , aa cum se observ i n fig.1-8:

Fig.2.8. Topologii LAN de bazaO reea n stea are un singur punct comun de conexiune, care constituie n general i un punct de control al reelei (ex: un hub). O reea n inel are nodurile conectate ntr-un cerc continuu, cu ajutorul unui cablu de transmisiune comun, iar semnalele sunt transmise unidirecional de-a lungul cercului de la nod la nod, cu regenerarea semnalului la fiecare nod.O reea magistral (bus) este constituit dintr-un singur cablu la care sunt conectate direct nodurile. Ea este utilizat de obicei folosind un control distribuit, dar poate avea i un control central al reelei. Spre deosebire ns de inel, o magistral este pasiv, ceea ce nseamn c semnalele nu sunt regenerate i retransmise la fiecare nod.Dac privim LAN-ul din punct de vedere strict fizic, sunt posibile i alte configuraii, derivate din cele de baz:

Fig.2.9. Configuraii de reea specifice anumitor implementri

Inelul n form de stea reprezint o metodologie de cablare pentru a facilita administrarea fizic: la nivel logic reeaua este un inel, iar la nivel fizic este o stea cu centrul ntr-un punct convenabil ales. Magistrala n form de stea rmne o magistral la nivel logic, ns din punct de vedere fizic este cablat ntr-o configuraie de tip stea, folosind hub-uri pentru cablaje.Inelul dublu este un tip de topologie conceput n special pentru aplicaii back-end (coloan vertebral), dar este folosit i pentru interconectarea unor staii de mare performan. Primul inel este conceput pentru transmisia de date, iar al doilea pentru recepie. Steaua ierarhic este o metod de cablare comun utilizat n actualele configuraii LAN i folosete un set de hub-uri n cascad pentru a construi o reea ierarhic bazat pe o politic local (de ex: un hub pentru fiecare etaj sau grup de lucru).Alegerea unei topologiiAlegerea unei topologii la nivelul unui grup de lucru se face pe baza unor caracteristici de performan oferite de fiecare tip de topologie n parte. Urmtorul tabel prezint cteva aspecte pe baza crora se poate opta pentru o anumit configuraie :TOPOLOGIEAVANTAJEDEZAVANTAJE

Magistral-folosirea economic a cablului

- mediu fizic este ieftin i uor de folosit

- simpl i fiabil

- uor de extins- reeaua devine lent n cazul unui trafic intens

- problemele sunt dificil de localizat

- o ntrerupere acablului afecteaz mai muli utilizatori

Inel acces egal pentru fiecare utilizator

performane constante chiar i pentru un numr mare de utilizatori defectarea unui calculator afecteaz funcionarea ntregi reele

reconfigurarea reelei ntrerupe funcionarea acesteia

Stea uor de modificat i de extins prin adugarea unor noi staii

administrare i monitorizare centralizat

defectarea unui calculator nu afecteaz restul reelei- defectarea punctului central de conectare duce lacderea ntregi reele

2.1.2.1 Topologia logicModelul de transmitere a mesajelor n reea este descris prin topologia logic.Aceasta poate fi de dou tipuri :1) cu distribuie (broadcast) mesajul este transmis pe canal nct toate modurile l sesizeaz dar el este preluat de nodul care corespunde adresei de destinaie ,

2) = secvenial = " n inel :> .Mesajul circul de la surs ctre destinaie prin anumite noduri care dup citirea adresei de destinaie l transmit mai departe2.1.2.2 Topologia fizicModalitatea de interconectare a calculatoarelor n reea reprezint topologia fizic a reelei.n reelele PMP se utilizeaz topologii fizice de tip: 1) magistral (bus)

2) inel 3) stea (star) - mai flexibila ca numr de utilizatori i fiabilitate

Prin centralizarea controlului traficului se evit coleziunea n reea se adapteaz vitezele de transmisie ntre echipamente.Se nelege ca echipament vk comunicaie un hub , switch .Pentru reelele de arie larga se poate folosi topologia de reea stea inel, arbore sau plas.4) Arbore5) Plasa

Se pot utiliza i topologii mixte adic combinaii intre cele de mai sus.Cablarea (wiring) n vederea reglrii unei reele se poate face :1) - liniar , segmentat. Lungimea maxim a unui segment de cablu este limitat din cauza fenomenelor specifice propagrii semnalelor pe linii de transmisie (atenuare , defazare i necare capacitiv).Se utilizeaz repetoare ntre dou segmente de cablu pentru refacerea nivelului i formei (faz)

2) - cablare tip "coloan vertebral"="baekbone'

3) - cablare tip "stea'

2.2. STANDARDUL ETHERNET IEEE802.3Companiile Intel, Xerox i Digital au dezvoltat pentru LAN n 1981 standardul Ethernet I i n 1982 a aprut Ethernet II , echivalent cu un standard IEEE 802.3.Aceste standarde utilizeaz metoda CSMA/CD, topologia logica cu difuzare i topologie fizic stea sau inel.Cadrul Ethernet:Pream bul 8B Adresa destina tie6B Adresa surs 6B Tipul protocol ului 2B Cmp dee date 40 +1500 B Cmp de control al erorilor 4B

Header 5B date

Preaa mbul 7B Cmp de start Ib Adresa destinai e6B Adresa surs 6B Lungi me2B Date LCC IEEE 802.2 40+1500B Control al erorilor 4B

Preambulul din Ethernet 11 echivalent cu preambulul i cmpul de start din stas 802.3 anun prezena datelor pe linie i asigur sincronizarea pentru transmisia datelor. Se specifica apoi adresele MAC ale nodului destinaie i surs. In Ethernet 11 se precizeaz pe doi octei tipul protocolului. n Ethernet 802.3 se specific pe doi octei lungimea cmpului de date. Contextul erorilor se face pe baza unui cod ciclic (CLL)Tabel 3.1.- Tipuri de reele Ethernet cu transmisie in banda de baz:StandardViteza (Mb/s)Cablu (Mediu de transmisie)Lungimea maxim a segmentului de cadruNumr maxim de noduri/segmente

1 Base 5 1UTP/RJ45 500m100

10Base210Cablu coaxial subire (RG8) BNC 50D 185m30

10 Base 510Cablu coaxial gros (RG58) BNC 50Q500m100

10 Base T10UTP/RJ45 l00m1024

10 Base F 10Fibr optic multimod l000m1024

10Broad360 10360m

Pentru creterea vitezei de transmisie in anul 1995 s-a propus standardul Fast Ethernet cu transmisie de lOOMb/sec. Este echivalent cu standardul IEEE 802.3. Tabel 3.2. - Standardul Fast EthernetStandardMediu fizic de transmisieLungimea maximaObservaii

100 BaseT4 UTP neecranat pe 8 fire CAT 3 ; 4 ; 5 lOOm Se utilizeaz codorul Manchester (BIOL) Semnalizrile se fac la 25 MHz

l00 BaseTX UTP pe 4 fire CAT 5 sau STP (4 fire) CAT 1 I00m Se utilizeaz codomi 4B5B.Se poate face transmisie duplex sau semiduplex cu semnalizri la 125 MHz

l00 BaseFX Fibra optica multimod 2000m Codare RZ ; transmisie ful duplex * i 00 Mbps la mare distana

Se utilizeaz coduri de linie binare sau ternare pentru forrnatarea spectrului semnalului de date i facilitatea sincronizrii n receptor. Aceste sisteme se numesc ASDL = Asynchronus Digital Subscriber Line .Se utilizeaz placi de reea 10/100 Ethernet care pot lucra la ambele viteze de transmisie utiliznd pentru ambele standarde , echipamente de comunicaie care interconecteaz un LAN Ethernet (de 10 Mbps) cu un LAN Fast Ethernet de 100 Mbps . Exist reele IEEE 802.3 comutate care permit creterea vitezei de transmisie n reea.A aprut i standardul 1000 Base T numit i Giga Ethernet.2.3 STANDARDUL IEEE 802.4 TOKEN - BUSMetoda de acces la mediul Token Bus ing cu jeton de acordare a permisiunii de transmisie ( se evit apariia coleziunior ).Topologia logic cu " inel " secvenial : staiile sunt apelate secvenial n baza unui tabel de adrese i a unor prioriti de transmisie Se elimin cazul cel mai defavorabil specific reelelor Ethernet n care timpul de ateptare pentru efectuarea transmisiei de la un nod se putea prelungi la infinit.Staia 4 nu e n funciune n momentul iniializrii inelului logic , dar printr-un proces de nvare ( learning ) citind adresele surs i destinaie ale pachetelor din/spre staia 4 va fi inclus n inel n momentul n care vor fi transmise pachete din/spre staia respectiv. Jetonul de transmisie este un cadru special care poate fi deinut de o staie dar pe un interval limitat de timp (tipic 10 ms) dup care jetonul e transmis succesorului.Viteza de transmisie n reeaua Token - Bus poate fi de 1: 5: 10 Mbps i pentru transmisie se utilizeaz cablu coaxial de 75O.Formatul cadrului de date 802.4 :Preambul Start Control Adresa de Adresa Cmp de Sum de Flag

destinaie sursei date control

>1B 1B 1B 6B 6B 0-8182B 4B 1B

Dac nu exist bii de date se obine un cadru de control care specific procedura ce va urma n baza cmpului de control.Tabel 3.3. pentru semnificaiile octetului de control:Valoarea Procedura efectuat

00H Ciein - Token Se cere jetonul pentru iniializarea inelului logic

01H Solicit succesor 1Se solicit adresa urmtoarei staii din inel

02H Solicit succesor 2 Se solicit adresa urmtoarei staii din ine!

03H Who, follow Cnd succesorul cunoscut nu este activ se caut un nou succesor

04H Resolve convention Deintorul jetonului ruleaz un algoritm de arbitrare a conflictelor din reea (jetoane multiple)

08H Cadru jeton - token Se acord jetonul nodului destinaie

0AH Set succesor Predecesor - calculator - succesor ( P-C-S ) Se seteaz succesorul cnd una din staii iese din inel.

Standardul 802.4este mai complex ca 802.3 prin folosirea cadrelor de control 802.3 i 802.4 sunt incompatibile la nivel fizic ca i topologie. Standardul 802.4 nu se poate implementa cu fibr optic i necesit modemuri de transmisie (CPFSK, PSK). Necesit i amplificatoare de band larg, iar plcile de reea sunt mai scumpe ca pentru Ethernet.2.4 STANDARDUL IEEE 802.5 . ARHITECTURA TOKEN-RINGAcest standard a aprut n anul 1985. o metod de acces la mediu este Token-Passing, iar topologia fizic este de tip inel (ring) sau stea (star) i star-ring. Topologia logiceste de tip ring, iar viteza de transmisie este de 1 : 4 : 16Mbps. n acest standard se folosesc cabluri torsadate UTP i STP. Eventualele ntreruperi ale inelului fizic se soluioneaz cu ajutorul unui contur de cablare acionat pe baza unor relee.Formatul cadrului de date 8U2.5 :StartControlFrame controlAdresa destinaieAdresa surseiDateSum de controlENDFrame states

1B1B1B6B6Bnelimitat4B1B1B

Lungimea nivelului fizic se calculeaz n funcie de viteza de transmisie a datelor.Semnificaia octetului de control:Octetprocedura

00H Duplicate adress test Se testeaz adresele staiilor pentru a nu exista staii cu valori identice

02H Beacon Localizeaz ntreruperile din inel

03H Clain - Token Se cere jeton

04H Purge Se distruge cadrul ( timpul de viaa a expirat )

05H Activ monitor prezent Anun prezena unei staii "monitor" care supravegheaz funcionarea reelei Orice staie poate fi monitor

06H Stand-by monitor present Cadrul transmis de o staie care poate deveni staia monitor .

Lungimea maxim a cadrului este dat de durata maxima impus de deinerea jetonului. Interconectarea LAN -urilor n standarde diferite se face prin intermediul unor echipamente de comunicaie transparente.Exemplu : Operaii necesare pentru interconectarea a dou standarde diferite 802.x (de exemplu: 802.4 i 802.5)Tabel 3.4.LAN sursa LAN destinaie

802.3(CSMA/CD) 802.4 TOKEN BUS 802.5TOKEN RING

802.3 - kfe-7*1:. b.cfei

802.4 a,b,c,e,g g a,b,c,g,i,j,p

802.5 a,b,d,e,g,i,sb,d,g,p,i,s d, s

a - alertarea destinaiei a apariie a unui cadru prea lung raa de 502.3

b - recalcularea sumei de control

c - soluionarea congestiilord - drenarea inelului (eliminarea cadrelor neexplorate n timp util) e - eliminarea prioritiif - generarea prioritii fictiveg - reformatarea cadrelori - inversarea ordinii biilor din fiecare octetp - copierea prioritiis - setarea octetului de stareDac n standardul 802.3 cel mai semnificativ bit e primul din stnga la 802.5 e primul din dreapta i e obligatorie inversarea ordinii biilor.CAPITOLUL III

ECHIPAMENTE UTILIZATE N LAN

3.1 CABLURI I CONECTORI3.1.1 Cablul cu fire rsucite TP

Cablul cu fire rsucite, numit si cablu TP (Twisted Pair) constituie mediul de transmisie bazat pe fir de cupru, tradiional folosit n telefonie. Perechea de fire rsucite consta din doua fire metalice (din cupru) rsucite dup un anumit pas (figura). Diametrul firului este de 0,5mm, sau mai precis de 24AWG, iar pasul de rsucire depinde de cablu, mai precis de numrul de perechi de fire rsucite ce alctuiesc cablul.

Fig. l.2Rsucirea firelor este necesara pentru a reduce distorsiunile electromagnetice, prin faptul ca un cmp electromagnetic extern va aciona in mod egal asupra celor doua fire. Dac pentru transmisia n fire se adopta o metoda de transmisie diferenial, echilibrat atunci efectul distorsionant al cmpului extern este aproape nul. Pentru un cablu cu mai multe perechi de fire rsucite, paii de rsucire trebuie sa fie diferii pentru fiecare pereche, si ei se calculeaz in aa fel ca diafonia ntre perechi sa devin minun.Cablul TP a fost folosit iniial in telefonia analogic i prevedea o band limitat de frecven (4KHz). Astzi, datorit progreselor n tehnologia de realizare a cablurilor TP, ele prevd o band de frecven de sute de megahertzi, utilizndu-se uzual pentru transmisii de date la lOOMbps. Cablurile actuale vor fi folosite la viteze de sute de Mbps, chiar in reelele Gigabit, oferind pentru distane scurte de pn la l OOm, performane comparabile cu fibra optic. Viitorul ofer posibilitatea utilizrii in reelele cu conexiuni fiill duplex si bazate pe echipamente de comutare ultra-rapideDup modul de realizare a ecranrii cablurilor (prevederea unui nveli protector legat la mas, cu efecte de reducere a diafoniei), exist diverse versiuni de cablu TP: cablul ecranat STP (Shielded Twisted Pair), cablu care prevede att ecran deprotecie (nveli protector) pentru fiecare pereche de fire, ct si o ecranare global, pentru tot cablul

cablul FTP (Foiled Twisted Pair), care prevede doar un unic ecran (folie de ecranare) global pentru ntreg cablul

cablul UTP (Unshielded Twisted Pair), care constituie varianta TP neecranat.3.1.2 Clasificarea cablurilor cu perechi de fire rsucite folosite in transmisiile de date

Din punctul de vedere al folosirii n transmisiile de date ale diverselor cabluri cu perechi de fire rsucite, diverii parametri sunt tratai grupat, prin definirea a cinci categorii; categoria l este cea mai puin pretenioas, iar categoria 5 cea mai evoluat, cu meniunea c fiecare categorie superioar prezint parametri superiori categoriei inferioare, furniznd serviciile oferite de categoriile inferioare. Categoria l, numit Telecommunication, cuprinde cablurile folosite numai n telefonia clasic, analogic. Categoria 2 (Low Speed Data) cuprinde cablurile pentru telefonia analogic i digital, dar care ofer servicii de transmitere de date la viteze inferioare. Categoria 3 (High Speed Data) definete cablurile folosite la realizarea reelelor locale cu viteze de pana la lOMbps, in special a reelelor 802 de tip lOBaseT si a reelelor Token Ring la 4Mbps. Categoria 4 (Low Loss, High Performance Data) definete cabluri cu performane ridicate in ceea ce privete atenuarea si viteza de transmisie, fiind folosite la viteze de cteva zeci de Mbps, precum n reele de tip Token Ring la 16Mbps. Categoria 5 (Low Loss, Extended frequency, High Performance Data), se folosesc actualmente n reele ce opereaz pana la lOOMbps, precum lOOBaseT.

Principalele caracteristici ale ultimelor trei categorii de cablu, cablurile cu perechi de fire rsucite (Twisted Pair) de categoriile 3, 4 si 5, sunt ilustrate sumar n tabelul l, cu remarca c exist realizri care au performane superioare n domeniul atenurii i diafoniei, cu valori mult mai mici dect valorile admise prezentate.De asemenea, dei majoritatea cablurilor TP au impedant de 100Q, n reelele Token Ring s-a folosit mult vreme cablul Tip l IBM, un cablu STP cu doua perechi de fire si cu o impedant de 150fl Nefiind un cablu adecvat folosirii i n telefonie, unde se cere o impedant de 100Q (i eventual patru perechi de fire), compania IBM a nceput nlocuirea cablajelor bazate pe acest cablu, cu sistemul ACS (Advanced Connectivity System), bazat pe cablu UTP de categoria 5 la 100Q si cu seciunea de 24AWG.n atenia cercettorilor se afl cablurile de categoriile 6 si 7, care vor opera pn la viteze de 200, respectiv 600Mbps.Tabel 1.1Caracteristici electrice Cat. 3 Cat. 4 Cat. 5

Frecvena de lucru [MHz] i+16 1*20 1-100

Impedant [Q] 100 100 100

Diafonia admis [dB/lOOm] pt.

frecvene [MHz]:

0.064 62 75 81

0.256 49 63 70

0.512 41.5 60 66

1 41 56 62

4 32 47 53

10 26 42 47

16 23 38 44

62.5 - - 35

100 - - 32

Atenuarea max. admis

[dB/lOOm] pt. frecvene [MHz]:

0.064 0.92 0.75 0.72

0.256 1.31 1.11 1.05

0.512 1.84 1.51 1.48

1 2.56 2.13 2.07

4 5.59 4.27 4.27

10 9.86 7.23 6.57

16 13.15 8.88 8.22

62.5 - - 17.11

100 - - 22.04

3.1.3 Cablul coaxial

Cablul coaxial a avut si are nc o larga folosire n reelele locale, datorit reelelor Ethernet si 802.3. Viitorul ns nu ii este favorabil, datorit faptului c ofer un mediu de transmisie partajat, imposibil de utilizat in reele de mare vitez, reele cu legturi ftill duplex sau bazate pe utilizarea comutatoarelor super-rapide (vezi cap...). Performanele sale au fost atinse de cablul cu fire rsucite pentru distane scurte si depite de cablul cu fibra optic,