Retele de calculatoare si internet

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

La aparitia retelelor de calculatoare, fiecare producator de echipamente de calcul avea propriile sale protocoale de comunicatie, ceea ce facea imposibila interconectarea calculatoarelor de proveniente diferite. Pe de alta parte, subretelele de comunicatie care isi ofereau serviciile pentru WAN erau si ele destul de diferite, de la companii private de telecomunicatii publice - ca, de pilda, American Telephone and Telegraph (AT&T) si Bell Communications Research (Bellcore) din S.U.A., desemnate prin termenul generic 'common carriers' - si pana la societatile de stat pentru posta, telegraf, telefon, adesea si pentru radio si televiziune - cunoscute sub acronimul PTT.

Standardele internationale sunt elaborate de catre Organizatia Inter-nationala pentru Standardizare [International Standards Organization (ISO)] - creata in anul 1946 si avand ca membri organizatii nationale de standardizare (precum: American National Standards Institute (ANSI) in S.U.A.; British Standards Institute (BSI) in Marea Britanie; Agence Française de Normalization (AFNOR) in Franta; Deutsche Industrie Normen (DIN) in Germania; etc.). CCITT este membru consultativ (adica fara drept de vot) al ISO.

In incercarea sa de standardizare a protocoalelor de comunicatie, ISO a propus un model de retea, structurat pe sapte niveluri ierarhice - model cunoscut sub numele de modelul de referinta ISO pentru interconectarea sistemelor deschise (ISO Open Systems Interconnection (OSI) reference model] sau, mai pe scurt, modelul de referinta OSI (ISO) [ISO - OSI reference model].

Prin sisteme deschise [Open System (OS)] se inteleg sisteme care fac publice conceptul si toate detaliile lor de implementare, permitand atasarea de noi entitati care ii respecta regulile (deci extinderea sa cu usurinta) dar si participarea specialistilor la perfectionarea sa.

Numarul de 7 niveluri pentru modelul de referinta OSI (ISO) a fost stabilit (prin negocieri al caror rezultat nu a intrunit o adeziune generala) avand in vedere urmatoarele considerente:

un numar prea mic de niveluri implica necesitatea gruparii unui numar excesiv de functii (servicii) intr-un acelasi nivel, rolul fiecarui nivel ne mai fiind astfel clar definit;

un numar prea mare de niveluri obliga la existenta unui numar mare de interfete intre ele, complicand excesiv circulatia informatiei utile in retea.

Nivelul fizic (physical layer) reprezinta interfata calculatorului sau terminalului cu canalul fizic / mediul de transmisie. Are sarcina de a transmite siruri de biti, convertindu-le in semnale care sa poata fi transmise eficient pe canalul fizic dintre doua IMP - in cadrul WAN - sau intre doua statii - in cadrul LAN.. Problemele ce trebuie rezolvate la acest nivel sunt de natura electrica, mecanica, procedurala si functionala

conversia bitilor in semnale electrice, optice sau electromagnetice - in functie de tipul canalului fizic (mediului) de transmisie utilizat - la emisie si reconversia acestora in siruri de biti la receptie

alegerea nivelurilor de tensiune corespunzatoare valorilor logice 1 si 0 (in caz ca bitii informationali sunt transmisi ca atare) sau a parametrilor formelor de unda aferente combinatiilor unui anume numar de biti (in caz ca se utilizeaza metode de modulatie a semnalelor pe canalul fizic), tinand cont de atenuarea introdusa de linia fizica;

asigurarea pastrarii formei de unda a semnalului propagat pe linie;

stabilirea duratei semnalelor in functie de viteza de transmisie pe linie;

modul de stabilire a unei conexiuni si de mentinere a ei, precum si de intrerupere a acesteia la terminarea comunicatiei;

posibilitatea transmisiei duplex sau semi-duplex;

tipul conectorului de legatura la subreteaua de comunicatie, precum si numarul si configurarea pinilor acestuia, ca si rolul fiecarui pin.

Nivelul fizic controleaza transmisia efectiva pe un anume mediu fizic - in cadrul WAN pe fiecare tronson [hop] (legatura directa intre doua noduri) al unei cai.

Nivelul legaturii de date are sarcina principala a nivelului legaturii de date [data link layer] este de a transforma un mijloc primar de transmitere a sirurilor de biti (adica ceea ce ofera legatura fizica controlata de nivelul ierarhic 1 al retelei) intr-un veritabil canal - virtual - de transmitere a informatiilor, fiabil si fara erori, pus la dispozitia nivelului 3 - pentru fiecare tronson de pe o cale de comunicatie dintre doi utilizatori in cazul WAN - facand ca o conexiune de nivel 3 sa fie insensibila fata de mediul si modul fizic de transmisie. In acest scop, la nivelul legaturii de date se indeplinesc urmatoarele functii:

Stabileste adresele fizice (hard) ale dispozitivelor - calculatoare, terminale sau IMP - din retea

Fragmenteaza informatia primita de la nivelul 3 in unitati de informatie numite cadre [frame] / blocuri [block] (de ordinul sutelor de octeti / baiti [byte]), pe care le transmite secvential. Intrucat nivelul fizic accepta si transmite siruri de biti fara a tine cont de semnificatia sau structura lor compozitionala, nivelului 2 ii revine sarcina de a marca si recunoaste limitele cadrelor [framing], fapt realizat prin atasarea unor succesiuni tipice de biti la inceputul si (eventual) la sfarsitul cadrului.

Solutioneaza problema alterarii sau chiar distrugerii cadrelor (din cauza perturbatiilor la care este supus canalul fizic) prin:

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

Nivelul de retea [network layer] - numit si nivelul subretelei de comunicatie [communication subnet layer] - controleaza operatiile din subretea, creand, mentinand cat este necesar si apoi intrerupand o conexiune virtuala pentru nivelul 4 intre utilizatorii finali. Principalele sale functii sunt:

Nivelul de retea [network layer] - numit si nivelul subretelei de comunicatie [communication subnet layer] - controleaza operatiile din subretea, creand, mentinand

cat este necesar si apoi intrerupand o conexiune virtuala pentru nivelul 4 intre utilizatorii finali. Principalele sale functii sunt:

Determinarea caracteristicilor de baza ale 'interfetei' calculator-IMP (adica a conexiunilor dintre calculator si IMP, care se limiteaza doar la primele trei niveluri), repartizand intre acestea sarcinile privitoare la asigurarea ajungerii corecte la destinatie a tuturor pachetelor.

Stabilirea adreselor logice ale calculatoarelor utilizatorilor finali si efectuarea conversiilor intre aceste adrese si adresele fizice ale respecivelor masini.

Alegerea traseului [path] / caii [route] / circuitului [circuit] (adica a succesiunii de tronsoane de canal fizic pentru o pereche sursa-destinatie) optim pe care este vehiculat fiecare pachet sau toate pachetele unei sesiuni, de o maniera statica sau dinamica.

Rezolvarea strangulatiilor [bottleneck] provocate de prezenta simultana a prea multe pachete in subretea, fie prin realegerea (adaptiva) a traseelor, fie cerand nivelului 4 sa opreasca temporar emisia mesajelor.

Contabilizarea serviciilor oferite de subretea in vederea descarcarii financiare a utilizatorilor, conform unor tarife prestabilite.

Nivelul de retea (3) raspunde, in principal, de alegerea traseelor mesajelor intre utilizatorii finali si modificarea acestora fie in sensul asigurarii unor cai optime, fie pentru rezolvarea unor situatii anormale in sub-retea.

Nivelul de transport [transport layer] este primul dintre nivelurile de tip sursa-destinatie [origin-destination (OD) / end-to-end] (spre diferenta de primele trei, la care protocoalele se desfasurau doar intre doua IMP de la capetele unui tronson de linie fizica dintr-o WAN) si cel care separa nivelurile orientate pe aplicatii (nivelurile 5, 6 si 7) - menite sa asigure livrarea corecta a datelor intre calculatoarele interlocutoare - de cele destinate operarii subretelei (nivelurile 1, 2 si 3) - responsabile cu vehicularea mesajelor prin retea (si care pot suferi modificari de implementare fara a influenta nivelurile superioare). In esenta, nivelul 4 preia informatia de la nivelul 5, o descompune, daca e necesar, in unitati mai mici (TPDU), si o trece nivelului 3, asigurand sosirea ei in forma corecta la destinatar.

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

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

transportul unor mesaje izolate, fara garantarea ordinii la destinatar;

difuzarea de mesaje catre mai multi destinatari.

In concluze rolul nivelului 4 este de a stabili unde se afla partenerul de comunicatie si a controla transportul mesajelor intre interlocutori conform clasei de servicii selectate.

Nivelul de sesiune [session layer] reprezinta (daca ignoram nivelul 6 , care executa mai degraba anumite transformari ale informatiei) adevarata interfata a utilizatorului cu reteaua: cu acest nivel negociaza utilizatorul (un proces, uneori o persoana) pentru stabilirea unei conexiuni cu un (proces sau o persoana de la un) alt calculator, conexiune ce permite nu numai un transport de date (ca la nivelul 4), ci si furnizarea unor servicii deosebite, utile pentru anumite aplicatii (ca, de exemplu, conectarea/atasarea de la distanta, prin intermediul retelei, a unui utilizator la un calculator lucrand multiprogramat sau transferul unui fisier intre doua calculatoare). Deci acest nivel are rolul de a stabili o sesiune intre utilizatori - operatie numita uneori si stabilirea unei legaturi [binding] - si de a administra (prin serviciile oferite) dialogul intre entitatile pereche de la nivelul 6.

Printre serviciile pe care le ofera acest nivel in scopul administrarii dialogului in cadrul sesiunii, mentionam:

Ordonarea dialogului pe legaturile semi-duplex.

Impiedicarea initierii simultane a unui acelasi tip de operatiune de catre ambii parteneri de dialog, in cadrul unor protocoale destinate legaturilor duplex; in acest sens, nivelul de sesiune elaboreaza un mesaj de control cu o structura speciala, numit jeton [token], care este trecut de la un utilizator la celalalt si care da dreptul numai posesorului sau sa efectueze o anume operatie in cadrul sesiunii (metoda este cunoscuta ca administrare prin jeton [token management]).

Incercarea de a reface - de o maniera transparenta - conexiunile de transport intrerupte.

Oferirea unor facilitati prin care sa se concateneze un grup de mesaje, astfel incat ele sa nu se transmita interlocutorului pana cand nu sunt toate disponibile; aceasta se face cu scopul de a ne asigura ca defectele din hardul sau softul retelei nu pot provoca abandonarea unei tranzactii complicate in mijlocul ei, lasand astfel baza de date asupra careia opereaza intr-o stare inconsistenta.

Asigurarea sincronizarii entitatilor pereche - operatie de o deosebita importanta, ca in cazul unui transfer masiv de date ce necesita o durata mare de transmisie, timp in care reteaua este posibil sa 'cada'; intr-o asemenea situatie, pentru a nu fi obligati la o reinitiere a intregii transmisii dupa fiecare abandonare a transferului (cu sanse mici de a fi incheiata cu succes - caci probabilitatea caderii retelei dupa acelati interval de timp ramane aceeasi), se introduce in sirul de date un caracter de control [checkpoint], iar transferul se reia doar de la ultimul caracter de control receptionat corect.

Nivelul 5 determina cine este interlocutorul si stabileste comunicatia intre aplicatii, coordonand si sincronizand dialogul.

Nivelul de prezentare: Spre diferenta de primele cinci niveluri, care aveau sarcina de a transfera corect si fiabil unitati de informatie dintr-un loc in altul al retelei, nivelul de prezentare [presentation layer] se ocupa de semantica si sintaxa informatiilor transmise, facand conversiile de coduri de reprezentare a datelor numerice, sirurilor de caractere si comenzilor, precum si conversiile de formate ale fisierelor de la reprezentarea utilizata intr-un calculator la cea standardizata pentru retea si, in final, la cea utilizata in calculatorul interlocutor (reprezentare ce poate fi diferita de cea din primul calculator) - oferind astfel coerenta informatiilor pe care programele de aplicatii le schimba intre ele sau la care se refera in cursul dialogului lor si, totodata, o independenta a utilizatorilor fata de caracteristicile eterogene ale echipamentelor.

Pentru rezolvarea acestor probleme, nivelul 6 ofera o serie de functii, solicitate atat de frecvent incat se justifica solutionarea lor de o maniera profesionista si unica pentru toate retelele (in loc de a lasa pe fiecare utilizator sa le solutioneze in felul lui) si plasarea lor intr-o biblioteca de subprograme, de unde pot fi apelate de utilizatori.

Printre transformarile oferite ca servicii de catre nivelul 6 se afla:

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

Conversia formatelor fisierelor, atunci cand aceste formate sunt diferite la cele doua calculatoare intre care se face transferul.

Criptografierea / cifrarea [encryption] si respectiv decriptarea / descifrarea [decryption] mesajelor in vederea pastrarii secretului asupra unor informatii sau pentru limitarea accesului la acestea.

Comprimarea datelor [data compression], tinand cont ca:

majoritatea utilizatorilor de programe de aplicatii schimba intre ei nu siruri aleatoare de biti, ci secvente de simboluri, dintr-un set finit (si relativ restrans), ce alcatuiesc informatiile vehiculate (precum: nume proprii, date calendaristice, apeluri, valori numerice in anumite formate s.a.), utilizand adesea cuvinte si chiar fraze tipice, consacrate;

simbolurile utilizate au frecvente de aparitie diferite;

simbolurile apar intr-un anumit context.

In concluzie, nivelul 6 se ocupa de modul cum arata interlocutorul, efectuand conversia structurilor de date.

Nivelul de aplicatie [application layer] ofera utilizatorilor (mai exact, programelor de aplicatii ale acestora) posibilitatea de acces la retea, cu toate seviciile pe carea aceasta i le poate furniza. Aici se face selectia serviciilor - in functie de necesarul de comunicatie al aplicatiilor - si se hotaraste multimea mesajelor permise, ca si actiunea intreprinsa la receptionarea fiecaruia din ele.

In principiu, continutul nivelului 7 ar trebui lasat la latitudinea utilizatorilor, dar si la acest nivel apar o serie de probleme generale, pentru a caror solutionare au fost concepute, de catre firme specializate, produse soft bine puse la punct si conforme cu standardele elaborate de ISO. Mentionam succint cateva astfel de probleme, de care utilizatorii trebuie sa tina cont la elaborarea protocoalelor pentru acest nivel sau sa faca apel la produsele concepute de firme in acest sens:

Rezolvarea incompatibilitatilor terminalelor folosite: solutia adoptata consta in definirea unui terminal abstract - numit terminal virtual (de retea) [(network) virtual terminal (VT)] - identic pentru toti utilizatorii, cu care sa poata opera programele de editare sau de alt tip; cu ajutorul unor mici programe de instalare, se face corespondenta intre functiile acestui VT si cele ale terminalului real in cauza, facand implementarea terminalului transparenta pentru utilizatori si permitand astfel o unica varianta de protocol pentru orice tip de terminal din retea. In cazul transferului de fisiere - al carui protocol tine de nivelul de aplicatie - trebuie rezolvata problema incompatibilitatii conventiilor de notatii, reprezentari, ca si de formate ale acestor fisiere.

Utilizarea protocoalelor specifice pentru domeniul in care se inscrie aplicatia - industrial, economic, bancar, postal, transporturi, turism, etc. - pentru a beneficia din plin de facilitatile generale si particulare cu care ele opereaza si pentru apelarea de la distanta a aplicatiilor [remote job entry].

Partitionarea - de o maniera automata - a problemelor intre resursele retelei, in scopul obtinerii unui maxim de eficienta.

La acest nivel se pot afla si functiile de gestionare a retelei.

Intr-o retea de peste doua computere apare necesitatea unor dispozitive care sa interconecteze masinile intre ele si chiar tetele 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 retelele de tip magistrala sau BUS ce aveau o viteza de pina la 10Mb/s , sau la retelele cu o topologie Token Ring.

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

Bridge - ul este un dispozitiv fizic asemanator cu repetorul serie , dar la nivel electronic este foarte evoluat folosind adresele IP deci este un dispozitiv de nivel 2 . Rolul acestuia intro retea este acela de filtru , adica daca un pachet vrea sa treaca prin el acesta ii citeste adresa IP destinatie si daca calculatorul cu adresa respectiva este pe ramura lui acesta lasa pachetul sa treaca daca nu acesta abandoneaza pachetul .

Switch- ul este deasemenea un dispozitiv de nivel 2 deorece lucreaza cu adresele IP , pe care le memoreaza intr-un tabel intern , principala diferenta fata de Hub este aceea ca switch ul preia semnalul de la intrarea unui port , amplifica semnalul si il trimite mai departe numai pe portul la care este conectata subreteaua ce include Pc ul destinatie .

Routerul este un dispozitiv de nivel 3 si el include toate caracteristicile componentelor de mai sus si altele in plus cum ar fi , interconectarea a doua sau mai multe retele cu topologii functionale diferite , mai are si un rol de protectie putind filtra pachetele pe baza cunor caracteristici bine definite de utilizator (Firewall) , deasemenea mai are rol de control al traficului internet putind partaja in functie de numarul de utilizatori conexiunea ,mai poate avea un rol de scut antivirus etc . Routerele pot fi de doua feluri Hardware (dispoziti fizic asemanator cu un switch , dar la nivel electronic este un calculator cu un sistem de operare minimal , avind o placa de baza , un procesor , memorie , hard disk ) si software (care este un calculator Pc de tip IBM cu 2 sau mai multe placi de retea , si cu un software , necesar retelei respective ) .

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

Cablurile folosite in retelele 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 retelei,

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 retelelor locale (LAN), si in cazuri speciale si in LAN. Pentru interconectarea mai multor retele 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 retea (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 (v. Tabelul 2.1.)
           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 conecteaza un calculator la reteaua mondiala , un dispozitiv uzual si poate fi chiar un dispozitiv de retea . Comunicatia la distante mari se face uzual prin infrastructura retelei 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 reprezinta un set de conventii si proceduri care guverneaza interactiunea intre unitatile functionale de comunicatie.

Ethernet este o tehnologie pentru retelele 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

Retelele concepute pentru TCP/IP sunt retele 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 reteaua 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 primita de fiecare calculator in momentul conectarii la Internet sau la o retea exterioare celei locale .

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

Clasa A - adresele sunt pentru retele mari cu multe calculatoare

Clasa B - adresele sunt pentru retele medii

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

• Clasa A: 1127 subretele, total 16 milioane noduri fiecare; 

Primii 8 biti reprezinta portiune de retea , iar restul de 24 reprezinta numarul maxim de retele ce se pot forma cu aceasta adresa

Masca de retea are forma 255.0.0.0

Clasa B: cu 2 bytes pentru retea, 16000 retele a 65000 noduri fiecare; 

Primii 16 biti reprezinta portiune de retea , iar restul de 16 reprezinta numarul maxim de retele ce se pot forma cu aceasta adresa

Masca de retea are forma 255.255.0.0

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

Primii 24 biti reprezinta portiune de retea , iar restul de 8 reprezinta numarul maxim de retele ce se pot forma cu aceasta adresa

Masca de retea 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 subretelei. 

Exista doua adrese IP rezervate: 

- Adresa subretea (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 1. 

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 alcatuit azi din zeci sau sute de milioane de calculatoare, dispuse pe intregul glob, stationare sau mobile, retea ce detine cantitati uriase de informatii, din care foarte multe pot fi consultate fara restrictii, iar unele contra cost sau numai cu diferite parole de acces. Fiecare individ care poseda un calculator cu modem cu viteza de transmitere de cel putin 14,4 kbps (kilobiti pe secunda, viteza indicata fiind cea minima pentru Internet, se recomanda chiar o viteza mai mare), o linie telefonica fixa sau mobila, se poate conecta la aceasta mare retea prin intermediul unei firme furnizoare de servicii Internet. In cadrul retelei Internet poate fi folosita posta electronica sau pot fi consultate site-uri ale retelei 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 retele

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 uriasa colectie de documente care contin informatii ce sunt pastrate pe calculatoare raspandite in toata lumea. WWW a fost creat in Elvetia la Centre Europeen de Recherche Nucleare (CERN).

Accesul la o pagina 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 adresa formata din grupuri de litere, ca de exemplu https://www.msn.com, pentru compania Microsoft. Deci folosind orice program care ofera posibilitatea de a naviga pe Internet, putem accesa orice adresa de site cunoscandu-i, bineinteles, numele prin introducerea acestuia pe bara de adresa din fereastra deschisa cu ajutorul programului respectiv. Ultimele doua litere pot reprezenta tara (ro pentru Romania, de pentru Germania, uk pentru Marea Britanie, etc.), tipul organizatiei (com pentru comerciala, edu de la education pentru institutii de invatamant, etc.). Pe diferite site-uri ale retelei internet putem crea propriile adrese de e-mail, folosind diferite optiuni: E-mail, Sign me up, etc. Numele adresei de e-mail are in componenta un simbol @ (A rond) aflat intre numele dat de utilizator adresei si numele site-ului respectiv.

Structura unei retele de tip internet, vazuta ca mai multe retele fizice interconectate prin intermediul unor rutere, creaza o imagine inselatoare a conceptului de internet, intrucat atentia cea mai mare trebuie indreptata catre interfata pe care o internet o ofera utilizatorilor si nu catre tehnologia de interconectare. Un utilizator considera o internet drept o unica retea virtuala ce interconecteaza toate calculatoarele si prin care este posibila comunicatia; structura aferenta este mascata, dar mei ales irelevanta Intr-un anumit sens, o internet este o abstractizare a retelelor fizice, intrucat, la niuvelul ei cel mai de jos, ea furnizeaza aceleasi functiuni ca o retea fizica: accepta pachete si le trimite. Nivelurile superioare ale software-ului de internet sunt cele ce contribuie cel mai mult la functionalitatea bogata perceputa de utilizatori.

Ca si modelul de referinta 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 cercetarile care au condus la suita (stiva) de protocoale TCP/IP.

In linii mari, suita de protocoale TCP/IP este organizata pe 5 niveluri conceptuale construite peste un nivel hardware. Fig. ce urmeaza prezinta arhitectura interretelelor bazate pe TCP-IP ca si unitatile de informatie vehiculate la fiecare nivel de protocolul aferent.

Ca si la modelul de referinta OSI-ISO, nivelurile arhitecturii TCP/IP au menirea sa ofere anumite servicii.

Nivelul de aplicatie [Application layer] este nivelul cel mai de sus, prin care utilizatorii invoca programe de aplicatii care acceseaza serviciile disponibile intr-o internet bazata pe TCP/IP. O aplicatie interactioneaza cu unul din protocoalele de nivel de transport pentru a transmite si receptiona date. Fiece program de aplicatie alege modul de transport necesar - care poate fi o succesiune de mesaje individuale sau un flux continuu de octeti. Programul de aplicatie paseaza datele, in forma ceruta, nivelului de transport pentru a le livra.

Nivelul de transport [Transport layer] are ca prima misiune sa asigure comunicatia intre un program de aplicatie si un altul - adica ceea ce se numeste o comunicatie sursa-destinatie. El poate avea si sarcina de a regla fluxul de informatii. De asemenea, el poate furniza un transport fiabil - in sensul ca datele sa ajunga la destinatie fara erori si in ordinea in care au fost emise (prin mecanismul - utilizat si in retelele fizice - de confirmare a receptiei corecte si retransmisie in caz contrar). Protocolul de transport divide fluxul de date ce trebuie transmis in unitati mici (pachete) pe care le transmite, impreuna cu adresa destinatiei, nivelului inferior in vederea transmiterii.

Nivelul internet [Internet layer] este cel care asigura comunicatia de la o masina la alta. El accepta, din partea nivelului de transport, o cerere de a trimite un pachet, insotita de informatia de identificare a masinii ce reprezinta destinatia pachetului. Nivelul internet incapsuleaza pachetul intr-o datagrama IP, completeaza antetul datagramei, utilizeaza algoritmul de dirijare pentru a determina daca sa livreze datagrama direct sau sa o trimita unui ruter si paseaza datagrama interfetei de retea corespunzatoare pentru a fi transmisa. Tot nivelul internet este cel care trateaza datagramele care sosesc, verificandu-le validitatea, si utilizeaza algoritmul de dirijare pentru a decide daca datagrama trebuie prelucrata locau sau trebuie trimisa mai departe. Pentru datagramele adresate masinii locale, programul din nivelul internet inlatura antetul datagramei si selecteaza din protocoalele de transport disponibile pe cel care va manipula pachetul. In fine, nivelul internet trimite mesajele ICMP de eroare si de control, in functie de necesitati, si se ocupa de toate mesajele ICMP care sosesc.

Nivelul interfetei de retea [Network Interface layer] - numit si nivelul legaturii de date [Data Link layer] - este cel mai de jos nivel al suitei de protocoale TCP/IP raspunde de acceptarea datagramelor IP si trans-miterea lor printr-o anume retea particulara. Interfata de retea poate consta din un driver de dispozitiv - ca atunci cand reteaua respectiva este o LAN la care masina este atasata direct - sau un subsistem complex care foloseste propriul protocol de nivel de legatura de date - cand reteaua consta din comutatoare de pachete care comunica cu calculatoarele prin protocolul HDLC.

Comparatie intre modelul de referinta OSI-ISO pentru WAN si modelul TCP/IP pentru inter-retelele 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 .