retele note curs

Click here to load reader

Post on 15-Jul-2015

354 views

Category:

Internet

10 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 5

    1. DESCRIEREA TOPOLOGIILOR REELELOR DE DATE

    1.1 Transmisia datelor n reelele de calculatoare

    O reea de calculatoare este alctuit dintr-un ansamblu de echipamente interconectate ntre ele prin intermediul unor echipamente de reea, cu scopul transmisiei de date i partajrii resurselor.

    O reea poate partaja diverse tipuri de resurse: Servicii cum ar fi imprimarea sau scanare; Spaii de stocare pe suporturi externe cum ar fi hard-diskurile; Aplicaii cum ar fi bazele de date

    Echipamentele interconectate pot fi sisteme de calcul (desktop sau laptop) sau echipamente periferice (imprimante, scannere etc)

    Conectivitatea este asigurat de echipamente de reea (hub-uri, switch-uri, rutere, puncte de acces wireless)

    Transmisia datelor se realizeaz prin medii de transmisie care pot fi: Conductoare de cupru pentru transmisia datelor sub form de semnale electrice; Fibr optic din fibre de sticl sau materiale plastice pentru a transporta datele

    sub form de impulsuri luminoase; Medii de transmisie a datelor fr fir transmit datele sub form de unde radio,

    microunde, raze infraroii sau raze laser - n cadrul conexiunilor fr fir (wireless);n timpul transmisiei de la un calculator surs la un calculator destinaie, datele

    sufer o serie de modificri: nainte de a fi transmise n reea, datele sunt transformate n flux de caractere

    alfanumerice, apoi sunt mprite n segmente, care sunt mai uor de manevrat i permit mai multor utilizatori s transmit simultan date n reea;

    Fiecrui segment i se ataeaz apoi un antet (header), care conine o serie de informaii suplimentare cum ar fi:

    o un semnal de atenionare, care indic faptul c se transmite un pachet de date;

    o adresa IP a calculatorului-surs;o adresa IP a calculatorului-destinaie;o informaii de ceas pentru sincronizarea transmisiei) i un postambul care

    este de obicei o component de verificare a erorilor (CRC). Segmentul, astfel modificat se numete pachet, pachet IP sau datagram; Fiecrui pachet i se ataeaz apoi un al doilea antet care conine adresele MAC ale

    calculatorului-surs, respectiv ale calculatorului-destinaie. Pachetul se transform astfel n cadru (frame);Cadrele circul prin mediul de transmisie sub form de iruri de bii. Exist mai

    multe tipuri de cadre, n funcie de standardele folosite la descrierea lor (cadru Ethernet, cadru FDDI, etc.).

    Odat ajunse la calculatorul-destinaie, irurile de bii sufer procesul invers de transformare. Li se detaeaz antetele, segmentele sunt apoi reasamblate, li se verific integritatea i numrul, apoi sunt aduse la o form care poate fi citit de utilizator.

    Procesul de mpachetare a datelor se numete ncapsulare, iar procesul invers, de detaare a informaiilor suplimentare se numete decapsulare. Trebuie menionat c n timpul ncapsulrii, datele propriu-zise rmn intacte

    Sunt definite dou tehnologii de transmisie a datelor: transmisia prin difuzare (broadcast) i transmisia punct-la-punct.

  • Descrierea topologiilor reelelor de date6

    Transmisia prin difuzare utilizeaz de cele mai multe ori un singur canal de comunicaie care este partajat de toate staiile din reea. Orice staie poate trimite pachete, care sunt primite de toate celelalte staii, operaiunea numindu-se difuzare. Staiile prelucreaz numai pachetele care le sunt adresate i le ignor pe toate celelalte. n unele reele cu difuzare este posibil transmisia simultan de pachete ctre mai multe staii conectate la reea, operaiune ce poart numele de trimitere multipl. Aceast tehnic se utilizeaz cu precdere n reelele de mici dimensiuni, localizate n aceeai arie geografic.

    Transmisia punct-la-punct se bazeaz pe conexiuni pereche ntre staii, cu scopul transmiterii de pachete. Pentru a parcurge traseul de la o surs la destinaie intr-o reea de acest tip, un pachet va clatori prin una sau mai multe maini intermediare. Pot exista mai multe trasee ntre o surs i o destinaie motiv pentru care n aceste situaii este necesara implementarea unor algoritmi specializai de dirijare. Tehnica punct-la-punct este caracteristic reelelor mariCantitatea de informaie care poate fi transmis n unitatea de timp este exprimat

    de o mrime numit lime de band (bandwidth), i se msoar n bii pe secund (bps). Adeseori n aprecierea limii de band se folosesc multiplii cum ar fi: Kbps kilobii pe secund; Mbps kilobii pe secund;

    O reea suport trei moduri de transmisie a datelor: simplex, half-duplex i full-duplex: Simplex- ntlnit i sub numele de transmisie unidirecional, const n transmisia

    datelor ntr-un singur sens. Cel mai popular exemplu de transmisie simplex este transmisia semnalului de la un emitor (staia TV ) ctre un receptor(televizor);

    Half-duplex const n transmiterea datelor n ambele direcii alternativ. Datele circul n acest caz pe rnd ntr-o anumit direcie. Un exemplu de transmisie half-duplex este transmisia datelor ntre staiile radio de emisie-recepie. Sistemele sunt formate din dou sau mai multe staii de emisie-recepie dintre care una singur joac rol de emitor, n timp ce celelalte joac rol de receptor;

    Full-duplex const n transmisia datelor simultan n ambele sensuri. Limea de band este msurat numai ntr-o singur direcie (un cablu de reea care funcioneaz n full-duplex la o vitez de 100 Mbps are o lime de band de 100 Mbps). Un exemplu de transmisie full-duplex este conversaia telefonic.

    1.2. Tipuri de reele

    1.2.1. Reele de tip LAN, WAN i WLAN

    O clasificare a reelelor dup criteriul rspndirii pe arii geografice, al modului de administrare si al mediului de transmisie a datelor ar evidenia, printre altele , urmtoarele trei tipuri de reele: reele locale de calculatoare (LAN Local Area Network); reele de ntindere mare (WAN Wide Area Network); reele fr fir (WLAN Wireless Local Area Network). Reele LAN

    Reeaua local de calculatoare este o reea de echipamente interconectate rspndite pe o suprafa de mici dimensiuni (ncpere, cldire, grup de cldiri apropiate).

    Conceptul de LAN face referire la o reea de calculatoare interconectate i supuse acelorai politici de securitate i control a accesului la date, chiar dac acestea sunt amplasate n locuri diferite (cldiri sau chiar zone geografice). n acest context, conceptul de local se refer mai degrab la controlul local dect la apropierea fizic ntre echipamente. Transmisia datelor n reelele LAN tradiionale se face prin conductoare de cupru.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 7

    Reele WANO reea de ntindere mare este alctuit din mai multe reele locale (LAN-uri)

    aflate n zone geografice diferite. Reelele de ntindere mare acoper arii geografice extinse, o reea WAN se poate ntinde la nivel naional sau internaional.

    n mod specific n aceste reele calculatoarele se numesc gazde (host), termen care se extinde i la reelele LAN care fac parte din acestea. Gazdele sunt conectare printr-o subreea de comunicaie care are sarcina de a transporta mesajele de la o gazd la alta. Subreeaua este format din dou componente distincte: liniile de transmisie i elementele de comutare. Elementele de comutare, numite generic noduri de comutare, sunt echipamente specializate, folosite pentru a interconecta dou sau mai multe linii de transmisie.

    Unele reele WAN aparin unor organizaii a cror activitate se desfoar pe o arie larg i sunt private. Cel mai popular exemplu de reea WAN este Internetul, care este format din milioane de LAN-uri interconectate cu sprijinul furnizorilor de servicii de comunicaii (TSP-Telecommunications Service Providers). Reele WLAN

    Sunt reele locale care transmisia datelor se face prin medii fr fir. ntr-un WLAN, staiile, care pot fi echipamente mobile laptop sau fixe desktop - se conecteaz la echipamente specifice numite puncte de acces. Staiile sunt dotate cu plci de reea wireless. Punctele de acces, de regul routere, transmit i recepioneaz semnale radio ctre i dinspre dispozitivele wireless ale staiilor conectate la reea.

    Punctele de acces se conecteaz de obicei la reeaua WAN folosind conductoare de cupru. Calculatoarele care fac parte din WLAN trebuie s se gseasc n raza de aciune a acestor puncte de acces, care variaz de la valori de maxim 30 m n interior la valori mult mai mari n exterior, n funcie de tehnologia utilizat.

    Primele transmisii de date experimentale n reele reele wireless au avut loc n anii 70 si au folosit ca agent de transmisie a datelor in reea undele radio sau razele infraroii. ntre timp, tehnologia a evoluat i s-a extins pn la nivelul utilizatorilor casnici..

    n prezent exist mai multe moduri de a capta datele din eter: Wi-Fi, Bluetooth, GPRS, 3G .a. Acestora li se adaug o nou tehnologie care poate capta datele de apte ori mai repede i de o mie de ori mai departe dect populara tehnologie Wireless Fidelity (Wi-Fi), numit WiMAX. n timp ce reelele Wi-Fi simple au o raz de aciune de aproximativ 30 m, WiMax utilizeaz o tehnologie de microunde radio care mrete distana la aproximativ 50 km. Astfel, se pot construi reele metropolitane WiMAX.

    Avantaje:o Simplitate in instalare;o Grad ridicat de mobilitate a echipamentelor tehnologia s-a popularizat cu

    precdere pentru conectarea la reea a echipamentelor mobile;o Tehnologia poate fi utilizat n zone n care cablarea este dificil sau

    imposibil de realizat;o Costul mai ridicat al echipamentelor wireless este nesemnificativ raportat la

    costul efectiv i costul manoperei n cazul reelelor cablate;o Conectarea unui nou client la o reea wireless nu implic folosirea unor

    echipamente suplimentare.Dezavantaje:

    o Securitate sczut;o Raza de aciune n cazul folosirii echipamentelor standart este de ordinul

    zecilor de metrii. Pentru extinderea ei sunt necesare echipamente suplimentare care cresc costul;

    o Semnalele transmise sunt supuse unor fenomene de interferene care nu pot fi controlate de administratorul de reea i care afecteaz stabilitatea i fiabilitatea reeleimotiv pentru care serverele sunt rareori conectate wireless;

  • Descrierea topologiilor reelelor de date8

    o Limea de band mic (1-108 Mbit/s) n comparaie cu cazul reelelor cablate (pn la civa Gbit/s);

    1.2.2. Reele peer-to-peer (P2P) i reele client-server

    ntr-o reea de calculatoare comunicarea are loc ntre dou entiti: clientul care emite o cerere prin care solicit o anumit informaie i serverul care primeste cererea, o prelucreaza iar apoi trimite clientului informatia solicitat. Dac ar fi s clasificm reelele dup ierarhia pe care o au ntr-o reea echipamentele conectate, ar trebui s facem referire la dou tipuri de reele: reele de tip peer-to-peer i reele de tip client-server. Reele peer-to-peer

    ntr-o reea peer-to-peer, toate calculatoarele sunt considerate egale (peers), fiecare calculator ndeplinete simultan i rolul de client i rolul de server, neexistnd un administrator responsabil pentru ntreaga reea. Un exemplu de serviciu care poate fi oferit de acest tip de reele este partajarea fiierelor. Acest tip de reele sunt o alegere bun pentru mediile n care: exist cel mult 10 utilizatori, utilizatorii se afl ntr-o zon restrns, securitatea nu este o problem esenial, organizaia i reeaua nu au o cretere previzibil n viitorul apropiat:

    Neajunsuri ale reelelor peer-to-peer sunt urmtoarele:o Nu pot fi administrate centralizat;o Nu poate fi asigurat o securitate centralizat, ceea ce nseamn c fiecare

    calculator trebuie s foloseasc msuri proprii de securitate a datelor;o Datele nu pot fi stocate centralizat, trebuie meninute backup-uri separate

    ale datelor, iar responsabilitatea cade n sarcina utilizatorilor individuali;o Administrarea reelelor peer-to-peer este cu att mai complicat cu ct

    numrul calculatoarelor interconectate este mai mare. Reele client-server

    Reele client-server, n care un calculator ndeplinete rolul de server, n timp ce toate celelalte ndeplinesc rolul de client. De regul, serverele sunt specializate (servere dedicate) n efectuarea diferitelor procesri pentru sistemele-client, cum ar fi:

    o Servere de fiiere i imprimare ofer suport sigur pentru toate datele i gestioneaz tiprirea la imprimantele partajate n reea pot fi administrate centralizat;

    o Servere web gzduiesc pagini web;o Servere pentru aplicaii cum ar fi serverele pentru baze de date;o Servere de mail gestioneaz mesaje electronice;o Servere pentru gestiunea securitii asigur securitatea unei reele locale

    cnd aceasta este conectat la o reea de tipul Internetului exemple: firewall, proxy-server;

    o Servere pentru comunicaii asigur schimbul de informaii ntre reea i clienii din afara acesteia.

    Reelele client-server se folosesc cu precdere pentru comunicarea de date n reea, marea majoritate a aplicaiilor software dezvoltate au la baz acest model. Printre avantajele reelelor de tip client-server se numr:

    o administrarea centralizat, administratorul de reea fiind cel asigur back-up-urile de date ervere de fiiere i imprimare ofer suport sigur pentru toate datele i gestioneaz tiprirea la imprimantele partajate n reea pot fi administrate centralizat;

    o implementarea msurile de securitate i controlul accesul utilizatorilor la resurse;

    o funcionarea cu sisteme-client de capabiliti diverse;o securitate ridicat a datelor;o controlul accesului exclusiv la resurse a clientilor autorizai;o ntretinere usoar.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 9

    Reelele hibride sunt o combinaie a modelului client-server cu modelul peer-to-peer. Staiile (peers) depoziteaz resursele partajate iar serverul pstreaz informaii n legtur cu staiile ( adresa lor, lista resurselor deinute de acestea) i rspunde la cererea de astfel de informaii. Un exemplu de serviciu oferit de o astfel de reea este descrcarea de fiiere de pe site-urile torrent.

    1.3. Topologii de reele de calculatoare

    Topologia este un termen care desemneaz maniera de proiectare a unei reele. Exist dou tipuri de topologii: topologia fizic i topologia logic:

    1.3.1. Topologia logic

    Topologia logic descrie metoda folosit pentru transferul informaiilor de la un calculator la altul.

    Cele mai comune dou tipuri de topologii logice sunt broadcast i pasarea jetonului (token passing) ntr-o topologie broadcast, o staie poate trimite pachete de date n reea atunci cnd

    reeaua este liber (prin ea nu circul alte pachete de date). n caz contrar, staia care dorete s transmit ateapt pn reeaua devine liber. Dac mai multe staii ncep s emit simultan pachete de date n reea, apare fenomenul de coliziune. Dup apariia coliziunii, fiecare staie ateapt un timp(de durat aleatoare), dup care ncepe din nou s trimit pachete de date. Numrul coliziunilor ntr-o reea crete substanial odat cu numrul de staii de lucru din reeaua respectiv, i conduce la ncetinirea proceselor de transmisie a datelor n reea, iar dac traficul depete 60% din limea de band, reeaua este suprancrcat i poate intra n colaps. Pasarea jetonului controleaz accesul la reea prin pasarea unui jeton digital

    secvenial de la o staie la alta. Cnd o staie primete jetonul, poate trimite date n reea. Dac staia nu are date de trimis, paseaz mai departe jetonul urmtoarei staii i procesul se repet.

    1.3.2. Topologia fizic

    Topologia fizic definete modul n care calculatoarele, imprimantele i celelalte echipamente se conecteaz la reea.

    Topologii fizice fundamentale sunt: magistral, inel, stea, plas (mesh), arbore. Topologia magistral

    Folosete un cablu de conexiune principal, la care sunt conectate toate calculatoarele vezi figura 1.1.

    Fig. 1.1 Topologia magistral

  • Descrierea topologiilor reelelor de date10

    Cablul principal are la capete instalate capace (terminatoare) care previn fenomenul de reflexie a semnalelor, fenomen care poate genera erori n transmisia datelor.

    Topologia magistral are avantajul consumului redus de cablu si al conectrii facile a calculatoarelor. n schimb, identificarea defectelor de reea este dificil, dac apar ntreruperi n cablu, reeaua nu mai funcioneaz i este nevoie de terminatori la ambele capete ale cablului.

    Aceast topologie nu este practic dect pentru cele mai mici reele peer-to-peer ieftine, care asigur o conectivitate elementar. Aceste produse sunt destinate utilizrii casnice i n birourile mici, ns o excepie al modului de transmitere de informaii al acestui tip de topologie l reprezint standardul IEEE 802.4 Token Bus LAN, care i oferea utilizatorului un grad nalt de control n determinarea perioadei maxime n care poate fi transmis un cadru de date. Topologia inel

    ntr-o topologie inel (ring), fiecare dispozitiv este conectat la urmtorul, de la primul pn la ultimul, ca ntr-un lan.

    A nceput ca simpl topologie peer-to-peer. Fiecare staie de lucru din reea avea dou conexiuni: cteuna cu fiecare dintre vecinii cei mai apropiai.

    Interconectarea trebuia s formeze un cerc, sau inel (ring), prin care datele erau transmise unidirecional vezi figura 1.2. Fiecare staie de lucru avea rolul de repetor, acceptnd i rspunznd pachetelor de date care i erau adresate i transmind celelalte pachete staiei urmtoare din inel.

    Fig. 1.2 Topologie de tip inel

    Topologia inel iniial avea ntre staiile de lucru conexiuni peer-to-peer, ce trebuiau s fie nchise, adic s formeze un inel. Avantajul acestor reele LAN era c timpul de rspuns era destul de previzibil. Cu ct erau mai multe dispozitive n inel, cu att creteau ntrzierile reelei. Dezavantajul era c, la nceput, reelele n inel puteau fi complet dezactivate dac una dintre staiile de lucru se defecta.

    Aceste inele primitive au fost depaite odat cu apariia sistemului Token Ring al firmei IBM, care a fost standardizat prin specificaia 802.5 a standardului IEEE. Acest sistem utilizeaz o seven de bii special, cunoscut ca jeton (token), pentru a controla accesul la mediul de transmisie. Un jeton conine cmpurile de delimitare a nceputurilor de cadru, de control al accesului i de delimitare a sfritului i are rolul de a trece ntr-o seven circular pe la toate punctele de capt din reea.

    Token Ring a deviat de la interconectarea peer-to-peer n favoarea unui concentrator repetor (hub), ceea ce a eliminat vulnerabilitatea reelelor n inel la cderea staiilor, prin eliminarea construciei peer-to-peer n inel. n ciuda numelui, reelele Token Ring sunt implementate cu o topologie n stea i o metod circular de acces.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 11

    Topologia steaAre un punct de conectare central, care este de obicei un echipament de reea,

    precum un hub, switch sau router vezi figura 1.3.

    Fig. 1.3 Topologie de tip stea

    Fiecare staie din reea se conecteaz la punctul central prin cte un segment de cablu, fapt care confer acestei toplogii avantajul c se depaneaz uor. Dac un segment de cablu se defecteaz, acest defect afecteaz numai calculatorul la care este conectat, celelalte staii rmnnd operaionale.

    Topologia stea are dezavantajul costului ridicat i al consumului ridicat de cablu. n plus, dac un hub se defecteaz, toate echipamentele din acel nod devin nefuncionale. n schimb, calculatoarele se conecteaz uor, reeaua nu este afectat dac sunt adugate sau deconectate calculatoare i detectarea defectelor este simpl. Topologia plas (mesh)

    ntr-o topologie mesh, fiecare echipament are conexiune direct cu toate celelalte. Dac unul din cabluri este defect, acest defect nu afecteaz toat reeaua ci doar conexiunea dintre cele dou staii pe care le conecteaz. Altfel spus, dac o parte a infrastructurii de comunicaie sau a nodurilor devine nefuncional, se gsete oricnd o noua cale de comunicare.

    Topologia plas se folosete n cadrul reelelor WAN care interconecteaz LAN-uri. n plus, datorita fiabilitii ridicate aceste topologii sunt exploatate in cazul aplicaiilor spaiale, militare sau medicale unde ntreruperea comunicaiei este inacceptabil. Topologia arbore (tree)

    Combin caracteristicile topologiilor magistral i stea. Nodurile sunt grupate n mai multe topologii stea, care, la rndul lor, sunt legate la un cablu central vezi figura 1.4.

    Topologia arbore prezint dezavantajul limitrii lungimii maxime a unui segment. n plus, dac apar probleme pe conexiunea principal sunt afectate toate calculatoarele de pe acel segment. Avantajul topologiei arbore const n faptul c segmentele individuale au legturi directe

  • Descrierea topologiilor reelelor de date12

    Fig 1.4 Topologie de tip arbore

    n practic se ntlnesc de multe ori topologii compuse rezultate din combinarea topologiilor fundamentale, cum ar fi, spre exemplu este topologia magistral-stea: mai multe reele cu topologie stea sunt conectate la un cablu de conexiune principal.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 5

    2. ARHITECTURA REELELOR DE CALCULATOARE

    Arhitecturile pentru LAN descriu att topologiile fizice ct i pe cele logice folosite ntr-o reea

    2.1 Arhitectura Ethernet

    Ethernet este denumirea unei familii de tehnologii de reele de calculatoare, bazate pe transmisia cadrelor (frames) i utilizate la implementarea reelelor locale de tip LAN. Ethernetul se definete printr-un ir de standarde pentru cablare i semnalizare aparinnd primelor dou nivele din Modelul de Referin OSI - nivelul fizic i legtur de date.

    Numele ethernet provine de la cuvntul eter ilustrnd faptul c mediul fizic (de exemplu cablurile) transport bii ctre toate staiile de lucru ntr-un mod asemntor cu strvechiul luminiferous ether", despre care se credea odat c este mediul prin care se propag undele eletromagnetice

    Ethernetul a fost inventat pe baza ideii c pentru a lega computerele ntre ele astfel ca s formeze o reea este nevoie de un mediu de transmisie central cum ar fi un cablu coaxial partajat. Conceptul i implementarea Ethernetului s-au dezvoltat permanent, ajungndu-se azi la tehnologiile de reea complexe, care constituie fundamentul majoritii LAN-urilor actuale. n loc de un mediu (cablu) central, tehnologiile moderne utilizeaz legturi de tipul punct-la-punct, hub, switch (comutator), bridge (punte) i repeater, bazate pe fire de cupru torsadate care reduc costurile instalrii, mresc fiabilitatea i nlesnesc managementul i reparaiile reelei.

    Arhitectura Ethernet folosete: O topologie logic de tip broadcast i o topologie fizic de tip magistral sau stea.

    Vitezele de transfer standard sunt de 10 Mbps i 100 Mbps, iar noile standarde specifice pentru arhitectura Gigabit Ethernet permit viteze de pn la 1000 MbpsConductoare de cupru pentru transmisia datelor sub form de semnale electrice; Metoda de control a accesului CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access Collision

    Detection = Acces multiplu cu detecia purttoarei i coliziunii).Conform acestei metode, dac o staie din reea dorete s transmit date trebuie ca

    nainte s asculte mediul de transmisie, proces similar cu a atepta tonul nainte de a forma un numr pe linia telefonic. Dac nu detecteaz nici un alt semnal, atunci poat s trimit datele. Dac nici una din celelalte staii conectate la reea nu transmite date n acel moment, datele transmise vor ajunge n siguran la calculatorul destinaie, fr nici o problem. Dac, ns, n acelai moment cu primul calculator, i alt calculator din reea decide c mediul de transmisie este liber i transmite datele n acelai moment cu primul, va avea loc o coliziune. Prima staie din reea care a depistat coliziunea, adic dublarea tensiunii pe mediul de transmisie, va transmite ctre toate staile un semnal de jam, care le avertizeaz s opreasc transmisia i s execute un algoritm de ncetare a comunicaiei pentru un timp (backoff algorithm). Acest algoritm genereaz un timp aleator de una, dou milisecunde sau chiar mai scurt, de circa o miime de secund, interval de timp dup care staiile s renceap transmisia. Algoritmul este repetat ori de cte ori apare o coliziune n reea Cablu coaxial (la primele retele Ethernet) torsadat sau fibre optice ca mediu de

    transmisie a datelor. Cadrul Ethernet, ce const dintr-un set standardizat de bii utilizat la transportul

    datelor i al crui structur este ilustrat n figura 2.1

  • Arhitectura reelelor de calculatoare6

    PRE START A D A S TIP/LUNGIME DATE CRC

    7 byte 1 byte 6 byte 6 byte 4 byte 46-1500 byte 4 byte

    Fig. 2.1. Structura unui cadru Ethernet

    Informaiile dintr-un asemena cadru sunt urmtoarele: PRE - Preambulul const ntr-o secven alternant de 1 i 0 ce indic staiilor

    receptoare sosirea unui cadru START - Delimitatorul de start al cadrului - conine o secven alternant de 1 i 0

    i care se termin cu doi de 1 consecutivi, indicnd faptul c urmtorul bit constituie nceputul primului octet din adresa destinaie ; AD - Adresa destinaie - identific staia ce trebuie s recepioneze cadrul. AS - Adresa surs - adresa staiei ce a emis cadrul ; TIP/LUNGIME- indic numrul de bii de date coninui n cmpul de date al

    cadrului. DATE - o secven de date de maxim 1500 de octei. Dac lungimea cadrului de

    date este inferioar valorii de 46 de octei, este nevoie s se completeze restul biilor pn se ajunge la valoarea minim impus de standard (tehnic cunoscut sub numele de padding) ; CRC - semnalizeaz apariia unor eventuale erori n cadrul de transmisie.

    Cu toate progresele fcute, formatul cadrelor nu s-a schimbat, astfel nct toate reelele Ethernet pot fi interconectate fr probleme. Fiecare calculator echipat Ethernet poart denumirea de staie.

    Arhitectura Ethernet este o arhitectur popular deoarece ofer echilibru ntre vitez, pre i instalare facil.

    2.2. Arhitectura Token Ring

    Este integrat n sistemele mainframe, dar i la conectarea calculatoarelor personale n reea. Folosete o tehnologie fizic stea-cablat inel numit Token Ring. Astfel, vzut din exterior reeaua pare a fi proiectat ca o stea, calculatoarele fiind conectate la un hub central, numit unitate de acces multiplu (MAU sau MSAU- Multi Station Access Unit), iar n interiorul echipamentului cablajul formeaz o cale de date circular, crend un inel logic.

    Arhitectura folosete topologia logic de pasare a jetonului. Inelul logic este creat astfel de jetonul care se deplaseaz printr-un port al MSAU ctre un calculator. Dac respectivul calculator nu are date de transmis, jetonul este trimis napoi ctre MSAU i apoi pe urmtorul port ctre urmtorul calculator. Acest proces continu pentru toate calculatoarele, dnd astfel impresia unui inel fizic.

    Folosete ca mediu de transmisie a datelor cablul torsadat, cablul coaxial sau fibra optic.

    2.3. Arhitectura FDDI

    Arhitectura FDDI (Fiber Distributed Data Interface), bazat pe topologia logic Token Ring, folosete fibra optic i funcioneaz pe o topologie fizic de tip inel dublu. Inelul dublu este alctuit dintr-un inel principal, folosit pentru transmiterea datelor, i un inel secundar, folosit n general pentru back-up (linie de siguran).

    Prin aceste inele, traficul se desfoar n sensuri opuse. n mod normal, traficul folosete doar inelul primar. n cazul n care acesta se defecteaz, datele o s circule n mod automat pe inelul secundar n direcie opus. Un inel dublu suport maxim 500 de

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 7

    calculatoare pe inel. Lungimea total a fiecrui inel este de 100 km i se impune amplasarea unui repetor care s regenereze semnalele la fiecare 2 km. Inelul principal ofer rate de transfer de pn la 100 Mbps, iar dac cel de-al doilea inel nu este folosit pentru backup, capacitatea de transmisie poate fi extins pn la 200 Mbps.

    n FDDI se ntlnesc dou categorii de staii, fiecare avnd dou porturi prin care se conecteaz la cele dou inele: staii de clas A, ataate ambelor inele staii de clas B ataate unui singur inel

    2.4. Standarde Ethernet

    Standardizarea asigur compatibilitatea echipamentelor care folosesc aceeai tehnologie. Exist numeroase organizaii de standardizare, care se ocup cu crearea de standarde pentru reelele de calculatoare.

    IEEE (The Institute of Electrical and Electronic Engineers) este o asociaie profesional tehnic nonprofit fondat n 1884, format din peste 3777000 de membrii din 150 de ri, cu ocupaii diferite ingineri, oameni de tiin, studeni. IEEE este foarte cunoscut pentru dezvoltarea standardelor pentru industria calculatoarelor i electronicelor n particular.

    Pentru a asigura compatibilitatea echipamentelor ntr-o reea Ethernet, IEEE a dezvoltat o serie de standarde recomandate productorilor de echipamente Ethernet. Au fost elaborate astfel: Standarde pentru reele cu cabluri Standarde pentru reele cu fir

    2.4.1. Standarde pentru reele cu cabluri

    n cazul reelelor cu arhitectur Ethernet i mediu de transmisie a datelor prin cablu, a fost elaborat standardul IEEE 802.3.

    Au fost implementate o serie de tehnologii care respect standardul Ethernet 802.3. dintre acestea cele mai comune sunt: 10BASE-T; 100 BASE-TX (cunoscut i sub numele de Fast Ethernet deoarece dezvolt o

    lime de band mai mare dect precedenta); 1000BASE-T (cunoscut i sub numele de Gigabit Ethernet); 10BASE-FL; 100BASE-FX; 1000BASE-SX; 1000BASE-LX.;

    Numrul din partea stng a simbolului ilustreaz valoarea n Mbps a limii de band a aplicaiei

    Termenul BASE ilustreaz faptul c transmisia este baseband ntreaga lime de band a cablului este folosit pentru un singur tip de semnal

    Ultimele caractere se refer la tipul cablului utilizat ( T-indic un cablu torsadat, F,L i S indic fibra optic)

    Avantajele i dezavantajele tehnologiilor Ethernet dezvoltate n medii de transmisie prin cablu sunt ilustrate n tabelul 2.1.

  • Arhitectura reelelor de calculatoare8

    Tabelul 2.1

    Tehnologia Avantaje Dezavantaje10BASE-T Costuri de instalare mici n comparaie

    cu fibra opticSunt mai uor de instalat dect cablurile coaxialeEchipamentul i cablurile sunt uor de mbuntit

    Lungimea maxim a unui segment de cablu este de doar 100 mCablurile sunt susceptibile la interferene electromagnetice

    100BASE-TX Costuri de instalare mici n comparaie cu fibra opticSunt mai uor de instalat dect cablurile coaxialeEchipamentul i cablurile sunt uor de mbuntitLimea de band este de 10 ori mai mare dect n cazul tehnologiilor 10BASE-T

    Lungimea maxim a unui segment de cablu este de doar 100 mCablurile sunt susceptibile la interferene electromagnetice

    1000BASE-T Limea de band de pn la 1 GBSuport interoperabilitatea cu 10BASE-T i cu 100BASE-TX

    Lungimea maxim a unui segment de cablu este de doar 100 mCablurile sunt susceptibile la interferene electromagneticeCost ridicat pentru plci de reea i switch-uri Gigabit EthernetNecesit echipament suplimentar

    2.4.2. Standarde Ethernet pentru reele fr fir

    n cazul reelelor cu arhitectur Ethernet i mediu de transmisie a datelor fr fir, IEEE a elaborat standardul IEEE 802.11 sau Wi-Fi. Acesta este compus dintr-un grup de standarde , pentru care sunt specificate frecvena semnalelor de transmisie radio, limea de band , raza de acoperire i alte capabiliti ce sunt ilustrate n tabelul 2.2.

    Tabelul 2.2

    Lime band Frecven Raza de aciune InteroperabilitateIEEE

    802.11a Pn la 54 Mbps 5 GHz 45,7 mIncompatibil cu IEEE

    802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n

    IEEE 802.11b Pn la 11 Mbps 2,4 GHz 91 m Compatibil cu IEEE 802.11g

    IEEE 802.11g Pn la 54 Mbps 2,4 GHz 91 m Compatibil cu IEEE 802.11b

    IEEE 802.11n Pn la 540 Mbps 2,4 GHZ 250 m Compatibil cu IEEE 802.11b i cu IEEE 802.11g

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 5

    3. MODELUL ARHITECTURAL OSI

    Elaborarea standardelor pentru reele a devenit necesar datorit diversificrii echipamentelor i serviciilor, care a condus la apariia de reele eterogene din punctul de vedere al tipurilor de echipamente folosite. n plus, multitudinea de medii fizice de comunicaie a contribuit la decizia de a defini reguli precise pentru interconectarea sistemelor. ISO a elaborat un model arhitectural de referin pentru interconectarea calculatoarelor, cunoscut sub denumirea de modelul arhitectural ISO-OSI (Open System Interconnection).

    OSI (Open System Interconnection) a fost emis in 1984 i este un model n apte straturi dezvoltat de ISO (International Standardization Organization) pentru descierea modului n care se pot combina diverse dispozitive pentru a comunica intre ele.

    Modelul nu precizeaz cum se construiesc straturile, dar insist asupra serviciilor oferite de fiecare i specific modul de comunicare ntre ele prin intermediul interfeelor. Fiecare producator poate construi straturile aa cum dorete, ns fiecare strat trebuie s furnizeze un anumit set de servicii. Proiectarea arhitecturii pe straturi determin extinderea sau mbuntirea facil a sistemului. De exemplu, schimbarea mediului de comunicaie nu determin dect modificarea nivelului fizic, lsnd intacte celelalte straturi.

    Astfel, OSI a fost elaborat pentru a furniza productorilor de echipamente de comunicaie un set de standarde, respectarea crora asigurnd compatibilitatea i interoperabilitatea ntre diverse tehnologii furnizate de firme diferite. nsui termenul de Open din denumire semnific faptul c utilizarea standardelor este public i gratuit spre deosebire de sistemele proprietary a cror folosire trebuie liceniat de firma care le-a produs i distribuit.

    3.1 Structura modelului OSI

    Modelul OSI definete un cadru general pentru reelele de calculatoare prin implementarea protocoalelor de reea n apte straturi. n figura 3.1 este prezentat structura modelului OSI.

    Fig.3.1. Structura modelului OSI

    APLICAIE

    PREZENTARE

    SESIUNE

    TRANSPORT

    REEA

    LEGTURA DE DATE

    FIZIC

  • Modelul arhitectural OSI6

    Modelul OSI mparte arhitectura retelei n apte straturi (niveluri), construite unul deasupra altuia, adaugnd funcionalitate serviciilor oferite de nivelul inferior (mai exact un anumit set de funcii). Aceste apte straturi formeaza o ierarhie plecand de la stratul cel mai de sus 7 Aplicaie (Application) i pn la ultimul din partea de jos a stivei startul 1 Fizic (Physical).

    Se consider c OSI este cel mai bun mijloc prin care se poate face neles modul n care informaia este trimis i primit. n concluzie, n modelul OSI sunt apte straturi care fiecare au funcii diferite n reea, aceasta repartiie purtnd numele de stratificare (layering). Se pot enuna cteva dintre avantajele folosirii OSI: Descompunerea fenomenul de comunicare n reea n pri mai mici i implicit mai

    simple; Standardizarea componentelor unei reele permind dezvoltarea independent de

    un anumit producator; Permite comunicarea ntre diferite tipuri de hardware i software; Permite o nelegere mai uoar a fenomenelor de comunicare.

    n cazul unui model architectural, un nivel nu definete un singur protocolel definete o funcie de comunicaie a datelor ce va fi folosit de mai multe protocoale. Datorit faptului c fiecare nivel definete o anume funcie, el poate conine mai multe protocoale, fiecare dintre acestea oferind un serviciu potrivit cu respectiva funcie a stratului.

    Ca i ntre oameni, pentru a putea s comunice ntre ele, calculatoarele trebuie s vorbeasc aceeai limb sau altfel spus s folosesc acelai protocol. Aadar un protocol este un set de reguli pe care fiecare calculator trebuie s-l respecte pentru a comunica cu un alt calculator.

    n modelul OSI, la transferul datelor, se consider c acestea traverseaz virtual de sus n jos straturilor modelului OSI al calculatorului surs i de jos n sus straturilemodelului OSI al calculatorului destinaie. Controlul este transferat de la un nivel la urmtorul, plecnd de la nivelul aplicaie ntr-unul din dispozitive spre nivelul de baz, cel fizic, de-a lungul canalului de comunicaie ctre cellalt dispozitiv de reea i napoi la nivelul aplicaie n ierarhia pe nivele.

    La fiecare nivel, datele inter-schimbate n reea (ce se numesc generic PDU Protocol Data Unit) au o anumit structur (un anumit format) i poart o anumit denumire n funcie de nivelul la care se regsesc.

    3.2. Funciile straturilor asociate modelului OSI

    Funciile principale ale fiecrui strat (nivel) asociat modelului OSI sunt prezentate n tabelul 3.1.

    Tabelul 3.1

    Modelul OSI

    Stratul(Nivelul)

    Descriere

    Aplicaie 7 Asigur interfaa cu utilizatorulPrezentare 6 Codific i convertete datele

    Sesiune 5 Construiete, gestioneaz i nchide o conexiune ntre o aplicaie local i una la distan

    Transport 4 Asigur transportul sigur i menine fluxul de date dintr-o reeaReea 3 Asigur adresarea logic i domeniul de rutare

    Legtur de date

    2 Pachetele de date sunt transformate n octei i octeii n cadre.Asigur adresarea fizic i procedurile de acces la mediu

    Fizic 1 Mut iruri de bii ntre echipamenteDefinete specificaiile electrice i fizice ale echipamentelor

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 7

    Stratul AplicaieAcest nivel ofer suport aplicaiilor (de reea) i proceselor utilizator. Sunt

    identificai partenerii de comunicaie, calitatea serviciilor (QoS), autentificarea utilizatorilor i restricii legate de sintaxa datelor. Tot ce are legtur cu acest nivel este legat de aplicaiile de reea. Nivelul ofer servicii de aplicaii pentru transfer de fiiere (FTP), e-mail, chat, conexiune la distan (telnet sau sshsecure shell).

    La acest nivel PDU au denumirea generic de date. Stratul Prezentare

    Acest nivel ofer independen cu privire la diferenele de reprezentare a datelor n diverse formate prin translatarea de la aplicaie la formatul reelei i invers. Nivelul Prezentare are rolul de a aduce datele ntr-o form convenabil nivelului aplicaie. Acest nivel formateaz i cripteaz datele transmise de-a lungul reelei, oferind libertate de exprimare fr probleme de compatibilitate.Acest nivel poart i numele de nivelul sintaxei.

    La acest nivel PDU au denumirea generic de date. Stratul Sesiune

    Acest nivel asigur stabilirea, gestionarea i nchiderea sesiunilor de comunicaie ntre utilizatorii de pe dou staii (calculatoare gazd) diferite. Prin sesiune se nelege dialogul ntre dou sau mai multe entiti. Nivelul Sesiune sincronizeaz dialogul ntre straturile sesiune ale entitilor i gestioneaz schimbul de date ntre acestea. n plus, acest nivel ofer garanii n ceea ce privete expedierea datelor, clase de servicii i raportarea erorilor.

    Ca i n cazul celorlalte dou starturi superioare (Aplicaie i Prezentare), la nivelul Sesiune PDU- urile inter-schimbate n reea poart numele generic de date. Stratul Transport

    Acest nivel are rolul de a oferi o modalitate transparent de transfer al datelor ntre sisteme (calculatoare gazd). De asemenea, nivelul Transport este responsabil cu corectarea erorilor i controlul fluxului de date, asigurnd complet transferul de date.

    Este nivelul aflat n mijlocul ierarhiei, asigurnd straturilor superioare o interfa independant de tipul reelei utilizate. Grania dintre acest strat i cel de deasupra lui este foarte important pentru c delimiteaz straturile care se ocup cu procesarea local a informaiei (Aplicaie, Prezentare i Sesiune) i pe cele care au ca funcie definirea modului n care trebuie s circule datele ntre echipamente (Transport, Reea, Legtur de date i Fizic).

    Nivelul Transport este de asemenea nivelul la care are loc segmentarea ncapsularea i posibila reasamblare a datelor

    La nivelul Transport PDU sunt organizate sub forma de segmente.Functiile principale ale nivelului Transport sunt:

    o iniierea transferului;o controlul fluxului de date;o se asigur c datele au ajuns la destinaie;o detectarea i remedierea erorile care au aparut n procesul de transport;o nchiderea conexiunii.

    Protocoale cele mai utilizate utilizate sunt TCP si UDP.o TCP, Transmision Control Protocol este un protocol bazat pe conexiune, n

    care pentru fiecare pachet transmis se ateapt o confirmare din partea echipamentului de destinaie. Transmisia urmtorului pachet nu se realizeaz dac nu se primete confirmarea pentru pachetul transmis anterior;

    o UDP, User Datagram Protocol este folosit n situaiile n care eficiena i viteza transmisiei sunt mai importante dect corectitudinea datelor, de exemplu n reelele multimedia, unde pentru transmiterea ctre clieni a informaiilor de voce sau imagine este mai important viteza (pentru a reduce ntreruperile n transmisie) dect calitatea. Este un

  • Modelul arhitectural OSI8

    protocol fr conexiuni, semnalarea erorilor sau relurilor fiind asigurat de nivelul superior. Stratul Reea

    Acest nivel asigur dirijarea unitilor de date ntre nodurile surs i destinaie, trecnd eventual prin noduri intermediare (routing). Este foarte important ca fluxul de date s fie astfel dirijat nct s se evite aglomerarea anumitor zone ale reelei (congestionare). Interconectarea reelelor cu arhitecturi diferite este o funcie a nivelului Reea.

    n concluzie, acest nivel are dou mari functii:o rezolv adresarea ntre sisteme (calculatoare gazd);o identific cele mai bune ci pe care informaia trebuie s o parcurg

    pentru a junge la destinaie. Acest nivel ofer tehnologii de comutare i rutare, crend rute logice (cunoscute

    sub denumirea de circuite virtuale) pentru transmiterea datelor de la un nod la altul. Rutarea i redirectarea sunt funciile de baz ale acestui nivel, precum i adresarea logic (prin utilizarea adreselor IP Internet Protocol), comunicarea inter-reelelor, administrarea erorilor, controlul congestiilor i secvenierea pachetelor.La acest nivel PDU sunt organizate sub forma de pachete. Stratul Legturii de Date

    La acaest nivel se corecteaz erorile de transmitere aprute la nivelul fizic, realiznd o comunicare corect ntre dou noduri adiacente ale reelei. Mecanismul utilizat n acest scop este mpartirea pachetelor n cadre (frame), crora le sunt adaugate informaii de control. Cadrele sunt transmise individual, putnd fi verificate i confirmate de ctre receptor. Alte funcii ale nivelului se refer la fluxul de date (astfel nct transmitatorul snu furnizeze date mai rapid dect le poate accepta receptorul) i la gestiunea legturii (stabilirea conexiunii, controlul schimbului de date i desfiinarea conexiunii).

    Nivelul legtur de date este mprit n dou sub-nivele:o MAC (Media Access Control) Control al Accesului la Mediu;o LLC (Logical Link Control) Legatura Logica de Date.

    Subnivelul MAC controleaz modul n care un dispozitiv de reea obine acces la date i cum le poate transmite.

    Subnivelul LLC controleaz sincronizarea frame-urilor, controlul fluxului i verificarea/controlul erorilor.La acest nivel PDU sunt organizate sub forma de frame-uri. Stratul Fizic

    Acest nivel are rolul de a transmite datele de la un calculator la altul prin intermediul unui mediu de comunicaie. Datele sunt vzute la acest nivel ca un ir de bii.

    Problemele tipice sunt de natura electric:o nivelele de tensiune corespunzatoare unui bit 1 sau 0;o durata impulsurilor de tensiune;o iniializarea i oprirea transmiterii semnalelor electrice;o asigurarea pstrrii formei semnalului propagat.

    Astfel, se definete la nivel electric, mecanic, procedural i funcional legtura fizic ntre calculatoarele care comunic. Mediul de comunicatie nu face parte din nivelul fizic.

    La acest nivel se definesc:o tipul de transmitere i recepionare a irurilor de bii pe un canal de

    comunicaii;o opologiile de reea;o tipurile de medii de transmisiune : cablu coaxial, cablu UTP, fibr optic,

    linii nchiriate de cupru etc;.o modul de transmisie: simplex, half-duplex, full-duplex;o standardele mecanice i electrice ale interfeelor;

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 9

    Prezentare6

    Sesiune5

    Transport4

    Reea3

    Legtur de date2

    Aplicaie7

    Fizic1

    Prezentare 6

    Sesiune 5

    Transport 4

    Reea 3

    Legtur de date 2

    Aplicaie 7

    Fizic 1

    DATE

    DATE

    DATE

    SEGMENTE

    PACHETE

    CADRE

    BII

    o modul de codificare i decodificare a irurilor de bii;o modularea i demodularea semnalelor purttoare (modem-uri).

    La acest nivel PDU sunt organizate sub forma de bii.Modelul OSI nu este implementat n ntregime de producatori, nivelele Sesiune si

    Prezentare putnd s lipseasc (unele din funciile atribuite acestora n modelul OSI sunt ndeplinite de alte straturi). Modelul OSI este un model orientativ, strict teoretic, realizrile practice fiind mai mult sau mai putin diferite.

    3.3. Realizarea transferului de date

    nainte ca datele s fie transmise, ele trec printr-un proces numit ncapsulare. ncapsularea adaug informaii specifice fiecrui nivel prin adugarea unui antet i a unui trailer la fiecare nivel. Acest proces este vital n comunicare.

    Prin ncapsulare, protocoalele de pe fiecare nivel pot comunica ntre surs i destinaie independent de celelalte niveluri. Fiecare nivel i adaug informaii specifice pe parcursul ncapsulrii. Astfel, n cadrul procesului de decapsulare, protocoalele de pe un anumit nivel pot primi aceste date la destinaie i pot da informaii nivelurilor superioare n funcie de aceste date.

    Se creeaz n acest fel o comunicare ntre nivelurile analoge de la surs i de la destinaie; aceast comunicare nu are loc prin legturi fizice, ci este posibil datorit procesului de ncapsulare/decapsulare a datelor.

    Fiecare nivel comunic cu nivelurile analoge prin intermediul unor uniti de date proprii (PDU = Protocol Data Unit). Aceste uniti de date sunt constituite din datele primite de la nivelurile superioare, ncadrate de un antet i un trailer specifice nivelului respectiv.

    Fiecare tip de PDU pentru nivelurile 2, 3 i 4 (Legtur de Date, Reea i Transport) au semnificaii deosebite i poart nume consacrate.

    Nivelurile Transport comunic prin segmente, nivelurile Reea comunic prin pachete, iar cele Legtur de Date creeaz prin frame-uri (cadre). n figura 3.2 este prezentat modul de comunicare dintre straturile analoage corespunztoare pentru dou staii (surs, respectiv destinaie).

    Fig.3.2. Comunicarea ntre straturile analoage corespunztoare pentru dou staii (surs, respectiv destinaie)

  • Modelul arhitectural OSI10

    Datele sosesc prin intermediul mediului de comunicaie ca un flux de bii. La nivelul legturii de date, biii sunt transformai n cadre, la nivelul Reea n pachete, iar la nivelul Transport n segmente. n cele din urm, datele ajung la nivelul Aplicaie unde sunt preluate de browser i sunt prezentate. Fiecare nivel adaug sau terge o parte din informaiile de control ataate datelor de celelalte nivele.

    Dup cum se observ n figura 3.2 straturile de la surs comunic cu echivalentul lor de la destinaie. De exemplu nivelul 4 al sursei transmite informaii nivelului 4 al destinaiei (receptorului). Comunicarea se realizeaz pe baza protocoalelor fiecrui nivel. Acest tip de comunicare se numeste comunicare peer-to peer. Pentru a putea fi adresat informaia ctre un anumit nivel corespunztor i pentru ca acesta s o poat recunoate ca fiind adresat lui, datele sunt supuse unor modificri pe parcursul comunicrii.

    Acest proces este numit ncapsulare, n cazul n care informaia este prelucrat n staia surs i decapsulare n cazul n care informaia este prelucrat n staia de destinaie.

    n cazul ncapsulrii sunt incluse informaiile de la emitor, precum i alte elemente care sunt necesare pentru a face posibil i sigur comunicarea cu receptorul.

    Prin procesul de ncapsulare fiecare nivel adaug un anumit identificator la informaia primit (antete/headers, secvene terminale/trailers i alte informaii) i o trimite mai departe.

    Astfel, de la emitor datele pornesc de la nivelul 7 Aplicaie i ajung s fie mpachetate pn la nivelul 1 Fizic iar la receptor se va derula procesul invers, despachetnd de la nivelul 1 spre nivelul 7.

    Acest proces (ncapsulare) poate fi prezentat conform urmtorului algoritm: Construirea datelor - utilizatorul lanseaz o aplicaie - de exemplu scrie un e-mail

    al crui text i eventual imagine vor fi procesate n straturile superioare (Aplicaie, Prezentare, Sesiune) pentru a avea un format care s poat fi trimis n reea. Segmentare datelor - se face la nivelul 4 (Transport), n felul acesta garantndu-se

    c datele vor ajunge n siguran la destinaie. Tot la acest nivel are loc primul proces de ncapsulare. Datele se transform n segmente prin adugarea unui antet (header) ce conine n principal informaii legate de tipul aplicaiei generate. Adugarea adreselor logice - se face la nivelul nivelul 3 (Reea) i se efectueaz

    prin adaugarea unui antet (header) la segmentul stratului 4 rezultnd ceea ce se numetepachet. n acest header se menioneaz adresa logic a destinaiei i adresa logic a sursei(IP-ul). Tot la acest nivel se decide care va fi urmtorul dispozitiv (device) creia i se va livra pachetul (next hop). Adaugarea adreselor fizice - i se efectueaz prin adaugarea unui antet (header) i

    secven terminal (trailer) la segmentul stratului 3 rezultnd ceea ce se numete cadru (frame). n acest header se menioneaz adresa fizic a urmtorului dispozitiv (next hop) i adresa fizic a sursei (MAC-ul). Trebuie difereniat aceasta adresare de cea de la nivel 3. De exemplu dac informaia va fi trimis n aceeai reea, IP-ul i MAC-ul destinaiei vorfi ale mainii ctre care se trimite informaia. n cazul n care informaia este trimis spre o alt reea, IP-ul va fi al destinatiei iar MAC-ul va fi al default gateway-ul (poarta de ieire) din reeaua sursei. Plasare informaiei n mediul de propagare - cadrul trebuie convertit ntr-un

    format binar pentru transmiterea printr-un mediu de propagare. O funcie de tip clocking permite echipamentelor s disting aceti bii, pe msur ce acetia cltoresc prin mediul de transmitere. Mediul fizic de transmitere poate varia de-a lungul cii folosite.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 5

    4. MODELUL ARHITECTURAL TCP/IP

    Desi modelul OSI este universal recunoscut, standardul aplicat comunicrii ntr-o reea (sau ntre reele) este TCP/IP, adic Transmission Control Protocol/Internet Protocol.

    TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) este cel mai utilizat protocol folosit n reelele locale ct i pe Internet datorit disponibilitii i flexibiliti lui avnd cel mai mare grad de corecie al erorilor. TCP/IP permite comunicarea ntre calculatoarele din ntreaga lume indiferent de sistemul de operare instalat.

    n anii 1960, guvernul SUA finaneaz proiectarea i dezvoltarea procotolului TCP/IP. Ministerul Aprrii Naionale al SUA dorea un protocol de reea care sfuncioneze indiferent de condiiile de pe reea.

    Att timp ct conexiunea fizic ntre calculatoare este funcional, trebuia s fie funcional i conexiunea logic, chiar dac alte calculatoare din reea se opresc brusc. Era nevoie de o arhitectur flexibil, mergnd de la transferul de fiiere pn la transmitereavorbirii n timp real.

    Datorita fiabilitatii sale a fost mai tarziu preluat de dezvoltatorii de UNIX si adus la un nivel care sa permita comunicarea in Internet.

    Crearea acestui protocol a rezolvat multe probleme dificile din acea vreme, astfel devenind modelul standard pe care Internetul se bazeaz. La nceput el a fost folosit pentru reelele militare, apoi a fost furnizat i ageniilor guvernamentale, universitilor ca la urm s poat fi folosit de publicul larg.

    3.1 Structura modelului TCP/IP

    Spre deosebire de OSI, modelul TCP/IP are doar patru niveluri (straturi, stive). n figura 4.1 este prezentat structura modelului TCP/IP.

    Fig.4.1. Structura modelului TCP/IP

    Dei dou dintre straturi au acelai nume ca la modelul OSI, nu trebuie confundate ntre ele pentru c fiecare nivel are funcii total diferite pentru fiecare model n parte.

    Cele patru niveluri realizeaz funciile necesare pentru a pregti datele nainte de a fi transmise pe reea. Un mesaj pornete de la nivelul superior (nivelul Aplicaie) i traverseaz de sus n jos cele patru niveluri pn la nivelul inferior (nivelul Acces reea).

    Informaiile din header sunt adugate la mesaj n timp de acesta parcurge fiecare nivel, apoi mesajul este transmis.

    Dup ce ajunge la destinaie, mesajul traverseaz din nou, de data aceasta de jos n sus fiecare nivel al modelului TCP/IP. Informaiile din header care au fost adugate mesajului sunt nlturate n timp ce acesta traverseaz nivelurile destinaie.

    APLICAIE

    TRANSPORT

    INTERNET

    ACCES REEA

  • Modelul arhitectural TCP/IP6

    4.2. Funciile straturilor asociate modelului TCP/IP

    Funciile principale ale fiecrui strat (nivel) asociat modelului TCP/IP sunt prezentate n tabelul 4.1.

    Tabelul 4.1

    Modelul TCP/IP

    Descriere

    Aplicaie La acest nivel funcioneaz protocoalele la nivel naltTransport La acest nivel are loc controlul de debit/flux i funcioneaz protocoalele

    de conexiuneInternet La acest nivel are loc adresarea IPAcces Reea

    La acest nivel are loc adresarea dup MAC i componentele fizice ale reelei

    Stratul AplicaieAcest nivel comaseaz straturile Aplicaie, Prezentare i Sesiune din modelul OSI.

    Proiectanii TCP/IP au considerat c protocoalele de nivel superior trebuie s includ detaliile nivelurilor Prezentare i Sesiune ale modelului OSI. Pur i simplu au creat un nivel Aplicaie care manevreaz protocoalele de nivel superior, problemele de reprezentare, codificrile i controlul dialogurilor.

    TCP/IP combin toate aceste deziderate ntr-un singur nivel, care asigur mpachetarea corect a datelor pentru nivelul urmtor.

    Nivelul Aplicaie ofer servicii de reea aplicaiilor utilizator cum ar fi browserele web, programele de e-mail, terminalul virtual (TELNET), transfer de fiiere (FTP). Stratul Transport

    Nivelul Transport al modelului TCP/IP administreaz transmisia de date de la un computer la altul, asigurnd calitatea serviciului de comunicare, sigurana liniei de transport, controlul fluxului, detecia i corecia erorilor.

    Una dintre funciile acestui nivel este de a mpri datele n segmente mai mici pentru a fi transportate uor prin reea. El este proiectat astfel nct s permit conversaii ntre entitile pereche din gazdele surs, respectiv, destinaie.

    Nivelul transport include protocoale TCP i UDP.o TCP (Trasmission Control Protocol) este un protocol orientat pe conexiune

    care permite ca un flux de octei trimii de la un calculator s ajung fr erori pe orice alt calculator din Internet. Dac pe calculatorul destinaie un pachet ajunge cu erori, TCP cere retrimiterea acelui pachet.

    Orientarea pe conexiune nu semnifica faptul c exist un circuit ntre computerele care comunic, ci faptul c segmentele nivelului Aplicaie cltoresc bidirecional ntre dou gazde care sunt conectate logic pentru o anumit perioad.

    Acest proces este cunoscut sub denumirea de packet switching.TCP/IP fragmenteaz fluxul de octei n mesaje discrete i transfer fiecare mesaj

    nivelului Internet. TCP trateaz totodat controlul fluxului pentru a se asigura c un emitor rapid nu inund un receptor lent cu mai multe mesaje dect poate acesta s prelucreze.

    o Al doilea protocol din acest nivel, UDP (User Datagram Protocol), este un protocol nesigur, fr conexiuni, destinat aplicaiilor care doresc s utilizeze propria lor secveniere i control al fluxului.

    Protocolul UDP este de asemenea mult folosit pentru interogri rapide ntrebare-rspuns, client-server i pentru aplicaii n care comunicarea prompt este mai importatnt dect comunicarea cu acuratee, aa cum sunt aplicaiile de transmisie a vorbirii i a imaginilor video.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 7

    Stratul InternetNivelul Internet este cel care face adresarea logic n stiva TCP/IP. Pe scurt, el

    poate face doua lucruri:o identific cea mai buna cale pe care trebuie sa o urmeze un pachet pentru a

    ajunge la destinaie;o realizeaz comutaia acelui pachet, aceasta fiind posibilitatea de a trimite

    pachetul printr-o alt interfa dect aceea de primire.Iniial nivelul Internet trebuia s asigure rutarea pachetelor n interiorul unei

    singure reele. Cu timpul a aprut posibilitatea interconexiunii ntre reele, astfel nct acestui nivel i-au fost adugate funcionaliti de comunicare ntre o reea surs i o reea destinaie.

    Pe lng rolul nivelului Internet de a trimite pachete de la surs spre reeaua internetwork (dintre reele) este i cel de a controla sosirea lor la destinaie indiferent de traseul sau reelele traversate pn la destinaie.

    Protocolul specific care guverneaz acest nivel se numete protocol Internet (IP). n acest nivel se realizeaz alegerea cii optime i distribuirea pachetelor. Acesta este locul unde acioneaza routerul n internet.

    n stiva TCP/IP, protocolul IP asigur rutarea pachetelor de la o adres surs la o adres destinaie, folosind i unele protocoale adiionale, precum ICMP sau IGMP.

    Comunicarea la nivelul IP este nesigur, sarcina de corecie a erorilor fiind plasat la nivelurile superioare (de exemplu prin protocolul TCP). Stratul Acces Reea

    Nivelul Acces la Reea se ocup cu toate problemele legate de transmiterea efectiv a unui pachet IP pe o legtur fizic, incluznd i aspectele legate de tehnologii i de medii de transmisie, adic nivelurile OSI 1 i 2 (Legtur de Date i Fizic).

    Driverele, modemurile, plcile de reea, i alte componente se gsesc n nivelul Acces la Reea.

    Nivelul de Acces la Reea definete procedurile folosite pentru interogarea cu echipamentele de reea i de acces la mediu de transmisie.

    4.3. Comparaie ntre modelele OSI i TCP/IP

    O comparaie ntre nivelurile modelului OSI i ale modelului TCP/IP, este prezentat n figura 4.2. Se observ c modelul TCP/IP este o arhitectur stratificat de comunicaie pe 4 niveluri, spre deosebire de modelul OSI compus din 7 niveluri.

    Fig.4.2. Comparaie ntre structurile modelelor OSI i TCP/IP

  • Modelul arhitectural TCP/IP8

    Modelul OSI i modelul TCP/IP sunt ambele modele de referin folosite pentru a descrie procesul de transmitere a datelor.

    Dar de ce trebuie s le studiem pe amndou cnd unul poate ar fi suficient? Modelul OSI este folosit pentru dezvoltarea standardelor de comunicaie pentru

    echipamente i aplicaii ale diferiilor productori. Specialitii l prefer pentru analize mai atente i ca fundament n orice discuie legat de reele.

    Pe de alt parte este adevrat c TCP/IP este folosit pentru suita de protocoale TCP/IP i este mai folositor pentru c este implementat n lumea real.

    Ca utilizatori finali avem de-a face numai cu nivelul Aplicaie, dar cunoaterea detaliat a nivelurilor este vital pentru realizarea unei reele. Este adevrat c majoritatea utilizatorilor nu tiu mai nimic despre protocoale de rutare sau alte detalii, dar este de asemenea adevrat c aceti utilizatori nu trebuie s realizeze reele scalabile i sigure aa cum trebuie s realizeze un specialist.

    Dac am compara din punct de vedere structural modelul OSI cu modelul TCP/IP, am observa c ntre ele exist o serie de asemnri dar i deosebiri. Asemnri:

    o Ambele modele de date descriu procesul de comunicaie a datelor n reea pe straturi;

    o Ambele conin straturile Aplicaie i Transport, cu funcii asemntoare;o Ambele folosesc tehnologia de tip packet switching;o Administratorii de reea trebuie s le cunoasc pe amndou.

    Deosebiri:o Spre deosebire de modelul OSI care folosete apte niveluri, modelul

    TCP/IP folosete patru;o Nivelurile OSI Sesiune i Prezentare sunt tratate de nivelul TCP/IP

    Aplicaie;o Nivelurile OSI Legtur de Date i Fizic sunt tratate de nivelul TCP/IP

    Acces Reea. o Modelul TCP/IP pare simplu pentru c are mai puine niveluri.

    Diferene rezult i din modul n care sunt alese soluiile privind asigurarea fiabilitii i amplasarea conducerii proceselor de comunicaie n sistem. Acestea sunt: Cele dou arhitecturi de reea trateaz diferit problema fiabilitii.

    o La modelul OSI, protocoalele detecteaz i soluioneaz erorile la nivelul Legturii de Date. Deci, n reelele realizate folosind protocoalele specificate de modelul OSI, fiabilitatea este asigurat la nivelul Legturii de Date.

    Protocoalele pentru a asigura transferul corect al cadrelor ntre calculatorul transmitor i comutatorul de pachete la care este conectat, sunt complexe, deoarece suma de control CRC nsoeste fiecare cadru transferat, iar receptorul confirm fiecare cadru recepionat corect folosind algoritmi cu pauz de ateptare i de retransmisie, care s previn pierderea datelor i s permit recuperarea acestora dac se produce o ntrerupere a funcionrii echipamentelor hardware.

    i la nivelul Reea se efectueaz detecia erorilor i recuperarea pachetelor transferate n reea, utiliznd o sum de control i tehnici de pauz de ateptare i de retransmisie.

    n fine, nivelul Transport ofer fiabilitate ntre utilizatorii finali prin faptul c oblig sursa s comunice cu destinaia final pentru a verifica livrarea corect a pachetelor.

    o Modelul arhitectural al TCP/IP a fost proiectat astfel nct fiabilitatea s fie realizat doar la calculatorul receptor.

    Altfel spus, reelele WAN se construiesc pornind de la premisa c echipamentele de comutaie, adic routerul, pot s piard sau s altereze datele fr s ncerce s le recupereze.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 9

    Aceast implementare a modului de realizare a fiabilitii transmisiei de date prin reeaua de comunicaie, simplific mult programele de comunicaie de la nivelul Legturii de Date. Programele software de la nivelul Legturii de Date, asigur doar o fiabilitate redus.

    o n modelul TCP/IP, fiabilitatea este realizat la nivelul Transport al stivei de protocoale, unde se realizeaz detectarea i corectarea erorilor de transmisie.

    Eliberarea interfeei nivelului Reea de sarcina verificrii corectitudinii transmiterii datelor, conduce la o implementare mult mai usoar a softului TCP/IP.

    Routerele intermediare pot elimina pachele care au fost afectate de erorile de transmisie, cele pe care nu le pot livra sau cele care sosesc cu o frecven mai mare dect capacitatea lor de prelucrare. De asemenea, ele pot redireciona pachetele pe trasee cu ntrzieri mai mari sau mai mici, fr a fi obligate s informeze sursa sau destinaia. Alegerea locului n care se realizeaz conducerea proceselor de comunicaie.

    o Reelele implementate dup modelul OSI sunt realizate dup principiul c o reea de calculatoare este un mijloc care ofer servicii de transport de informaii.

    Furnizorul de servicii controleaz accesul n reea i monitorizeaz traficul, l nregistreaz, n vederea contorizrii i taxrii utilizatorilor. Productorii de echipamente pentru comunicaie sunt cei care rezolv probleme precum: dirijarea traficului, controlul fluxului i confirmarea primirii corecte a datelor.

    Acest punct de vedere preia multe din responsabilitile calculatoarelor. n concluzie, o reea de calculatoare poate folosi calculatoare simple, ntruct calculatoarele particip n foarte mic msur la funcionarea reelei.

    o Reelele implementate dup modelul TCP/IP sunt concepute dup principiul c oricare calculator trebuie s participe la realizarea tuturor funciilor de comunicaie n reea, deci trebuie s conin toate protocoalele de reea.

    Toate calculatoarele din reea au implementat funcia de detectare i corectare a erorilor. Comparativ cu modelul OSI, o reea realizat dup modelul TCP/IP este un sistem de comunicaie realizat cu echipamente de comunicaie simple, ruterul, dar care au calculatoare mai performante pentru comunicaie care sunt denumite i host (gazd), pentru c au implementat toat stiva de protocoale.

    Ruterele au implementate doar protocoalele de la nivelul Internet i nivelul de Acces n Reea.

    Un specialist va folosi modelul OSI, dar i protocoalele TCP/IP. Va priviprotocolul TCP ca pe un protocol al nivelului Transport (4) din modelul OSI, IP ca pe un protocol al nivelului Reea (3) din modelul OSI, i Ethernet ca o tehnologie a nivelelor Legtur de date i Fizic (2 i 1) din modelul OSI.

    4.4. Concluzii

    Avantajele oferite de mprirea reelelor n niveluri sunt: Standardizarea componentelor reelelor, permind astfel crearea acestora de ctre

    diversi productori; Permiterea comunicrii ntre tipuri diferite de componente software i hardware; Previne ca schimbrile aprute ntr-un nivel s nu afecteze celelalte niveluri,

    permind astfel dezvoltarea rapid a acestora; Fenomenul de comunicare n reea este descompus n pri mai mici i implicit mai

    simple; Comunicarea prin reea devine mai puin complex, nelegerea i nvarea

    modului n care informaia este trimis i primit devenind mai uor de fcut; Studierea acestor niveluri permite nelegerea modului de circulaie a pachetelor de

  • Modelul arhitectural TCP/IP10

    date de la o reea la alta i ce echipamente opereaz n fiecare nivel n momentul cnd informaia circul prin el. Astfel troubleshooting-ul problemelor care pot aprea n cursul fluxului pachetului de date se poate face mai uor.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 5

    Prezentare6

    Sesiune5

    Transport4

    Reea3

    Legtur de date2

    Aplicaie7

    Fizic1

    BROWSER

    Furnizeaz servicii de reea pentru aplicaii

    5. NIVELUL APLICAIE

    Nivelul Aplicaie vezi figura 5.1 are rolul de a face legtura dintre o aplicaie i serviciile oferite de reea pentru acea aplicaie. Are ca scop traducerea informaiilor n formate pe care mainile care comunic ntre ele le pot nelege.

    Fig.5.1. Poziia nivelului Aplicaie n structura modelului OSI

    Nivelul Aplicaie identific i stabilete disponibilitatea partenerului de comunicaie, sincronizeaz aplicaiile ntre ele i stabilete procedurile pentru controlul integritii datelor i erorilor. De asemenea identific dac exist suficiente resurse pentru a sprijini comunicaia ntre parteneri.

    El se ocup cu protocoalele de nivel nalt, codificarea i controlul dialogului, mpachetarea datelor i trimiterea lor la urmtoarele niveluri.

    Un protocol reprezint un set de reguli i convenii ce se stabilesc ntre participanii la o comunicaie n reea n vederea asigurrii bunei desfurri a comunicaiei respective. Este de fapt o nelegere ntre prile care comunic, asupra modului de realizare a comunicrii.

    Cteva din protocoale de la acest nivel care fac posibil comunicarea sunt: HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - aplicaii web (prezentare, baze de date etc); Telnet - terminale virtuale; FTP (File Transfer Protocol) - transfer de fiiere; SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)- standard pentru transmiterea e-mail-urilor; IMAP (Internet Message Access Protocol) i POP (Post Office Protocol)

    protocoale folosite de clienii locali de email de preluare a e-mail-urilor de pe servere de email; DNS (Domain Name System) translatarea numelor n adrese IP; DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) - atribuirea dinamica de adrese IP

    echipamentelor de reea; SNMP (Simple Network Management Protocol) -administrare i monitorizare; SSH (Secure Shell) transmitere securizat a datelor;

  • Nivelul Aplicaie6

    5.1 Protocolul HTTP

    Este un protocol utilizat pentru a transmite informaii ntre un program de navigare Web (browser) i un server Web, fiind un protocol de tip text (hypertext).

    Prin hypertext se nelege o colecie de documente unite ntre ele prin legturi (link) ce permit parcurgerea acestora bidirectional.

    HTTP permite aducerea pe calculatorul local a unor documente HTML (Hyper Text Markup Language), fiiere grafice, audio, animaie sau video, programe executabile pe server sau un editor de text.

    Este softul utilizat de browsere (Internet Explorer , Safari, FireFox ) pentru aducerea paginilor web pe calculatorul propriu, fiind protocolul implicit al www.

    Exist HTTP server (furnizeaz pagini web) i HTTP client (cere pagini web).Protocoalele nu sunt identice din punctul de vedere al eficienei, vitezei de lucru,

    resurselor utilizate, uurinei n instalare, uurinei n administrare, etc. Diferenele sunt date de tipul reelei, tipul infrastructurii acesteia, dac protocolul este routabil sau nu, de tipul clienilor din reea, de tipul de echipamente existent n reea i modul cum este utilizat protocolul.

    Protocolul HTTP se caracterizeaz prin faptul c nu memoreaz o succesiune a strilor prin care trece legtura client-server. Astfel fiecare tranzacie este independent: clientul trimite o cerere, serverul rspunde cu resursa cerut. Pentru fiecare resurs, exist o tranzacie corespunztoare.

    Mod de funcionare: Serverul HTTP ateapt, pe portul 80, cereri de la clieni (navigator / browser),

    care sunt de fapt adrese ale documentelor dorite; Clientul primete un document n mod text i dac gsete n el legturi ctre

    imagini i le vrea i pe acestea le cere. Astfel transferul unei pagini hipertext const de fapt n una sau mai multe sesiuni de transfer informaie de la i ctre serverul HTTP. Dup primirea informaiilor, browser-ului hotrte n ce format acestea vor fi

    afiate. Aplicaiile care folosesc acest protocol trebuie s poat formula cereri i/sau

    recepiona rspunsuri (modelul client-server). Clientul cere accesul la o resurs, iar serverul rspunde printr-o linie de stare (care conine, printre altele, un cod de succes sau eroare i, n primul caz, datele cerute).

    Resursa trebuie s poat fi referit corect i fr echivoc. Pentru denumirea unei resurse n Internet, se folosete termenul generic URI

    Uniform Resource Identifier. Pentru denumirea unei adrese, se folosete termenul generic URL - Universal

    Resource Locator. Dac se face referire la un nume se folosete termenul generic URN- Universal

    Resource NameAdresarea unei resurse n Internet se face prin construcii de forma

    protocol://[servciu].nume_dns[.nume_local/cale/subcale/nume_document Cererile sunt transmise de software-ul client HTTP, care este i o alt denumire

    pentru un browser web. Altfel spus, protocolul HTTP este specializat n transferul unei pagini web ntre

    browserul clientului i serverul web care gzduiete pagina respectiv.HTTP definete exact formatul cererii pe care browserul o trimite, precum i

    formatul rspunsului pe care serverul i-l returneaz.Coninutul paginii este organizat cu ajutorul codului HTML (Hyper Text Markup

    Language), dar regulile de transport al acesteia sunt stabilite de protocolul http.HTML (HyperText Markup Language) este o modalitate de descriere a

    documentelor pentru ca ele s fie afiate n cel mai favorabil format pe ecranul

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 7

    terminalului. Este format dintr-un set de comenzi ce descriu modul cum este structurat un document. Comenzile sunt etichete sau tag-uri pereche, una de deschidere i alta de nchidere . Browserul interpreteaz aceste etichete i afieaz rezultatul pe ecran.

    Spre deosebire de procesoarele de texte care formateaz diferitele componente ale documentului (titlu, antet, note etc.), codul HTML marcheaz doar aceste elemente, fr a le formata, aceast sarcin revenind programului client (browser).

    5.2. Protocolul TELNET

    Telnetul este o aplicaie destinat accesului, controlului i depanrii de la distan a calculatoarelor i a dispozitivelor de reea.

    Acest protocol permite utilizatorului s se conecteze la un sistem de la distan i s comunice cu acesta printr-o interfa. Folosind telnetul, comenzile pot fi date de pe un terminal amplasat la distane foarte mari fa de computerul controlat, ca i cnd utilizatorul ar fi conectat direct la acesta. Se asigur o conexiune logic ntre cele dou echipamente: cel controlat i cel folosit ca terminal numit sesiune telnet.

    Astfel se pot conecta calculatoare slabe la super-servere i rula pe ele programe complexe, fr a fi nevoie de staii puternice la fiecare post de lucru.

    Telnet permite introducerea de comenzi utilizate pentru a accesa programe i servicii care se afl pe un computer la distan, ca i cum clientul s-ar afla chiar n faa lui.

    Monitorul local devine al doilea monitor al calculatorului de la distan i tastatura local a doua tastatur a calculatorului de la distan. Protocolul Telnet poate fi utilizat pentru mai multe lucruri, inclusiv pentru accesarea potei electronice, a bazelor de date sau a fiierelor.

    Este utilizat de administratori pentru configurarea de la distan a dispozitivelor de reea.Pentru a se realiza accesul este necesar s existe: Telnet server - instalat de administratorul de reea pe un calculator care astfel

    devine server Telnet. Prin Telnet server administratorul de sistem creeaz conturi Telnet (username i parol ) i stabilete n ce zon se poate conecta clientul i ce poate face n acea zon; Telnet client - instalat pe un alt calculator care astfel devine client Telnet. Softul

    Telnet client deschide canalul de comunicaii cu serverul i realizeaz conectarea la calculatorul server.

    5.3. Protocolul FTP

    File Transfer Protocol (FTP) este protocolul care ofer faciliti pentru transferul fiierelor pe sau de pe un calculator din reea. FTP este cea mai folosit metod pentru transferul fiierelor de la un calculator la altul, prin intermediul Internetului, indiferent de tipul i dimensiunea acestora.

    Transferul poate fi de dou tipuri: Upload - fiierele sunt transferate de pe calculatorul local pe cel de la distan; Downlod- fiierele sunt transferate de pe calculatorul aflat la distan pe cel local;

    FTP nu necesit codarea fiierelor nainte de a fi ncrcate, aa cum se ntmpl n cazul fiierelor din e-mail sau de la grupuri de discuii.

    Pentru a se realiza transferul fiierelor este necesar s existe: FTP server care este instalat de administratorul de reea pe un calculator care

    astfel devine server FTP. Prin FTP server administratorul de sistem creeaz conturi FTP i stabilete n ce zon se poate conecta clientul i ce poate face n acea zon; FTP client - care este instalat pe un alt calculator care astfel devine client FTP.

  • Nivelul Aplicaie8

    Clientul deschide canalul de comunicaii cu serverul i realizeaz upload sau download n i din zona permis.

    Secvena prin care ere loc transferul are urmtoarea succesiune de pai: Solicitarea de a se preciza calculatorul cu care se dorete s se schimbe fiiere; Pornirea aplicaiei (programului) FTP i realizarea conectrii la calculatorul de la

    distan; Introducerea de ctre utilizator (dup realizarea conectrii) a username (numele de

    login) i parol; Dup acceptarea de ctre sistemul de la distan a numelui de conectare i a parolei,

    utilizatorul poate s nceap transferul fiierelor;Cu ajutorul FTP se pot transfera fiiere n ambele direcii.FTP se folosete atunci cnd:

    se transfer (upload) pentru prima dat fiierele unui site la o gazd web; se nlocuiete un fiier sau o imagine; se ncarc (download) fiiere de pe un alt calculator pe calculatorul propriu; se permite accesul unei alte persoane pentru a ncrca un fiier dintr-un anumit site;

    n general, cnd se iniiaz un transfer prin FTP trebuie precizate urmtoarele aspecte: Tipul fiierului - se specific maniera n care datele coninute de un fiier vor fi

    aduse ntr-un format transportabil prin reea:o fiiere ASCII calculatorul care transmite fiierul l convertete din

    formatul local text n format ASCII;o fiiere EBCDIC similar cu ASCII;o fiiere binare (binary) fiierul este transmis exact cum este memorat pe

    calculatorul surs i memorat la fel pe calculatorul destinaie;o fiiere locale folosite n mediile n care cel care transmite precizeaz

    numrul de biti/byte; Controlul formatului se refer la fiierele text care sunt transferate direct ctre o

    imprimant. Structura Modul de transmitere - care poate fi:

    o Stream fiierul este transferat ntr-o serie de bytes;o Bloc fiierul este transferat bloc cu bloc, fiecare cu un header;o Comprimat se folosete o schem de comprimare a secvenelor de bytes

    identici.

    5.4. Protocolul SMTP

    Pota electronic funcioneaz pe baza unor protocoale de comunicaie. n continuare se prezint succint cteva din aceste protocoale punndu-se accent pe SMTP.

    SMTP(Simple Mail transport Protocol) Protocolul de transport simplu de e-mail ofer servicii de transmitere de mesaje peste TCP/IP i suport majoritatea programelor de e-mail de pe Internet.

    SMTP este un protocol folosit pentru a transmite un mesaj electronic de la un client la un server de pot electronic. Dup stabilirea conexiunii TCP la portul 25 (utilizat de SMTP), calculatorul-surs (client) ateapt un semnal de la calculatorul-receptor (server).

    Serverul ncepe s emit semnale declarndu-i identitatea i anunnd dac este pregtit sau nu s primeasc mesajul.

    Dac nu este pregtit, clientul prsete conexiunea i ncearc din nou, mai trziu.Dac serverul este pregtit s accepte mesajul, clientul anun care este expeditorul

    mesajului i care este destinatarul. Dac adresa destinatarului este valid, serverul d

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 9

    permisiunea de transmitere a mesajului. Imediat clientul l trimite, iar serverul l primete. Dup ce mesajul a fost transmis, conexiunea se nchide.

    Pentru ca un client al serviciului de pot electronic s primeasc un mesaj de la serverul specializat n aceste tipuri de servicii, apeleaz fie la Post Office Protocol (POP)sau POP3, fie la Internet Message Access Protocol (IMAP).

    Spre deosebire de POP (mai vechi) care presupune c utilizatorul i va goli cutia potal pe calculatorul personal la fiecare conectare i va lucra deconcectat de la reea (off-line) dup aceea, IMAP pstreaz pe serverul de e-mail un depozit central de mesaje care poate fi accesat on-line de utilizator de pe orice calculator.

    n figura 5.2 se prezint modul de transmitere a unui e-mail ntre dou calculatoare.

    Fig.5.2. Protocoale utilizate la pota electronic [ ]

    Se observ c: Protocolul SMTP este utilizat pentru trimiterea unui e-mail de la expeditor la

    servere, precum i la transmiterea acestora ntre serverele intermediare (Send and Forward e-mail); Protocolul POP este utilizat la livrare (recepie) de la ultimil server la calculatorul

    client (Deliver e-mail);Revenind la protocolul SMTP se subliniaz c acesta specific modul n care

    mesajele de pot electronic sunt transferate ntre procese SMTP aflate pe sisteme diferite. Procesul SMTP care transmite un mesaj este numit client SMTP, iar procesul SMTP care primete mesajul este numit server SMTP.

    Protocolul nu se refer la modul n care mesajul ce urmeaz a fi transmis este trecut de la utilizator ctre clientul SMTP, sau cum mesajul ce urmeaz a fi recepionat de serverul SMTP este livrat destinatarului, nici la modul n care este memorat mesajul i nici de cte ori clientul SMTP ncearc s transmit mesajul.

  • Nivelul Aplicaie10

    Obiectivul protocolului SMTP este de a trimite mail-uri ntr-un mod eficient. El este independent de sistemele care particip la comunicaie, dac se asigur un canal prin care datele s fie transmise ntr-un mod ordonat.

    SMTP folosete urmtorul model de comunicaie: transmitorul, ca urmare a unei cereri de transmisie a mail-ului, stabilete o legtur bidirecional cu receptorul, care poate fi destinatarul final al mail-ului sau doar un intermediar. De aceea este necesar s se precizeze numele de host al destinaiei finale precum i utilizatorul cruia i este destinat mesajul.Mod de funcionare al acestui protocol este urmtorul: Comunicarea ntre client / transmitor i server / receptor se realizeaz prin texte

    ASCII. Iniial clientul stabilete conexiunea ctre server i ateapt ca serverul s-i rspund cu mesajul 220 Service Ready. Dac serverul e suprancrcat, poate s ntrzie cu trimiterea unui rspuns; Dup primirea mesajului cu codul 220 , clientul trimite comanda HELO prin care

    i indic identitatea; Odat ce comunicarea a fost stabilit, clientul poate trimite unul sau mai multe

    mesaje (prin comanda MAIL), poate ncheia conexiunea sau poate folosi unele servicii precum verificarea adreselor de e-mail; Serverul trebuie s rspund dup fiecare comand indicnd dac aceasta a fost

    acceptat, dac se mai ateapt comenzi sau dac exist erori n scrierea acestor comenzi; Atunci cnd un mesaj este trimis ctre mai muli destinatari, protocolul SMTP

    urmrete trimiterea datelor din mesaj o singur dat pentru toi destinatarii care aparin aceluiai sistem destinaie.

    Comenzile specifice protocolului SMTP sunt urmtoarele: HELO - identificare computer expeditor; EHLO - identificare computer expeditor cu cerere de mod extins; MAIL FROM - specificare expeditorului; RCPT TO - specificarea destinatarului; DATA - coninutul mesajului; RSET Reset; QUIT - termin sesiunea; HELP - ajutor pentru comenzi; VRFY verificare o adresa;

    5.4. Protocolul DNS

    DNS (Domain Name Service) este un protocol care traduce adresele Internet literale n adrese Internet numerice, adrese utilizate de un calculator pentru a gsi un calculator receptor.

    Adresa literal conine succesiuni de nume asociate cu domenii, subdomenii sau tipuri de servicii. Acest mod de adresare este utilizat exclusiv de nivelul aplicaie i este util deoarece permite operatorului uman s utilizeze o manier prietenoas i comod de localizare a informaiilor.

    Forma generala a unei astfel de adrese este[tip_serviciu].[nume_gazda].[subdomeniu2].[subdomeniu1].[domeniu].[tip_domeniu]

    Sistemul de nume DNS are o organizare ierarhic, sub form de arbore. Acesta are o rdcin unic (root) care are subdomenii. Fiecare nod al arborelui reprezint un nume de domeniu sau subdomeniu.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 11

    Caracteristicile sistemului de nume (DNS) sunt: folosete o structur ierarhizat;

    Referitor la structura ierarhizat, Internetul este divizat n peste 100 de domenii de nivel superior, fiecare domeniu superior este divizat la rndul su n subdomenii, acestea la rndul lor n alte subdomenii, etc. deleag autoritatea pentru nume;

    Domeniile de pe primul nivel se mpart n dou categorii:o generice (com, edu, gov, int, mil, net, org);o ri (cuprind cte o intrare pentru fiecare ar, de ex.pentru Romn - ro).

    baza de date cu numele i adresele IP este distribuit.Baza de date DNS se numete distribuit deoarece nu exist un singur server care

    s aib toat informaia necesar traducerii oricrui domeniu ntr-o adres IP.Fiecare server are o baz de date cu propriile domenii, la care au acces toate

    sistemele de pe Internet. Fiecare server DNS are un server DNS superior cu care face periodic schimb de informaie.

    Fiecrui domeniu, fie c este un calculator-gazd, fie un domeniu superior, i poate fi asociat o mulime de nregistrri de resurse (resource records). Dei nregistrrile de resurse sunt codificate binar, n majoritatea cazurilor ele sunt prezentate ca text, cte o nregistrare de resurs pe linie, astfel: Nume_domeniu - precizeaz domeniul cruia i se aplic nregistrarea. n mod

    normal exist mai multe nregistrri pentru fiecare domeniu; Timp_de_via - exprim, n secunde, ct de stabil este nregistrarea. De exemplu,

    un timp de 100 de secunde este considerat a fi scurt, iar informaia instabil, pe cnd o valoare de ordinul a 100000 de secunde este o valoare mare, informaia fiind considerat stabil; Tip - precizeaz tipurile nregistrrii. Cele mai importante tipuri sunt prezentate n

    tabelul 5.1.

    Tabelul 5.1Tip SemnificaieA Adresa IP a unui sistem gazdMX Schimb de potNS Server de numeCNAME Nume canonicPTR Pointer

    o nregistrarea A pstreaz adresa IP a calculatorului gazd;o MX precizeaz numele calculatorului gazd pregtit s accepte pota

    electronic pentru domeniul specificat. Dac cineva dorete de exemplu s trimit un mail la adresa [email protected], calculatorul care trimite trebuie s gseasc un server la afahc.ro ce accept acest mail. Aceast informaie poate fi furnizat de nregistrarea MX;

    o NS specific serverele de nume. De exemplu fiecare baz de date DNS are n mod normal o nregistrare NS pentru fiecare domeniu de pe primul nivel;

    o nregistrrile CNAME permit crearea pseudonimelor. o Tipul PTR se refer, la fel ca i CNAME la alt nume. Spre deosebire de

    CNAME care este n realitate o macro-definiie, PTR este un tip de date, utilizat n practic pentru asocierea unui nume cu o adres IP, pentru a permite cutarea adresei IP i obinerea numelui sistemului de calcul corespunztor. Acest tip de cutri se numesc cutri inverse (reverse lookups).tabil; Valoare - poate fi un numr, un nume de domeniu sau un cod ASCII

  • Nivelul Aplicaie12

    Componente DNS sunt urmtoarele: Servere DNS - Un server DNS este o staie pe care ruleaz un program de server

    DNS.Serverele DNS stocheaz informaii despre o poriune din structura ierarhic a

    spaiului de nume i rezolv interogri de rezoluie de nume pentru clienii DNS. Cnd sunt interogate, serverele DNS rspund cu informaia cerut dac aceasta este disponibil sau genereaz o referin ctre un alt server DNS care poate rezolva interogarea.

    Un client poate cere o transformare a numelor n dou moduri:o cu rezolvare recursiv serveru-l contacteaz la rndul lui un alt server de

    nume, de obicei de pe un nivel superior din arborele serverelor de nume. Acesta la rndul lui, va examina cererea i, dac nu poate face transformarea contacteaz un alt server. Procesul continu pn se contacteaz un server care poate face transformarea;

    o cu rezolvare iterativ serverul comunic clientului ce server s contacteze mai departe. Clientul adreseaz o cerere acestui server i tot aa mai departe pn cnd cererea ajunge la un server care face transformarea. Cnd un server recepioneaz o cerere cu rezolvare iterativ i nu poate traduce numele de domeniu, acesta transmite clientului ce server s contacteze mai departe. Zone DNS-O zon DNS este o seciune continu din cadrul spaiului de nume.

    nregistrrile pentru o astfel de zon sunt memorate i gestionate la un loc, chiar dac domeniul este mprit n subdomenii.

    Zona poate fi de dou feluri:o primar seciunea n care se pot face actualizri;o secundar copia zonei primare.

    nregistrrile unei zone ofer DNS-ului informaiile de care are nevoie pentru a rezolva cererile lansate de clieni sau alte servere DNS. Cea mai important astfel de nregistrare este adresa resursei folosit pentru a translata numele domeniului ntr-o adres IP.

    Pentru a stabili corespondena dintre un nume i o adres IP, programul de aplicaie apeleaz un resolver, transferndu-l numele ca parametru, resolverul trimite un pachet UDP (printr-un protocol de transport fr conexiune) la serverul DNS local, care caut numele i returneaz adresa IP ctre resolver, care o trimite mai departe apelantului. narmat cu adresa IP, programul poate stabili o conexiune TCP cu destinaia sau i poate trimite pachete UDP.

    n concluzie, serviciul DNS transform adresa IP ntr-o adres literal, i invers. Privit n amnunt, DNS este un soft care gestioneaz i controleaz o baz de date distribuit, constituit dintr-o sum de fiiere memorate pe calculatoare diferite-localizate n spaii geografice diferite, ca pe o singur baz de date.

    5.5. Protocolul DHCP

    Protocolul DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) are scopul de a permite calculatoarelor dintr-o reea s obin automat o adres IP, printr-o cerere ctre serverul DHCP. Serverul poate s furnizeze staiei respective toate informaiile de configurare necesare, inclusiv adresa IP, masca de subreea, default gateway, adresa serverului DNS, etc.

    Astfel, cnd serverul primete o cerere de la o staie, selecteaz adresa IP i un set de informaii asociate dintr-o mulime de adrese predefinite care sunt pstrate ntr-o baz de date. Odat ce adresa IP este selectat, serverul DHCP ofer aceste valori staiei care a efectuat cererea. Dac staia accept oferta, serverul DHCP i mprumut adresa IP pentru o perioad, dup care o regenereaz.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 13

    Generarea adreselor IP prin serverul DHCP este o metod utilizat pe scar larg n administrarea reelelor de mari dimensiuni.Folosirea unui server DHCP simplific administrarea unei reele pentru c software-ul ine evidena adreselor IP. n plus, este exclus posibilitatea de a atribui adrese IP invalide sau duplicate.

    5.6. Protocolul SNMP

    Protocolul SNMP(Simple Network Manage Protocol) permite administratorilor de reea gestionarea performanelor unei reele, identificarea i rezolvarea problemelor care apar, precum si planificarea dezvoltrilor ulterioare ale reelei.

    SNMP are trei componente de baz: Staiile de administrare (Network Management Station) - pot fi oricare din

    calculatoarele reelei pe care se execut programele de administrare; Agenii - dispozitivele administrate; Informaiile de administrare ( Management Information Base) colecie de date

    organizate ierarhic care asigur dialogul dintre staia de administrare i ageniProtocolul SNMP permite unei staii de administrare s interogheze un agent cu

    privire la starea obiectelor locale i s le modifice, dac este necesar. n plus, dac un agent sesizeaz c s-a produs un eveniment, trimite un raport ctre toate staiile de administrare care l interogheaz ulterior pentru a afla detalii despre evenimentul care a avut loc.

  • Note de curs Introducere n reelele de calculator 5

    6. NIVELUL TRANSPORT

    Nivelul Transport este miezul ntregii ntregii ierarhii de protocoale, avnd ca sarcin transportul datelor de la surs l