____________________________________________________________________________ 2 [623887]

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Cuprins Capitolul 1 – Introducere in Retele de Calculatoare. 3 1) Dimensiunea unei retele 4 2) Componentele unei retele 4 3) Cum reprezentam o retea prin Topologii Fizice si Logice 7 Capitolul 2 – Switch-uri, Ethernet si adrese MAC 9 Concepte de Baza despre Switch 9 Capitolul 3 – Routere, adrese IPv4 si IPv6 11 IP Public vs IP Privat 13 Clasele de IP-uri 13 IPv6 14 Concepte de Baza despre Router 15 Capitolul 4 – TCP, UDP, Port-uri si Aplicatii de Retea 17 BONUS: Laborator 20
____________________________________________________________________________ 2

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Capitolul 1 – Introducere in Retele de Calculatoare. Notiuni si Principii de Baza O retea reprezinta un ansamblu de dispozitive (PC-uri, Routere, Switch-uri etc.) interconectate, care pot comunica (schimba informatii) intre ele. 1) Dimensiunea unei retele Retelele pot fi de mai multe tipuri: ●LAN – Local Area Network – ex: reteaua ta (prin cablu) de acasa ●MAN – Metropolitan Area Network – ex: reteaua extinsa, pe suprafata unui oras ●WAN – Wide Area Network – ex: Internetul ●WLAN – Wireless LAN – reteaua ta, wireless, de acasa ●etc. Poti urmarii acest video pentru a vedea lucrurile si din alt punct de vedere. 2) Componentele unei retele O retea este alcatuita din: ●End-device (PC, Laptop, Smartphone, Servere etc.) ●Switch – interconecteaza mai multe end-device-uri intr-o retea ●Router – interconecteaza mai multe retele ●Firewall – ne protejeaza reteaua de posbile atacuri din Internet ●Mediu de transmisie – cablu (cupru), lumina (fibra optica), wireless (aer) Acum, propun sa discutam despre cateva elemente de retea (din cele enumerate mai sus). Primele componente ale unei retele vor fi chiar end-device-urile:
____________________________________________________________________________ 3

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
I.END-DEVICE In general noi suntem cei care avem in componenta un dispozitiv terminal (end-device). Fiecare dintre noi avem un Laptop, PC sau smartphone cu care ne conectam la Internet. Aceasta conexiune poate fi facuta prin 1 sau mai multe medii de transmisie (curent, lumina, aer). In momentul in care ne conectam cu smartphone-ul la Internet, cel mai probabil vom folosi mediul wireless. Daca folosim un Laptop, il putem conecta fie prin wireless fie prin cablu de retea (UTP).
Conexiunea prin fibra optica are loc atunci cand dorim sa conectam mai multe echipamente de retea sau servere intre ele (ex: switch – switch, server – switch). Motivul este simplu: o legatura prin Fibra Optica poate fi mult mai rapida fata de cea prin cablu UTP sau prin Wireless. II. SWITCH Switch-ul este un echipament de retea care interconecteaza mai multe PC-uri (si nu numai: imprimante, telefoane IP, AP-uri, etc) la ACEEASI retea locala (LAN). El este caracterizat de un numar mare de port-uri (in general 24 sau 48) toate fiind capabile de viteze intre 100 Mbps si 1 Gbps (sau chiar 10Gbps). Switch-ul foloseste adresele MAC. (vom vorbi mai in detaliu in Capitolul 2). Iata o imagine cu un Switch profesional Cisco:
____________________________________________________________________________ 4

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
III. ROUTER Un Router este un echipament de retea care are rolul de a interconecta mai multe retele (LAN) intr-o retea mai mare (WAN -Wide Area Network). Router-ul este dispozitivul care ne conecteaza la Internet. El se ocupa de trimiterea pachetelor, catre reteaua destinatie din Internet. In comparatie cu Switch-ul, Router-ul are mult mai putine port-uri (intre 2 – 5 ) la viteze asemanatoarea ( 100 Mbps – 10Gbps, depinde de model). Dupa cum spuneam scopul acestui echipament este sa interconecteze retelele. Toate aceste retele au nevoie de un mod de identificare si astfel Routerele foloseste adresele IP (despre care vom vorbi in Capitolul 3). Acesta este un Router profesional Cisco: 

Da click AICI pentru a vedea aceste echipamente in actiune !
____________________________________________________________________________ 5

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
3) Cum reprezentam o retea prin Topologii Fizice si Logice Reteaua o putem reprezenta printr-o topologie. Aceasta poate fi de 2 feluri: fizica sau logica. Topologia fizica descrie echipamentele si modul in care sunt acestea conectate, cablurile folosite. Alt exemplu avand in componenta 2 Routere, 1 PC si 1 Server. Unul dintre Routere este conectat la Internet – Exemplu #1 Topologie Logica 


Aceasta retea contine 1 Switch, 3 Routere, 2 PC-uri si 1 Server – Exemplu #2 Topologie Logica

____________________________________________________________________________ 6

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
In exemplul celor de la Cisco, din figura de mai jos, putem vedea o reprezentare fizica (Topologie Fizica) a unei retele. Ea defapt ne arata unde vor fi amplasate echipamentele si ce scop vor avea ele (conectarea la retea a PC-urilor unui departament, conectarea serverelor din Data Center la retea, conectarea punctelor de acces wireless la retea etc.)
4) Cum comunica calculatoarele in retea ? Pentru a putea comunica, dispozitivele (PC-uri, routere, switch-uri, etc) trebuie sa aiba un identificator unic. In acest caz este vorba de IP (Internet Protocol). IP-ul este modul prin care identificam un dispozitiv intr-o retea. El trebuie sa fie unic. Nu pot exista 2 IP-uri la fel in aceeasi retea, deoarece va aparea un conflict la nivelul acesteia. Hai sa ne gandim la IP ca la un CNP pentru device-uri. Ce rol are CNP-ul ? De a identifica in, mod unic, fiecare persoana din Romania. Statul ne identifica prin CNP (aka IP), iar oamenii ne identifica prin Nume sau Prenume (aka. adresa MAC).
____________________________________________________________________________ 7

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Exemplu de mai sus este luat din linia de comanda din Windows (cmd). Aceste este alt exemplu de IP: 10.0.0.1/24, unde /24 reprezinta masca de retea, Masca de retea (Subnet Mask) determina dimensiunea retelei ( adica cate dispozitive se pot afla in aceeasi retea la un moment dat – 14 – (/28), 126 – (/25), 254 – (/24), 510 – (/23) etc). Elementele necesare unui end-device pentru a comunica cu succes in Internet: IP-ul = identifica, in mod unic, un dispozitiv conectat intr-o retea Masca de Retea = determina dimensiunea retelei (ca numar de IP-uri disponibile) Default Gateway = calea de iesire din retea (de obicei spre Internet printr-un Router) Server DNS = "transforma" un nume (precum google.ro) intr-un IP (ex: 173.23.85.91)
____________________________________________________________________________ 8

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Capitolul 2 – Switch-uri, Ethernet si adrese MAC Concepte de Baza despre Switch 
 Switch-ul este un echipament de retea care functioneaza la nivelul 2 al modelului OSI. Scopul acestuia este de a conecta mai multe device-uri (PC-uri, Laptop-uri, Servere, Imprimante, etc.) in aceeasi retea locala (LAN). Acest echipament contine mai multe port-uri (24 sau 48, depinde de model) care ii permit sa faca legatura in retea.
Switch-ul trimite datele de la un dispozitiv la celalalt pe baza adreselor MAC (sursa si destinatie). O adresa MAC reprezinta un mod de identificare unic, al fiecarui device dintr-o retea. Acesta este scrisa, din fabrica, pe placa de retea a fiecarui PC, smartphone, laptop, tableta si are urmatoarea forma:
Este reprezentata in format hexadecimal, pe 48 de biti (12 caractere, 4 biti fiecare caracter). Primii 24 de biti (00-1B-63) reprezinta partea specifica vendor-ului (ex: Cisco, Apple, Intel etc.), iar
____________________________________________________________________________ 9

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
urmatorii 24 de biti (84-45-E6) reprezinta partea specifica device-ului, care il identifica in mod unic in retea. Switch-ul retine in memorie o tabela CAM (Content-Addressable Memory) care descrie ce adresa MAC (sursa) se afla pe un port (altfel spus, face o mapare/asociere adresa MAC sursa – port) – exemplu: Adresa MAC X se afla pe portul Fa0/5, Adresa MAC G se afla pe portul Fa0/9. "Ethernet este cea mai raspandita tehnologie din ziua de astazi, datorita vitezei crescute (10/40/100 Gbps) si a formei de adresare (adrese MAC)." Fiecare port este construit pe tehnologia Ethernet si este notat diferit, in functie de viteza : ● FastEthernet – 100Mbps ( aka. Fa0/1 … Fa0/24 ) ●GigabitEthernet – 1000Mbps ( aka Gi0/1 … Gi0/24 ) Astfel pe masura ce device-urile trimit trafic in retea, Switch-ul va invata adresele (MAC) lor sursa si le va asocia cu porturile de pe care provin (portul la care e conectat device-ul – ex: Fa0/1, Fa0/10 sau Gi0/4 etc.) 
Pentru a afla mai multe despre modul in care functioneaza un Switch, urmareste ACEST clip. 

____________________________________________________________________________ 10

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Capitolul 3 – Routere, adrese IPv4 si IPv6 Protocolul IPv4 a fost dezvoltat in anii '80 si s-a propus folosirea a 32 de biti pentru definirea unei adrese (ex: 192.168.1.1). In fiecare camp din aceste 4 pot fi alocati 8 biti: 8 biti * 4 campuri = 32 biti. Acum, hai sa ne gandim putin la acest numar de biti, 32. Acesta ne poate spune ceva legat de numarul maxim de adrese IP care pot fi generate: 2^32 ~= 4.2 Miliarde ! Da, ai citit bine, 4.2 miliarde de adrese IPv4… si s-au terminat. TIP: de ce 2 ^32 ? deoarece fiecare bit poate lua valoare 0 sau 1, asadar daca avem 32 de biti vom putea genera aproximativ 4.2 miliarde de numere unice. In anul 2011, mai exact in vara acelui an, IANA (Internet Assigned Numbers Authority) a alocat ultimul spatiu de adrese IPv4. Asta inseamna ca nu mai putem conecta alte dispozitive la internet ? Nicidecum, de atunci si pana acum (2016) internetul a crescut foarte mult ca numar de dispozitive conectate. Iata urmatorul grafic:
Dupa cum spuneam si mai devreme, numarul maxim de adrese IPv4 este de aproximativ ~4.2 Miliarde. In anul 2016 se estimeaza ca numarul total de dispozitive conectate la Internet este in jur de ~30 Miliarde, numar care depaseste cu mult limita adreselor IPv4.
____________________________________________________________________________ 11

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Datorita acestei probleme s-au luat masuri de incetinire a "consumului" de adres IPv4 prin tehnici precum NAT (si totodata introducerea conceptului de IP Public si IP Privat). O alta masura, mult mai bine fata de NAT, este introducerea protocolului IPv6, despre care vom discuta mai tarziu. Adrese IP Publice si Private IP-urile Publice, dupa cum le spune si numele, sunt folosite pentru a comunica (tranzita) in Internet, iar cele Private sunt folosite in Retelele Locale (LAN), cum ar fi reteaua noastra de acasa. Astfel, IP-urile Private nu vor ajunge niciodata in Internet, deoarece se foloseste un procedeu numit NAT (Network Address Translation) care "transforma" IP-urile Private in IP-uri Publice. Clasele de IP-uri Dupa cum am spus si la inceputul acestui articol, fiecare camp (4 in total) al unei adrese IP poate avea orice valoarea intre 0 – 255 (8 biti/camp, deci in total 256 de valori; 2^8 = 256). Astfel, adresele IP se imparte in mai multe clase: A 0.0.0.0 – 127.255.255.255
B 128.0.0.0 – 191.255.255.255
C 192.0.0.0 – 223.255.255.255
D 224.0.0.0 – 239.255.255.255
E 240.0.0.0 – 255.255.255.255 Clasele A, B, C sunt cele folosite in Internet, clasa D fiind rezervata pentru Adresele de tip Multicast, iar clasa E este o clasa experimentala si nu este folosita. Adrese IP Private 
Dintre aceste clase se disting urmatoarele IP-uri PRIVATE: A 10.0.0.0 – 10.255.255.255 
B 172.16.0.0 – 172.31.255.255 
C 192.168.0.0 – 192.168.255.255 NOTE: Restul adreselor IP sunt PUBLICE ! Scopul adreselor Private este de a ramane Private (ele nu pot ajunge in Internet; sunt valabile doar pentru LAN). Iar aici intervine NAT (Network Address Translation) un mecanism folosit pentru “translatarea” adreselor Private in Publice (si invers). Practic NAT (configurat pe Router) ne permite sa accesam Internetul pentru ca Routerul are o adresa IP publica (iar noi, din LAN o vom folosi pe aceasta – tehnica numita PAT – Port Address Translation). ____________________________________________________________________________ 12

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
IPv6 Astfel a aparut nevoia pentru IPv6, un nou protocol de adresare care introduce un nou format de adresare (in hexadecimal) si un spatiu mult, mult mai mare de adrese. IPv6 este pe 128 de biti (asta insemnand ca putem avea 2^128 de adrese disponibile) care reprezinta un spatiu infinit mai mare fata de IPv4 care este pe 32 de biti. Conform Wikipedia, acest numar arata cam asa: "340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 sau 3.4×1038 (340 trillion trillion trillion)"
Iata cateva exemple de adrese IPv6: ●2001:DB8:85A3:8D45:119:8C2A:370:734B /64 ●FE80::C001:37FF:FE6C:0/64 ●2001::1/128
____________________________________________________________________________ 13

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Dupa cum poti vedea adresele IPv6 sunt in format hexadecimal (include pe langa cifre de la 0 – 9 si literele A – F). O adresa IPv6 este compusa din maxim 8 campuri si o masca de retea (care indica cat de mare dorim sa fie reteaua – ca numar de adrese). Notatii: Fiecare camp al adresei IPv6 este separat de ":", dar exista si exceptii: 2002:ABCD:1234:BBBA:0000:0000:0000:0001/64 poate fi scris in mai multe moduri: a) 2002:ABCD:1234:BBBA:0:0:0:1/64 b) 2002:ABCD:1234:BBBA::1/64 Daca dorim sa reducem un lant intreg de 0-uri il vom simplifica prin "::". ATENTIE ! "::" poate fi folosit o singura data. In figura de mai jos vei putea vedea o adresa IPv6 (prin comanda >ipconfig) din CMD care incepe cu notatia FE80:… Aceasta adresa IPv6 este una speciala in sensul ca poate fi folosita doar in reteaua locala (LAN) pentru comunicarea cu celelalte dispozitive. Aceasta adresa se numeste Link-Local si este generata automat (alt feature important al IPv6 – autoconfigurarea adreselor).

____________________________________________________________________________ 14

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Concepte de Baza despre Router Scopul unui Router este de a interconecta mai multe retele LAN, intr-o retea mai mare (adesea numita WAN). Tot ce trebuie sa faca acesta este sa ia urmatoarea decizie pentru fiecare pachet in parte: "Pe ce interfata trebuie sa trimit acest pachet ? Daca nu stiu unde sa-l trimit il voi arunca (drop)."
ATENTIE! By default, un Router cunoaste doar retelele Direct Conectate. Acesta nu stie cum sa trimita mai departe de aceste retele, pachetele. Aici intervenim noi, cei care administram aceste echipamente si configuram rutele pe device. In momentul in care porneste, un Router, invata mai intai de retelele direct conectate (cele care incep cu C, in tabelul de mai jos). In figura de mai jos poti vedea Tabela de Rutare a unui Router Cisco, care contine rutele/retelele direct conectate (C) si adresa IP a lui R1 de pe acele interfete (L). 

Pentru a putea face posibila toate acestea, Routerul foloseste adresele IP ca mod de referinta (de la cine vine traficul ? – sursa – si catre cine trebuie sa trimit acest trafic ? – destinatia).
____________________________________________________________________________ 15

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Pentru a putea trimite traficul (pachetele) spre destinatie, Routerele trebuie sa cunoasca, in primul de rand, acele destinatii. Iar aici intervin mai multe moduri prin care un Router poate invata anumite retele: ●Manual – prin Rute Statice ●Dinamic – prin Protocoale de Rutare (RIP, OSPF, EIGRP) Afla mai multe despre cum functioneaza un Router accesand acest LINK !
____________________________________________________________________________ 16

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
Capitolul 4 – TCP, UDP, Port-uri si Aplicatii de Retea 1) TCP si UDP In retelistica exista 2 mari protocoale care decid modul de functionare al aplicatiilor de retea, TCP si UDP. Avem de ales intre aceste 2 moduri pe operare (in functie de nevoile aplicatiei): ●Dorim ca aplicatia de retea sa functioneze fara intarziere (ex: Voce, Video – VoIP) si ne asumam pierderea unor pachete – UDP ●Suntem interesati ca aplicatia sa ne livreze tot continutul exact asa cum este el pe server (ex: pagina Web), asta implicand un mic delay – TCP Aceste protocoale se numesc TCP (Transmission Control Protocol) si UDP (User Datagram Protocol). TCP este considerat un protocol de incredere care garanteaza retransmiterea pachetelor in cazul pierderii acestora. El stabileste o conexiune intre client si server (numita 3 Way Handshake) folosind mesaje de sincronizare (SYN) si confirmarea (ACK) a primirii pachetelor. Dezavantajul TCP-ului este schimbul de mesaje (stabilirea unei conexiuni, terminarea ei, transmiterea de pachete SYN, confirmarea lor – ACK) care adauga un delay (timp de asteptare). Aplicatiile de retea precum HTTP (Web), FTP (Transfer de Fisiere), SSH (conexiune remote) folosesc acest protocol. UDP este fix opusul TCP-ului (nu retransmite pachete, nu are un mod de stabilire a conexiunilor, etc.). UDP pur si simplu trimite pachetele de la o anumita sursa catre o destinatie fara sa-l intereseze starea acestora. Avantajul folosirii acestui protocol este reprezentat de latenta scazuta (delay) si permite fluiditatea aplicatiei fara intarzieri. Asadar UDP este un protocol potrivit pentru aplicatiile real-time (ex: Voce, Video) care pur si simplu au nevoie sa ajunga la destinatie cat mai repede posibil. Metrici pentru traficul de Voce (VoIP): ●Delay: < 150 ms (Deschide CMD si scrie ping 8.8.8.8 pentru a vedea ce delay ai) ●Pierdere de pachete: < 1% (1 secunda de voce = 50 pkt de 20 ms audio fiecare => 1% din 50 = 0,5; adica la 2 secunde de audio se poate pierde maxim un pachet) ●Jitter (delay variabil) – < 30ms ____________________________________________________________________________ 17

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
2) Port-uri Un port identifica in mod unic o aplicatie de retea (server Web, DNS etc.) pe un dispozitiv dintr-o retea. Fiecare port are un identificator – un numar care poate avea o valoare de la 1 – 65535. In momentul in care un PC trimite o cerere (pentru o pagina Web) catre un server, aceasta cerere va contine (printre altele) urmatoare informatii: IP Sursa: PC IP Destinatie: Server Port Sursa: 29813 (generat random de catre Browser) Port Destinatie: 80 Altfel spus, toate acestea reprezinta: Browser-ul (29813) PC-ului (sursa) cere pagina web (80) de la server (Destinatia). 3) Aplicatii de Retea Iata cateva protocoale des intalnite ale aplicatiilor de retea: HTTP ●Descriere: folosit pentru traficul Web (transporta fisierele HTML de la server la client) ●Port: 80 ●Protocol de Transport: TCP HTTPS ●Descriere: folosit pentru traficul Web intr-un mod securizat ●Port: 443 ●Protocol de Transport: TCP FTP ●Descriere: permite transferul de fisiere intre un client si un server ●Port: 20/21 ●Protocol de Transport: TCP DNS ●Descriere: gaseste IP-ul unui nume de domeniu (ex: google.ro -> 173.253.81.9) ●Port: 53 ____________________________________________________________________________ 18

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
●Protocol de Transport: UDP (client), TCP (server) Telnet ●Descriere: permite conexiunea nesecurizata de la distanta catre un echipament (Switch, Router) ●Port: 23 ●Protocol de Transport: TCP SSH ●Descriere: permite conexiunea securizata de la distanta catre un echipament (Switch, Router) ●Port: 22 ●Protocol de Transport: TCP DHCP ●Descriere: aloca in mod dinamic adrese IP, masca si default gateway device-urilor din retea ●Port: 67/68 ●Protocol de Transport: UDP
____________________________________________________________________________ 19

RamonNastase.ro Primii Pasi in Retelistica – #InvataRetelistica ____________________________________________________________________________
BONUS: Laborator Acum ai destul de multe cunostinte pentru a putea pune lucrurile in practica; asadar te rog sa descarci topologia de AICI, impreuna cu programul Cisco Packet Tracer (programul de simulare a retelelor de calculatoare). Urmareste cerintele existente in laborator si configureaza corespunzator acestora, dispozitivele existente. SCOP: Acomodarea cu CLI. Configurari de baza pe Routere si Switch-uri
SFAT: Foloseste-te de manualul de comenzi pentru a rezolva cu succes exercitiul !
____________________________________________________________________________ 20