Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare 29 2. ORGANIZAREA REłELELOR DE CALCULATOARE 2.1 Clasificarea reŃelelor de calculatoare Prin reŃea… [618290]

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
29

2. ORGANIZAREA REłELELOR DE CALCULATOARE

2.1 Clasificarea reŃelelor de calculatoare

Prin reŃea de calculatoare se înŃelege un număr de echipamente de procesare
a informaŃiei conectate între ele și capabile să sc himbe mesaje. Altfel spus, reŃeaua
de calculatoare este un ansamblu de sisteme interco nectate prin intermediul unor
medii de comunicaŃie , asigurânduMse în acest fel utilizarea în comun de către un
număr mare de utilizatori a tuturor resurselor fizi ce (hardware, periferice), logice
(aplicaŃii software) și informaŃionale (baze de dat e) de care dispune ansamblul de
calculatoare conectate. Spunem că două sau mai mult e calculatoare sunt
interconectate dacă sunt capabile să schimbe inform aŃii între ele. Dacă acestea își
pun la dispoziŃie reciproc resursele, proces numit partajare, atunci putem spune că
acestea lucrează în reŃea .
Orice abordare a reŃelelor de calculatoare trebuie să pornească de la
clasificarea acestora. Există mai multe criterii pe baza cărora pot fi clasificate reŃelele
de calculatoare.

2.1.1 Clasificarea reŃelelor după mărime

O prima clasificare, elementară, are în vedere ca și criteriu distanŃa dintre
elementele de procesare/prelucrare a informaŃiei . Astfel, pentru distanŃe de ordinul a
0,1m nu putem vorbi încă de reŃele, ci de module electronice sau plăci de circuit . Mai
multe module constituie împreună sisteme , distanŃe fiind de ordinul a 1m. Un
computer este, conform acestei definiŃii, un sistem . Nici sistemele nu pot fi
considerate însă reŃele. Totuși, la acest nivel se discută despre Personal Area
Network sau PAN. ReŃelele de arie personală se referă în general la interacŃiunea cu
operatorul de sistem și includ comunicaŃii pe dista nŃe scurte ca în cazul conectării
unei staŃii la un telefon mobil sau la un PDA. PAN pot fi cablate ( FireWire , USB ) sau
fără fir numite ( Wireless PAN – WPAN, IrDA , Bluetooth ). De multe ori, PAN sunt
identificate doar cu comunicaŃiile radio în banda d e 2,4GHz standardele definind
tehnologii cum sunt cele cunoscute sub denumirea Bluetooth (iniŃial standardizat ca
IEEE 802.15.1M2002M2005) sau ZigBee (bazat pe IEEE 802.15.4M2006).

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

30 Interconectând mai multe sisteme se obŃine o primă categorie de reŃele, reŃele
la nivel de încăpere (distanŃe de 10m între elementele de procesare a i nformaŃiei).
Mai multe reŃele de încăpere formează reŃele la nivel de clădire , iar mai multe reŃele
de clădire formează reŃele de campus . Aceste trei categorii de reŃele (încăpere,
clădire, campus) se pot reuni, întrMo primă abordar e, sub denumirea de reŃele locale
de calculatoare (LAN – Local Area Networks ).
Mai multe reŃele de campus interconectate constitu ie reŃele la nivel de
localitate (10 km), categorie asimilată cu denumirea de reŃele metropolitane (MAN –
Metropolitan Area Networks ).
Interconectând reŃelele de tip localitate se obŃin reŃele naŃionale (100 km), mai
multe reŃele naŃionale formează reŃele continentale (1000 km), iar mai multe reŃele
continentale interconectate (1000 km) formează reŃe aua planetară sau mondială,
cunoscută sub denumirea de INTERNET. Nivelele naŃio nale, continentale și mondial
sunt cunoscute generic sub denumirea de reŃele de arie largă (WAN – Wide Area
Networks ).
Dacă reŃeaua planetară este asimilată cu denumirea de Internet, atunci tot
ceea ce se găsește sub acest nivel va purta denumir ea generica de INTRANET.
În tabelul din figura 2.1 este descris modul de ie rarhizare a reŃelelor după
criteriul distanŃei dintre elementele de procesare a informaŃiei [19].

DistanŃa Tip reŃea
0,1 m module sau plăci de circuite
1 m sisteme PAN
10 m reŃea de încăpere
100 m reŃea în clădire
1 km reŃea în campus LAN
10 km reŃea în localitate MAN
100 km reŃea naŃională
1000 km reŃea continentală INTRANET
10.000 km reŃea mondială WAN
INTERNET

Tabelul 2.1 Clasificarea generică a reŃelelor

Este important de precizat că totuși criteriul car e definește tipul unei reŃele
(LAN, MAN sau WAN) nu este distanŃa sau mărimea, aș a cum intuitiv sMa arătat mai
sus. Definirea tipului propriuMzis de reŃea se real izează pe baza modului cum sunt
vehiculate datele în reŃea, adică pe baza unor regu li de comunicare. Un astfel de set
de reguli de comunicare care guvernează transferul informaŃional între sisteme se
numește protocol de comunicaŃie . Aceste protocoale, reglementate prin standarde
internaŃionale, definesc modul fizic de vehiculare a informaŃiei, organizarea datelor,
modul de gestiune a traficului, controlul erorilor de comunicaŃie etc.

ReŃelele locale ( LAN ) sunt în general reŃele private, localizate întrMu n anumit
areal. Parametrii liniilor de comunicaŃie fac ca ti mpul de transmisie să fie limitat și
predictibil. Ele utilizează o singură cale de comun icaŃie, semiMduplex sau duplex,
functionând la viteze tipice cuprinse între 10 și 1 00 Mbps, dar și mai mari, reŃelele
locale de tip GigaBit (1 Gbps) fiind deja larg răsp ândite.

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
31 O particularitate a reŃelelor locale este regăsită în modul de arbitrare a
traficului de date. În LANMurile Ethernet, cele mai utilizate, topologia logică utilizează
tehnica difuzării ( broadcast) : datele transmise de o gazdă ( host ) sunt recepŃionate de
toate celelalte staŃii conectate la mediul de trans misie. Se știe că dacă două staŃii
dintrMo reŃea încearcă să transmită în același timp , apare o interferenŃă numită
coliziune și semnalul rezultant nu mai permite recuperarea i nformaŃiei transportate.
ApariŃia coliziunilor face ca informaŃia să nu mai fie utilizabilă, fiind necesare tehnici
de reluare a procedurii de transfer, adică retransmisii . Pe ansamblu, rezultă o
diminuare a volumului de date utile transferate. Da că volumul de date ce se
transmite în unitatea de timp depașește capacitatea de transport a canalului de
comunicaŃie apare fenomenul numit congestie . Pentru evitarea coliziunilor, în reŃelele
Ethernet (IEEE 802.3) staŃiile așteaptă, înainte de a iniŃia o transmisie, un interval de
timp aleator, din momentul când sesizează că mediul de comunicaŃie este liber.
Scopul este acela de a reduce probabilitatea ca dou ă staŃii să iniŃieze simultan o
transmisie.
Zona dintrMo reŃea de unde provine un pachet și und e pot apărea coliziuni se
numește domeniu de coliziune .

ReŃelele metropolitane ( MAN ) pot fi privite ca o extensie a reŃelelor LAN și
care utilizează în mod normal tehnologii de comunic aŃie similare cu acestea. Aceste
reŃele pot fi atât private cât și publice . O reŃea MAN conŃine un mediu de difuzare prin
intermediul căruia comunică toate sistemele din reŃ elele LAN interconectate. În
aceste reŃele nu există elemente de comutare care s ă dirijeze pachetele de date, ci
puncte de conectare de intrare/ieșire pentru LANMur i. Principala particularitate a
reŃelelor MAN constă în faptul că utilizează standa rde de comunicaŃie specifice:
Magistrala Duală cu Coada Distribuita (DQDB – Dual Queue Dual Bus ), ATM
(Asynchronous Transfer Mode ), FDDI ( Fiber Distributed Data Interface ) sau mai nou
Metro Ethernet , standarde care vor fi descrise mai târziu.
O metodă uzuală de arbitrare a traficului MAN se ba zează pe regula jetonului
(token1passing ), adaptată configuraŃiilor cu difuzare circulară ( inel sau ring ) – token
ring sau adaptată magistralelor cu difuzare liniară (ma gistrală sau bus ) – token bus .
Tehnica jetonului constă în definirea unei secvenŃe de date cu lungimea de
trei bytes ca „jeton electronic” stabilinduMse ca r egulă faptul că la un moment dat,
iniŃiativa de a transmite date o poate avea numai d eŃinătorul jetonului. Jetonul circulă
de la o staŃie la alta, asigurânduMne astfel că la un moment dat un singur sistem
poate iniŃia o transmisie. Dacă o staŃie nu are de transmis date, va retransmite
imediat jetonul următoarei staŃii.
În cazul tehnologiei token ring (figura 2.2), existenŃa unei căi de comunicaŃie
circulară face ca informaŃia să fie vehiculată de l a o staŃie la alta prin recepŃionare și
retransmisie, pe o structură de tip inel ( ring ). În mod particular metoda se poate
aplica și arhitecturilor de tip stea ( star ) deoarece modul de transfer ciclic a jetonului
face ca peste structură fizică de tip stea să apară un inel virtual de comunicaŃie. În
general tehnologia token ring se utilizează în reŃelele de comunicaŃie, unde med iul de
transfer este gestionat de cei doi corespondenŃi ca re comunică pe un anumit
segment, trecerea pe alt segment realizânduMse prin recepŃionareMretransmisie.
Jetonul lansat se întoarce întotdeauna la emitent.
Tehnologia a fost propusă în anii `60, în prezent f iind standardizate (IEEE
802.5) viteze de 4 Mbps, 16 Mbps, 100 Mbps și 1 Gbp s. Deși iniŃial această
tehnologie era superioară EthernetMului, în prezent ea a fost surclasată de reŃelele
Ethernet bazate pe echipamente de comutaŃie a datel or (switchMuri), echipamente

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

32 care operează la nivel MAC ( Media Access Control ) datorită unor considerente de
ordin comercial și economic.

Tehnologia token bus este similară celei descrise anterior, cu deosebir ea că
se utilizează o cale de comunicaŃie comună, partaja tă, liniară, de tip magistrală (de
obicei pe cablu coaxial). Pe o astfel de arhitectur ă, stabilind o ordine ciclică de
comunicaŃie se poate construi un inel virtual ca și în cazul anterior, dar mediul de
comunicatie fiind partajat pot să apară coliziuni ș i deci pierderi de pachete de date,
inclusiv piederea jetonului. Jetonul circulă în ace lași mod, de la o staŃie la alta,
punânduMse însă probleme particulare de stingere a acestuia după parcurgerea
magistralei sau consumarea timpului de viaŃă și eve ntual de lansare a altuia.

Toate mediile de comunicaŃie partajate de mai mult e staŃii sunt domenii de
coliziune iar tehnica jetonului, alături de alte me tode, permite reducerea probabilităŃii
de apariŃie a acestora.

ReŃelele pe arii largi ( WAN ) acoperă arii geografice întinse, o Ńară sau un
continent. În mod specific, la acest nivel calculat oarele se numesc gazde (se mai
utilizează și termenii host sau sistem final ), dar termenul se extinde și la celelalte
tipuri de reŃele (MAN, LAN) atâta timp cât acestea fac parte constitutivă din WAN.
Gazdele sunt conectate între ele printrMo subreŃea de comunicaŃie (figura 2.4).
Sarcina subreŃelei este de a transmite mesajele de la o gazdă la alta. Prin urmare,
subreŃeaua se referă la componenta de comunicaŃie, în timp ce beneficiarul
transferului este o aplicaŃie la nivelul gazdei.
O subreŃea este formată din linii de transmisie (alcătuite la rândul lor din
circuite, canale sau trunchiuri), care au rolul de a transporta informaŃia binară și din
elemente de comutare , care sunt dispozitive specializate (inclusiv calc ulatoare
configurate corespunzător), care asigură interconec tarea a două sau mai multe linii
de transmisie. Termenul generic pentru aceste echip amente de comutare este acela Magistrală (Bus) H1 H2 Hn
Jeton (Token) Gazde
H0
Figura 2.3 ReŃea Token Bus H1 H2 Hn Jeton (Token) Gazde
H0
Figura 2.2 ReŃea Token Ring

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
33 de ruter ( router) , dar întâlnim și termeni ca noduri de comutare a pachetelor , sisteme
intermediare , comutatoare de date . Fiecare gazdă face parte dintrMun LAN în care
există un ruter, prin intermediul căruia se face le gatura cu alte reŃele. Prin urmare,
infrastructura de comunicaŃie (liniile) și ruterele formează subreŃeaua fizică (figura
2.4).

NoŃiunea de subreŃea are și altă semnificaŃie, atun ci când se vorbește de
adresarea sistemelor întrMo reŃea. În aceste cazuri , care vor fi discutate mai tarziu, se
preferă preluarea termenului din limba engleza, sub1net .
ReŃeaua WAN conŃine deci mai multe rutere conectate între ele, în spatele
fiecăruia găsinduMse mai multe gazde. Ruterele pot transfera date de la unul la altul
direct sau prin intermediul unor rutere intermediar e, în funcŃie de poziŃia lor în reŃea.

Câteva din tehnologiile de comunicaŃie utilizate în reŃelele WAN includ
următoarele soluŃii:
M modem M 56kbps
M ISDN ( Integrated Services Digital Network ) – 128 kbps
M DSL ( Digital Subscriber Line ) – 24 Mbps
M WiFi/WiMAX ( Wireless ) – 108/70 Mbps
M Frame Relay – 1,5 Mbps
M ATM ( Asynchronous Transfer Mode ) – 155 Mbps
M T1MT5, E1ME5 (T – în SUA, E – în Europa) – până la 400/565 Mbps

2.1.2 Clasificări ale reŃelelor după metoda de tran smisie

După tehnologia de difuzare , există următoarele tipuri de reŃele: reŃele cu
difuzare (broadcast) și reŃele punctMlaMpunct;
ReŃelele cu difuzare utilizează de multe ori un sin gur canal de comunicaŃie
care este partajat de toate echipamentele din reŃea . Orice gazdă poate trimite
mesaje scurte, numite pachete , care sunt primite de toate celelalte gazde,
operaŃiunea numinduMse difuzare . Dacă pachetul îi este adresat, echipamentul îl
prelucrează iar dacă este pentru un alt dispozitiv, pachetul este ignorat. În unele
sisteme cu difuzare este posibilă trimiterea pachet elor la un grup de gazde
destinaŃie, operaŃiunea fiind numită trimitere multiplă . LAN / MAN SubreŃea Gazde (hosts)
Ruter
Figura 2.4 ReŃea de arie largă, WAN R R
R R R R LAN / MAN LAN / MAN
LAN / MAN

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

34 În cazul în care schimbul de pachete informaŃionale se bazează pe conexiuni
pereche între mașini de date individuale, vorbim de reŃele punct1la1punct . Pentru a
parcurge traseul de la o sursă la destinaŃie întrMo reŃea de acest tip, un pachet va
„călători” prin una sau mai multe staŃii intermedia re. Pot exista mai multe trasee între
o sursă și o destinaŃie, motiv pentru care în acest e situaŃii este necesară
implementarea unor algoritmi specializaŃi de dirijare .
În reŃelele de mici dimensiuni, localizate geografi c, se utilizează în general
tehnica difuzării, în timp ce reŃelele mai mari sun t de obicei de tip punctMlaMpunct.
Transmisiile punctMlaMpunct cu un singur transmiŃăt or și un singur receptor sunt
numite uneori și reŃele de tip unicasting , adică opusul reŃelelor de tip broadcasting .

Transmiterea pachetelor de date în reŃelele de calc ulatoare implică
identificarea unor căi de transport între sursă și destinaŃie. Atunci când stabilirea
legăturii se face prin comutarea fizică (ohmică) a unor circuite, folosind contacte
electrice (relee) vorbim de reŃele de comunicaŃie bazate pe comutaŃia circuitel or .
Sistemele clasice de telefonie se bazează pe acest principiu. Din punctul de vedere
al transmisiunilor de date această soluŃie are o ef icienŃă scăzută deoarece circuitul
rămâne ocupat chiar și atunci când nu se transmite nimic, până la iniŃierea procedurii
de închidere a conexiunii.
Atunci când pachetele de date sunt dirijate de cătr e echipamente dedicate
(rutere) pe diverse căi alese dintre mai multe căi disponibile permanent, vorbim
despre reŃele de comunicaŃie bazate pe comutaŃia de pachet e . Pachetele pot fi
transmise succesiv, la momente de timp diferite (mu ltiplexare în timp), pe același
circuit, indiferent de provenienŃă. Este cazul reŃe lei Internet, de exemplu. În reŃelele
de date bazate pe comutaŃia pachetelor, stabilea co nexiunii se poate face însă
înainte de iniŃierea transmisiei pachetelor de date , caz în care comunicaŃia se va
numi comunicaŃie orientată pe conexiune , sau se poate face dinamic, lăsând nodurile
implicate (ruterele) să aleagă calea optimă de tran sport, situaŃie în care comunicaŃia
este numită comunicaŃie ne1orientată pe conexiune . ComunicaŃiile orientate pe
conexiuni implică predefinirea căii de comunicaŃie și deci rezervarea resurselor
necesare de reŃea (conexiuni dialMup, reŃele VPN, c omunicaŃii PPTP). Prestabilirea
comunicaŃiei înseamnă întârzieri suplimentare neces are procedurilor de iniŃializare
respectiv închidere a conexiunii. ComunicaŃiile neo rientate pe conexiune nu implică
astfel de întârzieri, sunt mai simple și se bazează pe lansarea pachetelor, de către
fiecare nod intermediar (ruter) pe calea pe care o consideră optimă la un moment.
Asta face însă ca nu toate pachetele să ajungă la d estinaŃie pe o aceeași cale, deci
acestea pot ajunge la destinaŃie cu întârzieri dife rite și chiar în altă ordine decât
ordinea în care au fost lansate. Mai mult, unele pa chete pot să se piardă pe parcurs.
Din acest motiv comunicaŃiile neMorientate pe conex iune trebuie să gestioneze
ordonarea pachetelor la destinaŃie dar și situaŃiil e de pierdere izolată de pachete.

2.1.3 Clasificarea reŃelelor după modul de interacŃ iune cu sistemele de operare

După modul de interacŃiune cu sistemul de operare utilizat și cu funcŃiile de
comunicare, se poate identifica clasificarea care u rmează:
M reŃele bazate pe server: client1server
M reŃele egalMlaMegal: peer1to1peer .

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
35 Se știe că un sistem de operare este un program software care administrează
resursele hardware și software ale unui computer, f iind asociat pentru aceasta cu o
anumită arhitectură hardware . Primele sisteme de operare erau de tipul
monoutilizator și monotask (CP/M, DOS). Odată cu de zvoltarea interfeŃelor grafice
pentru MSMDOS, acest sistem de operare a devenit mu ltitasking, oferind totodată și
interfaŃa grafică (GUI) de tip Windows (Win 3.11). Unele limitări de memorie ale MSM
DOS au fost depășite în cazul altui sistem de opera re, OS/2 (dezvoltat de IBM și
Microsoft), tot de tip monoutilizator și multitask, dar cu facilităŃi de partajare a CPUM
ului între mai multe aplicaŃii active.
Sistemele de operare multiutilizator și mult itask sunt cele de tip UNIX, fiind
cunoscute implementări ca Linux, Solaris, HP Unix, BSD (Berkeley Software
Development).
Un sistem de operare multitask este și Macintosh Operating System (Mac OS)
creat de Apple Computers, iniŃial pentru sisteme ba zate pe procesoare Motorola.
Acesta a introdus pe piaŃă pentru prima dată concep tele de interfaŃă grafică bazată
pe ferestre, icoane, interfaŃa audio sau navigarea cu mouse.
WindowsMul a apărut iniŃial ca o interfaŃă grafică pentru MSMDOS. Ulterior el
devenit sistem de operare de sine stătător odată cu versiunile NT (continuate apoi cu
Win2000, WinXP, Windows Vista/Longhorn, Win2003) și Win95 (continuate ulterior
cu Win98, WinMe). Sistemele de operare Windows sunt de tipul monouser (W98,
WMe) sau multiuser (WNT, WXP, W2000) și multitask .

Sistemele de operare care oferă suport explicit pen tru controlul resurselor și a
perifericelor partajate, gestionând cererile de ser vicii și direcŃionânduMle către
serverele corespunzătoare, poartă denumirea de sisteme de operare de reŃea (NOS
– Network Operating System). NOS sunt multiutilizat or și multitasking. Cele mai
cunoscute sunt Novell Netware, Microsoft OS/2 LAN M anager, Banyan Vines, AT&T
LAN Manager, IBM LAN Server.
Atunci când o aplicaŃie exploatează resurse de calc ul ale mai multor mașini de
date, vorbim de procesare distribuită .

În cazul reŃelelor de tip client1server , modelul de funcŃionare se bazează pe
trimiterea de către clienŃi a unei cereri prin care solicită unuia sau mai multor sisteme
din reŃea anumite informaŃii sau date. Un sistem ca re furnizează un serviciu de acest
tip către clienŃii din reŃea se numește server . Uneori se face precizarea „pentru
servicii”, pentru a face o distincŃie faŃă de serve rele de comunicaŃie care se ocupă cu
gestiunea traficului de date. Un model de procesare în care funcŃiile de procesare
software sunt distribuite entităŃilor din LAN se nu mește sistem distribuit . FuncŃiile
principale ale unui astfel de sistem sunt administr area datelor, procesarea datelor și
prezentarea acestora către utilizator sau aplicaŃie .

Clientul este definit ca entitatea care cere îndeplinirea u nei sarcini, iar
server1 ul este entitatea ce execută un set de sarcini în c ontul unui client.
Capacitatea de procesare existentă la nivelul utili zatorului controlează
interfaŃa utilizatorului și transmite comenzi către server. Această operaŃiune se
bazează pe apelarea de proceduri la distanŃă (RPC M Remote Procedure Calls ).
AplicaŃiile ce sunt implementate la nivelul reŃelei pot apela aceste proceduri pentru
ordonarea mesajelor, interpretarea diferitelor codu ri sau păstrarea integrităŃii
informaŃiei.

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

36 Printre avantajele tehnologiei clientMserver se po ate evidenŃia reducerea
costurilor prin partajarea resurselor, administrare a simplificată bazată pe centralizare,
scalabilitate.
ÎntrMun mediu clientMserver, spre deosebire de sist emele independente ( stand1
alone ), serverul are capacitatea de administrare a informaŃiilor st ocate folosind un
sistem de operare multitask . StaŃia client ( front1end ) este responsabilă de
"prezentarea" datelor preluate de la server: afișar e, procesare, validare, gestiune
interfeŃe operator.

ReŃelele de tip egal1la1egal (peer1to1peer) tratează clienŃii în mod egal. Oricare
două echipamente configurate corespunzător au capac itatea de a solicita sau de a
își oferi reciproc servicii.

2.1.4 Topologii de reŃea

O altă clasificare a reŃelelor se poate face având în vedere structura acestora
numită și arhitectură sau topologie . Prin topologie se înŃelege dispunerea fizică a
sistemelor interconectate, a conexiunilor și a celo rlalte componente care deservesc
reŃeaua. Topologia fizică se referă la configuraŃia spaŃială a reŃelei, la m odul de
interconectare și ordinea de conectare existentă în tre componentele reŃelei. Există și
conceptul de topologie logică care se referă la schema și modul de comunicare
logică între elementele reŃelei.
Criteriul fundamental avut în vedere la d efinirea unei topologii de reŃea este
performanŃa de comunicare a reŃelei asociată unei a numite arhitecturi. De
asemenea, topologia unei reŃele este în strânsă leg ătură cu modul de realizare a
reŃelei, cum ar fi tipul mediului de comunicaŃie ut ilizat.
O arhitectură în care sistemele nu retransmit datel e preluate se numește
topologie pasivă . Topologiile în care sistemele regenerează semnalu l de date prin
citire și retransmitere, fiecare gazdă funcŃionând ca un repetor de date, este numită
topologie activă . În acest din urmă caz doar informaŃia care îi est e destinată nu este
retransmisă.
Topologii diferite implică metode de comunicaŃie di ferite, iar toate aceste
aspecte au o mare influenŃă în caracteristicile reŃ elei. În domeniul reŃelelor locale sunt
posibile mai multe topologii, din care câteva mai i mportante sunt descrise mai jos.

În funcŃie de arhitectura (structura) unei reŃele, deosebim următoarele
topologii :
M reŃele tip magistrală (bus);
M reŃele tip stea (star);
M reŃele tip inel (ring)
M reŃele arborescente (tree)
M reŃele complete (tip Mesh)
M reŃele neregulate.

Topologia magistrală (bus sau liniară) este cea mai simplă și mai uzuală
metodă de conectare a calculatoarelor în reŃea (fig ura 2.5). Sistemele sunt conectate
la un canal de comunicaŃie comun numit magistrală sau trunchi . Atunci când la
această magistrală sunt conectate și alte subreŃele , ea se mai numește și backbone .
Deoarece mai multe gazde partajează aceeași magistr ală, rezultă că la un moment

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
37 dat, un singur sistem poate transmite fără a fi gen erate coliziuni. La nivelul LAN
această topologie este regăsită în cazul arhitectur ilor Ethernet pe cablu coaxial. În
aceste situaŃii problema majoră care trebuie avută în vedere constă în asigurarea
adaptării de impedanŃă (tipic 50 ohmi). Pentru asig urarea adaptării de impedanŃă în
punctele de inserŃie a gazdelor, se utilizează cone ctoare speciale în formă de T,
astfel încât impedanŃa „văzuta” către interfaŃa de comunicaŃie a sistemului să aibă o
valoare foarte mare, care să nu modifice impedanŃa liniei. Pentru asigurarea adaptării
de impedanŃă la capetele magistralei trebuie utiliz ate conectoare speciale
(conectoare de capăt sau terminatoare), care prezin tă o impedanŃă egală cu a
cablului (uzual un rezistor având rezistenŃa egală cu impedanŃa cablului). ExistenŃa
unei neadaptări de impedanŃă determină fenomene de reflexie și refracŃie a undelor
electromagnetice ce se propagă, fenomen similar cel ui care apare la propagarea
oricărui tip de unde, atunci când întâlnesc suprafa Ńa de separaŃie a unui mediu cu
alte caracateristici de propagare.

Dacă un echipament conectat la magistrală se defect ează sau trebuie
îndepărtat din reŃea este necesar să se păstreze ad aptarea de impedanŃă.
Extragerea conectorului în T din interfaŃa de reŃea a sistemului (NIC), dar păstrarea
lui pe linia magistrală asigură această cerinŃă deo rece impedanŃa nouă care apare,
de tip „linie în gol”, are o valoare mare (infinit) care nu modifică structura mediului de
propagare. Orice neadaptare de impedanŃă, în orice punct sMar afla, scoate din
funcŃie întregul segment. Din acest motiv, aceste t ipuri de reŃele au o fiabilitate
scăzută. Topologiile de tip magistrală sunt topolog ii pasive, nu retransmit informaŃia.
Pentru extinderea unei magistrale se pot utiliza so luŃii pasive (conector BNC
tubular) dacă lungimea segmentului este mai mică de cât distanŃa maximă permisă
de standardele de comunicaŃie (180m pentru cablul c oaxial subŃire) sau soluŃii active
(repetoare) dacă lungimea maximă este depașită. Re petoarele nu sunt simple
amplificatoare de semnal electric ca în cazul siste melor analogice, ele citesc și
retransmit informaŃia binară. În cazul arhitecturil or tip magistrală, pe cablu coaxial,
repetoarele pot fi echipamente dedicate sau compute re utilizate ca repetoare.
Topologia tip magistrală reprezintă o conexiune multipunct . Principalul avantaj
al acesteia este costul redus de implementare în co ndiŃiile în care nivelul coliziunilor
este acceptabil pentru un număr nu foarte mare de g azde interconectate.

Topologia stea (star) are specific faptul că toate gazdele sunt conectat e la un
nod central care are un rol particular în funcŃiona rea reŃelei (figura 2.6). Orice
comunicaŃie între două sisteme trece prin acest nod , care se comportă ca un
comutator faŃă de ansamblul reŃelei. Echipamentul d e nod care asigură o
interconectare de acest tip se numește generic HUB ( Host Unit Broadcast după unii
autori), comutator de date ( data switch ), echipament de interconectare sau
concentrator. Gazdele nu pot comunica direct între ele, ci numai prin intermediul
concentratorului, la nivelul acestuia putânduMse re găsi și anumite funcŃii centralizate repetor Gazde (hosts)
Figura 2.5 Topologie de tip magistrală Rp

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

38 de administrare. Fiecare sistem din reŃea este cone ctat la echipamentul de
interconectare printrMo linie proprie de comunicaŃi e, adică punct la punct sub acest
aspect. În acest scop, echipamentul de interconecta re este prevăzut cu mai multe
conectoare, câte unul pentru fiecare gazdă, numite porturi . Conexiunile între gazde
pot fi și de tip multipunct . Topologiile de tip stea sunt topologii active, el e retransmit
informaŃia.
În cazul topologiei stea, nodul central este transparent pentru gazde, adică nu
este „vizibil” ca și echipament de dirijare a trafi cului (EI, element de interconectare, în
figura 2.6). Asta înseamnă că gazdele „se văd” unel e cu altele și deci trebuie
respectate anumite reguli de comunicare pentru redu cerea coliziunilor. Dacă
informaŃia circulă de la o staŃie la alta întrMo an umită ordine, atunci putem evidenŃia
posibilitatea existenŃei unei topologii logice dife rite de topologia fizică: de exemplu,
poate exista o topologie logică de tip inel (circul ară) peste o topologie fizică de tip
stea.

Topologia inel (ring) este definită printrMo configuraŃie în care toate sistemele
sunt conectate succesiv între ele, două câte două, ultimul calculator fiind conectat cu
primul, constituind o structură circulară (figura 2 .7). Un mesaj transmis de către
sistemul sursă este retras din buclă de către acela și sistem, atunci când pachetul
informaŃional revine la origine după parcurgerea bu clei. NefuncŃionarea unui nod nu
scoate din funcŃiune întregul inel deoarece fiecare nod beneficiază de două căi de
accesare a celorlalte noduri. Arbitrarea transferul ui de mesaje se face prin tehnologia
jetonului (token passing). Cea mai cunoscută topolo gie inel este TokenMring, propusă
de IBM.

Topologiile de tip inel sunt asociate de obicei cu reŃelele de nivel naŃional și
continental datorită unei siguranŃe superioare în e xploatare, siguranŃă conferită de Gazde
(hosts)
Figura 2.7 Topologie de tip inel Gazde
(hosts)
Element de
interconectare
Figura 2.6 Topologie fizică de tip stea EI Topologie
logică de
tip inel

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
39 faptul că fiecare nod are la dispoziŃie două căi de comunicaŃie. În acest mod, dacă un
segment devine nefuncŃional, comunicaŃia se poate r elua pe partea de inel rămasă.
Topologiile de tip inel sunt în general eterogene d eoarece înglobează de obicei mai
multe tehnologii de comunicaŃie.

În afara topologiilor fundamentale prezentate (magi strală, stea, inel) există și
alte arhitecturi care prezintă interes practic. Ace stea sunt considerate topologii
derivate și sunt descrise în continuare.

Topologia arborescentă (tree) este constituită din mai multe niveluri ierarhice
de noduri (hubMuri, concentratoare), la care sunt c onectate gazdele, rezultând o
structură de tip arbore (figura 2.8).

Topologia completă (Mesh) este o arhitectură în care gazdele sunt conectate
după regula „fiecare cu toate celelalte”. Asta înse amnă că dacă o parte a
infrastructurii de comunicaŃie sau a nodurilor devi ne nefuncŃională, se găsește
oricând o nouă cale de comunicare (figura 2.9). Leg ăturile multiple existente nu
înseamnă neapărat conexiuni cablate fizic, ele putâ nd fi și legături radio la care
comutarea unei legături înseamnă de fapt schimbarea frecvenŃei purtătoare sau
conexiuni mixte. Datorită fiabilităŃii ridicate, ac este topologii sunt exploatate în cazul
aplicaŃiilor spaŃiale, militare sau medicale, unde nu este acceptabilă întruperea
comunicaŃiei.

În practică se întâlnesc de multe ori topol ogii compuse, obŃinute prin
combinaŃii ale unor topologii fundamentale. O astfe l de arhitectură este topologia
magistrală1stea : mai multe reŃele cu topologie stea sunt conectate prin intermediul
unor trunchiuri liniare de tip magistrală (figura 2 .10). Prin redesenarea aceste Gazde
(hosts)
Figura 2.9 Topologie completă Gazde
(hosts)
Figura 2.8 Topologie de tip arborescent Nivele de
ierarhizare Noduri de
interconectare

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

40 structuri de conectare se poate considera ca fiind de fapt un caz particular al
topologiei arborescente.

2.2 Modele de referinŃă în transmisiunile de date

2.2.1 Modelul ISO/OSI

Modelul OSI M Open Systems Interconnection propune o soluŃie de conectare a
sistemelor deschise. El a fost elaborat de către Or ganizaŃia InternaŃională de
Standarde (ISO – International Standards Organization ) între 1977 și 1994.
Proprietatea de "open" (deschis) a unui sistem se r eferă la faptul că sistemul este
pregătit pentru comunicaŃii cu orice alt sistem din reŃea, fiind "deschis" pentru
schimburi informaŃionale cu alte gazde, pe baza uno r reguli numite protocoale de
comunicaŃie. Modelul ISO/OSI este structurat pe șap te niveluri ierarhice. Fiecare
nivel are un grad de abstractizare și funcŃii bine definite. FuncŃiile asociate fiecărui
nivel sunt reflectate în standarde de comunicaŃie s pecifice. Această ierarhie de
protocoale de comunicaŃie se numește și stivă de protocoale .
Transferul informaŃional între două aplicaŃii pres upune parcurgerea întregii
stive de protocoale, întrMun sens la sursă și în se ns invers la destinaŃie.

Cele șapte niveluri propuse de modelul ISO/OSI sunt prezentate în figura 2.11
și sunt descrise în continuare

7. Nivelul aplicaŃie (Application Layer) se ocupă de interfaŃa cu aplicaŃiile utilizator și
transferul informaŃional între programe. La acest n ivel se definește accesul aplicaŃiilor
la serviciile de reŃea și implicit comunicaŃia într e două sau mai multe aplicaŃii. Astfel
de servicii sunt transferurile de informaŃii tip pa gina web, transferurile de fișiere,
accesul la baze de date sau servicii de mesagerie e lectronică (eMmail). Nivelul
aplicaŃie gestionează fluxul informaŃional, tratare a erorilor de comunicaŃie și accesul
la nivelele inferioare. Un exemplu de protocol asoc iat acestui nivel este HTTP ( Hyper
Text Tranfer Protocol ) folosit de programele de navigare (browser Me).

6. Nivelul Prezentare (Presentation Layer ) se ocupă de sintaxa și semantica
informaŃiilor transmise între aplicaŃii sau utiliza tori. La acest nivel se realizează
conversia datelor din formatul abstract al aplicaŃi ilor în format acceptat de reŃea,
compresia și criptarea datelor pentru a reduce numă rul de biŃi ce urmează a fi
transmiși, redirectarea datelor pe bază de cereri I /O. Poate fi numit și translator de
reŃea. Protocoalele de la acest nivel asigură compa tibilitatea de codificare a datelor.
Gazde (hosts)
Figura 2.10 Topologie combinată magistrală1stea

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
41

5. Nivelul Sesiune (Session Layer) permite utilizatorilor de pe mașini diferite să
stabilească între ei sesiuni de comunicaŃie . Sesiunile includ funcŃii pentru controlul
dialogului, arbitrarea traficului sau sincronizarea taskMurilor utilizator prin
managementul punctelor de revenire în fluxul de dat e astfel încât, după o cădere a
reŃelei, transmisia să se poată relua prin retransm isie parŃială. Ca funcŃii principale la
nivelul sesiune avem iniŃierea, exploatarea și închiderea unei sesiuni de comunicaŃie.

4. Nivelul Transport (Transport Layer) oferă controlul fluxului de date, tratarea erorilo r
și este implicat în transmiterea și recepŃionarea p achetelor informaŃionale fără erori,
fără pierderi sau duplicări și întrMo ordine defini tă. Nivelul se ocupă de împachetarea
mesajelor, prin fragmentarea celor mari și gruparea celor mici în scopul unei
transmisii cât mai eficiente, despachetarea datelor la recepŃie, reMasamblarea
mesajelor originale și trimiterea mesajelor de conf irmare a recepŃiei. Oferă totodată
suport nivelului sesiune.

3. Nivelul reŃea (Network Layer) se ocupă de controlul funcŃionării subreŃelei și d e
transferul informaŃiei organizate în pachete de date între sursă și destinaŃie. În acest
sens, stabilește rutele de transport (rutează), ale gând calea de urmat în funcŃie de
condiŃiile de reŃea și de priorităŃi, stabilește mo dul de tratare și transfer a mesajelor.
La acest nivel, se evaluează adresele sursă și dest inaŃie și se fac translările
necesare între adrese logice (IP) și fizice (MAC). În general, nivelul reŃea rezolvă
problemele legate de trafic prin comutarea pachetel or, rutare (dirijare) și controlul
congestiilor.

2. Nivelul Legătură de Date (Data1Link Layer) gestionează transmisia biŃilor de date,
organizaŃi în cadre, fără erori nedetectate, relati v la o anumită linie de transmisie. Un
cadru de date este o structură logică, în care pot fi plasate (î mpachetate) date de
transportat. Spre deosebire de pachetele de nivel s uperior (care prezintă doar un
preambul/header), aceste secvenŃe sunt marcate de d elimitatori de început și sfârșit,
delimitatori care definesc astfel cadrul. Schimbul de cadre între sursă și destinatar 7. Nivel aplicaŃie
6. Nivel prezentare
5. Nivel sesiune
4. Nivel transport
3. Nivel reŃea
2.Nivel legătură de date
1. Nivel fizic
Figura 2.11 Stiva de protocoale ISO / OSI

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

42 presupune trimiterea secvenŃială a acestora, urmată de cadre de confirmare a
recepŃiei. Principalele atribuŃii ale acestui nivel au în vedere controlul erorilor,
controlul fluxului informaŃional și gestiunea legăt urii. Sunt rezolvate de asemenea
problemele de inundare a receptorilor lenŃi (care n u au capacitatea de a recepŃiona la
viteza la care se emit datele) sau identificarea și corectarea erorilor de transmisie
(CRC).
Acest nivel este format din două subniveluri:
– MAC ( Media Access Control ) – control al accesului la mediu
– LLC ( Logical Link Control ) – legătura logică de date

1. Nivelul Fizic (Physical Layer) este nivelul la care biŃii sunt transformaŃi în se mnale
(electrice, optice). Standardele asociate nivelului fizic conŃin specificaŃii electrice
(parametri de semnal, proprietăŃi ale mediului de c omunicaŃie) și mecanice
(conectică, cabluri). Ca atribuŃii, nivelul fizic s e ocupă de codarea și sincronizarea la
nivel de bit, delimitând lungimea unui bit și asoci ind acestuia impulsul electric sau
optic corespunzător canalului de comunicaŃie utiliz at.

Când datele sunt transmise prin reŃea de la o aplic aŃie la alta, ele trec prin
toate cele șapte niveluri, unde li se atașează câte un preambul ( header ) specific sau
diverse secvenŃe de control. De exemplu, în cazul n ivelului Legătură de Date, se
atașează un postscript (trailer) pentru a specifica sfârșitul cadrului. Toate nivelurile
aduc o contribuŃie mai mare sau mai mică la constru irea secvenŃei de date care
transportă informaŃia utilă.

Protocol aplicaŃie
Router Router Protocol transport Protocol sesiune Protocol prezentare AplicaŃie
Prezentare
Sesiune
Transport
ReŃea
Leg. date
Fizic
Figura 2.12 Modelul OSI InterfaŃă
InterfaŃă
AplicaŃie
Prezentare
Sesiune
Transport
ReŃea
Leg. date
Fizic ReŃea
Leg. date
Fizic ReŃea
Leg. date
Fizic
SubreŃea
Protocoale de comunicaŃie între gazdă și router Protocoale interne de subreŃea
Gazdă A Gazdă B bit cadru pachet TPDU SPDU PPDU APDU
InterfaŃă

InterfaŃă

InterfaŃă

InterfaŃă
InterfaŃă

InterfaŃă

InterfaŃă

InterfaŃă

InterfaŃă

InterfaŃă

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
43 Regulile de comunicare asociate fiecărui nivel sunt reunite în protocoale
corespunzătoare (aplicaŃie, prezentare, sesiune, et c.). Acestea sunt descrise în
figura 2.12.

La nivelul a două protocoale situate pe aceeași poz iŃie ierarhică, comunicarea
are loc pe baza unor convenŃii specifice, numite protocoale de nivel .
În cadrul aceluiași sistem, între două nivele succe sive schimbul de informaŃii
se face pe baza unor alte convenŃii, care se numesc servicii .
Schimbul efectiv de semnale care transportă informa Ńie are loc numai la
nivelul fizic al celor două sisteme care comunică.

Transferul informaŃiei de la o gazdă la altă printr Mo reŃea se face prin
reorganizarea datelor în diverse moduri. Procesul d e “împachetare” a datelor în
pachete se numește încapsulare , iar operaŃiunea inversă, decapsulare . Fiecare nivel
participă la încapsularea/decapsularea datelor într Mun mod specific, generând unităŃi
de transport ( data units ) specifice: bit, cadru, pachet, TPDU ( Transport Protocol Data
Unit ), SPDU ( Session Protocol Data Unit ), PPDU ( Presentation Protocol Data Unit ),
APDU ( Application Protocol Data Unit ).
Încapsularea datelor pornește de la nivelul superio r al stivei de protocoale,
astfel:
1. identificarea datelor, pornind de la informaŃia cu care operează aplicaŃia
2. segmentarea datelor în vederea transportului
3. construirea pachetelor de date având atașate inf ormaŃii despre sursă și
destinaŃie
4. crearea cadrelor de date și a headerMului asocia t, conŃinând adresa fizică a
destinaŃiei
5. generarea șirului de biŃi de transmis

Decapsularea presupune parcurgerea secvenŃelor de m ai sus în ordine
inversă.

Modelul OSI introduce astfel câteva concepte import ante care sunt reluate și
în alte arhitecturi de comunicaŃie. Acestea sunt:
• Protocoale : conŃin regulile de comunicare care se stabilesc î ntre două
entităŃi de pe același nivel al stivei de protocoal e, dar de pe sisteme diferite;
• Servicii : includ funcŃiile de deservire reciprocă între dou ă niveluri succesive
ale aceluiași sistem;
• InterfeŃe : definesc modul de abordare a nivelurilor adiacent e din stiva de
protocoale.

2.2.2 Arhitectura TCP/IP

Arhitectura TCP/IP este un alt model de referinŃă î n transmisiunile de date.
Arhitectura a fost definită în 1974 (Cerf și Kahn) și preia parŃial ierarhia ISO/OSI.
Noul concept a fost de la început orientat pe simpl ificare, interoperabilitate și rutare
flexibilă. Întreaga structură este organizată în ju rul unui nivel intermediar, numit nivel
Internet .
Denumirea TCP/IP provine de la principalele protoco ale utilizate, TCP
(Transmission Control Protocol ) și IP ( Internet Protocol ). Aceste protocoale pot fi

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

44 folosite pentru comunicaŃii în cadrul oricăror reŃe le interconectate pe baza acestui
model. Protocoalele TCP/IP stau la baza reŃelei mon diale numită Internet. Bazele
acestui mod de comunicare au fost puse odată cu cre area primei reŃele care
interconecta mai multe infrastructuri eterogene aro ndate iniŃial unor universităŃi sau
centre de cercetare, reŃea numită ARPANET ( Advanced Research Projects Agency
Network ), ARPANET fiind considerat strămoșul Internetului de azi.
Autoritatea supremă care dirijează evoluŃia reŃelei Internet este o organizaŃie
constituită din membri voluntari, numită Internet Society (ISOC). În cadrul acestei
organizaŃii există un consiliu, Internet Architecture Board (IAB), care are
responsabilitatea tehnică a evoluŃiei reŃelei. El a probă standarde noi, alocă resurse și
ia decizii privind reŃeaua.
Un alt organism, IETF ( Internet Engineering Task Force ), are sarcina de a
dezbate, periodic, probleme pe termen scurt: public ă rapoarte și documentaŃie,
sugerează acceptarea unor idei noi, sau propune ado ptarea unor noi standarde.
DocumentaŃia Internet, inclusiv standardele, sunt p ublicate sub forma unor
documente RFC ( Request for Comments ). Documentul RFC 1540, intitulat Internet
Official Protocol Standards , detaliază lista tuturor documentelor RFC.

Modelul de referinŃă TCP/IP conŃine patru niveluri :
• aplicaŃie
• transport
• internet
• gazdăMlaMreŃea (sau interfaŃă reŃea).

În literatură este uneori considerat că nivelul de interfaŃă cu reŃeaua conŃine
două subnivele: subnivelul legătură de date și subn ivelul fizic, preluate din modelul
ISO/OSI. Arhitectura specifică unei reŃele TCP/IP e ste prezentată comparativ cu
modelul OSI, în figura 2.13.
Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Nivel legatură de date
Nivel fizic
Figura 2.13 Arhitectură TCP / IP și echivalenŃa cu modelul ISO / OSI

Nivel aplicaŃie
Nivel transport
Nivel Internet

Nivel gazdă la reŃea
Servicii și protocoale la
nivel aplicaŃie
TCP UDP
IP, ICMP, ARP Prot. rutare
Driver reŃea
Hardware interfaŃă
reŃea (NIC) ISO / OSI TCP / IP

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
45 Protocoalele modelului TCP/IP sunt structurate de asemenea ierarhizat, pe
patru niveluri. Fiecare nivel se sprijină pe cel in ferior și oferă suport celui superior.

Nivelul gazdă-la-reŃea (host1to1network ) este nivelul inferior al stivei și face
ca funcŃionarea nivelului imediat superior (numit I nternet, echivalentul nivelului reŃea
din modelul OSI), să nu depindă de reŃeaua fizică u tilizată pentru comunicaŃii sau de
tipul legăturii de date. Se identifică în cadrul ac estui nivel două subniveluri:
M subnivelul hardware
M subnivelul interfeŃei de reŃea.

Subnivelul hardware include elementele de conectare fizică (conectică,
semnale electrice) care corespund nivelului fizic d in modelul ISO/OSI. Acest nivel se
regăsește în interfaŃa hardware de conectare la reŃ ea, NIC M Network Interface Card .
Subnivelul interfeŃei de reŃea se referă la elemente software, cum ar fi
driver Mele de reŃea (când sistemul este conectat la o reŃ ea locală) sau alte
subsisteme specifice de gestiune a interfeŃei. Un a stfel de exemplu este protocolul
HDLC ( High Level Data Link Control ) care operează la nivelul doi în modelul ISO/OSI
și care este responsabil cu introducerea și șterger ea de biŃi „0”, astfel încât
secvenŃele binare definite ca delimitatori să nu se poată regăsi accidental în interiorul
câmpului de date, între markerMii (flagMurile) de î nceput și de sfârșit ai cadrului de
date. Cadrul de date HDLC este exemplificat în figu ra 2.14. Subnivelul interfaŃă reŃea
intermediază mesajele transmise între nivelul Inter net și mediul fizic de comunicaŃie.
Pe baza analizei biŃilor de control care însoŃesc c adrele de date, se determină
protocolul de comunicaŃie cu care se operează către nivelul următor. Către mediul de
comunicaŃie putem avea un acces de tip legătură de date de mare distanŃă (circuite
punctMlaMpunct) sau reŃea locală bazată pe protocoa le de subnivel MAC.
Accesul la mediul de comunicaŃie pune problema gest ionării traficului în
condiŃiile în care, în mod obișnuit, mai mulŃi clie nŃi partajează aceeași infrastructură.
Dacă două sau mai multe staŃii transmit în același timp, apare fenomenul de
coliziune și unităŃile de date nu mai sunt recuperabile decâ t prin retransmisie . Din
acest motiv, la acest nivel se definesc metode și t ehnologii de gestiune a accesului la
mediul de comunicaŃie, cele mai cunoscute fiind urm ătoarele:
M reŃele LAN cu acces multiplu cu detectarea purtătoarei și a coliz iunilor
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collisi on Detection) ; fiecare staŃie
dintrMo reŃea „ascultă” mediul de comunicaŃie și nu iniŃiază nici o comunicaŃie până
când nu detectează „liniște”; înainte de a începe o transmisie, se așteaptă un timp
aleator pentru a evita ca două staŃii care au sesiz at simultan că mediul este liber, să
înceapă să transmită în același timp; este o tehnol ogie specifică reŃelelor Ethernet,
IEEE 802.3
M reŃele LAN cu acces multiplu cu detectarea purtătoarei și evitare a coliziunilor
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collisi on Avoidance) se bazează pe
„anunŃarea” tuturor staŃiilor conectate asupra inte nŃiei de a transmite, astfel încât
acestea evită iniŃierea unei comunicaŃii în condiŃi ile respective; anunŃarea prealabilă
înseamnă un trafic suplimentar de tip broadcasting și deci o viteză de transfer utilă
mai scăzută; se folosește în reŃelele wireless , IEEE 802.11.
M reŃele LAN cu transfer de jeton pe magistrală (Token Bus, IEEE 802.4),
reŃele LAN cu transfer de jeton în inel (Token Ring , IEEE 802.5); gestionează
accesul prin „tehnica jetonului”, accesul la mediul de comunicaŃie fiind permis numai
staŃiei care, la un moment dat, deŃine jetonul (o s ecvenŃă de date specifică).

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

46 M reŃele LAN bazate pe cerere de prioritate ; folosesc echipamente care
primesc și analizează cererile de acces, avizând sa u nu iniŃierea unei transmisii;
permit definirea de priorităŃi pentru staŃii sau pe ntru un anumit tip de trafic; se
utilizează în reŃelele de tip 100VGMAnyLAN (sau 100 BaseVG, IEEE 802.12) și
folosesc medii de comunicaŃie fullMduplex cu patru perechi de conductoare, UTP
categorie 3 ( Voice Grade , VG); suportă atât cadre Ethernet (CSMAMCD) cât si cadre
bazate pe transfer de jeton ( AnyLAN ).

Nivelul Internet gestionează transmiterea pachetelor de la sistemul sursă la
sistemul destinaŃie, independent de conexiune. El a re rolul de a permite gazdelor să
emită pachete în orice reŃea și de a face ca pachet ele să circule independent până la
destinaŃie. Pachetele pot chiar să sosească întrMo ordine diferită faŃă de cea în care
au fost trimise, reordonarea lor fiind sarcina nive lurilor superioare. Nivelul Internet
definește în mod particular un format de pachet și un protocol numit IP , Internet
Protocol . Sarcina nivelului Internet este să livreze pachet e IP către destinaŃie.
Dirijarea pachetelor pe rutele necesare se face pri n operaŃiunea de rutare.
La acest nivel operează diverse protocoale, toate folosind o metodă de
identificare a gazdelor bazată pe o adresare specif ică, numită adresare IP .
Principalele protocoale de nivel Internet sunt:
• protocolul IP (Internet Protocol) este protocolul de bază în arhitecturile
Internet, este reglementat de IETC ( Internet Engineering Task Force ) RFC
791 și a fost publicat prima dată în 1981. Aceste p rotocol reglementează
sistemul de adresare pe 32 de biŃi, organizaŃi în p atru câmpuri de câte 8 biŃi.
Din acest motiv el se numește și IPv4. Pentru aloca rea automată a
adreselor IP sMa propus un alt protocol, DHCP (Dynamic Host Control
Protocol), care alocă adresele IP gazdelor (alături de alte s etări de reŃea) pe
baza adreselor fizice ale interfeŃelor de reŃea. IP v4 permite 4.294.967.296
de adrese independente, număr insuficient ca urmare a exploziei
Internetului și a numărului de gazde conectate. În 1994, IETC a adoptat
sistemul de adresare cu 6 câmpuri, numit IPv6.
• protocolul ICMP (Internet Control Message Protocol) folosește serviciile
protocolului IP, mesajul ICMP ocupând câmpul de dat e al datagramei IP. El
asigură un mecanism prin care echipamentele de ruta re și sistemele din
reŃea comunică informaŃii privind parametrii comuni caŃiei sau situaŃiile de
funcŃionare defectuoasă. Acest protocol se bazează pe transferul de
pachete ICMP și în mod obișnuit nu este accesat de la nivelul aplicaŃie. Fac
excepŃie comenzile de tip ping sau traceroute care trimit cereri de ecou
ICMP ( ICMP echo request ) și primesc mesaje de răspuns la ecou ( echo
response messages ). Flag de
început
Figura 2.14 Structura standard a cadrului de date H DLC 8 b Cadru de date HDLC
Câmp
adresă Câmp
control Date CRC Flag de
sfârșit
8 b 8/16 b 8*N b 16/32 b 8b

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
47 • protocolul ARP (Address Resolution Protocol) permite unui sistem să
determine adresa fizică (MAC) a unui alt sistem din aceeași reŃea fizică
cunoscând adresa IP (de nivel reŃea) a acestuia. AR P face posibil ca
adresarea Internet să fie independentă de adresarea la nivel fizic. Pentru
identificarea adresei IP proprii se folosește protocolul RARP (Reverse
Address Resolution Protocol).
• Protocolul IGMP (Internet Group Management Protocol ) este utilizat pentru
gestiunea apartenenŃei gazdelor la grupuri de distr ibuŃie multiplă.

Nivelul transport asigură comunicaŃia între programele aplicaŃie,
ocupânduMse de reglarea fluxului de date și transfe rul fără erori a secvenŃelor de
date. La nivelul transport, fluxul de date către ni velul inferior este divizat în pachete ,
comunicarea cu nivelul superior făcânduMse prin mesaje . Prin urmare, la acest nivel
se transportă mesajele vehiculate între aplicaŃii s ursă și destinaŃie prin organizarea
lor în pachete de date sau datagrame.
Sunt folosite două protocoale principale de transp ort, UDP ( User Datagram
Protocol ) și TCP ( Transmission Control Protocol ), dar alături de acestea există și
altele.
• Protocolul UDP asigură un serviciu fără conexiune folosind adres area IP
pentru transportul mesajelor. Acest protocol, mai s implu decât TCP, nu
garantează livrarea mesajului la recepŃie fără eror i, fără pierderi, fără duplicate
și în ordinea în care a fost emis. UDP operează cu mesaje scurte organizate
în datagrame . Din acest motiv, este un protocol rapid și eficie nt, dar care nu
garantează transferul integral al informaŃiilor, ad ică este un protocol nesigur.
AplicaŃiile uzuale care folosesc UDP sunt serviciil e DNS ( Domain Name
System ), aplicaŃiile multimedia, VoIP ( voice over IP ), unele jocuri.
• Protocolul TCP oferă o alternativă de transfer sigur, cu o ordine de livrare și
care garantează transferul corect, orientat pe cone xiune. TCP este asociat cu
majoritatea serviciilor Internet: http, mesagerie e lectronică, conectare la
distanŃă. Acest protocol are capacitatea de a deser vi mai multe aplicaŃii,
operând cu mai multe conexiuni numite porturi . Porturile sunt identificate prin
numere pe 16 biŃi, fiecare număr fiind asociat unei conexiuni. La rândul lor,
porturile sunt de 3 categorii:
1 porturi consacrate , asociate în general cu aplicaŃii care „așteaptă” în mod
pasiv cereri: FTP M port 21, TELNET – port 23, SMTP – port 25, HTTP – port
80; sunt definite de IANA – Internet Assigned Authority .
1 porturi înregistrate , folosite de aplicaŃii end1user ca porturi sursă pentru
contactarea serverelor
1 porturi dinamice/private folosite tot de aplicaŃii end1user , dar nu în mod
sistematic. Numărul de porturi recunoscute oficial este 65.535.
• Protocolul SCTP (Stream Control Transmission Protoc ol) a fost definit în anul
2000 (IETF, RFC 2960), este asemănător cu TCP, dar operează la nivel de
cadre și nu la nivel de octet ca TCP. ConŃine facil ităŃi de control a congestiilor.
• Protocolul DCCP (Datagram Congestion Protocol) dezvoltat în anul 2005, este
destinat aplicaŃiilor afectate de constrângeri tem porale ( time senzitive ), fiind
orientat pe mesaje. Scopul este acela de a evita ca unele fragmente de
informaŃie să ajungă la destinaŃie la un moment de timp când ele nu mai sunt
necesare. ConŃine specificaŃii de control a congest iilor. AplicaŃiile Ńintă sunt
cele din categoria telefoniei IP și a stream Murilor multimedia.

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

48
Nivelul aplicaŃie asigură utilizatorilor reŃelei, prin intermediul p rogramelor
aplicaŃie, accesul la servicii de reŃea. Protocoale le de la acest nivel se adresează
conexiunilor de transport deci au asociate porturi specifice identificate prin valori
numerice (în cazul în care se bazează pe TCP). Cele mai frecvent folosite protocoale
sunt prezentate în continuare.
• Protocolul HTTP (HyperText Transfer Protocol) 1 por t 80 , definește maniera
de transport pentru informaŃiile de tip www, World Wide Web .
• Protocolul HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secur e) – port implicit 443 ,
reprezintă versiunea securizată a lui HTTP. A fost propus de Netscape
Communication Corporation pentru autentificarea și criptarea transferurilor de
informaŃii. Șirurile tip text sunt criptate în vede rea transferului folosind SSL
(Secure Socket Layer ) sau TLS ( Transport Layer Security ).
• Protocolul SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – p ort 25 , este folosit pentru
transferul (expedierea) în mod text a mesajelor de poștă electronică către o
destinaŃie verificabilă. Sta la baza serviciului eM mail.
• Protocolul FTP (File Transfer Protocol) – port 21 , permite utilizatorilor
transferul de fișiere între un sistem local și unul aflat la distanŃă. Transferul se
face în mod text (caractere ASCII sau EBCDIC) sau b inar.
• Protocolul Telnet – port 23 , este utilizat pentru conectarea la distanŃă, pen tru
stabilirea de relaŃii tip clientMserver între siste mul local (client) și aplicaŃia
Telnet găzduita de sistemul îndepărtat (server). În acest mod terminalul local
funcŃionează ca interfaŃă virtuală de tip text sau terminal virtual (simulează
local o interfaŃă text VTM100 pentru un sistem afla t la distanŃă).
• Protocolul UUCP (Unix to Unix Copy Protocol) – port 540 , este destinat
execuŃiei de instrucŃiuni la distanŃă și transferu lui de fișiere între mașini UNIX.
Este folosit în principal pentru comunicaŃii modem, dar și pentru transferuri
TCP/IP.
• Protocolul NNTP (Network News Transfer Protocol) – port 119, NNTPS
(NNTP Secured) – port 563 , definește transferul de informaŃii text de tip șt iri
electronice ( e1news ) între servere. Permite postarea și citirea de art icole prin
conectare la server și crearea de grupuri de știri ( newsgroup ).
• Protocolul SSH (Secure Shell Port) – port 22 , definește posibilitatea de
conectare la distanŃă la un server și executarea de comenzi în mod similar cu
telnet (sau rlogin în UNIX, rsh în BSD), oferind însă posibilitatea de criptare a
transferului (conexiune securizată). Tunelul securi zat astfel creat poate fi
utilizat și de alte servicii sau transferuri de fiș iere (cu funcŃiile scp, sftp). O
versiune mai nouă, SSHM2 oferă algoritmi superiori de criptare și identificare a
partenerilor pe bază de adresă MAC, precum și posib ilităŃi de a iniŃia mai
multe sesiuni shell peste aceeași conexiune SSH.
• Protocolul IRC (Internet Relay Chat) este destinat comunicaŃiilor de tip text,
onMline, în cadrul unor grupuri de discuŃie (forumM uri) sau pentru comunicaŃii
unulMlaMunu. Fiind un protocol ce utilizează transf erul de tip text, rezultă că
poate fi grefat pe orice sesiune TCP sau SSL. Necesită server IRC f ără sau
cu identificarea utilizatorului ( nick1name ) și permite cascadarea cu mai multe
servere similare pentru expandarea reŃelei IRC. Un client uzual de IRC sub
Windows este mIRC, care folosește porturile cuprins e între 6667 și 7000.
• SNMP (Simple Network Management Protocol) permite gestiunea centralizată
a echipamentelor dintrMo reŃea. Sunt cunoscute trei variante SNMP: SNMP v1

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
49 este prima versiune (1988) și prezintă deficienŃe d e securitate prin
transmiterea necriptată a parolelor, SNMP v2 introd uce noi funcŃii de
securitate/confidenŃialitate și administrare grupat ă, fără însă să devină larg
utilizat datorită unor inconsecvenŃe ale standardul ui și SNMP v3 care este
versiunea 2004.
• H323 – definește generic protocoale de comunicaŃie pent ru sesiuni audioM
video, fiind utilizat de aplicaŃii ca NetMeeting (W indows), GnomeMeeting
(Linux). Un protocol alternativ este SIP (utilizat de Skype), mai nou și mai
performant, dar incompatibil cu H.323. H.323 este p rimul protocol VoIP care
adoptă RTP (Real Time Protocol) pentru transportul audio/video în reŃelele IP.
• SIP (Session Initiation Protocol) este un protocol dezvoltat separat de H.323,
tot pentru transport VoIP, dar incluzând funcŃii ca re permit procesarea
convorbirilor, precum și funcŃionalităŃi similare t elefoniei publice. SIP se ocupă
în principal de semnalizări și lucrează în conjuncŃ ie cu alte protocoale, cum ar
fi SDP ( Session Description Protocol ), care definește conŃinutul sesiunii,
porturi utilizate, codecMuri.
• RTP (Real1time Transport Protocol) definește formatul standard al pachetelor
audio/video ce se transmit în timp real pe structur a Internet. A fost elaborat în
1996 (RFC 1889), iniŃial ca protocol multicast, dar folosit ulterior și în sesiuni
unicast (videoconferinŃă, telefonie IP). FuncŃionea ză în conjuncŃie cu RTCP
(RTP Control Protocol).
Figura 2.15 Ierarhizarea protocoalelor TCP / IP Nivel aplicaŃie
Nivel transport
Nivel Internet

Nivel gazdă
la reŃea Arhitectura TCP / IP
Nivelul legăturii de date
Nivelul fizic HTTP, HTTPS, SMTP, POP3, IMAP, FTP, DNS,
DHCP, NTP, SSH, IRC, SNMP, SIP, RTP, Telnet
TCP, UDP, SCTP, DCCP
IPv4, IPv6, ICMP, ARP, IGMP, IPsec, OSPF,
BGP, RIP
Ethernet, Token Ring, PPP, WiFi, FDDI, GPRS, ISDN
Coax, Twisted Pairs, RS232, X.21, X25, fiber Mesaje
Pachete
Cadre

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

50 • RTCP (Real Time Control Protocol) este un protocol complementar lui RTP și
asigură în special transportul feedbackMurilor pent ru RTP (important în
gestiunea QoS, Quality of Services ). Gestionează informaŃii referitoare la
mediul de conectare, volum de octeŃi transmiși, pac hete pierdute, decalaje de
fază (jitter), întârzieri, date care permit aplicaŃ iei să eficientizeze transmisia
(nivelul compresiei, de exemplu). Deși este implica t în împachetarea și
furnizarea informaŃiilor multimedia, RTCP nu transp ortă date propriuMzise.

Alte protocoale de tip aplicaŃie vor fi descrise se parat, în contextul serviciilor
care le sunt asociate: DHCP, DNS, POP3, IMAP etc. L a nivel aplicaŃie există o gamă
foarte largă de programe, funcŃii și comenzi. Câtev a utilitare de reŃea uzuale sunt
următoarele:
M Ipconfig, afișează configuraŃia TCP/IP curentă;
M Netstat, asigură setările și conexiunile protocol ului TCP/IP;
M Route, afișează sau modifică tabela de rutare loc ală;
M Tracert/Traceroute, verifică ruta către un sistem aflat la distanŃă.

O structură de ansamblu a arhitecturii TCP/IP și a modului de interacŃiune a
diverselor protocoale specifice este prezentată în figura 2.15.

2.2.3 Standardizarea IEEE

Transferul datelor între echipamente resp ectă anumite reguli și seturi de
proceduri stricte, numite protocoale sau reguli de comportare, care contribuie la
iniŃierea și încheierea cu succes a fiecărei operaŃ ii.

Există două seturi principale de standarde:
M modelul OSI , bazat pe ierarhizarea pe șapte niveluri a regulil or de
comunicatie;
M Project 802 , o versiune a modelului OSI reglementată de IEEE.
Modelul Project 802 a fost conceput de IE EE (Institute of Electrical and
Electronics Engineers) în 1980 și definește standar dele pentru componentele fizice
ale reŃelei, interfaŃa de reŃea și infrastructura d e comunicaŃie. El acoperă nivelul fizic
și legătura de date a modelului OSI și stabilește m odul în care mai multe sisteme pot
utiliza simultan același mediu de comunicaŃie fără a interfera unul cu celalalt.
Conform acestui model, nivelul legăturii de date este împărŃit în două
subnivele:
• MAC ( Media Access Control M controlul accesului la mediu), controlează
accesul și delimitează cadrele, detectează erorile și recunoaște adresele, fiind
inferior subnivelului LLC. Acesta comunică direct c u interfaŃa de reŃea și este
responsabil pentru transportul fără erori al datelo r între două echipamente
(802.3, 802.4, 802.5 și 802.12);
• LLC ( Logical Link Control M controlul legăturii logice), administrează
comunicaŃia la nivelul legăturii de date și defineș te, la nivelul interfeŃei logice,
folosirea punctelor de acces la servicii , SAP (Service Access Points).

SpecificaŃiile seriei IEEE 802 definesc modul în ca re interfeŃele de reŃea
accesează și transferă date prin mediul fizic. Stan dardele de nivel LAN sunt
organizate în mai multe categorii, dintre care cele mai importante sunt:

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
51 802.1 M modul de interconectare în reŃea;
802.2 M controlul legăturii logice (LLC);
802.3 M reŃele LAN cu acces multiplu și cu detectar ea purtătoarei și a
coliziunilor CSMA / CD sau reŃelele Ethernet;
802.4 M reŃele LAN cu transfer de jeton pe magistra lă (Token Bus);
802.5 M reŃele LAN cu transfer de jeton în inel (To ken Ring);
802.6 M reŃele metropolitane (MAN);
802.11 M reŃele fără fir;
802.12 M reŃele LAN cu prioritate la cerere.

2.3 Adresarea în reŃelele de date

În funcŃie de nivelul la care operează în cadrul st ivei de protocoale TCP/IP,
există mai multe moduri de adresare pentru identifi carea entităŃilor sursă și destinaŃie
care comunică. Se poate astfel defini o adresare la nivel fizic (bazată pe adresa fizică
a interfeŃei de reŃea, adresa MAC), o adresare la nivel Internet (bazată pe adresele
IP) și o adresare la nivel aplicaŃie (literală, bazată pe inregistrarea numelor de
domenii). Deoarece se referă la accesarea acelorași entităŃi, cele trei moduri de
adresare nu sunt independente.

2.3.1 Adresarea MAC

La nivelul inferior al stivei de protocoale adresar ea interfeŃelor de reŃea se face
prin adrese MAC ( Media Access Control ). Mecanismul de adresare MAC folosește o
structură bazată pe două subMcâmpuri de adresă. Deș i formatul detaliat al cadrelor
MAC nu este unic, depinzând de metoda folosită pent ru controlul accesului la mediu
(Ethernet, Token Ring, FDDI), formatul general arat ă ca în figura 2.16.

/circle4 Cadrul MAC începe cu un câmp de control care conŃine informaŃii necesare
pentru controlul fluxului de date, stabilirea/închi derea conexiunii sau controlul erorilor.
În cazul reŃelelor Ethernet aici se găsește un prea mbul și un delimitator de cadru. Nu
toate protocoalele acoperă aceste elemente, structu ra câmpului respectiv fiind
dependentă de tehnologia de conectare folosită (Eth ernet, Token Ring, FDDI etc.).

/circle4 Adresa destinaŃie poate fi un sistem sau un grup de sisteme. Dacă to Ńi biŃii
adresei destinaŃie sunt „1”, atunci cadrul respecti v va fi copiat de către toate
sistemele din reŃea, adresa numinduMse adresa de di fuzare, „broadcast”.
Adresa
MAC
destina Ńie Adresa
MAC
surs ă
Tip
Pachete date( PDU)
CRC
Antet 14 bytes Corp 46 – 1500
bytes 4 bytes
Figura 2.16 Structura generală a unui cadru MAC

Control

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

52 /circle4 Adresa sursei corespunde sistemului care lansează cadrul de date .
Câmpurile de adresă conŃin 16 biŃi sau 48 biŃi. Înt rMo reŃea locală câmpurile de adresă
au aceeași dimensiune în toate cadrele MAC generate . Adresa MAC poate fi definită
local sau global.
Adresele MAC locale au lungimea de 16 biŃi și sunt administrate local. Cu o
adresă administrată local se atribuie fiecărui sist em din reŃeaua locală o adresă MAC
unică pentru acea reŃea. Pentru fixarea adresei se folosesc comutatoarele de pe
placa NIC ( Network Interface Card ) sau o funcŃie software. În cazul adresei MAC
destinaŃie, primul bit indică dacă adresa este indi viduală (0) sau de grup (1). Adresa
sursă nu poate fi decât individuală.
Adresele MAC globale conŃin 48 de biŃi (6 octeŃi). Această valoare nume rică
exprimată în sistem hexazecimal înseamnă 12 cifre h exazecimale: 6 cifre
hexazecimale sunt utilizate pentru identificarea pr oducătorului și 6 pentru
identificarea unică a interfeŃei respective. Așadar primii 24 de biŃi identifică
producătorul iar ultimii 24 de biŃi identifică disp ozitivul în sine. InterfeŃele moderne
utilizează aproape exclusiv adresarea administrată global. În acest mod fiecare NIC
are o adresă unică. Administrarea globală a adresel or este definită de standardele
IEEE: 802.3 ( Ethernet ) , 802.5 ( Token Ring ). Primul bit are aceiași semnificaŃie ca și
în cazul adreselor locale (specifică adresa individ uală sau de grup) iar al doilea bit
definește administrarea globală (0) sau locală (1), după caz.

Pentru un control facil, cei 6 octeŃi ai adresei MA C se exprimă în sistem
hexazecimal, fiecărui octet corespunzânduMi o perec he de cifre hexazecimale
folosinduMse diverse simboluri ca separatori: 00:F2 :0C:12:B1:CB (comanda ifconfig –
sub Linux, Unix/SUN, Cisco) sau 00MF2M0CM12MB1MCB ( comanda ipconfig /all sub
Windows).
Deoarece 24 de biŃi permit adresarea unui număr de numai 16,7 milioane de
gazde, producătorii de interfeŃe de reŃea pot opta pentru duplicarea adreselor MAC.
Acest lucru este posibil numai în reŃele care sunt separate de cel puŃin un ruter. În
cazul reŃelelor locale Ethernet, existenŃa a două a drese MAC identice în aceiași reŃea
locală conduce la un nivel inacceptabil al coliziun ilor.
Câmpurile MAC destinaŃie și MAC sursă identifică dispozitivele
corespunzătoare transmiŃătorului respectiv receptor ului. Atunci când un dispozitiv
răspunde la o cerere, câmpurile destinaŃie și sursă sunt inversate.

/circle4 Câmpul de date conŃine informaŃia ce trebuie transportată, respec tiv
pachetele de date. Așa cum sMa arătat, nivelul infe rior al modelului de comunicaŃie
TCP/IP, gazdăMlaMreŃea, cuprinde nivelul legătură d e date și nivelul fizic din modelul
OSI. În unele cazuri ( Ethernet , Token Ring ) nivelul legătură de date este subdivizat
în două subnivele, așa cum sMa arătat deja și care de multe ori sunt tratate distinct:
subnivelul MAC (pentru adresarea MAC și funcŃiile de control a ac cesului la mediu) și
subnivelul LLC ( Logical Link Control – controlul legăturii logice). InformaŃiile LLC su nt
organizate în unităŃi de pachete de date (PDU – Packet Data Unit ) și conŃin
informaŃia utilă care trebuie transportată.

/circle4 Ultimul câmp, CRC (Cyclic Redundancy Check) , conŃine informaŃii numerice
asociate câmpului de date, informaŃii care permit i dentificarea secvenŃelor de date
eronate și corecŃia parŃială a erorilor. Valoarea C RC, numită și sumă de control , se
calculează la emisie, se transmite împreună cu pach etele de date și se recalculează
la recepŃie, unde se și compară cele două valori.

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
53
Cu un mecanism de filtrare a adreselor MAC este pos ibil că subnivelul LLC să
ceară recepŃionarea și a unor cadre MAC cu adrese d estinaŃie diferite de cea a
propriului sistem (adrese de grup, spre exemplu).

2.3.2 Adresarea IP

Adresarea MAC prezintă avantaje la nivelul fizic și legătură de date, dar
problema se complică în cazul nivelurilor superioar e. În reŃelele mari, atunci când
există mai multe reŃele locale interconectate prin echipamente de rutare, identificarea
dispozitivelor nu se poate face în acest mod deoare ce alocarea adreselor MAC nu
respectă o anumită ordine, fiind asociată direct in terfeŃei hardware. Mai mult, un
dispozitiv se poate găsi la momente diferite în reŃ ele diferite (notebookMuri, de
exemplu) iar ruterele nu pot să localizeze un dispo zitiv ce se poate afla în mai multe
locaŃii. Adresele MAC sunt asociate în mod direct i nterfeŃei fizice și deci sunt relocate
odată cu acestea. Din acest motiv sMa introdus un a lt mod de adresare, independent
de dispozitiv, dar dependent de reŃea, care permite localizarea unei adrese în mod
unic, din aproape în aproape, în mod asemănător cu localizarea adreselor poștale:
Ńară, oraș, stradă, număr. Aceste tipuri de adrese se numesc adrese Internet
numerice , adrese de reŃea sau adrese IP (Internet Protocol).

Pentru a putea fi identificate în cadrul reŃelei, s istemele interconectate ( gazde
sau host –uri) trebuie să poată fi localizate printrMo adres ă unică. În scurta istorie a
Internetului sMau folosit mai multe sisteme de adre sare și mai multe modalităŃi de
specificare a acestora. În prezent specificarea une i adrese se poate face în două
moduri:
• specificare numerică, prin șiruri de numere, numit ă adresare IP ;
• specificare de domenii/subdomenii/nume, prin succe siuni de câmpuri literale
despărŃite prin punct, numită și adresare literală . Aceasta este utilizată pentru
accesarea serviciilor Internet și este destinată in teracŃiunii cu operatorul uman.

Cele două metode de adresare sunt echivalente. Serv iciul care se ocupa cu
translările necesare între un tip de adresă și altu l se numește DNS, Domain Name
Service . Aceste serviciu se bazează pe o lista de înregist rări DNS, listă iniŃiată de
organismele regionale abilitate și multiplicată la nivelul unei reŃele mondiale de
servere DNS, fiecare având zona sa de autoritate. L a nivelul comunicaŃiei sunt
utilizate însă exclusiv adresele IP, adresele liter ale fiind doar o manieră de
prezentare prietenoasă a adreselor locaŃiilor.

Identificarea în reŃele pe bază de adrese IP este reglementată prin principalul
protocol de comunicaŃie la nivel Internet (nivel re Ńea în modelul ISO/OSI), protocolul
Internet, Internet Protocol 1 IP . Gestiunea adreselor IP se face pe criterii de loc alizare
fizică, criterii geografice. La nivel mondial exis tă un organism specializat, IANA M
Internet Asigned Numbers Authority , care se ocupă cu alocarea și gestiunea
adreselor IP. La nivelul fiecărei Ńări există de as emenea instituiŃii specializate care
gestionează, alocă și înregistrează aceste adrese. În România gestiunea adreselor
IP este în sarcina Institului pentru Cercetări în Informatică (ICI) sau RNC (Romanian
National Computer Network). În acest mod există gar anŃia că alocarea adreselor este
unică. Adresele se alocă grupat instituŃiilor, comp aniilor furnizoare de servicii de date

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

54 (ISP – Internet Services Provider ), universităŃilor etc. Companiile care primesc gru pe
de adrese au obligaŃia la rândul lor să înregistrez e modul de alocare a adreselor IP.
În acest fel se construiesc tabele de rutare la nivelul fiecărui nod de rutare (ruter) pe
baza căruia se poate identifica dacă în spatele unu i anumit ruter poate fi localizată o
anumită adresă. În acest mod ruterul are capacitate a de a gestiona numai segmentul
de adrese care îi este alocat, predefinit, ignorând alte adrese care ar putea să existe
în reŃeaua locală. Astfel fiecare dispozitiv gazdă dintrMo reŃea are alocată o adresă
numerică unică din spaŃiul de adresare gestionat de ruter. Prima adresă a
segmentului de adrese utilizat identifică reŃeaua ș i se numește adresa de reŃea .
Mărimea spaŃiului de adresare „vizibil” pentru un r uter se definește prin intermediul
unei măști de reŃea , noŃiune care va fi explicată mai jos.
Sistemul de adresare IP definit iniŃial și folosit încă în prezent se bazează pe
adrese cu lungimea de 32 de biŃi, grupate în 4 câmp uri de câte 8 biŃi. Acest sistem de
adrese se numește IPv4. Fiecare adresă fiind astfe l exprimată prin 4 octeŃi, sunt
posibile 4.294.967.296 de adrese. Pentru extinderea numărului de gazde adresabile
a fost standardizat sistemul de adrese cu 6 câmpuri , numit IPv6. Noul sistem permite
un număr mai mare de adrese, dar implementarea lui este o problemă de timp
deoarece nu toate sistemele de operare „știu” să ge stioneze adresarea IPv6. În plus,
adoptarea unor soluŃii tehnice novatoare a permis d epășirea limitărilor de
adresabilitate ale IPv4, înlocuirea lui nemaifiind imperativă. WinXP și Win2003 au
opŃiune Ipv6. Pentru Win2000 se poate folosi un add1on . Sistemul IPv6 utilizează
adrese ce au o lungime de 128 biŃi.

Printre avantajele și noutăŃile introduse de siste mul IPv6 se pot evidenŃia
următoarele:
• Permite un spaŃiu de adresare mult mai mare, ceea ce va oferi posibilitatea de
renunŃare la soluŃiile de compromis folosite în pre zent pentru a extinde, virtual,
spaŃiul de adresare (cum ar fi soluŃia NAT M Networking Addressing Table );
• Introduce un mecanism obligatoriu de alocare a adr eselor IP numit „stateless
host autoconfiguration” care va înlocui sistemul op Ńional DHCP ( Dynamic Host
Control Protocol ) al IPv4, oferind o soluŃie mult mai flexibilă și mai ușor de
gestionat;
• Propune o soluŃie de securitate obligatorie, IPSec ( IP security ) care există și
în IPv4 ca opŃiune, dar care devine obligatorie în IPv6;
• Oferă disponibilitate pentru noi tehnologii de com unicaŃie prin rezervarea unui
câmp de 24 de biŃi în header Mul pachetului de date disponibil pentru acestea;
• Statuează comunicaŃiile multicast obligatorii
• Oferă soluŃii la creșterea continuă a tabelelor de rutare care are loc în prezent
prin agregarea rutelor și restricŃionarea numărului de rute backbone (8192 de
rute implicite vor fi vizibile)
• Structura simplificata a header Melor permite aplicarea de noi tehnici de
accelerare;
• Permite extensii la nivelul protocoalelor utilzate prin introducerea conceptului
de lanŃ al headere1lor protocolului , „protocol header chain”, ruterele
intermediare nemaifiind obligate să adauge propriil e secvenŃe, partajând doar
header Mul deja existent;
• Facilitează transferul relativ simplu de la sistem ul IPv4 preluând și o parte
importantă din regulile care au stat la baza proiec tării acestuia.

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
55 Adresa IP (IPv4) la rândul sau are două reprezentăr i:

• reprezentare internă , este un șir de 32 de biŃi, care sunt plasaŃi în p atru octeŃi
consecutivi;
• reprezentare externă , care se face prin patru numere întregi separate p rin
puncte. Cele patru numere indică, în ordine, valori le echivalente în zecimal
pentru cei patru octeŃi.

De exemplu, reprezentarea internă “01111101 000011 01 01001001
00001111” corespunde reprezentării externe: ”125.13 .73.15.”

Pentru a gestiona eficient adresele IP acestea au fost împărŃite în clase care
diferă prin numărul de biŃi alocaŃi pentru identifi carea reŃelei respectiv numărul de biŃi
alocaŃi pentru identificarea unui dispozitiv (gazda ) în cadrul unei reŃele (figura 2.17).
Există cinci clase de adrese IP: A, B, C, D și E.
Adresarea IPv4 acoperă adrese (în baza 10) între 0. 0.0.0 și 255.255.255.255.
Unele valori sunt însă rezervate și nu pot fi aloca te unor sisteme individuale, ceea ce
înseamnă că nu este accesibil întregul spaŃiu de ad resare. De exemplu, întrMun
spaŃiu de adresare pentru o subreŃea, adresele reze rvate sunt prima (care identifică
subreŃeaua) și ultima (care reprezintă adresa de tr imitere multiplă pentru întreaga
subreŃea).

Sunt rezervate sau au un statut special adresele IP care prezintă una din
proprietăŃile descrise mai jos:
• conŃin în câmpul reŃea numai biŃi 0: adresează o g azdă din reŃeaua implicită,
locală;
• conŃin în câmpul gazdă numai biŃi 1: adresa de dif uzare întrMo reŃea la
distanŃă;
• conŃin toŃi biŃii 0: identifică staŃia gazdă;
• conŃin toŃi biŃii 1: difuzare în reŃeaua locală;
• au în primul câmp de 8 biŃi valoarea 127: definesc bucla locală;
• sunt definite ca adrese IP private , ignorate de echipamentele de rutare.
Clasa A
0
Figura 2.17 Structura unei adrese IP ReŃea
7 b Host
8 b + 8 b + 8 b
8 b Adres ă IP pe 32 bi Ńi
Clasa B
10
Clasa C
110
Clasa D
1110
Clasa E
11110 ReŃea
6 b + 8 b
ReŃea
5 b + 8 b + 8 b
Adresă trimitere multiplă
4 b + 8 b + 8 b + 8 b Host
8 b + 8 b
Host
8 b
Rezervat pentru dezvoltare

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

56 IANA ( Internet Asigned Numbers Authority ) definește ca spaŃiu de adresare
privată intervalele 10.0.0.0 M 10.255.255.255 (clas a A), 172.16.0.0 M 172.31.255.255
(clasa B) respectiv 192.168.0.0 M 192.168.255.255 ( clasa C). Totodată intervalul
169.254.0.0 M169.254.255.255 este rezervat pentru a dresarea IP automată privată
(APIPA M Automatic Private IP Addressing ) utilizată pentru alocarea automată a unei
adrese IP la instalarea iniŃială a protocolului TCP /IP peste anumite sisteme de
operare (Win98, WinMe, Win2000). Adresele private s unt ignorate de către
echipamentele de rutare ele putând fi utilizate pen tru conexiuni nerutate, în reŃelele
locale. Pentru clasele A, adresa de reŃea 127.0.0.0 este de asemenea rezervată
pentru teste în buclă închisă.
Restul adreselor au statutul de adrese IP publice beneficiind de vizibilitate
potenŃială la nivelul reŃelei mondiale Internet.

DeMa lungul timpului spaŃiile de adrese IP au fost folosite nejudicios
consumând un număr considerabil de adrese potenŃial e. Dacă, de exemplu, o
companie ar avea nevoie de 400 de adrese IP, un sin gur spaŃiu de adresare de clasa
C (care permite 254 de adrese) nu este suficient. O soluŃie ar fi utilizarea a două
clase C, dar acest lucru generează două domenii sep arate în cadrul unei companii
(dacă nu sunt agregate, adică concatenate, o clasă în continuarea celeilalte și
deservite de o mască de reŃea unică) și în plus se măresc dimensiunile tabelelor de
rutare din Internet. Ca soluŃie alternativă, se poa te trece la adrese din clasa B, care
oferă suficiente adrese IP, dar irosește inutil dif erenŃa de IPMuri până la 65.534 de
adrese.
Tabelul 2.18 sintetizează structura spaŃiului de ad resare pentru cele cinci
clase IPv4.

CLASA Începe
cu Identificator
reŃea Identificator
gazda Nr. de
reŃele Nr. gazde Intervalul de
adrese
A 0… 7 biŃi 24 biŃi 127 16.777.214 1.0.0.0 –
126.0.0.0
B 10… 14 biŃi 16 biŃi 16.382 65.543 128.1.0.0 –
191.254.0.0
C 110… 21 biŃi 8 biŃi 2.097.150 254 192.0.1.0 –
223.255.254.0
D 1110… 28 biŃi 0 biŃi 228 0 224.0.0.0 –
239.255.255.254
E 11110… Folosite în cercetare 240.0.0.0 –
255.255.255.255

Tabelul 2.18 Clasele de adrese IP

Alocarea adreselor IP la nivelul reŃelelor locale se poate face manual sau
automat prin intermediul serviciului DHCP ( Dynamic Host Control Protocol ) și va fi
descrisă mai târziu în acest capitol.

În timp au fost dezvoltate extensii ale protocolulu i IP care măresc eficienŃa
exploatării spaŃiului de adresare: translarea de ad resă pe bază de tabel de adresare
în reŃea (NAT – Network Addressing Table ), măști de subreŃea, măștile de subreŃea
de lungime variabilă (VLSM – Variable Lenght Subnet Masking ), CIDR – Classless
Inter1Domain Routing .

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
57 Accesul cu adresă IP privată via NAT
SoluŃia NAT se bazează pe posibilitatea ca ruterul să primească pachetele de
date din reŃeaua locală privată, iniŃiate (originat e) de pe staŃii cu adresă IP privată și
să modifice câmpul sursă înlocuind adresa privată a sursei cu propria adresă IP
publică în cazul pachetelor rutate în afara LAN. To ate aceste substituiri de adresă
sunt memorate întrMun tabel (NAT – Network Addressing Table ) astfel încât la
recepŃionarea răspunsului ruterul face substituirea de adresă în sens invers și
lansează răspunsul în reŃeaua privată. Avantajul im ediat este acela că în spatele
unui ruter care folosește o singură adresa IP publi că pot fi utilizate numeroase gazde
cu adrese IP private. Mai mult, aceste gazde „nu ex istă” pentru celelalte gazde din
Internet, singurul vizibil fiind ruterul NAT, ceea ce face ca aceste sisteme să fie
protejate la atacuri directe. Această soluŃie de pr otecŃie se mai numește și firewall
natural , „natural firewall”. Dezavantajul principal este a cela că gazdele nu pot fi
identificate direct și deci nu pot găzdui servicii (web, email, ftp) disponibile către
Internet, decât limitat, prin redirectare și transl atare de porturi.

Accesul cu adresă IP privată via Proxy
La nivelurile superioare ale stivei de protocoale e xistă și alte soluŃii care permit
accesul gazdelor care au adrese private la servicii le Internet, una din aceste metode
fiind serviciul proxy . Un server proxy intermediază cererile de la celelalte sisteme. El
primește cererile de la staŃiile cu care se află în reŃea și le relansează către Internet,
deci trebuie să aibă acces către WAN prin IP public rutat sau printrMo soluŃie NAT. În
plus, proxy memorează datele transferate întrMo memorie cache , ceea ce face posibil
că el să le „servească”, atunci când sunt solicitat e din nou, verificând doar
valabilitatea lor. SoluŃia este eficientă nu numai pentru că permite accesul la servicii
Internet utilizatorilor cu adrese IP private, ci și pentru faptul că degrevează canalul de
date către WAN de un trafic redundant. Mai mult, ac eastă soluŃie permite și analiza
ulterioară a cererilor și răspunsurilor deoarece ac este informaŃii sunt stocate în
memoria proxy .

2.3.3 SubreŃele

Pentru a putea utiliza eficient spaŃii de adresare mai mici decât cele oferite de
o clasă întreagă, sMa introdus conceptul de subreŃe a („subnet”), ceea ce permite
divizarea unei clase în categorii numite subreŃele . OperaŃiunea se numește Proxy Ruter NAT Gazde (hosts)
Figura 2.19 Model de acces Internet cu adresă IP pr ivată R Adrese IP private
Adresă IP publică

Internet

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

58 segmentare sau subnetare . Pentru a asigura interMvizibilitatea dispozitivel or dintrMo
subreŃea sMa introdus noŃiunea de mască de (sub)reŃea . Masca de reŃea este un
număr de 32 de biŃi, ca și adresa IP și permite def inirea biŃilor care identifică gazdele,
mai puŃini însă decât utilizează întreaga clasă. Id entificarea gazdelor se face printrM
un „OR” logic la nivel de bit. Masca 255.255.255.25 5 (adică 32 de biŃi „1”) permite
vizibilitate numai pentru IPMul propriu, deci descr ie o subreŃea cu o singură gazdă.
Masca de tipul 255.255.255.192 (192 = 1100 0000 în binar), ar furniza un număr de
64 (2 6) adrese gazdă matematic posibile pentru fiecare su breŃea. O subreŃea cu
masca 255.255.252.0 permite definirea unei subreŃel e cu 4 clase C a câte 256 de
adrese. Masca 255.255.240.0 definește o subreŃea de 16 clase C. Deci biŃii „1” din
mască sunt asociaŃi numelui reŃelei/subreŃelei iar biŃii „0” sunt asociaŃi gazdelor.

În cazul subreŃelelor prima adresă (numele subreŃel ei, toŃi biŃii măștii cu
valoarea „1”) și ultima (adresa de trimitere multip lă, broadcast , toŃi biŃii măștii pe „0”)
nu sunt folosibile pentru adresarea gazdelor, deci la fiecare subreŃea „se pierd” două
adrese. La o subreŃea de 4 adrese 2 nu sunt exploat abile iar o subreŃea de 2 adrese
nu are sens.
Deoarece gazdele dintrMo subreŃea „se văd” numai în tre ele înseamnă că
trebuie să se definească punctul de ieșire/intrare în reŃea, adică o adresă IP din
interiorul subreŃelei respective asociată dispoziti vului de rutare (interconectarea cu
alte subreŃele). Acest punct, identificat printrMo adresa IP din zona de vizibilitate,
utilizat în comun de sistemele din subreŃea se nume ște poartă de acces (gateway) .

În cazul cel mai general o adresa IP folosită pentr u împărŃirea în subreŃele are
trei componente:
M adresa reŃelei
M adresa subreŃelei
M adresa gazdă

Tabelul 2.20 Exemplu de împărŃire în subreŃele pent ru o clasa B
Număr de biŃi
în prefixul de
reŃea Masca subreŃea Număr de adrese
de subreŃea
utilizabile Număr de adrese
gazdă per
subreŃea
2 255.255.192.0 2 16382
3 255.255.224.0 6 8190
4 255.255.240.0 14 4094
5 255.255.248.0 30 2046
6 255.255.252.0 62 1022
7 255.255.254.0 126 510
8 255.255.255.0 254 254
9 255.255.255.128 510 126
10 255.255.255.192 1022 62
11 255.255.255.224 2046 30
12 255.255.255.240 4094 14
13 255.255.255.248 8190 6
14 255.255.255.252 16382 2

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
59 În cazul acestui mod de adresare se păstrează adres a reŃelei (prima adresă a
segmentului adresat) și se sacrifică un număr de bi Ńi din cei care identificau gazdele
pentru a defini subreŃele. Restul biŃilor rămași id entifică gazdele subreŃelei, în număr
mai mic decât în reŃeaua iniŃială. Posibilitatea de împărŃire în subreŃele depinde direct
de tipul de clasă IP care este subnetată. BiŃii fol osiŃi pentru a defini reŃeaua și
subreŃeaua formează împreuna prefixul extins de reŃea .

Numărul de subreŃele posibile matematic depinde de tipul clasei din care face
parte segmentul de adrese IP care este subnetat. Pe ntru un segment de adrese IP
de clasa B de exemplu, avem situaŃia prezentată în tabelul 2.20.
În cazul în care ne propunem să subnetam o clasa C , de exemplu în 8
subreŃele, va trebui să sacrificam 3 biŃi pentru a identifica subreŃeaua. Pentru reŃeaua
192.168.100.0 subreŃelele sunt descrise în tabelul 2.21. Ultimul octet este divizat: 3
biŃi sunt adăugaŃi numărului de reŃea pentru a form a prefixul extins de reŃea, iar cei 5
biŃi rămași sunt folosiŃi pentru a identifica gazde le.

Tabelul 2.21 Exemplu de subnetare a unei clase C în 8 subreŃele

SubreŃelele 0 și 7, deși matematic posibile, chiar dacă sunt definite întrMun
ruter, nu sunt în mod normal utilizabile, ele făcân d parte din categoria celor
rezervate. Gazdele din fiecare subreŃea sunt defini te incrementând restul de cinci biŃi
din ultimul octet. Sunt posibile 32 de adrese, prim a și ultima fiind însă rezervate așa
cum sMa arătat anterior. Rezultă un număr utilizabi l de 30 de gazde pentru fiecare
subreŃea. Un dispozitiv cu adresa IP 192.168.100.19 3 ar fi prima gazdă din
subreŃeaua 6. Următoarele gazde ar fi numerotate pâ nă la 192.168.100.222, moment
în care subreŃeaua ar fi complet populată și nu ar mai putea fi adăugate noi gazde.
ÎmpărŃirea în subreŃele în modelul arătat nu permit e crearea de subreŃele de
mărimi diferite deoarece se folosește aceeași mască de reŃea pentru toate
subreŃelele. Astfel, după definirea unei măști, nu se pot folosi subreŃele de
dimensiuni diferite.

O soluŃie la această problemă a apărut în 1987 prin definirea măștilor de
subreŃea cu lungime variabilă , „Variable Length Subnet Masks” (VLSM) . Acest sistem
face posibilă o utilizare mai eficientă a spaŃiului de adrese al unei organizaŃii prin
faptul că permite crearea unor arii OSPF M Open Shortest Path First și utilizarea de
măști diferite (lungime variabilă a segmentului) îm preună cu o subnetare ierarhizată,
pe nivele. SubreŃea Adresa interna Adresa externa
Baza 11000000 .10101000 .01100100 .00000000 192.168.100.0
SubreŃea 0 11000000 .10101000 .01100100 .000 M00000 192.168.100.0
SubreŃea 1 11000000 .10101000 .01100100 .001 M00000 192.168.100.32
SubreŃea 2 11000000 .10101000 .01100100 .010 M00000 192.168.100.64
SubreŃea 3 11000000 .10101000 .01100100 .011 M00000 192.168.100.96
SubreŃea 4 11000000 .10101000 .01100100 .100 M00000 192.168.100.128
SubreŃea 5 11000000 .10101000 .01100100 .101 M00000 192.168.100.160
SubreŃea 6 11000000 .10101000 .01100100 .110 M00000 192.168.100.192
SubreŃea 7 11000000 .10101000 .01100100 .111 M00000 192.168.100.224

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

60 O altă soluŃie a fost propusa în 1993 și a constat în rutarea inter1domenii fără
clase , „Classless Interdomain Routing” (CIDR). Problema care trebuia rezolvată era
legată de epuizarea adreselor IPv4 disponibile prec um și creșterea substanŃială în
dimensiuni a tabelelor de rutare. A existat o perio adă când se considera că spaŃiul de
adresare (din clasele B, în special) crea un perico l pentru Internet prin blocarea
posibilităŃilor de dezvoltare. Se estimase chiar o zi "finală", undeva prin martie 1994.
SoluŃia pe termen lung o reprezintă IPv6. Pe termen scurt, sMa încercat introducerea
unor arhitecturi de adresare mai flexibile, care e limină organizarea pe clase a
rutelor, permite reunirea subreŃelelor și introduce posibilitatea de grupare în supra1
reŃele . Astfel, arhitectura CIDR a fost o abatere de la t radiŃie. SMa înlocuit
reprezentarea cu 8, 16 și 24 de biŃi a claselor A, B și C, cu un prefix de reŃea
generalizat. Acest prefix putea avea orice lungime, nu numai 8/16/24. SMa permis
astfel construirea de spaŃii de adresă de reŃea în concordanŃă cu dimensiunile
reŃelelor necesare pentru fiecare situaŃie.
Fiecare adresă de reŃea conformă CIDR este comunic ată împreună cu o
mască la nivel de biŃi. Ea indica lungimea prefixul ui de reŃea. De ex, 192.125.61.8/20
indică o adresă CIDR cu 20 de biŃi alocaŃi pentru a dresa de reŃea. Adresa IP poate fi
orice adresă validă matematic, indiferent de aparte nenŃa originală la clasa A, B sau
C. Ruterele conforme specificaŃiilor CIDR examineaz ă numărul de după caracterul "/"
pentru a determina numărul de reŃea. Cu o adresă di n clasa C se puteau asigura
adrese pentru maxim 254 de gazde. Utilizând CIDR ac este limitări sunt eliminate. În
binar, zona care stochează numărul de reŃea al aces tei adrese (192.125.61.8/20) are
structura:

1 1 0 0 0 0 0 0 . 0 1 1 1 1 1 0 1 . 0 0 1 1 1 1 0 1

Primii 20 de biŃi indică numărul de reŃea. Numărul de reŃea este deci dat de:

1 1 0 0 0 0 0 0 . 0 1 1 1 1 1 0 1 . 0 0 1 1…

iar adresa bază pentru gazde este asociată cu restu l de biŃi rămași:

…1 1 0 1 . 0 0 0 0 1 0 0 0

Astfel, o adresă IPv4 cu prefix de reŃea de 20 biŃi are 12 biŃi rămași pentru
identificarea gazdelor, ceea ce matematic înseamnă 4094 (2 12 – 2) adrese gazdă
utilizabile, începând de la 192.125.61.8.

2.3.4 Asignarea adreselor IP

Odată definite adresele IP utilizabile de către gaz de, se pune problema
modului de atribuire a acestora. Există două metode de atribuire: metoda statica și
metoda dinamica .

Asignarea statică a adreselor IP
Metoda statică este o metodă de asignare directă a adreselor IP, fiecare
dispozitiv trebuind a fi configurat individual, man ual. Această metodă implică un
index foarte meticulos, deoarece pot aparea problem e de atribuire eronată (duplicare
de adresă, de exemplu, sau suprapunere de subreŃele ).

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
61
Asignarea dinamică a adreselor IP (DHCP)
Metoda dinamică este o metodă de asignare automată a adreselor IP. Există
câteva metode de asignare dinamică:
• RARP M „Reverse Address Resolution Protocol”, tran slează adresa fizică în
adresa IP, operează în conjuncŃie cu un server RARP );
• BOOTP M „Bootstrap Protocol”, folosit pentru asign area adresei IP în faza de
iniŃializare a sistemelor fără HDD/FDD, operează pr in intermediul unui server
BOOTP;
• DHCP M „Dynamic Host Control Protocol”, protocol p entru controlul dinamic al
gazdelor.

DHCP
Cea mai uzuală metodă este cea bazată pe DHCP. Un h ost conectat la un
astfel de server obŃine adresa IP printrMo interoga re rapidă. Serverul DHCP definește
un bloc de adrese ce vor fi oferite hostMurilor pe o perioadă determinată numită timp
de expirare , „lease time”. Cu ajutorul DHCPMului, toate detali ile de configurare a hostM
ului pot fi obtinute întrMun singur mesaj. DHCP est e un serviciu bazat pe transmisie
broadcast și folosește pentru transport protocolul UDP, porturile 67 și 68.
DHCP implementează un model clientMserver și un ag ent cu rol de releu,
„relay agent”. Acest agent gestionează interacŃiune a dintre clienŃi și server. Deoarece
clientul este principalul partener de comunicaŃie î n această situaŃie, el iniŃiază toate
sesiunile cu serverul, lucru care are loc imediat d upa faza de iniŃializare (boot).
Datorită agentului, un server poate gestiona și sub reŃele pentru care nu există un
server DHCP disponibil, eliminând necesitatea defin irii unui server pentru fiecare
subreŃea.
DHCP este însărcinat în principal cu manipularea re partiŃiilor (închirierea IP,
„lease”) operând cu un fond de adrese IP disponibil e.

RepartiŃiile sunt alocate clienŃilor conform unei p roceduri relativ simple
descrise mai jos:

1. Clientul cere un IP (unui server DHCP) printrMo difuzare de tip DhcpDiscover ; dacă
clientul are o repartiŃie persistentă, poate cere a cea repartiŃie iniŃial.

2. Serverul alege un IP din fondul de adrese și înt oarce un pachet DhcpOffer cu un
IP disponibil atașat.

3. În cazul în care clientul primește mai multe ofe rte de IP DHCP, o va alege pe
prima sau pe cea cu repartiŃia dorită.

4. Clientul difuzează un pachet DhcpRequest cu un identificator pentru serverul
DHCP ales și trece în așteptare

5. Fiecare server care analizează pachetul și nu îș i detectează identificatorul va
ignora pachetul. După ce serverul cu identificatoru l corespunzător primește pachetul,
el va trimite un DhcpAck (sau DhcpNak, dacă IPMul cerut este deja alocat, ceea ce
înseamnă că repartiŃia a expirat).

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

62 6. După ce clientul primește pachetul DhcpAck, el î ncepe să folosească IPMul alocat.
în cazul în care primește DhcpNak, va rula de la în ceput secvenŃa de cerere a unui
IP. Dacă IPMul reprezintă o problemă din punct de v edere al clientului, acesta trimite
un pachet DhcpDecline către server și reia secvenŃa de cerere a unui IP.
Pe ansamblu, întrMo reŃea locală, gazdele trimit c ererea DHCP în etapa de
lansare a SO și primesc adresa IP, masca, gateway ș i DNS pe baza adresei MAC a
interfeŃei de reŃea.
În cazul în care asignarea se face folosind adese I P private, acestea vor fi
ignorate de routere. Pentru că un mesaj iniŃiat de pe un IP privat să poate fi procesat,
echipamentul de rutare are posibilitatea de a subst itui adresa sursă modificând
headerul care însoŃește pachetul de date așa cum sM a arătat anterior (NAT).
La nivelul echipamentelor de rutare se poate defini și o zona DMZ
(DeMilitarized Zone – zona demilitarizată) care con Ńine gazde private către care sunt
directate toate mesajele originate în reŃeaua WAN, indiferent de conŃinutul tabelei de
NATMare. Sistemele DMZ din LAN sunt asfel expuse că tre WAN.

2.3.5 Adresarea prin nume de domenii

Adresarea prin nume de domenii , numită și adresare literală se bazează pe
utilizarea de caractere (litere) organizate în câmp uri text, separate prin caracterul „ . ”
(punct). Un exemplu de adresă literală este www.yahoo.com .
Adresa literală conŃine succesiuni de nume asociate cu domenii, subdomenii
sau tipuri de servicii. Acest mod de adresare este utilizat exclusiv de nivelul aplicaŃie
și este util deoarece permite operatorului uman să utilizeze o manieră prietenoasă și
comodă de localizare a informaŃiilor. Adresa litera lă se mai numește și adresă URL,
Uniform Resource Locator sau, în limbaj obișnuit, adresă Internet . Uneori adresa
poate specifica și un utilizator/cont identificat p rintrMun nume de utilizator găzduit de
un server identificat la rândul lui printrMun nume de domeniu/subdomeniu . În aceste
situaŃii se folosește caracterul „@”, sub forma nume@domeniu .
O adresa Internet va fi deci o succesiune de câmpur i text, fiecare câmp
indicând un domeniu (subdomeniu) și eventual o gazd ă sau un serviciu de reŃea o
entitate din cadrul acestora. Domeniile sunt ierarh izate, nivelul superior fiind
identificat pe poziŃia din dreapta a adresei (sufix ul). Domeniile de ordin superior sunt
împărŃite în subdomenii cu nume diferite, precizate în câmpul text următor, de la
dreapta la stânga. Subdomeniile pot fi la rândul lo r împărŃite în subMsubdomenii.
Câmpul din partea stângă definește numele unei gazd e care aparŃine subdomeniului
de nivel inferior. De multe ori este atașat și un p refix care precizează tipul serviciului
(www pentru informaŃii web, ftp pentru transfer de fișiere, mail pentru webmail), fără
însă ca acesta să aibă relevanŃă în localizarea ser viciului. Forma generală a unei
astfel de adrese este

[tip_serviciu].[nume_gazda].[subdomeniu2].[subdomen iu1].[domeniu].[tip_domeniu]

Exemple: st54.dep.univ.ro; zeus.dep.univ.ro; www. yahoo.com

Subdomeniile sunt deci incluse unele în altele, pe mai multe subnivele de
organizare, ca în figura 2.22 și identifică în fina l o gazdă din reŃea, gazdă care
eventual poate oferi un serviciu. SMa considerat do meniul unei universităŃi (univ) cu
subdomenii pentru departamente (dep) care oferă ser vicii.

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
63

Specificarea tipului de serviciu de date oferit de un server prin adăugarea unui
câmp adiŃional ca prefix (www, ftp) nu folosește în adresare fiind însă utilizat de
aplicaŃii pentru a asocia automat un anumit protoco l de comunicaŃie ( http pentru
www , ftp pentru ftp ). Acest câmp, ca și câmpul numeMgazdă, poate să li psească, caz
în care precizarea subdomeniului permite o adresare implicită predefinită prin
înregistrarea DNS. Așa cum sMa arătat, uneori este necesară precizarea unui
utilizator de pe o mașină gazdă, caz în care adresa primește un prefix de tipul
nume@… , de exemplu user5@stud.univ.ro . Serviciul adresabil în această manieră
este mesageria electronică (poștă electronică, email)
Conceptual, InternetMul este împărŃit în câteva sut e de domenii de nivel
superior, fiecare domeniu cuprinzând mai multe sist eme gazdă (hostMuri). La rândul
lui, fiecare domeniu este subdivizat în subdomenii și acestea la rândul lor sunt
partiŃionate în continuare. De exemplu, în cazul un ei universităŃi cu domeniul univ.ro
se pot crea subdomenii alocate facultăŃilor sau dep artamentelor: dep1.univ.ro,
dep2.univ.ro). Departamentele pot solicita crearea de noi subdomenii în cadrul
subdomeniilor care le sunt alocate (laborator1.dep1 .univ.ro).
Numărul total de domenii/subdomenii depinde numai d e sistemul de
organizare adoptat. Domeniile de nivel ierarhic sup erior pot fi grupate în două mari
categorii, diferenŃiate după tipul de sufix:
• domenii generice (numite și domenii organizaŃionale );
• domenii de Ńară (numite și domenii geografice ).

Domeniile generice principale sunt:
• com M organizaŃii comerciale
• edu – entităŃi academice și educaŃionale
• gov M instituŃii guvernamentale
• int M oganizaŃii internaŃionale (NATO, ONU, etc.)
• mil M instituŃii militare SUA
• net – furnizori de servicii de reŃea
• org M organizaŃii non – profit
• tv M domenii media (la origine alocat Insulelor Tu valu din Pacific)
• name M nume
• museum M muzee
• aero M companii aeronautice
• info M domenii informaŃionale
• biz M domenii de afaceri
• coop M organizaŃii cooperatiste Internet
.ro
.univ
.dep server/serviciu
Figura 2.22 Ierarhizarea domeniilor de adresare

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

64 Domeniile exemplificate, ca și altele din acea stă categorie, sunt gestionate de
organisme din SUA („ InterNIC” , serviciu oferit de Departamentul comerŃului din S UA).
Aceste domenii se mai numesc și generic top1level domains , gTLD.
Domeniile geografice permit localizarea și administ rarea pe criterii geografice.
Ele sunt identificate printrMun sufix specfic din d ouă caractere.

Exemple de domenii geografice:
• au M Austria
• it M Italia
• ca M Canada
• pl M Polonia
• ch M Elvetia
• ro M România
• de M Germania
• ru M Federatia Rusa
• fr M Franta
• us – Statele Unite
• uk M Marea Britanie
etc.

Domeniile geografice (naŃionale, de Ńară) sunt gest ionate la nivel naŃional de
fiecare Ńară, prin instituŃii specializate, acredit ate de către ICANN ( Internet
Corporation for Assigned Names and Numbers ) ca înregistratori ai numelor de
domenii , ”domain names registrar”. La nivel comercial acei ași problemă este preluată
de operatorii DNS. Domeniile naŃionale se mai numes c și country1code top1level
domains , ccTLD.
Numele de domenii nu fac distincŃie între literele mari și literele mici, lungimea
unui domeniu nu poate depăși 64 de caractere, iar î ntreaga cale de nume nu trebuie
să depășească 255 de caractere.

Adresele Internet sunt cele folosite de utilizatori , dar echipamentele de dirijare
a traficului interpretează numai adrese numerice (a drese IP). Așa cum sMa arătat
anterior, este necesar un mecanism care să converte ască șirurile ASCII în adrese de
reŃea. CorespondenŃa dintre adresele Internet și ad resele IP o face serviciul DNS
cunoscut și sub numele de mecanismul numelor de servere sau sistemul numelor de
domenii (Domain Name System). Protocolul DNS asociat acest ui serviciu
convertește adresa Internet în adresa IP corespunză toare calculatorului destinaŃie pe
baza interogării unui sistem de înregistrări. DNS–u l se bazează pe o identificare
ierarhică a numelor de domenii folosind interogări ale unui sistem de baze de date
distribuite dedicat pentru implementarea acestei sc heme. Atunci când serverul DNS
recunoaște o adresă Internet (pentru că ea aparŃine domeniului propriu sau pentru că
există deja o înregistrare datorată unei cereri ant erioare) returnează imediat adresa
IP. Dacă serverul solicitat nu deŃine înregistrarea respectivă, atunci el se va adresa
unui alt server DNS.
Este posibil ca unei adrese IP săMi corespundă mai multe adrese Internet.
Acestea se numesc adrese sinonime și permit definirea mai multor servicii pe
aceeași mașină gazdă.

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
65 Atunci când un sistem nu are o adresă IP fixă (dat orită alocării DHCP
dinamice), el poate folosi o înregistrare DNS dinam ică ( Dynamic DNS , DDNS) prin
inregistrare temporară la un servers DDNS public.

2.4 Tehnici de interconectare a reŃelelor

2.4.1 Interconectarea reŃelelor locale

O problemă curentă care apare în sistemele de comu nicaŃii de date este
legată de interconectarea reŃelelor locale între el e (LAN) pentru a constitui reŃele
ierarhic superioare.
ReŃelele locale pot fi interconectate din punct de vedere fizic în trei
moduri: direct, prin intermediul reŃelelor ierarhic superioare (WAN) sau prin conectare
la magistrale de viteză ridicată. Indiferent de man iera de interconectare sunt
necesare echipamente și tehnologii dedicate acestui scop.

În cazul interconectării directe (figura 2.23) două sau mai multe reŃele
locale, de același tip sau de tipuri diferite (CSMA /CD, Token Bus , Token Ring ),
plasate în apropiere una de alta, pot fi conectate direct, prin echipamente de
interconectare, pentru a forma o reŃea locală extin să.

Gazde (hosts) Echipament sau interfaŃă de interconectare
Figura 2.24 Interconectarea LAN1urilor via WAN EI
LAN 1 LAN 2 EI WAN
ReŃea
comunica Ńii LAN 3 Gazde (hosts) Echipament de interconectare
Figura 2.23 Interconectarea directa a LAN1urilor EI
LAN 1 LAN 2
LAN n

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

66 Interconectarea prin intermediul reŃelelor ierarhi c superioare (WAN )
permite că două sau mai multe reŃele locale, locali zate în zone aflate la distanŃă una
de alta, să poată fi interconectate folosind suport ul de transmisiune oferit de o reŃea
de telecomunicaŃii existentă care acoperă aria geog rafică respectivă (WAN). Astfel
de legături permit, de regulă, viteze mai mici decâ t cele din reŃelele locale. Tipic
aceste conexiuni pot fi deservite de circuitele tel efonice analogice (în cazul canalelor
vocale, cu modemMuri adecvate, debitele binare sunt de până la 33,6 kbps), circuite
telefonice vocale digitale (64 kbps), canale digita le pentru servicii de date integrate
(ISDN) sau infrastructuri radio (WiFi, WiMAX sau GS M, de exemplu). Pot fi folosite și
canale digitale cum ar fi cele oferite de reŃelele publice de date cu comutaŃie de
pachete.

Interconectarea prin intermediul magistralelor de v iteză ridicată este
exemplificată de reŃelele pe fibră optică, FDDI („F iber Distributed Data Interface”).
ReŃeaua FDDI constituie artera principală ( backbone ) și la ea se atașează reŃelele
locale folosind porturi FDDI specifice pentru acces la cele două inele, primar și
secundar, ale magistralei FDDI (figura 2.25).

Interconectarea reŃelelor poate fi abordată și sub aspectul nivelului, din
modelul ISO/OSI sau TCP/IP, la care se realizează j oncŃiunea, rezultând
echipamente, servicii sau funcŃii specifice descris e în continuare.

2.4.2 Repetoare

Repetorul permite extinderea unei arhitecturi de re Ńea compensând
degradarea semnalului electric. Astfel pot fi depăș ite constrângerile relative la
lungimile segmentelor de comunicaŃie (figura 2.26). Repetorul poate fi conectat în
orice punct al segmentului și poate retransmite sem nalele pe mai multe căi, întrMo
structură arborescentă. ReŃelele interconectate tre buie să fie de același tip LLC și să
utilizeze aceiași metodă de acces la mediul de comu nicaŃie deoarece repetorul nu
intervine în secvenŃa de date. Uneori repetorul se utilizează pentru a face legătura Gazde (hosts)
Echipament de interconectare
Figura 2.25 Interconectarea LAN1urilor prin magistr ale de viteză EI LAN 1 LAN 2 EI
InterfeŃe FDDI Backbone FDDI Porturi FDDI

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
67 între medii de transmisiune diferite, cum ar fi: ca blu coaxial M fibră optică, cablu
coaxial M pereche răsucită, cablu 10 BASE 5 M cablu 10 BASE 2. În acest caz el poate
fi asociat cu un dispozitiv care realizează adaptar ea la nivelul conectării fizice și care
se numește transceiver ( trans mitter, re ceiver ), dispozitiv care însă nu afectează șirul
de date logice care sunt vehiculate.

Repetoarele nu analizează cadrele de date vehicula te, ci doar le repetă bit
cu bit pe celelalte segmente, ca și semnale electri ce sau optice, fiind astfel
transparente la protocoalele utilizate la nivelul i mediat superior, nivelul legătură de
date. În cazul reŃelelor în inel repetoarele nu sun t necesare deoarece în aceste reŃele
fiecare sistem acŃionează el însuși ca un repetor.

Hubvuri
Un exemplu de repetor întrMo reŃea LAN este HUBMul (Host Unit Broadcast,
după unii autori). Scopul unui hub este de a regenera și a resincroniza semnalele din
reŃea actionând la nivel fizic, asupra semnalului ș i deservind mai multe segmente de
reŃea. HubMul este cunoscut și sub denumirea de repetor multiport . Un cadru de date
este trimis către toate staŃiile, pe toate porturil e, dar acesta este acceptat numai de
numai de staŃia destinaŃie. Deci hub Mul este un echipament de interconectare la nivel
fizic transparent pentru clienŃii reŃelei, în sesnsul că el nu este văzut ca partener de
comunicaŃie. HubMul este un echipament de intercone ctare care asigură legături
individuale pe fiecare din porturile sale (figura 2 .27), funcŃionând că un punct central
de conectare sau concentrator de date . Întreruperea conexiunii pe unul din segmente
nu afectează celelalte staŃii. HubMurile nu modific ă domeniul de coliziune, ceea ce
înseamnă că în reŃelele de mari dimensiuni pot să a pară probleme sub acest aspect.
Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic
Figura 2.26 Definirea repetorului în raport cu mode lul ISO / OSI ISO / OSI
Repetor Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic ISO / OSI
Nivel fizic Nivel fizic
LAN 1 LAN 2

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

68

Figura 2.27 Hub1ul, repetor multiport

2.4.3 Bridgevuri

Bridge Murile sau punŃile de date sunt echipamente care pot fi considerate ca
având un anumit grad de inteligenŃă în sensul că au capacitatea de a procesa
informaŃia vehiculată, înŃelegând prin aceasta că p ot analiza datele vehiculate și pot
lua decizii limitate în funcŃie de conŃinutul trans ferat, fără a modifica secvenŃa de date
transmisă. Ele interconectează reŃele LAN de acel ași tip sau de tipuri diferite
(eventual folosind transceivere ) permiŃând extinderea segmentelor de comunicaŃie.
BridgeMurile sunt transparente pentru clienŃii reŃe lei și operează la nivelul legăturii de
date, MAC. PunŃile sunt utile pentru extinderea fiz ică a unei reŃele LAN și pentru
interconectarea reŃelelor locale ce utilizează tehn ici diferite de control a accesului la
mediu. Un adaptor wireless de exemplu este un bridge pentru că interconectează la
nivel MAC două segmente de reŃea care folosesc medi i de comunicaŃie diferite.
Un bridge poate realiza și o funcŃie de filtrare a cadrelor între două segmente
de reŃea asociate porturilor sale. El determină, pe baza adresei destinaŃie din cadru,
dacă este cazul sau nu să transmită cadrul de pe o reŃea pe alta. Identificarea sursei
și destinaŃiei se face după adresa fizică (MAC) pre zentă în headerMul cadrului de
date. BridgeMul se folosește de adresele MAC pentru a construi un tabel care
asignează fiecărui port adresele fizice ale staŃiil or conectate pe respectivul segment.

Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic
Figura 2.28 Definirea unui bridge în raport cu mode lul ISO / OSI ISO / OSI
Bridge Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic ISO / OSI
Nivel fizic Nivel fizic Niv. leg. de date Niv. leg. de date
LAN 1 LAN 2

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
69 Construirea tabelului de asignare se bazează pe „o bservarea” traficului. În
felul acesta bridgeMul poate izola o parte din traf icul de reŃea generat pe o reŃea
locală pentru a nu pătrunde în alte reŃele, atunci când nu este cazul, deci el reduce
domeniul de coliziuni . Dacă întrMo reŃea apar coliziuni, el nu le propag ă în altă reŃea.
În raport cu modelul OSI, bridgeMul operează la niv elul legăturii de date (figura 2.28),
fiind transparent la protocoalele nivelurilor super ioare.
Dacă trebuie să transmită un cadru întrMo reŃea el trebuie să aștepte
disponibilitatea reŃelei la fel ca un sistem oareca re din acea reŃea, deci mesajele
recepŃionate sunt temporar memorate întrMo memorie tampon.

BridgeMurile pot fi de două tipuri:
• transparente : în acest caz se examinează adresele MAC din pache tele care
circulă în reŃelele la care este conectat dispoziti vul și pe baza tabelelor de
adresare decide pentru fiecare pachet dacă trebuie transmis pe o reŃea sau
pe alta;
• cu rutare prin sursă (sau punŃi Token Ring): în acest caz se utilizează
informaŃia de rutare inclusă de sistemul sursă în c âmpul din cadrul MAC.
Aceste punŃi sunt specifice pentru interconectarea reŃelelor Token Ring.

Switchvuri
Un bridge multiport poartă denumirea de switch sau comutator de date .
Switch Murile sunt echipamente de interconectare asemănăto are fizic cu hubM
urile (pentru că au de asemenea mai multe porturi d e conectare), dar care diferă
esenŃial ca mod de operare. Switch Murile, fiind bridge Muri multiport, operează tot la
subnivelul MAC (legătură de date) și au capacitatea de a învăŃa reguli (principiul
inteligenŃei artificiale). Ca și un bridge, un switch identifică adresa MAC a sursei și a
destinaŃiei și păstrează aceste valori întrMun tabe l de memorare a asocierilor dintre
adresele MAC și porturile fizice. În primul moment switch Mul nu are informaŃii
memorate și trimite cadrele de date către toate por turile, la fel ca un hub . În
momentul când sosește un răspuns, el are posibilita tea “să observe” adresa MAC a
interfeŃei de reŃea a dispozitivului conectat pe un anumit port, adresă plasată în
câmpul corespunzător al cadrului MAC și să o memore ze. Pe măsură ce retransmite
pachete de date, tabela de memorare MAC crește, ast fel încât switch Mul va cunoaște
la un moment dat pe ce porturi se află anumite adre se MAC, deci va ști să trimită
cadrele respective numai către portul destinaŃie și nu către toate celelalte,
degrevânduMle pe acestea din urmă de un trafic care nu le este destinat. În acest
mod switch Mul, ca orice bridge, reduce domeniul de coliziuni și permite comunicaŃii
individuale între două (sau uneori mai multe) adres e MAC. Pe un port se pot găsi mai
multe adrese MAC deoarece acolo poate fi conectat u n alt switch sau un hub .
EficienŃa switch Mului crește pe măsură ce învaŃă mai multe reguli ( mai multe adrese
MAC). PerformanŃele unui switch depind în primul rând de capacitatea de memorare
a adreselor MAC și de dimensiunea magistralelor int erne pentru deservirea
simultană a conexiunilor multiple stabilite. Switch Murile care gestionează traficul doar
la nivelul cadrelor MAC se numesc switch1uri de nivel doi sau layer two .
Unele switch Muri includ și funcŃii complexe de filtrare sau ges tiune a traficului și
se numesc switch1uri cu management . Atunci când funcŃiile respective funcŃionează
și la nivelul reŃea (nivelul Internet în arhitectur ă TCP/IP) switch Murile se numesc de
nivel trei sau layer trei (corespunzător nivelului ISO/OSI) având posibilita tea de a
opera întrMo anumită măsură și cu adrese IP, preluâ nd astfel de fapt anumite funcŃii
specifice nivelului superior:

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

70 M agregarea legăturilor ( trunking ) pentru a asigna două sau mai multe porturi
unui canal, de obicei pentru up1link ;
M suport pentru STP M Spanning Tree Protocol , în scopul evitării apariŃiei
buclelor de comunicaŃie și menŃinerea unei structur i arborescente; se
definesc trei tipuri de porturi ( root , designated , blocked ), cu identificatori și
niveluri de prioritate, urmărinduMse menŃinerea căi lor optime, de cost
minim, de pe orice segment, către portul principal;
M VLAN (Virtual LAN) pentru a separa clasele de uti lizatori care partajează
aceiași infrastructura fizică în reŃele virtuale in dependente;
M rutări locale între VLANMuri;
M analize statistice de trafic;
M filtrări (pe bază de adresă MAC, adresă IP, port) .

FuncŃia VLAN
O funcŃie importantă care se poate implementa folo sind switch Muri cu
management poartă denumirea de reŃea locală virtuală , VLAN M „ Virtual LAN” . Un
VLAN permite crearea de reŃele logice independente întrMo aceeași reŃea fizică. Pot
astfel exista mai multe reŃele virtuale în aceiași reŃea fizică iar acestea se pot
propaga deMa lungul mai multor switch Muri care permit acest lucru, VLANMul fiind astfel
distribuit peste o anumită arhitectură. Un VLAN per mite că toate sistemele conectate
la porturile definite că aparŃinând aceluiași VLAN să se „vadă” între ele ca și cum ar fi
conectate fizic la același segment de comunicaŃie.
Un VLAN reduce domeniul de broadcast deoarece izolează segmentele de
reŃea unele de altele crescând astfel securitatea t ransferurilor. Efortul de administrare
este diminuat prin faptul că uneori nu mai este nec esară crearea de subreŃele iar
separarea reŃelelor se transferă astfel de la nivel ul fizic la nivelul logic.
Atunci când se definesc mai multe porturi ca o sin gură entitate logică în
scopul creșterii capacităŃii de transport, vorbim d e port trunking , mănunchi sau
trunchi de porturi.
Principalul protocol care reglementează operarea VLAN este în prezent
IEEE 802.11Q, dar acesta a fost precedat de diverse tehnologii VLAN proprietar.
VLANMurile operează uzual la nivelul doi al stivei ISO/OSI (legătură de date),
dar uneori pot fi alocate ( map Mate) direct unei reŃele sau subreŃele IP (nivel re Ńea)
definind astfel caracterul evident de switch layer trei în aceste situaŃii.
Modul de operare a unui VLAN și structura cadrului de date va fi prezentată
în capitolul următor ca opŃiune în reŃele Ethernet (subcapitolul 3.2.3).

2.4.4 Rutere

Ruter Mul este un echipament folosit pentru interconectar ea mai multor reŃele
locale de tipuri diferite. Pentru aceasta însă sist emele din diferitele reŃele conectate
trebuie să utilizeze același protocol. În timp ce u n bridge operează cu adresele fizice
ale sistemelor (din cadrele MAC) ruter Mul utilizează adresele logice, de reŃea, ale
sistemelor (adrese IP). Aceste adrese sunt administ rate de nivelul trei al stivei de
protocoale și sunt independente de tipul reŃelei lo cale. Toate sistemele dintrMo reŃea
logică au aceeași adresă logică de subreŃea. Ruter Mul interconectează (sub)reŃele
logice diferite. Ruter Mul asigură posibilitatea rutării (dirijării) optim e a mesajelor de la o
sursă către o destinaŃie, atunci când există mai mu lte căi posibile între cele două

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
71 puncte. Corespunzător modelului OSI el operează la nivelul reŃea (nivel Internet în
modelul TCP/IP) (figura 2.29).

Capacitatea de a opera la nivelul reŃea îi permite ruter Mului să determine cel
mai bun traseu, printrMo serie de legături de date, de la o reŃea locală în care se află
sistemul sursă la reŃeaua locală în care se află si stemul de destinaŃie. Ruter Mul
identifică reŃeaua destinaŃie, respectiv ruter Mul destinaŃie și nu o gazdă anume.
Pentru aceasta el trebuie să analizeze adresa IP de ci trebuie să aibă capacitatea de
a procesa informaŃia. Ruterul este deci un sistem cu microprocesor, memorie,
interfeŃe. Un sistem de ruter Me poate asigura mai multe trasee active între cele două
reŃele, făcând posibilă transmiterea mesajelor de l a sursă la destinaŃie pe căi diferite.
Mesajele pot ajunge la destinaŃie în altă ordine de cât cea de la emisie, dar nivelurile
superioare ale stivei de protocoale din astfel de r eŃele trebuie să fie capabile să
restabilească ordinea iniŃială a mesajelor.

În general ruterele utilizează un singur tip de pro tocol de nivel reŃea și din
acest motiv ele nu pot interconecta decât reŃele în care sistemele folosesc același tip
de protocol. Aceste rutere se numesc rutere dependente de protocol. Există însă și
rutere care au implementate mai multe protocoale, făcând astfel posibilă rutarea
între două reŃele care utilizează protocoale diferi te, caz în care avem de a face cu
rutere multiprotocol.
Există și o categorie de rutere care pot deveni bridgeMuri, atunci când nu
recunosc protocolul de reŃea asociat unui cadru de date și, în consecinŃă, nu pot face
operaŃia de rutare , lucrând cu adresele fizice. Un astfel de echipame nt care poate fi
configurat și ca bridge și ca ruter , este cunoscut sub denumirea de bridge1router (sau
B1ruter ).

Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic
Figura 2.29 Definirea ruter1ului în raport cu mode lul ISO / OSI ISO / OSI
Ruter Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic ISO / OSI
Nivel fizic Nivel fizic Nivel reŃea
Niv. leg. de date Nivel reŃea
Niv. leg. de date
LAN 1 LAN 2

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

72

În funcŃie de modul cum ruterul ia decizia de a trimite mesajele pe o cale sau
alta, putem vorbi de rutare statică și rutare dinamică (sau adaptivă) . Rutarea statică
folosește căi predefinite în timp ce rutarea dinami că se bazează pe descoperirea
traseelor optime, ca timp de răspuns sau ca număr d e noduri intermediare.
Rutele statice sunt definite manual. Rutele dinamic e sunt „învăŃate” pe baza
protocoalelor de rutare prin intermediul cărora comunică ruterele între ele. Rutarea
dinamică permite găsirea rutei optime însă ea are e ficienŃă numai dacă există mai
multe căi de dirijare. Rutele optime sunt evaluate continuu pe baza informaŃiilor
primite de la alte rutere . ReŃelele care au o singura cale de ieșire se nume sc reŃele
stub . În cazul lor nu se justifica rutarea dinamică. Ruter Mele nu propaga pachetele
"broadcast" pentru distribuŃie multiplă, dar pot fi configurate să realizeze distribuŃie
multiplă pentru tipuri particulare de pachete.
Un exemplu de rutare între o sursă și o destinaŃie cu posibilitatea utilizării a
două căi, este prezentat în figura 2.30.

2.4.5 Gateway

Un gateway ( poartă de trecere sau pasarelă pentru date ) este un sistem
fundamental diferit de cele prezentate anterior. Ac esta realizează o conversie de
protocol permiŃând interconectarea de reŃele care diferă între ele ca arhitectură,
mediu de comunicaŃie folosit, protocoale utilizate sau formatul datelor. Gateway
permite ca un program aplicaŃie, care rulează pe un sistem în conformitate cu o
anumită structură de reŃea, să comunice cu un alt p rogram aplicaŃie ce rulează pe un
sistem corespunzător unei alte structuri de reŃea. O poartă operează la oricare din
nivelurile superioare din modelul ISO/OSI, de la ni velul transport până la nivelul
aplicaŃie. Ruta AMBMC
Ruter E Ruter C
Ruter D Ruter B Ruter A
Ruta AMDMC
Figura 2.30 Rutarea în reŃelele de date R
LAN
Sursa
R R R
LAN
Destinatie
ReŃea
Stub R

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
73
Principalele funcŃiuni ale unui gateway sunt legate de:
• conversia formatului mesajelor (inclusiv dimensiun ea mesajelor sau modul de
reprezentare a caracterelor)
• translatarea adreselor (a mecanismului de adresare , structura adreselor)
• conversia de protocol

Gateway1 ul este identificat de sistemele din reŃea ca punct ul de comunicare
cu exteriorul reŃelei și de multe ori se identifică cu un server de rutare iar uneori cu un
firewall sau un proxy . El trebuie să se găsească în subreŃeaua respectiv ă, deci să fie
„vizibil”, în interiorul măștii, pentru fiecare sub reŃea și să corespundă interfeŃei către
ruter . Deci fiecare (sub)reŃea va avea un gateway implicit ( default gateway ). Un ruter
poate găzdui mai multe gateway Muri, câte unul pentru fiecare reŃea interconectată ,
respectiv pentru fiecare interfaŃă locală deservită . Așadar un gateway este o entitate
de reŃea virtuală, care există doar în conjuncŃie c u alte elemente de interconectare,
care săMi ofere suportul de comunicare pentru nivel urile inferioare din modelul de
comunicaŃie ISO/OSI (figura 2.31): fizic, legătură de date și reŃea.

Internet R Gazde (hosts)
Figura 2.32 Locul unui gateway într1o reŃea locală LAN
GW GW
GW
Gateway Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic ISO / OSI Gateway
Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Nivel reŃea
Niv. leg. de date
Nivel fizic ISO / OSI

LAN 1 LAN 2 Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport Nivel aplicaŃie
Nivel prezentare
Nivel sesiune
Nivel transport
Figura 2.31 Definirea unui gateway în raport cu mod elul ISO / OSI

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

74 Locul unui gateway întrMo reŃea locală și modul cum interacŃionează c u
celelalte elemente ale reŃelei este sugerat în figu ra 2.32.

2.4.6 Elemente de conectare de nivel superior

În afara interconectărilor menŃionate la diverse ni veluri ale modelului ISO/OSI
sau TCP/IP există și interconectări care sunt acces ibile la nivelul aplicaŃie,
interacŃiunea realizânduMse transparent, prin acces ul la serviciile de date. La acest
nivel vorbim deja de servicii, serviciile fiind găz duite de servere. Serviciile de gestiune
a traficului da date realizează de obicei intermedi erea schimburilor de mesaje în
scopul creșterii eficienŃei de utilizare a reŃelei sau în scopul îmbunătăŃirii securităŃii
transferurilor de date. Câteva soluŃii de acest gen care operează la nivelurile
superioare ale arhitecturii TCP/IP sunt: proxy, fir ewall, VPN.

Proxy
Proxy este o soluŃie care permite accesarea servici ilor de date dintrMo reŃea
aflată în spatele unui ruter logic, fără a exploata drepturile proprii de acces . Proxy
este un sistem de intermediere a traficului în sens ul că primește cererile, identifică
răspunsurile primite, le memorează și le trimite so licitantului iniŃial. Un server proxy
are drepturi de acces către zona WAN (deci posedă o adresă IP publică sau una
privată, dar cu acces NAT) și trebuie să fie vizibi l pentru gazdele care îl utilizează. El
se poate găsi în reŃeaua locală (LAN) sau în WAN. P roxy memorează informaŃiile
transferate putând să le servească imediat unor sol icitanŃi ulteriori ai aceleiași
informaŃii. În cazul în care informaŃia solicitată de un client este deja stocată, proxy Mul
verifică validitatea acesteia (dată/oră expirare) d upă care trimite imediat răspunsul
inducând impresia de viteză mare de răspuns din par tea reŃelei. EficienŃa unui proxy
este cu atât mai mare cu cât spaŃiul de memorie de care dispune are o dimensiune
mai mare și cu cât numărul de utilizatori este mai mare. Proxy permite degrevarea
benzii de acces Internet deoarece evită transferul multiplu al aceleiași informaŃii,
oferă posibilitatea de a introduce reguli de acces (clienŃi deserviŃi, intervale orare,
protocoale premise, porturi accesibile) și permite analiza postMfactum a informaŃiilor
transferate (cine, de unde, cât, când etc.). Utiliz area unui serviciu proxy se definește
explicit la nivelul aplicaŃiilor care exploatează s ervicii de date (programe de navigare,
text/voice chat etc.) și se poate baza pe drepturi predefinite de accesare a acestuia
(inclusiv acces pe baza de identificare). Atunci câ nd ruterul redirectează parŃial sau
total cererile către un proxy (prin redirectare de porturi) fără ca la nivelul c lientului să
aibă loc o definire explicită a acestui serviciu, a vem de a face cu un proxy
transparent . Un proxy poate fi interconectat cu alte servere proxy , operaŃiunea
numinduMse parentare .

Firewall
Un alt aspect al gestiunii traficului la nivelul ap licaŃiilor se referă la utilizarea
locală a unui sistem de filtrare a pachetelor de da te, pe baza unor reguli predefinite.
O astfel de soluŃie de protejare a clienŃilor const ă în utilizarea unui firewall (zid de foc
sau paravan pentru foc). Rolul unui firewall este să prevină pătrunderile neautorizate.
Un firewall este o aplicaŃie care rulează pe un computer, un ruter sau orice alt
dispozitiv de comunicaŃie care controlează fluxul d e date între reŃele pe baza unor
reguli predefinite. Un firewall poate fi implementat prin software, dar și hardwar e.
Dispozitivele firewall pot acŃiona la nivelul "reŃea" controlând traficul pe baza

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
75 adreselor sursă și destinaŃie sau pe baza numerelor de port. La nivelul aplicaŃie
regulile se pot baza pe cuvinte cheie sau adrese In ternet.
Anumite reguli de tip firewall pot opera pentru o întreagă reŃea locală și se pot
implementa la nivelul ruterelor prin filtrarea selectivă sau redirectarea pachetel or de
date. Antetul unui pachet TCP/IP conŃine adresele I P sursă și destinaŃie, porturile
sursă și destinaŃie și restul informaŃiilor necesar e transferului. Pe baza acestor date,
ruterul poate decide asupra oportunităŃii unui anumit tran sfer, exercitând astfel funcŃii
de tip firewall .

VPN
Transferul informaŃiei între două reŃele se poate baza și pe implementarea
unei legături de tip tunel de comunicaŃie care nu Ńine seama de infrastructura de
transfer existentă, realizând o legătură la nivelul aplicaŃie. O astfel de soluŃie se
numește VPN ( Virtual Private Network ) și permite că două reŃele să apară ca fiind în
aceeași reŃea locală deși ele aparŃin unor reŃele d iferite (figura 2.33). Tunelarea VPN
oferă securitate sporită deoarece permite criptarea globală a transferurilor și
autentificarea utilizatorilor.
Raportat la modelul de comunicaŃie OSI, tunelarea V PN se poate realiza la
nivelul legăturii de date (tunelare PPTP, L2TP), la nivelul reŃea (tunelare IPSec) sau
la nivelul aplicaŃie (tunelare SSL).

Principalele protocoale folosite pentru tunelare V PN sunt:
• Point1to1Point Tunneling Protocol (PPTP)
• Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
• IP security (IPsec)

PointvtovPoint Tunneling Protocol (PPTP) este un protocol orientat pe
modelul clientMserver, fiind proiectat special pent ru a asigura tuneluri virtuale prin
reŃele IP utilizând PPP (Point to Point Protocol). El este rezultatul cooperării între mai
multe firme (3Com, US Robotics, Microsoft etc). PPT P suportă mai multe conexiuni
PPP printrMun singur tunel PPTP.
După ce conexiunea fizică a fost stabilită și utili zatorul autentificat, PPTP se
bazează pe PPP pentru crearea datagramelor IP. Apoi PPTP încapsulează
pachetele PPP pentru transmisia prin tunelul IP. Cl ientul se adresează unui server
RAS (Remote Access Server) prin intermediul căruia accesează reŃeaua distantă.
PPTP folosește două canale virtuale de comunicaŃie pe aceeași conexiune: un canal
de date și un canal de control , care rulează peste legătura TCP, portul 1723. Ace st
canal conŃine informaŃii referitoare la starea legă turii și transferă mesajele de
management necesare. Mesajele de management sunt re sponsabile cu stabilirea,
gestionarea și închiderea tunelului PPTP.
O facilitate interesantă a PPTP este suportul pentr u tunelarea altor protocoale
de transport, gen NetBEUI, IPX sau AppleTalk. Deoar ece PPTP este un protocol de
nivel doi, el include și un antet asociat mediului de transmisie care ii permite să
opereze prin Ethernet sau conexiuni PPP (dialMup, d e exemplu).
Criptarea și atentificarea datelor nu fac parte din PPTP, bazânduMse pentru
aceasta pe funcŃiile protocolului PPP care foloseșt e autentificarea și criptarea ca
mijloace de securizare a legăturii. PPTP asigură co mpresia datelor și, în legătură cu
aceasta, unele elemente de criptare.

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

76

Există tuneluri PPTP voluntare și tuneluri obligatorii . ÎntrMun tunel voluntar,
utilizatorul iniŃiază conexiunea PPTP către un alt calculator, folosind infrastructura IP
standard. În cazul tunelurilor obligatorii, acestea sunt definite la nivelul ruterelor iar
utilzatorii nu au posibiliatea de a le evita, o înt reaga subreŃea putând fi astfel
tunelată.

Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP) este asemănător cu PPTP, combinând
PPTP cu protocolul Layer 2 Forwarding (L2F) definit de corporaŃia Cisco. Avantajul
este că acesta este compatibil cu alte medii de tra nsfer, precum ATM, dar și cu alte
reŃele bazate pe transferul de pachete, cum ar fi X .25. La fel ca și PPTP, L2F
folosește PPP ca suport pentru asigurarea conexiuni i iniŃiale și a serviciilor
(autentificarea, de exemplu). Spre deosebire de PPT P, L2F folosește Terminal
Access Controller Access1Control System (TACACS), un protocol brevetat de Cisco,
care oferă funcŃii de autentificare, autorizare și administrare complexe. L2F definește
conexiuni tunel, suportă un nivel suplimentar de au tentificare și oferă autentificare la
nivel de gateway sau firewall.
Ca și PPTP, L2TP apelează la PPP pentru stabilirea conexiunii. L2TP se
așteaptă ca PPP să stabilească conexiunea fizică, s ă facă autentificarea iniŃială, să
creeze datagramele și, după terminarea sesiunii, să închidă conexiunea. L2TP
comunică cu celălalt nod pentru a determina dacă ap elantul este autorizat și dacă
punctul final acceptă conexiunea L2TP. Dacă nu, ses iunea este închisă.
L2TP operează cu două tipuri de mesaje: de date și de control. Spre
deosebire de PPTP, care necesită două canale, L2TP combină canalele de date și
de control întrMun singur flux. ÎntrMo reŃea IP, ac est lucru se prezintă sub forma
împachetării datelor și a mesajelor întrMo datagram a UDP.
Pentru reducerea congestionării reŃelei, L2TP supo rtă controlul fluxului de
date . Acesta este implementat întrMun concentrator de acces L2TP (L2TP Access
Concentrator – LAC), care funcŃionează ca server de acces la reŃea și un server
L2TP de acces la reŃea (L2TP Network Access Server – LNS), care are rolul de a
asigura accesul la reŃeaua distantă. Mesajele de co ntrol conŃin informaŃii privind L2TP PPTP

Internet Clienti PPP

Figura 2.33 Tunelarea VPN (PPTP, L2TP) Tunel PPTP
LAC LAN local
RAS
LNS VPN
Tunel L2TP LAN distant
Server
VPN
Server
VPN PPP

Capitolul 2. Organizarea reŃelelor de calculatoare
77 ratele de transmisie sau alŃi parametri ai comunica Ńiei. TransferânduMși reciproc
aceste informaŃii, serverele LAC și LNS pot control a fluxul de date.
L2TP permite compresia antetelor pachetelor de dat e și suportă, ca și PPTP,
tuneluri voluntare și obligatorii.

IP security (IPsec) este o altă soluŃie de tunelare specifică nivelulu i 3 al stivei
de protocoale ( layer 3 ). Deoarece protocolul TCP/IP nu oferă nici un fel de protecŃie,
au apărut mai multe metode de a umple acest gol, un a din ele fiind IPSec.
Documentele pentru aceste standard au fost elaborat e pentru sistemul IPv6
(publicate în 1995), dar au fost modificate pentru adaptarea lor la IPv4. SpecificaŃiile
împart conceptele soluŃiei în două clase, autentifi care și criptare.
Partea de autentificare este tratată printrMun antet de autentificare (AH M
Authtentication Header ), iar criptarea este realizată la nivelul segmentu lui ce conŃine
datele utile încapsulate și securizate (EPS M Encapsulating Security Payload ).