Elaborarea Proiectului Retelei Orasenesti cu Aplicarea Tehnologiilor Ethernet

Cuprins:

Cuprins……………………………………………………………………………………………………………….. 3

Introducere………………………………………………………………………………………………………… 5

1. Rețelele de comunicații între calculatoare…………………………………………….. 6

1.1. Introducere în rețelele de comunicații între calculatoare…………………. 6

1.1.1. Teleprelucrarea datelor…………………………………………………………………………………. 6

1.1.2. Tipuri de rețele…………………………………………………………………………………………………. 7

1.1.3. Transmisia informației în mediile de teleprelucrare………………………….. 15

1.1.4. Noțiunea de protocol, stivă de protocoale……………………………………………… 19

1.1.5. Modelul de referință ISO / OSI………………………………………………………………….. 20

1.1.6. Modelul TCP / IP…………………………………………………………………………………………….. 22

2. Elemente de bază de interconectare a rețelelor…………………………………….. 25

2.1. Elemente de interconectare a rețelelor…………………………………………………….. 25

2.1.1. Repetor………………………………………………………………………………………………………………… 25

2.1.2. Punte…………………………………………………………………………………………………………………….. 26

2.1.3. Ruter…………………………………………………………………………………………………………………….. 37

2.1.4. Tuneluri………………………………………………………………………………………………………………. 38

2.1.5. Porți………………………………………………………………………………………………………………………. 44

2.1.6. Modelele de rețea OSI si Project 802………………………………………………………. 45

2.2. Internet, scurt istoric………………………………………………………………………………………. 46

2.2.1. Structura pachetului TCP / IP……………………………………………………………………… 49

2.2.2. Adrese IP și adrese Internet…………………………………………………………………………. 53

2.2.3. Moduri de conectare la Internet………………………………………………………………….. 60

2.3. Aplicații de rețea în Internet………………………………………………………………………… 62

2.3.1. Poșta electronică (e – mail)…………………………………………………………………………… 62

2.3.2. World Wide Web……………………………………………………………………………………………… 69

3. Materializarea proiectului……………………………………………………………………………… 79

3.1. Premize și obiective…………………………………………………………………………………………. 79

3.2. Local Area Network bazat pe Ethernet…………………………………………………….. 80

3.2.1. LAN……………………………………………………………………………………………………………………….. 80

3.2.2. Clasificarea LAN-urilor………………………………………………………………………………….. 81

3.2.3. Arhitectura Ethernet…………………………………………………………………………………………. 83

3.2.4. Rutarea în Internet…………………………………………………………………………………………….. 92

3.2.5. Avantajele architecturii Ethernet…………………………………………………………………. 108

3.2.6. Pentru ce se plătește?……………………………………………………………………………………….. 108

4. Aprecierea cheltuielilor economice……………………………………………………………. 111

4.1. Introducere…………………………………………………………………………………………………………… 111

4.2. Planul calendaristic…………………………………………………………………………………………… 111

5. Protecția muncii și sanitarie de producere……………………………………………….. 118

5.1. Zgomotul………………………………………………………………………………………………………………. 118

5.2. Securitatea electrică………………………………………………………………………………………….. 119

5.3. Microclimatul……………………………………………………………………………………………………… 120

5.4. Securitatea antiincendiară………………………………………………………………………………. 121

5.5. Radiație…………………………………………………………………………………………………………………. 122

5.6. Parametrii vizuali a imaginii…………………………………………………………………………. 123

5.7. Efecte psihofiziologice……………………………………………………………………………………. 124

5.8. Iluminatul……………………………………………………………………………………………………………… 125

5.9. Calcularea iluminatului artificial a încăperii……………………………………………. 126

5.10. Ecologia…………………………………………………………………………………………………………………. 127

Bibliografie…………………………………………………………………………………………………………… 129

Anexa 1: Topologia rețelelor…………………………………………………………………… 130

Anexa 2: Caracteristicele Ethernetului………………………………………………… 131

Anexa 3: Schema de conectare a PCului la HUB / Switch………….. 132

Anexa 4: Regulile de proiectare a rețelelor Ethernet……………………… 133

=== 09.Bibliografie ===

Bibliografie

– V. Pescaru, I. Dumitrescu, C. Bilciu, I. Satran, A. Nica: "Initiere in teleprelucrarea datelor", Editura Tehnica, Bucuresti, 1972.

– Andrew S. Tanenbaum: "Retele de calculatoare", Editia a treia, Editura Agora, Tg. Mures, 1998.

– Florian Mircea Boian: "Programare distribuita In Internet, metode si aplicatii", Grupul microInformatica, Cluj Napoca, 1997.

– Ion Banica: "Retele de comunicatii intre calculatoare", Editura Teora, Bucuresti, 1998.

– Mark Gibbs: "Retele de calculatoare pentru incepatori", Editura Teora, Bucuresti, 1996.

– D. W. Davies, D. L. A. Barber: "Retele de interconectarea calculatoarelor", Editura Tehnica, Bucuresti, 1976.

– Kris Jamsa, Suleiman Lalani, Steve Weakley: "Programarea in WEB", Editura ALL, Bucuresti, 1997.

– Peter Kent: "Ghidul bobocului pentru Internet cu Windows 95", Editura Teora, Bucuresti, 1996.

– Florin V. Pilat, Sorin Popa, Sorin Deaconu, Florin Radu: "Introducere in Internet", Editura Teora, Bucuresti, 1995.

– http://www.ixbt.com

– http://www.citforum.ru

– http://www.fsea.ugal.ro

– http://www-2.cs.cmu.edu

=== 04.Capitolul 1 ===

CAPITOLUL I

Rețelele de comunicații între calculatoare

1.1. Introducere în rețelele de comunicații între calculatoare

1.1.1. Teleprelucrarea datelor

În ultimele decenii, caracterizate printr-o explozie informaționala fără precedent in istoria omenirii, o importanta deosebita au dobândit-o capacitatea si resursele de comunicație de care dispun proiectanții și utilizatorii sistemelor informatice, in cadrul cărora un loc important îl ocupă calculatorul electronic.

Calculatoarele sunt utilizate din ce în ce mai mult în cele mai diverse domenii ale activității umane. În ziua de astăzi nu se poate vorbi despre un domeniu de activitate în care sa nu existe și un calculator. Aceasta deoarece culegerea si prelucrarea informațiilor existente, nu s-ar putea executa corect și in timp optim pentru sistemul căruia i se adresează, fără ajutorul calculatorului. În cele mai multe cazuri mai multe calculatoarele funcționează împreuna pentru a asigura informațiile necesare unui anumit sistem, acestea fiind amplasate in diverse locuri de unde se preiau datele supuse prelucrării. Numărul calculatoarelor conectate direct la rețele de comunicații în scopul deservirii unor beneficiari aflați la distanta este in continua creștere. Se spune ca aceste calculatoare sunt instalate, sau lucrează, in medii de teleprelucrare.

Teleprelucrarea datelor este un procedeu de prelucrare automata a informației a cărui caracteristică principală este utilizarea unui calculator cu performante ridicate, denumit calculator principal, sau server, de către mai mulți utilizatori, situați in locuri diferite si la distanta față de calculatorul principal, transmisia informației făcându-se prin sisteme de telecomunicație.

Mai putem spune ca prin mediu de teleprelucrare se înțelege ansamblul de mijloace hardware si software care permite prelucrarea la distanță a informației. Practic orice sistem care comunică cu altele prin cel puțin o linie de comunicație reprezintă un mediu de teleprelucrare.

Principalele faze ale teleprelucrării sunt:

– colectarea si pregătirea (prelucrarea) datelor la utilizatori, deci in locurile unde sunt generate;

– introducerea / extragerea informației în / din sistemul de transmisie a datelor;

– transmisia informației printr-o rețea de telecomunicație;

– controlul informațiilor transmise / recepționate;

– detectarea erorilor, care s-ar putea sa apară în procesul de transmisie, și corectarea acestora.

Pentru efectuarea acestor faze sunt utilizate tehnici și metode diferite, caracteristice fiecărei faze. Teleprelucrarea datelor necesita echipamente specializate de intrare / ieșire adaptate la liniile de comunicații, precum si metode specifice de transmisie a informației numerice.

Analizând cele spuse mai sus putem spune ca teleprelucrarea prezintă doua funcții distincte:

– prelucrarea informațiilor;

– transmisia informațiilor la distanta.

Mediile de teleprelucrare sunt formate dintr-un calculator principal, diverse sisteme de calcul (calculatoare) amplasate la utilizatori și echipamentele de adaptare și control necesare pentru asigurarea emiterii / recepției si transmisiunii informațiilor, aceasta din urma realizându-se prin diferite linii de telecomunicație la care sunt conectate sistemele.

În zilele noastre vechiul model al unui singur calculator (mainframe) care servește problemele de calcul ale unui sistem a fost înlocuit cu un model in care munca este făcută de un număr mare de calculatoare, care sunt utilizate separat, dar interconectate. Prin cooperarea între calculatoare se pot realiza o multitudine de activități:

– transferul unui fișier de la un calculator la altul;

– se poate accesa o baza de date existenta pe un alt calculator;

– se pot transmite mesaje;

– se pot utiliza resursele hardware (imprimante, scannere, plottere, etc.) și software ale unui alt calculator.

Toate aceste calculatoare legate între ele alcătuiesc o rețea.

Rețeaua de calculatoare reprezintă un ansamblu de calculatoare interconectate prin intermediul unor medii de comunicație, asigurându-se în acest fel utilizarea în comun de către un număr mare de utilizatori a tuturor resurselor fizice (hardware), logice (software si aplicații de baza) si informaționale (baze de date) de care dispune ansamblul de calculatoare conectate.

O altă definiție: prin rețea de calculatoare înțelegem o colecție de calculatoare autonome interconectate între ele. Se spune despre două calculatoare că sunt interconectate dacă sunt capabile sa schimbe informații intre ele.

O altă noțiune utilizată este lucrul in rețea care reprezintă conceptul de conectare a unor calculatoare care partajează resurse. Resursele pot fi:

– date (baze de date);

– aplicații (orice program: Word, un program de gestiune a stocurilor, etc.);

– periferice (imprimante, scannere, etc.).

În următoarele capitole voi încerca să explic noțiunile fundamentale care stau la baza transferului și prelucrării la distanță a informației.

1.1.2. Tipuri de rețele

În funcție de criteriul de clasificare care se are în vedere există mai multe tipuri de rețele de calculatoare. Criteriile cele mai des utilizate în clasificarea rețelelor sunt:

După tehnologia de transmisie:

– rețele cu difuzare (broadcast);

– rețele punct – la – punct;

După scara la care operează rețeaua (distanță);

– rețele locale LAN;

– rețele metropolitane MAN;

– rețele de arie întinsă WAN;

– Internet-ul;

După topologie:

– rețele tip magistrală (bus);

– rețele tip stea (star);

– rețele tip inel (ring);

– rețele combinate.;

După tipul sistemului de operare utilizat:

– rețele peer-to-peer;

– rețele bazate pe server.

În continuare vor fi enumerate principalele caracteristici ale fiecărui tip de rețea.

Rețele cu difuzare (broadcast) sunt acele rețele care au un singur canal de comunicație care este partajat (este accesibil) de toate calculatoarele din rețea. Mesajul (numit pachet) poate fi adresat unui singur calculator, tuturor calculatoarelor din rețea (acest mod de operare se numește difuzare) sau la un subset de calculatoare (acest mod de operare se numește trimitere multiplă). Acest mod transmitere este caracteristic rețelelor LAN.

Rețele punct la punct sunt acele rețele care dispun de numeroase conexiuni intre perechi de calculatoare individuale. Pentru a ajunge de la calculatorul sursă la calculatorul destinație, un pachet s-ar putea să fie nevoit să treacă prin unul sau mai multe calculatoare intermediare. Deseori sunt posibile trasee multiple, de diferite lungimi, etc.

În general rețelele mai mici (locale) tind sa utilizeze difuzarea, în timp ce rețelele mai mari sunt de obicei punct – la – punct.

Rețele LAN – Local Area Network – sunt in general rețele private localizate într-o singura camera, clădire sau într-un campus de cel mult câtiva kilometri. Aceste retele sunt caracterizate prin:

– mărime: LAN – urile au în general dimensiuni mici iar timpul de transmisie este limitat și cunoscut dinainte;

– tehnologia de transmisie consta dintr-un singur cablu la care sunt conectate toate calculatoarele (de aici vine numele de difuzare). Aceste rețele funcționează la viteze cuprinse intre 10 si 100 Mb/s. LAN – urile mai pot funcționa și la viteze mai mari, de pana la sute de Mb/s. În general aceste viteze de transmisie se măsoară în megabiți / secunda Mb/s și nu în megabytes / secunda (MB/s);

– topologie: LAN – urile pot utiliza diferite topologii: magistrala, inel, etc. În figura 1 sunt reprezentate doua astfel de rețele: cu topologie magistrala si inel.

Figura 1.1.1 – Doua rețele LAN: magistrală și inel

Rețele MAN – Metropolitan Area Network – reprezintă o extensie a rețelelor LAN și utilizează în mod normal tehnologii similare cu acestea. Aceste rețele pot fi atât private cât și publice. O rețea MAN conține numai un cablu sau doua, fară să conțină elemente de comutare care dirijează pachetele pe una dintre cele câteva posibile linii de ieșire. Un aspect important al acestui tip de rețea este prezenta unui mediu de difuzare la care sunt atașate toate calculatoarele. Aceste rețele funcționează, în general, la nivel de oraș.

Rețele WAN – Wide Area Network – sunt acele rețele care acoperă o arie geografica întinsă – deseori o țară sau un continent întreg. În această rețea calculatoarele se numesc gazde (în literatura de specialitate se mai utilizează si următorii termeni: host si sistem final). Gazdele sunt conectate între ele printr-o subrețea de comunicație, numita pe scurt subrețea. Sarcina subrețelei este sa transmită mesajele de la gazda la gazda.

Subrețeaua este formata din:

– linii de transmisie, numite circuite, canale sau trunchiuri, care are rolul de a transporta biții între calculatoare;

– elemente de comutare, calculatoare specializate, folosite pentru a conecta două sau mai multe linii de transmisie. Nu există o terminologie standard pentru denumirea acestor elemente de comutare; astfel putem întâlni diferiți termeni pentru desemnarea acestora ca : noduri de comutare a pachetelor, sisteme intermediare, comutatoare de date. Termenul generic pentru aceste calculatoare de comutare este router. Fiecare calculator este în general conectat (face parte) la un LAN in care exista un router, prin intermediul căruia se face legătura între două rețele diferite.

Rețeaua conține numeroase cabluri sau linii telefonice, fiecare din ele legând două router – e. Dacă două router – e, care nu sunt legate între ele, doresc sa comunice, atunci ele trebuie să apeleze la un router intermediar.

Subrețeaua este de tip punct-la-punct (se mai utilizează si următorii termeni: subrețea memorează – si – retransmite sau subrețea cu comutare de pachete), deoarece principul de funcționare este următorul: când un pachet este transmis de la un router la altul prin intermediul unui alt router (oruter intermediar), acesta este reținut acolo pâna când linia ceruta devine disponibila si apoi este transmis.

Figura 1.1.2 – Alcătuirea unei subrețele

Analizând figura de mai sus putem spune ca subrețea, se refera la colecția de router – e și linii de comunicație aflate în proprietatea operatorului de rețea. De exemplu, sistemul telefonic consta din centrale telefonice de comutare, care sunt conectate între ele prin linii de mare viteză și sunt legate la domicilii si birouri prin linii de viteză scăzută. Aceste linii și echipamente, deținute si întreținute de către compania telefonica, formează subrețeaua sistemului telefonic. Telefoanele propriu-zise (în rețea gazde, sau sisteme) nu sunt o parte a subrețelei.

Combinația dintre o subrețea și gazdele sale formează o rețea. În cazul unui LAN, rețeaua este formată din cablu și gazde; aici nu exista cu adevărat o subrețea.

O problema importanta in proiectarea unei retele WAN este alegerea topologiei si anume modul de interconectare a router – elor.

O inter – retea se formeaza atunci cand se leaga intre ele retele diferite. De exemplu legarea unui LAN si a unui WAN, sau legarea a doua LAN – uri formeaza o inter – retea.

Al treilea criteriu de clasificare a retelelor este dupa topologie.

La instalarea unei retele, problema principala este alegerea topologiei optime si a componentelor adecvate pentru realizare.

Prin topologie se intelege dispunerea fizica in teren a calculatoarelor, cablurilor si a celorlalte componente care alcatuiesc reteaua, deci se refera la configuratia spatiala a retelei, la modul de interconectare si ordinea existenta intre componentele retelei.

Atunci cand se alege topologia unei retele un criteriu foarte important care se are in vedere este cel al performantei retelei. De asemenea, topologia unei retele implica o serie de conditii: tipul cablului utilizat, traseul cablului, etc. Topologia unei retele poate determina si modul de comunicare a calculatoarelor in retea. Topologii diferite implica metode de comunicatie diferite, iar toate aceste aspecte au o mare influenta in retea. In domeniul retelelor locale sunt posibile mai multe topologii, din care doar trei sunt larg raspandite: linie, inel si stea.

Topologia magistrala – bus sau liniara – este cea mai simpla si mai uzuala metoda de conectare a calculatoarelor in retea. Printre cele mai importante caracteristici amintim:

– consta dintr-un singur cablu, numit trunchi care conecteaza toate calculatoarele din retea pe o singura linie;

– comunicatia pe magistrala presupune intelegerea urmatoarelor concepte:

– transmisia semnalului: la un moment dat numai un singur calculator poate transmite mesaje;

– reflectarea semnalului;

– terminatorul, utilizat pentru a opri reflectarea semnalului;

– este o topologie pasiva, adica calculatoarele nu actioneaza pentru transmiterea datelor de la un calculator la altul;

Figura 1.1.3 – Topologia magistrală

– daca un calculator se defecteaza, el nu afecteaza restul retelei, cu conditia ca placa de retea a calculatorului respectiv sa nu fie defecta;

– cablul din aceasta topologie poate fi prelungit prin una din urmatoarele metode:

– o componenta numita conector tubular (BNC);

– un dispozitiv numit repetor utilizat pentru a conecta doua cabluri; el mai are si rolul de a amplifica semnalul inainte de a-l transmite mai departe;

Figura 1.1.4 – Prelungirea unei rețele prin repetor

– reprezinta o conexiune multipunct – informatiile emise de un calculator sunt receptionate de toate celelalte calculatoare;

– facilitati de reconfigurare (toate calculatoarele conectate au drepturi egale);

– costul redus al suportului si al dispozitivelor de cuplare

Cea mai cunoscuta topologie bus este Ethernet.

Topologia stea – star – atunci cand se utilizeaza aceasta topologie toate calculatoarele sunt conectate la un nod central care joaca un rol particular in functionarea retelei. Orice comunicatie intre doua calculatoare va trece prin acest nod central, care se comporta ca un comutator fata de ansamblul retelei. Printre caracteristicile mai importante amintim:

– calculatoarele sunt conectate prin segmente de cablu la o componenta centrala numita concentrator (hub – Host Unit Broadcast);

– calculatoarele nu pot comunica direct intre ele ci numai prin intermediul concentratorului;

– aceste retele ofera resurse si administratie centralizate;

– retelele mari necesita o lungime de cablu mare;

– daca nodul central (hub – ul) se defecteaza, cade intreaga retea;

– daca un calculator sau cablul care il conecteaza la hub se defecteaza, numai calculatorul respectiv este in imposibilitatea de a transmite sau receptiona date in retea;

– poate utiliza in mare parte cablajul telefonic vechi existent intr-o societate;

– transferul informatiei se face punct la punct dar, cu ultimele tipuri de comutatoare, este posibil si un transfer multipunct.

Figura 1.1.5 – Topologia stea

Topologia inel – ring – intr-o astfel de configuratie toate calculatoarele sunt legate succesiv intre ele, doua cate doua, ultimul calculator fiind conectat cu primul. Dintre caracteristicile mai importante enumeram:

– conecteaza calculatoarele printr-un cablul in forma de bucla (nu exista capete libere);

– este o topologie activa – este acea topologie in care calculatoarele regenereaza semnalul si transfera datele in retea -, fiecare calculator functioneaza ca un repetor, amplificand semnalul si transmitandu-l mai departe; iar daca ii este destinat il copiaza;

– mesajul transmis de catre calculatorul sursa este retras din bucla de catre acelasi calculator atunci cand ii va reveni dupa parcurgerea buclei;

– defectarea unui calculator afecteaza intreaga retea;

– transmiterea datelor se face prin metoda jetonului (token passing).

Figura 1.1.6 – Topologia inel

Cea mai cunoscuta topologie inel este Token – ring de la IBM.

In afara acestor topologii standard exista si alte variante, dintre care cele mai uzuale sunt:

– topologia magistrala-stea: exista mai multe retele cu topologie stea, conectate prin intermediul unor trunchiuri liniare de tip magistrala. Daca un calculator se defecteaza, acest lucru nu va afecta buna functionare a retelei, dar daca se defecteaza un concentrator (hub), toate calculatoarele conectate la el vor fi incapabile sa mai comunice cu restul retelei (figura 7);

– topologia inel-stea; este asemanatoare topologiei magistrala – stea. Deosebirea consta in modul de conectare a concentratoarelor: in topologia magistrala – stea ele sunt conectate prin trunchiuri lineare de magistrala, iar in topologia inel – stea sunt conectate printr-un concentrator principal (figura 8).

Figura 1.1.7 – Topologie magistrală – stea

Figura 1.1.8 – Topologia inel-stea

Retelele peer-to-peer (de la egal la egal) sunt acele retele in care partajarea resurselor nu este facuta de catre un singur calculator, ci toate aceste resurse sunt puse la comun de catre calculatoarele din retea. Aceste retele au anumite caracteristici:

– numarul maxim de calculatoare care pot fi conectate este de 10 calculatoare la un workgroup;

– implica costuri mici, si de aceea sunt des utilizate de catre firmele mici;

– se utilizeaza atunci cand zona este restransa, securitatea datelor nu este o problema, organizatia nu are o crestere in viitorul apropiat;

– toate calculatoarele sunt egale; este si client si server, neexistand un administrator responsabil pentru intreaga retea;

Retele bazate pe server (client / server) sunt acele retele care au in componenta un server specializat: de fisiere si de tiparire; de aplicatii; de posta; de fax; de comunicatii. Printre avantajele retelelor bazate pe server amintim:

– partajarea resurselor;

– securitate;

– salvarea de siguranta a datelor;

– redundanta;

– numar de utilizatori.

Intr-o retea combinata exista doua tipuri de sisteme de operare pentru a oferi ceea ce multi utilizatori considera a fi o retea completa.

Toate retelele au anumite componente, functii si caracteristici comune, precum:

– servere sunt acele calculatoare care ofera resurse partajate pentru utilizatorii retelei;

– clienti sunt acele calculatoare care acceseaza resursele partajate in retea de un server;

– medii de comunicatie, reprezinta modul in care sunt conectate calculatoarele in retea (tipul cablului utilizat, a modemului);

– date partajate, reprezinta fisierele puse la dispozitie de serverele de retea;

– resurse: fisiere, imprimante si late componente care pot fi folosite de utilizatorii retelei.

Alti termeni frecvent utilizati sunt:

– subretea, termenul este potrivit in contextul unei retele larg raspandite geografic, si se refera la colectia de ruter – e si linii de comunicatie aflate in proprietatea operatorului de retea;

– retea, reprezinta combinatia dintre o subretea si gazdele sale (host – uri). In cazul unui LAN, reteaua este formata din cablu si gazde;

– inter – retea, ea se formeaza atunci cand se leaga intre ele retele diferite. Legarea unui LAN si a unui WAN, sau legarea a doua LAN – uri formeaza o inter – retea.

1.1.3. Transmisia informației în mediile de teleprelucrare

Transmisia informatiei in mediile de teleprelucrare consta in transferul informatiilor, reprezentate codificat prin semnale binare, intre punctele terminale si calculatoare prin intermediul retelelor de telecomunicatie existente sau prin linii speciale de transmitere a acestora.

Scopul acestei transmisiuni, prin care se asigura utilizarea de la distanta a resurselor calculatoarelor, este acela de a reproduce la calculatorul receptor semnale cu acelasi continut cu cele care au fost trimise.

Dupa cum am spus informatiile sunt transmise de la un calculator la altul prin intermediul unei linii de transmisie, numita de obicei canal de telecomunicatie si care reprezinta totalitatea mijloacelor destinate transmiterii unui mesaj, fiind practic o cale de transmisiune electrica a datelor intre doua sau mai multe calculatoare, impreuna cu toate circuitele secundare de asigurare a nivelului energetic al semnalului. Astfel un canal este format din: linii telefonice, adaptoare, filtre, etc.

Aceste medii de transmisie pot fi impartite in doua grupe:

– mediile ghidate, cum ar fi cablul de cupru (cablul torsadat, cablul coaxial), fibrele optice;

– mediile neghidate, cum ar fi undele radio si laserul.

In toate cazurile transmisia informatiei prin aceste canale de telecomunicatie nu se poate face fara o oarecare degradare a informatiei, pricinuita de obicei de perturbatiile care apar pe parcursul transmisiunii. Acesti factori care afecteaza transmisiile sunt:

– atenuarea, reprezinta pierderea in energie in timpul propagarii semnalului;

– distorsiunea in intarziere, este determinata de faptul ca diferite componente Fourier se propaga cu diferite viteze;

– zgomotul, reprezinta energia nedorita, provenita din alte surse decat emitatorul.

Atunci cand un calculator doreste sa transmita informatii pe o linie telefonica, acestea trebuie sa fie in prealabil convertite din semnale binare in semnale analogice, apoi la capatul unde are loc receptia din semnale analogice in semnale digitale la receptor.

Echipamentul care realizeaza aceste transformari se numeste modem – echipamentul care accepta un sir serial de biti la intrare si produce un purtator modulat la iesire (sau vice-versa). Acesta este inserat intre calculator (digital) si sistemul telefonic (analogic) Pentru liniile inchiriate este posibila utilizarea semnalului digital da la un capat la altul, dar acestea sunt foarte scumpe si sunt utilizate numai pentru a construi retele private in interiorul unei firme.

Figura 1.1.9 – Modul de interpunere a modemurilor

Modemurile se pot clasifica dupa mai multe criterii: viteza, caracteristicile de apel, modul de conectare la sistem, etc.

Modemul realizeaza, in principal, procesul de modulare – demodulare a semnalului purtator. Acest semnal este caracterizat prin trei parametri:

– amplitudine;

– frecventa;

– faza.

In functie de acesti parametri vom avea trei tipuri de modulatie:

– modulatie de amplitudine (AM), caz in care frecventa oscilatiilor este constanta, si se modifica amplitudinea;

– modulatie de frecventa (FM), amplitudinea oscilatiilor ramane constanta si se modifica frecventa;

– modulatie da faza (PM), amplitudinea si frecventa raman constante, dar are loc un u salt in faza.

Modulatia este procedeul de transmisiune a unui semnal purtator, la care unul din parametrii caracteristici este modificat in concordanta cu valoarea semnalului modulator ce reprezinta mesajul de transmis.

Demodulatia este procedeul de extragere, la receptie, a semnalului modulator (a mesajului) din semnalul modulat receptionat.

Transmiterea semnalului codat prin canalul de comunicatie se poate efectua utilizand cele doua tehnici:

– transmisia in banda de baza, caz in care se folosesc semnale digitale pe o singura frecventa

Figura 1.1.10 – Semnal digital bidirecțional

– transmisia in banda larga, caz in care se folosesc semnale analogice intr-un domeniu de frecvente.

Figura 1.1.11 – Semnal analogic unidirecțional

Canalele de transmisiune se caracterizeaza prin (parametri):

– banda de frecventa, se exprima prin largimea benzii de frecventa transmisa, sau prin frecventele limita extreme ale semnalelor ce se pot transmite prin canal. Prin frecventa de lucru se intelege frecventa semnalului purtator nemodulat, cuprinsa intre banda de frecventa a canalului de transmisiune utilizat. In sistemele de teleprelucrare, din punctul de vedere al benzii de frecventa canalele de transmisiune se clasifica in:

– canale vocale, cu banda de frecventa 300 – 3400 Hz, si o largime de banda de 3100 Hz, iar viteza de transmisie 600 – 4800 bauds;

– canale subvocale, cu o largime de banda inferioara celei vocale (< 3000 Hz), viteza de transmisie 45 – 200 bauds;

– canalele banda larga, cu o largime de banda superioara celei vocale, insa mai mica de 48kHz, viteza de transmisie 19200 – 500000 bauds.

– viteaza de transmisie a datelor binare printr-un canal de comunicatie se exprima prin viteza de modulatie (numarul de momente emise pe secunda) corespunzatoare semnalului transmis, evaluata in bauds. Baud – ul este unitatea de masura pentru viteza de modulatie si reprezinta rapiditatea de modulatie corespunzatoare unui moment emis pe secunda de sursa de informatie (numarul de variatii pe secunda). In cazul transmisiei de date binare baud – ul corespunde unui bit / s, deci 1 baud = 1 bit / s.

– precizia de transmisie (coeficient mediu de erori sau frecventa erorilor) reprezinta numarul mediu de elemente (bits) sau caractere la care s-a produs o eroare datorata perturbatiilor din canal;

– modul (sensul) de transmisie, este fie de la emitator la receptor, fie de la receptor la emitator. Din acest punct de vedere, exista trei tipuri de canale de transmisie:

– simplex, la care informatiile se transmit numai intr-un singur sens, in care caz se spune ca avem o comunicare simplex;

– semiduplex, la care informatiile pot fi transmise in ambele sensuri, dar nu simultan, ci la momente diferite de timp prin alternarea sensurilor, cand vom avea o comunicare semiduplex;

– duplex, la care informatiile pot fi transmise in ambele sensuri simultan, avem o comunicare duplex integral.

La folosirea retelelor telefonice pentru transmisia datelor in mediile de teleprelucrare se face distinctie intre :

– circuitele telefonice din retelele cu comutatie (manuala sau automata). In acest caz legatura se stabileste prin intermediul centralelor de comutatie in urma apelarii de catre statia abonata a numarului statiei chemate;

– circuitele telefonice inchiriate (pentru transmisiuni de tip punct – la punct). In acest caz avem o legatura permanenta intre utilizator si celelalte sisteme din retea.

In afara modurilor de transmisie prezentate (simplex, semiduplex si duplex), prezinta interes si urmatoarele moduri de transmisie:

– modul de transmisie asincron ("start-stop") este caracterizat prin aceea ca intervalul de timp intre doua semnale oarecare este independent de durata semnalului elementar. Deoarece, in acest mod de transmisie, echipamentele emitatoare si receptoare nu sunt in faza (nu sunt sincronizate in timp), este necesara utilizarea unor semnale de separare, pentru indicarea inceputului si sfarsitului fiecarui caracter (caracterul este format dintr-un bloc de k biti, conform codului utilizat). Astfel, fiecare caracter este insotit de un bit de inceput – numit "START", si un bit de sfarsit – numit "STOP";

– modul de transmisie sincron este caracterizat prin aceea ca intervalul de timp intre doua semnale oarecare este intotdeauna un multiplu intreg al duratei semnalului elementar. Acest mod de transmisie elimina utilizarea pentru fiecare caracter a semnalelor de separare, permitand astfel o utilizare mai eficienta a capacitatii liniilor de telecomunicatie

Inainte de a trece mai departe mai trebuie adaugat faptul ca in prezent se cunosc doua tehnici de comutare:

– comutare de circuite, este specifica sistemului telefonic. O proprietate importanta a comutarii de circuite este necesitatea de a stabili o cale de la un capat la celalalt, inainte ca datele sa poata fi transmise;

– comutare de pachete, in acest caz nu se stabileste de la inceput o cale intre apelant si apelat. Aceasta tehnica se mai numeste memoreaza si transmite.

Am vazut ca la un moment dat unul sau mai multe statii transmit date, si altele sunt in asteptare. Setul de reguli care definesc modul in care un calculator plaseaza si preia date pe / de pe cablul de retea poarta numele de metoda de acces.

Metodele de acces previn accesul simultan pe cablu. Exista mai multe metode de acces:

– metode de acces multiplu cu detectarea purtatoarei si a coliziunii CSMA / CD (Carrier – Sense Multiple Access / Collision Detection);

– metode de acces multiplu cu detectarea purtatoarei si evitarea coliziunii CSMA / CA (Carrier – Sense Multiple Access with Collision Avoidance);

– metoda prin transferul jetonului (token passing);

– metoda cu prioritate la cerere.

O alta problema care apare in transmisia informatiilor este cea a codificarii informatiei. Aceasta este necesara in special datorita erorilor care pot sa apara pe parcursul transmisiei. Cele doua tipuri de coduri utilizate in teletransmisia datelor sunt:

– coduri corectoare de erori, sunt codurile care pe langa fiecare bloc de date trimis include si o informatie redundanta (un sie de biti sau caractere de control) care ajuta receptorul sa poata deduce caracterul care a fost trimis, si daca s-a produs o eroare sa o depisteze si sa ceara o noua transmisie;

– coduri detectoare de erori, sunt acele coduri care include o informatie redundanta pentru a permite receptorului sa constate daca a aparut o eroare, si sa ceara o noua transmisie, dar nu arata care este eroarea.

1.1.4. Noțiunea de protocol, stivă de protocoale

Am vazut ca o retea de calculatoare este alcatuita dintr-un ansamblu de mijloace de transmisie si de sisteme de calcul, pentru a realiza atat functii de transport a informatiei cat si functii de prelucrare a acesteia. Dar fiecare sistem de calcul prezinta un mod specific de stocare a informatiei si de interfatare cu exteriorul. Astfel, o retea de calculatoare care interconecteaza diferite sisteme de calcul poate functiona in bune conditii numai daca exista o conventie care stabileste modul in care se transmite si se interpreteaza informatia. Aceasta conventie poarta numele de protocol.

Pentru a intelege mai bine, vom prezenta in continuare celebrul exemplu al lui Andrew Tanenbaum de comunicare intre doi filozofi.

Figura 1.2.1 – Un mod de comunicare între doi filozofi

Doi filozofi, unul din India si altul din Anglia, doresc sa faca schimb de idei. Din pacate, sunt departe unul de celalalt si nici nu au o limba comuna prin care sa comunice, primul vorbind limba urdu iar al doilea engleza. Deoarece sunt departe unul de altul, ei trebuie sa comunice folosind un suport de comunicatie.

Pentru a se intelege intre ei, fiecare filozof angajeaza cate un translator (traducator) care sa cunoasca ambele limbi, iar ei la randul lor angajeaza cate o secretara care se va ocupa cu transmiterea efectiva a mesajului.

Dupa cum se vede filozoful 1 trimite translatorului sau mesajul pe care doreste sa-l primeasca filozoful 2. Acesta il traduce si il inmaneaza secretarei care il transmite mai departe prin fax, posta electronica sau cu telefonul secretarei 2.

Se evidentiaza astfel doua feluri de relatii intre cele 6 persoane participante la comunicatie. Pe de o parte sunt relatii intre partenerii cu aceleasi sarcini din cele doua tari (filozof 1 – filozof 2; translator 1 – translator 2; secretar 1 – secretar 2), iar pe de alta parte sunt relatii intre membrii din aceeasi tara care participa la comunicatie (filozof – translator; translator – secretar). Fiecare dintre aceste relatii functioneaza dupa reguli mutuale acceptate de catre parteneri. Cei doi filozofi accepta o serie de reguli de prezentare a conceptelor filozofice impuse de literatura filozofica mondiala; cei doi traducatori respecta si ei o serie de reguli de comunicare, iar cele doua secretare stabilesc de comun acord modul de transmitere a informatiilor.

Deci putem spune ca un protocol este un set de reguli si conventii ce se stabilesc intre participantii (de exemplu, filozof 1- filozof 2) la o comunicatie in vederea asigurarii bunei desfasurari a comunicatiei respective; sau protocolul este o intelegere intre partile care comunica asupra modului de realizare a comunicarii.

Din exemplu anterior, am vazut ca pentru a realiza comunicatia sunt necesare mai multe reguli (protocoale) care se stabilesc intre membrii de pe acelasi nivel si intre membrii din cadrul aceluiasi grup. Putem spune ca o comunicatie este caracterizata prin mai multe protocoale. Acest concept se numeste familie de protocoale (stiva) si reprezinta o lista de protocoale utilizate de catre un anumit sistem, cate un protocol pentru fiecare nivel.

Protocoalele sunt de doua feluri:

– rutabile: sunt acel protocoale care accepta comunicatii LAN – LAN pe mai multe cai;

– nerutabile.

In cadrul unui aceluiasi grup (filozof – translator – secretar) intre participantii la comunicatie schimbul de informatii se face pe baza unor alte conventii, numite servicii. In general participantii la comunicatie se numesc entitati. Entitatile de pe un nivel n (de exemplu, filozoful) furnizeaza un serviciu utilizat de catre nivelul n+1 (in cazul nostru, traducator). Nivelul n se numeste furnizor de servicii, iar nivelul n+1 se numeste utilizator de servicii.

Pe parcursul evolutiei comunicatiei intre calculatoare au fost elaborate mai multe familii de protocoale. Cele mai importante sunt modul de referinta ISO / OSI si modelul de referinta TCP / IP.

1.1.5. Modelul de referință ISO / OSI

Modelul OSI – Open System Interconnection – este un model de interconectare a sistemelor deschise, elaborat Intre anii 1977 si 1994 de catre Organizatia Internationala de Standarde (ISO – International Standards Organization). Termenul de "open" (deschis) semnifica faptul ca sistemul este apt sa fie "deschis" pentru comunicatii cu oricare alt sistem din retea care respecta aceleasi reguli (protocoale). Modelul ISO / OSI este un model stratificat si care este organizat pe sapte nivele:

1. nivelul fizic (physical layer): se ocupa de transmiterea bitilor printr-un canal de comunicatie; arata specificatii electronice / mecanice de transmisie si se ocupa de fapt cu transformarea bitilor in semnale electrice;

2. nivelul legaturii de date (data-link layer): fixeaza o transmisie a bitilor fara erori in jurul unei linii de transmisie; sarcina principala este de a transforma un mijloc oarecare de transmisie intr-o linie care sa fie disponibila nivelului superior (nivelul retea) fara erori de transmisie nedetectate; informatia circula la acest nivel sub forma de cadre;

3. nivelul retea (network layer): se ocupa de controlul functionarii subretelei; stabileste rutele de transport, tratarea si transferul mesajelor. Fixeaza si ruteaza fluxul de date intre capetele comunicatiei; informatiile circula la acest nivel sub forma de pachete;

4. nivelul transport (transport layer): rolul principal al acestui nivel este sa accepte date de la nivelul superior (nivelul sesiune), sa le descompuna, daca este cazul, in unitati mai mici, sa transfere aceste unitati nivelului inferior (nivelului retea) si sa se asigure ca toate fragmentele sosesc corect la celalalt capat;

5. nivelul sesiune (session layer): gestioneaza dialogul intre aplicatii sau utilizatori, sau mai putem spune ca permite utilizatorilor de pe sisteme diferite sa stabileasca intre ei sesiuni de lucru;

6. nivelul prezentare (presentation layer): se ocupa de sintaxa si semantica informatiilor transmise intre aplicatii sau utilizatori. Acest nivel gestioneaza structurile de date abstracte si le converteste din reprezentarea interna folosita de calculator in reprezentarea standardizata din retea si invers. Protocoalele de la acest nivel asigura compatibilitatea de codificare a datelor intre sistemele de calcul aflate in comunicatie;

7. nivelul aplicatie (application layer): se ocupa de interfata comuna pentru aplicatiile utilizator, de transferul fisierelor intre programe.

Modelul OSI este doar un model de arhitectura de retea, deoarece spune numai ceea ce ar trebui sa faca fiecare nivel, si nu specifica serviciile si protocoalele utilizate la fiecare nivel.

Trebuie mentionat ca intre doua nivele cu acelasi numar, aflate pe doua sisteme care comunica, nu exista de fapt o legatura fizica, ci are loc un schimb de informatii in cadrul unor conventii numite protocoale, care sunt intelese de catre nivelele respective.

In cadrul unui acelasi sistem intre doua nivele succesive exista o legatura fizica iar schimbul de informatii se face pe baza unor alte conventii, care se numesc servicii. Schimbul efectiv de semnale are loc numai la nivelurile fizice ale celor doua sisteme care comunica.

Circuitul datelor intre cele doua sisteme se efectueaza astfel: de la sistemul emitator datele se deplaseaza incepand cu nivelul 7 (aplicatie) spre nivelele inferioare, la fiecare nivel adaugandu-se un antet corespunzator nivelului; datele ajung prin intermediul nivelului fizic la mediul de comunicatie. Aici ele sunt transformate in semnale electrice care sunt transmise statiei destinatie, unde datele se vor deplasa de aceasta data in sens invers, adica de la nivelul fizic pana la nivelul aplicatie, la fiecare nivel avand loc procesul de eliminare a antetului.

Figura 1.2.2 – Modelul ISO – OSI

Ceea ce trebuia retinut este faptul ca modelul OSI utilizeaza trei concepte esentiale, si anume:

– protocoale, care se stabilesc intre doua entitati de pe acelasi nivel, aflate pe sisteme diferite;

– servicii, care se stabilesc intre doua nivele succesive ale aceluiasi sistem;

– interfete; interfata unui nivel spune proceselor aflate la nivelul imediat superior cum sa faca accesul.

Cu toate ca aceste concepte sunt foarte clar diferentiate, nu se spune nimic despre modul in care ele functioneaza.

1.1.6. Modelul TCP / IP

Este mult mai vechi decat modelul OSI si a fost utilizat drept model de referinta de catre stramosul tuturor retelelor de calculatoare, ARPANET si apoi succesorul sa Internet – ul. ARPANET a fost o retea de cercetare sponsorizata de catre DoD (Department of Defense – Departamentul de Aparare al Statelor Unite). In cele din urma, reteaua a ajuns sa conecteze intre ele, utilizand linii telefonice inchiriate, sute de retele universitare si guvernamentale. Modelul de referinta TCP / IP a aparut ca o necesitate de interconectare a retelelor de diferite tipuri, iar denumirea a fost data dupa cele doua protocoale fundamentale utilizate.

Din figura care urmeaza se va observa diferenta dintre modelul de referinta ISO / OSI si modelul TCP / IP.

Figura 1.2.3 – Comparație între modelele ISO / OSI si TCP / IP

Nivelul gazda – la – retea (interfata – retea), despre acest nivel modelul TCP / IP nu spune mare lucru despre ceea ce ar trebui sa se intample aici, singura mentiune este aceea ca gazda trebuie sa se lege la retea, pentru a putea transmite date, folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit si variaza de la gazda la gazda si de la retea la retea. Acest nivel face ca functionarea nivelului superior, numit Internet si respectiv, retea, sa nu depinda de reteaua fizica utilizata in comunicatie si de tipul legaturii de date.

Nivelul Internet are rolul de a permite gazdelor sa emita pachete in orice retea si de a face ca pachetele sa circule independent pana la destinatie. Nivelul Internet defineste oficial un format de pachet si un protocol numit IP – Internet Protocol care asigura un serviciu de transmitere a datelor fara conexiune. Alte protocoale care pot functiona la acest nivel sunt: ICMP – Internet Control Message Protocol; ARP – Address Resolution Protocol si RARP – Reverse Address Resolution Protocol.

Nivelul transport permite conversatii intre entitatile pereche din gazdele sursa, si respectiv, destinatie, deci asigura comunicatia intre programele de aplicatie. Sunt definite doua protocoale: TCP – Transmission Control Protocol este un protocol punct – la – punct, orientat pe conexiuni care permite ca un flux de octeti trimisi de pe un sistem sa ajunga fara erori pe oricare alt sistem din inter – retea (asigura livrarea corecta, in ordine a mesajelor). Al doilea protocol, UDP – User Datagram Protocol este un protocol nesigur (nu asigura livrarea mesajului la receptie fara erori, fara pierderi, fara duplicate, in ordinea in care au fost emise), fara conexiuni, care foloseste IP pentru transportul mesajelor.

Nivelul aplicatie asigura utilizatorii retelei, prin intermediul programelor de aplicatie, o varietate de servicii. Aceste protocoale sunt :

– terminal virtual TELNET, protocolul de terminal virtual permite unui utilizator de pe un sistem sa se conecteze si sa lucreze pe un alt sistem aflat la distanta.

– transferul de fisiere FTP – File Transfer Protocol. Protocolul de transfer de fisiere pune la dispozitie o modalitate de a transfera eficient date de pe o statie pe alta, in ambele sensuri.

– posta electronica SMTP – Simple Mail Transfer Protocol. Posta electronica a fost la origine doar un tip de transfer de fisiere, dar ulterior a fost dezvoltat un protocol specializat pentru acest serviciu. Acest protocol este folosit pentru transferul mesajelor de posta electronica intre utilizatori conectati la retele diferite, dar care au o conexiune Internet.

Figura 1.2.4 – Protocoalele modelului TCP / IP

Alte protocoale care au aparut ulterior: Serviciul Numelor de Domenii, DNS – Domain Name Service, pentru a stabili corespondenta dintre numele gazdelor si adreselor retelelor; HTTP – HyperText Transfer Protocol – folosit pentru aducerea paginilor de pe Web. Urmatoarea figura prezinta protocoalele si retelele din modelul TCP / IP.

=== 05.Capitolul 2 ===

CAPITOLUL II

Elemente de bază de interconectare a rețelelor

2.1. Elemente de interconectare a rețelelor

În lume exista multe retele cu echipamente si programe diverse. Retelele nu pot fi extinse prin simpla adaugare a unor calculatoare si cabluri. Fiecare topologie si arhitectura de retea are propriile sale limite. Totodata fiecare retea foloseste propriile protocoale, deci existenta retelelor de tipuri diferite înseamna a avea protocoale diferite. Indiferent de evolutia care va avea loc în lumea IT (tehnologia informatiei), mereu vor exista o varietate de retele, care pentru a putea comunica unele cu altele vor trebui sa se interconecteze. Tipurile de conexiuni care pot sa apara sunt:

– LAN – LAN: utilizatorul copiaza un fisier de pe un alt sistem din alt workgroup;

– LAN – WAN: utilizatorul trimite un e – mail altui utilizator aflat la distanta;

– WAN – WAN: doi utilizatori fac schimb de date;

– LAN – WAN – LAN: utilizatori din universitati diferite comunica între ei.

Pentru a interconecta între ele aceste retele sunt necesare atât echipamente speciale pentru a realiza conexiunile fizice cât si software de interconectare.

Pentru a conecta fizic doua retele este necesara plasarea unei "cutii negre", la jonctiunea dintre cele doua retele care se doresc a fi legate (conectate), pentru a rezolva conversiile necesare atunci când datele se misca de la o retea la alta. Aceste "cutii negre" au nume diferite si în general depinde de nivelul la care lucreaza, fiecare din ele fiind adecvate pentru o anumita forma de interconectare.

În continuare vor fi descrise principalele categorii de echipamente de interconectare.

2.1.1. Repetor

Repetorul are rolul de a copia biti individuali între segmente de cablu diferite, si nu interpreteaza cadrele pe care le receptioneaza, si reprezinta cea mai simpla si ieftina metoda de extindere a unei retele locale. Pe masura ce semnalul traverseaza cablul, el se degradeaza si este distorsionat. Acest proces poarta numele de atenuare. Repetorul permite transportarea semnalului pe o distanta mai mare, regenerând semnalele din retea si retransmitându-le mai departe pe alte segmente. Ele sunt utilizate în general pentru a extinde lungimea cablului acolo unde este nevoie. Pentru a putea fi utilizate, pachetele de date si protocoalele LLC (Logical Link Control) trebuie sa fie identice pe ambele segmente (nu se pot conecta retele LAN 802.3 – Ethernet – cu retele LAN 802.5 – Token Ring); de asemenea ele trebuie sa foloseasca aceeasi metoda de acces (CSMA/CD). De asemenea, repetorul este folosit pentru a face legatura dintre medii de transmisie diferite (cabli coaxial – fibra optica, cablu coaxial gros – cablu coaxial subtire).

În corespondenta cu modelul OSI repetorul functioneaza la nivelul fizic, regenerând semnalul receptionat de pe un segment de cablu si transmitându-l pe alt segment (figura 1).

Figura 1.3.1 – Repetorul în raport cu modelul OSI

2.1.2. Punte

Punte (se mai întâlneste si sub denumirea de: pod, bridge), lucreaza la subnivelul MAC (Media Access Control) si functioneaza pe principiul ca fiecare nod de retea are propria adresa fizica. Puntea interconecteaza retele LAN de acelasi tip sau de tipuri diferite.

Puntile sunt utile în situatiile urmatoare:

– extinderea fizica a unei retele LAN;

– interconectarea retelelor locale ce utilizeaza tehnici de control al accesului la mediu diferite.

Puntile la rândul lor sunt de mai multe tipuri:

– punti transparente: în acest caz puntea examineaza adresele MAC din pachetele care circula în retelele la care este conectata puntea si , pe baza unor tabele de adrese, decid pentru fiecare pachet daca trebuie transmis pe o retea sau pe alta;

– punti cu rutare prin sursa, sau punti Token Ring, în acest caz puntile utilizeaza informatia de rutare inclusa de sistemul sursa în câmpul din cadrul MAC. Aceste punti sunt specifice pentru interconectarea retelelor Token Ring.

Daca într-o firma exista mai multe retele cu topologii diferite, atunci administrarea fluxurilor de date poate fi facuta de un calculator echipat cu mai multe cartele de retea, care va juca rolul de punte între aceste retele, ea asociind retelele fizice diferite într-o aceeasi retea logica. Toate calculatoarele din aceasta retea logica au aceeasi adresa logica de subretea.

În corespondenta cu modelul OSI puntea lucreaza la nivelul legaturii de date (nivelul 2 – subnivelul MAC) si în consecinta opereaza cu adresele fizice ale calculatoarelor. Spre deosebire de repetor, puntea este capabila sa decodeze cadrul pe care-l primeste pentru a face prelucrarile necesare transmiterii pe reteaua vecina.

Figura 1.3.2 – Puntea în raport cu modelul OSI

Tehnologiile noi se insinuează încetul cu încetul în existența oamenilor, schimbînd pînă la urmă radical stilul lor de viață. În prima fază, o tehnologie revoluționară nu face decît să înlocuiască tehnologii mai vechi, a căror funcțiune o poate îndeplini mai bine. Dar, cu timpul, își asumă tot felul de sarcini inexistente anterior, transformînd societatea în mod fundamental. Așa s-au petrecut lucrurile, de pildă, cu curentul electric: la început acesta a preluat funcțiile iluminatului cu gaz, pentru că era mai ieftin și mai sigur. Dar încetul cu încetul i-au fost găsite mii de aplicații; societatea modernă de astăzi nu mai este de conceput fără existența sa: electricitatea a devenit o parte din infrastructură.

O revoluție asemănătoare este în curs de desfășurare: Internetul, rețeaua mondială, este noua tehnologie care va schimba fața lumii; începuturile sale comerciale sunt cu numai cinci ani în urmă, și evoluția sa se află încă în prima fază, de „îmbunătățire'' a serviciilor existente. Maturizarea sa este rapidă, și în viitor ne așteaptă mutații neașteptate.

Internetul este, așa cum arată și numele său, „inter-net'', o colecție de rețele, o super-rețea, care leagă laolaltă o sumedenie de rețele mici. Atenția articolului de față se va îndrepta spre una din cărămizile constitutive ale Internet-ului, cea mai importantă (din punct de vedere cantitativ): rețeaua locală.

Rețele locale

În 1973 Robert Metcalfe, de la centrul de cercetare PARC (Palo Alto Research Center) al companiei Xerox, împreună cu alți cercetători, punea la punct un tip de rețea extrem de ieftin și eficace, numit Ethernet. Ethernetul permitea conectarea mai multor calculatoare printr-un singur cablu coaxial, asemănător cu cele folosite în televiziunea pe cablu; viteza de transmisiune inițială era de pînă la 4 megabiți pe secundă (adică în jur de jumătate de megaoctet pe secundă).

Pentru a comercializa Ethernetul, Xerox a format apoi împreună cu Intel și Digital o nouă companie, condusă de Metcalfe, care a devenit apoi independentă sub numele „3 companii'', sau 3Com. 3Com este la ora actuală, după Cisco, cea mai mare companie de echipamente de rețele din lume, cu venituri anuale de 6 miliarde de dolari.

Tipul de rețea inventat de Xerox a fost standardizat de IEEE sub sugestivul nume de 802.3; deși rețeaua 802.3 este oarecum diferită de Ethernet, numele încetățenit pentru aceste rețele este tot Ethernet. Ethernet-ul a fost apoi perfecționat pentru a merge la viteze de pînă la 10Mbps. La începutul anilor '90 au apărut variantele fast-Ethernet, de 100Mbps, iar acum este în proces de standardizare varianta Gigabit-Ethernet, care merge la 1000Mbps! Ethernet-ul este de departe cea mai populară rețea din lume, ca număr de instalări. Ethernet-ul este ceea ce se numește o „rețea locală'' (LAN: Local Area Network). Motivul principal este că poate conecta calculatoare pe o distanță relativ restrînsă (lungimea unui cablu este limitată din motive de durată a propagării semnalului electromagnetic la 500m).

La începutul anilor '80, General Motors și Boeing erau nesatisfăcute de anumite proprietăți ale rețelei Ethernet (și anume de faptul că Ethernet nu garantează cît de mult timp trece pînă cînd un calculator poate transmite un pachet), așa că au investit pentru dezvoltarea unor tipuri alternative de rețele locale. Comitetul IEEE 802, care a standardizat Ethernet, s-a ocupat și de aceste noi tipuri de rețele. Rețelele rezultate sunt 802.4, sau „token bus'' și 802.5, sau „token ring''. Token bus folosește tot un cablu coaxial, însă ordinea accesului calculatoarelor (stațiilor) la cablu este riguros stabilită; în acest fel fiecare calculator știe că după un anumit timp va avea posibilitatea să trimită ce are de trimis. Token ring conectează calculatoarele într-un inel fizic, fiecare calculator cu doi vecini; datele curg apoi de-a lungul inelului într-o singură direcție. Cele trei tipuri fundamentale de rețele locale sunt ilustrate în figura 1.

Figura 1: Cele trei tipuri de rețele locale. Token bus și Ethernet au același tip de cablu, dar diferă prin ordinea de transmisiune, care este precis determinată pentru un token bus, dar este „primul care apucă'' pentru un Ethernet.

În acest articol ne interesează mai puțin natura fizică a rețelelor și mai mult conceptele care stau la baza utilizării lor. În unele privințe toate rețelele standardului 802 se aseamănă, de aceea anumite părți ale standardului sunt comune tuturor tipurilor; de pildă 802.1 stabilește regulile de adresare pe toate aceste rețele.

Adrese la nivel de legătură

De fiecare dată cînd într-o conversație sunt implicate mai mult de două persoane, este necesar să se folosească niște metode pentru a identifica fiecare participant. Fiecare participant trebuie să aibă un nume.

În terminologia rețelelor de calculatoare numele unui participant se numește adresă. În rețelele locale 802 adresele sunt numere de 48 de biți (6 octeți). Metoda standard de scriere a unei adrese folosește șase numere scrise în hexazecimal, separate de liniuțe. Aceasta este, de pildă, o adresă validă: 8-0-20-c0-ff-ee. IEEE are grijă ca în lume să nu existe două calculatoare cu aceeași adresă. Acest lucru se face atribuind fiecărui fabricant un anumit spațiu de adrese (descris de primii 3 octeți), fabricanții apoi promit ca fiecare „placă'' fabricată să aibă o altă adresă.

Unicitatea adreselor, și faptul că sunt suficient de multe, face operarea și administrarea rețelelor locale o treabă relativ simplă; în cele mai multe cazuri instalarea unui calculator într-o rețea locală este „plug-and-play'': nimic nu trebuie configurat de către un administrator uman pentru a-l face să comunice cu celelalte.

Cînd un calculator vrea să trimită date altui calculator, atunci pune pe rețea un pachețel; în pachețel se află, în afară de date, și informații despre:

– Adresa destinație a datelor;

– Adresa sursă de unde au plecat datele;

– Informații despre cine este de așteptat să consume datele la destinație (numărul protocolului). Asta pentru că pe un calculator se pot executa simultan mai multe programe de comunicații în rețea; numărul protocolului indică căruia anume îi sunt destinate datele.

Anumite adrese sunt rezervate pentru a indica grupuri de calculatoare (adrese multicast) sau „toate calculatoarele de pe rețeaua locală'' (broadcast, difuzare). Un calculator poate fi instruit să asculte unele adrese de tip multicast; în acest fel o informație poate fi transmisă cu un singur pachet de la o sursă la mai multe destinații.

Transmisiunile de tip multicast sunt utile într-o multitudine de circumstanțe:

– Pentru transmisiuni de tip teleconferință în care participă mai multe calculatoare;

– Pentru a descoperi cine oferă anumite servicii. De pildă atunci cînd este pornit un calculator dintr-o rețea Novell, el va vrea să vadă cine anume este serverul de disc; atunci el va „zbiera'' un pachet pentru toată lumea conținînd întrebarea „care ești server?''. Pentru că acest pachet este trimis pe o adresă de broadcast, toate calculatoarele îl vor primi și procesa, iar cel care este chiar serverul de disc va răspunde. Pentru a trimite răspunsul va folosi ca destinație chiar adresa sursă din pachetul „broadcast'';

– Pentru a anunța servicii interesante pentru toată lumea (ex.: server de disc);

– Sunt folosite de „poduri'' (bridges) pentru a discuta între ele, după cum vom vedea mai jos.

Interconexiuni: repetoare și poduri

Dacă avem două rețele locale pe care vrem să le conectăm între ele avem două posibilități. Cea mai simplă folosește un repetor (repeater).

Repetorul nu este nimic altceva decît un amplificator electric, care preia semnale dintr-o parte și le pune în cealaltă. Rețelele de televiziune pe cablu folosesc astfel de amplificatoare, pentru a mări puterea semnalului transmis pe distanțe mari. După cum este evident, repetoarele se pot folosi numai între rețele locale de același tip (adică nu putem conecta un token bus cu un token ring).

Mai mult, deși sunt eficace în a transforma două rețele într-una, în anumite privințe rețeaua rezultată este limitată. De pildă, așa cum am menționat mai sus, durata de propagare a semnalului electromagnetic între oricare două calculatoare nu poate fi prea mare într-o rețea de tip Ethernet. O altă limitare provine din faptul că toate calculatoarele de pe aceeași rețea locală folosesc în comun același mediu de transmisie, deci cu cît sunt mai multe, cu atît rata efectivă de transmisie de care se poate bucura fiecare din ele scade mai mult.

Pentru a rezolva acest gen de probleme au fost create podurile (bridges).

Poduri multi-protocol

Un pod nu este nimic altceva decît un calculator specializat care este conectat la două (sau mai multe) rețele locale simultan. Podul știe să preia pachete de date dintr-o rețea și să le transmită în cealaltă, dacă este nevoie. Poduri sunt ilustrate în figurile 2 și 3.

Figura 2: Un pod conectat între două rețele: un token-ring și un Ethernet.

Aparent funcțiunile unui pod sunt aceleași cu ale unui repetor. Există însă importante diferențe:

– Atunci cînd un pod leagă două rețele locale de tipuri diferite, el face și conversii între cele două rețele; pachetele arată altfel, și regulile de transmisiune sunt diferite. Un astfel de pod se numește pod multi-protocol, pentru că pe fiecare parte vorbește un protocol diferit;

– Un pod nu copiază electric informații de pe o parte pe alta; el citește, stochează și înaintează pachetele de date (store and forward). Asta are niște consecințe foarte importante: de exemplu dacă pe rețeaua din stînga se află un pachet cînd un calculator din dreapta transmite, atunci podul poate captura pachetul din dreapta și îl poate stoca pînă rețeaua din stînga devine liberă;

– Podul nu copiază orbește pachete dintr-o parte într-alta; dacă un pod determină că un pachet are atît sursa cît și destinația de aceeași parte, atunci nu copiază pachetul de loc în cealaltă parte. Astfel, pe ambele rețele legate de un pod se pot afla simultan pachete diferite; acest lucru nu este adevărat despre un repetor. Prin această proprietate podul mărește capacitatea de transport a rețelelor pe care le conectează (comparat cu o singură rețea cu același număr de calculatoare).

Podurile transparente

Lucrurile par să stea ca și cum transmisiunea unui pachet între calculatoarele A și B din figura 2 se face în doi pași: de la A la bridge, și de la bridge la B. Pentru a lega însă cele două rețele într-un mod invizibil, ca și cum ar fi una singură, existența podului trebuie să fie indiscernabilă; podul trebuie să fie transparent.

Din cauza asta, podul capturează pachetul trimis de A, deși acesta specifică adresa B (care nu este tot una cu adresa podului). Podul apoi trimite pachetul pe rețeaua Ethernet fără a schimba însă adresa sursă sau destinație din pachet! Pachetul apare pe rețeaua Ethernet ca și cum A ar fi fost cuplat direct la rețea.

Întrebarea care se pune este: din moment ce podurile nu necesită nici un fel de configurație manuală, de unde știu ele de fapt cînd trebuie să preia un pachet și cînd nu, și de unde știu pe care dintre rețele să-i dea drumul?

Algoritmul de învățare

Răspunsul este: nici nu știu, cel puțin la început. Însă învață; din cauza asta se și numesc learning bridges. Vom ilustra algoritmul printr-un exemplu:

1. Să presupunem că A vrea să trimită un pachet calculatorului B. Atunci el crează un pachet cu adresa sursă A, adresa destinație B și îl pune pe rețeaua lui locală, token ring.

2. Pachetul eventual ajunge la bridge. Bridge-ul observă adresa sursă și zice: „aha, iată un pachet de la A care vine din rețeaua token-ring; asta înseamnă că A este de fapt aflat în rețeaua token-ring!''

3. Bridge-ul zice apoi: „destinația este B. N-am nici cea mai mică idee unde e B. Hai să copiez pachetul în toate rețelele la care sunt eu conectat; în felul ăsta dacă există o cale pînă la B, pachetul va ajunge.'' Zis și făcut; avem acum două copii ale pachetului de la A, una în rețeaua token-ring și una în Ethernet.

4. B primește pachetul. După o vreme probabil B răspunde cu un pachet pentru A. De data asta podul știe că A este în rețeaua cealaltă, așa că face o nouă copie a pachetului. În plus podul află adevărata adresă a lui B: în rețeaua Ethernet.

5. Dacă mai tîrziu C trimite pentru B un pachet, podul nu mai face nici o copie, pentru că știe deja că C și B sunt în aceeași rețea. În plus podul află despre poziția lui C.

Podurile „uită'' periodic informațiile învățate; în acest fel o stație poate fi deconectată dintr-o rețea și mutată în cealaltă, și podurile continuă să opereze corect.

Buclele în topologie

Este ușor de verificat că algoritmul descris mai sus funcționează și pentru poduri care leagă mai mult de două rețele, și că funcționează și pentru rețele cu topologii complexe, ca în figura 3.

Figura 3: O topologie complexă pentru care algoritmul de învățare al podurilor transparente se comportă totuși corect.

Din păcate lucrurile nu stau chiar așa pentru orice topologie; figura 4 prezintă o topologie de rețele locale pentru care aplicarea acestui algoritm duce la o catastrofă.

Figura 4: O topologie pentru care algoritmul de învățare așa cum este prezentat în text eșuează datorită prezenței ciclurilor.

Să vedem tot printr-un exemplu ce se întîmplă de fapt:

1. A trimite un pachet pentru B;

2. Ambele bridge-uri văd pachetul de la A și marchează poziția curentă a lui A în rețeaua de sus;

3. Să zicem că bridge-ul 1 copiază primul pachetul în rețeaua de jos;

4. Bridge-ul 2 vede acest pachet de la A (pentru că adresa sursă nu este schimbată de un pod) și presupune că A s-a mutat în rețeaua de jos. Așa că marchează noua adresă a lui A, după care copiază „noul'' pachet în rețeaua de sus (un bridge nu memorează pachetele pe care le-a prelucrat; pentru acest bridge ceea ce a apărut este un nou pachet transmis de A);

5. Și tot așa, povestea se repetă. Nu numai că pachetul de la A este transmis într-una între cele două rețele, el se și multiplică. Cum transmisiunea unui pachet e o chestiune de cîteva milisecunde, într-o secundă rețeaua este inundată cu copii ale aceluiași pachet și devine complet nefuncțională (nu mai poate transporta nici un fel de trafic util).

În general, orice rețea care are cicluri (mai multe drumuri posibile între două calculatoare) duce la astfel de probleme, pentru că bridge-urile nu se așteaptă să vadă pachete de la un calculator venind de pe două interfețe diferite.

Arborele de acoperire

Care e soluția? Putem cere administratorilor de rețea să nu conecteze niciodată rețele cu cicluri; în acest fel sunt singurii vinovați dacă așa ceva se întîmplă.

Însă ideea de a conecta o rețea în mod redundant, în așa fel încît între calculatoare să existe uneori mai mult de un singur drum, este o idee foarte bună, pentru că este rezilientă la erori. Dacă avem două conexiuni și una dintre ele se strică, cealaltă poate prelua traficul fără întreruperea conectivității.

Clar, trebuie oferită o altă soluție. Aceasta constă în algoritmul prin care bridge-urile reduc orice rețea cu cicluri la una fără cicluri, căzînd de acord ca anumite legături să nu fie niciodată folosite. În cazul în care topologia rețelei se schimbă, prin căderea uneia dintre legături, bridge-urile recalculează legăturile folosite, refăcînd conectivitatea rețelei.

Dacă vedem o serie de rețele LAN ca noduri într-un graf, iar bridge-urile ca arce, algoritmul care rezolvă problema expusă mai sus calculează ceea ce se numește arbore de acoperire (spanning tree) al grafului. Acesta este un graf care este arbore (nu are cicluri) și cuprinde toate nodurile grafului. Acest algoritm a fost inventat de Radia Perlman, și este folosit de toate podurile transparente din lume. Prezentarea algoritmului se bazează pe cea din cartea ei de la Addison-Wesley „Interconnections'', pe care am recomandat-o și cu alte ocazii. Radia Perlman este o personalitate în lumea rețelelor; are un doctorat în domeniu de la MIT, și a lucrat mai bine de 10 la Digital în proiectare de protocoale. Multe din protocoalele de rutare din Internetul de azi sunt bazate pe prototipurile folosite în DECnet (rețeaua dezvoltată de Digital); de pildă protocolul OSPF (Open Shortest-Path First) este în mare măsură creația Radiei Perlman.

Acest gen de algoritmi sunt foarte greu de înțeles, și mai greu de proiectat, extrem de greu de depanat și aproape imposibil de certificat ca fiind corecți. Asta pentru că acești algoritmi sunt distribuiți: fiecare entitate care participă în calcule are numai informații parțiale despre întregul ansamblu, și trebuie să reconstituie totul doar din informațiile primite. Vom vedea mai jos că o sumedenie de factori practici (cum ar fi căderile unor stații, erori tranziente, etc.) fac garantarea funcționării unui astfel de protocol în toate circumstanțele o treabă practic imposibilă. Dar înainte de asta să vedem care este algoritmul de bază.

Algoritmul de votare

Algoritmul se bazează pe un set de mesaje de configurare pe care podurile le trimit între ele, folosind o adresă multicast specială. Folosind mesajele de configurare, toate podurile ajung la o aceeași concluzie despre topologia rețelei:

– Toate aleg un „pod rădăcină'', de la care începe calculul arborelui de acoperire;

– Fiecare pod calculează cea mai scurtă „distanță'' (într-un sens care va fi precizat mai tîrziu, care depinde și de numele podurilor prin care trec mesajele, nu numai de distanța fizică) de la sine la podul rădăcină;

– Pentru fiecare rețea locală se alege un pod reprezentativ (designated bridge).

Acesta este podul de pe LAN care este cel mai apropiat de rădăcină. Toate pachetele de pe acest LAN spre rădăcină vor fi transmise numai de podul ales;

– Fiecare pod alege un port (o interfață, o conexiune la o rețea) care este cel mai apropiat de podul rădăcină;

– Toate porturile selectate formează laolaltă arborele de acoperire.

Fiecare bridge transmite mesaje de configurare și calculează în funcție de mesajele primite cum arată rețeaua. Un pod nu retransmite mesajele primite de la alte poduri (așa cum face cu mesajele care conțin date); fiecare mesaj de configurare deci călătorește pe un singur LAN. După un număr de runde, fiecare pod are suficiente informații pentru a deduce topologia corectă și algoritmul se termină.

Fiecare bridge folosește drept nume (identificator, ID) un număr unic, de obicei adresa uneia din interfețele sale (întotdeauna aceeași). Pod-rădăcină va fi ales cel care are cel mai mic ID.

Fiecare pod transmite un mesaj compus din trei bucăți:

1. Cel mai mic ID de care a auzit vreodată de la vreun vecin;

2. Costul celei mai scurte cărări de la sine la podul cu cel mai mic ID;

3. Propriul ID.

Inițial fiecare pod crede despre sine că este rădăcina, deci primul mesaj are forma (ID meu, 0, ID meu). Cu vremea această opinie se schimbă pentru fiecare pod. Un bridge primește într-una mesaje de configurare pe fiecare port, și menține pentru fiecare port „cel mai bun'' mesaj de configurare pe care l-a primit. „Cel mai bun'' mesaj de configurare este obținut comparînd:

1. Mesajele primite pe acel port;

2. Mesajele pe care podul se pregătește să le transmită pe acel port.

Un mesaj e „mai bun'' decît altul dacă e „mai mic'' în ordine lexicografică. Cu alte cuvinte: (a, b, c) < (d, e, f) dacă:

1. a < d sau

2. a = d și b < e sau

3. a = d și b = e și c < f

Podurile transmit simultan mesaje de configurare pe toate porturile. În momentul în care un pod primește pe un port un mesaj mai bun decît ar fi vrut el să transmită, atunci încetează să mai transmită pe acel port. Motivul este că mesajele pot deveni doar din ce în ce mai bune cu trecerea timpului, deci propriul lui mesaj nu mai are nici o șansă să devină cel mai bun pe acel LAN.

Un bridge își clasează apoi porturile în trei categorii:

– Portul dintre rădăcină; pe acest port bridge-ul a primit cel mai bun mesaj. Acest port va fi activ (folosit) pentru toate comunicațiile care merg/vin dinspre rădăcină;

– Porturile pe care bridge-ul a trimis el însuși cel mai bun mesaj. Pentru toate LAN-urile legate la aceste porturi acest bridge este „designated bridge''. Aceste porturi sunt și ele active.

– Toate celelalte porturi sunt blocate (inactive); pe ele nu vor fi transmise niciodată mesaje, atîta vreme cît topologia rețelei nu se schimbă.

În exemplul din figura 4, rezultatul protocolului va fi că bridge-ul cu cel mai mic ID devine rădăcină, iar celălalt își dezactivează ambele porturi.

Figura 5 ilustrează un fragment dintr-o rețea locală și cele trei feluri de porturi pentru un bridge b2.

Figure 5: Fragment dintr-o conexiune de rețele locale. b1 este pod desemnat pentru LAN-ul D, iar b2 este pod desemnat pentru LAN-urile B și C. Legătura (portul) lui

Un exemplu numeric

Iată concret pe un exemplu numeric acțiunile lui b2 din figura 5 într-o rundă posibilă a protocolului:

Cel „mai bun'' mesaj primit este (12, 4, 85). Ca atare b2 decide că el se află la distanță 4+1=5 de rădăcină; mesajul pe care îl va transmite în runda următoare va fi deci: (12, 5, 18). Acest mesaj este comparat cu toate celelalte 4 mesaje. Acest mesaje este mai bun decît cele de la porturile spre B și C, deci b2 devine pod desemnat pentru aceste LAN-uri. Portul spre A duce spre rădăcină (pe acolo a sosit cel mai bun mesaj), iar portul D este dezactivat, pentru că mesajul primit de acolo e mai bun decît cel calculat. Rezultatul algoritmului în jurul lui b2 este cel din figura 5.

Rafinamente

Acesta este algoritmul distribuit pentru calculul arborilor de acoperire. Analizîndu-l cu oarecare grijă putem să ne convingem de corectitudinea lui: algoritmul se termină pentru că mesajele trimise vor fi din ce în ce mai „bune'', pînă cînd numai bridge-ul rădăcină mai vorbește, topologia stabilită nu va avea cicluri, pentru că cel puțin un bridge într-un ciclu va fi forțat să-și dezactiveze o interfață, și topologia stabilită va fi conexă (adică va lega toate rețelele), pentru că fiecare rețea o să aibă un „designated bridge'', și pentru că orice lipsă de conectivitate între două părți este remediată de o rundă de mesaje. (Desigur, aceasta este o argumentație foarte sumară.)

Pe de altă parte această demonstrație este valabilă în cazul în care rețeaua este stabilă (stable, quiescent); în momentul cînd se fac schimbări topologice ce se întîmplă cu algoritmul? Dacă un bridge sau o rețea cad, sau dacă administratorul adaugă noi bridge-uri, care încă nu știu de vechea configurație, cum de lucrurile continuă să funcționeze?

Aici lucrurile sunt mult mai problematice, tocmai pentru că e foarte greu de imaginat dinainte orice tip de eveniment; pentru unele cazuri foarte exotice, cum ar fi prezența unei defecțiuni care permite transmisiunea într-un singur sens, nici nu există soluții prestabilite.

Iată ilustrate unele dintre posibilele complicații și soluțiile adoptate în practică:

Căderi:

fiecare bridge „învechește'' (ages) mesajele primite; cînd acestea ating senectutea, bridge-ul le uită complet și re-inițiază un calcul al topologiei. În timpul unei funcționări normale, bridge-ul rădăcină trimite periodic mesaje de configurare (numite „hello''), care cauzează fiecare pod să reconfigureze. Dacă anumite mesaje nu mai apar din cauza unei căderi, vechea configurație se învechește și atunci cînd la cel puțin un pod dispare complet, acel pod inițiază o nouă execuție completă a algoritmului, pentru a descoperi noua topologie. Chiar alegerea acestor doi parametri: distanța dintre hello și timpul de învechire, este o problemă foarte spinoasă: valori mici supra-încarcă rețeaua cu mesaje inutile în timpul funcționării normale, dar valori prea mari fac descoperirea erorilor prea înceată. Valorile recomandate sunt de 2, respectiv 20 de secunde.

Evitarea buclelor temporare:

apariția unor bucle este o catastrofă, și trebuie evitată cu orice preț. Pentru ca un pod nou adăugat să nu creeze o buclă, funcționarea unui pod este împărțită de standardul 802.1 în două etape:

– O etapă de învățare, în care bridge-ul nu retransmite nici un fel de pachete de date, pentru a nu cauza cicluri. Singura funcțiune este de a schimba mesaje de configurare pentru a învăța topologia;

– Etapa de funcționare propriu-zisă, în care datele sunt transmise conform cu arborele ales.

Conectivitate unidirecțională:

E posibil ca hardware-ul unui port să se strice, și ca un bridge să fie incapabil să primească pachete de la un anumit LAN, deși poate transmite perfect. În acest caz bridge-ul se va declara „designated bridge'' pentru acel LAN, ceea ce ar putea fi o decizie incorectă. Standardul nu specifică ce trebuie făcut în acest caz; singura soluție este detectarea și repararea erorii de către un operator uman.

2.1.3. Ruter

Ruter – ul functioneaza la nivelul retea al modelului ISO / OSI si este utilizat pentru interconectarea mai multor retele locale de tipuri diferite, dar care utilizeaza acelasi protocol de nivel fizic. Utilizarea lor asigura o mai mare flexibilitate a retelei în ceea ce priveste topologia acesteia.

Diferenta între o punte si un ruter este ca în timp ce puntea opereaza cu adresele fizice ale calculatoarelor (luate din cadrul MAC) ruter – ele utilizeaza adresele logice, de retea, ale calculatorului. În timp ce o punte asociaza retele fizice diferite într-o singura retea logica, un ruter interconecteaza retele logice diferite. Aceste adrese logice sunt administrate de nivelul retea si nu depind de tipul retelei locale. O caracteristica este aceea ca ele nu pot comunica direct cu calculatoarele aflate la distanta, din aceasta cauza ele nu cerceteaza adresa sistemului destinatie, ci doar adresa retelei de destinatie.

Ruter – ul permite rutarea mesajelor de la sursa la destinatie atunci când exista mai multe posibilitati de comunicare între cele doua sisteme.

Figura 1.3.3 – Ruter – ul în raport cu modelul OSI

Datorita capacitatii de a determina cel mai bun traseu, printr-o serie de legaturi de date, de la o retea locala în care se afla sistemul sursa la reteaua locala în care se afla sistemul destinatie, un sistem de ruter – e poate asigura mai multe trasee active între cele doua retele, facând posibila transmiterea mesajelor de la sistemul sursa la sistemul destinatie pe cai diferite.

În general un ruter utilizeaza un singur tip de protocol de nivel retea, si din acest motiv el nu va putea interconecta decât retele la care sistemele folosesc acelasi tip de protocol. De exemplu daca exista doua retele, una utilizând protocolul TCP / IP si alta protocolul IPX, nu vom putea utiliza un ruter care utilizeaza TCP / IP. Acest ruter se mai numeste ruter dependent de protocol. Exista însa si ruter – e care au implementate mai multe protocoale, facând astfel posibila rutare între doua retele care utilizeaza protocoale diferite, si care se numesc ruter – e multiprotocol.

Bruter este un echipament care combina calitatile unei punti si ale unui repetor. El poate actiona ca ruter pentru un anumit protocol si ca punte pentru altele.

2.1.4. Tuneluri

Conceptul de tunel

Conceptul central al acestui articol este tunelul. Este un concept deosebit de simplu, dar cu aplicații uluitoare. Voi ilustra noțiunea printr-o analogie.

Într-un articol anterior, despre rutarea din Internet, comparam transmisiunea datelor prin Internet cu funcționarea sistemului poștal; analogia este destul de precisă, și o voi refolosi și aici.

Calculatoarele care comunică sunt doi cetățeni, iar Internetul este sistemul poștal. Unitatea de transmisiune este scrisoarea (pachetul de date). Un ins pune scrisoarea la poșta, iar apoi o armată de poștași, șoferi, aviatori, hamali, etc. mută scrisoarea la destinatar. Scrisorile se pierd uneori, iar poșta nu garantează că ele vor ajunge la destinație; la fel se petrec lucrurile și în Internet.

Să ne imaginăm acum că avem de a face cu o țară care nu vrea să adere la convențiile poștale internaționale, care nu recunoaște timbrele, care trimite scrisorile în pungi în loc de plicuri și la care plata se face direct funcționarilor. Să ne mai imaginăm că, din anumite motive, scrisorile noastre trebuie să traverseze această țară bizară (și nu avem un avion la dispoziție). Ce ne facem?

Sistemul poștal internațional ar putea crea în acest scop o organizație specială, cu filiale la două granițe ale acestei țări. Atunci cînd un plic trebuie să traverseze această țară, acesta este livrat la graniță, este băgat într-o pungă și plata este făcută unui funcționar, cu rugămintea de a trimite punga la cealaltă graniță. Cînd punga ajunge dincolo, cealaltă filială extrage din pungă plicul, după care îl re-inserează în circuitul poștal normal. Traseul poștal între cele două filiale se numește în terminologia Internetului „un tunel''. Numele este destul de natural, pentru că obiectul de transportat (plicul) intră într-o zonă întunecoasă (punga) și iese abia la capătul celălalt la lumină, netulburat.

În general, avem de a face cu un tunel cînd datele (plicurile) trimise cu un anumit protocol sunt „împachetate'' folosind un alt protocol de transmisiune (pungile), și sunt despachetate apoi la celălalt capăt. Împachetarea pachetelor se mai numește încapsulare.

Aplicații

Subrețele speciale

Pentru o vreme în arena rețelelor de comunicații s-a dus o luptă acerbă între protocoalele folosite în Internet, bazate pe IP și TCP, și o serie de protocoale standardizate de organizația mondială a telecomunicațiilor. Lupta a fost incertă pînă în urmă cu doi-trei ani; pentru o vreme balanța a înclinat în sprijinul rețelelor de tip OSI (Open System Interconnection: denumirea standardelor organizației sus-menționate); de curînd a devenit însă evident că Internetul este, cel puțin pentru următorii ani, tehnologia învingătoare.

În afară de TCP/IP și rețelele de tip OSI, există o sumedenie de alte feluri de rețele de calculatoare, în general dezvoltate de marile companii de calculatoare, toate incompatibile între ele. De pildă IBM are propriul model, numit SNA, Digital (acum Compaq) are DecNet, Apple are Appletalk, etc. Din cauza asta, la ora actuală în lume există o bază mare instalată de rețele care funcționează cu protocoale diferite.

Dar aceste rețele nu sunt sortite să rămînă izolate; ele pot fi folosite ca punți de legătură în Internet folosind conceptul de tunel. Figura 1 ilustrează acest fenomen cu un caz real.

Figura1: Un tunel X25 între rețeaua universității Politehnica din București și rețeaua Universității din București. Pachetele IP de la Poli sunt „împachetate'' de către un ruter multiprotocol (care știe atît IP cît și X25) ca date în pachetele X25, și sunt despachetate de ruterul de la Universitate și transmise apoi în rețeaua locală.

Din motive tehnice, la începutul formării rețelei universitare române, acum numită RoEduNet, cîteva rețele erau conectate între ele folosind un protocol de comunicații numit X25, care este un protocol OSI. Legătura la Internetul mondial era oferită de Politehnica din București (PUB: „Politehnica'' University of Bucharest, pub.ro; între Pub și alte cîteva universități era însă instalată o rețea X25; la Pub se afla un switch X25 (un switch este un ruter, în terminologia X25), la care se cuplau mai multe linii telefonice închiriate, care veneau de la alte universități. Și la ora actuală, Universitatea din București (unibuc.ro) este cuplată în acest fel. Legătura între rețeaua IP (Internet) și cea X25 este făcută cu două cutii care sunt numite rutere multiprotocol. Aceste cutii știu să converseze protocoale diferite pe interfețe diferite; ruterul de la poli vorbea IP cu lumea exterioară și X25 cu switch-ul. Cele două rutere de la extremitățile rețelei X25 deschideau între ele un circuit X25, prin care apoi transmiteau de la unul la altul pachetele IP; acestea deveneau date ordinare pentru protocolul X25. Acesta nu este altceva decît un tunel, care transportă IP prin X25.

Din punct de vedere al restului lumii, rețeaua X25 nici nu există; toate celelalte calculatoare au impresia că ruterul de la Pub este cuplat direct printr-o sîrmă cu ruterul de la UniBuc; toată rețeaua X25 este complet transparentă (invizibilă).

Acest fenomen se întîlnește foarte des; de exemplu în Statele Unite compania de telecomunicații Sprint, care posedă o mare parte din coloana vertebrală a Internetului, folosește pentru asta rețeaua proprie care rulează protocolul ATM; la capetele rețelei ATM se află rutere multiprotocol IP/ATM, care formează tunele prin rețeaua ATM pentru a transporta traficul Internet.

Rețele private virtuale

O altă aplicație interesantă a tunelelor este folosită de corporațiile multi-naționale. O firmă ca IBM are rețele pe tot cuprinsul globului, așa că nu poate folosi o singură sub-rețea pentru a-și lega toate departamentele. IBM însă poate crea ceea ce se numește o rețea privată virtuală (Virtual Private Network, VPN), cum ilustrăm în figura 2.

Figura 2: O rețea privată virtuală. Cele două sedii ale unei companii, pe două continente diferite, sunt fiecare separate de Internet cu cîte un firewall. Cele două rețele sunt legate între ele printr-un tunel care trece tot prin Internet, ceea ce permite calculatoarelor din aceste două rețele să comunice între ele nestingherite.

IBM asignează adrese și construiește toate rețelele ca și cum ar fi legate direct între ele. Să presupunem că toate rețelele de la IBM folosesc IP. Apoi, pentru fiecare rețea, ruterele de la margine construiesc tunele. Ruterul din New-York deschide o legătură la ruterul din Delhi, formînd un tunel. De aici înainte toate pachetele trimise de la New-York la Delhi sunt împachetate în pachete IP și trimise prin tunel în Delhi. Ruterul din Delhi le despachetează, după care le pune în rețeaua locală, ca și cum le-ar fi primit de la vecinul imediat.

Acesta este un fenomen foarte interesant, în care date ale unui protocol sunt împachetate în pachete ale aceluiași protocol! În analogia noastră anterioară, e ca și cum am de trimis cinci vederi din America în România, dar pentru a nu plăti cinci timbre, le pun într-un plic pe toate, le trimit cu poșta unui amic din România, pe care îl rog să le pună la Poșta Română, cu timbre mai ieftine. Protocolul folosit în ambele cazuri e același, al sistemului poștal, dar cîteodată transport scrisori în scrisori!

Un motiv pentru care corporațiile folosesc această metodă, în loc de a lega direct cele două rețele prin Internet, este securitatea. Adesea companiile restrîng dramatic accesul la informațiile din interior, mai ales pentru a preveni pirateria informatică. Accesul din exterior în rețeaua IBM se poate face numai prin niște puncte înguste (ca punctul de vamă de la frontieră), numite „pereți de foc'' (firewall). Un administrator permite un acces extrem de limitat printr-un firewall, de pildă doar poștă electronică, dar nu și web sau ftp. Cu toate că accesul din exterior (sau chiar din interior spre înafară) este strict limitat, datorită rețelei private virtuale, calculatoarele din centrele IBM de pe cele două continente pot comunica între ele nestingherite, fără nici un fel de limitări cauzate de firewalls.

MBONE: rețeaua de difuzare

O altă aplicație extrem de interesantă a conceptului de tunel a fost construită prin teza de doctorat a lui Steve Deering, la Universitatea Stanford. Este vorba de difuzare.

Rețeaua de televiziune funcționează prin difuzare (broadcast): un post emite și toată lumea receptează. În cazul calculatoarelor comunicația este punct-la-punct: unul vorbește și unul singur ascultă. Dar există aplicații ale calculatoarelor care ar beneficia de difuzare; de exemplu teleconferințele între mai mulți participanți. În engleză se face distincție între difuzarea pe care o primește toată lumea (broadcast) și difuzarea pe care o primește doar o submulțime dintre posibilii ascultători, de pildă doar cei interesați. Ultima se numește multicast.

Implementarea difuzării în sine nu este o treabă deosebit de grea (vom vedea mai jos cum este ea realizată); problema cea mai complicată este cum poate fi implementată difuzarea în Internet, care este deja construit și nu a fost conceput pentru a suporta așa ceva. Asta este o adevărată problemă inginerească, pe care Deering a rezolvat-o cu mult succes.

Soluția lui Deering cere cooperarea unora din ruterele din Internet, pentru a fi eficace. Pentru că nimeni nu poate schimba toate ruterele dintr-o rețea cu 100 de milioane de calculatoare, care se întinde pe tot globul, soluția trebuie să funcționeze chiar dacă numai cîteva rutere sunt de acord să colaboreze, iar toate celelalte nu știu nimic despre difuzare. Vom numi ruterele care participă la mbone rutere multicast. Aceste rutere sunt relativ puține, răspîndite în toată lumea; sunt niște dispozitive experimentale. Totalitatea ruterelor multicast se numește „coloana vertebrală de difuzare'', sau Multicast backBONE, Mbone. Mbone este operațională din 1988 (http://www.mbone.com). Harta curentă a rețelei este disponibilă la http://www.cs.berkeley.edu/~elan/mbone.html.

Ați ghicit care este tehnologia folosită? Cum se numește acest articol? Figura 3 ilustrează modul în care funcționează MBone.

Figura 3: Rețeaua virtuală de difuzare Multicast BackBone. Ruterele care înțeleg protocolul de rutare special folosit în Mbone crează între ele tunele prin care-și trimit pachetele de difuzare. Un ruter din rețeaua de difuzare multiplică un pachet destinat mai multor calculatoare pentru fiecare vecin. Tunelurile (ilustrate cu linii groase) formează o rețea virtuală, numită Mbone.

Ruterele multicast sunt configurate de administratori să știe despre alte rutere multicast. Fiecare ruter multicast este configurat să comunice cu un anumit set de alte rutere multicast, „vecinii'' săi (de care se poate afla la distanță foarte mare, de altfel). Un ruter multicast construiește cîte o legătură virtuală cu fiecare vecin, un tunel folosind protocolul IP. De aici înainte ruterele multicast transmit pachetele de difuzare numai prin aceste tunele. Ele au impresia că sunt direct conectate unul cu altul, ca și cum restul Internetului nu ar mai exista!

Din cauza aceasta rețeaua MBone este o rețea virtuală. Ca și rețelele private virtuale, în MBone doi vecini aparenți pot fi de fapt la distanțe foarte mari, dar sunt legați de un tunel care le dă iluzia de vecinătate fizică.

Deși este extrem de interesant, nu voi mai intra în amănunte prea multe despre funcționarea Mbone; voi ilustra doar principiile generate, printr-un exemplu:

1. Un anumit set de adrese din Internet, numite „adrese de clasă D'' sunt rezervate pentru difuzare. Fiecare adresă de difuzare reprezintă un grup de ascultători ai unei singure transmisiuni.

2. Dacă un calculator vrea să asculte o anumită emisiune, tot ce are de făcut este să-și atribuie o astfel de adresă și să anunțe ruterul cel mai apropiat din Mbone.

3. Ruterele din Mbone își transmit unul altuia informații despre unde se află calculatoare cu fiecare adresă. În figura 3, toate ruterele vor afla despre cele trei calculatoare cu adresa Y.

4. Să presupunem că calculatorul A vrea să trimită o conferință video pentru adresa Y. Atunci el trimite ruterului cel mai apropiat (R1) din Mbone pachetele de transmis, folosind un tunel.

5. Acest ruter știe care din vecinii lui au ascultători interesați de emisiune. În figura noastră aceștia vor fi R2 și R3. R1 ca atare face două copii ale pachetului inițial, și trimite cîte una fiecăruia dintre vecini, prin tunelul stabilit.

6. Fiecare ruter procedează mai departe, transmițînd atîtea copii cîte tuneluri are, spre rutere interesate de pachet. Dacă unul din vecinii unui ruter nu deservește nici un calculator cu adresa Y (ca R4 din figură), atunci acel ruter nici nu primește o copie.

7. Procesul se repetă pînă pachetele ajung la toate destinațiile.

Metoda aceasta este deosebit de elegantă, pentru că rezolvă problema scalabilității. Observați că efortul fiecărui participant pentru transmisiune este relativ mic pentru fiecare pachet; în nici un caz nu depinde de numărul de recipienți (ci doar de numărul de vecini).

Prin contrast, să ne imaginăm cum am fi rezolvat această problemă dacă nu aveam deloc rutere multicast la dispoziție. Ei bine, atunci sursa trebuia să știe care sunt toți receptorii, și să deschidă cîte o legătură pentru fiecare. Apoi sursa trebuia să transmită fiecare pachet de atîtea ori cîți receptori avea. Asta este clar o risipă, pentru că cele mai multe pachete (identice) vor traversa aceleași legături în mod inutil. Dacă sunt 10 000 de consumatori, aceasta ar depăși capacitățile atît ale sursei, cît și probabil ale legăturii sursei la rețea.

Mobile-IP: calculatoare mobile

În fine, vom ilustra o ultimă tehnologie spectaculoasă al tunelelor, cu o altă aplicație care funcționează în Internet și este în curs de aprobare de către corpul de standardizare al Internetului, IETF (Internet Engineering Task Force).

Problema are de-a face cu calculatoarele care „se plimbă'', care nu au o poziție fixă. De pildă, dacă zburăm cu avionul cu un laptop, acest calculator ar putea fi într-o zi în Europa, iar în alta în Japonia. Cum poate comunica acest calculator în Internet ca și cum ar fi tot timpul legat la aceeași rețea?

Problema provine din modul în care adresele sunt atribuite și rutarea pachetelor este făcută în Internet; am consacrat un întreg articol în trecut acestui subiect, așa încît nu o să mă repet aici.

Ideea este că adresa unui calculator indică aproximativ și locul geografic în care acesta se află; astfel, dacă un calculator își schimbă poziția, pachetele care-i sunt destinate nu îl mai pot găsi. (Un calculator nu-și poate schimba adresa, pentru că asta este identitatea lui, după care ceilalți îl recunosc.) Soluția există, este implementată, funcționează, și este ilustrată în figura 4.

Figura 4: Funcționarea protocolului IP mobil: un calculator migrator primește de la rețeaua în care a poposit o adresă nouă; ruterul de la rețeaua lui de baștină și de la rețeaua gazdă crează un tunel prin care îi trimit pachetele care i se cuveneau.

Pentru a realiza comunicarea în mod transparent cu un calculator mobil, ne trebuie colaborarea a două rutere: unul în rețeaua unde calculatorul se află de obicei (rețeaua-casă) și unul în rețeaua unde calculatorul se plimbă (rețeaua-gazdă). Iată cum funcționează protocolul, în linii mari:

1. Calculatorul coboară din avion în Japonia. El emite un pachet radio, zicînd „cucu, am venit în vizită din Europa; e cineva acasă?'';

2. Un ruter gazdă aude acest pachet. Prin anumite metode criptografice, acest ruter se convinge că, într-adevăr, acest calculator nu este un impostor, ci chiar calculatorul european în vizită;

3. Ruterul-gazdă ia legătura cu ruterul-casă: „hai salut; un laptop de-al tău e pe la mine prin zonă; mă ocup eu de el''; prin anumite metode criptografice ruterul casă se convinge într-adevăr că nu vorbește nici el cu un impostor;

4. Ruterul gazdă îi răspunde calculatorului mobil: „s-a aranjat: de acum înainte poți folosi adresa asta din Japonia, ca să primești corespondența'';

5. Ruterul-gazdă și ruterul-casă construiesc un tunel între ele;

6. De fiecare dată cînd ruterul-casă vede un pachet pentru laptop-ul plecat, în loc să-l trimită în rețeaua locală, unde laptop-ul se afla inițial, îl bagă în tunel, pentru ruterul Japonez;

7. Ruterul japonez extrage din tunel pachetele pentru vizitator și i le înmînează la noua adresă.

Din nou, analogia cu sistemul poștal este perfectă; este ca și cum vecinul de bloc are cheia dvs. de la cutia poștală, ia toate scrisorile pe care le primiți, le bagă într-un plic cu timbru de Japonia și le pune din nou la poștă.

Foarte elegant, nu?

2.1.5. Porți

Portile de acces, numite si gateway fac posibila comunicatia între sisteme de diferite arhitecturi si medii incompatibile. O poarta conecteaza doua sisteme care nu folosesc acelasi:

– protocol de comunicatie;

– structuri de formate;

– limbaje;

– arhitecturi.

În general aceste echipamente permit conectarea la un mainframe a retelelor locale.

Portile reprezinta de obicei servere dedicate într-o retea, care convertesc mesajele primite într-un limbaj de e – mail care poate fi înteles de propriul sistem. Ele realizeaza o conversie de protocol pentru toate cele sapte niveluri OSI , si opereaza la nivelul aplicatie. Sarcina unei porti este de a face conversia de la un set de protocoale de comunicatie la un alt set de protocoale de comunicatie.

Portile functioneaza la nivelul transport al modelului ISO / OSI.

Din cele prezentate putem face urmatoarea legatura între nivelele modelului OSI la care opereaza echipamentele si numele acestora :

– nivelul fizic – repetoare, copiaza biti individuali între segmente diferite de cablu;

– nivelul legatura de date – punti, interconecteaza retele LAN de acelasi tip sau de tipuri diferite;

– nivelul retea – ruter – e, interconecteaza mai multe retele locale de tipuri diferite, dar care utilizeaza acelasi protocol de nivel fizic

– nivelul transport – porti de acces, fac posibila comunicatia între sisteme de diferite arhitecturi si medii incompatibile.

– de la nivelul 4 în sus– porti de aplicatii, permit cooperarea de la nivelul 4 în sus.

2.1.6. Modelele de rețea OSI si Project 802

Lucrul în retea presupune transmiterea datelor de la un calculator la altul, si acest proces este împartit în etape. În cadrul fiecarei etape, sistemul de operare în retea respecta, dupa cum s-a aratat, un set de proceduri stricte, numite protocoale, sau reguli de comportare, care contribuie la încheierea cu succes a fiecarei operatii.

Exista doua seturi principale de standarde:

– modelul OSI, care este un model stratificat pe sapte nivele;

– o versiune a modelului OSI, numit Project 802.

Modelul Project 802 a fost conceput de IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), în 1980 (februarie, 1980) si defineste standardele pentru componentele fizice ale retelei, placa de retea si cablul, de care se ocupa nivelul fizic si legatura de date ale modelului OSI (aceste nivele definesc modul în care mai multe calculatoare pot utiliza simultan reteaua, fara a interfera unul cu celalalt).

Conform acestui model nivelul legaturii de date este împartit în doua subnivele:

– MAC (Media Access Control – controlul accesului la mediu), controleaza accesul si delimiteaza cadrele, detecteaza erorile si recunoaste adresele, fiind inferior subnivelului LLC. Acesta comunica direct cu placa de retea si este responsabil pentru transportul fara erori al datelor între doua calculatoare din retea (802.3, 802.4, 802.5 si 802.12);

– LLC (Logical Link Control – controlul legaturii logice), administreaza comunicatia legaturii de date si defineste folosirea punctelor interfetei logice, numite puncte de acces la servicii, SAP (Service Access Points).

Aceste specificatii definesc modul în care placile de retea acceseaza si transfera date prin mediu fizic.

Standardele LAN se împart în 12 categorii, dintre care cele mai importante sunt:

802.1 modul de interconectare în retea;

802.2 controlul legaturii logice (LLC);

802.3 retele LAN cu acces multiplu si cu detectarea purtatoarei si a

coliziunilor CSMA / CD, sau retelele Ethernet;

802.4 retele LAN cu transfer de jeton pe magistrala (Token Bus);

802.5 retele LAN cu transfer de jeton în inel (Token Ring);

802.6 retele metropolitane (MAN);

802.11 retele fara fir;

802.12 retele LAN cu prioritate la cerere.

2.2. Internet, scurt istoric

Anii de aparitie ai Internet-ului trebuie cautati la mijlocul anilor 1960, când Departamentul de Aparare al SUA, DoD ( Departament of Defense) a vrut o retea de comanda si control care sa poata supravietui unui razboi nuclear. Pentru a rezolva aceasta problema DoD s-a orientat catre agentia sa de cercetare ARPA (Advanced Research Projects Agency – Agentia de Cercetare pentru proiecte Avansate), ulterior denumita DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) si care acum cuprinde o multime de retele, care utilizeaza acelasi ansamblu de protocoale cu scopul de a oferi o interfata unica utilizatorilor sai. Software-ul de retea, care cuprinde în mare parte protocoalele TCP / IP, este disponibil pe o multitudine de calculatoare eterogene din punct de vedere hardware, si care utilizeaza diferite sisteme de operare.

ARPA a fost creata ca raspuns la lansarea de catre Uniunea Sovietica în 1957 a primului satelit artificial al pamântului (Sputnik) si avea misiunea de a dezvolta tehnologia care putea fi utila scopurilor militare. O parte din primele fonduri au mers catre universitati în vederea studierii comutarii de pachete, o idee radicala la acea vreme.

În 1966 experientele de la MIT (Massachusetts Institute of Technology) au utilizat drept baza doua calculatoare conectate printr-o legatura pentru date; ele au condus la propunerile referitoare la o retea de legaturi pentru date conectând mai multe dintre centrele în care se executau proiecte finantate de catre ARPA.

Reteaua ARPA a fost conceputa de catre L.G. Roberts în 1966; ea se baza initial pe utilizarea legaturilor pentru date de 2, 4 Kb; studii ulterioare, încurajate de catre cercetarile teoretice au fost efectuate în Marea Britanie de catre National Physical Laboratory. Reteaua care a luat nastere s-a numit ARPANET, si era o retea militara. Aceasta retea a fost destinata, de la bun început, conectarii unui numar relativ ridicat de sisteme avansate pentru prelucrarea datelor. Initial , reteaua ARPA era compusa din doua parti: o retea de sisteme pentru prelucrarea datelor, numite HOST si o subretea de comunicatii continând calculatoare de noduri pentru comutarea pachetelor, cunoscute sub numele de IMP (Interface Message Processors – procesoare ale mesajelor de interfata).

Mai târziu ARPA a finantat cercetari în domeniul retelelor de sateliti si retelelor mobile radio cu pachete. Cândva, pe la mijlocul anilor 1980, lumea a început sa vada colectia de retele ca fiind un Internet (Interconnection of networks).

Dupa ce la 1 ianuarie 1983, TCP / IP a devenit unicul protocol oficial, numarul retelelor, calculatoarelor si utilizatorilor conectati la ARPANET a crescut rapid. Încet, încet acestora li s-a alaturat alte retele regionale si s-au realizat legaturi cu retele din Canada, Europa si Pacific. În acelasi an ARPA a încredintat administrarea retelei Agentiei de Comunicatii a Apararii (DCA – Defense Communication Agency), pentru a o folosi ca retea operationala, aceasta izolând portiunea militara într-o subretea separata, MILNET si portiunea civila, ARPANET.

În anul 1984 NFS (U.S. National Science Foundation) – Fundatia Nationala de Stiinte din SUA, a hotarât sa construiasca o coloana vertebrala care sa lege centrele sale de supercalculatoare din sase orase: San Diego, Boulder, Champaign, Pittsburgh, Ithaca si Princeton. NFS a finantat, de asemenea, un numar de retele regionale (aproximativ 20) care s-au conectat la coloana vertebrala, permitând astfel utilizatorilor din diferite universitati, laboratoare de cercetare, etc. sa acceseze oricare din supercalculatoare si sa comunice între ei. Aceasta retea completa care includea coloana vertebrala si retelele regionale, a fost numita NSFNET.

În 1990 ARPANET – ul era deja depasit de retele mai moderne carora le daduse nastere el însusi, astfel ca el a fost închis si demontat. În acelasi an retelei NSFNET i s-a adaugat a doua coloana vertebrala. NSF a realizat ca guvernul nu poate finanta interconectarile la nesfârsit si a încurajat MERIT, MCI si IBM sa formeze o corporatie nonprofit, ANS (Advanced Networks and Services) – Retele si Servicii Avansate. Aceasta a preluat NSFNET si a format o noua retea ANSNET.

Internet – ul este o retea descentralizata si are propriile sale mecanisme de standardizare, neexistând un organism fix care sa fixeze regulile de comunicatie. Exista totusi o serie de organizatii, care functioneaza pe baza de voluntariat. Astfel, autoritatea suprema care dirijeaza evolutia Internet – ului este o organizatie numita ISOC (Internet SOCiety – Societatea Internet), înfiintata în ianuarie 1992, cu scopul de a promova utilizarea Internet – ului si de a prelua administrarea sa. În cadrul acestei organizatii o parte din membrii sunt reuniti într-un consiliu, numit IAB (Internet Advisory Board – Consiliul pentru structura Arhitecturii Internet), si care are responsabilitatea tehnica a evolutiei retelei (hotaraste modul în care va functiona reteaua) si defineste standardele Web. Membrii acestui consiliu au întâlniri regulate în care sunt acceptate noi standarde, aloca adresele si pastreaza o lista a numelor care trebuie sa ramâna unice. Comunicarile sunt puse la dispozitie printr-o serie de rapoarte tehnice, numite RFC – uri (Request For Comments) – Cereri de Comentarii, care sunt memorate on-line si pot fi citite de oricine este interesat de ele; astfel RFC 1540, intitulat Internet Official Protocol Standards, detaliaza lista tuturor RFC – uri.

Consiliul IAB este format din patru grupuri principale, si anume: IRTF (Internet Research Task Force – Departamentul de Cercetare Internet), care are rolul de a rezolva problemele pe termen lung, IETF (Internet Engineering Task Force – Departamentul de Inginerie Internet), care are sarcina de a rezolva problemele pe termen scurt, IESG (Internet Engineering Steering Group) si IRSG (Internet Research Steering Group). Aceste grupuri sunt responsabile cu evaluarea si testarea proiectelor standardelor si a standardelor propuse, pentru a determina daca o propunere merita sa devina un standard Internet.

Internet – ul a avut în evolutia sa o crestere exponentiala: astfel în anul 1990 al cuprindea 3.000 de retele si peste 20.000 de retele de calculatoare din 150 de tari, în anul 1992 a fost atasata gazda cu numarul 1.000.000. În 1995 existau mai multe coloane vertebrale (backbone), sute de retele de nivel mediu (regionale), zeci de mii de retele LAN, milioane de gazde si zeci de mii de utilizatori. Marimea Internet – ului se dubleaza aproximativ în fiecare an.

Sintetizând cele spuse pâna acum putem spune ca Internet – ul este o retea globala compusa din mii de retele mai mici de calculatoare si milioane de calculatoare comerciale, educationale, guvernamentale si personale. Internet este ca un oras electronic cu biblioteci, birouri de afaceri, galerii de arta, magazine si multe altele, toate virtuale.

În ultima jumatate a anilor 1990 a fost lansat un nou cuvânt la moda, si anume "intranet". Un intranet permite institutiilor (societati, companii, firme) sa foloseasca instrumentele Internet cum ar fi posta electronica, navigatia în Web sau transferul de fisiere, în cadrul retelei private a institutiei respective. Diferenta între un intranet si Internet este ca intranet – urile se limiteaza la o institutie si sunt private (intranet – ul este o retea din interiorul unei organizatii care foloseste tehnologii Internet). Raportat la Internet, un intranet este un sistem închis, cu un acces limitat (controlabil) la Internet, în care pentru partajarea si distribuirea informatiilor precum si pentru partajarea aplicatiilor de lucru, este utilizata filozofia si tehnologia Web (Web publicitar, baze de date distribuite, HTML, metode de acces, etc.)

Ce înseamna de fapt sa fii pe Internet ? Tanenbaum spune : "&ldots; o masina este pe Internet daca foloseste stiva de protocoale TCP / IP, are o adresa IP si are posibilitatea de a trimite pachete IP catre toate celelalte masini din Internet. Simpla posibilitate de a trimite si primi posta electronica nu este suficienta, deoarece posta electronica este redirectata catre multe retele din afara Internet – ului. Oricum, subiectul este cumva umbrit de faptul ca multe calculatoare personale pot sa apeleze la un furnizor de servicii Internet folosind un modem, sa primeasca o adresa IP temporara si apoi sa trimita pachete IP catre alte gazde. Are sens sa privim asemenea masini ca fiind pe Internet numai atâta timp cât ele sunt conectate la ruter – ul furnizorului de servicii."

Substanta care tine legat Internet – ul este modelul de referinta si stiva de protocoale TCP / IP. Practic, toate calculatoarele conectate la Internet utilizeaza familia de protocoale TCP / IP. Punctele forte ale acestei stive de protocoale sunt:

– este independenta de producator (vânzator);

– nu este protejata prin legea copyright – ului;

– se poate utiliza atât pentru retele locale (LAN) cât si pentru retele globale (WAN);

– se poate utiliza pe aproape orice tip de calculator;

– este utilizat de multe agentii guvernamentale.

2.2.1. Structura pachetului TCP / IP

De ce este TCP / IP protocolul standard pentru Internet? Acest lucru se datoreaza unor caracteristici:

– permite comunicarea într-un mediu eterogen, deci se preteaza foarte bine pentru conexiunile din Internet (care este o retea de retele eterogene atât din punct de vedere hardware, cât si software);

– furnizeaza un protocol de retea rutabil, pentru retele mari, fiind folosit din acest motiv drept protocol de interconectare a acestor retele.

TCP / IP este o suita de protocoale, dintre care cele mai importante sunt TCP si IP, care a fost transformat în standard pentru Internet de catre Secretariatul pentru Aparare al Statelor Unite, si care permite comunicatia între retele eterogen (interconectarea retelelor). Modelul de referinta ISO / OSI defineste sapte nivele pentru proiectarea retelelor, pe când modelul TCP / IP utilizeaza numai cinci din cele sapte nivele, dupa cum se vede din figura urmatoare.

Figura 1.4.1 – Nivelurile modelului TCP / IP

Familia de protocoale TCP / IP are o parte stabila, data de nivelul Internet (retea) si nivelul transport, si o parte mai putin stabila, nivelul aplicatie, deoarece aplicatiile standard se diversifica mereu.

În ceea ce priveste nivelul gazda – la – retea (echivalentul nivelul fizic si legatura de date din modelul OSI), cel mai de jos nivel din cele patru, acesta este mai putin dependent de TCP / IP si mai mult de driver – ele de retea si al placilor de retea. Acest nivel face ca functionarea nivelului imediat superior, nivelul Internet, sa nu depinda de reteaua fizica utilizata pentru comunicatii si de tipul legaturii de date. Protocoalele din familia TCP / IP trateaza toate retelele la fel. De aici rezulta un concept fundamental pentru retelele TCP / IP, si anume acela ca, din punct de vedere al unei retele globale, orice sistem de comunicatii capabil sa transfere date conteaza ca o singura retea, indiferent de caracteristicile sale.

Nivelul internet are rolul de a transmite pachetele de la sistemul sursa la sistemul destinatie, utilizând functiile de rutare. La acest nivel se pot utiliza mai multe protocoale, dar cel mai cunoscut este protocolul Internet – IP. Nivelul transport are rolul de a asigura comunicatia între programele de aplicatie. Nivelul aplicatie asigura utilizatorilor o gama larga de servicii, prin intermediul programelor de aplicatii. La acest nivel sunt utilizate multe protocoale, datorita multitudinii de aplicatii existente, si care sunt în continua crestere.

Figura 1.4.2 – Arhitectura de protocoale TCP / IP

Nivelul gazdă – la – rețea

La acest nivel evolutia protocoalelor este impulsionata de evolutia extrem de rapida a tehnologiilor de comunicatie, care introduc tipuri de legaturi cu viteze din ce în ce mai mari. Astfel, vom întâlni linii telefonice închiriate, lucrând la viteze de 57,5 Kbs, ca si fibre optice de 1,544 Mbs. În momentul de fata majoritatea calculatoarelor care utilizeaza TCP / IP în retele locale folosesc conexiuni Ethernet cu viteze de pâna la 10 Mbs. Aparitia retelelor Fast – Ethernet au facut posibil ca vitezele sa creasca la 100 Mbs.

La acest nivel sunt utilizate doua protocoale, utilizate pentru conectarea la Internet si Web prin intermediul modemului:

– SLIP – Serial Line Internet Protocol – protocol Internet pe linie seriala, permite legaturi seriale asincrone si este cel mai vechi protocol. Dintre caracteristicile mai importante: nu face nici un fel de detectie sau corectie a erorilor; suporta doar IP; fiecare calculator trebuie sa cunoasca dinainte adresa IP a celuilalt calculator; nu este un standard aprobat. Ceea ce trebuie retinut, din punct de vedere al unui utilizator al Internet – ului, este faptul ca acest tip de legatura necesita o adresa fixa Internet pentru calculator, care este atribuita de provider – ul se servicii Internet;

– PPP – Point to Point Protocol – protocol punct – la – punct, este un protocol mai robust decât SLIP, care rezolva toate deficientele protocolului SLIP si reprezinta un standard Internet. Este utilizat din ce în ce mai mult, datorita faptului ca permite legarea atât pe legaturi seriale asincrone, cât si pe legaturi seriale sincrone. PPP face detectia erorilor, suporta mai multe protocoale, permite ca adresele IP sa fie negociate în momentul conectarii, permite autentificarea, etc. În cazul utilizarii acestui tip de legatura, acordarea unei adrese se realizeaza automat, în momentul stabilirii legaturii la Internet.

Nivelul Internet

Acest nivel, în modelul OSI nivelul retea, asigura transmiterea pachetelor prin intermediul unor adrese unice, specifice fiecarui nod, numite adrese Internet.

Protocolul de la acest nivel este IP (Internet Protocol), si caracteristica esentiala este ca fiecare pachet este tratat ca o entitate independenta (numita pachet sau datagrama), fara legaturi cu alte pachete. Acest nivel este nivelul responsabil cu rutarea pachetelor în Internet. Protocolul IP ruteaza pachetele prin retelele interconectate îndeplinind si functii de segmentare (la emitator) si de reasamblare (la destinatar) a pachetelor; acest protocol nu garanteaza livrarea pachetelor catre destinatar, dar prin intermediul nivelului imediat superior, prin intermediul protocolului TCP, se asigura fiabilitatea corespunzatoare. În operatia de rutare protocolul IP utilizeaza adresa IP (numita si adresa de retea.

Alte protocoale care pot functiona la acest nivel, în vederea unei bune functionarii a transmisiei, sunt:

– ICMP – Internet Control Message Protocol – stim ca protocolul IP furnizeaza un serviciu fara conexiune, care nu garanteaza livrarea fiecarui pachet la destinatie. Pentru a înlatura acest dezavantaj se utilizeaza un mecanism*/ prin care ruter – ele si sistemele din retea comunica informatii privind situatiile de functionare anormala (destinatie inaccesibila, suprasolicitarea unui ruter, etc.); el poate fi utilizat de un sistem pentru a testa daca un alt sistem este accesibil;

– ARP – Address Resolution Protocol – transmiterea unui pachet se poate efectua si între doua sisteme aflate în aceeasi retea fizica. Faptul ca sistemul destinatar este conectat la aceeasi retea fizica este constatat de catre sistemul sursa, prin intermediul adresei IP de destinatie, pe care o compara cu propria adresa IP, prin intermediul protocolului ARP. Deci putem spune ca acest protocol permite unui calculator sa determine adresa fizica unica (MAC) a unui alt calculator din aceeasi retea fizica cunoscând adresa IP (de nivel retea) a acestuia; aceste tabele de translatare ARP nu sunt direct disponibile utilizatorilor sau aplicatiilor. ARP afiseaza lista corespondentelor între adresele IP si adresele fizice, determinate corect. De retinut ca acest protocol este utilizat atunci când cele doua calculatoare (sursa si destinatie) fac parte din aceeasi retea fizica, deci nu este necesara utilizarea ruter – elor;

– RARP – Reverse Address Resolution Protocol – permite unui calculator sa-si obtina, atunci când n-o cunoaste, adresa IP proprie, deci face operatia inversa (cunoscând adresa fizica se determina adresa IP a statiei) protocolului ARP.

Nivelul transport

Orice program de aplicatie utilizeaza unul din cele doua protocoale de transport, alegerea unuia sau altuia depinzând de necesitatile impuse de aplicatia respectiva. La acest nivel exista doua protocoale:

– UDP – User Datagram Protocol – care este un protocol nesigur, dar cu viteza mare de transmisie, care utilizeaza datagram – uri pentru livrarea datelor. Când se utilizeaza acest protocol, comunicatia este efectuata prin serviciu fara conexiune (nu se stabileste un circuit între cele doua calculatoare care vor sa comunice) folosind IP pentru transferul mesajelor. Acest protocol nu garanteaza livrarea mesajului la receptie fara erori, fara pierderi, fara duplicate, în ordinea în care au fost emise. Acest protocol permite identificarea sistemelor sursa si destinatie, precum si a programelor de aplicatie între care are loc transferul de informatie;

– TCP – Transmission Control Protocol – este un protocol sigur, care asigura transferul fiabil al informatiilor între aplicatiile de pe cele doua calculatoare aflate în comunicatie. TCP este mult mai complex decât UDP pentru ca furnizeaza un serviciu de livrare a datelor sigur, orientat pe conexiune. El asigura livrarea fara erori a datelor între sisteme.

Nivelul aplicatie

Nivelurile de sub nivelul aplicatie servesc la asigurarea unui transport sigur, dar nu îndeplinesc nici o functie concreta pentru utilizatori. De-abia la nivelul aplicatie pot fi gasite toate aplicatiile interesante pentru utilizatori, dar chiar si la acest nivel apare necesitatea unor protocoale care sa permita functionarea aplicatiilor.

Programele care utilizeaza suita de protocoale TCP / IP este în continua crestere, si din aceasta cauza lista acestor protocoale este deschisa, ea marindu-se pe masura ce apar noi aplicatii (programe). Acest nivel asigura utilizatorilor retelei (tot prin intermediul programelor de aplicatie) o gama larga de servicii, dintre care cele mai utilizate sunt:

– FTP – File Transfer Protocol – protocol de transfer de fisiere, este dupa cum arata si numele un program utilizat pentru transferul fisierelor sau al documentelor de pe un calculator pe altul, în ambele sensuri;

– TELNET Remote Login permite accesul unui utilizator la un calculator aflat la distanta si utilizarea acestuia, din momentul în care conectarea s-a efectuat, pentru executia anumitor comenzi. Aplicatia Telnet server permite functionarea unui sistem local în regim de terminal virtual conectat la un sistem la distanta;

– DNS – Domain Name System – este un serviciu care mentine corespondenta si face translatarea între numele date de utilizatori sistemelor conectate la retea (adrese Internet) si adresele de retea (adresele IP) ale acestora.

– PING – Packet InterNet Groper – este un serviciu care poate fi utilizat pentru testarea conectivitatii între doua sisteme. Este utilizat pentru controlarea configuratiilor si testarea conexiunilor;

– SNMP – Simple Network Management Protocol – este un protocol pentru administrarea si monitorizarea retelei;

– SMTP – Simple Mail Transfer Protocol – este un protocol scris pentru transferul mesajelor de posta electronica; prin intermediul lui utilizatorul poate transmite mesaje sau fisiere altui utilizator (se pot schimba mesaje între doua calculatoare aflate la distanta) conectat la Internet sau la un alt tip de retea, dar care prezinta o conexiune cu Internet – ul.

Dintre utilitarele TCP / IP uzuale amintim:

– Ipconfig, afiseaza configuratia TCP / IP curenta;

– Netstat, sigura setarile si conexiunile protocolului TCP / IP;

– Route, afiseaza sau modifica tabela de rutare locala;

– Tracert, verifica ruta catre un sistem aflat la distanta.

2.2.2. Adrese IP și adrese Internet

Pentru a putea fi identificate în cadrul retelei, calculatoarele conectate la Internet, numite host – uri, noduri, sisteme sau server – e trebuie sa poata fi identificate printr-o adresa. În scurta istorie a Internet – ului s-au folosit mai multe sisteme de adresare si mai multe modalitati de specificare a acestora. În continuare vom prezenta sistemul care este utilizat în prezent. Specificarea unei adrese se poate face în doua moduri:

– specificare numerica, prin siruri de numere, utilizata pentru adrese IP;

– specificare de domenii, prin nume sau succesiuni de nume, utilizata pentru adrese Internet.

Adresa IP este folosita de catre pachetul TCP / IP, si este un numar întreg pozitiv, reprezentat pe 32 de biti (deci au o lungime de patru octeti); vor exista deci 232 astfel de adrese. Structura generala a unei astfel de adrese este formata din trei parti: o parte care indica tipul adresei, o parte care identifica reteaua la care este conectat sistemul si o alta care identifica conexiunea prin care sistemul se leaga la retea. Un ruter, care are mai multe conexiuni fizice la o retea sau la mai multe retele, are câte o adresa distincta pentru fiecare conexiune.

Figura 1.4.3 – Structura unei adrese IP

Adresa totala este întotdeauna de lungime 4 octeti, în functie de retea aparând diferente la împartirea cifrelor între partea de retea si cea de host.

Clasa adresei (identifica clasa adresei). În functie de clasa careia îi apartine adresa, numarul de biti rezervati pentru celelalte câmpuri (identificatorul de retea si de sistem) va fi diferit. În prezent exista patru clase de adrese: clasa A, clasa B, clasa C si clasa D.

Adresele din clasa A utilizeaza primii 8 biti pentru identificarea retelei, iar urmatorii 24 de biti pentru identificarea gazdelor. Adresele din aceasta clasa au în prima pozitie bitul 0; urmatorii 7 biti ai primului octet identifica reteaua fizica, deci pot exista pâna la 128 de adrese disponibile (în realitate pot exista pâna la 126 retele care pot utiliza adrese din aceasta clasa, deoarece adresele 0.0.0.0 si 127.0.0.0 nu sunt utilizate, având o utilizare speciala) iar urmatorii 24 de biti (sau urmatorii 3 octeti) identifica calculatorul (host – ul) conectat la retea. O retea din aceasta clasa poate avea practic un numar nelimitat de sisteme (33.554.432-2).

Adresele din clasa B utilizeaza primii 16 biti pentru identificarea retelei, iar urmatorii 16 de biti pentru identificarea gazdelor. Aceste adrese au în primele doua pozitii bitii 10; urmatorii 14 biti identifica reteaua fizica (pot exista pâna la 32.768-1 retele), iar ultimii 16 biti identifica calculatorul conectat la retea (32.766).

Adresele din clasa C prezinta în primele trei pozitii bitii 110; urmatorii 21 de biti identifica reteaua, iar urmatorii 8 biti identifica sistemul conectat la retea.

Adresele din clasa D sunt deocamdata neutilizate si încep cu grupul 1110 în primele patru pozitii, iar restul de 28 de biti sunt rezervati. În prezent sunt utilizate aceste adrese pentru difuzarea mesajelor de la un sistem catre un grup de sisteme din reteaua globala.

Se poate observa ca exista pentru fiecare clasa de adrese, un numar finit de adrese de retea si un numar finit de host – uri în cadrul fiecarei retele. Astfel limitele maxime de adresare posibile pentru fiecare tip de adresa sunt:

– clasa A, maxim 27 – 2 retele a câte maxim 224-1 host – uri fiecare;

– clasa B, maxim 214 – 2 retele a câte maxim 216-1 host – uri fiecare;

– clasa A, maxim 221- 2 retele a câte maxim 28-1 host – uri fiecare.

Adresele de clasa A sunt în general atribuite unor retele speciale, de dimensiuni foarte mari; adresele de clasa B unor retele relativ mari, cu multe sisteme conectate în ele. Majoritatea adreselor sunt de clasa C.

Biti de identificare a retelei în cadrul Internet – ului (identifica reteaua) si biti de identificare a host – ului în cadrul retelei (identifica calculatorul din cadrul retelei) am vazut ca depind de clasa careia îi apartine adresa: clasa A, clasa B, clasa C, clasa D.

Adresa IP la rândul sau are doua reprezentari:

– reprezentare interna, este un sir de 32 de biti, care sunt plasati în patru octeti consecutivi;

– reprezentare externa, care se face prin patru numere întregi separate prin trei puncte. Cele patru numere indica, în ordine, valorile celor patru octeti.

Sa consideram adresa de clasa A:

"0 1111101 000011010100100100001111".

Se grupeaza în câte 8 biti :

"01111101 00001101 01001001 00001111"

Convertim fiecare întreg binar de 8 biti într-un numar în baza 10, de exemplu:

(01111101)2 = 0*27 +1*26 +1*25 +1*24 +1*23 +1*22 +0*21+1*20

0+64+32+16+8+4+0+1=125

si se va obtine urmatoarea reprezentare externa:

"125.13.73.15."

Acelasi procedeu se aplica fiecarui tip de clasa de adrese. Având la dispozitie reprezentarea externa a unei adrese se poate determina usor clasa careia îi apartine astfel: daca primul numar este între 0 si 127, atunci avem o adresa de clasa A; daca primul numar este între 128 si 191, atunci avem o adresa de clasa B; daca primul numar este între 192 si 223, atunci avem o adresa de clasa A; pentru clasa D acest numar este între 224 si 225.

Adrese rezervate. Atunci când se atribuie a adresa IP unui calculator este bine sa tinem cont de existenta unor adrese care sunt rezervate si a caroro utilizare nu este recomandata. Astfel, nici un calculator nu va avea adresa IP terminata în 0 sau 255. Numerele 192.168.34.0 si 192.168.34.255 nu trebuie folosite, deoarece ele constituie adresele cadru ale retelei. Numarul 127.0.0.1 este rezervat, adresa în cauza fiind alocata calculatorului local (local host). Acest numar va fi selectat pentru accesarea server – ului Web.

De asemenea, mai exista un numar de adrese rezervate, care nu pot fi utilizate de retele, cu scopul de a deosebi mai bine adresele Internet de cele intranet. Astfel vom avea, în cazul unei retele de:

– clasa A este utilizat ID 10, adica adresele de la 10.0.0.0 la 10.255.255.255;

– clasa B, folosesc ID – urile de la (16 adrese) 172.16.0.0 pâna la 172.31.0.0;

– de clasa C, au disponibile adresele începând cu 192.168.0.0 pâna la 192.168.255.0 (256 de adrese).

Adrese Internet, acest sistem este destinat utilizatorilor si permite o scriere mai comoda, mai sugestiva si mai elastica a adresei calculatoarelor decât cea cu adrese IP, unde în loc de numere se utilizeaza siruri ASCII. O adresa Internet are o structura relativ simpla, dar ordinea cuvintelor în adresa este esentiala. Între cuvinte si separatorii care compun adresa nu trebuie sa apara spatii. Principalul separator între cuvinte este caracterul "." (punct).

O adresa Internet poate avea una dintre urmatoarele trei forme:

1. [anonimizat]2. &ldots; domeniun;

2. nume_utilizator@nume_host.domeniu1.domeniu2. &ldots; domeniun;

3. nume_host.domeniu1.domeniu2. &ldots; domeniun;

unde:

– nume_utilizator indica numele utilizatorului de pe calculatorul nume_host (pentru tipul 2 de adresare) sau din domeniul domeniu1. Numele utilizatorului nume_utilizator se scrie înaintea caracterului @. Primele doua tipuri de adrese sunt echivalente, în sensul ca nume_host poate înlocui domeniile pe care le gestioneaza el. Aceste doua tipuri de adrese sunt utilizate în principal la comunicatiile prin posta electronica sau în discutiile interactive. Adresele de forma a treia sunt utilizare pentru a indica host – uri din cadrul unei retele.

– succesiunea domeniu1.domeniu2. &ldots; domeniun indica nivelele de organizare, de la stânga spre dreapta. Astfel adresa de host: ns..fsea.ugal.ro

care înseamna calculatorul cu numele ns, conectat la reteaua subdomeniului fsea din subdomeniul ugal al domeniului ro, se poate reprezenta grafic astfel:

Figura 1.4.4 – Reprezentarea de domenii în cadrul unei adrese

Conceptual, Internet – ul este împartit în câteva sute de domenii de nivel superior, fiecare domeniu cuprinzând mai multe sisteme gazda (host – uri). La rândul lui, fiecare domeniu este subdivizat în subdomenii si acestea la rândul lor partitionate, s.a.m.d.

Când se scrie o adresa trebuiesc respectate niste reguli, si anume:

1. fiecare nivel de organizare este indicat printr-un nume de domeniu, care este cuprins în domeniul scris în dreapta sa. Fiecare domeniu este denumit de calea în arbore pâna la radacina, iar componentele sunt separate prin punct. Deci un nume de domeniu se refera la un anumit nod în arbore si la toate nodurile de sub el. Fiecare domeniu îsi defineste propriile subdomenii, le administreaza si le face publice. Pentru a crea un nou domeniu, se cere permisiunea domeniului în care va fi inclus. De exemplu reteaua de calculatoare a Universitatii "Dunarea de Jos" Galati, care este subretea în cadrul retelei ROEDUNET (Romanian Educational Network) are ca nume de subdomeniu ugal. La rândul lor administratorii acestei retele au decis ca fiecare dintre subdomeniile sale sa desemneze o facultate, un serviciu sau un departament. La rândul lor, daca este cazul, subdomeniile de facultati se pot divide s.a.m.d. Astfel unele din subdomeniile domeniului ugal sunt:

Fsea – Facultatea de Stiinte Economice si Administrative

Mec – Facultatea de Mecanica

Nie – Facultatea de Nave si Inginerie Electrica

Met – Facultatea de Metalurgie si Stiinta Materialelor

Edsp – Facultatea de Educatie Fizica si Sport

St – Facultatea de Stiinte

2. numarul total de domenii (n) nu este fixat apriori ci depinde numai de sistemul de organizare adoptat. Cel mai generale domenii, si anume domeniile de pe primul nivel (cele care se scriu cel mai în dreapta), pot fi: generice sau de tara. Domeniile generice (care indica în general un domeniu organizational) sunt:

com – Organizatii comerciale

edu – Institutii academice si educationale

gov – Institutii guvernamentale

nt – Organizatii internationale (NATO, ONU, etc.)

mil – Institutii militare SUA

net – Centre de administrare a retelelor mari

org – Organizatii non – profit

Daca domeniul este în afara SUA, atunci se utilizeaza un domeniu de tara, si este un cod care indica tara de apartenenta. De obicei, acesta este din doua litere si coincide cu codul international de marcare a autoturismelor.

Au – Austria

It – Italia

Ca – Canada

Pl – Polonia

Ch – Elvetia

Ro – România

De – Germania

Ru – Federatia Rusa

Fr – Franta

UK – Marea Britanie

Md – Moldova

Structura arborescenta a specificarilor de domenii ar arata în felul urmator.

3. într-o comunicatie sursa – destinatie, sursa este obligata sa specifice subdomeniile, începând de la cel mai interior si pâna la primul subdomeniu care are ca si subordonat destinatia. De exemplu, pentru a se stabili o comunicatie între calculatoarele

ci.fsea.ugal.ro

și

inf.kappa.ro

va trebui sa se specifice doar

fsea.ugal

și

inf.kappa

deoarece domeniul ro le contine pe amândoua.

Alte reguli de scriere a adreselor: domeniile sunt separate prin punct (ns.fsea.ugal.ro); numele de domenii nu fac distinctie între literele mari si literele mici (fsea sau FSEA reprezinta acelasi lucru); lungimea unui domeniu nu poate depasi 64 de caractere (ns, fsea, ugal), iar întreaga cale de nume nu trebuie sa depaseasca 255 de caractere (ns.fsea.ugal.ro).

Adresele Internet sunt cele folosite de utilizatori, dar reteaua întelege numai adrese binare (adrese IP), deci apare necesitatea unui mecanism care sa converteasca sirurile ASCII în adrese de retea. Corespondenta dintre adresele Internet (care sunt adresele stiute de utilizatorii retelei Internet) si adresele IP (adresele numerice recunoscute de calculatoare) o face protocolul DNS, cunoscut si sub numele de mecanismul numelor de servere, sau sistemul numelor de domenii. Acest protocol converteste adresa Internet în adresa IP corespunzatoare calculatorului destinatar. Esenta DNS – ului consta dintr-o schema ierarhica de nume de domenii si a unui sistem de baze de date distribuite pentru implementarea acestei scheme de nume. În principal este utilizat pentru a pune în corespondenta numele sistemelor gazda si adresele destinatiilor de e – mail cu adrese IP, dat poate fi utilizat si pentru alte scopuri.

În general fiecarei adrese Internet îi corespunde o adresa IP. Este posibil însa ca unei adrese IP sa – i corespunda mai multe adrese Internet. De exemplu, adresele ns.fsea.ugal.ro, ftp.fsea.ugal.ro si www.fsea.ugal.ro corespund la aceeasi adresa IP: "101.140.10.1". Aceste adrese se numesc adrese sinonime ale aceluiasi calculator. Astfel, primul nume reprezinta numele propriu-zis al calculatorului, al doilea este numele server – ului FTP, iar al treilea este numele server – ului de Web. Cele doua servere se gasesc pe acelasi calculator ns.

Atunci când se executa operatia de recunoastere a calculatorului destinatie, se pot întâlni mai multe posibilitati:

1. server – ul local cunoaste adresa destinatarului deoarece este în baza de date a lui. Acest lucru este în general valabil pentru calculatoarele din acelasi domeniu;

2. server – ul local al retelei cunoaste adresa destinatarului deoarece ea a fost solicitata recent de catre un utilizator din retea. În general server – ele pastreaza pentru o perioada de timp adresele solicitate, în scopul optimizarii mecanismului de cautare;

3. server – ul local nu cunoaste adresa ceruta, dar stie cum sa o afle. El contacteaza un server radacina, care stie adresele serverelor de nume (server – DNS) pentru zona celui mai înalt nivel (de exemplu ro).

Un tip de adrese care extind adresele Internet sunt adresele de specificare a adreselor de Web, care vor fi explicate în capitolul dedicat aplicatiei WWW.

2.2.3. Moduri de conectare la Internet

Pentru a ne putea conecta la Internet este nevoie de urmatoarele lucruri: calculatorul dotat cu echipamentele necesare conectarii la Internet, unul sau mai multe programe speciale si un furnizor de servicii Internet (ISP – Internet Service Provider). Cerintele hardware nu sunt exagerate, dar pentru buna navigare prin Internet este nevoie de urmatoarele:

– un calculator;

– un modem sau o legatura la modem;

– o denumire pentru conectare, numita si login name, care mai poate avea si alte denumiri precum: username – denumire utilizator, account name – denumirea contului, user ID – numar de identificare al utilizatorului, member name – nume de membru. Aceasta denumire este utilizata pentru a accesa legatura la Internet. Ea comunica furnizorului de servicii cine sunteti, iar pentru ca acesta sa stie daca va poate permite accesul la retea. O denumire pentru conectare contine, în general, pâna la opt caractere si, în majoritatea cazurilor, este case-sensitive (conteaza daca se utilizeaza literele mari sau mici).

– un cont pentru Internet, acesta va contine pe lânga denumirea pentru conectare si un nume de domeniu, care va indica locul în care se afla contul utilizatorului. De exemplu domeniul flex.ro este furnizorul de servicii Flex, msn.com se refera la sistemul Microsoft Network, compuserve.com este CompuServe, etc.;

– o parola, în majoritatea cazurilor o parola poate contine pâna la opt caractere, iar aceasta este de tip case-sensitive, la fel ca la denumire;

– software pentru Internet. Cea mai rapida conectare la Internet se face prin sistemul Microsoft Network, prin intermediul sistemului de operare Windows 95. Daca se doreste utilizarea altui furnizor de servicii Internet se poate utiliza soft-ul de Dial-up si TCP / IP.

Ce este de fapt un furnizor de servicii Internet ? Un furnizor de servicii Internet este orice organizatie, firma care are o legatura permanenta la Internet si care vinde posibilitatea de acces unor persoane sau organizatii la acesta. Aceste firmele cumpara calculatoare, le conecteaza la Internet si asigura contra cost conectarea oricarui utilizator la Internet. Ei îsi stabilesc propriile taxe. Furnizorul de servicii Internet trebuie sa furnizeze abonatului urmatoarele informatii:

– denumirea de utilizator;

– parola;

– numarul de telefon – care va fi utilizat de catre modem pentru a stabili legatura cu furnizorul de servicii;

– adresa IP. Aceasta adresa poate fi atribuita de catre furnizorul de servicii în mod "static" sau "dinamic";

– adresa serverului DNS

Pentru a conecta un calculator la Internet exista mai multe modalitati, si anume:

– legatura permanenta;

– legatura directa prin modem;

– legatura prin modem si terminal;

– legatura prin sistemul de posta electronica.

Diferiti furnizori de servicii Internet utilizeaza si alti termeni pentru aceste tipuri de legaturi.

Legaturi permanente – în acest caz calculatorul se conecteaza direct la o retea TCP / IP care face parte din Internet, sau la o organizatie care are o legatura permanenta iar calculatorul va fi un terminal. Acest tip de legatura este cunoscut sub denumirea de legatura dedicata, sau permanenta si directa. În acest caz furnizorul de servicii monteaza un router la organizatia respectiva, care închiriaza o linie telefonica pentru a se putea face legatura dintre router si calculatorul furnizorului de servicii, care mai este cunoscut drept calculator gazda, sau host. Acest tip de legatura este costisitor.

Legaturi directe prin modem – este reprezentata adesea drept o legatura SLIP sau PPP. Deci ea este o legatura TCP / IP care este conceputa a fi utilizata prin intermediul unei linii telefonice, nu printr-o retea dedicata. Acest gen de legatura este cel mai bun, dupa legatura permanenta. Se poate obtine o conectare directa prin modem în schimbul unei taxe de instalare. Acesta fiind un serviciu de tip "dial-in", va fi nevoie de un modem si de un numar de telefon, pe care îl indica furnizorul de servicii Internet. Dupa formarea numarului de telefon se stabileste legatura cu calculatorul furnizorului de servicii, care va va permite navigarea în Internet, calculatorul utilizatorului fiind identificat de retea drept calculator gazda.

Legaturi directe prin modem si terminal – în cazul acestui tip de legatura trebuie contactat prin modem calculatorul furnizorului de servicii. Acest tip de legatura este confundat deseori cu legatura directa prin modem, fiindca trebuie sa va conectati prin intermediul unui modem pentru a obtine o legatura SLIP sau PPP. În urma conexiunii, calculatorul utilizatorului functioneaza ca un terminal al calculatorului de servicii, si nu ca un calculator gazda. În acest caz, toate programele pe care le ruleaza utilizatorul sunt, de fapt rulate pe calculatorul furnizorului de servicii. Asta înseamna ca toate fisierele transferate sunt efectuate prin intermediul calculatorului provider – ului, si nu prin intermediul calculatorului utilizatorului. Acest tip de legatura mai poate fi denumita si legatura interactiva, legatura prin modem sau legatura shell.

Legaturi prin sistemul de posta electronica – în acest caz se pot transmite mesaje e – mail în Internet si se pot primi acelasi gen de mesaje transmise din Internet.

Dintre furnizorii de servicii Internet recunoscuti amintim:

– MSN – The Microsoft Network – reteaua Microsoft. Sistemul Windows 95 furnizeaza toate produsele soft necesare conectarii la acest serviciu, iar utilizarea lor este foarte simpla.

– AOL – America OnLine

– CompuServe

– Prodigy

Fiecare serviciu are un aspect unic si un mod diferit de instalare si de accesare a retelei Internet.

2.3. Aplicații de rețea în Internet

Traditional, Internet – ul a avut patru aplicatii principale, si anume:

– posta electronica;

– stiri;

– conectarea la distanta;

– transferul de fisiere.

Odata cu amploarea luata de Internet, precum si a cresterii popularitatii acestuia în rândurile utilizatorilor, aplicatiile scrise pentru manipularea informatiilor puse la dispozitie de aceasta mare retea de calculatoarea s-au diversificat si numarul acestor aplicatii este în continua crestere.

În continuare se vor descrie principalele aplicatii Internet utilizate în prezent.

2.3.1. Poșta electronică (e – mail)

Milioane de oameni sunt conectati într-un fel sau altul la reteaua Internet si pot trimite mesaje prin intermediul postei electronice catre aproape orice utilizator. Uneori singurul motiv pentru care cineva se conecteaza la Internet este sistemul de posta electronica, care permite utilizatorilor o comunicare rapida, usoara si eficienta cu ceilalti utilizatori conectati la sistemul Internet.

Sistemul de posta electronica nu este chiar atât de simplu cum pare la prima vedere, dar programele care permit conectarea la e – mail sunt foarte diverse, si implicit fiecare utilizator îsi alege acel software pe care îl considera cel mai apropiat intereselor si pregatirii sale.

Pe scurt, posta electronica, sau e – mail (electronic mail), reprezinta un instrument puternic si complex, care permite unui utilizator sa trimita orice document creat pe un calculator catre oricine are o adresa e – mail. Mesajele e – mail pot contine text, grafica, alte fisiere atasate, secvente audio sau video; deci putem spune ca prin intermediul postei electronice poate fi transmis orice fisier de tip text sau binar.

Sistemul de posta electronica poate fi utilizat si pentru a transmite acelasi mesaj mai multor persoane în acelasi timp (de exemplu, o felicitare cu ocazia diverselor sarbatori o puteti scrie o singura data si apoi sa o transmiteti tuturor prietenilor).

În general pentru a putea transmite un mesaj prin intermediul postei electronice aveti nevoie de un calculator; un modem care sa conecteze calculatorul la reteaua telefonica; un program software care va permite utilizarea acestui serviciu de Internet; un acces la Internet, oferit de un provider sau de un serviciu online, si o adresa de e – mail. Mesajul pe care doriti sa-l transmiteti este preluat în reteaua Internet de catre un server si apoi livrat calculatorului mentionat în adresa de e – mail. Presupunem ca avem calculatorul, modemul, si serviciile oferite de un provider. Cum este alcatuita o adresa de e – mail ?

Adresa de posta electronica este o adresa Internet, care are o forma destul de simpla si anume este formata din doua parti , despartite de caracterul @; prima parte a adresei reprezinta numele de conectare a persoanei careia îi este destinat mesajul (ID_pers), iar a doua parte reprezinta denumirea domeniului din care face parte persoana (identifica nodul destinatie – adresa_nod). Sintaxa generala a unei adrese de posta electronica este:

ID_pers@adresa_nod

Adresele de posta electronica pot fi utilizate si pentru a transmite mesaje catre un utilizator care nu este conectat la Internet ci la alta retea care are acest serviciu, prin interconectare.

Daca dispuneti de un browser ca Netscape Navigator / Communicator sau Microsoft Internet Explorer, aveti la îndemâna si toate cele necesare pentru a coresponda online. Ambele programe contin functii de e – mail destul de extinse.

Alte programe de e – mail mai cunoscute: Pine, daca se utilizeaza sistemul de operare Unix, EudoraPro, America Online (AOL), Outlook98, HotCast, Calypso, Messenger 4.5, etc. daca se utilizeaza sistemul de operare Windows.

Pentru a primi sau a trimite un mesaj, un calculator trebuie sa comunice cu un server de e – mail folosind un anumit protocol de livrare, care trebuie ales în momentul în care se configureaza software – ul de e – mail. Astfel putem avea urmatoarele protocoale:

– POP – Post Office Protocol (protocol de posta), este un protocol simplu utilizat pentru aducerea mesajelor dintr-o cutie postala aflata la distanta. Scopul acestui protocol este de a aduce posta electronica de la distanta si de a o depozita pe calculatorul local al utilizatorului, pentru a fi citita mai târziu. Este cel mai vechi protocol, prima versiune a fost definitivata în anul 1984, ajungându-se în prezent la POP3;

– IMAP – Interactive Mail Access Protocol (protocol interactiv de acces la posta), este un protocol care a fost proiectat pentru a ajuta utilizatorii care folosesc mai multe calculatoare (un calculator la birou, un calculator acasa, un calculator portabil). În acest caz server – ul de e – mail pastreaza un depozit central de mesaje la care accesul poate fi realizat de pe orice calculator. În comparatie cu protocolul POP3, IMAP nu copiaza posta electronica pe calculatorul personal al utilizatorului, datorita faptului ca acesta poate avea mai multe calculatoare;

– DMSP – Distributed Mail System Protocol (protocol distribuit pentru sistemul de posta), este un protocol care permite utilizatorilor sa aduca posta electronica de pe server – ul de e – mail pe un calculator (de la birou, de acasa, sau portabil), si apoi sa se deconecteze de la server.

Atunci când alegem un client de e – mail ar trebui sa avem în vedere urmatoarele:

– ce standarde suporta: IMAP4 sau POP3 ?

– capabilitatea de lucru cu conturi de e – mail multiple, atât cu POP3 cât si cu IMAP4;

– posibilitatea de a aduce de pe server doar mesajele dorite, celelalte fiind eliminate prin filtre;

– posibilitatea de arhivare a mail – urilor, precum si importul si exportul textelor;

– ergonomia, care reprezinta interfata cu utilizatorul, modul de explicitate a erorilor intervenite si documentelor disponibile;

– functionalitatea: în ce masura clientul de e – mail îndeplineste si atinge cerintele utilizatorului, prin optiunile puse la dispozitie;

– resurse: necesitatile sistemului pentru fiecare aplicatie în parte pentru a rula optim si fara întreruperi;

– daca suporta format HTML.

Prin prisma cerintelor de mai sus, vom analiza câteva dintre programele de e – mail mai cunoscute:

– The Bat!, nu suporta IMAP, în schimb se descurca excelent la capitolul POP3; filtrele sunt foarte bine realizate; nu suporta în schimb format HTML la compunerea unui nou mesaj si optiunile elementare de formatare a textului;

– Calypso, suporta atât POP3 cât si IMAP4, si conturi de mail multiple; nu prezinta suport pentru HTML, în schimb este un client de e – mail ergonomic;

– Messenger , suporta toate standardele Internet majore; protocolul principal este IMAP4 si nu POP3; la capitolul de filtrare a mesajelor este destul de limitat, din cauza criteriilor si actiunilor minimale pe care le puteti selecta;

– Eudora Pro, este unul dintre cei mai vechi clienti de e – mail. Suporta atât POP3 cat si IMAP4; exista posibilitatea de a gestiona mai multe conturi de e – mail ale unui singur utilizator. Eudora pune la dispozitia utilizatorului filtre destul de capabile;

– Outlook 98, ofera suport pentru toate standardele existente; este dotat cu o interfata foarte flexibila si usor de folosit, precum si filtre destul de usor de definit

De exemplu programul pentru posta electronica Outlook, care este inclus în Internet Explorer, se prezinta astfel.

Figura 1.5.1 – Otlook Express

Atunci când dorim sa transmitem un mesaj alegem din bara de meniuri New Mail, care va avea ca efect deschiderea urmatoarei ferestre destinate scrierii mesajului de transmis:

Figura 1.5.2 – Fereastra New Message din Outlook Express

Daca utilizam Netscape Communicator, pentru a transmite un mesaj din bara de meniuri se alege Communicator si apoi optiunea Messenger; din fereastra care se va deschide vom alege optiunea New Msg, care va avea ca efect afisarea urmatoarei ferestre

Figura 1.5.3 – Compunerea mesajelor utilizând utilitarul de posta electronica Netscape

Se observa ca indiferent de programele utilizate pentru transmiterea postei electronice (Outlook, Netscape, etc.), trebuiesc completate anumite câmpuri, fiecare având o anumita semnificatie. Cele mai importante informatii sunt:

– To – se va scrie numele si adresa destinatarului;

– Cc (Carbon Copy) – aici putem scrie si alte adrese, daca mesajul de transmis trebuie sa ajunga la mai multe persoane;

– Subject – se prezinta pe scurt subiectul mesajului;

– From – numele si adresa expeditorului;

– Sender – poate desemna o persoana sau un sistem, în cazul în care expeditorul corespondentei nu este acelasi cu cel care a conceput efcetiv textul

Unele programe de e – mail pot transmite numai text, alte au si facilitati pentru transmiterea de imagini, fisiere scrise în alte editoare de texte, etc. Pentru a putea transmite si astfel de fisiere (care sunt tratate ca entitati separate) se utilizeaza optiunea Attachment. La primirea mesajului destinatarul este atentionat ca mesajul primit contine si un astfel de fisier.

Dintre sistemele de e – mail avansate, care contin porti, si care în general se numesc portaluri, enumeram: Microsoft Exchange, Microsoft Mail.

În general, sistemele de posta electronica pun la dispozitie cinci functii de baza, si anume:

1. Compunerea – se refera la procesul de creare a mesajelor si a raspunsurilor. Pentru compunerea mesajelor se poate utiliza orice editor de texte, dar sistemul însusi poate pune la dispozitie un editor pentru compunerea mesajelor, dotat cu anumite facilitati pe care le pune la dispozitia utilizatorului: extragerea adresei initiatorului din mesajul primit, inserarea automata în locul potrivit din cadrul raspunsului.

2. Transferul – se refera la trimiterea mesajului de la emitator (sursa) la receptor (destinatar).aceasta necesita stabilirea unei conexiuni la destinatie, sau la un calculator intermediar, emiterea mesajului si eliberarea conexiunii.

3. Raportarea – se refera la informarea emitatorului (sursei) despre ce s-a întâmplat cu mesajul transmis, si anume: a fost livrat, a fost respins, a fost pierdut ? În functie de aplicatia utilizata aceste servicii pot fi mai mult sau mai putin reprezentate.

4. Afisarea – se refera la afisarea mesajelor la destinatar, pentru a putea fi citita posta. În functie de aplicatia utilizata uneori pot fi necesare conversii sau trebuie apelat un program de vizualizare special.

5. Dispozitia – se refera la ceea ce face destinatarul cu mesajul, dupa ce l-a primit: eliminarea lui înainte de citire, eliminarea lui dupa citire, salvarea sa s.a.m.d.

Toate programele de e – mail functioneaza pe baza unor protocoale de comunicatie, în afara celor de livrare, care asigura accesul la server – ul de posta electronica precum si livrarea mesajelor. Standardele de posta electronica (protocoalele de acces) mai cunoscute sunt:

– ISO localizeaza activitatile de procesare a mesajelor electronice la nivelul 7 (nivelul aplicatie) al modelului de referinta OSI. Acesta permite ca diferite retele, care ruleaza sisteme de operare diferite, sa poata comunica indiferent de deosebirile existente între sistemele de operare respective;

– X.400, reprezinta un set de standarde referitoare la prelucrarea mesajelor, dezvoltat de CCITT – Comité Consultatif Internationale de Télégraphie et Téléphonie, si care este independent de hardware si software;

– X.500, reprezinta setul de servicii de directoare dezvoltat de CCITT pentru a-i ajuta pe utilizatorii retelelor distribuite sa localizeze utilizatori ai altor retele, carora doresc sa le trimita mesaje;

– SMTP – Simple Mail Transfer Protocol (protocol simplu de transfer de posta), este un protocol pentru transferul mesajelor între doua calculatoare din retea aflate la distanta. Este un protocol folosit în Internet, si face parte din stiva de protocoale TCP / IP. Functioneaza împreuna cu programe de posta electronica, oferind atât pentru client cât si pentru server functii de transmitere si receptionare a mesajelor e – mail;

– MHS – Message Handlig Service, este un standard popularizat de catre firma Novell. Se aseamana cu X.400 prin faptul ca un calculator din retea, serverul MHS, transmite mesaje între calculatoare care folosesc sisteme e – mail diferite;

– MIME – Multipurpose Internet Mail Extensions (extensii de posta cu scop multiplu), este un protocol prin intermediul caruia se pot transmite si receptiona si mesaje non ASCII: imagini, audio, video, etc.

Pentru ca un anumit protocol sa poata fi considerat performant, adica sa ofere facilitati cât mai multe, trebuie sa aiba urmatoarele caracteristici:

– sa fie compatibil cu standardele Internet;

– sa trimita, sa regaseasca si sa salveze mesajele;

– sa poata gestiona directori de pe un alt calculator;

– sa poata actualiza starea unor mesaje;

– sa poata partaja cutia de posta electronica.

2.3.2. World Wide Web

Web – ul (World Wide Web sau WWW – pânza de paianjen mondiala) este unul dintre cele mai interesante servicii oferite de reteaua Internet, fiind instrumentul care a revolutionat accesul la Internet. Web – ul este de fapt o retea de calculatoare bazata pe tehnologiile Internet, si care permite utilizatorului unui calculator sa acceseze informatii aflate pe un alt calculator din retea, fiind un sistem client / server.

Aparut în 1989 la CERN (Centrul European de Cercetari Nucleare), din necesitatea de a permite cercetatorilor din întreaga lume sa colaboreze utilizând colectii de rapoarte, planuri, desene, fotografii si alte tipuri de documente aflate într-o continua modificare, Web – ul a facut din Internet o entitate mult mai accesibila.

Propunerea initiala, privind dezvoltarea retelei Web, a fost facuta de fizicianul Tim Berners-Lee, fizician la CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire), în martie 1989. Crearea Web – ului a fost justificata de nevoia de comunicare între oamenii de stiinta din întreaga lume, precum si între acestia si studentii care participau la diferite proiecte comune. Desigur, legatura exista si înainte prin e – mail. Ceea ce lipsea era o baza de date globala pentru toate tipurile de documente, care sa poata fi reactualizata fara probleme. Aceasta baza de date ar trebui sa functioneze ca o carte: cu ajutorul unor indici globali sa poata fi gasite usor informatiile necesare. Ceea ce a rezultat este actualul Web: o baza de date hypertext, la nivel mondial, care poate furniza pe lânga text si sunet si imagine în toate formatele ca GIF, TIF, JPEG.

Dintre evenimentele mai importante privind dezvoltarea Web – ului amintim:

Prima utilizare publica a Web – ului a avut loc în ianuarie 1992, la Geneva, Elvetia, unde cercetatorii au avut acces la date Web din site – ul Web al CERN. Cercetatorii au avut acces la aceste date utilizând un program special numit browser Web.

Prima interfata grafica care a permis accesarea acestor documente a aparut în februarie 1993 si se numea Mozaic, autorul sau fiind Marc Andreessen, de la NCSA (National Center for Supercomputing Applications – Centrul national pentru aplicatiile supercalculatoarelor).

În aprilie 1993, dupa aproape un an si jumatate de la introducerea Web – ului, existau 60 de servere Web. Astazi numarul acestora este la peste un milion.

În 1994, CERN si M.I.T. au format Consortiul World Wide Web, care are drept obiectiv dezvoltarea Web-ului, standardizarea protocoalelor, si încurajarea legaturilor dintre site – uri. Tim Berners-Lee a devenit directorul acestui consortiu. M.I.T. coordoneaza partea americana a consortiului, iar partea europeana este coordonata de INRIA, centrul de cercetari francez.

În 1995 Marc Andreessen paraseste NCSA si înfiinteaza o noua companie, Netscape Communications Corp., care se ocupa cu dezvoltarea de software pentru Web.

În 1999 America On Line a achizitionat compania Netscape.

Pe zi ce trece Web – ul câstiga tot mai multi adepti si popularitatea acestuia este în continua crestere.

Daca Web – ul este o retea de calculatoare la fel ca Internet – ul, care este deosebirea dintre ele? Internet – ul furnizeaza suportul de comunicatie pentru Web, care reprezinta o colectie de milioane de documente legate (conectate) între ele, care se gasesc pe calculatoare raspândite în întreaga lume. Putem spune ca Web – ul este cel mai mare rezervor de informatie electronica din lume.

Întrebarea fireasca pe care si-o pune fiecare atunci când vrea sa navigheze pe Web este: de ce avem nevoie?

Pentru a putea naviga în Web, este nevoie de un calculator cu modem si o legatura telefonica (în cazul în care calculatorul respectiv nu face parte în mod direct din Web), un furnizor de servicii Internet si un program special (program de navigare), numit browser.

Un furnizor de servicii Internet este o societate care are unul sau mai multe calculatoare conectate la Internet. Utilizând modemul, calculatorul se poate conecta la modemul serverului furnizorului de servicii Internet. Dupa conectarea la calculatorul furnizorului, programul browser va permite accesul la Web. Figura urmatoare ilustreaza legaturile între calculatorul client si serverul furnizorului de servicii Internet.

Figura 1.5.4 – Conectarea la Internet printr-un provider

De obicei, furnizorul de servicii Internet solicita o taxa lunara pentru furnizarea accesului la Internet. Acesta poate sa ceara si o taxa initiala de instalare si poate limita timpul de conectare lunar. De aceea este bine sa alegem furnizorul care ne poate oferi serviciile de care avem nevoie, si nu pe care ni le poate oferi un furnizor.

Pentru a putea naviga prin Internet mai avem nevoie si de un program special, numit browser.

Browser – ul este un program care permite vizualizarea, examinarea si comunicarea cu documente Web, fiind de fapt interfata între utilizatorul WWW si retea. Browser – ul Web interactioneaza cu server – ul Web printr-o relatie client / server. În general, browser – ul , în calitate de client, cere serverului sa-i trimita anumite documente, pe care le afiseaza apoi într-o fereastra pe ecranul calculatorului. Browser – ul permite vizualizarea datelor trimise de serverul de Web. Primele browser – e, aparute la începutul anilor 1990 nu aveau multe functii si erau relativ simple. Odata cu cresterea utilizarii Web – ului, a crescut si gradul de utilizare al imaginilor grafice în cadrul documentelor. Datorita includerii elementelor de grafica, browser – ele au devenit mai complexe. Astazi, majoritatea browser – elor pot lucra cu text si grafica si exista o multitudine de browser – e (numite si instrumente grafice), care permit explorarea în Internet, cele mai cunoscute fiind: Netscape Navigator, Netscape Communicator, Microsoft Internet Explorer, Mozaic.

Browser – ul Netscape contine o gama completa de aplicatii, incluzând navigatia în Web, posta electronica, grupuri de discutii si suport pentru obiecte în direct (multimedia interactiv), care include cadre, multimedia online, JavaScript si applet – uri Java. În plus Netscape poate lucra cu documente care contin tabele, animatie, secvente audio si video si obiecte 3-D.

Figura 1.5.5 – Browser – ul Netscape

Firma Microsoft are propriul browser, si anume Internet Explorer care accepta limbajul Java, extensii HTML, VRML si scrierea de programe Java, precum si ActiveX. VRML (Virtual Reality Modelin Language) este un limbaj descriptiv asemanator cu limbajul HTML, deosebirea consta în faptul ca nu stabileste documente hypertext, ci scene tridimensionale. Dezvoltarea lui VRML a început în anul 1994 la World Wide Web Conference, care are loc în fiecare an la Geneva, Elvetia. VRML nu înlocuieste HTML si nici nu reprezinta o extindere a lui. Ambele limbaje sunt proprii.

Figura 1.5.6 – Browser – ul Internet Explorer

Am spus ca prin intermediul unui browser se pot vizualiza diferite documente Web. Aceste documente Web sunt realizate cu ajutorul unui limbaj HTML – HyperText Markup Language (limbaj de marcare hipertext), care permite utilizatorilor sa produca pagini care includ text, grafica si indicatori catre alte pagini de Web. HTML nu este un limbaj de programare, ci mai degraba un set de reguli utilizate pentru formarea unui document Web. Atunci când se creeaza un document hipertext utilizând HTML – ul, trebuie respectat un set de reguli. În general orice program de navigare are o optiune View | Source, care permite afisarea paginii curente în format HTML în loc de forma interpretata. Utilizând HTML se pot afisa pagini de Web statice, care include tabele si poze.

Web – ul este un sistem client server, si din acest motiv el este abordat din doua puncte de vedere: cel al utilizatorului (client) si cel al server-ului. Comunicatia în retea necesita o conexiune de retea între doua calculatoare sau programe care comunica unul cu altul.

Modelul client / server împarte aplicatia de retea în doua parti: partea de client si partea de server. Prin definitie, partea de client a unei legaturi de retea cere informatii sau servicii de la partea de server. Partea de server a conexiunii raspunde cererilor clientului. Cu alte cuvinte, în modelul de program client / server, o aplicatie Web realizeaza doua functii separate si bine definite: cererea de informatii si raspunsul la cererile de informatii. Programul care cere informatii functioneaza ca un program client, ca un browser.

Figura 1.5.7 – Model client / server

Clientul de Web

Din punct de vedere al utilizatorului, Web – ul reprezinta o colectie uriasa de documente care sunt raspândite în întreaga lume, sub forma unor pagini. Fiecare pagina poate sa contina legaturi catre alte pagini, aflate oriunde în lume. Utilizatorul poate sa aleaga o legatura care îi va aduce pagina indicata de legatura. Acest proces se poate repeta la nesfârsit, fiind posibil sa se traverseze în acest mod sute de pagini legate între ele. Despre paginile care indica spre alte pagini se spune ca utilizeaza hipertext (termenul de hypertext, în limba engleza, a fost inventat de Ted Nelson, care l-a definit ca fiind "o scriere nesecventiala"). Deci când utilizam termenul de hypertext în legatura cu Web – ul, acesta se refera la o sectiune a unui document HTML. Hypertextul trebuie interpretat ca un text care identifica o legatura la o alta informatie Web, de obicei un alt document Web. În mod traditional, când se creeaza un document Web, hypertextul este identificat prin îngrosarea sau sublinierea hypertextului, pentru a-l deosebi de textul simplu.

Paginile pot fi vizualizate cu ajutorul browser – ului. Programul de navigare aduce pagina ceruta, interpreteaza textul si comenzile de formatare continute în text si afiseaza pagina pe ecran. Majoritatea paginilor de Web încep cu un titlu, contin informatii (text obisnuit sau formatat, imagini, hiperlegaturi, etc.) si se termina cu adresa de posta electronica a celui care mentine pagina. Hiperlegaturile sunt usor de recunoscut, deoarece atunci când utilizatorul pozitioneaza mouse – ul pe ele forma cursorului se modifica; ele sunt în general imagini sau siruri de caractere care reprezinta legaturi catre alte pagini, si sunt afisate în mod diferit, fiind subliniate si / sau colorate cu o culoare speciala. Pentru a selecta o legatura, utilizatorul va plasa cursorul pe zona respectiva (prin utilizarea mouse – ului sau a sagetilor) si va comanda selectia (click pe butonul stânga al mouse – ului, sau apasarea tastei ENTER).

Figura 1.5.8 – Hiperlink – uri către alte pagini Web

Majoritatea programelor de navigare au numeroase butoane si optiuni care ajuta navigarea prin Web. Multe au un buton pentru revenirea la pagina anterioara (Back), un buton pentru a merge la pagina urmatoare (Forward), un buton pentru selectia paginii personale (Home). Majoritatea programelor de navigare mai au un buton sau un meniu pentru înregistrarea unei adrese de pagina – Bookmark – si un altul care permite afisarea unor adrese înregistrate, facând posibila revenirea la o pagina cu ajutorul unei simple selectii realizate cu mouse – ul. Paginile pot fi salvate pe disc sau tiparite. Sunt posibile numeroase optiuni pentru controlul ecranului si configurarea programului de navigare conform dorintei utilizatorului.

În afara de text obisnuit (nesubliniat) si hipertext (subliniat), paginile de Web pot sa contina iconite, desene, fotografii, harti. Nu toate paginile sunt afisabile. De exemplu, pot sa existe pagini care contin înregistrari audio, clip – uri video sau pe amândoua. Daca paginile de hipertext sunt combinate cu alte tipuri de pagini, rezultatul se numeste hiper-media. Numai o parte din programele de navigare pot sa afiseze orice tip de hiper-media. Cele care nu pot verifica un fisier de configurare pentru a afla modul în care sa trateze datele primite. În mod normal, fisierul de configurare contine numele unui program de vizualizare extern sau al unui program auxiliar pentru aplicatie, care va fi utilizat pentru a interpreta continutul paginii aduse. Utilizarea unui generator de voce ca program auxiliar permite si utilizatorilor orbi sa acceseze Web – ul.

Si în acest domeniu al hiper-media trebuiesc respectate niste reguli, standarde, dintre care s-au impus urmatoarele:

– standardul JPEG – Joint Photographic Experts Group – grupul comun al expertilor fotografi, este un standard utilizat pentru comprimarea imaginilor cu tonuri continue (de exemplu, fotografii), a fost dezvoltat de expertii în fotografii lucrând sub auspiciile ITU, ISO si IEC, un alt organism de standarde;

– standardul MPEG – Motion Picture Experts Group – grupul expertilor în filme. Acestia sunt algoritmii principali folositi pentru compresia video si sunt standarde internationale din 1993. Deoarece filmele contin atât imagini cât si sunete, MPEG le poate comprima pe amândoua, dar deoarece video ia multa largime de banda si de asemenea contine mai multa redundanta decât audio, ne vom concentra întâi asupra compresiei video MPEG.

Internet – ul si-a implementat propriul sau sistem multimedia digital, MBone (Multicast Backbone – coloana vertebrala cu trimitere multipla). Acesta este un fel de radio si televiziune Internet. Spre deosebire de video la cerere, unde accentul cade pe selectarea si vizualizarea filmelor precomprimate memorate pe un server, MBone este folosit pentru difuzare audio si video în forma digitala în lumea întreaga prin Internet. Este operational de la începutul anului 1992. Multe conferinte stiintifice, în special întâlniri IETF, au fost difuzate, la fel ca si evenimentele stiintifice notabile, cum ar fi lansarea navetelor spatiale. Pentru persoanele care vor sa înregistreze digital o emisiune MBone, exista si software – ul corespunzator.

Alte programe auxiliare contin interpretoare pentru limbaje speciale pentru Web, permitând aducerea si executia programelor din paginile de Web. Acest mecanism permite extinderea functionalitatii Web – ului.

Multe pagini de Web contin imagini de dimensiuni mari, pentru care încarcarea dureaza foarte mult. Unele programe de navigare trateaza problema încarcarii lente aducând si afisând mai întâi textul si apoi imaginile. Aceasta strategie ofera utilizatorului ceva de citit cât timp asteapta, si în acelasi timp îi permite sa renunte la pagina respectiva daca nu este destul de interesanta ca sa merite asteptarea. O alta strategie este de a oferi optiunea de a dezactiva aducerea si afisarea automata de imagini.

Unele pagini de Web contin formulare care cer utilizatorului sa introduca informatii. Aplicatiile tipice pentru formulare sunt cautarile într-o baza de date pentru o intrare specificata de utilizator, comandarea unui produs sau participarea la un sondaj de opinie.

Server – ul de Web

Pentru a avea acces la informatiile din Internet, un calculator acceseaza un server de Web. Protocolul care descrie cererile si raspunsurile permise (protocolul de transfer standard) utilizat de Web este HTTP – HyperText Transfer Prototcol – protocol de transfer pentru hipertext.

Am vazut ca Web – ul reprezinta o colectie imensa de documente, la care orice utilizator conectat la Internet are acces. Pentru a putea accesa o pagina utilizatorul ar trebui sa stie:

1. Cum se numeste pagina ?;

2. Cum este localizata pagina ?;

3. Cum se face accesul la pagina ?

Solutia aleasa pentru rezolvarea acestor probleme este URL (Uniform Resource Locator – adresa uniforma pentru localizarea resurselor), care reprezinta o adresa Internet a unui document Web. Pentru a gasi o informatie într-o carte, consultati indexul cartii. Pentru a gasi o resursa Web, trebuie sa-I utilizam adresa. Browser – ele Web utilizeaza URL – uri pentru localizarea resurselor Web.

Modul de specificare a adreselor Web (sintaxa unui URL) are trei componente:

– protocolul;

– numele DNS al calculatorului pe care este memorat fisierul;

– un nume local, care indica în mod unic pagina (este numele fisierului care contine pagina).

protocol://nume_DNS/nume_local

adica protocolul utilizat, numele DNS al calculatorului pe care este memorat fisierul si un nume local, care indica în mod unic pagina.

Figura 1.5.9 – Adresa de accesare a unei pagini Web, URL

Un exemplu de adresa:

http://www.fsea.ugal.ro/welcome.html

Acest URL are cele trei componente:

protocolul, http;

numele DNS al serverului, www.fsea.ugal.ro;

numele fisierului, welcome.html.

În modul de specificare a adreselor Web se pot utiliza notatii care reprezinta prescurtari standard. De exemplu ~user/ poate sa fie pus în corespondenta cu directorul WWW al utilizatorului user, folosind conventia ca o referinta la directorul respectiv implica un anumit fisier, de exemplu welcome.html.

Printre protocoalele cele mai utilizate enumeram:

– http, care este protocolul nativ pentru Web, si este utilizat de catre servere de HTTP; exemplu: http://www. fsea.ugal.ro/welcome.html;

– ftp, este un protocol utilizat pentru accesul la fisiere prin FTP, protocolul Internet de transfer de fisiere. Numeroase servere de FTP din toata lumea permit ca de oriunde din Internet sa se faca o conectare si sa se aduca orice fisier plasat pe un server FTP. Web – ul nu aduce schimbari, dar face ca obtinerea de fisiere sa se faca mai usor, deoarece FTP – ul nu are o interfata prietenoasa. Exemplu: ftp://ftp.fsea.ugal.ro/documente/index;

– file, este un protocol care permite accesul la un fisier local ca la o pagina Web. Aceasta este similara utilizarii protocolului FTP, dar nu implica existenta unui server. Este util pentru testarea paginilor pe propriul calculator; exemplu: /user/documente/delphi.doc

– telnet, este utilizat pentru stabilirea unei conexiuni pe un calculator aflat la distanta. Se utilizeaza la fel ca si programul Telnet. Exemplu: telnet://www.w3.org:80;

– gopher, este utilizat pentru sistemul Gopher, care a fost proiectat pentru universitatea Minnesota. Este o metoda de regasire a informatiei, similara conceptual cu cea utilizata de Web, dar care accepta numai text si imagini.

Deci URL – urile au fost proiectate nu numai pentru a permite utilizatorilor sa navigheze prin Web, dar si pentru a utiliza FTP, Telnet, e-mail, etc., ceea ce fac inutile interfetele specializate pentru aceste protocoale integrând astfel într-un singur program, navigatorul în Web, aproape toate tipurile de acces în Internet.

Regasirea informatiilor pe Web

Cu toate ca pe Web se gaseste o cantitate foarte mare de informatii, gasirea unei anumite informatii nu este foarte simpla. Pentru a facilita gasirea paginilor care pot fi utile, o serie de cercetatori au scris programe pentru a realiza indexarea Web – ului în diferite moduri. Unele dintre solutii au devenit atât de populare, încât s-au transformat în solutii comerciale. Programele care realizeaza cautarea pe Web se numesc masini de cautare (search engines, spiders, crawlers, worms, knowbots), iar dintre cele mai cunoscute enumeram: AltaVista, Hotbot, Yahoo, Infoseek, Lycos, Excite, Webcrawler, etc.

Mecanismele de cautare sunt foarte diverse, astfel putem avea la dispozitie unul din urmatoarele sisteme de cautare:

– arborescenta – în acest caz se utilizeaza subiectul cautarii (domeniul). Cautarea începe cu specificarea domeniului general, si apoi din aproape în aproape se ajunge la domeniul cautat;

– mecanism de cautare – în acest caz este accesata o baza de date prin utilizarea unui cuvânt cheie (keyword search);

– combinatie între arborescent si mecanism de cautare – este o metoda combinata (directory / search engine), care utilizeaza ambele metode descrise mai sus;

– multi – mecanism (multi engine) – sunt accesate baze de date prin intermediul mai multor mecanisme de cautare în paralel.

Desi Web – ul este imens, daca îl reducem la esenta, este un graf imens având pagini în noduri si hiper-legaturi ca arce. Ceea ce face dificila indexarea Web – ului este cantitatea imensa de informatie care trebuie gestionata si faptul ca aceasta informatie este în continua schimbare.

=== 06.Capitolul 3 ===

CAPITOLUL III

Materializarea proiectului

3.1. Premize și obiective

Lucrarea de față are ca scop declarat descrierea modului în care trebuie realizată implementarea unei rețele de calculatoare într-un sector public răspândit geografic la distanță destul de mare, utilizând tehnologiile Ethernet.

Numărul de locații inițiale necesare nu este important, căci gândirea proiectului e în așa fel, încât să poată fi scalabil până la un număr oricât de mare în funcție de viitoarea extindere economică.

În cursul realizării planului de design trebuie ținut cont în mod obligatoriu de câteva cerințe principiale. În general aceste cerințe sunt valabile pentru toate tipurile de rețele:

– funcționalitatea

– scalabilitatea

– adaptabilitatea

– posibilitățile de management

Funcționalitatea în contextul networkingului înseamnă că rețeaua trebuie să meargă, mai exact utilizatorii să-și poată îndeplini cerințele muncii lor. Rețeaua trebuie sa furnizeze atât conectivitatea utilizator-la-utilizator, cât și utilizator-la-aplicație (în cazul aplicațiilor care operează pe un server) la o viteză și siguranță rezonabila, atât și utilizator-la-Internet.

Scalabilitatea. Rețeaua trebuie să fie pregătită pentru orice viitoare extindere. Iar această creștere în dimensiuni nu trebuie să afecteze în mare măsură designul inițial.

Adaptabilitatea înseamnă că rețeaua trebuie implementată cu un ochi ațintit spre viitoarele tehnologii. Aceasta înseamnă, ca nu trebuie să includă elemente care ar putea sa împiedice implementarea noilor tehnologii odată ce acestea devin disponibile. În acest sens trebuie respectate cât mai în detaliu standardele existente.

În ceea ce privește crearea posibilităților de management, există două lucruri de menționat: posibilitățile de monitorizare și posibilitatea de control a traficului, accesului etc.

În procesul de design în cazul rețelei pe care am ales-o se impune de menționat că sunt doua aspecte ale proiectării și anume: LAN-disign-ul și WAN-designul. Cele doua aspecte sunt diferite și la fiecare trebuie ținut cont de parametri diferiți.

Pe de o parte când vorbim despre LAN-uri ( Local Area Network – rețea locală) ne referim la acele comunități de calculatoare care se afla intr-o locație bine precizata, dimensiunea dintre cele mai depărtate mașini fiind de maxim câteva sute de metri. Uzual aceste rețele acoperă suprafața unei clădiri sau cel mult un campus. Elementele acestor rețele sunt alcătuite din simple calculatoare (PC-uri cel mai adesea), servere , imprimante etc. Viteza la care se face conexiunea este mare iar timpul în care este disponibila conexiunea este virtual nelimitata. 

In cazul LAN-urilor există câteva cerințe critice care trebuie urmărite în cazul implementării :

– Plasarea serverelor și definirea funcției lor

– Detecția coleziunilor

– Segmentarea rețelei

– Definirea domeniilor de broadcast și a celor de bandwidth

Un al doilea aspect al implementării este cel legat de realizarea rețelei WAN (Wide Area Network – rețea de mare întindere). Există deosebiri mare între cele doua tipuri de rețele.

Rețelele de mare întindere leagă între ele mașini aflate la mare distanta geografică, punctul maxim constituindu-l Internetul. În general conexiunile de acest gen sunt realizate pentru a permite comunicarea între rețele locale. În general în rețelele de mare întindere rareori se întâlnesc simple PC-uri, cel mai adesea la "capetele cablurilor" se află modemuri, rutere sau switchiuri WAN. Transferul datelor se face la viteze mici , existând posibilitatea creșterii de banda dar acesta necesitând cheltuieli mari. Din acest motiv trebuie foarte judicios calculat și ales cel mai bun raport calitate / preț. În genere serviciile WAN sunt cumpărate sau închiriate de la un furnizor sau provider generic numit ISP.

Pentru designul WAN trebuie ținut cont de următorii factori :

– Conexiunea trebuie să facă față la cerințele de trafic

– Asigurarea securității specifice

– Costul deținerii conexiunii

Proiectul pe care trebuie să-l implementez atinge toate aspectele enunțate mai sus cu un deosebit accent pe cerințele de trafic și lățimea benzii, deoarece este prevăzut ca între utilizatori sa fie creata o atmosferă de rețea locală cu viteze maxime.

3.2. Local Area Network bazat pe Ethernet

3.2.1. LAN

LAN – Local Area Network sau rețea locală. Un LAN este o colecție alcătuită din unul sau mai multe computere localizate la o distanță limitată unul de celalalt și care comunica reciproc (direct sau indirect) .LAN-urile diferă în modul în care computerele sunt conectate între ele, în modul în care informația circula între ele și în modul în care se repartizează funcțiile fiecărui calculator component. Computerele dintr-un LAN pot fi PC-uri, Macintosh, minicomputere, mainframe-uri etc.

În general computerele care se afla într-un LAN sunt denumite noduri care la rândul lor pot să fie stații sau servere. De asemenea mai pot fi întâlnite și alte tipuri de componente: imprimante de rețea, scanere, switchiuri etc. Calculatoarele dintr-un LAN sunt legate prin intermediul plăcii de rețea (Network Interface Card – NIC) care se inseră în sloturi ca PCI / ISA. Serverele pot sa aibă mai multe NIC-uri.

3.2.2. Clasificarea LAN-urilor

În general putem diferenția LAN-urile în doua moduri:

– în ceea ce privește relația administrativă între noduri: avem rețele client-server (server based) și retele peer-to-peer
– în ceea ce privește modul în care se stabilește relația fizică și logică, adică modul în care circulă informația între componente avem mai multe arhitecturi: Ehternet, Token Ring, FDDI și avem mai multe topologii: bus, stea, inel, rețea extinsă, dispoziție ierarhica , mesh.

Figura 3.1

În continuare am să prezint câteva cuvinte despre fiecare dar punând un deosebit accent pe Ethernet (sau IEEE 80.3), deoarece este cea mai răspândită tehnologie. În imagine este o harta a tehnologiilor cele mai răspândite la realizarea unui LAN. Se poate vedea ca aceste tehnologii sunt în principal implementate la primele doua straturi ale modelului OSI. Ar mai fi de remarcat și faptul că stratul 2 (data link) este subîmpărțit în două substraturi: LLC independent de tehnologii și MAC care este total dependent de tehnologia implementata.

Figura 3.2

Token Ring (transfer la 4-16 Mbps) a fost dezvoltat de IBM, iar mai apoi standardizat sub denumirea de IEEE 802.5. Denumirea sa vine de la token, în engleză – jeton. Din punct de vedere al topologiei logice avem un inel. Între stațiile dispuse în acest inel circula un jeton – acesta este un frame de mici dimensiuni. Acest jeton rămâne la fiecare stație un anumit interval de timp după cere este transmis mai departe stație din vecinătate. Fiecare stație are voie sa transmită numai atunci când se afla în posesia acestui jeton. Odată transmisă informația în rețea nu se mai afla nici un jeton. Informația circulă de la o stație la alta până când atinge destinația unde este copiată și se modifica un bit din header iar mai apoi trimisa mai departe. Ciclul se termină atunci când informația reajunge la stația de pornire care poate sa afle daca ea si-a atins destinația și apoi o scoate din circuit eliberând după aceea un nou jeton în circulație. Avantajele acestui tip sunt determinismul ei și lipsa de coliziuni. Prin determinism putem să înțelegem că se poate calcula precis timpul în care o cantitate de informație ajunge la destinație. Lipsa de coliziuni: nu pot sa emită două stații în același timp (cum este cazul în Ethernet guvernat de SMA / CD). Dezavantajul principal ar fi ca în cazul în care apare o lezare a cablului sau la o statie întreaga, rețeaua este compromisă. Imaginea de mai jos schematizează circulația informației într-o rețea Token Ring.

Figura 3.3

FDDI (rata de 100 Mbps) este o topologie mai scumpă dar se impune ca și

backbone sau în locuri unde este necesara o conexiune foarte sigura intre

computere de mare putere. Folosește aceeași tehnologie a jetonului ca si Token Ringul deci este lipsita de problema coliziunilor. În plus FFDI folosește transmisia prin fibra optică deci avantaj la viteză și posibilitate de trafic teoretic nelimitat. Este alcătuită din doua inele din care al doilea este în cele mai multe cazuri utilizat ca și rezerva pentru cazuri în care primul cedează.

Figura 3.4

3.2.3 Arhitectura Ethernet

Ethernet este în mod sigur cea mai răspândită arhitectura în lume la ora actuala aceasta datorându-se probabil raportului calitate / preț pe care îl are. În general este cunoscuta și ca tehnologia IEEE 802.3. Noile implementări aduc o creștere enormă în capacitatea de trafic a Ethernetului: Fast Ethernet (100 Mbps) și Gibabit Ethernet (1000 Mbps). Imaginea de mai jos prezintă standardele Ethernet:

Figura 3.5

Ethernetul folosește o topologiei logica de tip bus si cel mai adesea una fizică de tip stea sau stea extinsă (datorata hub-urilor și switchurilor). Mediul de transfer este cel mai adesea cablul UTP Cat 5 (acestea sunt ultimele cerințe în 
materie de standarde, cablul coaxial ne mai fiind recomandat). Există câteva lucruri standardizate în legătura cu modul în care se face cablarea în Ethernet și pe care trebuie să le prezentam pentru că sunt foarte utile în realizarea proiectului pe care l-am propus. Modul în care este construita o rețea Ethernet este cel mai adesea de tip stea sau stea extinsa, standardele care se aplică pentru acest caz sunt EIA / TIA 568A , acesta definind distanțele maxime ale fiecărui segment al cablării. În cazul folosirii acestor standarde se presupune că în centrul arhitecturii se află un hub (sau switch) din care pornesc cablurile ce merg pana la stații. Acest hub se află într-o camera speciala denumita camera echipamentelor , tot aici aflandu-se cam toate echipamentele care deservesc facilitățile de comunicare ale rețelei, pot fi și servere de rețea, rutere etc. Avem următoarea schema:

Figura 3.6

Aceeași reprezentare dintr-un alt punct de vedere:

Figura 3.7

Probabil cel mai caracteristic termen relativ la Ethernet este tehnologia CSMA / CD (elaborată undeva în Hawai ). Aceasta constă în mare parte din următoarea secvență de pași:

– O stație vrea să transmită
– Asamblează informația
– Ascultă pe cablu dacă cineva transmite
– Dacă da atunci așteaptă și apoi reîncearcă
– Dacă linia este liberă transmite
– Se poate întâmpla ca doua stații să emită în același timp și să apară o coliziune moment în care informația este distrusa "bit by bit". Prima stație care a decelat fenomenul trimite un semnal prin care avertizează că s-a produs o coliziune, în felul acesta având certitudinea că toate stațiile au auzit ca s-a petrecut o coliziune. Din acest moment fiecare stație intra într-o periodă de așteptare precis calculata pentru fiecare, timp în care nu mai pot să transmită nici un mesaj.

Figura 3.8

Atât Ethernet cât și IEEE 802.3 sunt rețele de tip broadcast adică fiecare stație poate sa vadă frameurile trimise în rețea. Fiecare calculator echipat cu o placă de rețea Ethernet, denumit și stație, funcționează independent de toate celelalte stații din rețea: nu există control centralizat. Toate stațiile atașate la rețea sunt conectate la același sistem de transport pentru semnal, denumit mediu de comunicație. Fiecare stație încarcă o copie a frameului care circula prin mediu și examinează adresa MAC de destinație a framelui. Dacă acesta corespunde cu adresa respectivei stații atunci este trimis stratului 3 pentru a se examina și IP-ul acelui frame. În cazul în care adresa MAC nu corespunde acel frame este descărcat. Așadar în ceea ce privește Ethernetul una dintre problemele de care trebuie ținut seama cu prioritate este chestiunea coliziunilor și mai exact a evitarii acestora. Una dintre modalități ar fi folosirea cailor full-duplex. Mai exact, în cazul huburilor clasice transmisia are loc pe un singur canal atât la trimitere cât și la recepția semnalului , în cazul transmiterii full-duplex exista canale separate dedicate fiecărei acțiuni în felul acesta evitându-se coliziunile și practic dublând rata de transfer deoarece un computer poate să trimită și să primească în același timp informație. Crearea acestor circuite se poate realiza pe vechile infrastructuri de cabluri dar în general   necesită prezența unui switch. 

Elementele unei retele Ethernet

O rețea Ethernet are trei elemente de bază:

– mediul fizic de comunicație – folosit pentru transmiterea semnalului purtător de informație între calculatoarele rețelei;

– protocolul de comunicație – un set de reguli pentru controlul accesului la mediul de comunicație respectat de fiecare interfață, pe baza căruia se arbitrează accesul mai multor calculatoare la acest mediu;

– cadrarea informației – un cadru Ethernet ce constă într-un set standardizat de biți folosit la transportul datelor prin rețea;

– mediul de comunicație – cabluri Ethernet.

Termenul de 10BaseT este abrevierea de la 10 Mbps transmission, Baseband medium, Twisted pair (transmisie la 10 Mbps, în banda de bază prin fire torsadate).

Cadrele Ethernet

Sunt folosite pentru transferul informației între stații. Un cadru constã din un număr de biți organizați în câteva câmpuri. Acestea includ câmpurile cu adresele stațiilor, câmpul pentru date având dimensiunea între 46 si 1500 biți, un câmp pentru controlul erorilor etc. Adresele pe 48 de biți sunt unice pentru fiecare placă de rețea, sunt atribuite de producător și nu pot fi modificate.

Repetor (repeater) si comutator (switch) Ethernet

Rețeaua Ethernet a fost astfel proiectatã încât să permită o expandare ușoară, pe măsura cerințelor de viteză și de spațiu tot mai mari. Pentru extinderea unei rețele Ethernet se pot folosi mai multe tipuri de dispozitive denumite hub-uri. Există două mari categorii de hub-uri: repetor (repeater) și comutator (switch).

Fiecare port al unui repetor leagă împreunã segmentele de cablu Ethernet individuale pentru a crea o nouă rețea ce funcționează ca un Ethernet independent și singular. Segmentele și repetoarele din această nouă rețea trebuie să respecte limitările timpului de întoarcere.

Spre deosebire de un repetor, fiecare port al unui comutator conectează câte un segment de cablu care funcționează ca o rețea Ethernet distinctă. Deci, spre deosebire de un repetor ale cărui porturi combinã segmentele de cablu pentru a forma un singur LAN, un comutator face posibilă divizarea unei rețele Ethernet de dimensiuni mari, în mai multe rețele Ethernet independente ce sunt legate printr-un mecanism de comutare a pachetelor (cadrelor Ethernet). Regulile pentru timpul de întoarcere nu se mai aplicã rețelei globale ci doar rețelelor Ethernet obținute prin divizare. Prin folosirea comutatoarelor se și pot lega mai multe rețele Ethernet distincte.

O retea Ethernet poate fi constituitã:

– doar dintr-un singur cablu (coaxial) legând un număr de calculatoare;

– dintr-un repetor conectând:

– fiecare calculator printr-un segment de cablu (torsadat);

– câte un segment conținând mai multe calculatoare;

Mai multe astfel de rețele Ethernet pot forma o rețea extinsă prin utilizarea unui comutator de pachete. În timp ce o rețea Ethernet simplã poate suporta un numãr de câteva zeci de stații, o rețea extinsã poate lega câteva sute sau mii de stații.

Comutatoarele examineazã fiecare pachet receptionat pe fiecare port, îl proceseazã si îl transmite (dacã este cazul), pe baza unei baze de date initiale sau create dinamic, cãtre portul ce corespunde statiei destinatie. Pe când repetorul retransmite fiecare cadru primit pe toate porturile, fãrã nici un fel de prelucrare a pachetului.

În comutator se pãstrazã o bazã de date cu adresele Ethernet ale statiilor si portul din comutator corespunzãtor fiecãrei statii. Când comutatorul receptioneazã un cadru Ethernet, foloseste adresele sursã si destinatie pentru a determina dacã cele douã statii se gãsesc pe acelasi segment de retea, caz în care pachetul este filtrat (este sters); iar dacã statiile se gãsesc pe segmente diferite, pachetul este trimis doar pe segmentul statiei destinatie.

Cu o astfele de functionare, un comutator împarte reteaua în domenii de coliziune distincte – câte unul pentru fiecare segment; spre deosebire de un repetor care formeazã un singur domeniu de coliziuni.

Determinarea întârzierii în propagare

Standardul Ethernet specificã lungimea minimã pentru un pachet la 512 biti. Astfel cã întârzierea introdusã de retea trebuie sã fie mai micã decât timpul de transmisie al celor 512 biti. Deoarece acest timp este foarte important în instalarea corectã a unei retele Fast Ethernet, este necesar a planifica reteaua pe baza lui:

În primul pas se localizeazã cele douã noduri mai îndepãrtate unul de celãlalt;

În pasul doi se determinã locul unde se va plasa hub-ul (sau hub-urile);

Se însumeazã întârzierile introduse de fiecare dispozitiv si cablu (pe calea cea mai lungã) si se comparã cu 512. Dacã valoarea este mai micã reteaua este validã din punct de vedere teoretic.

Durata de propagare este mãsuratã în timp pe bit. Un timp bit este definit ca durata unui bit de date pe retea (pentru Fast Ethernet 10-8 s). Deoarece protocolul CSMA/CD cere ca primul bit al oricãrei transmisii sã ajungã în cel mai îndepãrtat punct al retelei înainte ca ultimul bit sã fie trimis, si dacã cel mai mic pachet are dimensiunea de 512 biti, rezultã cã reteaua trebuie proiectatã astfel încât în cel mai rãu caz sã avem întârzierea sub 512 timp bit.

Fiecare cablu si dispozitiv prin care trece semnalul de la un capãt la celãlalt va introduce o anumitã întârziere:

Tabelul 3.9

Proiectarea unei retele Ethernet

Proiectarea retelelor Ethernet si Fast Ethernet se bazeazã pe anumite reguli care trebuie urmate pentru ca acestea sã functioneze corect. Numãrul maxim de noduri, numãrul de repetoare si lungimile maxime ale segmentelor sunt determinate pe baza proprietãtilor electrice si mecanice ale fiecãrui tip de mediu Ethernet si respectiv Fast Ethernet. Dacã în proiectarea retelei nu se respectã regulile amintite, atunci nu vor fi respectate specificatiile pentru timpul de întoarcere, pierzându-se pachete si încãrcându-se traficul cu retransmiteri repetate.

La proiectarea unei retele Ethernet trebuie respectate urmãtoarele trei reguli:

Figura 3.10

1. reteaua poate avea cel mult cinci segmente conectate (distanta maximã dintre nodurile retelei trebuie sã nu depãseascã 500m);

2. se pot folosi doar patru repetoare;

3. din cele cinci segmente, doar trei pot avea noduri atasate; celelalte douã trebuie sã fie legãturi între repetoare.

Fast Ethernet a modificat aceste reguli, deoarece unui pachet de dimensiune minimã îi ia mai putin timp propagarea prin mediul fizic decât în cazul unui Ethernet normal. Astfel cã pentru Fast Ethernet sunt permise mai putine repetoare.

În retelele Fast Ethernet, existã douã tipuri de repetoare:

repetoare de clasa I au o latentã de 0.7 ms si sunt limitate la un repetor pe retea;

repetoare de clasa II au latenta de 0.46 ms si sunt limitate la douã repetoare pe retea

Proiectarea unei retele:

– cerintele de retea pentru fiecare statie;

– gruparea statiilor ce comunicã cel mai des între ele în acelasi segment;

– cãutarea modelelor de trafic pe departamente;

– evitarea gâtuirilor prin legãturi rapide pe acele portiuni;

– modificarea iterativã a statiilor în cadrul segmentelor pânã când toate nodurile ajung la o utilizare mai micã de 35%.

Cablarea retelei

Problemele cele mai dese care apar într-o retea Fast Ethernet sunt datorate instalãrii necorespunzãtoare a cablurilor. Astfel cã trebuie respectare câteva reguli si la cablarea retelei:

– pentru a se obtine o performantã maximã, trebuie folosite cabluri UTP de categoria 5;

– reteaua Fast Ethernet este foarte sensibilã la zgomotele electrice si la interferente, astfel cã trebuie sã se evite trecerea cablului de retea pe lângã linii de tensiune, lumini fluorescente sau orice alt echipament electric de putere.

Congestionarea retelei

Pe mãsurã ce creste numãrul de utilizatori, dimensiunea aplicatiilor si datelor vehiculate în retea, performantele acesteia se deterioreazã datoritã folosirii mediului unic de comuniacatie.

Factorii care afecteazã eficienta unei retele:

– cantitatea traficului;

– numãrul de statii;

– dimensiunea pachetelor;

– dimensiunile fizice ale retelei.

Parametrii pentru mãsurarea eficientei unei retele Ethernet:

– raportul între încãrcarea maximã si cea medie;

– rata coliziunilor – procentajul pachetelor cu coliziuni din numãrul total de pachete;

– rata de utilizare – procentajul traficului total fatã de maximul teoretic pentru tipul de retea (10 Mbps).

Pentru determinarea acestor parametrii se pot folosi diferite utilitare de retea, luându-se în calcul atât valorile medii cât si cele maxime. O retea Ethernet functioneazã la parametrii optimi dacã rata coliziunilor nu depãseste 10% si dacã rata de utilizare este sub 35%.

Timpul de rãspuns al retelei (performanta retelei transpusã în termenii utilizatorului) suferã pe mãsurã ce creste încãrcarea acesteia, iar la cresteri nesemnificative ale traficului (din punctul de vedere al utilizatorului) performanta descreste foarte mult. Aceasta deoarece în Ethernet, numãrul de coliziuni creste odatã cu cresterea încãrcãrii retelei, cauzând retransmisii ce încarcã si mai mult reteaua, producând mai multe coliziuni. Supraîncãrcarea retelei îngreunând traficul considerabil.

Solutii pentru cresterea performantelor retelei:

– împãrtirea retelei în mai multe segmente ce întrã într-un repetor:

– amplificarea semnalului;

– înlocuirea repetorului central cu un comutator:

– conexiuni mai rapide la server(e);

– izolarea traficului irelevant la fiecare segment de retea;

– adãugarea de comutatoare la backbone switched network – congestia unei retele comutate poate fi rezolvatã prin adãugarea de noi porturi de comutare si prin cresterea vitezei acestor porturi. Segmentele cu performantã scãzutã sunt identificate prin mãsurãtori de performantã si solutiile posibile sunt:

segmentarea în continuare a respectivei portiuni de retea;

– conexiuni mai rapide (Fast Ethernet).

Modificãrile aduse unei retele sunt de cele mai multe ori evolutive si nu revolutionare; acestea fãcându-se încet si încercând a se pãstra cât mai mult din structura si echipamentele curente, înlocuindu-se doar cele învechite sau cele pentru care nu mai existã nici o altã solutie.

Fast Ethernet este foarte usor de adãugat la cele mai multe dintre retele. Un comutator sau o punte (bridge) permite conectarea unui Fast Ethernet la infrastructura Ethernet existentã pentru a îmbunãtãti viteza pe portiunile critice. Tehnologia mai rapidã este folositã pentru a conecta comutatoarele între ele pentru a se evita gâtuirile.

3.2.4. Rutarea în Internet

Despre rețele și Internet s-a scris enorm. O carte absolut excelentă a lui Andrew S. Tanenbaum (și foarte fierbinte) a publicat în traducere editura Agora (la un preț ridicol: ediția americană costă 80 de dolari).

Acest articol va trata deci foarte sumar o singură problemă legată de funcționarea Internet-ului: „rutarea'' (alegerea unei rute între două calculatoare). Despre rutare numai au fost scrise mai multe cărți; referința cea mai bună este Radia Perlman „Interconnections'', Addison-Wesley, 1992. Subiectul este foarte generos, și deloc simplu; tratamentul pe care îl vom da aici este desigur doar orientativ.

În funcționarea unei rețele există două aspecte oarecum complementare: algoritmii și protocoalele care fac acea rețea să funcționeze, și aparatele, sîrmele și comenzile administratorilor care operează aparatele „reale''. Voi încerca în acest articol să le ating pe amîndouă.

Voi folosi adesea analogii cu o altă rețea reală care prezintă oarecare similitudini cu Internet-ul: poșta. La nivelul la care discutăm în acest articol Internet-ul are o singură misiune: îi dai niște date (grupate într-un pachet) și îi spui unde vrei să ajungă, și Internet-ul face tot ce poate să ducă datele acolo. La fel ca și poșta: pui la poștă un pachețel (sau un plic), scrii pe el adresa de destinație, și apoi speri ca sistemul să-și facă datoria. Nici poșta și nici Internet-ul nu garantează că ce le-ai dat o să ajungă în partea cealaltă. Dacă vrei să fii sigur trebuie să-ți iei măsuri suplimentare de precauție.

Protocoale

Un protocol este un set de reguli pe care toată lumea trebuie să le respecte. Cînd întîlnești un cunoscut îi întinzi mîna dreaptă, și el ți-o întinde pe a lui; asta e o regulă dintr-un protocol. Protocoalele fac să ne înțelegem unii cu alții.

Pentru ca două calculatoare să poată comunica unul cu celălalt amîndouă trebuie să respecte aceleași reguli. Ingineria programării ne învață că pentru a construi sisteme complexe trebuie să le spargem în piese mai simple, pe care apoi le putem construi independent. Din cauza asta, o rețea de calculatoare specifică mai multe protocoale independente pe care calculatoarele trebuie să le respecte. Pentru fiecare sub-problemă pe care vrem s-o rezolvăm avem un „mic'' protocol.

De pildă avem un protocol prin care asociem unei anumite diferențe de potențial de pe sîrmă valoarea 0 și alteia 1; protocolul acesta probabil specifică care sîrmă ce valoare cară, cît timp trebuie să dureze un semnal pentru „1'', care este limita între 0 și 1, etc.

Din cauza interferențelor electrice semnalele propagate printr-o sîrmă pot fi stricate. Un alt protocol specifică cum anume codificăm un mesaj în așa fel încît atunci cînd o eroare se strecoară în el avem șanse s-o detectăm.

Și tot așa, pentru fiecare problemă avem un alt protocol. Protocoalele astea se folosesc împreună; de exemplu cele două de mai sus se vor folosi la ambele capete ale unei transmisiuni. Protocolul de detecție a erorilor va funcționa „deasupra'' celuilalt, pentru că după ce transmitem datele le verificăm corectitudinea. Protocolul pentru erori manipulează rezultatele oferite de protocolul pentru transmisiune.

De aceea în rețele avem de-a face cu o „stivă'' de protocoale. De fapt Internet-ul folosește mai mult de o duzină de protocoale în mod curent, care fiecare rezolvă o altă problemă.

Protocoalele bine proiectate pot fi văzute ca niște piese de Lego, care se îmbină unele cu altele. Adesea putem avea mai multe protocoale care rezolvă aceeași problemă, și putem alege pe oricare dintre ele. Un protocol bine proiectat nu trebuie să depindă de celelalte împreună cu care funcționează.

Iată un exemplu din sistemul poștal: dacă vrei să-i scrii unui amic compui o scrisoare și o pui la poștă. Avem (cel puțin) două protocoale aici: conversația dintre prieteni, și sistemul poștal care mișcă scrisorile. Dacă te grăbești trimiți scrisoarea cu altă companie, de pildă DHL. Ai schimbat protocolul prin care informația se plimbă, dar conversația cu amicul este aceeași: conținutul scrisorii nu s-a schimbat deloc.

Internetul este caracterizat de folosirea anumitor protocoale. Cele mai importante protocoale folosite de calculatoarele din Internet se numesc IP (Internet Protocol) și TCP (Transport Control Protocol). TCP a fost proiectat înainte de a exista foarte multă experiență despre rețele, așa că violează regula expusă anterior: TCP funcționează numai cu IP.

Protocolul IP este cel care mută pachetele dintr-un loc într-altul, posibil peste multe conexiuni, iar TCP asigură fiabilitatea comunicației.

Iată schema plasamentului unor protocoale esențiale din Internet:

+––+

| NFS |

+––+

|

+–-+ +––+ +––+ +––+ +––+

|SMTP| | BGP | |Telnet| | FTP | | RPC |

+–-+ +––+ +––+ +––+ +––+

\ \_________ | | |

\_______________ \ | | |

\+––+ +––+ +––+

| TCP | | UDP | .. | RIP |

+––+ +––+ +––+

| | |

+––––––––+––+

| IP | ICMP |

+––––––––+––+

______|___________

| |

+––+ +––+

| ARP | | RARP |

+––+ +––+

\_______ _________/

|

+–––––––––+

| Protocolul retelei locale |

+–––––––––+

Figura 3.11

Alte rețele

Nu trebuie să rămînem cu impresia că Internet-ul este singura rețea pentru transmisiunea de date din lume. Poate nici măcar cea mai mare! O rețea enormă dedicată transmisiunii de date este rețeaua telefonică, care există de mai bine de 100 de ani, care folosește propriile protocoale.

Pînă în anii '90 nu era deloc clar că suita de protocoale folosite în Internet (TCP/IP) va domina lumea. Marile firme de calculatoare dezvoltaseră protocoalele proprii, care nu erau publice (structura lor era secret comercial, deci nu puteau fi implementate de oricine; de fapt asta a și dus la pieirea lor). Cele mai faimoase suite de protocoale aparțineau firmei Digital (protocoalele DECnet) și IBM (SNA: System Network Architecture). Și la ora actuală rețelele automatelor bancare din întreaga lume folosesc în mod preponderent SNA. Multe din protocoalele din Internet se inspiră puternic din astfel protocoale de firmă.

Pe de altă parte mai exista o suită de protocoale (numite OSI: Open System Interconnection) standardizate de organizația mondială a standardelor; suita de protocoale X: X25, X400, etc. Multe rețele europene folosesc în continuare aceste protocoale, mai ales rețelele bancare.

O altă suită de protocoale a fost dezvoltată de marile companii de telecomunicații, dar nu a fost încă implementată pe scară largă: protocoalele numite generic ATM: Asynchronous Transfer Mode. ATM promitea anumite calități care structural scapă Internet-ului, dar nu este prea clar dacă va avea sau nu succes. Anumite segmente de Internet folosesc protocolul ATM pentru nivelele „joase''.

Deși Internet-ul are o mulțime de hibe, este extrem de bine testat: funcționează încontinuu de aproape 30 de ani. Lumea a învățat o grămadă de lecții despre proiectarea rețelelor cu Internet-ul, care au fost înglobate în structura lui. Nimeni nu poate de fapt înțelege funcționarea unui sistem atît de complex, cu atît mai puțin prezice. Chiar dacă alte protocoale sunt proiectate, nu este deloc limpede că vor funcționa la fel de bine în practică. De altfel la începutul anilor '90 se preconiza ca Internet-ul să fie desființat și înlocuit cu o rețea care folosește protocoale standardizate internațional. Acest lucru nu s-a întîmplat, și a devenit clar că nu se va mai întîmpla niciodată.

Internet-ul: o rețea de rețele

Observația cheie pe care trebuie să o facem ca să înțelegem cum lucrează Internet-ul este următoarea: Internet-ul nu leagă calculatoare, ci rețele. Distincția este crucială, după cum vom vedea.

O rețea este un număr de calculatoare care pot comunica între ele, fiecare cu fiecare, într-un oarecare mod. Cel mai răspîndit fel de rețea este Ethernet, care leagă mai multe calculatoare între ele folosind un cablu coaxial. Mai avem calculatoarele care vorbesc unele cu altele prin modemuri, folosind felurite protocoale din familia V (de exemplu modemurile de 33,6 kilobiți pe secundă folosesc V.34bis). Și așa mai departe.

Ceea ce face Internet-ul este să ia o colecție de astfel de rețele, poate foarte diferite arhitectural, și să pună peste mediile de comunicare ale acestor rețele o serie de reguli uniforme. Astfel toate calculatoarele din Internet vor avea nume de același fel și vor vorbi același set de protocoale.

În analogia noastră cu sistemul poștal lucrurile ar sta cam așa: să ne imaginăm că fiecare țară din lume are alte reguli și metode pentru a trimite obiecte între locuitori; în unele locuri obiectele se transportă cu camioane, în alte locuri cu avioane (de exemplu în Hawaii, probabil). Fiecare țară are propria ei rețea de distribuție. Dacă toate țările din lume vor să schimbe între ele scrisori (ceea ce se și întîmplă), atunci ele cad de acord asupra unui standard comun, independent de modul în care-și transportă obiectele. De pildă faptul că se folosesc timbre, și asupra modului în care se scrie o adresă pe plic. Dacă toată lumea face aceste lucruri la fel, atunci rețelele poștale pot fi făcute să interopereze.

IP

Cel mai important protocol din Internet este protocolul numit IP: Internet Protocol. Scopul principal acestui protocol este să împingă pachetele de la un calculator sursă la o destinație din aproape în aproape, folosind legăturile existente între vecini. Dacă problema asta vi se pare simplă atunci încercați să o rezolvați dumneavoastră: eu vă dau un pachet și numele unui amic de-al meu; dumneavoastră aveți misiunea să faceți acest pachet să-i parvină, fără a avea cea mai mică idee unde stă amicul meu sau cum se ajunge la el. (IP are și un scop secundar, acela de a sparge pachetele în bucățele atunci cînd trebuie să traverseze o rețea ale cărei caracteristici nu permit tranzitul pachetelor mari. Dar asta e mai puțin interesant.) IP este descris în detaliu în standardul RFC 791.

[IP este un protocol care mută pachetele care i se dau „din afară''. În „interior'' Internet-ul folosește împreună cu IP un protocol special pentru control, care generează propriile pachete. Acest protocol se numește ICMP: Internet Control Message Protocol. Un exemplu ne va ajuta să ne facem o idee despre ICMP: dacă un calculator primește un pachet care se plimbă de mult prea multă vreme în rețea atunci calculatorul distruge pachetul și simultan trimite spre sursă un mesaj ICMP care anunță sursa despre pierderea informației. Sursa va trebui să ia acțiuni corective.]

Să vedem ce se dă și ce se cere lui IP.

Problema rutării

Fiecare calculator aparține unei rețele, cu ale cărei componente poate comunica oricînd direct, fără alte intervenții. Vom vedea imediat cum află un calculator care sunt vecinii lui imediați; aceasta este o problemă de configurare care cade în sarcina administratorului de sistem.

Pe de altă parte anumite calculatoare au conexiuni la mai multe rețele simultan; acestea se mai numesc „gateways'': „porți'' între rețele. Un pachet care este primit de un astfel de calculator pe interfața dinspre o rețea poate fi transmis pe cealaltă rețea. Acest proces se numește „forwarding'' („înaintare''). Drumul ales de un pachet de la sursă la destinație poartă denumirea de „rută'' (route). Operația de alegerea a unei cărări pentru un pachet se numește „rutare'' (routing); britanicii ar pronunța asta aproximativ „ruting'', pe cînd americanii ar zice „rauting''. Iată un desen care explică fenomenul:

Calculatorul sursa Ruter intermediar Calculator dest.

+––––––-+ +–––––––+ +–––––+

| Program sursa | | | | Program dest|

| \ | | | | / |

| Protocol IP | | Protocol IP | | Protocol IP |

| \ | | / \ | | / |

| Interf R1| |Interf R1 Interf R2| |Interf R2 |

+–––––\–-+ +–/––––-\–-+ +-/––––-+

Retea Locala 1 Retea Locala 2

Figura 3.12

Există mai multe feluri de „gateways'', dar noi în acest articol o să ne preocupăm cu preponderență de cele care se numesc „rutere'' („router'' în engleză). Un ruter este deci în general un calculator conectat simultan la mai multe rețele.

Pentru că avem peste 30 de milioane de calculatoare, este clar că nu se poate introduce manual informația despre unde se află fiecare din ele în toți membrii rețelei (de altfel această informație este foarte volatilă: în fiecare secundă probabil mii de calculatoare se conectează și se deconectează). Știm că calculatoarele sunt foarte bune la prelucrat date, așa că sarcina calculării rutelor le care lor în cîrcă.

Inițial fiecare calculator are oarecare cunoștințe despre vecinătatea lui mai mult sau mai puțin imediată; aceste cunoștințe sunt introduse de administratorul de sistem.

Problema rutării se enunță astfel:

Atunci cînd primești (tu, un ruter) un pachet pentru o anumită destinație trebuie să decizi pe care dintre interfețele tale să-l trimiți.

Una dintre interfețe trebuie să fie întotdeauna mai aproape de destinație; dacă fiecare ruter care primește un pachet îl trimite apoi pe o interfață mai apropiată de destinația finală, eventual pachetul va ajunge la destinație. Simplu, nu?

Problema rutării este (aproape) banală pentru calculatoarele care au o singură interfață. Este clar că oricare ar fi destinația, dacă ea nu este chiar calculatorul local, atunci există o singură interfață pe care pachetele pot fi scoase.

Problema rutării este mai complicată pentru calculatoarele care au de-a face două sau mai multe alegeri. Dar înainte de a vedea cum este ea rezolvată, să vedem concret cum se specifică o adresă și o destinație.

Adrese

Protocoalele din Internet au fost proiectate cu o grijă deosebită pentru administrare descentralizată. Astfel proiectanții au construit supape de siguranță pentru evoluția protocoalelor. Dacă protocolul evoluează este imposibil să se facă simultan în întreaga lume „upgrade''. Atunci rețeaua trebuie să poată funcționa cu părți din ea rulînd protocoale mai avansate (care, desigur, trebuie să rămînă compatibile (backwards compatible) cu versiunile anterioare).

Versiunea curentă a protocolului IP este 4. Practic toate calculatoarele din Internet rulează versiunea 4, numită și IPv4. Cîteva calculatoare rulează versiunea experimentală următoare, încă nestandardizată, numită 6 (nimeni nu știe unde a dispărut versiunea 5). Articolul de față discută numai IPv4.

Ca să poți să indici pe cineva anume trebuie să ai un nume pentru el. Pentru un calculator, mai pregnant decît pentru un om, un obiect care nu are un nume nu există! Numele calculatoarelor din Internet sunt întregi pe 32 de biți (4 octeți), numite adrese IP. De fapt trebuie să fim preciși: fiecare interfață (la o rețea) a unui calculator are o altă adresă; un calculator cu 10 interfețe (un ruter) va avea simultan 10 adrese IP. Adresele IP se scriu convențional indicînd în baza 10 valorile celor 4 octeți separate de semnul (.) punct. Iată o adresă IP: „1.2.3.4''. Tern, nu? (Un sistem sofisticat există care permite calculatoarelor să aibă nume mai „umane'', cum ar fi „apolo.cs.pub.ro'', dar asta este cu totul altă poveste, și este treaba unor protocoale aflate mult deasupra IP.)

Fiecare adresă IP trebuie să apară o singură dată în Internet. Pentru a asigura acest lucru adresele IP sunt alocate de o autoritate centrală în grupe unor sub-autorități. Fiecare sub-autoritate apoi alocă adresele la rîndul ei. De exemplu Politehnica din București a primit 65536 de adrese, care toate încep cu octeții 141.85 (deci adresele între 141.85.0.0 și 141.85.255.255). Politehnica apoi a împărțit adresele fiecărui departament sau laborator, etc. În felul acesta responsabilitatea poate fi relativ clar trasată.

Dacă un calculator într-o anumită parte a Internet-ului își alocă o adresă care nu i se cuvine în cel mai bun caz nu va funcționa, iar în cel mai rău caz va deranja funcționarea altor calculatoare; cel mai probabil este că administratorii rețelei la care este conectat calculatorul vor trebui să ia măsuri pentru a-l deconecta.

Există un program numit whois („cine e'') care interoghează anumite baze de date care conțin informații despre administrația Internet-ului. Din păcate există mai multe astfel de baze de date, acoperind părți diferite ale rețelei. În principiu puteți afla informații despre un anumit calculator, sau administrator, sau altceva tastînd whois informatie-de-aflat.

Există deci teoretic 232 adrese IP diferite, ceea ce înseamnă peste 4 miliarde. Aparent adresele ar trebui să ajungă, însă în zilele inițiale ale Internet-ului s-a cam făcut risipă; de pildă Politehnica din București nu a folosit toate cele 65 de mii de adrese, așa că multe sunt acum inutile, pentru că nu pot fi luate înapoi.

[Nu orice fel de rețea necesită o administrare atît de grijulie a adreselor; există standarde de rețele în care adresele au o astfel de structură încît intervenția administratorului este inutilă; astfel de rețele se numesc „plug-and-play'', pentru motive evidente. Ethernet este o astfel de rețea: oricînd iei două calculatoare care vorbesc Ethernet și le pui laolaltă și se vor înțelege fără nici un fel de configurare! Rețelele din IPv4 necesită administrare pentru că sunt prea puține.]

Atunci cînd un calculator vrea să trimită date spre un altul va pune datele într-un pachet (sau mai multe), și la începutului fiecărui pachet va pune un antet (header) care conține printre altele adresa IP a sursei și a destinației. Cea din urmă este folosită de rutere pentru a înainta pachetul.

Rețele și noduri

Pentru a simplifica problema rutării, adresele în Internet nu sunt „plate'', ci ierarhice. Asta înseamnă că o adresă dă și o oarecare indicație despre traseul care trebuie urmat pînă la acea adresă.

Ca să înțelegem mai bine diferență, numele unui individ este dintr-un spațiu de nume plat: nu-ți spune absolut nimic despre locul în care este acel individ (trebuie să folosești ceva gen o carte de telefon).

Pe de altă parte o adresă ca cea pusă pe o scrisoare este ierarhică, pentru că îți indică cu o precizie din ce în ce mai mare (dacă citești de jos în sus) unde este destinația. O adresă de genul:

4108 Wean Hall

Carnegie Mellon University

4000 Forbes Avenue

Pittsburgh, PA 15217

USA

îți spune că locul este în USA, din USA apoi trebuie să alegi statul Pennsylvania (PA), orașul Pittsburgh, și așa mai departe. Aproape sigur mai există undeva o stradă numită „Forbes'', dar în orașul Pittsburgh există una singură (asta este treaba primăriei: să asigure această lipsă de ambiguitate). Astfel adresa este foarte precisă.

Adresele din Internet sunt tot ierarhice, avînd însă numai două componente. Prima componentă este numărul rețelei, iar a doua componentă este numărul calculatorului din rețea. Reamintiți-vă că Internet-ul este o colecție de rețele. Toate calculatoarele care fac parte din aceeași rețea vor avea deci aceeași valoare pentru numărul rețelei.

O adresă Internet trebuie deci să fie însoțită de o mască, al cărei folos este să ne indice care din cei 32 de biți indică rețeaua și care calculatorul din rețea. (Un calculator într-o rețea se numește pe engleză și „gazdă'' – host.) Masca este întotdeauna un șir de biți „1'' consecutivi plecînd de la cel mai important.

Iată un exemplu de o adresă însoțită de o mască, de data asta scrisă și în baza 2 pentru a evidenția biții 1:

55 . 92 . 227 . 20 – adresa

00101101.01011011.11100011.00010110 – adresa (baza 2)

11111111.11111111.11100000.00000000 – masca

\___________________/\____________/

numarul retelei nr. host-ului

00101101.01011011.11100000.00000000 – adresa retelei = adresa & masca

00000000.00000000.00000011.00010110 – host = adresa & ~masca

Figura 3.13

În baza 10 adresa de mai sus ar avea valoarea: 55.91.227.20. Adresa rețelei este 55.91.224.0, iar adresa calculatorului din cadrul rețelei este 0.0.3.20.

Dacă numerotarea asta vi se pare confuză, nu sunteți singurii.

Informația purtată de o adresă și o mască este foarte importantă: un calculator știe că dacă ajunge la un calculator dintr-o rețea (oricare), atunci ajunge la orice alt calculator din acea rețea. Cu alte cuvinte, toate calculatoarele care încep cu același număr de rețea (în exemplul de mai sus cu biții 55.91.224.0) sunt direct conectate unul la altul.

De asemenea, acest lucru simplifică enorm tabelele de rutare ale ruterelor: un ruter nu trebuie să știe drumul de parcurs pentru fiecare calculator care începe cu 55.91.224.0: ajungă să știe unul singur, pentru că aceste calculatoare sunt toate la un loc.

[În trecut adresele din Internet aveau masca implicită (se deducea din adresă) și se împărțeau în 3 clase mari, numite A, B și C. Această organizare este acum depășită, așa că nu o menționăm decît în trecere, pentru a nu spori confuzia. Alte două clase de adrese speciale, D și E, există în continuare. Adresele de clasă D sunt folosite în Mbone, menționat mai jos. Cele de clasă E sunt nefolosite.]

Interfața cu sub-rețeaua: ARP, ifconfig

Administratorul de sistem configurează un calculator ca la pornire să-și inițializeze adresele (și măștile) pe toate interfețele. Adresa se poate inițializa și inspecta pe o stație Unix cu comanda ifconfig (InterFace CONFIGuration). Iată un exemplu de informație pentru o interfață așa cum este el tipărit de ifconfig:

# ifconfig le0

le0: flags=63<UP,BROADCAST,NOTRAILERS,RUNNING>

inet 132.236.102.10 netmask ffff0000 broadcast 132.236.0.0

Numele interfeței este le0, care vine de la Local Ethernet 0 (nu există o regulă pentru cum arată un nume de interfață; depinde de tipul sistemului de operare; pe anumite sisteme Unix puteți afla toate interfețele cu comanda ifconfig -a). Mai aflăm că adresa IP este 132.236.102.10, și că masca (tipărită în baza 16) este 255.255.0.0. Cu alte cuvinte, adresa rețelei este formată din primii doi octeți (132.236.0.0), iar adresa calculatorului din această rețea este 0.0.102.10.

[Prin convenție, într-o rețea nu poate exista nici un calculator cu o adresa numai din cifre 0 sau numai din cifre 1. Aceste adrese sunt rezervate pentru alte scopuri, pe care le vom ignora aici.]

Calculatorul de mai sus, chiar dacă știe numai acest lucru știe un lucru foarte important: că toate celelalte calculatoare care au adresele de forma 132.236.xxx.xxx sunt accesibile direct prin interfața le0. Cu alte cuvinte, dacă dau ca destinație un astfel de calculator, nu este nevoie de nici un fel de „forwarding'': pachetul poate fi pus direct pe interfața le0 și el va ajunge la destinație imediat!

Cum se poate așa ceva? O mare parte din rețelele locale au o proprietate foarte interesantă: comunicația în ele se face prin „difuzare'': cînd cineva pune un pachet în rețea absolut toată lumea din rețea vede acel pachet. De altfel este ușor de înțeles: Ethernet-ul seamănă tehnologic cu televiziunea prin cablu, în care un transmițător pune un semnal pe o sîrmă și toți îl aud. Toți se uită la pachet, dar numai cel căruia îi este destinat îl copiază în memoria proprie. (Destinatarul se auto-identifică comparînd adresa destinației din antetul pachetului cu propria lui destinație.)

[Era prea frumos ca să fie adevărat: lucrurile sunt în realitate ceva mai complicate (deși conceptual asta e ideea). Întotdeauna rețeaua locală are la rîndul ei propriile mecanisme de identificare și numire a calculatoarelor. Deși este adevărat că fiecare calculator de pe un cablu Ethernet le poate auzi pe toate, comunicația se face de obicei tot între perechi de calculatoare astfel: fiecare calculator are o adresă Ethernet, care este unică pe glob, pentru că fiecare fabricant de plăci Ethernet a promis asta unei autorități centrale. Cînd un calculator pune un pachet pe un cablu, indică și adresa Ethernet a destinației.

O interfață plasată pe o rețea Ethernet are deci (pe lîngă adresa IP) și o adresă Ethernet. Cînd calculatorul vrea să comunice cu altul din același Ethernet, trebuie să indice de fapt adresa Ethernet a destinației, pentru că rețeaua Ethernet habar-n-are de adrese IP. Pentru asta fiecare calculator menține o tabelă de corespondențe: pentru fiecare adresă IP din rețeaua locală știe ce adresă Ethernet corespunde. Tabela asta se construiește cu ajutorul unui alt protocol, numit ARP (Address Resolution Protocol).

Pentru cazul unor rețele ca Ethernet-ul se folosește proprietatea de „broadcast'' a rețelei: cînd vrei să-i trimiți ceva lui 1.2.3.4 „strigi'' pe Ethernet cu ajutorul unui pachet special: „Băi, care ai adresa IP 1.2.3.4?''. Cel în seamă vede pachetul tău Ethernet, care conține adresa ta Ethernet, așa că poate să-ți răspundă cu un alt pachet, din care afli corespondența între adresele sale IP și Ethernet.

Pentru rețele în care nu se poate face broadcast administratorii configurează un server special care știe toate traducerile;

În Unix puteți inspecta tabela ARP cu comanda arp].

Tabelele de rutare

Ce ne facem însă atunci cînd vrem să comunicăm cu un calculator care nu este conectat în aceeași rețea locală cu noi? Pachetul nostru va trebui să treacă prin mai multe gateway-uri pînă la destinație. Problema care se pune pentru calculatorul meu este: „care este primul gateway''?

Informația de acest gen este menținută de nivelul IP într-o tabelă de rutare. Această tabelă descrie pentru fiecare grup de adrese interfața care trebuie folosită pentru a ajunge la ele și primul calculator căruia datele trebuie să-i fie trimise.

Cum arată tabela de rutare și de unde vin informațiile din ea?

Răspunsul la această întrebare se poate obține în trei feluri diferite, depinzînd de importanța calculatorului care pune întrebarea. Putem distinge trei feluri de calculatoare conectate în Internet, după cum ilustrează figura 1.

Figura 3.14: Fragment din Interne

Frunze:

orice calculator care are o singură interfață este o „frunză'' (termen împrumutat din teoria grafurilor) (le-am notat cu A în figură);

Rutere „mici'':

un astfel de calculator separă o rețea relativ mică de restul Internet-ului; toate pachetele care trec dintr-o parte într-alta trebuie să treacă prin el (B în figură).

Rutere din backbone:

„miezul'' Internet-ului arată ca o mare pînză de păianjen; aceasta este „coloana vertebrală'' a Internet-ului, formată din trunchiuri de mare viteză care se încrucișează în rutere. Despre un astfel de ruter nu se poate spune că „taie'' Internet-ul în două părți (C în figură).

Modul în care funcționează cele trei feluri de calculatoare din punct de vedere al rutării este complet diferit.

Rutele implicite (default)

Frunzele trebuie să știe care este ruter-ul „mic'' care leagă propria lor rețea de Internet. În figura anterioară, calculatorul A1 trebuie să știe că rețeaua sa locală are ca legătură pe B1. Acest lucru este de obicei configurat de administratorul rețelei.

Atunci cînd A are de trimis un pachețel la o adresă, algoritmul lui va fi următorul:

Dacă pachetul este pentru rețeaua locală, atunci pachetul este transmis pe interfață proprie indicînd destinația dorită;

Altfel pachetul este înaintat calculatorului B1.

De ce? Pentru că nu există alt drum spre lumea dinafară decît prin B1. B1 este ceea ce se numește „ruter implicit'' (default router) pentru A1; majoritatea pachetelor se vor duce prin el.

route și netstat

Dacă frunza rulează sistemul de operare Unix, atunci comanda cu care se adaugă și șterg rute în tabela de rutare se numește route. De obicei calculatorul execută un script de inițializare la boot-are prin care instalează ruterul implicit. Puteți vedea toate rutele instalate ale unui calculator cu comanda netstat -r, de la NETwork STATistics, Routes. Ca în desenul nostru, uneori frunzele pot accesa simultan mai multe porți diferite spre Internet; de obicei una dintre ele este declarată inițial poartă implicită.

Iată de exemplu rezultatul acestei comenzi pe un calculator frunză:

# netstat -rn

Kernel IP routing table

Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface

128.2.0.0 * 255.255.0.0 U 1500 0 0 eth0

127.0.0.0 * 255.0.0.0 U 3584 0 0 lo

default 128.2.254.36 0.0.0.0 UG 1500 0 0 eth0

De aici aflu că:

Interfața eth0 este conectată direct (adică nu prin intermediul unui gateway) rețeaua cu numărul 128.2.0.0 (masca 255.255.0.0). U înseamnă „up'', adică „funcționează'';

Interfața lo este conectată direct la rețeaua 127.0.0.0 (aceasta este o interfață fictivă prezentă în toate calculatoarele; adresele care încep cu 127 sunt rezervate pentru utilizări speciale. De exemplu adresa 127.0.0.1 reprezintă întotdeauna calculatorul local – este echivalentul pronumelui „eu'');

În fine, interfața eth0 ne leagă la o rețea pe care se află ruterul implicit, care este 128.2.254.36. Masca 0.0.0.0 ne arată că acesta este un ruter implicit, deci orice pachet pentru o adresă care nu se potrivește cu celelalte trebuie trimisă lui.

Ruterele și coloana vertebrală (backbone)

Pentru celelalte tipuri de calculatoare situația este diferită. Un ruter ca B poate fi încă configurat manual: el trebuie să știe care sunt toate frunzele pentru care el este „responsabil''. Un astfel de calculator va schimba permanent informații despre topologia rețelei cu vecinii săi. Protocolul prin care ruterele schimba informații se numește protocol de rutare. La ora actuală sunt standardizate aproape o duzină de astfel de protocoale pentru Internet. În figura noastră B-urile vor schimba informații: fiecare îi va spune celuilalt cu ce calculatoare „frunză'' este direct conectat, iar ambele îi vor raporta lui C2 acest lucru.

Caracteristica centrală a unui astfel de ruter (B) este că trebuie să memoreze relativ puține informații în tabela de rutare (zeci sau sute de înregistrări), putîndu-se baza în continuare pe rute implicite, care trec prin cel mai apropiat ruter de tip C.

Astfel de rutere pot fi tot stații de lucru sau calculatoare personale rulînd Unix, sau calculatoare specializate (cum vom vedea mai jos că sunt folosite întotdeauna pentru ruterele de tip C). Foarte adesea astfel de rutere rulează ceea ce se numesc „ziduri de foc'' (firewalls). Acestea sunt programe speciale care inspectează fiecare pachet care trece prin ruter și interzic transferul unor pachete suspicioase. Acest lucru se face pentru a preveni atacuri informatice prin rețea și a restrînge și controla fluxul de informații din/spre rețeaua locală.

Protocoale de rutare

Ruterele de tip C nu pot fi configurate manual; cel mai important motiv este că o rețea mai mare suferă în mod frecvent schimbări, care sunt greu de centralizat și administrat. Din cauza asta astfel de rutere calculează singure topologia rețelei.

Ruterele de tip C sunt întotdeauna calculatoare special construite pentru acest scop; au sisteme de operare speciale, nu au discuri (folosesc memorii nevolatile flash pentru a ține sistemul de operare), pot suporta foarte multe plăci de rețea (zeci simultan) și nu fac tot timpul altceva decît să permită administrarea rețelei și calculul de tabele de rutare. Cam 80% din ruterele din Internet sunt fabricate de firma Cisco Systems (http://www.cisco.com) din Statele Unite. Un ruter de mare performanță poate transfera date de ordinul a 10Gbps (giga biți pe secundă)!

Sarcina unui ruter de tip C este de cu totul altă natură decît cea a ruterelor de tip A sau B. Spre deosebire de acelea, un ruter de tip C trebuie să știe întreaga topologie a Internet-ului, și nu numai rețelele care se învecinează direct cu el.

Ca să înțelegem de ce se întîmplă acest lucru să considerăm ruterele C2 și C3 din figura de mai sus. Ce se întîmplă dacă C2 primește un pachet pentru un calculator din rețeaua conectată la C3? Dacă fiecare C și-ar cunoaște numai vecinii imediați, atunci C2 n-ar avea de unde să știe că vecinul său, C1 este la rîndul lui vecinul lui C3. Din cauza asta fiecare ruter de tip C va spune tuturor vecinilor săi toate informațiile pe care le are.

Inițial, la boot-are, un ruter C va ști numai vecinii săi (introduși tot de administrator). După prima rundă de comunicații va afla însă și vecinii vecinilor săi, după care vecinii vecinilor vecinilor săi, și așa mai departe. Cum Internet-ul la ora actuală are un diametru în jur de 30 (adică distanța dintre oricare două calculatoare trece prin mai puțin de 30 de rutere), după 30 de runde de comunicație între vecini orice ruter cunoaște întreaga topologie a rețelei! Asta înseamnă zeci de megaocteți de informație. Dar fără această informație calculatoare îndepărtate n-ar avea nici o idee cum să ajungă unul la altul.

[În realitate tabelele de rutare ar fi foarte mari, așa încît pentru întregul Internet se folosește în mod normal o adresare ierarhică pe 3 nivele. Nivelul cel mai de jos este calculatorul, apoi rețeaua (pe astea deja le-am văzut), iar deasupra vine sistemul autonom (Autonomous System, AS). În general un sistem autonom este o unitate administrativă. De exemplu întreaga rețea educațională a României este un sistem autonom. Informația este apoi compactată astfel în ruterele de tip C:

Un ruter cunoaște topologia completă a întregului sistem autonom din care face parte;

Pentru celelalte sisteme autonome un ruter știe numai două feluri de informații:

Ce rețele sunt în fiecare;

Ce șir de sisteme autonome trebuie traversat pentru a ajunge la un sistem autonom anume.

Ca să înțelegem de ce asta comprimă foarte tare informația, să ne gîndim din nou la sistemul poștal, în care o țară ar fi un sistem autonom și un oraș ar fi o rețea. Să presupunem că toate scrisorile circulă terestru. Atunci informația completă de rutare între București și Londra ar trebui să fie lista tuturor orașelor care trebuie traversate pe drum. Pe de altă parte lista sistemelor autonome ar fi numai lista țărilor care trebuie traversate. Ideea este că, dacă destinația este înafara propriului sistem autonom, dai pachetul primei țări pe drum (îl duci în capitală = ruter de margine al sistemului autonom), care se descurcă.

Ruterele vorbesc în Internet două feluri diferite de protocoale de rutare, schimbînd feluri diferite de informație. Anumite protocoale sunt vorbite între ruterele din același sistem autonom, și astfel de protocoale se numesc protocoale interne. Cele mai folosite sunt RIP (Routing Internet Protocol) și OSPF (Open Shortest Path First).

Ruterele vorbesc cu vecinii lor din alte sisteme autonome protocoale externe. Cele mai faimoase sunt EGP (External Gateway Protocol), care este acum treptat înlocuit cu BGP (Border Gateway Protocol).]

Administrarea rețelei

Administrarea și configurarea unei rețele de calculatoare este o slujbă foarte interesantă, mai ales a unei rețele de mare întindere. Problema este că adesea operatorul se află la foarte mare distanță de echipamentele supravegheate, așa că administrația rețelei se face… folosind rețeaua. Administratorul are conturi pe ruterele din domeniile administrate și le configurează de la distanță (presupunînd că funcționează…).

Există un protocol special numit SNMP (Simple Network Management Protocol, dar care nu este deloc simplu), prin care ruterele comunică evenimente deosebite și prin care administratorul de rețea configurează parametrii de funcționare ai ruterelor.

Dar cele mai folositoare scule ale administratorului sunt două mici programe: ping și traceroute.

ping

ping vine de la Packet INternet Gropper („pachet care bîjbîie prin Internet''). Programul ping trimite la o destinație un pachet ICMP cu rugămintea destinației de a întoarce pachetul de îndată ce-l primește. Este metoda cea mai bună de a verifica dacă rutele între sursă și destinație sunt bine configurate (în ambele sensuri!), și de a măsura încărcarea rețelei (obținută din timpul de întîrziere între transmisie și recepție). Iată un exemplu de folosire a lui ping:

# ping pub.pub.ro

PING pub.pub.ro (141.85.128.1): 56 data bytes

64 bytes from 141.85.128.1: icmp_seq=0 ttl=238 time=722.7 ms

64 bytes from 141.85.128.1: icmp_seq=1 ttl=238 time=730.6 ms

64 bytes from 141.85.128.1: icmp_seq=2 ttl=238 time=825.5 ms

^C

Asta arată cum fiecare pachet se întoarce de la adresa 141.85.128.1 după un timp cuprins între 722 și 825 milisecunde.

traceroute

traceroute afișează întregul traseu al unui set de pachete spre o anumită destinație (fiecare pas făcut). Iată un exemplu:

# traceroute pub.pub.ro

traceroute to pub.pub.ro (141.85.128.1), 30 hops max, 40 byte packets

1 GW.CS.CMU.EDU (128.2.254.36) 0.757 ms 0.738 ms 1.029 ms

2 RTRBONE.NET.CMU.EDU (128.2.1.2) 1.378 ms 1.271 ms 1.292 ms

3 nss5.psc.net (192.88.114.254) 3.46 ms 4.278 ms 3.543 ms

4 atm0-0-3.pit-bb1.cerf.net (134.24.137.21) 3.513 ms * 37.252 ms

5 atm8-0.bos-bb1.cerf.net (134.24.46.93) 15.473 ms 16.077 ms 15.966 ms

6 atm10-0.nyc-bb2.cerf.net (134.24.46.5) 20.593 ms 20.937 ms 20.022 ms

7 atm0-0-0.sr1.nyc1.alter.net (134.24.32.50) 21.252 ms 23.044 ms 21.642 ms

8 105.ATM2-0-0.XR2.NYC1.ALTER.NET (146.188.177.158) 21.338 ms 20.904 ms 20.39 ms

9 194.ATM9-0-0.GW1.NYC5.ALTER.NET (146.188.177.229) 120.15 ms 23.331 ms 22.024 ms

10 421.ATM9-0-0.BR1.NYC5.Alter.Net (137.39.30.118) 21.395 ms 22.958 ms 20.692 ms

11 225.ATM1-0-0.CR1.AMS2.Alter.Net (146.188.5.10) 104.605 ms 108.978 ms 105.051 ms

12 213.Hssi1-0.CR1.STK2.Alter.Net (146.188.2.194) 127.12 ms 128.184 ms 128.107 ms

13 Fddi0-0.GW1.STK2.Alter.Net (146.188.31.99) 143.882 ms 141.473 ms 139.756 ms

14 Taide-gw.customer.ALTER.NET (146.188.48.10) 150.409 ms 144.739 ms 142.156 ms

15 SE-STO-MFS-0.taide.net (193.219.194.145) 145.877 ms 164.948 ms 144.165 ms

16 NO-NIT-TN-0.taide.net (193.219.193.93) 164.505 ms 162.902 ms 159.266 ms

17 RO-BUC-PUB-1.taide.net (193.219.193.170) 746.259 ms 720.339 ms 791.329 ms

18 waiting.pub.ro (141.85.130.16) 706.019 ms 696.28 ms 753.865 ms

19 pub.pub.ro (141.85.128.1) 730.402 ms 718.742 ms 725.471 ms

Se văd cei 19 pași pe care trebuie să-i facă un pachet plecînd de la calculatorul de pe biroul meu pînă la un calculator (pub.pub.ro) din Politehnica din București. Numele calculatoarelor sunt afișate atît în formă textuală cît și în formă IP. Pentru fiecare destinație sunt trimise 3 pachete, și timpii de propagare dus-întors sunt afișați.

Putem afla multe informații interesante din acest tabel. Cea mai mare diferență de timp este între pașii 16 și 17: pînă la 16 pot ajunge în 150ms, dar pînă la 17 în 750ms. Asta pentru că legătura între 16 și 17 se face printr-un satelit geosincron, care zboară la o altitudine de cam 36,000km. Semnalului electromagnetic îi trebuie cam jumătate de secundă pentru a traversa distanța asta în sus și în jos.

Ce e amuzant este că ambele capete ale legăturii prin satelit se află în Europa. Prefixul „NO'' din nume mă îndeamnă să ghicesc că legătura este între Norvegia și România. Zic „amuzant'' pentru că a doua diferență ca mărime este între 10 și 11. Legătura 10-11 este transcontinentală, între New York și Amsterdam, dar întîrzierea de propagare este de numai 80ms! Asta pentru că folosește un cablu submarin, probabil de fibră optică.

Putem afla și care sunt companiile ale căror rețele sunt tranzitate. În ordine pachetul trece prin:

NET.CMU.EDU: rețeaua universității mele, Carnegie Mellon;

psc.net: Pittsburgh Supercomputing Center;

cerf.net;

ALTER.NET: o rețea a firmei UUNET Technologies;

taide.net: o rețea a țărilor baltice;

pub.ro: rețeaua Politehnicii din București.

Am aflat informații despre aceste rețele folosind whois, descrisă mai sus, interogînd baza de date de la internic.net

# whois -h rs.internic.net taide.net

Upnet Baltic Taide Network AB (TAIDE-DOM)

Radiskis Farm

Vidiskiai, 4126

LT

Domain Name: TAIDE.NET

Administrative Contact:

Bjerkeland, Vidar (VB50) [anonimizat]

+47 9002 74 66 (FAX) +47 9027 74 66

Technical Contact, Zone Contact:

Vosylius, Saulius (SV104) [anonimizat]

+370-2-223541

Billing Contact:

Bjerkeland, Vidar (VB50) [anonimizat]

+47 9002 74 66 (FAX) +47 9027 74 66

Record last updated on 04-Mar-98.

Record created on 24-Aug-95.

Database last updated on 12-Apr-98 03:37:05 EDT.

Domain servers in listed order:

PARABOL.TAIDE.NET 193.219.197.130

MIDUS.TAIDE.NET 193.219.195.130

The InterNIC Registration Services Host contains ONLY non-military Domains and

POC's. Other associated whois servers:

American Registry for Internet Numbers whois server – whois.arin.net

European IP Address Allocations whois server – whois.ripe.net

Asia Pacific IP Address Allocations whois server – whois.apnic.net

US Military whois server – whois.nic.mil

Putem afla și alte lucruri interesante din numele ruterelor tranzitate, cum ar fi tipul rețelei locale: unde apare „ATM'' este vorba de o rețea cu protocoale ATM, unde apare „Hssi'' e o rețea de tip „High Speed Serial Interface'', unde apare „Fddi'' e o rețea de tip „Fiber Distributed Data Interface'', o rețea cu fibra optică. Ș.a.m.d.

Alte probleme

Voi încheia aici această discuție despre Internet și protocoalele de rutare. În clipa asta am o listă mai mare de lucruri pe care aș fi dorit să le spun decît de lucruri pe care am reușit să le povestesc.

O să menționez în treacăt cîteva probleme fascinante ale rutării, care influențează enorm arhitectura și protocoalele rețelei, dar despre care va trebui poate să revin altădată.

Stabilitate

Discuțiile de mai sus presupun adesea că rețeaua funcționează impecabil. Ce ne facem cînd avem de-a face cu rutere defecte, sau mai rău, cu atacuri informatice?

De exemplu, în primele zile ale ARPAnet-ului, un ruter a avut o cădere de memorie, care a șters parțial tabelele de rutare, dar nu l-a scos complet din funcțiune. Ruterul a ajuns la concluzia că se află la distanță 0 de oricare alt ruter din Internet. Cînd a schimbat informații cu vecinii săi, acești s-au bucurat că au găsit o rută mai rapidă pentru pachetele lor și au început să-i dea toate pachetele acestui ruter. Apoi vestea cea bună s-a dus mai departe. În cîteva ore toate pachetele din Internet veneau direct la ruterul defect. Asta a produs o congestie enormă, care a oprit literalmente rețeaua.

Lecția este: nu poți construi un sistem cu 30 de milioane de bucăți dacă nici una trebuie să nu se strice. De atunci protocoalele de rutare au devenit din ce în ce mai robuste, fiind capabile să tolereze malfuncții și configurări greșite în părți ale rețelei. În plus ruterele sunt configurate să se autentifice reciproc (folosind parole) și să nu primească informații de rutare decît de la calculatoare de încredere. „Încredere'' înseamnă practic sub administrația unei organizații care poate fi trasă la răspundere pentru erori, și eventual pedepsită cu deconectarea totală.

Un al doilea tip de stabilitate este următorul: dacă un ruter reboot-ează sau o nouă legătură este introdusă sau scoasă din rețea, după un timp finit ajung toate ruterele de acord asupra topologiei? Deși poate părea evident că răspunsul este „da'', lucrurile nu stau chiar așa; multe protocoale din Internet de fapt au mari probleme să incorporeze astfel de tranziții.

Un al treilea tip de problemă este cauzat de faptul că informațiile despre modificări se propagă în timp, așa că anumite părți ale rețelei funcționează cu idei despre o topologie care nu mai există! Se pot astfel dezvolta bucle de rutare, în care un pachet se plimbă în cerc între două (sau mai multe rutere), pentru că fiecare din ele crede că celălalt este mai aproape de destinație. Astfel de pachete sunt distruse într-o „gaură neagră'' după ce le expiră timpul de viață. Inutil de spus că astfel de probleme sunt adevărate coșmare pentru administratorii de rețea (care le pot crea atunci cînd introduc rute greșite), și sunt extrem de greu de depistat și depanat. (Să observăm că nu există nici o garanție că două pachete ale aceleiași transmisiuni vor merge pe același drum!)

În general, rețeaua poate dezvolta tot felul de anomalii, ca în cazul în care protocoale de rutare au ales o rută prin Japonia între două orașe americane aflate la 100km unul de altul, pentru că un segment de rețea pe acolo era mai „ieftin''.

La ora actuală o mare parte din cercetarea Internet-ului este de natură empirică: dai drumul la niște pachete și după aia te miri ce se întîmplă cu ele și încerci să explici.

Multicast

O problemă absolut fascinantă care a fost rezolvată cu succes este transmisiunea spre multiple destinații simultan. Anumite rutere, care vorbesc un protocol special, sunt grupate într-o „rețea virtuală'' numită MBONE (Multicast Bone), pe care ceea ce un calculator trimite primesc toate cele interesate. Am văzut astfel în direct pe monitorul meu aterizarea navetei spațiale, transmisă de la NASA. Un fel de televiziune prin cablu, dacă vreți, dar cu potențiali milioane de receptori oriunde în lume și a cărei topologie se schimbă permanent.

Rutare mobilă

O altă problemă colosală a fost rezolvată: cum poți comunica cu un calculator care umblă tot timpul? Presupunerile noastre despre faptul că toate calculatoarele cu adrese în aceeași rețea sunt la un loc nu mai sunt valabile. Scheme deosebit de ingenioase permit acum unui individ să călătorească oriunde în lume și să folosească permanent Internet-ul. Schema este analoagă telefoniei celulare: calculatorul mobil își schimbă tot timpul ruterul implicit, dar detaliile sunt mult mai complicate.

Pe măsură ce știi mai multe despre Internet te minunezi mai tare!

3.2.5. Avantajele architecturii Ethernet

Scopul principal realizării unei rețele bazate pe tehnologia Ethernet, este de a crea o rețea care să posede caracteristici unei rețele locale Fast Ethernet, fapt care ne dă posibilitatea oferirii următoarelor servicii:

1. conexiunea utilizator – la utilizator: mărirea importanței traficului intern și respectiv volumul traficului intern la un preț avantajos;

2. conferințe audio / video;

3. broadcasting audio / video;

4. game servers;

5. web / ftp / mail / news / chat servers;

6. network magasines;

7. acces rapid și mai accesibil la Internet;

8. IP telefonie / fax;

Și toate acestea la un preț avantajos, deoarece în urma progresului în lumea tehnologiilor informaționale sine costul utilajului necesar este mult mai mic de cât câțiva ani în urmă. De sigur, un rol important îi joacă fibra optică și radio-ethernet.

3.2.6. Pentru ce se plătește?

În aceste rânduri eu voi încerca să expun cele două componente de bază, care constituie cheltuielile clienților. De fapt ele sunt trei. A treia componentă este plata pentru conectarea la rețea a abonatului, care poate constitui o parte solidă din cheltuielile luate la un loc (despre plata pentru conectare mai jos).

Serviciile de care se bucură clienții pot fi divizate simbolic în două categorii: servicii de transport de date in rețeaua internă și servicii de transport de date in rețeaua externă (legătura cu internet și provider-ii locali). Ele pot fi prezentate ca două servicii separate, dar și ca un singur pachet (de ex. 200MB contra plății de 30$). Desigur provider-ul trebuie sa estimeze concret cum abonații trebuie să plătească serviciile locale și cele externe.

Plata pentru traficul extern (internet)

Aici sunt mai multe variante de tarificare. Pentru fiecare MB de trafic, și uneori cu reduceri cu creșterea volumului traficului . Se poate face o remarcă, că această variantă nu e totdeauna adecvată serviciului accesului la internet. Și iată de ce: Valoarea traficului pentru utilizator nu e liniar proporțională cu volumul traficului. Adică, prețul unei unități de informație (fie aceasta e o imagine, o piesa muzicală, pagină web, video etc.) se deosibește de zeci, chiar și sute ori, dar pentru abonat logic deferența nu există. Din aceasta cauză, tatăl fiind un jucător pe piața hârtiilor de valoare poate folosi trafic mult mai puțin decât fiul său, care e captivat de muzică. Situația devine mai complicată, luând în considerație faptul, că pentru utilizator, traficul este ceva efemer, pe care el nu poate nici pipăi, nici să-l măsoare, și ca atare îl poate controla la nivel "s-a folosit de internet sau nu". Modemul ar fi mult mai democratic in cazul acesta – atât cât te folosești de internet, plătește și de trafic nu-ți face griji. Pe această cale au mers și furnizorii serviciilor ISDN – plătește pentru faptul că ești conectat la internet și folosește-te cât dorești. În rețea orășeneasca acest mod de plată nu este folosit – provider-ii de magistrale iau plata pentru încărcarea canalului, cu alte cuvinte, pentru trafic. Însă cu cât e mai mare provider-ul, cuc atât e mare tendința către micșorarea prețului pentru trafic, contra unei plăți de abonament mai mari pentru canalul de transport de date, adică situația când abonatul plătește pentru durata conexiunii, care se măsoară nu cu orele, ci cu lunile. Dacă de făcut analogie cu operatorii GSM, e ușor de observat că in acel sector la fel se observă tendința introducerii tarifelor "unlimited" – este comod și simplu de perceput pentru utilizator, care plătește o dată pentru serviciu (chiar și o sumă mare) și mai mult nu-și mai face griji pentru volumul informației, pe care el o va folosi.

Concluzie: utilizatorului de rând este greu de înțeles ce este volumul traficului și de ce o pagină cu bancuri costă de zece ori mai puțin decât o pagină cu imagini. Ca urmare, utilizatorul nu este gata să plătească pentru servicii în care n-are intuitiv încredere.

Plata de abonament

De obicei, aceasta plata se formează din următoarele componente:

1. Cheltuielile pentru întreținerea rețelelor de cablu. Dacă rețeaua constituie doua trei obiecte, atunci cheltuielile sunt mizere. Dar dacă numărul de obiecte este mare, atunci cheltuielile cresc in progresie geometrică.

2. Salarizarea personalului ce deservește și instalează rețelele. Dacă rețeaua e mică, atunci sumele tind spre zero, deoarece aceste funcții intră in obligațiile administratorilor de sistem. Dacă rețeaua e mare, atunci numărul personalului poate fi mai mare de zece oameni.

3. Echipamentul hardware și cheltuielile pe administrarea sistemului. De mărimea sistemului depinde slab. Soluțiile software de obicei pot fi freeware, dar pe salariu administratorilor de sistem și costul serverilor economia este dăunătoare. Aici poate fi inclusă și salarizare contabilității și impozitele.

Aici trebuie de menționat, ca plata de abonament trebuie să fie o plată obligatorie. Adică, utilizatorii nu trebuie să aibă posibilitatea să nu o plătească, căci aceasta plata într-o oarecare măsură este componenta cea mai stabilă a budgetului provider-ului.

A plăti mai mult de 15$ pe lună, majoritatea posibililor utilizatori nu este în stare în situația zilei de astăzi, Dar trebuie de menționat faptul că, cu cât e mai bogată rețeaua, cu atât sunt mai mari șansele de supraviețuire, atât în sensul direct, cât și în cel figurat. În primul rând, mai devreme sau mai târziu toți vor fi nevoiți să primească (să cumpere) licențele și certificatele pentru nodurile informaționale etc. Dar acestea nu sunt cheltuieli mici. În al doilea rând, diferite fenomene naturale și administrative la fel necesită cheltuieli.

Daca vom face o matematică elementară, vom înțelege de ce provider-ii mari încă nu se ocupă de rețelele locale. La momentul actual un utilizator mijlociu aduce tot atâta venit, cât ar aduce un utilizator unei rețele locale, însă întreținerea unui modem-pul cu peste o sută intrări este cu câteva ranguri mai mică decât o rețea cu un același număr de utilizatori.

Concluzie: mărimea plății de abonament se dictează nu numai de ambițiile proprietarilor rețelelor. Ea este strict limitată sus de capacitatea de plata a populației și jos de capacitatea de răscumpărare a rețelei.

=== 07.Capitolul 4 ===

CAPITOLUL IV

Partea economică a proiectului.

Calcularealcularea indicilor economici

4.1. Introducere

La etapa actuală de dezvoltare a țării, când au loc schimbări esențiale în diferite probleme legate de economie, planificare, piață, o cerință principală în pregătirea inginerilor de toate specialitățile este pregătirea organizator economică la un nivel înalt, deoarece aceasta este dictat de trecerea întreprinderilor la autofinanțare, de schimbarea relațiilor între întreprinderi, de trecerea la economia de piață.

Lucrarea de diplomă trebuie să corespundă cerințelor generale, înaintate proiectelor tehnice, pe baza cărora este creată tehnica nouă și în ea trebuie să fie reflectată aprecierea tehnico-economică a proiectelor elaborate și organizarea LEP (lucrare economică de proiectare), care se folosește în organizațiile de proiectare și de cercetări științifice.

Deoarece lucrarea de diplomă conține mai multe lucrări de proiectare și experimentale, ea aparține clasei lucrărilor LEP. Deaceia toate calculele economice sînt efectuate ca pentru LEP.

4.2. Planul calendaristic

Pentru un lucru efectiv asupra proiectului de diplomă trebuie de alcătuit un plan calendaristic. Timpul necesar îndeplinirii lucrărilor se determină conform formulei: Ti =(Ai + 4Mi + Bi)/6

unde:

Ai – timpul minim de proiectare pentru fiecare etapă.

Bi – timpul maxim de proiectare pentru fiecare etapă.

Mi – timpul probabil de proiectare pentru fiecare etapă.

Ti – timpul mediu de proiectare pentru fiecare etapă.

Tabelul 4.1 Timpul necesar îndeplinirii lucrărilor

Timpul necesar pentru elaborarea proiectului a fost calculat cu ajutorul metodei de calcul paralel-consecutive, din cauza că multe procese sau îndeplinit în paralel. Conform planului calendaristic timpul necesar pentru elaborarea proiectului este 69 de zile.

Planul calendaristic a elaborării proiectului de diplomă cu tema:

“Un sistem de gestionare Bazei de Date a unei rețele locale de tip Ethernet”

Tabelul 4.2

Cheltuielile de elaborare a proiectului

Aceste cheltuieli sunt prezentate în Tabelul 4.3 de mai jos

Tabela 4.3

Calculul remunerării muncii

Remunerarea muncii în procesul de elaborare și testare ocupă un loc de bază. De acest factor depind: calitatea de asamblare, timpul de elaborare, testare, implementare. Salarizarea este un factor important în procesul de elaborare și asamblare .Micșorarea timpului de elaborare conduce la micșorarea cheltuielilor legate de elaborare.

De luat în considerație și alocațiile pentru organele sociale de asigurare, care alcătuiesc 31% din salariu, acesta este în valoare de 296.67 lei. Aceste date le introducem în Tabelul 4.4.

Calculul salariului și fondului social

Tabela 4.4

Calculul uzurii utilajului

Deasemenea este necesar de a lua în considerație costul utilajului special, care se cumpără, se fabrică și complect se utilizează pentru proiectare și elaborare. În cazul nostru așa utilaj special nu se folosește, ci este folosit numai utilajul, care a fost folosit mai înainte pentru alte scopuri și care va fi folosit și în viitor. Deaceia costul acestui utilaj se exprimă prin cheltuielile de amortizare și sînt reflectate în tabela de mai jos.

Norma amortizării se ia pentru restaurarea complectă a utilajului. Suma de amortizare se primește pe calea înmulțirii timpului de lucru a utilajului la alocările pentru amortizare.

La proiectare în calitate de mijloc principal a fost folosit un calculator IP366Mhz, la un preț de 7800 lei, care avea asigurarea programelor de sistemă și de asemenea programelor pentru proiectare Bazei de Date a fost folosit pachetul de programe Delphi si InterBace.

Amortizarea se calculă în felul următor:

A=P *T*N

unde P – prețul utilajului;

T – timpul de funcționare;

N – norma de amortizare.

AHP=7800*0.17*0.25=331,50lei

AImp=3250*0.022*0.25= 17.9 lei

ADelphi=600*0.1*0.33= 19.8 lei

Calculul uzurii mijloacelor tehnice de proiectare

Tabela 4.5

Celelalte cheltuieli

Cheltuieli directe

Cheltuielile directe în cazul dat sunt cheltuieli pe energie. Ele pot fi calculate în dependență de consumul de putere a utilajului, timpului de lucru și costul unui kW/h după formula:

E=P*N*K

unde N – numărul de ore;

P – puterea consumată pentru utilajul electric;

K – prețul 1kW/h.

După planul calendaristic se vede că numărul de zile lucrate la calculator este de 69, iar la imprimantă 36 zile, deci timpul lucrat va fi corespunzător:

Nc =69*8= 552 ore Ni =36*8= 496 ore

Atunci avem că :

Ec = 552*0.13*0.65 = 46.6 lei

Ei = 288*0.13*0.65 = 24.4 lei

Deci totalul cheltuielilor pe energia electrică va constitui 71 de lei.

Calculul cheltuielilor de regie

Cheltuielile suplimentare includ următoarele cheltuieli: cheltuieli legate de gestionare, cheltuieli legate de repararea încăperilor de producție, a utilajului și inventarului, protecția muncii și a mediului ambiant.

Mărimea cheltuielilor suplimentare se calculă în procente și constituie 120-200% de la salariul de bază și cel suplimentar.

În cazul proiectului dat cheltuelele suplimentare vor constitui respectiv :1914 lei.

Calcularea cheltuielilor pentru proiectarea Bazei de Date.

Cheltuielile de elaborare a sistemului pentru monitorizarea proceselor tehnologice.

Tabelul 4.6

Calculul efectului economic

Pentru a estima efectul economic obținut în urma proiectarii Bazei de Date, se va calcula coeficientul de eficiență științifică și de eficiență tehnico – științifice după formulele:

eficiența științifică –

eficiența tehnico – științifică –

unde: Kf.p. – coeficientul factorului de pondere,

Kc.r. – coeficientul rezultatului.

În tabelele de mai jos sunt prezentați coeficienții rezultatului obținuți, care exprimă diferite caracteristici ale studiului prezent ca: noutatea și utilitatea cercetărilor efectuate, aplicabilitatea rezultatelor obținute, terminabilitatea proiectului, etc. Calculând eficiența științifică și cea tehnico – științifică, și comparându-le cu unitatea ( cu cât sunt mai aproape de unu cu atât eficiența este mai mare ) vom putea trage concluzii finale din punct de vedere economic despre proiectul dat.

Tabela 4.7

Tabela 4.8

Conform datelor și formulelor prezentate mai sus am obținut următoarele valori:

Kș. = 0.5*0.5 + 0.35*0.6 + 0.15*0.6 = 0.45

Kt.ș. = 0.5*0.5 + 0.3*0.8 + 0.2*0.8 = 0.65

Deoarece utilitatea unei cercetări științifice la prima vedere este greu de estimat, totuși pe baza coeficienților calculați mai sus putem afirma că rezultatele obținute sunt de nivel mediu și reprezintă niște rezultate acceptabile având în vedere proiectul dat și suma mare de bani cheltuită pentru realizarea sa.

=== 08.Capitolul 5 ===

CAPITOLUL V

Protecția muncii și sanitarie de producere

Proiectul de diplomă prezintă elaborarea unui set de programe pentru culegerea și prelucrarea informației. Rezultă problema protecției muncii atât a persoanelor care elaborează programele, cât și a utilizatorilor ei. Lucrările în sistemul menționat vor fi efectuate utilizând calculatoare personale, adică prezintă lucrul programatorilor și a operatorilor tehnicii de calcul, e necesar de a precauta cerințele pentru protecția muncii la lucrul cu tehnica de calcul, în special a calculatoarelor personale cu diferite sisteme periferice, utilizate de către personalul centrului de calcul (CC) în procesul activității vitale. Evident, integrarea și utilizarea pe larg a calculatoarelor electronice pe lângă factorii pozitivi mai are și nuanțe negative asupra persoanelor care le exploatează.

Lucrul operatorilor tehnicii de calcul necesită o atenție mare, posibilitatea de a rezolva în timp limitat probleme complexe, responsabilitatea față de acțiunile întreprinse ce duce la o tensionare emoțională și stres.

Operatorii tehnicii de calcul, programatorii, și alți colaboratori ai CC sunt supuși unor factori nocivi și periculoși cum ar fi:

– nivelul ridicat de zgomot;

– insuficiența iluminatului natural;

– insuficiența iluminatului locurilor de muncă;

– temperatura ridicată a mediului ambiant;

– diferite forme de iradieri, etc.

Acțiunea factorilor indicați duce la micșorarea capacității de muncă, ca rezultat al obosirii. Apariția și dezvoltarea obosirii este legată de schimbările, ce apar în procesul muncii în sistemul nervos central, cu procese de încetinire în creier. De exemplu, zgomotul mare conduce la dificultăți în perceperea semnalelor colore, micșorează viteza de percepție a culorilor, adaptarea vizuală, micșorează capacitatea de a acționa rapid și efectiv, micșorează cu 5-12% capacitatea de muncă și duce la deteriorarea auzului.

Aflarea îndelungată a persoanei într-un mediu în care acționează mai mulți factori nocivi poate duce la o îmbolnăvire profesională.

Pentru crearea condițiilor de lucru prielnice e necesar de a lua în considerare particularitățile psiho-fiziologice ale oamenilor, plus starea igienică generală. Un rol important îl are amplasarea postului de lucru, economia energiei electrice și timpului operatorului, utilizarea rațională a suprafețelor utilizate, comodității utilizării tehnicii de calcul, respectarea regulilor de protecție a muncii.

5.1. Zgomotul

Zgomotul este unul din factori care influențează omul când el lucrează cu CE, aceasta este condiționat de funcționarea dispozitivelor ce sunt necesare în CC.

Sursele principale de zgomot în încăperi amenajate cu tehnica de calcul sunt imprimantele, tastatura, instalații pentru condiționarea aerului, dar în CE – ventilatoarele sistemelor de refrigerare și transformatoare.

La influența zgomotului pe un timp îndelungat la colaboratorii CC se observă micșorarea atenției, dureri de cap, se micșorează capacitatea de muncă. În documente de însoțire a utilajului ce produc zgomot se aduc normele timpului de lucru la acest utilaj.

În conformitate cu GOST 12.1.003-91 “Zgomot. Cerințele generale de protecție” caracteristica de normă a zgomotului locurilor de muncă sunt nivelurile presiunii de sonor (zgomot). Nivelurile accesibile a zgomotului, lucrând cu CE, sunt prezentate în tabelul 1:

Nivelurile admisibile a zgomotului. Tabelul 5.1.

Pentru micșorarea zgomotului la locurile de muncă se efectuează următoarele acțiuni:

Arhitectural-planificative. Clădirile se proiectează și se construiesc în așa mod ca la locurile de muncă să nu fie depășit nivelului admisibil. Întrucât sistemul va fi utilizat la CC existent aici se poate de obținut micșorarea zgomotului amplasând în încăperi vecine utilajului cu zgomot ridicat.

Tehnico-organizatorice. Pentru micșorarea zgomotului la CC se efectuează reparația și ungerea utilajului (imprimantelor). Se poate de aranjat utilajul în așa fel ca el să facă mai puțin zgomot.

Acustice. În CC se instalează podele tehnologice și poduri fixate în balamale. Distanța între podul de bază și podul fixat în balamale 0,5-0,8 m, iar înălțimea podelei tehnologice 0,2-0,6 m.

5.2. Securitatea electrică

Utilajul CE este foarte periculos pentru operatori, deoarece lucrând la acest utilaj operatorul poate să atingă unele părți care sunt sub tensiune. Trecând prin om curentul electric efectuează influența optică, biologică termică, ce poate aduce la traumă electrică (GOST 12.1.009-91).

O importanță mare pentru emiterea cazurilor neplăcute și periculoase are organizarea corectă a exploatării utilajului electric, efectuarea lucrărilor de montare și profilactică.

Legarea la nul este o măsură de protejare de electrocutare prin deconectarea strictă și în viteză a rețelei în caz de apariție a tensiunii pe carcasă sau în cazul străpungerea izolării. Deconectarea strictă se efectuează, dacă curentul de scurt circuit format prin faza și firul nul este destul de mare ca declanșatorul să lucreze corect.

Scopul calculării este determinarea secțiunii firului nul, care satisface condiția funcționării protecției maximale de curent. Valoarea protecției se determină după puterea instalației electrice proiectate.

Curentul de scurtcircuit trebuie să fie mai mare de trei ori decât curentul nominal a siguranței Is.c. ≥ 3In

5.3. Microclimatul

Deoarece CE sunt surse de eliminare a căldurii, ce poate ajunge la mărirea temperaturii și micșorarea umidității aerului. În încăperi se atrage atenție la controlul parametrilor microclimatului în Săli de Calcul (SC). În SC mărimea medie a eliminărilor de căldură constituie 310 W/m2. Eliminările de căldură de la instalații de iluminare tot sunt mari, mărimea specifică a lor este 35-60 W/m2. În afară de aceasta la microclimatul încăperi încă influențează surse exterioare de eliminare a căldurii, cum sunt căldura de la radiația solară ce intră prin fereastră, și afluența căldurii prin construcții de barieră ce nu sunt transparente.

Asupra corpului omului și lucrului utilajului a CC influențează foarte mult umiditatea aerului relativă. La umiditatea aerului egală cu 40% lenta magnetică devine mai fragilă, se mărește uzura capilor magnetice și apare câmpul magnetic static la mișcarea purtătorilor de informației în CE.

La efectuarea controlului locurilor de muncă se măsoară temperatura, umiditatea relativă și viteza de mișcare a aerului în încăperi, totodată se efectuează măsurări la începutul, mijlocul și sfârșitul perioadelor calde și rece a anului.

Se măsoară temperatura și umiditatea aerului cu psihometre aspiratoare, iar viteza de mișcarea a aerului – cu electro-anemometre, catatermometre. Ordinea de măsurare a indicilor microclimatului se stabilește în conformitate cu GOST 12.1.005-91. Parametrii se normează după acest GOST și sunt prezentați în tabelul 2.

Normele microclimatului. Tabelul 5.2.

În acest tabel se aduc parametrii pentru categoriile de lucru 1a (mai puțin de 120 kkal/oră, lucrul șezând) și 1b (de la 120 până la 150 kkal/oră, lucrul șezând), deoarece lucrul programatorului sau operatorului se poate atribui la una din aceste categorii.

Pentru crearea la locuri de muncă a condițiilor meteorologice bune se efectuează condiționarea și ventilarea aerului, utilizarea ventilatoarelor înăuntru CE pentru a reduce eliminările de căldură. Utilajul se aranjează în așa fel ca influența căldurii asupra corpul omului va fi cea mai mică.

5.4. Securitatea antiincendiară

Focul este o forță gigantică. Oamenii antici vedeau în el o sursă a vieții și în prezent el încălzește și hrănește doar cu acea diferență că pentru contemporanul nostru la nivelul actual de dezvoltare a condițiilor sociale că această întrebare a scăzut cu mult. Însă acest fapt nu ne permite să neglijăm focul, doar o mică neatenție și marea lui forță poate aduce o nenorocire. Iată de ce e atât de important rolul securității antiincendiare în organizarea protecției muncii la întreprinderi și în încăperi administrative.

Incendiul se numește arderea necontrolată în afara unui focar special care aduce pierderi materiale. Dacă această ardere nu cauzează pierderi materiale, atunci ea se numește inflamare. Explozia este o transformare chimică momentană, caracterizată prin degajarea de energie și crearea de gaze comprimate.

După gradul de ardere (oxidare însoțită de degajarea unei cantități mari de căldură) materialele de construcție se împart în următoarele tipuri: nearzătoare – sub acțiunea focului nu se inflamează, nu se corodează; greu inflamabile – sub acțiunea focului se inflamează, se carbonizează doar în prezența sursei de inflamare, iar după lichidarea ei arderea sau carbonizarea încetează (materialele se gips sau beton, materiale din argilă); inflamabile – sub acțiunea focului se inflamează și se carbonizează și continuă acest proces și după lichidarea sursei de inflamare (toate materialele organice, ce nu corespund cerințelor indicate anterior).

Materialele, ce posedă capacități ridicate de inflamabilitate se numesc periculoase din punct de vedere incendiar, iar capabile de explozii și detonare fără participarea oxigenului.

Cauzele incendiilor și exploziilor pot fi electrice după caracter și neelectrice. La categoria electrice se referă: scânteia în aparatele electrice, descărcările electrostatice, fulgerele ș.a.

Cauzele incendiilor și exploziilor cu caracter neelectric pot fi: exploatarea incorectă a aparatului de sudură cu gaz, pistoalele de lipit, dereglarea dispozitivelor de încălzire, a echipamentului de producție, încălcarea procesului tehnologic ș.a.

În dependență de procesele tehnologice și proprietățile materialelor după gradul de pericol incendiar și exploziv încăperile și clădirile se împart în cinci categorii A, B, V, G, D în conformitate cu normele proiectării tehnologice.

Aceste categorii sînt stabilite și aprobate de către ministerele ramurilor corespunzătoare. Majoritatea clădirilor industriei radioelectronice se referă la categoria V.

Clădirile și edificiile se împart după gradul de stabilitate antiincendiară (SNIP 201.02-85), care se determină de limitele minimale de stabilitate incendiară ale construcțiilor de bază și limitele maximale de răspundere în ele a focului. Aceste limite se determină în baza testării probelor în cuptoare speciale.

Protecția antiincendiară a obiectelor naționale este reglementată de STAS 12.11.033-81 “Cerințe generale”, normelor și regulilor constructive, regulilor protecției antiincendiare a ramurii.

Factorii principali pentru viața omului ce apar în timpul incendiului sunt: focul deschis, temperatura ridicată a aerului și obiectelor, produsele toxice ce ard, fumul, micșorarea concentrației de oxigen în aer, distrugerea încăperilor, echipamentului și explozia.

Pentru prevenirea incendiului trebuie luate următoarele măsuri:

excluderea apariției mediului arzător;

excluderea apariției în mediul arzător a surselor de inflamare;

menținerea temperaturii și presiunii mediului arzător mai jos de nivelul maxim admisibil de ardere.

Pentru prevenirea incendiului sunt aplicate un șir de măsuri. Barajele antiincendiare din clădiri și edificii la care se referă pereții antiincendiari, barajele și acoperirile antiincendiare, ușile și altele trebuie să fie executate din materiale ne inflamabile și de asemenea să fie prevăzută autoînchiderea lor. Ferestrele antiincendiare nu trebuie să aibă posibilitate de deschidere.

Pentru anunțul incendiului se utilizează legăturile radio și telefonice, sirenele, traductoare de semnalizare a incendiului. Fiecare unitate economică trebuie să dispună de mijloace de legătură pentru chemarea urgentă a pompierilor. Toate mijloacele de legătură antiincendiare trebuie să aibă acces deschis în orice timp.

Cel mai răspândit și ieftin mijloc de stingere a incendiului este apa care permite consumarea efectivă a căldurii aruncate de focarele de incendiu. Totodată apa nu poate fi folosită pentru stingerea lichidelor ușor inflamabile (benzină, gazul lampant, uleiuri minerale) și a materialelor care în contact cu ea elimină substanțe inflamabile (carbonatul de calciu).

În încăperile închise pentru lichidarea incendiului se recomandă utilizarea vaporilor de apă atât pentru stingerea materialelor solide cît și a substanțelor lichide.

În condițiile de laborator pentru stingerea incendiului poate fi folosit instinctorul cu volumul de șapte litri ce conține 97% etil bromic și 3% soluție de oxid carbonic. Componența aflată sub presiune în timpul utilizării se elimină sub formă de spumă. Durata funcționării este de circa 40s, distanța de aplicare – 4- 5 metri. El se utilizează la stingerea instalațiilor electrice aflate sub tensiune, deoarece brom etilul nu conduce curentul electric. Pentru protecția oamenilor de produsele toxice ale arderii și de fum se utilizează ventilatoarele și canalele de ventilare.

5.5. Radiație

Intensitatea radiației Roentgen de energie joasă se controlează la locuri de muncă cu monitoare, care lucrează sub tensiunea la cinescop 15 kV și mai mult. Norma nivelului de radiație roentgen este 100 mcP/oră, dar în timpul de azi se utilizează mai mult monitoare cu nivelul radiație mai mică, ce aduce la micșorarea influenței factorilor dăunători asupra programatorului sau operatorului. La efectuarea tezei de licență a fost utilizat monitorul cu tensiunea la cinescop mult mai mică de 15 kV, și de aceea acest factor nu a fost înregistrat de dispozitiv, adică a fost mai puțin de normă.

Încă se măsoară și se normează intensitatea radiației ultraviolete (la lungimea de undă 336 nm) și infraroșie (la lungimea de undă 700 – 1050 nm) ce influențează asupra omului, nu trebuie să depășească 10 W/m2.

Radiația electromagnetică se normează după componente electrice (50 V/m) și magnetice (50 A/m) de aflare în această zonă de radiere în timp de 8 ore. Tensiunea înaltă a câmpului electric între monitorul și operatorul aduce la efecte neplăcute. La distanța de 5 – 30 cm de la monitor tensiunea nu trebuie să depășească nivelul admisibil după norme, ce sunt stabilite în dependența de timpul aflării la locul de muncă. Niveluri admisibile de tensiune sunt prezentate în tabelul 3.

Niveluri admisibile de tensiune. Tabelul 5.3.

Controlul radiației de toate tipurile se efectuează în conformitate cu regulile ce sunt expuse în îndrumare speciale.

5.6. Parametrii vizuali a imaginii

Efectuând controlul asupra condițiilor de lucru la locuri de muncă cu monitoare trebuie să fie măsurate și evaluate următorii parametri a imaginii:

– deformarea imaginii;

– contrastul de strălucire a imaginii;

– variația strălucirii elementelor simbolului;

– lungimea, lățimea, raportul lățimii la lungimea;

– lățimea liniei de contur a simbolului;

– modulație de strălucire a rasterului;

– distanța între cuvinte, rânduri;

– vibrația și fugă (licărire) imaginilor.

Prezența sau lipsa licăririi imaginii se stabilește după metode experimentale sau de calcul. Metoda experimentală permite de evaluat și vibrarea imaginii. Prezența vibrării se determină prim metodă măsurărilor directe. Celelalte caracteristici a ecranului se stabilesc după rezultatele măsurărilor directe și indirecte. După control, parametrii se compară cu recomandațiile prezentate în tabelul 5.4

Parametrii monitorului. Tabelul 5.4.

Totodată o importanță mare are rezoluția ecranului, care se determină de tipul adaptorului grafic (CGA, EGA, VGA, SVGA), adică cât mai mare este rezoluția ecranului atât mai bună este imaginea.

5.7. Efecte psihofiziologice

Lucrul operatorilor cere încordarea mintală și emoțională foarte mare, concentrarea atenției și responsabilitatea de lucrul efectuat. Operatorii foarte des suferă de diferite stări proaste a vederii, dureri de cap, dureri de mușchi în regiunea spatelui. În afară de asta, în mare măsură se exprimă senzația oboselii și încordarea mintală în timpul lucrului; ei nu se simt odihniți după somn de noapte.

Sarcina asupra vederii și caracterul încărcării lucrului provoacă la operatori disfuncția stării a analizatorului de vedere și sistemei nervoase centrale. În procesul de lucru la dânșii se micșorează rezistența vederii clare, sensibilitatea electrică și labilitatea analizatorului de vedere, și încă apar disfuncții a mușchilor ochilor.

Sunt interesante cercetările stării psihofiziologice a operatorilor de introducere a datelor, care efectuează lucrul monoton în timp de 2 ore în condiții favorabile de muncă. Tot odată s-a arătat că din 80% de persoane supuse experienței capacitatea de lucru și activitatea mintală se micșorează peste 45 – 60 minute de lucrului neîntrerupt. În afară de aceasta la persoanele supuse experienței la sfârșitul zilei de lucru sa mărit timpul de reacție și cantitatea greșelilor la executarea problemelor. S-a micșorat frecvența de contractare a inimii de la 64 până la 40 batăi/min; la 74% persoane s-a tulburat bilanțul mușchilor ochiului.

Efectuarea multor operații la CC cer încărcarea îndelungată a mușchilor spatelui, gâtului, mâinilor și picioarelor ce aduce la apariția oboselii. Motive principale de apariția oboselii sunt înălțimea irațională a suprafeței de lucru, masei și scaunului, lipsa spatelui de sprijin și brațelor, unghiuri incomode de îndoire în articulațiile umărului și cubitului, unghiul de înclinare a capului, repartizare incomodă a documentelor, monitoarelor și tastaturii, lipsa spațiului și suportului pentru picioare.

5.8. Iluminatul

La lucrul cu CE o importanță mare are crearea mediului de iluminare optimal, adică organizarea rațională iluminatului natural și artificial în încăperi și la locuri de muncă, deoarece lucrând la CE încărcarea în general cade pe organe de vedere. Dacă omul lucrează mai mult de o jumătate a zilei de lucru la CE la el se observă înrăutățirea vederii, ce constituie 62-94%. Asta în primul rând este oboseala ochilor, dureri foarte mari și simțul de nisip în ochi, mâncărime și senzație de usturare în ochi. Totodată senzațiile dureroase în ochi apar în general la sfârșitul zilei de lucru. Din această cauză toate locurile de muncă cu CE se amplasează în locuri ce sunt protejate de căderea luminii difuzate pe ecranul terminalului. Pentru asta se utilizează încăperi cu iluminarea unilaterală (într-o singură direcție), totodată ferestrele trebuie să fie cu storuri sau jaluzele pentru excluderea efectului de orbire și strălucirea ecranului terminalului.

Iluminarea artificială a locului de muncă se efectuează în felul următor, nivelul iluminării locului de muncă trebuie să corespundă caracterului de lucru vizual, iluminarea încăperii să nu depindă de timpul de afară, fluxurile de lumină să aibă direcția optimală și utilajul trebuie să fie economic, inofensiv, durabil și simplu în exploatare.

La instalarea iluminatului artificial se fac următoarele măsurări:

– iluminarea la locuri de muncă;

– caracterul de strălucire a ecranului, mesei;

– strălucirea petelor reflectate în ecran.

Se efectuează măsurări de control a iluminării și strălucirii la locuri de muncă cu diferite terminale care sunt în încăperi și care se află în diferite condiții de iluminare, acolo unde sunt plângeri ale personalului. Măsurarea iluminatului se efectuează în timpul întuneric a zilei.

Punctele de control pentru măsurările iluminatului la locuri de muncă se amplasează:

– în centrul ecranului;

– pe tastatură;

– pe document în planul amplasării lui;

– pe masă în zona de lucru.

Efectuarea măsurărilor se efectuează în conformitate cu GOST 2.4.940-91. Măsurarea caracterului de strălucire a ecranului se efectuează la strălucirea ecranului nu mai puțin de 35 c/m2. Iluminarea locului de muncă se normează după SniP II-4-91 și depinde de caracterul lucrului vizual, contrastul obiectului, fonului și tipul fonului.

5.9. Calcularea iluminatului artificial a încăperii

Pentru organizarea activității normale a omului o mare însemnătate are crearea condițiilor normale de iluminare naturală și artificială la locul de muncă.

Iluminarea de producție, corect proiectată și îndeplinită, aduce la rezolvarea următoarelor probleme:

ea îmbunătățește condițiile de muncă, micșorează oboseala, contribuie la creșterea productivității muncii și a calității producției, acționează binefăcător asupra mediului de producere, acționează pozitiv din punct de vedere psihologic asupra lucrătorului, ridică securitatea muncii și micșorează traumatismul în producție.

Analizatorul vizual percepe ca lumină oscilațiile electromagnetice cu lungimea de undă 380-770 nm.

Iluminarea optimă se alege în dependență de particularitățile (coeficientul de reflecție) suprafeței de lucru și detaliile ce sunt analizate pe ea (lungimea perioadei de lucru vizual, precizia, caracterul procesului de lucru).

O cerință importantă este menținerea regimului de iluminare. La iluminarea artificială devierile în rețea nu trebuie să depășească + 2.5 – 3 %.

Prin norme sunt introduse valorile minimale a iluminării care permit realizarea cu succes a lucrului vizual.

În dependență de sursa de lumină, iluminarea de producere poate fi de două tipuri: naturală (lumina de zi) și artificială, generată de lămpile electrice.

Iluminatul artificial poate fi de lucru, de pază, de serviciu, de evacuare, de avarii.

Iluminatul de lucru poate fi local, total și combinat.

Este interzis de a folosi la întreprinderile mari iluminatul local, deoarece el trebuie să constituie nu mai puțin de 10 % din iluminatul total.

Normarea iluminatului artificial se efectuează de SNiP-II-4-79.

La fel se normează iluminarea locurilor de muncă în funcție de :

1. categoria lucrului vizual

a) precizie înaltă E =5000 lx

b) fără precizie E =30 lx

2. în dependență de tipul de iluminat-adică total sau local.

3. în dependență de fon.

4. în dependență de contrast.

Raportul dintre fon și contrast indică subcategoria (a,b,c,d).

Iluminatul artificial există datorită becurilor incadiscente și fluoriscente.

Deci după cum știm, iluminatul natural este schimbător în timp sau chiar poate să nu existe, de aceia se folosește iluminatul artificial, iar pentru instalarea corectă a iluminatului artificial se fac careva calcule.

Calcularea iluminatului artificial se face conform metodei randamentului de flux de lumină.

După această metodă se găsește fluxul de lumină a becurilor care asigură iluminarea locurilor de muncă, normarea

unde:

Sp – suprafața podelei

En – iluminarea normată minimală, 500 lx (precizie mijlocie)

z – coeficientul iluminării neuniforme, Z=1.1-1.2

Kr – coeficientul de rezervă, se ține cont de tipul de becuri și de tipul de încăpere.

N – numărul de instalații de iluminat

n – numărul de becuri într-o instalație

Kuf- coeficientul utilizării de către lampele radiante a fluxului de lumina pe

suprafața calculată.

Se determină în dependență de tipul becului, coeficientului de reflectare a podelei, pereților, tavanului, indicile încăperii:

unde

A,B – dimensiunile încăperii

h – înălțimea suspensiei lămpilor de aspra suprafeței de lucru.

Kum – coeficientul de umbrire, se introduce pentru încăperile cu poziția fixă a lucrătorilor, și este egal cu 0.8-0.9.

Înălțimea lampei asupra ariei de iluminare se calculează după formula:

Hc=H-Hl-Ht;

unde

H – înălțimea încăperii 4,00 m.

Hl- distanța de la pod până la partea de jos a lampei, 0,5 m

Ht- distanța de la podea până la suprafața iluminată, 0,75 m

Hc=4,00 – 0,10 – 0,75 = 3,15 m

Calculăm i,

Având coeficientul de reflectare a tavanului și pereților egal cu 0.7 și după indicile calculat i, coeficientul de folosire a fluxului de lumină din tabel egal =0,30

Calculăm

Pentru iluminare utilizăm 10 instalații a câte 2 becuri fiecare. Alegem cea mai apropiată lampă de tipul EA-80 cu fluxul de lumină 5220 lm care asigură pe deplin iluminarea centrului de calcul.

5.10.Ecologia

Elaborarea și exploatarea produselor soft este una din cele mai curate din punct de vedere ecologic activitatea de producere a oamenilor. Sunt utilizate numai surse de energie electrică. Hârtia nu se utilizează în cantități mari, și ea poate fi ușor reciclată după utilizare. Calculatoarele nu poluează mediul în tipul exploatării.

=== 10.Anexa 1 ===

Anexa 1: Topologia rețelelor

=== 11.Anexa 2 ===

Anexa 2: Caracteristicele Ethernetului

=== 12.Anexa 3 ===

Anexa 3: Schema de conectare a PCului la HUB / Switch

=== 13.Anexa 4 ===

Anexa 4: Regulile de proiectare a rețelelor Ethernet