Hardware Si Software Pentru Retea de Calculatoare cu Aplicabilitate la Metrou

1. Retelele noțiuni generale

1.1 CE ESTE O REȚEA ?

Rețelele leaga împreuna de la doua pâna la mii de PC-uri, permitându-le să se foloseasca in comun fișiere si alte resurse. In plus, o rețea poate centraliza, gestionarea unei baze mari de PC-uri, astfel ca toate operațiile cerute de coordonarea securitatii, salvarea de siguranta, modernizari si control se pot desfașura intr-un singur loc. Lucrul in rețea a devenit atât de important pentru operațiile uzuale efectuate de calculatoarele personale încât este inclus in noile sisteme de operare si este folosit atât acasă cât si la birou.

Fără a fi conectate la o rețea, Pc-urile nu vor putea prelua niciodata funcțiile sistemelor mainframe sau ale altor sisteme mari de calcul. Sistemele mari au un avantaj foarte important din punct de vedere al afacerilor: sunt capabile sa lege toti utilizatorii intr-un singur punct. Deoarece sistemul mainframe pastreaza datele (ca si puterea de calcul) intr-o singura locatie centralizata, dispozitivele sale de stocare pot fi usor partajate. Toti utilizatorii au acces la informatii si pot conlucra la diverse proiecte, comunicarea fiind realizata prin intermediul calculatorului central.

Rețeaua ofera conectivitatea care da intregului grup de calculatoare personale o putere colectiva mult mai mare decat cea a unui sistem mainframe. Oriunde exista 2 sau mai multe calculatoare, caracteristicile si facilitatile introduse de o rețea pot simplifica lucrul cu calculatorul, oferind conditii mai bune de operare si mai multa putere de calcul.

Rețelele sunt greu de administrat, instalarea unui nou sistem de operare intr-o rețea dureaza mult timp iar toate calculatoarele trebuie sa aiba adaptoare compatibile.

Dar avantajele unei rețele sunt mai importante:

– partajarea accesului la informații (pentru securizarea anumitor informații).

– partajarea accesului la resursele hardware (imprimante, modemuri, scanere, plottere, HDD, FDD, CDROM, unități de bandă conectate la un PC din rețea sau echipamente conectate direct în rețea).

– partajarea accesului la resursele software (software-ul poate fi instalat centralizat și se – poate restricționa accesul anumitor membri ai rețelei la un produs sofware).

– păstrarea informațiilor – soluții de back-up (una din sarcinile foarte importante ale unui administrator).

– protejarea informațiilor (mult mai bine asigurată decât la un calculator izolat, rețeaua oferind mai multe niveluri de securitate). Fiecare utilizator are un cont personal protejat prin parolă, ce permite serverului să recunoască doar utilizatorii avizați.

– poșta electronică e-mail.

1.2. TIPURI DE REȚELE

Într-o rețea locală un calculator poate avea trei roluri:

1. CLIENT – când utilizează resursele rețelei fără a pune la dispoziție resurse proprii aplicațiilor pe care le rulează.

2. SERVER – când pune la dispoziția rețelei toate resursele proprii fără a utiliza nici una pentru aplicațiile pe care le rulează.

3. UNITATE COMUNICANTĂ – când utilizează resursele rețelei și pune la dispoziție resurse proprii pentru aplicațiile rulate.

Fiecare calculator menționat este determinat de tipul sistemului de operare instalat pe calculator, rolul său fiind definit după instalarea sa în rețea. Pe baza rolurilor îndeplinite de participanții în rețea, acestea se împart în:

– rețele cu server dedicat (server-based) denumite rețele client-server, formate din clienți și servere ce deservesc clienții.

– rețele bazate pe unități comunicante, denumite rețele point-to-point, în care nici un calculator nu este server sau client, resursele proprii fiecărui calculator fiind partajate independent.

– rețele hibride sau rețele client-server ce au și unități comunicante ce împart resursele rețelei client-server cu cele proprii.

a) Rețele și domenii client-server

Se bazează pe servere ce oferă administrarea și securitatea informațiilor din rețea și împart procesele unei sarcini între clienți și server. Client-ul este denumit terminalul din față (front-side) și cere servicii ca de exemplu salvare de fișiere sau tipărire, iar server-ul, denumit terminalul din spate (back-side) îndeplinește cerințele clienților.

În cazul sistemului de operare Windows NT 4.0, rețelele client-server sunt organizate în domenii, care sunt colecții de rețele și clienți cu aceeași securitate. Securitatea domeniului și permisiunea de acces sunt controlate de servere speciale denumite Domain Controller (controller de domeniu). Într-o rețea există un master controller – PDC (Primary DC) asistat de un controller de rezervă – BDC (Back-up DC).

Rețelele client server au următoarele avantaje:

– securitatea centralizată și fiabilitate mare;

– stocarea centralizată a fișierelor ce permite lucrul simultan cu date și salvări de siguranță a datelor critice;

– posibilitatea serverelor de a aloca toate resursele hardware și software scăzând costurile globale;

– posibilitatea de partajare a resurselor scumpe (imprimante laser);

– optimizarea serverelor pentru a mări viteza resurselor partajate;

– o securitate sporită datorită nivelelor multiple de securitate;

– utilizatorii sunt degrevați de sarcina împărțirii resurselor;

– administrarea ușoară a rețelelor mari;

– organizarea centralizată a datelor, eliminându-se posibilitatea pierderii lor.

Dezavantajele sunt hardware-ul costisitor, sistemele de operare și licențele utilizator scumpe si nevoia unui administrator de sistem.

b) Rețele punct-la-punct

Sunt organizate pe grupuri de lucru (workgroups), cu un nivel de securitate redus, acesta fiind asigurat doar dacă utilizatorul ce partajează resursa o protejează prin parolă. Unitățile comunicante sau nodurile rețelei nu sunt optimizate în scopul partajării resurselor, performanțele globale ale rețelei scăzând odată cu creșterea numărului de utilizatori.

Avantajele rețelelor point-to-point sunt:

– costuri mici de implementare;

– acces ușor în rețea;

– nu necesită administrator specializat;

– utilizatorii își partajează singuri resursele;

– nu există o intervenție a unui nod din partea altui nod asupra proceselor desfășurate;

– costuri mici pantru rețele de dimensiuni mici.

Dezavantajele sunt:

– nodurile sunt încărcate suplimentar datorită partajării resurselor și nu pot deservi cereri multiple de acces ca serverele;

– lipsa organizării centralizate a informației și lipsa colectării centralizate pentru backup;

– securitate slabă;

– administrare dificilă la rețele de mari dimensiuni.

Acest tip de rețea este mult mai puțin securizată deoarece utilizează securitatea la nivel nod de rețea față de cele client-server care lucrează cu securitatea la nivel fișier sau la acces. Astfel, resursele trebuie protejate prin parole individuale, ceea ce duce la un număr mare de parole pentru utilizatori multipli, pe când la cele cu server se lucrează cu autentificarea la intrarea în rețea.

c) rețele hibride

Conțin toate cele trei tipuri de calculatoare și îmbină avantajele celor două tipuri anterioare. Păstrează doar dezavantajele rețelelor client-server și oferă posibilitatea utilizatorilor și administratorilor de rețea de a controla securitatea accesului pe baza importanței resurselor partajate.

d) Tipuri de servere utilizate

Un server dintr-o rețea este dedicat anumitor sarcini, în scopul asistării celorlalte calculatoare din rețea. Tipul de servere comune include:

– severe de fișiere;

– servere de printare;

– servere de aplicații;

– servere de mesaje;

– servere de baze de date.

Toate aceste facilități sunt oferite de Windows NT 4.0 Server.

Serverul de fișiere

Oferă următoarele tipuri de servicii:

– transfer de fișiere;

– păstrarea fișierelor (online – HDD, offline – discuri sau benzi și intermediar) și migrarea datelor (transferarea din stocare offline în online);

– sincronizarea modificării datelor (pentru a evita versiuni multiple ale aceluiași fișier);

– arhivarea fișierelor (pentru creearea de copii de siguranță).

Serverele de tipărire

Permit partajarea accesului la imprimante și optimizarea proceselor de tipărire, oferind următoarele avantaje:

– administrarea centralizată a imprimantelor;

– optimizarea stațiilor de lucru prin utilizarea transferurilor de mare viteză și a cozilor de imprimare;

– partajarea de servicii de fax în rețea (inclusiv facilități OCR).

Serverele de aplicații

Pot fi calculatoare dedicate unuia sau mai multor servicii de aplicație și permit clienților PC utilizarea de aplicații software suplimentare de mare capacitate care sunt foarte scumpe. Au devenit populare în ultimul timp și de regulă preiau în mare parte sarcinile serverelor de fișiere.

Serverele de mesagerie

Oferă patru tipuri principale de servicii de mesagerie:

– poșta electronică (transmitere text și voce);

– aplicații workgroup (pentru gestionarea fluxului de informații și pentru documente stocate prin obiecte legate între ele – obiecte multiple date, voce, video);

– aplicații orientate pe obiecte (pentru sarcini complexe combinând aplicații mici denumite obiecte);

– servicii pentru lucrul cu directoare (pentru localizarea, stocare și salvarea facilă a datelor în rețea).

Serverele pentru baze de date

Asigură unei rețele o bază de date puternică, fiind de regulă sisteme de tipul client-server, aplicația rulând pe două componente separate:

– terminalul clientului, unde rulează aplicația de tip client ce asigură de regulă doar interfața și funcții simple de interogare a bazei de date;

– terminalul serverului, unde rulează aplicații puternice ce necesită resurse mari, procesează cererile și dau rezultatele clienților.

1.3. TOPOLOGIA REȚELEI

Modalitatea fizică de conectare a calculatoarelor din rețea se numește topologie de rețea.

Topologia tip magistrală – bus

Se utilizează pentru rețele simple, mici sau temporare. Cablarea presupune unul sau mai multe cabluri fără dispozitive de amplificare a semnalului de-a lungul cablului, ceea ce face ca topologia de tip bus să fie pasivă.

La trimiterea semnalului de către un calculator, toate celelalte primesc acest semnal, dar numai cel a cărui adresă corespunde cu cea specificată în semnal, acceptă informația.

Într-un anumit moment un singur calculator poate transmite un mesaj, ceea ce duce la micșorarea sensibilă a vitezei de transmisie, fiecare calculator trebuind să aștepte eliberarea magistralei pentru a transmite. Deoarece bus-ul este o topologie pasivă, semnalele ajunse la capătul firului trebuie absorbite printr-un terminator pentru a se evita întoarcerea și suprapunerea peste alt semnal, ceea ce ar duce la apariția erorilor.

Deconectarea unui calculator din rețea nu va duce la defectarea întregii rețele, pe când defectarea unui calculator va avea efectul ruperii rețelei în acel punct, ceea ce necesită terminarea tronsonului, altfel ducând la apariția de erori în rețea.

Una din cele mai simple rețele cu topologie BUS este cea bazată pe tehnologia Ethernet 10Base2 (Thinnet). Avantajele topologiei magistrală sunt următoarele:

– este simplă și ușor de utilizat;

– necesită cele mai mici lungimi de cabluri pentru realizarea sa;

– foarte ușor de extins;

– pentru amplificarea semnalului și retransmiterea pe un nou tronson se utilizează repetoare.

Dezavantajele sunt:

– viteza scade odată cu creșterea încărcării rețelei;

– fiecare conector atașat la cablu produce o atenuare a semnalului transmis;

– defectele din rețea sunt dificil de detectat și remediat, fiind fatale rețelei.

b) Topologia de tip stea (STAR)

Într-o topologie de tip stea, calculatoarele sunt conectate la un nod central numit HUB, metodă folosită în cazul în care se dorește o extindere ulterioară a rețelei sau când este necesară o eficiență crescută a rețelei.

Fiecare calculator al unei rețele stea comunică cu HUB-ul central, care retransmite mesajele tuturor celorlalte calculatoare – în cazul rețelei broadcast sau doar calculatorului destinație – în cazul rețelei stea cu comutație.

În cazul rețelei stea broadcast, HUB-ul poate fi activ, adică amplifică semnalul retransmis sau pasiv. HUB-ul activi pentru realizarea sa;

– foarte ușor de extins;

– pentru amplificarea semnalului și retransmiterea pe un nou tronson se utilizează repetoare.

Dezavantajele sunt:

– viteza scade odată cu creșterea încărcării rețelei;

– fiecare conector atașat la cablu produce o atenuare a semnalului transmis;

– defectele din rețea sunt dificil de detectat și remediat, fiind fatale rețelei.

b) Topologia de tip stea (STAR)

Într-o topologie de tip stea, calculatoarele sunt conectate la un nod central numit HUB, metodă folosită în cazul în care se dorește o extindere ulterioară a rețelei sau când este necesară o eficiență crescută a rețelei.

Fiecare calculator al unei rețele stea comunică cu HUB-ul central, care retransmite mesajele tuturor celorlalte calculatoare – în cazul rețelei broadcast sau doar calculatorului destinație – în cazul rețelei stea cu comutație.

În cazul rețelei stea broadcast, HUB-ul poate fi activ, adică amplifică semnalul retransmis sau pasiv. HUB-ul activ regenerează semnalul și îl trimite tuturor calculatoarelor, fiind denumit și repetor multiport. Cele pasive nu necesită alimentare pentru a putea funcționa. În cazul în care unul din calculatoarele conectate în rețeaua star este înlocuit cu un HUB la care sunt conectate alte calculatoare în topologie star, se creează o rețea stea hibridă, astfel încât se poate extinde rețeaua inițială.

Defectarea unuia dintre calculatoarele conectate la concentrator, din cadrul unei rețele stea, nu va afecta funcționalitatea acesteia, astfel încât traficul de date nu este întrerupt. Avantajele topologiei de tip stea sunt următoarele:

– este foarte ușor de modificat orice element din rețea, inclusiv concentratorul (în cazul extinderii);

– HUB-ul este un punct important în procesul de diagnosticare a funcționalității rețelei de tip stea (există HUB-uri inteligente cu facilități de monitorizare a traficului și management centralizat al rețelei);

– defectarea unui calculator nu duce la defectarea întregii rețele, defectul fiind detectat și izolat de către concentrator;

– utilizând un concentrator potrivit se pot utiliza mai multe tipuri de medii de transmisie (cablu coaxial, UTP sau fibră optică).

Dezavantajele rețelei stea:

– defectarea concentratorului duce la defectarea întregii rețele;

– pentru retransmiterea semnalului prin broadcast sau comutație sunt necesare echipamente speciale în punctele centrale;

– costul pe ansamblu este ridicat, necesitând lungimi mari de cablu pentru conectarea unui singur calculator.

c) Topologia de tip inel (ring)

Este utilizată în rețelele de mare performanță care necesită ca banda să fie rezervată pentru trafic sensibil la întârzierile de timp, ca de exemplu fișierele video și audio, sau pentru rețele în care numărul utilizatorilor care o accesează este foarte mare.

În topologia inel, toate calculatoarele sunt conectate în cerc. Banda de transmisie este capacitatea unui mediu de transmisie de a transfera date. Mărirea capacității benzii de transmisie se face prin creșterea vitezei de transmisie sau prin lărgirea ei, adică mărirea numărului de cabluri utilizate pentru o bandă.

Din punct de vedere funcțional, în topologia inel, fiecare calculator este conectat la următorul aflat în inel și fiecare transmite următorului ceea ce a primit de la precedentul, astfel încât mesajul traversează inelul într-o singură direcție. Deoarece retransmiterea semnalului se face de către fiecare calculator, un inel este o rețea activă, deci nu apare problema atenuării semnalului, iar pentru că nu există un capăt al rețelei nu este nevoie de terminatori.

Metoda utilizată de rețeaua inel este cea de trecere a unui jeton de la un calculator la altul. Jetonul este un mesaj foarte scurt, care se transferă de la un calculator la celălalt, dea-lungul întregului inel, cu o viteză foarte mare (la un inel de 200m se fac 10000 de parcurgeri ale inelului într-o secundă). Calculatorul care dorește să transmită, atașează jetonului pachetul de date, care în noua structură este transmis mai departe, până la destinatar în funcție de adresa specificată. Acesta preia pachetul și atașează jetonului un semnal de confirmare, pe care îl trimite mai departe în inel, până la destinatar. Dacă destinatarul nu este găsit, pachetul se întoarce la emițător, după care jetonul se retransmite în inel.

Rețelele rapide pot pune în circulație mai multe jetoane la un moment dat sau pot avea două inele separate, fiecare cu un contor ce permite o recuperare mult mai ușoară în cazul defectării unui inel. Avantajele topologiei inel:

– deoarece oferă acces egal tuturor calculatoarelor din rețea, nici unul nu poate monopoliza suportul de transmisie, ca în cazul topologiei magistrală;

– resursele se împart egal, ceea ce duce la o degradare înceată și egală a vitezei de transfer a jetonului, fără a se întrerupe traficul de date la depășirea capacității maxime, odată cu creșterea numărului de utilizatori.

Dezavantajele sunt:

– întreruperea unui calculator poate afecta funcționarea întregii rețele;

– depistarea defectelor se face foarte greu;

– extinderea rețelei se face doar prin întreruperea funcționării acesteia.

d) Topologii mixte star-bus și star-ring

În practică, multe rețele sunt topologii mixte, combinații ale topologiilor prezentate anterior, denumite și topologii hibride:

– topologia star-bus, combină topologiile stea și magistrală, prin interconectarea mai multor concentratoare prin topologia magistrală, fiecare având conectate calculatoare în topologie stea. Defectarea unui HUB marginal nu va afecta decat calculatoarele conectate la acesta, pe cand aparitia unei defectiuni la HUB-ul central va duce la segmentarea retelei in doua tronsoane;

– topologia star-ring, denumită și topologie star-wired ring (topologie stea conectată în inel), folosește un inel interior HUB-ului central, calculatoarele fiind conectate la acesta în topologie stea.

e) Topologia de rețea de tip plasă (mesh)

La acest tip de topologie avem conexiuni redundante (duplicate) între echipamente, adică echipamentele comunică fiecare cu fiecare, ceea ce implică un volum mare al costurilor. De regulă, cele mai multe rețele nu sunt în mod real de tip mesh, ci sunt rețele mesh hibride, ce conțin doar câteva legături redundante.

Rețelele cu topologii mesh devin din ce în ce mai greu de instalat odată cu creșterea numărului de calculatoare conectate în rețea, deoarece numărul de conexiuni crește foarte mult (pentru 6 calculatoare sunt necesare 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 15 conexiuni).

Acest tip de rețea poate fi ușor depanată, iar o defecțiune pe un tronson nu va duce la întreruperea rețelei, transferurile de date fiind făcute prin intermediul legăturilor redundante.

Pe de altă parte, există posibilitatea stabilirii unei rute optime de transmitere a datelor, ceea ce crește fiabilitatea întregii rețele. Avantajele topologiei mesh sunt toleranța mare la defecte, capacitate de transfer garantată și ușurința depanării, iar dezavantajele includ dificultatea instalării și costurile mari ale legăturilor redundante.

1.4. MEDIUL DE TRANSMISIE

Mediul de transmisie este suportul pe care se transferă informația, fiecare tip de mediu fiind caracterizat de proprietăți specifice și poate fi utilizat eficient doar în anumite condiții și doar cu anumite scopuri.

În rețelele de calculatoare, mediul de transmisie are un rol fundamental în realizarea comunicării și este determinant în viteza și eficiența unui calculator conectat în rețea. Totodată este un factor determinant în stabilirea costurilor globale la implementarea unei rețele de calculatoare. Principalele medii de transmisie sunt cuprul, sticla si aerul.

a) Cuprul

Este cel mai uzual mediu de transmisie într-o rețea de calculatoare, fiind folosit timp de peste 100 de ani în domeniul telecomunicațiilor datorită caracteristicilor sale de conductibilitate a semnalelor elecrice. Tehnica transmiterii semnalelor electrice prin cupru s-a îmbunătățit permanent, punându-se accent pe creșterea fidelității de transmisie, adică a preciziei cu care semnalul este recepționat la celălalt capăt al firului. O fidelitate de transmisie bună înseamnă distorsiuni minime a semnalului între sursă și destinație, ce pot fi provocate de cauze externe ca de exemplu undele radio sau câmpurile magnetice produse de motoarele electrice.

Transmiterea datelor în interiorul sistemului de calcul se face prin impulsuri electrice, de aceea folosirea cablurilor de cupru pentru transmiterea datelor între sistemele de calcul este alegerea optimă. Curentul electric transmis de-a lungul unui cablu de cupru își pierde odată cu distanța parcursă energia inițială, astfel încât apare o atenuare a semnalului, ce poate fi eliminată prin introducerea unor elemente de amplificare a semnalului electric.

b) Sticla

Particulele elementare ale luminii sunt fotonii, care au caracter ondulatoriu și nu sunt afectați de interferențele provocate de echipamentele electrice sau de undele radio, care afectau cablurile de cupru. Cablarea cu fibră optică este o modalitate de conectare care utilizează posibilitatea de transmitere a luminii prin fibre de sticlă foarte lungi.

Lumina poate parcurge distanțe foarte mari fără a fi atenuată, fiind posibile două moduri de transmisie prin fibră optică: multi-mod sau single-mod (variantă mai scumpă, utilizată la rețele de telefonie).

Viteza de transmitere a datelor pe fibră optică poate atinge 2 Gbs, singura problemă fiind însă costul destul de mare al mediului de transmisie folosit, a adaptoarelor de rețea și manopera de instalare. De regulă se utilizează pentru transmiterea semnalelor pe lungimi mari, unde firele de cupru nu ar putea transmite semnalul în condiții optime.

c) Aerul

Cele două medii prezentate anterior, presupun transmiterea semnalelor printr-un cablu, pe când tehnologia transmisiei în infraroșu presupune transmiterea prin aer, soluție bună pentru implementări temporare (laptop-uri conectate ocazional). Transmisia în infraroșu este o modalitate line-of-sight, adică între emițător și receptor trebuie să existe vizibilitate directă.

Un dezavantaj este viteza de transmitere a datelor mult mai mică decât la celelalte medii de transmisie, astfel încât se ajunge la maxim 4 Mbs față de 100 Mbs la cupru sau 2 Gbs la fibra optică.

d) Undele radio

Este tot o modalitate de transmitere prin aer, acest mediu fiind folosit odată cu folosirea cuprului. Undele radio nu sunt împiedicate de obstacole, fiind foarte utile pentru conectări line-of-sight, nefiind alterate nici de condițiile de mediu nefavorabile (ploaie, zăpadă).

Comunicația radio este una din cele mai standardizate tehnologii, existând licențe de transmisie pentru fiecare zonă de frecvențe din spectrul radio utilizată. Problema este că spectrul radio este foarte larg și este în mare parte ocupat de celelalte tehnologii de transmitere: radio și televiziune, însă anumite zone ale spectrului se pot elibera.

1.5. CE SUNT PROTOCOALELE DE REȚEA ?

Protocolul de rețea este limbajul utilizat de calculatoare pentru schimbul de informații, într-o rețea de calculatoare fiind implementate mai multe protocoale de comunicație. Într-o rețea există trei niveluri de protocoale, fiind împărțite în protocoale hardware și software.

a) Protocoale hardware

Definesc modalitățile prin care echipamentele hard operează și lucrează împreună. De exemplu, protocolul Ethernet 10baseT este un protocol hardware care specifică exact modalitatea prin care două echipamente 10baseT pot să schimbe informații și modul de tratare a erorilor de transmisie apărute. Protocolul hardware determină parametri ca nivelurile de tensiune și care fire de cupru sunt utilizate pentru transmisie sau recepție, pentru aceasta nefiind implicat nici un program, totul fiind realizat prin circuite.

b) Interfața dintre protocoalele hardware și software

De fiecare dată când un program utilizează hardware-ul, el trebuie să apeleze la un protocol predefinit hardware-software (de exemplu când din rețea sosește un mesaj, care va fi depozitat în memoria plăcii de rețea, unde va fi analizat, astfel încât adaptorul de rețea va decide modalitatea de răspuns la cererea efectuată).

c) Protocoale software

Programele de calculator comunică între ele prin intermediul protocoalelor software, încărcate sub formă de stive de protocoale atât pe server cât și pe clienții rețelei.

Fiecare sistem de operare de rețea are predefinite stive de protocoale software standardizate pentru optimizarea traficului de rețea. Practic, prin acestea, mediul fizic de transmisie devine transparent pentru aplicații sau pentru utilizator, comunicarea finnd făcută pe baza unor nivele ale protocolului de transport.

1.6 PĂRȚILE COMPONENTE ALE REȚELEI

a) Transmisia semnalelor

Datele sunt transmise prin mediul de transmisie sub formă de semnale, fiind utilizată pentru aceasta energia electrică. Datele trebuie reprezentate astfel încât emițătorul să le poată grupa într-un mesaj care să poată fi interpretat corect de destinatar, reprezentare ce poartă numele de codificare sau modulare a semnalului. Informația trebuie transmisă în două forme: semnal analogic sau digital. Semnalul analogic este caracterizat de o continuă schimbare a parametrilor, pe când cel digital se prezintă sub forma valorilor discrete 1 sau 0, on sau off.

Celor două tipuri de semnale le corespund două tipuri de transmisii:

– prin semnale analogice;

– prin semnale digitale.

Semnalul analogic are o variație continuă, ele trecând prin toate valorile unui interval ale cărui limite variază între valoarea minimă și cea maximă a semnalului transmis, fiind sub forma undelor electromagnetice.

Semnale digitale

Deoarece toate calculatoarele sunt digitale, marea majoritate a rețelelor de calculatoare utilizeză datele digitale pentru transferul informațiilor, existând mai multe metode de codificare a datelor într-un semnal. Aceste metode se numesc scheme de codificare și pot fi grupate în două mari categorii, pe baza modului de recunoaștere a datelor la recepție:

– codificare pe baza stării curente (pe baza atingerii unui nivel de tensiune);

– codificare pe baza tranziției între stări (pe baza unei tranziții de la un nivel de tensiune la altul).

La codificarea pe baza stării curente, datele sunt codificate pe baza prezenței sau absenței unui semnal special sau a unei stări (de ex. +5V reprezintă 0 binar, iar – 5V valoarea 1 binar). Semnalul este continuu monitorizat de echipamentele de rețea, care îi determină starea curentă ce indică valorile datelor codificate corespunzător acestei stări.

Schemele care utilizează codificarea pe baza stării curente sunt:

– scheme de codificare unipolară – utilizeză două niveluri de tensiune pentru codificarea datelor, dintre care unul zero și celălalt pozitiv sau negativ;

– scheme de codificare polară – utilizează două nivelel de tensiune ce pot fi atât pozitive cât și negative;

– scheme de codificare RZ – return to zero, utilizează tranziția semnalului zero la mijlocul fiecărui interval de bit (tranziție pozitivă, poate reprezenta 0, iar negativă 1);

– scheme de codificare bifazică – necesită cel puțin o tranziție la mijlocul intervalului de bit.

Codificarea pe baza tranziției între stări utilizează tranzițiile de semnal pentru reprezentarea datelor, de ex.: o tensiune mare reprezintă 1, iar una mică 0. Schemele ce utilizează acest tip de codificare sunt:

– codificarea Manchester – o tranziție de la o tensiune mare la una mică reprezintă valoarea 1, iar de la o tensiune mică la una mare valoarea 0;

– codificare Manchester diferențială – utilizează tranziția la nivelul intervalului de bit, fiind bifazică, tranziția nereprezentând date, ea fiind utilizată pentru sincronizare. (rețele Token Ring);

– codificare NRZ (non return to zero) – la fel cu cea anterioară, dacă se produce o tranziție la începutul intervalului de bit se determină valoarea stării logice.

Semnalul analogic

Este constituit din unde electromagnetice, o undă fiind caracterizată prin modificarea permanentă a formei. Comportamentul undei este ciclic, variind de la o valoare maximă la una minimă și invers.

Caracteristicile unui semnal analogic sunt:

– amplitudinea, care măsoară înălțimea semnalului, exprimată în volți;

– frecvența, intervalul de timp în care o undă face un ciclu complet;

– faza, starea relativă a undei unde la momentul inițial de măsurare, această stare se măsoară relativ cu o undă de referință.

Toate aceste caracteristici pot fi utilizate pentru codificarea datelor transmise prin semnale analogice, pentru aceasta existând trei strategii principale de modulare:

– strategia modulării amplitudinii (ASK – Amplitude Shift Keying), valoarea maximă a amplitudinii reprezintă valoarea 1, iar cea minimă 0;

– strategia modulării frecvenței (FSK – Frequency Shift Keying), variația frecvenței reprezintă starea 1 sau 0;

– strategia modulării fazei (PSK – Phase Shift Keying), utilizează tranziția de la o stare la alta pentru codificarea datelor, prezența sau absența tranziției fiind utilizată pentru valorile 1 sau 0 binare.

Elemente specifice semnalelor de codificare

Semnalele digitale au următoarele avantaje față de cele analoge:

– protecție mai mare a informației la erorile provocate de interferențe sau zgomot;

– utilizează echipament mai ieftin.

Cele analoge au următoarele avantaje:

– atenuări mai mici;

– pot fi multiplexate pentru lărgirea benzii.

Coordonarea temporală a măsurătorilor semnalului recepționat se numește sincronizare de bit. Există două metode principale de sincronizare de bit:

– sincronizare de bit asincronă, fiecare mesaj trimis are la început un bit de start pentru ca echipamentul de recepție să-și poată sincroniza ceasul intern cu informația din acest bit de start. Când nu se trimit date, mediul de transmisie este într-o stare inactivă – iddle, neexistând sincronizare;

– Sincronizare de bit sincronă, necesită mecanisme de sincronizare a emițătorului și receptorului după același ceas, fiind utilizate trei metode specifice de sincronizare:

– Sincronizare cu garantarea modificării stării;

– Sincronizare cu ceas de separare;

– Sincronizare cu supraeșantionare.

Transmisii în banda de bază și în bandă largă

Lărgimea benzii de transmisie influențează modalitatea de alocare a mediului de transmisie, pentru aceasta existând două metode:

– alocare în banda de bază, se utilizează toată banda disponibilă;

– alocare de bandă largă, ce permite împărțirea benzii în mai multe canale, fiecare din ele transportând propriul semnal analogic.

b) Tipuri de medii de transmisie utilizate

Mediul de transmisie este împărțit în două categorii:

– cablurile, care au un conductor central închis într-un înveliș de plastic, fiind de regulă utilizat pentru rețelele de dimensiuni mici, semnalele fiind transmise în zona aflată în partea inferioară a spectrului undelor electromagnetice – semnale electrice sau unde radio.

– mediul de transmisie fără fir, ce utilizează frecvențele înalte ale spectrului undelor electromagnetice – unde radio de înaltă frecvență, microunde și unde infraroșii. Se utilizează la rețele cu calculatoare mobile sau ce leagă sisteme aflate la distanță.

c) Cablul ca mediu de transmisie

Cablurile sunt alcătuite dintr-un conductor central, format din fire sau fibră optică, îmbrăcat într-un înveliș izolator din plastic. Cele mai uzuale sunt cablul bifilar torsadat – protejat STP și neprotejat UTP, cablul coaxial și fibra optică .

Cablul bifilar

Au una sau mai multe perechi de fire de cupru pentru transmisia semnalelor electrice, fiind cel mai utilizat mediu de comunicație. Deoarece firele de cupru sunt foarte apropiate există posibilitatea apariției interferențelor de semnal, denumită comunicație încrucișată.

Pentru a scădea amplitudinea acestui fenomen și interferențele externe, firele sunt răsucite, ceea ce permite semnalelor emise pe un fir să nu fie influențate de cele emise pe celălalt. O pereche de fire este bicoloră, cablul torsadat fiind format din mai multe perechi de fire, aflate într-un înveliș izolator comun.

Cablul bifilar torsadat neprotejat UTP. Este format dintr-un număr de perechi răsucite, învelite cu un strat de plastic, fiind des utilizat în telecomunicații. Asocoația Industriei Electrice EIA împarte cablurile UTP în mai multe categorii:

– Cat. 1 și 2, proiectate original pentru transmisie de date și voce, la viteze mici sub 4 Mbs;

– Cat. 3, cea mai potrivită pentru rețele, permite viteza maximă de 16 Mbs, fiind cel mai des utilizata în telefonie;

– Cat. 4, cabluri bifilare cu viteze de pană la 30 Mbs;

– Cat. 5, are îmbunătățiri față de categoria 3, ca suportul Fast Ethernet, ce permite viteze de 100 Mbs, dar presupune echipament specializat și o instalare mai dificilă.

Categoriile 3, 4 și 5 sunt formate din două sau patru perechi de fire (4 sau 8 fire), cele cu 4 fire fiind numite dublă pereche. Pentru o rețea este nevoie de cel puțin un cablu dublă pereche, dar se pot instala din start 8 fire pentru extinderi viitoare. Pentru instalarea cablului UTP este necesar un conector tip telefon RJ11 cu 4 fire sau RJ45 cu 8 fire, la ambele capete ale cablului. Un capăt se conectează la adaptorul de rețea iar celălalt în concentrator. Acest tip de cablu permite realizarea rețelelor cu cablare structurată, ce îmbunătățesc foarte mult administrarea mediilor de transmisie. Caracteristicile cablului UTP sunt:

– cost mic cu excepția celui de cat. 5;

– instalare ușoară, întreținerea și configurarea rețelelor UTP făcându-se ca la rețelele de telefonie;

– capacitatea benzii între 1 și 155 Mbs la distanțe de peste 100 m (uzual 10 și 100 Mbs);

– numărul maxim de noduri nu este limitat de cablu, ci de numărul de concentratoare. La o rețea Ethernet pentru cablu UTP se utilizează maxim 75 noduri, depinzând de traficul din rețea. Teoretic sunt posibile 1024 de noduri suportate;

– Atenuarea este destul de mare, astfel încât nu se pot folosi lungimi mai mari de 100 m;

– Interferențele electromagnetice sunt o problemă, cablurile UTP nefiind protejate corespunzător. Totodată, datorită emisiei firelor din componența cablului sunt expuse la accesări neautorizate.

Cablul bifilar torsadat protejat STP.

Față de UTP, există un strat protector de aluminiu sau poliester între învelișul exterior și fire, care îl face mai puțin vulnerabil la interferențe, limitând la maxim riscul accesului neautorizat și al interferențelor daca învelișul de protecție este pus la masă. Caracteristicile sale sunt:

– costul mai mare decât la UTP, dar mai ieftin decat coaxialul sau fibra optică;

– instalarea se face cu conectori speciali, fiind mai dificilă, fiind recomandată utilizarea unui cablu care are deja fir de împământare. STP este mai gros ca diametru, fiind dificil de instalat;

– Capacitatea de bandă crește pâna la teoretic 500 Mbs, pe o lungime de maxim 100m. de regulă se utilizează pentru viteze de 100 – 155 Mbs;

– Numărul maxim de noduri nu este limitat la cabluri, astfel încât, într-o rețea Token Ring se pot conecta 200 noduri, teoretic maxim 270;

– Atenuarea este la fel ca la cel UTP, fiind utilizată o lungime maximă de 100 m;

– STP este mult mai bine protejat la interferențe electromagnetice decât UTP.

Cablul coaxial

Denumit uzual coax, are două fire pe aceeași axă, în centrul cablului aflându-se un fir gros de cupru, izolat cu un înveliș de plastic. Peste acest strat se află al doilea conductor, răsucit ca un tub, cu rolul de a proteja miezul împotriva interferențelor electromangnetice, iar peste el un înveliș de plastic cu rol de protecție împotriva razelor de soare sau umidității. Cablurile coaxiale pot avea diferite dimensiuni și se pot clasifica după acestea și după rezistența la curent continuu sau alternativ (măsurată în ohmi și numită impedanță). Cele mai des utilizate cabluri coaxiale sunt:

– cablu coaxial gros de 50 de ohmi, RG-8 și RG-11, pentru rețele Ethernet pe cablu gros;

– cablu coaxial subțire de 50 de ohmi, RG – 58, pentru rețele Ethernet pe cablu subțire;

– cablu coaxial de 75 ohmi, RG – 59, utilizat pentru cablu TV;

– cablu coaxial de 83 ohmi, RG –62, pentru rețele stea.

Caracteristicile cablului coaxial:

– costul mai mic decât al celui torsadat de categ. 5 și decât fibra optică;

– instalarea este simplă, cablul fiind rezistent la șocuri mecanice. Cablul trebuie să fie conectat la masă (pentru a închide circuitul în rețea) și să aibă terminație (pentru prevenirea undelor reflectate ce produc interferențe);

– Capacitatea de bandă este de 10 Mbs, cu cât diametrul miezului este mai mare cu atât crește lățimea de bandă;

– Numărul maxim de noduri pe un segment de cablu subțire este de 30, iar pe cablu gros de 100;

– Atenuarea este mai mică decât la cablu torsadat, pentru cablu subțire fiind utilizate lungimi maxime de 185 m, iar pentru cel gros de 500m, cablul putând atinge chiar lungimi de 2000m;

– Este vulnerabil la interferențe electromagnetice sau la acces neautorizat, fiind însă mai rezistent decât cel torsadat.

Conectori pentru cabluri BNC. Pentru conectarea cablurilor BNC se utilizează conectori speciali, metalici:

– conectarea la cablul gros se face prin intermediul transceiverelor de cablu gros (au o mufă vampir ce străpunge cablul) și a cablurilor de transceiver AUI;

– conectarea cablurilor subțiri se face prin intermediul mufelor BNC, a conectorilor tip T și a conectorilor tip bară I. Terminarea tronsonului de cablu coaxial se face prin intermediul terminatorilor.

Cabluri plenum și cu PVC. PVC-ul este utilizat la cablarea cu cablu coaxial datorită prețului mic și a flexibilității, putând fi instalate într-un birou. Datorită spațiului dintre tavanul fals și planșeu, numit plenum, prin care circulă aerul în toată clădirea, nu se pot monta cabluri PVC în această zonă, fiind necesare cabluri de plenum, rezistente la foc și care produc foarte puțin fum. Acestea sunt însă mai puțin flexibile și mult mai scumpe.

Fibra optică

Prin cablul de fibră optică se transmit semnalele optice în loc de semnale electrice, acest mediu de transmisie fiind cel mai eficient dintre toate, doar prețul fiind mai ridicat. Fiecare fibră are un miez de sticlă sau plastic ce conduce undele luminoase, înconjurat de încă unul care reflectă înapoi în miez undele difuzate spre exterior. Fibrele sunt introduse într-un înveliș protector de plastic, care poate fi strâns sau larg, cel strâns incluzând și fire de protecție cu rolul de a preveni ruperea firelor, iar cel cu înveliș larg având un spațiu între el și învelișul exterior, umplut cu un gel special sau cu alt material, cu rol de protecție suplimentară.

Un cablu poate conține o singură fibră sau un mănunchi de fibre, fiecare fibră având un diametru aproximativ cu cel al firului uman. Fibrele monomod permit unui singur flux de lumină să parcurgă fibra și necesită pentru transmisie semnale laser, având o capacitate de bandă mai mare decât la multimod, fiind însă mai scumpă. Fibrele optice multimod permit mai multe căi de transmisie simultane, caracteristicile sale permițând recepționarea tuturor căilor simultan, ca și cum ar fi un singur semnal. Este ieftin, datorită transmisiei LED – Light Emitting Devices.

Fibrele optice se deosebesc prin dimensiunea și tipul miezului interior de sticlă și al învelișului exterior de protecție, cele mai uzuale fiind (d – diam interior, D – diam exterior):

– d = 8.3 microni, D = 125 microni, monomod;

– d = 62.5 microni, D = 125 microni, multimod;

– d = 50 microni, D = 125 microni, multimod;

– d = 100 microni, D = 125 microni, multimod.

Instalarea se face prin intermediul a două interfețe, una de intrare și una de ieșire, montate pe placa de rețea sau pe un alt dispozitiv, la care se atașează cablul de fibră optică cu ajutorul unor conectori speciali. Celălalt capăt se conectează la un echipament central de conectare, care poate avea conectori ce înțeapă fibra pentru realizarea conexiunii, sau folosește fuziune electrică, chimică sau mecanică. Echipamentele de rețea converetesc semnalele electrice în semnal luminos transmis pe fibra optică și invers. La fibrele optice monomod semnalele se creează cu diode laser ILD și au o bună calitate, iar la cele multimod cu LED-uri. Semnalul luminos recepționat este convertit cu diode N sau fotodiode în semnal electric. Fibrele optice se caracterizează prin:

– costul cel mai ridicat dintre toate mediile de transmisie cablu, iar echipamentele de conectare necesare sunt de asemenea foarte scumpe;

– instalarea este dificilă, fiind necesare tehnologii speciale scumpe;

– capacitatea de bandă este cea mai mare, până la 2 Gbs, transmisia la 100 Mbs fiind posibilă până la câțiva Km;

– într-o rețea Ethernet, limita superioară a nodurilor este 75, în alte tehnologii fiind posibilă legarea unor rețele locale lente (FDDI);

– atenuarea este mică, datorită faptului că șimina nu este radiată în exteriorul fibrei.

Principala problemă este însă dispersia cromatică, culorile aferente fluxurilor de lumină cu diferite lungimi de undă fiind împrăștiate în fibră cu intensități diferite, ceea ce duce la un efect de curcubeu ce duce la erori în cazul fibrelor multimod. Cablul monomod nu este sensibil la dispersia cromatică deoarece transmite o singură frecvență luminoasă, fiind utilizat pentru conectări la sute de km – nu există afectări datorită interferențelor electromagnetice și nici dispersii exterioare ale semnalului, fiind imposibil accesul neautorizat.

d) Adaptoare de retea

Denumite și plăci de interfață cu rețeaua NIC – Network Interface Cards, sunt plăci ce se conectează la placa de bază a calculatorului și la rețea. Sunt echipamentele prin care calculatorul comunică cu rețeaua și efectuează toate operațiile necesare unui calculator pentru a comunica cu toate entitățile rețelei.

Ele convertesc datele din formatul digital din interiorul sistemului de calcul în formatul ce poate fi transmis și recepționat prin mediul de transmisie. Funcțiile exacte depind de tipul de rețea utilizat, aplicațiile utilizate netrebuind să știe decât adresa adaptorului de rețea de la destinație.

Adaptoarele de rețea recepționează datele ce trebuie transmise de la placa de bază a calculatorului, într-o zonă denumită buffer, de unde datele se transferă într-un cip ce calculează valorile sumelor de control pentru informațiile adreselor pare și impare (sumă de control – checksum).

Totodată adaptorul convertește semnalele în formatul specific mediului de transmisie prin echipamentul denumit transceiver. În funcție de tipul acestuia plăcile de rețea pot avea transceiver intern, extern sau mixt.

Dispozitivul prin care se face legătura calculatorului la rețea este adaptorul de rețea (placa de rețea), numit și placă de interfață cu rețeaua (NIC – Network Interface Card).

Placa de rețea se conectează la placa de bază a calculatorului, de unde primește datele ce urmează să le transmită în rețea. Rolul principal este de a converti datele din formatul produs de calculator, într-un format ce poate fi transmis sau transferat pe cablu. În același timp realizează și conexiunile fizice din rețea.

La achiziția unei plăci de rețea trebuie ținut cont de trei aspecte:

ce tip de bus intern are calculatorul (ISA, EISA, PCI, PCMCIA);

ce mediu de transmisie utilizează rețeaua (cablu coaxial, cablu torsadat, fibră optică, unde radio, infraroșu);

la ce tip de rețea dorim conectarea calculatorului (Ethernet, Token Ring, ARCnet, ATM, fibră optică).

Trebuie să ținem cont și de performanțele diferitelor adaptoare. De exemplu, o placă ISA face transferuri pe 16 biți, în timp ce una PCI face transferuri pe 32 biți, ceea ce reprezintă un potențial mai mare. Pentru Ethernet și Token Ring, busul ISA este suficient de rapid, dar pentru celelalte rețele, de mare viteză, este recomandat PCI.

Funcțiile îndeplinite de plăcile de rețea depind de tipul de rețea utilizat:

într-o rețea Ethernet adaptorul ascultă mediul înainte de a încerca să transmită, filtrează pachetele care nu le sunt destinate și nu le transferă către calculator, rezolvă problemele apărute în cazul coliziunilor;

într-o rețea Token Ring, adaptorul așteaptă recepția unui jeton înainte de a începe transmisia și trece jetonul mai departe la sfârșitul ei.

Să vedem, practic, cum funcționează o placă de rețea. Placa de bază transferă datele, ce urmează a fi trimise în rețea, într-o zonă de memorie RAM, numită buffer. Adaptoarele preiau datele și le transferă într-un chip care calculează valorile sumelor de control.

Driverul plăcii de rețea este un modul soft care codifică datele trimise de sistemul de operare spre placă și invers: decodifică datele primite de placă trimițându-le sistemului de operare (mai precis stivei de protocoale instalate în sistem).

Placa de rețea trebuie să converteasca datele, luate din buffer, într-un format de semnal utilizat de mediul de transmisie. De exemplu, dacă datele sunt transmise prin fibră optică, biții sunt utilizați pentru a lumina un LED infraroșu

2. Rețeau Fast Ethernet

2.1. Modelul de referință OSI (International Standards Organization)

Modelul OSI este prezentat în figura 1 (mai puțin mediul fizic). Acest model se bazează pe o propunere dezvoltată de către Organizația Internațională de Standardizare (International Standards Organization – OSI) ca un prim pas către standardizarea internațională a protocoalelor folosite pe diferite niveluri (Day și Zimmerman, 1983). Modelul se numește ISO OSI (Open Systems Interconection – Interconectarea sistemelor deschise), pentru că el se ocupă de conectarea sistemelor deschise – adică de sisteme deschise comunicării cu alte sisteme.

Modelul OSI cuprinde șapte niveluri. Principiile aplicate pentru a se ajunge la cele șapte niveluri sunt următoarele:

Un nivel trebuie creat atunci când este nevoie de un nivel de abstractizare diferit.

Fiecare nivel trebuie să îndeplinească un rol bine definit.

Funcția fiecărui nivel trebuie aleasă acordându-se atenție definirii de protocoale standardizate pe plan internațional.

Delimitarea nivelurilor trebuie făcută astfel încât să se minimizeze fluxul de informații prin interfețe.

Numărul de niveluri trebuie să fie suficient de mare pentru a nu fi nevoie să se introducă în același nivel funcții diferite și suficient de mic pentru ca arhitectura să rămână funcțională.

Modelul OSI nu reprezintă în sine o arhitectură de rețea, pentru că nu specifică serviciile și protocoalele utilizate la fiecare nivel. ISO a produs de asemenea standarde pentru fiecare nivel, însă aceste standarde nu fac parte din modelul de referință propriu-zis. Fiecare din standardele rspective a fost publicat ca un standard internațional separat.

Fig 1 Modelul OSI

Trei concepte sunt esențiale pentru modelul OSI:

Servicii

Interfețe

Protocoale

Probabil că cea mai mare contribuție a modelului OSI este că a făcut explicită diferența între aceste trei concepte. Fiecare nivel realizează niște servicii pentru nivelul situat deasupra sa. Definiția serviciului spune ce face nivelul, nu cum îl folosesc entitățile de deasupra sa sau cum funcționează nivelul.

Interfața unui nivel spune proceselor aflate deasupra sa cum să facă accesul. Interfața precizează ce reprezintă parametrii și ce rezultat se obține. Nici interfața nu spune nimic despre funcționarea internă a nivelului.

Protocoalele pereche folosite într-un nivel reprezintă problema personală a nivelului. Nivelul poate folosi orice protocol dorește, cu condiția ca acesta să funcționeze (adică să îndeplinească serviciul oferit). Nivelul poate de asemenea să schimbe protocoalele după cum vrea, fără ca acest lucru să afecteze programele din nivelurile superioare.

Modelul de referință OSI a fost conceput înainte să fie inventate protocoalele. Ordinea respectivă semnifică faptul că modelul nu a fost orientat către un set specific de protocoale, fiind prin urmare destul de general. Reversul este că proiectanții nu au avut multă experiență în ceea ce privește acest subiect și nu au avut o idee coerentă despre împărțirea funcțiilor pe niveluri.

De exemplu, nivelul legătură de date se ocupa inițial numai cu rețelele punct-la-punct. Atunci când au apărut rețelele cu difuzare a trebuit să fie introdus în model un subnivel nou. Când au început să se construiască rețele reale utilizând modelul OSI și protocoalele existente, s-a descoperit că acestea nu se potriveau cu specificațiile serviciului cerut astfel că a trebuit introdusă în model convergența subnivelurilor, ca să existe un loc pentru a glosa pe marginea diferențelor. Comitetul se aștepta inițial ca fiecare țară să aibă câte o rețea care să fie în custodia guvernului și să folosească protocoalele OSI, așa că nu s-a dat nici o atenție interconectării.

Prezentarea nivelelor

Nivelul fizic

Nivelul fizic se ocupă de transmiterea biților printr-un canal de comunicație. Proiectarea trebuie să garanteze că atunci când unul din capete transmite un bit 1, acesta este receptat în cealaltă parte ca un bit 1, nu ca un bit 0. Problemele tipice se referă la câți volți trebuie utilizați pentru a reprezenta un 1 și câți pentru un 0, dacă transmisia poate avea loc simultan în ambele sensuri, cum este stabilită conexiunea inițială și cum este întreruptă când au terminat de comunicat ambele părți, câți pini are conectorul de rețea și la ce folosește fiecare pin. Aceste aspecte de proiectare au o legătură strânsă cu interfețele mecanice, electrice, funcționale și procedurale, ca și cu mediul de transmisie situat sub nivelul fizic.

Nivelul legătură de date

Sarcina principală a nivelului legătură de date este de a transforma un mijloc oarecare de transmisie într-o linie care să fie disponibilă nivelului rețea fără erori de transmisie nedetectate. Nivelul legătură de date realizează această sarcină obligând emițătorul să descompună datele de intrare în cadre de date (în mod tipic câteva sute sau câteva mii de octeți), să transmită cadrele secvențial și să prelucreze cadrele de confirmare trimise înapoi de receptor.

Deoarece nivelul fizic nu face decât să accepte și să transmită un flux de biți, fără să se preocupe de semnificația sau de structura lor, responsabilitatea pentru marcarea și recunoașterea delimitatorilor între cadre îi revine nivelului legătură de date. Aceasta se poate realiza prin atașarea unor șabloane speciale de biți la începutul și la sfârșitul cadrului. În cazul în care șabloanele speciale de biți pot apărea accidental în datele propriu-zise, trebuie luate măsuri speciale de precauție pentru ca aceste ăabloane să nu fie incorect interpretate ca delimitatori de cadre.

Un zgomot apărut pe linie poate distruge un cadru în întregime. În acest caz, programele nivelului legătură de date de pe mașina sursă pot să retransmită cadrul. Transmiterile multiple ale aceluiași cadru introduc posibilitatea cadrelor duplicate. Un cadru duplicat poate apărea la transmisie în situația în care s-au pierdut cadrele de confirmare trimise de către receptor înapoi către emițător. Rezolvarea problemelor datorate cadrelor deteriorate, pierdute sau duplicate cade în sarcina nivelului legătură de date. Acesta poate oferi nivelului rețea câteva clase de servicii diferite, fiecare de o calitate și un preț diferit.

O altă problemă care apare la nivelul legătură de date (și, de asemenea la majoritatea nivelurilor superioare) este evitarea inundării unui receptor lent cu date provenite de la un emițător rapid. În acest scop sunt necesare mecanisme de reglare a traficului care să permită emițătorului să afle cât spațiu tampon deține receptorul la momentul curent. Controlul traficului și tratarea erorilor sunt deseori integrate.

Dacă linia poate fi folosită pentru a transmite date în ambele sensuri, atunci apare o nouă complicație care trebuie rezolvată de către programele de la nivelul legătură de date. Problema se referă la concurența care există pentru utilizarea liniei între cadrele de confirmare pentru traficul de la A la B și cadrele de date din traficul de la B la A. Pentru rezolvarea ei a fost concepută o soluție inteligentă – atașarea.

Rețelele cu difuzare determină în nivelul legătură de date o problemă suplimentară: cum să fie controlat accesul la canalul partajat. De această problemă se ocupă un subnivel special al nivelului legătură de date, și anume subnivelul de acces la mediu.

Nivelul rețea

Nivelul rețea se ocupă de controlul funcționării subrețelei. O problemă cheie în proiectare este determinarea modului în care pachetele sunt dirijate de la sursă la destinație. Dirijarea se poate baza pe tabele statistice care sunt “cablate” intern în rețea și care sunt schimbate rar. Traseele pot fi de asemenea stabilite la începutul fiecărei conversații, de exemplu la începutul unei sesiuni la terminal. Dirijarea poate fi foarte dinamică, traseele determinându-se pentru fiecare pachet în concordanță cu traficul curent din rețea.

Dacă în subrețea există prea multe pachete simultan, ele vor intra unul pe traseul celuilalt și astfel se vor produce gâtuiri. Controlul unor astfel de congestii îi revine tot nivelului rețea.

În nivelul rețea există de obicei înglobată o funcție de taxare a traficului pentru ca operatorii subrețelei să-și acopere costurile. Pentru a calcula suma datorată de clinții rețelei, programul trebuie cel puțin să numere câte pachete, sau câte caractere, sau câți biți a trimis fiecare client. Calculul se complică atunci când un pachet traversează frontiera dintre două zone cu sisteme de prețuri diferite.

Multe probleme pot apărea când un pachet trebuie să călătorească dintr-o rețea în alta ca să ajungă la destinație. Modul de adesare folosit de a doua rețea poate să difere de cel din prima. A doua rețea poate chiar să nu accepte deloc pachetul pentru că este prea mare. De asemenea, protocoalele pot fi diferite în vederea interconectării rețelelor eterogene este sarcina nivelului de rețea.

În rețelele cu difuzare problema dirijării este simplă, astfel că nivelul rețea este deseori subțire sau chiar nu există de loc.

Nivelul transport

Rolul principal al nivelului transport este să accepte date de la nivelul sesiune, să le descompună, dacă este cazul, în unități mai mici, să transfere aceste unități nivelui de rețea și să se asigure că toate fragmentele sosesc corect la celălalt capăt. În plus, toate acestea trebuie făcute eficient și într-un mod care izolează nivelurile de mai sus de inevitabilele modificări în tehnologia echipamentelor.

În condiții normale, nivelul transport creează o conexiune de rețea distinctă pentru fiecare conexiune de transport cerută de nivelul sesiune. În cazul în care conexiunea de transport necesită o productivitate mare, nivelul transport poate totuși să creeze conexiuni de rețea multiple și să dividă datele prin conexiunile de rețea astfel încât productivitatea să crească. Pe de altă parte, dacă crearea și întreținerea unei conexiuni de rețea este costisitoare, nivelul transport ar putea reduce costul prin multiplexarea câtorva conexiuni de transport pe aceeași conexiune de rețea. În oricare dintre cazuri, nivelulului transport i se cere să facă multiplexarea transparentă pentru nivelul sesiune.

Nivelul transport determină, de asemenea, ce tip de serviciu să furnizeze nivelul sesiune și, în final, utilizatorii rețelei. Cel mai obișnuit tip de conexiune transport este un canal punct-la-punct fără erori care furnizează mesajele sau octeții în ordinea în care au fost trimiși. Alte tipuri posibile de servicii de transport sunt transportul mesajelor individuale (fără nici o garanție în privința ordinii de livrare) și difuzarea mesajelor către destinații multiple. Tipul serviciului se determină când se stabilește conexiunea.

Nivelul transport este un adevărat capăt-la-capăt, de la sursă destinație. Cu alte cuvinte, un program de pe mașina sursă poartă o conversație cu un program similar de pe mașina destinașie, folosind ăn acest scop antenele mesajelor și mesaje de control. În nivelurile inferioare protocoalele au loc între fiecare mașină și vecinii săi imediați, și nu direct între mașinile sursă și destinație, care pot fi separate de numeroase rutere. Diferența între nivelurile de la 4 la 7, care sunt capăt-la-capăt, este ilustrată în figura 1.

Numeroasele gazde sunt multiprogramate, ceea ce implică existența unor conexiuni multiple care intră și ies din fiecare gazdă. Trebuie să existe o modalitate prin care să se poată spune care mesaje aparțin cărei conexiuni. Unul din locurile unde poate fi pusă această informație este antetul de transport.

În plus față de multiplexarea mai multor fluxuri de mesaje pe un singur canal, nivelul transport mai trebuie să se ocupe de stabilirea și anularea conexiunilor în rețea. Pentru acest lucru este necesar un mecanism de atribuire a numelor, astfel ca un proces de pe o anumită mașină să poată descrie cu cine vrea să converseze. Trebuie, de asemenea, să existe un mecanism pentru reglarea fluxului de informații, astfel încât o gazdă rapidă să nu suprasolicite o gazdă lentă. Un astfel de mecanism se numește controlul fluxului și joacă un rol cheie în nivelul de transport (ca și în alte niveluri). Controlul fluxului între gazde este diferit față de controlul fluxului între rutere.

Nivelul sesiune

Nivelul sesiune permite utilizatorilor de pe mașini diferite să stabilească între ei sesiuni. Ca și nivelul transport, o sesiune permite transportul obișnuit de date, dar furnizează totodată și servicii îmbunătățite, utile în anumite aplicații. O sesiune poate fi utilizată pentru a permite unui utilizator să se conecteze la distanță pe un sistem cu divizarea timpului sau să transfere un fișier între două mașini.

Unul dintre serviciile nivelului sesiune se referă la controlul dialogului. Sesiunile pot permite să se realizeze trafic în ambele sensuri simultan, sau numai într-un sens odată. Dacă este permis traficul într-un singur sens odată, nivelul sesiune poate ajuta să se țină evidența emițătorilor cărora le vine rândul să transmită.

Un serviciu înrudit este gestionarea jetonului, în unele protocoale este esențial ca cele două părți să nu încerce să realizeze aceeași operație în același timp. Pentru a trata aceste situații, nivelul sesiune dispune de jetoane care pot circula ântre mașini. Numai partea care deține jetonul are voie să realizeze operația critică.

Un alt serviciu sesiune este sincronizarea. Când se încearcă transferuri între două mașini în condițiile în care transferul durează mai mult decât intervalul mediu de cădere al legăturii vor apărea probleme. După fiecare eșec, tot transferul va trebui ințiat din nou și probabil că nu va reuși nici încercarea următoare. Pentru a elimina problema respectivă, nivelul sesiune prevede o modalitate de a introduce în fluxul de date puncte de control, astfel încât după un eșec trebuie să se reia numai transferul datelor de după ultimul punct de control.

Nivelul prezentare

Nivelul prezentare îndeplinește câteva funcții care sunt solicitate suficient de des pentru ca, în loc să fie lăsat fiecare utilizator să rezolve problemele, să se justifice găsirea unei soluții generale, în particular, spre deosebire de toate nivelurile inferioare, care se ocupă numai de transferul sigur al biților dintr-un loc în altul, nivelul prezentare se ocupă de sintaxa și semantica informațiilor transmise.

Un exemplu tipic de serviciu prezentare este codificarea datelor într-un mod standard, prestabilit. Majoritatea programelor folosite de utilizatori nu fac schimb de șiruri aleatoare de biți. Ele fac schimb de nume de persoane, adrese, date, sume de bani, anunțuri. Aceste informații sunt reprezentate prin șiruri de caractere, prin întregi, prin numere reale și prin structuri de date compuse dintr-un număr de date mai simple.

Diferite calculatoare au diferite coduri pentru reprezentarea șirurilor de caractere (de exemplu ASCII și Unicode), întregilor (de exemplu complementul față de 1 și complementul față de 2), și așa mai departe. Pentru a face posibilă comunicarea între calculatoare cu reprezentări diferite, structurile de date pot fi definite într-un mod abstract, alături de o codificare standardizată ce va fi utilizată “pe cablu”. Nivelul prezentare gestionează aceste structuri de date abstracte și le convertește din reprezentarea internă folosită în calculator în reprezentarea standardizată din rețea, și invers.

Nivelul aplicație

Nivelul aplicație conține o varietate de protocoale frecvent utilizate. De exemplu, în lume există sute de tipuri de terminale incompatibile.

O modalitate de a rezolva problema este să se definească un terminal virtual de rețea abstract și să se descrie editoare și alte programe care știu să lucreze cu acesta. Pentru a putea lucra cu orice tip de terminal, este necesar un program care să pună în corespondență funcțiile terminalului virtual de rețea și terminalul real. De exemplu, atunci când editorul mută cursorul din terminalul virtual în colțul stânga sus al ecranului, programul trebuie să aplice secvența potrivită de comenzi pentru terminalul real, astfel încât să se mute și cursorul acestuia. Toate programele terminalului virtual se află pe nivelul aplicație.

Un alt rol al nivelului aplicație este transferul fișierelor. Sistemele de fișiere diferite au convenții de nume diferite, moduri diferite de a reprezenta liniile de text, și așa mai departe. Transferul unui fișier între două sisteme de fișiere diferite presupune rezolvarea acestor incompatibilități și a altora de același gen. Și acest lucru cade tot în seama nivelului aplicație, la fel ca și poșta electronică, introducerea lucrărilor de la distanță, examinarea cataloagelor și diverse alte facilități cu scop general sau particular.

Transmiterea datelor în modelul OSI

Figura 2 prezintă un exemplu de transmiterea datelor folosind modelul OSI. Procesul emițător vrea să trimită niște date procesului receptor. Emițătorul furnizează datele nivelului aplicație, acesta le atașează în față antetul aplicației, AH (care poate fi vid) și le furnizează obiectul rezultat nivelului de prezentare.

Nivelul prezentare poate să modifice acest obiect ăn diferite moduri și poate eventual să-i adauge în față un antet, furnizând rezultatul către nivelul sesiune. Este important de știut că nivelul prezentare nu cunoaște care porțiune din datele primite de la nivelul aplicație reprezintă AH, în cazul în care acesta există, și care porțiune reprezintă datele propriu-zise ale utilizatorului.

Acest proces se repetă până când datele ajung la nivelul fizic, unde ele vor fi trimise efectiv către mașina receptoare. Pe respectiva mașină, diversele antete sunt eliminate succesiv pe măsură ce mesajul se propagă prin niveluri în sus, până când ajunge în final la procesul destinație.

Ideea de bază este că, deși în figură transmiterea datelor este verticală, fiecare nivel este programat ca și cum transmiterea ar fi orizontală. De exemplu, atunci când nivelul transport emițător primește un mesaj de la nivelul sesiune, el îi atașează un antet de transport și îl expediază nivelului transport destinație. Din punctul său de vedere, faptul că în realitate trebuie să paseze mesajul nivelului rețea de pe mașina proprie este un detaliu tehnologic de mică importanță.

Fig. 2 Transmiterea datelor în modelul OSI

Modelul TCP/IP

Comparație OSI – TCP/IP

TCP/IP este o suită de protocoale, dintre care cele mai importante sunt TCP și IP, care a fost transformat în standard pentru Internet de către Secretariatul pentru Apărare al Statelor Unite, și care permite comunicația între rețele eterogene (interconectarea rețelelor). Modelul de referință ISO / OSI definește șapte nivele pentru proiectarea rețelelor, pe când modelul TCP/IP utilizează numai patru din cele șapte nivele, dupa cum se vede din figura următoare.

Familia de protocoale TCP/IP are o parte stabilă, dată de nivelul Internet (rețea) și nivelul transport, și o parte mai puțin stabilă, nivelul aplicație, deoarece aplicațiile standard se diversifică mereu.

În ceea ce privește nivelul gazdă la rețea (echivalentul nivelul fizic și legătura de date din modelul OSI), cel mai de jos nivel din cele patru, acesta este mai puțin dependent de TCP/IP și mai mult de driver-ele de rețea și al plăcilor de rețea. Acest nivel face ca funcționarea nivelului imediat superior, nivelul Internet, să nu depindă de rețeaua fizica utilizată pentru comunicații și de tipul legăturii de date.

Protocoalele din familia TCP/IP tratează toate rețelele la fel. De aici rezultă un concept fundamental pentru rețelele TCP/IP, și anume acela că, din punct de vedere al unei rețele globale, orice sistem de comunicații capabil să transfere date contează ca o singură rețea, indiferent de caracteristicile sale.

Nivelul internet are rolul de a transmite pachetele de la sistemul sursă la sistemul destinație, utilizând funcțiile 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 comunicația între programele de aplicație. Nivelul aplicație asigură utilizatorilor o gamă largă de servicii, prin intermediul programelor de aplicații. La acest nivel sunt utilizate multe protocoale, datorită multitudinii de aplicații existente, și care sunt în continuă creștere.

Nivelul gazdă la rețea

La acest nivel evoluția protocoalelor este impulsionată de evoluția extrem de rapidă a tehnologiilor de comunicație, care introduc tipuri de legături cu viteze din ce în ce mai mari. Astfel, vom întâlni linii telefonice închiriate, lucrând la viteze de 57,5 Kbs, ca și fibre optice de 1,544 Mbs. În momentul de față majoritatea calculatoarelor care utilizează TCP/IP în rețele locale folosesc conexiuni Ethernet cu viteze de pâna la 10 Mbs. Apariția rețelelor Fast – Ethernet au făcut posibil ca vitezele să crească la 100 Mbs.

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

SLIP (Serial Line Internet Protocol)

Este un protocol Internet pe linie serială, permite legături seriale asincrone și este cel mai vechi protocol. Dintre caracteristicile mai importante:

nu face nici un fel de detecție sau corecție a erorilor;

suportă doar IP;

fiecare calculator trebuie să cunoască dinainte adresa IP a celuilalt calculator;

nu este un standard aprobat.

Ceea ce trebuie reținut, din punct de vedere al unui utilizator al Internet-ului, este faptul că acest tip de legătura necesită o adresă fixă Internet pentru calculator, care este atribuită de provider-ul de servicii Internet.

PPP (Point to Point Protocol)

Protocol punct la punct, este un protocol mai robust decât SLIP, care rezolvă toate deficiențele protocolului SLIP și reprezintă un standard Internet. Este utilizat din ce în ce mai mult, datorită faptului că permite legarea atât pe legături seriale asincrone, cât și pe legături seriale sincrone. PPP face detecția erorilor, suportă mai multe protocoale, permite ca adresele IP să fie negociate în momentul conectării, permite autentificarea, etc. În cazul utilizării acestui tip de legătura, acordarea unei adrese se realizează automat, în momentul stabilirii legăturii la Internet.

Nivelul Internet

Acest nivel, în modelul OSI nivelul rețea, asigură transmiterea pachetelor prin intermediul unor adrese unice, specifice fiecărui nod, numite adrese Internet.

Protocolul principal de la acest nivel este IP (Internet Protocol), și caracteristica esențială este că fiecare pachet este tratat ca o entitate independentă (numită pachet sau datagramă), fără legături cu alte pachete. Acest nivel este nivelul responsabil cu rutarea pachetelor în Internet. Protocolul IP rutează pachetele prin rețelele interconectate îndeplinind și funcții de segmentare (la emițător) și de reasamblare (la destinatar) a pachetelor.

Acest protocol nu garantează livrarea pachetelor către destinatar, dar prin intermediul nivelului imediat superior, prin intermediul protocolului TCP, se asigură fiabilitatea corespunzătoare. În operația de rutare protocolul IP utilizează adresa IP (numită și adresă de rețea).

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

ICMP (Internet Control Message Protocol)

Protocolul IP furnizează un serviciu fără conexiune, care nu garantează livrarea fiecărui pachet la destinație. Pentru a înlătura acest dezavantaj se utilizează un mecanism prin care ruterele și sistemele din rețea comunică informații privind situațiile de funcționare anormală (destinație inaccesibilă, suprasolicitarea unui ruter, etc.). El poate fi utilizat de un sistem pentru a testa dacă un alt sistem este accesibil.

ARP (Address Resolution Protocol)

Transmiterea unui pachet se poate efectua și între două sisteme aflate în aceeași rețea fizică. Faptul ca sistemul destinatar este conectat la aceeași rețea fizică este constatat de către sistemul sursă, prin intermediul adresei IP de destinație, pe care o compară cu propria adresă IP, prin intermediul protocolului ARP. Deci putem spune că acest protocol permite unui calculator să determine adresa fizică unică (MAC) a unui alt calculator din aceeași rețea fizică cunoscând adresa IP (de nivel rețea) a acestuia.

Aceste tabele de translatare ARP nu sunt direct disponibile utilizatorilor sau aplicațiilor. ARP afișează lista corespondențelor între adresele IP și adresele fizice, determinate corect. De reținut că acest protocol este utilizat atunci când cele două calculatoare (sursă și destinație) fac parte din aceeași rețea fizică, deci nu este necesară utilizarea ruter-elor.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

Permite unui calculator să-și obțină, atunci când nu o cunoaște, adresa IP proprie, deci face operația inversă (cunoscând adresa fizică se determină adresa IP a stației) protocolului ARP.

Nivelul transport

Este proiectat astfel încât să permită conversații între entitățile pereche din gazdele sursă și, respectiv, destinație. Orice program de aplicație utilizează unul din cele două protocoale de transport, alegerea unuia sau altuia depinzând de necesitățile impuse de aplicația respectivă. Cele două protocoale sunt:

UDP (User Datagram Protocol)

Este un protocol nesigur, dar cu viteză mare de transmisie, care utilizează datagrame pentru livrarea datelor. Când se utilizează acest protocol, comunicația este efectuată prin serviciu fără conexiune (nu se stabilește un circuit între cele două calculatoare care vor să comunice), folosind IP pentru transferul mesajelor. Acest protocol nu garantează livrarea mesajului la recepție fără erori, fără pierderi, fără duplicate, în ordinea în care au fost emise. Acest protocol permite identificarea sistemelor sursă și destinație, precum și a programelor de aplicație între care are loc transferul de informație.

TCP (Transmission Control Protocol)

Este un protocol sigur, care asigură transferul fiabil al informațiilor între aplicațiile de pe cele două calculatoare aflate în comunicație. Acest protocol se ocupă cu depistarea și corectarea erorilor ce apar la transmisie. TCP-ul de pe dispozitivul emițător va realiza o legătură cu cel de pe dispozitivul receptor, acestea negociind cantitatea de date ce va fi transmisă, ansamblul fiind cunoscut sub denumirea de circuit virtual. Acest tip de comunicație se numește comunicație orientată pe conexiune.

TCP este o conexiune full-duplex, foarte stabilă și precisă, cu numărare de jetoane la recepție și corecție de erori. El preia blocuri de informație, pe care le împarte în segmente, aceste segmente fiind ulterior numerotate. La destinație, protocolul TCP existent acolo va fi astfel capabil să reasambleze informația primită de la emițător. După trimiterea fiecărei secvențe (segment numerotat), protocolul TCP emițător va aștepta confirmarea de primire de la receptor, iar dacă nu o primește recurge la retrimiterea segmentului.

Oricum, este important de cunoscut faptul că folosirea TCP-ului nu este neapărat necesară decât atunci când fiabilitatea este foarte strictă, acest protocol întârziind semnificativ transmisia de date.

Nivelul aplicație

Nivelurile de sub nivelul aplicație servesc la asigurarea unui transport sigur, dar nu îndeplinesc nici o funcție concretă pentru utilizatori. De-abia la nivelul aplicație pot fi găsite toate aplicațiile interesante pentru utilizatori, dar chiar și la acest nivel apare necesitatea unor protocoale care să permită funcționarea aplicațiilor.

Programele care utilizează suita de protocoale TCP/IP este în continuă creștere, și din această cauză lista acestor protocoale este deschisă, ea mărindu-se pe măsură ce apar noi aplicații (programe). Acest nivel asigură utilizatorilor rețelei (tot prin intermediul programelor de aplicație) o gamă largă de servicii, dintre care cele mai utilizate sunt:

Critici aduse modelului TCP/IP

Mai întâi, modelul nu face o distincție clară între conceptele de serviciu, interfață și protocol. O practică recomandabilă în ingineria programării este să se facă diferența ăntre specificație și implementare pe când TCP/IP nu face. De aceea, modelul TCP/IP nu este un ghid prea bun de proiectare a rețelelor noi folosind tehnologii noi.

În al doilea rând, modelul TCP/IP nu este de loc general și nu este aproape deloc potrivit pentru descrierea altor stive în afara celei TCP/IP. De exemplu, descrierea SNA-ului folosind modelul TCP/IP ar fi aproape imposibilă.

În al treilea rând, nivelul gazdă la rețea nu este de loc un nivel – în sensul normal în care este folosit termenul în contextul protocoalelor organizate pe niveluri – ci este o interfață (între nivelurile rețea și legătură de date). Distincția între o interfață și un nivel este importantă și de aceea trebuie să i se acorde atenția cuvenită.

În al patrulea rând, modelul TCP/IP nu distinge (și nici măcar nu menționează) nivelurile fizic și legătură de date. Acestea sunt complet diferite. Nivelul fizic are de-a face cu caracteristicile de transmisie ale comunicațiilor prin cablu de cupru, fibre optice sau radio. Rolul nivelului legătură de date este să delimiteze începutul și sfârșitul cadrelor și să le transporte dintr-o parte în alta cu gradul de siguranță dorit. Un model corect ar trebui să includă ambele niveluri ca niveluri separate, iar TCP/IP nu face acest lucru.

2.2.Proiectarea rețelelor Fast Ethernet

Prin rețea se înțelege o colecție de calculatoare independente ce comunică unul cu altul printr-un mediu de comunicație comun.

Rețelele LAN (Local Area Network) sunt acele rețele ce sunt limitate la o anumită zonă geografică, cum ar fi o clădire sau un grup de clădiri. Proiectarea unei astfel de rețele locale nu este deloc simplă, ea putând conține chiar și câteva sute de calculatoare.

Rețeaua WAN (Wide Area Network) reprezintă o rețea constituită din mai multe rețele locale separate din punct de vedere geografic. Legătura între aceste rețele locale se face prin diferite moduri: linii telefonice, legătură prin satelit, etc.

Intranetul este o rețea privată bazată pe protocolul Internet, dar disponibilă doar în interiorul respectivei organizații care a creat rețeaua.

Un protocol de rețea este un standard pe baza căruia comunică două sau mai multe calculatoare. Un protocol definește modul de identificare al calculatoarelor din rețea, forma în care sunt transmise datele și modul de prelucrare a acestora odată ce au ajuns la destinație. În plus mai sunt tratate și cazurile de eroare sau pierdere a legăturii.

Cele mai cunoscute protocoale sunt: IPX (pentru Novell NetWare), TCP/IP (pentru UNIX, Windows NT, Windows 95 și altele), DECnet (pentru calculatoare DEC), AppleTalk (pentru Macintosh) și NetBIOS/NetBEUI (pentru rețele Windows NT).

2.2.1 Elementele unei rețele Fast Ethernet

O rețea Ethernet are trei elemente de bază:

1. Mediul fizic de comunicație – folosit pentru transmiterea semnalului purtător de informație între calculatoarele rețelei.

2. 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.

3. Cadrarea informației – un cadru Ethernet ce constă într-un set standardizat de biți folosit la transportul datelor prin rețea.

pentru fiecare placă de rețea, sunt atribuite de producător și nu pot fi modificate.

Protocolul CSMA/CD

Reteaua Ethernet folosește protocolul numit CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect). Termenul de acces multiplu ("Multiple Access") provine de la faptul că fiecare stație este conectată la același mediu de comunicație. "Carrier Sense" – înainte de a transmite date, o stație verifică linia pentru a vedea dacă nu există nici o altă stație care transmite ceva. Dacă se constată că linia nu este ocupată, stația poate începe să transmită date cu o viteză de 100 Mbps.

Viteza luminii și a semnalului electric fiind de 300000 m/s, înseamnă că electronii vor parcurge 0.3 m într-o nanosecundă. Astfel că, după ce semnalul electric pentru primul bit a parcurs aproximativ 30 m, stația începe transmisia celui de-al doilea bit. Însă, un cablu Ethernet poate avea mai mult de 30 m. Dacă două stații se află la o distanță de 100 m legate la același cablu de rețea, și ambele încep transmisia în același timp (găsind ambele linia liberă), atunci fiecare va fi în mijlocul transmiterii celui de-al treilea bit când semnalul de la fiecare stație ajunge la cealaltă. Acest exemplu explică necesitatea părții de "Collision Detect". Două stații pot începe transmiterea datelor în același timp, însă semnalele fiecăruia vor coliziona doar după câteva nanosecunde. Când apar astfel de coliziuni cele două stații încetează transmisia și se încearcă mai târziu după o perioadă de timp aleasă aleator.

Pentru ca sistemul de control al accesului la mediul de comunicație să funcționeze corect (CSMA/CD), toate interfețele Ethernet trebuie să răspundă semnalului recepționat într-o perioadă dată de timp. Această necesitate timp este bazată pe perioada de timp necesară unui semnal să ajungă de la un capăt al mediului de comunicație la celălalt și înapoi, acest timp este cunoscut sub numele de timp de întoarcere ("round trip time").

Timpul de întoarcere maxim este strict limitat pentru a asigura ca fiecare interfață să poată recepționa toate semnalele din linia de comunicație într-o perioadă de timp specificată. Cu cât este mai lung un segment de rețea, cu atât mai mult timp îi ia unui semnal să îl parcurgă. La proiectarea unei rețele Ethernet trebuie deci, să se asigure ca timpul de întoarcere să fie în limitele specificate, indiferent de combinația de cabluri și echipamente folosite în rețea.

Repetor (repeater) și comutator (switch)

Rețeaua Ethernet a fost astfel proiectată 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 împreună 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 combină 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 aplică rețelei globale ci doar rețelelor Ethernet obținute prin divizare.

Prin folosirea comutatoarelor se și pot lega mai multe rețele Ethernet distincte.

O rețea Ethernet poate fi constituită:

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 simplă poate suporta un număr de câteva zeci de stații, o rețea extinsă poate lega câteva sute sau mii de stații.

Comutatoarele examinează fiecare pachet recepționat pe fiecare port, îl procesează și îl transmite (dacă este cazul), pe baza unei baze de date inițiale sau create dinamic, către portul ce corespunde stației destinație. Pe când repetorul retransmite fiecare cadru primit pe toate porturile, fără nici un fel de prelucrare a pachetului.

În comutator se păstrează o bază de date cu adresele Ethernet ale stațiilor și portul din comutator corespunzător fiecărei stații. Când comutatorul recepționează un cadru Ethernet, folosește adresele sursă și destinație pentru a determina dacă cele două stații se găsesc pe același segment de rețea, caz în care pachetul este filtrat (este șters). Dacă stațiile se găsesc pe segmente diferite, pachetul este trimis doar pe segmentul stației destinație.

Cu o astfel de funcționare, un comutator împarte rețeaua în domenii de coliziune distincte – câte unul pentru fiecare segment, spre deosebire de un repetor care formează un singur domeniu de coliziuni.

Rețeaua Ethernet sta la baza rețelei Fast Ethernet

Este cel mai cunoscut nivel fizic de comunicație pentru o rețea locală, prin intermediul căruia se transmite informația între calculatoare la la viteza de 10 milioane de biți pe secundă (Mbps). Standardul Ethernet este definit de IEEE (Institute for Electrical and Electronic Engineers) ca IEEE 802.3. Acest standard definește regulile pentru configurarea unei rețele Ethernet precum și modul de interacțiune între diferitele elemente ale unei astfel de rețele.

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. Informația este transmisă serial, un bit la un moment dat, prin linia de comunicație către toate stațiile atașate acesteia.

Pentru rețelele Ethernet care necesită viteze de comunicație mai mari, a fost introdus standardul Fast Ethernet (IEEE 802.3u). Acest standard a ridicat limita de viteză de la 10 Mbps la 100 Mbps cu modificări minimale la structura fizică existentă, fiind foarte atractiv pentru îmbunătățirea rețelelor Ethernet. Însă viteza ridicată impune mai multe limitări în proiectarea acestor rețele.

Distanțele maxime pentru segmentele de rețea Fast Ethernet și numărul de stații legate la o rețea Fast Ethernet depind de tipul cablului de transmisie folosit:

2.2.2. Determinarea întârzierii în propagare

Standardul Ethernet specifică lungimea minimă pentru un pachet la 512 biți. Astfel că întârzierea introdusă de rețea trebuie să fie mai mică decât timpul de transmisie al celor 512 biți. Deoarece acest timp este foarte important în instalarea corectă a unei rețele Fast Ethernet, este necesar a planifica rețeaua pe baza lui:

în primul pas se localizează cele două noduri mai îndepărtate unul de celălalt;

în pasul doi se determină locul unde se va plasa hub-ul (sau hub-urile);

se însumează întârzierile introduse de fiecare dispozitiv și cablu (pe calea cea mai lungă) și se compară cu 512. Dacă valoarea este mai mică rețeaua este validă din punct de vedere teoretic.

Durata de propagare este măsurată în timp pe bit. Un timp bit este definit ca durata unui bit de date pe rețea (pentru Fast Ethernet 10-8 s). Deoarece protocolul CSMA/CD cere ca primul bit al oricărei transmisii să ajungă în cel mai îndepărtat punct al rețelei înainte ca ultimul bit să fie trimis, și dacă cel mai mic pachet are dimensiunea de 512 biți, rezultă că rețeaua trebuie proiectată astfel încât în cel mai rău caz să avem întârzierea sub 512 timp bit.

Fiecare cablu și dispozitiv prin care trece semnalul de la un capăt la celălalt va introduce o anumită întârziere:

Proiectarea unei rețele Fast Ethernet

Proiectarea rețelelor Ethernet și Fast Ethernet se bazează pe anumite reguli care trebuie urmate pentru ca acestea să funcționeze corect. Numărul maxim de noduri, numărul de repetoare și lungimile maxime ale segmentelor sunt determinate pe baza proprietăților electrice și mecanice ale fiecărui tip de mediu Ethernet și respectiv Fast Ethernet. Dacă în proiectarea rețelei nu se respectă regulile amintite, atunci nu vor fi respectate specificațiile pentru timpul de întoarcere, pierzându-se pachete și încărcându-se traficul cu retransmiteri repetate.

La proiectarea unei rețele Ethernet trebuie respectate următoarele trei reguli:

rețeaua poate avea cel mult cinci segmente conectate (distanța maximă dintre nodurile rețelei trebuie să nu depășească 500m);

se pot folosi doar patru repetoare;

din cele cinci segmente, doar trei pot avea noduri atașate. Celelalte două trebuie să fie legături între repetoare.

Fast Ethernet a modificat aceste reguli, deoarece unui pachet de dimensiune minimă îi ia mai puțin timp propagarea prin mediul fizic decât în cazul unui Ethernet normal. Astfel că pentru Fast Ethernet sunt permise mai puține repetoare. În rețelele Fast Ethernet, există două tipuri de repetoare:

repetoare de clasa I au o latență de 0.7 microsecunde și sunt limitate la un repetor pe rețea;

repetoare de clasa II au latența de 0.46 microsecunde și sunt limitate la două repetoare pe rețea.

Proiectarea unei rețele

La proiectare unei rețele trebuie să se ia în considerație următoarele aspecte:

cerințele de rețea pentru fiecare stație;

gruparea stațiilor ce comunică cel mai des între ele în același segment;

căutarea modelelor de trafic pe departamente;

evitarea gâtuirilor prin legături rapide pe acele porțiuni;

modificarea iterativă a stațiilor în cadrul segmentelor până când toate nodurile ajung la o utilizare mai mică de 35%.

2.2.3 Cablarea rețelei

Problemele cele mai dese care apar într-o rețea Fast Ethernet sunt datorate instalării necorespunzătoare a cablurilor. Astfel că trebuie respectate câteva reguli și la cablarea rețelei:

pentru a se obține o performanță maximă, trebuie folosite cabluri UTP de categoria 5;

rețeaua Fast Ethernet este foarte sensibilă la zgomotele electrice și la interferențe, astfel că trebuie să se evite trecerea cablului de rețea pe lângă linii de tensiune, lumini fluorescente sau orice alt echipament electric de putere.

2.2.4. Congestionarea rețelei

Pe măsură ce crește numărul de utilizatori, dimensiunea aplicațiilor și datelor vehiculate în rețea, performanțele acesteia se deteriorează datorită folosirii mediului unic de comunicație.

Factorii care afectează eficiența unei rețele sunt:

cantitatea traficului;

numărul de stații;

dimensiunea pachetelor;

dimensiunile fizice ale rețelei.

Parametrii pentru măsurarea eficienței unei rețele Ethernet:

raportul între încărcarea maximă și cea medie;

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

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

Pentru determinarea acestor parametrii se pot folosi diferite utilitare de rețea, luându-se în calcul atât valorile medii cât și cele maxime. O rețea Ethernet funcționează la parametrii optimi dacă rata coliziunilor nu depășește 10% și dacă rata de utilizare este sub 35%.

Timpul de răspuns al rețelei (performanța rețelei transpusă în termenii utilizatorului) suferă pe măsură ce crește încărcarea acesteia, iar la creșteri nesemnificative ale traficului (din punctul de vedere al utilizatorului) performanța descrește foarte mult. Aceasta deoarece în Ethernet, numărul de coliziuni crește odată cu creșterea încărcării rețelei, cauzând retransmisii ce încarcă și mai mult rețeaua, producând mai multe coliziuni, supraîncărcarea rețelei îngreunând traficul considerabil.

Soluții pentru creșterea performanțelor rețelei:

împărțirea rețelei în mai multe segmente ce întră într-un repetor:

amplificarea semnalului.

înlocuirea repetorului central cu un comutator:

conexiuni mai rapide la server(e);

izolarea traficului irelevant la fiecare segment de rețea;

adăugarea de comutatoare la backbone switched network – congestia unei rețele comutate poate fi rezolvată prin adăugarea de noi porturi de comutare și prin creșterea vitezei acestor porturi. Segmentele cu performanță scăzută sunt identificate prin măsurători de performanță și soluțiile posibile sunt:

segmentarea în continuare a respectivei porțiuni de rețea;

conexiuni mai rapide (Fast Ethernet).

Modificările aduse unei rețele sunt de cele mai multe ori evolutive și nu revoluționare, acestea făcându-se încet și încercând a se păstra cât mai mult din structura și echipamentele curente, înlocuindu-se doar cele învechite sau cele pentru care nu mai există nici o altă soluție.

Fast Ethernet este foarte ușor de adăugat la cele mai multe dintre rețele. Un comutator sau o punte (bridge) permite conectarea unui Fast Ethernet la infrastructura Ethernet existentă pentru a îmbunătăți viteza pe porțiunile critice. Tehnologia mai rapidă este folosită pentru a conecta comutatoarele între ele pentru a se evita gâtuirile.

3. Rețea locala la metrou (LAN) structura hardwere pentru proiectarea rețelei din interiorul unei stații.

Pentru proiectarea unui sistem de informare al calatorilor avem nevoie de infrastructura, astfel nu se poate vorbi de “sistem de informare al calatorilor” daca nu ar “avea in spate” o retea locala.

Rețeau de calculatoare din statia de metrou este o retea client-server care se bazează pe servere ce oferă administrarea și securitatea informațiilor din rețea și împart procesele unei sarcini între clienți și server. Client-ul este denumit terminalul din față (front-side) și cere servicii ca de exemplu salvare de fișiere sau tipărire, iar server-ul, denumit terminalul din spate (back-side) îndeplinește cerințele clienților.

Rețelele client server au următoarele avantaje:

– securitatea centralizată și fiabilitate mare;

– stocarea centralizată a fișierelor ce permite lucrul simultan cu date și salvări de siguranță a datelor critice;

– posibilitatea serverelor de a aloca toate resursele hardware și software scăzând costurile globale;

– posibilitatea de partajare a resurselor scumpe (imprimante laser);

– optimizarea serverelor pentru a mări viteza resurselor partajate;

– o securitate sporită datorită nivelelor multiple de securitate;

– utilizatorii sunt degrevați de sarcina împărțirii resurselor;

– administrarea ușoară a rețelelor mari;

– organizarea centralizată a datelor, eliminându-se posibilitatea pierderii lor

Dezavantajele sunt hardware-ul costisitor, sistemele de operare și licențele utilizator scumpe si nevoia unui administrator de sistem.

3.1 Topologia rețelei.

Rețeau locala proiectata pentru informarea calatorilor aflati in statiile de metrou este bazata pe modelul Fast Ethernet, cu o totpologie stea, folosind metoda de acces CSMA/CD (Carier Sense Multiple Acces/Collision Detection)

Această topologie stea este specifică standardului Fast Ethernet (IEEE 802.3u), denumit și 100 BaseT, această abreviere provenind de la 100 Mb/secundă, Base Medium, Twisted Pairs. Aceasta însemnă că se vor folosi cabluri cu perechi de fire torsadate, de tip UTP (Unshielded Twisted Pairs), STP (Shielded Twisted Pairs), sau ScTP (Screened Twisted Pairs), cu acest tip de cabluri atingându-se teoretic viteze de 100 Mb/s. Lungimea cablurilor nu poate depăși 100 de metri, altfel pot apărea erori. Mufele folosite vor fi de tipul RJ-45.

Reteau presupune si folosirea fibrei optice pentru interconectare statiilor de metrou; distanta dintre aceastea putand sa ajunga la 2000m.

Într-o topologie de tip stea, calculatoarele sunt conectate la un nod central numit HUB, metodă folosită în cazul în care se dorește o extindere ulterioară a rețelei sau când este necesară o eficiență crescută a rețelei.

Fiecare calculator al unei rețele stea comunică cu HUB-ul central, care retransmite mesajele tuturor celorlalte calculatoare. Am folosit topologia stea ca arhitectura pentru retea pentru avantajele pe care le prezinta :

– este foarte ușor de modificat orice element din rețea, inclusiv concentratorul (în cazul extinderii);

– HUB-ul este un punct important în procesul de diagnosticare a funcționalității rețelei de tip stea (există HUB-uri inteligente cu facilități de monitorizare a traficului și management centralizat al rețelei);

– defectarea unui calculator nu duce la defectarea întregii rețele, defectul fiind detectat și izolat de către concentrator;

– utilizând un concentrator potrivit se pot utiliza mai multe tipuri de medii de transmisie (cablu coaxial, UTP sau fibră optică).

Dezavantajele rețelei stea:

– defectarea concentratorului duce la defectarea întregii rețele;

– pentru retransmiterea semnalului prin broadcast sau comutație sunt necesare echipamente speciale în punctele centrale;

– costul pe ansamblu este ridicat, necesitând lungimi mari de cablu pentru conectarea unui singur calculator.

3.2 Descrierea echipamentului folosit in interiorul unei stații.

Metoda de acces CSMA/DC (Carrier Sense Multiple Acces/ Collision Detection)

Specificatii IEEE802.3

Viteza de trasfer a retelei este de 100 Mbps

Standard de cablare 100 BaseT dupa denumire presupune ca vom folosi cabluri cu perechi de fire torsadate, de tip UTP (Unshilded Twisted Pairs) cu acest tip de cabluri ajungandu-se teoretic la viteze de 100 Mbps.Lungimea cablului nu va depasi 100 de metri.

Fiecare locatie va avea un numar de 2 statii de lucru (calculatore)

Interconectarea intre statiile de lucru din locatie se va face cu ajutorul unui switch de tip SMC-108 FDT cu port optional pentru fibra optica.

Sistemul este alcatuit din servere si statii de lucru, modelul folosit fiind client-server.Numarul de servere folosit va fi in numar de 3 iar cel de statii de lucru se va stabili in functie de complexitatea statiei de metrou.

Va mai exista o stație pentru „management” al rețelei în sediul Metrorex, va fi creat un utilizator cu drept de administator, va avea control total asupra rețelei putand să administreze toate cele 3 servere.

O singura statie de metrou va avea „privilegiul” găzdui serverele si aceasta va stația de metrou Piața Unirii aleasa datorită complexității si așezării geografice.

Cele 3 servere vor fi „dedicate” adica va fi un server pentru administarea rețelei, unul pentru baza de date si un server de web.

Vor 2 statii de lucru cu configuratii hardwere diferite si se împart in doua categorii dupa cum urmeaza:

a) 1 statie sau mai multe (in functie de marimea statiei de metrou) pentru transmiterea pachetelor de date privind societatea Metrorex.

b) 1 statie folosita exclusiv pentru sistemul de informare al călătorilor.

Structura Hardwere a server-ului folosit:

Tipul procesorului : 2,8 GHz Intel Xeon

Memorie : 1024 MB RAM

Hard-disk : 80 GB

Unitate : CD-ROM 48X MAX

Placa video : GE Force 4MX 440

Statia de lucru care are rol de Server va fi un sistem multi-procesor pentru o putere mai mare de calcul.

Este prevazut cu o configurare RAID 2 (Mirror) adica fiecare hard disk are o dublura pe care este stocata aceeasi informatie, defectarea uneia dintre ele nu duce la pierderea informatiei.

Locția care a fost aleasa pentru găzduirea server-ului este stația de metrou Piața Unirii datorita complexitatii si așezarii geografice.

Structura Hardwere a statiei folosita in scopul societatii:

Tipul procesorului : Intel Pentium 2,4 GHz

Placa de baza : GigaByte GA 8PE800

Memorie : 512 MB RAM

Hard-disk : 40 G

Unitate CD-ROM

Placa video : GeForce4 MX

M-am gandit la o configurare hardwere care sa indeplineasca cerințele aplicație si să fie cat mai rentabilă în ce privește costul. Ceva mai special si mai costisitor va fi monitorul stației folosite pentru sistemul de informare al calatorilor, care va fi un monitor CRT Touch Monitor.Acest monitor folosește tehnologia „touch screen”.

3.3 Noțiuni generale despre tehnologia „touch screen”

Tehnologia “touch screen” este din ce in ce mai folosita in toate tarile dezvoltate ,din pacate la noi in tara foarte putin. Este folosita in multe domenii cum ar fi:

Informarea in locuri publice (spitale, statii de metrou, aeroporturi, supermarket-uri, etc.); pentru agende personale asa numitele PDA(Personal Digital Assistant); pentru bancomatele de la banci(ATM).

Monitoarele de tip “touch screen” functioneaza pe un principiu destul de simplu, chiar daca tehnica implicata nu este deloc simpla. Aceste monitoare sunt alcatuite din doua straturi conductoare separate de unul neconductor. In momentul in care cel care opereaza atinge stratul exterior, acesta este apasat inspre interior si, prin intermediul unor mini-intrerupatoare, intra in contact cu stratul interior, dand nastere unui contact electric.

Cele mai multe monitoare de acest tip sunt construite din straturi foarte subtiri de material conductor transparent, de obicei folosindu-se indium tin oxid (ITO). Acest strat ITO este foarte subtire, de ordinul a catorva sute de atomi, si foarte fragil. Peste acesta se aseaza un strat multifunctional, cu rol de protectie, de minimizare a reflexiei luminii primite de catre monitor si de maximizare a luminii “utile” emise de catre acesta.

Principiul de functionare este redat in figurile de mai jos.

In primul rand, in fiecare colt al ecranului este aplicata o mica tensiune. In momentul in care utilizatorul atinge monitorul cu un deget, creaza un curent minuscul care se indreapta catre punctul de contact, in acest fel creand o cadere de tensiune. Analizand valorile tensiunii in punctele ecranului, un controler calculeaza coordonatele punctului de contact sile transmite mai departe catre aplicatia-interfata.

Cele doua straturi conductoare sunt separate de un strat neconductor. Insa acest strat are pe suprafata sa mii de puncte de contact conductoare, incorporate intr-o matrice de contact. Dupa cum se vede si in figura de mai jos, in momentul in care stratul exterior este apasat de catre atingerea utilizatorului, acesta intra in contact cu mai multe astfel de puncte. In acest fel se considera ca un minicircuit cu rol de intrerupator a fost inchis si pe baza calculelor ce implica variatiile de tensiune se afla coordonatele punctului de contact.

4. Structura software de aplicatie pentru reteau proiectata din interiorul unei statii de metrou

4.1 Windows Server 2003- prezentare generală

Familia serverelor Windows Server 2003, reprezintă fundația construită pentru firmele aflate pe o piață mereu în schimbare. Windows Server 2003 promite să ofere o fundație fără precedent pentru utilizarea calculatoarelor, pentru firmele de toate mărimile.

Construit pe Windows 2000, Serverul Windows Server 2003 include toate funcționalitățile pe care un client le-ar aștepta de la un sistem de operare Windows Server și anume siguranță, securitate și scalabilitate. În plus, Microsoft a îmbunătățit și extins familia produselor Windows Server pentru a da posibilitatea firmelor să experimenteze total funcționalitatea .NET.

Familia de servere Windows include patru produse:

• Windows Web Server 2003

Un produs nou din familia de servere Windows, serverul Windows Web Server 2003 este optimizat atât pentru găzduirea pe Web cât și pentru deservirea sa.

-usor de administrat

-furnizează o platformă pentru dezvoltarea rapidă și desfășurarea

serviciilor pe Web precum și a aplicațiilor care utilizează tehnologia

Microsoft ASP.NET, o parte cheie a cadrului de lucru .NET.

-se poate gestiona cu o interfață bazată pe browser de la o stație de

lucru la distanță.

• Windows Standard Server 2003

Windows Standard Server 2003 este un sistem de operare în rețea

sigur care oferă rapid și ușor soluții pentru firme. Acest server flexibil

este alegerea ideală pentru nevoile zilnice ale firmelor de toate

mărimile.

-acceptă partajarea fișierelor și imprimantelor.

-oferă conectivitate sigură la Internet.

-permite desfășurarea centralizată a aplicațiilor din spațiul de lucru.

-oferă posibilitatea unei bogate colaborări între angajați, parteneri și

clienți.

-acceptă multiprocesarea șimetrică cu două căi și până la 4 gigaocteți

(GO) de memorie.

• Windows Enterprise Server 2003

Construit atât pentru firmele medii cât și pentru cele mari, Windows Enterprise Server 2003 oferă funcționalitatea necesară pentru infrastructura firmei, aplicațiile de tip linie de afaceri și tranzacțiile comerciale electronice.

-este un sistem de operare cu funcționare completă care acceptă până la opt procesoare.

-oferă caracteristici din clasa pentru firme cum ar fi clustering cu patru

noduri și până la 32 GB de memorie.

-este disponibil pentru computere bazate pe Intel® Itanium™.

• Windows Datacenter Server 2003

Server 2003 Construit pentru a oferi soluții critice pentru firmele care necesită cele mai scalabile baze de date și o prelucrare a tranzacțiilor în volum mare, Windows Datacenter Server 2003 este o platformă ideală pentru consolidarea serverului.

-este cel mai puternic și cel mai funcțional sistem de operare pentru servere pe care l-a oferit vreodată Microsoft.

-acceptă o multiprocesare șimetrică cu până la 64 de căi.

Avantajele familiei Windows Server 2003

Windows Server 2003 oferă patru avantaje primare care vă dau posibilitatea să:

Server 2003 este construit pe Windows 2000 cu îmbunătățiri suplimentare. Este arhitectura de calcul cea mai cuprinzătoare, puternică și flexibilă oferită de Microsoft.

Serverul Windows Server 2003 asigură fundația solidă necesară pentru construirea unui mediu de calcul cuprinzător, integrat și flexibil care dă clienților cel mai mare răspuns la investițiile lor IT de astăzi și de mâine.

Windows Server 2003 este construit pe standardele industriale care permit clienților să-și extindă aplicațiile existente și să-și dezvolte rapid unele noi.

Dezvoltatorii pot să construiască direct pe serverul de aplicație utilizând serviciile Web precum și codul administrat și apoi vor rula aceste aplicații pe orice platformă de aplicații Web.

Acest nivel de dezvoltare facilă a aplicației încurajează înnoirea procesului afacerii și sporește posibilitățile afacerii atât intern cât și extern.

Îmbunătățiți comunicarea și colaborarea angajaților din firmă:

Familia de servere Windows Server 2003 ajută angajații să comunice mai bine și să lucreze mult mai ușor împreună utilizând instrumentele promovate de colaborare în echipă și comunicațiile sigure în timp real. De asemenea, permite datelor mobile sigure precum și fluxurilor de media să fie livrate unui mare număr de echipamente conectate.

Deoarece serverul este disponibil în mod continuu, angajații pot să acceseze informațiile din orice loc, în orice moment și pe orice echipament existent în firmă care îmbunătățește productivitatea.

Vă conectați sigur cu clienții

Serverul Windows Server 2003 ajută firmele să ajungă în mod sigur la clienții lor și să îmbunătățească calitatea fiecărei legături. Prin utilizarea instrumentelor ce se pot particulariza și a metodelor flexibile de comunicare cum ar fi fluxurile de media, firmele au posibilitatea să-și adapteze serviciile și comunicațiile în vederea îndeplinirii dorințelor clienților.

Windows Server 2003 interacționeză complet cu serverele bazate pe Windows 2000. Dacă utilizați deja un server Windows 2000, aveți posibilitatea să faceți ușor un upgrade și să beneficiați de multiplele extenșii din serverul Windows Server 2003

Serviciile oferite de oricare din aceste produse sunt:

Servicii Web și de aplicații:

• Internet Information Services 5.0 (IIS)

• Mediul de programare Active Server Pages (ASP)

• Platformă multimedia

• Aplicații cu suport Active Directory

• Web Folders

• Tipărirea pe Internet

• Suport pentru sisteme cu 8 GB de memorie

• Performanță ASP îmbunătățită

• Protecția fișierelor Windows

• Certificare de driver

• Protecția aplicațiilor IIS

• Certificarea aplicației și protecția DLL-urilor

Servicii de securitate:

• Suport pentru cele mai recente standarde de securitate

• Autentificare Kerberos

• Infrastructură cu cheie publică – Public Key Infrastructure (PKI)

• Suport pentru carduri inteligente

• Criptarea sistemului de fișiere

• Set de instrumente pentru configurarea securității – Security Configuration

Toolset (SCTS)

• Gestionarea politicii de grup PKI

Comunicații și rețele:

• Comunicații securizate în rețea

• Serviciu de rutare și acces de la distanță

• Virtual private networking (VPN)

• DNS dinamic

• Partajarea conexiunii Internet

• Rețele

Integrare multi-platforme:

• Interoperabilitate ridicată cu calculatoarele client

• Interoperabilitatea aplicațiilor și directoarelor

• Interoperabilitatea cu servere și mainframe-uri

Servicii de fișiere și de tipărire:

• Distributed File System (DFS)

• Gestionarea ierarhică a stocării

• Gestionare dinamică a volumelor

• Backup și recuperare

Server-ul pentru baza de date:

Asigură rețelei o bază de date puternică, fiind un sistem de tipul client-server, aplicația rulând pe două componente separate:

– terminalul clientului, unde rulează aplicația de tip client ce asigură de regulă doar interfața și funcții simple de interogare a bazei de date;

– terminalul serverului, unde rulează aplicații puternice ce necesită resurse mari, procesează cererile și dau rezultatele clienților.

4.2 Configurare Server de Web

Pe server-ul de web va fi configurat serviciul IIS (Internet Information Server), care este un server de aplicatii si fisiere ce utilizeaza protocoalele HTTP, FTP, NNTP si SMTP.

IIS are facilitati ca :

a) Microsoft Index Service – la instalare, acesta construindu-și un index al fișierelor se pe serverul web.Indexul updatat automat la orice adaugare, stergere sau schimbare de fisiere de pe server.

b) Secure Sockets Layer (SSL) – furnizează serviciu de securitate handshake (dialog de confirmare) înainte de inițierea conexiunii TCP/IP intre serverul web si client.

c) Windows Media Service – permite utilizatorilor Internet sa incarce pagini Web video, audio, sau fisiere animate.

Instalare IIS (Internet Information Services)

Pentru a nu lasa puncte vulnerabile la posibile atacuri asupra sistemului Windows Server 2003 IIS nu este instalat implicit. Trebuie sa se faca o instalare manual urmarind cativa pasi care ne sunt indrumati de asa numitul vrajitor (wizard): Add Or Remove Programs care se gaseste în Control Panel; se selecteaza Application Server; se da un click pe Details si dupa aceea se selectează Internet Information Services (IIS).

O data instalat IIS, exista un site configurat implicit.

Putem creea site-uri noi. pentru acest lucru avem optiunea “new site” care ne deschide un vrajitor care ne indruma pas cu pas ce avem de facut.

Trebuie introdusă adresa serverului, adica adresa unde se va afla site-ul web (adresa catre care statiile fac cererea pentru obtinerea datelor)

In pasul urmator trebuie sa specificam locatia unde se gasesc fisierele care formeaza site-ul :

Managementul site-ului se poate face cu ajutorul unei interfete grafice usor de utilizat .

La butonul de proprietati avem mai multe tab-uri din care putem sa stabilim permisiunile asupra site-ului, locatia directorului unde se afla fisiereele din site precum si alte caracteristici legate de largimea de banda alocata pentru accesarea site-ului.

Metode de autentificare

Serverul IIS pune la dispozitie urmatoarele metode de autentificare:

Autentificare pentru utilizator anonim(Anonymous authentication)-utilizatorii pot accesa partea publica a site-ului neavand nevoie de cond si parola

Autentificare de baza (Basic authentication) –aceasta metoda presupune ca utilizatorul sa aiba un cont local in domeniu in care se afla server-ul;datele de identificare sunt trimise in text, necodificate

Autentificare in retea aceasta metoda presupune ca utilizatorul sa aiba un cont local in domeniu in care se afla server-ul ; datele de identificare suntn criptate.

Serviciul IIS reprezintă o unealtă flexibilă având posibilitatea de a gazdui mai multe site-uri pe același server.

Se folosește un model client server care imparte aplicația de rețea in două părți: partea de client a unei legături de rețea cere informatii sau servicii de la partea de server.

Clientul de web va accesa pagina cu ajutorul browser-ului, program de navigare care aduce pagina cerută, interpretează textul si comenzile de formatare si afișeaza pagina dorită.

4.3 Prezentare a programului de informare al călătorilor din interiorul unei stații de metrou.

Site-ul, fiind defapt aplicatia, este mijlocul ales pentru informarea

calatorilor. Accesarea site-ului se va face cu ajutorul browser-ului, el va putea fi accesat numai pe rețeau locala.

Pentru o imagine de ansamplu a site-ului voi enumera cateva puncte dezvoltate :

a) Harta metroului care va indica stația de metrou in care se afla calatorul in primul rand si pozitionarea celorlalte stații.

b) Timpul real în care vine urmatorul metrou.

c) Programul Metrorex adica la ce ora va circula primul tren indicându-se stația și de asemenea ultimul tren.

d) Statiile unde se pot face abonamente la metrou si programul de functionare al acestora

e) Nodurile Metrorex adica statiile care fac legatura dintre magistrale avnd atasate o ghidare a calatorilor.

f) Liniile RATB cu care se poate circula Ex.Bus 336, Bus 123 si totodata se vor arata liniile care nu sunt circulabile din diferite motive si se vor da alternative Ex. linia de tranvai 35 este suspendata.Este prezentata cea mai apropiata statie de metrou de asemenea exista si o harta RATB care vine in sprijinul calatorilor.

g) Puncte orientative la suprafata adica de exemplu enumerarea unor cladiri importante din zona repectiva (Magayinul Unirea, Spitalul Municipal)