INTRODUCERE ÎN REŢELE DE CALCULATOARE

INTRODUCERE ÎN REŢELE DE CALCULATOARE CE ESTE O REŢEA EVOLUŢIA REŢELELOR COMPONENTE DE BAZĂ TERMINOLOGIE 1. Ce este o reţea Hub / Switch PC-1 PC-2 sau PC la PC (conexiune directă)

2. Evoluţia reţelelor PC-1 PC-2 • Sneaker Net - mediu fără reţea Floppy disk mediu de reţea • Reţele mici “peer-to peer” (max.10 calculatoare) • Resurse partajate • Modul de lucru: copierea fişierelor sau conectare directă la calculatorul ce deţine resursa Fiecare calculator din grup este perechea celorlalte Fiecare utilizator poate hotărî ce resurse proprii pot fi accesate de alţi utilizatori, dar nu are nici un control asupra celorlalte PC-uri.

Reţea complexă

MESAJE: pachete, cadre (frame),datagrame, celule • Denumirile mesajelor • Multe tehnologii de reţea se bazează pe comutarea pachetelor, ceea ce presupune creare de blocuri mici de date, care sunt trimise în reţea • Denumirea generică pt. pachete: MESAJE • Utilizarea altor denumiri pentru mesaje permite asocierea cu anumite protocoale şi tehnologii ce operează pe diferite nivele ale modelului OSI: • Pachet – se referă la un mesaj trimis de regulă de un protocol ce operează la nivelul de reţea  pachete IP; termenul de pachet se utilizează şi generic pentru mesaj • Datagramă – similar pachetului; se referă la nivelul de reţea, dar şi pt. a referi un mesaj transmis la un nivel superior

Cadru (Frame)– asociat cu mesajele care circulă la nivele coborâte (în particular Data Link); se utilizează uneori la nivel fizic, când formatarea mesajului se face cu o tehnologie pe nivelul 1. Termenul provine din faptul că el este creat prin preluarea pachetelor de nivel superior (datagramelor) şi încadrarea acestora (framing) cu un header suplimentar de informaţie, necesar nivelelor inferioare. • Celulă (Cell) – pachetele şi cadrele pot fi în general de lungime variabilă (în funcţie de conţinut). O celulă este un mesaj de dimensiune fixă. Exemplu: mesajele de 53 byte de lungime fixă trimise în reţelele ATM (Asynchronous Transfer Mode) se numesc celule. Celulele sunt mesaje utilizate la nivel coborât • Protocol Data Unit (PDU) şi Service Data Unit (SDU) – termenii formali utilizaţi de modelul OSI pentru a descrie mesajele protocoalelor • Denumiri neuzuale folosite numai de anumite protocoale. Exemplu: protocolul TCP îşi denumeşte mesajele: segmente. Alt exemplu:în reţelele Ethernet se utilizează termenul decadre (frame) Ethernetşi nu pachete sau datagrame Ethernet

Formatarea mesajelor • Mesajele reprezintă structuri utilizate pt. transmiterea informaţiilor peste reţea şi diferă substanţial de la un protocol la altul sau de la o tehnologie la alta – diferenţa nu constă numai în nume ci şi în conţinut (fiecare protocol foloseşte o metodă specifică de formatare a mesajului) • Elementele fundamentale ale unui mesaj – în principiu 3 elemente de bază:

Antet (Header)– informaţii de control– număr mic de bytes, utilizat pt. a comunica informaţii referitoare la mesaj, cum trebuie interpretat şi utilizat (de exemplu adresa destinaţiei şi a sursei); serveşte ca legătură de control şi comunicare între elemente de protocol ale diferitelor dispozitive. Nu lipseşte din mesaj ! • DATE– datele efectiv de transmis, denumite “payload”-ul mesajului. Există şi mesaje fără date, utilizate numai în scopuri de control (de exemplu mesajele utilizate pt. iniţierea şi terminarea unei conexiuni logice) • Subsol (Footer sau Trailer) – informaţii de control, amplasate după date (de exemplu CRC – Cyclical Redundancy Check – pentru controlul erorilor). Sunt asociate, de regulă, protocoalelor de nivel inferior, în special 2 (Data Link), dar pot şi să lipsească. • Mesajul constă din datele care trebuie comunicate, amplasate între două seturi de câmpuri (header şi footer). Acest “cuib” se poate forma de mai multe ori, pe măsură ce datele parcurg în jos nivelele modelului OSI (stiva de protocoale) • Interpretarea elementelor mesajului: un protocol este , de regulă, interesat numai de propriul header, nu de conţinut (DATE), acesta încapsulând headerul protocolului de nivel superior: PDU(N) încapsulează SDU(N+1)

3. Metode de adresare a mesajelor şi transmisie În tehnologiile de reţea care utilizează mesaje pentru a transmite date, există o serie de sarcini care trebuie rezolvate pentru o transmisie corectă dintr-un loc în altul: • Adresarea mesajului – punerea în mesaj a adresei de destinaţie • Transmiterea mesajului – către destinatarul dorit Există mai multe feluri de adresare şi transmitere, în funcţie de modul cum se face adresarea şi numărul destinatarilor, precum şi de funcţia mesajului. 3.1. Metode de transmisie a mesajelor - mesaje unicast – transmisie de la un dispozitiv la altul - mesaje de difuzare (broadcast) - transmise fiecărui dispozitiv al reţelei - mesaje multicast – transmise unui grup de dispozitive (multicast group) 3.2. Metode de adresare a mesajelor – bazat pe metoda de transmisie - adresare unicast – mesajul conţine adresa unui singur receptor – tipul cel mai comun – prevăzut în toate protocoalele

Adresare broadcast– implementată prin intermediul unei adrese speciale, rezervate pt. această funcţie • Adresare multicast– cel mai complex tip de adresare, deoarece necesită identificarea unui set de dispozitive receptoare specifice  nexesitatea unor mecanisme speciale pentru a manipula informaţiile referitoare la ce dispozitiv, cărui grup îi aparţine • Anycast message – IPv6– mesajul care trebuie trimis celui mai apropiat membru al unui grup de dispozitive • Caz special: numai două dispozitive conectate împreună, formând o reţea punct-la-punct: orice mesaj transmis de un dispozitiv este implicit adresat celuilalt – nu sunt necesare adresări în aceste reţele.

Reţea “peer-to-peer” – fiecare calculator este răspunzător de propria securitate şi setările de administrare  nu există securitate, administrare sau acces centralizat la resurse. • Reţele client / server – clienţii se instalează şi accesează resursele amplasate pe servere dedicate (care nu au utilizatori proprii), oferind o disponibilitate mai mare a resurselor decât reţelele “peer-to-peer” 4. Modele structurale de reţea – defineşte modul cum sunt partajate resursele Clientul formulează cereri Server-ul oferă servicii PC-1 PC-2 Clienţii sunt ataşaţi la server  trebuie să se instaleze (login) la propriul PC  trebuie să se instaleze (login) la server şi să se autentifice pentru a avea acces la resurse Reţeaua are securitatea şi administrarea centralizate şi dezvoltarea reţelei este mult mai uşoară – adăgarea de noi clienţi la server

In configuraţia client/server câteva calculatoare sunt proiectate ca servere centralizate şi furnizează servicii unui număr mare de utilizatori (clienţi) • Interacţiunea în reţea are loc între client şi server şi mai puţin între clienţi • Software-ul server-ului este conceput a.î. să răspundă rapid şi eficient cererilor adresate simultan de mai mulţi clienţi • Software-ul client furnizează o interfaţă utilizatorului uman • Comparaţie: Care-i mai bun ? • Avantajul reţelei peer-to-peer constă în simplitate şi cost scăzut  reţele mici • Reţelele client/server oferă avantaje dpdv performanţă, scalabilitate, securitate şi fiabilitate, dar sunt mai scumpe şi mai complexe • Astăzi, chiar şi reţelele mici se construiesc utilizând modelul structural client/server – acesta este modelul utilizat pe Internet: browser-ul web este client, iar site-ul web este pe server • Alte exemple: FTP, Telnet, e-mail

Tipuri şi dimensiuni ale reţelelor Deşi fiecare reţea (două calculatoare legate între ele sau o entitate răspândită pe întreg globul cu milioane de noduri) este unică dpdv al rolului pe care-l joacă în procesul de comunicaţie şi partajare a resurselor proprii unei anumite organizaţii, această mare diversitate poate fi împărţită în trei clase generale: • Reţele locale - Local Area Networks (LAN): Reţele care conectează împreună calculatoare aflate la distanţă relativ mică unul de altul – de regulă, în aceeaşi încăpere sau clădire. În majoritatea LAN-urilor conectarea calculatoarelor se face cu ajutorul cablurilor. Infrastructura LAN poate conţine: PC-uri, hub, rutere, cablaj, aceasta aparţinând, de regulă, firmei. Hub / Switch

Reţele fără fir - Wireless Local Area Networks (Wireless LAN sau WLAN): LAN-uri la care conectarea calculatoarelor se face prin medii fără fir, utilizţnd frcvenţe radio sau lumină. WLAN-urile pot fi în întregime fără fir, deşi majoritatea nu sunt: de regulă, sunt conectate fără fir dispozitivele fără fir (foarte apropiate unul de altul ~ 500 m.) şi la porţiunea cablată a reţelei.

Două sau mai multe LAN-uri conectate prinr-o reţea publică, reţelele locale putând fi apropiate sau oriunde în lume O cale de conectare din proprietatea publică (de exemplu compania de telefoane) • Reţele cu arie largă de răspândire – Wide Area Network(WAN) Cel mai adesea WAN-urile sunt utilizate pentru a conecta LAN-uri aflate la distanţă mare. De exemplu, LAN-uri aparţinând aceleiaţi organizaţii şi aflate în oraşe diferite se pot conecta în cadrul unui WAN. De asemeni, majoritatea tehnologiilor de acces la Internet pot fi considerate o formă de WAN. Există şi termenul wireless WAN (WWAN), care se referă la WAN-uri care utilizează tehnologii fără fir.

Tipuri "Intermediare" de reţea Deoarece linia de separaţie între LAN şi WAN este foarte greu de stabilit, au apărut tipuri intermediare de reţele: • Campus Area Networks (CAN) – leagă mai multe clădiri amplasate în apropiere (campus, universitate), reprezentţnd un mix de tehnologii LAN şi WAN, în funcţie de necesităţile şi caracteristicile organizaţiei. • Metropolitan Area Networks (MAN): alt termen“intermediar”, care se referă la o reţea ce se întinde pe o anumită regiune mică sau un oraş. Există şi WMAN pentru reţelele metropolitane fără fir - standardul IEEE 802.16. • Personal Area Networks (PAN) Semnifică o reţea foarte mică, termen utilizat, în principal, cu referire la tehnologia fără fir Bluetooth / IEEE 802.15.

4. Componente de bază • Componente hardware • Două sau milioane de calculatoare • Resurse suplimentare (imprimante, scannere, etc.) • Mediu de transmisie:cablu din cupru, fibră optică, fără fir • Placa de reţea (interfaţa de reţea dependentă de tipul mediului de transmisie (NIC)şi tipul • Concentratoare de cablu: hub, switch, router şi alte dispozitive de reţea • Componente software: • Sistem de operare de reţea - Network Operating System – (NOS) • Este un sistem de operare specializat, utilizat pe servere şi conceput pentru a gestiona şi servi un număr mare de utilizatori (10 sau 10 mil.) • NOS sunt diferite în funcţie de diferitele sisteme de operare ale clienţilor, de scenariile în care sunt utilizate, dar, în principiu furnizează aceeaşi funcţionalitate: • - oferă servicii de fişiere şi tipărire • - solicită validarea informaţiilor de logon • - autentificarea utilizatorilor • PROTOCOALE - Limbaj comun şi reguli de comunicaţie. • Protocolul stabileşte mai multe elemente de comunicaţie, cum ar fi dimensiunea blocurilor de date care se transmit de la un calculator la altul, adresele utilizate pentru a identifica unic calculatoarele din reţea, etc.  protocolul trebuie să fie acelaşi pentru toate calculatoarele care comunică între ele

Placa de reţea (NIC) Conector RJ-45

Adrese fizice (MAC) Adresele sursei/destinatiei utilizate pe nivelul 2 al modelului OSI (Data Link, care are un subnivel denumit MAC (media access control ) poartă numele de adresă MAC, adresă fizica, adresă ethernet • Adresa fizică este “arsă” pe placa de reţea şi este unică. • Adresa fizică este o adresă pe 48 biţi, scrisă în hexazecimal (cifrele 0-9, literele A-F) 00-C0-AB-AB-3C-9Feste o adresă MAC validă, dar 00-OU-AF-F94F-KE nu ! Adresa MAC este formată din două părţi: - 24biţi - OUI = organisation unique identifier, alocaţi de IEEE The IEEE (Institute Of Electrical And Electroni cs Engineers) committee assigns blocks of addresses to a network-card manufacturer. When the network-card manufacturer get s this block of addresses, it "hard-codes" these addresses in the chips on their network cards by a process known as burning. This procedure ensures that no more one network card share the same Mac address. http://standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt - 24biţi –de către fabricant fiecărei plăci de reţea

Adresa MAC de broadcast exprimată în binar are toţi biţii 1  în hexazecimal: • FF- FF- FF- FF- FF- FF • Protocoale de nivel superior utilizează adrese IP (denumite şi adrese de Internet). Acestea sunt adrese pe 32 biţi scrise în zecimal, sub forma: • xxx.xxx.xxx.xxx • unde xxx = 0 la 255 • Deci: • - la nivelul LAN se folosesc adrese MAC • - la nivelul Internet se folosesc adrese IP • Stabilirea corespondenţei între adresele IP şi adresele MAC se realizează ajutorul ARP (Address Resolution Protocol): • 1. se trimite un frame broadcast pentru a afla adresa MAC • 2. se primeste raspuns, cu adresa MAC • 3. se trimite cadrul cu date la adresa MAC a destinatarului

INTRODUCERE ÎN REŢELE DE CALCULATOARE