Retele de calculatoare si Internet

Proiect realizat de:

Retele de calculatoare si Internet

Retelele de calculatoare au evoluat in ultima perioada foarte mult, reprezentand in ultimii ani o adevarata explozie in era telecomunicatiilor. Retelele de calculatoare reprezina intr-adevar o modalitate de comunicare, initial doar intre doua calculatoare, in prezent in intreaga lume prin intermediul Internetului.

In general, retelele de calculatoare si Internetul folosesc suita de protocoale TCP/IP, protocol ce este folosit pentru comunicare, iar mai recent si pentru transmisiile de voce / date prin Internet.

In continuare vom analiza o structura de retea locala, relativ simpla, un tip de retea hibrida foarte des intalnita in asa numitele "retele de bloc".

Asa cum le-am numit si mai sus, retelele de bloc sunt realizate intre prieteni, fara a adduce un profit financiar, sunt relativ usor de realizat si de intretinut.

Prima structura pe care o vom avea in vedere este de tip "bus", folosind un cablu coaxial subtire, RG-58. Este o conexiune simpla, ce permite un traffic de pana la 11Mbps (reali) si 10Mbps (recomandati de producator). In valori reale atinse de utlizatori viteza este cuprinsa intre 700 - 900 Kilobytes, atingand uneori si viteza de 1MB/s pe segmentele mai mici de retea.

Cablul RG-58 este alcatuit dintr-un miez de cupru, intreg sau litat, invelis din plastic pentru miez, manta de lita de cupru pentru a proteja impotriva interferentelor din exterior, si manta din plastic la exterior (de obicei de culoare neagra). Lungimea maxima recomandata de producator este de 200 m, aceasta lungime fiind "anuntata" si de denumirea acestui tip de structura (10Base2). Primul numar, 10, reprezinta transferul maxim exprimat in Megabiti, iar 2, reprezinta lungimea maxima a cablului care se va inmulti cu 100, reprezentand 200 m.

Pentru a realiza o astfel de retea

, avem nevoie de urmatoarele componente: cablu de retea RG-58, placi de retea BNC sau BNC/UTP, mufe BNC (British Novell Connector), terminatori BNC de 50 ohmi, conectoare tubulare si conectoare T.

Presupunand ca avem de conectat trei calculatoare in retea vom avea in vedere in primul rand ca distanta dintre extremitatile retelei sa nu depaseasca 185 m, pentru a atinge performante maxime. Daca aceasta conditie este indeplinita, putem realiza cablajul propriu-zis.

La calculatoarele din extremitatile retelei vom avea grija sa montam terminatorii de 50 ohmi. Acestia au rolul de a inlatura pachetele care exista in plus prin mediul de retea, evitand astfel suprasolicitarea mediului si a placilor de retea, facilitand traficul prin retea. Terminatorul BNC va fi conectat la conectorul T, care se va conecta la placa de retea a primului calculator. In continuare, folosindu-se un conector BNC, se va conecta cablul la conectorul T deja existent in configuratie. Pentru conectarea cablului in mufa BNC se foloseste un cleste special, numit cleste de sertizat. Odata completata aceasta secventa, se deruleaza cablul pana la cel de-al doilea calculator, unde se va repeta secventa anterioara, singura diferenta fiind aceea ca in ambele capete ale conectorului T vor fi folosite conectoare BNC pentru cabluri. La cel de-al treilea calculator vom folosi aceeasi configuratie de mufare ca in cazul primului calculator, adica terminator BNC, conector T si conector BNC.

Dupa ce s-a realizat cablarea propriu-zisa la nivel hardware, trebuie facuta configuratia software. Aceasta presupune instalarea protocoalelor de comunicare (cele mai folosite fiind TCP/IP si IPX/SPX) si asignarea unor adrese IP unice pentru fiecare statie de lucru in parte.

Realizand acesti doi pasi, vom avea o mica retea functionala pentru transmisii de date, dar si voce (folosind programe speciale).

Avantajele acestui tip de retea este acela ca daca nu se depasesc cei 200 m recomandati de producator, nu este nevoie de nici o amplificare a semnalului, si deci nu este nevoie de o alimentare suplimentara. Dezavantajul esential este acela ca fiind o retea de tip "bus", in cazul in care unul dintre segmentele de cablu se deterioreaza, acesta va afecta traficul intregii retele, chiar si pe celelalte segmente.

Figura de mai sus reprezinta o retea de tip "bus" intre patru calculatoare, folosind un Backbone (segmentul de cablu ingrosat in figura). Se pot observa terminatoarele din extremitatile retelei. Un alt dezavantaj este acela ca in momentul in care una dintre statiile de lucru comunica cu alta statie de pe retea, pachetele de date vor fi trimise catre toate statiile existente pe retea si pornite in momentul respective. Pachetele nu vor fi primate decat de calculatorul caruia sunt destinate, dar traficul va fi drastic diminuat intr-o retea de mai multe calculatoare.

Pentru a inlatura aceste dezavantaje au fost create topologii de tip stea (star) sau hibride. Acestea sunt realizate atat pe cablu coaxial cat si pe cablu TP (twisted pair). Cablurile de tip TP se impart in doua categorii: ecranate si neecranate, UTP - unshielded twisted pair (perechi torsadate neecranate) si STP - shielded twisted pair (perechi torsadate ecranate). Spre deosebire de cablul coaxial, un singur segment de cablu TP poate conecta maxim doua calculatoare prin cablu crossover. Pentru a conecta mai multe calculatoare intr-o retea folosind acest tip de cablu, avem nevoie de huburi sau switchuri.

Hub-ul este un dispozitiv ce amplifica semnalul existent pe mediul de retea, si in acelasi timp il imparte catre toate calculatoarele conectate la porturile sale.

In fotografia din stanga putem observa un hub cu 8 porturi, in care sunt conectate cabluri UTP. O deosebire esentiala la retelele pe cablu TP fata de cele pe cablu coaxial o constituie conectoarele. Daca la cablul coaxial se folosesc conectoare BNC, la cablurile TP se folosesc conectoare RJ-45, asemanatoare cu mufele folosite la cablurile pentru telefon, dar cu 8 pini.

Avantajul principal pe care il aduce reteaua realizata pe acest mediu este viteza de transfer mai mare, de pana la 100Mbps (10MB/s). Dezavantajul insa il reprezinta faptul ca trebuie realizat un "nucleu" la care sa se conecteze toate statiile. In momentul in care un segment de cablu dintre hub si o statie de lucru se deterioreaza, acesta nu va afecta decat transferul pe acel segment de cablu si nu pe toata reteaua.

Figura din dreapta reprezinta un switch cu 16 porturi. Diferenta dintre un switch si un hub este aceea ca switchul stie sa faca diferenta dintre clientii sai, trimitand pachetele pe ruta cea mai scurta catre destinatie, si nu catre toti clientii conectati, ca in cazul hubului. Acest lucru face ca traficul sa fie mult mai rapid prin inlaturarea coliziunilor ce apar pe retea.

Avand in vedere ca folosind cablul coaxial intr-o retea simpla se poate folosi numai topologia "bus", vom analiza in continuare topologiile care pot fi folosite pe mediul TP (cabluri TP, huburi si switchuri). Iata in continuare cele mai importante dintre topologiile existente.

Topologia Token Ring, dezvoltata de IBM, trece datele de la un calculator la altul printr-o retea de forma unui inel. Un pachet este trimis de-a lungul inelului, care este determinat de fiecare nod al retelei LAN. Daca un nod nu are nimic de trimis, atunci pachetul este retransmis mai departe la urmatorul nod din retea. Daca una dintre statiile de lucru are ceva de transmis, pachetul este oprit, se adauga datele care trebuiesc trimise si adresa MAC a destinatarului, si apoi noul pachet este transmis in retea. Informatia este trimisa de-a lungul inelului pana cand este atinsa destinatia si nodul respective accepta pachetul, acesta la randul lui o sa puna pe jetonul in retea.

Dejavantajul il constituie administrarea dificila, deoarece daca un segmant de cablu se deterioreaza intreaga retzea va inceta sa mai functioneze, iar gasirea segmentului defect este    destul de anevoioasa datorita faptului ca nu se poate localiza cu exactitate, la o prima analiza, segmentul defect.

O alta topologie bazata pe Token Ring este FDDI (Fiber-distributed data interface) cere in loc de cablurile TP foloseste 2 cabluri de fibra optica, pe care circula cate un jeton in directii opuse unul fata de celalat. Fata de topologia Token ring pe cablu TP care poate trasmite intre 4-16 Mbps aceasta poate ajunge la 100Mbps, dar costul ridicat al cablurilor de fibra a facut-o sa nu fie asa de populara.

Topologia Star face legatura intre calculatoare prin intermediul unui concentrator. Avantajul esential al acetui tip de retea este ca celelalte cabluri sunt protejate in situatia in care un calculator este avariat sau un cablu este distrus, deci din puct de vedere al sigurantei transmisiei de date este cea mai sigura solutie in alegerea configurarii unei retele mari caci prntru o retea mica exista un dezavataj de ordin finaciar constituit de concentrator care are un pret destul de ridicat.

Un concept foarte important in retelele de calculatoare este acela de protocol Acesta reprezinta un ansamblu de conventii si reguli pe baza carora se realizeaza transmiterea datelor. Arhitectura sau topologia de retea folosita reprezinta modul de interconectare a componentelor retelei, pentru a realiza un anumit mod de functionare

Arhitectura unui sistem trebuie sa ne dea informatii despre modul in care se conecteaza componentele sistemului si despre interactiunea dintre acestea, dar ofera si o imagine generala a sistemului. Stabilirea arhitecturii sistemului, fie ca este vorba despre o retea sau despre un produs software, este una dintre cele mai importante etape ale realizarii unui proiect. Este vital sa se stabileasca zonele critice ale sistemului, adica acele componente ce prezinta risc mare de defectare sau care, prin defectarea lor, pot provoca oprirea partiala sau totala a sistemului. Trebuiesc luati in considerare si factorii care ar putea avea influenta asupra sistemului (pana si conditiile atmosferice ar putea influenta functionarea unei retele).

Pentru reducerea complexitatii alcatuirii, majoritatea retelelor sunt organizate pe mai multe nivele (straturi), in sensul impartirii stricte a sarcinilor: fiecare nivel este proiectat sa ofere anumite servicii, bazandu-se pe serviciile oferite de nivelele inferioare. Atunci cand doua calculatoare comunica, in fapt, se realizeaza o comunicare intre nivelele de acelasi rang ale celor doua masini. Nivelul n al masinii A realizeaza schimb de date cu nivelul n al masinii B prin intermediul unui protocol numit protocolul nivelului n . In realitate datele nu sunt transmise de la nivelul n al unei masini catre nivelul n al alteia. In schimb, fiecare nivel realizeaza prelucrarile specifice asupra datelor si le transmit nivelului inferior, pana la nivelul fizic unde se realizeaza schimbul efectiv de date. Doar din punct de vedere logic se poate vorbi de o 'conversatie' intre nivelele a doua statii de lucru conectate la retea .
Intre oricare doua nivele adiacente exista o interfata , care stabileste care sunt serviciile oferite nivelului superior. In momentul proiectarii arhitecturii retelei trebuie sa se specifice clar numarul de nivele si interfetele aferente. Multimea protocoalelor si a nivelelor reprezinta arhitectura retelei. Specificatiile arhitecturii trebuie sa fie destul de detaliate pentru a permite implementarea de aplicatii care sa se conformeze specificului fiecarui nivel.