Echipamente hardware pentru implementarea retelei

Echipamente hardware pentru implementarea retelei

1 Prezentare echipament

Indiferent de topologia utilizata, arhitectura standard a unei retele Ethernet este urmatoarea:

. Server-e,

. statii de lucru (clienti),

. echipamente de comunicatie LAN (hub/switch) sau WAN (router)

Server-ul este un calculator din retea care gestioneaza resursele retelei (de exemplu, stocheaza date pentru orice utilizator din retea, gestioneaza imprimantele din retea, gestioneaza traficul etc.), respectiv are instalate aplicatii pe care membrii retelei le pot utiliza.

Clientul este un calculator care este legat la un server in scopul efectuarii unor operatii si depinde de acesta cu utilizarea de fisiere si programe, pentru acces la Internet, pentru lansare de aplicatii de calcul mari consumatoare de resurse etc.

Denumirea Ethernet reprezinta, in sens strict, doar retelele ce utilizeaza cablul coaxial Ethernet gros. Denumirea s-a extins o data cu dezvoltarea de standarde si echipamente compatibile, desemnand in momentul de fata o familie de standarde pentru retele locale.

Ethernet utilizeaza o topologie de tip magistrala sau stea si suporta rate de transfer de pana la 10Mbps. O versiune mai noua de Ethernet, 100Base-T sau Fast Ethernet (Ethernet rapid) transfera date cu pana la 100Mbps. Acest tip de retele utilizeaza cabluri cu perechi rasucite. Fiecare placa de retea se conecteaza printr-un cablu (patch cord) la echipamentul central (hub, switch), rezultand astfel o topologie tip stea. Lungimea cablului care conecteaza placile de retea la hub sau switch nu trebuie sa fie mai mare de 100m. In retelele tip stea, daca se defecteaza cablul care conecteaza un calculator sau se opreste un calculator, este afectat numai calculatorul respectiv, nu si restul retelei.

Cand se doreste conectarea sau deconectarea fizica a unui calculator din retea, se inchid toate programele active ale utilizatorului, se inchide sistemul de operare, se scoate calculatorul din priza de alimentare electrica, se scoate sau se introduce cablul de retea, se conecteaza calculatorul din nou la priza de alimentare si se porneste prin apasarea butonului Power.

1.1 Hub

Hub-ul este un dispozitiv de retea cu mai multe porturi (intrari) necesar pentru interconectarea prin cabluri UTP a calculatoarelor dintr-o retea (host-uri). Hub-ul amplifica semnalul primit de la    un host si il distribuie catre toate celelalte calculatoare. Intr-o retea existenta pot fi adaugate noi host-uri prin conectarea fizica a acestora cu cabluri UTP la hub-ul existent. Exista hub-uri cu 4, 8, 16 sau 24 de intrari. Hub-urile pot fi montate in cascada pentru a obtine extinderea unei retele existente.

1.2 Switch

Switch-ul este un dispozitiv de retea cu mai multe porturi care filtreaza si expediaza pachete de ate intre segmentele retelei. Opereaza pe nivelele 2 si uneori 3 ale modelului de referinta OSI, care va fi tratat intr-un subcapitol urmator, si suporta orice protocol de transfer de date (protocol de comunicare, codul de adresare si impachetare de date care constituie "limbajul comun" al calculatoarelor din retea).

Principiul de functionare a switch-ului are la baza mecanismul store-and-forward. Pentru aceasta, fiecare switch intretine o tabela de redirectionare compusa din adrese MAC si numere de porturi (cai de acces). Pentru un anumit port, care defineste un domeniu de coliziune distinct, switch-ul memoreaza adresele MAC ale statiilor din domeniul respectiv (conectate la acel port). Termenul de valabilitate al intrarilor din aceasta tabela este dat de un parametru numit age (varsta), care stabileste cat timp sunt retinute in buffer-e (zone tampon de stocare intermediara de date) adresele MAC ale statiilor care nu genereaza si nu primesc trafic. Prin urmare, valoarea acestui parametru poate influenta performantele unei retele: daca are valori prea mici, statiile care genereaza putin trafic vor fi mai greu de gasit in retea de catre alte echipamente, iar daca valoarea parametrului este prea mare, exista riscul ocuparii buffer-elor si al blocarii echipamentului. Dupa receptia de date este analizata adresa MAC de destinatie si este cautata in tabela de redirectionare. Prin acest mecanism switch-ul identifica interfata prin

care este disponibila statia de destinatie si directioneaza datele printr-un canal de comunicatie virtual, complet separat de traficul generat de celelalte interfete. Astfel se reduce numarul coliziunilor, ceea ce conduce la cresterea benzii de transfer si la optimizarea modului de utilizare a canalului de comunicatie.

Tipuri de switch-uri

1. Dupa forma
• Montate intr-un rack
• Nemontate
2. Dupa posibilitatea de configurare
• Neconfigurabile
• Configurabile
• Inteligente

Prima categorie nu poseda interfata de configurare. Ele se regasesc uzual in mediile SOHO (LAN si Small office/Home office).

Optiunile de configuratie pentru switch-urile din a doua categorie variaza in functie de producator si de model. Modelele mai vechi utilizeaza o consola seriala. Dispozitivele mai recente folosesc o interfata web (uneori se pot configura si prin intermediul propriilor butoane, desi aceasta situatie nu este una tipica).

Switch-urile configurabile se regasesc in retele de dimensiuni medii/mari si prezinta un pret si o calitate mai ridicate. Sarcina de configurare necesita de obicei intelegerea nivelului 2 al retelelor.

Posibile caracteristici configurabile:

• comutarea pornit/oprit a unor porturi;
• viteza de legatura si setari duplex;
• setari de prioritate pentru porturi;
• filtrare MAC;
• folosirea protocolului Spanning Tree;
• monitorizarea de catre SNMP (simple network management protocol) a dispozitivului si a legaturii;
• oglindirea porturilor (mirroring, monitoring, spanning);
• agregarea legaturilor(bonding,trunking);
• setarile VLAN (Virtual Local Area Network).

Switch-uri Cisco din seria ESW 500

1.3 Router

In Internet, router-ul este un dispozitiv, sau in unele cazuri un software instalat pe un calculator, care determina care este urmatorul punct din retea catre care se expediaza un pachet de date in drum spre destinatia sa finala. Router-ul este conectat la cel putin doua retele (in punctul in care o retea comunica cu cealalta, adica in gateway). Decizia asupra directiei in care se trimite fiecare pachet de date se bazeaza pe determinarea starii retelelor la care este conectat. Router-ul poate fi si o parte a switch-ului.

Router-ul creeaza si/sau stocheaza un tabel al rutelor disponibile, cu informatii despre starea lor, si il utilizeaza impreuna cu algoritmii de determinare a distantei si costurilor pentru a selecta cea mai buna cale de urmat pentru pachetul dat. De obicei, un pachet parcurge un numar de puncte de retea cu router-e inainte de a ajunge la destinatie. Rutarea este o operatie asociata cu nivelul 3 din standardul OSI (Open Systems Interconnection), nivelul retea. Pentru a determina calea optima intre doua retele, router-ul foloseste doua metode:

. Rutarea statica, constand dintr-o tabela de adrese pentru a determina locatia in care sa directioneze datele

. Rutarea dinamica, constand dintr-un protocol specializat (RIP, OSPF, IGRP, BGP)

Router-ul nu identifica tipul si continutul datelor transmise.

IP specifica formatul pachetelor de date si schemele de adresare. Majoritatea retelelor combina IP cu un protocol de nivel mai inalt, TCP (Transmission Control Protocol), care stabileste conexiunea virtuala intre sursa si destinatie. IP-ul singur functioneaza ca sistemul postal.

Permite adresarea unui pachet de date si lansarea sa in Internet fara o legatura directa cu destinatia. TCP/IP stabileste conexiunea intre sursa si destinatie, astfel incat pe linia respectiva de poate face schimb de mesaje continuu pe perioade de timp determinate.

Routere wireless Cisco din seria 880

Aceste routere combina accesul la internet, securitatea si servicii wireless intr-un singur dispozitiv care este usor de utilizat. Acesta serie de routere au o configuratie    stabilita care asigura solutii pentru transmiterea de date sau voce pentru intreprinderi.

Routerele Cisco din seria 880 ofera:

Performante mari pentru acces broadband ;

Servicii de colaborare analogice, servicii voce si comunicare de date(toate protejate);

Continuitate in afaceri si diversitate WAN: Fast Ethernet, G.SHDLS, VDSL2, 3G si ISDN;

SRST(Survivable Remote Site Telephony): continuitatea vocii pentru intreprinderi aflate in bransa;

Asigura securitatea prin:

Firewall(cu aplicatii avansate) asigura controlul email-ului, a mesajelor instantanee(IM) si a traficului HTTP ;

Accesul comandat de la un site la altul si prin servicii dinamice VPN: securitate IP pentru VPN, DMVPN(Dynamic Multipoint VPN), transportul grupului criptat VPN cu accelerare;

Sistem de prevenire a intrusilor(IPS);

Filtrare .

4 porturi 10/100 Fast Ethernet, doua porturi PoE(Power over Ethernet) pentru a alimenta telefoane IP sau puncte de acces externe ;

Puncte de acces protejate WLAN ;

Port CON/AUX pentru console sau modem extern ;

Un port USB 1.1 pentru boot-are sau configurare.

Routerele pot fi folosite pentru a conecta o varietate de echipamente, ca in Fig. 2

1.4 PowerServer

PowerServer reprezinta o clasa de servere de inalta performanta la care principalele caracteristici ce definesc o astfel de platforma sunt impinse in zona high-end (capacitatea memoriei, latime de banda, capacitatea de stocare, siguranta, redundanta, scalabilitate).

1.5 Placa de retea

Calculatoarele pot fi echipate cu orice placa de retea care asigura o viteza de transfer de pana la 100Mbps.

O astfel de placa de retea este Asus NX1001(Fig. 4).

Caracteristici tehnice:

• Interfata: PCI ;
• Viteza de transfer: 10 / 100 Mbps ;
• Sisteme de operare: Window 98, 98SE, ME, 2000, XP;

1.6 Cabluri si conectori

Pentru retele locale se realizeaza cablarea structurata de tip UTP/STP. Conceptul de cablare structurata a fost dezvoltat ca urmare a necesitatii uniformizarii celor doua tipuri de cablaje existente: cablajul de voce (telefonie) si cel de date. Pana la elaborarea standardelor de cablare structurata, partea de telefonie a unei cladiri era realizata pe cabluri rasucite (topologie stea), in timp ce pentru reteaua de date s-a utilizat cablul coaxial (topologie de tip magistrala).

Cablurile torsadate (Twisted Pair, TP) pot fi de mai multe tipuri (Figura 3):

. UTP (Unshielded Twisted Pair), ieftine, subtiri, flexibile, ne-ecranate (fara invelis izolator), cu patru perechi de fire rasucite din cupru. Dintre aceste perechi, doua (verde si portocaliu) sunt folosite pentru transmisa de date, o pereche (albastra) pentru transmisia de voce (telefonie), cealalta pereche (maro) putand fi utilizata pentru alte aplicatii (alarme, monitorizare cladire etc.).

Transmisia date/voce nu se poate realiza simultan pe acelasi tronson de cablu UTP. Pentru retele mici (cu distante scurte intre componente) acest tip de cablu este suficient. Structura neecranata a UTP creste riscul de interferenta cu radiatiile electromagnetice parazite. Pentru cresterea imunitatii la zgomote se mai utilizeaza o varianta de cablu denumita ScTP (Screened Twisted-Pair), identica cu UTP dar la care toate cele patru perechi de fire de cupru sunt ecranate cu o folie metalica.

. STP (Shielded Twisted Pair), cablu torsadat ecranat, prevazut cu patru sau doua (varianta STP-A) perechi de fire de cupru, fiecare pereche fiind ecranata cu o folie metalica in vederea reducerii zgomotelor parazite care pot afecta semnalul util (perturbatii electrice, diafonie).

Conectorul RJ45 (Registered Jack 45) este un conector cu 8 fire, folosit in retele locale, in special de tip Ethernet. Arata la fel ca RJ11 folosit in telefonie, doar ca este putin mai lat. In figura de mai jos sunt prezentate priza si mufa conectorului RJ45.

Conectarea la Internet

Functia de router poate fi indeplinita de echipamente hardware specializate sau de calculatoare pe care ruleaza un software specializat. Modemul se conecteaza cu un cablu serial la router si cu un cablu telefonic la o linie telefonica obisnuita. Modem-ul folosit este unul pentru dial-up.

Legatura la Internet se face prin intermediul unui furnizor de servicii de Internet (Internet Service Provider, ISP). Acest furnizor va comunica modalitatea prin care se va face conectarea retelei locale la Internet, va furniza adresele IP, mastile, adresele DNS (Domain Name System), adresele de server proxy etc. DNS este prescurtarea de la Domain Name System sau Domain Name Service, un serviciu Internet care transforma numele de domenii in adrese IP. Numele de domenii sunt siruri de litere si cifre care sunt mai usor de memorat decat adresele IP. De exemplu, domeniul microsoft.com are adresa IP 207.46.249.27, care se poate afla introducand comanda ping www.microsoft.com intr-o fereastra DOS, care se deschide in Windows selectand Start/All_Programs/Accessories/Command Prompt.

Domeniul de Internet este un grup de calculatoare dintr-o retea care sunt administrate printr-un set de reguli si proceduri comune. In Internet, domeniile sunt definite prin nume, care au asociate adrese IP.

Adrese IP

Protocolul este un format prestabilit de transmitere a datelor intre doua componente de retea. Prin protocol se definesc urmatoarele: tipul de detectare de erori, metoda de comprimare a datelor (daca este cazul), felul in care expeditorul semnaleaza sfarsitul transmisiei, felul in care destinatarul semnaleaza primirea unui mesaj, modul de transmitere (sincron, asincron), rata de transfer de date etc.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) este o suita de protocoale de comunicare utilizata pentru conectarea sistemelor locale (host-uri).

Interfata de conectare la o retea este reprezentata fizic (hardware) de placa de retea, iar din punct de vedere software, de "entitatea" care va primi o adresa IP. Aceasta adresa este atribuita unei interfete de retea si nu unui calculator. Un calculator cu doua placi de retea va avea doua interfete, fiecare cu adresa IP proprie, distincta.

In reteaua locala adresele IP trebuie sa fie unice. Pentru a minimiza posibilitatea existentei de adrese duplicate in retea se poate instala un server DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) care va asigna automat o adresa oricarei statii care se va conecta in retea.

Forma unei adrese IP: din punct de vedere al utilizatorului adresa IP este o secventa formata din patru octeti separati de caracterul "." (punct), fiecare octet putand lua valori intre 0 si 255.

Pentru echipamentul de retea, adresa respectiva apare ca o succesiune continua de 32 de biti, fiecare grup de opt fiind reprezentarea binara a unui octet din formatul vizibil pentru utilizator.

Exemplu:

Adresa IP este alcatuita din doua componente cu format variabil:

. componenta de retea. In functie de numarul de biti rezervati acestei componente, spatiul de adrese se imparte in urmatoarele clase:

o clasa A: primii 8 biti reprezinta adresa de retea 10.0.0.0 pana la

o clasa B: primii 16 biti reprezinta adresa de retea 128.0.0.0 pana la

o clasa C : primii 24 de biti reprezinta adresa de retea 192.0.0.0 pana la

23255.255.255. In cadrul clasei C exista doua subclase cu destinatii speciale:

D (adrese multiacces, pentru retele multimedia (voce, video), 224.0.0.0 pana la 239.255.255.255), E (clasa pentru dezvoltari ulterioare, 240.0.0.0 pana la 247.255.255.255).

. componenta de host: bitii ramasi dupa ocuparea adresei cu componenta de retea identifica echipamentele din cadrul unei retele. Numarul de biti ai componentei de host determina numarul maxim de echipamente din reteaua definita prin prima componenta:

o in clasa A: 256 de retele, 16.777.216 echipamente adresabil in fiecare retea,

o in clasa B: 65.536 de retele, 65.536 echipamente adresabile in fiecare retea,

o in clasa C: 16.777.216 de retele, 256 echipamente adresabile in fiecare retea.

De exemplu, pentru adresa IP 150.215.017.009, daca se presupune ca este o adresa de clasa B, 150.215 reprezinta adresa de retea de clasa B, iar 017.009 identifica un host in acea retea.

Adresele utilizate pot fi publice sau private. Pentru retelele de institutii se recomanda utilizarea adreselor private (ne-rutate). Se pot utiliza si adrese reale publice dintr-o clasa oarecare, cu conditia ca reteaua sa nu fie conectata la Internet. Gama pentru adrese private este:

. adrese de retea de la 10.0.0.0 pana la 10.255.255.255, masca 255.0.0.0

. adrese de retea de la 172.16.0.0 pana la 172.31.255.255, masca 255.255.0.0

. adrese de retea de la 192.168.0.0 pana la 192.168.255.255, masca 255.255.255.0

Observatii:

. primul bloc este un singur numar de retea de clasa A,

. al doilea bloc este un set de 16 numere de retea de clasa B (adrese contigue),

. al treilea bloc este un set de 255 de numere de retea de clasa C (adrese contigue).

Masca este un filtru care determina carei subretele (subnet) ii apartine o adresa IP. Sistemul de subretele ii permite administratorului de retea sa gestioneze mai usor adresele alocate. De exemplu, pentru adresa IP "10010110.11010111.00010001.00001001" (scrisa in sistem binar), componenta de retea de clasa B este "10010110.11010111" si adresa de host este "00010001.00001001" Primii patru biti ai adresei de host vor identifica eventualele subretele.

Masca este formata din adresa de retea plus bitii de identificare a subretelei. Prin conventie, bitii de retea sunt de valoare 1. In exemplul de mai sus, masca va fi de forma

"11111111.11111111.11110000.00000000". Subreteaua din exemplu este astfel usor de

identificat. Adresa ei este "10010110.11010111.00010000.00000000".

Pentru o identificare mai usoara, exemplul de mai sus poate fi prezentat in format tabelar:

Masca de subretea 255.255.240.000 11111111.11111111.11110000.00000000

Adresa IP 150.215.017.009 10010110.11010111.00010001.00001001

Adresa subretelei 150.215.016.000 10010110.11010111.00010000.00000000

1.7 Schema bloc a retelei de microcalculatoare

Internetul poate fi primit prin doua puncte: 'legatura la internet'(principala) si una de rezerva. Legatura principala este de tip ASDL seriala(poate sa fie si fast ethernet). Informatiile trec mai intai prin firewall si daca nu este nimic in neregula ajunge la gate-way. Gate-way este tot un calculator care are tot rol de firewall si mai face o filtrare pe care nu o face si routerul. Daca informatia este in regula si trece si de acest punct, ajunge la router. De la router la master switch(sunt doua, dar al doi-lea este de rezerva: daca se strica primul, o sa-i preia sarcinile). Cele patru switch-uri formeaza zona de switching rapid(backbone). Legaturile dintre ele si cele cu Master Switch sunt legaturi Fast Ethernet. Se folosesc mai multe pentru o rutare mai rapida.

Din master switch se trimite internet catre toate etajele. La fiecare etaj se foloseste cate un switch. La fiecare etaj se poate realiza filtrarea traficul de la utilizatori sau se poate realiza o conexiune WAP(wireless access point) prin WI-Fi, bluetooth.

Legatura secundara la internet nu este securizata deoarece costul ar fi prea ridicat(se presupune ca linia principala este sigura si furnizorul a garantat ca nu se intrerupe legatura decat foarte rar).

Gate Way poate fi si un VPN router facut pe PC, dar in cazul in care se intrerupe prima legatura, nu poti avea VPN pe ruta de backup deoarece nu mai ajunge la calculator.