RETELE DE CALCULATOARE SUPORTUL HARDWARE AL SISTEMELOR INFORMATIONALE

RETELE DE CALCULATOARE SUPORTUL HARDWARE AL SISTEMELOR INFORMATIONALE

1 Structura generala si functionarea unei retele

Servere, statii si medii de comunicare

O retea de calculatoare reprezinta un ansamblu de calculatoare, numite si noduri, conectate prin intermediul unor mediu de comunicatie, de obicei un cablu, de exemplu cablu coaxial sau din fibra optica. Acum se realizeaza retele cu conectare de tip wireless.

Fig. 1 Structura unei retele

Servere

Severele sunt nodurile centrale ale retelei la care se conecteaza statiile de lucru, nodurile terminale ale retelei, numite si workstations. Pe langa comunicarea datelor, intre severe si statii, fie ele simple masaje sau programe sau fisiere, in cadrul retelei se folosesc in comun resursele retelei.

Prin resurse intelegem fie imprimanta conectata la retea, fie spatiul disponibil pe harddiscul serverului sau bazele de date aflate pe server sau pe una din statii si chiar procesorul serverului pentru aplicatii specifice. Mai nou sunt retele ce folosesc orice procesor din retea disponibil pentru cateva secunde., asa numitele retele grid.

In retelele complexe, cum este Internet, se utilizeaza servere dedicate, de exemplu servere de mail, servere de imprimanta, servere de fisiere, servere de baze de date. etc.

Statiile de lucru

Statiile de lucru sunt calculatoare cu configuratii mai mici, conectate la server, de la care utilizatorii deschid sesiuni de lucru in care se prelucreaza date fie pe statie fie pe server si se dialogheaza si cu celelalte statii din retea.. Statiile aflate la distanta, se mai numesc si remote computers si utilizeaza modem-uri pentru conectarea prin reteaua telefonica sau cablu TV, la reteaua propriu zisa.

In cadrul sesiunii de lucru o statie, numita si client, solicita serverului, un serviciu, o resursa, printr-o cerere. Serverul prelucreaza aceasta cerere si ii trimite statiei raspunsul. O astfel de retea este o retea client-server.

Placa de retea

Severele si statiile se pot conecta prin cabluri sau wireless intr-o retea cu o singura conditie Sa contina pe placa de baza o placa de retea, care se mai numeste NIC -Network Interconnect Card, card de retea sau adaptor LAN.

Placa de retea controleaza fluxul electric al transmiterii datelor pe cablu. Fiecare placa

de retea are din fabrica un numar serial unic, MAC, inscris de producator conform

unor standarde acceptate pe plan international.

MAC - Machine Access Code este folosit de sistemul de operare pentru identificarea    

oricarui calculator dintr-o retea. Prin acest cod atasat datelor care se transmit este

identificata atat statia emitatoare cat si statia destinatara, care daca-si recunoaste

adresa MAC face o copie a mesajului.

Medii de comunicare

Mediul fizic de comunicare este de regula un cablu, dar se extinde comunicarea wireless. Inginerii au urmarit permanent cresterea vitezei de transmisie si a volumului de date transmise. S-au mai avut in vedere cresterea distantei de cablare si securitatea transmisiei. Calitatea transmisiei prin aceste cabluri este caracterizata de urmatorii parametrii:

viteza de transmisie, exprimata in Mbs - mega biti pe secunda;

latimea de banda - banda medie si banda larga;

distanta maxima de cablare;

protectia fizica a transmisiei.

Cele mai cunoscute tipuri de cabluri folosite pentru conectarea severului cu statiile

retelei sunt:

cablu UTP - cablu torsadat cu patru fire rasucite din cupru, izolate cu teflon, 4Mbs

cablu STP - cablu coaxial, care atinge 1 Gbs

cablu de fibra optica, alcatuit din 2 fire izolate cu kevlar, foarte rapide.

Se dezvolta in prezent conectarea wireless - fara fir. Tehnologia wireless se bazeaza

pe folosirea undelor radio, transmisii prin satelit, transmisia in infrarosu - infrared sau transmisia in banda telefoniei mobile. Asupra acestor detalii vom reveni.

1.2 Functionarea retelei, protocoale de comunicatie

Serverul asigura functionarea retelei prin intermediul sistemului de operare de retea . Intre sistemele de operare de retea s-au regasit, sistemele Windows NT, Windows 2000 Server si acum Windows Vista, din gama produselor MicroSoft.

Functionarea retelei se concretizeaza prin serviciile de baza pe care le asigura.

Serviciile oferite de retea se refera in principiu la:

identificarea, adresarea calculatoarelor si autentificarea statiilor;

sesizarea cererii de a comunica a unei statii si acordarea controlului/dreptului de a folosi mediul de comunicatie cadrul unei sesiuni;

controlul si solutionarea coliziunilor produse in cazul in care doua statii incearca sa comunice in acelasi timp;

securitatea retelei, adica transmiterea corecta si integrala a informatilor de la un nod la altul al retelei, fara pierderea sau coruperea continutului;

optimizarea traficului prin retea

Una dintre cele mai importante probleme solutionate de sistemul de operare, se refera

la regulile de codificare si incapsulare a datelor ce se transmit prin retea. Ansamblul de

reguli folosite la transmiterea datelor printr-o retea se numeste protocol.

Protocoalele de retea, pe care le utilizeaza sistemul de operare, sunt implementate fizic

prin intermediul placii de retea si echipamentele de comunicatie

Aceste protocoale au fost definite prin standarde internationale si grupate in final de

Organizatia Mondiala de Standarde ISO, intr-un set de standarde complex denumit OSI, Open System Interconnection. Standardul este necesar pentru compatibilitatea comunicarii retelelor LAN interconectate in retele complexe, cum este de exemplu reteaua Internet .

OSI este de fapt o familie de protocoale care rezolva toate aspectele comunicarii, de la nivelul fizic al transmisiei electrice pe cabluri, pana la nivelul logic al aplicatiei software cu care vizualizam pe ecran, informatiile primite prin retea.

Ca sa intelegem sensul conceptului de protocol e suficient sa ne gandim, de exemplu, la o ordinea de amplasare a celor doua adrese pe un colet, expeditor, destinatar si apoi a informatiilor de control: greutate, continut si valoarea estimata a coletului. Indiferent in ce ordine le vom scrie pe colet, chiar si pe o scrisoare, important este ca toata lumea la scriere si la citire sa se respecte cu strictete aceeasi ordine, ca sa nu le incurcam. Deci toata lumea din retea, servere, statii echipamente de interconectare, programe, comunica utilizand regulile implementate prin protocoale.

Clasificarea retelelor

Orice clasificare are in vedere un set de criterii. Retelele se pot clasifica si analiza dupa numeroase criterii, in special de natura tehnica. Noi vom lua in discutie doar doua criterii dupa care vom clasifica retelele:

a) dupa aria geografica:

- retele LAN, Local Area Network. la nivel de intreprindere;

- retele MAN, Metropolitan Area Network, la nivelul unui oras, regiune;

- retele WAN, Wide Area Network, retele globale la nivel mondial.

Retelele MAN si WAN se construiesc prin interconectarea de retele LN prin intermediul unor echipamente electronice si chiar PC-uri cu software special.

b) dupa tehnologia de comunicare a datelor

- retele fara comutare

- retele cu comutare, care la randul lor sunt:

- retele cu comutare fizica

- retele cu comutare logica.

1. retele fara comutare sunt retele in care calculatoarele sunt legate rigid prin cablurile conectate la placile de retea. In cadrul acestor retele datele se transmit numai prin cablul propriu prin care sunt legate intre ele. In cadru acestei categorii de retele avem doua tipuri de legaturi:

legaturi PUNCT_LA_PUNCT, sau peer-to-peer

legaturi MULTIPUNCT

O legatura punct-la-punct leaga prin cablu doua calculatoare. In vreme ce intr-o retea cu calculatoare legate multipunct, serverul utilizeaza un cablu numit magistrala (bus) la care sunt conectate individual statiile si imprimanta de retea.

Legaturile multipunct sunt utilizate in retelele LAN ETHERNET, cunoscute sa retele cu topologie magistrala..

2. retele cu comutare sunt retele MAN, WAN, distribuite geografic pe o arie mare, alcatuite prin interconectarea de retele LAN prin intermediul unor echipamente speciale. Din acest motiv datele ajung la destinatie prin intermediul unui canal de comunicare compus din segmente care se asambleaza dinamic

Retele cu comutare fizica folosesc infrastructura de telefonie fixa, informatia ajunge la destinatie pe o linie care dupa asamblare ramane alocata pe toata durata transmisiei.

Retele cu comutare logica impart datele in fragmente denumite cadre. Cadrele sunt numerotate, incapsulate impreuna cu un antet cu adresele expeditorului si destinatarului si

apoi trimise pe retea, pe un traseu care dupa ce se asambleaza aleatoriu din segmente

mai putin aglomerate. Fiecare cadru poate circula pe trasee diferite pana la destinatie

unde sunt reasamblate. Aceste cadre au suferit transformari calitative ca structura si

lungime datorita protocoalelor care stabilesc informatiile din antet si lungimea unui

cadru. Acum se foloseste conceptul de pachet pentru a desemna componentele in care

este fragmentat un mesaj. iar retelele se numesc retele cu comutare logica de pachete. Internet este o retea de retele cu comutare de pachete.

3 Retele LAN - Local Area Network

Retelele LAN sunt retelele care se folosesc in cadrul organizatiilor, firme,

institutii, universitati., de regula in incinta unei cladiri sau cladiri apropiate. Ele sunt

compuse dintr-un server si statii de lucru, maxim 150, cablajul nedepasind 3-4 km.

Performantele unei retele LAN sunt influentate, pe langa caracteristicile tehnice ale serverului, statiilor si ale cablului de conectare si de topologia retelei.

Topologia reprezinta geometria dupa care se conecteaza severul cu statiile intr-o retea locala. Cele     mai utilizate topologii sunt:

topologia magistrala (bus)

topologia inel (ring)

topologia star (star)

topologia ierarhica

topologia plasa

Topologia magistrala conecteaza direct serverul cu oricare dintre calculatoare din cadrul retelei printr-un mediu comun de comunicare, cablul denumit magistrala..

Toplogie

BUS

Aceste retele se mai numesc retele ETHERNET, nume propus de cei ce au proiectat-o si au dezvoltat-o, cercetatori firmei Xerox.

Tipologia inel conecteaza serverul cu statile in cadrul unei bucle inchise a cablului de interconectare ca in figura de mai jos.

Topologie

RING

Pana sa ajunga la destinatie datele parcurg fiecare statie.. Aceasta presupune o mare fiabilitate a calculatoarelor interconectate. Aceste retele se mai numesc retele token ring, fiind

proiectate de firma IBM. Acest token semnifica prezenta unui jeton, o secventa de biti speciala care circula prin retea, si cand o statie primeste jetonul, atunci ea poate comunica. E cam complicata aceasta topologie tocmai datorita riscului de defectare a unei statii din ring.

Topologia stea conecteaza echipamentele, statiile de lucru, la server, calculatorul central.

Topologie     STAR

Sever-ul este cel ce se leaga cu fiecare dintre statii. El actioneaza ca un comutator care dirijeaza datele de la un echipament la altul. Un dezavantaj al topologiei stea este ca echipamentul central, serverul, constituie un punct critic al retelei.

Topologia ierarhica si topologia plasa fac parte din categoria topologiilor complexe care folosesc diverse metode de combinare a topologiilor simple prezentate. Trebuie sa amintim si topologiile de tip FDDI care se anunta a fi foarte performante.

4. Interconectarea retelelor LAN

Retelele LAN se interconecteaza in retele aflate pe arii geografice extinse, MAN - Metropolitan Network Area sau WAN Wide Network Area, prin intermediul unor

echipamente dedicate numite echipamente de interconectare.

REPETORUL numit si HUB, este cel mai simplu echipament de interconectare. Hub-ul are propriul sau port prin care se conencteaza la retea si mai multe porturi disponibile pentru calculatoare. Hub-urile sunt echipamente pasive - dumb hub, care doar preiau un semnal din retea si-l repeta catre fiecare port in parte.

BRIDGE-ul este o punte intre retele cu viteze diferite.

SWITCH-ul are o functionalitate asemanatoare repetoarelor. El comuta pachetele de la porturile transmitatoare la porturile destinatare, asigurand conectivitatea fiecarui port bidirectional la latimea de banda maxima a retelei.

ROUTERUL indeplineste doua functii de baza, selectia caii de rutare a informatiilor si comutarea pachetelor catre cea mai buna ruta.

GATEWAY-ul asigura conectivitatea intre retele cutopologii diferite Ethernet, Ring sau FDDI.

5. Retele Wireless

Intr-o retea fara fir, wireless, comunicarea intre servere, statii, imprimante si alte echipamente foloseste undele radio. In cadrul acestor retele sunt folosite in prezent doua tehnologii, prima bazata pe standardul Ethernet fara fir, cunoscuta sub denumirea Wi-Fi, Wireless Fidelity, si cea de-a doua bazata pe standardul Bluetouth.

Placile de rețea Ethernet fara fir și adaptoarele Bluetooth, preiau datele, le incapsuleaza in pachete de date, le transmit in format binar și tot ele recepționeaza datele transmise de alte pc-uri. Conectarea unui PC la o rețea wireless și mai departe a unei rețele fara fir la o rețea cablata, se realizeaza prin echipamente speciale , puncte de acces - access points și pune fara fir, wirless bridge.

Atat Windows XP cat și Windows Vista, dispun de facilitaați software care permit configurarea dispozitivelor wireless.

Rețelele fara fir au doua moduri de lucru :

modul ad hoc

modul infrastrucutra.

Modul ad hoc este modul peer to peer, similar topologiei tip Bus Ethernet. Doua sau mai multe noduri, care comunica in modul ad hoc, formeaza un iBSS (independent Basic Service Set). Aceasta este unitatea de organizare in retele fara fir. Modul ad hoc este potrivit pentru grupuri mici de calculatoare, care transfera fișiere și partajeaza imprimante.Se recomanda pentru rețele temporare sau grupuri de studiu, ședințe de afaceri.

Modul infrastructura este modul de operare in care se folosesc mai multe puncte de acces fara fir pentru conectare la o locație centrala precum intr-o rețea cu topologie stea. Se folosește pentru conectarea segmentelor de rețea fara fir la segmente cablate. Un punct de acces fara fir unic, care deservește o anumita zona este numit BSS , aceasta zona poate fi extinsa prin adaugarea de puncte de acces suplimentare creindu-se o zona extinsa EBSS. Modul infrastructura este potrivit pentru rețelele organizațiilor de afaceri.

Una din problemele cele mai mari are rețelelor fara fir o reprezinta securitatea scazuta a acestor retele. Exista metode si standard pentru rezolvarea acestor probleme , in mod usual fiind folosite trei metode:

v    SSID(service set identification);

v    filtrarea adreselor MAC;

v    criptarea datelor.

Primele doua metode protejeaza accesul la reteaua propriu zisa, iar a treia metoda protejeaza datele care se transfera in retea.