O reţea - componente hardware - componente softwareComponentele hardware – includ 3 tipuri de dispozitive:

echipamente de transmisie dispozitive de acces dispozitive ce repetă semnalele transmise

Echipamente de transmisie: reprezintă mediul utilizat pentru a transporta semnalele unei reţele către destinaţieTipurile de medii includ cabluri coaxiale, cabluri torsadate şi fibre optice.Dispozitive de acces – răspund de:

- formatarea corectă a datelor, astfel încât să fie acceptate în reţea- plasarea datelor în reţea- acceptarea datelor care îi sunt adresate

Într-o reţea locală, dispozitivul de acces este cunoscut ca placă de interfaţă cu reţeaua (NIC – Network Interface Card)NIC este o placă de circuite instalată într-un calculator şi ocupă un slot de intrare /ieşire de pe placa de bază a acestuia. Reţeaua este cablată apoi la portul pus la dispoziţie de această placăÎntr-o reţea WAN, dispozitivul de acces este router-ul (dispozitiv ce oferă un mecanism de expediere a pachetelor). Routerele operează la nivelul 3 al modelului de referinţă OSI şi include 2 tipuri de protocoale: de rutare (routing) şi rutabile (routable).Protocoalele de rutare furnizează toate funcţiile necesare realizării următoarelor operaţii:

determinarea căilor optime prin reţeaua WAN pentru orice adresă de destinaţie dată acceptarea şi trimiterea pachetelor prin aceste căi la destinaţia lor.

Protocoalele rutabile sunt utilizate pentru a transporta datele dincolo de limitele domeniilor de nivel 2.

Dispozitivele ce repetă semnalele transmise : Repetoare

Repetorul este un dispozitiv care acceptă semnalele trimise, le amplifică şi le plasează din nou în reţea.

Într-un LAN, un repetor – cunoscut sub numele de concentrator (hub) permite conectarea în reţea a mai multor dispozitive, prin furnizarea mai multor puncte de intrare în reţea. Această funcţie este atât de importantă pentru reţelele LAN actuale, încât adevăratul lor rol, regenerarea semnalului este adesea uitat.

ARHITECTURI ŞI PROTOCOALE

Protocoale:

O entitate este capabilă de transmisie/recepţie, iar un sistem este un obiect fizic distinct ce conţine una sau mai multe entităţi.Modul de comunicare între 2 entităţi bazat pe un set de reguli (convenţii) mutual acceptat de entităţile implicate = protocol.

Elementele cheie ale unui protocol sunt:

Sintaxa – include formatul datelor, codarea şi nivelele semantice Semantica – include informaţia de control pentru coordonare şi pentru tratarea erorilor Sincronizare (timing) – include punerea de acord a vitezelor de transmisie şi secvenţierea

datelor.

Caracteristicile unui protocol sunt:

a. direct sau indirect . Comunicaţia între 2 entităţi poate fi directă sau indirectă.b. monolitic sau structurat. Comunicaţia între 2 entităţi să se realizeze folosind un singur

protocol sau să existe un set de protocoale ce au o structură ierarhică sau pe nivele

Un set de protocoale structurate este prezentat în următoarea figură:

Protocol orientat pe aplicaţie

Protocol

proces-la-proces

Protocol 1 acces reţea

Protocol

interreţea

Terminal Protocol 2 acces reţea

c. simetric sau asimetric. Majoritatea protocoalelor sunt simetrice, în sensul ca suportă comunicaţia între entităţi pereche. Asimetria este dictată de logica schimbului de date (de

Servicii reţea

Aplicaţie

Servicii reţea

Aplicaţie

Reţeaua A

Protocol nod-la-nod

Protocol intrare-ieşire

Reţeaua B

exemplu un proces client şi unul server) sau de dorinţa de a face una din entităţile respective să fie cât mai simplă.

d. standard sau nestandard. Un protocol poate fi standard sau nestandard. Un protocol nestandard este creat pentru o aplicaţie de comunicaţie specifică sau pentru un model specific de computer.

Funcţii:Orice protocol are la bază un set de funcţii de bază. Nu toate protocoalele dispun de toate funcţiile, deoarece acest lucru ar implica o complexitate prea mare.Funcţiile protocoalelor pot fi grupate în următoarele categorii:

Segmentare şi reasamblare Încapsulare Controlul conexiunii Controlul fluxului Tratarea erorilor Sincronizare Secvenţiere Adresare Multiplexare Serviciu de transmisie

1. Segmentare şi reasamblare:Protocoalele de la nivelele inferioare trebuie să segmenteze datele în blocuri de dimensiuni mai mici = segmentare sau fragmentare. Un bloc de date transferat între 2 entităţi, via unui protocol se numeşte unitate de date protocol PDU (Protocol Data Unit). Segmentarea se realizează deoarece reţeaua de comunicaţii poate accepta lungimi de blocuri de o anumită dimensiune şi tratarea erorilor poate fi mai eficientă utilizând un PDU de dimensiuni mai mici (fiind necesari mai puţini biţi pentru a fi retransmişi);Dezavantajele segmentării:

fiecare PDU conţine un volum fizic fix de informaţii de control. Prin urmare cu cât blocul este mai mic, cu atât procentajul de overhead (informaţii de control si verificare) este mai mare;

mai mult timp este consumat procesând blocuri mici şi numeroase.Opusul segmentării este reasamblarea. La recepţie, datele fragmentate trebuie să fie reasamblate în mesaje adecvate nivelului de aplicaţie

2. ÎncapsulareaFiecare PDU conţine nu numai date, ci şi informaţii de control. Informaţia de control se împarte în 3 categorii:- adrese – adresa transmiţătorului şi/sau a receptorului;- cod pentru detectare de erori –- controlul protocolului – informaţia adiţională inclusă pentru a implementa funcţiile de protocol.Adăugarea de informaţie de control datelor este denumită încapsulare.

3. Controlul conexiunii:O entitate poate transmite date unei alte entităţi fără o planificare prealabilă. Această modalitate este cunoscută ca transfer de date neorientat pe conexiune (connectionless) - de exemplu utilizarea

datagramelor. Un alt mod de transfer este transferul de date orientat pe conexiune, un exemplu constituindu-l circuitul virtual.Transferul de date orientat pe conexiune determină stabilirea unei conexiuni. O conexiune are 3 faze:

stabilirea conexiunii; transferul de date; terminarea conexiunii.

4. Controlul fluxuluiControlul fluxului de informaţii este o funcţie realizată de o entitate receptoare pentru a limita volumul sau debitul de date ce este transmis de o entitate de transmisie. Cea mai simplă formă de control de flux este cea a procedurii de stop-şi-aşteaptă, în care, fiecare PDU trebuie să fie confirmat înainte ca un alt PDU să fie transmis.

5. Controlul erorilorMajoritatea tehnicilor necesare protecţiei pierderii sau distrugerii informaţiei de date sau de control presupun detecţia erorilor, bazată pe o secvenţă de verificare a cadrului şi pe retransmisia PDU-ului. Retransmisia este deseori activată de un timer (contor de timp).Protocolul accesului de reţea trebuie să includă controlul erorilor pentru a se asigura că datele sunt transferate cu succes între staţii şi reţea.

6. Sincronizarea2 entităţi de protocol de comunicaţie trebuie să se găsească într-o stare bine definită, de exemplu cea de iniţializare, verificare şi terminare. Aceasta este denumită sincronizare. Astfel, o entitate este conştientă de starea celorlalte doar datorită PDU-ului recepţionat.

7. SecvenţiereaSecvenţierea este acea funcţie de protocol care identifică ordinea în care PDU-urile ce conţin date au fost transmise prin numerotare, modulo un număr de secvenţe mare. Această funcţie are sens în contextul transformărilor de date orientate pe conexiune. Secvenţierea serveşte la:

- ordinea de livrare;- controlul fluxului;- controlul erorilor

8. AdresareaPentru ca 2 entităţi sa comunice, altfel decât în cadrul unei legături punct-la-punct, este necesar ca ele să se identifice una faţă de cealaltă prin nume, adresă şi cale.

Un nume specifică ce este un obiect, o adresă specifică unde este, iar o cale indică cum se ajunge acolo.

9. MultiplexareaMultiplexarea transferurilor de date într-o entitate poate fi realizată utilizând nume de conexiuni, care permit legături simultane multiple. Acelaşi lucru poate fi realizat şi prin nume de porturi, care permit conexiuni simultane multiple.Multiplexarea este utilizată şi în maparea de conexiuni de la un nivel la altul (realizarea de corespondenţe, conform unui anumit algoritm).Multiplexarea este de 2 feluri:

- multiplexare în sus – care apare atunci când mai multe conexiuni de nivel superior sunt multiplexate printr-o singură conexiune de nivel inferior sau partajează o singură conexiune de nivel inferior- multiplexarea în jos sau divizarea, înseamnă că o singură conexiune de nivel superior este construită deasupra a mai multe conexiuni de nivel inferior, traficul pe conexiunea aflată la nivel superior fiind divizat între diferitele conexiuni de la nivelele inferioare. Această tehnică poate fi utilizată pentru a asigura fiabilitate, înaltă performaţă şi/sau eficienţă.

10. Serviciile de transmisieUn protocol poate oferi mai multe servicii adiţionale entităţilor care îl utilizează

- prioritate – este asigurată pe bază de tip de mesaj, astfel mesajele de control trebuie să ajungă la entitatea destinaţie cu un minim de întârziere. Prioritatea poate fi asigurată şi pe bază de conexiune- nivel de serviciu – anumite clase de date pot cere un minim de debit de transfer date sau un prag maxim de întârziere - securitatea – mecanisme de securitate, de restricţionare a accesului.

Toate aceste servicii depind de sistemul de transmisie suport, ca şi de oricare alte entităţi de nivel inferior ce intervin în procesul comunicaţiei. Dacă este posibil ca aceste servicii să fie oferite de nivelele inferioare, protocolul poate fi utilizat de către cele 2 entităţi pentru a obţine aceste servicii.

MODELE ARHITECTURALE DE PROTOCOALE

2 mari arhitecturi de protocoale:- arhitectura pe nivele- arhitectura ierarhică

Preocupările pentru realizarea unor reţele mixte de calculatoare şi interconectarea reţelelor au determinat elaborarea şi adoptarea de către Organizaţia de Standard Internaţională a unui model arhitectural de referinţa pentru interconectarea sistemelor deschise ISO OSI (International Standard Organization Open System Interconnection).

Principiile modelului ISO OSI

Modelul arhitectural are la bază 3 elemente:- procesele de aplicaţie, care realizează prelucrările de date- sistemele de calcul care găzduiesc procesele de aplicaţie şi care sunt conectate printr-un mediu de comunicare- conexiunile logice care permit un schimb de informaţie uniform între procesele de aplicaţie, indiferent de localizarea acestora în calculatoarele gazdă.

La baza stabilirii nivelelor arhitecturale ale modelului ISOOSI au stat o serie de principii generale, cum ar fi:

- crearea unui număr redus de nivele cu puţine interacţiuni între ele;

- colectarea funcţiilor înrudite în acelaşi nivel;- crearea posibilităţii de modificare a funcţiilor unui nivel, fără afectarea celorlalte;- crearea pentru fiecare nivel de linii de demarcaţie spre nivelul adiacent inferior şi superior.

Modelul rezultat are 7 nivele:Aplicaţie 7Prezentare 6Sesiune 5Transport 4Reţea 3Legătură de date 2Nivelul fizic 1

Termenul de nivele de sus (superioare) se referă la nivelele 4-7, iar termenul de nivele de jos (inferioare) se referă la nivelele 1-3.Un nivel adiacent superior este numit utilizator, iar cel adiacent inferior este numit producător. Utilizatorul şi producătorul descriu respectiv, relaţiile între consumatorul şi producătorul unui serviciu de nivel. Prin trecerea de la un nivel la altul fiecare nivel devine la rândul său producător sau utilizator.

Entităţile adiacente comunică prin schimbarea de primitive între ele prin Puncte de Acces Servicii (SAP – Service Access Point). Un SAP este un punct de trecere virtual, putând fi adresat ca atare.O primitivă reprezintă schimbul logic de informaţii între un nivel şi nivelele adiacente. Ea specifică funcţia de executat şi este folosită pentru a transfera date şi informaţii. Sunt disponibile 2 tipuri de servicii: cu confirmare şi fără confirmare.Un serviciu cu confirmare, transmite informaţie de confirmare către unitatea pereche (peer - egal) aflată la distanţă, atunci când aceasta din urmă trimite o cerere de serviciu.Un serviciu fără confirmare, doar transmite cererea mai departe, neaşteptând un mesaj de confirmare, nefiind asigurată transmisia cu succes a cererii.Entităţile pereche schimbă între ele Unităţie de Date de Protocole (PDU – Protocol Data Units), care conţin Informaţie de Control a Protocolului (Protocol Control Information) şi date.Un utilizator iniţiază procesul prin emiterea unei cereri de serviciu folosind un SAP. Entitatea recepţionează cererea de serviciu împreună cu o Unitate de Date Serviciu (SDU – Service Data Unit) şi construieşte un PDU a cărui tip şi valori sunt determinate de către o informaţie de cerere şi informaţia locala disponibilă. PDU-ul este livrat partenerului pereche aflat la distanţă folosind serviciile nivelelor de jos. Când entitatea aflată la distanţă recepţionează PDU-ul, acesta generează o primitivă pe care o pasează cu ajutorul unui SAP către utilizator.

Nivel N+1

SAP

PCI SDU N

PCI SDU N

Nivel N-1

Nivel N+1

SAP

PCI SDU N

PCI SDU N

Nivel N-1

PDU N

PDU N+1

Nivel N Nivel N

PDU N PDU N

SAP – punct acces serviciiSDU – unitate de date serviciuPDU – unitate de date protocolPCI – informaţie de control a protocolului

Un nivel N poate fi considerat ca un producător de serviciu (service provider), iar un nivel N+1 poate fi privit ca un utilizator de servicii (service user), nivelul N asigurând servicii nivelului N+1 prin SAP-uri.Setul de servicii oferite de către nivelul N defineşte interfaţa abstractă între nivelul N şi N+1.O interfaţă abstractă descrie semantica interacţiilor ce survin între cele 2 nivele ale arhitecturii. O interfaţa abstractă nu specifică detalii de implementare şi nici sintaxta ce trebuie utilizată pentru implementarea interfeţei.Există şi interfeţe concrete care descriu punctele din arhitectură în care sunt utilizaţi conectorii fizici sau oferă specificaţii electrice şi mecanice pentru cabluri şi conectoare ce trebuie utilizate pentru implementarea arhitecturii sau pot defini interfeţe de programare ale aplicaţiilor pe care trebuie să le folosească un programator pentru a scrie programe ce utilizează serviciile unui nivel specific.

Standardele ISO pentru modelul OSI definesc pentru fiecare nivel o singură definiţie de serviciu şi una sau mai multe specificaţii de protocol.O definiţie de serviciu constă în serviciile specifice pe care un nivel le oferă nivelului de deasupra. Ea nu specifică modul în care serviciile trebuie realizate.O specificaţie de protocol descrie formatele de unităţi de date schimbate între nivelele pereche şi specifică procedurile pe care un nivel trebuie să le realizeze pentru schimbul de unităţi de date atunci când asigură servicii pentru acel nivel.De remarcat că nu există o comunicaţie directă între nivelele pereche cu excepţia nivelului fizic. Astfel, deasupra nivelului fizic, fiecare entitate de protocol transmite date în jos spre nivelul inferior adiacent pentru ca datele să ajungă la entitatea pereche aflată la celălalt partener de comunicaţie.

2 sisteme oricât de diferite, pot comunica efectiv dacă au următoarele caracteristici comune:- implementează acelaşi set de funcţii de comunicaţie;

- aceste funcţii sunt organizate într-un acelaşi set de nivele; nivelele pereche trebuie să asigure aceleaşi funcţii, dar nu este neapărat necesar să facă acest lucru în acelaşi mod;- nivelele pereche trebuie să utilizeze un acelaşi protocol.

Cum se realizează transferul de date între 2 staţii ce utilizează protocoale OSI.

Procesare cadru de transmisie

Aplicaţie

Fizic

Legătură date

Reţea

Transport

Sesiune

Prezentare

AP X

Aplicaţie

Fizic

Legătură date

Reţea

Transport

Sesiune

Prezentare

AP YDate AP

AH Date AP

Unitate date

Unitate date

PH

SH

Unitate date

Unitate date

TH

NH

Unitate dateLH

Biţi

Construcţie cadru de transmitere

Cale de comunicaţie