Reţele de mare suprafaţă (WAN)

Elementul care stă la baza comunicaţiilor la distanţă este modemul. Un modem este un dispozitiv care face posibilă comunicarea între calculatoare prin intermediul unei linii telefonice. Într-un mediu de reţea, modemurile servesc drept mijloc de comunicaţie între reţele sau de conectare cu mediul exterior reţelei locale.

Calculatoarele nu se pot conecta direct la liniile telefonice, deoarece ele comunică prin impulsuri digitale (semnale electronice), iar liniile telefonice pot transporta doar semnale analogice (sunet) .

Un semnal digital este un semnal discret, având 2 valori : 0 şi 1 .Un semnal analogic poate fi reprezentat printr-o curbă continuă, având un domeniu infinit de

valori.Modemul de la calculatorul emiţător converteşte semnalele digitale emise de acesta în

semnale analogice, pe care le transmite pe linia telefonică. Modemul aflat la celălalt capăt al firului (receptor) reconverteşte semnalele analogice primite în semnale digitale pentru calculatorul receptor.

MOdem – modulează semnalele digitale în semnale analogice, iar la receptor DEModulează semnalele analogice în semnale digitale.

Modemurile sunt echipamente de transmitere a datelor (DCE – Data Communication Equipments) şi includ o interfaţă de comunicaţie serială şi o interfaţă pentru linia telefonică.(priză de telefon cu 4 fire) .

Modemurile : - interne - instalate în calculator ca orice altă placă de interfaţă - externe - ca o cutie conectată la calculator prin intermediul unui cablu serial, care face legătura între portul serial al calculatorului şi conectorul de interfaţă serială al modemului.

Standarde de modeme Primele modeme – putem transmite şi recepţiona date la viteze de 300 de biţi pe secundă

(bps) → 1200 bps → 28.000 bps .Tipuri de modemuri – pentru deverse tipuri de medii de comunicaţie care necesită metode

diferite de transmitere a datelor - asincrone- sincrone

Comunicaţiile asincrone – reprezintă cea mai răspândită formă de conectivitate din lume, deoarece a fost dezvoltată pentru a folosi liniile telefonice obişnuite.

Într-un mediu asincron, datele sunt transmise într-un flux serial. Fiecare caracter – literă, număr sau simbol – este transformat într-un şir de biţi. Fiecare dintre aceste şiruri este separat de celelalte printr-un bit de start şi un bit de stop. Dispozitivele de emisie şi recepţie trebuie să se pună de acord asupra secvenţei de biţi de start şi de stop. Calculatorul receptor foloseşte biţii de start şi de stop pentru a-şi planifica funcţiile de sincronizare, astfel încât să fie pregătit să recepţioneze următorul octet de date.

Comunicaţia nu este sincronizată (nu există nici o altă metodă de a coordona transmisia între receptor şi emiţător). Calculatorul receptor verifică dacă datele recepţionale corespund cu cele

1

transmise. În cazul comunicaţiilor asincrone, 25% din traficul de date este folosit pentru controlul traficului şi coordonare.

Controlul erorilor – pentru a depista eventualele erori, comunicaţiile asincrone includ un bit special - numit bit de paritate - care este folosit într-o schemă de verificare şi corecţie a erorilor, numită schema de verificare a parităţii – la această verificare, numărul de biţi transmişi = numărul de biţi recepţionaţi.

Un flux de date asincronS S S S S S S ST T T T T T T TA Octet N O A Octet 3 O A Octet 2 O A Octet 1 OR P R P R P R PT T T T

Comunicaţiile sincrone se bazează pe o schemă de sincronizare coordonată între două dispozitive, prin care se separă grupuri de biţi transmişi sub formă de blocuri, cunoscute sub numele de cadre. Pentru a începe transmisia sincronizată şi a verifica periodic acurateţea sa, se folosesc nişte caractere speciale.Deoarece biţii sunt transmişi şi recepţionaţi de o manieră sincronă, controlată, biţii de start şi de stop nu mai sunt necesari. Transmisia se opreşte la sfârşitul unui cadru şi reâncepe la un nou cadru. Această modalitate de începere şi de terminare a transmisiei este mult mai eficientă decât transmisia asincronă.

Flux de date sincron S SY YN Octet N Octet 3 Octet 2 Octet 1 NC C

Dacă apare o eroare, schema sincronă de detectare şi corecţie a erorilor dispune pur şi simplu efectuarea unei retransmisii.

Protocoalele sincrone îndeplinesc un număr de sarcini pe care protocoalele asincrone nu le pot realiza. Astfel, protocoalele sincrone :

Formatează datele în blocuri. Adaugă informaţii de control. Verifică informaţiile în vederea unui control al erorilor.

Principalele protocoale folosite în comunicaţiile sincrone sunt : SDLC (Synchronous Data Link Control) HDLC (High-level Data Link Control) Bisync (Binary Synchronous Communication Protocol)

2

Comunicaţiile sincrone sunt folosite în majoritatea transmisiilor digitale sau de reţea. De exemplu, în cazul în care calculatoarele aflate la distanţă sunt conectate prin linii digitale, veţi conecta calculatorul la linia digitală prin modemuri sincrone, şi nu asincrone. În general, costul ridicat şi complexitatea au constituit factori care le-au ţinut departe de piaţa dispozitivelor destinate folosirii lor la domiciliu.

Pentru comunicaţiile prin modem există 2 tipuri de linii telefonice :a) Linii de comutare sau dial-up ( prin reţele telefonice publice comutate)b) Linii închiriate (dedicate) → aceste linii oferă conexiuni dedicate non-stop, care nu

folosesc comutatoarele din centralele telefonice pentru a stabili legătura

Liniile telefonice cu comutare ( prin apel telefonic) pot fi folosite pentru conectarea a 2 reţele. Un modem dintr-o reţea apelează modemul din cealaltă reţea şi astfel, cele 2 reţele sunt conectate. Totuşi, chiar dacă se folosesc modemuri rapide şi protocoale de comprimare a datelor, această metodă determină încărcarea substanţială a facturii de telefon, chiar pentru o conectare temporară. Liniile dedicate, care oferă conexiuni permanente, reprezintă probabil o soluţie mai bună pentru firmele în care este nevoie de o comunicare permanentă între reţele.

Majoritatea reţelelor oferă facilităţi de acces la distanţă pentru utilizatorii care doresc să se conecteze la reţeaua proprie atunci când se află departe de ea. De exemplu, Microsoft Windows NT Server oferă serviciul RAS ( Remote Access Service) – permite conectarea prin apel telefonic a 256 de clienţi aflaţi la distanţă. Serviciul RAS conectează utilizatorii prin linii telefonice, stabilind legătura între un server de acces şi o reţea cu WNT. Când utilizatorul a realizat conexiunea, liniile telefonice devin transparente, iar utilizatorul obţine accesul la resursele reţelei ca şi cum ar folosi un calculator conectat direct în reţea.

Client aflat la distanţă

Modem

Server de reţea

Modem

Server de acces

3

Extinderea unei reţele locale

Reţelele locale ( LAN) nu mai pot face faţă sarcinilor, acest lucru devine evident atunci când:- cablul începe să se aglomereze datorită traficului de reţea- operaţia de tipărire necesită un timp îndelungat de aşteptare- apl. care generează un trafic intens, cum ar fi BD, răspund din ce în ce mai greu.

Reţelele nu pot fi extinse prin simpla adăugare a unor calculatoare şi cabluri. Fiecare topologie şi arhitectură de reţea are propriile sale limite. Există componente ce pot fi utilizate pentru a extinde reţeaua în cadrul aceluiaşi mediu.

- repetoare- punţi (bridge)- routere- broutere- punţi de interconectare

Aceste componente extind reţeaua prin:- segmentarea reţelei LAN existente astfel încât fiecare segment să devină o reţea LAN

separată- conectarea (reuniunea) a 2 reţele LAN separate- conectare la alte reţele LAN sau la alte medii de lucru, pentu a obţine o reţea de dimensiuni mai mari.

Repetoare - funcţionează la Nivelul Fizic din modelul OSI, regenerând semnalele din reţea şi retransmiţându-le pe alte segmente.

Pentru a transmite date printr-un repetor, de pe un segment pe altul, pachetele şi protocoalele LLC ( Logical Link Control) trebuie să fie identice pe ambele segmente. (un repetor nu va permite comunicarea între o reţea LAN 802.3 Ethernet şi una 802.5 Token Ring). Pentru ca un repetor să funcţioneze, segmentele între care face legătura trebuie să folosească aceiaşi metodă de acces.

Repetoarele reprezintă cea mai ieftină modalitate de a extinde o reţea. Ele se recomandă a fi folosite când traficul pe fiecare segment nu este foarte mare, iar costurile au o pondere importantă în luarea deciziei.

Repetoarele nu acţionează ca filtre, pentru a restricţiona traficul de date şi programarea problemelor în reţea. – o problemă apărută pe un segment poate afecta orice alt segment.

Punţi – O punte poate uni segmente sau reţele locale de mici dimensiuni. Ele pot fi folosite pentru:

- prelungirea unui segment- creşterea numărului de calculatoare din reţea- reducerea aglomerărilor de trafic, cauzate de ataşarea unui număr prea mare de

calculatoare- o punte poate împărţi o reţea supraîncărcată în 2 reţele separate, reducând astfel traficul

pe fiecare segment şi îmbunătăţind performanţele ambelor reţele- conectarea unor medii fizice diferite, cum ar fi cablu coaxial şi cablu torsadat- conectarea unor segmente de reţea diferite, cum ar fi Ethernet şi Token Ring şi

transferarea pachetelor între acesteaPunţile lucrează la nivelul leg. de date al modelului OSI. Din această cauză, toate

informaţiile de la nivelurile superioare ale modemului OSI le sunt accesibile şi ca urmare, nu disting

4

protocoalele între ele. Punţile transferă toate protocoalele în reţea, astfel încâ rămâne la latitudinea calculatoarelor individuale să determine protocoalele pe care le recunosc. Punţile lucrează de fapt la subnivelul de control al accesului de mediu ( MAC) şi de aceea se mai numesc şi punţi de nivel MAC.

O punte : - controlează tot traficul din reţea- verifică adresele sursă şi destinaţie ale fiecărui pachet- generează o tabelă de rutare, pe măsură ce informaţiile devin disponibile- transferă pachetele în modul următor :

dacă destinaţia nu se regăseşte în tabela de rutare, puntea transferă pachetele către toate segmentele şi

dacă destinaţia apare în tabela de rutare, puntea transferă pachetele segmentului respectiv ( cu excepţia cazului în care destinaţia se află pe acelaşi segment cu sursa)

Cu ajutorul tabelei de rutare, o punte poate segmenta traficul de reţea.Un calculator (sursă) de pe segmentul 1 transmite date unui alt calculator (destinaţie) aflat pe

segmentul 1, pachetul nu este transferat de punte şi pe segmentul 2

Sursă

Destinaţie

Tabela de rutare Segment 1

Punte Stop

Segment 2

Prin faptul că folosesc tabele de rutare pentru a controla pachetele care sunt transferate pe alte segmente, punţile pot reduce traficul din reţea. Acest control (sau restricţie) al fluxului de date este cunoscut sub numele de segmentarea traficului de reţea.

Deoarece punţile reprezintă instrumente puternice de extindere şi segmentare a unei reţele, ele sunt folosite frecvent în reţele care conţin segmente dispersate pe zone mari, legate prin linii telefonice.

Pentru a lega 2 segmente de cablu este necesară o singură punte. În situaţia în care 2 reţele LAN se află la distanţă mare una de alta, ele pot fi unite într-o singură reţea. Acest lucru poate fi realizat implementând 2 punţi la distanţă, conectate prin modemuri sincrone pe o linie telefonică dedicată.

5

Modem sincron Linie telefonică dedicată

Punte ladistanţă Modem sincron

Punte la distanţă

Segment 1

Segment 2

Punţile lucrează la un nivel OSI superior repetoarelor. Aceasta înseamnă că încorporează mai multă inteligenţă şi că iau în considerare mai multe condiţii.

Punţile se aseamănă cu repetoarele prin faptul că pot regenera datele, însă numai la nivel de pachet. Aceasta înseamnă că punţile pot transmite pachete pe distanţe mari, folosind diferite medii.

O punte poate fi implementată extern – o componentă separată, independentă – sau intern, în cadrul serverului. Dacă S.O. suportă acest lucru, pot fi instalate una sau mai multe plăci de reţea (punte internă).

Administratorii de reţea folosesc punţile deoarece sunt simplu de instalat şi transparente pentru utilizatori, sunt flexibile şi adaptabile şi sunt relativ ieftine.

Routere

Într-o reţea în care există mai multe segmente ce folosesc protocoale şi arhitecturi diferite, este posibil ca o punte să nu asigure comunicarea rapidă între toate segmentele. O reţea complexă necesită un dispozitiv care nu doar să cunoască adresa fiecărui segment, ci să determine şi cea mai bună cale (rută) pentru transmiterea datelor şi filtrarea traficului de difuzare pe segmentul local. Un astfel de dispozitiv se numeşte router.

Routerele funcţionează la nivelul Reţea al modelului OSI, ceea ce înseamnă că pot comuta şi ruta (dirija) pachete între diferite reţele. Acest lucru se realizează între reţele printr-un schimb de informaţii specifice protocoalelor între reţelele respective. Routerele citesc informaţia complexă de adresă din pachet şi, deoarece funcţionează la un nivel superior punţilor ( în modelul OSI) , au acces la informaţii suplimentare.

Routerele pot oferi următoarele funcţii specifice punţilor:- filtrarea şi izolarea traficului- conectarea segmentelor de reţeaÎn plus, ruterele având acces la mai multe informaţii conţinute în pachete, folosesc aceste

informaţii pentru a îmbunătăţii livrarea pachetelor. Routerele sunt folosite în reţele complexe, deoarece permit o mai bună administrare a traficului decât punţile. Routerele pot face schimb de informaţii referitoare la starea rutelor pentru a ocoli conexiunile lente sau nefuncţionale.

6

Funcţionarea ruterelorTabela de rutare ( dirijare) conţine informaţii de adresă. Adresele staţiilor pot fi păstrate în

funcţie de protocolul folosit în reţea. Un router determină adresa de destinaţie a datelor pe care le primeşte cu ajutorul unei tabele de rutare, care conţine următoarele informţii:

- toate adresele cunoscute din reţea- modul de conectare la o altă reţea- căile (rutele) posibile între routere- costul transmiterii datelor pe aceste căi

OBS. Tabela de rutare pentru o punte păstrează adresele MAC ale fiecărui nod. Tabela de rutare a unui ruter conţine adresele (numere) de reţea.

Routerele au nevoie de adresele de reţea care le permit să dialogheze cu un alt router sau cu adresele plăcilor de reţea locale. Routerele nu pot comunica direct cu calculatoarele aflate la distanţă.

Dacă routerele primesc pachete destinate unei alte reţele (aflate la distanţă) le trimit mai departe routerelor care se ocupă de reţeaua respectivă. Astfel , routerele pot :

- să segmenteze reţele mari în reţele mai mici- să acţioneze ca o barieră de siguranţă între segmente- să evite “avalanşele” de difuzare, deoarece mesajele de difuzare nu sunt

transferateRouterele nu cercetează adresa nodului destinatar, ci doar adresa reţelei de destinaţie. Ele

transmit informaţii numai dacă adresa de reţea este cunoscută. Capacitatea de a controla datele care trec prin router reduce volumul de trafic transferat între reţele şi permite routerelor să folosească aceste legături mai eficient decât punţile.

Pe baza schemei de adresare a unui router, un administrator poate împărţi o reţea mare în mai multe reţele mici, deoarece routerele nu transferă şi nu tratează orice pachet, ele acţionează ca o barieră de siguranţă între segmente, reducând traficul din reţea şi timpul de aşteptare al clienţilor.

Protocoalele rutabile sunt: DECnet, IP, IPX, OSI, XNS, DDP (Apple Talk)Tipuri de routere : statice, dinamiceRoutere statice

- necesită configurarea manuală a tabelei de rutare şi specificarea fiecărei rute (adm. de reţea)

- folosesc întotdeauna aceeaşi rută care este determinată de o anumită intrare din tabela de rutare

- ruta folosită este prestabilită şi nu este neapărat cea mai scurtă- routerele statice sunt considerate mai sigure, deoarece administratorul specifică

fiecare rutăRoutere dinamice

- se configurează manual doar I rută. Celelalte rute şi reţele sunt descoperite automat

- pot alege o rută pe baza unor factori, cum ar fi costul şi volumul de trafic- pot decide să transmită pachetele pe alte rute- securitatea poate fi îmbunătăţită prin configurarea manuală a routerului pentru

filtrarea adreselor de reţea şi pornirea traficului către unele dintre aceste adrese

Există 4 informaţii importante ce pot fi folosite pentru a face diferenţa între o punte şi un router şi de a determina care dintre ele este dispozitivul indicat într-o anumită situaţie.

Puntea recunoaşte doar adresele subnivelului MAC, adică adresele plăcilor de reţea de pe propriul segment. Routerele recunosc adresele de reţea.

7

Puntea difuzează (retransmite) tot ceea ce nu recunoaşte şi toate adresele cunoscute, însă doar prin portul corespunzător

Routerul lucrează doar cu protocoale rutabile Routerul filtrază adresele. El retransmite anumite protocoale către anumite

adrese ( alte routere)

Brouterele – combină calităţile unei punţi (bridge) cu ale unui router. Brouteul poate acţiona ca router pentru un anumit protocol şi ca punte pentru altele.

Brouterele pot : - să ruteze protocoalele rutabile selectate - să acţioneze ca punte pentru protocoalele nerutabile - să ofere interconexiuni mai avantajoase din punct de vedere al costurilor şi al posibilităţilor de administrare decât punţile şi routerele folosite separate

Porţi de interconectare (gateway) – fac posibilă comunicaţia între diferite arhitecturi şi medii. Ele reîmpachetează şi convertesc datele ce urmează a fi transferate dintr-un mediu în altul, astfel încât fiecare mediu să înţeleagă datele din celălalt mediu. O poartă reîmpachetează informaţia pentru a o face compatibilă cu cerinţele sistemului destinaţie. Porţile pot modifica formatul unui mesaj, asfel încât acesta să fie recunoscut de programul de aplicaţie de la celălalt capăt al conexiunii.

O poartă conectează 2 sisteme care nu folosesc aceleaşi:- protocoale de comunicaţie- structuri de formate- limbaje- arhitecturi

Porţile interconectează reţele cu S.O. diferite, cum ar fi Microsoft WNT Server cu SNA (System Network Architecture de la IBM). Ele modifică formatul datelor pentru a-l face compatibil cu programul de aplicaţie aflat la celălat capăt al conexiunii.

Porţile preiau datele dintr-un mediu, elimină anteturile protocolului existent, după care reîmpachetează datele cu stiva de protocoale din reţeaua de destinaţie. Pentru a precesa datele, o poartă de interconectare execută următoarele acţiuni:

1. despachetează datele primite, eliminând urmele stivei de protocoale a reţelei sursă2. încapsulează datele care urmează a fi transmise în stive de protocoale a reţelei

destinaţie, permiţând astfel comunicarea între reţele.De obicei, porţile efectuează conversia de protocoale la nivelul Aplicaţie, dar există şi porţi

care folosesc toate cele 7 niveluri ale modelului OSI.Porţile de interconectare sunt folosite frecvent pentru integrarea calculatoarelor personale

într-un mediu cu minicalculatoare sau cu calculatoare mainframe.O poartă gazdă (host) conectează calculatoarele dintr-o reţea locală cu sistemele de

minicalculatoare şi calculatoare mainframe care nu recunosc calculatoarele inteligente din LAN.Într-un mediu LAN, un calculator este desemnat de obicei drept server-dedicat calculator-

poartă. Programele de aplicaţie speciale de pe calculatoarele personale accesează calculatorul mainframe, comunicând cu acesta prin intermediul calculatorului-poartă. Utilizatorii au acces la resursele de pe calculatorul mainframe ca şi când acestea s-ar afla pe propriile calculatoare.

8