Notiunea de protocol,stiva de protocoale

O retea de calculatoare este alcatuita dintr-un ansamblu de mijloace de transmisie si de sisteme de calcul, pentru a realiza atat functii de transport a informatiei cat si functii de prelucrare a acesteia. O retea de calculatoare care interconecteaza diferite sisteme de calcul poate functiona in bune conditii numai daca exista o conventie care stabileste modul in care se transmite si se interpreteaza informatia, conventie numita protocol.

Un exemplu ar fi modul de comunicare intre doi filozofi.

Filozof 1 Filozof 2

Figura 1 - Un mod de comunicare intre doi filozofi.

Doi filozofi, din tari diferite doresc sa faca schimb de idei. Din pacate, sunt departe unul de celalalt si nici nu au o limba comuna prin care sa comunice.Pentru a putea sa comunice trebuie sa foloseasca suport de comunicatie. Pentru a putea comunica, fiecare filozof angajeaza cate un traducator care sa cunoasca ambele limbi, iar ei la randul lor angajeaza cate o secretara care se va ocupa cu transmiterea efectiva a mesajului. Urmarind figura, se observa ca filozoful 1 trimite translatorului sau mesajul pe care doreste sa-l primeasca filozoful 2. Acesta il traduce si il inmaneaza secretarei care il transmite mai departe prin fax, posta electronica sau cu telefonul secretarei 2. In concluzie un protocol este un set de reguli si conventii ce se stabilesc intre participantii (de exemplu, filozof 1- filozof 2) la o comunicatie in vederea asigurarii bunei desfasurari a comunicatiei respective; sau protocolul este o intelegere intre partile care comunica asupra moduluide realizare a comunicarii. Din exemplu anterior, s-a observat ca pentru a realiza comunicatia sunt necesare mai multe reguli (protocoale) care se stabilesc intre membrii de pe acelasi nivel si intre membrii din cadrul aceluiasi grup. Acest concept se numeste familie de protocoale (stiva) si reprezinta o lista de protocoale utilizate de catre un anumit sistem, cate un protocol pentru fiecare nivel.

Protocoalele sunt de doua feluri: - rutabile: sunt acel protocoale care accepta comunicatii LAN - LAN pe mai multe cai; - nerutabile.

In cadrul unui aceluiasi grup (filozof - translator - secretar) intre participantii la comunicatie schimbul de informatii se face pe baza unor alte conventii, numite servicii. In general participantii la comunicatie se numesc entitati. Entitatile de pe un nivel n (de exemplu, filozoful) furnizeaza un serviciu utilizat de catre nivelul n+1 (in cazul nostru, traducator). Nivelul n se numeste furnizor de servicii, iar nivelul n+1 se numeste utilizator de servicii.

Modelul OSI - Open System Interconnection - este un model de interconectare a sistemelor deschise. Termenul de "open" (deschis) semnifica faptul ca sistemul este apt sa fie "deschis" pentru comunicatii cu oricare alt sistem din retea care respecta aceleasi reguli (protocoale).

Modelul ISO / OSI este un model organizat pe sapte nivele:

1.nivelul fizic - se ocupa de transmiterea bitilor printr-un canal de comunicatie;2.nivelul legaturii de date - fixeaza o transmisie a bitilor fara erori in jurul unei linii detransmisie; 3.nivelul retea - se ocupa de controlul functionarii subretelei; 4.nivelul transport - rolul principal al acestui nivel este sa accepte date de la nivelul superior (nivelul sesiune), sa le descompuna, daca este cazul, in unitati mai mici, sa transfere aceste unitati nivelului inferior (nivelului retea) si sa se asigure ca toate fragmentele sosesc corect la celalalt capat; 5.nivelul sesiune - gestioneaza dialogul intre aplicatii sau utilizatori ; 6.nivelul prezentare - se ocupa de sintaxa si semantica informatiilor transmise intre aplicatii sau utilizatori; 7.nivelul aplicatie - se ocupa de interfata comuna pentru aplicatiile utilizator, de transferul fisierelor intre programe.

Modelul OSI este doar un model de arhitectura de retea, deoarece spune numai ceea ce ar trebui sa faca fiecare nivel, si nu specifica serviciile si protocoalele utilizate la fiecare nivel. In cadrul unui acelasi sistem intre doua nivele succesive exista o legatura fizica iar schimbul de informatii se face pe baza unor alte conventii, care se numesc servicii. Schimbul efectiv de semnale are loc numai la nivelurile fizice ale celor doua sisteme care comunica. Ceea ce trebuia retinut este faptul ca modelul OSI utilizeaza trei concepte esentiale:protocoale, care se stabilesc intre doua entitati de pe acelasi nivel, aflate pe sisteme diferite; servicii, care se stabilesc intre doua nivele succesive ale aceluiasi sistem,si interfete (interfata unui nivel spune proceselor aflate la nivelul imediat superior cum sa faca accesul).

Modelul TCP / IP este mult mai vechi decat modelul OSI si a fost utilizat drept model de referinta de catre ARPANET, si apoi de catre Internet. ARPANET a fost o retea de cercetare sponsorizata de catre DoD (Department of Defense - Departamentul de Aparare al Statelor Unite).. Din figura care urmeaza se va observa diferenta dintre modelul de referinta ISO / OSI si modelul TCP / IP.

Modelul OSI Modelul TCP / IP

Figura 3 - Comparatie intre modelele ISO / OSI si TCP / IP.

Despre nivelul gazda la retea modelul TCP / IP nu spune mare lucru , singura mentiune este aceea ca gazda trebuie sa se lege la retea, pentru a putea transmite date, folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit si variaza de la gazda la gazda si de la retea la retea. Nivelul Internet are rolul de a permite gazdelor sa emita pachete in orice retea si de a face ca pachetele sa circule independent pana la destinatie. Nivelul Internet defineste oficial un format de pachet si un protocol numit IP - Internet Protocol care asigura un serviciu de transmitere a datelor fara conexiune.

Nivelul transport asigura comunicatia intre programele de aplicatie. Sunt definite doua protocoale: TCP - Transmission Control Protocol este un protocol punct-la-punct, orientat pe conexiuni care permite ca un flux de octeti trimisi de pe un sistem sa ajunga fara erori pe oricare alt sistem din inter-retea (asigura livrarea corecta, in ordine a mesajelor). Al doilea protocol, UDP -User Datagram Protocol este un protocol nesigur, fara conexiuni. Nivelul aplicatie asigura utilizatorii retelei, prin intermediul programelor de aplicatie, o varietate de servicii

Elemente de interconectare a retelelor

Fiecare retea foloseste propriile sale protocoale, deci existenta retelelor de tipuri diferite înseamna a avea protocoale diferite. Indiferent de evolutia care va avea loc în lumea IT,intotdeauna vor exista o varietate de retele, care pentru a putea comunica unele cu altele vor trebui sa se interconecteze.

Pot sa apara urmatoarele tipuri de conexiuni: -LAN-LAN: utilizatorul copiaza un fisier de pe un alt sistem din alt workgroup; -LAN-WAN: utilizatorul trimite un e-mail altui utilizator aflat la distanta; -WAN-WAN: doi utilizatori fac schimb de date; -LAN-WAN-LAN: utilizatori din universitati diferite comunica între ei. Pentru a conecta fizic doua retele este necesara plasarea unei "cutii negre", la jonctiunea dintre cele doua retele care se doresc a fi legate (conectate), pentru a rezolva conversiile necesare atunci când datele se misca de la o retea la alta. Aceste "cutii negre" au nume diferite si în general depinde de nivelul la care lucreaza, fiecare din ele fiind adecvate pentru o anumita forma de interconectare.

Repetor

Repetorul are rolul de a copia biti individuali între segmente de cablu diferite, si nu interpreteaza cadrele pe care le receptioneaza, si reprezinta cea mai simpla si ieftina metoda de extindere a unei retele locale. Pe masura ce semnalul traverseaza cablul, el se degradeaza si este distorsionat. Acest proces poarta numele de atenuare.Repetoarele sunt utilizate în general pentru a extinde lungimea cablului acolo unde este nevoie

În corespondenta cu modelul OSI repetorul functioneaza la nivelul fizic, regenerând semnalul receptionat de pe un segment de cablu si transmitându-l pe alt segment (figura 1).

Sistem 1 (sursa) Sistem 2 (destinatie)

Figura 1 - Repetorul în raport cu modelul OSI.

Punte

Punte (se mai întâlneste si sub denumirea de: pod, bridge), functioneaza pe principiul ca fiecare nod de retea are propria adresa fizica. Puntea interconecteaza retele LAN de acelasi tip sau de tipuri diferite. Puntile sunt utile în situatiile urmatoare: - extinderea fizica a unei retele LAN; - interconectarea retelelor locale ce utilizeaza tehnici de control al accesului la mediu diferite. Puntile la rândul lor sunt de mai multe tipuri: - punti transparente- punti cu rutare prin sursa, sau punti Token Ring. Daca într-o firma exista mai multe retele cu topologii diferite, atunci administrarea fluxurilor de date poate fi facuta de un calculator echipat cu mai multe cartele de retea, care va juca rolul de punte între aceste retele, ea asociind retelele fizice diferite într-o aceeasi retea logica. Toate calculatoarele din aceasta retea logica au aceeasi adresa logica de subretea.

Ruter

Ruter - ul functioneaza la nivelul retea al modelului ISO / OSI si este utilizat pentru interconectarea mai multor retele locale de tipuri diferite, dar care utilizeaza acelasi protocol de nivel fizic. Utilizarea lor asigura o mai mare flexibilitate a retelei în ceea ce priveste topologia acesteia. Diferenta între o punte si un ruter este ca în timp ce puntea opereaza cu adresele fizice ale

calculatoarelor (luate din cadrul MAC) ruterele utilizeaza adresele logice, de retea, ale calculatorului.

Ruterul permite rutarea mesajelor de la sursa la destinatie atunci când exista mai multe posibilitati de comunicare între cele doua sisteme.

Sistem 1 Sistem 2

Figura 3 - Ruter - ul în raport cu modelul OSI.

În general un ruter utilizeaza un singur tip de protocol de nivel retea, si din acest motiv el nu va putea interconecta decât retele la care sistemele folosesc acelasi tip de protocol. De exemplu daca exista doua retele, una utilizând protocolul TCP / IP si alta protocolul IPX, nu vom putea utiliza un ruter care utilizeaza TCP / IP. Acest ruter se mai numeste ruter dependent de protocol.Exista însa si rutere care au implementate mai multe protocoale, facând astfel posibila rutare între doua retele care utilizeaza protocoale diferite, si care se numesc rutere multiprotocol. Bruter este un echipament care combina calitatile unei punti si ale unui repetor. El poate actiona ca ruter pentru un anumit protocol si ca punte pentru altele.

Porti

Portile de acces, numite si gateway fac posibila comunicatia între sisteme de diferite arhitecturi si medii incompatibile. O poarta conecteaza doua sisteme care nu folosesc acelasi: - protocol de comunicatie; - structuri de formate; - limbaje; - arhitecturi. Portile reprezinta de obicei servere care realizeaza o conversie de protocol pentru toate cele sapte niveluri OSI , si opereaza la nivelul aplicatie. Sarcina unei porti este de a face conversia de la un set de protocoale de comunicatie la un alt set de protocoale de comunicatie. Portile functioneaza la nivelul transport al modelului ISO / OSI. Din cele prezentate putem face urmatoarea legatura între nivelele modelului OSI la care opereaza echipamentele si numele acestora : - nivelul fizic - repetoare, copiaza biti individuali între segmente diferite de cablu;- nivelul legatura de date - punti, interconecteaza retele LAN de acelasi tip sau de tipuri diferite; - nivelul retea - rutere, interconecteaza mai multe retele locale de tipuri diferite, dar care utilizeaza acelasi protocol de nivel fizic - nivelul transport - porti de acces, fac posibila comunicatia între sisteme de diferite arhitecturi si medii incompatibile. - de la nivelul 4 în sus - porti de aplicatii, permit cooperarea de la nivelul 4 în sus.

Modelele de retea OSI si Project 802

Exista doua seturi principale de standarde: - modelul OSI, care este un model stratificat pe sapte nivele; - o versiune a modelului OSI, numit Project 802. Modelul Project 802 a fost conceput de IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), în 1980 si defineste standardele pentru componentele fizice ale retelei, placa de retea si cablul, de care se ocupa nivelul fizic si legatura de date ale modelului OSI (aceste nivele definesc modul în care mai multe calculatoare pot utiliza simultan reteaua, fara a interfera unul cu celalalt). Conform acestui model nivelul legaturii de date este împartit în doua subnivele: - MAC (Media Access Control), controleaza accesul si delimiteaza cadrele, detecteaza erorile si recunoaste adresele, fiind inferior subnivelului LLC. Acesta comunica direct cu placa de retea si este responsabil pentru transportul fara erori al datelor între doua calculatoare din retea - LLC (Logical Link Control ), administreaza comunicatia legaturii de date si defineste folosirea punctelor interfetei logice, numite puncte de acces la servicii, SAP (Service Access Points).