Reele de calculatoare

I

2

Cuprins

1. Descrierea topologiilor reelelor de date .................................................3 1.1. Transmisia datelor n reelele de calculatoare ................................3 1.2. Tipuri de reele ...............................................................................6 1.3. Topologii de reea ........................................................................11

2. Arhitectura reelelor de calculatoare ...................................................14 4. Modele de date ...................................................................................20 5. Adresarea IP .......................................................................................26

5.3. Clase de adrese IP .......................................................................27 5.5. Adresarea IP n subreele.............................................................28

6. Serviciul de rezolvare a numelui .........................................................32 7. Suita de protocoale TCP/IP .................................................................35

1. Descrierea topologiilor reelelor de date

1.1. Transmisia datelor n reelele de calculatoare

O reea de calculatoare este alctuit dintr-un ansamblu de echipamente interconectate ntre ele prin intermediul unor echipamente de reea, cu scopul transmisiei de date i partajrii resurselor.

Fig.1.1 Resurse n reele de calculatoare

O reea poate partaja diverse tipuri de resurse:

Servicii cum ar fi imprimarea sau scanarea

Spaii de stocare pe suporturi externe cum ar fi hard-diskurile

Aplicaii cum ar fi bazele de date

Echipamentele interconectate pot fi sisteme de calcul (desktop sau laptop) sau echipamente periferice (imprimante, scannere etc)

Conectivitatea este asigurat de echipamente de reea (hub-uri, switch-uri, rutere, puncte de acces wireless)

Transmisia datelor se realizeaz prin medii de transmisie care pot fi:

Conductoare de cupru pentru transmisia datelor sub form de semnale electrice

Fibr optic din fibre de sticl sau materiale plastice pentru a transporta datele sub form de impulsuri luminoase

4

Medii de transmisie a datelor fr fir transmit datele sub form de unde radio , microunde, raze infraroii sau raze laser - n cadrul conexiunilor fr fir (wireless)

n timpul transmisiei de la un calculator surs la un calculator destinaie, datele sufer o serie de modificri:

nainte de a fi transmise n reea, datele sunt transformate n flux de caractere alfanumerice, apoi sunt mprite n segmente, care sunt mai uor de manevrat i permit mai multor utilizatori s transmit simultan date n reea.

Fiecrui segment i se ataeaz apoi un antet (header), care conine o serie de informaii suplimentare cum ar fi: un semnal de atenionare, care indic faptul c se transmite un pachet de date; adresa IP a calculatorului-surs; adresa IP a calculatorului-destinaie; informaii de ceas pentru sincronizarea transmisiei) i un postambul care este de obicei o component de verificare a erorilor(CRC). Segmentul, astfel modificat se numete pachet, pachet IP sau datagram

Fiecrui pachet i se ataeaz apoi un al doilea antet care conine adresele MAC ale calculatorului-surs, respectiv ale calculatorului-destinaie. Pachetul se transform astfel n cadru (frame)

START ADRES TIP/LUNGIME DATE CRC STOP

Fig. 1.2. Structura general a unui cadru

Cadrele circul prin mediul de transmisie sub form de iruri de bii. Exist mai multe tipuri de cadre, n funcie de standardele folosite la descrierea lor (cadru Ethernet, cadru FDDI, etc.)

Odat ajunse la calculatorul-destinaie, irurile de bii sufer procesul invers de transformare. Li se detaeaz antetele, segmentele sunt apoi reasamblate, li se verific integritatea i numrul, apoi sunt aduse la o form care poate fi citit de utilizator.

Procesul de mpachetare a datelor se numete ncapsulare, iar procesul invers, de detaare a informaiilor suplimentare se numete decapsulare. Trebuie menionat c n timpul ncapsulrii, datele propriu-zise rmn intacte.

Sunt definite dou tehnologii de transmisie a datelor:

transmisia prin difuzare (broadcast);

transmisia punct-la-punct;

Transmisia prin difuzare utilizeaz de cele mai multe ori un singur canal de comunicaie care este partajat de toate staiile din reea. Orice staie poate trimite pachete, care sunt primite de toate celelalte staii, operaiunea numindu-se difuzare. Staiile prelucreaz numai pachetele care le sunt adresate i le ignor pe toate celelalte.n unele reele cu difuzare este posibil transmisia simultan de pachete ctre mai multe staii conectate la reea, operaiune ce poart numele de trimitere multipl. Aceast tehnic se utilizeaz cu precdere n reelele de mici dimensiuni, localizate n aceeai arie geografic

5

Transmisia punct-la-punct se bazeaz pe conexiuni pereche ntre staii, cu scopul transmiterii de pachete. Pentru a parcurge traseul de la o surs la destinaie intr-o reea de acest tip, un pachet va calatori prin una sau mai multe maini intermediare. Pot exista mai multe trasee ntre o surs i o destinaie motiv pentru care n aceste situaii este necesara implementarea unor algoritmi specializai de dirijare. Tehnica punct-la-punct este caracteristic reelelor mari.

Cantitatea de informaie care poate fi transmis n unitatea de timp este exprimat de o mrime numit lime de band (bandwidth), i se msoar n bii pe secund (bps). Adeseori n aprecierea limii de band se folosesc multiplii cum ar fi:

Kbps kilobii pe secund

Mbps megabii pe secund

O reea suport trei moduri de transmisie a datelor: simplex, half-duplex i full-duplex

Simplex- ntlnit i sub numele de transmisie unidirecional, const n transmisia datelor ntr-un singur sens. Cel mai popular exemplu de transmisie simplex este transmisia semnalului de la un emitor (staia TV )ctre un receptor(televizor)

Half-duplex const n transmiterea datelor n ambele direcii alternativ. Datele circul n acest caz pe rnd ntr-o anumit direcie. Un exemplu de transmisie half-duplex este transmisia datelor ntre staiile radio de emisie-recepie. Sistemele sunt formate din dou sau mai multe staii de emisie-recepie dintre care una singur joac rol de emitor, n timp ce celelalte joac rol de receptor

Full-duplex const n transmisia datelor simultan n ambele sensuri. Limea de band este msurat numai ntr-o singur direcie ( un cablu de reea care funcioneaz n full-duplex la o vitez de 100 Mbps are o lime de band de 100 Mbps). Un exemplu de transmisie full-duplex este conversaia telefonic.

6

1.2. Tipuri de reele

O clasificare a reelelor dup criteriul rspndirii pe arii geografice, al modului de administrare si al mediului de transmisie a datelor ar evidenia, printre altele , urmtoarele trei tipuri de reele , frecvent ntlnite n documentaie:

Reele locale de calculatoare (LAN Local Area Network)

Reele de ntindere mare (WAN Wide Area Network))

Reele fr fir(WLAN Wireless Local Area Network)

Reele locale de calculatoare

Fig. 1.3 Reea local de calculatoare

Reeaua local de calculatoare este o reea de echipamente interconectate rspndite pe o suprafa de mici dimensiuni (ncpere, cldire, grup de cldiri

apropiate).

Conform unor surse, conceptul de LAN face referire la o reea de calculatoare interconectate i supuse acelorai politici de securitate i control a accesului la date, chiar dac acestea sunt amplasate n locaii diferite(cldiri sau chiar zone geografice). n acest context, conceptul de local se refer mai degrab la controlul local dect la apropierea fizic ntre echipamente. Transmisia datelor n reelele LAN tradiionale se face prin conductoare de cupru.

Reelele de ntindere mare

O reea de ntindere mare este alctuit din mai multe reele locale (LAN-uri) aflate n zone geografice diferite. Reelele de ntindere mare acoper arii geografice extinse, o reea WAN se poate ntinde la nivel naional sau

internaional

n mod specific n aceste reele calculatoarele se numesc gazde (host), termen care se extinde i la reelele LAN care fac parte din acestea. Gazdele sunt conectare printr-o subreea de comunicaie care are sarcina de a transporta mesajele de la o gazd la alta. Subreeaua este format din dou componente distincte: liniile de transmisie i elementele de comutare. Elementele de comutare, numite generic noduri de comutare, sunt echipamente specializate, folosite pentru a interconecta dou sau mai multe linii de transmisie.

7

Unele reele WAN aparin unor organizaii a cror activitate se desfoar pe o arie larg i sunt private. Cel mai popular exemplu de reea WAN este Internetul, care este format din milioane de LAN-uri interconectate cu sprijinul furnizorilor de servicii de comunicaii (TSP-Telecommunications Service Providers).

Fig.1.4. Reea de ntindere mare

Reele fr fir

Sunt reele locale care transmisia datelor se face prin medii fara fir. ntr-un WLAN, staiile, care pot fi echipamente mobile laptop sau fixe desktop - se conecteaz la echipamente specifice numite puncte de acces. Staiile sunt

dotate cu plci de reea wireless. Punctele de acces, de regul routere, transmit i recepioneaz semnale radio ctre i dinspre dispozitivele wireless ale staiilor conectate la reea

Punctele de acces se conecteaz de obicei la reeaua WAN folosind conductoare de cupru. Calculatoarele care fac parte din WLAN trebuie s se gseasc n raza de aciune a acestor puncte de acces, care variaz de la valori de maxim 30 m n interior la valori mult mai mari n exterior, n funcie de

tehnologia utilizat.

Primele transmisii de date experimentale n reele reele wireless au avut loc n anii 70 si au folosit ca agent de transmisie a datelor in reea undele radio sau razele infraroii. ntre timp, tehnologia a evoluat i s-a extins pn la nivelul utilizatorilor casnici..

n prezent exist mai multe moduri de a capta datele din eter: Wi-Fi, Bluetooth, GPRS, 3G .a. Acestora li se adaug o nou tehnologie care poate capta datele de apte ori mai repede i de o mie de ori mai departe dect populara tehnologie Wireless Fidelity (Wi-Fi), numit WiMAX. n timp ce reelele Wi-Fi simple au o raz de aciune de aproximativ 30 m, WiMax utilizeaz o tehnologie de microunde radio care mrete distana la aproximativ 50 km. Astfel, se pot construi reele metropolitane WiMAX.

Avantaje:

Simplitate in instalare.

Grad ridicat de mobilitate a echipamentelor tehnologia s-a popularizat cu precdere pentru conectarea la reea a echipamentelor mobile

8

Tehnologia poate fi utilizat n locaii n care cablarea este dificil sau imposibil de realizat

Costul mai ridicat al echipamentelor wireless este nesemnificativ raportat la costul efectiv i costul manoperei n cazul reelelor cablate

Conectarea unui nou client la o reea wireless nu implic folosirea unor echipamente suplimentare

Dezavantaje

Securitate sczut

Raza de aciune n cazul folosirii echipamentelor standart este de ordinul zecilor de metrii. Pentru extinderea ei sunt necesare echipamente suplimentare care cresc costul

Semnalele transmise sunt supuse unor fenomene de interferene care nu pot fi controlate de administratorul de reea i care afecteaz stabilitatea i fiabilitatea reelei motiv pentru care serverele sunt rareori conectate wireless

Limea de band mic (1-108 Mbit/s) n comparaie cu cazul reelelor cablate (pn la civa Gbit/s)

Fig 1.5.Reea LAN fr fir

Reele peer-to-peer (P2P) vs reele client-server

ntr-o reea de calculatoare comunicarea are loc ntre dou entiti: clientul care emite o cerere prin care solicit o anumit informaie i serverul care primeste cererea, o prelucreaza iar apoi trimite clientului informatia solicitat. Dac ar fi s clasificm reelele dup ierarhia pe care o au ntr-o reea echipamentele conectate, ar trebui s facem referire la dou tipuri de reele:

Reele de tip peer-to-peer

Reele de tip client-server

ntr-o reea peer-to-peer, toate calculatoarele sunt considerate egale (peers), fiecare calculator ndeplinete simultan i rolul de client i rolul de server, neexistnd un

9

administrator responsabil pentru ntreaga reea. Un exemplu de serviciu care poate fi oferit de acest tip de reele este partajarea fiierelor. Acest tip de reele sunt o alegere bun pentru mediile n care: exist cel mult 10 utilizatori, utilizatorii se afl ntr-o zon restrns, securitatea nu este o problem esenial, organizaia i reeaua nu au o cretere previzibil n viitorul apropiat

Neajunsuri ale reelelor peer-to-peer:

Nu pot fi administrate centralizat

Nu poate fi asigurat o securitate centralizat, ceea ce nseamn c fiecare calculator trebuie s foloseasc msuri proprii de securitate a datelor

Datele nu pot fi stocate centralizat, trebuie meninute backup-uri separate ale datelor, iar responsabilitatea cade n sarcina utilizatorilor individuali.

Administrarea reelelor peer-to-peer este cu att mai complicat cu ct numrul calculatoarelor interconectate este mai mare

Fig.1.6.Reea peer-to-peer

Reele client-server, n care un calculator ndeplinete rolul de server, n timp ce toate celelalte ndeplinesc rolul de client. De regul, serverele sunt specializate (servere dedicate) n efectuarea diferitelor procesri pentru sistemele-client, cum ar fi:

Servere de fiiere i imprimare ofer suport sigur pentru toate datele i gestioneaz tiprirea la imprimantele partajate n reea

Servere web gzduiesc pagini web

Servere pentru aplicaii cum ar fi serverele pentru baze de date

Servere de mail gestioneaz mesaje electronice

Servere pentru gestiunea securitii asigur securitatea unei reele locale cns aceasta este conectat la o reea de tipul Internetului exemple: firewall, proxy-server

Servere pentru comunicaii asigur schimbul de informaii ntre reea i clienii din afara acesteia

Reelele client-server se folosesc cu precdere pentru comunicarea de date n reea, marea majoritate a aplicaiilor software dezvoltate au la baz acest model. Printre avantajele reelelor de tip client-server se numr: administrarea centralizat,

10

administratorul de reea fiind cel asigur back-up-urile de date, implementeaz msurile de securitate i controleaz accesul utilizatorilor la resurse, funcionarea cu sisteme-client de capabiliti diverse, securitate ridicat a datelor, controlul accesului exclusiv la resurse a clientilor autorizai, intretinere usoar

Fig.1.7 Reea client-server

Reelele hibride sunt o combinaie a modelului client-server cu modelul peer-to-peer Staiile (peers) depoziteaz resursele partajate iar serverul pstreaz informaii n legtur cu staiile ( adresa lor, lista resurselor deinute de acestea) i rspunde la cererea de astfel de informaii. Un exemplu de serviciu oferit de o astfel de reea este descrcarea de fiiere de pe site-urile torrent.

11

1.3. Topologii de reea

Acest material vizeaz competena / rezultat al nvrii : Analizeaz arhitectura i standardele reelelor de date.

Topologia este un termen care desemneaz maniera de proiectare a unei reele. Exist dou tipuri de topologii: topologia fizic i topologia logic

Topologia logic descrie metoda folosit pentru transferul informaiilor de la un calculator la altul.

Cele mai comune dou tipuri de topologii logice sunt broadcast i pasarea jetonului (token passing)

ntr-o topologie broadcast, o staie poate trimite pachete de date n reea atunci cnd reeaua este liber (prin ea nu circul alte pachete de date). n caz contrar, staia care dorete s transmit ateapt pn reeaua devine liber. Dac mai multe staii ncep s emit simultan pachete de date n reea, apare fenomenul de coliziune. Dup apariia coliziunii, fiecare staie ateapt un timp( de durat aleatoare), dup care ncepe din nou s trimit pachete de date. Numrul coliziunilor ntr-o reea crete substanial odat cu numrul de staii de lucru din reeaua respectiv, i conduce la ncetinirea proceselor de transmisie a datelor n reea, iar dac traficul depete 60% din limea de band, reeaua este suprancrcat i poate intra n colaps.

Pasarea jetonului controleaz accesul la reea prin pasarea unui jeton digital secvenial de la o staie la alta. Cnd o staie primete jetonul, poate trimite date n reea. Dac staia nu are date de trimis, paseaz mai departe jetonul urmtoarei staii i procesul se repet.

Topologia fizic definete modul n care calculatoarele, imprimantele i celelalte echipamente se conecteaz la reea .

Topologii fizice fundamentale sunt : magistral, inel, stea, plas (mesh), arbore

Topologia magistral

Folosete un cablu de conexiune principal, la care sunt conectate toate calculatoarele. Cablul principal are la capete instalate capace (terminatoare) care previn fenomenul de reflexie a semnalelor, fenomen care poate genera

erori n transmisia datelor.

Topologia magistral are avantajul consumului redus de cablu si al conectrii facile a calculatoarelor. n schimb, identificarea defectelor de reea este dificil, dac apar ntreruperi n cablu, reeaua nu mai funcioneaz i este nevoie de terminatori la ambele capete ale cablului

12

Fig.1.8. Topologia magistral

Topologia inel

ntr-o topologie inel (ring), fiecare dispozitiv este conectat la urmtorul, de la primul pn la ultimul, ca ntr-un lan

Fig.1.9.Topologia inel

Topologia stea

Are un punct de conectare central, care este de obicei un echipament de reea, precum un hub, switch sau router. Fiecare staie din reea se conecteaz la punctul central prin cte un segment de cablu, fapt care confer acestei toplogii

avantajul c se depaneaz uor. Dac un segment de cablu se defecteaz, acest defect afecteaz numai calculatorul la care este conectat, celelalte staii rmnnd operaionale.

Topologia stea are dezavantajul costului ridicat i al consumului ridicat de cablu. n plus, dac un hub se defecteaz, toate echipamentele din acel nod devin nefuncionale. n schimb, calculatoarele se conecteaz uor, reeaua nu este afectat dac sunt adugate sau deconectate calculatoare i detectarea defectelor este simpl

Fig.1.10. Topologia stea

Topologia plas (mesh)

ntr-o topologie mesh, fiecare echipament are conexiune direct cu toate celelalte. Dac unul din cabluri este defect, acest defect nu afecteaz toat reeaua ci doar conexiunea dintre cele dou staii pe care le conecteaz.Altfel

spus, dac o parte a infrastructurii de comunicaie sau a nodurilor devine nefuncional, se gsete oricnd o noua cale de comunicare.

13

Topologia plas se folosete n cadrul reelelor WAN care interconecteaz LAN-uri. n plus, datorita fiabilitii ridicate aceste topologii sunt exploatate in cazul aplicaiilor spaiale, militare sau medicale unde ntreruperea comunicaiei este inacceptabil

Fig.1.11. Topologia plas

Topologia arbore (tree)

Combin caracteristicile topologiilor magistral i stea. Nodurile sunt grupate n mai multe topologii stea, care, la rndul lor, sunt legate la un cablu central.

Topologia arbore prezint dezavantajul limitrii lungimii maxime a unui segment. n plus, dac apar probleme pe conexiunea principal sunt afectate toate calculatoarele de pe acel segment. Avantajul topologiei arbore const n faptul c segmentele individuale au legturi directe

Fig.1.12. Topologia arbore

n practic se ntlnesc de multe ori topologii compuse rezultate din combinarea topologiilor fundamentale, cum ar fi, spre exemplu este topologia magistral-stea: mai multe reele cu topologie stea sunt conectate la un cablu de conexiune principal.

14

2. Arhitectura reelelor de calculatoare

2.1. Arhitectura Ethernet

Ethernet este denumirea unei familii de tehnologii de reele de calculatoare, bazate pe transmisia cadrelor (frames) i utilizate la implementarea reelelor locale de tip LAN. Ethernetul se definete printr-un ir de standarde pentru cablare i semnalizare aparinnd primelor dou nivele din Modelul de Referin OSI - nivelul fizic i legtur de date.

Numele ethernet provine de la cuvntul eter ilustrnd faptul c mediul fizic(de exemplu cablurile) transport bii ctre toate staiile de lucru ntr-un mod asemntor cu strvechiul luminiferous ether", despre care se credea odat c este mediul prin care se propag undele eletromagnetice1

Ethernetul a fost inventat pe baza ideii c pentru a lega computerele ntre ele astfel ca s formeze o reea este nevoie de un mediu de transmisie central cum ar fi un cablu coaxial partajat. Conceptul i implementarea Ethernetului s-au dezvoltat permanent, ajungndu-se azi la tehnologiile de reea complexe, care constituie fundamentul majoritii LAN-urilor actuale. n loc de un mediu (cablu) central, tehnologiile moderne utilizeaz legturi de tipul punct-la-punct, hub, switch (romn comutator), bridge (romn punte) i repeater, bazate pe fire de cupru torsadate care reduc costurile instalrii, mresc fiabilitatea i nlesnesc managementul i reparaiile reelei.

Arhitectura Ethernet folosete:

o topologie logic de tip broadcast i o topologie fizic de tip magistral sau stea. Vitezele de transfer standard sunt de 10 Mbps i 100 Mbps, iar noile standarde specifice pentru arhitectura Gigabit Ethernet permit viteze de pn la 1000

Mbps.

metoda de control a accesului CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access Collision Detection = Acces multiplu cu detecia purttoarei i coliziunii) . Conform acestei metode, dac o staie din reea dorete s transmit date

trebuie ca nainte s asculte mediul de transmisie, proces similar cu a atepta tonul nainte de a forma un numr pe linia telefonic. Dac nu detecteaz nici un alt semnal, atunci poat s trimit datele. Dac nici una din celelalte staii conectate la reea nu transmite date n acel moment, datele transmise vor ajunge n siguran la calculatorul destinaie, fr nici o problem. Dac, ns, n acelai moment cu primul calculator, i alt calculator din reea decide c mediul de transmisie este liber i transmite datele n acelai moment cu primul, va avea loc o coliziune. Prima staie din reea care a depistat coliziunea, adic dublarea tensiunii pe mediul de transmisie, va transmite ctre toate staile un semnal de jam, care le avertizeaz s opreasc transmisia i s execute un algoritm de ncetare a comunicaiei pentru un timp (backoff algorithm). Acest algoritm genereaz un timp aleator de una, dou milisecunde sau chiar mai scurt, de circa o miime de secund, interval de timp dup care staiile s renceap transmisia. Algoritmul este repetat ori de cte ori apare o coliziune n reea.

cablu coaxial ( la primele retele Ethernet) torsadat sau fibre optice ca mediu de transmisie a datelor

1 www.ethermanage.com/ethernet/ethername.html

15

cadrul Ethernet, ce const dintr-un set standardizat de bii utilizat la transportul datelor i al crui structur este ilustrat mai jos:

PRE START A D A S TIP/LUNGIME DATE CRC

7 byte 1 byte 6 byte 6 byte 4 byte 46-1500 byte 4 byte

Fig.2.1. Structura unui cadru Ethernet

PRE - Preambulul const ntr-o secven alternant de 1 i 0 ce indic staiilor receptoare sosirea unui cadru

START - Delimitatorul de start al cadrului - conine o secven alternant de 1 i 0 i care se termin cu doi de 1 consecutivi, indicnd faptul c urmtorul bit constituie nceputul primului octet din adresa destinaie ;

AD - Adresa destinaie - identific staia ce trebuie s recepioneze cadrul.

AS -Adresa surs - adresa staiei ce a emis cadrul ;

TIP/LUNGIME- indic numrul de bii de date coninui n cmpul de date al cadrului.

DATE - o secven de date de maxim 1500 de octei. Dac lungimea cadrului de date este inferioar valorii de 46 de octei, este nevoie s se completeze restul biilor pn se ajunge la valoarea minim impus de standard (tehnic cunoscut sub numele de padding) ;

CRC - semnalizeaz apariia unor eventuale erori n cadrul de transmisie.

Cu toate progresele fcute, formatul cadrelor nu s-a schimbat, astfel nct toate reelele Ethernet pot fi interconectate fr probleme

Fiecare calculator echipat Ethernet poart denumirea de staie.

Arhitectura Ethernet este o arhitectur popular deoarece ofer echilibru ntre vitez, pre i instalare facil.

2.2. Arhitectura Token Ring

Este integrat n sistemele mainframe, dar i la conectarea calculatoarelor personale n reea. Folosete o tehnologie fizic stea-cablat inel numit Token Ring. Astfel, vzut din exterior reeaua pare a fi proiectat ca o stea, calculatoarele fiind conectate la un hub central, numit unitate de acces multiplu (MAU sau MSAU- Multi Station Access Unit), iar n interiorul echipamentului cablajul formeaz o cale de date circular, crend un inel logic.

16

Fig.2.2. Arhitectura Token-Ring

Arhitectura folosete topologia logic de pasare a jetonului. Inelul logic este creat astfel de jetonul care se deplaseaz printr-un port al MSAU ctre un calculator. Dac respectivul calculator nu are date de transmis, jetonul este trimis napoi ctre MSAU i apoi pe urmtorul port ctre urmtorul calculator. Acest proces continu pentru toate calculatoarele, dnd astfel impresia unui inel fizic.

Folosete ca mediu de transmisie a datelor cablul torsadat, cablul coaxial sau fibra optic

2.3. Arhitectura FDDI

Arhitectura FDDI (Fiber Distributed Data Interface), bazat pe topologia logic Token Ring, folosete fibra optic i funcioneaz pe o topologie fizic de tip inel dublu. Inelul dublu este alctuit dintr-un inel principal, folosit pentru transmiterea datelor, i un inel secundar, folosit n general pentru back-up (linie de siguran). Prin aceste inele, traficul se desfoar n sensuri opuse. n mod normal, traficul folosete doar inelul primar. n cazul n care acesta se defecteaz, datele o s circule n mod automat pe inelul secundar n direcie opus. Un inel dublu suport maxim 500 de calculatoare pe inel. Lungimea total a fiecrui inel este de 100 km i se impune amplasarea unui repetor care s regenereze semnalele la fiecare 2 km. Inelul principal ofer rate de transfer de pn la 100 Mbps, iar dac cel de-al doilea inel nu este folosit pentru backup, capacitatea de transmisie poate fi extins pn la 200 Mbps.

Fig.2.3. Reea FDDI

17

n FDDI se ntlnesc dou categorii de staii, fiecare avnd dou porturi prin care se conecteaz la cele dou inele:

staii de clas A, ataate ambelor inele.

staii de clas B ataate unui singur inel.

18

3. Standarde Ethernet

Standardizarea asigur compatibilitatea echipamentelor care folosesc aceeai tehnologie. Exist numeroase organizaii de standardizare, care se ocup cu crearea de standarde pentru reelele de calculatoare.

IEEE (The Institute of Electrical and Electronic Engineers) este o asociaie profesional tehnic nonprofit fondat n 1884, format din peste 3777000 de membrii din 150 de ri, cu ocupaii diferite ingineri, oameni de tiin, studeni. IEEE este foarte cunoscut pentru dezvoltarea standardelor pentru industria calculatoarelor i electronicelor n particular.

Pentru a asigura compatibilitatea echipamentelor ntr-o reea Ethernet, IEEE a dezvoltat o serie de standarde recomandate productorilor de echipamente Ethernet. Au fost elaborate astfel:

Standarde pentru reele cu cabluri

Standarde pentru reele cu fir

3.1. Standarde pentru reele cu cabluri

n cazul reelelor cu arhitectur Ethernet i mediu de transmisie a datelor prin cablu, a fost elaborat standardul IEEE 802.3

Au fost implementate o serie de tehnologii care respect standardul Ethernet 802.3. dintre acestea cele mai comune sunt: 10BASE-T, 100 BASE-TX (cunoscut i sub numele de Fast Ethernet deoarece dezvolt o lime de band mai mare dect precedenta), 1000BASE-T (cunoscut i sub numele de Gigabit Ethernet), 10BASE-FL, 100BASE-FX, 1000BASE-SX, 1000BASE-LX

Numrul din partea stng a simbolului ilustreaz valoarea n Mbps a limii de band a aplicaiei

Termenul BASE ilustreaz faptul c transmisia este baseband ntreaga lime de band a cablului este folosit pentru un singur tip de semnal

Ultimele caractere se refer la tipul cablului utilizat ( T-indic un cablu torsadat, F ,L i S indic fibra optic)

Avantajele i dezavantajele tehnologiilor Ethernet dezvoltate n medii de transmisie prin cablu sunt ilustrate n tabela de mai jos:

Tehnologia Avantaje Dezavantaje

10BASE-T Costuri de instalare mici n comparaie cu fibra optic Sunt mai uor de instalat dect cablurile coaxiale Echipamentul i cablurile sunt uor de mbuntit

Lungimea maxim a unui segment de cablu este de doar 100 m Cablurile sunt susceptibile la interferene electromagnetice

100BASE-TX Costuri de instalare mici n comparaie cu fibra optic

Lungimea maxim a unui segment de cablu este de

19

Sunt mai uor de instalat dect cablurile coaxiale Echipamentul i cablurile sunt uor de mbuntit Limea de band este de 10 ori mai mare dect n cazul tehnologiilor 10BASE-T

doar 100 m Cablurile sunt susceptibile la interferene electromagnetice

1000BASE-T Limea de band de pn la 1 GB Suport interoperabilitatea cu 10BASE-T i cu 100BASE-TX

Lungimea maxim a unui segment de cablu este de doar 100 m Cablurile sunt susceptibile la interferene electromagnetice Cost ridicat pentru plci de reea i switch-uri Gigabit Ethernet Necesit echipament suplimentar

3.2. Standarde Ethernet pentru reele fr fir

n cazul reelelor cu arhitectur Ethernet i mediu de transmisie a datelor fr fir, IEEE a elaborat standardul IEEE 802.11 sau Wi-Fi. Acesta este compus dintr-un grup de standarde , pentru care sunt specificate frecvena semnalelor de transmisie radio, limea de band , raza de acoperire i alte capabiliti :

Lime band Frecven Raza de aciune

Interoperabilitate

IEEE 802.11a

Pn la 54 Mbps

5 GHz 45,7 m

Incompatibil cu IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n

IEEE 802.11b

Pn la 11 Mbps

2,4 GHz 91 m Compatibil cu IEEE 802.11g

IEEE 802.11g

Pn la 54 Mbps

2,4 GHz 91 m Compatibil cu IEEE 802.11b

IEEE 802.11n

Pn la 540 Mbps

2,4 GHZ 250 m Compatibil cu

IEEE 802.11b i cu IEEE 802.11g

20

4. Modele de date

Pentru a descrie modul de comunicare n reea a dou calculatoare, Andrew Tanenbaum2 l-a comparat cu discuia ntre doi filozofi care vorbesc limbi diferite, dar au aceleai raionament. ntre ei se interpun cte un translator, i apoi cte o secretar.

Fig.4.1. Comunicarea pe nivele

Pornind de la acest exemplu, putem aprecia c nivelul n al unui calculator nu poate comunica n mod direct cu nivelul n al altui calculator ci doar prin nivelul inferior. Prin urmare, se presupune c regulile folosite n comunicare se numesc protocoale de nivel n.

Conceptul de model de date a fost implementat cu scopul de a separa funciile protocoalelor de comunicaie pe niveluri uor de administrat i de neles, astfel nct fiecare nivel s realizeze o funcie specific n procesul de comunicare n

reea. Conceptul de nivel este folosit pentru a descrie aciunile i procesele ce apar n timpul transmiterii informaiilor de la un calculator la altul.

ntr-o reea, comunicarea are loc prin transferul de informaii de la un calculator-surs spre un calculator-destinaie. Informaiile care traverseaz reeaua sunt referite ca date, pachete sau pachete de date.

4.1. Modelul OSI (Open Systems Interconnect)

A fost creat de Organizaia Internaional de Standardizare (International Standards Organization - ISO ) cu scopul de a standardiza modul n care echipamentele comunic n reea, i a fost definit n standardul ISO 7498-1 . Modelul OSI are 7 niveluri i este cel mai frecvent utilizat de productorii de echipamente de reea.

2 Andrew S Tanenbaum: Reele de calculatoare, ediia a IV-a, editura Byblos, Bucureti, 2003, p 26

21

In modelul OSI, la transferul datelor, se consider c acestea traverseaz virtual de sus n jos nivelurile modelului OSI al calculatorului surs i de jos n sus nivelurile modelului OSI al calculatorului destinaie.

Nivelul Aplicaie asigur interfaa cu aplicaiile utilizator i transferul informaional ntre programe. La acest nivel se definete accesul aplicaiilor la serviciile de reea si implicit comunicaia ntre doua sau mai multe aplicaii.

Nivelul Prezentare se ocup de sintaxa si semantica informaiilor transmise intre aplicaii sau utilizatori. La acest nivel se realizeaz conversia datelor din formatul abstract al aplicaiilor in format acceptat de reea, compresia si criptarea datelor pentru a reduce numrului de bii ce urmeaz a fi transmii, redirecionarea

datelor pe baza de cereri.

Nivelul Sesiune asigur stabilirea, gestionarea i nchiderea sesiunilor de comunicaie ntre utilizatorii de pe dou staii diferite. Prin sesiune se nelege dialogul ntre dou sau mai multe entiti. Nivelul sesiune sincronizeaz dialogul ntre nivelurile sesiune ale entitilor i gestioneaz schimbul de date ntre

acestea. n plus, acest nivel ofer garanii n ceea ce privete expedierea datelor, clase de servicii i raportarea erorilor. n cteva cuvinte, acest nivel poate fi asemuit cu dialogul uman.

Nivelul Transport este nivelul la care are loc segmentarea i reasamblarea datelor. El furnizeaz un serviciu pentru transportul datelor ctre nivelurile superioare, i n special caut s vad ct de sigur este transportul prin reea.

Nivelul transport ofer mecanisme prin care stabilete, ntreine i ordon nchiderea circuitelor virtuale; detecteaz cderea unui transport i dispune refacerea acestuia; controleaz fluxul de date pentru a preveni rescrierea acestora Sarcina principal a nivelului transport este aceea de refacere a fluxului de date la destinaie, deoarece datele sunt fragmentate n segmente mai mici, cu rute diferite prin reeaua de comunicaii.

n cazul utilizrii protocolului IP pe nivelul reea, sunt disponibile dou protocoale la nivelul transport:

APLICAIE

PREZENTARE

SESIUNE

TRANSPORT

REEA

LEGTURA DE DATE

FIZIC

22

- TCP, Transmision Control Protocol este un protocol bazat pe conexiune, n care pentru fiecare pachet transmis se ateapt o confirmare din partea echipamentului de destinaie. Transmisia urmtorului pachet nu se realizeaz dac nu se primete confirmarea pentru pachetul transmis anterior.

- UDP, User Datagram Protocol este folosit n situaiile n care eficiena i viteza transmisiei sunt mai importante dect corectitudinea datelor, de exemplu n reelele multimedia, unde pentru transmiterea ctre clieni a informaiilor de voce sau imagine este mai important viteza (pentru a reduce ntreruperile n transmisie) dect calitatea. Este un protocol fr conexiuni, semnalarea erorilor sau relurilor fiind asigurat de nivelul superior, iar datele transmise nu sunt segmentate.

Nivelul Reea Este unul dintre cele mai complexe niveluri; asigur conectivitatea i selecia cilor de comunicaie ntre dou sisteme ce pot fi localizate n zone geografice diferite. La acest nivel, se evalueaz adresele surs si destinaie si se

fac translatrile necesare intre adrese logice (IP) si fizice (MAC). Funcia principal a acestui nivel const n dirijarea pachetelor ntre oricare dou noduri de reea. Cu alte cuvinte, nivelul reea realizeaz rutarea (direcionarea) pachetelor de date prin infrastructura de comunicaii, aceast operaie fiind efectuat la nivelul fiecrui nod de comunicaie intermediar. Nivelul reea asigur interfaa ntre furnizorul de servicii i utilizator, serviciile oferite fiind independente de tehnologia subreelei de comunicaie.

Nivelul Legturii de date gestioneaz transmisia biilor de date, organizai in cadre, fr erori nedetectate, relativ la o anumit linie de transmisie. Schimbul de cadre intre surs si destinatar presupune trimiterea secvenial a acestora

urmat de cadre de confirmare a recepiei. Principalele atribuii ale acestui nivel au in vedere controlul erorilor, controlul fluxului informaional si gestiunea legturii.

Acest nivel este format din doua subnivele:

- MAC (Medium Access Control) control al accesului la mediu

- LLC (Logical Link Control) legatura logica de date

Nivelul Fizic, este nivelul la care biii sunt transformai in semnale (electrice, optice) Standardele asociate nivelului fizic conin specificaii electrice (parametrii de semnal, proprieti ale mediului de comunicaie) si mecanice (conectic,

cabluri). Ca atribuii nivelul fizic se ocup de codarea si sincronizarea la nivel de bit, delimitnd lungimea unui bit si asociind acestuia impulsul electric sau optic corespunztor canalului de comunicaie utilizat. La acest nivel se definesc:

tipul de transmitere i recepionare a irurilor de bii pe un canal de comunicaii

topologiile de reea

tipurile de medii de transmisiune : cablu coaxial, cablu UTP, fibr optic, linii nchiriate de cupru etc.

modul de transmisie: simplex, half-duplex, full-duplex

standardele mecanice i electrice ale interfeelor

23

este realizat codificarea i decodificarea irurilor de bii

este realizata modularea i demodularea semnalelor purttoare (modem-uri).

Modelul OSI Nivelul Descriere

Aplicaie 7 Asigur interfaa cu utilizatorul Prezentare 6 Codific i convertete datele Sesiune 5 Construiete, gestioneaz i nchide o

conexiune ntre o aplicaie local i una la distan

Transport 4 Asigur transportul sigur i menine fluxul de date dintr-o reea

Reea 3 Asigur adresarea logic i domeniul de rutare

Legtur de date 2 Pachetele de date sunt transformate n octei i octeii n cadre. Asigur adresarea fizic i procedurile de acces la mediu

Fizic 1 Mut iruri de bii ntre echipamente Definete specificaiile electrice i fizice ale echipamentelor

4.2. Modelul TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol)

Modelul de referin TCP/IP a fost creat de cercettorii din U.S.Department of Defense (DoD), este folosit pentru a explica suita de protocoale TCP/IP, i are 4 niveluri:

Protocoalele de nivel Aplicaie ofer servicii de reea aplicaiilor utilizator cum ar fi browserele web i programele de e-mail. Cteva exemple de protocoale definite la acest nivel sunt TELNET, FTP, SMTP, DNS, HTTP

Protocoalele la nivel Transport ofer administrarea de la un capt la altul a transmisiei de date. Una din funciile acestor protocoale este de a mpri datele n segmente mai mici pentru a fi transportate uor peste reea. La nivelul

Transport funcioneaz protocoalele TCP(Transmission Control Protocol) i UDP(User Datagram Protocol) Acest nivel ofer servicii de transport ntre surs i destinaie, stabilind o conexiune logic ntre sistemul emitor i sistemul receptor din reea

Protocoalele la nivel Internet opereaz la nivelul trei (ncepnd de sus) al modelului TCP/IP. Aceste protocoale sunt folosite pentru a oferi conectivitate ntre staiile din reea. La nivelul Internet funcioneaz protocolul IP (Internet

Protocol) Nivelul Internet are rolul de a permite sistemelor gazd s trimit pachete n

APLICAIE

TRANSPORT

INTERNET

ACCES REEA

24

orice reea i s asigure circulaia independent a pachetelor pn la destinaie. Pachetele de date pot sosi ntr-o ordine diferit de aceea n care au fost transmise, rearanjarea lor n ordine fiind sarcina nivelurilor superioare

Protocoalele de nivel Acces reea descriu standardele pe care staiile le folosesc pentru a accesa mediul fizic. Standardele i tehnologiile Ethernet IEEE 802.3, precum i CSMA/CD i 10BASE-T sunt definite pe acest nivel. Nivelul Acces

reea se ocup de toate conexiunile fizice pe care trebuie s le strbat pachetele IP pentru a ajunge n bune condiii la destinaie.

Cele patru niveluri realizeaz funciile necesare pentru a pregti datele nainte de a fi transmise pe reea. Un mesaj pornete de la nivelul superior (nivelul Aplicaie) i traverseaz de sus n jos cele patru niveluri pn la nivelul inferior (nivelul Acces reea). Informaiile din header sunt adugate la mesaj n timp de acesta parcurge fiecare nivel, apoi mesajul este transmis. Dup ce ajunge la destinaie, mesajul traverseaz din nou, de data aceasta de jos n sus fiecare nivel al modelului TCP/IP. Informaiile din header care au fost adugate mesajului sunt nlturate n timp ce acesta traverseaz nivelurile destinaie.

Modelul TCP/IP Stratul Descriere

Aplicaie 4 La acest nivel funcioneaz protocoalele la nivel nalt ( SMTP i FTP)

Transport 3 La acest nivel are loc controlul de debit/flux i funcioneaz protocoalele de conexiune

Internet 2 La acest nivel are loc adresarea IP

Acces reea 1 La acest nivel are loc adresarea dup MAC i componentele fizice ale reelei

Dac am compara modelul OSI cu modelul TCP/IP, am observa c ntre ele exist o serie de asemnri dar i deosebiri.

Ambele modele de date descriu procesul de comunicaie a datelor n reea pe nivele i ambele conin nivelele Aplicaie i Transport, cu funcii asemntoare. Spre deosebire de modelul OSI care folosete apte niveluri, modelul TCP/IP folosete patru. Astfel, nivelurile OSI sesiune i prezentare sunt tratate de de nivelul TCP/IP aplicaie, respectiv, nivelurile OSI legtur de date i fizic de nivelul acces reea. Modelul OSI este folosit pentru dezvoltarea standardelor de comunicaie pentru echipamente i aplicaii ale diferiilor productori, pe cnd modelul TCP/IP este folosit pentru suita de protocoale TCP/IP.

25

Fig 4.2.Modelele de date OSI i TCP/IP

26

5. Adresarea IP

O adres este un numr sau o niruire de caractere care identific n mod unic un echipament conectat ntr-o reea, servind la comunicarea cu celelalte echipamente ale reelei.

Cu ajutorul adresei, un calculator poate fi localizat ntr-o reea de ctre altul. Un calculator poate fi conectat simultan la mai multe reele. n acest caz, acesta va avea asociate mai multe adrese, fiecare adres l va localiza n una din reelele la care este conectat.

Adresa fizic - cum este adresa MAC (Media Access Control) atribuit plcii de reea - este o adres care este fix, nu poate fi schimbat cum este pentru o persoan , de exemplu, codul numeric personal

Adresa logic - Adresa IP(Internet Protocol), sau adresa de reea este atribuit fiecrei staii de ctre administratorul de reea i poate fi regenerat - cum ar fi pentru o persoana, de exemplu, adresa la care locuiete.

5.1. Adresarea IPv4

Adresa IPv4 este o versiune pe 32 de bii a adresei IP. Este format din 32 de cifre binare (1 si 0), grupate n patru buci de cte 8 bii, numii octei. Pentru a putea fi citit de ctre oameni , fiecare octet este reprezentat prin valoarea sa

zecimal, separat de ceilali octei prin cte un punct. Altfel spus, adresa Ipv4 este format din patru numere zecimale cuprinse ntre 0 i 255 i separate prin puncte.

De exemplu, reprezentarea n binar: 01111101 00001101 01001001 00001111 corespunde reprezentrii zecimale: 125.13.73.15. O adres IP este un tip de adresare ierarhic i din acest motiv este compus din dou pri. Prima parte - Reea - identific reeaua creia i aparine un echipament i a doua parte - Gazd - identific n mod unic dispozitivul conectat la reea.

Zona Reea

Gazd

Bii

octei 1 2 3 4

Fig 5.1. Structura unei adrese IP pe 32 de bii

Astfel, orice adres IP identific un echipament din reea i reeaua cruia i aparine.

ntr-o reea, gazdele pot comunica ntre ele doar dac au acelai identificator de reea. Dac au identificatori de reea diferii comunicarea se face prin intermediul unor dispozitive specializate n conexiuni.

27

Adresele IP care au toi biii identificatorului gazd egali cu 0 sunt rezervate pentru adrese de reea.

Adresele IP care au toi biii identificatorului gazd egali cu 1 sunt rezervate pentru adrese de broadcast. Adresa de broadcast permite unei staii din reea s transmit date simultan ctre toate echipamentele din reea (s difuzeze)

Teoretic, adresarea IPv4 acoper adrese (in baza 10) intre 0.0.0.0 si 255.255.255.255, n total n numr de 232

5.2. Adresarea IPv6

La sfritul anilor 90 s-a rspndit vestea c adresele IP n clas B vor fi epuizate, fapt ce ar fi condus la compromiterea sistemului de adresare pe Internet, singura soluie viabil pe termen lung fiind reprezentat de crearea unui nou IP cu adresare pe 128 de bii (IPv6-Internet Protocol versiunea 6 sau IPng Internet Protocol New Generation). Versiunea 6 de IP mrete numrul de adrese viabile la 2128 .

5.3. Clase de adrese IP

Acest material vizeaz competena / rezultat al nvrii : Analizeaz protocolul TCP/IP.

Pentru a gestiona eficient adresele IP acestea au fost mprite in clase care difer prin numrul de bii alocai pentru identificarea reelei respectiv numrul de bii alocai pentru identificarea unui dispozitiv (gazda, staia, host) in cadrul unei reele. Exista cinci clase de adrese IP: A, B, C, D si E.

Clasa A primul bit are valoarea 0, primul octet este alocat pentru identificarea reelei, urmtorii trei octei sunt alocai pentru identificarea gazdei - pentru reele mari, folosite de companii mari i de unele ri.

REEA GAZD GAZD GAZD

Clasa B - primii doi bii au valoarea 10, primii doi octei sunt alocai pentru identificarea reelei, urmtorii doi octei sunt alocai pentru identificarea gazdei - pentru reele de dimensiuni medii, cum ar fi cele folosite n universiti

REEA REEA GAZD GAZD

Clasa C - primii trei bii au valoarea 110, primii trei octei sunt alocai pentru identificarea reelei, ultimul octet este alocat pentru identificarea gazdei - pentru reele de dimensiuni mici, atribuite de furnizorii de servicii de Internet clienilor lor

REEA REEA REEA GAZD

Clasa D primii patru bii au valoarea 1110, toi cei patru octei sunt alocai pentru identificarea reelei - folosit pentru multicast

28

REEA REEA REEA REEA

Clasa E folosit pentru testare

5.4. Adrese private

IANA (Internet Asigned Numbers Authority) a definit ca spaiu de adresare privat intervalele:10.0.0.0 - 10.255.255.255 (clasa A), 172.16.0.0 - 172.31.255.255(clasaB), 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (clasa C)

Totodata intervalul 169.254.0.0 -169.254.255.255 este rezervat pentru adresarea IP automat privat (APIPA - Automatic Private IP Addressing) utilizat pentru alocarea automat a unei adrese IP la instalarea iniiala a protocolului TCP/IP peste anumite sisteme de operare . Adresele private sunt ignorate de ctre echipamentele de rutare, ele putnd fi utilizate pentru conexiuni nerutate, in reelele locale. Pentru clasele A, adresa de retea 127.0.0.1 este de asemenea rezervat pentru teste in bucla nchis.

Restul adreselor au statutul de adrese IP publice beneficiind de vizibilitate potenial la nivelul reelei mondiale Internet.

5.5. Adresarea IP n subreele

De multe ori, n practic, administratorii de reea sunt nevoii s mpart o reea n mai multe reele LAN de dimensiuni mai mici (subreele). mprirea logic a unei reele n subreele se ntlnete sub numele de subnetare.

Deoarece gazdele dintr-o subreea se vd numai intre ele nseamna c trebuie s se defineasc punctul de ieire/intrare in reea, adic o adresa IP din interiorul subreelei respective asociat dispozitivului de rutare (interconectarea

cu alte subreele). Acest punct comun sistemelor din subreea se numete poarta de acces (gateway).

Adresele pentru subreele sunt unice, au 32 de bii, i conin trei identificatori

Reea Subreea Gazd

Reea: numrul de indentificare a reelei

Subreea: numrul de indentificare a subreelei

29

Gazd: numrul de identificare a gazdei.

Pentru a crea o subreea, administratorul va mprumuta un numr de minim 2 bii din seciunea gazd a unei clase i s i foloseasc n cadrul cmpului subreea. Dac s-ar mprumuta un singur bit, am ajunge n situaia de a avea doar o adres de reea (pt val 0 a bitului mprumutat) i o adres de broadcast(pentru val 1). Din acelai motiv, n zona gazd trebuie s rmn minim 2 bii.

Pentru a asigura inter-vizibiliatea dispozitivelor dintr-o subreea s-a introdus noiunea de masc de (sub)reea.

Termenul de masc de subreea (subnet mask), sau prefix, se refer la un identificator care este tot un numr pe 32 de bii, ca i adresa IP, i care are rolul de a indica partea dintr-o adres IP care este identificatorul reelei,

partea care este identificatorul subreelei i partea care este identificatorul staiei. La mtile de subreea, biii din poriunea reea i subreea au valoarea 1, iar cei din poriunea staie, au valoarea 0. Biii folosii pentru a defini reeaua si subreeaua formeaz mpreuna prefixul extins de reea.

Mtile de reea implicite pentru clasele A, B i C sunt ilustrate n tabelul de mai jos:

Clasa Masca de reea implicit Numr de gazde

A 255.0.0.0 224-2

B 255.255.0.0 216-2

C 255.255.255.0 28-2

S lum ca exemplu o adres 193.234.57.34 , care este o adres IP de clas C cu masca de subreea 255.255.255.224. Valoarea 224 a ultimului octet a mtii, care este diferit de 0 ne sugereaz faptul c staia face parte dintr-o subreea.

Masca de subretea Baza 10 255 255 255 224

Baza 2 11111111 11111111 111111111 11100000

Cum ultimul octet din masca de subreea are valoarea 224(10)= 11100000(2), primii trei bii au valoarea 1, ceea ce nseamn c poriunea reea a fost extins cu 3 bii, ajungnd la un total de 27, n timp ce numrul biilor atribuii gazdelor , i care au valoarea 0 , a fost redus la 5.

Numrul de subreele posibile matematic depinde de tipul clasei din care face parte segmentul de adrese IP care este subnetat. De fiecare dat cnd se mprumut cte 1 bit din poriunea gazd a unei adrese, numrul subreelelor

create crete cu 2 la puterea numrului de bii mprumutai.Prima si ultima subreea fac parte din categoria celor rezervate, fiind deci inutilizabile.De fiecare dat cnd se mprumut 1 bit din poriunea gazd a unei adrese, numrul adreselor disponibile pentru o subreea se reduce cu o putere a lui 2.n cazul subreelelor, prima adresa (numele subreelei, toti biii mtii cu valoarea 1) i ultima (adresa de trimitere multipl, broadcast, toi biii mstii pe 0) nu sunt folosibile pentru adresarea gazdelor, deci la

30

fiecare subreea se pierd dou adrese. La o subreea de 4 adrese 2 nu sunt exploatabile iar o subreea de 2 adrese nu are sens.

De exemplu, pentru adresele din clasa C, cu masca de reea 255.255.255.224, se pot obine 8 subreele (23) din care doar 6 sunt utilizabile, numrul maxim al gazdelor pentru fiecare subreea este de 32(25) din care doar 30 sunt utilizabile.

n tabelul de mai jos este exemplificat mprirea n subreele a reelelor de clas C

Numr de bii mprumutai

identificatorului de reea

Masca de subreea

Numr de adrese de subreea utilizabile

Numr de adrese-gazd pe subreea

2 255.255.255.192 2 62

3 255.255.255.224 6 30

4 255.255.255.240 14 14

5 255.255.255.248 30 6

6 255.255.255.252 62 2

Adresa subreelei din care face parte o staie se calculeaz nmulind logic n binar (aplicnd operatorul logic AND) adresa IP a staiei cu masca de subreea. Poriunea gazd a adresei se pierde pentru ca devine 0

De exemplu, pentru staia cu adresa IP 192.168.100.40, cu masca de reea

255.255.255.224 se poate calcula adresa subreelei din care face parte astfel:

Prin urmare, staia exemplificat face parte din subreeaua 192.168.100.32

Subnetarea ntr-un numr dat de subreele

De exemplu, se cere s subnetm reeaua 192.168.100.0 (care este o reea de clas C) n 8 subreele .

Masca de reea implicit este

255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.000000000)

Adresa IP gazd 192.168.100.40

11000000 10101000 01100100 00101000

AND

Masca de subreea 255.255.255.224

11111111 11111111 11111111 11100000

=

Subreea 192.168.100.32

11000011 10101000 01100100 00100000

31

Va trebui s sacrificm 3 bii din seciunea gazd, pentru a forma profilul extins de reea. Ultimul octet al mtii de subreea va avea valoarea n binar 11100000 adic valoarea 224 n zecimal. Prin urmare, masca de subreea va fi

255.255.255.224 (11111111.111111111.11111111.111000000)

Din 256 (echivalentul lui 28) scdem valoarea zecimal a ultimului octet din masca de subreea:

256-224=32

Adresele de subreea vor fi multiplu de 32

Subreea Adresa IP a subreelei Adresele gazdelor Adresa de broadcast Baza 192.168.100.0

Subreea 0 192.168.100.0 Rezervat Nici una Subreea 1 192.168.100.32 .33 la.62 192.168.100.63 Subreea 2 192.168.100.64 .65 la .94 192.168.100.95

Subreea 3 192.168.100.96 .97 la .126 192.168.100.127

Subreea 4 192.168.100.128 .129 la .158 192.168.100.159

Subreea 5 192.168.100.160 .161 la .190 192.168.100.191

Subreea 6 192.168.100.192 .193 la .222 192.168.100.223

Subreea 7 192.168.100.224 Rezervat Nici una

Subretele 0 si 7, nu sunt n mod normal utilizabile, ele fcnd parte din categoria celor rezervate. Adresele IP ale subreelelor sunt definite incrementnd valoarea zecimal a ultimului octet cu 32. Adresele gazdelor din fiecare subreea se obin incrementnd valoarea zecimal a ultimului octet cu 1.Sunt posibile 32 de adrese, prima si ultima fiind ns rezervate aa cum s-artat anterior. Rezult un numr utilizabil de 30 de gazde pentru fiecare subreea.

Un dispozitiv cu adresa IP 192.168.100.33 ar fi prima gazd din subreeaua 1. Urmtoarele gazde ar fi numerotate pn la 192.168.100.62, moment in care subreeaua ar fi complet populata si nu ar mai putea fi adugate noi gazde

32

6. Serviciul de rezolvare a numelui

DNS (Domain Name System) este un serviciu care permite referirea calculatoarelor gazd cu ajutorul adresei literale.

Adresa literal conine succesiuni de nume asociate cu domenii, subdomenii sau tipuri de servicii. Acest mod de adresare este utilizat exclusiv de nivelul aplicaie i este util deoarece permite operatorului uman s utilizeze o manier prietenoas i comod de localizare a informaiilor. Forma generala a unei astfel de adrese este

[tip_serviciu].[nume_gazda].[subdomeniu2].[subdomeniu1].[domeniu].[tip_domeniu]

Exemple: www.yahoo.com, http://cisco.netacad.net etc

Practic, serviciul DNS transform adresa IP ntr-o adres literal, i invers. Privit n amnunt, DNS este un soft care gestioneaz i controleaz o baz de date distribuit, constituit dintr-o sum de fiiere memorate pe calculatoare diferite-localizate n spaii geografice diferite, ca pe o singur baz de date.

CERERE CLIENT

www.concursuri.ro

concursuri.com

RSPUNS SERVER DNS

Concursuri.com=172.123.84.17

Returneaz rezultatul ctre client

Fig 6.1. Formularea unei cereri ctre un server DNS

Conform figurii de mai sus, clientul dorete s acceseze de pe calculatorul su personal pagina web www.concursuri.ro , aceast cerere este trimis unui server DNS care o analizeaz i returneaz ca rezultat adresa IP a staiei care gzduiete site-ul solicitat.

n principiu, DNS este alctuit din trei componente:

Spaiul numelor de domenii reprezint informaia coninut n baza de date, structurat ierarhic.

Servere de nume programe server care stocheaz informaia DNS i rspund cererilor adresate de alte programe

Resolverele programe care extrag informaiile din serverele de nume ca rspuns la cererile unor clieni

Pentru a stabili corespondena dintre un nume i o adres IP, programul de aplicaie apeleaz un resolver, transferndu-I numele ca parametru, resolverul trimite un pachet UDP (printr-un protocol de transport fr conexiune) la serverul DNS local, care caut numele i returneaz adresa IP ctre resolver, care o trimite mai departe apelantului. narmat cu adresa IP, programul poate stabili o conexiune TCP cu destinaia sau i poate trimite pachete UDP.

n continuare ne vom referi mai n amnunt la spaiul numelor de domenii.

Internetul este divizat n peste 200 de domenii de nivel superior, fiecare domeniu superior este divizat la rndul su n subdomenii, acestea la rndul lor n alte subdomenii, etc. Domeniile de pe primul nivel se mpart n dou categorii :generice

33

(com, edu, gov, int, mil, net, org) i de ri (cuprind cte o intrare pentru fiecare ar, de exemplu pentru Romnia : ro).

Fiecrui domeniu, fie c este un calculator-gazd, fie un domeniu superior, i poate fi asociat o mulime de nregistrri de resurse (resource records). Dei nregistrrile de resurse sunt codificate binar, n majoritatea cazurilor ele sunt prezentate ca text, cte o nregistrare de resurs pe linie. Un exemplu de format este:

Nume_domeniu Timp_de_via Clas Tip Valoare

Nume_domeniu precizeaz domeniul cruia i se aplic nregistrarea. n mod normal exist mai multe nregistrri pentru fiecare domeniu

Timp_de_via exprim, n secunde, ct de stabil este nregistrarea. De exemplu, un timp de 60 de secunde este considerat a fi scurt, iar informaia instabil, pe cnd o valoare de ordinul a 80000 de secunde este o valoare mare, informaia este considerat stabil.

Tip precizeaz tipurile nregistrrii. Cele mai importante tipuri sunt prezentate mai jos:

Tip Semnificaie

A Adresa IP a unui sistem gazd

MX Schimb de pot

NS Server de nume

CNAME Nume canonic

PTR Pointer

nregistrarea A pstreaz adresa IP a calculatorului gazd

MX precizeaz numele calculatorului gazd pregtit s accepte pota electronic pentru domeniul specificat. Dac cineva dorete de exemplu s trimit un mail lui paul@edu.ro, calculatorul care trimite trebuie s gseasc un server la edu.ro dispus s accepte mail. Aceast informaie poate fi furnizat de nregistrarea MX

NS specific serverele de nume. De exemplu fiecare baz de date DNS are n mod normal o nregistrare NS pentru fiecare domeniu de pe primul nivel.

nregistrrile CNAME permit crearea pseudonimelor. De exemplu, o persoan familiarizat cu atribuirea numelor n Internet, care dorete s trimit un mesaj unei persoane al crui nume de conectare la un sistem de calcul din departamentul de calculatoare din cadrul Ministerului Educaiei este paul, poate presupune c adresa paul@dc.edu este corect. De fapt, aceast adres nu este corect, domeniul departamenului de calculatoare de la Ministerul Educaiei fiind depc.edu. Ca un serviciu pentru cei care nu tiu acest lucru, totui, se poate genera o intrare CNAME pentru a dirija persoanele i programele n direcia corect.

34

Tipul PTR se refer, la fel ca i CNAME la alt nume. Spre deosebire de CNAME care este n realitate o macro-definiie, PTR este un tip de date , utilizat n practic pentru asocierea unui nume cu o adres IP, pentru a permite cutarea adresei IP i obinerea numelui sistemului de calcul corespunztor. Acest tip de cutri se numesc cutri inverse (reverse lookups).

Valoare poate fi un numr, un nume de domeniu sau un cod ASCII

Exemplul de mai jos poate fi un mic segment dintr-o posibil baz de date DNS pentru an.ofd.nl

an.ofd.nl 86400 A 194.43.54.234

ros.an.ofd.nl 86400 MX 2 iris.an.ofd.nl

www.an.ofd.nl 86400 CNAME dream.an.ofd.nl

35

7. Suita de protocoale TCP/IP

Un protocol de reea reprezint un set de reguli care guverneaz comunicaiile ntre echipamentele conectate ntr-o reea. Specificaiile protocoalelor definesc formatul mesajelor care sunt transmise i care sunt primite asigurnd totodat

i sincronizarea. Sincronizarea asigur un anumit interval de timp maxim pentru livrarea mesajelor,astfel nct calculatoarele s nu atepte nedefinit sosirea unor mesaje care este posibil s se fi pierdut.

Protocoalele TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol) sunt organizate pe nivelurile modelului de date TCP/IP i sunt caracterizate prin urmtoarele:

Nu sunt specifice furnizorilor de echipamente;

Au fost implementate pe orice tip de calculatoare ncepnd cu calculatoare personale, minicalculatoare, calculatoare i supercalculatoare.

Aceste protocoale sunt utilizate de ctre diverse agenii guvernamentale i comerciale din diverse ora

HTTP (Hyper Text transfer Protocol) - Protocol de transfer al hypertextului guverneaz cum, de exemplu, fiierele de tip text, grafic, sunet i video sunt interschimbate pe Internet sau World Wide Web (www). Prin hypertext se nelege o colecie de documente unite ntre ele prin legturi (link) ce permit parcurgerea acestora bidirectional.

Aplicaiile care folosesc acest protocol trebuie s poat formula cereri i/sau recepiona rspunsuri (modelul client-server). Clientul cere accesul la o resurs, iar serverul rspunde printr-o linie de stare (care conine, printre altele, un cod de succes sau eroare i, n primul caz, datele cerute).

Resursa trebuie s poat fi referit corect i fr echivoc. Pentru referirea unei resurse n Internet, se folosete termenul generic URI - Uniform Resource Identifier. Dac se face referire la o locaie spunem c avem de a face cu un URL - Universal Resource Locator. Dac se face referire la un nume avem de-a face cu un URN- Universal Resource Name

Adresarea unei resurse n Internet se face prin construcii de forma protocol://[servciu].nume_dns[.nume_local/cale/subcale/nume_document

Cererile sunt transmise de software-ul client HTTP, care este i o alt denumire pentru un browser web.

Altfel spus, protocolul HTTP este specializat n transferul unei pagini web ntre browserul clientului i serverul web care gzduiete pagina respectiv. HTTP definete exact formatul cererii pe care browserul o trimite, precum i formatul rspunsului pe care serverul i-l returneaz. Coninutul paginii este organizat cu ajutorul codului HTML (Hyper Text Markup Language), dar regulile de transport al acesteia sunt stabilite de protocolul http.

TELNET este o aplicaie destinat accesului, controlului i depanrii de la distan a calculatoarelor i a dispozitivelor de reea. Acest protocol permite utilizatorului s se conecteze la un sistem de la distan i s comunice cu acesta printr-o interfa.

36

Folosind telnetul, comenzile pot fi date de pe un terminal amplasat la distane foarte mari fa de computerul controlat, ca i cnd utilizatorul ar fi conectat direct la acesta. TelNet asigur o conexiune logic ntre cele dou echipamente: cel controlat i cel folosit ca terminal numit sesiune telnet.

FTP (File Transfer Protocol) este protocolul care ofer faciliti pentru transferul fiierelor pe sau de pe un calculator din reea. De multe ori pentru aceast aciune utilizatorul este nevoit s se autentifice pe calculatorul de pe care dorete s ncarce/descarce fiiere. Facilitatea cunoscut sub numele de anonymous ftp lucreaz cu un cont public implementat pe calculatorul gazd, numit guest.

n general, cnd se iniiaz un transfer prin ftp trebuie precizate urmtoarele aspecte:

Tipul fiierului.- Se specific maniera n care datele coninute de un fiier vor fi aduse ntr-un format transportabil prin reea:

fiiere ASCII calculatorul care transmite fiierul l convertete din formatul local text n format ASCII.

fiiere EBCDIC similar cu ASCII

fiiere binare (binary) fiierul este transmis exact cum este memorat pe

calculatorul surs i memorat la fel pe calculatorul destinaie

fiiere locale folosite n mediile n care cel care transmite precizeaz numrul de biti/byte

Controlul formatului se refer la fiierele text care sunt transferate direct ctre o imprimant:

Structura

Modul de transmitere care poate fi:

Stream fiierul este transferat ntr-o serie de bytes

Bloc fiierul este transferat bloc cu bloc, fiecare cu un header

Comprimat se folosete o schem de comprimare a secvenelor de bytes identici.

n timpul unui transfer prin ftp nu exist nici un mecanism de negociere a

transmisiei.

MAIL(POTA ELECRONIC)

Toate programele specializate n pota electronic funcioneaz pe baza unor protocoale de comunicaie.

37

SMTP(Simple Mail transport Protocol) Protocolul de transport simplu de e-mail ofer servicii de transmitere de mesaje peste TCP/IP i suport majoritatea programelor de e-mail de pe Internet.

SMTP este un protocol folosit pentru a transmite un mesaj electronic de la un client la un server de pot electronic. Dup stabilirea conexiunii TCP la portul 25 (utilizat de SMTP), calculatorul-surs(client) ateapt un semnal de la calculatorul-receptor (server). Serverul ncepe s emit semnale declarndu-i identitatea i anunnd dac este pregtit sau nu s primeasc mesajul. Dac nu este pregtit, clientul prsete conexiunea i ncearc din nou, mai trziu. Dac serverul este pregtit s accepte mesajul, clientul anun care este expeditorul mesajului i care este destinatarul. Dac adresa destinatarului este valid, serverul d permisiunea de transmitere a mesajului. Imediat clientul l trimite, iar serverul l primete. Dup ce mesajul a fost transmis, conexiunea se nchide.

Pentru ca un client al serviciului de pot electronic s primeasc un mesaj de la serverul specializat n aceste tipuri de servicii, apeleaz fie la Post Office Protocol (POP), fie la Internet Message Access Protocol (IMAP) Spre deosebire de POP(mai vechi) care presupune c utilizatorul i va goli cutia potal pe calculatorul personal la fiecare conectare i va lucra deconcectat de la reea (off-line) dup aceea, IMAP pstreaz pe serverul de e-mail un depozit central de mesaje care poate fi accesat on-line de utilizator de pe orice calculator.

Protocolul DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) are scopul de a permite calculatoarelor dintr-o reea s obin automat o adres IP, printr-o cerere ctre serverul DHCP. Serverul poate s furnizeze staiei respective toate informaiile de configurare necesare, inclusiv adresa IP, masca de subreea, default gateway, adresa serverului DNS, etc.

Astfel, cnd serverul primete o cerere de la o staie, selecteaz adresa IP i un set de informaii asociate dintr-o mulime de adrese predefinite care sunt pstrate ntr-o baz de date. Odat ce adresa IP este selectat, serverul DHCP ofer aceste valori staiei care a efectuat cererea. Dac staia accept oferta, serverul DHCP i mprumut adresa IP pentru o perioad, dup care o regenereaz.

Generarea adreselor IP prin serverul DHCP este o metod utilizat pe scar larg n administrarea reelelor de mari dimensiuni.

Folosirea unui server DHCP simplific administrarea unei reele pentru c software-ul ine evidena adreselor IP. n plus, este exclus posibilitatea de a atribui adrese IP invalide sau duplicate.

Protocolul SNMP(Simple Network Manage Protocol) permite administratorilor de reea gestionarea performanelor unei reele, identificarea i rezolvarea problemelor care apar, precum si planificarea dezvoltrilor ulterioare ale reelei.

SNMP are trei componente de baz:

Staiile de administrare (Network Management Station) - pot fi oricare din calculatoarele reelei pe care se execut programele de administrare

Agenii - dispozitivele administrate

38

Informaiile de administrare ( Management Information Base) colecie de date organizate ierarhic care asigur dialogul dintre staia de administrare i ageni

Protocolul SNMP permite unei staii de administrare s interogheze un agent cu privire la starea obiectelor locale i s le modifice, dac este necesar. n plus, dac un agent sesizeaz c s-a produs un eveniment, trimite un raport ctre toate staiile de administrare care l interogheaz ulterior pentru a afla detalii despre evenimentul care a avut loc.