Transferul de date în retele

Transferul de date în retele

Schimbul de date între statiile retelelor de caculatoare este efectuat de reteaua de transfer de date, numita uneori, pur-si-simplu, subretea. O subretea consta din canale de transfer de date si noduri de comutatie, ce opereaza conform unui ansamblu de produse program speciale. La rîndul sau un canal de transfer date este format din perechea de echipamente de terminatie a circuitului de date (ETCD) si canalul de comunicatie ce le interconecteaza. ETCD asigura acordarea spectrala si de amplitudine a semnalelor statiei si a canalului de comunicatie si, de asemenea, veridicitatea necesara a transferului de date. Pentru canalele analogice, functiile ETCD sunt realizate de modemuri.

Canal de comunicatie sau circuit de date este mediul fizic prin care se transmit semnalele. Canalele de comunicatie se separa în cadrul liniilor de comunicatie prin multiplexare, utilizînd echipamente speciale. În cadrul unei linii de comunicatie pot fi separate mai multe canale.

Liniile de comunicatie pot fi: fire deschise (din otel, din cupru sau bimetalice, fire cablate, cabluri coaxiale, cabluri optice, linii cu microunde si cosmice (prin satelit). Ca exemplu de fire cablate pot servi cablurile telefonice cu fire torsadate. Ele pot contine de la 4, 10 pîna la 100 si chiar mii de perechi într-un cablu. Cablul coaxial, numit si cablu ecranat, consta dintr-un fir conductor de cupru acoperit cu un strat izolator de plastic, ecranat de o plasa din sîrma, acoperita, la rîndul ei, cu un strat protector de plastic. Cablurile optice înlocuiesc treptat cablurile coaxiale. Un cablu optic consta dintr-o fibra de sticla sau plastic transparent de diametru foarte mic (sutimi de mm), acoperita cu un strat de plastic. Semnalul optic, în forma de impulsuri de lumina generate de o sursa laser, este transmis prin fibra optica. Cablurile optice pot avea o capacitate foarte mare - mai multi Gbps. Firma MCI (SUA) în 1998 a implementat linii optice de transfer de date cu capacitatea unei fibre de 80 Gbps. În conditii de laborator în cadrul unei fibre au fost formate 512 canale, fiecare din care cu viteza de transfer date OC-48 (2,488 Gbps); adica pe o singura fibra optica se asigura o viteza sumara de transfer date de 1,27 Tbps=1,27*10¹²bps.

Liniile cu microunde opereaza în diapazonul de unde ultrascurte, au capacitate mare si asigura o protectie buna la perturbatii. Ele constau din siruri de statii de retransmisie, plasate în raza vizuala directa a antenelor lor (pîna la 40-50 km). Se folosesc, desi mai rar, si linii cu microunde troposferice cu raza de actiune a unei statii de pîna la 800 km. De o raspîndire larga se bucura liniile cosmice – linii cu microunde ce utilizeaza retranslatoare instalate pe statii-satelit ai Pamîntului.

Dupa caracterul legaturii,canalele de comunicatie pot fi comutabile si necomutabile. Canalele comutabile constau dintr-o secventa de segmente, interconectarea în serie a carora se efectuiaza la nodurile de comutatie. De exemplu, canalele telefonice se comuteaza la centralele telefonice. Canalele comutabile se formeaza temporar, pe durata transmisiei de date; ulterior ele se desfiinteaza. Canalele necomutabile, numite si dedicate, sunt canale permanente între perechea de noduri sau perechea de statii respective ale retelei. Ele sunt mai calitative, dar si mai costisitoare.

Caracteristicile unor canale, utilizate pentru transferuri de date, sunt prezentate în tabelul 1. Mediile de transmisie, folosite în retelele locale, vor fi descrise în §7.

Nodurile de comunicatie sunt destinate comunicarii canalelor sau a traficului de date între canalele retelei. Utilizarea lor permite reducarea numarului de canale si, respectiv, a costului retelei. În functie de metoda de comutare implementata, exista noduri de comunicare de canale, noduri de comutare de masaje si noduri cu comutare de pachete. Unele detalii referitoare la functionarea retelelor cu asemenea noduri de comutatie pot fi regasite în §4.

Caracteristicile unor canale utilizate pentru transferul datelor.

*Este utilizat în SUA, Canada si Japonia

**Standard CCITT, este utilizat în Europa, Africa s.a.

Clasificarea retelelor.

Dintre diversele criterii de clasificare a retelelor de calculatoare cele mai raspîndite sunt:

aria de cuprindere;

topologia;

tehnica transferului de date, inclusiv de comunicatie.

Dupa aria de cuprindere se deosebesc retele de calculatoare:

locale-LAN (Local Area Network);

metropolitane- MAN (Metropolitan Area Network);

de arie larga- WAN (Wide Area Network).

Retelele locale includ statii (calculatoare, terminale) si sistemul de transfer date, plasate în aria uneia sau a câtorva cladiri megiese la distante de la sute de metri pîna la cîtiva kilometri.

Retelele metropolitane cuprind aria unui oras, asigurând distante între componente de pîna la zeci de kilometri.

Retelele de arie larga nu sunt limitate, practic, în aria posibila de cuprindere. În caz general terminalele, calculatoarele pot fi plasate în cele mai îndepartate colturi ale Pamântului.

Figura 2. Structuri topologice ale retelelor de calculatoare.

Ca mediu de transmisie pot servi: cablul coaxial, firele torsadate si fibra optica. Un caz particular al retelelor de topologie magistrala sunt retelele radio cu difuzare, în care ca madiu de transmisie se foloseste spatiul înconjurator.

Cea mai frecvent întîlnita, la retelele de arie larga, este topologia plasa (fig.2e). Ea ofera doua sau mai multe cai de transmisie date între fiecare pereche de noduri. În acest mod se asigura o fiabilitate mai înalta de functionare, comparativ cu topologia arbore.

Cea mai fiabila, din punctul de vedere al legaturilor între noduri, este topologia cmpleta (fig 2f). Ea este însa si cea mai costisitoare, din cauza utilizarii celor mai multe canale de comunicare.

În functie de tehnica transferului de date utilizata, retelele de transfer date se împart în:

retele cu comunicatii comutate;

retele cu difuzare.

Retelele cu  comunicatii comutate constau din noduri de comutatie (NC) interconectate prin canale de comunicatie (fig.1). În functie de tehnica de comunicatii implimentata, se deosebesc:

retele cu comutare de circuite;

retele cu comutare de mesaje;

retele cu comutare de pachete.

Retelele cu difuzare au un singur canal de comunicatie, partajat între statiile atasate. Cînd o statie transmite, toate celelalte pot receptiona informatiile respective. Destinatarul este indicat printr-un identificator special (adresa). În asemenea retele se cere coordonarea accesului statiilor la mediul pentru transmisie. În functie de mediul de transmisie utilizat si aria de cuprindere,se deosebesc:

retele radio cu difuzare;

retele de sateliti cu difuzare (cosmice);

retele locale cu difuzare.

În retelele cu comutare de circuite, nodurile de comutatie, denumite comutatoare de circuite, la cerere stabilesc conexiunile solicitate între canalele de comunicatie adiacente. Pentru transferul de date între doua statii, mai întîi se stabileste conexiunea între ele via nodurile de comunicatie respective. Circuitul comutat format are o viteza uniforma de transmisie pe toata lungimea sa. Dupa transmisia de date, când necesitatea în pastrarea conexiunii decade, conexiunea se desfiinteaza.

În retelele cu comutarea de mesaje, nodurile de comutatie, comutatoare de mesaje, receptioneaza fiecare mesaj, îl memorizeaza temporar, determina canalul de iesire si retransmit mesajul urmatorului nod din retea în conformitate cu destinatia lui. De mentionat, ca transmisia unui mesaj la un alt nod se face doar dupa receptia lui în întregime si analiza respectiva.

Comutarea de pachete este o dezvoltare fireasca a comutarii de mesaje. Ea înlatura în mare masura neajunsurile mai esentiale ale comunicarii de mesaje: se reduce durata transmisiei si capacitatea necesara a memoriei nodurilor de comunicatie. Pentru aceasta se limiteaza dimensiunea unitatilor de date ce pot fi transmise în retea. Dimensiunile tipice sunt de la zeci de octeti pîna la cîteva mii de octeti.

Daca mesajul de transmis depaseste limita stabilita, atunci el se împarte de catre statia-sursa în segmente mai mici respective. La fiecare segment sunt adaugate anumite informatii de control, formînd unitatea de date numita pachet. Fiecare pachet este transmis prin retea, de la un nod la altul, pîna la la statia-destinatie. La statia-destinatie din pachete aparte este asamblat mesajul corespunzator.

Se fabrica noduri de comutatie a pachetelor cu viteza de lucru de pîna la zeci de mln. pachete pe secunda. De exmplu, comutatorul Core Builder Enterprise Switch asigura comutarea a 50 mln.pach./s, iar comutatorul Switch E8 al Berklei Network – circa 70 mln.pach./s.