Local Area Networks-LANs

Introducere

Acum ca puteti intelege modelul OSI, si ce se intampla cand datele traverseaza fiecare strat, este timpul sa studiem principalele echipamente de retea.Veti invata ce tip de echipamente opereaza la nivelul fiecarui strat, in cursul traversarii lor de date de la sursa la destinatie.Modelul luat in considerare in acest capitol va fi acela al retelelor locale.Precum stiti, retelele locale sunt retele rapide, cu o rata scazuta a erorilor care se adreseaza unei arii geografice restranse(pana la cateva mii de metri).LAN conecteaza statiile de lucru, periferice, terminale si alte dispozitive dintr-o singura cladire sau alte arii geografice restranse.

In acest capitol, veti deprinde notiuni de baza despre echipamentele retelelor locale precum si evolutia acestora.Veti invata de asemenea ce tip de echipament corespunde fiecarui strat si modul de circulatie a datelor prin fiecare echipament.In final, veti afla etapele de baza in construirea unei retele locale.In incheiere, pe parcursul studiului acestui capitol, trebuie sa aveti in vedere ca prin interconectarea echipamentelor de retea, LAN ofera multiplelor PC conectate acces la medii de latime de banda superioara.

1 Echipamente LAN de baza

1.1 Invatarea topologiei

Topologia defineste structura retelei.Definitia topologiei cuprinde doua parti:topologia fizica, care reprezint modul de dispunere al mediilor(cablurilor), si topologia logica, care defineste modul de accesare a mediilor de catre gazde.Topologiile fizice mai des folosite sunt Bus, Ring, Star, Extended Star(Star extinsa), Hierarchical si Mesh.Acestea sunt aratate in grafic.

Topologia de tip bus foloseste un singur segment axial(ca o coloana vertebrala) la care se conecteaza direct toate gazdele.

Topologia de tip ring(inel) conecteaza o gazda la urmatoarea iar pe ultima la prima.Aceasta dispunere creeaza fizic un inel din cabluri.

Topologia de tip star(stea) conecteaza toate cablurile la un singur punct central.Acest punct este reprezentat de obicei de un hub sau switch, care vor fi descrise mai tarziu.

Topologia de tip extended star(stea extinsa) foloseste ca matrita topologia star.Sunt legate mai multe retele de tip star, prin conectarea hub-urilor sau switch-urilor.Acest fapt va duce la extinderea dimensiunilor unei retele.

Topologia de tip hierarchical(ierarhica) este similara cu cea de tip extended star, insa in loc se conectam hub-urile si switch-urile, intregul sistem este conectat la un computer care controleaza traficul prin topologie.

Topologia de tip mesh, este folosita cand nu se poate admite nici o intrerupere in procesul de comunicatie, cum ar fi de exemplu sistemul de control al unei centrale nucleare.Dupa cum se vede in figura, fiecare gazda are propria sa conexiune la restul gazdelor.Aceasta dispunere exemplifica si design-ul Internet-ului, care prezinta mai multe cai catre oricare locatie.

Topologia logica a unei retele se refera la modul de comunicare realizata de gazda prin medii.Topologiile cele mai intalnite sint Broadcast si Token-passing.

Topologia Broadcast inseamna ca fiecare gazda trimite date catre toate gazdele din retea .Nu se aplica nici o regula de catre statii pentru folosirea retelei, aplicandu-se principiul primul sosit-primul servit.Astfel functioneaza Ethernet-ul, dupa cum veti invata mai tarziu.

Topologia Token-passing controleaza accesul in retea prin trecerea unui token (unui semnal electronic) secvential pe la fiecare gazda.Cand o gazda receptioneaza semnalul, inseamna ca gazda poate trimite date prin retea.Daca gazda nu are date de transmis, token-ul este pasat catre gazda urmatoare iar procesul se repeta.

Diagrama din figura prezinta mai multe topologii.Este prezentata o retea LAN de complexitate medie care este tipica pentru scoli si afaceri mici.Are multe simboluri, si exprima multe concepte de networking care necesita timp pentru a fi invatate.Aceasta retea locala este tipica pentru campusurile universitare, prezentand majoritatea echipamentelor pe care le veti studia pe parcursul acestui curs.

1.2 Echipamentele LAN intr-o topologie

Echipamentele care se conecteaza direct la un segment de retea sunt denumite gazde.Aceste gazde includ computere, atat client cat si server, imprimante, scanere, si multe alte dispozitive ale utilizatorului.Aceste echipamente permit utilizatorului sa se conecteze la retea, unde urmeaza sa imparta, sa creeze si sa obtina informatii.Majoritatea gazdelor pot exista fara retea, dar in acest caz utilizarile gazdelor ar fi foarte limitate.Scopul LAN-urilor a fost discutat in capitolul 1.

Echipamentele gazda nu fac parte din nici un strat.Ele au o conexiune fizica la mediile retelei prin intermediul unei placi de retea (NIC) iar straturile OSI sunt controlate de catre software-ul gazdei.Aceasta inseamna ca placile de retea pot opera cu toate cele 7 straturi al modelului OSI.Ele realizeaza intregul proces de incapsulare si decapsulare pentru realizarea operatiunilor de trimitere de e-mail-uri, printare, scanari de imagini, accesari de baze de date.Pentru aceia care cunosc amanunte legate de structura interna a unui calculator, insasi PC-ul poate fi privit ca o mica retea in care sloturile de extensie sunt conectate prin magistrale la CPU, RAM si ROM.

In cadrul industriei producatoare de echipamente gazda nu exista simboluri standardizate, dar totusi sunt usor de inteles.Aceste simboluri se aseamana cu echipamentele reale astfel incat nu puteti confunda echipamentul.

Functia de baza a calculatoarelor intr-o retea locala este de a furniza utilizatorului un set aproape nelimitat de oportunitati.Programele moderne, microelectronica precum si o mica suma de bani va permit sa folositi procesoare de text, programe de prezentare, foi de calcul, programe de baze de date.De asemenea puteti folosi un browser web, ceea ce va ofera un acces aproape instantaneu la World Wide Web.Puteti trimite e-mail-uri, edita imagini, salva informatii in bazele de date, juca jocuri si comunica cu alte computere din jurul lumii.Lista applicatiilor creste in fiecare zi.

1.3 Placile de retea

Pe parcursul acestui capitol, ne-am ocupat cu echipamentele si conceptele corespunzatoare stratului 1.Incepand cu placa de retea, discutia se muta la nivelul stratului doi, stratul link-urilor de date, al modelului OSI.Din punct de vedere al infatisarii, placa de retea este o placa cu circuite integrate care se introduce intr-un slot de extensie racordat la un bus de pe placa de baza sau de pe un echipament periferic.Mai este cunoscuta si sub denumirea de adaptor de retea.Pe laptop-uri si notebook-uri placile de retea au dimensiunile unei placi PCMCIA.Functia sa este de a racorda gazda la mediile retelei.

Placile de retea sunt considerate echipamente de strat 2, deoarece fiecare placa de retea din lume poarta un cod unic, numit adresa Controlului Accesului Mediilor(Media Access Control-MAC).Aceasta adresa este folosita pentru a controla comunicarea informatiilor gazdei in retea.Veti invata mai multe despre adresa MAC, mai tarziu.Precum indica si numele, placa de retea controleaza accesul gazdei la mediile retelei.

In unele cazuri tipul de conector de pe placa de retea nu se potriveste cu tipul de cablu la care urmeaza sa va conectati.Un exemplu bun este router-ul Cisco 2500.Pe router veti vedea conectorii AUI (Atachement Unit Interface) si va fi necesar sa conectati router-ul la cablu UTP Cat5 Ethernet.Pentru acest scop este folosit un transceiver(transmitter/receiver).Un transceiver converteste un tip de semnal sau conector in altul(spre exemplu permite conectarea unei interfete AUI cu 15 pini la un jack RJ-45, sau converteste semnalele electrice in semnale optice).Este considerat un echipament de strat 1, deoarece foloseste doar biti, nu adrese de informatii sau protocoale de nivel inalt.

Placile de retea nu au un simbol standard.Este de presupus ca de fiecarea data cand vedeti echipamente de retea atasate la mediile retelei, atunci sunt implicate in aceste conexiuni dispozitive de tipul placilor de retea desi acest lucru nu este specificat in mod expres.Oridecateori vedeti un punct intr-o topologie, atunci este vorba despre o placa de retea sau o interfata(port), care functioneaza macar ca o parte a unei placi de retea.

1.4 Mediile de transmitere(Media)

Simbolurile pentru mediile de transmitere variaza.De exemplu:simbolul Ethernet-ului este in mod obisnuit o linie dreapta cu mai multe linii perpendiculare pe ea;simbolul retelei de tip token-ring este un cerc cu gazdele atasate la el;simbolul FDDI este doua cercuri cu echipamente atasate.

Rolul tipic al mediilor este de a transporta fluxul de informatii, sub forma de biti sau baiti, prin LAN.Spre deosebire de LAN-urile de tip wireless(care folosesc atmosfera sau spatiul cosmic drept medii)sau mai noile retele personale(PAN-Personal Area Network),care folosesc corpul uman drept mediu, mediile de transmitere uzuale trimit semnale in retea prin sarme, cabluri sau fibre.Mediile retelei sunt considerate componente de strat 1 ale LAN-urilor.

Puteti construi retele de calculatoare cu diferite tipuri de medii.Fiecare mediu are avantaje si dezavantaje.Ce reprezinta avantaj pentru un mediu poate fi un dezavantaj pentru altul.Printre avantaje si dezavantaje se numara:

Lungimea cablului

Costul

Usurinta de instalare

Desi semnalele electrice pot fi transportate prin cabluri coaxiale, fibre optice sau chiar spatiu, totusi principalul mediu pe care il vom studia se numeste cablu torsadat neecranat(UTP-Unshielded Twisted Pair),categoria 5.

1.5 Repeater-ii

Precum s-a mentionat, exista mai multe tipuri de medii, fiecare cu avantajele si dezavantajele sale.Unul dintre dezavantajele cablului pe care il vom folosi (cat 5 utp)este lungimea acestuia.Lungimea maxima a acestui cablu intr-o retea este de 100 metri.Daca dorim sa extindem reteaua dincolo de aceasta limita, trebuie sa adaugam un echipament special.Acesta se numeste repeater.

Termenul repeater provine din zilele de inceput ale comunicatiei vizuale, cand un om situat pe un deal repeta semnalele receptionate de la un alt om situat pe un deal invecinat.Termenul mai poate fi intilnit si in telegrafie, telefonie, comunicatii optice, toate acestea utilizand repeateri pentru a amplifica puterea semnalului peste mari distante, fara de care semnalul s-ar pierde.Scopul repeater-ului este de a regenera si reprograma in timp semnalele din retea la nivel de bit, pentru a permite acestora sa calatoreasca pe mari distante mai mari.Fiti atenti la regula 5-4-3(Four Repeater Rule for 10Mbps Ethernet) cand extindeti segmentele retelei locale.Acesta regula afirma ca puteti conecta cinci segmente de retea end-to-end folosind 4 repeateri, insa doar trei segmente pot avea gazde(calculatoare).

Termenul repeater se folosea in mod traditional pentru denumirea unui echipament cu un singur port,,in" si un singur port ,,out".Dar, in terminologia actuala termenul de repeater multiport este folosit foarte des.Repeater-ii sunt considerate echipamente de strat 1, deoarece actioneaza doar la nivel de bit.Simbolurile pentru repeateri nu sunt standardizate si din aceasta cauza veti folosi simbolul aratat in figura, de-a lungul acestui curs.

1.6 Hub-urile

Scopul hub-ului este de a regenera si reprograma in timp semnalele din retea.Acest lucru este realizat la nivel de bit pentru un numar mare de gazde(ex.4,8 sau chiar 24)folosind procesul numit concentrare.Vedeti ca definitia este foarte similara cu cea a repeater-ilor, din acest motiv hub-ul mai este cunoscut ca un repeater multi-port.Diferenta consta in numarul de cabluri care se conecteaza la acesta.

Exista doua motive pentru folosirea hub-urilor:creerea unui punct central de conectare pentru medii, precum si cresterea fiabilitatii retelei.Fiabilitatea retelei este sporita, fiind posibila defectarea unui cablu fara a se compromite intreaga retea.Acest lucru este deosebit fata de topologia bus, unde defectarea unui cablu duce la compromiterea intregii retele.Hub-urile sunt considerate echipamente de strat 1 deoarece ele doar regenereaza semnalul si il transmit prin toate porturile disponibile.

Exista mai multe clasificari ale hub-urilor.Prima clasificare imparte hub-urile in active si pasive.Majoritatea hub-urilor moderne sunt active;ele au nevoie de o sursa de energie electrica pentru a putea regenera semnalele.Unele hub-uri sunt numite pasive deoarece ele doar impart mesajul pentru utilizatori multipli, similar cu folosirea unui cablu in ,,y" la un CD-player pentru a putea folosi un alt set de casti.Hub-urile pasive nu regenereaza biti, asa incat nu pot permite extinderea cablurilor, ci doar permit ca doua sau mai multe gazde sa se conecteze la acelasi segment.

O alta clasificare a hub-urilor le imparte in inteligente si neinteligente.Hub-urile inteligente au porturi de consola, ceea ce inseamna ca pot fi programate sa controleze traficul prin retea.Hub-urile neinteligente doar preiau un semnal si il repeta catre fiecare port fara capacitatea de a efectua vreun control.

Rolul hub-urilor intr-o retea de tip token-ring este preluat de MAU(Media Access Unit).Aceasta se aseamana fizic cu un hub, dar tehnologia token-ring difera, precum veti afla mai tarziu.In FDDI, MAU se numeste concentrator.MAU sunt echipamente de strat 1.

Simbolul pentru hub-uri nu este standardizat.Veti folosi simbolul aratat in figura pe parcursul acestui curs.

1.7 Bridge-urile

Bridge-ul este un echipament de strat 2 proiectat sa conecteze doua segmente LAN.Scopul bridge-ului este de a filtra traficul intr-o LAN, de a pastra traficul local local, insa de a permite conectivitatea cu alte parti (segmente) ale LAN-ului.Va puteti pune intrebarea, totusi, cum stie un bridge care trafic este local si care nu?Raspunsul il puteti gasi usor gandindu-va cum stie un agent postal care scrisori sunt locale si care nu.Se uita la adresa locala.Fiecare echipament de retea are o unica adresa MAC, iar bridge-ul tine evidenta adreselor MAC de pe fiecare latura a sa si ia deciziile pe baza propriei liste de adrese MAC.

Modul de prezentare al bridge-urilor variaza mult in functie de tip.Desi router-ele si switch-urile au preluat multe din functiile bridge-urilor, acestia raman totusi o parte importanta a multor retele.Pentru a intelege switching-ul si routing-ul trebuie sa intelegeti bridge-urile.

Simbolul pentru bridge seamana cu un pod suspendat.In mod traditional, termenul de bridge se refera la un dispozitiv care are doar 2 porturi.Totusi, veti intalni si bridge-uri cu 3 sau mai multe porturi.Ceea ce defineste in mod real un bridge este capacitatea lui de a filtra cadrele stratului 2.Precum s-a observat si in cazul hub-urilor sau repeater-ilor, mai exista un alt dispozitiv care permite mai multe conexiuni de tip bridge.

1.7 Switch-urile(comutatoarele)

Un switch este un echipament de strat 2 asemanator bridge-ului.De fapt un switch se mai numeste si bridge multi-port, la fel cum un hub este numit si repeater multi-port.Diferenta dintre hub si switch este ca cel din urma ia decizii bazate pe adresele MAC pe cand hub-urile nu iau decizii de loc.Datorita deciziilor pe care le pot lua, switch-urile fac retelele locale mult mai eficiente.Ele realizeaza aceasta prin comutarea datelor catre acel port ce apartine gazdei careia I se adreseaza informatia.Hub-urile isi trimit datele catre toate porturile disponibile, astfel incat toate gazdele trebuie sa proceseze(acceptare sau respingere) datele.

La o prima vedere switch-urile se aseamana cu hub-urile.Cele doua au mai multe porturi, din moment ce unul dintre roluri este de concentrare a conectivitatii(permitand ca mai multe echipamente sa se conecteze intr-un singur punct din retea).Diferenta dintre hub si switch se observa la modul de functionare.

Scopul switch-ului este de a concentra conectivitatea, dar faciliteaza in acelasi timp si o transmisie de date mai eficienta.Pentru moment, priviti switch-ul ca pe un dispozitiv care combina conectivitatea unui hub cu functia de reglare a traficului prin fiecare port furnizata de un bridge.Switch-ul comuteaza cadrele de la porturile de intrare la cele de iesire, furnizand fiecarui port latime de banda maxima.

Simbolul switch-ului este aratat in figura.Sagetile din varf reprezinta caile separate pe care la pot urma datele intr-un switch, spre deosebire de un hub, unde datele circula pe aceleasi cai.

1.9 Router-ele

Router-ul este primul echipament care poate fi incadrat in stratul retelei sau Functionarea in stratul 3 permite router-ului sa ia decizii bazate pe grupurile de adrese de retea(Clase) spre deosebire de adresele MAC individuale.

Routerele pot conecta de asemenea tehnologii de strat 2 diferite, cum ar fi Ethernet, Token-ring, FDDI.Datorita capacitatii lor de a distribui pachete bazata pe informatii ale stratului 3, router-ele au devenit coloana vertebrala a Internet-ului, conducand protocolul IP.

Scopul unui router este de a examina pachetele care sosesc(date din stratul 3), de a alege cea mai buna cale pentru ele prin retea, si apoi de a le directiona catre portul de iesire adecvat.Router-ele sunt cele mai importante echipamente de regularizare a traficului in retelele largi.Ele permit ca practic orice tip de computer sa poata comunica cu altul in orice parte a lumii.Pe langa aceste functii de baza router-ele pot realiza si alte sarcini descrise in capitolele urmatoare.

Simbolul pentru router(observati sagetile) este sugestiv pentru scopurile sale primare-selectia cailor si directionarea pachetelor catre ruta cea mai potrivita.Un router poate avea multe tipuri diferite de porturi.In figura este arata un port seria care permite o conexiune WAN.In figura se mai poate vedea o consola care permite conexiunea directa la router pentru a-l putea configura.Se mai poate vedea si un port Ethernet care permite o conexiune LAN.Acest tip de router are atat un conector 10BASE-T cat si unul AUI pentru conexiune Ethernet.

1.10 Cloud-erele

Simbolul cloud(nor) sugereaza o intreaga retea, chiar intregul Internet.Simbolul totusi nu furnizeaza toate detaliile referitoare la conexiune sau la retea.

Aspectele fizice ale cloud-erelor sunt multe.Pentru a va putea ajuta, puteti sa luati in considerare toate echipamentele care permit conectarea calculatorului dumneavoastra la un alt calculator indepartat, aflat poate pe un alt continent.Nu pot fi reprezentate intr-o singura figura toate procesele si echipamentele care sunt implicate in realizarea acestei legaturi.

Scopul cloud-erului este de a reda un mare grup de detalii care nu sunt oportun de reprezentat intr-un anumit context.Deoarece cloud-erele nu reprezinta un singur echipament, ci mai degraba o colectie de echipamente care opereaza la toate nivelele modelului OSI,este incadrat ca un echipament de strat 1-7.

1.11 Segmentele unei retele

Termenul segment are multe semnificatii in networking, iar definirea corecta a lui depinde de contextul in care este folosit.Din punct de vedere istoric, un segment identifica un mediu de strat 1 care este o cale comuna pentru transmisia datelor prin LAN.Dupa cum s-a mentionat, exista o lungime maxima a mediilor pentru care acestea pot transmite date.De fiecare data cand un echipament electronic este folosit pentru a extinde sau a controla datele din medii, este creeat un nou segment.Dispozitivele care sunt folosite pentru creerea noilor segmente sunt descrise pe parcursul acestui capitol.

Unii se refera la segmente ca la cabluri, desi acestea pot fi fibre optice, medii wireless, sau sarme de cupru.Functia diferitelor segmente ale unei retele sunt de a actiona ca niste LAN-uri care fac parte dintr-o retea mai larga.

In networking mai sunt intalnite si alte definitii ale termenului de segment.Iata in continuare alte doua definitii care vor fi utilizate mai tarziu.Este important sa retineti ca aceste doua definitii vor fi reluate si explicate ulterior, astfel incat s-ar putea sa nu le intelegeti in acest moment.Singurul motiv pentru care le descriem aici, este de a elimina confuziile care pot apare mai tarziu cand termenul segment are un inteles diferit.A doua definitie, mai folosita de catre Cisco, defineste un segment ca un domeniu de coliziune.Diferentele dintre aceasta definitie si prima sunt minore si vor fi explicate intr-un capitol ulterior.

In fine, a treia definitie se refera la segment ca la un PDU de strat 4.Si aceasta definitie va fi explicata mai tarziu.

2 Evolutia echipamentelor din structura retelelor

2.1 Evolutia echipamentelor din structura retelelor

Istoria networing-ului este complexa, implicand multi oameni din toate colturile lumii, din ultimii 30 ani.Ceea ce este prezentat aici reprezinta un punct de vedere simplificat al evolutiei echipamentelor pe care le-ati studiat.Procesele de inventare si comercializare sunt mult mai complicate, dar este util sa vedem ce probleme a rezolvat fiecare dispozitiv si ce probleme raman inca nerezolvate.

In anii '40, computerele erau niste masinarii electromecanice uriase care se defectau foarte usor.In 1947, inventia tranzistorului a permis fabricarea unor computere mai mici si mai sigure.In anii '50, au inceput sa fie utilizate tot mai frecvent computerele de tip mainframe, care functionau pe baza cartelelor perforate.Spre sfarsitul anilor '50, a fost inventat circuitul integrat, care permitea comasarea pe o mica placuta semiconductoare a mai multor tranzistoare(chiar milioane).In anii '60, computerele mainframe prevazute cu terminale erau din ce in ce mai comune, iar circuitele integrate au inceput sa fie folosite pe scara larga.

La sfarsitul anilor '60 si inceputul anilor '70, au fost construite primele minicomputere(desi acestea erau uriase in comparatie cu cele de azi).In 1978, compania Apple Computer a introdus computerul personal.In 1981, IBM a introdus computerul personal cu arhitectura deschisa.Computerele Mac(usor de utilizat), arhitectura deschisa IBM PC, precum si tendinta tot mai accentuata spre miniaturizare a circuitelor integrate a dus la utilizarea tot mai raspandita a computerelor de catre companii sau persoane particulare.Spre sfarsitul anilor '80, utilizatorii de calculatoare personale au inceput sa-si imparta (share) informatiile(fisierele) si resursele(printere).S-a ridicat intrebarea:oare nu putem sa ne conectam?

Intre timp, sistemele telefonice au continuat sa se imbunatateasca.Aceasta a fost posibil mai ales la nivelul tehnologiilor de comutare si a serviciilor de long distance(datorita folosirii microundelor si a fibrelor optice).

Incepand cu anii '60 si continuand in anii '70, '80 si '90, Departamentul Apararii(DoD) a creeat retelele de mare intindere(WANs).Unele dintre tehnologiile folosite au fost ulterior aplicate si la dezvoltarea LAN-urilor,dar ceea ce este mai important este faptul ca retelele de tip WAN au stat la baza crearii Internet-ului.

Pentru a va putea ajuta in intelegerea evolutiei tehnologiei, sa incercam sa analizam urmatoarea problema.Undeva in lume se afla doua computere care vor sa comunice unul cu celalalt.Pentru a putea realiza acest lucru, ambele calculatoare au nevoie de un dispozitiv care poate dialoga cu computerul si cu mediile(placa de retea) precum si o modalitate de a transmite mesajele(prin folosirea mediilor).

Sa presupunem de asemenea, ca aceste calculatoare vor sa comunice cu alte calculatoare aflate insa la mare distanta.Rezolvarea acestei probleme este reprezentata de repeater-e si hub-uri.Repeater-ul(un echipament mai vechi folosit in retelele telefonice) a fost introdus tocmai pentru a permite informatiilor sa calatoreasca mai departe.Repeater-ul multiport, sau hub, a fost introdus pentru a permite unui grup de utilizatori sa imparta fisiere, servere sau periferice.Puteti denumi aceasta structura reteaua grupurilor de lucru(workgroup network).

In curand, grupurile de lucru au dorit sa comunice cu alte grupuri.Datorita limitarilor impuse de hub-uri(care transmiteau toate mesajele catre toate porturile, indiferent de destinatie), cresterea numarului de gazde si grupuri de lucru, a dus la unor mari blocaje de trafic.Astfel au fost inventate bridge-urile care realizau o segmentare a retelei, furnizand totodata si un control al traficului.

Cele mai importante caracteristici ale hub-ului-concentrare/conectivitate-si cele mai importante ale bridge-ului-segmentarea-au fost combinate pentru producerea switch-ului.Acesta avea numeroase porturi, dar permitea fiecarui port sa simuleze ca are o conexiune de cealalta parte a bridge-ului, permitand cresterea numarului utilizatorilor si a volumului de date transferat.

Pe la mijlocul anilor '80, au fost dezvoltate computere cu scop special, numite gateway(si mai apoi router-e).Aceste dispozitive permiteau interconectarea LAN-urilor.Au fost creeate interretele.DoD poseda deja o interretea extinsa, insa comercializare router-elor - care realizau cea mai buna selectie a cailor si cea mai buna comutare pentru multe protocoale - a permis dezvoltarea exploziva a retelelor de calculatoare.Cloud-erele simbolizeaza aceasta dezvoltare.

Incepand cu noul mileniu, urmatorul pas il constituie convergenta tehnologiilor de comunicatie cu cele IT, mai precis convergenta datelor, sunetelor si imaginilor video - care au fost transmise prin sisteme diferite - intr-un singur suvoi informational.

2.2 Momente importante in evolutia networking-ului

Iata cateva date importante din evolutia comunicarii de date.Puteti adauga si altele.

Pre 1900-comunicatii la distanta prin curieri, calareti, fum, porumbei calatori, telegraf optic, telegraf electric

1890-Bell inventeaza telefonul;serviciile telefonice se extind rapid

1901-Marconi realizeaza prima transmisie transatlantica fara fir

1920-Radioul AM

1939-Radioul FM

1940-Al doilea razboi mondial accelereaza dezvoltarea radioului si microundelor

1947-Shockley, Barden si Brittain inventeaza tranzistorul semiconductor

1948-Claude Shannon publica ,,Teoria comunicatiei electronice", o lucrare de cea mai mare importanta

1950-Se inventeaza circuitul integrat

1960-Computerele mainframe

1962-Paul Baran se ocupa de retelele cu ,,packet switching"(comutare de pachete)

1967-Larry Roberts publica prima lucrare pe ARPANET

1969-ARPANET se infiinteaza si la UCLA, UCSB, U-Utah si Stanford

1972-Ray Tomlinson creeaza un program e-mail pentru transmiterea de mesaje

anii '70-Folosirea pe scara larga a circuitelor integrate;aparitia computerelor personale digitale

1973-Bob Kahn si Vint Cerf incep dezvoltarea TCP/IP

1981-Termenul Internet este atribuit unui set de retele conectate

anii '80-Folosirea pe scara larga a computerelor personale is a minicomputerelor Unix

1982-ISO publica Modelul OSI si protocoalele;protocoalele nu mai sunt folosite dar modelul ramane important

1984-Se introduce termenul DNS(Domain Name Service)

1984-Se fondeaza Sistemul Cisco;incepe dezvoltarea echipamentelor gateway si router-elor

1991-Tim Berners-Lee dezvolta codul pentru WWW

1993-Este introdus Mosaic, primul browser GUI

1994-Este introdus Netscape Navigator

De la sfarsitul anilor '90 pana in prezent-utilizatorii Internetului se dubleaza la fiecare 6 luni(crestere exponentiala)

1998-Cisco atinge 70% vanzari prin Internet;se lanseaza Academiile de Networking

1999-Corporatiile majore concureaza in vederea convergentei datelor, imaginilor si secventelor video.

2.3 Evolutia echipamentelor de retea si a straturilor OSI

Gazdele si serverele opereaza la nivelul straturilor 2-7;ele realizeaza procesul de incapsulare.Transceiver-ele, repeater-ii, hub-urile sunt considerate echipamente de strat 1, deoarece opereaza la nivel de biti si necesita energie.Cablurile de legatura, panourile de legatura si alte componente de interconectare sunt considerate componente pasive ale stratului 1, deoarece ele doar furnizeaza cai de transmisie.

Placile de retea sunt considerate echipamente de strat 2, din moment ce ele reprezinta locatia specificata in adresa MAC;dar, deoarece ele prelucreaza semnale si coduri sunt de asemenea si echipamente de strat 1.Bridge-urile si switch-erele sunt considerate echipamente de strat 2 deoarece folosesc informatii din stratul 2(adrese MAC) pentru a lua decizii de distribuire sau nu a pachetelor.Ele de asemenea opereaza si pe stratul 1 pentru a permite bitilor sa interactioneze cu mediile de transmitere.

Router-ele sunt considerate echipamente de strat 3 deoarece ele folosesc adrese din stratul 3, pentru a alege cele mai potrivite cai si de a comuta pachetele catre ruta adecvata.Interfetele router-elor opereaza la nivelul straturilor 2 si 1 precum si Cloud-erele, care include router-e, switch-ere, servere si multe alte echipamente pe care nu le-am prezentat inca, opereaza la nivelul straturilor 1-7.

3 Notiuni de baza despre fluxul de date intr-o retea locala(LAN)

1 Incapsularea si verificarea pachetelor

Pentru a putea avea loc comunicatii sigure printr-o retea, datele trebuiesc impachetate in pachete care pot fi manevrate si urmarite.Aceasta este realizata prin procesul de incapsulare, dupa cum s-a vazut in capitolul 2.Cele trei straturi superioare, al aplicatiei, al prezentarii si al sesiunii, prepara datele pentru transmisie prin creerea unui format comun pentru transmisie.

Stratul de transport imparte datele in unitati controlabile numite segmente.De asemenea atribuie numere secventiale segmentelor pentru a se asigura ca gazda reansambleaza datele in ordinea reala.Stratul retelei incapsuleaza apoi segmentul creind un pachet.Ii adauga apoi acestuia adresele sursei si destinatiei din retea, de obicei IP.

Stratul link-urilor de date incapsuleaza si mai mult pachetul si creeaza un cadru.El adauga adresa locala(MAC) a sursei si destinatiei.Apoi, stratul link-urilor de date transmite informatia in forma binara mediilor corespunzatoare stratului fizic.

Cand datele sunt transmise intr-o retea locala, unitatile de date sunt doar sub forma de cadre, deoarece sunt necesare doar adresele MAC pentru a ajunge de la sursa la destinatie.Dar daca dorim sa transmitem date catre o alta gazda prin Intranet sau Internet, unitatile de date sunt sub forma de pachete.Aceasta din cauza ca adresa retelei din pachet contine adresa destinatiei finale a gazdei.

Straturile inferioare ale modelului OSI(1,2,3)sunt cele care se ocupa cu transferul datelor prin Intranet sau Internet.Singura exceptie este reprezentata de echipamentul gateway.Acesta este un dispozitiv proiectat sa converteasca datele dintr-un format creat de straturile aplicatiei, prezentarii si sesiunii in alt format.Deci echipamentul gateway foloseste toate cele 7 straturi pentru a realiza acest lucru.Acest proces va fi explicat mai tarziu.

2 Fluxul pachetelor prin echipamentele stratului 1

Figura ilustreaza ca unele echipamente pot opera numai la nivelul stratului 1.Fluxul pachetelor prin echipamentele stratului 1 este simplu.Mediile fizice sunt considerate componentele stratului 1.Ele manevreaza doar biti.Daca echipamentele stratului 1 sunt pasive(ex.prize, conectori, mufe jack, medii fizice), atunci bitii de informatie doar circula prin aceste echipamente pasive, de sperat cu minimum de distorsiune.Daca echipamentele stratului 1sunt active(ex repeater-e si hub-uri), atunci bitii sunt regenerati si reprogramati in timp.Transceiver-ele, de asemenea echipamente active, functioneaza pe post de adaptori(port AUI catre RJ-45), sau de convertori de medii(RJ-45 spre ST optic).In toate cazurile transceiver-ele functioneaza ca echipamente de strat 1.

Nici un echipament de strat 1 nu examineaza antetele atasate pachetelor incapsulate.Ele lucreaza doar la nivel de bit.

3 Fluxul pachetelor de date prin echipamentele de strat 2

Este important sa va reamintiti ca pachetele sunt continute in cadre, astfel ca pentru a intelege modul de transmitere al pachetelor prin echipamentele de strat 2, veti lucra cu pachete in forma lor incapsulata sub forma de cadre.Tine-ti cond ca orice se intampla unui cadru se intampla si pachetului din interior.

Din figura se observa ca unele echipamente opereaza la nivelul straturilor 1 si 2.Placile de retea, bridge-urile si switch-erele presupun folosirea adreselor MAC pentru a putea directiona cadrele, deci sunt considerate echipamente de strat 2.Placile de retea reprezinta locul unde se afla adresa MAC unica.Adresa MAC este folosita in creerea unui cadru.

Bridge-urile functioneaza prin examinarea adresei MAC a cadrelor sosite.Daca cadrul este local(cu adresa MAC aflata pe acelasi segment de retea ca cel al portului de primire a bridge-ului), atunci cadrul nu traverseaza bridge-ul.Daca cadrul nu este local(adresa MAC nu se afla pe acelasi segment cu cel al portului de primire), atunci este directionat catre urmatorul segment de retea.Deoarece tot acest proces de luare a deciziilor se realizeaza pe baza adresei MAC, bridge-ul este reprezentat in imagine ca preluand cadrul, indepartartand-ul, examinand adresa MAC, si apoi trimitand sau nu a cadrul mai departe, daca situatia o cere.

Detaliile despre switching le veti studia de-abia in semestrul 3, insa pentru inceput, considerati switch-ul ca fiind un hub cu mai multe porturi care actioneaza ca si bridge-uri.Switch-ul preia un cadru de date, citeste cadrul, examineaza adresele MAC, si inainteaza cadrul(il comuteaza) spre portul adecvat.

4 Fluxul pachetelor de date prin echipamentele de strat 3

Principalul echipament descris la stratul 3 este router-ul.Router-ele opereaza de fapt in stratul 1(preiau bitii din medii prin interfete), stratul 2(comuteaza cadrele de la o interfata la alta), pe baza informatiilor din stratul

Circularea pachetelor prin router-e(cum ar fi selectia celei mai bune cai si comutarea catre portul de iesire adecvat) implica utilizarea adreselor stratului Dupa ce portul adecvat a fost selectionat, router-ul incapsuleaza pachetul din nou intr-un cadru pentru a putea transmite pachetul la destinatie.Acest proces se repeta la nivelul fiecarui router intalnit pe traseul sursa-destinatie.

5 Fluxul pachetelor de date prin cloudere si prin echipamentele straturilor 1-7

In figura se observa ca anumite echipamente opereaza la nivelul celor 7 straturi ale modelului.Unele echipamente(ex-calculatorul dumneavoastra) sunt echipamente de strat 1-7.Cu alte cuvinte, ele realizeaza operatii care pot fi asociate cu fiecare strat al modelului OSI.Encapsularea si decapsularea sunt doua exemple in acest sens.Un echipament numit gateway(in esenta un computer care converteste informatia de la un protocol la altul) este de asemenea un echipament de strat 1-7.Un exemplu de gateway este un computer dintr-o retea locala care permite retelei sa se conecteze la un computer mainframe IBM sau la un sistem fax.In ambele cazuri, datele ar trebui sa circule prin toate straturile modelului OSI, pentru a putea fi convertite intr-un format care ar putea fi utilizat de catre computerul mainframe respectiv de unitatile de fax.

In fine, cloud-erele pot contine mai multe tipuri de medii, placi de retea, switch-ere, router-e, gateways si alte echipamente.Deoarece clouder-ele nu reprezinta un singur echipament, ci mai degraba o colectie de echipamente care opereaza la toate nivelel modelului OSI, acestea sunt vazute ca echipamente de strat 1-7.

6 Traseul unui pachet de date prin toate cele 7 straturi al unei retele locale(LAN)

In acest exemplu veti urma traseul informatiei generate de comanda Ping.Comanda Ping trimite anumite date TCP/IP spre echipamentul pe care il specificati in comanda;daca echipamentul este configurat corect, ar trebui sa va raspunda.Daca primiti un raspuns, atunci sunteti sigur ca acel echipament exista si ca este activ.Daca nu apare nici un raspuns, atunci puteti presupune ca este o problema intre survenita intre gazda si destinatie.In urmatorul exemplu, unele informatii pot parea complexe, dar scopul major al acestui exemplu este de a ilustra fluxul de date prin straturile protocolului OSI.

Pentru mai multe explicatii actionati butoanele 1-10.

4 Construirea retelelor locale

4.1 Abilitatea de a construi o retea

Inainte de a putea construi retele locale complexe, trebuie sa porniti de la o LAN mai simpla.Un laboratorul urmator, veti construi cateva retele locale simple pentru a vedea cum functioneaza si ce tipuri de probleme pot aparea.Iata cateva intrebari pe care ar trebui sa vi le puneti inainte de a aborda laboratorul:

Cunosc vreun test simplu pentru a afla adresa MAC sau adresa IP pentru fiecare adaptor instalat in reteaua mea?

Stiu unde pot schimba aceste setari?

Pot recunoaste si desena din memorie, echipamentele de retea de baza:repeater-e, hub-uri, bridge-uri, switch-ere, PC-uri, servere, cloud-ere?

La capitolul de invatare a topologiilor, se afla 3 tehnologii LAN:FDDI, Token Ring si o a treia tehnologie, nementionata dar simbolizata prin linii negre.Care este aceasta tehnologie?

Pot desena, folosind 10 puncte, 6 topologii diferite?

Pot desena diagrama urmatoarelor retele:PC-PC, 4 PC-uri conectate la un hub;4 PC-uri conectate la un switch;2 grupe de 4 PC-uri, fiecare conectate la un router?

Pot recunoaste un hub si ii pot explica componentele?

Pot recunoaste un cablu cat 5 through-connect?

Pot recunoaste un cablu cat 5 cross-connect?

Pot recunoaste o placa de retea si pot explica partile sale componente(porturi etc.)?

4.2 Laborator

Scopul acestui laborator este de a construi un simplu grup de lucru.Mai intai veti conecta doua PC-uri dupa cum este aratat in figura.Apoi, veti conecta 4 gazde la un hub, care va furniza conectivitate intre cele 4 gazde.In final, veti configura gazdele cu adresele IP aprobate, si veti realiza o conexiune la cloud-erul retelei scolare(care este conectata la un ISP local).Laboratorul se va incheia cand veti conecta gazdele la Internet, dupa cum se vede in figura.

Sumar

Scopul acestui capitol a fost acela de a va prezenta notiuni de baza despre echipamentele retelelor locale si despre fluxul de date, punct de plecare in construirea propriilor retele.Acum ca a-ti incheiat acest capitol, ar trebui sa intelegeti foarte bine urmatoarele notiuni:

Echipamentele unei retele locale(router-e, switch-ere, hub-uri)

Evolutia echipamentelor de retea

Bazele fluxului de date

Bazele construirii retelelor

In capitolul urmator, veti invata despre electronica si semnale in relatie cu stratul 1 al modelului OSI.Prin intelegerea modului de functionare al semnalelor in stratul 1, veti intelege cum sunt transmise informatiile printr-o retea.In plus, aceste notiuni va vor ajuta in proiectarea, construirea si troubleshooting-ul retelelor de calculatoare.