structura hardware a unei retele de calculatoare

 

STRUCTURA HARDWARE A UNEI RETELE DE CALCULATOARE

Fig;1

Tema

Structura hardware a unei retele de calculatoare:

1.    Conectori

2.    Cabluri utilizate in reteaua LAN

3.    Echipamente de transmisie a datelor:

hub-ul

switch-ul

router-ul

bridge-ul

I. STRUCTURA CALCULATORULUI

1. Introducerea

Omenirea este intr-o continua dezvoltare economica si transformari stiintifice ,un rol important il joaca transferul de informatii pe glob cat si in spatiul cosmic.

In acest context, aparitia calculatorului electronic a dus la dezvoltarea multor domenii prin preluarea cantitatilor mari de informatii si date.

Calculatorul electronic (sistemul de calcul), a fost conceput sa imite sistemul de gandire uman si sa fie capabil sa efectueze rapid un numar mare de operatii matematice si sa stocheze rezultatele acestora.

In ziua de azi calculatorul electronic a ajuns sa fie indispensabil, pentru multe domenii,  cat si in domeniul casnic.

2. Hardware

Totalitatea dispozitivelor electronice si mecanice dintr-un calculator sunt numite componente hardware

Un PC (Personal Computer) este compus din :

2.1  Monitorul

• are rolul de a afisa imagini, texte etc.

Fig:2

• monitoare CRT- cu tub cinescop
• monitoare LCD- cu cristale lichide

2.2  Unitatea centrala

Fig:3

se prezinta sub forma unei carcase in care avem componentele electronice: sursa de alimentare, placa de baza, procesorul, memoria RAM (pentru stocarea temporara a datelor), discul dur (hard disk) etc.

• unitatea prezinta un panou frontal pe care se afla butoanele de pornire/oprire si reset, ledurile care semnaleaza functionarea sistemului,activitatea hard disk-ului si dispozitivele de stocare permanenta a datelor pe suport magnetic extern (unitati de discheta (floppy), CD-ROM);
• un panou in spate unde exista prizele de conectare pentru monitor, tastatura, mouse, imprimanta, retea etc.

2.1.1 Sursa de alimentare

Fig:4

este una din componentele importante ale calculatorului;

sursa de alimentare preia curentul alternativ cu tensiunea de 220V din priza de perete si il transforma in tensiuni de voltaje mai mici(3,3V;5V;12V) care sunt dirijate prin cabluri speciale catre componentele care au nevoie de aceste tensiuni.

2.1.2. Placa de baza

Fig:5

este placa principala a unui calculator, pe care se afla circuite(magistrale), sloturi pentru placile de extensie, procesorul, BIOS-ul (Basic Input/Output System), memoria, interfata cu dispozitivele de stocare de date, porturile (paralel, serial);

controlerele pentru periferice (monitor, tastatura, unitatea de disc), toate aceste cipuri de pe placa de baza poarta numele colectiv de cipset.

2.1.3. Microprocesorul

Fig:6

este considerat ,,creierul''calculatorului;

se mai numeste si Unitatea Centrala de Prelucrare (UCP

realizeaza calcule aritmetice si operatii logice

controleaza celelalte componente ale calculatorului

procesorul are propria sa memorie numita memorie cache

viteza unui procesor reprezinta numarul de instructiuni care pot fi executate intr-o unitate de timp

viteza se masoara in MegaHertzi sau GigaHertzi.

2.1.4. Memoria interna

Fig:7

are rolul de stocare interna a datelor pe cipuri electronice.

doua  tipuri de memorii interne ies in evidenta :

- ROM (Read Only Memory), memorie care permite doar citirea, nu si scrierea datelor. Toate calculatoarele contin memorie ROM, in care sunt scrise instructiunile de pornire a calculatorului.

- RAM (Random Access Memory), memoria cu acces aleator. Acest tip de memorie permite atat citirea cat si scrierea de date. La oprirea calculatorului, datele din aceasta memorie se pierd.De aceea e bine salvate pe medii externe (hard-disk, floppy, etc)

2.1.5. Placa video

Fig:8

este dispozitivul care face legatura intre procesor, sistem si monitor ;

ea este inzestrata cu microprocesor propriu numit accelerator grafic si cu memorie proprie numita memorie video ;

are rolul de a afisa pe monitor datele procesate de CPU (de fapt rezultatul acestor procesari);

se conecteaza pe placa de baza printr-un slot ISA, PCI sau AGP.

2.1.6. Placa de sunet

Fig:9

• are rolul de a converti semnalul digital in semnalanalogic (sonor), care este preluat de boxe;
• pe placa de sunet se gasesc intrari
• iesiri audio;
• pentru calculatoarele din noua generatie, placa de sunet este integrata in placa de baza.

2.1.7. Modem-ul intern

Fig:10

-realizeaza conectarea calculatorului pe linie telefonica la Internet;

-cantitatea de informatie ce o poate transfera pe linia telefonica se masoara in biti/sec.

-uzual, vitezele pe linie telefonica se incadreaza intre 9600 b/s-56000b/s;

-pentru linii speciale se ajunge la 2Mb/s.

2.1.8. Placa de retea

Fig:11

realizeaza transferul de date intre calculator si retea;

are cam aceleasi caracteristici cu modemul intern;

dar viteza de transfer este mai mare:

pe cablul clasic de retea este de 10 sau 100Mb/s ;

pe fibra optica de ordinul GB.

2.1.9.     Hard disk-ul

Fig:12

reprezinta cea mai importanta unitate de stocare a datelor ;

pe hard-disk sunt stocate toate fisierele de date ale utilizatorului ;

el nu se vede deoarece se afla in interiorul unitatii centrale de calcul si este o componenta deosebit de sensibila.

2.1.10. Floppy disk, CD-ROM, CD WRITER

unitati periferice de stocare si prelucrare a datelor

Fig:13

2.1.11. Tastatura

este principala componenta prin intermediul careia utilizatorul da comenzi calculatorului si introduce date ;

tastaturile sunt asemanatoare masinilor de scris , avand in plus un set de taste cu functii speciale ;

este un echipament periferic de intrare destinat introducerii datelor ;

pe tastatura exista urmatoarele grupe de taste:

taste alfanumerice

tastele numerice din partea

dreapta

taste de control

tip de conectare:  seriala, PS2, USB, wireless.

2.1.12. Mouse-ul

este folosit de utilizator pentru a da comenzi calculatorului ;

tip de conectare:  Com1, PS2, USB, wireless

2.1.13. Modem-ul extern

Fig:15

are rolul de a conecta calculatorul la Internet prin intermediul liniei telefonice ;

modemurile externe sunt mult mai performante, dar si mult mai scumpe decit cele interne, sunt folosite mai ales pentru lucrul pe linii inchiriate.

2.1.14. Imprimanta

face parte din categoria perifericelor de iesire, aceasta fiind foarte utila pentru transpunerea informatiei din calculator pe hartie (un document, o poza sau orice altfel de fisier grafic, un e-mail, un articol etc);

imprimantele variaza la randul lor dupa mai multe criterii, in functie de scop (imprimare/tiparire) si de rapiditate.

Tipuri de imprimante :

• matriceale (cu ace / calitate scazuta) - folosita pentru documente de calitate scazuta, facturi fiscale, etc (in general documente tip), singurul model de imprimanta care permite imprimarea simultana a 2 sau 3 exemplare, folosind hartie autocopiativa.
• cu jet de cerneala - calitate medie inspre ridicata - viteza medie - pentru documente + poze/fisiere grafice)
• laser (viteza rapida / calitate ridicata/ - folosind un toner)
• cu imprimare termica - legitimatii, carduri etc.
• Acestea pot imprima pe hartie de dimensiuni diferite, de la A0 - numai plottere (ploter - imprimanta de dimensiuni mai mari folosita in general de firme pentru scheme CAD, afise etc), pana la plicuri, fotografii .

2.1.15. Scanner-ul

permite scanarea unor imagini ,texte ;

pot fi salvate pe hard-ul calculatorului;

pot fi tiparite la imprimanta

2.1.16. Boxele

sunt dispozitive ce au rolul de a reda sunetele emise de placa de sunet.

2.1.17. Microfonul si castile

microfonul este folosit mai ales in partea de multimedia pentru inregistrarea de voce;

-castile sunt folosite pentru

asculta muzica la calculator

sau diverse posturi de radio

de pe Internet, intr-un mod mai intim.

2.1.18. Joystick

se ataseaza calculatorului in special pentru jocuri

Fig:16

3. Software

Totalitatea informatiilor schimbate intre om si calculator se regasesc sub forma de comenzi , programe , sisteme de operatii si aplicatii ce reprezinta software-ul sistemului de calcul

-este o succesiune de instructiuni care ajuta utilizatorul in munca cu calculatorul.

Avem doua categorii software :

-software de sistem -aici putem aminti sistemele de operare, compilatoarele si diferitele programe utilitare care gestioneaza resursele calculatorului ;

-software de aplicatii, -aici avem programele destinate utilizarii, care ruleaza pe suportul oferit de sistemul de operare.

Sistemul de operare

este cel mai important program care ruleaza pe un calculator ;

-executa sarcini de baza, cum ar fi: recunoasterea datelor de intrare de la tastatura, trimiterea datelor de iesire la monitor, gestionarea fisierelor si directoarelor pe disc (redenumire, mutare in alta locatie, copiere, stergere), controlul dispozitivelor periferice (imprimanta etc.) ;

-ofera o platforma software pe care pot rula alte programe, numite aplicatii, fara ca acestea sa stie ceva despre caracteristicile tehnice ale componentelor calculatorului. Cele mai populare sisteme de operare pentru calculatoarele personale sunt: DOS, OS/2, Windows, Linux ;

-utilizatorul interactioneaza cu sistemul de operare printr-un set de comenzi.

II. RETELE DE CALCULATOARE

1. Componentele hardware

2. Componentele software

3. Tipuri de retele

O retea de calculatoare este formata dintr-un grup de calculatoare (de orice tip) si periferice care partajeaza resursele. Tendinta actuala a utilizatorilor o reprezinta folosirea calculatoarelor, nu izolat, ci cuplate intr-o retea. Optiunea din ce in ce mai frecventa pentru o retea de calculatoare si nu pentru posturi de lucru (calculatoare) izolate este pe deplin justificata de multiplele avantaje oferite de aceasta solutie:

programele pot fi pastrate intr-o singura copie (pe server) si sunt folosite de oricare dintre utilizatorii retelei;

bazele de date pot fi exploatate concurent (de mai multi utilizatori simultan);

resursele hardware (imprimantele in special) pot fi exploatate simultan de mai multi utilizatori;

posibilitati de comunicare si schimb de informatii intre utilizatori.

1. Componentele hardware

O retea de calculatoare este in general compusa din mai multe calculatoare conectate intre ele. Unul dintre aceste calculatoare este de obicei mai puternic si gestioneaza activitatea intregului sistem; el este numit server, iar celelalte calculatoare din retea sunt numite workstation. Comunicarea intre calculatore se poate face in serie sau in paralel. Cablul de comunicatie poate sa fie de tip thin (subtire) sau thick (gros). El trece pe la fiecare calculator in parte asigurandu-i conectarea in retea, iar la ultimul nod al retelei, conexiunea este incheiata cu un conector de tip terminator.

Pe langa aceste componente, exista disponibile diverse alte produse ce asigura comunicatii de tip special:

Bridge (pod) - se foloseste pentru a conecta doua retele intre ele;

Gateway (poarta) - se foloseste pentru a conecta intre ele calculatoare de tipuri diferite;

Repeater (repetor) - se foloseste pentru a amplifica semnalul pentru o conexiune la distanta.

2. Componentele software

Principala componenta software a unei retele de calculatoare o reprezinta sistemul de operare (netware). Prin intermediul sau sunt gestionate resursele intregului sistem. De asemenea, sunt asigurate servicii de protectie intre utilizatori, comunicatii intre diverse posturi de lucru, acces protejat la resursele comune din sistem.

Pe statiile de lucru rezida fisiere si programe sub sistemul de operare local. Intre acest sistem si sistemul de operare in retea se interpune un modul de comunicare format din:

programul de interfata cu reteaua (IPX);

programul de interfata cu utilizatorul (NETx).

Dintre cele mai utilizate sisteme de operare de tip netware amintim: Windows NT Server si Novell NetWare.

3. Tipuri de retele

Retelele de calculatoare se impart, dupa raspandirea lor geografica, in urmatoarele categorii:

a.     a. LAN (Local Area Networks) - retele locale;

b.     b. WAN (Wide Area Networks) - retele cu larga raspandire;

c.      c. PDN (Public Data Networks) - retele publice de date.

RETEAUA INTERNET

Internet este o super-retea globala (formata din peste 30.000 de retele interconectate) la care sunt conectate peste 20 milioane de calculatoare (numarul lor se dubleaza in fiecare an), ce permite comunicarea si transferul de informatii intre acestea (PATRUT 1999; KRAYNAK - HABRAKEN 1999).

Internetul este o galaxie formata din mii si mii de calculatoare, din toate colturile lumii, vorbind aceeasi limba (cunoscuta ca Protocol Internet - IP), toate conectate la o infrastructura comuna, care este in special mentinuta de companiile de telefoane.

Pe al doilea nivel se afla distribuitorii (furnizorii) de servicii Internet, care platesc companiilor de telefoane dreptul de a le folosii liniile telefonice. Acestia pot folosi si reteaua de comunicatii prin satelit SIPEX (Satellite Internet Packet Exchange).

Urmeaza utilizatorii propriu-zisi, care platesc furnizorilor de Internet pentru accesul la retea. Furnizorul de servicii Internet ofera programele necesare conectarii la Internet, suport tehnic, posibilitatea de plasare in Internet a informatiei utilizatorului.

Termeni tehnici folositi:

nod Internet - este un calculator permanent conectat la Internet, care reprezinta punctul de intrare in Internet pentru alte calculatoare;

Server Proxy - este calculatorul furnizorului pe care sunt memorate temporar diferite informatii apelate de utilizatori, astfel incat acestea nu mai trebuie apelate de fiecare data din Internet;

Mirror Server - calculator care dubleaza 1:1 datele de pe serverul principal, fiind folosit pentru decongestionarea traficului catre acesta;

Motoare de cautare - programe specializate in cautarea informatiilor in Internet: Yahoo, Lycos, Alta Vista, Excite, Archie;

domeniu - este o zona din Internet ce are un nume propriu;

firewall - este un sistem de protectie care limiteaza accesul din Internet in reteaua locala a unei firme, impiedicand astfel scurgerile de informatii.

World Wide Web (WWW)

Este cel mai folosit serviciu oferit de Internet, dupa posta electronica. WWW a adus grafica si interactivitatea in Internet, pe langa posibilitatea de a apela foarte usor aproape toate celelalte servicii Internet (FTP, posta electronica, etc.).

Informatiile stocate in reteaua Internet se gasesc ca documente hipertext. Cuvintele si frazele intalnite in documentele hipertext pe care se poate efectua clic pentru deplasarea la alt document din Internet se numesc hiperlegaturi.

Structura documentelor hipertext (numite si pagini WEB) a fost definita cu ajutorul unui limbaj numit HTML (Hypertext Markup Language). Deci, o pagina Web este un document accesibil prin WWW, care contine informatii grafice, texte, sunete, animatii, toate aranjate sub forma de hipertext. Fizic, pagina Web este un fisier text (ASCII), stocat pe un calculator conectat permanent la Internet numit server WEB.

Pentru transferarea documentelor HTML (pagini Web) la distanta a fost creat un protocol de transfer, numit HTTP (Hypertext Transfer Protocol). Orice pagina Web are o adresa Internet. Pentru a naviga prin WWW, este necesar un program de explorare Web, care permite vizualizarea paginilor Web si deplasarea intre pagini. Acesta se numeste browser. Cele mai utilizate browsere sunt Netscape Navigator si Internet Explorer.

FTP (File Transfer Protocol) - face posibil transferul de fisiere de la un calculator la altul, indiferent de locul unde sunt situate cele doua calculatoare si de sistemul de operare folosit de ele.

Posta electronica (E-mail)

Ofera un schimb direct de informatii intre doi sau mai multi utilizatori de calculatoare aflati la distanta. Ea este mult mai rapida decat posta obisnuita (un e-mail face inconjurul lumii in 8 minute) si mult mai ieftina decat telefonul sau faxul, fiind considerat cel mai popular mijloc de comunicare.

Pentru a putea primi sau transmite scrisori electronice, este necesar sa dispuneti de o casuta postala electronica, numita adresa de e-mail . Aceasta este formata dintr-un nume, caracterul ASCII @ si numele calculatorului care se ocupa de primirea si trimiterea postei electronice (server Mail).

Cele mai cunoscute programe de posta electronica sunt: Exchange, Netscape Messenger, Outlook Express, etc.

4. HARDWARE DE RETEA

4.1. Generalitati. Terminologie

NIC - Network Interface Card

Introdusa in calculator sau imprimanta, permitand conectarea acestor dispozitive la retea

Exista mai multe tipuri de interfete (placi) de retea:

- pt. retea cu cablu coaxial subtire, conector BNC

- pt. retea cu cablu coaxial gros, conector AUI

- pt. retea cu cablu torsadat, conector RJ 45

- pt. retea cu cablu cu fibra optica, conectori SC (push type connection method) si conectori ST (twist type connection method)

- pt. retea cu mediu de transmisie fara fir, placa fiind dotata cu o antena sau legata la o antena printr-un drop cable, care asigura conectivitate la un punct de acces fara fir (wireless bridge, wireless hub sau wireless switch)

Obs. Placile de retea pot suporta mai multi conectori

pt. Imprimante (cea mai raspandita: HP Jet Direct) - direct / prin Jet Direct Box

- pt. laptop-uri: PCM/CIA sau PC Card

Adresa MAC (adresa fizica, adresa hardware)

este alocata permanent fiecarui dispozitiv de retea (arsa pe fiecare chip ROM de pe placa de retea

este unica

Este o adresa pe 48 boti, exprimata in hexazecimal, utilizata de dispozitivele de retea pentru a comunica intre ele

Patch cable

cablu utilizat pentru a conecta un dispozitiv de retea (PC) la un hub / switch

configuratia pinilor este identica la cele doua capete

inversarea firelor se face in interiorul hub-ului, astfel incat T de la un PC corespunde cu R de la celalalt PC

Crossover cable

utilizat pt.a conecta 2 PC-uri sau pt.a cascada 2 hub-uri

are aceeasi functie ca si hub-ul, dar inversarea se face in cablu

UNICAST

transmiterea unui mesaj destinat unei singure gazde (nod al retelei) relatie unu-la-unu

utilizeaza o adresa unica de destinatie

BROADCAST

mesajul este destinat tuturor statiilor de pe un segment de retea (separat de doua routere)

Exemplu: Mesaj "Cine are adresa IP 172.130.12.100 sa-mi trimeata adresa sa MAC". Ca urmare a raspunsului are loc comunicarea unicast

Adresa de broadcast este acceptata si mesajul procesat de toate statiile (spre deosebire de unicast, cand este receptionat numai de statia a carei adresa MAC corespunde cu adresa de destinatie a pachetului

4.2. Dispozitive care asigura conectivitatea retelei

4.2.1. Repetor

sunt dispozitive utilizate pt.a extinde lungimea segmentului de retea

regenereaza semnalele digitale (inclusiv eventualele interferente)

NU filtreaza nimic !

adauga o mica intarziere (delay) semnalului, inainte de a-l retransmite

se aplica regula 5 - 4 - 3 pentru retelele Ethernet

Obs. Daca ar exista mai mult de 4 repetoare, intarzierea totala ar fi atat de mare, incat o statie nu o mai "aude" pe cealalta, care comunica coliziuni scade eficienta retelei, datorita faptului ca fiecare mesaj trebuie retransmis de 4-5 ori

lucreaza la nivelul fizic al modelului OSI

repetorul mentine un singur domeniu de coliziune

Fig:17

4.2.2. Hub

repetor multiport similar ca functionalitate cu repetorul

toate dispozitivele atasate la hub pot "vedea" intreg traficul ce trece prin hub

hub-ul mentine un singur domeniu de coliziune si un singur domeniu de broadcast

exista doua tipuri de hub-uri:

pasive - asigura numai conectivitatea

active - regenereaza semnalul (sunt alimentate de la o sursa, eventual prin firele neutilizate din cablul torsadat CAT 5)

sunt de diferite dimensiuni: 4, .., 18, 24, .. porturi

in interiorul hub-ului exista o mica magistrala, care asigura comunicarea intre dispozitivele conectate la acesta

Fig:18

problema securitatii retelei

Daca se instaleaza un sniffer pe una din statii, acesta poate captura si vizualiza pachete care nu sunt adresate respectivei statii

Similar se pune problema securitatii retelei in cazul unor hub-uri cascadate:

Fig:19

Intr-o astfel de infrastructura trebuie utilizate mecanisme de securitate:

Utilizarea protocolului IP Sec

Criptarea cu chei private si publice

PGP (Pretty Good Privacy)

sau inlocuirea hub-urilor cu switch-uri

chiar daca hub-urile sunt cascadate, ele formeaza un singur domeniu de coliziune (chiar daca statiile care transmit sunt legate la hub-uri diferite) o punte amplasata intre doua hub-uri ar separa doua domenii de coliziune

se aplica regula 5 - 4 3 pentru retelele Ethernet

hub-urile pot fi:

- Independente (medii SOHO)

- Stive de hub-uri, proiectate sa fie conectate impreuna si sa apara in retea ca un hub mai mare. Sunt scalabile

4.2.3. Puntea (Bridge)

sunt utilizate pentru a separa un segment de retea in doua domenii de coliziune distincte

lucreaza la nivelul 2 (Legaturi de date) al modelului OSI - utilizeaza adrese MAC pentru filtrarea / transmiterea cadrelor

analizeaza cadrele care intra in punte si iau decizii daca sa le transmita mai departe sau sa descarce pachetul

Fig:20

La inceput puntea nu stie nimic, dar repede invata adresele MAC ale statiilor legate la fiecare port si-si construieste tabelele "look-up" (de filtrare)

existenta a doua domenii separate de coliziune permite comunicarea simultana PC1 PC3 si  PC4 PC6

Existenta a doua domenii de coliziune scade numarul coliziunilor si creste eficienta retelei

fig:21

puntea este independenta de protocol - nu intereseaza ce protocol utilizeaza reteaua (TCP/IP, SPX/IPX, Apple Talk - care lucreaza la nivelul 3 -retea al modelului OSI) deoarece lucreaza la nivelul 2 al modelului OSI, filtrarea pachetelor facandu-se pe baza adresei MAC

sunt mai lente decat repetoarele si hub-urile, deoarece au mai mult de procesat (dar mai rapide decat routerele, care proceseaza un volum mult mai mare de informatie)

puntea utilizeaza Spanning Tree Protocol care permite functionarea corecta a puntii si asigura toleranta la defect. Poate identifica existenta mai multor cai de acces la portul unei punti, stabileste o singura cale activa si utilizeaza celelalte cai numai in caz de defectare a caii active

Fig:22

4.2.4. Switch

utilizat pentru a imparti reteaua in segmente logice mai mici

lucreaza la nivelul 2 (legaturi de date) al modelului OSI

filtreaza/transmite pachetele pe baza adreselor MAC

reprezinta o punte multiport - functionalitate similara

fiecare port de pe switch este un canal dedicat si devine propriul domeniu de coliziune

seamana, ca aspect cu un hub, dar acesta partajeaza latimea de banda intre toate dispozitivele legate la el, pe cand switch-ul va face ca fiecare port sa aiba propriul canal si deoarece fiecare canal este separat de celelalte, el devine propriul domeniu de coliziune

fig:23

Half Duplex - Walkie - Talkie (PTT - Push to talk)

Hub-ul functioneaza half duplex: statiile pot comunica numai daca reteaua este linistita (CSMA/CD). Transmisia si receptia nu se pot desfasura simultan.

Full Duplex - comunicarea se face in ambele sensuri (telefon)

Switch-ul avand un singur dispozitiv conectat la un port, acesta poate comunica simultan in ambele directii dubleaza latimea de banda

Avantajele switch-ului din punctul de vedere al securitatii retelei

in mediul de hub toate dispozitivele conectate primesc intregul trafic, astfel incat un sniffer amplasat pe o statie poate captura toate pachetele

in mediu de switch fiecare port este propriul domniu de coliziune astfel incat pachetele nu ajung decat la statia de destinatie

Modurile de comutare in switch:

a.) cut-through

potrivit pentru medii de retea de dimensiune mica si fara multe congestii

trimite pachetele dupa ce primeste header-ul de 14 byte

FCS (Frame Check Sequence) nu este analizat se pot transmite si pachete deteriorate

nu ofera avantaj intr-o retea congestionata, din contra adauga traficului retransmisia pachetelor defecte

Intr-o retea congestionata, switch-ul oricum trebuie sa astepte pentru a transmite cadrul.

Daca la switch este legat un hub, switch-ul nu poate transmite cat timp converseaza intre ele statiile B,C,D

este avantajos in retele mici, fara congestii, unde poate scadea latenta (durata necesara transmiterii si ajungerii pachetului la destinatie) - recomandat si de CISCO pentru astfel de retele

b.) Store & Forward

Utilizat in retele mari, eventual congestionate

citeste intregul pachet in memorie

verifica erorile inainte de a transmite pachetul mai departe

nu propaga erorile creste eficienta retelei

poate transfera date intre segmente ce lucreaza la viteze diferite

SCENARII

1. Mai multe statii, care lucreaza la 10 Mbps (half-duplex) si un server, conectate la un switch.  Problema este de a nu supraincarca serverul cand toate statiile vor sa comunice cu acesta conectarea server-ului la 100 Mbps, eventual full-duplex (200Mbps)

2. Un numar de domenii de coliziune sunt create in schema de mai sus. Pe domeniul cu un singur PC acesta poate comunica oricand, dar in domeniul care cuprinde un hub mai multe PC-uri concureaza pentru accesul la retea

Domeniul de broadcast (in acesta figura) difera de domeniile de coliziune - in cadrul domeniului de broadcast toate statiile primesc mesajul de broadcast.

Adresa de broadcast:

FF- FF- FF- FF- FF- FF

este recunoscuta de switch, care transmite mesajul pe toate porturile sale si este recunoscuta de toate statiile, care o accepta si o prelucreaza.

Un numar mare de statii an retea (de exemplu 1000) creaza un exces de trafic in retea

congestie in retea.

Necesitatea impartirii domeniului de broadcast mare in domenii de broadcast mai mici, cu pastrarea integritatii retelei - pastrarea posibilitatii de comunicare intre toate dispozitivele retelei.

Ar fi utila crearea a trei domenii de broadcasr - asa numitele VLAN-uri.

VLAN (Virtual LAN)

grupeaza logic un numar de porturi (ale switch-ului) intr-un domeniu de broadcast

poate include dispozitive de pe mai multe switch-uri si mai multe segmente permite gruparea statiilor nu dupa amplasarea fizica (etaj, cladire), ci dupa functiunile acestora.

porturile switch-urilor sunt membre ale VLAN care coneteaza statiile

La impartirea unui domeniu de broadcast in VLAN-uri, in fapt se blocheaza comunicatia intre VLAN-uri prin switch-uri.

Comunicatia se realizeaza cu ajutorul ruterelor (nivelul 3 - de retea al modelului OSI)

Alt exemplu : presupunem conexiuni de 100 Mbps.

Daca dintr-un anumit motiv este necesar upgrade pentru retea la 1 Gigabit, aceasta se poate realiza fara o crestere a costurilor prin operatia denumita TRUNKING = combinarea unor porturi ale unor switch-uri diferite pentru a realiza un "port" mai mare si a asigura astfel upgrade pentru backbone.

4.2.5. Routere

Sunt utilizate pentru a conecta retele:

Retele locale intre ele, in cadrul unei organizatii (interne)

Intreaga retea la lumea exterioara

retelele care se conecteaza pot fi similare sau nu, LAN-uri sau WAN-uri

lucreaza pe nivelul 3 (retea) al modelului OSI utilizeaza adrese logice (adrese IP)

sunt dependente de protocol - trebuie configurate exact pentru suita de protocoale pe care o utilizeaza (TCP/IP, SPX/IPX, Apple Talk)

iau decizii referitoare la "calea cea mai buna" (best path) pentru a trimite informatia de la un nod la altul, luand in considerare diferite informatii (nr.de hop-uri, congestii, disponibilitatea conexiunii, latimea de banda)

pot trimite datele pe cai alternative, daca acestea sunt disponibile asigura redundanta toleranta la defect

Internet-ul este format din milioane de routere, raspandite in intreaga lume fara routere nu ar exista Internet-ul

Se considera doua statii legate la doua retele diferite (A si B) care trebuie sa comunice (TCP/IP poate sa determine daca sursa si destinatia apartin aceleiasi retele sau nu - ID de retea din adresele IP)

Datele destinate altei retele sunt trimise catre "default gateway", care este de fapt routerul. Acesta isi consulta tabela de routare si:

Daca cunoaste o cale catre destinatie, trimite pachetul pe acea cale

Daca nu cunoaste o cale catre destinatie, routerul are si el o "default gateway", care , de regula, este routerul urmator, si-i trimite pachetul

exista doua tipuri principale de routere:

Statice - necesita configurare manuala si nu permit modificari in timpul functionarii

Dinamice - au capacitatea de a "conversa" cu celelalte routere, pentru a-si actualiza tabelele de routare

Daca un router devine indisponibil, aceasta se transmite celorlalte routere cu care comunica si foarte repede se asigura consistenta tabelelor de rutare

Convergenta - se realizeaza in momentul cand toate routerele din retea au tabelele consistente.

Protocoalele de routare (principalele)

RIP (Routing Information Protocol)

OSPF (Open Shortest Path First)

EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)

BGP (Border Gateway Protocol)

RIP (Routing Information Protocol)

cel mai vechi protocol de rutare (in functiune azi) - anii '80

utilizeaza numai numarul de hop-uri pentru determinarea celei mai bune cai (maximum 16 hop-uri) utilizeaza algoritmul vector de distanta

Dezavantaj:

RIP va alege calea cea mai buna - cea cu 1 nod, chiar daca cealalta cale este mai rapida, fie datorita unei legaturi de viteza mare, fie datorita unei retele mai putin congestionate.

Alta cauza a ineficientei protocolului RIP:

Face broadcast cu tabelele de routare la fiecare 30 secunde (implicit) trafic suplimentar

convergenta lenta la aparitia unei modificari in structura retelei

RIP este adecvat pentru retele mici, fara congestii

OSPF (Open Shortest Path First)

utilizeaza algoritmul "link-state" pentru a evalua dinamicstarea legaturilor (a conexiunilor)

este mai complex de configurat decat RIP, dar calculeaza "calea cea mai buna" mult mai eficient - ia in considerare starea retelei: congestiile, daca exista legaturi intrerupte

asigura convergenta rapida

EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)

protocol proprietate CISCO - poate fi utilizat numai cu infrastructura CISCO

asigura convergenta rapida si header suplimentar de dimensiune mica

reprezinta o alegere buna pentru majoritatea retelelor, acceptand si majoritatea suitelor de protocoale: TCP/IP, SPX/IPX; Apple Talk

calculeaza dinamic "calea cea mai buna"pe baza: latimii de banda, intarzierilor, disponibilitatii legaturii,congestiilor de retea

este mai utor de configurat decat OSPF

este potrivit pentru retele de dimensiune mare

BGP (Border Gateway Protocol)

este utilizat pe routerele de pe magistralele (backbone) Internet-ului

este cel mai complex protocol de routare - poate lucra cu sute de mii de routere - are tabele de rutare de dimensiune foarte mare dificil de configurat

4.2.6. Gateway

combinatie de hardware si software (nu reprezinta un tip de dispozitiv de retea)

lucreaza la nivelele superioare ale modelului OSI

reprezinta intrarea intr-o alta retea, de alt tip sau

transleaza formate intre doua sisteme diferite

in principal sunt utilizate pentru a conecta retele eterogene:

care utilizeaza protocoale diferite

care utilizeaza formate diferite pentru date

EXEMPLE de Gateway

1. Utilizarea gateway in contextul E-MAIL

Presupunem existenta a doua (e-mail) gateway, care transfera e-mail intre o retea Group Wise (Novell) si o retea Microsoft Exchange

Functia: reinpachetarea datelor dintr-un format in altul si transferul dintr-un sistem in altul

2. IBM Gateway (SNA)

Daca se utilizeaza termenul "gateway" in sens IBM, se poate conecta o retea prin acest gateway, pentru a asigura comunicarea cu calculatorul mainframe si pentru a accesA reteaua SNA

3. Internet (Firewall)

Restrictionarea sau filtrarea accesului

Reteaua locala are instalat un firewall, care poate fi considerat gateway, pentru ca filtreaza accesul catre Internet si dinspre Internet catre reteaua locala.

4. Gateway pentru o retea locala este router-ul

Fiecare statie din retea (sa presupunem ca utilizeaza TCP/IP) va fi configurata sa acceseze router-ul ca "default gateway" trimiterea de informatii in afara retelei locale se face prin gateway (router-ul), care va determina "calea cea mai buna " catre destinatie.

Concluzie:

Gateway poate insemna diferite lucruri, in functie de contextul in care este utilizat.