afaceri comunicare scoala literatura medicina tehnica agro

Retele de Calculatoare - perspectiva comunicatiei. Notiuni de baza despre comunicatii.

Informatii » scoala » informatica

biologiebotanicachimieculturadidacticadiversefilm fotografiefizicageografiegradinitainformaticaistoriematematicamuzicapsihicsport

Retele de Calculatoare perspectiva comunicatiei. Notiuni de baza despre comunicatii.

Unitatea de informatie

Cea mai mica unitate de informatie cu care lucreaza un Pc este bitul. Acesta poate lua valoarea 0 sau 1 in limbajul programatorilor sau valoarea high sau low in limbajul hard-istilor. Opt unitati de informatie formeaza un byte. Ce reprezinta modalitatea uzuala de stocare in Pc uri. Un byte corespunde unui caracter care poate fi de date, de text sau de cod de program. In interiorul unui Pc informatia se poate transmite in grupuri de biti(transmisie paralela) sau bit cu bit(transmisie seriala).

Comunicarea cu dispozitivele locale

Un Pc comunica in permanenta pentru a schimba mesaje cu dispozitivele periferice consumand astfel o mare parte din timp. Din punct de vedere al Pc-ului unitatile de discuri, imprimantele si terminalele conectate sunt privite ca dispozitive externe sau periferice. De aceea trebuie sa existe ceva care sa le interconecteze precum si o metoda comuna de transmitere a mesajelor  intre Pc si periferice. Orice dispozitiv periferic este conectat la un Pc prin intermediul unui cablu paralel sau serial sau direct in sloturile placii de baza. Majoritatea Pc-urilor si a perifericelor au mufe de conectare standardizate. Cel mai intalnit conector serial este RS 232(Recomanded Standard)-acea mufa de pe calculator care are 21 pini si porturile COM 1 si COM 2.

Comunicarea cu dispozitivele periferice

Un Pc poate fi conectat cu un alt Pc aflat in alta incapere. Deoarece utilizatorii nu dispun de cabluri cu lungime foarte mare ei vor trebui sa foloseasca reteaua telefonica existenta. Apare astfel urmatoarea problema: Pc-urile  si reteaua telefonica nu folosesc aceleasi tipuri de semnale. Astfel Pc-urile folosesc semnale digitale iar reteaua telefonica semnale analogice. Solutia este folosirea unui dispozitiv care poate sa converteasca semnalele digitale in semnale analogice si invers, dispozitiv numit modem(modulator - demodulator).

Compatibilitate

Fie ca sunt interconectate direct prin cabluri sau prin linii telefonice Pc-urile si alte dispozitive periferice trebuie sa se puna de acord asupra mai multor lucruri pentru a putea comunica. Acestea sunt

1.     transmisia si receptia trebuie sa se faca dupa acelasi timing(sincronizat)

2.     viteza de transmisie si cea de receptie trebuie sa fie aceeasi

3.     trebuie sa foloseasca acelasi protocol de comunicatie

4.     trebuie sa foloseasca aceeasi modalitate de transmisie(simplex, duplex sau full duplex)

protocol = set de reguli folosit de cele doua parti(emisia si receptia) pentru a putea comunica

Timing-ul

O prima problema ce trebuie rezolvata se refera la stabilirea cu precizie a momentelor in care incepe un caracter si a momentului in care se termina. O prima metoda folosita in calculatoarele mari este aceea a sincronizarii intre emisie si receptie dupa care pot fi transmise continuu siruri de biti. Aceasta modalitate poarta denumirea de comunicare sincrona. A doua modalitate folosita in calculatoarele mai mici sau la comunicarea cu dispozitive periferice lente cum ar fi imprimantele consta in incadrarea fiecarui byte sau caracter intre un bit de start si un bit de stop. Metoda este folosita atunci cand caracterele sunt transmise sporadic la intervale neregulate de timp si se numeste transmisie asincrona. In cazul transmisiei asincrone bitul de start si bitul sau bitii de stop se mai adauga de obicei un bit de paritate asigurandu se astfel detectia erorilor.

Viteza datelor

Rata de transfer a datelor numita deseori incorect baund rate reprezinta viteza la care datele sunt transmise sau receptionate si se masoara in biti sec

Protocolul

Pentru comunicare este necesara definirea unui set de reguli care sa determine ce parte trebuie sa transmita la un moment dat si cand. Un astfel de set de reguli poarta denumirea de protocol si se refera la transmisia sincrona. Primul protocol cunoscut care a fost folosit se cheama BSC(Binary Synchronous Comunication). Ulterior protocolul a evoluat in SLDC(Synchronous Data Link Control). Diferenta intre cele doua protocoale este: BSC foloseste sincronizarea la nivel de caracter iar SDLC foloseste sincronizarea la nivel de bit.

Xon Xoff prin aceasta metoda transmitatorul transmite date in mod continuu dupa ce s a realizat sincronizarea pana cand bufferul receptorului aproape s-a umplut. In acel moment receptorul transmite spre emitator semnalul Xoff adica buffer plin. Goleste bufferul dupa care transmite spre emitator semnalul Xon reluandu se astfel transmisia datelor.

Moduri de transmisie a datelor

Capacitatea liniei de comunicatie poate fi clasificata astfel

c.     Simplex transmisia se poate face intr-un singur sens la un anumit moment dat.

C1

  A

  B

 

A

  C2

b. Half Duplex : transmisia se poate efectua in ambele sensuri dar nu simultan.

c. Full Duplex transmisia se poate efectua simultan in ambele sensuri(exact ca la telefon).

Codificarea informatiei

Procesarea datelor in Pc uri precum si comunicarea se face prin coduri. Fiecare litera a alfabetului, fiecare numar                                            si fiecare instructiune este recunoscuta de calculator printr-un cod. Calculatoarele mari folosesc codificarea EBC DIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) si ASCII(American Standard Code for Information Interchange). Diferenta majora intre cele doua coduri se refera la numarul de biti folositi pentru codificarea unui caracter si anume codul EBC DIC codifica 8 biti(        caractere) iar ASCII este pe 7 biti(numai 128 caractere(coduri) codificate).

Utilizarile retelelor de calculatoare

Multe companii dispun de un numar semnificativ de Pc-uri aflate deseori la distanta unul fata de altul. De exemplu o firma cu mai multe fabrici poate avea in fiecare unitate de productie cate un Pc pe care se tine evidenta inventarului, se monitorizeaza productivitatea si se calculeaza salariile angajatilor. La inceput fiecare din aceste calculatoare lucra independent pana cand managerii au decis sa le interconecteze pentru a putea extrage si corela informatiile despre intreaga firma. In termeni generali subiectul se refera la partajarea resurselor iar scopul este de a face toate datele, echipamentele si programele sa fie disponibile pentru oricine din cadrul retelei adica simplul fapt ca un utilizator se afla la 1000 km distanta de datele sale nu trebuie sa l impiedice sa le foloseasca ca si cum acestea ar fi locale. Un al 2-lea scop il reprezinta asigurarea unei fiabilitati mai mari prin accesul la mai multe echipamente de stocare alternative astfel fisierele esentiale pot fi copiate pe 2 sau 3 masini astfel incat daca una dintre ele nu este disponibil(defectiuni hardware) pot fi utilizate celelalte copii. In plus prezenta mai multor procesoare inseamna ca daca un procesor se defecteaza celelalte pot prelua controlul si pot duce la bun sfarsit sarcinile fie si cu periferice reduse. Pentru domeniul militar, bancar, controlul traficului aerian, siguranta reactoarelor nucleare, posibilitatea de a nu intrerupe operarea unor echipamente in eventualitatea unor probleme hardware este de maxima importanta. Un alt scop il reprezinta economisirea banilor. Calculatoarele personale au un raport pret calitate mult mai bun decat cele mari. Sistemele mari de calcul sunt cam de 10 ori mai rapide decat un Pc dar costa de 1000 de ori mai mult. Acest dezechilibru i-a determinat pe multi proiectanti sa foloseasca sisteme formate din calculatoare personale cate unul pentru fiecare utilizator, datele fiind partajate prin pastrarea lor pe unul sau mai multe servere de fisiere. In acest aranjament utilizatorii se vor numi clienti iar modelul se va numi CLIENT/SERVER .In modelul client/server comunicarea are loc sub forma unui mesaj cerere prin care clientul solicita server ului  efectuarea unei anumite actiuni. Serverul executa cererea si trimite raspunsul clientului. In mod uzual exista un numar mare de clienti si un numar mic de servere. Un alt scop al conectarii in retea il reprezinta scalabilitatea. Acesta se refera la posibilitatea dezvoltarii ulterioare a sistemului prin adaugarea de noi procesoare odata cu cresterea volumului de munca. De asemenea o retea de calculatoare furnizeaza un mediu de comunicare puternic intre angajatii aflati la mare distanta intre ei. Astfel ei pot sa intocmeasca impreuna un raport, pot modifica date intr-un document iar modificarea poate fi vazuta instantaneu in retea si de alti utilizatori fara a se anunta efectuarea ei printr-o scrisoare fapt ce ar consuma 2-3 zile.

Hardware-ul retelei de calculatoare

In principal exista doua tipuri de tehnologii de transmisie

1. Retele cu difuzare

2. Retele punct la punct

Retelele cu difuzare au un singur canal de comunicatie care este partajat de toate masinile din retea. Orice masina poate sa trimita mesaje scurte numite pachete care vor fi receptionate de toate masinile. Un camp de adresa din pachet specifica carei masini ii este destinat pachetul. La receptionarea unui pachet fiecare masina controleaza campul de adresa. Daca pachetul ii este adresat il preia si-l proceseaza daca nu il ignora. Sistemele cu difuzare mai au inca un avantaj si anume permit adresarea unui pachet catre toate destinatiile. Acest lucru este posibil prin folosirea unui cod special in campul de adresa.

Prin contrast retelele punct la punct dispun de numeroase conexiuni intre perechi de masini individuale. Pentru a ajunge de la sursa la destinatie pe o retea de acest tip un pachet de date poate fi nevoit sa treaca prin mai multe masini intermediare. Deseori sunt posibile intre sursa si destinatie trasee multiple de lungimi diferite fapt ce scoate in evidenta importanta algoritmilor de dirijare sau rutare in retelele punct la punct.

In general in practica retelele care se intind  pe o zona geografica se numesc LAN -uri(Local Area Network) sau retele locale si sunt retele cu difuzare iar retelele care se intind pe o zona geografica mare se numesc WAN -uri (Wild Area Network) si sunt retele punct la punct.

LAN -uri

Retelele locale sunt retele private sau publice localizate in general intr-o cladire sau intr-un campus universitar. Ele sunt frecvent utilizate pentru a conecta  statiile de lucru aflate in birourile companiei in scopul de a partaja resurese si de a schimba informatii. Retelele locale se disting prin 3 caracteristici

a.   marime

b.   tehnilogia de transmisie

c.   topologie

LAN -urile avand dimensiuni reduse, asta inseamna ca timpul de transmisie in cazul cel mai defavorabil este limitat si cunoscut dinainte.

Tehnologia de transmisie folosita in LAN-uri consta dintr-un singur cablu, in general coaxial la care sunt atasate toate masinile. Vitezele la care se opereaza intr-un LAN au fost initial de la 10 la 100 biti sec., ajungandu-se in prezent pana sa sute de Mb/sec.

Pentru LAN -uri cu difuzare sunt posibile 3 topologii:

1.     Topologia de tip magistrala

terminator(absoarbe semnalele)

Magistrala(bus) mufa BNC

In momentul in care pachetele ajung la capetele magistralei sunt absorbite de terminator in acest fel pachetele nu mai sunt retransmise inapoi evitandu-se astfel coliziunile.

2.   

Server central(conectarea intre server si Pc uri se face prin HUB)

3.     Topologia de tip inel

In reteaua de tip magistrala in fiecare moment una dintre masini este master si are dreptul sa transmita restul masinilor fiind blocate. Daca doua sau mai multe masini doresc sa transmita simultan este necesar un mecanism de arbitrare. Acest mecanism poate sa fie centralizat sau descentralizat. Cel mai popular standard al topologiei de tip magistrala este Ethernet si  reprezinta o retea cu difuzare de tip magistrala cu control descentralizat lucrand la viteza de pana la 200b/sec.. Intr-o retea Ethernet oricare doua calculatoare pot transmite oricand doresc. Daca ele incearca sa transmita simultan pachetele de date se vor ciocni iar informatia se va pierde. Fiecare dintre statii poate sti daca a avut loc o coleziune daca da asteapta o perioada aleatoare(pentru a nu se intampla din nou coleziunea) de timp dupa care va incerca din nou sa transmita.

Reteaua in inel a fost folosita pentru prima data de firma IBM si cea mai raspandita este IBM - TOKEN - RING . Principiul de functionare pe o retea IBM - TOKEN - RING este:

Prin retea circula un pachet standard de date numit jeton. Accesul la mediul de comunicatie il are la un moment dat numai statia care detine jetonul. Dezavantajul este timpul de asteptare a statiei pana la primirea jetonului, precum si refuzul unei statii de a face vreo operatie fapt ce ar tine in loc celelalte statii care ar avea de efectuat operatii. Retelele cu difuzare pot fi impartite in continuare in retele statice si retele dinamice. Impartirea se face in functie                             de modul de alocare al canalului de comunicatie. O metoda tipica de alocare statica a canalului ar fi divizarea timpului in cuante egale pentru fiecare statie.

Modelele de alocare dinamica pe un canal comun pot fi atat centralizate cat si descentralizate. In cazul metodelor descentralizate exista o singura statie din retea care determina cine urmeaza la rand sa transmita. Poate face acest lucru acceptand cereri de la toate statiile conectate si luand o decizie conform unui algoritm intern. In cazul metodei descentralizate de alocare a canalului fiecare masina trebuie sa decida(hotarasca) pentru ea insasi daca sa transmita sau nu.