Reteaua LAN, WAN, familia Ethernet, retele la viteza luminii, protocoale

Reteaua LAN, WAN, Familia Ethernet, Retele la viteza luminii, Protocoale

Retele la viteza luminii

In ultimii ani, calculatoarele legate in retele au capatat o importanta esentiala in desfasurarea activitatilor din majoritatea institutiilor care pun accent pe productivitatea ridicata si pe partajarea aplicatiilor, in special in domeniul bazelor de date si al functiilor de Internet. Aceasta scurta prezentare incearca sa explice notiunile de baza referitoare la doua dintre cele mai uzuale tehnologii folosite in domeniul retelelor la noi in tara: Ethernet si Fast Ethernet.

Criteriul de proiectare a retelei

Tehnologiile Ethernet si Fast Ethernet au reguli de proiectare care trebuie respectate pentru a functiona corect. Numarul maxim de noduri si cel de repetori, precum si distantele maxime de segment sunt definite de proprietatile constructive mecanice si electrice ale fiecarui tip de mediu Ethernet si Fast Ethernet.

De exemplu, o retea folosind repetori are restrictii cauzate de constrangerile de timp ale Ethernet-ului. Desi semnalele electrice in mediul Ethernet au o viteza apropiata de viteza luminii, dureaza totusi un timp pentru ca un semnal sa ajunga de la un capat la altul intr-o retea Ethernet mare. Standardul Ethernet presupune ca va dura aproximativ 50 de microsecunde pentru ca un semnal sa ajunga la destinatie.

Daca reteaua nu respecta din punct de vedere constructiv numarul de repetori, atunci aceasta constrangere de timp nu va fi respectata, iar statia de transmisie va retrimite pachetul de date, neprimind un semnal de confirmare a pachetului pe care l-a trimis. Aceasta poate duce la pierderea de pachete de date, un numar excesiv de pachete retrimise, ceea ce poate inrautati performanta retelei si poate crea probleme aplicatiei.

Asupra Ethernet se aplica regula „5-4-3“ de plasare a repetorilor: reteaua poate avea numai 5 segmente conectate; poate folosi numai 4 repetori; iar din 5 segmente, numai 3 pot avea utilizatori atasati; ceilalti 2 trebuie sa fie legaturi inter-repetori. Fast Ethernet a modificat regula repetorilor, din moment ce pachetele de date de marime minima au nevoie de un timp mai mic de transmisie decat la Ethernet. Lungimea legaturilor de retea si standardul permit un numar mai mic de repetori. In retelele Fast Ethernet sunt doua clase de repetori. Repetorii de Clasa I au o latenta de 0,7 microsecunde sau mai putin si sunt limitati la un repetor pe retea. Repetorii de Clasa II au o latenta de 0,46 microsecunde sau mai putin si sunt limitati de 2 repetori pe retea. Mai jos sunt prezentate distantele caracteristice (diametrele) pentru aceste combinatii de tipuri de repetori Fast Ethernet:

Cand conditiile necesita o distanta mai mare sau un numar mai mare de noduri/repetori, se poate folosi un bridge, un router sau un switch pentru a conecta mai multe retele impreuna. In esenta, aceste componente „asambleaza“ doua retele separate, permitand reutilizarea criteriului constructiv al retelei. Cu switch-uri, proiectantii retelei pot construi retele extinse care sa functioneze bine. Fiecare retea conectata prin una dintre aceste componente este considerata ca un domeniu separat de ciocnire in reteaua generala. Micsorarea cheltuielilor privind bridge-urile si switch-urile a redus impactul regulii repetorilor in proiectarea retelei.

Serverul de imprimanta

Serverul de imprimanta permite distribuirea imprimantelor aflate in diverse noduri in intreaga retea. El accepta comenzi de listare de la oricare nod din retea, folosind protocoale de sustinere si gestionand activitatea de tiparire.

Suporta atat interfata paralela, cat si seriala (uneori pe ambele).

Primele servere de imprimanta erau externe si suportau listarea prin porturile seriale sau paralele, acceptand unul sau doua protocoale.

Ultima generatie de servere de imprimanta suporta mai multe protocoale, dispune de multiple conexiuni paralele sau seriale si, in unele cazuri, sunt destul de mici pentru a fi puse la portul paralel al imprimantei. Unele imprimante au incorporat serverul de imprimanta, facilitand comunicarea intre imprimanta si server, dar diminuand gradul de flexibilitate in cazul in care imprimanta are probleme fizice.

Serverele de imprimanta nu dispun de memorie prea mare, deoarece nu au nevoie sa stocheze decat simple informatii despre gazda (host) si protocolul folosit. Cand imprimanta selectata devine disponibila, atunci permite host-ului sa transmita date la cel mai apropiat port al serverului. Serverul de imprimanta poate apoi analiza coada de asteptare si poate tipari fiecare job in ordirea in care s-a solicitat, tinand cont de protocol si de marimea job-ului.

LAN (Local Area Network)

Retelele sunt grupuri independente de computere care pot comunica unul cu altul prin intermediul unui mediu partajat fizic, numit generic „retea“. Retelele locale (LANs) se intind pe o suprafata relativ mica, cum ar fi o singura cladire sau un campus. Totusi, ele nu sunt simplu de proiectat, putand lega sute de calculatoare si putand fi folosite de mii de utilizatori cu drepturi foarte diferite. Dezvoltarea diferitelor standarde pentru protocoalele de retea si comunicatii a facut posibila utilizarea retelelor LAN in organizatii in lumea intreaga pentru aplicatii de business si educationale.

Eseu: Imobilizarile corporale - definiții, concepte, principii și clasificari privind imobilizarile corporale Eseu: Concluzii si propuneri cu privire la interfata subsistemului cu utilizatorul

WAN (Wide Area Network)

Adesea o retea este definita de mai multe locatii fizice. Reteaua teritoriala (WAN) cuprinde multiple retele LAN care se afla in locuri geografice diferite. Pentru realizarea comunicatiilor exista diferite solutii, cum ar fi: liniile telefonice normale si inchiriate, legaturile prin satelit, transmisiile de date tip pachet etc. Reteaua teritoriala (WAN) poate fi simpla - prevazuta cu modemuri si cu acces la servere de la distanta pentru a permite conectarea utilizatorilor - sau complexa, prin legarea sutelor de domenii de retea la mare distanta folosind routere si filtre pentru micsorarea costurilor si marirea vitezei de transmisie a datelor.

Familia Ethernet

Cel mai frecvent folosite tehnologii LAN sunt: Token Ring, Fast Ehernet, FDDI (Fiber Distributed data Interface), ATM (Asyncronous Transfer Mode) si Local Talk.

Ne vom referi in acest articol la doua dintre ele, cele mai populare in Romania: Ethernet si Fast Ethernet.

Tehnologia Ethernet este foarte utilizata deoarece asigura un bun echilibru intre viteza de transmisie, costurile de intretinere si facilitatile de instalare. Aceste obiective combinate cu larga acceptare pe piata TI, precum si capacitatea de a suporta virtual toate protocoalele uzuale fac din Ethernet o tehnologie ideala pentru multi utilizatori. Standardul respectiv, avand indicativul IEEE 802.3, a fost definit de catre Institutul de Inginerie Electrica si Electronica si defineste regulile de configurare si specificatiile conform carora un element dintr-o retea Ethernet interactioneaza cu altele. Este cunoscut, de asemenea, ca standard de cablu coaxial 10BASE-T.

Pentru retelele Ethernet care au nevoie de o viteza de transmisie mare a fost stabilit standardul IEEE 802.3u, cunoscut si sub denumirea de Fast Ethernet. Acesta ridica limita de viteza de la 10 Megabiti pe secunda (Mbps) la 100 Mbps, doar prin realizarea de schimbari fizice in arhitectura de cablare.

Exista trei tipuri de Fast Ethernet: 100BASE-TX - pentru utilizarea cu cabluri de categoria 5 UTP (unshielded twisted pair), 100BASE-FX - pentru utilizarea cu cabluri de fibra optica si 100BASE-T4 - care utilizeaza cabluri de categoria 3 UTP. Standardul 100BASE-TX a devenit cel mai popular datorita perfectei compatibilitati cu standardul de cablu coaxial 10BASE-T.

Cel mai recent membru al familiei de tehnologii Ethernet este Gigabit Ethernet. Este o tehnologie de viitor care permite migrarea de la Fast Ethernet catre urmatoarea generatie de retele care suporta viteze de transfer al datelor mult mai ridicate.

Protocoale

Protocoalele de retea sunt standarde ce permit calculatoarelor sa comunice intre ele. Un protocol defineste modul in care un calculator poate identifica un alt calculator dintr-o retea, forma pe care fluxul de date o ia in transfer si modul in care aceasta informatie este prelucrata pentru forma finala de utilizare. Protocoalele definesc, de asemenea, procedurile pentru manevrarea transmisiilor pierdute sau stricate de „pachete“ de date.

IPX (pentru Novell Net Ware), TCP/IP (pentru UNIX, Windows NT, Windows 95), DECnet (pentu retele Digital Equipment Corp, ), AppleTalk (pentru calculatoare Macintosh) si NetBIOS/NetBEUI (retele Windows NT) sunt principalele tipuri de protocoale de retea folosite azi la noi in tara.

Desi fiecare protocol este diferit, toate sunt capabile sa utilizeze si sa partajeze acelasi cablu fizic. Aceasta metoda comuna de accesare fizica a retelelor ofera posibilitatea multiplelor protocoale sa lucreze impreuna fara probleme pe aceeasi cale de retea si permite folosirea hardware-ului in mod diferit pentru diverse protocoale de retea. Acest concept este cunoscut sub numele „protocol independent“, ceea ce inseamna ca elementele componente sunt compatibile la legaturi fizice si de date permitand utilizatorului sa ruleze mai multe protocoale diferite in aceleasi conditii si acelasi mediu de lucru.

Coliziuni

Ethernet este un mediu partajat, astfel incat exista reguli pentru transmisia de pachete de date pentru evitarea conflictelor si protejarea integritatii acestora. Nodurile din reteaua Ethernet trimit pachetele de date in momentul in care constata ca reteaua nu este in folosinta. Este posibil ca doua noduri aflate in locatii diferite sa incerce sa trimita date simultan. Atunci cand ambele PC-uri transfera un pachet de date in acelasi timp, va rezulta o coliziune.

Minimizarea ciocnirilor reprezinta un element crucial in proiectarea si functionarea retelelor. Numarul crescut al coliziunilor este deseori rezultatul existentei prea multor utilizatori intrati simultan in retea, producandu-se o scadere a latimii benzii de comunicatie a retelei si, in consecinta, o reducere a performantelor. Segmentarea retelei, acolo unde aceasta este divizata in parti distincte ce se leaga impreuna logic prin bridge-uri sau switch-uri, este singura modalitate de reducere a supraincarcarii retelei.

Placile de retea

Placile de retea, in mod obisnuit denumite NIC-uri (Network Interchange Card), sunt folosite pentru a conecta un PC la retea. NIC-urile furnizeaza conexiunea fizica intre cablul de retea si magistrala (bus-ul) interna a calculatorului.

Exista diferite tipuri de arhitecturi bus. PCI bus master slots este cel mai adesea utilizata la PC-urile 486/Pentium, iar ISA expansion slots este des intalnita la PC-urile 386 si la calculatoarele mai vechi 486. Placile de retea pot fi intalnite in trei variante de baza, cu 8 biti, 16 biti si 32 biti. Cu cat este mai mare numarul de biti ce poate fi transferat prin NIC, cu atat NIC-ul poate transfera mai rapid date catre cablul de retea.

Multe adaptoare NIC respecta specificatiile Plug-and-Play (PnP). In sistemele PnP, placile NIC sunt configurate automat fara interventia utilizatorului, in timp ce pe sisteme non-PnP configurarea se face manual prin programul de setare si/sau manual prin setarea switch-urilor DIP.

Placile sunt realizate pentru a suporta majoritatea standardelor de retea, incluzand ultimul mediu Fast Ethernet. Ele pot realiza viteze de 10/100 Mbps, setandu-se automat la viteza potrivita. Retelele pot functiona si in modul full duplex, ce permite operarea la viteza dubla.

Termenul Wide Area Network, prescurtat WAN, provine din engleza unde inseamna 'retea extinsa' (de calculatoare). Un WAN este orice retea care conecteaza orase, regiuni sau tari. De obicei WAN-urile includ linii de telecomunicatie publice si elementele de legatura si conectare necesare. WAN-urile se folosesc pentru interconectarea mai multor LAN-uri si a altor tipuri de retele, astfel incat sa se faciliteze comunicarea intre persoane si computere situate la mari departari unele fata de altele.

Multe companii si organizatii particulare si-au construit cu timpul WAN-uri proprii. Altele se bazeaza pe Internet, unde au acces printr-un abonament la un provider Internet ISP.

Deseori WAN-urile se bazeaza pe linii telefonice inchiriate, dedicate acestui scop. La unul din capetele liniei telefonice se leaga LAN-urile companiei; celalalt capat este legat de un 'hub' al WAN-ului respectiv. Liniile telefonice inchiriate (leased lines) sunt scumpe. Mai convenabile sunt legaturile comutate (nededicate) cum ar fi cele bazate pe circuite comutate sau si pachete comutate. Aceste retele au nevoie de protocoale (reguli de functionare) care asigura transportul si adresarea mesajelor, asa cum ar fi familia de protocoale TCP/IP.

Pentru rezolvarea linkurilor folosite in WAN-uri companiile ISP folosesc deseori protocoale ca de ex. Packet over SONET/SDH, MPLS, ATM si Frame relay. Unul dintre protocoalele mult folosite in trecut a fost X.25 (comutare pachete), care poate fi considerat drept 'bunicul' protocolului modern Frame relay.

Cercetarile teoretice din domeniul WAN se concentreaza pe urmatoarele teme: modele matematice, emularea si simularea retelelor.

Vitezele WAN-urilor variaza intre circa 1,2 kbit/s si 16 Mbit/s, iar sistemele bazate pe ATM sau linii inchiriate pot atinge chiar viteze de transmisie mai mari de 156 Mbit/s. WAN-urile folosesc drept mediu tipic linii telefonice, linkuri cu microunde si comunicatiile prin sateliti.

O tendinta recenta pentru interconectarea retelelor companiilor si organizatiilor este trecerea de la utilizarea WAN-urilor propriu-zise la WAN-urile virtuale bazate pe tehnicile Virtual Private Network (VPN) din cadrul Internetului. Pentru aceasta exista desigur ISP-uri si firme specializate. Cercetarile teoretice din domeniul WAN se concentreaza pe urmatoarele teme: modele  matematice, emularea și simularea rețelelor.

Pentru conectivitatea WAN-urilor

Vitezele WAN-urilor variaza intre circa 1,2 kbit/s și 16 Mbit/s, iar sistemele bazate pe ATM sau linii inchiriate pot atinge chiar viteze de transmisie mai mari de 156 Mbit/s. WAN-urile folosesc drept mediu tipic linii telefonice, linkuri cu microunde și comunicțiile prin sateliți.

O tendința recenta pentru interconectarea rețelelor companiilor și organizațiilor este trecerea de la utilizarea WAN-urilor propriu-zise la WAN-urile virtuale bazate pe tehnicile Virtual Private Network (VPN) din cadrul internetului. Pentru aceasta exista desigur ISP-uri și firme specializate.