1

1

1.Notiuni generale privind retelele de calculatoare.

Retea de calculatoare se numeste ansamblul statiilor si retelei de transfer date intre statii destinate deservirii

cererilor utilizatorilor de procesare a datelor. Statiile pot fi folosite individual sau in comun(server).

Destinatia STD-transferul datelor intre statiile servere si statiile individuale ale utilizatorilor.

Reea de calculatoare se numete ansamblul complexelor (nodurilor) de calcul, staiilor abonailor i sistemului de transfer date (STD), care funcioneaz mpreun n scopul deservirii interpelrilor utilizatorilor viznd procesarea informaiilor. Informatii- prezentari , cunoscute despre fenomenele ce ne inconjoara.

Date reprezentari concrete, sunt procesate. Reteaua de transfer date este constituita din Retea magistrala de transfer date (backbone)

2

)1( nn Ideea lui Essperanto

RMTD consta din noduri de comunicatie si canale de transfer date dintre acestea, asigura transferul datelor intre servere si intre acestea si statiile abonatilor prin RTDA.

RTDA-canale de uneori multipunct si posibil concentratoare.

Concentratoarele pot fi de date sau concentratoare de canale.

Retea de informatica- se numeste reteaua de calculatoare impreuna cu aplicatiile si serviciile informatice

instalate in cadrul retelei.

Functiile statiilor:1Intrarea2Stocarea3Procesarea4Regasirea5Redarea informatiilor solicitate.

Se poate intimpla ca o statie sa indeplineasca ca o parte din functiile enumerate;

Canalele de transfer date sunt destinate transferului datelor intre echipamentele interconectate.

Nodurile de comunicatii- comutarea de canale sau de date.

Rolul retelelor in societate informationala

Transmiterea rapida si in multe puncte a informatiei.

Evolutia

1943- primul calculator electronic in M.Britanie Colosus- se foloseste pentru descifrarea cifrelor 1946- Paniac

1954- Primul complex de calculatoare, bicalculator: SEAC+DYSEAC

5

6

RTD pivot 4

2

3

7

1

RTD de abonat

Figura 8.1. Structura generic a reelelor de calculatoare de arie larg: 1- staie de abonat; 2 staie-server (complex de calcul); 3 nod de comutaie; 4 trunchi de transfer date al RTD pivot (magistrale); 5 - canal de transfer date punct-la-punct;

6 canal de transfer date multipunct; 7 concentrator

de date.

RMTD+RTDA=RTD- retea de transfer date

RTD+statii=RC-reteaua de calculatoare

2

2

(etapa3)Crearea sistemelor de teleprelucare a datelor

- multiplexor de transmiterea datelor, asigura compatibilitatea intre canalele telegrafice si porturile de intrare-iesire a calculatorului.

1958- primele sisteme de telegrafe IBM

(4 etapa)Introducerea sistemelor de calcul formind retele de calculatoare.

SUA-1965-1966- prima interconectarea a sistemelor de calcul.

1968- prima retea de calculatoare NPL (national phisical laboratour) cu 3

noduri

1969-au fost lansate primele retele industriale

ARPA-departamentul apararii

SITA-transportul aerian

CYBERNET-procesari diferite

(etapa5)

1973- 1974- apare notiunea de internet

1977- distribuirea pe gratis UNIX

1987-NSF, IBM, AT&T, MCI

1993- lansta primul explorator grafic, Mosaic

1995- a fost lansat primul magazin de carti Amazon.com

1995- a fost lansata telefonia IP, Sprint o noua retea

1968- TRANSPAS in Franta 1977- DATAPAC- in Canada

Road runner-IBM- a inceput asamblarea 2006

2007- in Moldova- IPMPLS- Reteau Moldtelecomului

Cel mai puternic calculator astazi este roadrunner(IBM).

Indicatori 1969 2009 2009/1969

Prod.clac.Flops 610*12 1510*5,1

710*5,12

Capacitatea canalelor

transfer date biti pe

sec.

310*56 910*100

610*79,1 Nr. calc. in retea 4 610*700 610*175

Nr. utilizatorilor 100 910*2,1 610*12

Tipuri de retele:

SPRINT-pe baza ei retea publica nationala. TRANSPAC

DATAPAC

SIGALE/CXCLADE

GEANT

MDEARN->RENAM

IP MPLS

MTD

3

3

2.Sisteme de transfer date. Sisteme de transfer date

Mesaj- schimbul de date intr-o retea se efectueaza in forma de mesaje.

Mesaj se numeste o totalitate de informatii cu inteles finit in sensul ca finit, univoc.

Mesajele pot fi: descrete si continue.

Descrete pot reprezentate in numere.

Continue- reprezinta functii continue de argumente, se caracterizeaza prin aceea ca oricare 2 valori diferite ale

unei asemenea functii, cuprind intre ele o a 3-a valoare, diferita de primele doua.

La baza descritizarii mesajelor continue sta teoria Fourrier si Nyquist.

Teorema Fourrier afirma: orice functie continua de timp cu conduita rezonabila, poate fi reprezentata fara careva

pierderi de informatii prin suma unor senosoide.

Teorema NYQUIST afirma: orice functie continua de timp cu conduita rezonabila poate fi reprezentata fara

careva pierderi de informatii printr-un sir de valori, luate peste intervale de timp ce nu depasesc

js ffFundeF

t

,2

1, este latimea spectrului de frecventa a functiei.

sf - sinusoida de cea mai inalta frecventa.

jf - sinusoida de cea mai joasa frecventa.

Transformarea mesajelor in semnalelor Semnal procesul fizic masurabil folosit pentru transmisia de date la distanta. Esenta semnalului

consta nu in caracterul procesului fizic folosit, ci in redarea intocmai a informatiei respective. Procesul fizic folosit se numeste purtator de semnal.

Ex. De purtatori de semnal : curent electric, unde electromecanice, raze laser.

Transformarea mesajelor in semnale constante : Et1 : transformarea mesajului in semnal primar; Et2 : codificarea semnalului; Et3 : modularea semnalului Codificare punerea in corespondenta a fiecarui element al mesajului a unui cuvint de cod. Cuvintele cod constau din elemente de cod a caror numar se numeste lungimea cuvintului sau dimensiunea cuvintului. Nr. de elemente de cod diferite folosite la formarea cuvintelor de cod se numeste baza codului. Codurile ce folosesc cuvinte de cod de aceeasi lungime se numesc coduri uniforme. In caz contrar se numesc neuniforme (Morse). Def. Puterea codului se numeste nr. total de cuvinte de cod diferite ale codului. N=bn (n lungimea cuvintului , b baza codului). Modularea consta in punerea in corespondenta fiecarui element sau grup de elemente de cod a unui element de semnal astfel ca elemente de cod sau grupuri de elemente de cod diferite sa fie reprezentate

t t

x

u(t) 0,(6)

32

x

4

4

prin elemente de semnal diferite. Elementele de semnal diferite se formeaza prin modificarea respectiva a unuia sau a citorva parametri ai purtatorului de semnal.

MA modelare prin amplitudine MF modelare prin frecven M modelare prin faz Viteza de modulare date se numeste nr. total de elemente de semnal generate intr-o unitate de timp. Fie T durata unui element de semnal...

B= [B]=bod=

B viteza de modulare V viteza de transmisie date

V=B*Ie=B*log2N

Notiunea de sistem transfer date Sistem de transfer date ansamblul echipamentelor si produselor program destinate transferului datelor intre 2 sau mai multe statii. Daca e vorba de 2 statii, atunci sistemul se numeste STD punct-la-punct. In caz contrar e o retea de transfer date. CC

CD CTD TTD

ETD

UCS UPE UCS

EG ETD

UPE

UPE UCS UCS UPE

EG

5

5

ETD echipament terminal de date EG echipament de grup UPE echipament de protectie la erori UCS unitatea de conversie a semnalelor CC canal de comunicatie ETCD echipament de terminatie a circuitului de date CD canal discret CTD canal de transfer date TTD trunchi de transfer date Destinatia : ETD sursa si destinator al datelor. In calitate de ETD pot fi : statiile, nodurile de comunicatie si concentratoarele de date. CC mediul fizic nepartajat prin care se transmit semnalele. UCS destinat acordarii de spectru, frecventa si amplitudine semnalelor ce se transmit intre ETD si CC UPE serveste penntru spororea veridicitatii transferului datelor CD se caracterizeaza prin aceea ca atit semnalul de la intrare cit si cel de la iesire este in forma discreta, numerica. Fiecare CD se caracterizeaza prin aceea ca are o anumita capacitate de transmisie, o anumita veridicitate de transmisie si o anumita fiabilitate de functionare. Noi nu putem sa imbunatatim acesti 3 parametri pentru un CD concret. CTD suplimentar la CD contine mijloace speciale de protectie la erori, de aceea CTD poate garanta orice veridicitate a transmisiei dinainte stabilita prin folosirea unor UP respective. Fiabilitate se numeste proprietatea unui obiect de a-si indeplini functiile. Trunchiul de transfer date este constituit din mai multe canale de transfer date ce funcioneaz paralel, el poate garanta orice capacitate, veridicitate de transmisie i fiabilitate de funcionare. Capacitatea necesar se asigur prin folosirea numrului respectiv de canale paralele. Se cere o capacitate mai mare de folosind un numr mai mare de canale. Veridicitatea necesar se asigur prin folosirea mijloacelor de protecie. n mod similar la necesitatea unei fiabiliti de funcionare mai nalte se folosesc mai multe canale paralele. Linii i canale de comunica ie Linie de comunicaie se numeste mediul fizic posibil partajal destinat transmisiei semnalelor la distan. Astfel n cadrul unei linii pot fi formate mai multe canale de comunicaie. Asemenea canale se formeaz prin multiplexarea liniei. Exemplu de linii de comunicaie: fire metalice deschise(neizolate de mediu prin spatiu din zinc i bimetalice Zi+Cu)

KHzF 25

fire cablate din cupru rsucite (cu ct mai des i mai omogen sunt rsucite firele cu att calitatea e mai bun: Categorii de fire: UTP Type:1,2,3,4,5,5e,6,7. (5e celmai des sunt folosite, 6 i 7 sunt mai scumpe). STP (4 fire torsanate) Type: 1, 1A F de la sute de KHz pna la zeci de MHz.

cablu coaxial (reprezint un miez din cupru acoperit cu un strat izolator din plastic apoi un ecran metalic din plasa de cupru sau folie de aluminiu i un strat protector exterior. Se poate folosi mai multe cabluri de asa tip npreun.

F de la MHz pn la sute de MHz. fibre optice un miez transparent din plastic sau sticl acoperit cu un strat reflector i apoi un strat

protector. Semnalul e transmis prin razele Roentgen care propaginduse se absorb i se reflect ceea ce determin cderea de intensitate: Deosebim 2 clase de fibre optice : a. unimodale pentru care d

d - diametru miezului transparent

6

6

lungimea de und a razei Laser. Raza Laser se propaga paralel . Lungimea maxim a unui segment de fibr unimodala este de 100 km.

b. polimodale pentru care d Cu cit mai mic este diametru cua att este mai mare capacitatea fibrei. Lungimea maxima a unui segment de fibr polimodal este de circa 10 km.

F sute de GHz i chiar THz. mediu nconjurtor F zeci de GHz. Neajuns actioneaz asupra canalelor starea mediului. Canale de comunicaie: Ele pot fi: - comutabile - dedicate

Canalele comutabile sunt constituite din mai multe segmente interconectate n cadrul nodurilor de comunicaie. Ele se formeaz temporar pe durata transmisiei, ulterior desfiinindu-se cu eliberarea resurselor respective. Canalele dedicate se formeaz ntre dou echopamente terminal de date pe o durat mare de timp , luni i chiar ani. Canalele de comunicaie pot fi: telegrafice; vocale(telefonice); radio; TV; Faxurile; Transpor de date. Caracteristicile de baz a liniilor i canalelor de comunicaie: 1. amplitudine frecven;

U0 U1

U U0 0,707U0 U1 0 f (frecvena semnalului)

Fj F Fs Astfel se determin limea de band.

2. caracteristica amplitudine faz; 3. veridicitatea transmisiei; 4. Fiabilitatea de funcionare; 5. Caracteristica generalizat capacitatea transmisiei.

LC(CC)

7

7

)1(log2 2max

z

s

P

PFC

sP puterea semnalului.

zP puterea zgomutului (perturbaii).

jsffF

Echipamente de conversie a semnalelor Echipamente de conversie a semnalelor servesc pentru acordare de spectru i amplitudine a semnalelor ce se transmit ntre echipamentul terminal de date si canale de comunicaie. n funcie de caracterul semnalului n canalele de comunicaie deosebim 2 categorii de echipamente:

1. Echipamente pentru canale analogice (modeme) 2. Echipamente pentru canale numerice (CSU/DSU).

Modemele efectuiaz convertirea semnalelor numerice primite de la echipamentul terminal de date n semnale analogice (continue) transmise n canaluli de comunicaie (i operaia invers).

Clasificarea modemelor: Dup viteza de transmisie prin canale vocale:

1. modeme de vitez joas (pn la 600 bii/s 2. modeme de vitez medie(de la 600 pn la 9600 bii/s) 3. modeme de vitez nalt (peste 9600 bii/s).

Dup ritmul de operare:

1. modeme simplex transmisia are loc doar ntr-o singur direcie. B (un canal) 2. modeme duplex (fullduplex) transmisia are loc concomitent n ambele direcii(2 canale) 3. modeme demiduplex transmisia are loc n ambele direcii, dar alternativ (un canal).

Exist modeme demiduplex care emuleaz regimul de operare duplex. Dup metoda de transmisie:

1. cu transmisia n serie 2. cu transmisia n paralel 3. modeme sincrone 4. modeme asincrone. Transmisia n serie presupune transmisia datelor bit ci bit unul dup altul

Transmisia n paralel prevede transmisia de date pe grupuri de bii pe mai multe canale paralele (egale la numr cu numrul de bii ntr-un grup).

8

8

Transmisia sincron prevede transmisia de date pe blocuri de bii fr intervale ntre acestea, dar fiecare bloc se completeaz cu 6-8 caractere de sincronizare SYN la nceputul blocului i 5-6 caractere SYN la sfritul blocului de date.

56SYN 68SYN 56SYN 68 SYN Blocul de date cu caracterele SYN se numete pachet. El nu are pauze sau ntreruperi n ele. Lucreaz la viteze mai mari, dar necesit canale de calitate mai nalt. Metoda asincron prevede transmisia de date pe blocuri de bii,la fiecare bloc se adaug la nceput un element de semnal START i la sfrit un element de semnal STOP. De asemenea ntre blocurile vecine de date exist pauze posibil de durat diferit.

(((1,52)T (11,5)T i (1,52)T T durata unui element de semnal. Blocurile de date asincrone sunt mai mici dect cele pentru transmisie sincron. Dupa numarul de protocoale operatiile deosebesc modeme: a)mono b)multiprotocol (pot coopera in schimb de

date cu mai multe modeme de alte firme)

Dupa posibilitatea compresiei datelor a)cu compresie de date b)fara compresie de date.

Dupa un set de indicatori deosebesc: a)modeme ordinare b)modeme inteligente.

Particularitatile modemelor intelegente:

1)folosirea unei interfete fizice a modemului cu ehipamentul terminal de date construit dintr-un singur set de

canale prin care se transmit atit instructiunile cit si datele. In cazul unor modeme ordinare se folosesc aparte un

set pentru date si unul pentru instructiuni.

apoi a fost lansatSmart Modem care nu contine al doilea canal.

2)modeme intelegente sunt multiprotocol.

3)poseda capacitatea de compresie a datelor.

4)adapteaza viteza de transmitere la calitatea canalului; Vn=viteza nominala Vef=viteza efectiva

Vef

9

9

Daca este eroare a datelor ele nu se transmit ci se sterg.

Exista o viteza optima de transmisie astfel incit viteza sa fie maxima si nr de erori minim(graficul de mai sus)

pentru a putea intelege ceva. Modemul face statistica de erori si isi allege viteza potrivita.

7. ASIGURAREA VERIDICITATII TRANSMISIEI DATELOR. Semnalele se transmit la distanta prin canale care trec printr-un mediu ce influenteaza semnalele modificidu-

le.Aceste modificari se numesc perturbatii. Perturbatiile sunt nedorite; daca acestea sunt semnificative datele

sunt identificate la receptie ca abateri de la media erorii. Desting 2 categorii de perturbatii:a)additive=se

suprapun semnalelor. b)multiplicative=modifica caracteristicile fizice ale canalului insasi.

Perturbatiile aditive pot fi:a)armonice=concentrate in frecventa b)in impulsuri=concentrate in timp

c)defluctuatii=nu sunt concentrate nici in frecventa nici in timp, adica sunt induceri semnificative la care nu

putem observa nici frecventa nici concentrarein timp=zgomot alb.

Cauzele perturbatiilor: *influenta canalelor vecine *discarcari electrice *proiectarea necalitativa *contacte

necalitative in echipamente *nerespectarea conditiilor de exploatare.

Def: Veridicitatea trabsmisiei intr-un canal este proprietatea lui de a transmite date fara erori. Cantitativ

veridicitatea transmisiei se caracterizeaza de probabilitatea erorii, care se determina conform

formulei:n

nP e

ne

lim n=nr. de elemente transmise. en = nr. de elemente receptionate eronat. eP =probabilitatea

erorii la element.

In calitate de alemnt se foloseste bitul, octetul saupachetul(blocul de date).Cazul folosirii bitului la element se

numeste BER. Pentru canalele telefonice analogice comutabile BER=0,002. pentru canalele telefonice analogice

dedicate, fibrele optice BER= 118 1010

8.METODE DE IMBUNATATIRE A VERIDICITATII TRANSMISIEI. asemenea cazuri se aplica metode speciale de imbunatatire a veridicitatii transmisiei. Sunt 2 categorii de

metode:a) cu legatura inversa b)fara legatura inversa= 1)transmisia de date la destinatar dupa o schema

majoritara. Ex:3 din4=se considera pachet fara erori daca coincide cel putin 3 pachete din cele 4. 2)transmiterea a

citeva exemplare ale aceluiasi pachet pe mai multe canale paralele. La receptie se foloseste o schema majoritara.

3)Codificarea redundanta a semnalelor.

La metode de legatura inversa se refera:1)met.cu legatura inverse cu decizie=luarea deciziei privitor

existenta erorilor in pachet se face la destinatar.Decizia se ia in baza procesarii pachetului. Daca pachetul este fara

erori prin legatura inverse uneori se transmite mesajul de confirmare a receptiei pachetului=ACK. In cazul unui

pachet cu erori prin legatura inverse se transmite mesajul NACK. 2)met. cu legatura inversa

informationala=luarea deciziei privind starea pachetului se face la sursa.Decizia se ia pe baza informatiilor

primate din legatura inverse de la destinatar. Aceste informatii se obtin de catre destinatar in baza procesarii

pachetului. 3)metoda cu legatura inversa hibrida=luarea deciziei privind starea pachetului la destinatar sau la

sursa in functie de caz. Daca destinatarul este sigur privind starea pachetului,ia decizia de unul singur.in caz

contrar functia respective e delagata sursei.

9.PRINCIPIILE DE CODIFICARE PENTRU PROTECTIE DE ERORI.

10

10

La transmiterea cuvintului de cod a la destinatar pot fi 4 stari ale cuvintului de cod receptionat: 1-este un cuvint de cod admis a.Decizie reusita rezultat final-fara erori.

2- se identifica cuv a. Deoarece e cuv interzis se identifica eroare, totodata deoarece atine de zona de influenta a cuv de cod admis a, erorile se corecteaza inlocuind a cu a.Corectare reusita. Rezultat final-fara erori. 3-se identifica cuv de cod interzis b, deci cuvintul este cu erori.Deoarece btine de zona de influenta a cuvintului de cod admisb erorile se corecteaza inlocuind cuvintul b cu b.Corectare nereusita. Rezultat final cu erori. 4- se identifica cuvintul de cod admis b. Nu se identifica erori, desi acestea exista.Rezultat final-cuvint eronat. Ne convin din aceste cazuri primele 2,deci pentru a mari probabilitatea aparitiei acestor 2 e nevoie de a extinde

zona de ifluenta.

Def:Distanta de cod(Hamming)=numarul de biti de acelasi ordin prin care difera cel putin 2 cuvite de cod.

ex:310011

10010

01011

d

a

a

j

i

distanta de cod=3 -restul de la impartirea la doi de la suma a 2 numere.

1

0

)(n

K

jkiKij aad iKa -bitl de ordinal k a cuvintului de cod ai.

Daca eroarea de cod este un bit ne aflam la distanta de cod=1 de la a. Toate cazurile de biti eronati ce se afla la

distanta d-1 pot fi detectati= idt 1 dtid bit ice pot fi corectati:

2

1dtc

situatii Cazuri

0 erori 0nC

1 eroare 1nC

2 erori 2nC

3 erori 3nC

i erori inC

idt erori idt

nC

tid

i

i

n

K C0

2 -nr total de situatii.

tid

i

i

nCk0

2log

Coduri de protectie la erori:

Def:codurile bloc presupun segmentarea sirului de bit ice se transmite in blocuri. Fiecare bloc se codifica aparte.

Codurile continue presupun codificarea sirului fara segmentareapreambila.

Codurile bloc divizibile prevad posibilitatea de diferentiere a bitilor suplimentari(redundanti) de cei de baza.

Codurile bloc indivizibile nu prevad diferentierea in cauza.

11

11

Codurile cu control de paritate=folosesc un singur bit suplimentar, care ia valoarea ca in cuvintul resultant de

bit sa fie par. Se folosesc la detectarea erorilor de transmisie de date sau in cadrul unor echipamente.

Codurile pare permit detectarea erorilor de multipletidine impara:1,3,5,7 biti eronati.puterea de detectare a erorilor este 50%.

Def: un cod se numeste liniar daca adunarea modulo 2 a 2 cuvinte de cod admise rezulta cu un cuvint de cod

admis.

Def:un cod liniar se numeste ciclic, daca petru orice cuvint de cod admis,schimbarea cu locul a oricaror 2 parti

rezulta un cuint de cod tot admis.

Codurile ciclice

Coduri: CRC16, IBM bySinc(16biti), CRC32(32 biti)

Pt operarea in calculator se foloseste reprezentarea polinomiala a codurilor CRC.

Ex: 1001101-------- x6+x

3+x

2+1.

CRC16-ordinul bitului superior este 15

Fie ca trebuie s atransmitem un mesaj(M) in forma dee un singur pachet:

Sursa A: 1.M->P , R:=Pmod(CRC), P-polinom

2.Q=CRC-R

3.P:=P+Q 4. transmiterea catre destinatar:P, Q La destinatar B: 5. R=Pmod(CRC) 6. daca R=0=>ACK catre sursa A. 6a). P:=P-Q.Stop 7.se transmite NACK catre A.Stop

Puterea codului CRC16 se detecteaza erorile in proportie, daca m.putin de 16 biti eronati-100%, daca 16 biti

eronati, atunci se detecteaza 99,9964%, daca m.mult de 16 biti eronati se detecteaza in 99.9983%din total cazuri.

Codificarea fizica a datelor in retelele locale

Coduri NRZ(non return to zero);NRZ I-foloseste tranzitia de nivel; avantaje-codul este foarte simplu;dezavantaje-

1. valoarea medie a semnalului in canal poate sa difere(cind nr de biti 1 difera de nr de biti 0); 2.in unele cazuri,

siruri mari de biti zero consecutive) este greu de identificat nr total de biti 0 in aceste siruri

Coduri Manchester: ordinar si diferentiat.ambele cazuri au la baza 2 reguli, dintre care prima este

comuna:Reg1:existenta unei tranzitii de nivel la mijl.fiecarei cellule de bit.Reg2(Manch.ordinar)-tranzitia de la

mijl.celulei de bit este orientate de la nivel inalt la nivel jos pt bitii 0 si invers pentru bitii 1.daca mai sunt

necesare tranzitii acestea pot fid oar la inceputul celulelor de bit.Reg2(Manch.dif.)-este inverse regulei pt NRZ I,

adica la inceputul fiecarui bit 0 exista o tranzitie de nivel si lipsesc asemenea tranzitii la inc.bitilor1.

Avantaje: sunt eliminate ambele neajunsuri ale codurilor NRZ:1.codul se autosincronizeaza prin existenta

obligatory a unei tranzitii de nivel la mijl.fiecarei cellule de bit;2. nivelul mediu al semnalului in canal este 0,

valabil pt fiecare celula de bit.

Dezavantaje: viteza de midulare necesara pt asigurarea aceleiasi viteze de transmisie date este de 2 ori m.mare la

Manch. Decit la NRZ deoarece viteza=>B=1/T, adica cere un mediu mai calitativ.

3.Retele de transfer date. Retele de transfer date.

Def: structura topologica- totalitatea nodurilor si legaturilor intre acestea. Exista diverse struct.topologice

folosite in retele de transfer date din care pot fi evidentiate 5 topologii majore, fiecare din acestea este extremala

dupa un anumit criteriu:1.Stea-nod centru la care sunt conectate toate celelate noduri;cea mai simpla, dar sic ea

m.putin fiabila; la caderea nod central, reteaua se desfiinteaza complet, devenind isolate toate nodurile.2.Arbore-

asigura cea mai mica lugime sumara a canalelor, deci este cea mai ieftina, dar este putin fiabila; la caderea unui

nod, reteaua se divizeaza in m.multe fragmente.3.Inel-prevede 2 leg.si doar 2 pt fiecare nod; asigura cea m.mica

lung sumara a canalelor la respectarea conditiei privind existenta a cel putin 2 cai independente intre orisice

pereche de noduri(indep. Daca acestea nu contin elemente commune,noduri, canale, cu exceptia nodurilor sursa si

12

12

destinatar).4.Completa-presupune leg directe intre toate perchile de noduri, este cea mai fiabila dar sic ea mai

scumpa, se foloseste uneori pt retele magistrale de nivel superior.5.Plasa-prevede cel putin 2 leg pt fiecare nod;

cea mai folosita topologie pt retele magistrale.in ultimii ani retele magistrale bioptica se construiesc conform

topologiei multiinel, intrun inel pina la 10noduri.

Comutarea, multiplexarea si concentrarea circuitelor- procedee de reducere a costurilor cu canalele de

comunicatie. Comutarea: n noduri; daca nu folosim comutator:N1=n(n-1)/2 canale, M=0; daca instalam un

comutator: N2=n, M=1.

Multiplexarea: separarea m.multor canale de comunicatie in cadrul unei linii.separarea poate fi in frecventa-

FDM sau in timp-TDM.

Multipl. In timp-prevede oferirea intregii latimi de banda a liniei fiecaruia din canale dar pe rind.Realizarea

acestui lucru folosind un comutator.

Ex: Cablu coaxial: F=100MHz-latimea de banda, tb de separta canale vocale: F0=3400-300Hz=3100Hz; banda de protectie: Fpr=900Hz. =>pt un canal vocal: F1=4000Hz. N=100*10

6/4*10

3=25*10

3-25000 canale intrun cablu coaxial.

Multiplexarea fibrei optice 40Gbps, canale-64Kbps=> N=40Gbps/64Kbps=0.6*106.

Concentrarea canalelor. Retele cu comutarea de canale.folosesc in calitate de noduri de comunicatie comutatoarele de canale.pt a

efectua transmisia de date intre statiile A si B mai intii intre acestea se formeaza un canal via nodurile de

comunicatie.Acest canal este unul temporar pe durata transmisiei de date, ulterior el este desfiintat, eliberind

resursele respective. Avantaje: simplitate; posibilitatea transmisiei de traffic izocron(cu viteza const. in

timp).Dezavantaje: 1.la folosirea unor noduri de com. Neelectronice se cere timp semnificativ pt stabilirea

conexiunii;2. in cazul unor canale analogice calitatea joasa a acestora;3. incarcarea joasa a canalelor pina la 10-

20%;4. aceleasi viteze de transmisie pe intreg traseu.

Ex. De retele cu comutare de canale:reteaua telefonica traditionala, reteaua ISDN.

Retele cu comutare de mesaje. Folosesc in calitate de noduri de comunicatie comutatoarele de mesaje, pt a

transmite un msg de la A la B mai intii msg se transmite la nodul adiacent.acest nod receptioneaza msg, il inscrie

in memorie, determina canalul de iesire, il inregistreaza in firul de asteptare catre acest canal si cind ii vine rindul

il transmite mai departe.in acelasi mod msg este transmis de la nod la nod pina ajunge la destinatar. Avantaje:

1.incarcarea inalta a canalelor, pina la 80-90% si m.mult;2. pot fi viteze diferite in diferite canale punct-la-punct;

3.nu se cere timp pt stabilirea conexiunii A-B. Dezavantaje: 1.de regula nu este posibil dialogul; 2. se cere

memorie la noduri pt pastrarea temporara a msg de transit; 3.se introduce inf.suplimentara(de serviciu) in fiecare

msg-creste traficul de date.

Retele cu comutare de pachete. Folosesc in calitate de noduri de com.comutatoarele de pachete. Pt a transmite

un msg de la A la B mai intii msg este impartit in segmente, la fiecare adauginduse antet si sfirsit si se obtine un

pachet.fiecare pachet se transmite prin retea la fel ca transmiterea unui msg printro retea cu comutare de msg.

Exista 2 realizari ale comutarii de pachete: 1.metoda DATA GRAMA-prevede determinarea canalelor de iesire la

noduri independent de alte pachete ale aceluiasi msg. Se poate intimpla ca pachete diferite sa urmeze prin retea

cai diferite astfel pachetele pot sosi la destinatar intro alta ordine, de aceea fiecare pachet contine informatie de

ordine in msg.la destinatar din pachete aparte se inlatura inf de serviciu si se asambleaza msg.metoda este

operative, flexibila darn u prea sigura.2.Metoda cu circuite virtuale- prevede transmiterea tuturor pachetelor

aceluiasi msg pe unul si acelasi traseu, denumit circuit virtual.Metoda este mai sigura, dar mai putin flexibila.

Reele cu difuzare de pachete se caracterizeaz prin folosirea unui singur canal de Transfer date. Toate

staiile se conecteaz la acest canal. Deoarece este un singur canal n reea n fiecare moment de timp se transmite un singur semnal, astfel transmite o singur statie, iar toate celelalte pot doar receptiona aceste date.

Prima reea de difuzare o reea real- Aloha, construit n 1971 de ctre Universitatea din Gonolulul. Principala problem cost n determinarea creia din staii ce doresc s transmit date de oferit resursele unicului canal. Problema se rezolv de ctre metoda de acces la mediu. Metoda data a fost propusa tot de Aloha ,

si aceasta metod a fost la baza metodei CSMA/CD propusa n 1973 pe reele locale Ethernet. Majoritatea tehnologiilor pentru reele locale sunt cu difuzare de pachete.

13

13

4.Retele locale de calculatoare Reele locale de calculatoare

1. Noiuni generale, generaii, direcii principale. Definiie: Se numete local reeaua ce cuprinde aria uneicldiri sau a ctorva cldiri

nvecinate, asemenea reele se deosebesc nu doar prin aria de cuprindere, ci ndeosebi prin tehnologiile de reea folosite. Asemenea sunt mult mai simple comparativ cu cele pentru reele de arie larg. Prima reea local a fost ETHERNET, construit n 1973 de ctre fima XEROX n statul Aloalta(SUA) propus de Robert ... Reeaua folosete ca mediu de transmisie cablul coaxial gros ETHERNET. ntr-o reea pot fi pna la 100 de staii. Viteza de transmisie 2,94 Mbs. Metoda de acces la mediu CSMA/CD(acces multiplu cu controluri purttoare i detecia coleziunii = CARIER SENSE MULTIPLE ACCESS WITH COLOSION DETECTION). Ulterior au fost propuse i multe alte tehnologii de reele locale de exemplu: ARCNET (firma DataPoint Corp) 1977, TOKEN RING -1985, astzi deosebesc 4 generaii de reele locale:

I Generaie(1973) de reele se caracterizeaz prin viteze de transmisie de pn la 10-20 Mbps. Ca mediu de transmisie se folosesc firele torsadate, cablul coaxial, i mai rar firele optice. Topologiile folosite : magistral, stea, arbore i inel. Reprezentani: ETHERNET, ARCNET, TOKEN RING. Tehnica de access la mediu folosit este CSMA/CD, jeton/inel, jeton/magistral. II Generaie(1988) cu FDDI. Particulariti: Viteza de transmisie: 100 mbps. Mediu de transmisie: fire torsadate, fibr optic mai rar cablul coaxial. Metode de access la mediu sunt extinse cu metoda containere/inel : SLOTTED RING. Topologiile se completeaz cu topologia dublu inel. Reprezentani: FDDI, CDDI, FastEthernet, DQDB, 100VGAnyLan. III Generaie(1996) - GigabitEthernet se caracterizeaz prin: Viteza de transmisie de la fute de Mbps pn la 4 Gbps. Mediu de transmisie: fibra optic, firele torsadate, cablul coaxial. Reprezentani: FFOL, LATM, Gigabit Token Ring, Gigabit Fiber Chanel. IV Generaie (2002) cu 10 GigabitEthernet. Viteza de transmisie 10-40 Gbps. Mediu de transmisie: fibra optic, fire torsadate, cablu coaxial. Se preconizeaz pentru 2010 a V Generaie - 100 GigabitEthernet la Institutul IEEE.

2. Structuri topologice

Topologia magistral singurul canal la care se conecteaz toate staiile.

Topologia stea este arbore cu concentatoare hub/tree.

Topologia inel

Topologia inel dublu (ncepnd cu generaia II).

Topologia plas se folosete ncepnd cu reelele generaiei III. Componentele de baz: staiile inclusiv plcile de reea n cadrul acestora. Placa de reea servete pentru realizarea protocoalelor de nivel fizic i de subnivel MAC a nivelului 2 legtura de date, modelul OSI ISO. Nivele NIC=MAC+nivelul1=se execut pe placa de retea.

Nivel fizic

7

2

1

1

11

LLC

MAC

14

14

Fiecare placa de retea are o adresa fizica unica in lume, ce serveste pentru identificarea univoca a placii si respectiv a statiei. Mediul de transmisie >

Cablu coaxial 1) gros Ethernet : RG-11, RG-58, RG-62.

Diametru 0.5 toli=1.27cm in diametru de culoare galbena cu marcaje de culoare neagra la fiecare 2.5m. Anume la aceste marcaje se recomanda folosirea comutatoarelor. Raza de indoire nu trebuie sa fie mai mica de 15 cm.

2) subtire Ethernet diametru 0.25 toli.. nu are restrictii de indoire... culoarea sura 3) fibre torsodate UTP 3, 4, 5, 5e, 6, 7 1 si 2 nu se mai foloseste

STP 4) fibra optica 5) mediul inconjurator.

Conectori servesc pentru conectarea statiilor la mediul de transmisi, iar uneori pentru interconectarea segmentelor de mediu, cei mai cunoscuti sunt BNC, BNC-I, BNC-T. BNC cu cablu Ethernet subtire. BNC-T pentru conectarea la statii.

Pt fibre torsadate se folosesc conectori RJ45.Tranceiverele- servesc pt conectarea statiilor la cablul coaxial gros.

Un transceiver contine si echipamente electronice. Este din 2 parti care se imbraca pe cablu si se insurubeaza.

Terminatoare-servesc pt inchiderea circuitelor la capete din cablul coaxial

.Concentratorul-serveste pt interconectare de statii fara izolare de semnale intre segmentele interconectate.opereaza la nivelul 1 cu OSI ISO

.Comutatoarele(switch)-servesc pt interconectarea de fragmente de retea cu izolarea traficului de date intre

acestea= opereaza la nivelul 2 cu OSI ISO. In standarde comutatoarele sunt numite punti=bridge.

Router- serves pt interconectarea asigurind comutarea traficului de date intre canalele incidente, pina la nivelul 3

OSI/ISO.

15

15

Portile(gateway)- servesc pt interconectarea de retele operand pina la nivelul 7 OSI/ISO. Poate lucra si cu

aplicatii.

Tehnici de acces la mediu.cele mai cunoscute tehnici in retele locale sunt: CSMA/CD, jeton pe inel(Token

Ring), jeton pe magistrala(Token Bus).

CSMA/CD- acces multiplu cu controlul purtatoarei de semnal si detectia coleziunilor. Statia care doreste sa

transmita date mai intii verifica starea mediului; daca mediul este ocupat(este semnal)- statia intrerupe incercarea

dea ocupa mediul reluindo mai tirziu dupa un interval de timp de durata aleatoare. Daca mediul este liber- statia

incepe transmisia de date peste un interval de timp de durata 2t(tau), statia compara semnalul transmis in mediu

cu cel receptionat din mediu. Daca aceste semnale nu coincide se constata coliziunea de semnale. In acest caz

statia transmite un semnal scurt de bruiaj dupa care statia intrerupe incercarea de a ocupa mediul reluindo peste

un interval de timp de durata aleatoare. Daca cele 2 semnale se inchid statia constanta ocuparea reusita a mediului

si continua transmisia pe o durata anumita de timp. Dupa expirarea acestei perioade statia elibereaza mediul chiar

daca mai are de transmis date. Nu est eobligatoriu ca statia sa transmita intreg msg,t(tau)- durata de transmisie a

pachetului intre cele mai indepartate 2 statii a retelei.dimensiunea minima a unui pachet este de 64octeti. Durata

in care se reia incercarea de a ocupa canalul difera de la o incercare la alta, inmultinduse cu 2, in standarde sunt

max 10 incercari.tehnica se foloseste in retele de tehnologie xEthernet.

Tehnica token ring-se foloseste in retea de topologia fizica inel. In retea se foloseste un msg special denumit

jeton(token), de asemenea opereaza o statie cu statut special care are grija de acest jeton. Jetonul circula pe inel de

la o statie la alta, statia care doreste sa transmita date obtine acest drept o data cu obtinerea jetonului. Jetonul-

dimensiunea 3 octeti si contine inf referitoare la starea(adresa sursei, adresa destrinatarului). Exista 2 alternative

ale tehnicii de acces dupa modalitatea eliberarii jetoului: elib ordinara(prevede transmiterea jetonului catre urm

statie, doar dup ace pachetul transmis face inconjorul inelului. Primii doi biti a pachetului contin inf privind

receptia pachetului de catre destinatar) si elib rapida(presupune transmiterea jetonului cater urm statie indata

dupa incheierea transmisiei pachetului de date). metoda a fost propusa in 85 de IBM, implementata in cadrul retelelor de tip TokenRing.tehnica de acces la mediu token bus- se foloseste in retele locale de topologie

magistrala, in retea exista de asemenea un jeton care se transmite de la o statie la alta conform unui inel logic.

Statia care doreste sa transmita date obtine acest drept o data cu receptia jetonului. Se foloseste in retele

ARCNET.

Retele locale de tehnologie xETHERNET. DEC, INTEL, XEROX:DIX ETHERNET. Cele mai cunoscute

standarde ETHERNET: viteza de transmisie a datelor 10Mbps; Base(banda de baza)/Broad(banda larga)- metoda

de transmisie; 5-folosirea ca mediu de transmisie a cablului coaxial gros Ethernet 500m.;2- cablu coaxial sunbtire,

lungimea maxima a unui segment 185m; T- folosirea ca mediu de transmisie a firelor torsadate UTP3,4,5; F- fibre

optice; 36-folosireacablului coaxial TV de 75 omi.Nr maxim de statii intro retea 1024.

Retele Ethernet (generatia a doua).

Specificatiile de baza: 100 Base T, 100 Base F.

Metoda de acces la mediu folosita este CSMA/CD, nu se foloseste cablu coaxial, deci nu se foloseste topologia

magistrala, dar Hub-3(arbore cu concentratoare)(figura1)

In 1997 este propus regimul de operare Duplex pentru tehnologia Ethernet. Acest regim nu permite folosirea

concentratoarelor , ci doar a ruterelor si comutoarelor.(figura 2)

La FastEthernet la statii pot fi cel mult 2 concentratoare.

EXISTA 2 CATEGORII DE CONCENTRATOARE: -Universale (pot avea porturi de orice tip)

-Specializate(pot avea doar porturi T sau porturi Tx,Fx)

16

16

GIGABIT ETHERNET(1996)

SPECIFICATII DE BAZA: 1000 Base T; 1000 Base F; 1000 Base Cx2 (cablu coaxial).

Metoda de acces: CSMA/CD.

Particularitati:

-este posibila agregarea a pina la 4 canale intr-o singura legatura de date.

-in retea poate fi doar un singur concentrator.

-tehnologia permite folosirea GigaEthernet in retele metropolitane.

-tau creste odata cu cresterea nr de segmente.

-folosirea metodei Duplex.

- GigaEthernet se folosesc ca retele pentru stocarea de date(SAN)

(ISCSI, FibreChannel)

Tehnologia Ethernet GigaEthrnet si FastEthernet sunt compatibile, intre ele adica intr-o retea putem folosi toate

3 tehnologii insa interactiunea se bazeaza pe concntratoare sau routere. Nu este folosite in aceste scop a

concentratoarelor.

Nic 100/10-de retea ce lucreaza cu diferite viteze(100/10) sau 1000/100/10

TEHNOLOGIA 10 GigaEthernet

Specificatii de baza: 10000 Base T, 10000 Base F, 10000 Base Cx4.

Particularitati:

-metoda de acces la mediu: CSMA/CD. Nu foloseste regimul Demiduplex, doar Duplex. Se pot folosi doar

comutoare sau rutere.

-tehnologia poate fi folosita si inretele de arie larga.

-Cel mai mare fragment de fibra optica (40 km).

-tehnica este compatibila cu celelate 3 tehnici.

-pot fi agregate pina la 4 canale la o legatura.

-se foloseste larg in retelele SAN.

RETELELE LOCALE TOKEN RING (1986-IBM) Topologia: inel fizic; Metoda de acces la mediu: Jeton pe inel.

Mediu de transmisie:STP Type 1, 1A (fire torsadate ecranate). Nr. Maxim de statii 256.

In cadrul placii de retea functiile electronic care realizeaza ocolirea statiei deconectate.

Poate fi realizata interconecatrea prin MAU sau MSAU.

Initial a fost implimentata metoda jeton pe inel cu viteza de lucru=4mbps.

IEEE 802.5 IEEE 802.34 IEEE 802.3z-FastEthernet IEEE 802.3al- 10 GigaEthernet

17

17

Ulterior Ibm, a implimentat si metoda de acces Jeton pe inel cu eliberarea rapida.

Viteza de lucru 16 Mbps. Nu este standartizata de catre IEEE.

In generatia a 2-a Token ring nu are dezvoltare. Ceva similar este FDDI. Dar este dezvoltata laGigabTokenRing.

Ambele tehnologii (Token ring si GBTR) functioneaza in deosebi eficient in sistemul de calcul IBM.

TEHNOLOGIA FDDI (1982-1988- prima retea Prince- tehnologia de generatia a 2).

Metodade aces la mediu similara TokenRing.

Mediu de transmisie:Fibra optica.

Topologia:inel dublu. Nr max. De statii:500. Perimetru maxim a unui inel :100km.

Un inel principal se conecteaza la toate nodurile, la cel secundar, doar unele din noduri cu scopul maririi

fiabilitatii de functionare. Transmisia de date se efectueaza intr-o singura directie. Inelul secundar este folosit doar

in cazul caderiiunor componente ale inelului principal, realizeaza ocolirea componentelor cazute.

FDDI se foloseste preponderent pentru retele metropolitane si de asemenea pentru interconectarea de retele din 1

generatie. Principalul dezavantaj este costul ridicat.

FDDI->CDDI

Ulterior a fost propusa FDDI-2, care pe linga regimul de acces jeton pe inel, permite separarea in mediu de

transmisie a pina la 16 canale directe reprezentatea de perechi de noduri. Capacitatea maxima a unui asemenea

canal este 6Mbps. Separarea fiecarui canal se efectueaza doar la cerere. Dupa incheierea transmisiei de date,

canalul se elimina, iar capacitatea eliberata se adauga la canalul pentru regimul jeton pe inel.

Fiber Chanel- pentru interconectarea supercalculatoarelor in 1992-1993. Tehnologia opereaza la viteza de 200,

400, 800 mbps. Se folosesc citeva topologii-bucla, bucla cu comutator, arbore, plasa.

LEGATURA DINTRE COMPONENTELE- DUPLEX.

(ulterior tehnologia a fost numita 1GigaBit 8B/10B)

GigaBit Ethernet (pina la 4 legaturi cu vitaza de 4 GBiti)

2002 10GbFiberChanel (pina la 2Gbit-agreg)

RETELE WLAN, WPAN:

dupa aria de cuprindere:

-de arie larga -retele regionale -retele metropolitane -retele locale -retele personale

-retele de corp BAN.

WLAN-wireless Local Area Network IEEE 802.11

Mediu de transmisie- mediu inconjurator, 2,54Ghz. Raza de actiune- pina la 100m.

WPAN-tehnologia orientata la o singura persoana.

Raza de actiune 10-15m, propusa Bluetooth. Permite de interconectare de echipe mobile. Viteza de transmisie

17-20 kbps. Fiecare pachet in retea este transmis la o frecventa aparte (1500 pentru ca sa nu apara coliziune) se

aloca pe rind.

TEHNOLOGIA DE COOPERARE: MASTRE SLAVE. SO utilizate in retele locale:Novell Neware, Windows, Unix. Caracteristicile componentelor pentru retelele locale:

18

18

5. retele de calculatoare de arie larga.

Clasificarea retelelor de calculatoare:

a) dupa destinatie:-retele corporative (de firma, corporatie) -retele publice( prestarea serviciilor altor

organizatii, persoane)

b)dupa aria de cuprindere: -retele de arie larga(WAN)-arie de acoperire nelimitata.

-retele regionale (RAN)-aria unei regiuni, zone~100km

-retele metropolitane (MAN)-aria unui oras~50km

-retele locale (LAN)citiva km

-retele personale(PAN)citiva zeci de metri.

-retele de corp (BAN)citiva metri.

c)dupa tehnologia de operare: -TCP/IP -X.25 -Frame Relay -ISDN, ATM,MPLS

TEHNOLOGII DE COOPERARE A RESURSELOR:

-master-slade (stapin-supus)=gestiunea cooperarii resurselor de catre o statie Master, celelalte statiiSlave(nu

poseda capacitatea de procesare) ea poate fi doar initial executarea unor informatii, celelate lucrari le efectueaza

stapinul-Master.

-server de fisiere (FileServer) -client-server=implicarea in deservirea fiecarei cereri a unei statii client si a uneia sau mai multor statii server.La

statia client- opereaza aplicatiile client, la statia server ruleaza aplicatiile server. La intreactiunea acestor categorii

de aplicatii se deserveste fiecare cerere. Se poate intimpla ca ambele categorii de aplicatii sa ruleze pe acelasi

calculator. Toate serverele internet sunt de tipul Client-Server.

-egal-la-egal (peer-to-peer)-presupune acelasi statut pentru toate statiile. (PPN si APPN propuse de IBM)retele

mici pina la 20 statii.

Securitatea datelor n reele

Noiuni generale Din cauza nr mare de utilizatori i a facilitilor puternice de acces la servicii, datele pot fi mai vulnerabile n reelele.Mesajele importante trebuie protejate pentru a nu fi dezvluite unor persoane neautorizate, mpotriva modificrilor frauduloase, tergerii, inserrii de mesaje noi, repetrii mesajelor vechi, mascrii unui utilizator dndu-se drept un alt utilizator sau mascrii unui serviciu dndu-se drept un alt serviciu etc. Securitatea fizic nu este raional, de asigurat n sisteme aa de ntinse cum sunt reelele de comunicaii folosite pentru transferul datelor. Au fost elaborate diverse metode de asigurare logic a securitii datelor.

Sunt cunoscute asemenea msuri de asigurare a securitii informaiilor n reele, ca: formarea reelelor virtuale, instalarea i configurarea zidurilor de protecie (firewall), utilizarea mijloacelor criptografice; separarea centrelor i a reelelor informatice n fragmente cu funcii specializate .a. La cerine nalte de securitate, se poate mbina folosirea mijloacelor de securitate la nodurile de comutaie cu cele de la staiile reelelor. n cele ce urmeaz se cerceteaz unele aspecte ale folosirii mijloacelor criptografice pentru asigurarea securitii informaiilor.

Criptologia=elaborarea i spargerea cifrurilor, criptografia=elaborarea cifrurilor, iar criptanaliza=spargerea. Modelul de baz al folosirii cifrurilor pentru securitatea informaiilor este prezentat n fig. 3.1.

Mesajul ce trebuie cifrat=text clar, este supus unei transformri (cifrare) parametrizate de cheia de cifrare e, obinndu-se un text cifrat. Textul cifrat este transmis prin mediul de comunicaie ctre destinatar. Destinatarul, pentru a obine textul clar, efectueaz transformarea invers a mesajului cifrat, folosind o cheie de descifrare d.

n timpul transmisiei, un intrus poate intercepta textul cifrat din mediul de comunicaie. Dac intrusul reuete s determine cheia d, atunci el poate obine (prin descifrare) textul clar i beneficia de informaiile respective n folosul propriu.

Cifrare Text

cifrat

Descifra

re

Text

clar Text

clar

Intrus

Fig. 3.1. Modelul de baz al folosirii cifrurilor.

Cheia de cifrare

e Cheia de

descifrare d

19

19

Protecia (confidenialitatea) cere ca intrusul s nu poat reconstitui textul clar dintr-unul cifrat interceptat, deci ca acesta s nu poat determina cheia de descifrare d. Autentificarea cere ca intrusul s nu poat cifra i transmite propriile mesaje fr ca acest lucr s fie detectat, deci ca acesta s nu poat determina cheia de cifrare e.

Pentru asigurarea securitii informaiilor, folosind sisteme de tipul celor din fig. 3.1, este necesar inerea n secret a ambelor chei e i d. Distribuia cheilor a fost ntotdeauna punctul vulnerabil al multor criptosisteme. Una din cile de soluionare a acestor probleme estre folosirea sistemelor secrete cu chei publice. n acest scop Diffie i Hellman au propus n 1976 folosirea sistemelor criptografice asimetrice. La asemenea sisteme cheia de descifrare este diferit de cea de cifrare i nu poate fi, practic, dedus din aceasta. Pentru ca un sistem criptografic asimetric s asigure att protecia ct i autentificarea informaiei, se cere ca algoritmul de cifrare E i cel de descifrare D s satisfac trei cerine:

1) D(E(M)) = E(D(M)) = M. Aici M este textul clar, care trebuie cifrat i transmis; 2) este mai mult dect dificil a se deduce D din E; 3) E nu poate fi spart prin criptanaliz cu text clar ales. Sistem criptografic cu chei publice=cheia de cifrare se face cunoscut tuturor cheie public, pe cnd cheia de

descifrare se ine n secret cheie privat. Modelul funcionrii sistemului este prezentat n fig. 3.2.

n acest sistem fiecare utilizator U, care dorete s primeasc mesaje confideniale, face public cheia sa de cifrare EU i pstreaz secret cheia sa de descifrare DU. Pentru a transmite un mesaj confidenial M utilizatorului B, utilizatorul A transform mesajul M folosind cheia sa secret DA (aplicnd astfel semntura electronic asupra mesajului), apoi l transform din nou folosind cheia public EB a utilizatorului B. Textul cifrat (criptograma) C astfel obinut este transmis prin mediul de comunicaie utilizatorului B. Utilizatorul B mai nti transform textul cifrat C, folosind cheia proprie de descifrare DB, apoi textul obinut l transform din nou, folosind cheia public EA a utilizatorului A. Rezultatul este textul clar M.

Sunt asemenea algoritmi care au la baz folosirea unor funcii greu inversabile. Pentru o funcie y=f(x) greu inversabil, cunoscnd valoarea argumentului x este relativ uor de calculat valoarea funciei y; ceea ce nu are loc i invers: cunoscnd valoarea funciei y este foarte dificil de calculat valoarea argumentului x=f--1(y). Ca funcii greu inversabile pot servi: funcia exponenial discret, logaritmii discrei, problema rucsacului.

Sunt bine cunoscui asemenea algoritmi pentru sistemele criptografice cu chei publice ca:

algoritmul RSA propus de Rivest, Shamir i Adleman n 1978. Securitatea acestuia se bazeaz pe dificultatea factorizrii numerelor mari;

algoritmul propus de R.Mercle n 1978. Securitatea acestuia se bazeaz pe dificultatea determinrii coninutului unui rucsac cunoscnd greutatea (volumul) lui;

algoritmul propus de El Gamal n 1985 i cel propus de Schnorr n 1991 se bazeaz pe dificultatea calculului logaritmilor discrei;

algoritmul bazat pe curbe eliptice propus de Menezes i Vanstone n 1993. Algoritmul RSA Conform algoritmului RSA, cheia public (de cifrare) este reprezentat prin dou numere: r

i e. Aici r=pq, unde p i q sunt numere prime (destul de mari pentru cifrare sigur), iar e este prim fa de x=(p-1)(q-1) (deci e nu are factori comuni cu x) i ed=1 mod x.

Fig. 3.2. Modelul sistemului criptografic cu chei publice.

Reea

M DA(M) EB(DA(M)) C

Utilizatorul A

DB(C) EA(DB(C)) M C

Utilizatorul B

20

20

Cheia de descifrare, secret, const tot din dou numere r i d. Ca funcie greu inversabil servete funcia exponenial. Cifrarea const n ridicarea textului clar M la puterea e (valorile se iau modulo r), iar descifrarea const n ridicarea textului cifrat C la puterea d (valorile se iau modulo r). Deci

C=M e mod r,

M=C d

mod r.

Evident, asigurarea att a proteciei ct i a autentificrii mesajului conform modelului din fig. 3.2 necesit o dubl transformare a mesajului la surs pentru a obine textul cifrat, i, de asemenea, o dubl transformare invers a textului cifrat la adresat pentru a obine textul clar.

Problema criptanalistului const n determinarea componentei necunoscute d a cheii de descifrare, obinnd n prealabil numerele prime p i q. Dac factorii p i q sunt de aproximativ 100 cifre zecimale n lungime, cea mai bine cunoscut metod de factorizare a numrului r=pq necesit un timp de calcul la calculator de ordinul 4.109 ani. Cifrarea i descifrarea necesit doar secunde pentru fiecare bloc, iar dac se folosete un echipament special poate fi i mai rapid. 6.PROIECATREA SISTEMELOR INFORMATICE.

Determinarea capacitii canalelor de transfer date ale reelelor Procesul funcionrii sistemelor de calcul poart un caracter stocastic. De aceea la cercetarea acestora se

folosete abordarea stocastic cu aplicarea metodelor i rezultatelor teoriei sistemelor de servire n mas (cu fire de ateptare). n acest scop sistemele de calcul se reprezint prin sisteme sau reele de servire n mas. Ultimele se mai numesc i reele stocastice=se caracterizeaz de: fluxul de intrare, numrul de locuri i organizarea firelor de ateptare, disciplina deservirii, unitile de servire i caracteristicile deservirii interpelrilor. Fluxul de intrare este determinat de repartiia duratei intervalului ntre momentele apariiei n sistem a interpelrilor vecine. Deseori aceast repartiie se consider exponenial i fluxul de intrare este de tip Poisson caracterizeazat pe

deplin de intensitatea acestuia (numrul mediu de interpelri ce sosesc n sistem ntr-o unitate de timp). SM pot fi cu una (monounitate) sau cu mai multe (multiunitate) uniti de servire, aceleai sau diferite.

Firele de ateptare=nregistrarea i pstrarea interpelrilor sosite, dar nc nedeservite de sistem. Interpelrile pot fi luate din firele de ateptare pentru deservire conform unui algoritm anumit: n ordinea sosirii interpelrilor n sistem (disciplina FIFO), n ordinea invers sosirii interpelrilor n sistem (disciplina LIFO sau stiv), conform unor prioriti ale interpelrilor.

Deservirea interpelrilor de ctre sistem se apreciaz prin repartiia duratei reinerii interpelrilor n sistem, limitata

la durata medie td a reinerii interpelrilor n sistem, constituit din durata medie a ateptrii i durata medie a

deservirii . Pentru un sistem exponenial cu o singur unitate de servire are loc relaia

1

dt , (2.1)

unde este intensitatea deservirii interpelrilor de ctre unitatea de servire. Reea stocastic (RS) se numete o totalitate de sisteme de servire n mas interconectate prin intrrile/ieirile

acestora. RS pot fi nchise sau deschise. La RS nchise numrul de interpelri ce se gsesc n reea este constant, interpelrile circulnd de la un SM la altul fr a prsi reeaua. Spre deosebire de cele nchise, RS deschise comunic cu mediul extern: un flux de interpelri din exterior intr n reea pentru deservire, iar rezultatele deservirii interpelrilor se transmit ctre exterior.

Problema este rezolvat doar pentru unele cazuri particulare, inclusiv pentru reelele stocastice exponeniale. O reea stocastic se numete exponenial sau liniar, dac toate sistemele de servire n mas componente

sunt exponeniale. n multe cazuri practice reprezentarea sistemelor prin reele stocastice exponeniale permite cercetarea acestora cu o exactitate satisfctoare.

O reea stocastic exponenial se caracterizeaz de urmtorii indicatori:

numrul m de SM n reea;

numrul ni de uniti de servire n SM i, mi ,1 ;

matricea probabilitilor de tranziie P = [pij], unde pij este probabilitatea c interpelarea ce prsete SM i va fi

transmis n sistemul j (i, j = m,1 );

numrul N de interpelri ce circul n reea pentru reelele nchise sau intensitatea a fluxului de intrare n reea pentru reelele deschise (vezi fig. 2.3);

durata medie i de deservire a interpelrilor de ctre o unitate a sistemului i pentru mi ,1 .

21

21

O interpelare poate fi deservit de mai multe SM i poate, de asemenea, trece (alternat) mai multe etape de deservire la unul i acelai SM al reelei. Etap de deservire (tranziie) a interpelrii este considerat partea procesului de servire de la intrarea interpelrii ntr-un SM al reelei i pn la prsirea acestuia; Deoarece interpelrile n reea nu se pierd i o interpelare deservit n SM i n mod obligatoriu va fi transmis n alt sistem j sau, n cazul reelelor deschise, poate iei din reea, are loc relaia

.,0 ,10

mipm

j

ij

(2.2)

Aici prin SM 0 este notat mediul extern. Evident are loc, de asemenea, relaia

.,0 ,0

mipm

j

ijii

(2.3) Aici 0 = .

Cercetarea cantitativ a RS exponeniale deschise poate fi efectuat n baza teoremei de divizare Jackson-. reelele stocastice exponeniale deschise pot fi cercetate ca o totalitate de SM exponeniale izolate. Regimul staionar de funcionare a unor asemenea sisteme exist dac:

ii

i

mi

n

min

,1

, (2.4)

unde /ii este coeficientul de transmisie al SM i i indic numrul mediu de etape de deservire n SM i a unei

interpelri a fluxului de intrare al RS. Prezint interes i un asemenea indicator ca numrul mediu H de etape de deservire a unei interpelri n reea. Valoarea acestuia poate fi calculat conform formulei

m

i

iH1

1

. (2.5)

Durata medie td de reinere a interpelrilor n reea se calculeaz ca

m

i

diid tt1

. (2.6)

Pentru cazul unor SM monoumitate are loc (vezi formula (2.1) relaia mitii

di ,1,1

(2.7)

i atunci formula (2.6) poate fi reprezentat n forma

m

i ii

idt

1

. (2.8)

2.1.2. Un model matematic al reelelor de transfer date

Se examineaz reelele de transfer date cu comutare de pachete ca subreele ale reelelor de calculatoare. Fie sunt cunoscute: structura RTD, determinat de canalele ntre nodurile de comutaie (n total n reea sunt m

canale) i caracteristicile statistice ale traficului n reea, adic - intensitatea (s-1) a apariiei pachetelor n reea, lungimea medie Vi (bii) a pachetelor i intensitatea i (s

-1) a fluxului de pachete, transmise prin canalul de

transfer date i pentru mi ,1 . Se consider c lungimea pachetelor are o repartiie exponenial, fluxurile de

pachete pentru fiecare canal sunt de tip Poisson, iar memoria nodurilor de comutaie ale reelei este suficient de mare pentru memorarea tuturor pachetelor de transmis. De asemenea, la determinarea capacitii (debitului binar)

di, mi ,1 a canalelor de transfer date, influena reinerii pachetelor la nodurile de comutaie se consider

neesenial i la modelare poate fi neglijat. Costul Ci al canalului de transfer date i este n dependen liniar de

capacitatea lui di i anume: Ci=kidi, mi ,1 .

Evident, durata medie ti de transmisie a unui pachet pe canalul i este ti=Vi/di, iar intensitatea i a transmiterii

unui pachet pe acest canal i=1/ti=di/Vi, mi ,1 .

La supoziiile acceptate, reeaua de transfer date n cauz poate fi cercetat ca o reea exponenial deschis. Atunci durata medie Ti de reinere a unui pachet la transmisia pe canalul i se determin conform formulei

Ti=1/(i-i)=Vi/(di-i Vi), mi ,1 , iar durata medie T de reinere a pachetelor n reea se calculeaz conform

expresiei:

m

i

m

i ii

iiii

Vd

VT

1 1 i

.11

=

(2.9)

22

22

Evident (vezi, de exemplu, formula (2.9)), pentru existena regimului staionar de funcionare a reelei este

necesar satisfacerea condiiilor .,1 , miVd iii (2.10)

Costul sumar C al canalelor reelei se determin ca

m

i

ii

m

i

i .dkCC=11

(2.11)

2.3.1. Formularea a dou probleme de determinare a capacitii canalelor

Se examineaz reelele de transfer date cu comutare de pachete la supoziiile descrise n p. 2.1.2. Fie c sunt

cunoscui parametrii reelei: m; ; i, Vi, ki, mi ,1 . n practic mai frecvent se utilizeaz urmtoarele 2 probleme

de determinare a capacitii di, mi ,1 a canalelor unei asemenea reele:

1)

m

i

*

ii Cdk

T

1

min

(2.12) 2)

m

i iii

ii

Vd

V

1

*T1

minC

(2.13)

Prima problem const n determinarea capacitii di, mi ,1 a canalelor, care ar asigura o durat medie T de

reinere minim a pachetelor n reea la costul sumar al canalelor de transfer date C ce nu depete valoarea dat C*.

A doua problem const n determinarea capacitii di, mi ,1 a canalelor, care ar asigura un cost sumar al

canalelor de transfer date C minim la o durat medie T de reinere a pachetelor n reea ce nu depete valoarea dat T

*.

Din esena problemelor este evident c soluia corespunde valoarii limit a restriciilor n cauz, respectiv: C=C

* i T=T*. n asemenea condiii, poate fi obinut soluia analitic a ambelor probleme folosind metoda

nmulitorilor Lagranj.

2.3.2. Soluionarea problemei de minimizare a duratei T

Pentru obinerea soluiei analitice a problemei (2.12), se alctuiete lagrangianul L:

)(1

)( *

11

*

1

CdkVd

VCdkTL

m

i

ii

m

i iii

iim

i

ii

, (2.14)

problema de optimizare condiionat (2.12) reducndu-se la o problem de optimizare necondiionat

minimizarea L. Aici este nmulitorul Lagranj. Lagrangianul L conine m+1 necunoscute: i di, mi ,1 . Pentru

obinerea soluiei, se determin derivatele particulare de la lagrangianul L fa de necunoscute, acestea se egaleaz cu 0, rezultnd un sistem din m+1 ecuaii. Rezolvnd acest sistem, pot fi obinute expresiile analitice pentru

capacitilor di, mi ,1 . Avem

0

,1 ,01

*

1

2

CdkL

mikVd

V

d

L

m

i

ii

i

iii

ii

i

(2.15)

Din ecuaia i a sistemului (2.11) obinem

mik

VVd

i

iiiii ,1 ,

2

sau

.,1 , mik

VVd

i

iiiii

(2.16)

unde C* este costul sumar maxim

admis al canalelor reelei, iar T se calculeaz conform formulei (2.9);

unde T* este durata medie maxim de reinere a pachetelor admis, iar C se calculeaz conform formulei (2.10).

23

23

n expresia (2.16), innd cont de restriciile (2.10), trebuie considerat doar semnul +. Substituind di din ultima ecuaie a sistemului (2.15) cu expresia (2.16), n rezultatul unor transformri simple obinem

. 1

1

1

*

m

i

iii

m

i

iii

Vk

VkC

(2.17)

Substituind n formula (2.16) 1 prin expresia (2.17), obinem soluia analitic a problemei

.,1 ,1

*

1

miVkC

Vkk

VkVd

m

i

iiim

j

jjji

iii

iii

(2.18)

Din formula (2.18) se poate observa c capacitatea di a canalului i trebuie s fie mai mare dect fluxul de date

iVi pe acest canal cu o mrime proporional cu valoarea expresiei

m

i

iii VkC1

* . Totodat, lund n

consideraie cerinele (2.10), valoarea acestei expresii trebuie s fie pozitiv, deci trebuie s aib loc inegalitatea

m

i

iii VkC1

* . (2.19)

2.3.3. Soluia problemei de minimizare a costului C

Problema poate fi soluionat prin metoda nmulitorilor Lagranj. Lagrangianul respectiv este

)1

()1

( *

11

*

1

TVd

VdkT

Vd

VCL

m

i iii

iim

i

ii

m

i iii

ii

. (2.20)

Soluia analitic poate fi obinut n mod similar cu cel folosit n p. 2.3.2 pentru rezolvarea problemei (2.12). Rezultatul este

.,1 , 1

*miVk

kT

VkVd

m

j

jjj

i

iii

iii

(2.21)

Arhitectura retelelor de calculatoare Modelul OSI si TCP-IP

1 - Modelul de referinta OSI (ISO) PENTRU RETELELE MARI

In incercarea de standardizare a protocoalelor de comunicatie, ISO a fost propus de catre Organizatia

Inter-nationala pentru Standardizare un model de retea, structurat pe sapte niveluri ierarhice model cunoscut sub numele de modelul de referinta ISO pentru interconectarea sistemelor deschise sau, mai pe scurt,

modelul de referinta OSI (ISO) . Prin sisteme deschise [Open System (OS)] se inteleg sisteme care fac publice

conceptul si toate detaliile lor de implementare, permitand atasarea de noi entitati care ii respecta regulile

(deci extinderea sa cu usurinta) dar si participarea specialistilor la perfectionarea sa.

Numarul de 7 niveluri pentru modelul de referinta OSI (ISO) a fost stabilit (prin negocieri al caror rezultat

nu a intrunit o adeziune generala) avand in vedere urmatoarele considerente:

un numar prea mic de niveluri implica necesitatea gruparii unui numar excesiv de functii (servicii)

intr-un acelasi nivel, rolul fiecarui nivel ne mai fiind astfel clar definit;

un numar prea mare de niveluri obliga la existenta unui numar mare de interfete intre ele,

complicand excesiv circulatia informatiei utile in retea.

24

24

Modelul de referinta OSI conceput pentru WAN nu reprezinta un adevarat model de arhitectura de retea, caci el nu descrie exact serviciile si protocoalele ce trebuie utilizate la fiecare nivel, ci doar sarcinile pe

care ar trebui sa le indeplineasca fiecare din ele; este drept ca CCITT a emis recomandari iar ISO a elaborat

standarde internationale pentru protocoalele si serviciile de la toate nivelurile, dar ele nu fac parte din modelul

propriu-zis. In cele ce urmeaza, prezentam succint rolul fiecarui nivel ierarhic al modelului de referinta OSI

(ISO).

Nivelul fizic [physical layer] reprezinta interfata calculatorului sau terminalului cu canalul fizic / mediul de

transmisie. Are sarcina de a transmite siruri de biti, convertindu-le in semnale care sa poata fi transmise

eficient pe canalul fizic dintre doua IMP - in cadrul WAN - sau intre doua statii - in cadrul LAN.. Problemele

ce trebuie rezolvate la acest nivel sunt de natura electrica, mecanica, procedurala si functionala. I Nivelul fizic (1)

controleaza transmisia efectiva pe un anume mediu fizic in cadrul WAN pe fiecare tronson [hop] (legatura directa intre doua noduri) al unei cai.

Nivelul legaturii de date: Sarcina principala a nivelului legaturii de date [data link layer] este de a

transforma un mijloc primar de transmitere a sirurilor de biti (adica ceea ce ofera legatura fizica controlata

de nivelul ierarhic 1 al retelei) intr-un veritabil canal virtual de transmitere a informatiilor, fiabil si fara erori, pus la dispozitia nivelului 3 pentru fiecare tronson de pe o cale de comunicatie dintre doi utilizatori in cazul WAN facand ca o conexiune de nivel 3 sa fie insensibila fata de mediul si modul fizic de transmisie. In acest scop, la nivelul legaturii de date se indeplinesc urmatoarele functii: Stabileste adresele fizice (hard) ale

dispozitivelor - calculatoare, terminale sau IMP - din retea; Fragmenteaza informatia primita de la nivelul 3 in

unitati de informatie numite cadre / blocuri (de ordinul sutelor de octeti / baiti), pe care le transmite secvential.

Solutioneaza problema alterarii sau chiar distrugerii cadrelor (din cauza perturbatiilor la care este supus

canalul fizic).

Nivelul legaturii de date are misiunea transmiterea fara erori pe fiecare tronson al unui traseu, in cazul WAN a cadrelor, indiferent de mediul de transmisie utilizat.

Nivelul de retea [network layer] numit si nivelul subretelei de comunicatie controleaza operatiile din subretea, creand, mentinand cat este necesar si apoi intrerupand o conexiune virtuala pentru nivelul 4

intre utilizatorii finali.

Nivelul de retea (3) raspunde, in principal, de alegerea traseelor mesajelor intre utilizatorii finali si

modificarea acestora fie in sensul asigurarii unor cai optime, fie pentru rezolvarea unor situatii anormale

in sub-retea.

Nivelul de transport este primul dintre nivelurile de tip sursa-destinatie (OD) (spre diferenta de

primele trei, la care protocoalele se desfasurau doar intre doua IMP de la capetele unui tronson de linie fizica

dintr-o WAN) si cel care separa nivelurile orientate pe aplicatii (nivelurile 5, 6 si 7) - menite sa asigure

livrarea corecta a datelor intre calculatoarele interlocutoare - de cele destinate operarii subretelei (nivelurile

1, 2 si 3) - responsabile cu vehicularea mesajelor prin retea (si care pot suferi modificari de implementare fara a

influenta nivelurile superioare). In esenta, nivelul 4 preia informatia de la nivelul 5, o descompune, daca e

necesar, in unitati mai mici (TPDU), si o trece nivelului 3, asigurand sosirea ei in forma corecta la

destinatar.

Nivelul de sesiune reprezinta (daca ignoram nivelul 6 , care executa mai degraba anumite transformari

ale informatiei) adevarata interfata a utilizatorului cu reteaua: cu acest nivel negociaza utilizatorul (un

proces, uneori o persoana) pentru stabilirea unei conexiuni cu un (proces sau o persoana de la un) alt

calculator, conexiune ce permite nu numai un transport de date (ca la nivelul 4), ci si furnizarea unor servicii

deosebite, utile pentru anumite aplicatii (ca, de exemplu, conectarea/atasarea de la distanta, prin intermediul

retelei, a unui utilizator la un calculator lucrand multiprogramat sau transferul unui fisier intre doua

calculatoare).Deci acest nivel are rolul de a stabili o sesiune intre utilizatorioperatie numita uneori si

25

25

stabilirea unei legaturi si de a administra (prin serviciile oferite) dialogul intre entitatile pereche de la nivelul 6.

Nivelul 5 determinaa cine este interlocutorul si stabileste comunicatia intre aplicatii, coordonand si

sincronizand dialogul.

Nivelul de prezentare: Spre diferenta de primele cinci niveluri, care aveau sarcina de a transfera corect si

fiabil unitati de informatie dintr-un loc in altul al retelei, nivelul de prezentare [presentation layer] se ocupa de

semantica si sintaxa informatiilor transmise, facand conversiile de coduri de reprezentare a datelor

numerice, sirurilor de caractere si comenzilor, precum si conversiile de formate ale fisierelor de la

reprezentarea utilizata intr-un calculator la cea standardizata pentru retea si, in final, la cea utilizata in

calculatorul interlocutor (reprezentare ce poate fi diferita de cea din primul calculator) oferind astfel

coerenta informatiilor pe care programele de aplicatii le schimba intre ele sau la care se refera in cursul

dialogului lor si, totodata, o independenta a utilizatorilor fata de caracteristicile eterogene ale

echipamentelor.

Nivelul de aplicatie [application layer] ofera utilizatorilor (mai exact, programelor de aplicatii ale

acestora) posibilitatea de acces la retea, cu toate seviciile pe carea aceasta i le poate furniza. Aici se face

selectia serviciilor in functie de necesarul de comunicatie al aplicatiilor si se hotaraste multimea mesajelor permise, ca si actiunea intreprinsa la receptionarea fiecaruia din ele.

Standardele de servicii si protocoale ,elaborate de ISO pentru nivelul 7 al modelului de referinta OSI sunt

numeroase si se inscriu in doua categorii:

A) Standarde utilizate in diferite aplicatii,

B) Standarde specifice anumitor tipuri de aplicatii.

Nivelul 7 permite accesul utilizatorilor la retea si selecteaza serviciile de comunicatie pentru aplicatiile care

sunt destinate a rula in retea.

* Observatie: Desi, dupa cum am mentionat, notiunea de arhitectura a retelelor de calculatoare nu face

referiri la modul de implementare a ei, este cazul sa mentionam urmatoarele:

Nivelurile 5, 6 si 7 sunt implementate in calculatoarele din WAN , adeseori in cadrul sistemului de operare al

retelei [network operating system (NOS)].

Nivelul 4 este implementat adeseori printr-o parte a NOS ce se numeste statie de transport [transport station].

Nivelul 3 este implementat, de regula, in calculatoare si in IMP, printr-un program de interfatare ce asigura

functionarea hardului [driver].

Nivelul 2 este implementat prin soft si partial prin hard. Nivelul 1 este implementat doar prin hard.

2 - Modelul TCP/IP pentru arhitectura inter-retelelor de calculatoare

Principiile si ideile ce stau la baza tehnologiei internet au rezultat din cercetarile Agentiei pentru Proiecte de

Cercetare Avansate - Advanced Research Projects Agency (ARPA). Aceasta tehnologie include un set de

standarde ce precizeaza detaliile privind modul in care calculatoarele comunica, precum si un set de conventii

pentru interconectarea retelelor si dirijarea traficului. Numita oficial suita de protocoale internet TCP/IP

[TCP/IP Internet Protocol Suite] - dupa numele celor doua principale standarde ale sale -, aceasta tehnologie

poate fi utilizata pentru a comunica in orice multime de retele interconectate. Astfel, unele intreprinderi utilizeaza

TCP-IP pentru a interconecta toate retelele din intreprindere, chiar daca nici una din ele nu are conexiune cu vreo

26

26

retea exterioara; alte grupuri utilizeaza TCP/IP pentru comunicatia intre utilizatori aflati la distante geografice

foarte mari.

Tehnologia TCP/IP formeaza baza pentru o internet la scara globala ce conecteaza universitati, intreprinderi

industriale si comerciale, institutii guvernamentale, locuinte personale, etc. Printre cei care au participat la

fondarea si utilizarea unei inter-retele globale bazate pe protocoalele TCP/IP - inter-retea desemnata prin termenul

de Internet *)

- se numara National Science Foundation (NSF), Department of Energy (DOE), Department of

Defense (DOD), Health and Human Services Agency (HHS) si National Aeronautics and Space Administration

(NASA) - toate din S.U.A. Aceasta inter-retea globala mai este cunoscuta si sub denumirile de ARPA/NSF

Internet, TCP/IP Internet sau Internet globala. Ea a demonstrat viabilitatea tehnologiei TCP/IP si faptul ca

aceasta permite interconectarea de retele de calculatoare bazate pe tehnologii eterogene.

Structura unei internet, vazuta ca mai multe retele fizice interconectate prin intermediul unor rutere, creaza

o imagine inselatoare a conceptului de internet, intrucat atentia cea mai mare trebuie indreptata catre interfata pe

care o internet o ofera utilizatorilor si nu catre tehnologia de interconectare. Un utilizator considera o internet

drept o unica retea virtuala ce interconecteaza toate calculatoarele si prin care este posibila comunicatia;

structura aferenta este mascata, dar mei ales irelevanta. Intr-un anumit sens, o internet este o abstractizare a

retelelor fizice, intrucat, la niuvelul ei cel mai de jos, ea furnizeaza aceleasi functiuni ca o retea fizica: accepta

pachete si le trimite. Nivelurile superioare ale software-ului de internet sunt cele ce contribuie cel mai mult la

functionalitatea bogata perceputa de utilizatori.

Ca si modelul de referinta OSI-ISO, modelul arhitectural (conceptual) al software-ului unei internet bazate

pe protocoalele TCP/IP este organizat pe niveluri ierarhice.

Dar acest model nu a provenit de la vreun organism de standardizare, ci a rezultat din cercetarile care au

condus la suita (stiva) de protocoale TCP/IP.

In linii mari, suita de protocoale TCP/IP este organizata pe 5 niveluri conceptuale construite peste un nivel

hardware.

Modelul TCP/IP Telnet accesul si folosirea la distanta a accesului unui calculator. FTP- transfer de fisiere

DNS- Domain Name SIstem, transfera adresele internet prin nume de domeniu (www.ase.md) prin cifre zecimale.

TFTP-mai simplu, mai rapid.

TCP-protocol orientat conexiune . Are grija de recuperarea pachetelor pierdute.

VDP- protocol datagrama. Nu recupereaza pachetele eronate sau pierdute, rapi dar nu prea sigur.

IP- responsabil de adresare si rutare. Este un protocol datagrama.

ARP- rezolutia adresei ,adica corespondenta intre adresa IP si adresa fizica a placii de retea.

RARP- ARP invers.

ICMP- asigura conpatibilitatea cu diverse tehnologii de retea de acces.

Tehnologii de retea x.25; TCP/IP; ISDN; Frame Relay; ATM; MPLS.

Tehnologia TCP/IP este lansata in 1974 , constituie baza logica a Ethernet , rapida, flexibila datorita protocolului

IP datagrama, dar nu prea sigura din cauza aceluiasi protocol IP.

x.25 Propusa in 1976 de catre CCITT conform modelului OSI/ISO foloseste metoda de comutare cu circuite virtuale,

ulterior in parallel a fost realizata si metoda datagrama , dar se foloseste putin. Tehnologia este orientata la

functionarea sigura, chiar si pe canale de comunicatie de calitate joasa. Neajunsul major al tehnologiei este lenta,

viteze joase.

27

27

Tehnologia de la bun inceput permitea crearea de retele private virtual VPN. VPN este o retea separate logic

in cadrul retelei fizice respective. Se foloseste pentru reglementarea accesului la resursele retelei.

PAD - asamblator si dezasamblator bloc date.

x.21 protocol la nivel fizic 1 x.21 bis canal analog. x.28, x.29 protocol la nivelul 2 x.75 la conectarea de retele intre ele. Ruterele lucreaza la nivelul 3 x.25.

Tehnologia ISDN Lansata in 1965. Prima retea Numeris Franta 1988, este o tehnologie destinata in intregime transmisiei atit a vocii

cit si a datelor . Foloseste comutarea de canale pentru transmiterea de voce si date utilizator si comutarea de

pachete pentru transmisia informatiilor de transmisie.

Canale B de 64 kbp; D de 16 sau 64 kbps.

Pentru conectarea unei statii se folosesc tuburi de biti(bit pipe)

2B+D D-16

Access de baza 2B+d(BRI) Basic Raid Interface

30B+D D-64

Accese primar (PRI) primary.

23B+D se foloseste in USA, Canada si Japonia.

Tehnologia este foarte sigura, calitativa, permite transmisie de traffic izocron deoarece este comutare de canale,

dar este relative scumpa.

In RM a aparut in 1999-2000.

Frame Relay(1989) Foloseste tehnologia de comutare de pachete de la ISDN. Principala particularitate nu recupereaza pachetele

eronate desi le detecteaza. Pachetele eronate sunt eliminate din retea. Daca se cere recuperarea pachetelor acestea

se realizeaza in cadrul statiilor la nivelele superioare. Este o tehnologie cu circuite virtual, relative ieftina, initial

opera la aceeasi viteza ISDN 12 Mbps ulterior pina la 45 Mbps.

ATM Mod de transfer asincron. Este o dezvoltare a ISDN pentru viteze foarte mari lansata primele

fragmente in 1993, primul set de standarte 1993.

Particularitati: Viteze de transmisie: 155 Mbps, 622 Mbps, 2,5 Gbps, 10 Gbps.

Posibilitatea transmisie tutor tipurilor de informatii inclusive emisiuni TV.

Lungimea fixa a pachetelor de 53 octeti, 48 octeti date utilizator si 5 octeti informatii de serviciu. Folosirea

dimensiunii fixe reduce complexitatea procesarii pachetelor permitind vite mai mari.

Nu recupereaza pachetele cu date utilizator eronate dar foloseste procedure de corectare a unui bit eronat in

cadrul antetului. Foloseste caile virtual (VP). O cale virtual include toate circuitele virtual ce urmeaza in retea

aecelasi traseu , comutarea se realizeaza asupra caii virtual si nu asupra fiecarui circuit virtual in parte reducind

astfel procesarile necesare.

Metoda de comutare folosita este comutarea de pachete denumite cellule (au dimensiune fixa ,Cell relay) cu

circuite virtual.

MPLS(1999)

Primele concept in 1999. Primele fragmente in 2000-2001.

Multiply Protocol Label Switch comutarea prin etichete. Ideea de baza inbina calitati ATM si sia flexibilitatii IP. Operarea pachetul de intrare.

Acest cimp Label contine informatii suficiente pentru innaintarea pachetului prin intreaga retea MPLS pina la modul de iesire din reteaua MPLS. La nodul de iesire din reteaua MPLS eticheta se elimina si in baza analizei antetului pachetului se determina canalul de iesire.

28

28

Optimizarea reelelor multipunct

8.1. Baze teoretice

n scopul reducerii costurilor cu canalele de comunicaie se pot folosi de rnd cu canalele de transfer date punct-la-punct, i canale multipunct. La un canal multipunct se pot conecta mai multe staii. Orice canal punct-la-punct poate fi considerat ca un caz particular de canal multipunct - canal multipunct ce conecteaz doar dou noduri.

Problema optimizrii unei reele de transfer date centralizate din canale multipunct const n urmtoarele. Este cunoscut amplasarea geografic a staiilor-terminale i, de asemenea, rata fluxului de mesaje ntre fiecare staie-terminal i centru. Se cere determinarea schemei de conectare a staiilor-terminale prin canale, inclusiv multipunct, cu centrul, care ar asigura extremumul criteriului de optim stabilit.

La optimizarea reelelor de transfer date din canale multipunct, tind s minimizeze costul sumar al canalelor n reea, respectnd anumite restricii. Ca restricii frecvent servesc - durata reinerii pachetelor n reea i asigurarea fiabilitii de funcionare a reelei.

Ca cerine ctre fiabilitatea reelei se ntlnesc:

asigurarea a dou ci independente de transfer date ntre orice pereche de noduri ale reelei1;

numrul staiilor ce se deconecteaz la defectarea oricrui canal de transfer date s nu depeasc o mrime dat .a.

Prima din cele dou cerine de fiabilitate enumerate, se satisface pentru reelele de topologie inel i plas, inclusiv cea complet. A doua cerin este caracteristic pentru reelele din canale de transfer date multipunct i reelele centralizate cu concentratoare de date.

8.1.2. Algoritmi de optimizare a reelelor multipunct

Pot fi optimali - algoritmi ce asigur soluionarea exact a problemei, i euristici algoritmi ce nu garanteaz obinerea soluiei optime, dar realizeaz o cutare orientat a acesteia. Algoritmii optimali necesit efectuarea unui volum mare de calcule i de aceea pot fi folosii pentru soluionarea unor probleme de optimizare relativ simple. Algoritmii euristici permit gsirea unor soluii, ce se deosebesc de cele optime cu cel mult 5-10% la un volum de calcule mult mai mic.

Dintre algoritmii optimali: algoritmul lui K.M.Chandy i R.A.Russel. Acesta se bazeaz pe metoda ramuri i hotare i permite obinerea topologiei optime a reelei din punctul de vedere al minimizrii costului sumar al canalelor de transfer date ale acesteia.

Euristici: al lui L.R.Esau i L.R.Williams, al lui R.C.Prim, al lui J.G.Kruskal .a. De menionat, c n lipsa restriciilor toi algoritmii menionai asigur obinerea soluiei optime a problemei un arbore de lungime sumar minim (n sensul de cost sumar minim, pentru cazul dat).

Dac de luat n consideraie restriciile, algoritmii euristici pot rezulta cu soluii neoptime, deseori chiar diferite de la un algoritm la altul. Experimentele au artat c folosirea algoritmului Esau-Williams asigur, de obicei, o soluie mai reuit. Acest algoritm prevede determinarea celor mai ndeprtate de centru noduri (n sensul costului maxim al segmentelor de canal respective) i conectarea acestora cu nodurile cele mai apropiate lor, urmrind minimizarea cheltuielilor cu segmentele de canal respective. Algoritmul lui R.C.Prim, din contra, prevede determinarea mai nti a celor mai apropiate de centru noduri (n sensul costului minim al segmentelor

de canal respective) i conectarea la acestea a celor mai apropiate de ele noduri, apoi conectarea la ultimele a celor mai apropiate de ele noduri i tot aa pn la conectarea n reea a tuturor nodurilor. n ce privete algoritmul Kruskal, dup cum a fost menionat mai sus, n reea se introduc consecutiv cele mai ieftine segmente de canale. Pentru toi aceti algoritmi, un nou segment de canal se va introduce n reea doar dac se vor satisface restriciile acceptate.

8.1.3. Algoritmul Kershenbaum-Chou

Fie c exist n staii-terminale ce trebuie conectate la un centru dat 0 prin canale (n caz general multipunct) pentru transferul de date ntre acestea i sunt cunoscute caracteristicile:

2 2

29

29

rata i a fluxului de date ntre staiile-terminale ni ,1 ale reelei i centrul 0;

costul ijc al canalelor de transfer date ntre nodurile njni ,0 ,,1 ale reelei (j = 0 este centrul reelei).

Dac ntre nodurile k i l nu exist sau nu se permite de a avea un segment de canal de transfer date, atunci se

consider klc . Pentru a simplifica problema, se presupune c pot fi folosite doar canale de un singur tip

(de o anumit capacitate);

rata maxim admis a fluxului de date pe un canal, fie i multipunct;

constantele a i b pentru calcularea ponderii iw a nodurilor reelei ni ,0 .

Se cere ca costul