www.cartiaz.ro Carti si articole online gratuite de la A la Z

ARHITECTURI DE REEA0. Generaliti. Terminologie1. Topologii de baz

2. Magistral (bus)3. Stea (star)4. Inel (Ring)

5. Topologii hibride6. Magistral Stea7. Daisy chained8. Structura ierarhic

9. Tipuri de reele4.1. ETHERNET (IEEE 802.3)4.2. TOKEN RING (IEEE 802.5)

1. Generaliti. TerminologieLAN Local Area Network dou sau o mie de calculatoare,

amplasate n apropiere, care partajeaz resurse, informaiiTOPOPLOGIE amplasarea fizic a reelei modul de aranjare fizic a

infrastructurii reelei: calculatoare, dispozitive de conectare (puni, hub-uri, switch-uri), etc.

METODA DE ACCES modul n care dispozitive plaseaz datele pe cablu. Principalele metode de acces: cele utilizate de reelele Etherenet (CSMA/CD) i cele utilizate de reelele Token Ring, FDDI (Token Passing)

LRGIME DE BAND msura capacitii de transmisie a mediului de reea, msurat n Mbps

www.cartiaz.ro Carti si articole online gratuite de la A la Z

2. Topologii de baz pentru reele locale

www.cartiaz.ro Carti si articole online gratuite de la A la Z

Exemple:

www.cartiaz.ro Carti si articole online gratuite de la A la Z

10 BASE - T

10 BASE 2

TOKEN RING

www.cartiaz.ro Carti si articole online gratuite de la A la Z

Arhitectura ETHERNETn 1973, la Centrul de Cercetri de la Palo Alto al corporaiei Xerox (PARC), Bob Metcalfe a proiectat i testat prima reea Ethernet. El a dezvoltat metode fizice de cablare ce conectau dispozitive pe Ethernet, ca i standardele care guvernau comunicaia pe cablu. De atunci, Ethernet a devenit cea mai rspndit tehnologie de reea.Iniial, comunicaia se desfura la viteza de cca. 3 Mbps, pe un singur cablu, partajat de toate dispozitivele din reea acesta permitea extinderea reelei fr a necesita modificri asupra dispozitivelor existente n reea.

n 1979 Digital Equipment Corporation (DEC) i Intel s-au asociat cu Xerox pentru standardizarea sistemului. Prima specificaie a celor trei companii, denumit "Ethernet Blue Book" a fost lansat n 1980, cunoscut i sub denumirea "DIX standard". Era un sistem pe 10 Mbit/s ce utiliza cablu coaxial gros ca backbone n interiorul unei cldiri, cu cabluri coaxiale subiri legate la intervale de 2.5 m pentru a conecta staiile de lucru. Cablul coaxial gros de regul de culoare galben a devenit cunoscut ca "Thick Ethernet" sau 10Base5. Explicaia acestei denumiri:

"10" este viteza de transfer (10 Mbit/s)

"Base" se refer la faptul c transmisia se face n banda de baz

"5" este prescurtarea de la lungimea maxim a cablului 500 m.

Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) a lansat n 1983 standardul oficial Ethernet denumit IEEE 802.3 dup numele grupului de lucru care a rspuns de dezvoltarea sa. n 1985 a lansat versiunea 2 (IEEE 802.3a) cunoscut sub denumirea "Thin Ethernet" sau 10Base2, n acest caz lungimea maxim a cablului este 185 m, chiar daca "2" sugereaz c ar trebui s fie 200 m.

Band de baz - caracteristic a tehnologiei de reea, n care numai o singur purttoare de frecven utilizeaz ntreaga band disponibil pentru fiecare transmisie.

www.cartiaz.ro Carti si articole online gratuite de la A la Z

Standardele Ethernet (IEEE 802.3) sunt standarde deschise (open) i independente de productorul de echipamente.

n anii care au urmat, Ethernet s-a dovedit c suport dezvoltarea tehnologiei, n special datorit extraordinarei flexibiliti i simplitii n implementare i nvare. Succesul Ethernet-ului se explic prin echilibrul ntre vitez, cost i uurina instalrii. n mod special, capacitatea versiunii 10BaseT s suporte funcionarea la 10 Mbit/s peste cablu torsadat neecranat de telefon (UTP) a reprezentat alegerea ideal pentru medii Small Office/Home Office (SOHO) - Ethernet este o tehnologie LAN, cu reele lucrnd de regul n aceeai cldire, conectnd dispozitive aflate n apropiere (maximum cteva sute de m. cablu ntre ele).

Standardul care guverneaz funcionarea reelelor Ethernet este IEEE 802.3 dup cum urmeaz:

Denumirea Standard Mediu de transmisie

Conectori Topologie Viteza de transfer

10 BASE 5 IEEE 802.3 Cablu coaxial gros (cupru)

Mufa vampir Magistral 10 Mbps500 m

10 BASE 2 IEEE 802.3 Cablu coaxial subire (cupru)

BNC MagistralDaisy chain

10 Mbps180 m

10 BASE T IEEE 802.3 Cablu torsadat cupru neecranat (UTP) / ecranat (STP)

J 45 (8 pini) Stea

1024 staii

10 Mbps

100 m10 BASE F10 BASE FL

IEEE 802.3 Cablu - fibr opticIdem cu 2 fire

ST Stea 10 Mbps2000 m

Fast Ethernet 100 BASE T- 100 BASE T4- 100 BASE TX- 100 BASE FX

IEEE 802.3u

Cablu torsadat neecranat (UTP) / ecranat (STP) CAT 5 4 perechi fire

2 perechi fire HQ2 fibre optice

100 Mbps

Gigabit Ethernet 1000 BASE T (1998)

IEEE 802.3z

IEEE 802.3ab

Fibr optic:sauCablu cupru

1 000 Mbps = 1 Gbps

10 Gigabit Ethernet (2002- 2006)

IEEE 802.3ae

Fibr optic:- single mode: 40 km- multimode: 300 m

10 000 Mbps =10 Gbps

Istoric al Ethernet-ului:http://www.ethernetalliance.org/technology/white_papers/A_Bit_of_History.pdf

Sistemul Ethernet const din trei elemente de baz:0. Mediul fizic prin care se transmit datele1. Un set de reguli de control al accesului la mediu, ncorporate n fiecare

interfa Ethernet, care permite mai multor calculatoare s arbitreze corect accesul la canalul Ethernet partajat

2. Cadrul Ethernet, ce const dintr-un set standardizat de bii, utilizat pentru a transporta datele prin sistem

Funcionarea Ethernet-ului0. Fiecare calculator echipat Ethernet poart denumirea de staie. O staie

lucreaz independent (nu exist dispozitiv central de control)1. Semnalele sunt transmise serial 1 bit n initatea de timp2. Accesul la mediu toate staiile concureaz egal pentru a transmite pe

mediu pe baza protocolului CSMA/CDProtocolul CSMA/CD

3. Carrier Sense (Detectarea purttoarei) fiecare staie ascult mediul, pentru a vedea dac este liber (quiet) nu exist nici un semnal (purttoare) pe canalul de transmisie. Dup fiecare transmisie de cadru, statia care a transmis ateapt un interval de timp (inter-gap time), ceea ceasigur faptul c accesul la canalul reelei este corect (fair) nici o staie nu le blocheaz pe celelalte.

4. Multiple Access (Acces multiplu) - fiecare staie are ans egal de a transmite nimeni nu are prioritate. Deoarece semnalele necesit un timpfinit pentru a cltori dintr-un capt n cellalt al sistemului Ethernet, primii bii nu ajung simultan la toate staiile. Ne-simind purttoarea, dou statii ndeprtate pot ncepe transmisia simultan (pentru fiecare dintre ele reeaua este liber) se produce coliziunea

5. Colision Detection (detectarea coliziunii) existena metodelor de detectare a coliziunilor staiile implicate sunt atenionate de producerea coliziunii i-i reprogrameaz instantaneu transmisia, utiliznd un mecanism de backup, special proiectat n acest scop. Ca parte a acestui mecanism, fiecare staie implicat alege un interval de timp aleator de ateptatre pn cnd ncepe retransmisia cadrului aceasta previne ca staiile s fac ncercri de retransmisie n acelai timp.

CONCLUZIE: coliziunile sunt evenimenteabsolut normale i ateptate (nu semnific, cderea reelei) pe Ethernet, indicnd faptul c protocolul CSMA/CD funcioneaz aa cum a fost proiectat. Pe msur ce se adaug noi staii reelei Ethernet i crete volumul de trafic, vor aprea mai multe coliziuni, ca parte a funcionrii normele a Ethernet-ului.Proiectarea sistemului este fcut astfel nct majoritatea coliziunilor s fie rezolvate n intervele de timp de ordinul microsecundelor.Dac numrul de coliziuni crete foarte mult (busy network) apar probleme de congestie a reelei sau cnd reeaua este ntrerupt, staiile ncep s-i mreasc

intervalul de ateptare (back-off) pn la iniierea retransmisiei, proces cunoscut sub denumirea de truncated binary exponential backoff metod automat, care permite adaptarea traficului la condiiile de funcionare ale reelei. Dup 16 ncercri nereuite, consecutive, de retransmisie a unui anumit cadru (frame), interfaa Ethernet va arunca cadrul.

O metod uzual de reducere a eventualelor congestii n reeaua Ethernet const n separarea unui singur segment n mai multe segmente, creind astfel mai multe domenii de coliziune (filtreaz cadrele n funcie de adresa MAC de destinaie)Astfel

reelele Ethernet implementeaz puni (bridge), care conecteaz dou segmente de reea creterea diametrului reelei i reglarea traficului. Punile pot transmite i recepiona ca i orice alt nod al reelei, dar ele nu funcioneaz ca un nod normal, deoarece nu genereaz propriul trafic. Varianta modern a punii este switch-ul punte multiport, care funcioneaz similar punii, dar poate oferi cte un segment dedicat pentru fiecare nod al reelei.

Punile / switch-urile pot reduce congestiile permind mai multe conversaii simultane pe diferite segmente, dar i ele sunt supuse limitrilor n segmentarea traficului. O caracteristic important a punilor / switch-urilor este aceea c permit transferul broadcast-urilor tuturor segmentelor conectate la reea. Acest comportament este necesar deoarece broadcast-urile Ethernet sunt destinate tuturor nodurilor din reea, dar

Domeniu de coliziune o singur reea CSMA/CD n care va aprea o coliziune, dac dou staii legate la sistem transmit simultan.Un sistem Ethernet poate fi compus din:

- un singur segment- mai multe segmente legate prin repetoare = o reea care funcioneaz ca un singur

domeniu de coliziune

pot pune probleme reelelor care s-au dezvoltat prea mult. Cnd un numr mare de staii transmit broadcast pe o reea mare, congestia poate fi la fel de puternic ca i n cazul cnd staiile ar fi pe un singur segment. Soluiile: utilizarea ruterelor (subnetare), care mpart reeaua n reele logice separate i care nu permit trecerea mesajelor broadcast, deoarece ruterul formeaz o margine logic a reelei crearea de VLAN-uri (Virtual LAN). VLAN-urile sunt domenii de broadcast, definite n interiorul unui switch, care permit controlul broadcast-ului, multicast-ului i unicast-ului n interiorul unui dispozitiv de nivel 2. VLAN-urile sunt definite pe un switch, ntr-o baz de date intern, cunoscut sub numele de VLAN Trunking Protocol (VTP) Database. Dup crearea VLAN, acestuia i sunt alocate porturi.

Reelele Ethernet pot suporta o multitudine de configuraii, dar acestea trebuie s respecte toate regulile de conectivitate impuse se standardul IEEE 802.3. Pentru simplitate, aceste reguli au fost concentrate ntr-una singur - REGULA 5 4 3, care spune c ntre oricare 2 staii ale reelei trebuie s existe:

- pn la 5 segmente nseriate- pn la 4 repetoare / concentratoare- pn la 3 segmente populate (segmente la care sunt ataate staii)

ntr-o configuraie linear simpl (magistral), 5 segmente (3 populate i 2 nepopulate) pot fi legate prin intermediul a 3 repetoare. n cazul unui backbone, concentratoarele legate la backbone pot fi legate la alte concentratoare, cu segmente nepopulate sub forma unei cascade pe 2 nivele. Primul nivel poate conine pn la 30 concentratoare i fiecare dintre acestea pot fi conectate la mai multe concentratoare, pentru a forma nivelul al doilea. Numrnd segmentele populate i nepopulate, precum i concentratoarele ntre 2 staii se observ c regula 5-4-3 se aplic i aici corect.

Pentru reelele Ethernet 10 Base T i 10 BASE F , existena segmentelor populate i nepopulate i pierde semnificaia, iar regula 5-4-3 devene regula 5-4: ntre 2 staii pot exista pn la 5 segmente de legtur i 4 concentratoare. La toate reelele cu cablu torsadat sau fibr optic, extinderea reelei poate fi fcut prin legarea concentratoarelor n cascad (2 nivele), fiecare cu topologie stea.

Livrarea datelor n reeaua EthetnetSistemul Ethernet lucreaz ca un best effort data delivery system . n fapt, nu exist garania livrrii sigure a datelor. Ethernet a fost conceput s produc un sistem care, n mod normal, livreaz datele extrem de bine. Totui erori apar, datorit : zgomotului electric n sistemul de cablaj. Nici un sistem LAN nu este perfect, de aceea, protocoalele

de nivel superior ale software-ului de reea sunt concepute s restabileasc sistemul dup eroare.

FAST ETHERNET (100 BASE T)Tehnologia este similar cu cea a 10 BASE T n termenii specificaiilor i limitrilor, dar are o lrgime de band mai mare.Interfeele de reea i porturile hub-urilor i switch-urilor opereaz la 100 Mbps.Uzual exist un LAN 10 BASE T care funcioneaz de la clieni la un hub/switch central i nu LAN 100 BASE T ca backbone pentru servere.Recomandare: utilizarea de cabluri UTP CAT 5 inclusiv pentru reele 10 BASE T, care vor putea fi folosite odat cu upgrade-ul la hub-uri / switch-uri ce funcioneaz la 100 Mbps, fr a fi necesar nlocuirea acestora.

GIGABIT ETHERNET Reea Ethernet ce lucreaz la viteza de 1000 Mbps (1 Gbps).Este o tehnologie bun, cu un mediu de transmisie rapid i n continuare are la baz Ethernet-ul, fiind posibil interfaarea cu orice reea Ethernet existent (cablu UTP CAT5).Este o tehnologie scump, care nu asigur ntotdeauna performanele anunate, n principal datorit reelelor deja existente , la care se face upgrade.

Cadrul Ethernet (IEEE 802.3)

Dimensiunea maxima a cadrului: 1500 bytes.Aceasta lungime dicteaza n cte cadre va fi mprit mesajul. Un mesaj lung va fi

impartit n cadre, care vor fi transmise pe rnd, cte unul odat.La staia receptoare, dupa ce ajung toate cadrele, ele sunt recombinate pentru a obine

mesajul.

Semnificatia cmpurilor cadrului:Antet (Preambul) asigur componentelor din reea timpul necesar detectrii prezenei

semnalului i citirii semnalului nainte de sosirea datelor - comunica faptul c urmeaz un cadru - anun prezena n reea a cadrului.

SFD Start Frame Delimiter 8 bii ce indic nceputul cadrului - n principal spune c urmeaza adresa de destinaie

Date conine datele furnizate de ctre nivelul superior (pachetul IP), nr. De bii din cmpul DATA, comunic dac mesajul este complet sau este un cadru din secventa i atunci se precizeaza 1/5, 2/5, etc., pentru a putea fi recombinant la destinaie.

Daca cadrul este mai mic dect dimensiunea minima = 46 bytes (de exemplu este ultimul cadru al unui mesaj lung) cmpul pad va fi umplut cu informaie pn cnd va atinge dimensiunea minim a cadrului de 46 de bytes.FCS Frame Check SequencePe baza unui algoritm matematic calculeaza CRC pentru intregul coninut al cadrului. n acest numar se introduce informaia coninut de cadru aceast valoare se recalculeaz la recepie, i dac cele dou numere coincid se consider cadrul necorupt.CRC Cyclical Redundancy Check Cum fiecare cadru este trimis ntr-un mediu partajat, toate adaptoarele Ethernet citesc

primii 48 bii ai cadrului care conin adresa de destinaie. Aceasta este comparat cu propria adres MAC i:

- dac cele dou adrese sunt identice, adaptorul de reea va citi ntregul mesaj- dac cele dou adrese suntdiferite, adaptorul de reea va abandona citirea

cadrului

ARHITECTURI DE REEA0. Generaliti. Terminologie1. Topologii de baz2. Magistral (bus)3. Stea (star)4. Inel (Ring)

5. Topologii hibride6. Magistral Stea7. Daisy chained8. Structura ierarhic

9. Tipuri de reele4.1. ETHERNET (IEEE 802.3)4.2. TOKEN RING (IEEE 802.5)

1. Generaliti. TerminologieArhitectura ETHERNETn 1973, la Centrul de Cercetri de la Palo Alto al corporaiei Xerox (PARC), Bob Metcalfe a proiectat i testat prima reea Ethernet. El a dezvoltat metode fizice de cablare ce conectau dispozitive pe Ethernet, ca i standardele care guvernau comunicaia pe cablu. De atunci, Ethernet a devenit cea mai rspndit tehnologie de reea.Iniial, comunicaia se desfura la viteza de cca. 3 Mbps, pe un singur cablu, partajat de toate dispozitivele din reea acesta permitea extinderea reelei fr a necesita modificri asupra dispozitivelor existente n reea.0. Mediul fizic prin care se transmit datele1. Un set de reguli de control al accesului la mediu, ncorporate n fiecare interfa Ethernet, care permite mai multor calculatoare s arbitreze corect accesul la canalul Ethernet partajat2. Cadrul Ethernet, ce const dintr-un set standardizat de bii, utilizat pentru a transporta datele prin sistemFuncionarea Ethernet-ului0. Fiecare calculator echipat Ethernet poart denumirea de staie. O staie lucreaz independent (nu exist dispozitiv central de control)1. Semnalele sunt transmise serial 1 bit n initatea de timp2. Accesul la mediu toate staiile concureaz egal pentru a transmite pe mediu pe baza protocolului CSMA/CDProtocolul CSMA/CD3. Carrier Sense (Detectarea purttoarei) fiecare staie ascult mediul, pentru a vedea dac este liber (quiet) nu exist nici un semnal (purttoare) pe canalul de transmisie. Dup fiecare transmisie de cadru, statia care a transmis ateapt un interval de timp (inter-gap time), ceea ceasigur faptul c accesul la canalul reelei este corect (fair) nici o staie nu le blocheaz pe celelalte.4. Multiple Access (Acces multiplu) - fiecare staie are ans egal de a transmite nimeni nu are prioritate. Deoarece semnalele necesit un timpfinit pentru a cltori dintr-un capt n cellalt al sistemului Ethernet, primii bii nu ajung simultan la toate staiile. Ne-simind purttoarea, dou statii ndeprtate pot ncepe transmisia simultan (pentru fiecare dintre ele reeaua este liber) se produce coliziunea5. Colision Detection (detectarea coliziunii) existena metodelor de detectare a coliziunilor staiile implicate sunt atenionate de producerea coliziunii i-i reprogrameaz instantaneu transmisia, utiliznd un mecanism de backup, special proiectat n acest scop. Ca parte a acestui mecanism, fiecare staie implicat alege un interval de timp aleator de ateptatre pn cnd ncepe retransmisia cadrului aceasta previne ca staiile s fac ncercri de retransmisie n acelai timp. CONCLUZIE: coliziunile sunt evenimenteabsolut normale i ateptate (nu semnific, cderea reelei) pe Ethernet, indicnd faptul c protocolul CSMA/CD funcioneaz aa cum a fost proiectat. Pe msur ce se adaug noi staii reelei Ethernet i crete volumul de trafic, vor aprea mai multe coliziuni, ca parte a funcionrii normele a Ethernet-ului.Proiectarea sistemului este fcut astfel nct majoritatea coliziunilor s fie rezolvate n intervele de timp de ordinul microsecundelor.Dac numrul de coliziuni crete foarte mult (busy network) apar probleme de congestie a reelei sau cnd reeaua este ntrerupt, staiile ncep s-i mreasc intervalul de ateptare (back-off) pn la iniierea retransmisiei, proces cunoscut sub denumirea de truncated binary exponential backoff metod automat, care permite adaptarea traficului la condiiile de funcionare ale reelei. Dup 16 ncercri nereuite, consecutive, de retransmisie a unui anumit cadru (frame), interfaa Ethernet va arunca cadrul.Livrarea datelor n reeaua EthetnetCadrul Ethernet (IEEE 802.3)

Dimensiunea maxima a cadrului: 1500 bytes.Aceasta lungime dicteaza n cte cadre va fi mprit mesajul. Un mesaj lung va fi impartit n cadre, care vor fi transmise pe rnd, cte unul odat.La staia receptoare, dupa ce ajung toate cadrele, ele sunt recombinate pentru a obine mesajul. Semnificatia cmpurilor cadrului:Antet (Preambul) asigur componentelor din reea timpul necesar detectrii prezenei semnalului i citirii semnalului nainte de sosirea datelor - comunica faptul c urmeaz un cadru - anun prezena n reea a cadrului.SFD Start Frame Delimiter 8 bii ce indic nceputul cadrului - n principal spune c urmeaza adresa de destinaieDate conine datele furnizate de ctre nivelul superior (pachetul IP), nr. De bii din cmpul DATA, comunic dac mesajul este complet sau este un cadru din secventa i atunci se precizeaza 1/5, 2/5, etc., pentru a putea fi recombinant la destinaie.FCS Frame Check SequenceCRC Cyclical Redundancy Check Cum fiecare cadru este trimis ntr-un mediu partajat, toate adaptoarele Ethernet citesc primii 48 bii ai cadrului care conin adresa de destinaie. Aceasta este comparat cu propria adres MAC i: