1

Curs 1

În primii ani ai apariției acestora, calculatoarele electronice nu acopereau gama necesară

de servicii în domeniu. La scurt timp însă, au fost propuse soluţii arhitecturale de creştere a

performanţelor sistemelor de calcul, ceea e a făcut ca viteza de calcul să cunoască o creștere

spectaculoasă, ajungând de la 1000 instrucţiuni pe secundă (ips) în 1945 la peste un milion de

miliarde de operații pe secundă în ziua de astăzi. Sub conducerea savantului A.M. Leiner, în

Marea Britanie, a fost construit primul complex de calcul. Complexul conținea doua

calculatoare diferite SEAC și DYSEAC, interconectate în așa fel încât fiecare dintre ele

servea pentru celălalt ca unitate de intrare-ieșire a datelor, ele putând opera pentru rezolvarea

aceleiași probleme. Ulterior au fost construite diverse complexe multicalculator, rămânând

deschisă problema accelerării rezolvarii unor probleme complexe ce nu permiterau divizarea

în parți relativ autonome, pentru distribuire între calculatoarele unui complex multicalculator.

Pasul următor a constat în crearea complexelor multiprocesor – complexe de calcul ce conțin

mai multe procesoare, operând sub dirijarea aceluiași sistem de operare. Printre primele

complexe multiprocesor au fost: PILOT (1958; institutul ANSI; 3 procesoare); LARC (1960;

firma UNIVAC; 2 procesoare); Stretch (1961; firma IBM); D825 (1962; firma Burroughs;

pâna la 4 procesoare și 16 module de memorie operativă). Dintre aceste complexe numai

D825 a fost un complex multiprocesor veritabil, de la el începând practic etapa creării

complexelor multiprocesor. Oricât de performante ar fi fost complexele de calcul, era

imposibil de realizat în cadrul fiecăruia sau cel putin a unuia din ele toate serviciile necesare

utilizatorilor, astfel că s-au creat sistemele de teleprelucrare a datelor (complexe de calcul la

care prin intermediul mijloacelor de transfer de date sunt conectate mai multe terminale,

asigurându-se intrarea-ieșirea de date și executarea de programe la distanță). Primele sisteme

de teleprelucrare a datelor au fost puse în funcțiune la începutul anilor’60.

Datorită faptului că numărul calculatoarelor era din ce în ce mai mare, precum și a

faptului că la fiecare din ele se stocau ceva informații din diverse domenii, a devenit necesar

schimbul operativ de informații la distanță între mai multe calculatoare. În acest scop au fost

construite rețelele de calculatoare – sisteme de calcul ce conțin mai multe calculatoare sau

terminale (stații) aflate la distanţă, care interacționează prin intermediul unui sistem de

transfer de date. Prima interconectare la distanță a două calculatoare a fost realizată în 1966

de către ARPA (Advanced Research Project Agency), agenție a departamentului de apărare al

SUA. În 1969 se instituie ARPANET, o rețea de 4 calculatoare în cadrul ARPA. Ulterior au

fost construite mai multe reţele inclusiv: RETD (1971, CTNE, Spania);

CYCLADES/CIGALE (1973, INRIA, Franța); TELENET (1973, TELENET Comunication,

SUA) care a evoluat în SPRINT; EPSS (1974, Ministerul Comunicaţiilor, Marea Britanie);

European Information Network – EIN (1975); EDS (1975, Ministerul Comunicaţiilor,

Germania); DATAPAC (1977, Canada); TRANSPAC (1978, France Telecom, Franţa);

Euronet (1979, Comunitatea Economica Europeana); Eunet (1982, Europa); NSF (1986,

National Science Foundation, SUA). În prezent functionează sute de mii de rețele, majoritatea

fiind rețele locale. O mare parte din rețelele existente sunt interconectate, formând așa numitul

ciberspațiu (cyber space). Ansamblul tuturor calculatoarelor interconectate între ele în cea mai

largă rețea de calculatoare din lume reprezintă așa-numitul INTERNET (INTERnational

NETwork).

2

Noțiuni introductive

Ca definiție, prin rețea de calculatoare ințelegem un ansamblu de echipamente de calcul

răspandite geografic, interconectate prin intermediul unor medii fizice de transmisie (cablu

torsadat, coaxial sau optic, linie telefonică, ghid de unde, mediul wireless), asigurandu-se în

acest fel utilizarea în comun de către un numar mare de utilizatori a tuturor resurselor fizice

(hardware), logice (software și aplicații de bază) și informaționale (baze de date) de care

dispune ansamblul de calculatoare conectate.

Se spune despre doua calculatoare că sunt interconectate dacă sunt capabile să schimbe

informații intre ele.

Prin lucrul în rețea înțelegem conceptul de conectare a unor calculatoare care partajează

resurse. Resursele pot fi:

date (baze de date);

aplicații (orice aplicație softeware);

periferice (elemente de automatizare, imprimante, scannere, etc.).

Astăzi echipamentele care se pot conecta la o rețea s-au diversificat astfel că dintr-o rețea

de comunicații pot face parte calculatoare, laptopuri, imprimante, telefoane, PDA-uri etc.

Exemple de rețele de comunicații: rețele de telefonie fixă, rețele de telefonie mobilă,

rețele de cablu TV, rețele de calculatoare etc.

Exemple de activități ce se pot realiza prin cooperarea între calculatoarele unei rețele de

comunicații:

transferul unui fișier de la un calculator la altul;

accesarea unei baze de date existente pe un alt calculator;

transmiterea mesajelor;

utilizarea resurselor hardware (imprimante, scannere, plottere, etc.) și software ale

unui alt calculator.

Realizarea unei rețele de calculatoare implică și costuri dar acestea trebuie puse în

legătură cu avantaje oferite de rețeaua de calculatoare. Trecem în revistă o parte dintre aceste

avantaje:

Schimbul de informații

Rețelele pot fi folosite cu succes la schimbul de informații, la comunicare. Un exemplu în

acest sens este E-mail-ului, care oferă posibilitatea unei comunicări rapide și ieftine.

Transferul de date

Datele pot fi copiate cu ușurință de la un calculator la altul prin intermediul rețelei. Ca

alternativă, datele pot fi de asemenea stocate central iar participanții pot obține accesul la

date. Un exemplu în acest sens este acessul fiecărei stații legate la baze de date centrale. Pot

exista și baze de date distribuite, stocate pe diferite calculatoare, dar care pot fi legate astfel

încât pentru un utilizator să apară ca o bază mare de date. Eficiența unei rețele depinde de

modul în care s-a conceput introducerea datelor.

Utilizarea comună a resurselor

Un mare avantaj al folosirii unei rețele constă în utilizarea comună a resurselor, ceea ce

duce la scăderea costurilor. Un exemplu în acest sens poate fi o imprimantă de mare valoare

3

care legată la rețea poate fi folosită de toate stațiile sau un program nou instalat pe un

calculator central care poate fi folosit de toate calculatoarele legate la cel central. Trebuie puse

în balanță costurile hardware economisite cu cele implicate de administrarea rețelei.

Partajarea sarcinilor

Acest aspect se referă la faptul că un calculator supraîncărcat este ajutat de unul mai putin

încărcat, astfel optimizându-se supraîncărcarea calculatoarelor din rețeaua respectivă.

Protecţia datelor

Datele fiind stocate pe un număr mic de calculatoare, este mai simplă actualizarea

tehnologiei de protecție a datelor (se poate implementa protejarea pe zone de acces). În

privința protecției datelor avem și dezavantaje datorită numărului mare de persoane care au

acces la date.

Pentru buna funcționare a unei rețele de calculatoare trebuie avute în vedere și unele

sarcini administrative. Printre acestea se află optimizarea întreținerii și asigurarea

disponibilității. În cazul defectării unor componente singulare rețeaua trebuie să fie în

continuare disponibilă, funcțiile componentelor defecte trebuind să fie preluate de alte

componente. Cu cât mai complexe şi mai mari sunt componentele rețelei, cu atât devine mai

importantă deținerea de instrumente de lucru care sa permită administrarea și intretinerea

ușoara a rețelei. Posibilitatea diagnosticării și intreținerii la distanță a rețelei facilitează

service-ul în această direcție.

Comunicațiile între echipamentele interconectate fizic și logic într-o rețea se realizează pe

baza protocoalelor de comunicații. Prin protocol se înțelege o suită de reguli de comunicare și

formate impuse pentru reprezentarea și transferul datelor între două sau mai multe

calculatoare sau echipamente de comunicație. Se folosesc numeroase suite de protocoale dar

scopul oricărei rețele de comunicații este acela de a permite transmisia informațiilor între

oricare două echipamente, indiferent de producător, de sistemul de operare folosit sau de suita

de protocoale aleasă. Echipamentele de interconectare (modem, hub, switch, bridge, router,

access point) sunt responsabile de transferul informațiilor în unități de date specifice (cadre,

pachete, datagrame, segmente, celule) și de conversiile de format ce se impun, precum și de

asigurarea securității comunicațiilor. Probleme specifice de securitate se identifică atât în

nodurile rețelei, precum și pe căile de comunicație (cablu sau mediu wireless).

Vulnerabilitățile unei rețele de comunicații

Conexiunea la Internet reprezintă o facilitate dar creează de cele mai multe ori mari

probleme de securitate pentru rețelele de comunicații. Fără a depinde de mediul fizic prin care

se realizează (cablu metalic, fibră optică sau mediul wireless) sau de specificul rețelei de

transmisie a informațiilor (de calculatoare, de telefonie fixă sau mobilă, de televiziune prin

cablu, de distribuție a energiei electrice), securitatea comunicațiilor reprezintă un aspect

esențial al serviciilor oferite, fiind critică în cazul informațiilor cu caracter secret din aplicații

fianciar-bancare, militare, guvernamentale și nu numai acestea. Vulnerabilitățile rețelelor de

comunicații si ale sistemelor informatice actuale pot antrena pierderi uriașe de ordin financiar

și nu numai. Aceste aspecte impun o analiză minuțioasă a riscurilor și vulnerabilităților

diferitelor rețele de comunicații, precum și găsirea soluțiilor, strategiilor, tehnicilor și

protocoalelor de securitate care să prevină aceste aspecte neplăcute.

Pentru asigurarea securității unei rețele s-au creat așa numitele servicii de securitate care

au scopul de a asigura securitatea aplicațiilor precum și a informațiilor stocate pe suport sau

transmise prin rețea. Când este vorba despre securitatea unei rețele apar mai multe aspecte,

cum ar fi: securizarea accesului fizic și logic, securitatea serviciilor de rețea, secretizarea

informațiilor etc.

4

În funcție de importanța informațiilor, de caracterul public sau privat al rețelei de

comunicații, indiferent de terminalul folosit (calculator, laptop, telefon mobil, PDA, iPOD,

bancomat etc.) se elaborează anumite politici de securitate care, pe baza analizei de securitate,

exprimă cel mai bine principiile care stau la baza adoptării unei anumite strategii de

securitate, implementată prin diverse măsuri specifice, cu tehnici și protocoale adecvate.

Pentru o analiză completă a securității trebuie avute în vedere toate aspectele referitoare la o

rețea de comunicații, interne și externe, hardware și software, factorul uman și de tip automat,

tipurile de rețea, topologiile și mediile de transmisie, protocoalele de comunicații, aplicațiile

rulate, riscurile de securitate și, nu în ultimul rând, costurile.

Un exemplu pentru faptul că atunci când se vorbește de securitatea comunicațiilor trebuie

să se țină seama de tipul rețelei și al comunicației este acela că trebuie făcută distincție între

procesele de comunicație în timp real care se realizează în cazul transmisiilor vocale sau

video și cele de transfer al informațiilor sub formă de fișiere. Apar riscuri mari de securitate în

aplicațiile de tip „peer-to-peer” (p2p), precum Skype, în care se desfăsoară procese de

comunicație în timp real, dar și atacuri la securitatea rețelei în paralel cu acestea, față de

serviciul de transfer al fișierelor, care este mai puțin critic din punct de vedere al timpului de

rulare, ceea ce permite efectuarea unor teste de asigurare a securității sistemului.

Securitatea unei rețele de calculatoare poate fi afectată de mai mulți factori, cum ar fi:

dezastre sau calamități naturale, defectări ale echipamentelor, greșeli umane de operare sau

manipulare, fraude. Primele trei tipuri de amenințări sunt accidentale, în timp ce ultima este

intenționată. Studiile efectuate au arătat ca jumătate din costurile implicate de incidente sunt

datorate acțiunilor voit distructive, un sfert dezastrelor accidentale și un sfert greșelilor

umane. Acestea din urma pot fi evitate sau, în cele din urma, reparate printr-o mai buna

aplicare a regulilor de securitate (salvări regulate de date, discuri oglindite, limitarea

drepturilor de acces).

Tipuri de rețele de comunicații

In funcție de criteriul de clasificare care se are în vedere, există mai multe tipuri de rețele

de calculatoare. Acestea se clasifică în primul rând în funcție de aplicabilitatea lor:

rețele de calculatoare

rețele telefonice

rețele de comunicații mobile

rețele de radio şi televiziune

rețele de televiziune prin cablu

rețele de comunicații prin satelit.

În continuare ne vom referi în special la rețelele de calculatoare și vom face referire,

acolo unde este cazul, la modalitățile de utilizare a celorlalte tipuri de rețele pentru transmisii

de date.

În funcție de criteriul utilizat, pentru clasificarea rețelelor vom avea:

Dupa tehnologia de transmisie:

rețele cu difuzare (broadcast);

rețele punct - la – punct („peer-to-peer”, pe scurt p2p).

5

Rețelele cu difuzare (broadcast) sunt rețelele care au un singur canal de comunicare ce

este partajat (poate fi accesat) de toate calculatoarele din rețea. Mesajul (numit pachet) poate

fi adresat unui singur calculator, tuturor calculatoarelor din rețea (difuzare) sau la un subset de

calculatoare (trimitere multiplă). Acest mod de transmitere este utilizat în general pentru arii

mici de acoperire.

Rețelele punct la punct sunt acele rețele care dispun de numeroase conexiuni între perechi

de calculatoare individuale, astfel că pentru a ajunge de la calculatorul sursă la calculatorul

destinație, un pachet s-ar putea să fie nevoit să treacă prin unul sau mai multe calculatoare

intermediare. Sunt posibile și trasee multiple, de diferite lungimi fără risc de coliziune a

pachetelor. Spre deosebire de rețelele cu difuzare, specifice în general rețelelor mai mici

(locale), rețelele punct la punct sunt specifice rețelelor mai mari.

Dupa mărimea rețelei:

rețele locale LAN;

rețele metropolitane MAN;

rețele de arie întinsă WAN.

Rețelele LAN (Local Area Network) sunt în general rețele private localizate într-o

singură camera, cladire sau într-un campus de cel mult cățiva kilometri. Într-o rețea locală

sunt interconectate mai multe calculatoare-gazdă (host) și unul sau mai multe servere. În rețea

pot fi incluse și alte echipamente terminale (imprimante, scannere, mașini de tip xerox etc.) pe

care utilizatorii le folosesc în mod partajat. Aceste rețele sunt caracterizate prin mărime,

tehnologia de transmisie, topologie. LAN - urile au în general dimensiuni mici iar timpul de

transmisie este limitat și cunoscut dinainte. În privința tehnologiei de transmisie, aceasta

constă dintr-un singur cablu la care sunt conectate toate calculatoarele (de aici vine numele de

difuzare). Aceste rețele functioneaza în general la viteze de transmisie cuprinse intre 10 și

1000 Mb/s, dar pot funcționa și la viteze mai mari, de până la zeci de Gb/s. In general aceste

viteze de transmisie se măsoara în megabiți/secundă (Mb/s) și nu în megabytes/secundă

(MB/s). Topologia unei rețele constă în dispunerea fizică în teren a calculatoarelor, cablurilor

și a celorlalte componente care alcatuiesc rețeaua, adică privește configurația spațială a

rețelei. Reţelele locale utilizează frecvent o tehnologie de transmisie bazată pe un singur cablu

tip Ethernet, din punct de vedere topologic fiind vorba de axa unui sistem "magistrală" (bus),

la care sunt ataşate toate maşinile. O reţea locală este o combinaţie de componente hardware

şi software:

sistemele de calcul care se interconectează

adaptoare sau plăci de reţea Network Interface Card (NIC);

mediul fizic de comunicaţie, care poate fi un cablu, dar şi unde radio, deci fără fir

(wireless);

unităţi de interconectare (concentratoare / repetoare / switches etc.);

software pentru administrarea reţelei.

Rețelele MAN - Metropolitan Area Network - reprezintă o extensie a rețelelor LAN și

utilizează în mod normal tehnologii similare cu acestea. Standardul IEEE 802-2001 descrie

MAN ca fiind o reţea care este optimizată pentru o întindere geografică mai mare decât

reţelele locale LAN, începând de la cartiere rezidenţiale, zone economice şi până la oraşe

întregi. Reţelele metropolitane MAN la rândul lor depind de canalele de comunicaţii, de la

transfer moderat până la transfer înalt de date. Aceste rețele pot fi atat private cât și publice.

6

Un aspect important al acestui tip de rețea este prezența unui mediu de difuzare la care sunt

atașate toate calculatoarele. Aceste rețele functionează, în general, la nivel de oraș.

Rețelele WAN - Wide Area Network - sunt acele rețele care acoperă o arie geografică

întinsă - deseori o țara sau un continent întreg. WAN-urile se folosesc pentru interconectarea

mai multor LAN-uri şi a altor tipuri de reţele, astfel încât să se faciliteze comunicarea între

persoane şi computere situate la distanțe mari unele faţă de altele. Vitezele WAN-urilor

variază între circa 1,2 Kb/s şi 16 Mb/s, iar sistemele bazate pe ATM (Asynchronous Transfer

Mode) sau linii închiriate pot atinge chiar viteze de transmisie mai mari de 156 Mb/s. WAN-

urile folosesc drept mediu tipic linii telefonice, linkuri cu microunde şi comunicaţiile prin

sateliţi. În această rețea calculatoarele se numesc gazde (sau host ). Gazdele sunt conectate

între ele printr-o subrețea de comunicație, numită pe scurt subrețea. Sarcina subrețelei este să

transmită mesajele de la gazdă la gazdă. Subrețeaua este formată din:

linii de transmisie, numite circuite, canale sau trunchiuri, care au rolul de a

transporta biții între calculatoare;

elemente de comutare, calculatoare specializate, folosite pentru a conecta doua sau

mai multe linii de transmisie.

Termenul generic pentru aceste calculatoare de comutare este router. Fiecare calculator

este în general conectat (face parte) la un LAN în care există un router, prin intermediul căruia

se face legătura între doua rețele diferite. Dacă doua router - e, care nu sunt legate între ele,

doresc sa comunice, atunci ele trebuie sa apeleze la un router intermediar. Subrețeaua este

organizată ca o rețea de tip punct-la-punct.

În WAN aspectele securității sunt diferite față de o rețea locală. Furnizorii de servicii de

Internet sunt cei care administrează rețeaua de transport și care aplică diferite politici și

măsuri de securitate. Responsabilitatea acestora este mult crescută deoarece numărul de

utilizatori este foarte mare și este dificil sau chiar imposibil să se administreze manual

rețeaua. În acest caz se pot folosi diferite programe sofware de securitate oferite de firme de

profil, care monitorizează și clasifică evenimentele din rețeaua de arie largă.

Din punct de vedere al configurării, specificul unei rețele de arie largă este total diferit de

cel al unei rețele locale. Într-o rețea locală se configurează plăcile de rețea din fiecare

calculator sau alt echipament terminal conectat la rețea și serverele locale, în timp ce într-o

rețea de arie largă accentul cade pe partea de configurare a routerelor sau a altor echipamente

de comunicații.

În cadul rețelelor locale sau de arie largă se disting și unele subtipuri, definite de

comunicațiile wireless prin unde radio, în funcție de tehnologia folosită, puterea de emisie și

aria de acoperire:

rețele personale (PAN –Personal Area Network) numite și piconet, asociate tehnicii

Bluetooth (BTH);

rețele locale wireless (WLAN – Wireless Local Area Network) asociate în general

comunicațiilor în standard IEEE 802.11, denumite si rețele WiFi;

rețele wireless de arie largă (WWAN – Wireless Wide Area Network) create pe baza

tehnologiilor de arie largă (ATM – Asynghronous Transfer Mode, WiMax –

Worldwide Interoperability for Microwave Access s.a.).

Rețelele la nivel global formează o rețea numită Internet. Internet se referă la World Wide

Web, reţeaua mondială unică de computere interconectate prin protocoalele (regulile) de

7

comunicare Transmission Control Protocol şi Internet Protocol, numite pe scurt TCP/IP.

Cuvântul "Internet" provine din împreunarea artificială şi parţială a două cuvinte englezeşti:

interconnected = interconectat şi network = reţea.

Intranet-ul este definit ca o legatură semi-permanentă între un Wan (Wide Area

Network) şi o filială a companiei. Fiind vorba de conexiuni LAN-LAN, riscul din punct de

vedere al securităţii este cel mai mic (se presupune că firmele au încredere în filialele lor). În

astfel de cazuri, compania are control asupra reţelelei / nodurilor destinaţie cât şi asupra celei

sursă. Spre deosebire de Intranet, care este relativ izolat, Extranetul este destinat comunicării

cu partenerii, clienţii, furnizorii şi cu angajaţii la distanţă. Securizarea unei reţele de

dimensiuni mari necesită îndrumări şi instrumente adecvate.

Dupa topologie:

rețele tip magistrală (bus);

rețele tip stea (star);

rețele tip inel (ring);

rețele combinate.

Prin topologie se întelege dispunerea fizica în teren a calculatoarelor, cablurilor și a

celorlalte componente care alcatuiesc rețeaua, deci se referă la configurația spațială a rețelei,

la modul de interconectare și ordinea existentă între componentele rețelei. La instalarea unei

rețele, problema principală este alegerea topologiei optime și a componentelor adecvate

pentru realizare. Atunci cand se alege topologia unei rețele, un criteriu foarte important care

se are în vedere este cel al performanței rețelei. De asemenea, topologia unei rețele implică o

serie de condiții: tipul cablului utilizat, traseul cablului, etc. Topologia unei rețele poate

determina și modul de comunicare a calculatoarelor în rețea. În domeniul rețelelor locale sunt

posibile mai multe topologii, din care doar trei sunt larg raspandite: linie, inel și stea.

Topologia magistraă - este cea mai simplă și mai uzuală metodă de conectare a

calculatoarelor în rețea. Aceasta este cea mai folosită atunci când se realizează rețele locale de

mici dimensiuni, iar performanțele nu trebuie sa fie spectaculoase. Acest model topologic se

mai numește și magistrală liniară, deoarece există un singur cablu numit trunchi care leaga

toate calculatoarele din rețea. Avantajul este atât acela al costului mai scazut (se folosește mai

puțin cablu), dar și acela că, în cazul ruperii unui cablu sau defectarii unui calculator, nu se

ajunge la oprirea întregii rețele. Cablul din această topologie poate fi prelungit pentru a

adăuga alte calculatoare fără a afecta calculatoarele deja aflate în rețea. Dezavantajul folosirii

unui singur cablu este ca, atunci când dorește sa transmită date, calculatorul trebuie sa "lupte"

pentru a castiga accesul (trebuie sa aștepte eliberarea cablului), la un moment dat numai un

singur calculator putând transmite mesaje.

8

Topologia magistrală

În cadrul topologiei stea - star - toate calculatoarele sunt conectate la un nod central (hub

- ul) care joacă un rol particular în funcționarea rețelei. Orice comunicație între două

calculatoare va trece prin acest nod central, care se comportă ca un comutator față de

ansamblul rețelei. Dacă se folosește un calculator central de mare putere, atunci rețeaua va

avea performanțe ridicate, însa defectarea acestuia duce la oprirea rețelei. Dacă un calculator

sau cablul care îl conectează la hub se defectează, numai calculatorul respectiv este in

imposibilitatea de a transmite sau receptiona date în rețea.

Topologia stea

Topologia inel - ring - conecteaza fiecare calculator de alte două calculatoare, imaginea

fiind aceea a unor calculatoare așezate în cerc buclă (nu există capete libere). Datele transmise

de un calculator trec prin toate calculatoarele intermediare inainte de a ajunge la destinație.

Dacă nu se folosesc cabluri suplimentare, oprirea unui calculator sau ruperea unui cablu duce

la oprirea întregii rețele. Performanțele unei rețele inel sunt ceva mai mari decat ale unei

rețele magistrală.

9

Topologia inel

In afara acestor topologii standard se pot folosi topologii combinate, dintre care cele mai

des utilizate sunt:

topologia magistrală-stea constă din mai multe rețele cu topologie stea, conectate prin

intermediul unor trunchiuri liniare de tip magistrală. Dacă un calculator se defectează,

acest lucru nu va afecta buna funcționare a rețelei, dar dacă se defectează un

concentrator (hub), toate calculatoarele conectate la el vor fi incapabile să mai

comunice cu restul rețelei

10

Topologia magistrală-stea

topologia inel-stea este asemănătoare topologiei magistrală – stea, deosebirea

constând în modul de conectare a concentratoarelor: în topologia magistrală - stea ele

sunt conectate prin trunchiuri lineare de magistrală, iar în topologia inel - stea sunt

conectate printr-un concentrator.

Topologia inel-stea

După tipul sistemului de operare utilizat:

rețele peer-to-peer;

rețele bazate pe server.

Rețelele peer-to-peer (de la egal la egal) sunt acele rețele în care partajarea resurselor nu

este facută de către un singur calculator, ci toate aceste resurse sunt puse la comun de către

calculatoarele din rețea. Aceste rețele au anumite caracteristici printre care putem aminti

faptul că implică costuri mici (de aceea sunt des utilizate de către firmele mici), se utilizează

atunci când zona este restrânsă, securitatea datelor nu este o problemă, organizația nu are o

creștere în viitorul apropiat. Într-o asemenea rețea toate calculatoarele sunt egale, un

calculator fiind și client și server, neexistând un administrator responsabil pentru întreaga

rețea.

Rețele bazate pe server (client / server) sunt acele rețele care au în componență un server

specializat: de fișiere și de tipărire; de aplicații; de poștă; de fax; de comunicații. Aceste rețele

asigură o bună partajare a resurselor, un nivel ridicat de securitate, totodată permițând

salvarea de siguranță a datelor.

Dupa tipul mediului de transmisie a semnalelor:

rețele prin medii ghidate (cablu coaxial, perechi de fire răsucite, fibră optică)

rețele prin medii neghidate (transmitere în infraroșu, unde radio, microunde)

Dupa tipul utilizatorilor:

11

private (de uz industrial, militar, civil)

publice

Dupa tipul accesului la mediu:

ethernet

token ring

token bus

arcnet

etc.

Toate rețelele au anumite componente, funcții și caracteristici comune, precum:

serverele sunt acele calculatoare care oferă resurse partajate pentru utilizatorii rețelei;

clienții sunt acele calculatoare care accesează resursele partajate în rețea de un server;

mediile de comunicație, reprezintă modul în care sunt conectate calculatoarele în rețea

(tipul cablului utilizat, a modemului);

datele partajate, reprezintă fișierele puse la dispoziție de serverele de rețea;

resursele: fișiere, imprimante și alte componente care pot fi folosite de utilizatorii

rețelei.

Alți termeni frecvent utilizați sunt:

subrețea, termenul este potrivit în contextul unei rețele larg raspandite geografic, și se

referă la colecția de ruter - e și linii de comunicație aflate în proprietatea operatorului

de rețea;

rețea: reprezintă combinația dintre o subrețea și gazdele sale (host - uri). În cazul unui

LAN, rețeaua este formată din cablu și gazde;

inter - reţea: se formează atunci când se leagă între ele rețele diferite. Legarea unui

LAN și a unui WAN, sau legarea a doua LAN - uri formeaza o inter - rețea.

Intrebări de verificare

Ce este o reţea de calculatoare?

Care sunt avantajele şi dezavantajele utilizării unei reţele de calculatoare?

Care sunt vulnerabilităţile unei reţele de calculatoare?

Care sunt principalele tipuri de reţele de comunicaţii?

12

Componentele de bază ale unei rețele

Vom prezenta în continuare principalele componente ale unei rețele de calculatoare.

Clienţi şi Servere

Adesea când o reţea se dezvolta şi sunt adăugate mai multe PC-uri, unul dintre ele va

acţiona ca un server, un centru de stocare şi dispecerizare a fişierelor şi aplicaţiilor

(programelor) utilizate de clienţi (utilizatori). Serverele gestionează şi accesul utilizatorilor la

echipamentele conectate în reţea, partajate de utilizatori (imprimante, periferice etc.).

Definirea unuia din PC-uri ca şi server este utilă în ideea de a extinde capacitatea unui singur

calculator în direcţia stocării şi gestionarii informaţiilor partajate, versus extinderea fiecărui

PC (raţiuni de costuri-performanțe). Fiecare PC conectat la un server se numeşte client pentru

diferenţiere ca şi funcţie în reţea. Într-o rețea nu este neapărat necesar să existe un server

dedicat (numai pentru funcţii de server).

Conexiuni şi cablaje

Există 3 tipuri primare de cablare (medii fizice) în reţele:

cablu torsadat (Twisted pair = TP), unul dintre standardele industriale cele mai

răspândite (în România)

cablu coaxial, asemănător celor din reţelele de televiziune (ca şi aspect), în curs de

dispariţie în domeniu, inclusiv în România

cablu optic (fibra optică), utilizat în conexiunile dintre segmente de reţele în reţele de

mare areal (metropolitane etc.), şi/sau în domenii agresive (corozive, cu vibraţii etc.)

reprezentând un mediu fizic de mare performanţă (viteze, fiabilitate) dar şi un preţ

mai ridicat .

Plăcile / adaptoarele de conectare la reţele (NIC-urile)

NIC-urile, plăcile/adaptoare de reţea (uzual numite în România) sunt instalate în carcasa

PC-ului, fiind conectate cu placa de bază, respectiv cu panoul din spate al PC-ului (mufe RJ

45). La calculatoarele portabile (notebook-uri) aceste plăci sunt de regulă inserate în

conexiuni (sloturi) accesibile din exterior sub forma unor interfeţe de tip PCMCI, având

forma cunoscută sub denumirea de PC Card. NIC-urile de tip Ethernet vor putea fi conectate

doar la medii fizice adecvate, respectiv reţele rapide sau lente (10/100Mhz). În ultimii ani

NIC-urile sunt prevăzute cu mai multe standarde, sub denumirea de plăci combo (conexiuni

tip Coaxial 10Base2, respctiv UTP/ 10Base-T). Pe cele mai moderne placi de baza din PC-uri

există mai nou moda încorporării şi a plăcilor de tip NIC, ceea ce duce la noi avantaje (preţ)

dar şi dezavantaje (în situaţii de defectare a oricărei placi). Unele NIC-uri suportă de

asemenea conexiuni “fără fir”, utilizând tehnologii radio sau IR (infraroşu) pentru

transmisiuni prin “aer”. Aceste NIC-uri au funcţiuni logice ca şi ale celor clasice (fir), având

diferenţe majore în partea de interfeţe fizice / traductori. Standarde precum PCI (Peripheral

Component Interconnect) şi ISA (Industry Standard Architecture) sunt disponibile atât la

plăcile standard PC, cât şi pe plăcile de reţea pentru portabile (notebook, laptop, agende

manageriale).

Hub-uri (repetoare)

Sunt simple dispozitive active care conectează grupuri de utilizatori. HUB-urile sunt

transparente la traficul de date, fişiere, e-mailuri, informaţiile primite pe un port fiind

distribuite pe toate celelalte porturi active. Este cunoscut ca un dispozitiv "neinteligent", el

neoperând activ în aşa numitul domeniu de coliziuni (conexiunile dintre PC-uri nefiind tratate,

13

dispozitivul îmbunătăţind doar nivelul semnalelor), motiv pentru care este cunoscut şi ca

repetor. Dat fiind evoluţia/scăderea preţurilor pentru dispozitivele active inteligente (switch-

uri, rutere) în acest moment HUB-ul nu mai reprezintă o soluţie promovată de firmele de

specialitate pentru extinderea rețelelor de calculatoare, exceptând situaţiile utilizate ca simplu

repetor. Ca şi repetoare există şi dispozitive dedicate, ele având în general şi alte elemente de

adaptare la extinderi ale rețelelor, în funcţie de mediul fizic de extensie, cum ar fi spre

exemplu extensia în exteriorul unei clădiri a unei rețele.

Puncte de Acces

Reţelele fără fir utilizează Puncte de Acces (Acces Point) – dispozitive care au funcţiuni

asemănătoare cu a hub-urilor şi, mai nou cu a switch-urilor şi a router-elor – şi interfeţe

specializate transmisiilor fără fir (aer-aer). Ele acţionează şi ca punți de legătură (bridges)

între reţele "cablate" şi reţele rapide Ethernet.

Comutatoare (switch-uri)

Reprezintă dispozitive active - mai inteligente decât HUB-urile, proiectate pentru a

gestiona eficient lărgimea de bandă utilizată de către utilizatori şi/sau grupuri de utilizatori.

Ele pot interpreta adresele din pachetul de date şi direcţiona fluxurile către segmentele reţelei,

fără a produce transmisii “oarbe” şi fără a supraîncărca traficul cu pachete de date cu

destinaţiile necunoscute. Pentru a izola transmisiile între porturi, switch-ul stabileşte o

conexiune temporară între sursă şi destinaţie, oprind-o atunci când transferul a luat sfârşit. Un

switch este similar cu un sistem telefonic cu linii private/personalizate.

Router-e (Routers)

Comparativ cu hub-urile şi switch-urile, router-ele sunt dispozitive active mai inteligente.

Ele utilizează adrese pentru pachetele de date pentru a determina care router sau staţie de

lucru va primi următorul pachet. Bazat pe o hartă a reţelei reprezentată ca şi o tabelă de

routare, router-ele pot asigura cel mai eficient traseu al datelor către destinaţie. În cazul în

care o legătură între două router-e se defectează, router-ele pot reface trasee alternative pentru

a păstra fluenţa traficului de date.

Standarde pentru rețele

Dezvoltarea rețelelor a condus la impunerea unor standarde universal acceptate de toți,

care au scopul de a unifica diverse variante ale tehnologiilor folosite şi definește un set de

reguli generale. Standardele sunt aprobate de organizatii internationale, cum ar fi: OSI

(International Standards Organisation), ECMA (European Computer Manufacturer's

Association), IEEE (Institute of Electrical and Electronical Engineers), ANSI.

Elaborarea standardelor pentru rețele a devenit necesară datorită diversificării echipamentelor

și serviciilor, care a condus la apariția de rețele eterogene din punctul de vedere al tipurilor de

echipamente folosite. ISO a elaborat un model arhitectural de referință pentru interconectarea

calculatoarelor, cunoscut sub denumirea de modelul arhitectural ISO-OSI (Open System

Interconnection).

Modelul ISO-OSI

14

Proiectarea, întreținerea și administrarea rețelelor de comunicații se poate face mai

eficient prin folosirea unui model de rețea stratificat. Modelul ISO-OSI împarte arhitectura

rețelei în șapte nivele (Layers), construite unul deasupra altuia, adaugând funcționalitate

serviciilor oferite de nivelul inferior. Fiecare nivel are rolul de a ascunde nivelului superior

detaliile de transmisie către nivelul inferior și invers. Nivelele superioare beneficiază de

serviciile oferite de cele inferioare în mod transparent. Acest model permite realizarea de

module software necesare funcționării rețelei care implementează diferite funcții (codare,

criptare, împachetare, fragmentare etc.). Modelul nu precizează cum se construiesc nivelele,

dar insistă asupra serviciilor oferite de fiecare și specifică modul de comunicare între nivele

prin intermediul interfețelor. Fiecare producator poate construi nivelele așa cum dorește, însă

fiecare nivel trebuie sa furnizeze un anumit set de servicii. Proiectarea arhitecturii pe nivele

determină extinderea sau îmbunătățirea facilă a sistemului.

Modelul ISO-OSI

În figura de mai sus, calculatoarele A și B sunt reprezentate pe baza modelului OSI.

Transferul datelor de la A la B, respectiv de la B la A, se face pe traseele marcate cu linie

continuă.

Nivelul fizic (Physical Layer) are rolul de a transmite datele de la un calculator la altul

prin intermediul unui canal de comunicație. Datele sunt văzute la acest nivel ca un șir de biți.

Problemele tipice sunt de natură electrică: nivelele de tensiune, durata impulsurilor de

tensiune, cum se inițiază și cum se oprește transmiterea semnalelor electrice, asigurarea

păstrării formei semnalului propagat. La acest nivel natura sursei de informație (date, voce,

15

audio, video) nu se mai cunoaste, ceea ce face ca procesul de comunicație să fie considerat

transparent.

Nivelul legaturii de date (Data Link Layer) corectează erorile de transmitere apărute la

nivelul fizic, realizând o comunicare corectă între două noduri adiacente ale rețelei. La acest

nivel biții sunt împărțiți în cadre, adică pachete încapsulate cu antet (H - header) și marcaj

final (T - trail), care includ adresele sursei (SA - Source Address) și destinației (DA –

Destination Address) pentru a se putea expedia datele între calculatoare. Cadrele sunt

transmise individual, putand fi verificate și confirmate de către receptor.

Nivelul rețea (Network Layer) asigură dirijarea unităților de date între nodurile sursă și

destinație, trecănd eventual prin noduri intermediare (routing ). Este foarte important ca fluxul

de date să fie astfel dirijat încât să se evite aglomerarea anumitor zone ale rețelei. În unele

LAN-uri, funcția nivelului de rețea se reduce la cea de stocare (buffering) și retransmisie a

pachetelor. În WAN-uri, la acest nivel se realizează operația de rutare a pachetelor, adică

stabilirea căilor optime de transmisie între noduri. Interconectarea rețelelor cu arhitecturi

diferite este o funcție a nivelului rețea.

Nivelul transport (Transport Layer) realizează o conexiune între doua calculatoare

gazdă (host) detectând și corectând erorile pe care nivelul rețea nu le tratează (răspunde de

siguranța transferului datelor de la sursă la destinație). Este nivelul aflat în mijlocul ierarhiei,

asigurând nivelelor superioare o interfață independentă de tipul rețelei utilizate. Funcțiile

principale sunt: stabilirea unei conexiuni sigure între doua mașini gazdă, inițierea transferului,

controlul fluxului de date și inchiderea conexiunii. La acest nivel mesajele de mari dimensiuni

pot fi fragmentate în unități mai mici, cu lungime impusă, procesate și transmise independent

unul de altul. La destinație, același nivel răspunde de refacerea corectă a mesajului prin

ordonarea fragmentelor indiferent de căile pe care au fost transmise și de ordinea sosirii

acestora.

Nivelul sesiune (Session Layer) stabilește și întreține conexiuni (sesiuni) între procesele

aplicației, rolul său fiind acela de a permite proceselor să stabilească "de comun acord"

caracteristicile dialogului și să sincronizeze acest dialog. O sesiune începe doar dacă legătura

între noduri este stabilită, deci este orientată pe conexiune. Nivelul sesiune este considerat ca

fiind interfața dintre utilizator și rețea.

Nivelul prezentare (Presentation Layer) realizează operații de transformare a datelor în

formate înțelese de entitațile ce intervin într-o conexiune. La acest nivel se realizează și

codificarea datelor (compresie, criptare) și reprezentarea lor în formatul standard acceptat, de

exemplu, prin codarea ASCII (American Standard Code for Information Interchange) a

caracterelor. Tot aici se supervizează comunicațiile în rețea cu imprimantele, monitoarele,

precum şi formatele în care se transferă fișierele.

La nivelul aplicație (Application Layer) se implementează algoritmii software care

convertesc mesajele în formatul acceptat de un anumit terminal de date real. Transmisia se

realizează în formatul standard specific rețelei. Nivelul aplicație nu comunică cu aplicațiile ci

controlează mediul în care se execută aplicațiile, punându-le la dispoziție servicii de

comunicație. Printre functiile nivelului aplicațtie se afă: identificarea partenerilor de

comunicație, determinarea disponibilității acestora și autentificarea lor, sincronizarea

aplicațiilor cooperante și selectarea modului de dialog, stabilirea responsabilităților pentru

tratarea erorilor, identificarea constrângerilor asupra reprezentării datelor, transferul

informației.

16

Acestor nivele li se asociază seturi de protocoale, denumite protocoale OSI. Un protocol

de comunicare reprezintă un set de reguli care determină formatul și modalitatea în care datele

sau informația pot fi trimise sau primite. Pe lânga modul de împartire pe verticală, în modelul

OSI se mai apelează la unul pe orizontală, adică fiecare start este subdivizat pe orizontală - în

aceste locuri aflandu-se protocoalele. Ca și principiu, un protocol M dintr-un strat 4 al

calculatorului sursă va comunica în calculatorul destinație cu protocolul M din stratul 4 al

mașinii respective.

Primele trei nivele de la baza ierarhiei (fizic, legatură de date, rețea) sunt considerate ca

formând o subrețea de comunicație. Subrețeaua este raspunzătoare pentru realizarea

transferului efectiv al datelor, pentru verificarea corectitudinii transmisiei și pentru dirijarea

fluxului de date prin diversele noduri ale rețelei.

Modelul OSI este foarte general, pur teoretic și asigură o mare flexibilitate în cazul

dezvoltării rețelelor prin separarea diverselor funcții ale sistemului pe nivele specifice.

Numărul relativ mare de nivele din acest model face necesară utilizarea unui mare număr de

interfețe și a unui volum crescut de secvențe de control. De aceea, în numeroase cazuri

Modelul OSI nu este implementat în intregime de producători, nivelele sesiune și prezentare

putând să lipseasca (unele din funcțiile atribuite acestora în modelul OSI fiind preluate de alte

nivele). Modelul OSI este un model orientativ, strict teoretic.

Drept exemplu de realizare a unui transfer de date între doua mașini gazdă vom prezenta

modul în care se citește o pagină web aflată pe un calculator situat la mare distanță. În primul

rând utilizatorul lansează un program pentru vizualizarea paginilor web (browser). Browser-ul

este entitatea aplicație care va "negocia" obținerea paginii solicitate. La nivelul aplicație se va

identifica existența resursei cerute de client (clientul este browserul, care-l reprezinta pe

utilizator) și a posesorului. Se realizează autentificarea serverului și se stabilește dacă acesta

este disponibil. Nivelul sesiune va stabili o conexiune între procesul client și procesul server

apoi nivelul transport se va ocupa de întreținerea conexiunii și de corectarea erorilor netratate

la nivelul rețea. În final, nivelul rețea va asigura transferul datelor în secvențe (pachete),

stabilind drumul acestora între server și client.

17

Bibliografie

A.Tanenbaum: Reţele de calculatoare (ediţia a IV-a), Byblos, Tg.Mureş, 2003

William Stallings: Cryptography and Network Security: Principles and Practice, a 4-a

editie, Prentice Hall, 2005

R. Lupşa - Reţele de calculatoare, Casa Cărţii de Ştiinţă, 2008

L. Scripcariu, I. Bogdan, S. Nicolaescu, Securitatea reţelelor de comunicaţii, Iaşi,

2008

Lars Klander, "Anti-hacker. Ghidul securitătii reţelelor de calculatoare", ALL

Educational, Bucureşti 1998