Referat Retele De Calculatoare2

Mai jos puteti citi fragmente din Referat Retele De Calculatoare2 si de asemenea puteti face Download Referat Retele de calculatoare2

Citeste fragmente din Referat Retele De Calculatoare2

§1. Noţiuni generale Scurt istoric Curînd după apariţia calculatoarelor electronice (1943), a demarat o cresc spectaculos. De exemplu, viteza de calcul se măreşte cu un ordin(de zece ori) la fiecare 5 ani, de la 1000 instrucţiuni pe secundă (ips) în 1945 la 1012ips = 1 Tips în 1995 şi 12,3 Tips în 2000. Însă în primii ani ele nici pe departe nu acopereau gama necesară de servicii în domeniu. Oferta era limitată de soluţiile adevărată revoluţie în industria informaţiilor. Performanţele calculatoarelor tehnologice existente. Şi deja în 1954 au fost propuse soluţii arhitecturale de creştere a performanţelor sistemelor de calcul. Sub conducerea savantului A.M.Leiner în Marea Britanie a fost construit primul complex de calcul SEAC+DYSEAC. Complexul conţinea două calculatoare diferite SEAC şi DYSEAC, interconectate în aşa mod, că fiecare dintre ele servea pentru celălalt ca unitate de intrare-ieşire a datelor. Astfel se efectua scimbul de informaţii între calculatoare, ele putînd opera pentru rezolvarea uneia şi aceleiaşi probleme. Experimentele au demonstrat că complexul de calcul se isprăveşte cu sarcini, irealizabile la cele două calculatoare dacă ele ar funcţiona aparte fiecare. Complex de calcul se numeşte sistemul din mai multe unităţi de prelucrare a informaţiilor, plasate la distanţe relativ mici (pînă la zeci de metri) unele de altele. Primele au fost create complexele de calcul multicalculator – complexe de calcul din mai multe calculatoare interconectate, ce operează ca un sistem unic pentru realizarea unor sarcini comune. Fiecare calculator funcţionează sub dirijarea sistemului de operare propriu, existînd, totuşi, şi componente de coordonare a funcţionării sistemului de calcul în ansamblu. Ulterior au fost construite diverse complexe multicalculator. Însă a rămas deschisă problema accelerării rezolvării unor probleme complexe, ce nu era posibil sau era dificil de divizat în părţi relativ autonome, pentru distribuire între calculatoarele unui complex multicalculator. Soluţia propusă constă în crearea complexelor multiprocesor – complexe de calcul ce conţin mai multe procesoare, operînd sub dirijarea unuia şi aceluiaş sistem de operare. Uzual ele sunt numite tot calculatoare, iar la performanţe ridicate – supercalculatoare. 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; până la 4 procesoare şi 16 module de memorie operativă). Dintre aceste complexe numai D825 a fost un complex multiprocesor veritabil. De la el începe, practic, etapa creării complexelor multiprocesor. Au devenit larg cunoscute complexele multiprocesor ILLIAK-IV (1971; 64 procesoare; 200 Mips), Cray-1 (1976; firma Cray Research, 10 Bips); SP2 (1995; firma IBM; 1 Tflops); T3E 1200E (1997; firma Cray Research; 2,4 Tflops); ASCI White (2000; firma IBM; 12,3 Tflops) ş.a. O problemă acută, apărută odată cu implementarea calculatoarelor, era multiaccesul la distanţă la resursele acestora. Nu orice unitate economică, nemaivorbind de multe persoane particulare, îşi puteau permite procurarea unor calculatoare proprii, ele fiind relativ scumpe. Soluţia propusă consta în crearea sistemelor de teleprelucrare a datelor - un complex de calcul la care prin internediul mijloacelor de transfer date sunt conectate mai multe terminale. Într-un aşa sistem se asigură intrarea-ieşirea de date şi executarea de programe la distanţă. Primele sisteme de teleprelucrare a datelor au fost puse în funcţiune la începutul anilor’60. Oricât de performante ar fi fost complexele de calcul, era imposibil de realizat în cadrul fiecăruia sau cel puţin a unuia din ele toate serviciile necesare utilizatorilor. Calculatoare se fabricau mai multe. La fiecare din ele se stocau ceva informaţii din diverse domenii. A devenit necesar schimbul operativ de informaţii la distanţă între mai multe calculatoare. În acest scop au fost construite reţelele de calculatoare – sisteme de calcul ce conţin mai multe calculatoare sau terminale (staţii), plasate fie şi la distanţă, care interacţionează prin intermediul unui sistem de transfer date . Prima interconectare la distanţă a două calculatoare a fost realizată în 1966 la iniţiativa şi cu susţinerea agenţiei ARPA (Advanced Research Project Agency) a departamentului al SUA. Un calculator TX-2 din Messacusetts Institute of Technologi (Statul Messacusetts) a fost conectat, prin intermediul unui canal de comunicaţii dedicat, cu un calculator Q-32 al firmei System Development din Santa Monike (statul California). Una din primele reţele cu comutare de mesaje a fost AUTODIN I, construită la mijlocul anilor 60 de firma Western Union pentru Departamentul Apărării al SUA. În 1968 la National Phyzix Laboratory (Marea Britanie) a fost lansat în funcţiune reţeaua experimentală NPL, iar în 1969 – primele tranşe ale reţelelor ARPANET (firma Bold, Beranec and Newman, SUA), SITA (Societee Internationale de Telecomunication Aeronautique), TYMNET (firma TYMSHARE, SUA) şi CYBERNET (firma CDC, SUA). Ulterior au fost construite mai multe reţele inclusiv: RETD (1971, CTNE, Spania); CYCLADES/CIGALE (1973, INRIA, Franţa); 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 Economică Europeană); Eunet (1982, Europa); NSF (1986, National Science Foundation, SUA). În prezent funcţionează sute de mii de reţele, majoritatea cărora sânt reţele locale. O mare parte din reţelele existente sunt interconectate, formând aşa numitul ciberspaţiu (cyber space). Cea mai mare comunitate de reţele din lume este Internet care interconectează peste 200 mii reţele, 130 mln. staţii, deserveşte circa 400 mln. utilizatori. §2. Staţii şi tehnologii de cooperare în reţele Staţii în reţele Într-o reţea de calculatoare sistemul de transfer date interconectează staţiile reţelei. În funcţie de destinaţie, staţiile pot fi: calculatoare, terminale, imprimante, ş.a. Calculatoarele unei reţele pot fi atât servere, ce prestează servicii altor utilizatori din reţea, cât şi spaţii de lucru – calculatoare personale, utilizate în scopuri individuale de către fiecare utilizator în parte. La servere se stochează informaţiile, inclusiv produsele program. Ele prestează diverse servicii informatice de la acces, gestiune şi transfer de fişiere la prelucrarea de loturi la distanţă şi conferinţe electronice. Un server poate fi dedicat sau nededicat. Serverele dedicate nu pot fi utilizate concomitent şi ca staţie de lucru, pe când cele nededicate pot fi utilizate. Terminalele sunt dispozitive, care permit utilizatorului accesul la resursele reţelei, fără a dispune de facilităţile proprii de prelucrare şi stocare a datelor. Uzual un terminal include un monitor pentru afişarea de informaţii şi o tastatură pentru intrarea de comenzi şi date. Utilizarea unui terminal în loc de un calculator personal, pentru acces la resursele unei reţele de arie largă, restrânge în mare măsură serviciile disponibile. Tehnologii de cooperare în reţele. Interconectarea staţiilor în reţea este impusă de necesitatea cooperării lor la prelucrări de date. Această cooperare poate fi realizată în mai multe moduri. Sunt larg cunoscute patru tehnologii majore de cooperare a staţiilor în reţele: Stăpân-aservit (master slave); server-de-fişiere (file server); client-server; egal-la-egal (peer-to-peer). Tehnologia stăpân-aservit, aplicată la două staţii ce coopereazeă în reţea din care cel puţin una este calculator, prevede gestionarea de către o staţie calculator atât a procesului de prelucrare, cât şi a procesului de transmisie a datelor între aceste staţii. Această tehnologie a fost implementată mai întâi în sistemele de teleprelucrae a datelor. Sistemele respective includeau un calculator sau un complex de calcul la care erau conectate mai multe terminale prin intermediul unor canale de transfer date şi a multiplexoarelor de transmisie date sau a procesoarelor frontale. În primii ani de utilizare, terminalele erau simple, realizau doar nişte funcţii elementare de intrare-ieşire a datelor. Deaceea era natural, că atât procesul de prelucrare, cât şi procesul de transmisie a datelor să fie gestionate la calculatorul central. Aceasta a şi determinat denumirea tehnologiei realizate stăpân-aservit. Ulterior, chear fiind implementate mini-şi-microcalculatoare, conectate în acelaş mod la calculatorul central, mult timp s-a utilizat tehnologia stăpân-aservit deja realizată, mini şi microcalculatoarele emulând, pur şi simplu, operarea terminalelor respective. Tehnologia server-de-fişiere prevede partajarea de date (fişiere) în reţea, folosind calculatoare servere – de – fişiere. Fişierele sunt stocate la server de utilizatori şi/sau administratorul reţelei. Utilizatorul de la staţia sa accesează serverul de fişiere respectiv de fiecare dată când are nevoie de informaţiile dintr-un asemenea fişier. Tehnologia client-server este concepută pentru repartizarea eficientă a funcţiilor prelucrării de date între staţiile reţelei. Un sistem client-server include trei componente de bază: serverul de baze de date (DataBase server numit şi “back end”); aplicaţia-client iniţiată de staţia client, numită şi “front end”, şi reţeaua de transfer date. Funcţiile, ce le revin staţiilor cooperante, au caracter diferit. Serverul se preocupă de gestiunea raţională a resurselor pentru multiplii clienţi. Staţia cient serveşte pentru relizarea interacţiunii cu serverul de baze de date, realizând şi funcţii de prelucrare locală a datelor. Transferul de date între staţia-client şi server se relizează prin reţeaua de transfer date. În acest scop atât la staţia client, cât şi la server rulează produse program anumite care interacţionează între ele. Modelul client-server prevede distribuirea raţională a lucrărilor de prelucrare a datelor între staţia-cliant şi staţia-server. La un calculator poate rula un program-client, un program-server sau ambele. Termenul “client” se referă la partea care a iniţiat o tranzacţie: staţia-calculator sau produsul program pespectiv. Serverul recepţionează cererile din reţea, le examinează şi execută anumite operaţii, de obicei accesări de informaţii în baze de date şi extragerea lor. De menţionat, că o parte uneori considerabilă a lucrărilor necesare se execută la staţia-client, astfel reducându-se şi traficul transferului de date în reţea. Diverse aplicaţii de tip client-server pot rula pe unul şi acelaş calculator. Un server suportă execuţia mai multor aplicaţii simultan, adică deservirea mai multor staţii-client concomitent. Deasemenea, se poate întâmpla ca deservirea cererii unei staţii-client să implice mai multe servere din reţea. Tehnologia client-server contribuie esenţial la dezvoltarea sistemelor deschise, realizând accesul pentru diverse staţii-client la unul şi acelaş server din mai multe posibile. Ea asigură performanţe mai înalte decât tehnologia server-de-fişiere. Tehnologia egal-la-egal prevede cooperarea între staţii în mod egal, fără evidenţierea uneia sau câtorva staţii cu funcţii speciale de dirijare, cum este la tehnologia stăpân-aservit, fără evidenţierea unor servere cu fişiere partajate între mai mulţi utilizatori, cum este la tehnologia server-de-fişiere, şi fără evidenţierea unor programe-cient şi prgrame-servere, cum este la tehnilogia client-server. Fiecare din staţiile cooperante, conform tehnologiei egal-la-egal, realizează funcţiile necasere de administrare, procesare, control şi prezentare date. Tehnologia egal-la-egal se foloseşte pe larg în reţelele locale mici. §3. Transferul de date în reţele Schimbul de date între staţiile reţelelor de caculatoare este efectuat de reţeaua de transfer de date, numită uneori, pur-şi-simplu, subreţea. O subreţea constă din canale de transfer de date şi noduri de comutaţie, ce operează conform unui ansamblu de produse program speciale. La rîndul său un canal de transfer date este format din perechea de echipamente de terminaţie a circuitului de date (ETCD) şi canalul de comunicaţie ce le interconectează. ETCD asigură acordarea spectrală şi de amplitudine a semnalelor staţiei şi a canalului de comunicaţie şi, de asemenea, veridicitatea necesară a transferului de date. Pentru canalele analogice, funcţiile ETCD sunt realizate de modemuri. Canal de comunicaţie sau circuit de date este mediul fizic prin care se transmit semnalele. Canalele de comunicaţie se separă în cadrul liniilor de comunicaţie prin multiplexare, utilizînd echipamente speciale. În cadrul unei linii de comunicaţie pot fi separate mai multe canale. Liniile de comunicaţie pot fi: fire deschise (din oţel, din cupru sau bimetalice, fire cablate, cabluri coaxiale, cabluri optice, linii cu microunde şi cosmice (prin satelit). Ca exemplu de fire cablate pot servi cablurile telefonice cu fire torsadate. Ele pot conţine de la 4, 10 pînă la 100 şi chiar mii de perechi într-un cablu. Cablul coaxial, numit şi cablu ecranat, constă dintr-un fir conductor de cupru acoperit cu un strat izolator de plastic, ecranat de o plasă din sîrmă, acoperită, la rîndul ei, cu un strat protector de plastic. Cablurile optice înlocuiesc treptat cablurile coaxiale. Un cablu optic constă dintr-o fibră de sticlă sau plastic transparent de diametru foarte mic (sutimi de mm), acoperită cu un strat de plastic. Semnalul optic, în formă de impulsuri de lumină generate de o sursă laser, este transmis prin fibra optică. Cablurile optice pot avea o capacitate foarte mare - mai mulţi Gbps. Firma MCI (SUA) în 1998 a implementat linii optice de transfer de date cu capacitatea unei fibre de 80 Gbps. În condiţii de laborator în cadrul unei fibre au fost formate 512 canale, fiecare din care cu viteza de transfer date OC-48 (2,488 Gbps); adică pe o singură fibră optică se asigură o viteză sumară de transfer date de 1,27 Tbps=1,27*1012bps. Liniile cu microunde operează în diapazonul de unde ultrascurte, au capacitate mare şi asigură o protecţie bună la perturbaţii. Ele constau din şiruri de staţii de retransmisie, plasate în raza vizuală directă a antenelor lor (pînă la 40-50 km). Se folosesc, deşi mai rar, şi linii cu microunde troposferice cu raza de acţiune a unei staţii de pînă la 800 km. De o răspîndire largă se bucură liniile cosmice – linii cu microunde ce utilizează retranslatoare instalate pe staţii-satelit ai Pămîntului. După caracterul legăturii,canalele de comunicaţie pot fi comutabile şi necomutabile. Canalele comutabile constau dintr-o secvenţă de segmente, interconectarea în serie a cărora se efectuiază la nodurile de comutaţie. De exemplu, canalele telefonice se comutează la centralele telefonice. Canalele comutabile se formează temporar, pe durata transmisiei de date; ulterior ele se desfiinţează. Canalele necomutabile, numite şi dedicate, sunt canale permanente între perechea de noduri sau perechea de staţii respective ale reţelei. Ele sunt mai calitative, dar şi mai costisitoare. Caracteristicile unor canale, utilizate pentru transferuri de date, sunt prezentate în tabelul 1. Mediile de transmisie, folosite în reţelele locale, vor fi descrise în §7. Nodurile de comunicaţie sunt destinate comunicării canalelor sau a traficului de date între canalele reţelei. Utilizarea lor permite reducarea numărului de canale şi, respectiv, a costului reţelei. În funcţie de metoda de comutare implementată, există noduri de comunicare de canale, noduri de comutare de masaje şi noduri cu comutare de pachete. Unele detalii referitoare la funcţionarea reţelelor cu asemenea noduri de comutaţie pot fi regăsite în §4. Tabelul 1. Caracteristicile unor canale utilizate pentru transferul datelor. Tipul transmisiei Denumire canal Viteza de transmisie Tipul conexiunii Analogică Telefonic 0,3-56Kbps 0,3-56 Kbps Comutată Numerică Telefonic DSO 56;64 Kbps Dedicată Numerică Trunchi (cadru) T1 (DS1) 1,544 Mbps Dedicată Numerică Trunchi (cadru) E3** 2,048 Mbps Dedicată Numerică Trunchi (cadru) T3 (DS3) 44,768 Mbps Dedicată Numerică Tub ISDN, acces de bază 2B+D 144 Kbps Comutată Numerică Tub ISDN, acces de primar 30B+D** 2,048 Mbps Comutată Numerică Tub ISDN, acces de primar 23B+D* 1,544 Mbps Comutată Numerică Canal STS-n sau OC-n, unde n=1,3,9,12,18,24,36,48 sau 192 (10 Gbps) Nx51,84 Mbps Comutată Numerică Canal STM-n (SDH) Nx155 Mbps Comutată *Este utilizat în SUA, Canada şi Japonia **Standard CCITT, este utilizat în Europa, Africa ş.a. §4. Clasificarea reţelelor. Dintre diversele criterii de clasificare a reţelelor de calculatoare cele mai răspîndite sunt: aria de cuprindere; topologia; tehnica transferului de date, inclusiv de comunicaţie. După aria de cuprindere se deosebesc reţele de calculatoare: locale-LAN (Local Area Network); metropolitane- MAN (Metropolitan Area Network); de arie largă- WAN (Wide Area Network). Reţelele locale includ staţii (calculatoare, terminale) şi sistemul de transfer date, plasate în aria uneia sau a câtorva clădiri megieşe la distanţe de la sute de metri pînă la cîţiva kilometri. Reţelele metropolitane cuprind aria unui oraş, asigurând distanţe între componente de pînă la zeci de kilometri. Reţelele de arie largă nu sunt limitate, practic, în aria posibilă de cuprindere. În caz general terminalele, calculatoarele pot fi plasate în cele mai îndepărtate colţuri ale Pământului. Legăturile dintre cmponentele de bază ale unei reţele caracterizează topologia reţelei. După topologie se deosebesc reţele (fig.2): stea; arbore; magistrală; inel; plasă; fiecare-cu-fiecare sau completă. La toate aceste topologii, cu excepţia topologiei magistrală, staţiile şi nodurile de comutaţie sunt conectate prin canale punct-la-punct, realizînd comunicarea directă, fără comutaţie, între perechile de staţii sau noduri adiacente. La topologia magistrală, însă, toate staţiile sunt conectate la un mediu comun de transmisie date. Ca mediu de transmisie pot servi: cablul coaxial, firele torsadate şi fibra optică. Un caz particular al reţelelor de topologie magistrală sunt reţelele radio cu difuzare, în care ca madiu de transmisie se foloseşte spaţiul înconjurător. Cea mai frecvent întîlnită, la reţelele de arie largă, este topologia plasă Ea oferă două sau mai multe căi de transmisie date între fiecare pereche de noduri. În acest mod se asigură o fiabilitate mai înaltă de funcţionare, comparativ cu topologia arbore. Cea mai fiabilă, din punctul de vedere al legăturilor între noduri, este topologia cmpletă Ea este însă şi cea mai costisitoare, din cauza utilizării celor mai multe canale de comunicare. În funcţie de tehnica transferului de date utilizată, reţelele de transfer date se împart în: reţele cu comunicaţii comutate; reţele cu difuzare. Reţelele cu comunicaţii comutate constau din noduri de comutaţie (NC) interconectate prin canale de comunicaţie În funcţie de tehnica de comunicaţii implimentată, se deosebesc: reţele cu comutare de circuite; reţele cu comutare de mesaje; reţele cu comutare de pachete. Reţelele cu difuzare au un singur canal de comunicaţie, partajat între staţiile ataşate. Cînd o staţie transmite, toate celelalte pot recepţiona informaţiile respective. Destinatarul este indicat printr-un identificator special (adresă). În asemenea reţele se cere coordonarea accesului staţiilor la mediul pentru transmisie. În funcţie de mediul de transmisie utilizat şi aria de cuprindere,se deosebesc: reţele radio cu difuzare; reţele de sateliţi cu difuzare (cosmice); reţele locale cu difuzare. În reţelele cu comutare de circuite, nodurile de comutaţie, denumite comutatoare de circuite, la cerere stabilesc conexiunile solicitate între canalele de comunicaţie adiacente. Pentru transferul de date între două staţii, mai întîi se stabileşte conexiunea între ele via nodurile de comunicaţie respective. Circuitul comutat format are o viteză uniformă de transmisie pe toată lungimea sa. După transmisia de date, când necesitatea în păstrarea conexiunii decade, conexiunea se desfiinţează. În reţelele cu comutarea de mesaje, nodurile de comutaţie, comutatoare de mesaje, recepţionează fiecare mesaj, îl memorizează temporar, determină canalul de ieşire şi retransmit mesajul următorului nod din reţea în conformitate cu destinaţia lui. De menţionat, că transmisia unui mesaj la un alt nod se face doar după recepţia lui în întregime şi analiza respectivă. Comutarea de pachete este o dezvoltare firească a comutării de mesaje. Ea înlătură în mare măsură neajunsurile mai esenţiale ale comunicării de mesaje: se reduce durata transmisiei şi capacitatea necesară a memoriei nodurilor de comunicaţie. Pentru aceasta se limitează dimensiunea unităţilor de date ce pot fi transmise în reţea. Dimensiunile tipice sunt de la zeci de octeţi pînă la cîteva mii de octeţi. Dacă mesajul de transmis depăşeşte limita stabilită, atunci el se împarte de către staţia-sursă în segmente mai mici respective. La fiecare segment sunt adăugate anumite informaţii de control, formînd unitatea de date numită pachet. Fiecare pachet este transmis prin reţea, de la un nod la altul, pînă la la staţia-destinaţie. La staţia-destinaţie din pachete aparte este asamblat mesajul corespunzător. Se fabrică noduri de comutaţie a pachetelor cu viteza de lucru de pînă la zeci de mln. pachete pe secundă. De exmplu, comutatorul Core Builder Enterprise Switch asigură comutarea a 50 mln.pach./s, iar comutatorul Switch E8 al Berklei Network – circa 70 mln.pach./s. §.5. Caracteristici de bază Caracteristicele unei reţele pot fi privite atît din punctul de vedere al utilizatorului, cât şi sub aspectul intern al reţelei însăşi. Anume a doua categorie de caracteristici şi asigură, pînă la urmă, performanţele serviciilor oferite abonaţilor. Ea include caracteristici ale componentelor, dar şi caracteristici de ansamblu, cum ar fi topologia reţelei. Aceste caracteristici sunt de domeniul de interes mai cu seamă al grupurilor de proiectare şi de administrare a reţelei. În continuare se vor prezenta unele caracteristici din prima categorie. Fiecare utilizator solicită servicii de la o reţea prin cereri (interpelări) concrete, formulate în conformitate cu anumite reguli. Deci, pentru utilizator performanţele reţelei sunt reflectate de caracteristicile deservirii cererilor sale. Dacă ţinem cont de mulţimea utilizatorilor în ansamblu, atunci o reţea se caracterizează, din punctul de vedere al utilizatorilor, prin capacitate (productivitate), cost, durata de răspuns la o cerere, fiabilitate şi gama de servicii oferite. Capacitatea caracterizează puterea reţelei de deservire a cererilor utilizatorilor şi se determină de volumul lucrărilor respective, ce pot fi efectuate într-o unitate de timp. Deseori ea se apreciază prin numărul total al utilizatorilor, ce pot fi deserviţi, sau cel al cererilor, ce pot fi îndeplinite într-o unitate de timp. h h h h h h h Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø 옍ćŨⴁ؄萏Э葞Эᘀreţelei se determină ca suma costurilor componentelor acesteia. Durata de răspuns, numită şi întîrziere, se determină de la momentul lansării cererii în reţea până la apariţia primului caracter al mesajului de răspuns. Cerinţele către această caracteristică deviază, în funcţie de regimul de interacţiune a utilizatorului cu reţeaua: dialog, cerere-răspuns sau “pe loturi” (engl. batch). O interacţiune “utilizator-reţea” constă din două etape: pregătirea şi lansarea de către utilizator a cererii în reţea; deservirea şi redarea de către reţea a mesajului de răspuns. Regimul de dialog presupune atingerea scopului scontat (soluţionarea unei probleme, examinarea unui document, consultarea unei baze de date) în rezultatul unei secvenţe de interacţiuni “utilizator-reţea” dependente între ele – formularea următoarei cereri în funcţie de răspunsurile la cele precedente. Regimul cerere-răspuns presupune atingerea scopului scontat în rezultatul unei singure interacţiuni “utiliuator-reţea”, independenţa cererilor între ele. Regimul “pe loturi” presupune atingerea mai multor scopuri (de exemplu, soluţionarea unui set de probleme independente) în rezultatul unei singure interacţiuni “utilizator-reţea”. În acest scop într-un lot, ce formaeză cererea, sunt grupate mai multe sarcini independente. Durata medie de răspuns nu trebuie să depăşească, de regulă: pentru cererile de dialog – 2-3 s cel mult 15s; pentru cererile în regimul cerere-răspuns – 30-90s cel mult 3-5min; pentru cererile “pe loturi” – câteva ore sau chiar câteva zile. Fiabilitatea ecte capacitatea reţelei de a-şi îndeplini funcţiile în condiţiile date, disponibilitatea serviciilor oferite pentru utilizatorii săi. Ea poate fi apreciată prin raportul duratei medii ponderate de funcţionare normală a serviciilor în reţea la durata totală a reţelei ( durata funcţionării normale + durata restabilirii serviciilor căzute). În ce priveşte transferul de date, deseori cerinţa de fiabilitate se înaintează printr-o cerinţă pentru o anumită conectivitate de noduri în reţea. De exemplu, pentru reţeaua ARPA iniţial a fost stabilită carinţa de a asigura cel puţin două căi independente de transfer date între orişice pereche de noduri ale ei. §.6. Servicii în reţele. Reţelele de calculatoare oferă o gamă largă de servicii suplimantare la cele oferite de calculatoarele izolate. Serviciile de bază, oferite de o reţea, sunt: treminal virtual; prelucrare de loturi la distanţă; acces, transfer şi gestiune de fişiere; poştă electronică; de directoare. În unele reţele se asigură şi servicii specifice, cum ar fi: conversaţie electronică în timp real; de ştiri telefonie ş.a. Ideea de terminal virtual a fost aplicată pentru prima dată în subreţeaua TELNET din ARPA, pentru a ţine cont de caracteristicile diferite ale terminalelor utilizate în reţea. Conceptul respectiv se foloseşte pentru a crea o independenţă relativă a programelor faţă de particuarităţile diferitor modele de echipamente terminale. Terminalul virtual reprezintă, în esenţă, o structură de date, ce reflectă în mod abstract comportarea terminalului. Ea este actualizată prin operaţii-standard ale programului, pe de o parte, şi prin acţiunile unui modul de corespondenţă cu terminalul real, pe de altă parte. Serviciul de prelucrare de loturi la distanţă prevede conectarea de la staţia utilizator la un alt calculator din reţea, fie şi la distanţă, şi folosirea resurselor acestuia pentru executarea de programe de aplicaţie după necesitate. În reţelele de calculatoare există calculatoare, la care se păstrează diverse informaţii în formă de fişiere pentru o mare varietate de aplicaţii. Asemenea calculatoare se numesc, după cum sa menţionat în §.2, servere-de-fişiere sau depozite-de-fişiere. Ele sunt dotate cu capacităţi extinse de memorare, pe care le pun,la cerere, la dispoziţia celorlalte staţii din reţea. Pentru accesul, transferul şi gestiunea fişierelor, la serverele de fişiere sunt realizate servicii speciale. În gestiunea fişierelor se foloseşte modelul de fişier virtual. Acesta asigură o interfaţă standardizată cu utilizatorii, care cuprinde o structură cunoscută, comună întregii reţele, şi un set standard de operaţii. Corespondenţa cu fişierele originale ale serverului este realizată de module, aparţidînd nivelului aplicaţie,care ascund particularităţile echipamentelor utilizate, creînd astfel un sistem omogen de fişiere. Poşta electronică E-mail (Electronic mail) reprezintă unul din cele mai importante servicii în reţele. Datele statistice indică că transferul informaţiilor prin poşta electronică (poştă-e) predomină printre serviciile de transfer de fişiere. Modelul arhitectural de poştă-e include trei categorii de entităţi: utilizatorul, care poate fi expeditorul sau destinatarul masajelor; agentul utilizator (AU), cu funcţiile de interfaţă-utilizator (compunere de masaje, expediere, recepţie, gestiune de cutii poştale); agentul de transfer al mesajelor (AGTM), care, împreună cu alţi AGTM, formează un sistem de transfer al masajelor. Acest sistem asigură transferul de mesaje de la AU sursă la AU destinatar. Principiul de operare al AGTM este asemănător cu cel al oficiilor poştale tradiţionale. Un mesaj, până la destinatar, poate parcurge mai multe AGTM. Fiecare AGTM examinează adresa destinatarului mesajului. Dacă ea se referă la o cutie poştală (electronica) locală, mesajul este livrat acesteia, generînd eventual o înştiinţare către expeditor. În caz contrar, mesajul este transmis mai departe. Poşta-e posedă mai multe facilitaţi, inclusiv: livrarea aceleiaşi informaţii mai multor utilizatori – difuzare, liste de distribuţie; păsrarea informaţiilor, dacă destinatarul nu este disponibil, livrîndule ulterior; păstrarea sau expedierea masajelor după examinarea lor de către destinatar; transmisia de mesaje cu priorităţi; protecţia mesajelor prin cifrare; transmisia unor răspunsuri anumite, atunci când destinatarul lipseşte ş.a. Unul din primele servicii de poştă-e a fost implementat în cadrul reţelei ARPA. Cel mai cunoscut serviciu de poştă-e este ATLAS 400, implementat prima dată în reţeaua TRANSPAC. Serviciul de directoare oferă utilizatorilor reţelei diverse informaţii despre reţea (servere, baze de date, servicii) şi utilizatori. El este standardizat de ISO sub numele X.500. Se utilizează şi multe alte servicii de directoare. §.7. Reţele locale. Reţelele locale sunt construite în cadrul unităţilor economice, instituţiilor sau al unor subdiviziuni ale lor. În prezent, ele sunt cele mai răspîndite reţele de calculatoare. Unele avantaje ale reţelelor locale: reducerea costurilor şi creştera calităţii (operativităţii, fiabilităţii, securităţii) prelucrării informaţiilor; facilitatea comunicaţiilor în cadrul unităţii economice, instituţiei; îmbunătăţirea integrităţii datelor; lărgirea gamei de aplicaţii şi facilitarea administrării produselor program; creşterea flexibilităţii mijloacelor informatice. Prima reţea locală, de tip Ethernet, a fost realizată de firma Xerox în 1973 în Palo-Alto (SUA). Ea interconecta pînă la o sută de calculatoare, asigurînd iniţial o viteză de transmisie a datelor de 2,94 Mbps. Ca mediu de transmisie era folosit cablil coaxial. Apoi au apărut mai multe tipuri de reţele locale şi standarde în domeniu. Dinamica dezvoltării reţelelor locale incude trei generaţii. Prima generaţie, apărută în 1973, este bazată pe cablul coaxial şi firele torsadate ca mediu de transmitere a datelor. Tehnologia Ethernet standard a fost lansată pe piaţă în 1978 prin efortul comun al firmelor DEC, Intel şi Xerox. Standardul prevedea interconectarea calculatoarelor la o magistrală, formată dintr-un cablu coaxial gros Ethernet, operînd cu o viteză de transmisie de 10 Mbps. Ulterior tehnologia a fost extinsă la folosirea cablului coaxial subţire şi a firelor torsadate cu aceeaşi viteză de transmisie a datelor. Tehnica Full Duplex Ethernet, implementată în 1997, permite o capacitate de transfer de date de 20 Mbps. Cea mai robustă şi relativ ieftină reţea locală este ARCnet, lansată pe piaţă în 1977 de firma Datapoint Corp. (SUA). Reprezintă o tehnologie tip magistrală cu jeton (tokhen bus), bazată pe utilizarea cablului gros Ethernet, ce operează cu viteză de transmisie de 2,5 Mbps. Extensiile ulterioare prevăd şi utilizarea ca mediu de transmisie a firelor torsadate şi fibrei optice şi operarea cu viteza de transmisie de 20 Mbps. Tehnologia inel cu jeton (token ring) a fost realizată de către firma IBM în cadrul reţelei Token- Ring, lansate pe piaţă în 1985. Iniţial reţeaua asigură o viteză de transmisie a datelor 4 Mbps, folosind ca mediu de transmisie firele torsadate, cu ajutorul cărora calculatoarele erau conectate într-un inel fizic. Extensiile ulterioare permit utilizarea, de asemenea, a cablului coaxial şi operarea cu viteza de 16 Mbps. Generaţia a doua de reţele locale (1988) se caracterizează prin asigurarea vitezei de transmisie a datelor de 100 Mbps. Tehnica Full Duplex Ethernet permite o capacitate de transfer date de 200 mbps. Ca medii de transmisie sunt folosite fibrele optice şi firele torsadate, mai rar – cablurile coaxiale. Pentru generaţia a doua sunt catractristice tehnologiile: FDDI (Fiber Dictribuited Data Interface), CDDI (Cooper Distribuited Data Interface), FastEthernet, TCNS (Thomas Conrad Networking System) şi DQDB (Distributed Queue Dual Bus). Acesta din urmă se implementează, de regulă, în reţelele metropolitane. În prezent aceste tehnologii se folosesc mai ales pentru interconectarea reţelelor locale mai puţin performante prin subreţele-pivot (bakbone). A treia generaţie (1992) asigură viteze de transmisie date de la 15 Mbps până la zeci de Gbps şi oferă o interfaţă cvazitransparentă cu reţelele de arie largă publice moderne, în scopul facilitării integrării serviciilor. Reţelele din generaţia a treia sunt orientate la asigurarea de noi aplicaţii, inclusiv: videoconferinţe staţie-la-staţie, conferinţe multimedia, aplicaţii grafice complexe, animaţie, accesul la supercalculatoare. Ele sunt reprezentate de reţelele de tip Local ATM (Asyncronous Transfer Mode - ATM), FFQL (FDDI Follow-On LAN), FCS (Fibre Cannel Standard), Gigabit Ethernet şi Gigabir Token Ring. La reţelele locale sunt răspîdite trei topologii majore: stea, magistrală şi inel (fig.2). Într-o reţea de topologie stea (fig.2a) toate calculatoarele se conectează la calculatorul central, care îndeplineşte şi funcţia de control al reţelei. Topologia fizică stea este un caz particular al topologiei fizice arbore (fig.2b) – topologie fizică arbore cu un singur nivel. Schimbul de date dintre toate calculatoarele se efectuiază prin intermediul calculatorului central. Într-o reţea de topologie magistrală (bus). denumită şi liniară , toate calculatoarele sunt conectate la un singur cablu-magistrală (fig.2c). este cea mai răspîndită topologie în reţelele locale existente. În asemenea reţele toate calculatoarele folosesc un singir mediu de transmisie date. Deci nu este posibil schimbul de date simultan între mai multe perechi de calculatoare, conectate la magistrală, cu excepţia cazilui difuzării de masaje. Într-o reţea inel fiecare calculator este conectat la două calculatoare adiacente cu câte un segment de cablu, toate calculatoarele cu legăturile respective formînd un cerc fizic (fig.2d). În reţelele de topologie fizică inel, fiecare mesaj este transmis de la o staţie la alta pe inel într-un singur sens, cu regenerarea semnalului la fiecare staţie, până ajunge la destinaţie. Pentru sporirea fiabilităţii, precum şi a altor performanţe, în reţelele de generaţia a doua şi a treia se utilizează topologia inel dublu cu transmisia datelor pe fiecare inel aparte în sensuri opuse. Reţelele Ethernet sunt în prezent cele mai răspîndite reţele locale.Ethernet este o tehnologie de reţea locală de topologie magistrală bazată pe tehnica de acces la mediu CSMA/CD. Ca mediu de transmisie poate fi folosit cablul coaxial gros RG-62 sau subţire RG-58, cablul torsadat neecranat UTP sau ecranat STP şi segmente de fibră optică FOIRI. Viteza de transmisie date este de 10 Mbps. Pentru a funcţiona eficient madiul de transmisie trebuie să fie ocupat în timp nu mai mult de 30-40%. Lungimea pachetelor ce se transmit trebuie să fie de cel puţin 64 octeţi. Este elaborată şi tehnologia Full Duplex Ethernet, care prevede folosirea a două magistrale şi permite formarea până la două conexiuni dedicate pentru fiecare adaptor de reţea. Astfel viteza sumară de transmisie date în mediu se dublează, alcătuind 20 Mbps sau 200 Mdps (pentru reţelele Fast Ethernet). Comutatoarele Ethernet sunt una din soluţiile creşterii performanţelor reţelelor Ethernet din prima generaţie. Ele încorporează o magistrală de date ultrarapidă (bakplane) – cu viteta de operare până la câţica Gbps. La acestă magistrală, prin intermediul porturilor respective ale comutatorului, se conectează staţiile reţelei. Plachetele de reţea sun cele obişnuite – Ethernet. Schimbul de date între oricare două staţii, conectate la comutator, se efectuiază cu viteză de 10 Mbps, fie şi simultan cu scimbul de date între alte perechi de staţii. În a doua generaţie, continuarea Ethernet este reprezentată de comutatoare Ethernet şi reţele Fast Ethernet (Ethernet rapid). Primele reţele Fast Ethernet, cunoscute şi ca 100Base-T sau 100Base-X, au fost create în 1993. Ele sunt o dezvoltare a specificaţiei 10base-T Ethernet şi asigură o viteză de transfer date de 100 Mbps, iar dacă se implimentează şi tehnologia Full Duplex Ethernet – 200 Mbps. Tehnologia 100Base-T poate fi uşor implimentată în mediul Ethernet existent. Reţelele pivot 100base-T pot fi utiizate pentru integrarea şi dezvoltarea reţelelor Ethernet din prima generaţie. Sistemul de cablare 100Base-t poate fi realizat pe bază de cablu torsadat neecranat UTP de Categoria 3,4 sau 5, cablu ecranat STP sau cablu optic (100Base FX). În staţiile reţelei pot fi instalate pachete de interfaţă autoadaptabile 10/100 Mbps, ce permit operarea cu viteza de 100 Mbps sau 10 mbps, la alegere, folosind cablajul existent. Acest lucru, precum şi posibilitatea comutatoarelor 100Base-t de a opera la viteze de 10 şi 100 Mbps, facilitează esenţial integrarea în reţelele 100Base-T a mijloacelor de reţea 10Base-t, trecerea de la 10Base-T la 100Base-T. Reţelele Gigabit Ethernet se bazează pe o tehnologie Ethernet avansată, elaborată începînd cu anul 1996 pentru viteze de transfer date de 1 Gbps. Standardele respective sunt finisate în 1998, deşi în 1997-1998 sunt implementate mai multe reţele şi diverse echipamente, inclusiv integrînd reţele locale de ganeraţia 1 şi 2. Reţelele gigabit Token Ring se elaborează începând cu 1997. Primele echipamente se livrează pe piaţă începând cu iunie 1998. §.8. Reţele de arie largă. Primele reţele de caculatoare construite au fost reţelele de arie largă. De regulă reţelele de arie largă sunt cu comunicaţii comutate, utilizînd la necesitate şi canale de comunicaţie radio sau chiar cosmice. Tehnica cu comutare de mesaje este demult depăşită. Cea mai răspândită este tehnica cu comutare de pachete şi modificările ei mai recente: tehnica cu comutare cadre (Frame Replay) şi tehnia cu comutare de celule(Cell Replay). Se utilizează şi tehnica cu comutare de circuite, datorită dezvoltării puternice a reţelelor telefonice analogice, mai tîrziu şi a celor numerice, iar în ultimii ani a reţelelor numerice cu servicii integrate. Reţelele telefonice sunt cele mai răpândite, cu cei mai mulţi abonaţi. Ele au devenit pentru mai mulţi ani suportul de bază şi pentru transferul de date în reţelele de calculatoare. Folosind canale telefonice comutate sau dedicate, se obţine un transfer de date "“unct-la-punct"”între perechile de staţii respective. În baza lor pot fi construite reţele de calculatoare cu comutare de circuite şi canale dedicate. Uzual însă, pentru transferul de date, mai ales la distanţe mari, se folosesc reţele cu comutare de pachete. În asemenea reţele canalele de transfer date între nodurile de comutaţie pachete deseori sunt realizate pe bază de canale telefonice dedicate analogice sau numerice, uneori trunchiuri – mai multe canale paralele. Conecterea terminalelor, calculatoarelor la nodurile de comutaţie se face prin canale telefonice comutate sau dedicate. Caracteristicile unor canale de comunicaţie, disponibile pentru transfer de date, sun prezentate în tabelul 1. Pentru canalele telefonice analogicese utilizează viteze de transfer date de la 0,3 la 56Kbps, iar pentru trunchiuri primare analogice – viteze de 48-144 Kbps; pentru canalele telefonice numerice – viteze de 56 sau 64 Kbps, iar pentru trunchiuri numerice – viteze de la 128 Kbps la 2,048 Mbps. În scurt timp după apariţia reţelelor NPL şi ARPA, au fost construite mai multe reţele de calculatoare cu comutare de pachete. A devenit acută problema standardizării, îndeosebi în scopul facilitării itnerconectării reţelelor. Astfel în 1976 a apărut setul de standarde X.25 pentru reţele de transfer date cu comutare de pachete. Setul X.25 specifică interfaţa dintre echipamentul terminal de date, ce operează în mod sincron, şi echipamentul de terminaţie a circuitului de date respectiv (standardul X.21 pentru canale mnumerice şi X.21 bis pentru canale analogice) şi, de asemenea, protocoalele de comunicaţie cu nodul adiacent de comunicaţie a pachetelor (standardele HDLC şi X.25 propriu-zis). Una din primele reţele X.25 este Transpac în Franţa, care ulterior s-a extins în mai multe ţări. Reţeaua Transpac împreună cu Minitel are mai mult de 12 mln. Abonaţi. Din reţele de tip X.25, cea mai mare arie de cuprindere o are reţeaua Sprint. Ea oferă servicii în peste 140 ţări, interacţionînd cu circa 300 de reţele publice sau de firmă. În scopul integrării serviciilor de transmisie a informaţiilor (voce, date, imagini), încă în 1965 a fost propusă implementarea Reţelei Numerice cu Servicii Integrate (Integrated Services Digital Network - ISDN). În acest mod toate serviciile respective pot deveni la fel de răspândite ca serviciul telefonic. Într-o reţea ISDN nodurile de comutaţie realizează atît comutarea de canale, neapărat necesară transmisiei vocei la distanţă, dar care poate fi utilizată şi pentru transferul de date, cât şi comutarea de pachete pentru transmisia de date. Astfel, într-o reţea ISDN atât mediul de transmisie cât şi nodurile de comutaţie sunt integrate fiind polifuncţionale. Conectarea echipamentelor abonaţilor la reţea (nodul de comutaţie adiacent) se face printr-un trunchi de transmisie date, numit tub de biţi (bit pipe). Există mai multe variante de acces – tub de biţi: acces de bază 2B+D, ce prevede un tub de biti din două canale B de 64 Kbps şi un canal D de 16 Kbps; acces primar 23B+D, ce prevede un tub de biţi cu 23 canale B de 64 Kbps şi un canal D de 64 Kbps (se foloseşte în SUA, Canada, Japonia); acces primar 30B+d, ce prevede un tub de biţi cu 30 canale B de 64 Kbps, un canal D de 64 Kbps şi un canal D de 64 Kbps pentru semnalizare (se foloseşte în Europa); acces hibrid A+C, ce include un canal telefonic analogic de 4 KHz şi un canal C numeric de 8 sau 16 Kbps. O dată cu creşterea cantităţii canalelor de comunicaţie, devine iraţionale corectarea erorilor la nodurile intermediare ale reţelei de transfer date, realizată în reţelele de tip X.25. în a doua jumătate a anilor 80 a fost propusă tehnologia de reţea releu de cadre (Frame Replay). Această tehnologie nu prevede recuperarea ci doar detecţia erorilor, corecţia erorilor trebuie să fie suportată de echipamentele staţiilor utilizatorilor. Astfel, protocoalele de comunicaţie Frame Replay sunt mult mai simple decât la X.25, necesitînd mai puţine cheltuieli de resurse ale nodurilor de comutaţie şi, respectiv, reducându-se esenţial întîrzierile de transmisie a pachetelor. Dezvoltarea standardelor pentru Frame Replay a început în 1986, ele fiind publicate în formă finală în 1991. O reţea Frame Replay constă din noduri de comunicaţie Frame Replay, interconectate prin trunchiuri de comunicaţie. Reţelele Frame Replay se utilizează pentru interconectarea de reţele. În acest reţelele respective se conectează la nodurile de comutaţie Frame Replay. Reţelele Frame Replay suportă viteze de acces de 56 Kbps şi n x 64 Kbps până la 1,544 Mbps, în SUA Canada şi Japonia şi până la 2,048 mbps în Europa, iar în dezvoltările recente sunt posibile viteze de transfer de până la 45 Mbps. Serviciul de Date de Multi megabiti cu Comutare – SMDS (Switched Multimegabit Data Service) este o reţea de calitate mai înaltă decât Frame Replay, inclusiv în ce priveşte întîrzierea de transmisie, pachete eronat dirijate, pachete pierdute. În esenţă SMDC seamănă mai mult cu o reţea locală cu multiacces decât cu o reţea publică de transfer date. SMDS se bazează pe tehnologia de comutare pachete releu de calulă (Cell Replay). O celulă de date are dimensiunea fixă de 53 octeţi, din 5 octeţi conţin informaţii de serviciu, iar 48 octeţi sunt informaţii utilizator. Viteza de transfer date într-o reţea SMDS poate fi de la 64 Kbps (DSO) la 45 Mbps (DS3) şi mai mult. Ca medii de transmisie se utilizează cablurile coaxiale,firele torsadate şi fibra optică. Reţelele SMDS suportă doar transferul de date şi pot servi ca treaptă intermediară către reţelele ATM. Ele sunt o soluţie reuşită pentru interconectarea unor staţii, a unor reţele locale amplasate într-o arie relativ mică – un oraş sau un conglomerat de localităţi în aria de cuprindere a unei reţele telefonice locale. Reţelele Modul de Transfer Asincron – ATM (Asyncronous Transfer Mode) realizează o tehnologie de comutare şi transfer date ultrarapidă pentru utilizare şi interconectare transparentă a reţelelor locale şi de arie largă. În prezent această tehnologie suportă viteze de 155 Mbps, 622 Mbps, 2,5 Gbps şi 10 Gbps, preconizîndu-se până la 25 Gbps în viitorul apropiat. Este posibilă şi operarea la viteze mai joase, de exemplu 45 Mbps, 25 Mbps şi 1,544 Mbps, în caz de necesitate. Standardele pentru ATM au fost aprobate, începând cu 1988, şi finalizate în mare parte în 1993. ATM este bazată, de asemenea, pe tehnologia de comutare pachete releu de calulă. Ea suportă atît serviciile cu comutare pachete cât şi cele cu comutare de circuite pentru transferul de date, voce şi video. Ca mediu de transmisie în pimele realizări (1992-1993) se utilizează fibra optică, cablul torsadat şi cablul coaxial. La viteze mai mari – 622 Mbps şi 2,5 Gbps (1995-1996) şi 10 Gbps ()1998 se utilizează fibra optică. În 1997 au devenit comerciale noi servicii de transfer date ca ADSL şi sistemul TV prin cablu (CATV)+ modemul pentru cabluri. Reţelele ADSL sunt reţelele dedicate ce operează folosind liniile de abonat telefonice existente cu recepţia datelor la viteze de la 9 Mbps şi transmisia datelor cu viteze de la 16 la 840 Kbps. Folosirea sistemelor de TV prin cabli pentru transferul datelor prevede utilizarea unor modemuri pentru cabluri speciale, asigurînd viteze de transfer de date până la 10-30 Mbps. 쥁@