Seminar 1

1. Componente ale conceptului de reţelistică

Reţelistica este conceptul partajării resurselor şi serviciilor. O reţea de calculatoare este un grup de sisteme interconectate ce partajează resursele şi interacţionează folosind o legătură comună de comunicare. Astfel, o reţea este un set de sisteme interconectate ce au ceva de partajat. Resursa partajată poate fi o dată, o imprimantă, alte resurse hardware, sau un serviciu cum ar fi o bază de date sau un serviciu de mail. Sistemele individuale trebie să fie conectate cu ajutorul unei căi (numite mediu de transmisie) ce este utilizată pentru a transmite resursa sau serviciul între calculatoare. Toate sistemele de pe calea de comunicare trebuie să urmeze un set de reguli de comunicare comune, pentru ca datele să ajungă la destinaţie şi pentru ca sistemele ce transmit şi recepţionează datele să se înţeleagă între ele. Regulile ce guvernează comunicarea între calculatoare poartă numele de protocoale. Astfel, toate reţelele trebuie să aibă:

• O resursă de partajat (resursă);

• O cale pentru transmiterea datelor (mediu de transmitere)

• Un set de reguli care să guverneze comunicaţiile (protocoale)

FIGURA 1.1

În forma sa cea mai simplă, o reţea de calculatoare este formată din două sau mai multe calculatoare ce partajează informaţii printr-un mediu de transmisie.

Având un mediu de transmisie nu se garantează comunicarea. Când două entităţi comunică, ele nu fac mereu schimb de informaţii; mai mult, ele trebuie să înţeleagă informaţiile pe care le primesc una de la cealaltă. Scopul reţelisticii este nu doar de a schimba informaţii, ci şi de a înţelege şi utiliza datele primite de la alte entităţi din reţea. O analogie este limbajul natural al oamenilor. Doar pentru că doi oameni pot vorbi, asta nu înseamnă automat că ei se şi înţeleg. Aceşti oameni pot vorbi limbi diferite sau pot interpreta cuvintele diferit. Principalele motive pentru utilizarea reţelelor de calculatoare sunt că acestea furnizează servicii şi reduc costul echipamentelor. Astfel, motivele specifice pentru reţelele de calculatoare sunt:

• Partajare fişiere

• Partajare imprimante şi alte dispozitive

• Posibilitatea administrării centralizate şi a securităţii ridicate a resurselor din sistem

• Suport pentru aplicaţiile client/server (mail, baze de date, etc).

2. Modele ale reţelisticii

Există trei metode, sau modele, de organizare ce sunt în general recunoscute:

• Centralizat – format dintr-un mainframe şi terminale fără putere de procesare ce au scopul de a trimite comenzi către mainframe şi de a-i furniza utilizatorului rezultatul primit de la acesta (ex: bancomatele). În concluzie: toate procesele au loc pe mainframe; terminalele sunt conectate la calculatorul central şi funcţionează doar ca şi dispozitive de input/output.

• Distribuit – în loc de a concentra puterea de procesare într-un mainframe, aceasta s-a împărţit la nivel local. Acest model implică: mai multe calculatoare capabile să proceseze informaţia independent; sarcinile sunt îndeplinite de un calculator local sau alte calculatoare din reţea.

• Colaborativ sau cooperativ – calculatoarele partajează pe lângă date, resurse şi servicii şi puterea de procesare. Într-un astfel de mediu, un calculator poate împrumuta puterea de procesare prin rularea unui program pe un alt calculator din cadrul reţelei. Colaborarea dintre calculatoare nu poate avea loc fără ca reţeaua să ofere posibilitatea de comunicare a diferitelor calculatoare. Un exemplu pentru acest model este o persoană ce navighează pe Internet (servelele de web folosesc activ resurse pentru a trimite clientului informaţii despre cum ar trbui să arate o pagină, inclusiv culoarea, mărimea fontului, etc).

Aceste trei modele reprezintă bazele pentru diversele tipuri de reţele.

3. Comparaţie între configuraţiile de reţea client/server şi peer-to-peer

De obicei, reţelele se împart în două mari categorii:

• Reţele client/server

• Reţele peer-to-peer

De reţinut este faptul că un tip de configuraţie de reţea nu este în mod necesar mai bună decât alta. Fiecare tip de model de reţea are punctele sale forte şi slabe.

3.1. Reţele Client/Server

O reţea de tip client/server este formată dintr-un grup de calculatoare (denumite clienţi) ce trimit cereri către server. Calculatorul client este responsabil cu trimiterea cererii pentru anumite servicii. Funcţia server-ului în reţea este aceea de a prelucra aceste cereri. În general, serverele sunt sisteme foarte performante ce sunt optimizate pentru a furniza servicii de reţea altor calculatoare. De obicei, server-ul are un procesor mai rapid, mai multă memorie şi un hard mai mare. Câteva exemple de reţele client/server: Novell NetWare, Windows NT Server şi Banyan Vines. Câteva tipuri comune de servere: servere de fişiere, servere de mail şi servere de aplicaţii. De cele mai multe ori serverele nu sunt configurate pentru a efectua sarcinile pe care clienţii le pot face. Pe scurt, modelul client/server este o reţea în care rolul clientului este de a emite cereri şi rolul serveruli este de a prelucra şi răspunde la aceste cereri.

3.2. Reţele Peer-to-Peer

O reţea de tip peer-to-peer este formată dintr-un grup de calculatoare ce operează la nivel de egalitate. Fiecare calculator este numit peer (egal). Aceste calculatoare partajează resursele la fel ca într-o reţea client/server, deşi nu există nici o maşină dedicată sau specializată. Pe scurt, fiecare calculator poate să se comporte ca un client sau server (poate emite cereri, dar şi prelucra cereri primite). Reţelele mici (de obicei mai mici de 10 calculatoare) pot funcţiona foarte bine în această configuraţie. În reţelele mai mari, companiile optează, de obicei, pentru o reţea de tip client/server deoarece mulţi clienţi ce emit cereri pentru a utiliza o resursă partajată pot să impună o tensiune prea mare pentru un singur calculator. Exemple de reţele peer-to-peer: Windows pentru Workgroups, Windows 98, Windows XP.

De fapt, multe medii reale sunt formate dintr-o combinaţie de reţele de tip client/server şi peer-to-peer.

4. Reţele LAN şi WAN

Reţelele pot avea o multitudine de forme şi dimensiuni. Administratorii de reţea de obicei clasifică reţelele în funcţie de dimensiunea geografică. Reţele de dimensiuni similare au multe caracteristici similare. În funcţie de dimensiune, reţelele au următoarea clasificare:

• Local area network (LAN)

• Wide area network (WAN)

4.1. LANs

O reţea de tip LAN este formată dintr-un grup de calculatoare şi dispozitive de comunicare în reţea interconectate în cadrul unei arii geografice limitate, cum ar fi o clădire sau un campus. Reţelele LAN sunt caracterizate prin:

• Transfer de date la viteze foarte mari

• Există într-o arie geografică limitată

• Conectivitatea şi resursele, în special mediul de transmisie, sunt stabilite de compania ce deţine reţeaua.

4.2. WANs

O reţea de tip WAN interconectează reţele LAN. O reţea WAN poate fi localizată într-un întreg stat sau ţară, sau poate fi interconectată în întreaga lume. Reţelele WAN sunt caracterizate prin:

• Există într-o arie geografică nelimitată

• De obicei interconectează mai multe reţele de tip LAN

• Transfer de date la viteze reduse

• Conectivitatea şi resursele, în special mediul de transmisie, sunt stabilite, de obicei, de o a treia parte, cum ar fi o companie de telefoane sau cablu.

Reţele de tip WAN pot fi clasificate mai departe în două categorii: WANs ale companiilor şi WANs globale. O reţea WAN a unei companii conectează resursele vast răspândite ale unei singure companii (o organizaţie ce are mai multe site-uri poate anjaga un WAN al companiei pentru a interconecta aceste locaţii). O reţea WAN globală interconectează reţelele mai multor corporaţii sau organizaţii.

5. Ethernet

Ethernet este o reţea LAN foarte populară bazată pe metoda de acces CSMA/CD. Diferitele tipuri de reţele ethernet poartă numele de topologii ethernet. De obicei, reţelele ethernet utilizează o topologie fizică magistrală, deşi multe tipuri de reţele ethernet (cum ar fi 10Base-T) folosesc o topologie stea şi una magistrală. Reţelele ethernet, în funcţie de specificaţie, operează la 10 sau 100Mbps folosind o transmisie în bandă de bază.

Reţelele ethernet transmit datele în unităţi de mici dimensiuni denumite cadre. Dimensiunea unui cadru ethernet poate lua valori în intervalul 64 – 1518 biţi. Optsprezece biţi din mărimea totală a cadrului sunt utilizaţi pentru overhead, în care se stocheză informaţii despre adresa sursă şi adresa de destinaţie, informaţii despre protocol şi informaţii despre verificarea erorilor. Există mai multe tipuri de cadre ethernet, cum ar fi: Ethernet II, 802.2 şi 802.3, etc. Important de reţinut este faptul că 802.2 şi 802.3 sunt specificaţiile ale IEEE despre cum este transferată informaţia în mediul de transmisie, cât şi specificaţii despre cum ar trebui să se facă pachetarea datelor. Un cadru din reţeaua Ethernet II are următoarele secţiuni:

• Preambul – un câmp ce specifică începutul cadrului

• Adresă – un câmp ce identifică adresa sursei şi a destinaţiei pentru cadru

• Tip – un câmp ce specifică protocolul pentru nivelul de reţea

• Date – datele ce se vor transmite

• CRC (Cyclical Redundancy Check) – pentru verificarea erorilor

Reţelele de tip ethernet sunt folosite în reţelele cu trafic scăzut-mediu şi reprezintă standardul de reţea cel mai des utilizat. Un avantaj al topologiei magistrală este acela că este necesară o cablare minimală, deoarece nu este necesar un fir pentru fiecare nod al hub-ului. Un dezavantaj este acela că o problemă apărută pe cablu sau într-un dispozitiv de flux de reţea poate duce la căderea întregii reţele.

Metoda de acces CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) reduce incidentele de coliziune prin impunerea regulii ca fiecare dispozitiv de reţea să asculte reţeaua pentru a determina dacă aceasta este liberă (carrier sensing); un dispozitiv va încerca să transmită doar dacă reţeaua este liberă (quiet). Acest mecanism reduce, dar nu elimină coliziunile deoarece semnale se propagă în reţea într-o anumită perioadă de timp. Pe măsură ce un dispozitiv transmite, el continuă să asculte pentru a detecta dacă a avut loc o coliziune. Când are loc o coliziune, toate dispozitivele încetează transmisia şi trimit un semnal „jamming” ce notifică toate staţiile de coliziunea apărută. Atunci, fiecare dispozitiv aşteaptă un interval aleator de timp înainte de a încerca să iniţieze o nouă transmisie (carrier detection). CSMA/CD limitează lungimea reţelei la 2500m. O distanţă mai mare ar face ca mecanismul de detectare al unui broadcast să nu mai funcţioneze (un nod de la un capăt nu mai poate simţi când un nod de la celălalt capăt iniţiază un broadcast).

172 in baza 2

Transformare din zecimal in binar:

172         2

16           86       2

   12       8         43         2

   12       8         4 21        2

0                     6         0          2           10        2

6         3       0           10         5                2

0              2           1         0          4           2                 2

1           0                      1          2            1

              1                                  0

Din zecimal in binar se citeste de la dreapta spre stanga

1 0 1 0 1 1 0 0

Transformare din binar in zecimal:

7  6  5  4  3   2  1  0

1 0 1 0 1 1 0 0

172 in baza 10

è

Sistemul numeric hexazecimal are numărul 16 ca bază a sa. Pentu că baza unui sistem numeric este 16, sunt 16 cifre care se pot găsi într-un număr hexazecimal. Aceste cifre sunt "0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F". Literele A, B, C, D, E şi F nu sunt altceva decât valorile 10, 11, 12, 13, 14 şi 15. Ele s-au introdus ca un înlocuitor pentru a face scrierea mai uşoară.

Pentru a obţine un zecimal echivalent a unui număr hexazecimal, trebuie să înmulţim fiecare cifră a unui număr cu numărul 16  care este  gradat prin poziţia acelei cifre în numărul hexazecimal.

Pentru a transla un număr hexazecimal într-un  sistem numeric binar nu este necesar de a face nici un calcul ci simpla schimbare de cifre hexazecimale cu cifre binare.

Adunarea în binar şi hexazecimal

În orice bază de numeraţie, adunarea se face după aceleaşi reguli ca în zecimal, cu observaţia că cifra cea mai mare dintr-o baza "b" va fi b-1, adică 9 în zecimal, 1 în binar şi F în hexazecimal. Dacă prin adunarea a două cifre de rang "i" se va obţine un rezultat mai mare decât b-1, va apare un "transport" spre cifra de rang următor "i"+1, iar pe poziţia de rang "i" va rămâne restul împărţirii rezultatului adunării cifrelor de rang "i" la bază. Transportul spre cifra de rang "i"+1 va deveni o nouă unitate la suma cifrelor de rang "i"+1, adică se va aduna acel transport 1. Mai jos sunt prezentate câteva exemple de adunare a numerelor în binar şi hexazecimal.

Binar

Hexazecimal

Scăderea în binar şi hexazecimal

Ca şi în cazul adunării, şi pentru scădere sunt valabile regulile de la scăderea din zecimal

şi anume: dacă nu se pot scădea două cifre de rang "i" (adică cifra descăzutului este mai mică decât a scăzătorului) se face "împrumut" o unitate din cifra de rang următor ("i"+1). În cazul în care cifra din care se doreşte realizarea "împrumutului" este 0, se face "împrumutul" mai departe la cifra de rang următor. Mai jos sunt prezentate câteva exemple de scădere a numerelor în binar şi hexazecimal.

Binar

Hexazecimal

Modelul arhitectural OSI

Elaborarea standardelor pentru retele a devenit necesara datorita diversificarii echipamentelor si serviciilor, care a condus la aparitia de retele eterogene din punctul de vedere al tipurilor de echipamente folosite. In plus, multitudinea de medii fizice de comunicatie a contribuit la decizia de a defini reguli precise pentru interconectarea sistemelor. ISO a elaborat un model arhitectural de referinta pentru interconectarea calculatoarelor, cunoscut sub denumirea de modelul arhitectural ISO-OSI (Open System Interconnection).

OSI (Open System Interconnection) a fost emis in 1984 şi este un model in sapte straturi dezvoltat de ISO (International Standardization Organization) pentru descierea modului in care se pot combina diverse dispozitive pentru a comunica intre ele.

Modelul ISO-OSI imparte arhitectura retelei in sapte straturi (nivele), construite unul deasupra altuia, adaugand functionalitate serviciilor oferite de nivelul inferior (mai exact un anumit set de functii). Aceste sapte straturi formeaza o ierarhie plecand de la stratul cel mai de sus 7 – Application si pana la ultimul din partea de jos a stivei startul 1 - Physical. Modelul nu precizeaza cum se construiesc nivelele, dar insista asupra serviciilor oferite de fiecare si specifica modul de comunicare intre nivele prin intermediul interfetelor. Fiecare producator poate construi nivelele asa cum doreste, insa fiecare nivel trebuie sa furnizeze un anumit set de servicii. Proiectarea arhitecturii pe nivele determina extinderea sau imbunatatirea facila a sistemului. De exemplu, schimbarea mediului de comunicatie nu determina decat modificarea nivelului fizic, lasand intacte celelalte nivele.

Astfel, OSI a fost elaborat pentru a furniza producatorilor de echipamente de comunicatie un set de standarde, respectarea carora asigurand compatibilitatea si interoperabilitatea intre diverse tehnologii furnizate de firme diferite. Insusi termenul de Open din denumire semnifica faptul ca utilizarea standardelor este publica si gratuita spre deosebire de sistemele «proprietary» a caror folosire trebuie licentiata de firma care le-a produs si distribuit.

Inainte de a trece mai departe cu descrierea modelului OSI este necesar sa lamurim cateva aspecte legat de ceea ce numim in general in networking protocol-ul. Ca si intre oameni, pentru a putea sa comunice intre ele, calculatoarele trebuie sa vorbeasca aceeasi limba sau altfel spus sa folosesca acelasi protocol. Asadar un protocol este un set de reguli pe care fiecare calculator trebuie sa-l respecte pentru a comunica cu un altul. O definitie ceva mai tehnica ar suna cam asa : un protocol de comunicare reprezinta un set de reguli care determina formatul si modalitatea in care datele sau informatia pot fi trimise sau primite.

Pe langa modul de impartire pe verticala in modelul OSI se mai poate intelege unul pe orizontala adica fiecare strat este subdivizat pe orizontala, in aceste locuri aflandu-se protocoalele. Ca si principiu un protocol M dintr-un strat 4 al calculatorului sursa va comunica in calculatorul destinatie cu protocolul M din stratul 4 al masini respective. Spre exemplu TCP de strat 4 comunica cu TCP de strat 4 din calculatorul cu care a stabilit o conexiune. Imaginea de mai jos cred eu ca evidentiaza cel mai bine modul de comunicare intre protocoale.

Care sunt scopurile pentru care a fost propus acest sistem ?

Desi astazi sunt si alte sisteme in functiune cei mai multi distribuitori de echipamente de comunicatie folosesc OSI pentru a educa utilizatorii in folosirea echipamentelor. Se considera ca OSI este cel mai bun mijloc prin care se poate face inteles modul in care informatia este trimisa si primita. In modelul OSI sunt sapte straturi care fiecare au functii diferite in retea, aceasta repartitie purtand numele de stratificare (in engleza layering ). Se pot enunta astfel schematic cateva dintre avantajele folosirii OSI:

• Descompune fenomenul de comunicare in retea in parti mai mici si implicit mai simple.

• Standardizeaza componentele unei retele permitand dezvoltarea independenta de un anumit producator.

• Permite comunicarea intre diferite tipuri de hardware si software.

• Permite o intelegere mai usoara a fenomenelor de comunicatie.

Care sunt functiile fiecarui strat in modelul OSI ?

In principiu sunt cele din imaginea de mai jos:

Pentru a retine mai simplu denumirile celor sapte nivele OSI se pot utiliza urmatoarele fraze:

                        • Please Do Not Throw Sausages and Pizzas Away.

• All People Seem To Need Data Processing.

Nivelul fizic (1) are rolul de a transmite datele de la un calculator la altul prin intermediul unui mediu de comunicatie. Datele sunt vazute la acest nivel ca un sir de biti. Problemele tipice sunt de natura electrica: nivelele de tensiune corespunzatoare unui bit 1 sau 0, durata impulsurilor de tensiune, cum se initiaza si cum se opreste transmiterea semnalelor electrice, asigurarea pastrarii formei semnalului propagat. Astfel, el defineste la nivel electric, mecanic, procedural si functional legatura fizica intre calculatoarele care comunica. Mediul de comunicatie nu face parte din nivelul fizic. Tipuri de specificatii pentru acest nivel: EIA-232D (specifica interfetele si semnalul intre DTE si DCE ), Ethernet, IEEE 802.3, IEEE 802.5 (forma standardizata de IEEE 1 pentru Token Ring).

Nivelul legaturii de date (2) corecteaza erorile de transmitere aparute la nivelul fizic, realizand o comunicare corecta intre doua noduri adiacente ale retelei. Mecanismul utilizat in acest scop este impartirea bitilor in cadre (frame), carora le sunt adaugate informatii de control. Cadrele sunt transmise individual, putand fi verificate si confirmate de catre receptor. Alte functii ale nivelului se refera la fluxul de date (astfel incat transmitatorul sa nu furnizeze date mai rapid decat le poate accepta receptorul) si la gestiunea legaturii (stabilirea conexiunii, controlul schimbului de date si desfiintarea conexiunii). Ne putem aminti usor de acest nivel facand asocierea lui cu frame-uri si adrese fizice (adrese MAC). Protocoale: HDLC, LAPB, LAPD, PPP, SLIP. Multe dintre acestea definesc modalitatea de incapsulare in liniile seriale.

Nivelul retea (3) asigura dirijarea unitatilor de date intre nodurile sursa si destinatie, trecand eventual prin noduri intermediare (routing). Este foarte important ca fluxul de date sa fie astfel dirijat incat sa se evite aglomerarea anumitor zone ale retelei (congestionare). Interconectarea retelelor cu arhitecturi diferite este o functie a nivelului retea. In concluzie, acest nivel are doua mari functii: rezolva adresarea intre hosturi si gaseste cea mai buna cale pe care informatia trebuie sa o parcurga pentru a junge la destinatie. Protocoale: ARP (mapeaza adrese MAC cu IP), ICMP (folosit pentru anuntarea erorilor), IGP, IS-IS, IGRP, EIGRP, RIP (toate protocoale de routing folosite pentru schimbarea tabelelor de routare intre routere), IPX, IP.

Nivelul transport (4) realizeaza o conexiune intre doua calculatoare gazda (host) detectand si corectand erorile pe care nivelul retea nu le trateaza. Este nivelul aflat in mijlocul ierarhiei, asigurand nivelelor superioare o interfata independanta de tipul retelei utilizate. Granita dintre acest strat si cel de deasupra lui este foarte importanta pentru ca delimiteaza straturile care se ocupa cu procesarea locala a informatiei (Application, Presentation si Session) si pe cele care au ca functie definirea modului in care trebuie sa circule datele intre echipamente (Transport, Network, Data Link si Physical). Functiile principale sunt: • stabilirea unei conexiuni sigure intre doua masini gazda • defineste caracteristicile transportului intre noduri • initierea transferului • controlul fluxului de date • se asigura ca datele au ajuns la destinatie • detecteaza si remediaza erorile care au aparut in procesul de transport • inchiderea conexiunii Acest nivel segmenteaza si reasambleaza informatia care circula intre noduri. Protocoale: TCP si UDP, SPX, PEP, VOTS.

Nivelul sesiune (5) stabileste si intretine conexiuni (sesiuni) intre procesele aplicatie, rolul sau fiind acela de a permite proceselor sa stabileasca "de comun acord" caracteristicile dialogului si sa sincronizeze acest dialog. Protocoale pentru acest strat : ADSP , NetBEUI ,NetBIOS.

Nivelul prezentare (6) realizeaza operatii de transformare a datelor in formate intelese de entitatile ce intervin intr-o conexiune. Transferul de date intre masini de tipuri diferite (Unix-DOS, de exemplu) necesita si codificarea datelor in functie de caracteristicile acestora. Nivelul prezentare ar trebui sa ofere si servicii de criptare/decriptare a datelor, in vederea asigurarii securitatii comunicatiei in retea.

Nivelul aplicatie (7) are rolul de "fereastra" de comunicatie intre utilizatori, acestia fiind reprezentati de entitatile aplicatie (programele). Nivelul aplicatie nu comunica cu aplicatiile ci controleaza mediul in care se executa aplicatiile, punandu-le la dispozitie servicii de comunicatie. Printre functiile nivelului aplicatie se afla: - identificarea partenerilor de comunicatie, determinarea disponibilitatii acestora si autentificarea lor - sincronizarea aplicatiilor cooperante si selectarea modului de dialog - stabilirea responsabilitatilor pentru tratarea erorilor - identificarea constrangerilor asupra reprezentarii datelor - transferul informatiei. El se deosebeste de celelalte nivele deoarece nu furnizeza servicii altor nivele. Spre exemplu: o aplicatie ca editorul de text pe care tocmai scriu acest text foloseste nivelul 7 cand ii comand sa salveze pe un disk care este in retea. Daca este sa asociem acest nivel cu un cuvant cel mai potrivit ar fi: browser. La acest nivel se afla situate network shell-urile care permit de exemplu unui client (workstation) sa se integreze in retea. Programe si protocoale la acest nivel : NICE (facilitati pentru monitorizarea retelei), FTP (facilitati pentru transferul de fisiere), SNMP (folosit pentru monitorizarea si controlul retelei), telnet, rlogin .

Primele trei nivele de la baza ierarhiei (fizic, legatura de date si retea) sunt considerate ca formand o subretea de comunicatie. Subreteaua este raspunzatoare pentru realizarea transferului efectiv al datelor, pentru verificarea corectitudinii transmisiei si pentru dirijarea fluxului de date prin diversele noduri ale retelei. Acest termen trebuie inteles ca desemnand "subreteaua logica", adica multimea protocoalelor de la fiecare nivel care realizeaza functiile de mai sus. Termenul de subretea este utilizat si pentru a desemna liniile de transmisie si echipamentele fizice care realizeaza dirijarea si controlul transmisiei. Modelul OSI nu este implementat in intregime de producatori, nivelele sesiune si prezentare putand sa lipseasca (unele din functiile atribuite acestora in modelul OSI sunt indeplinite de alte nivele). Modelul OSI este un model orientativ, strict teoretic, realizarile practice fiind mai mult sau mai putin diferite.

Cum se realizeaza un transfer de date intre doua masini gazda ?

Cel mai bun exemplu este modul in care putem citi o pagina web aflata pe un calculator situat la mare distanta: 1. utilizatorul lanseaza un program pentru vizualizarea paginilor web (browser) 2. browserul este entitatea aplicatie care va "negocia" pentru noi obtinerea paginii 3. nivelul aplicatie va identifica existenta resursei cerute de client (clientul este browserul, care il reprezinta pe utilizator in aceasta "tranzactie") si a posesorului acesteia (serverul - inteles ca fiind entitatea ce ofera resursa ceruta nu calculatorul central al unei retele; in cazul nostru avem de-a face cu un server de web). Se realizeaza autentificarea serverului (se verifica daca partenerul este intr-adevar cine pretinde ca este) si se stabileste daca acesta este disponibil 4. Nivelul sesiune va stabili o conexiune intre procesul client si procesul server 5. Nivelul transport se va ocupa de intretinerea conexiunii si de corectarea erorilor netratate la nivelul retea 6. nivelul retea va asigura transferul datelor in secvente (pachete), stabilind drumul acestora intre server si client.

Lucrurile sunt ceva mai complicate decat in cele prezentate mai sus. Datele sosesc prin intermediul mediului de comunicatie ca un flux de biti. La nivelul legaturii de date, bitii sunt transformati in cadre, iar la nivelul retea in pachete. In cele din urma, datele ajung la nivelul aplicatie unde sunt preluate de browser si ne sunt prezentate. Fiecare nivel adauga sau sterge o parte din informatiile de control atasate datelor de celelalte nivele.

Cum circula informatia ?

Odata ce a fost creata (spre exemplu dupa ce am scris un email ) informatia trebuie sa treaca prin toate cele 7 nivele unde va fi procesata pentru trimitere. Aceasta procesare presupune desfacerea si asamblarea ei in niste pachete de date procesul purtand numele de incapsulare. Acest proces consta pe langa crearea pachetelor si intr-un fenomen prin care se adauga la fiecare pachet headere si trailere care definesc un anumit protocol care va procesa la destinatie acel pachet. Pentru o mai simpla intelegere a fenomenului se poate lua exemplul cu email-ul.

Asadar pasii vor fi urmatorii:

1. Construirea datelor - utilizatorul scrie emailul al carui text si eventual imagine vor fi procesate in straturile superioare pentru a avea un format care sa poata fi trimis in retea.

2. Segmentare datelor - se face la nivelul 4, in felul acesta garantandu-se ca datele vor ajunge in siguranta de la o masina la alta.

3. Adaugarea adreselor de retea - se face la nivelul nivelul 3 si se efectueaza prin adaugarea unui header la segmentul stratului 3 rezultand ceea ce numim pachet. Acest header vine cu informatii deosebit de pretioase: adresa logica a destinatiei si adresa logica a sursei. Tot la acest nivel se decide care va fi urmatoarea masina careia i se va livra pachetul (next hop).

4. Adaugarea headerului de nivel 2 - aici se adauga un header care contine informatii cu privire la urmatoarea masina care va primi acea informatie. Rezultatul acestei asamblari fiind ceea ce numim un frame. Trebuie deosebita aceasta adresare de cea de la nivel 3. De exemplu daca sunt intr-o retea A si trimit informatie in aceeasi retea IP-ul destinatiei va fi al masinii catre care trimit, MAC-ul deasemeni; pe cand daca trimit intr-o alta retea IP-ul va fi al destinatiei iar MAC-ul va fi al default gateway-ul din reteaua A in care ma aflu eu.

5. Convertirea frame-ului intr-o secventa de biti ( 0 si 1) - asa circula informatia in mediul de propagare. Aici se mai afla si un ceas care permite celor doua masini care comunica sa se poata sincroniza.

Acelasi parcurs il are informatia odata ce a atins destinatia dar in sens contrar de la nivelul 1 pana la 7. In acest sens, trebuie precizat ca fiecare nivel comunica cu echivalentul sau din masina cu care s-a stabilit o conexiune. Acest tip de comunicare se numeste comunicare peer-to peer 1 si implica folosirea unor PDU-uri ( Protocol Data Units). Pentru layer 4 PDU-ul este segmentul, pentru layer 3 packet-ul, iar pentru layer 2 frame-ul.

Despre TCP/IP

Desi modelul OSI este universal recunoscut, din punct de vedere istoric si tehnic vorbind in ceea ce priveste Internetul standardul aplicat este TCP/IP, adica Transmission Control Protocol / Internet Protocol.

Modelul de referinta TCP/IP si stiva sa de protocoale fac posibila comunicarea intre doua calculatoare care se afla in orice colt al lumii la viteze care cresc pe zi ce trece. TCP/IP a luat nastere in laboratoarele armatei americane in speranta de a crea un mod de comunicare posibil in orice conditii de lupta. Datorita fiabilitatii sale a fost mai tarziu preluat de dezvoltatorii de UNIX si adus la un nivel care sa permita comunicarea in Internet, astazi fiind cea mai raspandita limba in care « vorbesc computerele » oriunde in lume. TCP/IP este un model in patru straturi: Application, Transport, Internet si Network Access ( sau mai simplu Network ).

Intre cele doua modele exista asemanari.

Nivelul Application include si nivelurile session si presentation ale modelului OSI.

Nivelul Transport al modelului TCP/IP are in grija calitatea serviciului de comunicare, siguranta liniei de transport, controlul fluxului si detectia si corectia erorilor. La acest nivel se afla si protocolul TCP care este un protocol orientat pe conexiune (spre deosebire de colegul sau de nivel, UDP care nu este orientat pe conexiune). Aceasta inseamna ca doua computere pot comunica asigurandu-se ca << aud >> exact ceea ce interlocutorul << spune >>, si anunta periodic acel interlocutor ca a inteles exact. Aceasta este tehnica acknowledgement-urilor. De asemenea TCP permite si comunicarea rapida, adaptata la posibilitatile retelei prin folosirea windowing-ului

Nivelul Internet este cel care face adresarea logica in stiva TCP/IP. Pe scurt, el poate face doua lucruri:

• gaseste care este cea mai buna cale pe care trebuie sa o urmeze un packet pentru a ajunge la destinatie

• face swithing-ul acelui pachet, aceasta fiind posibilitatea de a trimite pachetul printr-o alta interfata decat aceea de primire.

Acesta este locul unde actioneaza routerul in internet .

Nivelul Network este acela unde rezida ambele tehnologii LAN si WAN. Asadar aici se gasesc toate lucrurile mentionate la nivelele 1 si 2 ale modelului OSI.