Retele de calculatoare

Retele de calculatoare

1 Retea de calculatoare

Introducere

Fiecare din ultimele trei secole a fost dominat de o anumita tehnologie. Secolul al XVIII-lea a fost secolul marilor sisteme mecanice care au insotit Revolutia Industriala. Secolul al XIX-lea a insemnat era masinilor cu aburi. În secolul XX, tehnologia cheie este legata de colectarea, prelucrarea si distribuirea informatiei. Printre alte realizari, am asistat la instalarea retelelor telefonice mondiale, la aparitia si dezvoltarea radioului si a televiziunii, la nasterea si cresterea nemaivazuta a industriei de calculatoare si lansarea satelitilor de comunicatii.

Datorita progresului tehnologic rapid, aceste domenii converg in ritm alert, iar diferentele intre colectarea, transportul, stocarea si prelucrarea informatiei dispar pe zi ce trece. Organizatii, cu sute de birouri raspandite pe o arie geografica larga, se asteapta sa poata examina in mod curent, printr-o simpla apasare de buton chiar si lucrarile si echipamentele lor cele mai indepartate. Pe masura ce posibilitatile noastre de a colecta, prelucra si distribui informatia, cresc tot mai mult, cererea pentru o prelucrare si mai sofisticata a informatiei creste si mai rapid.

Desi industria de calculatoare este tanara in comparatie cu alte industrii (de exemplu, constructia de automobile si transportul aerian), domeniul calculatoarelor a cunoscut un progres spectaculos intr-un timp scurt. În primele decenii de existenta sistemele de calcul erau foarte centralizate, de obicei in interiorul unei singure incaperi. Adesea, aceasta incapere avea pereti de sticla prin care vizitatorii se puteau uita la marea minune electronica dinauntru. O companie de marime mijlocie sau o universitate ar fi putut avea unul sau doua calculatoare, in timp ce institutiile mai mari aveau cel mult cateva zeci. Ideea ca in mai putin de 20 de ani, calculatoare la fel de puternice, mai mici decat o carte, vor fi produse pe scara larga, in milioane de exemplare, parea desprinsa dintr-un scenariu stiintifico-fantastic.

2 Conceptul de retea. Istoric. Facilitati

Întrepatrunderea dintre domeniul calculatoarelor si cel al comuni-catiilor a avut o influenta profunda asupra modului in care sunt organizate sistemele de calcul. Conceptul de centru de calcul, in acceptiunea sa de camera unde exista unul, doua calculatoare mari, la care utilizatorii vin sa-si ruleze programele, este total depasit. Vechiul model al unui calculator care serveste problemelor de calcul ale organizatiei a fost inlocuit de un model in care munca este facuta de un numar mare de calculatoare separate, dar interconectate. Aceste sisteme se numesc retele de calculatoare. Una dintre cele mai importante realizari ale deceniului '90 in domeniul informatiei, a constituit-o dezvoltarea si diversificarea retelelor de calculatoare.

O retea de calculatoare este un sistem de calcul complex, format din mai multe calculatoare omogene si eterogene, interconectate printr-un sistem de calcul si comunicatii.

Reteaua permite folosirea in comun, de catre utilizatori, a resurselor hardware si software, apartinand acesteia. Componente ale retelei, de asemenea se pot folosi in comun, ca si echipamentele periferice, cum ar fi: imprimanta, plotter. Ofera posibilitatea obtinerii unor sisteme cu un grad inalt de flexibilitate si adaptabilitate.

Înainte de examinarea in detaliu a problemelor tehnice, este important sa aratam de ce sunt oamenii interesati de retelele de calculatoare si la ce pot fi ele folosite.

Daca ar fi disponibile, la preturi acceptabile, sisteme de calcul suficient de mari si de puternice, atunci majoritatea firmelor ar decide pur si simplu sa isi pastreze datele pe acestea si sa puna la dispozitia angajatilor terminale conectate intre ele. În anii '70 si la inceputul anilor '80, cele mai multe companii lucrau in acest mod. Retelele de calculatoare au devenit populare abia cand retelele formate din calculatoare personale au oferit un urias avantaj pret/performanta asupra sistemelor mari de calcul.

În anii 1990, retelele de calculatoare au inceput sa furnizeze servicii la domiciliu pentru persoane particulare. Astfel, s-au evidentiat trei dintre cele mai fascinante lucruri care au inceput sa prinda contur:

accesul la informatie de la distanta;

comunicatiile interpersonale;

divertismentul interactiv.

Accesul informatiei la distanta va lua forme multiple. O aplicatie deja actuala, priveste accesul la institutiile financiare. Multi oameni isi platesc electronic taxele si isi administreaza electronic conturile bancare si investitiile. A devenit, de asemenea, populara practica de a face cumpa-raturi de la domiciliu, cu posibilitatea de a inspecta cataloagele on-line a mii de firme. Unele din aceste cataloage vor permite curand, ca, printr-un simplu clic pe numele oricarui produs, sa vizionam imediat o prezentare video a produsului respectiv.

Presa este disponibila in direct si va fi personalizata. Va fi posibil sa comunici unui ziar ca te intereseaza tot ce este legat de politicieni corupti, incendii, scandaluri in lumea celebritatilor si epidemii. Ziarul va fi stocat pe discul calculatorului tau sau va fi tiparit pe imprimanta ta laser. Pe o scara restransa acest serviciu exista deja. Urmatorul pas, dupa ziare, este biblioteca digitala in direct.

O alta aplicatie, din aceasta categorie, este accesul la sisteme de informatii similare actualului World Wide Web. Web-ul contine informatii despre arta, afaceri, gatit, politica, sanatate, istorie, hobby-uri, recreere, stiinta, sport, calatorii si multe alte domenii.

Toate aceste aplicatii presupun interactiuni intre o persoana si o baza de date aflata la distanta. O a doua categorie larga de utilizari ale retelei se va referi la interactiunile intre persoane; este vorba in primul rand de replica secolului XX la telefonul din secolul al XIX-lea. Posta electronica, sau e-mail-ul, este deja folosita frecvent de milioanele de oameni si, in scurt timp, va contine in mod curent, pe linga text, secvente audio si video, in format multimedia.

Comunicarea electronica, in timp real, chat-ul, permite utilizatorilor aflati la distanta sa comunice fara nici o intarziere, fiind posibil eventual chiar sa se vada si sa se auda unul pe celalalt. Aceasta tehnologie face posibile intalnirile virtuale, numite videoconferinte, intre oameni care se gasesc in diferite locuri pe glob. Întalnirile virtuale pot fi folosite pentru educatie la distanta, pentru a cere sfaturi medicale de la specialisti aflati la departare si pentru alte numeroase aplicatii. Grupurile de interese de pe tot globul, cu discutii privind orice subiect imaginabil, fac deja parte din realitatea cotidiana a unei anumite categorii de persoane, iar aceasta categorie va creste pana la dimensiunile intregii omeniri.

A treia categorie avuta in vedere este divertismentul, care reprezinta o industrie uriasa, in continua crestere. În acest domeniu aplicatia de cel mai mare succes se numeste video la cerere. Este plauzibil ca peste vreo zece ani sa putem selecta orice film sau program de televiziune realizat vreodata in orice tara si acesta sa fie disponibil pe ecranul nostru imediat. De asemenea, televiziunea in direct s-ar putea desfasura interactiv, cu telespectatori care participa la concursuri, care aleg castigatorul dintre concurentii preferati. Pe de alta parte, poate ca nu sistemul de video la cerere, ci jocurile vor reprezenta aplicatia de maxim succes. Exista deja jocuri pentru mai multe persoane cu simulare in timp real. Daca animatia este tridimensionala, in timp real si de calitate fotografica, atunci avem un fel de realitate virtuala globala si partajata. Posibilitatea combinarii de informatii, comunicare si divertisment va da nastere, cu siguranta, unei uriase industrii noi, bazata pe retelele de calculatoare.

Multe organizatii dispun de un numar semnificativ de calculatoare, aflate deseori la distanta unul de altul. O firma cu mai multe fabrici poate avea in fiecare unitate de productie cate un calculator pe care se tine evidenta inventarului, se monitorizeaza si se calculeaza salariile angajatilor. La inceput, fiecare din aceste calculatoare putea lucra izolat de celelalte, dar, la un moment dat, managerii au decis sa le conecteze intre ele pentru a putea extrage si corela informatii despre intreaga firma

În termeni generali, subiectul se refera la impartirea resurselor, iar scopul este de a face toate programele, echipamentele si in special datele, disponibile pentru oricine din retea, indiferent de localizarea fizica a resursei si a utilizatorului.

Un al doilea scop este asigurarea unei fiabilitati mari, prin accesul la mai multe echipamente de stocare alternative. Astfel fisierele pot fi copiate pe doua sau trei masini, astfel incat, daca una dintre ele nu este disponibila, pot fi utilizate celelalte copii. În plus, prezenta mai multor procesoare inseamna ca, daca un procesor se defecteaza, celelalte pot sa preia si sa duca la bun sfarsit, fie si cu performante reduse, activitatea respectivului procesor.

Un alt scop este economisirea banilor. Calculatoarele mici au un raport pret/calitate mult mai bun decat cele mari. Sistemele mari de calcul sunt cam de zece ori mai rapide decat calculatoarele personale, dar costa de o mie de ori mai mult. Acest dezechilibru i-a determinat pe multi proiectanti sa construiasca sisteme formate din calculatoare personale, cate unul pentru fiecare utilizator, datele din retea fiind pastrate pe unul sau mai multe servere de fisiere partajate. În acest model utilizatorii sunt numiti clienti, iar intregul aranjament poarta numele de model client-server.

În modelul client-server comunicarea ia, in general, forma unui mesaj de cerere prin care clientul solicita serverului executarea unei anumite actiuni. Serverul executa cererea si trimite raspunsul inapoi clientului. În mod uzual exista un numar mare de clienti si un numar mic de servere.

Un alt scop al conectarii in retele, este scalabilitatea, posibilitatea ca, odata cu volumul de munca, sa creasca treptat si performanta sistemului prin adaugarea de noi procesoare.

O retea de calculatoare poate furniza un mediu de comunicare puternic intre angajatii aflati la mare departare unii de altii. Folosind o retea, este usor ca doua sau mai multe persoane, care traiesc in locuri diferite, sa scrie impreuna un raport.

Aspecte sociale

Introducerea pe scara larga a retelelor va ridica noi probleme sociale, etice si politice. O aplicatie populara, a mai multor retele, sunt grupurile de interese sau sistemele de informare in retea (BBS-urile , unde oamenii pot schimba mesaje cu persoane avand preocupari similare. Atata vreme cat este vorba de subiecte tehnice sau de pasiuni nu sunt motive sa apara multe probleme. Problemele se ivesc in cazul grupurilor de interese care iau in discutie subiecte delicate sau extrem de disputate, cum ar fi politica, religia sau sexul. Atitudinile exprimate in cadrul acestor grupuri pot fi considerate ofensatoare de catre anumiti oameni. Mai mult chiar, nu este obligatoriu ca totul sa se limiteze la text. Fotografii color de inalta rezolutie si chiar scurte clipuri video pot fi transmise cu usurinta prin retelele de calculatoare.

Unii oameni au dat in judecata operatorii de retea, pretinzand ca ei sunt responsabili pentru informatia care circula, exact ca in cazul ziarelor si revistelor. Reteaua este ca o companie de telefoane sau ca un oficiu postal si nu poate controla ceea ce discuta utilizatorii sai. Mai mult, daca operatorii retelei ar cenzura mesajele, atunci probabil ca ei ar putea sterge orice, fara a exista nici cea mai mica posibilitate de a-i da in judecata, incalcand astfel drepturile utilizatorilor la exprimare libera

O alta disputa, are in atentie drepturile angajatilor in raport cu drepturile patronilor. Multe persoane citesc si isi scriu posta electronica la serviciu. Directorii unor firme au pretins ca ar avea dreptul sa citeasca si eventual sa cenzureze mesajele angajatilor, inclusiv mesajele trimise dupa orele de lucru de la terminalele de acasa , insa nu toti angajatii agreeaza aceasta idee.

Retelele de calculatoare ofera posibilitatea de a transmite mesaje anonime. În anumite situatii acest lucru este dorit. De exemplu, reprezinta un mijloc pentru studenti, soldati, angajati, cetateni, de a trage un semnal de alarma, fara teama de represalii, in cazul comportamentului ilegal al profesorilor, ofiterilor, directorilor sau politicienilor.

Retelele de calculatoare, asemenea industriei tipografice permit cetatenilor sa si lanseze opiniile prin mijloace diferite si catre audiente diferite fata de cele de pana acum. Numarul retelelor care functioneaza in lume este foarte mare, unele dintre aceste retele sunt administrate de companii de telefonie publice sau de PTT-uri, altele sunt retele de cercetare, altele sunt retele de cooperare administrate chiar de utilizatori, altele comerciale, apartinand unor corporatii.

Retelele se deosebesc prin istorie, administrare, facilitati oferite, proiectare si prin comunitatile lor de utilizatori. Istoria si administrarea pot varia de la o retea atent planificata de catre o singura organizatie, cu un obiectiv bine definit, pana la o colectie ad-hoc de masini care au fost conectate intre ele de-a lungul anilor, fara sa existe vre-un plan coerent sau vre-o administrare centrala. Facilitatile disponibile variaza de la comu-nicatii arbitrare intre procese pana la posta electronica, transfer de fisiere, conectare la distanta si executie la distanta.

Detaliile tehnice de proiectare pot sa difere in ceea ce priveste mediul de transmisie, algoritmii de atribuire a numerelor si de dirijare, numarul si continutul nivelurilor, protocoalele utilizate.

Figura 1 Schema unei retele de calculatoare

3.3 Clasificarea retelelor

In functie de aria de raspandire, retelele se impart in: LAN (locale), MAN (magistrale, la nivel de oras), WAN (pe arii intinse).

LAN (local area network) - se intinde pe o distanta de cateva sute de metri, in spatiul unei cladiri si implementeaza de obicei sistemului informatic al organizatiei, institutiei respective.

Retelele locale, denumite in general LAN-uri, sunt retele private localizate intr-o singura cladire sau intr-un campus de cel mult cateva sute de metri. Ele sunt frecvent utilizate pentru a conecta calculatoarele personale si statiile de lucru din birourile companiilor si fabricilor, in scopul de a partaja resurse si de a schimba informatii. LAN-urile se disting de alte tipuri de retele prin trei caracteristici: 1) marime; 2) tehnologie de transmisie si 3) topologie.

LAN-urile au dimensiuni restranse, ceea ce inseamna ca timpul de transmisie, in cazul cel mai defavorabil, este limitat si cunoscut dinainte.

LAN-urile utilizeaza frecvent o tehnologie de transmisie care consta intr-un singur cablu, la care sunt atasate toate masinile. LAN-urile traditionale functioneaza la viteze cuprinse intre 10 si 100 Mbps, au intarzieri mici si produc erori foarte putine. LAN-urile mai noi pot opera la viteze mai mari, pana la sute de megabiti/sec.

Din punct de vedere conceptual exista doua tipuri de LAN:

a) retele de tipul egal la egal (peer-to-peer);

b) retele de tipul client-server.

a) Caracteristica retelelor este aceea ca toate calculatoarele co-nectate la retea au aceeleasi functii in retea, astfel incat oricare utilizator care lucreaza la unul dintre PC-uri poate avea acces la resursele fizice si logice ale oricarui alt calculator din retea.

b) Sunt retele in care unul sau mai multe calculatoare sunt dotate atat din punct de vedere hardware, cat si software, sa functioneze ca file-server (network-server).

Daca in reteaua de tip egal la egal componentele software de retea care permit comunicarea intre statii lucreaza sub restrictiile sistemului de operare ale statiilor de lucru, din aceasta cauza fiind foarte limitate, in cazul retelelor client-server, pe serverul de retea, ruleaza un sistem de operare specific retelei, numit NOS (network operating sistems). Acest S.O. al retelei gestioneaza toate operatiile din retea. Este primul nivel.

Sistemul de operare al retelei are metode si structuri proprii privind formarea discurilor, gestionarea si alocarea resurselor, posibilitatea de refacere a informatiilor, protectia si accesul la date.

Pentru LAN-urile cu difuzare sunt posibile diverse topologii. Într-o retea cu magistrala (cu cablu liniar), in fiecare moment una din masini este master si are dreptul sa transmita. Restul masinilor nu pot transmite. Mecanismul de arbitrare poate fi centralizat sau distribuit. Un exemplu il constituie IEEE 802.3, popular numita Ethernet, este o retea cu difuzare bazata pe magistrala cu control descentralizat, lucrand cu 10 sau 100 Mbps. Calculatoarele dintr-un Ethernet pot transmite oricand doresc; daca doua sau mai multe pachete se ciocnesc, fiecare calculator asteapta o perioada de timp aleatorie si apoi incearca din nou.

Un al doilea tip de retea cu difuzare este reteaua in inel. Într-un inel fiecare bit se propaga independent de ceilalti, fara sa astepte restul pachetului caruia ii apartine. În mod tipic, fiecare bit navigheaza pe circumferinta intregului inel, intr-un interval de timp in care se transmit doar cativa biti, de multe ori inainte chiar ca intregul pachet sa fi fost transmis.

În functie de modul de alocare al canalului, retelele cu difuzare, se impart in statice si dinamice. O metoda de alocare statica o reprezinta divizarea timpului in intervale discrete si apoi se ruleaza un algoritm round-robin, lasand fiecare masina sa emita numai atunci cand ii vine randul. Alocarea statica iroseste capacitatea canalului, atunci cand o masina nu are nimic de transmis, in cuanta de timp care i-a fost alocata, astfel ca majoritatea sistemelor incearca sa aloce canalul dinamic (la cerere).

Metodele de alocare dinamica pentru un canal comun sunt fie centralizate, fie descentralizate. În cazul metodei centralizate de alocare a canalului exista o singura entitate, de exemplu o unitate de arbitrare a magistralei, care determina cine urmeaza la rand. Poate face acest lucru acceptand cereri si luand o decizie conform unui algoritm intern. În cazul metodei descentralizate de alocare a canalului nu exista o entitate centrala; fiecare masina trebuie sa hotarasca pentru ea insasi daca sa transmita sau nu.

Retelele locale sunt construite in cadrul unitatilor economice, institutiilor sau al unor subdiviziuni ale lor. În prezent, ele sunt cele mai raspindite retele de calculatoare. Unele avantaje ale retelelor locale:

reducerea costurilor si crestera calitatii (operativitatii, fiabilitatii, securitatii) prelucrarii informatiilor;

facilitatea comunicatiilor in cadrul unitatii economice, institutiei;

imbunatatirea integritatii datelor;

largirea gamei de aplicatii si facilitarea administrarii produselor program;

cresterea flexibilitatii mijloacelor informatice.

Prima retea locala, de tip Ethernet, a fost realizata de firma Xerox in 1973, in Palo-Alto (SUA). Ea interconecta pina la o suta de calculatoare, asigurind initial o viteza de transmisie a datelor de 2,94 Mbps. Ca mediu de transmisie era folosit cablul coaxial. Apoi au aparut mai multe tipuri de retele locale si standarde in domeniu.

Dinamica dezvoltarii retelelor locale incude trei generatii.

Prima generatie, aparuta in 1973, este bazata pe cablul coaxial si firele torsadate ca mediu de transmitere a datelor. Tehnologia Ethernet standard a fost lansata pe piata in 1978 prin efortul comun al firmelor DEC, Intel si Xerox. Standardul prevedea interconectarea calculatoarelor la o magistrala, formata dintr-un cablu coaxial gros Ethernet, operand cu o viteza de transmisie de 10 Mbps. Ulterior tehnologia a fost extinsa la folosirea cablului coaxial subtire si a firelor torsadate cu aceeasi viteza de transmisie a datelor. Tehnica Full Duplex Ethernet, implementata in 1997, permite o capacitate de transfer de date de 20 Mbps.

Cea mai robusta si relativ ieftina retea locala este ARCnet, lansata pe piata in 1977 de firma Datapoint Corp. (SUA). Reprezinta o tehnologie tip magistrala cu jeton (token bus), bazata pe utilizarea cablului gros Ethernet, ce opereaza cu viteza de transmisie de 2,5 Mbps. Extensiile ulterioare prevad si utilizarea ca mediu de transmisie a firelor torsadate si fibrei optice si operarea cu viteza de transmisie de 20 Mbps.

Tehnologia inel cu jeton (token ring) a fost realizata de catre firma IBM in cadrul retelei Token-Ring, lansate pe piata in 1985. Initial, reteaua asigura o viteza de transmisie a datelor 4 Mbps, folosind ca mediu de transmisie firele torsadate, cu ajutorul carora calculatoarele erau conectate intr-un inel fizic. Extensiile ulterioare permit utilizarea, de asemenea, a cablului coaxial si operarea cu viteza de 16 Mbps.

Generatia a doua de retele locale (1988) se caracterizeaza 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 si firele torsadate, mai rar, cablurile coaxiale. Pentru generatia a doua sunt caracteristice tehnologiile: FDDI (Fiber Dictribuited Data Interface), CDDI (Cooper Distribuited Data Interface), FastEthernet, TCNS (Thomas Conrad Networking System) si DQDB (Distributed Queue Dual Bus). Acesta din urma se implementeaza, de regula, in retelele metropolitane. În prezent aceste tehnologii se folosesc mai ales pentru interconectarea retelelor locale mai putin performante prin subretele-pivot (backbone).

A treia generatie (1992) asigura viteze de transmisie date de la 15 Mbps pana la zeci de Gbps si ofera o interfata cvazi-transparenta cu retelele de arie larga publice moderne, in scopul facilitarii integrarii serviciilor. Retelele din generatia a treia sunt orientate pe asigurarea de noi aplicatii, inclusiv: videoconferinte statie-la-statie, conferinte multimedia, aplicatii grafice complexe, animatie, accesul la supercalculatoare. Ele sunt reprezentate de retelele de tip Local ATM (Asyncronous Transfer Mode - ATM), FFQL (FDDI Follow-On LAN), FCS (Fibre Cannel Standard), Gigabit Ethernet si Gigabit Token Ring.

La retelele locale sunt raspandite trei topologii majore: stea, magistrala si inel (fig.2). Într-o retea de topologie stea toate calculatoarele se conecteaza la calculatorul central, care indeplineste si functia de control al retelei. Topologia fizica stea este un caz particular al topologiei fizice arbore cu un singur nivel. Schimbul de date dintre toate calculatoarele se efectueaza prin intermediul calculatorului central.

Într-o retea de topologie magistrala (bus). denumita si liniara , toate calculatoarele sunt conectate la un singur cablu-magistrala; este cea mai raspindita topologie in retelele locale existente. În asemenea retele toate calculatoarele folosesc un singur mediu de transmisie date. Deci nu este posibil schimbul de date simultan intre mai multe perechi de calculatoare, conectate la magistrala, cu exceptia cazului difuzarii de masaje.

Într-o retea inel fiecare calculator este conectat la doua calculatoare adiacente cu cate un segment de cablu, toate calculatoarele cu legaturile respective formind un cerc fizic. În retelele de topologie fizica inel, fiecare mesaj este transmis de la o statie la alta pe inel intr-un singur sens, cu regenerarea semnalului la fiecare statie, pana ajunge la destinatie.

Pentru sporirea fiabilitatii, precum si a altor performante, in retelele de generatia a doua si a treia se utilizeaza topologia inel dublu cu transmisia datelor pe fiecare inel aparte, in sensuri opuse.

Retelele Ethernet sunt in prezent cele mai raspindite retele locale. Ethernet este o tehnologie de retea locala de topologie magistrala bazata pe tehnica de acces la mediu CSMA/CD. Ca mediu de transmisie poate fi folosit cablul coaxial gros RG-62 sau subtire RG-58, cablul torsadat neecranat UTP sau ecranat STP si segmente de fibra optica FOIRI. Viteza de transmisie date este de 10 Mbps. Pentru a functiona eficient, mediul de transmisie trebuie sa fie ocupat in timp nu mai mult de 30-40%. Lungimea pachetelor ce se transmit trebuie sa fie de cel putin 64 octeti.

Este elaborata si tehnologia Full Duplex Ethernet, care prevede folosirea a doua magistrale si permite formarea pana la doua conexiuni dedicate pentru fiecare adaptor de retea. Astfel viteza sumara de transmisie date in mediu se dubleaza, alcatuind 20 Mbps sau 200 Mdps (pentru retelele Fast Ethernet).

Comutatoarele Ethernet sunt una din solutiile cresterii performantelor retelelor Ethernet din prima generatie. Ele incorporeaza o magistrala de date ultrarapida (backplane) - cu viteza de operare pana la cativa Gbps. La aceasta magistrala, prin intermediul porturilor respective ale comutatorului, se conecteaza statiile retelei. Plachetele de retea sunt cele obisnuite - Ethernet. Schimbul de date intre oricare doua statii, conectate la comutator, se efectueaza cu viteza de 10 Mbps, fie si simultan cu schimbul de date intre alte perechi de statii.

În a doua generatie, continuarea Ethernet este reprezentata de comutatoare Ethernet si retele Fast Ethernet (Ethernet rapid). Primele retele Fast Ethernet, cunoscute si ca 100Base-T sau 100Base-X, au fost create in 1993. Ele sunt o dezvoltare a specificatiei 10Base-T Ethernet si asigura o viteza de transfer date de 100 Mbps, iar daca se implimenteaza si tehnologia Full Duplex Ethernet - 200 Mbps. Tehnologia 100Base-T poate fi usor implimentata in mediul Ethernet existent. Retelele pivot 100base-T pot fi utiizate pentru integrarea si dezvoltarea retelelor Ethernet din prima generatie.

Sistemul de cablare 100Base-t poate fi realizat pe baza de cablu torsadat neecranat UTP de Categoria 3, 4 sau 5, cablu ecranat STP sau cablu optic (100Base FX).

Figura 3 Structuri topologice ale retelelor

În statiile retelei pot fi instalate pachete de interfata auto-adaptabile 10/100 Mbps, ce permit operarea cu viteza de 100 Mbps sau 10 mbps, la alegere, folosind cablajul existent. Acest lucru, precum si posibilitatea comutatoarelor 100Base-T de a opera la viteze de 10 si 100 Mbps, faciliteaza esential integrarea in retelele 100Base-T a mijloacelor de retea 10Base-T, trecerea de la 10Base-T la 100Base-T.

Retelele gigabit Ethernet se bazeaza pe o tehnologie Ethernet avansata, elaborata, incepind cu anul 1996, pentru viteze de transfer date de 1 Gbps. Standardele respective sunt finisate in 1998, desi in 1997-1998 sunt implementate mai multe retele si diverse echipamente, inclusiv integrind retele locale de ganeratia 1 si 2.

Retelele gigabit Token Ring se elaboreaza incepand cu 1997. Primele echipamente se livreaza pe piata incepand cu iunie 1998

Legaturile dintre componentele de baza ale unei retele caracterizeaza topologia retelei. Dupa topologie se deosebesc retele: stea; arbore; magistrala; inel; plasa; fiecare-cu-fiecare sau completa (fig.3). La toate aceste topologii, cu exceptia topologiei magistrala, statiile si nodurile de comutatie sunt conectate prin canale punct-la-punct, realizind comunicarea directa, fara comutatie, intre perechile de statii sau noduri adiacente. La topologia magistrala, insa, toate statiile sunt conectate la un mediu comun de transmisie date.

O retea metropolitana ( Metropolitan Area Network), sau MAN este, o versiune extinsa de LAN si utilizeaza in mod normal tehnologii similare cu aceasta. O retea metropolitana se poate intinde pe zona ocupata de un grup de birouri invecinate sau pe suprafata unui intreg oras si poate fi atat privata cat si publica. Un MAN poate suporta atat date cat si voce si poate chiar sa aiba legaturi cu reteaua locala de televiziune prin cablu. Un MAN dispune numai de un cablu sau doua, fara sa contina elemente de comutare care deviaza pachetele pe una din cele cateva posibile linii de iesire.

Motivul principal pentru care MAN-urile figureaza ca o categorie speciala consta in adoptarea unui standard specific,standard care acum este implementat. Acesta se numeste DQDB (Distributed Queue Dual Bus -magistrala duala cu coada distribuita). DQDB consta din doua magistrale unidirectionale la care sunt conectate toate calculatoarele. Fiecare magistrala are un capat de distributie (head-end) - un dispozitiv care initiaza activitatea de transmisie. Traficul destinat unui calculator din dreapta transmitatorului foloseste magistrala de sus.

Traficul catre utilizatorii din stanga foloseste magistrala de jos.

Un aspect cheie pentru un MAN este prezenta unui mediu de difuzare la care sunt atasate toate calculatoarele.

O retea larg raspandita geografic (Wide Area Network) sau WAN, acopera o arie geografica intinsa, deseori o tara sau un continent intreg. Reteaua contine o colectie de masini utilizate pentru a executa programele utilizatorilor. Aceste masini sunt numite gazde. Gazdele sunt conectate printr-o subretea de comunicatie sau pe scurt, subretea Sarcina subretelei este sa transporte mesaje de la gazda la gazda, exact asa cum sistemul telefonic transmite cuvintele de la vorbitor la ascultator.

În majoritatea retelelor larg raspandite geografic, subreteaua este formata din doua componente distincte: liniile de transmisie si elementele de comutare. Liniile de transmisie (numite si circuite, canale, sau trunchiuri) transporta bitii intre masini.

Elementele de comutare sunt calculatoarele specializate, folosite pentru a conecta doua sau mai multe linii de transmisie. Cand sosesc date pe o anumita linie, elementul de comutare trebuie sa aleaga o noua linie pentru a retransmite datele mai departe. Aceste calculatoare pot fi numite si noduri de comutare a pachetelor, sisteme intermediare, comutatoare de date sau ruter. Fiecare gazda este in general conectata la un LAN in care exista un ruter . În anumite cazuri o gazda poate fi legata direct cu un ruter. Colectia de linii de comunicatie si de rutere formeaza subreteaua.

În cazul celor mai multe WAN-uri, reteaua este formata din numeroase cabluri sau linii telefonice, fiecare din ele legand o pereche de rutere. Daca doua rutere nu impart un acelasi cablu, dar doresc sa comunice, atunci ele trebuie sa faca acest lucru indirect, prin intermediul altor rutere. Cand un pachet este transmis de la un ruter la altul prin intermediul unuia sau mai multor rutere, pachetul este primit in intregime de fiecare ruter intermediar, este retinut acolo pana cand linia de iesire ceruta devine libera si apoi este retransmis. O subretea care functioneaza pe acest principiu se numeste subretea punct-la-punct, subretea memoreaza si-retransmite sau subretea cu comutare de pachete. Cand pachetele sunt mici si au aceeasi marime, ele sunt adesea numite celule.

Atunci cand se foloseste o subretea punct-la-punct, o problema importanta de proiectare se refera la alegerea topologiei de interconectare a ruterelor. Retelele locale proiectate astfel folosesc de obicei topologii simetrice. Din contra, retelele larg raspandite geografic au, in mod tipic, topologii neregulate.

O a doua posibilitate pentru un WAN este utilizarea unui satelit sau a unui sistem radio terestru. Fiecare ruter are o antena cu care poate sa recepteze si sa emita. Retelele de sateliti sunt in mod inerent retele cu difuzare si se utilizeaza mai ales atunci cand proprietatea de difuzare este importanta

O retea WAN este alcatuita din foarte multe calculatoare legate in retea si care este intinsa pe o suprafata , in cazul Internet-ului pe tot globul. Reteaua este alcatuita din multe servere care in general sunt masini UNIX, care pot asigura intr-adevar un multitasking controlat si un multithreading adevarat, spre deosebire de Windows care doar simuleaza (foarte bine intr-adevar) aceste lucruri.

În cadrul acestui tip de retea se folosesc anumite protocoale pentru a putea transmite date in cadrul unui asemenea gigant. Se folosesc de asemenea adrese de locatie numite adrese IP (Internet Protocol), cu ajutorul carora, serverele de Internet gasesc mult mai usor calculatoarele din retea. În cadrul acestei retele se foloseste un protocol de transfer de date care de fapt este o denumire colocviala pentru mai mult de 100 de protocoale diferite dar care au fost inglobate sub aceeasi denumire TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Acest protocol cuprinde intre altele si protocoalele de Telnet (Terminal emulation), FTP (File Transfer Protocol), HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Acest protocol a fost elaborat de Ministerul Apararii Nationale din SUA in anii '70 si are si acum cea mai larga arie de utilizare.

Principalele avantaje pe care acesta le prezinta ar fi:

Independenta de platforma. Protocolul TCP/IP nu a fost conceput pentru utilizarea intr-un mediu destinat unui anumit tip de hardware sau software. A fost si este utilizat in retele de toate tipurile.

Adresare absoluta. TCP/IP asigura modalitatea de identificare in mod unic a fiecarei masini din Internet.

Standarde deschise. Specificatiile TCP/IP sunt disponibile in mod public utilizatorilor si dezvoltatorilor. Oricine poate sa trimita sugestii de modificare a standardului.

Protocoale de aplicatie. TCP/IP permite comunicatia intre medii diferite. Protocoalele de nivel inalt cum ar fi FTP sau TELNET, au devenit omogenizate in mediile TCP/IP indiferent de platforma.

Pentru fiecare tip de retea sunt standarde de conectare:

-standardul ARCNET- pentru tipologia de tip star (performanta scazuta);

-standardul TOKEN RING - cost ridicat, perfor-mante ridicate, mai ales in ceea ce priveste conectivitatea statiilor de lucru.

-standardul ETHERNET- pentru tipologia de tip magistrala, (pret ridicat, performante excelente, posibilitati foarte bune de conectare).