Proiectarea Re?elelor de Calculatoare

1
Proiectarea Re?elelor de Calculatoare

• Emil.Cebuc_at_cs.utcluj.ro
• Teams PRC_2020_2021
• https//ftp.utcluj.ro/pub/users/cemil/prc/
• https//moodle.cs.utcluj.ro/course/view.php?id296

2
Proiectarea retelelor de calculatoare -
bibliografie-1

• Douglas E. Comer Internetworking with TCP/IP
  Prentice Hall 1995
• Stephen A. Thomas Ipng and the TCP/IP Protocols
  John Wiley Sons, Inc. 1996
• S. Keshav An Engineering Approach to
  ComputerNetworking Addison- Wesley 1997
• Ravindra K. Ahuja Network Flows (Theory,
  Algorithms, Applications) Prentice Hall 1993
• Andrew Tanenbaum Computer Networks, Prentice
  Hall 1992
• Trevor Housley Data Communication and
  Teleprocessing Systems Prentice Hall 1987
• William Stallings Computer Network Organization
  Prentice Hall 1992
• Sidnie Feit Wide Area High Speed Networks
  Macmillan Technical Publishing 1999

3
Proiectarea retelelor de calculatoare -
bibliografie-2

• Cartile de referinta
• William Stallings
• Data Computer Communications (sixth edition)
  Prentice Hall 2000
• Andrew Tanenbaum
• Retele de calculatoare Computer Press
  Agora 1997 (editia a treia)

4
William StallingsData and Computer Communications

• Capitolul 1
• Introducere

5
Modelul de comunicatie

• Sursa
• genereaza date pentru a fi transmise
• Transmitatorul
• Converteste datele în semnale transmisibile
• Sistemul de transmisie
• Transporta datele
• Receptorul
• Converteste semnalul receptionat în date
• Destinatia
• Preia datele care intra

6
Diagrama simplificata a Modelului de comunicatie
7
Sarcini importante de comunicatie

• Utilizarea sistemului de transmisie
• Interfatarea
• Generarea semnalelor
• Sincronizarea
• Managementul schimbarii
• Detectia si corectia erorilor
• Adresarea si rutarea
• Recuperarea (Recovery)
• Formatarea mesajelor
• Securitatea
• Managementul retelei

8
Modelul simplificat al Comunicatiei de date
9
Networking

• Comunicarea punct la punct în general nu e o
  solutie practica
• Echipamentele sunt prea departe
• Un numar mare de echipamente poate cere un numar
  exagerat de conexiuni
• Solutia este o retea de comunicatie

10
Modelul simplificat de RETEA
11
Retea pe arie extinsa (Wide Area Networks)

• Arie geografica extinsa
• Foloseste caile de comunicatii publice
• Tehnologii alternative
• Comutarea circuitelor (Circuit switching)
• Comutarea pachetelor (Packet switching)
• Circuite virtuale

12
Comutarea circuitelor(Circuit Switching)

• O cale de comunicatie dedicata se stabileste pe
  durata conversatiei
• de exemplu reteaua telefonica
• DWDM

13
Comutarea pachetelor

• Datele de pot receptiona în afara secventei
• Se lucreaza cu diviziuni (pachete) de date la un
  moment dat
• Pachetele sunt transferate de la un nod la altul
  de la sursa spre destinatie
• Se foloseste pentru comunicatia terminal -
  calculator sau calculator - calculator

14
Frame Relay

• Sistemele de comutatia pachetelor au avut
  încarcare suplimentara mare (overheads) pentru a
  compensa erorile
• Sistemele moderne sunt mult mai fiabile
• Erorile se pot rezolva în sistemele destinatie
• Încarcarea suplimentara (overhead) pentru
  controlul erorii a fost eliminat

15
Asynchronous Transfer Mode

• ATM
• Evolutia din frame relay
• Încarcare suplimentara minima pentru controlul
  erorii
• Pachete de lungime fixa (numite celula - cell)
• Poate lucra de la 10Mbps la Gbps
• Permite tehnica Constant data rate utilizând
  tehnica comutatiei de pachete

16
Integrated Services Digital Network - ISDN

• ISDN
• Proiectat pentru a înlocui sistemul telefonic
  public
• Permite o gama mare de servicii
• În întregime digital

17
Retele locale (Local Area Networks - LAN)

• Scopul este mai limitat
• cladire sau campus mic
• Este de regula proprietatea unei singure
  organizatii
• Rata de date mare ?
• De regula sisteme cu difuzare (broadcast)
• Mai nou se foloses siteme cu comutatie si chiar
  ATM

18
Protocoale

• Sunt folosite pentru comunicarea dintre entitati
  într-un sistem
• Partenerii trebuie sa vorbeasca aceeasi limba
• Entitati
• Aplicatiile utilizatorilor
• Facilitati e-mail
• Terminale
• Sisteme
• Calculatoare
• Terminale
• Senzori la distanta

19
Elementele de baza ale Protocoalelor

• Sintaxa
• Formatul datelor
• Nivelul semnalelor
• Semantica
• Informatiile de control
• Tratarea erorilor
• Probleme de timp (Timing)
• Potrivirea vitezei
• Secventierea

20
Arhitectura protocoalelor

• Sarcinile de comunicatie împartite în module
• De exemplu un transfer de fisiere poate utiliza
  trei module
• Aplicatia de transfer de fisier
• Modulul de comunicatie
• Modulul de acces la retea

21
Arhitectura simplificata a transferului de fisier
22
Modelul cu trei straturi (TCP-IP)

• nivelul de acces la retea
• nivelul retea
• nivelul transport
• nivelul aplicatie

23
nivelul de acces la retea

• Realizeaza schimbul de date dintre calculator si
  retea
• Calculatorul emitator furnizeaza adresa
  destinatiei
• Poate invoca tipuri de servicii diferite
• Este dependent de tipul retelelor utilizate (LAN,
  comutarea pachetelor, etc.)

24
nivelul transport

• Schimb de date fiabil
• Independent de reteaua utilizata
• Independent de aplicatie

25
nivelul aplicatie

• Este suportul pentru aplicatiile utilizatorilor
• de ex. e-mail, transfer de fisiere

26
Cerinte de adresare

• E nevoie de doua nivele de adresare
• Fiecare calculator are nevoie de o adresa retea
  unica
• Fiecare aplicatie pe un calculator
  (multi-tasking) are nevoie de o adresa unica în
  calculator
• Punct de acces la servicii (service access point
  - SAP)

27
Arhitectura protocoalelor si retelele
28
Protocoale pentru o arhitectura simplificata
29
Unitati de date protocol(Protocol Data Units -
PDU)

• La fiecare nivel protocoalele sunt utilizate
  pentru comunicatie
• Informatiile de control sunt adaugate la datele
  utilizatorului la fiecare nivel
• nivelul transport poate fragmenta datele
  utilizatorului
• La fiecare fragment se adauga un antet de
  transport (header), care contine
• SAP al destinatiei
• Numarul de secventa
• Codul pentru detectarea erorii
• Rezulta transport PDU

30
PDU pentru nivelul retea

• Adauga antetul de retea
• adresa retea al calculatorului destinatie
• Facilitatile cerute

31
Operatiile unei arhitecturi de protocol
32
Arhitectura de protocol TCP/IP(TCP/IP Protocol
Architecture)

• Dezvoltat de the US Defense Advanced Research
  Project Agency (DARPA) pentru reteaua de
  comutatia pachetelor (ARPANET)
• E utilizat de Internet-ul global
• Nu e un model oficial dar functioneaza.
• nivelul de aplicatie
• nivelul de transport
• nivelul Internet
• nivelul de acces la retea
• nivelul fizic

33
nivelul fizic

• Interfata fizica dintre echipamentul de
  transmisia datelor (de ex calculator) si mediul
  de transmisie sau retea
• Caracteristica mediului de transmisie
• Nivelul semnalelor
• Rata de date
• etc.

34
nivelul de acces la retea

• Schimbul de date dintre sistemul capat si retea
• Furnizeaza adresa destinatie
• Poate invoca servici de prioritate

35
nivelul Internet (IP)

• Sistemele pot fi atasate la retele diferite
• Functii de rutare prin diferite retele
• Sunt implementate în rutere si sisteme capat

36
nivelul transport (TCP)

• Livrarea sigura a datelor
• Livrarea în ordine

37
nivelul aplicatie

• Suport pentru aplicatiile utilizator
• ex. http, SMPT

38
Modelul arhitecturii de protocoale TCP/IP
39
Modelul OSI

• Open Systems Interconnection
• Dezvoltat de International Organization for
  Standardization (ISO)
• Are sapte nivele
• Un sistem teoretic aparut prea târziu !
• TCP/IP este standard de facto

40
Nivele OSI

• Aplicatie (Application)
• Prezentare (Presentation)
• Sesiune (Session)
• Transport (Transport)
• Retea (Network)
• Legatura de date (Data Link)
• Fizic (Physical)

41
OSI comparat cu TCP/IP
42
Standarde

• Sunt necesare pentru a asigura interoperabilitatea
  dintre echipamente
• Avantaje
• Asigura piata mare pentru echipamente si software
• Asigura ca produsele de la producatori diferiti
  sa comunice
• Dezadvantaje
• Îngheata tehnologia
• Pot exista mai multe standarde pentru acelasi
  lucru

43
Organizatii de standardizare

• Internet Society RFC
• ISO
• ITU-T (formally CCITT)
• ATM forum
• IEEE Institute of Electrical and Electronics
  Engineers

44
Bibliografie suplimentara

• Stallings, W. Data and Computer Communications
  (6th edition), Prentice Hall 1999 chapter 1
• Web site for Stallings book
• www.shore.net/ws/DCC6e.html
• www.williamstallings.com
• Web sites for IETF, IEEE, ITU-T, ISO
• Internet Requests for Comment (RFCs)