Retele la viteza luminii
In ultimii ani, calculatoarele
legate in retele au capatat o importanta esentiala in desfasurarea
activitatilor din majoritatea institutiilor care pun accent pe productivitatea
ridicata si pe partajarea aplicatiilor, in special in domeniul bazelor de date
si al functiilor de Internet. Aceasta scurta prezentare incearca sa explice
notiunile de baza referitoare la doua dintre cele mai uzuale tehnologii
folosite in domeniul retelelor la noi in tara: Ethernet si Fast Ethernet.
Criteriul de proiectare a retelei
Tehnologiile Ethernet si Fast Ethernet au reguli de proiectare care trebuie
respectate pentru a functiona corect. Numarul maxim de noduri si cel de
repetori, precum si distantele maxime de segment sunt definite de proprietatile
constructive mecanice si electrice ale fiecarui tip de mediu Ethernet si Fast
Ethernet.
De exemplu, o retea folosind repetori are restrictii cauzate de constrangerile
de timp ale Ethernet-ului. Desi semnalele electrice in mediul Ethernet au o viteza
apropiata de viteza luminii, dureaza totusi un timp pentru ca un semnal sa
ajunga de la un capat la altul intr-o retea Ethernet mare. Standardul Ethernet
presupune ca va dura aproximativ 50 de microsecunde pentru ca un semnal sa
ajunga la destinatie.
Daca reteaua nu respecta din punct de vedere constructiv numarul de repetori,
atunci aceasta constrangere de timp nu va fi respectata, iar statia de
transmisie va retrimite pachetul de date, neprimind un semnal de confirmare a
pachetului pe care l-a trimis. Aceasta poate duce la pierderea de pachete de
date, un numar excesiv de pachete retrimise, ceea ce poate inrautati
performanta retelei si poate crea probleme aplicatiei.
Asupra Ethernet se aplica regula "5-4-3" de plasare a repetorilor: reteaua
poate avea numai 5 segmente conectate; poate folosi numai 4 repetori; iar din 5
segmente, numai 3 pot avea utilizatori atasati; ceilalti 2 trebuie sa fie
legaturi inter-repetori. Fast Ethernet a modificat regula repetorilor, din
moment ce pachetele de date de marime minima au nevoie de un timp mai mic de
transmisie decat la Ethernet. Lungimea legaturilor de retea si standardul
permit un numar mai mic de repetori. In retelele Fast Ethernet sunt doua clase
de repetori. Repetorii de Clasa I au o latenta de 0,7 microsecunde sau mai
putin si sunt limitati la un repetor pe retea. Repetorii de Clasa II au o
latenta de 0,46 microsecunde sau mai putin si sunt limitati de 2 repetori pe
retea. Mai jos sunt prezentate distantele caracteristice (diametrele) pentru
aceste combinatii de tipuri de repetori Fast Ethernet:
Cand conditiile necesita o distanta mai mare sau un numar mai mare de
noduri/repetori, se poate folosi un bridge, un router sau un switch pentru a
conecta mai multe retele impreuna. In esenta, aceste componente "asambleaza"
doua retele separate, permitand reutilizarea criteriului constructiv al
retelei. Cu switch-uri, proiectantii retelei pot construi retele extinse care
sa functioneze bine. Fiecare retea conectata prin una dintre aceste componente
este considerata ca un domeniu separat de ciocnire in reteaua generala.
Micsorarea cheltuielilor privind bridge-urile si switch-urile a redus impactul
regulii repetorilor in proiectarea retelei.
Serverul de imprimanta
Serverul de imprimanta permite distribuirea imprimantelor aflate in diverse
noduri in intreaga retea. El accepta comenzi de listare de la oricare nod din
retea, folosind protocoale de sustinere si gestionand activitatea de tiparire.
Suporta atat interfata paralela, cat si seriala (uneori pe ambele).
Primele servere de imprimanta erau externe si suportau listarea prin porturile
seriale sau paralele, acceptand unul sau doua protocoale.
Ultima generatie de servere de imprimanta suporta mai multe protocoale, dispune
de multiple conexiuni paralele sau seriale si, in unele cazuri, sunt destul de
mici pentru a fi puse la portul paralel al imprimantei. Unele imprimante au
incorporat serverul de imprimanta, facilitand comunicarea intre imprimanta si
server, dar diminuand gradul de flexibilitate in cazul in care imprimanta are
probleme fizice.
Serverele de imprimanta nu dispun de memorie prea mare, deoarece nu au nevoie
sa stocheze decat simple informatii despre gazda (host) si protocolul folosit.
Cand imprimanta selectata devine disponibila, atunci permite host-ului sa transmita
date la cel mai apropiat port al serverului. Serverul de imprimanta poate apoi
analiza coada de asteptare si poate tipari fiecare job in ordirea in care s-a
solicitat, tinand cont de protocol si de marimea job-ului.
LAN
(Local
Area Network)
Retelele sunt grupuri independente de computere care pot comunica unul cu altul
prin intermediul unui mediu partajat fizic, numit generic "retea". Retelele
locale (LANs) se intind pe o suprafata relativ mica, cum ar fi o singura
cladire sau un campus. Totusi, ele nu sunt simplu de proiectat, putand lega
sute de calculatoare si putand fi folosite de mii de utilizatori cu drepturi
foarte diferite. Dezvoltarea diferitelor standarde pentru protocoalele de retea
si comunicatii a facut posibila utilizarea retelelor LAN in organizatii in
lumea intreaga pentru aplicatii de business si educationale.
WAN (Wide Area Network)
Adesea o retea este definita de mai multe locatii fizice. Reteaua teritoriala
(WAN) cuprinde multiple retele LAN care se afla in locuri geografice diferite.
Pentru realizarea comunicatiilor exista diferite solutii, cum ar fi: liniile
telefonice normale si inchiriate, legaturile prin satelit, transmisiile de date
tip pachet etc. Reteaua teritoriala (WAN) poate fi simpla - prevazuta cu
modemuri si cu acces la servere de la distanta pentru a permite conectarea
utilizatorilor - sau complexa, prin legarea sutelor de domenii de retea la mare
distanta folosind routere si filtre pentru micsorarea costurilor si marirea
vitezei de transmisie a datelor.
Familia Ethernet
Cel mai frecvent folosite
tehnologii LAN sunt: Token Ring, Fast Ehernet, FDDI (Fiber Distributed data
Interface), ATM (Asyncronous Transfer Mode) si Local Talk.
Ne vom referi in acest articol la doua dintre ele, cele mai populare in Romania:
Ethernet si Fast Ethernet.
Tehnologia Ethernet este foarte utilizata deoarece asigura un bun echilibru
intre viteza de transmisie, costurile de intretinere si facilitatile de
instalare. Aceste obiective combinate cu larga acceptare pe piata TI, precum si
capacitatea de a suporta virtual toate protocoalele uzuale fac din Ethernet o
tehnologie ideala pentru multi utilizatori. Standardul respectiv, avand
indicativul IEEE 802.3, a fost definit de catre Institutul de Inginerie
Electrica si Electronica si defineste regulile de configurare si specificatiile
conform carora un element dintr-o retea Ethernet interactioneaza cu altele.
Este cunoscut, de asemenea, ca standard de cablu coaxial 10BASE-T.
Pentru retelele Ethernet care au nevoie de o viteza de transmisie mare a fost
stabilit standardul IEEE 802.3u, cunoscut si sub denumirea de Fast Ethernet.
Acesta ridica limita de viteza de la 10 Megabiti pe secunda (Mbps) la 100 Mbps,
doar prin realizarea de schimbari fizice in arhitectura de cablare.
Exista trei tipuri de Fast Ethernet: 100BASE-TX - pentru utilizarea cu cabluri
de categoria 5 UTP (unshielded twisted pair), 100BASE-FX - pentru utilizarea cu
cabluri de fibra optica si 100BASE-T4 - care utilizeaza cabluri de categoria 3
UTP. Standardul 100BASE-TX a devenit cel mai popular datorita perfectei
compatibilitati cu standardul de cablu coaxial 10BASE-T.
Cel mai recent membru al familiei de tehnologii Ethernet este Gigabit Ethernet.
Este o tehnologie de viitor care permite migrarea de la Fast Ethernet catre
urmatoarea generatie de retele care suporta viteze de transfer al datelor mult
mai ridicate.
Protocoale
Protocoalele de retea sunt standarde ce permit calculatoarelor sa comunice
intre ele. Un protocol defineste modul in care un calculator poate identifica un
alt calculator dintr-o retea, forma pe care fluxul de date o ia in transfer si
modul in care aceasta informatie este prelucrata pentru forma finala de
utilizare. Protocoalele definesc, de asemenea, procedurile pentru manevrarea
transmisiilor pierdute sau stricate de "pachete" de date.
IPX (pentru Novell Net Ware), TCP/IP (pentru UNIX, Windows NT, Windows 95),
DECnet (pentu retele Digital Equipment Corp, ), AppleTalk (pentru calculatoare
Macintosh) si NetBIOS/NetBEUI (retele Windows NT) sunt principalele tipuri de
protocoale de retea folosite azi la noi in tara.
Desi fiecare protocol este diferit, toate sunt capabile sa utilizeze si sa
partajeze acelasi cablu fizic. Aceasta metoda comuna de accesare fizica a
retelelor ofera posibilitatea multiplelor protocoale sa lucreze impreuna fara
probleme pe aceeasi cale de retea si permite folosirea hardware-ului in mod
diferit pentru diverse protocoale de retea. Acest concept este cunoscut sub
numele "protocol independent", ceea ce inseamna ca elementele componente sunt
compatibile la legaturi fizice si de date permitand utilizatorului sa ruleze
mai multe protocoale diferite in aceleasi conditii si acelasi mediu de lucru.
Coliziuni
Ethernet este un mediu partajat,
astfel incat exista reguli pentru transmisia de pachete de date pentru evitarea
conflictelor si protejarea integritatii acestora. Nodurile din reteaua Ethernet
trimit pachetele de date in momentul in care constata ca reteaua nu este in
folosinta. Este posibil ca doua noduri aflate in locatii diferite sa incerce sa
trimita date simultan. Atunci cand ambele PC-uri transfera un pachet de date in
acelasi timp, va rezulta o coliziune.
Minimizarea ciocnirilor reprezinta un element crucial in proiectarea si
functionarea retelelor. Numarul crescut al coliziunilor este deseori rezultatul
existentei prea multor utilizatori intrati simultan in retea, producandu-se o
scadere a latimii benzii de comunicatie a retelei si, in consecinta, o reducere
a performantelor. Segmentarea retelei, acolo unde aceasta este divizata in
parti distincte ce se leaga impreuna logic prin bridge-uri sau switch-uri, este
singura modalitate de reducere a supraincarcarii retelei.
Placile de retea
Placile de retea, in mod obisnuit
denumite NIC-uri (Network Interchange Card), sunt folosite pentru a conecta un
PC la retea. NIC-urile furnizeaza conexiunea fizica intre cablul de retea si
magistrala (bus-ul) interna a calculatorului.
Exista diferite tipuri de arhitecturi bus. PCI bus master slots este cel mai
adesea utilizata la PC-urile 486/Pentium, iar ISA expansion slots este des
intalnita la PC-urile 386 si la calculatoarele mai vechi 486. Placile de retea
pot fi intalnite in trei variante de baza, cu 8 biti, 16 biti si 32 biti. Cu
cat este mai mare numarul de biti ce poate fi transferat prin NIC, cu atat
NIC-ul poate transfera mai rapid date catre cablul de retea.
Multe adaptoare NIC respecta specificatiile Plug-and-Play (PnP). In sistemele
PnP, placile NIC sunt configurate automat fara interventia utilizatorului, in
timp ce pe sisteme non-PnP configurarea se face manual prin programul de setare
si/sau manual prin setarea switch-urilor DIP.
Placile sunt realizate pentru a suporta majoritatea standardelor de retea,
incluzand ultimul mediu Fast Ethernet. Ele pot realiza viteze de 10/100 Mbps,
setandu-se automat la viteza potrivita. Retelele pot functiona si in modul full
duplex, ce permite operarea la viteza dubla.
