Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
CAPITOLUL I Reţelele de comunicaţii între calculatoare
Obiectivele acestui capitol: Ce reprezintă teleprelucrarea datelor Ce este o reţea de calculatoare Care sunt tipurile de reţele Ce este o topologie Care este rolul modemului într-o reţea
I.1. Teleprelucrarea datelor În ultimele decenii, caracterizate printr-o explozie informaţională fără precedent în istoria omenirii, o importanţă deosebită au dobândit-o capacitatea şi resursele de comunicaţie de care dispun proiectanţii şi utilizatorii sistemelor informatice, în cadrul cărora un loc important îl ocupă calculatorul electronic. Prelucrarea datelor cu ajutorul calculatoarelor a fost strâns legată, şi totodată metode utilizate în acest scop, de evoluţia care a avut loc în domeniul ITului, şi în special în cel al telecomunicaţiilor şi al evoluţiei extraordinare a componentelor hardware şi software. Calculatoarele sunt utilizate, din ce în ce mai mult, în cele mai diverse domenii ale activităţii umane. În ziua de astăzi nu se poate vorbi despre un
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
domeniu de activitate în care prelucrarea datelor să nu se efectueze cu ajutorul unui calculator. Aceasta deoarece culegerea şi prelucrarea informaţiilor existente, nu s-ar putea executa corect şi în timp optim pentru sistemul căruia i se adresează, fără ajutorul calculatorului. În situaţiile cele mai frecvente, mai multe calculatoarele funcţionează împreună pentru a asigura informaţiile necesare unui anumit sistem, acestea fiind amplasate în diverse locuri de unde se preiau datele supuse prelucrării. Numărul calculatoarelor conectate direct la reţele de comunicaţii în scopul deservirii unor beneficiari aflaţi la distanţă este în continuă creştere. Primele aplicaţii practice, stabile, care au permis teleprelucrarea datelor au fost realizate în urmă cu 46 ani (anii 1957), ajungându-se în prezent la exploatarea unui număr foarte mare calculatoare şi reţele de calculatoare. Se spune că aceste calculatoare sunt instalate, sau lucrează, în medii de teleprelucrare. De aici putem trage concluzia că prin mediu de teleprelucrare se înţelege ansamblul de mijloace hardware şi software care permite prelucrarea la distanţă a informaţiei. Practic orice sistem care comunică cu alte sisteme prin cel puţin o linie de comunicaţie reprezintă un mediu de teleprelucrare. Ceea ce trebuie reţinut este faptul că echipamentele şi tehnicile de programare ale sistemelor de calcul cu teleprelucrare, respectiv a reţelelor de calculatoare actuale, nu sunt inovaţii ci etape de evoluţie în dezvoltarea şi perfecţionarea sistemelor de calcul. Teleprelucrarea datelor este un procedeu de prelucrare automată a
informaţiei a cărui caracteristică principală este utilizarea unui calculator cu performanţe ridicate, denumit calculator principal, sau server, de către mai mulţi utilizatori, situaţi în locuri diferite şi la distanţă faţă de calculatorul principal, transmisia informaţiei făcându-se prin sisteme de telecomunicaţie. Teleprelucrarea datelor permite utilizarea efectivă în timp real a calculatoarelor la conducerea unor procese de producţie sau activităţi economice. Astfel, în perioada 1960-1962 s-au realizat primele aplicaţii ale teleprelucrării în domeniul economic: gestiune financiară, gestiune de materiale, lucrări bancare şi comerciale. Din anul 1967 ele sunt utilizate şi în ştiinţă şi în îmvăţământ.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Principalele faze ale teleprelucrării sunt: colectarea şi pregătirea (prelucrarea) datelor la utilizatori, deci în locurile unde sunt generate; introducerea / extragerea informaţiei în / din sistemul de transmisie a datelor; transmisia informaţiei printr-o reţea de telecomunicaţie; controlul informaţiilor transmise / recepţionate; detectarea erorilor, care s-ar putea să apară în procesul de transmisie, şi corectarea acestora. Pentru efectuarea acestor faze sunt utilizate tehnici şi metode diferite, caracteristice fiecărei faze. Teleprelucrarea datelor necesită echipamente specializate de intrare / ieşire adaptate la liniile de comunicaţii, precum şi metode specifice de transmisie a informaţiei numerice. Analizând cele spuse mai sus putem spune că teleprelucrarea prezintă două funcţii distincte: prelucrarea informaţiilor; transmisia informaţiilor la distanţă, sau teletransmisia datelor – transmiterea datelor, fără modificarea formatului lor, între două calculatoare situate în puncte geografice diferite. Mediile de teleprelucrare sunt formate dintr-un calculator principal, diverse sisteme de calcul (calculatoare) amplasate la utilizatori şi echipamentele de adaptare şi control necesare pentru asigurarea emiterii / recepţiei şi transmisiei informaţiilor, aceasta din urmă realizându-se prin diferite linii de telecomunicaţie (în ţara noastră, în prezent, este utilizată reţeaua ROMTELECOM) la care sunt conectate sistemele. În zilele noastre vechiul model al unui singur calculator (mainframe) care serveşte problemele de calcul ale unui sistem a fost înlocuit cu modelul client / server în care activitatea de prelucrare şi transmitere a datelor este făcută de un număr mare de calculatoare, care sunt utilizate separat, dar interconectate între ele prin intermediul unei reţele de comunicaţie. Prin cooperarea între calculatoare se pot realiza o multitudine de activităţi:
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
transferul unui fişier de la un calculator la altul; se poate accesa o bază de date existentă pe un alt calculator; se pot transmite mesaje; se pot utiliza resursele hardware (imprimante, scanner-e, plotter-e, etc.) şi software ale unui alt calculator. Toate aceste calculatoare legate între ele alcătuiesc o reţea de calculatoare.
I.2. Reţele de calculatoare Reţelele de calculatoare au apărut din necesitatea partajării datelor, şi a resurselor hardware, existente într-o societate, între mai mulţi utilizatori. În fiecare societate existau un număr oarecare de calculatoare, fiecare lucrând independent. Cu timpul aceste calculatoare, pentru a putea fi utilizate într-un mod mai eficient, au fost conectate împreună prin intermediul unor dispozitive, dând astfel naştere la o reţea de calculatoare. O reţea de calculatoare reprezintă un ansamblu de calculatoare interconectate prin intermediul unor medii de comunicaţie, asigurându-se în acest fel utilizarea în comun de către un număr mare de utilizatori a tuturor resurselor fizice (hardware), logice (software şi aplicaţii de bază) şi informaţionale (baze de date) de care dispune ansamblul de calculatoare conectate.1 De asemenea mai putem spune că printr-o reţea de calculatoare înţelegem o colecţie de calculatoare autonome interconectate între ele. Se spune despre două calculatoare că sunt interconectate dacă sunt capabile să schimbe informaţii între ele. Printre avantajele lucrului într-o reţea de calculatoare amintim: împărţirea resurselor existente; creşterea fiabilităţii prin accesul la mai multe echipamente de stocare alternative; 1
Pilat F. V., Popa S., Deaconu S., Radu F., Introducere în Internet, Editura Teora, Bucureşti, 1995
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
reducerea costurilor prin partajarea datelor şi perifericelor folosite; scalabilitatea: creşterea performanţelor sistemului prin adăugarea de noi componente hardware; obţinerea rapidă a datelor; furnizează un mediu de comunicare, etc. O altă noţiune strâns legată de o reţea de calculatoare este lucrul în reţea care reprezintă conceptul de conectare a unor calculatoare care partajează resurse. Resursele utilizate în comun de către o reţea de calculatoare pot fi: resurse fizice (imprimante, scanner-e, etc.); resurse logice (software şi aplicaţii de bază: orice program: Word, un program de gestiune a stocurilor, etc.); resurse informaţionale (baze de date).
I.2.1. Tipuri de reţele În funcţie de criteriul de clasificare care se are în vedere există mai multe tipuri de reţele de calculatoare. Criteriile cele mai des utilizate în clasificarea reţelelor sunt:
După tehnologia de transmisie:
• reţele cu difuzare (broadcast); • reţele punct-la-punct;
După scara la care operează reţeaua (distanţa):
reţele locale LAN; • reţele metropolitane MAN; • reţele de arie întinsă WAN; • Internet-ul; După topologie: • reţele tip magistrală (bus); • reţele tip stea (star); • reţele tip inel (ring); • reţele combinate; •
După tipul sistemului de operare utilizat:
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
• reţele peer-to-peer; • reţele bazate pe server;
După modul de realizare a legăturilor între nodurile reţelei (a tehnicii de comutare folosite):
• reţele cu comutare de circuite; • reţele cu comutare de mesaje; • reţele cu comutare de pachete. În continuare vor fi enumerate principalele caracteristici ale fiecărui tip de reţea. Reţele cu difuzare (broadcast) sunt acele reţele care au un singur canal
de comunicaţie care este partajat (accesibil) de toate calculatoarele din reţea. Mesajul (numit pachet) poate fi adresat unui singur calculator, tuturor calculatoarelor din reţea (acest mod de operare se numeşte difuzare) sau la un subset de calculatoare (acest mod de operare se numeşte trimitere multiplă). Această tehnologie de transmisie este caracteristică reţelelor de tip LAN. Reţele punct la punct sunt acele reţele care dispun de numeroase
conexiuni între perechi de calculatoare individuale. Pentru a ajunge de la calculatorul sursă la calculatorul destinaţie, un pachet s-ar putea să fie nevoit să treacă prin unul sau mai multe calculatoare intermediare. În funcţie de anumiţi parametri, caracteristici, etc. sunt posibile trasee multiple, de diferite lungimi, etc. În general reţelele mai mici (reţele de tip LAN) utilizează difuzarea pentru transmiterea datelor, în timp ce reţelele mari (Internet-ul) sunt de obicei punct-la-punct. Reţele LAN - Local Area Network - sunt în general reţele private
localizate într-o singură cameră, clădire sau într-un campus de cel mult câţiva kilometri.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Figura 1.1. Două reţele LAN: magistrală şi inel Aceste reţele sunt caracterizate prin:
mărime: reţelele LAN au în general dimensiuni mici, iar timpul de
transmisie este limitat şi cunoscut dinainte; tehnologia de transmisie constă dintr-un singur cablu la care sunt conectate toate calculatoarele (de aici vine numele de difuzare). Aceste reţele funcţionează în mod normal la viteze cuprinse între 10 şi 100 Mbps. În prezent sunt utilizate şi viteze mai mari, de până la sute de Mbps. În general aceste viteze de transmisie se măsoară în megabiţi pe secundă Mbps şi nu în megabytes pe secundă (MBps); topologie: LAN - urile pot utiliza diferite topologii: magistrală, inel, etc. În figura 1.1. sunt reprezentate două astfel de reţele: cu topologie magistrală şi inel; protocoale utilizate sunt: transmitere cu jeton (token-passing) sau înţelegerea coliziunii (collision sensing).
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Reţele MAN - Metropolitan Area Network - reprezintă o extensie a
reţelelor LAN şi utilizează în mod normal tehnologii similare cu acestea. Aceste reţele pot fi atât private cât şi publice. O reţea MAN conţine numai un cablu sau două, fără să conţină elemente de comutare care dirijează pachetele pe una dintre cele câteva posibile linii de ieşire. Un aspect important al acestui tip de reţea este prezenţa unui mediu de difuzare la care sunt ataşate toate calculatoarele. Aceste reţele funcţionează, în general, la nivel de oraş. Reţele WAN - Wide Area Network - sunt acele reţele care acoperă o
arie geografică întinsă - deseori o ţară sau un continent întreg. În această reţea calculatoarele se numesc gazde (în literatura de specialitate se mai utilizează şi următorii termeni: host sau sistem final). Gazdele sunt conectate între ele prin intermediul unei subreţele de comunicaţie, numită pe scurt subreţea. Sarcina principală a subreţelei este să transmită mesajele de la o gazdă la altă gazdă. Subreţeaua este formată din: linii de transmisie, numite circuite, canale sau trunchiuri, care au rolul de a transporta biţii între calculatoare; elemente de comutare, care sunt calculatoare specializate, folosite pentru a conecta două sau mai multe linii de transmisie. Nu există o terminologie standard pentru denumirea acestor elemente de comutare; astfel putem întâlni diferiţi termeni pentru desemnarea acestora ca : noduri de comutare a pachetelor, sisteme intermediare, comutatoare de date. Termenul generic pentru aceste calculatoare de comutare este router. Fiecare calculator este în general conectat (face parte) la un LAN în care există un ruter, prin intermediul căruia se face legătura între două reţele diferite. Reţeaua conţine numeroase cabluri sau linii telefonice, fiecare din ele legând două ruter-e. Dacă două ruter-e, care nu sunt legate între ele, doresc să comunice, atunci ele sunt nevoite să apeleze la un ruter intermediar. Subreţeaua este de tip punct-la-punct (se mai utilizează şi următorii termeni: subreţea memorează-şi-retransmite sau subreţea cu comutare de pachete), deoarece principiul de funcţionare este următorul: când un pachet
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
este transmis de la un ruter la altul prin intermediul unui alt ruter (numit ruter intermediar), acesta este reţinut acolo până când linia cerută devine disponibilă şi numai după aceasta este transmis mai departe. Analizând figura 1.2. putem spune că subreţeaua se referă la colecţia de ruter-e şi linii de comunicaţie aflate în proprietatea operatorului de reţea. De exemplu, sistemul telefonic constă din centrale telefonice de comutare, care sunt conectate între ele prin linii de mare viteză şi sunt legate la domiciliile abonaţilor şi birouri prin linii de viteză scăzută. Aceste linii şi echipamente, deţinute şi întreţinute de către compania telefonică, formează subreţeaua sistemului telefonic. Telefoanele propriu-zise (în reţea gazde, sau sisteme) nu sunt o parte a subreţelei.
Figura 1.2. Alcătuirea unei subreţele Combinaţia dintre o subreţea şi gazdele sale formează o reţea. În cazul unui LAN, reţeaua este formată din cablu şi calculatoare; aici nu există cu adevărat o subreţea. O problemă importantă în proiectarea unei reţele WAN este alegerea topologiei şi anume modul de interconectare a ruter-elor.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
O inter-reţea se formează atunci când se conectează reţele diferite. De exemplu legarea unui LAN şi a unui WAN, sau legarea a două LAN-uri formează o inter-reţea. Internet-ul este cea mai mare reţea de calculatoare la nivel mondial, fiind
denumită şi reţeaua reţelelor, şi poate fi definită ca fiind un imens domeniu care conţine milioane şi milioane de informaţii. Toate aceste informaţii sunt plasate pe pagini Web, care sunt stocate pe server-ele diferitelor reţele. La instalarea şi configurarea unei reţele, problema principală care se pune este alegerea topologiei optime şi a componentelor adecvate pentru realizarea ei. Când se proiectează topologia unei reţele, alegerea topologiei va fi determinată de mărimea, arhitectura, costul, şi administrarea reţelei. Prin topologie se înţelege dispunerea fizică teren a calculatoarelor, cablurilor, switch-urilor, ruter-elor, şi altor componente ale unei reţele, deci se referă la configuraţia spaţială a reţelei, la modul de interconectare şi ordinea existentă între componentele reţelei. Acest termen se poate referi şi la sublinierea arhitecturii de reţea, precum Ethernet sau Token Ring. Cuvântul „topologie” vine de la „topos”, care în limba greacă înseamnă „loc”. Notă Termenul de „topologie” se poate referi fie la o topologie fizică a
reţelei, care este actualul nivel fizic sau tipul cablării, sau la propria topologie logică, care reprezintă calea pe care semnalele sunt transmise de-a lungul reţelei. Această diferenţă este cel mai mult evidenţiată în reţelele Token Ring, în care cablarea este aranjată fizic într-o stea, dar al cărui semnal este transmis într-un cerc de la un calculator la următorul calculator. Termenul „topologie” fără altă descriere este utilizat cu înţelesul de nivel fizic. Din punct de vedere topologic, o reţea de calculatoare este descrisă ca un graf format dintr-o serie de noduri (calculatoarele) interconectate între ele prin arce (cablurile). Atunci când se alege topologia unei reţele un criteriu foarte important care se are în vedere este cel al performanţei reţelei. De asemenea, topologia unei
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
reţele implică o serie de condiţii: tipul cablului utilizat (coaxial, torsadat, fibră optică), traseul cablului, etc. Topologia unei reţele poate determina şi modul de comunicare a calculatoarelor în reţea. Topologii diferite implică metode de comunicaţie diferite, iar toate aceste aspecte au o mare influenţă în reţea. În domeniul reţelelor locale sunt posibile mai multe topologii, dar topologiile de bază existente sunt: magistrală: calculatoarele sunt conectate în mod linear. Un exemplu de astfel de topologie este forma 10Base2 a Ethernet-ului; inel: calculatoarele sunt conectate într-un inel. Exemple: FDDI – Fiber Distributed Data Interface (inel fizic şi logic), şi Token Ring (inel logic şi stea fizică); stea: calculatoarele sunt conectate la un singur concentrator care este un hub (Ethernet) sau un MAU – Multistation Access Unit (topologia fizică Token Ring); arborescentă: există mai multe topologii de tip stea conectate împreună într-otopologie magistrală; plasă: calculatoarele sunt conectate într-un model complex. Această topologie este în mod normal utilizată numai în reţele de arie întinsă (WAN-uri) în care reţele diferite sunt conectate utilizând ruter-e. Topologia magistrală (bus sau liniară) - este cea mai simplă şi mai uzuală
metodă de conectare a calculatoarelor în reţea. Fiecare calculator este legat la un cablu coaxial comun. Acesta este închis la cele două capete cu rezistenţe numite terminatori. Toate calculatoarele conectate au drepturi egale în ceea ce priveşte accesul la reţea şi pot comunica între ele după dorinţă, fără ca un calculator principal să reglementeze fluxul de date între calculatoarele din reţea. În această topologie pachetele de date sunt transmise simultan tuturor calculatoarelor interconectate, dar pachetul este preluat şi interpretat doar de calculatorul căruia îi este adresat; circulaţia pachetelor se face în ambele sensuri, fiecare calculator putând să transmită şi să recepţioneze. Cea mai cunoscută topologie magistrală este Ethernet. Printre cele mai importante caracteristici ale acestui tip de topologie amintim:
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
constă dintr-un singur cablu, numit trunchi care conectează toate calculatoarele din reţea pe o singură linie; comunicaţia pe magistrală presupune înţelegerea următoarelor concepte: • transmisia semnalului: la un moment dat numai un singur calculator poate transmite mesaje; • reflectarea semnalului; • terminatorul, utilizat pentru a opri reflectarea semnalului; este o topologie pasivă, adică calculatoarele nu acţionează pentru transmiterea datelor de la un calculator la altul; dacă un calculator se defectează, el nu afectează restul reţelei, cu condiţia ca placa de reţea a calculatorului respectiv să nu fie defectă;
Figura 1.3. Topologia magistrală cablul din această topologie poate fi prelungit prin una din următoarele metode: • o componentă numită conector tubular (BNC); • prin intermediul unui dispozitiv numit repetor. Lungimea maximă a cablului utilizat pentru această topologie este de 185 m; dacă lungimea cablului depăşeşte această valoare, putem utiliza acest dispozitiv, care mai are şi rolul unui amplificator (amplifică semnalul înainte de a-l transmite mai departe în reţea);
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
reprezintă o conexiune multipunct - informaţiile emise de un calculator sunt recepţionate de toate celelalte calculatoare aflate în reţea; prezintă facilităţi de reconfigurare (toate calculatoarele conectate au drepturi egale); costul redus al suportului şi al dispozitivelor de cuplare.
Figura 1.4. Prelungirea unei reţele prin intermediul unui repetor Cele mai cunoscute topologii magistrală, care au fost utilizate în urmă cu cîţiva ani sunt: 10Base-2 (ThinNet) şi 10Base-5 (ThickNet). Topologia stea (star) atunci când se utilizează această topologie toate
calculatoarele sunt conectate la un nod central care joacă un rol particular în funcţionarea reţelei. Orice comunicaţie între două calculatoare se va face prin intermediul nodului central, care se comportă ca un comutator faţă de ansamblul reţelei. Printre caracteristicile mai importante ale acestei topologii amintim: calculatoarele sunt conectate prin segmente de cablu (se utilizează în mod normal cablu de tip UTP - Unshielded Twisted Pair) la o componentă centrală numită concentrator (hub - Host Unit Broadcast sau Switch); calculatoarele nu pot comunica direct între ele ci numai prin intermediul concentratorului; aceste reţele oferă resurse şi administraţie centralizate; reţelele mari necesită o lungime de cablu mare; dacă nodul central (hub-ul) se defectează, întreaga reţea devine inoperabilă (cade întreaga reţea);
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
dacă un calculator sau cablul care îl conectează la hub se defectează, numai calculatorul respectiv este în imposibilitatea de a transmite sau recepţiona date în reţea; poate utiliza în mare parte cablajul telefonic vechi existent într-o societate; transferul informaţiei se face punct la punct dar, cu ultimele tipuri de comutatoare, este posibil şi un transfer multipunct.
Figura 1.5. Topologia stea Topologia inel (ring) într-o astfel de configuraţie toate calculatoarele sunt
legate succesiv între ele, două câte două, ultimul calculator fiind conectat cu primul. Cea mai cunoscută topologie inel este Token Ring de la IBM. În cadrul acestei topologii fiecare calculator recepţionează datele de la predecesorul său, le verifică şi le transmite amplificat către calculatorul următor. Pentru a implementa reţea cu o astfel de topologie se utilizează tehnologii precum: FDDI, SONET sau Token Ring. Dintre caracteristicile mai importante ale acestei topologii enumerăm: conectează calculatoarele printr-un cablul în formă de buclă (nu există capete libere); este o topologie activă - este acea topologie în care calculatoarele regenerează semnalul şi transferă datele în reţea, fiecare calculator funcţionează ca un repetor, amplificând semnalul şi transmiţându-l mai departe, iar dacă îi este destinat îl copiază; mesajul (numit jeton) transmis de către calculatorul sursă este retras din buclă de către acelaşi calculator atunci când îi va reveni după parcurgerea buclei;
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
defectarea unui calculator afectează întreaga reţea; transmiterea datelor se face prin metoda jetonului (token passing).
Figura 1.6. Topologia inel Topologia arborescentă (magistrală-stea): reţelele care utilizează acest
tip de topologie au în structura lor mai multe reţele cu topologie stea, conectate între ele prin intermediul unor trunchiuri liniare de tip magistrală. Această topologie este mai uşor de extins decât o topologie magistrală (care este limitată la un număr mic de calculatoare) sau stea (limitată de numărul de porturi ale concentratorului). Dacă un calculator se defectează, acest lucru nu va afecta buna funcţionare a reţelei, dar dacă se defectează un concentrator (hub), toate calculatoarele conectate la el vor fi incapabile să mai comunice cu restul reţelei (figura 1.7.).
Figura 1.7. Topologie magistrală – stea
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Topologia inel-stea: este asemănătoare topologiei magistrală - stea.
Deosebirea constă în modul de conectare a concentratoarelor: în topologia magistrală - stea ele sunt conectate prin trunchiuri lineare de magistrală, iar în topologia inel - stea sunt conectate printr-un concentrator principal (figura 1.8.).
Figura 1.8. Topologia inel-stea Hub-urile sunt echipamente care permit conectarea mai multor calculatoare
dintr-o reţea LAN utilizând una din topologiile inel, stea sau combinate. Ele reprezintă o soluţie ideală pentru grupurile mici de lucru pentru o reţea 10Base-T.
Switch-ul, este un echipament din seria Fast Ethernet fără management.
Acestea asigură conexiuni plug-and-play la reţele de 10/100 Mbps care nu au nevoie de administrare. Dacă într-o societate există mai multe reţele cu topologii diferite, atunci administrarea fluxurilor de date poate fi făcută de un calculator echipat cu mai multe plăci de reţea, care va juca rolul de punte (bridge) între aceste reţele.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Reţelele peer-to-peer (de la egal la egal) sunt acele reţele în care
partajarea resurselor nu este făcută de către un singur calculator; toate calculatoarele existente în reţea au acces la toate resursele reţelei. Printre caracteristicile întrunite de aceste reţele amintim: numărul maxim de calculatoare care pot fi conectate la un singur grup de lucru (workgroup) este de 10; acest tip de reţea implică costuri mici, şi de aceea sunt des utilizate de către firmele mici; se utilizează atunci când zona este restrânsă, securitatea datelor nu este o problemă, organizaţia nu are o creştere în viitorul apropiat; toate calculatoarele sunt egale între ele; fiecare calculator din reţea este şi client şi server, neexistând un administrator responsabil pentru întreaga reţea. Reţele bazate pe server sunt acele reţele care au în componenţa lor un
server specializat: de fişiere; de tipărire; de aplicaţii; de poştă; de fax; de comunicaţii. Printre avantajele reţelelor bazate pe server amintim: partajarea resurselor; securitate; salvarea de siguranţă a datelor; redundanţă; număr de utilizatori. Într-o reţea combinată există două tipuri de sisteme de operare pentru a oferi ceea ce mulţi utilizatori consideră a fi o reţea completă. Din cele descrise până acum reiese faptul că toate reţelele au anumite componente, funcţii şi caracteristici comune, precum: server-ele sunt acele calculatoare care oferă resurse partajate pentru toţi utilizatorii reţelei; clienţi sunt acele calculatoare care accesează resursele partajate în reţea de un server; mediu de comunicaţie, reprezintă modul în care sunt conectate calculatoarele în reţea (tipul cablului utilizat, a modemului); date partajate, reprezintă fişierele puse la dispoziţie de serverele de reţea;
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
resurse: fişiere, imprimante şi alte componente care pot fi folosite
de utilizatorii reţelei. Alţi termeni frecvent utilizaţi sunt: subreţea, termenul este potrivit în contextul unei reţele larg răspândite geografic, şi se referă la colecţia de ruter-e şi linii de comunicaţie aflate în proprietatea operatorului de reţea; reţea, reprezintă combinaţia dintre o subreţea şi gazdele sale (host uri). În cazul unui LAN, reţeaua este formată din cablu şi gazde; inter-reţea (internetwork), ea se formează atunci când se conectează între ele reţele de tipuri diferite. Legarea unui LAN şi a unui WAN, sau legarea a două LAN - uri formează o inter - reţea.
I.3. Transmisia informaţiei Transmisia informaţiei constă în transferul informaţiilor, reprezentate codificat prin semnale binare, între punctele terminale şi calculatoare prin intermediul reţelelor de telecomunicaţie existente sau prin linii speciale de transmitere a acestora. Scopul acestei transmisiuni, prin care se asigură utilizarea de la distanţă a resurselor calculatoarelor, este acela de a reproduce la calculatorul receptor semnale cu acelaşi conţinut cu cele care au fost trimise. După cum am spus informaţiile sunt transmise de la un calculator la altul prin intermediul unei linii de transmisie, numită de obicei canal de telecomunicaţie şi care reprezintă totalitatea mijloacelor destinate transmiterii unui mesaj, fiind practic o cale de transmisiune electrică a datelor între două sau mai multe calculatoare, împreună cu toate circuitele secundare de asigurare a nivelului energetic al semnalului. Astfel un canal este format din: linii telefonice, adaptoare, filtre, etc. Aceste medii de transmisie pot fi împărţite în două grupe:
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
mediile ghidate, cum ar fi cablul de cupru: coaxial, care poate fi
subţire şi gros, şi torsadat (twisted-pair), care la rândul lui este neecranat (Unshielded Twisted Pair – UTP) şi ecranat (Shielded Twisted Pair – STP), şi cablul din fibră optică. Sunt canale la care transmiterea semnalelor se realizează pe un suport fizic; Înveliş exterior plastic
Înveliş izolator (PVC, teflon)
Strat de ecranare (plasă din fire de cupru)
Miez onductor (de cupru)
Înveliş exterior PVC
A. Cablu coaxial
B. Cablu torsadat
Figura 1.9. Tipuri de cablu de cupru
Înveliş exterior
Pereche de fire răsucite
Înveliş de sticlă
Miez din sticlă
Figura 1.10. Cablu de fibră optică În funcţie de tipul de cablu utilizat se vor folosi diverşi conectori.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Figura 1.11. Conectori pentru fibră optică
Figura 1.12. Conectori pentru cablu UTP
mediile neghidate, cum ar fi undele radio şi laserul. Sunt canale
bazate pe propagarea liberă în spaţiu a undelor. În toate cazurile transmisia informaţiei prin aceste canale de telecomunicaţie nu se poate face fără o oarecare degradare a informaţiei, pricinuită de obicei de perturbaţiile care apar pe parcursul transmisiunii. Aceşti factori care afectează transmisiile sunt: atenuarea, reprezintă pierderea în energie în timpul propagării semnalului; distorsiunea în întârziere, este determinată de faptul că diferite componente Fourier se propagă cu diferite viteze; zgomotul, reprezintă energia nedorită, provenită din alte surse decât emiţătorul. Canalele de comunicaţie se caracterizează prin următorii parametrii: banda de frecvenţă, se exprimă prin lărgimea benzii de frecvenţă transmisă, sau prin frecvenţele limită extreme ale semnalelor ce se pot transmite prin canal. Prin frecvenţa de lucru se înţelege
frecvenţa semnalului purtător nemodulat, cuprinsă între banda de
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
frecvenţă a canalului de transmisie utilizat. Din punctul de vedere al benzii de frecvenţă canalele de transmisie se clasifică în: • canale vocale, cu banda de frecvenţă între 300 - 3400 Hz, şi o lărgime de bandă de 3100 Hz, iar viteza de transmisie 600 4800 bauds; • canale subvocale, cu o lărgime de bandă inferioară celei vocale (< 3000 Hz), viteza de transmisie 45 - 200 bauds; • canalele bandă largă, cu o lărgime de bandă superioară celei vocale, însă mai mică de 48kHz, viteza de transmisie 19200 500000 bauds. viteza de transmisie a datelor binare printr-un canal de comunicaţie se exprimă prin viteza de modulaţie (numărul de momente emise pe secundă) corespunzătoare semnalului transmis, evaluată în bauds. Baud-ul este unitatea de măsură pentru schimbul semnalelor printr-un canal de comunicaţie, sau altfel spus este unitatea de măsură pentru viteza de modulaţie şi reprezintă rapiditatea de modulaţie corespunzătoare unui moment emis pe secundă de sursa de informaţie (numărul de variaţii pe secundă). În cazul transmisiei de date binare baud-ul corespunde unui bit / s, deci 1 baud = 1 bit / s. precizia de transmisie (numită şi coeficient mediu de erori sau frecvenţa erorilor) reprezintă numărul mediu de elemente (biţi) sau caractere la care s-a produs o eroare datorată perturbaţiilor din canal; modul (sensul) de transmisie, este fie de la emiţător la receptor, fie de la receptor la emiţător. Din acest punct de vedere, există trei tipuri de canale de transmisie: • simplex, informaţiile sunt transmise numai într-un singur sens, caz în care se spune că avem o comunicare simplex; • semiduplex (half-duplex), la care informaţiile pot fi transmise în ambele sensuri, dar nu simultan, ci la momente diferite de timp prin alternarea sensurilor, caz în care vom avea o comunicare semiduplex; • duplex (ful-duplex), la care informaţiile pot fi transmise în ambele sensuri simultan, caz în care spunem că avem o comunicare duplex integral.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
În cazul transmisiei datelor prin intermediul reţelelor telefonice se face distincţie între: circuitele telefonice din reţelele cu comutaţie (manuală sau automată). În acest caz legătura se stabileşte prin intermediul centralelor de comutaţie în urma apelării de către staţia abonată a numărului staţiei apelate; circuitele telefonice închiriate (pentru transmisiuni de tip punct-lapunct). În acest caz avem o legătură permanentă între utilizator şi celelalte sisteme din reţea. Aceste legături permanente se pot realiza prin închirierea liniilor ROMTELECOM sau prin circuite proprii ale utilizatorilor. Din punct de vedere al calităţii serviciilor cele mai bune sunt circuitele telefonice permanente. Înainte de a trece mai departe mai trebuie adăugat faptul că în prezent se cunosc următoarele tehnici de comutare: comutare de circuite. O proprietate importantă a comutării de circuite este necesitatea de a stabili o cale de acces de la un capăt la celălalt, înainte ca datele să poată fi transmise (presupune realizarea unei căi fizice de comunicaţie între emiţător şi receptor). În cadrul acestei tehnici de comutare se utilizează trei faze: stabilirea circuitului, transmisia efectivă a datelor şi deconectarea circuitului. Cel mai cunoscut sistem în care este utilizată această tehnică de comutare este sistemul telefonic şi utilizarea comutatoarelor digitale pentru reţele locale de comunicaţie integrată a datelor şi semnalului vocal. Un exemplu modern pentru circuite comutatoare îl reprezintă tehnologia ATM. comutarea de mesaje. În cadrul acestei tehnici realizarea transferului de date între cele două calculatoare care doresc să comunice se face prin intermediul unor secvenţe de mesaje. Informaţia care trebuie transferată este împărţită în entităţi bine definite, numite mesaje. Ele sunt complet independente unele de altele, pot avea lungimi diferite, dar în general structura (formatul) lor este fixă. Între cele două calculatoare care comunică, mesajele circulă în ambele sensuri. Pentru ca mesajele să poată fi transportate prin reţeaua de comunicaţii, este necesar ca în structura mesajelor să existe informaţie despre calculatorul receptor. Această informaţie este înscrisă de către calculatorul sursă a mesajului, într-un câmp
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
prestabilit, şi, pe baza căreia, elementele reţelei de comunicaţie vor stabili ruta care trebuie urmată. Deci calea pe are este transmisă informaţia între cele două calculatoare nu mai este dedicată , ea este stabilită în funcţie de un criteriu de performanţă şi de starea fizică efectivă a reţelei de comunicaţie. comutare de pachete, în acest caz nu se stabileşte de la început o cale între apelant şi apelat. Această tehnică se mai numeşte memorează şi transmite. Această tehnică de comutare se prezintă în două variante: prima variantă, care este asemănătoare cu tehnica comutării de mesaje, se bazează pe utilizarea datagramelor. În cazul acestei variante fiecare pachet este o entitate independentă, pachetele fiind tratate de reţeaua de comunicaţii în mod independent şi ele sunt transportate pe baza adresei calculatorului destinatar. Protocoalele bazate pe datagrame au avantajul rapidităţii şi flexibilităţii, fiind acceptate în domeniul reţelelor locale, pentru care rata de eroare este foarte mică şi unde viteza este un parametru esenţial. • a doua variantă, care este asemănătoare cu tehnica comutării de circuite, foloseşte circuitul virtual. Ca şi în cazul tehnicii comutării de circuite, şi în această tehnică se stabileşte o conexiune între calculatoarele sursă şi receptoare, dar conexiunea este una logică. Ea este stabilită înaintea transmisiei datelor propriu-zise, şi se realizează prin schimbul de pachete speciale de stabilire a conexiunii. Cele două variante au în comun faptul că entitatea informaţională care este transportată în reţea este pachetul, rezultat prin împărţirea mesajului în unităţi de dimensiuni mai mici. Lungimea unui pachet este în general sub 1000 octeţi, iar în cazul unor protocoale 802.x această lungime este chiar mai mică. •
Am văzut că la un moment dat unul sau mai multe calculatoare transmit date, şi altele sunt în aşteptare. Pentru a preveni accesul simultan la cablu sa stabilit un set de reguli care definesc modul în care un calculator plasează şi preia date pe / de pe cablul de reţea. Acest set de reguli poartă numele de metodă de acces.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Există mai multe metode de control de acces la mediu: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), cunoscută sub denumirea de metodă de acces multiplu cu detectarea purtătoarei şi a coliziunii. Metoda CSMA/CD este cunoscută drept o metodă concurenţială deoarece calculatoarele “se luptă” pentru şansa de a transmite date într-un mediu de reţea. CSMA/CD este metoda de acces standard pentru reţelele Ethernet. Această metodă are două dezavantaje principale: • numărul de calculatoare care pot exista într-un domeniu este relativ mic. Mai multe calculatoare vor produce mai multe coliziuni şi vor încetini traficul în reţea; • nu este o metodă sigură pe o distanţă mai mare de 2500 metri (1,5 mile) din cauza atenuării semnalului. Această metodă de acces operează în trei faze (care dă şi numele metodei): • sesizarea purtătoarei (Carrier Sense): primul calculatorul care doreşte să transmită sesizează (sense) o purtătoare (carrier) în mediul de transmisie înaintea transmiterii propriilor semnale. Deci orice calculator care doreşte să transmită date în reţea, trebuie să asculte mai întâi magistrala, pentru a determina dacă aceasta este ocupată. Acest principul se poate numi “ascultă înainte de a vorbi” (listen before talking); • acces multiplu (Multiple Access): înseamnă că mai multe calculatoare (multiple) pot accesa (access) mediul de reţea. Orice calculator care a ascultat magistrala şi a detectat că este liberă, poate iniţia o transmisie. La iniţierea simultană a transmisiei pe magistrală de către două sau mai multe calculatoare, apare coliziunea, care va afecta ambele semnale de date, deci transmisia este compromisă. • detectarea coliziunii (Collision Detection): înseamnă că dacă o coliziune (collision) este detectată (detected), deoarece are loc transmiterea simultană a mai multor semnale, calculatoarele care transmit opresc transmisia, şi apoi retransmit puţin mai târziu. Deci această fază este realizată de fiecare calculator care este în transmisie, deoarece fiecare calculator ascultă linia în timpul transmisiei.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
La detectarea unei coliziuni, primul calculator care o detectează, va suspenda emisia şi va emite în linie un semnal special; acest semnal va permite ca toate calculatoarele care sunt conectate la mediu să ia cunoştinţă despre coliziune, suspendându-şi activitatea. Sintetizând, putem spune că în reţelele care utilizează această metodă de acces, primul calculator (staţie) ascultă reţeaua pentru a fi sigur că nu există deja un semnal prezent, transmis de un alt calculator, înainte de a încerca să plaseze propriul semnal în reţea. Dacă un semnal purtător este detectat în mediu, care arată că un calculator este în transmisie, nici un alt calculator nu poate iniţia o transmisie până când mediu este liber. Dacă nici un semnal nu este detectat, orice calculator poate transmite un semnal. Dacă două calculatoare ascultă cablu şi nu detectează nici un semnal, ele pot decide transmiterea simultană a semnalelor. Dacă acest lucru are loc, va avea loc fenomenul de coliziune între cele două semnale generate. Această coliziune va fi detectată de ambele calculatoare şi ele vor transmite un semnal de zgomot (interferenţă) care informează toate celelalte calculatoare din reţea că a avut loc o coliziune şi nu pot transmite. Între timp, cele calculatoare al căror semnale au creat coliziune opresc transmiterea şi aşteaptă intervale de timp aleatoare (în mod frecvent câteva milisecunde) înainte de a încerca să retransmită. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) - metodă de acces multiplu cu detectarea purtătoarei şi evitarea coliziunii. Este un tip de metodă de control a accesului la mediu pentru plasarea semnalelor în reţelele de transmisie în bandă de bază. Întrucât reţelele în bandă de bază pot transporta numai un singur semnal la un moment dat, trebuie să existe o modalitate a controlului prin care calculatorul are acces la mediu în orice moment. CSMA/CA este una dintre aceste metode. În tehnologiile de reţea care utilizează drept metodă de acces CSMA/CA, calculatoarele anunţă intenţia de a transmite înaintea transmisiei efective a datelor pe magistrală. Fiecare calculator „ascultă” mereu cablul pentru aceste anunţuri, şi dacă aude unul, evită să transmită propriile date. Altfel spus, într-o reţea CSMA/CA, calculatoarele încearcă să evite coliziunile cu semnale generate de
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
alte calculatoare. Semnalizarea suplimentară generată de CSMA/CA determină ca această metodă să fie mai îănceată decât metoda de acces CSMA/CD utilizată în reţelele Ethernet. CSMA/CA este metoda de acces standard pentru reţelele Apple Talk bazate pe LocalTalk. LocalTalk este o tehnologie de mediu la reţea moştenită care specifică componentele de cablare proprii (brevetate) a arhitecturii de reţea Apple Talk originală. LocalTalk utilizează o topologie magistrală sau arbore care suportă mai mult de 32 de calculatoare într-o reţea. token passing (metoda prin transferul jetonului); reprezintă accesul la mediu pentru transmisie, al unui calculator pe baza deţinerii token-ului (un cadru special de control) care la terminarea operaţiei este transmis în reţea pentru a putea fi preluat de alt calculator. metoda cu prioritate la cerere. O altă problemă care apare în transmisia informaţiilor este cea a codificării informaţiei. Aceasta este necesară în special datorită erorilor care pot să apară pe parcursul transmisiei datelor. Cele două tipuri de coduri utilizate în teletransmisia datelor sunt: coduri corectoare de erori, sunt codurile care pe lângă fiecare bloc de date trimis includ şi o informaţie redundantă (un şir de biţi sau caractere de control) care ajută receptorul să poată deduce caracterul care a fost trimis, şi dacă s-a produs o eroare să o depisteze şi să ceară o nouă transmisie; coduri detectoare de erori, sunt acele coduri care includ o informaţie redundantă pentru a permite receptorului să constate dacă a apărut o eroare, şi să ceară o nouă transmisie, dar nu arată care este eroarea.
I.3.1. Echipamente de transmisie la distanţă. Modemul. Atunci când un calculator doreşte să transmită informaţii pe o linie telefonică, acestea trebuie să fie în prealabil convertite din semnale binare în
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
semnale analogice, apoi la capătul unde are loc recepţia din semnale analogice în semnale digitale. Pe liniile telefonice semnalele au o variaţie continuă, iar semnalele ce materializează codurile binare au o variaţie discretă. Echipamentul care realizează aceste transformări se numeşte modem (MOdulator / DEModulator) - echipamentul care acceptă un şir serial de biţi la intrare şi produce un semnal modulat la ieşire (sau vice-versa). Acesta este un periferic inserat între interfaţa serială a calculatorului (semnale digitale cu o variaţie discretă) şi linia telefonică publică (semnale analogice cu o variaţie continuă). Pentru liniile închiriate este posibilă utilizarea semnalului digital de la un capăt la altul, dar acestea sunt foarte scumpe şi sunt utilizate numai pentru a construi reţele private în interiorul unei firme.
Figura 1.13. Modul de interpunere a modem-urilor Deci un modem este un dispozitiv care converteşte datele din semnale digitale (acceptă un şir serial de biţi la intrare), utilizate în interiorul calculatorului, în semnale analogice care pot fi transmise prin liniile de telefon, şi invers, din semnale analogice în semnale digitale. Modulaţia reprezintă procedeul ce realizează transformarea semnalului modulator (discret) care reprezintă mesajul de transmis într-un semnal modulat (continuu), transformarea se bazează pe modificarea unui semnal purtător (sinusoidal), la care unul din parametrii caracteristici este
modificat în concordanţă cu valoarea semnalului modulator.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Demodulaţia este procedeul de extragere, la recepţie, a semnalului
modulator (a mesajului) din semnalul modulat recepţionat. Modularea pe partea emiţătorului şi demodularea pe partea celui care recepţionează trebuie să se realizeze în acelaşi mod, deci este necesară o standardizare. Toate modemurile existente în prezent pe piaţă şi destinate PC-urilor respectă recomandările CCITT (Comité Consultatif International Télégrafique et Téléphonique), o organizaţie internaţională cu sediul la Geneva, responsabilă cu stabilirea normelor în acest domeniu. Pe lângă viteza de transfer şi forma codificării, normele reglementează şi controlul erorilor şi al compresiei datelor. Sunt utilizate tehnologiile de 57600 bps de la USRobotisc şi Rockwell. 1
1 - Cablu de interfaţă 3 – Interfaţă USB (opţional) 5 – Interfaţă Ethernet 7 - Power
2
3
4
5 6
7
2- Conector de consolă (opţional) 4 – Interfaţă telefonică (opţional) 6 – Switch ON /OFF
Figura nr.1.14. Modem Alte moduri de transmisie utilizate sunt următoarele: transmisia asincronă (start-stop) – se bazează pe transmisia datelor sub formă de caractere, unde un caracter constă dintr-o secvenţă de k biţi, conform standardului utilizat (5-8 biţi, iar setul de caractere standard folosit este ASCII). Deoarece în acest mod de transmisie, echipamentul emiţător şi receptor nu sunt în fază (nu sunt sincronizate în timp), este necesară utilizarea unor semnale de separare, pentru indicarea începutului şi sfârşitului fiecărui caracter. Deci datele ce trebuiesc transmise sunt împărţite în caractere, iar fiecare caracter este precedat de un cod de început (START) şi urmat de un cod de sfârşit (STOP). Acest mod de transmisie este caracterizat prin faptul că intervalul de timp între două semnale
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
oarecare este independent de durata semnalului elementar. Acest tip de transmisie permite viteze de transmisie de până la 18.000 bps. transmisia sincronă – în acest caz modemurile sunt dotate cu oscilatoare suplimentare care generează un semnal de ceas folosit la separarea caracterelor care se transmit continuu. Acest mod de transmisie este caracterizat prin aceea că intervalul de timp între două semnale oarecare este întotdeauna un multiplu întreg al duratei semnalului elementar. Acest mod de transmisie elimină utilizarea pentru fiecare caracter a semnalelor de separare, permiţând astfel o utilizare eficientă a capacităţii liniilor de telecomunicaţie. Acest mod de transmisie permite viteze de până la 56.000 bps pe liniile telefonice. În domeniul comunicaţiei sunt utilizaţi frecvent următorii termenii sintactici: analogic - acest termen se referă la datele prezentate în mod continuu; digital, se referă la datele prezentate ca eşantioane individuale, discrete; datele reprezintă entităţi care conţin informaţie. Datele pot fi de două tipuri: date analogice – sunt acele date care iau valori continue într-un anumit interval - şi date digitale – sunt acele date care iau valori discrete dintr-o anumită mulţime finită; semnale sunt purtătoare de date. La fel ca şi datele, semnalele sunt de două tipuri: semnal analogic – reprezintă o undă elctromagnetică continuă – şi semnal discret – reprezintă o secvenţă de impulsuri de tensiune (sau curent). transmisia reprezintă comunicarea datelor folosind propagarea şi procesarea semnalelor. Există următoarele tehnici de transmisie a datelor: • transmisia digitală a datelor digitale, folosind tehnici de codare a datelor, cu scopul de a îmbunătăţi calitatea transmisiei; • transmisia digitală a datelor analogice, realizată prin intermediul codării / decodării;
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
•
transmisia analogică a ambelor tipuri de date, utilizându-se
modularea / demodularea semnalelor ce rprezintă informaţia de transmis. Codarea reprezintă procesul care transformă semnalul analogic ce transportă datele într-un flux de biţi. Un modem primeşte informaţie digitală sub formă binară de la procesorul calculatorului, analizează această informaţie şi o converteşte în semnale analogice care pot fi trimise printr-o linie telefonică. Modemul de la celalalt capăt al conexiunii primeşte aceste semnale, le converteşte înapoi în semnale digitale şi le trimite procesorului local. Avantajul informaţiei analogice este capacitatea de a reprezenta un flux continuu de informaţii. Datele digitale, pe de altă parte, sunt mai puţin afectate de interferenţe nedorite, numite zgomote. Sunetele sunt analogice, deci pentru a putea transmite informaţii printr-o linie telefonică, modemul trebuie să preia datele digitale de la calculator şi să le convertească în sunete, ca semnale analogice. Transmiterea datelor se realizează prin „mişcarea” informaţiei digitale dintr-un loc în altul prin intermediul unui canal de comunicaţie. Dacă aceste semnale digitale ar fi transmise printr-un canal analogic, undele ar fi distorsionate iar receptorul nu ar mai putea interpreta în mod corect semnalul recepţionat. Soluţia aleasă este convertirea semnalelor digitale în semnale analogice astfel încât canalul de comunicaţie să poată transporta în siguranţă informaţia dintr-un loc în altul. Am văzut că procesul care permite această conversie poartă numele de modulaţie. Modulaţia este o tehnică care urmăreşte modificarea anumitor caracteristici ale semnalului digital astfel încât informaţia ce trebuie transmisă este înglobată în acesta. Orice proprietate măsurabilă a unui semnal analogic poate fi utilizată pentru transmiterea informaţiei prin schimbarea acestei proprietăţi într-un mod prestabilit şi detectarea acestor modificări la receptor şi extragerea informaţiei din semnalul analogic. Semnalizarea analogică se bazează pe folosirea unui semnal de frecvenţă constantă numit purtătoarea de date (data carrier). Acest semnalul care este modulat poartă numele de semnal purtător deoarece el transportă informaţia de la un capăt la celălalt al canalului de comunicaţie. Codarea datelor digitale se realizează prin modularea uneia dintre cele trei caracteristici ale semnalului purtător, sau a
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
unei combinaţii a acestora. Semnalul putător este caracterizat prin trei parametri: frecvenţă; amplitudine; fază. În funcţie de aceşti parametri vom avea trei tipuri de modulaţie, în conformitate cu parametru care se modifică în semnalul analogic, în vederea includerii informaţiei ce trebuie transmisă: modulaţia de frecvenţă – în cazul acestei metode amplitudinea oscilaţiilor rămâne constantă, iar frecvenţa semnalului analogic este modificată în funcţie de datele transmise astfel sunt transmise frecvenţe diferite pentru „1” şi „0” (figura nr.1.15). Dezavantajele acestei metode sunt limitarea ratei de schimbare a frecvenţelor de lărgimea de bandă a liniei şi distorsiunile ce apar pe linie şi nu permit o interpretare corectă a informaţiilor transmise. Valorile binare sunt reprezentate prin două frecvenţe diferite ale purtătoarei, de obicei frecvenţe simetrice faţă de frecvenţa de bază a purtătoarei. Această metodă se poate utiliza pentru transmisii de până la 1200 bps.
Figura 1.15. Modulaţia de frecvenţă modulaţia de amplitudine – conform acestei metode frecvenţa oscilaţiilor rămâne constantă, iar amplitudinea semnalului purtător
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
este modificată astfel încât semnalul analogic are o amplitudine mare pentru a transmite un „1” şi amplitudine 0 pentru a transmite un „0” . Deci cele două valori binare sunt reprezentate prin două valori diferite ale amplitudinii semnalului purtător. Principalul avantaj al acestei metode este uşurinţa cu care se poate implementa. Principalul dezavantaj este limitarea vitezei schimbărilor de amplitudine de către lărgimea de bandă a liniei, linia telefonică permite aproximativ 3.000 schimbări / secundă. Acest dezavantaj face ca această metodă să nu mai fie utilizată de către modemuri decât împreună cu alte metode.
Figura 1.16. Modulaţia de amplitudine modulaţia de fază – conform acestei tehnici amplitudinea şi
frecvenţa rămân constante, dar are loc un salt în fază. Această tehnică are la bază compararea a două unde sinusoidale, în cazul în care cele 2 unde merg în aceiaşi direcţie se spune că au „schimbare de fază zero”. O schimbare de fază de 1800 (reprezentată în figura următoare) avem atunci când una din unde este pozitivă iar cealaltă negativă. Cele două stări permit reprezentarea unui singur bit de informaţie care poate avea valorile „1” şi „0”. Această metodă necesită pentru detectarea fazei fiecărui simbol sincronizarea fazelor între dispozitivul care transmite şi cel ce recepţionează. Valorile binare sunt reprezentate prin succesiuni de secvenţe rafală: valoarea 0, prin
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
emiterea unui semnal rafală de aceeaşi fază cu anteriorul semnal rafală, şi valoarea 1 prin emiterea unui semnal rafală cu fază opusă.
Figura 1.17. Modulaţia de fază Acestea sunt principalele metode de modulaţie, dar în modemurile moderne care ating viteze de transmisie mari se utilizează diverse combinaţii ale acestora. Viteza de transmisie a informaţiei poate fi crescută prin comprimarea informaţiei, în acest scop se pot folosi diverse protocoale. Două dintre cele mai cunoscute protocoale de compresie sunt MNP-5, care are o rată de compresie de 2:1 şi V.42bis, cu rată de 4:1. MNP-5 produce o încărcare importantă, făcând transmisia fişierelor pre-compresate (ZIP, de exemplu) mai lentă. V.42bis poate sesiza dacă compresia nu mai este necesară, deci poate accelera transferul fişierelor pre-compresate. Mai putem spune că transmisia semnalului codificat prin canalul de comunicaţie se poate efectua prin utilizarea următoarelor tehnici: transmisia în bandă de bază, caz în care se folosesc semnale digitale pe o singură frecvenţă. Reţelele locale care utilizează acest mod de transmisie se numesc reţele de bandă de bază.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Figura 1.18. Semnal digital bidirecţional transmisia în bandă largă, caz în care se folosesc semnale analogice într-un domeniu de frecvenţe. Reţelele locale care utilizează acest mod de transmisie se numesc reţele de bandă largă.
Figura 1.19. Semnal analogic unidirecţional O altă caracteristică importantă este transmisia corectă a informaţiilor, transmisie care se poate realiza utilizând diverse metode. Controlul erorilor este o metodă prin care modemurile verifică dacă
informaţia primită nu a fost periclitată în timpul transferului. Modemurile care fac controlul erorilor sparg informaţia în bucăţi mai mici, numite cadre (frames). Modemul transmiţător ataşează o sumă de control (checksum) la fiecare cadru. Modemul receptor verifică dacă suma de control se potriveşte cu cea trimisă. Dacă nu, întregul cadru este retrimis. Deşi corecţia erorilor poate încetini transferul pe liniile cu zgomote, oferă totuşi o mare fiabilitate. MNP2-4 şi V.42 sunt protocoale cu corectarea erorilor. Aceste protocoale stabilesc modul în care modemurile verifică datele. Ca şi în cazul protocoalelor pentru compresia datelor, pentru a putea fi folosit un protocol cu corectarea erorilor, el trebuie să fie suportat de ambele modemuri conectate. Adeseori unul dintre modemurile unei conexiuni poate transmite date mai repede decât celălalt le poate recepta. Controlul fluxului este o proprietate ce permite modemului receptor să-i spună celuilalt să facă pauză din când în când. Controlul fluxului există ca software (protocoalele XON/XOFF), dar şi ca hardware (RTS/CTS). Cu controlul fluxului software, când un modem
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
vrea să-i spună celuilalt să facă pauza, îi trimite un anumit caracter, de obicei CTRL-S. Când este pregătit să pornească din nou, îi trimite un caracter diferit, ca CTRL-Q. Controlul fluxului software are numai avantajul că poate folosi un cablu serial cu numai trei fire. Deoarece controlul fluxului software reglează transmisia prin transmiterea unui anumit caracter, zgomotele de pe linie pot genera caracterul care simbolizează pauza, blocând astfel transferul până când este trimis caracterul corespunzător (precum CTRL-Q). De asemenea, fişierele binare nu trebuie niciodată să fie trimise folosind controlul fluxului software, deoarece ele pot conţine acele caractere de control. Controlul fluxului hardware (RTS/CTS) foloseşte fire din cablul modemului sau, în cazul modem-urilor interne, foloseşte hardware din cadrul modemului. Acesta este mai rapid şi mult mai fiabil decât controlul fluxului software. Tipurile de modemuri cele mai utilizate sunt: Modemuri de linii telefonice, modemurile “tradiţionale” telefonice reprezintă astăzi mijlocul preferat al milioanelor de utilizatori pentru a accesa Internet-ul, reţele de date sau pentru a primi / trimite un fax. Astfel în cazul unui fax modem, funcţia de fax poate fi integrată în modem permiţând transmisia şi recepţia de fax-uri utilizând modemul în locul unui aparat fax. Avantajul utilizării unui fax modem este viteza de transmisie (în general fax modemurile operează la viteze cuprinse între 2400 - 33.600 bps, viteză care depinde însă de viteza fax-ului care recepţionează), calitatea mai bună a documentelor recepţionate, uşurinţa în utilizare când se transmit fax-uri. Voice modem – este un modem care are integrat Digital Voice Messaging. Ele vin în general cu mult software specializat. Cele mai multe sunt capabile să discearnă între apeluri prin voce şi prin fax şi au o opţiune pentru setarea cutiilor poştale ca acestea să primească apeluri prin voce sau fax. Cele mai multe pachete software pentru voce au o opţiune Page Notification, prin care pager-ul va fi notificat când se primeşte un mesaj. Aceste modemuri permit utilizarea de aplicaţii care combină capabilităţi de fax cu robot care răspund la apeluri şi mailbox-uri.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
modem intern pentru calculatoare personale
modem pentru calculatoare laptop sau notebook
Modemuri de cablu. Reţelele de televiziune prin cablu oferă posibilitatea transmisiilor de date pe cablu coaxial, folosit de acestea, utilizând un modem de cablu. Pentru transmisia datelor pe reţelele de cablu este folosită frecvenţa unui canal de televiziune (între 50-750 MHz) pentru transmiterea datelor de la furnizorul de servicii la client (downstream) şi un canal (în banda 542 MHz) pentru transmisia datelor de la client la furnizorul de servicii (upstream). Un singur canal de 6 MHz poate oferi o rată de transfer între 27-36 Mbps pentru downstream şi o rată de transfer între 500 Kbps – 10 Mbps pentru upstream. Lărgimea de bandă pentru downstream şi upstream este împărţită de clienţii conectaţi pe un segment de cablu în mod normal între 500 şi 2000. Un utilizator poate obţine viteze între 500 Kbps şi 1,5 Mbps în funcţie de arhitectura reţelei şi de încărcarea acesteia. În afară de viteză conexiunile prin modemuri de cablu oferă şi un alt beneficiu, conexiunea permanentă. Deoarece modemurile de cablu utilizează un tip de conexiune asemănător cu reţelele LAN un utilizator rămâne tot timpul on-line în reţea. Modemuri wireless. Aceste modemuri pot fi utilizate atât în zonele urbane, dar unde nu există posibilitatea pozării cablurilor, dar şi în zonele greu accesibile. Acestea sunt de mai multe tipuri: puncte de acces (de tip hub), carduri pentru PC-uri şi/sau laptop. Aceste modemuri utilizează banda de frecvenţă cuprinsă între 2.4 şi 2.4835 GHz, utilizând procedura DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Ele respectă standardele IEEE 802.11 şi IEEE 802.11b.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Punct de acces
Placă PCMCIA
Placă PCI Modemuri radio. În fiecare ţară utilizarea spectrului de frecvenţe radio este reglementată de o organizaţie a statului respectiv. Aceste reglementări definesc alocarea fiecărei benzi de frecvenţă: pentru transmisii de televiziune şi radio, pentru operatorii de telecomunicaţii, pentru armată, etc. De obicei pentru a utiliza o bandă de frecvenţă se negociază cu organul de reglementare în domeniu, se stabileşte o anumită arhitectură şi se cumpără dreptul de utilizare a frecvenţei respective. În afară de benzile de frecvenţă care necesită licenţiere, pentru a putea fi utilizate fiecare stat pune la dispoziţie anumite benzi de frecvenţă ce pot fi folosite într-un mod mult mai flexibil: principala caracteristică este că aceste benzi se pot utiliza fără licenţiere, dar statul stabileşte totuşi anumite reguli ce trebuie respectate pentru a evita abuzurile din partea unor utilizatori. Regulile principale se referă la puterea de emisie şi emisia în afara benzii (poluarea benzilor de frecventă adiacente). Totuşi regulile stabilite de stat diferă de la ţară la ţară: spre exemplu în SUA se pot utiliza benzile de 900 MHz şi 2,4 GHz cu puterea maximă de 1W, în timp ce în Europa se poate utiliza doar banda de 2,4 GHz cu o putere
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
de 0,1W (banda de 900 MHz este utilizată în Europa telefonie celulară GSM). Modemurile care utilizează banda de frecvenţă de 2,4 GHz folosesc diverse tehnologii de transmisie, dar principiul de bază este acelaşi ca şi la modemurile clasice: informaţia digitală este transformată în informaţie analogică printr-o operaţie de modulare după care este transmisă utilizând ca mediu de transmisie eterul urmând a fi recepţionată de un alt modem radio care demodulează semnalul recepţionat obţinând informaţia originală. Utilizând tehnologii de transmisie diverse se pot obţine viteze de transmisie diverse: între 2 Mbps şi 11 Mbps. De curând atât în Europa cât şi în SUA a fost pusă la dispoziţie gratis şi banda de 5 GHz în care transmisiunile se pot face la viteze superioare 10 Mbps şi 40 Mbps. Transmisia datelor folosind modemuri radio poate deveni complicată în principal datorită poluării benzii de frecvenţă şi datorită numărului mare de utilizatori ce pot apare în anumite zone. Poluarea poate apare din diverse surse: spre exemplu frecvenţa de 2,4GHz este frecvenţă la care moleculele de apă „rezonează” acest fenomen fiind utilizat în cuptoarele cu microunde, cuptoarele cu microunde casnice generează interferenţe limitate datorită limitării puterii radiaţiilor emise dar cuptoarele cu microunde industriale (spre exemplu un uscător într-o fabrică de hârtie) generează interferenţe puternice. Pentru evitarea acestor probleme modemurile radio sunt dotate cu diverse mecanisme care permit realizarea unei transmisii fiabile. Modemuri ADSL. Acestea reprezintă soluţia în asigurarea unor viteze deosebit de mari. Folosind aceeaşi linie telefonică cu serviciile de voce, propriu-zise. Folosind codificarea DMT, aceste modemuri suportă viteze de pănă la 8 Mbps/1.5 Mbps pentru download şi de pănă la 800 Kbps/512 Kbps pentru upload, în funcţie de standardul utilizat. Aceste modemuri reprezintă, alături de modemurile de cablu, soluţia principală în realizarea difuziunii de date cumare viteză, find prefetele operatorilor tradiţionali de telefonie. Aceste modemuri au fost testate şi în România cu succes, în reţeua ADSL oferită de PC Net.
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
I.4. ISDN ISDN (Integrated Services Digital Network) nu reprezintă o reţea nouă,
ci o îmbunătăţire a reţelei telefonice publice deja existente, care extinde structura digitală către abonat la un preţ destul de scăzut. ISDN reprezintă de fapt un set de servicii digitale, adăugat la vechiul serviciu telefonic. Clasa elementară de servicii a fost denumită BRI (Basic Rate Interface Service). Aceasta a fost introdusă pentru a oferi servicii complet digitale pentru abonaţii individuali şi pentru firmele care erau conectate prin reţele analogice. S-a intenţionat ca ISDN să fie un pas înainte, nu o tehnologie revoluţionară. Deşi serviciile ISDN utilizează cablurile de cupru existente, atât centrala telefonică, cât şi telefoanele trebuiesc înlocuite. Costul acestui proces de modernizare a făcut ca acceptarea ISDN-ului, sub forma unui serviciu pe scară largă, să fie încetinită. Aceste servicii utilizau reţeaua existentă de cabluri de cupru şi acceptau o lăţime de bandă totală de 144 Kbps. Viteza de bază ISDN împarte banda disponibilă în 3 canale de date. Două dintre ele pot transfera date la viteze de 64 Kbps (numite canale B), iar al treilea de 16 Kbps (canal D). Canalele B pot transporta voce, date, sau imagini, iar canalul D este utilizat pentru controlul, menţinerea şi configurarea apelurilor (transmite date de semnalizare sau de administrare a legăturii). Deoarece ISDN se bazează pe canalele B (de 64 Kbps) el mai este referit ca N-ISDN (Narrowband ISDN – ISDN de bandă îngustă).
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Deoarece ISDN-ul iniţial nu mai corespunde verinţelor actuale, CCITT a dezvoltat un nou serviciu, denumit B-ISDN (Broadand ISDN - ISDB de bandă largă). Acest serviciu se bazează pe tehnologia ATM (Asynchronous Transfer Mode), care este o tehnologie bazată pe comutarea de pachete şi nu pe circuite
I.5. DSL xDSL este numele sub care se grupează o serie de tehnologii de transmisie de date care oferă viteze de transmise superioare: până la 52 Mbps pentru download, şi între 64 Kbps şi 2 Mbps pentru upload. Diversele variante de DSL folosesc medii de transmisie şi tehnologii diferite. Dintre acestea ADSL (Asimetric DSL) este tehnologia cea mai promiţătoare pentru uz casnic. ADSL utilizează cabluri telefonice de cupru putând folosi reţeaua telefonică deja existentă. Principiul de funcţionare este că o transmisie vocală (telefonică) nu utilizează toată lărgimea de bandă disponibilă pe cablurile de cupru astfel fiind posibilă transmisia de date la viteze mari în acelaşi timp. Pentru a realiza acest lucru ADSL foloseşte trei canale de frecvenţe în acelaşi timp. Primul set de canale este folosit pentru convorbiri telefonice obişnuite. Al doilea set de frecvenţe este utilizat pentru transmiterea de date la viteze între 64-640 Kbps (viteză care depinde de calitatea liniei şi de lungimea acesteia). Ca şi în cazul ISDN transmisia este digitală diferenţa fiind dată de faptul că canalele sunt utilizate pentru transmisii într-o singură direcţie Al treilea semnal este utilizat pentru recepţionarea de date la viteze între 1,5 Mbps 6,1 Mbps. ADSL prezintă câteva asemănări cu ISDN, astfel ambele tehnologii necesită fire de cupru curate din punct de vedere electric (care nu prezintă interferenţe), şi pot opera pe distanţe scurte faţă de centrala telefonică (aproximativ 5,5 Km).
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
Verificarea cunoştinţelor
1. Prin teleprelucrarea datelor se înţelege prelucrarea automată a informaţiei de către: a mai mulţi utilizatori, situaţi în locuri diferite şi la distanţă faţă de calculatorul principal, transmisia informaţiei făcându-se prin sisteme de telecomunicaţie; b un grup restrâns de utilizatori, transmisia informaţiei făcându-se prin sisteme de telecomunicaţie. 2. Funcţiile teleprelucrării sunt: a prelucrarea şi transmisia informaţiei la distanţă; b colectarea şi controlul informaţiilor transmise; c introducerea şi transmisia informaţiilor. 3. Noţiunea de lucru în reţea reprezintă conceptul de conectare a unor calculatoare care partajează: a resurse; b aplicaţii şi periferice; c baze de date şi resurse hardware. 4. Criteriile după care se clasifică o reţea sunt: a tehnologia de transmisie, distanţă, topologie, sistemul de operare; b distanţă, generaţia de calculatoare, topologie, sistemul de operare utilizat; c topologie, sistemul de operare utilizat. 5. Reţelele punct la punct sunt acele reţele care: a dispun de numeroase conexiuni între perechi de calculatoare individuale;
Capitolul I – Introducere în reţelele de comunicaţie între calculatoare
b c
d
dispun de o singură conexiune între perechi de calculatoare individuale; se întind pe o distanţă mare; se întind pe o distanţă mică.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
CAPITOLUL II Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Obiectivele acestui capitol: Ce este un protocol Modelul ISO/OSI Modelul Project 802 Modelul TCP/IP Diferenţe între modelele OSI şi TCP/IP
Am văzut că o reţea de calculatoare este alcătuită dintr-un ansamblu de mijloace de transmisie şi de sisteme de calcul, care realizează atât funcţii de transport a informaţiei cât şi funcţii de prelucrare a acesteia. Dar fiecare calculator prezintă un mod specific de stocare a informaţiei şi de interfaţare cu exteriorul. Astfel, o reţea de calculatoare care interconectează diferite calculatoare poate funcţiona în bune condiţii numai dacă există o convenţie care stabileşte modul în care se transmite şi se interpretează informaţia. Astfel, ea trebuie să respecte nişte standarde, numite protocoale, care sunt nişte modele ce arată modul de rezolvare a problemelor ce pot apare la interconectarea calculatoarelor. Pentru a înţelege mai bine, ceea ce reprezintă un protocol, vom prezenta în continuare celebrul exemplu al lui Andrew Tanenbaum2 de comunicare între doi filozofi (figura 2.1). 2
Andrew Tanenbaum, “Reţele de calculatoare”, Ediţia a treia, Editura Agora, Tg. Mureş, 1998
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Doi filozofi, unul din India şi altul din România, doresc să facă schimb de idei. Din păcate, sunt departe unul de celălalt şi nici nu cunosc o limbă comună prin care să comunice, primul vorbind limba urdu iar al doilea limba româna. Deoarece sunt departe unul de altul, ei trebuie să comunice folosind un suport de comunicaţie. Pentru a se înţelege între ei, fiecare filozof angajează câte un translator care să cunoască ambele limbi, care la rândul lor angajează câte o secretară care se va ocupa cu transmiterea efectivă a mesajului. După cum se vede din figură, filozoful 1 trimite translatorului său mesajul pe care doreşte să-l primească filozoful 2. Acesta îl traduce şi îl înmânează secretarei care îl transmite mai departe prin fax, poştă electronică sau cu telefonul secretarei 2. Filozof 2
Filozof 1
Filozof
Reguli între filozofi
Filozof
1 Informaţii pt. translator 2
Translator Translator Informaţii pt. secretară
3
Reguli între traducători
Reguli specifice activităţii şi suportului de comunicaţie
Secretară
Secretară
Figura 2.1. Un mod de comunicare între doi filozofi Se evidenţiază astfel două tipuri de relaţii între cele 6 persoane participante la comunicaţie. Pe de o parte, sunt relaţii între partenerii cu aceleaşi sarcini
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
din cele două ţări (filozof 1 - filozof 2; translator 1 - translator 2; secretar 1 - secretar 2), iar pe de altă parte sunt relaţii între membrii din aceeaşi ţară care participă la comunicaţie (filozof - translator; translator - secretar). Fiecare dintre aceste relaţii funcţionează după reguli mutual acceptate de către parteneri. Cei doi filozofi acceptă o serie de reguli de prezentare a conceptelor filozofice impuse de literatura filozofică mondială; cei doi traducători respectă şi ei o serie de reguli de comunicare, iar cele două secretare stabilesc de comun acord modul de transmitere a informaţiilor. În relaţia dintre filozof şi translator din acelaşi sistem se stabilesc o serie de reguli de comunicare, care au în esenţă trei aspecte: modalitatea prin care filozoful furnizează textul de tradus şi transmis; forma în care translatorul îi va furniza filozofului răspunsurile de la filozoful partener; deciziile care se vor lua în unele situaţii excepţionale. La fel, în relaţia translator şi secretară se stabileşte modul în care aceştia îşi transmit unuia altuia sarcinile de executat şi rezultatele acestora, precum şi cum vor fi tratate situaţiile excepţionale: retransmiterea unora dintre mesajele care nu au putut fi transmise la un moment dat; transmiterea unor mesaje urgente, etc. De reţinut, că regulile de comunicare sunt independente de conţinuturile mesajelor. Pe baza acestui exemplu, se poate acum defini termenii utilizaţi în transmiterea informaţiilor într-o reţea de calculatoare. Prin protocol se înţelege un set de reguli şi convenţii ce se stabilesc între participanţii (de exemplu, filozof 1- filozof 2) la o comunicaţie în vederea asigurării bunei desfăşurări a comunicaţiei respective; sau protocolul este o înţelegere între părţile care comunică asupra modului de realizare a comunicării. Protocoalele pot fi:
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
rutabile: sunt acel protocoale care acceptă comunicaţii LAN - LAN pe mai multe căi; nerutabile. În cadrul aceluiaşi grup am întâlnit trei participanţi (filozoful, translatorul şi secretara). Apare astfel conceptul de nivel (sau strat) al cărui scop este de a oferi anumite servicii nivelurilor superioare. Numărul, numele, conţinutul şi funcţia fiecărui nivel variază de la o reţea la alta. Fiecare nivel va executa un anumit număr de funcţii clar definite. Din exemplul anterior, am văzut că pentru a realiza comunicaţia sunt necesare mai multe reguli (protocoale) care se stabilesc între membrii de pe acelaşi nivel şi între membrii din cadrul aceluiaşi grup (servicii). Putem spune că o comunicaţie este caracterizată prin mai multe protocoale. Acest concept se numeşte familie de protocoale (stivă) şi reprezintă o listă de protocoale utilizate de către un anumit sistem, câte un protocol pentru fiecare nivel. De asemenea, în cadrul unui aceluiaşi grup (filozof - translator - secretar) între participanţii la comunicaţie schimbul de informaţii se face pe baza unor alte convenţii, numite servicii. Prin serviciu se înţelege un set de primitive (operaţii) pe care un nivel le furnizează nivelului superior (de deasupra sa). De menţionat că serviciul şi protocolul sunt noţiuni distincte. Un serviciu defineşte ce operaţii este pregătit nivelul să îndeplinească pentru utilizatorii săi, dar nu spune nimic despre cum sunt implementate aceste operaţii. Un protocol este un set de reguli care guvernează modul de implementare al serviciului. Între două niveluri adiacente va exista câte o interfaţă. Interfaţa defineşte ce operaţii şi servicii primare oferă nivelul de jos (inferior) nivelului de sus (superior). În realitate, datele nu sunt transferate direct de pe nivelul n al unui sistem pe nivelul n al altui sistem. Fiecare nivel transferă datele şi informaţiile de control nivelului imediat inferior, până când se ajunge la nivelul cel mai de jos, sub care se află mediul fizic prin care se produce comunicarea efectivă.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
În general participanţii la comunicaţie se numesc entităţi. Entitatea reprezintă elementul activ din fiecare nivel; ea poate fi o entitate software (un proces) sau o entitate hardware (un cip de I/O). Entităţile de pe un nivel n furnizează (implementează) un serviciu utilizat de către nivelul n+1. Nivelul n se numeşte furnizor de servicii, iar nivelul n+1 se numeşte utilizator de servicii. Un alt concept este cel de arhitectură de reţea, prin care se înţelege o mulţime de niveluri şi de protocoale. Majoritatea reţelelor de calculatoare sunt alcătuite din diferite componente hardware şi software, care în marea lor majoritate provin de la diferiţi producători. Din acest motiv s-a impus necesitatea existenţei unor standarde care să permită utilizarea acestor componente diferite. Aceste standarde sunt de fapt specificaţii pe care producătorii trebuie să le respecte pentru ca produsele lor să fie compatibile cu cele ale altor producători.
II.1. Organizaţii internaţionale pentru standardizarea în domeniul reţelelor de calculatoare În momentul de faţă există două tipuri de organizaţii internaţionale care se ocupă de standardizarea şi specificarea în domeniul reţelelor de calculatoare şi a reţelelor de comunicaţie: grupurile pentru standardizarea formală; forumurile pentru dezvoltarea aplicaţiilor industriale. Dintre organizaţiile cele mai importante care se ocupă cu standardizarea în domeniul reţelelor de calculatoare amintim: ISO (International Standards Organization), organism cu sediul la Paris care stabileşte standarde pentru servicii şi produse. În domeniul reţelelor de calculatoare organizaţia stabileşte standardele pentru comunicaţii şi schimburi de informaţii; ITU (International Telecommunication Union – Uniunea Internaţională de Telecomunicaţii) este cel mai important organism pentru standardizări în domeniul reţelelor. Sectorul ITU-T, cunoscut
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
tradiţional sub numele CCITT (Comité Consultatif International de Télegraphie et Téléphonie) are sediul la Geneva. Acest comitet studiază şi face recomandări referitoare la standardele de telecomunicaţii utilizate în lume. Protocoalele CCITT se referă în special la: modemuri (protocoale cunoscute sub denumirea de seria V: V.22, V.32, V.35, etc.); reţele (protocoale cunoscute sub denumirea de seria X: X.200, X.400, etc.). În prezent elaborează standardizarea pentru srviciile B-ISDN, protocoale de semnalizare sau definirea funcţiilor legate de ATM; IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) organizaţie care se ocupă cu standardizarea diferitelor dispozitive electronice. Cea mai cunoscută contribuţie în domeniul reţelelor locale o constituie setul de standarde IEEE 802.X. Situaţia în domeniul standardizării în domeniul reţelelor de calculatoare nu este destul de clară. Astfel în momentul de faţă sunt utilizate mai multe tipuri de standarde: de jure (lege), sunt standarde elaborate de o organizaţie internaţională: ISO, CCITT, IEEE, etc. Aceste standarde nu sunt de fapt legi, dar ele sunt adoptate se comisii guvernamentale şi devin standarde pe care echipamentele de comunicaţie şi calculatoarele sunt obligate să le suporte pentru a funcţiona împreună. Orice standard care începe cu ANSI, ISO, IEEE sau CCITT este un standard de jure. De exemplu, standardul ISO 646, cunoscut şi sub denumirea de Alfabetul Internaţional CCITT nr.5, este o specificaţie a modului de codare a caracterelor alfanumerice şi de punctuaţie; de facto (în urma faptului), au devenit standarde deoarece toţi utilizatorii au considerat că este o idee bună. Acestea nu sunt recunoscute de organizaţiile de standardizare. Un astfel de exemplu este arhitectura de reţea IBM SNA (System Network Architecture), care arată modul în care comunică unele cu altele calculatoarele şi dispozitivele, cum ar fi terminalele şi imprimantele. Alte exemple MS-DOS 3.1 şi NetWare de la Novell; sistemul de reţele TCP/IP; proprietatea cuiva: brevetate sunt create de un furnizor atunci când un produs nu funcţionează după standardele existente. De exemplu standardele de comunicaţie IBM;
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
realizări tehnologice recente care nu au fost încă standardizate, dar sunt promovate de diverse organizaţii şi în paralel se desfăşoară şi munca de standardizare. Este cazul tehnologiei ATM. Standardele de jure şi de facto sunt publice, ele putând fi cumpărate. Pe parcursul evoluţiei comunicaţiei între calculatoare au fost elaborate mai multe familii de protocoale. Cele mai importante sunt modelul de referinţă ISO / OSI şi modelul de referinţă TCP / IP.
II.2. Modelul de referinţă ISO / OSI Modelul OSI (Open System Interconnection) este un model de interconectare a sistemelor deschise, elaborat între anii 1977 şi 1994 de către Organizaţia Internaţională de Standarde, ISO. Termenul de "open" (deschis) semnifică faptul că sistemul este apt să fie "deschis" pentru comunicaţii cu oricare alt sistem din reţea care respectă aceleaşi reguli (protocoale). Acest model oferă un model complet de funcţii pentru sistemele de comunicaţii, astfel dacă diverşi furnizori vor construi sisteme conform acestui model, ele vor fi capabile să comunice între ele. Modelul ISO/OSI este un model stratificat şi este organizat pe şapte niveluri: 1. nivelul fizic (physical layer): se ocupă de transmiterea biţilor printrun canal de comunicaţie; arată specificaţii electronice / mecanice de transmisie şi se ocupă de fapt cu transformarea biţilor în semnale electrice. Prin intermediul acestui nivel datele sunt livrate de la un calculator la altul. De reţinut că nivelul fizic nu se identifică cu mediul fizic; 2. nivelul legăturii de date (data-link layer): fixează o transmisie a biţilor fără erori în jurul unei linii de transmisie; una din sarcinile acestui nivel este de a transforma un mijloc oarecare de transmisie într-o linie care să fie disponibilă nivelului superior (nivelul reţea) fără erori de transmisie; informaţia circulă la acest nivel sub formă de cadre. Tot la acest nivel este rezolvată problema cadrelor deteriorate,
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
3.
4.
5.
6.
7.
pierdute sau duplicate. Sintetizând putem spune că principala sarcină a acestui nivel este de a detecta şi de a rezolva erorile apărute în transmisia datelor; nivelul reţea (network layer): se ocupă de controlul funcţionării subreţelei; tratarea şi transferul mesajelor; stabileşte rutele de transport (adică fixează şi rutează fluxul de date între capetele comunicaţiei). La acest nivel informaţiile circulă sub formă de pachete. Acest nivel garantează corectitudinea informaţiilor transferate; nivelul transport (transport layer): rolul principal al acestui nivel este să accepte date de la nivelul superior (nivelul sesiune), să le descompună, dacă este cazul, în unităţi mai mici, să transfere aceste unităţi nivelului inferior (nivelului reţea) şi să se asigure că toate fragmentele sosesc corect la celălalt capăt; nivelul sesiune (session layer): gestionează dialogul între aplicaţii sau utilizatori, adică permite aplicaţiilor sau utilizatorilor de pe calculatoare diferite să stabilească între ei sesiuni de lucru; nivelul prezentare (presentation layer): se ocupă de sintaxa şi semantica informaţiilor transmise între aplicaţii sau utilizatori. Acest nivel gestionează structurile de date abstracte şi le converteşte din reprezentarea internă folosită de calculator în reprezentarea standardizată din reţea (sistemul sursă) şi invers (sistemul destinaţie). Protocoalele de la acest nivel asigură compatibilitatea de codificare a datelor între sistemele de calcul aflate în comunicaţie; nivelul aplicaţie (application layer): se ocupă de interfaţa comună a aplicaţiilor utilizator şi de transferul fişierelor între programe.
Modelul OSI este doar un model de arhitectură de reţea, deoarece spune Nivel numai ceea Nivel ce ar trebui să facă fiecare nivel, şi nu specifică serviciile şi protocoalele utilizate la fiecare Protocol nivel. de aplicaţie Aplicaţie Interfaţă Prezentare Interfaţă Sesiune Transport Reţea Legătură de date Fizic
Aplicaţie
Protocol de prezentare
Protocolul intern al subreţelei Protocol de sesiune
Protocol de transport
Reţea
Reţea
Leg .date
Leg .date
Fizic
Fizic
Interfaţă Prezentare Interfaţă Sesiune Transport Reţea Legătură de date Fizic
Protocolul gazdă – ruter la nivel reţea Protocolul gazdă – ruter la nivelul legăturii de date Protocolul Ruter gazdă – ruter la nivelul fizic
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Figura 2.2. Modelul ISO - OSI Reamintim că între două niveluri cu acelaşi număr (n), aflate pe două calculatoare care comunică, nu există de fapt o legătură fizică, ci are loc un schimb de informaţii în cadrul unor convenţii (protocoale), care sunt înţelese de către nivelurile respective. În cadrul unui acelaşi sistem de calcul între două niveluri succesive există o legătură fizică iar schimbul de informaţii se face pe baza unor alte convenţii, pe care le-am numit servicii. Schimbul efectiv de semnale are loc numai la nivelurile fizice ale celor două calculatoare care comunică. Circuitul datelor între cele două calculatoare se efectuează astfel: de la calculatorul emiţător datele se deplasează începând cu nivelul 7 (aplicaţie) spre nivelurile inferioare, la fiecare nivel adăugându-se un antet corespunzător nivelului. Este important de reţinut că nivelul inferior nivelului care transmite datele nu cunoaşte care porţiune din informaţia primită reprezintă antetul şi care datele propriu zise. Datele ajung prin intermediul nivelului fizic la mediul de comunicaţie. Aici ele sunt
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
transformate în semnale electrice care sunt transmise staţiei destinaţie, unde datele se vor deplasa de această dată în sens invers, adică de la nivelul fizic până la nivelul aplicaţie, la fiecare nivel având loc procesul de eliminare a antetului. Sistemul sursă
Date
Nivel aplicaţie
AH
Date
Nivel prezentare PH
Date
Nivel sesiune SH
Nivel transport
Date
TH
Date
Nivel reţea RH
Nivel legătură de date
LH
Date Date
Nivel fizic
Sistemul destinaţie Nivel aplicaţie Nivel prezentare Nivel sesiune Nivel transport Nivel reţea Nivel legătură de date Nivel fizic
Biţi
Figura 2.3. Transmiterea datelor în modelul OSI Procesul prin care datele de transmis sunt completate la fiecare nivel al calculatorului sursă cu o serie de informaţii care vor fi utilizate de protocol pentru validarea transmisiei la nivelul corespunzător al calculatorului destinaţie se numeşte încapsulare. Operaţia se desfăşoară începând de la nivelurile superioare către cele inferioare. Operaţia care se desfăşoară invers se numeşte decapsulare. Ceea ce trebuie reţinut este faptul că modelul OSI utilizează trei concepte de bază, şi anume: protocoale, care se stabilesc între două entităţi de pe acelaşi nivel, aflate pe calculatoare diferite; servicii, care se stabilesc între două niveluri succesive ale aceluiaşi calculator;
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale interfeţe;
interfaţa unui nivel spune proceselor aflate la nivelul imediat superior cum să facă accesul. Cu toate că aceste concepte sunt foarte clar diferenţiate, nu se spune nimic despre modul în care ele funcţionează.
II.3. Modelele de reţea OSI şi Project 802 Lucrul în reţea presupune transmiterea datelor de la un calculator la altul, şi acest proces este împărţit în etape. În cadrul fiecărei etape, sistemul de operare în reţea respectă un set de proceduri stricte, numite protocoale, sau reguli de comportare, care contribuie la încheierea cu succes a fiecărei operaţii. Modelul Project 802 a fost conceput de IEEE în februarie 1980 (de unde-i vine şi numele 802, anul 80 luna 2) şi defineşte standardele pentru componentele fizice ale reţelei, placa de reţea şi cablul, de care se ocupă nivelul fizic şi legăturii de date ale modelului OSI (aceste niveluri definesc modul în care mai multe calculatoare pot utiliza simultan reţeaua, fără a interfera unul cu celălalt). Aceste specificaţii, cunoscute sub numele de IEEE 802.X, se referă la reţelele LAN şi definesc modul în care plăcile de reţea accesează şi transferă date prin mediul fizic şi se aplică mai multor domenii, cum ar fi: plăci de reţea; componente ale reţelelor de suprafaţă (WAN); componente folosite în reţelele cu cablul coaxial şi torsadat. Conform modelului Project 802 nivelul legăturii de date este împărţit în două subniveluri: MAC (Media Access Control - controlul accesului la mediu), controlează accesul şi delimitează cadrele, detectează erorile şi recunoaşte adresele fizice, fiind inferior subnivelului LLC. Acest subnivel comunică direct cu placa de reţea şi este responsabil pentru transportul fără erori al datelor între două calculatoare din reţea (furnizarea unei metode de acces la mediu). Subnivelul MAC şi
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
nivelul fizic sunt realizate de obicei prin circuite aflate pe placa de interfaţă de reţea (NIC – Network Interface Card). Subnivelul MAC variază în funcţie de tipul reţelei şi este descris detaliat în specificaţiile 802.3, 802.4, 802.5 şi 802.12. 802.2 Legătura logică
Modelul OSI
Legătura de date
Fizic
802.3 802.4 802.5 802.1 Interconectarea prin poduri (bridge)
802.12
Control
Control
Control
Control
ul
ul
ul
ul
accesul
accesul
accesul
accesul
ui
ui
ui
ui
la
la
la
la
mediu
mediu
mediu
mediu
(MAC)
(MAC)
(MAC)
(MAC)
Figura 2.4. Corespondenţa standardelor 802 cu modelul OSI 802.3 802.4 802.5 802.12 LLC (Logical LinkFizic Control - controlul Fizic legăturii Fiziclogice), administrează Fizic comunicaţia legăturii de date şi defineşte folosirea punctelor interfeţei logice, numite puncte de acces la servicii, SAP (Service Access Points). Serviciile de transmisie de date sunt solicitate printrun astfel de punct de acces la serviciul subnivelului LLC, SAP – LLC. Astfel, acest subnivel stabileşte şi menţine lgăturile de comunicare logice între calculatoarele care comunică,el fiind responsabil pentru controlul traficului, corecţia erorilor, şi funcţii de solicitare pentru comunicaţii orientate pe conexiune, dar care suportă de asemenea comunicaţie fără conexiune. Este posibil ca subnivelul LLC să permită accesul la serviciile sale simultan mai multor utilizatori. Fiecare utilizator va folosi un alt punct de acces, identificat printr-o adresă. Acest subnivel permite utilizatorului să solicite serviciile legăturii de date fără a ţine seama de tehnologia de realizare a subnivelului MAC şi a nivelului fizic. Avem trei tipuri de astfel de servicii: - serviciul fără conexiune; - serviciul cu conexiune; serviciul fără conexiune, cu confirmare.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
În tabelul care urmează sunt arătate categoriile cele mai importante ale acestui model: Specificaţia IEEE 802.1 802.2 802.3
802.4 802.5 802.6 802.11 802.10 802.12 802.13 802.14
Descriere Specifică modul de interconectare în reţea. Descrie controlul legăturii logice (LLC) Reţele LAN cu acces multiplu şi cu detectarea purtătoarei şi a coliziunilor CSMA/CD, sau reţelele Ethernet. Reţele LAN cu transfer de jeton pe magistrală (Token Bus). Reţele LAN cu transfer de jeton în inel (Token Ring). Reţele metropolitane (MAN). Reţele fără fir. Securitatea reţelelor. Reţele LAN cu prioritate la cerere (tip 100baseVG). Reţele LAN cu prioritate la cerere (tip 100baseX). Reţele bazate pe cablu TV.
Componenta software care permite unui calculator să comunice cu un anumit dispozitiv se numeşte driver. Sistemul de operare nu poate realiza comunicarea cu un dispozitiv până când nu sunt instalate şi configurate driverele corespunzătoare dispozitivului respectiv. Driverele de reţea permit comunicarea între o placă de reţea şi redirectorul de reţea care rulează pe calculator. Redirectorul este acea parte software de reţea care acceptă cereri de intrare / ieşire pentru fişierele aflate la distanţă, cereri pe care le trimite sau le redirectează către un alt calculator din reţea. Pentru instalarea driver-ului se foloseşte un utilitar special de configurare. Driverele plăcilor de reţea funcţionează în cadrul subnivelului MAC al nivelului legăturii de date ale modelului OSI. Subnivelul MAC este responsabil pentru asigurarea accesului partajat al nivelului fizic la plăcile de reţea ale
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
calculatorului. Deci driver-ul plăcii de reţea asigură comunicarea directă între calculator şi placa de reţea. Printre protocoalele legăturii de date utilizate de reţelele LAN-uri amintim (unele dintre ele au fot descrise mai detaliat în capitolul precedent, respectiv protocoalele cu acces multiplu): IEEE 802.3, care furnizează metoda de acces CSMA/CD pentru reţele Ethernet în bandă de bază. Este o reţea magistrală care poate transmite date la 10 Mbps sau 100 Mbps. Datele sunt transmise prin fir fiecărui calculator însă numai cel îndreptăţit să le recepţioneze confirmă primirea. Protocolul CSMA/CD regularizează traficul prin reţea, permiţând transmisia doar atunci când cablul este liber şi nici un alt calculator nu transmite. Noua versiune pentru Fast Ethernet este 802.3 u; IEEE 802.4 (Token Bus) – este o reţea magistrală care se bazează pe o schemă de transfer al jetonului (token passing). Fiecare calculator recepţionează toate datele, însă răspunde numai cel a cărui adresă este menţionată explicit. Jetonul care circulă pe cablu determină calculatorul care poate emite; IEEE 802.5, care furnizează metoda de acces cu transmitere prin jeton (token–passing) pentru împlementarea reţelelor cu jeton inel în bandă de bază. (Token Ring) – este o reţea inel care poate transmite date la 4 sau la 16 Mbps. Pentru reţelele metropolitane specificaţia IEEE 802.6 defineşte standardul DQDB (Distributed Queue Dual Bus – magistrală duală cu coadă distribuită). DQDB constă din două magistrale (cabluri) unidirecţionale la care sunt conectate toate calculatoarele. Fiecare magistrală are un capăt de distribuţie (head-end) – un dispoziţiv care iniţiază activitatea de transmisie. Specific acestui standard este faptul că pentru transferul de pe o magistrală pe alta a informaţiilor nu este necesară prezenţa unor dispozitive de rutare. Traficul destinat unui calculator din dreapta transmiţătorului foloseşte magistrala de sus. Traficul către utilizatorii din stânga foloseşte magistrala de jos. Acest lucru este ilustrat în figura următoare3. 3
Andrew Tanenbaum, “Reţele de calculatoare”, Ediţia a treia, Editura Agora, Tg. Mureş, 1998, pag.10
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Figura 2.5. Arhitectura reţelei MAN Pentru WAN-uri, protocoalele nivelului legăturii de date încapsulează traficul LAN în cadre potrivite pentru transmisi peste conexiuni WAN. Metodele de încapsulare a legăturii de date pentru transmisii WAN includ: tehnologii punct la punct precum protocolul PPP (Point-to-Point Protocol) şi HDCL (High-level Data Link Control); tehnologii multipunct precum releu de cadre, ATM (Asynchronous Transfer Mode), SMDS (Switched Multimegabit Data Services), şi X.25. Nivelul legăturii de date al modelului de referinţă OSI, care converteşte cadrele de date într-un şir de biţi pentru nivelul fizic, este responsabil pentru încadrarea, controlul fluxului (traficului), corectarea erorilor, şi retransmiterea cadrelor. La acest nivel operează punţile (dispozitive de interconectare) şi plăci de reţea care utilizează adresele MAC. Totodată, nivelul legăturii de date stabileşte şi menţine legătura de transmitere a datelor pentru nivelul superior, nivelul reţea. El garantează că datele sunt transferate sigur între două calculatoare dintr-o reţea. În capitolul precedent s-a arătat faptul că după criteriul tehnologiei de transmisie reţelele pot fi împărţite în două categorii: cele care utilizează conexiuni punct-la-punct, sunt reţele de tip WAN, cu excepţia celor prin satelit; cele care utilizează canale de difuzare, specifice reţelelor LAN.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
În funcţie de modul de conectare (reţele LAN sau WAN) la acest nivel pot fi implementate un număr de protocoale, după cum s-a arătat mai înainte. Protocoalele legăturii de transmitere a datelor (data link) sunt responsabile pentru funcţii precum modul de adresare, succesiunea şi delimitarea cadrului, eliminarea şi detectarea erorilor, şi controlul traficului. O problemă cheie care apare în orice reţea cu difuzare constă în a determina cine poate utiliza canalul, atunci când există mai mulţi utilizatori concurenţi. Aceste canale cu difuzare sunt denumite canale multiacces, sau canale cu acces aleator, iar problema alocării canalului este rezolvată de protocoalele subnivelului MAC. Metodele de alocare sunt de două tipuri: alocarea statică a canalului, poate fi realizată prin: - multiplexarea cu diviziunea frecvenţei (FDM – Frecquency Division Multiplexing); aceasta presupune că fiecărui utilizator i se alocă o anumită bandă de transmisie (deci banda este împărţită în n părţi egale), sau prin multiplexarea cu diviziunea timpului (TDM – Time Division Multiplexing), caz în care fiecărui utilizator îi este alocată static fiecare a n-a cuantă; alocare dinamică. Ceea ce trebuie reţinut este faptul că nici un protocol al subnivelului MAC nu garantează o livrare corectă a datelor.
II.3. Modelul TCP/IP Acest model este mult mai vechi decât modelul OSI şi a fost utilizat drept model de referinţă de către strămoşul tuturor reţelelor de calculatoare, ARPANET şi apoi de succesorul său Internet-ul. ARPANET-ul a fost o reţea de cercetare sponsorizată de către DoD (Department of Defense Departamentul de Apărare al Statelor Unite). În cele din urmă, reţeaua a ajuns să conecteze între ele, utilizând linii telefonice închiriate, sute de reţele universitare şi guvernamentale. Modelul de referinţă TCP/IP a apărut ca o necesitate de interconectare a reţelelor de diferite tipuri, iar denumirea a
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
fost dată după cele două protocoale fundamentale utilizate, Ip şi TCP, şi începând din 1 ianuarie 1983 a devenit unicul protocol oficial utilizat de reţele. Despre acest protocol Tanenbaum spune4: "...o maşină este pe Internet dacă foloseşte stiva de protocoale TCP/IP, are o adresă IP şi are posibilitatea de a trimite pachete IP către toate celelalte maşini din Internet. Simpla posibilitate de a trimite şi primi poştă electronică nu este suficientă, deoarece poşta electronică este redirectată către multe reţele din afara Internet-ului. Oricum, subiectul este cumva umbrit de faptul că multe calculatoare personale pot să apeleze la un furnizor de servicii Internet folosind un modem, să primească o adresă IP temporară şi apoi să trimită pachete IP către alte gazde. Are sens să privim asemenea maşini ca fiind pe Internet numai atâta timp cât ele sunt conectate la ruter-ul furnizorului de servicii." Substanţa care ţine legat Internet-ul este deci modelul de referinţă TCP/IP. Practic, toate calculatoarele conectate la Internet utilizează familia de protocoale TCP/IP. Punctele forte ale acestei familii de protocoale sunt: este independentă de configuraţia hardware; reprezintă o arhitectură care facilitează conectarea în medii eterogene; se poate utiliza atât pentru reţele locale (LAN) cât şi pentru reţele globale (WAN); este un protocol standard, rutabil. Printre avantajele utilizării acestui protocol enumerăm: este un protocol de reţea rutabil suportat de majoritatea sistemelor de operare; reprezintă o tehnologie pentru conectarea sistemelor de calcul diferite. Se pot utiliza mai multe utilitare de conectivitate standard pentru a accesa şi transfera date între sisteme diferite. Sistemele deoperare Windows 2000 şi Windows 2003 includ mai multe asemenea utilitare standard;
4
Andrew S. Tanenbaum, Reţele de calculatoare, Ediţia a treia, Editura Agora, Târgu Mureş, 1998, pag.49.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
este un cadru de lucru robust, scalabil între platforme de tip client/server; reprezintă o metodă de acces la resursele Internet.
II.3.1. Structura familiei de protocoale TCP/IP De ce este TCP/IP protocolul standard pentru Internet? Acest lucru se datorează unor caracteristici, şi anume: permite comunicarea într-un mediu eterogen, deci se pretează foarte bine pentru conexiunile din Internet (care este o reţea globală ce are în structura sa o multitudine de reţele eterogene atât din punct de vedere hardware, cât şi software); furnizează un protocol de reţea rutabil, pentru reţele mari, fiind folosit din acest motiv drept protocol de interconectare a acestor reţele. TCP/IP este o familie (suită) de protocoale, dintre care cele mai importante sunt TCP şi IP, care a fost transformat în standard pentru Internet de către Secretariatul pentru Apărare al Statelor Unite, şi care permite comunicaţia între reţele eterogene (interconectarea reţelelor). Modelul de referinţă ISO/OSI defineşte şapte niveluri pentru proiectarea reţelelor, pe când modelul TCP/IP utilizează numai patru din cele şapte niveluri, după cum se vede din figura 2.5. Familia de protocoale TCP/IP are o parte stabilă, dată de nivelul Internet (reţea) şi nivelul transport, şi o parte mai puţin stabilă, nivelul aplicaţie, deoarece aplicaţiile standard se diversifică mereu.
Modelul OSI 7 Aplicaţie
Modelul TCP/IP 4 Aplicaţie
6 Prezentare 5 Sesiune 4 Transport 3 Reţea
3 Transport 2 Internet
2 Legătură de date 1 Fizic
1 Gazdă - la - reţea
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Figura 2.6. Comparaţie între modelele ISO / OSI şi TCP / IP În ceea ce priveşte nivelul gazdă-la-reţea (echivalentul nivelul fizic şi legătură de date din modelul OSI), cel mai de jos nivel din cele patru, acesta este mai puţin dependent de familia de protocoale TCP/IP şi mai mult de driver-ele şi al plăcilor de reţea. Acest nivel face ca funcţionarea nivelului imediat superior, nivelul Internet, să nu depindă de reţeaua fizică utilizată pentru comunicaţii şi de tipul legăturii de date. Protocoalele din familia TCP/IP tratează toate reţelele la fel. De aici rezultă un concept fundamental pentru reţelele TCP/IP, şi anume acela că, din punct de vedere al unei reţele globale, orice sistem de comunicaţii capabil să transfere date contează ca o singură reţea, indiferent de caracteristicile sale. Strategia de a construi nivelurile unui protocol se numeşte layering. Toată reţeaua TCP/IP (cunoscută sub denumirea de Internet) este organizată dintrun număr foarte mare de reţele mici care comunică între ele prin aşa numitele porţi (gateway), care sunt echipamente ce se ocupă de interconectarea reţelelor care vor să aibă legătură la Internet, una dintre atribuţiile lor fiind şi aceea de a ruta (transporta) informaţia la destinaţie. Un concept utilizat de familia de protocoale TCP/IP este datagrama. O datagramă reprezintă o colecţie de date ce sunt trimise ca un singur mesaj; deci este o unitate de date şi reprezintă obiectul cu care lucrează protocolul. Un pachet este un cumul de datagrame, ce apare pe Ethernet, linii telefonice sau alte tipuri de conexiuni fizice. Nivel de aplicaţie
Nivel de transport
Program
TCP
Nivel de reţea (Internet) Nivel gazdă la reţea
Program
UDP
IP
Interfaţă hardware (Ethernet) Linie de
transmisie
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Figura 2.7. Nivelurile modelului TCP/IP O comparaţie între modelul ISO/OSI şi modelul TCP/IP, precum şi protocoalele mai importante din suita de protocoale TCP/IP este evidenţiată în figura următoare.
Aplicaţie
Servicii şi protocoale de aplicaţii
Prezentare Sesiune
Aplicaţie
(TELNET, FTP, SMTP, DNS)
Transport
TCP, UDP
Internet
IP, ICMP, ARP, RARP
Transport Reţea Legătură de date Fizic
Modelul OSI
Gazdă-lareţea
Modelul TCP/IP
Drivere de reţea Plăci de reţea
Protocoalele şi reţeaua TCP/IP
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Figura 2.8. Arhitectura de protocoale TCP/IP Nivelul gazdă-la-reţea
Despre acest nivel (numit şi interfaţă - reţea) modelul TCP/IP nu spune mare lucru despre ceea ce ar trebui să se întâmple aici, singura menţiune este aceea că o gazdă (un calculator) trebuie să se conecteze la reţea, pentru a putea transmite date, folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit şi variază de la gazdă la gazdă, şi de la reţea la reţea. Acest nivel face ca funcţionarea nivelului superior, numit Internet (reţea), să nu depindă de reţeaua fizică utilizată în comunicaţie şi de tipul legăturii de date. Internet–ul constă din calculatoare individuale (gazde şi ruter-e) şi o infrastructură de comunicaţie care le conectează. În cadrul unei singure clădiri sunt utilizate LAN–uri pentru interconectare, dar infrastructura este construită din linii închiriate, punct-la-punct. În practică, comunicaţia punct-la-punct este utilizată în principal în două situaţii: în primul rând, mii de organizaţii au una sau mai multe reţele LAN, fiecare cu un anumit număr de calculatoare (gazde) şi un ruter. Internet–ul este construit din aceste ruter-e şi liniile lor închiriate care realizează subreţelele de comunicaţie; a doua situaţie în care liniile punct-la-punct joacă un rol major în Internet o reprezintă milioanele de utilizatori individuali care au conexiuni de acasă la Internet folosind modemuri şi linii telefonice comutate. Indiferent de modul de conectare la Internet, este necesar un protocol de legătură de date punct-la-punct pentru încadrarea, controlul erorilor şi alte funcţii.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
La acest nivel evoluţia protocoalelor este impulsionată de evoluţia extrem de rapidă a tehnologiilor de comunicaţie, care introduc tipuri de legături cu viteze din ce în ce mai mari. Astfel, vom întâlni linii telefonice închiriate, lucrând la viteze de 57,5 Kbps, cât şi fibre optice de 1,544 Mbps. În momentul de faţă majoritatea calculatoarelor care utilizează familia de protocoale TCP/IP în reţele locale folosesc conexiuni Ethernet cu viteze cuprinse între 10 Mbps şi 100 Mbps (reţele Fast–Ethernet). Protocoalele de la acest nivel gestionează conexiunea la Internet, începând cu sistemele de autentificare la server şi terminând cu modemurile de transmisie a pachetelor de date. La acest nivel sunt utilizate două protocoale, utilizate pentru conectarea la Internet şi Web prin intermediul modemului:
SLIP (Serial Line Internet Protocol - protocol Internet pe linie
serială) permite stabilirea unor legături seriale asincrone, fiind cel mai vechi protocol utilizat în acest scop şi el defineşte o secvenţă de caractere pentru pachetele IP. Acest protocol este definit de RFC-urile 1055 şi 1144. END
Diagramă IP
END
Dintre dezavantajele acestui protocol enunţăm: nu face nici un fel de detecţie sau corecţie a erorilor; suportă doar protocolul IP; fiecare gazdă trebuie să cunoască dinainte adresa IP a destinatarului, nici o adresă nu poate fi asociată dinamic; nu este un standard Internet aprobat; nu furnizează nici o formă de autentificare. Ceea ce trebuie reţinut, din punct de vedere al unui utilizator al Internet-ului, este faptul că acest tip de legătură necesită o adresă Internet fixă pentru calculator, care este atribuită de furnizorul se servicii Internet. Acest protocol este utilizat în mod normal pentru linii dedicate şi uneori pentru dial–up, iar ca viteză variază între 1200 bps şi 19.2 Kbps. PPP (Point to Point Protocol - protocol punct-la-punct) este un protocol mai robust decât protocolul SLIP, şi care rezolvă toate
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
deficienţele protocolului SLIP, el reprezentând un standard Internet. Acest protocol este definit de următoarele RFC-uri: 1661, 1662, şi 1663. Este un protocol pentru comunicaţii între două calculatoare care foloseşte o interfaţă serială, utilizat în mod frecvent pentru conectarea la un server. Protocolul PPP foloseşte protocolul IP, şi a fost dezvoltat pentru a putea utiliza şi alte protocoale. Protocolul PPP, spre deosebire de SLIP, poate coordona mai multe tipuri de protocoale în acelaşi timp. Este utilizat din ce în ce mai mult, datorită faptului că permite legarea atât pe legături seriale asincrone, cât şi pe legături seriale sincrone. Protocolul PPP face detecţia erorilor, suportă mai multe protocoale, permite ca adresele IP să fie negociate în momentul conectării, permite autentificarea, etc. În cazul utilizării acestui tip de legătură, acordarea unei adrese se realizează automat, în momentul stabilirii legăturii la Internet. Un posibil scenariu ar arăta în felul următor: calculatorul apelează mai întâi ruter-ul ISP-ului (furnizor de servicii Internet) prin intermediul unui modem. După ce modemul a răspuns apelului telefonic şi s-a stabilit o conexiune fizică, calculatorul trimite ruterului o serie de pachete LCP (Link Control Protocol – este un protocol de legătură pentru a obţine liniile, a le testa, a negocia opţiunile şi pentru a elibera liniile atunci când nu mai este nevoie de ele). După ce s-au stabilit de comun acord parametrii transmisiei, sunt trimise mai multe pachete NCP (Network Control Protocol) pentru a negocia opţiunile nivelului reţea într-un mod independent de protocolul folosit pentru acest nivel; va exista câte un NCP pentru fiecare nivel de reţea suportat. Presupunem că sistemul vrea să ruleze o suită de protocoale TCP/IP şi va avea nevoie de adresa IP. Furnizorul asociază o adresă IP dinamică sistemului. NCP pentru IP este folosit pentru a realiza asocierea adreselor IP. Din acest moment calculatorul este un calculator gazdă Internet şi poate trimite şi primi pachete IP. Când utilizatorul termină transmisia, NCP este folosit pentru a întrerupe conexiunea la nivelul reţea şi pentru a elibera adresele IP. LCP este folosit pentru a întrerupe conexiunea la nivelul legăturii de date.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Trebuie subliniat faptul că între adresa IP şi cea de reţea nu se află nici o legătură. Nivelul gazdă-la-reţea depinde mai puţin de familia de protocoale TCP/IP şi mai mult de driver-ele de reţea şi al plăcilor de reţea. Nivelul Internet
Nivelul Internet are rolul de a permite gazdelor să emită pachete în orice reţea şi de a face ca pachetele să circule independent până la destinaţie, utilizând funcţiile de rutare. Pentru a efectua această operaţie se vor utiliza nişte adrese unice, specifice fiecărui nod, numite adrese Internet. Nivelul Internet defineşte oficial un format de pachet şi un protocol numit IP care asigură un serviciu de transmitere a datelor fără conexiune. Alte protocoale care pot funcţiona la acest nivel sunt: ICMP, ARP şi RARP. LAN IP Ethernet (de ex. laboratoarele) LAN universitate Reţea naţională Coloana vertebrală a Europei
La acest nivel, Internet-ul poate fi privit ca o colecţie de subreţele sau sisteme autonome (AS–uri - Autonomous System) care sunt conectate împreună. Nu există o structură reală, dar există câteva coloane vertebrale majore numite backbone-uri. Liantul care ţine Internet-ul la un loc este protocolul de reţea IP (Internet Protocol) el fiind conceput încă de la început cu scopul de a permite interconectarea reţelelor. Acest protocol este definit în RFC-urile 791, 1550, 1883, şi 1887. Caracteristica esenţială este că fiecare pachet este tratat ca o entitate independentă, fără legături cu alte pachete. Acest nivel este nivelul responsabil cu rutarea pachetelor (datagramelor) în Internet. Sarcina acestui protocol este de a oferi o cale pentru a transporta datagramele de la
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
sursă la destinaţie, fără a ţine seama dacă aceste gazde sunt sau nu în aceeaşi reţea, sau dacă sunt sau nu alte reţele între ele. Protocolul IP rutează pachetele prin reţelele interconectate îndeplinind şi funcţii de segmentare (la emiţător) şi de reasamblare (la destinatar) a pachetelor; acest protocol nu garantează livrarea pachetelor către destinatar, dar prin intermediul protocolului de la nivelul imediat superior, protocolului TCP, se asigură fiabilitatea corespunzătoare. În operaţia de rutare protocolul IP utilizează adresa IP a calculatorului (numită şi adresă de reţea). Comunicarea în Internet funcţionează astfel: nivelul transport preia şirurile de date şi le împarte în datagrame. Teoretic, datagramele pot avea până la 64 Kocteţi, dar în practică ele sunt de obicei în jurul valorii de 1500 octeţi. Fiecare datagramă este transmisă prin Internet, fiind eventual fragmentată în unităţi mai mici pe drum. Când aceste unităţi ajung la calculatorul destinaţie, ele sunt reasamblate de nivelul reţea în datagrama originală. Datagrama este apoi transmisă nivelului transport, care o inserează în şirul de intrare al procesului receptor. O datagramă IP constă dintr-o parte de text şi o parte de antet (header). Antetul are o parte fixă de 20 octeţi şi o parte opţională cu o lungime variabilă. În antet sunt trecute informaţii referitoare la: versiunea protocolului căruia îi aparţine datagrama; un câmp care arată lungimea antetului; tipul de serviciu pe care gazda doreşte să-l utilizeze; un câmp în care este specificat cărei datagrame aparţine un nou pachet primit; un contor pentru a limita durata de viaţă a pachetelor, etc. Pe lângă protocolul IP, care este utilizat pentru transferul de date, la acest nivel mai pot funcţiona şi alte protocoale, în vederea unei bune funcţionării a transmisiei, ele fiind de fapt protocoale de control la nivel de reţea. Acestea sunt: ICMP (Internet Control Message Protocol), protocolul mesajelor de control în Internet. Acest protocol este definit în RFC-ul 792. Protocolul IP furnizează un serviciu fără conexiune, care nu garantează livrarea fiecărui pachet la destinaţie. Pentru a înlătura acest dezavantaj se utilizează un mecanism prin care ruter-ele şi
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
gazdele din reţea comunică informaţii privind situaţiile de funcţionare anormală (destinaţie inaccesibilă, suprasolicitarea unui ruter, etc.); el poate fi utilizat de un calculator pentru a testa dacă un alt sistem este accesibil. Mesajele ICMP sunt încapsulate într-un pachet IP. ARP (Address Resolution Protocol), protocol de rezoluţie a adresei. Acest protocol este definit de RFC-ul 826. Prin intermediul acestui protocol transmiterea unui pachet se poate efectua şi între două calculatoare aflate în aceeaşi reţea fizică. Faptul că sistemul destinatar este conectat la aceeaşi reţea fizică este constatat de către sistemul sursă, prin intermediul adresei IP de destinaţie, pe care o compară cu propria adresă IP, prin intermediul protocolului ARP. Deci putem spune că acest protocol permite unui calculator să determine adresa fizică unică (MAC) a unui alt calculator din aceeaşi reţea fizică cunoscând adresa IP (de nivel reţea) a acestuia, sau mai putem spune că protocolul ARP furnizează o adresă IP de manipulare către adresa subnivelului MAC în acord cu adresa fizică MAC de control a destinaţiei. Toate aceste informaţii sunt stocate în tabele de translatare; de reţinut că aceste tabele de translatare ARP nu sunt direct disponibile utilizatorilor sau aplicaţiilor. Protocolul ARP afişează lista corespondenţelor între adresele IP şi adresele fizice, determinate corect. De reţinut că acest protocol este utilizat atunci când cele două calculatoare (sursă şi destinaţie) fac parte din aceeaşi reţea fizică, deci nu este necesară utilizarea ruter-elor.
Se ştie că fiecare calculator are una sau mai multe adrese IP, dar ele nu pot fi folosite pentru transmiterea pachetelor deoarece hardwareul nivelului legăturii de date nu înţelege adresele IP. Fiecare placă de reţea Ethernet fabricată vine cu o adresă Ethernet de 48 biţi. Nu există plăci cu aceeaşi adresă, fiecare placă de reţea având o adresă Ethernet unică. Plăcile trimit şi primesc cadre pe baza adresei Ethernet de 48 biţi. Cum se face totuşi transportul ? Să presupunem că avem două reţele Ethernet, una cu adresa IP 10.15.10.0. şi una cu adresa IP 10.15.16.0., acestea fiind conectate la o reţea care are adresa IP 10.14.0.0. Fiecare calculator din reţea are o adresă Ethernet unică, etichetată de la E1 la E6. Să presupunem că utilizatorul, care are adresa IP 10.15.10.0, accesează chim.ugal.ro, care este adresa
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Internet a destinatarului. Pe baza acestei adrese protocolul DNS va determina adresa IP a destinatarului, care va fi 10.15.16.0. Programele IP se uită la adresă şi văd că destinatarul se află în propria reţea, dar au nevoie de un mijloc prin care să determine adresa Ethernet a acestuia. Protocolul utilizat pentru acest lucru este ARP. RARP (Reverse Address Resolution Protocol), protocol de rezoluţie inversă a adresei. Acest protocol este definit în RFC-ul 903. Acest protocol permite unui calculator să-şi obţină, atunci când n-o cunoaşte, adresa IP proprie, deci face operaţia inversă (cunoscând adresa fizică, adică adresa Ethernet, se determină adresa IP a staţiei) protocolului ARP. Acest protocol este utilizat atunci când staţia de lucru nu are hard disk. Nivelul transport
Nivelul transport permite conversaţii între entităţile pereche din gazdele sursă, şi respectiv, destinaţie, deci asigură comunicaţia între programele de aplicaţie. Nivelul transport are rolul de a asigura comunicaţia între programele de aplicaţie, protocoalele de la acest nivel furnizând o sesiune de comunicaţie între calculatoare. Metoda aleasă de transmitere a datelor determină protocolul de transport utilizat. La acest nivel sunt definite două protocoale TCP şi UDP. De asemenea, alegerea unuia sau altuia depinde de necesităţile impuse de aplicaţia respectivă. UDP (User Datagram Protocol), numit şi protocol pentru informaţia
utilizator - este un protocol fără conexiune, nesigur, dar cu viteză mare de transmisie, care utilizează datagrame pentru livrarea datelor. Când se utilizează acest protocol, comunicaţia este efectuată prin serviciu fără conexiune (nu se stabileşte un circuit între cele două calculatoare care vor să comunice) folosind protocolul IP pentru transferul mesajelor. Acest protocol nu garantează livrarea mesajului la recepţie fără erori, fără pierderi, fără duplicate, în ordinea în care au fost emise. Acest protocol permite identificarea sistemelor sursă şi destinaţie, precum şi a programelor de
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
aplicaţie între care are loc transferul de informaţie. Acest protocol este definit în RFC-ul 768. TCP (Transmission Control Protocol) este un protocol sigur, punct-la-
punct, care asigură transferul fiabil al informaţiilor între aplicaţiile de pe cele două calculatoare aflate în comunicaţie. Protocolul TCP este mult mai complex decât protocolul UDP pentru că furnizează un serviciu de livrare a datelor sigur, fără erori, orientat pe conexiune. Protocolul TCP este responsabil pentru împărţirea mesajului în mai multe datagrame, reasamblarea, retransmiterea în cazul în care ceva nu a fost transmis corect. Acest protocol este definit în RFC-urile 793, 1106 şi 1323. La nivelul acestui protocol intervin două procese, şi anume: demultiplexarea, care desface mesajul în mai multe datagrame. Informaţia necesară pentru demultiplexare este conţinută în aşa numitele header-e: un număr de octeţi aranjaţi la începutul datagramei printr-un protocol care „ţine minte” ordinea lor; multiplexare, prin care are loc procesul de combinare a mai multor datagrame într-un singur mesaj. O entitate TCP acceptă fluxuri de date utilizator de la procesele locale, le împarte în fragmente ce nu depăşesc 64 Kocteţi şi expediază fiecare fragment ca o datagramă IP separată. Principala sarcină TCP este de a reasambla mesajele respectând ordinea corectă a acestora. Serviciul TCP este obţinut prin crearea atât de emiţător cât şi de receptor a unor puncte finale, numite socluri (sockets) (primitiva SOCKET creează un nou punct de capăt al conexiunii – comunicaţiei - şi alocă spaţiu pentru el în tabelele entităţii de transport. În parametrii de apel se specifică formatul de adresă utilizat, tipul de serviciu dorit şi protocolul. Un apel SOCKET reuşit întoarce un descriptor de fişier care va fi utilizat în apelurile următoare). Pentru a obţine o conexiune TCP, trebuie stabilită explicit o conexiune între un soclu de pe calculatorul emiţător şi un soclu de pe calculatorul receptor.
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Fiecare soclu are un număr de soclu format din adresa IP a calculatorului gazdă şi un număr de 16 biţi, numit port. Un soclu poate fi utilizat la un moment dat pentru mai multe conexiuni. Port-urile cu un număr mai mic decât 256 se numesc porturi general cunoscute şi sunt rezervate serviciilor standard. De exemplu, orice proces care doreşte să stabilească o conexiune cu un calculator gazdă pentru a transfera un fişier utilizând protocolul FTP, se poate conecta la portul 21 al calculatorului destinaţie pentru a contacta daemonul său FTP. Portul 23 este rezervat pentru TELNET. Lista tuturor porturilor standard utilizate se regăseşte în RFC 1700. Nivelul aplicaţie
Nivelul aplicaţie asigură utilizatorilor reţelei, prin intermediul programelor de aplicaţie, o varietate de servicii. Nivelurile de sub nivelul aplicaţie servesc la asigurarea unui transport sigur, dar nu îndeplinesc nici o funcţie concretă pentru utilizatori. De-abia la nivelul aplicaţie pot fi găsite toate aplicaţiile interesante pentru utilizatori, dar chiar şi la acest nivel apare necesitatea unor protocoale care să permită funcţionarea aplicaţiilor. Nivelul aplicaţie asigură utilizatorilor o gamă largă de servicii, prin intermediul programelor de aplicaţie. Programele care utilizează suita de protocoale TCP/IP este în continuă creştere, şi din această cauză lista acestor protocoale este deschisă, ea mărindu-se pe măsură ce apar noi aplicaţii (programe). Acest nivel asigură utilizatorilor reţelei (tot prin intermediul programelor de aplicaţie) o gamă largă de servicii, dintre care cele mai utilizate sunt: FTP (File Transfer Protocol), protocol de transfer de fişiere, este după cum arată şi numele un program utilizat pentru transferul fişierelor sau al documentelor de pe un calculator pe altul, în ambele sensuri. Procesele de download (aducere), şi respectiv de up-load (trimitere) au loc numai în cazul în care avem drept de citire, respectiv scriere, pe server-ul respectiv. Pentru conectarea la un calculator din Internet folosind FTP, trebuie ca acel calculator aflat la distanţă să aibă instalat un server de FTP; TELNET Remote Login permite accesul unui utilizator la un calculator aflat la distanţă şi utilizarea acestuia, din momentul în care conectarea s-a efectuat, pentru execuţia anumitor comenzi. Aplicaţia
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
Telnet server permite funcţionarea unui calculator local în regim de terminal virtual conectat la un calculator la distanţă. Deci din momentul conectării la acel calculator putem efectua diferite comenzi pe el;
TELNET Protocoale
FTP
SMTP
DNS
TCP
UDP IP
Radio cu pachete Reţele ARPANET
SATNET
X.25
Reţea prin
satelit
Figura 2.9. Protocoalele modelului TCP/IP
DNS (Domain Name System) este un serviciu care menţine
corespondenţa şi face translatarea între numele date de utilizatori calculatoarelor conectate la reţea (adrese Internet) şi adresele de reţea (adresele IP) ale acestora. PING (Packet InterNet Groper) este un serviciu care poate fi utilizat pentru testarea conectivităţii între două calculatoare. Este utilizat pentru controlarea configuraţiilor şi testarea conexiunilor; SNMP (Simple Network Management Protocol) este un protocol pentru administrarea şi monitorizarea reţelei; SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) este un protocol scris pentru transferul mesajelor de poştă electronică; prin intermediul lui utilizatorul poate transmite mesaje sau fişiere altui utilizator (se pot schimba mesaje între două calculatoare aflate la distanţă) conectat la Internet sau la un alt tip de reţea, dar care prezintă o conexiune cu Internet-ul.
Verificarea cunoştinţelor
Capitolul II – Noţiunea de protocol, stivă de protocoale
6. O arhitectură de reţea este alcătuită din: a mai multe niveluri şi protocoale; b mai multe straturi şi o singură familie de protocoale; c un singur nivel şi o stivă de protocoale. 7. Noţiunea de interfaţă se referă la: a operaţiile care le oferă nivelul inferior celui superior; b serviciile primitive pe care le oferă nivelul inferior celui superior; c serviciile pe care le oferă nivelul inferior celui superior. 8. Între un protocol şi un serviciu există următoarea legătură: a noţiunea de protocol este identică cu cea de serviciu; b protocolul prin regulile pe care le stabileşte, guvernează modul de implementare a unui serviciu; c serviciul arată ce protocol este utilizat în cadrul unui nivel. 9. La nivelul reţea al modelului ISO / OSI informaţia circulă sub formă de: a cadre; b pachete; c datagrame. 10. Care nivel din modelul ISO / OSI se ocupă de gestiunea dialogului între aplicaţii: a fizic; b legăturii de date; c reţea; d transport; e sesiune.
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
CAPITOLUL III Elemente de interconectare a reţelelor
Obiectivele acestui capitol: Ce este un element de interconectare Ce este şi cum funcţionează un repetor o punte, un router şi o poartă
În lume există multe reţele cu echipamente şi programe diverse. Reţelele nu pot fi extinse prin simpla adăugare a unor calculatoare şi cabluri. Fiecare topologie şi arhitectură de reţea are propriile sale limite. Totodată fiecare reţea foloseşte propriile protocoale, deci existenţa reţelelor de tipuri diferite înseamnă a avea protocoale diferite. Indiferent de evoluţia care va avea loc în lumea IT (tehnologia informaţiei), mereu vor exista o varietate de reţele, care pentru a putea comunica unele cu altele vor trebui să se interconecteze. Tipurile de conexiuni care pot să apară sunt: LAN-LAN: utilizatorul copiază un fişier de pe un alt calculator din alt workgroup; LAN-WAN: utilizatorul trimite un e-mail altui utilizator aflat la distanţă; WAN-WAN: doi utilizatori fac schimb de date; LAN-WAN-LAN: utilizatori din universităţi diferite comunică între ei.
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
Pentru a interconecta între ele aceste reţele sunt necesare atât echipamente speciale pentru a realiza conexiunile fizice, cât şi software de interconectare. Pentru a conecta fizic două reţele este necesară plasarea unei "cutii negre", la joncţiunea dintre cele două reţele care se doresc a fi conectate, pentru a rezolva conversiile necesare atunci când datele se mişcă de la o reţea la alta. Aceste "cutii negre" au nume diferite şi în general depind de nivelul la care funcţionează, fiecare din ele fiind adecvate pentru o anumită formă de interconectare. În continuare vor fi descrise principalele categorii de echipamente de interconectare.
III.1. Repetorul Repetorul are rolul de a copia biţi individuali între segmente de cablu diferite, deci permite transportarea semnalului pe o distanţă mai mare decât cea a reţelei; totodată el nu interpretează cadrele pe care le recepţionează şi reprezintă cea mai simplă şi ieftină metodă de extindere a unei reţele locale. Repetoarele sunt utilizate în general pentru a extinde lungimea cablului acolo unde este nevoie.Se ştie că într-o reţea locală pe măsură ce semnalul transmis traversează cablul, el se degradează şi este distorsionat. Acest proces poartă numele de atenuare. Repetorul permite transportarea semnalului pe o distanţă mai mare, regenerând semnalele din reţea şi retransmiţându-le mai departe pe alte segmente de cablu. În corespondenţă cu modelul OSI repetorul funcţionează la nivelul fizic, regenerând semnalul recepţionat de pe un segment de cablu şi transmiţândul pe celălalt segment (figura 3.1.). Pentru a putea fi utilizate, pachetele de date şi protocoalele LLC trebuie să fie identice pe ambele segmente (nu se pot conecta reţele LAN 802.3 Ethernet - cu reţele LAN 802.5 - Token Ring); de asemenea ele trebuie să folosească aceeaşi metodă de acces. De asemenea, repetorul este folosit
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
pentru a face legătura dintre medii de transmisie diferite (cablu coaxial
- fibră optică, cablu coaxial gros - cablu coaxial subţire). Sistem 1 (sursă)
Sistem 2 (destinaţie)
Aplicaţie
Aplicaţie
Prezentare
Prezentare
Sesiune
Sesiune
Transport
Transport
Reţea
Reţea
Legătură de date
Legătură de date
Fizic
Repetor
Fizic
Figura 3.1. Repetorul în raport cu modelul OSI Un dezavantaj al repetorului este acela că el copiază semnalul electronic, inclusiv zgomotul, de la un segment de reţea la altul.
III.2. Puntea Puntea (se mai întâlneşte şi sub denumirea de: pod, bridge), lucrează la subnivelul MAC al modelului ISO/OSI şi funcţionează pe principiul că fiecare calculator de reţea are propria adresă fizică. Puntea permite interconectarea reţelelor LAN de acelaşi tip sau de tipuri diferite. Pentru a putea memora informaţiile despre adresele calculatoarelor destinatare (unde vor fi transmise datele) puntea utilizează o tabelă de rutare. Iniţial, tabela de rutare este vidă, şi pe parcurs ea este completată cu
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
adresele sursă ale calculatoarelor. Adresele sursă, care de fapt sunt adresele MAC ale fiecărui calculator, sunt adresele dispozitivelor care au iniţiat transmisia. Punţile sunt utile în situaţiile următoare: extinderea fizică a unei reţele LAN; interconectarea reţelelor locale ce utilizează tehnici de control al accesului la mediu diferite. Punţile la rândul lor sunt de mai multe tipuri: punţi transparente: în acest caz puntea examinează adresele MAC din pachetele care circulă în reţelele la care este conectată şi pe baza unor tabele de adrese decide pentru fiecare pachet reţeaua pe care trebuie transmis; punţi cu rutare prin adresă, sau punţi Token Ring, în acest caz punţile utilizează informaţia de rutare inclusă de calculatorul sursă în câmpul din cadrul MAC. Aceste punţi sunt specifice pentru interconectarea reţelelor Token Ring. Sistem 1 (sursă)
Sistem 2 (destinaţie)
Aplicaţie
Aplicaţie
Prezentare
Prezentare
Sesiune
Sesiune
Transport
Transport
Reţea
Reţea
Punte
Legătură de date
Legătură de date
Fizic
Fizic Fizic
Fizic
Figura 3.2. Puntea în raport cu modelul OSI
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
În corespondenţă cu modelul OSI puntea funcţionează la nivelul legăturii de date (mai precis la subnivelul MAC) şi în consecinţă operează cu adresele fizice ale calculatoarelor. Spre deosebire de repetor, puntea este capabilă să decodeze cadrul pe care-l primeşte pentru a face prelucrările necesare transmiterii pe reţeaua vecină. Puntea mută entităţi de transfer, numite cache şi controlează validitatea conţinutului transferat. Dacă într-o firmă există mai multe reţele cu topologii diferite, atunci administrarea fluxurilor de date poate fi făcută de un calculator echipat cu mai multe plăci de reţea, care va juca rolul de punte între aceste reţele, ea asociind reţelele fizice diferite într-o aceeaşi reţea logică. Toate calculatoarele din această reţea logică au aceeaşi adresă logică de subreţea.
III.3. Ruter Ruter-ul funcţionează la nivelul reţea al modelului OSI şi este utilizat pentru interconectarea mai multor reţele locale de tipuri diferite, dar care utilizează acelaşi protocol de nivel fizic. Utilizarea lor asigură o mai mare flexibilitate a reţelei în ceea ce priveşte topologia acesteia. La fel ca şi la punte, informaţiile sunt memorate în tabele de rutare, care conţin informaţii de adresă. Tabela de rutare a unui ruter conţine adrese (numere) de reţea. Diferenţa între o punte şi un ruter este că în timp ce puntea operează cu adresele fizice ale calculatoarelor (luate din cadrul MAC) ruter-ele utilizează adresele logice (de reţea) ale calculatorului. În timp ce o punte asociază reţele fizice diferite într-o singură reţea logică, un ruter interconectează reţele logice diferite. Aceste adrese logice sunt administrate de nivelul reţea şi nu depind de tipul reţelei locale. O caracteristică este aceea că ruter-ele nu pot comunica direct cu calculatoarele aflate la distanţă, din această cauză ele nu cercetează adresa sistemului destinaţie, ci doar adresa reţelei de destinaţie.
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
Sistem 2
Sistem 1 Aplicaţie
Aplicaţie
Prezentare
Prezentare
Sesiune
Sesiune
Transport
Transport
Reţea Legătură de date Fizic
Reţea
Ruter Leg.de date Fizic
Leg.de date
Legătură de date
Fizic
Fizic
Figura 3.3. Ruter-ul în raport cu modelul OSI Ruter-ul permite rutarea mesajelor de la sursă la destinaţie atunci când există mai multe posibilităţi de comunicare între cele două calculatoare (ia decizii privitoare la traseul pe care urmează să-l parcurgă pachetul pentru a ajunge la destinaţie). Datorită capacităţii de a determina cel mai bun traseu, printr-o serie de legături de date, de la o reţea locală în care se află calculatorul sursă la reţeaua locală în care se află calculatorul destinaţie, un sistem de ruter-e poate asigura mai multe trasee active între cele două reţele, făcând posibilă transmiterea mesajelor de la calculatorul sursă la calculatorul destinaţie pe căi diferite. În general un ruter utilizează un singur tip de protocol de nivel reţea, şi din acest motiv el nu va putea interconecta decât reţele la care sistemele folosesc acelaşi tip de protocol. De exemplu dacă există două reţele, una utilizând protocolul TCP/IP şi alta protocolul IPX, nu se va putea utiliza un ruter care utilizează TCP/IP. Acest ruter se mai numeşte ruter dependent de protocol. Există însă şi ruter-e care au implementate mai
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
multe protocoale, făcând astfel posibilă rutarea între două reţele care utilizează protocoale diferite, şi care se numesc ruter-e multiprotocol.
Figura 3.4. Tipuri de rutere Bruter este un echipament care combină calităţile unei punţi şi ale unui
repetor. El poate acţiona ca ruter pentru un anumit protocol şi ca punte pentru altele.
III.4. Porţi Porţile de acces, numite şi gateway, fac posibilă comunicaţia între calculatoare de diferite arhitecturi şi medii incompatibile. O poartă conectează două calculatoare care nu folosesc acelaşi: protocol de comunicaţie; structuri de formate; limbaje; arhitecturi. În general aceste echipamente permit conectarea la un mainframe a reţelelor locale. Termenul de poartă se utilizează pentru a desemna orice dispozitiv care conectează două sau mai multe reţele de tipuri diferite. Porţile reprezintă de obicei servere dedicate într-o reţea, care convertesc mesajele primite într-un limbaj de e-mail care poate fi înţeles de propriul sistem. Ele realizează o conversie de protocol pentru toate cele şapte niveluri OSI, şi operează la nivelul transport al modelului ISO / OSI.
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
Sarcina unei porţi este de a face conversia de la un set de protocoale de comunicaţie la un alt set de protocoale de comunicaţie. Din cele prezentate putem face următoarea legătura între nivelurile modelului OSI la care operează echipamentele şi numele acestora5: nivelul fizic repetoare, copiază biţi individuali între segmente diferite de cablu; nivelul legătură de date punţi, interconectează reţele LAN de acelaşi tip sau de tipuri diferite; nivelul reţea ruter-e, interconectează mai multe reţele locale de tipuri diferite, dar care utilizează acelaşi protocol de nivel fizic nivelul transport porţi de acces, fac posibilă comunicaţia între sisteme de diferite arhitecturi şi medii incompatibile. de la nivelul 4 în sus porţi de aplicaţii, permit cooperarea de la nivelul 4 în sus.
Verificarea cunoştinţelor
11. Echipamentul care este utilizat pentru extinderea unei reţele se numeşte: a. punte; b. ruter; c. repetor; d. poartă. 12. Ruter-ul este un echipament de interconectare care funcţionează la nivelul (ISO / OSI): a. fizic; 5
Andrew S. Tanenbaum, "Reţele de calculatoare", Ediţia a treia, Editura Agora, Tg. Mureş, 1998
Capitolul III – Elemente de interconectare a reţelelor
b. reţea; c. legăturii de date; d. transport. 13. Puntea este un echipament de interconectare care funcţionează la nivelul (ISO / OSI): a. fizic; b. reţea; c. legăturii de date; d. transport. 14. Pentru interconectarea reţelelor de diferite arhitecturi şi medii de operare se utilizează: a. bruter-ul; b. ruter-ul; c. poarta; d. puntea. 15. Echipamentul care copiază semnalul electronic este: a. puntea; b. ruter-ul; c. repetor-ul; d. bridge-ul.
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
CAPITOLUL IV Internet, scurt istoric Obiectivele acestui capitol: Ce este Internet-ul Extranet, intranet Ce tipuri de adrese sunt utilizate în Internet Care sunt modalităţile de conectare la Internet Diferenţe între modelele OSI şi TCP/IP
IV.1. Ce este Internet-ul şi cum a apărut ? Anii de apariţie ai Internet - ului trebuie căutaţi la mijlocul anilor 1960, când în cadrul Departamentului de Apărare al SUA, DoD (Departament of Defense), s-a hotărât crearea unei reţele de comandă şi control care să poată supravieţui unui război nuclear. Pentru a rezolva această problemă DoD s-a orientat către agenţia sa de cercetare ARPA (Advanced Research Projects Agency - Agenţia de Cercetare pentru proiecte Avansate). ARPA a fost creată la iniţiativa preşedintelui american Eisenhower în anul 1957, ca răspuns la lansarea de către Uniunea Sovietică a primului satelit artificial al pământului (Sputnik) şi avea misiunea de a dezvolta o tehnologie care putea fi utilă scopurilor militare (scopul principal a fost acela de a studia comutarea de pachete, o idee radicală pentru acea vreme, pentru a putea utiliza o reţea de calculatoare în eventualitatea unui război nuclear). Primul succes al agenţiei nu a ţinut de calculatoare, ci de
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
programul spaţial american, cercetătorii americani reuşind într-un timp record - numai 18 luni - să conceapă primul satelit american funcţional. Mai târziu în sfera de activitate a acestei agenţii au intrat şi domeniile legate de calculatoare şi reţele. Astfel o parte din primele fonduri au mers către universităţi în vederea studierii comutării de pachete. Mai târziu ARPA a fost denumită DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) şi care era alcătuită dintr-o mulţime de reţele, care utilizau acelaşi ansamblu de protocoale cu scopul de a oferi o interfaţă unică utilizatorilor săi. Software-ul de reţea, care cuprinde în mare parte protocoalele TCP/IP, este disponibil pe o multitudine de calculatoare eterogene din punct de vedere hardware, şi care utilizează diferite sisteme de operare. Cel care s-a gândit la facilităţile pe care le reprezintă existenţa unei reţele de calculatoare a fost J.C.R. Licklider, şef al Biroului pentru Tehnici de Procesare a Informaţiei din cadrul ARPA. Astfel el a prezentat pe parcursul anului 1962, într-o serie de referate, conceptul său de “reţea galactică”, prin care el vedea o serie de calculatoare conectate între ele astfel încât oricine să poată avea acces la date şi programe din orice loc, concept care corespunde Internet-ului aşa cum îl cunoaştem noi astăzi. Dar primii paşi concreţi în această direcţie, şi despre care se poate spune că a semnat certificatul de naştere al Internet-ului, au fost făcuţi de Leonard Kleinrock, profesor la MIT (Massachusetts Institute of Technology), şi apoi la UCLA (Universitatea California din Los Angeles). În anul 1964 a publicat o carte despre teoria schimbării pachetelor de date. Astfel în 1966 experienţele de la MIT au utilizat drept bază două calculatoare conectate printr-o legătură pentru date; ele au condus la propunerile referitoare la o reţea de legături pentru date conectând mai multe dintre centrele în care se executau proiecte finanţate de către ARPA. Reţeaua ARPA a fost concepută de către L.G. Roberts în 1965; ea se baza iniţial pe utilizarea legăturilor pentru date de 2,4 Kbps; studii ulterioare, încurajate de către cercetările teoretice, au fost efectuate în Marea Britanie de către National Physical Laboratory. Reţeaua care a luat naştere s-a numit ARPANET, şi era o reţea militară. Această reţea a fost destinată, de la bun
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
început, conectării unui număr relativ ridicat de sisteme avansate pentru prelucrarea datelor. Iniţial , reţeaua ARPA era compusă din două părţi: o reţea de sisteme pentru prelucrarea datelor, numite HOST şi o subreţea de comunicaţii conţinând calculatoare de noduri pentru comutarea pachetelor, cunoscute sub numele de IMP (Interface Message Processors procesoare ale mesajelor de interfaţă). Inaugurarea nucleului iniţial al reţelei de calculatoare ARPANET, precursoarea Internet-ului, a avut loc la sfârşitul anului 1969, în patru campusuri universitare: Los Angeles, Stanford, Santa Barbara şi Salt Lake City, şi avea 4 noduri. Primul nod a fost instalat în toamna anului 1969 (2 septembrie 1969) în laboratorul lui Kleinrock, din cadrul UCLA. Prima conectare s-a realizat între nodurile Stanford şi Los Angeles, fiind soldat cu un semieşec. Apoi pe parcursul anilor reţeaua s-a extins prin ataşarea de noi noduri. Astfel în 1971 avea 15 noduri, iar în 1972 avea 37 de noduri. Mai târziu ARPA a finanţat cercetări în domeniul reţelelor de sateliţi şi reţelelor mobile radio cu pachete. În octombrie 1972, cu ocazia Conferinţei Internaţionale despre Comunicarea Computerelor, a avut loc prima demonstraţie publică pentru ARPANET la Washington DC. Cuprinzând o serie de aplicaţii, demonstraţia a reuşit să uimească şi să entuziasmeze asistenţa, cu deosebire datorită seriilor de aplicaţii rulând la distanţă. Anul 1972 este anul în care apare prima aplicaţie utilă, şi anume transmiterea primului mesaj prin poştă electronică. Primul software pentru trimiterea şi citirea mesajelor de e-mail a fost scris de Ray Tomlinson. Tot în acest an Robert Metcalfe (de la Xerox) a prezentat o nouă tehnologie de transfer, pe care el a numit-o Ethernet. Urmează o perioadă de perfecţionări şi îmbunătăţiri continue, atât pe partea tehnicii şi tehnologiei de calcul, cât şi pe cea a reţelelor de calculatoare. În anul 1973 sunt realizate primele extensii internaţionale ele reţelei ARPANET prin conectarea la England’s University College din Londra şi Norway’s Royal Radar Establishment. Dintre evenimentele care au avut o importanţă în evoluţia tehnologiei informaţiei enumerăm: în anul 1975 este creat primul calculator personal,
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
numit ALTAIR, şi ia fiinţă compania Microsoft; în anul 1978 Intel lansează microprocesorul 8086, iar Apple introduce unitatea de floppy disk. În anul 1980 ARPANET asigura conexiuni între mai mult de 400 de calculatoare din centre universitate, militare, sau guvernamentale. Pe la mijlocul anilor 1980, lumea a început să vadă colecţia de reţele ca fiind un Internet (Interconnection of networks). Ar trebui amintit că începând din anul 1981 în componenţa calculatoarelor se utilizează primele modemuri. În anul 1982 numărul calculatoarelor conectate la ARPANET a depăşit cifra de 1000. Standardul original al comunicaţiei pentru ARPANET a fost la început protocolul NCP (Network Control Protocol), care în anul 1982 a fost înlocuit de TCP/IP. Acest protocol a fost definitivat în 1970, de către S.Crocker, în fruntea unui colectiv intitulat NWG (Network Working Group). Încă din 1977 existau alte reţele, decât ARPANET, care utilizau TCP/IP-ul pentru a se conecta la reţeaua ARPANET. După ce la 1 ianuarie 1983, TCP/IP a devenit unicul protocol oficial al reţelelor, numărul reţelelor, calculatoarelor şi utilizatorilor conectaţi la ARPANET a crescut rapid. Încet, încet acestora li s-a alăturat alte reţele regionale şi s-au realizat legături cu reţele din Canada, Europa şi Pacific. Tot în acest an, 1983, ARPA a încredinţat administrarea reţelei Agenţiei de Comunicaţii a Apărării (DCA - Defense Communication Agency), pentru a o folosi ca reţea operaţională, aceasta izolând porţiunea militară într-o subreţea separată, MILNET şi porţiunea civilă, ARPANET. În anul 1984 NFS (U.S. National Science Foundation - Fundaţia Naţională de Ştiinţe din SUA), a hotărât să construiască prima coloană vertebrală (backbone) care conecta centrele sale de supercalculatoare din şase oraşe: San Diego, Boulder, Champaign, Pittsburgh, Ithaca şi Princeton. NFS a finanţat, de asemenea, un număr de reţele regionale (aproximativ 20) care sau conectat la coloana vertebrală, permiţând astfel utilizatorilor din diferite universităţi, laboratoare de cercetare, etc. să acceseze oricare din
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
supercalculatoare şi să comunice între ei. Această reţea completă care includea coloana vertebrală şi reţelele regionale, a fost numită NSFNET. Astfel, în anul 1987 numărul de calculatoare conectate depăşea cifra de 10.000, iar în 1989 de 100.000. În anul 1989, când deja existau 100.000 de calculatoare gazdă (host), s-a renunţat şi la ARPANET, calculatoarele reţelei fiind subordonate celor din NFS. În 1990 ARPANET-ul era deja depăşit de reţele mai moderne cărora le dăduse naştere el însuşi, astfel că el a fost închis şi demontat. În acelaşi an reţelei NSFNET i s-a adăugat a doua coloană vertebrală. NSF a realizat că guvernul nu poate finanţa interconectările la nesfârşit şi a încurajat MERIT, MCI şi IBM să formeze o corporaţie nonprofit, ANS (Advanced Networks and Services) - Reţele şi Servicii Avansate. Aceasta a preluat NSFNET şi a format o nouă reţea ANSNET. Internet-ul este o reţea descentralizată şi are propriile sale mecanisme de standardizare, neexistând un organism fix care să fixeze regulile de comunicaţie. Există totuşi o serie de organizaţii, care funcţionează pe bază de voluntariat şi care asigură buna funcţionare a acestei reţele. Astfel, autoritatea supremă care dirijează evoluţia Internet-ului este o organizaţie numită ISOC (Internet SOCiety - Societatea Internet), înfiinţată în ianuarie 1992, cu scopul de a promova utilizarea Internet-ului şi de a prelua administrarea sa. În cadrul acestei organizaţii o parte din membrii săi sunt reuniţi într-un consiliu, numit IAB (Internet Advisory Board - Consiliul pentru structura Arhitecturii Internet), şi care are responsabilitatea tehnică a evoluţiei reţelei (hotărăşte modul în care va funcţiona reţeaua) şi defineşte standardele Web. Membrii acestui consiliu au întâlniri regulate în care sunt acceptate noi standarde, alocă adresele şi păstrează o listă a numelor care trebuie să rămână unice. Comunicările sunt puse la dispoziţie printr-o serie de rapoarte tehnice, numite RFC-uri (Request For Comments - Cereri de Comentarii), care sunt memorate on-line şi pot fi citite de oricine este interesat de ele; astfel RFC 1540, intitulat Internet Official Protocol Standards, detaliază lista tuturor RFC–urilor existente la un moment dat.
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
Consiliul IAB este format din patru grupuri principale, şi anume: IRTF (Internet Research Task Force - Departamentul de Cercetare Internet), care are rolul de a rezolva problemele pe termen lung, IETF (Internet Engineering Task Force - Departamentul de Inginerie Internet), care are sarcina de a rezolva problemele pe termen scurt, IESG (Internet Engineering Steering Group) şi IRSG (Internet Research Steering Group). Aceste grupuri sunt responsabile cu evaluarea şi testarea proiectelor standardelor şi a standardelor propuse, pentru a determina dacă o propunere merită să devină un standard Internet. Internet-ul a avut în evoluţia sa o creştere exponenţială: astfel în anul 1990 al cuprindea 3.000 de reţele şi peste 20.000 de reţele de calculatoare din 150 de ţări, în anul 1992 a fost ataşată gazda cu numărul 1.000.000. În 1995 existau mai multe coloane vertebrale, sute de reţele de nivel mediu (regionale), zeci de mii de reţele LAN, milioane de gazde şi zeci de mii de utilizatori. Mărimea Internet-ului se dublează aproximativ în fiecare an. Sintetizând cele spuse până acum putem spune că Internet-ul este o reţea globală compusă din mii de reţele mai mici de calculatoare şi milioane de calculatoare comerciale, educaţionale, guvernamentale şi personale, toate legate între ele prin intermediul protocolului standard TCP/IP. Internet-ul poate fi privit ca un oraş electronic cu biblioteci, birouri de afaceri, galerii de artă, magazine şi multe altele, toate virtuale, fiind baza de comunicaţie (arhitectura) utilizată pentru programarea în Web. Din punct de vedere sistemic, Internet-ul este un sistem distribuit client/server.
Într-o reţea utilizatorii trebuie să se conecteze explicit la un anumit calculator, să comande explicit execuţia proceselor la distanţă, să transfere explicit fişierele. Într-un sistem distribuit, care este confundat cu o reţea de calculatoare, lucrurile stau puţin altfel: astfel, existenţa mai multor calculatoare autonome este transparentă pentru utilizatori; într-un astfel de sistem nimic nu se face în mod explicit, totul este realizat autonom de către sistem, fără cunoştinţa utilizatorilor. Un sistem distribuit este un sistem de programe construit peste
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
o reţea, sistem care asigură reţelei un grad mare de coeziune şi transparenţă. De aceea, diferenţa majoră între o reţea şi un sistem distribuit nu apare la nivel de echipamente, ci la nivel de programe (la nivelul sistemului de operare, în special). Ce înseamnă de fapt să fii pe Internet ? Tanenbaum spune6: "… o maşină este pe Internet dacă foloseşte stiva de protocoale TCP/IP, are o adresă IP şi are posibilitatea de a trimite pachete IP către toate celelalte maşini din Internet. Simpla posibilitate de a trimite şi primi poştă electronică nu este suficientă, deoarece poşta electronică este redirectată către multe reţele din afara Internet - ului. Oricum, subiectul este cumva umbrit de faptul că multe calculatoare personale pot să apeleze la un furnizor de servicii Internet folosind un modem, să primească o adresă IP temporară şi apoi să trimită pachete IP către alte gazde. Are sens să privim asemenea maşini ca fiind pe Internet numai atâta timp cât ele sunt conectate la ruter-ul furnizorului de servicii." Alţi termeni, care în ultima perioadă de timp sunt tot mai des utilizaţi se referă la: intranet, extranet, comerţ electronic (e-commerce), etc. Dacă la începutul anilor ’90 Internet-ul încă nu era cunoscut de multă lume, acum nu ne-am putea imagina cum ar fi lumea fără el. Aceasta deoarece prin intermediul Internet-ului avem acces la o imensitate de informaţii din toate domeniile de activitate: medicină, teatru, literatură, informatică, educaţie, etc. După cum am văzut, Internet-ul este alcătuit dintr-o multitudine de reţele eterogene, care pun la dispoziţie aceste informaţii, lucru posibil datorită tehnologiilor pe care se bazează. Am putea utiliza acelaşi tehnologii, pentru a avea avantajele oferite de acestea la nivelul unei societăţi? Răspunsul este da, iar termenii utilizaţi sunt intranet şi extranet. Prin intranet se înţelege în general aplicarea tehnologiilor Internet la nivelul reţelei din interiorul unei societăţi, sau altfel spus prin intranet înţelegem o reţea de calculatoare care permite angajaţilor unei companii să partajeze şi să schimbe informaţii, mesaje e-mail şi chiar documente 6
Andrew S. Tanenbaum, Reţele de calculatoare, Ediţia a treia, Editura Agora, Târgu Mureş, 1998, pag.49.
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
confidenţiale ale companiei. Similar modului în care Internet-ul conectează utilizatorii din întreaga lume, un intranet conectează angajaţii unei companii – indiferent de locul unde se află aceştia. El permite agenţilor economici (societăţi, companii, firme) să folosească instrumentele Internet, cum ar fi poşta electronică, navigaţia în Web sau transferul de fişiere, în cadrul reţelei private a instituţiei respective. Aceste intranet-uri, cunoscute şi ca web-uri interne sunt interne numai din punct de vedere logic pentru organizaţia respectivă. Din punct de vedere fizic ele pot traversa globul, atât cât accesul este limitat şi definit de comunitatea interesată; utilizând terminologia Web putem spune că un webul intern este alcătuit din toate nodurile HTTP dintr-o reţea privată, precum reţelele LAN sau WAN ale organizaţiei. De menţionat că atunci când scriem Web, ne referim la World Wide Web, iar dacă ne referim la Web-urile unor reţele private, vom utiliza web.
Raportat la Internet, un intranet este un sistem închis, cu un acces limitat (controlabil) la Internet, în care pentru partajarea şi distribuirea informaţiilor precum şi pentru partajarea aplicaţiilor de lucru, este utilizată tehnologia Web (Web publicitar, baze de date distribuite, HTML, metode de acces, etc.). Dacă un intranet al unei societăţii se conectează cu doi sau mai mulţi parteneri de afaceri, el este referit adesea ca web business-to-business, sau extranet. Deci prin extranet vom înţelege: un intranet busines-to-business care permite accesul limitat, controlat, şi securizat între intranet-urile societăţilor, precum şi desemnarea şi autentificarea utilizatorilor aflaţi în diferite locaţii la distanţă; un intranet care permite accesul controlat prin autentificarea participanţilor. Care este legătura dintre intranet, extranet şi comerţul electronic? Răspunsul cuprinde trei părţi:
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
intranet-ul, extranet-ul, şi comerţul electronic au în comun utilizarea protocoalelor Internet pentru a conecta utilizatorii societăţii; intranet-urile sunt mult mai uşor de localizat şi pot prin urmare transfera datele mai rapid decât cele mai multe extranet-urile distribuite; controlul pe care administratorii reţelei îl poate exercita asupra utilizatorilor este diferit pentru cele trei tehnologii. Într-un intranet, administratorii pot stabili o tactică şi un acces riguros pentru un grup de utilizatori. De exemplu, se poate specifica că sistemul de operare pentru utilizatori să fie Windows 2000 Professional, iar Microsoft Internet Explorer, drept browser-ul standard. Într-un extranet de tip business-to-business, fiecare arhitect de sistem al societăţilor participante trebuie să colaboreze pentru a asigura o interfaţă comună. Acelaşi lucru este adevărat şi pentru e-commerce, în care partenerii de afaceri pot fi compleţi necunoscuţi. Astfel aplicaţiile ecommerce suportă adesea un nivel al securităţii şi integrităţii tranzacţionale (de exemplu, nerepudierea comenzilor) care nu este prezent în aplicaţiile intranet sau extranet.
IV.2. Adrese IP şi adrese Internet Pentru a putea fi identificate în cadrul reţelei, calculatoarele conectate la Internet, numite host-uri, noduri, sisteme sau server-e trebuie să poată fi identificate printr-o adresă. În scurta istorie a Internet-ului s-au folosit mai multe sisteme de adresare şi mai multe modalităţi de specificare a acestora. În continuare vom prezenta sistemul care este utilizat în prezent. Specificarea unei adrese se poate face în două moduri: specificare numerică, prin şiruri de numere, utilizată pentru adrese IP; specificare de domenii, prin nume sau succesiuni de nume, utilizată pentru adrese Internet. Adresa IP este un număr întreg pozitiv, reprezentat pe 32 de biţi (patru
octeţi), reprezentând adresa de reţea a calculatorului; vor exista deci 232
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
astfel de adrese IP. Structura generală a unei astfel de adrese este formată din trei părţi: prima parte a adresei IP indică clasa (tipul adresei); a doua parte care identifică reţeaua la care este conectat calculatorul; a treia parte care identifică conexiunea prin care calculatorul se leagă la reţea. Un ruter care are mai multe conexiuni fizice la o reţea, sau la mai multe reţele, va avea câte o adresă distinctă pentru fiecare conexiune. Clasa
Reţeaua
Gazdă
Figura 4.1. Structura unei adrese IP Adresa totală este întotdeauna de lungime 4 octeţi, în funcţie de reţea apărând diferenţe la împărţirea cifrelor între partea de reţea şi cea de gazdă (host). Clasa adresei. În funcţie de clasa căreia îi aparţine adresa, numărul de biţi
rezervaţi pentru celelalte câmpuri (identificatorul de reţea şi de calculator, numit gazdă) va fi diferit. În prezent există patru clase de adrese: clasa A, clasa B, clasa C şi clasa D. Adresele din clasa A utilizează primii 8 biţi pentru identificarea reţelei, iar
următorii 24 de biţi pentru identificarea gazdelor. Adresele din această clasă au în prima poziţie bitul 0; următorii 7 biţi ai primului octet identifică reţeaua fizică, deci pot exista până la 128 de adrese disponibile (în realitate pot exista până la 126 reţele care pot utiliza adrese din această clasă, deoarece adresele 0.0.0.0 şi 127.0.0.0 nu sunt utilizate, având o utilizare specială) iar următorii 24 de biţi (sau următorii 3 octeţi) identifică gazda conectată la reţea. O reţea din această clasă poate avea practic un număr nelimitat de calculatoare (16.777.214). Adresele din clasa B utilizează primii 16 biţi pentru identificarea reţelei, iar
următorii 16 de biţi pentru identificarea gazdelor. Aceste adrese au în primele două poziţii biţii 1 şi 0; următorii 14 biţi identifică reţeaua fizică -
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
deci pot exista până la 16.382 reţele -, iar ultimii 16 biţi identifică gazda conectată la reţea (65.534). Adresele din clasa C prezintă în primele trei poziţii biţii 1, 1, şi 0; următorii
21 de biţi identifică reţeaua, - deci pot exista până la 2.097.151 reţele cu această adresă -, iar următorii 8 biţi identifică gazda conectată la reţea – deci într-o reţea din această clasă pot exista până la 254 calculatoare. Adresele din clasa D sunt deocamdată neutilizate şi încep cu grupul 1110
în primele patru poziţii, iar restul de 28 de biţi sunt rezervaţi. În prezent sunt utilizate aceste adrese pentru difuzarea mesajelor de la un sistem către un grup de sisteme din reţeaua globală. Se poate observa că există pentru fiecare clasă de adrese, un număr finit de adrese de reţea şi un număr finit de gazde (calculatoare) în cadrul fiecărei reţele. Astfel limitele maxime de adresare posibile pentru fiecare tip de adresă sunt: Clasa de adrese A
B C D
Numărul maxim de adrese de reţea 7 2 -2 126 reţele 214 – 2 16.382 reţele 221- 2 2.097.151 reţele
Numărul maxim de calculatoare în cadrul fiecărei reţele 224-1 16.777.214 gazde 216-1 65.534 gazde 28-1 254 gazde
Intervalul adreselor 1.0.0.0 127.255.255.255 128.0.0.0 191.255.255.255 192.0.0.0 223.255.255.255 244.0.0.0 239.255.255.255
– – – –
Adresele de clasă A sunt în general atribuite unor reţele speciale, de dimensiuni foarte mari; adresele de clasă B unor reţele relativ mari, cu multe sisteme conectate în ele. Majoritatea adreselor sunt de clasă C. Biţi de identificare ai reţelei în cadrul Internet-ului (identifică reţeaua) şi biţi de identificare a gazdei în cadrul reţelei (identifică calculatorul din cadrul
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
reţelei) am văzut că depind de clasa căreia îi aparţine adresa: clasa A, clasa B, clasa C, clasa D. Deci ceea ce trebuie să reţinem referitor la adresele IP este: au o lungime de 32 de biţi; repartizarea biţilor în cadrul adresei este diferită în funcţie de clasa căreia îi aparţine adresa IP. Grafic repartizarea acestor biţi arată astfel: 0
8
Clasa A
0
Clasa B
10
Reţea
Clasa C
110
Reţea
Clasa D
1110
Reţea
16
24
32
Gazdă
Gazdă
Gazdă
Adresă de trimitere multiplă
Adresele IP sunt scrise în mod uzual în notaţia zecimală cu punct. Deci pentru fiecare adresa IP vor exista două reprezentări: reprezentare internă, caz în care adresa este un şir de 32 de biţi, care sunt plasaţi în patru octeţi consecutivi; reprezentare externă, caz în care adresa IP este constituită dintrun grup de patru numere întregi separate de caracterul punct. Cele patru numere indică, în ordine, valorile celor patru octeţi. Adresa IP este utilizată de protocolul IP pentru obţinerea în binar a unui cuvânt de memorie de 32 biţi şi care va fi utilizat în operaţiile de dirijare a pachetelor în reţea. Să considerăm adresa IP: "01111101000011010100100100001111"
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
Pentru a determina clasa căreia îi aparţine, vom grupa câte 8 biţi: "01111101 00001101 01001001 00001111" Convertim fiecare grup binar de 8 biţi într-un număr în baza 10, după metodele de conversie cunoscute. Astfel, primul grup va avea reprezentarea îm sistemul zecimal: (01111101)2 = 0*27 +1*26 +1*25 +1*24 +1*23 +1*22 +0*21+1*20 0+64+32+16+8+4+0+1=125
, se efectuează aceleaşi operaţii pentru fiecrae octet şi se va obţine următoarea reprezentare externă a adresei, care este o adresă de clasă A: "125.13.73.15." Se poate efectua şi operaţia inversă, ştiind reprezentarea externă a adresei IP putem să determinăm reprezentarea ei internă. Avem reprezentarea externă a adresi IP 131.15.3.19, care este o adresă de clasă B. Utilizând metoda împărţirii bazei, vom obţine: 13110 = (10000011) 2 1510 = (00001111) 2 310 = (00000011) 2 1910 = (00010011) 2
Acelaşi procedeu se aplică fiecărui tip de clasă de adrese. Având la dispoziţie reprezentarea externă a unei adrese se poate determina uşor clasa căreia îi aparţine astfel: dacă primul număr este între 0 şi 127, atunci avem o adresă de clasă A; dacă primul număr este între 128 şi 191, atunci avem o adresă de clasă B; dacă primul număr este între 192 şi 223, atunci avem o adresă de clasă A; pentru clasa D acest număr este între 224 şi 225. O categorie aparte a acestor adrese IP o constituie adresele rezervate. Atunci când se atribuie a adresă IP unui calculator este bine să se ţină cont de existenţa unor adrese care sunt rezervate şi a căror utilizare nu este recomandată. Astfel, nici un calculator nu va avea adresa IP terminată în 0 sau 255. Numerele 192.168.34.0 şi 192.168.34.255 nu trebuiesc folosite, deoarece ele constituie adresele cadru ale reţelei. Numărul 127.0.0.1 este rezervat, adresa în cauză fiind alocată calculatorului local (local host). Acest număr va fi selectat pentru accesarea server-ului Web.
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
De asemenea, mai există un număr de adrese rezervate, care nu pot fi utilizate de reţele, cu scopul de a deosebi mai bine adresele Internet de cele intranet. Astfel vom avea, în cazul unei reţele de: clasă A este utilizat ID 10, adică adresele de la 10.x.x.x la 10.x.x.x; clasă B, folosesc ID-urile de la (16 adrese) 172.16.x.x până la 172.31.x.x; de clasă C, au disponibile adresele începând cu 192.168.x.x până la 192.168.x.x. Pentru fiecare x se poate introduce un număr între 1 şi 254; aceste numere sunt utilizate în majoritatea intranet-urilor. A doua modalitate de adresare este utilizarea adreselor prin specificarea de domenii, cunoscute drept adrese Internet. Adresa IP este utilizată la nivelul programelor de comunicaţie în reţea şi este mai greu de manevrat de utilizatori. Sistemul de adresare prin intermediul adreselor Internet este conceput astfel încât să permită utilizatorului o scriere mai comodă, mai sugestivă şi mai elastică a adresei gazdelor decât cele cu adrese IP, unde în loc de numere se utilizează şiruri de caractere ASCII. La nivelul utilizatorului, identificarea calculatoarelor se face printr-un nume de calculator gazdă, iar corespondenţa între specificarea de subdomenii şi adresele IP revine protocolului de aplicaţie DNS (Domain Name System Sistemul Numelor de Domenii), protocol definit în RFC-urile 1034 şi 1035. Un nume de calculator gazdă este constituit din maxim cinci nume de domenii separate de caracterul punct, ce va reprezenta legătura cu nivelul superior, domeniul din stânga fiind de nivel inferior, iar domeniul cel mai din dreapta având nivelul cel mai înalt. De exemplu, nume5.nume4.nume3.nume2.nume1
reprezintă următorul drum în arborele administrat de protocolul DNS: nume1 nume2 nume3
nume5
nume4
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
Nume1 este considerat domeniul principal, iar celelalte sunt subdomenii.
Structura ierarhică generată de domenii şi subdomenii este definită în funcţie de diferite unităţi de organizare sau de diverse domenii de activitate. O adresă Internet are o structură relativ simplă, dar ordinea cuvintelor în adresă este esenţială. Între cuvintele şi separatorii care compun adresa nu trebuie să apară spaţii. Principalul separator între cuvinte este caracterul "." (punct). O adresă Internet poate avea una dintre următoarele trei forme: 1.
[email protected]. … domeniun; 2. nume_utilizator@nume_host.domeniu1.domeniu2. … domeniun; 3. nume_host.domeniu1.domeniu2. … domeniun; unde:
nume_utilizator indică numele utilizatorului de pe calculatorul nume_host (pentru tipul 2 de adresare) sau din domeniul domeniu1. Numele utilizatorului nume_utilizator se scrie înaintea caracterului @. Primele două tipuri de adrese sunt echivalente, în sensul că nume_host poate înlocui domeniile pe care le gestionează el. Aceste
două tipuri de adrese sunt utilizate în principal la comunicaţiile prin serviciul de poştă electronică sau în discuţiile interactive. Adresele de forma a treia sunt utilizare pentru a indica gazde din cadrul unei reţele. succesiunea domeniu1.domeniu2. … domeniun indică nivelurile de organizare, de la stânga spre dreapta. Astfel adresa de host: ns.fsea.ugal.ro
care înseamnă calculatorul cu numele ns, conectat la reţeaua subdomeniului fsea din subdomeniul ugal al domeniului ro, se poate reprezenta grafic ca în figura 4.2.
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
ns fsea ugal roro
ro
Internet
Figura 4.2. Reprezentarea de domenii în cadrul unei adrese Conceptual, Internet-ul este împărţit în câteva sute de domenii de nivel superior, fiecare domeniu cuprinzând mai multe sisteme gazdă. La rândul lui, fiecare domeniu este subdivizat în subdomenii şi acestea la rândul lor partiţionate, ş.a.m.d. Când se scrie o adresă trebuiesc respectate nişte reguli, şi anume: 1. fiecare nivel de organizare este indicat printr-un nume de domeniu, care este cuprins în domeniul scris în dreapta sa. Fiecare domeniu este denumit de calea în arbore până la rădăcină, iar componentele sunt separate prin punct. Deci un nume de domeniu se referă la un anumit nod în arbore şi la toate nodurile de sub el. Fiecare domeniu îşi defineşte propriile subdomenii, le administrează şi le face publice. Pentru a crea un nou domeniu, se cere permisiunea domeniului în care va fi inclus. De exemplu reţeaua de calculatoare a Universităţii "Dunărea de Jos" Galaţi, care este subreţea în cadrul reţelei RoEduNet (Romanian Educational Network) are ca nume de subdomeniu ugal. La rândul lor administratorii acestei reţele au decis ca fiecare dintre subdomeniile sale să desemneze o facultate, un serviciu, sau un departament. La rândul lor, dacă este cazul, subdomeniile de facultăţi se pot divide ş.a.m.d. Astfel unele din subdomeniile domeniului ugal sunt:
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
fsea
Facultatea de Ştiinţe Economice şi Administrative
mec nie met edsp st
Facultatea de Mecanică Facultatea de Nave şi Inginerie Electrică Facultatea de Metalurgie şi Ştiinţa Materialelor Facultatea de Educaţie Fizică şi Sport Facultatea de Ştiinţe
2. numărul total de domenii (n) nu este fixat apriori ci depinde numai de sistemul de organizare adoptat. Cele mai generale domenii, şi anume domeniile de pe primul nivel (cele care se scriu cel mai în dreapta), pot fi: generice sau de ţară. Domeniile generice (care indică în general un domeniu organizaţional din care face parte) sunt:
Com
Organizaţii comerciale şi societăţi comerciale
Edu Gov Int Mil Net Org
Instituţii academice şi educaţionale (universităţi, colegii Organizaţii guvernamentale Organizaţii internaţionale (NATO, ONU, etc.) Organizaţii militare SUA (armată, marină) Centre de administrare a reţelelor mari (Internet) Organizaţii non – profit
Dacă domeniul este în afara SUA, atunci se utilizează un domeniu de ţară, care este un cod ce indică ţara de apartenenţă. De obicei, acest domeniu este format din două litere şi coincide cu codul internaţional de marcare a autoturismelor. au ca ch de fr
Austria Canada Elveţia Germania Franţa
it
Italia Polonia România Federaţia Rusă Marea Britanie
pl ro ru uk
Structura arborescentă a specificărilor de domenii ar arăta în felul următor. ro
kappa
ici
fsea
ugal
xgal
antena1
mtm
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
3. într-o comunicaţie sursă - destinaţie, calculatorul sursă este obligat să specifice subdomeniile, începând cu cel mai inferior şi terminând cu cel mai superior care are ca şi subordonat calculatorul destinatar. De exemplu, pentru a se stabili o comunicaţie între calculatoarele ci.fsea.ugal.ro
şi inf.kappa.ro
va trebui să se specifice doar ci.fsea.ugal
şi inf.kappa
deoarece domeniul ro le conţine pe amândouă.
Alte reguli de scriere a adreselor: domeniile sunt separate prin punct (ns.fsea.ugal.ro); numele de domenii nu fac distincţie între literele mari şi literele mici (fsea sau FSEA reprezintă acelaşi lucru); lungimea unui domeniu nu poate depăşi 64 de caractere (ns, fsea, ugal), iar întreaga cale de nume nu trebuie să depăşească 255 de caractere (ns.fsea.ugal.ro). Adresele Internet sunt cele folosite de utilizatori, dar reţeaua înţelege numai adrese IP (adres binare), deci apare necesitatea unui mecanism care să convertească şirurile ASCII în adrese de reţea. Corespondenţa dintre adresele Internet şi adresele IP (adresele numerice recunoscute de calculatoare), după cum am mai spus, o face protocolul DNS. Acest protocol converteşte adresa Internet în adresa IP corespunzătoare calculatorului destinatar. Esenţa DNS-ului constă dintr-o schemă ierarhică de nume de domenii şi a unui sistem de baze de date distribuite pentru
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
implementarea acestei scheme de nume. În principal este utilizat pentru a pune în corespondenţă numele sistemelor gazdă şi adresele destinaţiilor de e-mail cu adrese IP, dat poate fi utilizat şi pentru alte scopuri. În general fiecărei adrese Internet a unei gazde îi corespunde o adresă IP unică. Este posibil însă ca unei adrese IP să-i corespundă mai multe adrese Internet. De exemplu, adresele ns.fsea.ugal.ro, ftp.fsea.ugal.ro şi www.fsea.ugal.ro corespund la aceeaşi adresă IP: "101.140.10.1.". Aceste adrese se numesc adrese sinonime ale aceluiaşi calculator. Astfel, primul nume reprezintă numele propriu-zis al calculatorului, al doilea este numele server - ului FTP, iar al treilea este numele server-ului de Web. Cele două servere se găsesc pe acelaşi calculator ns. Mecanismul DNS presupune că în reţeaua Internet există numeroase calculatoare speciale, numite servere de nume, (NS – Name Server). Fiecare NS conţine două tipuri speciale de informaţii: tabele de corespondenţă între adresele Internet şi adresele IP ale unui grup de calculatoare gazdă aflate în vecinătatea lui; adresele IP şi Internet ale câtorva severe de nume vecine lui. Fiecare domeniu trebuie să aibă desemnat cel puţin un NS care să-i asigure corespondenţa adresă IP – adresă Internet pentru subdomeniile proprii. Este posibil, dacă domeniul este mare, ca aceste corespondenţe să fie distribuite pe mai multe NS ale domeniului respectiv. Atunci când se execută operaţia de recunoaştere a calculatorului destinaţie, se pot întâlni mai multe situaţii: 1. server-ul local cunoaşte adresa destinatarului deoarece este în baza de date a lui. Acest lucru este în general valabil pentru calculatoarele din acelaşi domeniu; 2. server-ul local al reţelei cunoaşte adresa destinatarului deoarece ea a fost solicitată recent de către un utilizator din reţea. În general server - ele păstrează pentru o perioadă de timp adresele solicitate, în scopul optimizării mecanismului de căutare; 3. server-ul local nu cunoaşte adresa cerută, dar ştie cum să o afle. El contactează un server rădăcină, care ştie adresele serverelor de nume (server - DNS) pentru zona celui mai înalt nivel (de exemplu ro).
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
În prezent, mediul Internet este construit din circa 8500 de reţele conectate, aproape 2,5 milioane de calculatoare, circa 21.000 de domenii şi milioane de utilizatori foloseşte resursele sale. Conform conectărilor în reţeaua Internet, un calculator gazdă este subordonat din punct de vedere al comunicaţiilor altui calculator gazdă care subordonează la rândul său alte calculatoare gazdă. Numele unui calculator gazdă reprezintă modul de localizare în structura generală de interconectarea calculatoarelor în reţeaua Internet. Un tip de adrese care extind adresele Internet sunt adresele de specificare a adreselor de Web, care vor fi explicate în capitolul dedicat aplicaţiei WWW.
IV.3. Moduri de conectare la Internet Pentru a avea acces la resursele reţelei Internet, calculatorul trebuie să fie conectat la această reţea, iar pentru aceasta este nevoie de următoarele lucruri: calculatorul dotat cu echipamentele necesare conectării la Internet, unul sau mai multe programe speciale şi un furnizor de servicii Internet (ISP - Internet Service Provider). Cerinţele hardware nu sunt exagerate, dar pentru buna navigare prin Internet este nevoie de următoarele: un calculator; un modem sau o legătură la modem; o denumire pentru conectare, numită şi login name, care mai poate avea şi alte denumiri precum: user name, account name, user ID, member name. Această denumire este utilizată pentru a accesa legătura la Internet. Ea comunică furnizorului de servicii cine este calculatorul care doreşte să acceseze reţeau, pentru ca acesta să ştie dacă va putea permite accesul la reţea. O denumire pentru conectare conţine, în general, până la opt caractere şi, în majoritatea cazurilor, este case-sensitive (contează dacă se utilizează literele mari sau mici); un cont pentru Internet, acesta va conţine pe lângă denumirea pentru conectare şi un nume de domeniu, care va indica locul în care se află
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
contul utilizatorului. De exemplu domeniul flex.ro este furnizorul de servicii Flex, msn.com se referă la sistemul Microsoft Network, compuserve.com este CompuServe, etc.; o parolă (password), în majoritatea cazurilor o parolă poate conţine până la opt caractere, iar aceasta este de tip case-sensitive, la fel ca la denumire; software pentru Internet. Una dintre cele mai rapide modalităţi de conectare la Internet se face prin sistemul Microsoft Network, prin intermediul unei variante a sistemului de operare Windows. Dacă se doreşte utilizarea altui furnizor de servicii Internet se poate utiliza soft-ul de Dial-up şi TCP / IP. Ce este de fapt un furnizor de servicii Internet ? Un furnizor de servicii Internet este orice organizaţie, firmă care are o legătură permanentă la Internet şi care vinde posibilitatea de acces unor persoane, sau organizaţii la acesta. Aceste firme cumpără calculatoare, le conectează la Internet şi asigură contra cost conectarea oricărui utilizator la Internet. Ei îşi stabilesc propriile taxe. Furnizorul de servicii Internet trebuie să pună la dispoziţia abonatului următoarele informaţii: denumirea utilizatorului; parola; numărul de telefon - care va fi utilizat de către modem pentru a stabili legătura cu furnizorul de servicii; adresa IP. Această adresă poate fi atribuită de către furnizorul de servicii în mod "static" sau "dinamic"; adresa serverului DNS. Pentru a conecta un calculator la Internet există mai multe modalităţi (aceste modalităţi de conectare la Internet sunt în contiuă dinamică datorită noilor tehnologii şi componente hardware), şi anume: legătură permanentă; legătură temporară prin linie telefonică: legătură directă prin modem; legătură prin modem şi terminal; legătură prin sistemul de poştă electronică. legătură temporară prin cablu TV.
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
Diferiţi furnizori de servicii Internet utilizează şi alţi termeni pentru aceste tipuri de legături. Legături permanente - în acest caz calculatorul se conectează direct la o
reţea TCP/IP care face parte din Internet, sau la o organizaţie care are o legătură permanentăcaz în care calculatorul va fi un terminal. Acest tip de legătură este cunoscut sub denumirea de legătură dedicată, sau permanentă şi directă. În acest caz furnizorul de servicii montează un router la organizaţia respectivă, care închiriază o linie telefonică pentru a se putea face legătura dintre router şi calculatorul furnizorului de servicii, care mai este cunoscut drept calculator gazdă, sau host. Acest tip de legătură este costisitor, dar oferă acces la toate facilităţile Internet-ului. Legături directe prin modem - este reprezentată adesea drept o legătură
SLIP sau PPP. Acest tip de legătură mai este numită şi conexiune “fullaccess”, şi oferă acces la toate facilităţile Internet. Deci ea este o legătură TCP/IP care este concepută a fi utilizată prin intermediul unei linii telefonice, nu printr-o reţea dedicată. Acest gen de legătură este cel mai bun, după legătura permanentă. Se poate obţine o conectare directă prin modem în schimbul unei taxe de instalare. Acesta fiind un serviciu de tip "dial-in", va fi nevoie de un modem şi de un număr de telefon, pe care îl indică furnizorul de servicii Internet. După formarea numărului de telefon se stabileşte legătura cu calculatorul furnizorului de servicii, care va permite navigarea în Internet, calculatorul utilizatorului fiind identificat de reţea drept calculator gazdă. Legături directe prin modem şi terminal - în cazul acestui tip de legătură
trebuie contactat prin modem calculatorul furnizorului de servicii. Acest tip de legătură este confundat deseori cu legătura directă prin modem, datorită faptului modului de conectare: prin intermediul unui modem pentru a obţine o legătură de tip SLIP sau PPP. În urma conexiunii, calculatorul utilizatorului funcţionează ca un terminal al calculatorului de servicii, şi nu ca un calculator gazdă. În acest caz, toate programele pe care le rulează utilizatorul sunt, de fapt rulate pe calculatorul furnizorului de servicii. Asta înseamnă că toate fişierele transferate sunt efectuate prin intermediul calculatorului furnizorului de servici Internet, şi nu prin intermediul
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
calculatorului utilizatorului. Acest tip de legătură mai poate fi denumită şi legătură interactivă, legătură prin modem, legătură shell, sau “dial-up”. Legături prin sistemul de poştă electronică - în acest caz se pot
transmite mesaje e-mail în Internet şi se pot primi acelaşi gen de mesaje transmise din Internet. O altă categorie este utilizarea sistemului de cablu de televiziune. Dintre furnizorii de servicii Internet recunoscuţi amintim: MSN - The Microsoft Network - reţeaua Microsoft. Sistemul Windows 95 furnizează toate produsele soft necesare conectării la acest serviciu, iar utilizarea lor este foarte simplă. AOL - America OnLine CompuServe Prodigy Fiecare serviciu are un aspect unic şi un mod diferit de instalare şi de accesare a reţelei Internet.
Verificarea cunoştinţelor
1. Specificarea unei adrese pentru navigarea pe Internet se poate face prin următoarele moduri:
Capitolul IV – Internet, scurt istoric
a. b. c. d.
specificare numerică reprezentare internă; reprezentare externă; specificare de domenii.
2. Cele mai utilizate adrese IP sunt cele din clasa: a. A; b. B; c. C; d. D. 3. Unei adrese Internet îi corespunde: a. o singură adresă IP; b. mai multe adrese IP; c. ambele. 4. Numărul de domenii pentru adresele Internet sunt: a. fixe; b. depinde de sistemul de organizare adoptat; c. nu este fixat apriori. 5.
Cea mai uzuală modalitate de conectare la Internet este legătura: a. permanentă; b. directă prin modem; c. prin sistemul de poştă electronică; d. prim modem şi terminal.
Capitolul V – Servicii Internet
CAPITOLUL V Servicii Internet Obiectivele acestui capitol: Care sunt principalele servicii Internet Modelul client / server Serviciile Telnet, FTP Serviciul de poştă electronică Web-ul Diferenţe între modelele OSI şi TCP/IP
Amploarea luată de Internet, precum şi creşterea popularităţii acestuia în rândurile utilizatorilor, fie că sunt persoane fizice sau societăţi, a dus la apariţia unor aplicaţii scrise special pentru manipularea informaţiilor puse la dispoziţie de această mare reţea de calculatoare. Nu se ştie cât de mult se vor dezvolta aceste aplicaţii, până unde se va ajunge. Sugestivă cred că este următoarea afirmaţie făcută de Todd Mafin: „Economia pe Internet este un fenomen pe mai departe, dar Web-ul lipsit de hotare va fi la fel de mare ca şi lumea însăşi. Oamenii cred că în viaţa noastră au avut loc deja multe schimbări. Ei bine, asta nu e nimic comparabil cu ceea ce urmează.” Tradiţional, Internet-ul a avut patru aplicaţii principale, şi anume: poşta electronică (e-mail) – reprezintă facilitatea prin care se poate trimite şi primi mesaje de la orice utilizator al reţelei Internet; newsgroups (grup de ştiri) – este un serviciu de informaţii, prin intermediul căruia se poate participa la discuţiile din grupurile de ştiri existente pe calculatorul conectat; Telnet - conectarea la distanţă la un calculator din reţea;
Capitolul V – Servicii Internet FTP
– permite transferarea de fişiere pe/ de pe un calculator aflat în
reţea; iar în momentul de faţă Web-ul - cea mai populară aplicaţie a Internet-ului, prin intermediul căreia utilizatorii au acces la o varietate de informaţii din toate sferele de activitate, cu ajutorul unui program de navigare numit browser.
V.1. Poşta electronică (e-mail) Milioane de oameni sunt conectaţi într-un fel sau altul la reţeaua Internet şi pot trimite mesaje prin intermediul poştei electronice către aproape orice utilizator din reţea. Uneori singurul motiv pentru care cineva se conectează la Internet este sistemul de poştă electronică, care permite utilizatorilor o comunicare rapidă, uşoară şi eficientă cu ceilalţi utilizatori conectaţi la sistemul Internet. Sistemul de poştă electronică nu este chiar atât de simplu cum pare la prima vedere, dar programele care permit conectarea la acest serviciu sunt foarte diverse, şi implicit fiecare utilizator îşi alege acel produs software pe care îl consideră cel mai apropiat intereselor şi pregătirii sale. Pe scurt, poşta electronică, sau e-mail (electronic mail), reprezintă un instrument puternic şi complex, care permite unui utilizator să trimită orice document creat pe un calculator către oricine are o adresă e-mail. Mesajele e-mail pot conţine text, grafică, alte fişiere ataşate, secvenţe audio sau video; deci putem spune că prin intermediul poştei electronice poate fi transmis orice fişier de tip text sau binar. Sistemul de poştă electronică poate fi utilizat şi pentru a transmite acelaşi mesaj mai multor persoane în acelaşi timp (de exemplu, o felicitare cu ocazia diverselor sărbători se poate scrie o singură dată şi apoi să fie transmisă tuturor prietenilor). În general pentru a putea transmite un mesaj prin intermediul poştei electronice este nevoie de un calculator; un modem care să conecteze
Capitolul V – Servicii Internet
calculatorul la reţeaua telefonică; un program software care va permite utilizarea acestui serviciu de Internet; un acces la Internet, oferit de un provider sau de un serviciu online, şi o adresă de e-mail. Mesajul care se doreşte a fi transmis este preluat în reţeaua Internet de către un server şi apoi livrat calculatorului menţionat în adresa de e-mail. Presupunem că avem calculatorul, modemul, şi serviciile oferite de un provider. Cum este alcătuită o adresă de e-mail ? Adresa e-mail a unui utilizator cu acces la serviciile poştei electronice oferite de reţeaua Internet este o adresă Internet, care are o formă destul de simplă şi anume (a mai fost descrisă şi la adresele Internet):
[email protected]
nume_utilizator este numele (login name) declarat de utilizator
atunci când i se atribuie accesul la serviciile de e-mail (asociat cu o parolă); host este numele calculatorului gazdă cu rol de server de nivel inferior; domeniu este drumul (calea) în arborele unui domeniu principal. Ultimele două componente identifică nodul destinaţie. Adresele de poştă electronică pot fi utilizate şi pentru a transmite mesaje către un utilizator care nu este conectat la Internet ci la altă reţea care are acest serviciu, prin interconectare. Browser-e precum Netscape Navigator/Communicator sau Microsoft Internet Explorer conţin funcţii de poştă electronică destul de extinse, punând la îndemâna utilizatorilor toate cele necesare pentru a coresponda online. Alte programe de e-mail mai cunoscute: Pine, EudoraPro, America Online (AOL), Outlook98, HotCast, Calypso, Messenger 4.5, etc. În general programele de e-mail se numesc clienţi de e-mail. Dintre programele cu rol de client e-mail enumerăm: Outlook Express 2000, Netscape Messenger 4.7x, Calypso, iar dintre clienţii de e-mail de tip web-based: Hotmail, Xahoo, Excite, Mailcity, k.ro, etc. Un sistem de poştă electronică este format din două subsisteme:
Capitolul V – Servicii Internet
agenţi utilizatori – sunt programe locale care permit utilizatorilor să
agenţi de transfer de mesaje – programe sistem care transferă
citească şi să trimită mesaje; mesajele utilizatorilor. Aceste programe sunt de fapt protocoalele prin intermediul cărora are loc transferul mesajelor. Mesajul care se doreşte a fi trimis, numit mesaj e-mail, este format din două părţi: mesajul propriu-zis şi un antet, care va conţine informaţii necesare pentru agenţii utilizatori. Mesajul este preluat apoi de către un agent de transfer de mesaje, care este prezentat de un protocol. Pentru a primi sau a trimite un mesaj, un calculator trebuie să comunice cu un server de e-mail folosind un anumit protocol de livrare, care trebuie ales în momentul în care se configurează software-ul de e-mail. Dintre protocoalele de livrare cele mai utilizate: POP (Post Office Protocol - protocol de poştă), este un protocol simplu utilizat pentru aducerea mesajelor dintr-o cutie poştală aflată pe un server la distanţă. Scopul acestui protocol este de a aduce poşta electronică de la distanţă şi de a o depozita pe calculatorul local al utilizatorului, pentru a fi citită mai târziu, după ce utilizatorul se deconectează de la reţea. Este cel mai vechi protocol, prima versiune a fost definitivată în anul 1984, ajungându-se în prezent la POP3. Acest protocol permite unui calculator să accesese dinamic server-ul (staţia primeşte mesajul, care în prealabil este stocat pe server). În mod normal, mesajele , după ce sunt transmise către clientul de email sunt şterse. Serviciul POP3 utilizează portul 110; IMAP (Interactive Mail Access Protocol, sau Internet Message Access Protocol - Protocol Interactiv, sau de Acces la Mesaje Internet), este un protocol care a fost proiectat pentru a ajuta utilizatorii care folosesc mai multe calculatoare: un calculator la birou, un calculator acasă, un calculator portabil, să-şi poată citi mesajele. În acest caz server-ul de e-mail păstrează un depozit central de mesaje la care accesul poate fi realizat de pe orice calculator. În comparaţie cu protocolul POP3, IMAP nu copiază poşta electronică pe calculatorul personal al utilizatorului, datorită faptului că acesta poate avea mai multe calculatoare;
Capitolul V – Servicii Internet
DMSP (Distributed Mail System Protocol - protocol distribuit
pentru sistemul de poştă), este un protocol care permite utilizatorilor să aducă poşta electronică de pe server-ul de e-mail pe un calculator (de la birou, de acasă, sau portabil), şi apoi să se deconecteze de la server. În afara acestor protocoale de livrare, programele de e-mail utilizează şi alte protocoale care asigură accesul la server-ul de poştă electronică. Dintre aceste standarde de poştă electronică, numite şi protocoale de acces, mai cunoscute amintim: ISO localizează activităţile de procesare a mesajelor electronice la nivelul 7 (nivelul aplicaţie) al modelului de referinţă OSI. Acesta permite ca diferite reţele, care rulează sisteme de operare diferite, să poată comunica indiferent de deosebirile existente între sistemele de operare respective; X.400, reprezintă un set de standarde referitoare la prelucrarea mesajelor, dezvoltat de CCITT, şi care este independent de componentele hardware şi software; X.500, reprezintă setul de servicii de directoare dezvoltat de CCITT pentru a-i ajuta pe utilizatorii reţelelor distribuite să localizeze utilizatori ai altor reţele, cărora doresc să le trimită mesaje; SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - Protocol Simplu de Transfer de Poştă), este un protocol pentru transferul mesajelor între două calculatoare din reţea aflate la distanţă. Este un protocol folosit în Internet, şi face parte din familia de protocoale TCP/IP. Funcţionează împreună cu programe de poştă electronică, oferind atât pentru client cât şi pentru server funcţii de transmitere şi recepţionare a mesajelor e-mail; MHS (Message Handlig Service), este un standard popularizat de către firma Novell. Se aseamănă cu X.400 prin faptul că un calculator din reţea, serverul MHS, transmite mesaje între calculatoare care folosesc sisteme e-mail diferite; MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions - extensii de poştă cu scop multiplu), este un protocol prin intermediul căruia se pot transmite şi recepţiona şi mesaje non ASCII: imagini, audio, video, etc.
Capitolul V – Servicii Internet
Pentru ca un anumit protocol să poată fi considerat performant, adică să ofere facilităţi cât mai multe, trebuie să aibă următoarele caracteristici: să fie compatibil cu standardele Internet; să trimită, să regăsească şi să salveze mesajele; să poată gestiona directori de pe un alt calculator; să poată actualiza starea unor mesaje; să poată partaja cutia de poştă electronică. Atunci când se alege un client de e-mail ar trebui să se aibă în vedere următoarele: ce standarde suportă: IMAP4 sau POP3 ? capabilitatea de lucru cu conturi de e-mail multiple, atât cu POP3 cât şi cu IMAP4; posibilitatea de a aduce de pe server doar mesajele dorite, celelalte fiind eliminate prin filtre; posibilitatea de arhivare a mail-urilor, precum şi importul şi exportul textelor; ergonomia, care reprezintă interfaţa cu utilizatorul, modul de explicitate a erorilor intervenite şi documentelor disponibile; funcţionalitatea: în ce măsură clientul de e-mail îndeplineşte şi atinge cerinţele utilizatorului, prin opţiunile puse la dispoziţie; resurse: necesităţile sistemului pentru fiecare aplicaţie în parte pentru a rula optim şi fără întreruperi; dacă suportă format HTML. Prin prisma cerinţelor de mai sus, vom analiza câteva dintre programele de e-mail mai cunoscute: The Bat!, nu suportă protocolul IMAP; filtrele sunt foarte bine realizate; nu suportă în schimb format HTML la compunerea unui nou mesaj şi opţiunile elementare de formatare a textului. Calypso, suportă ambele protocoale POP3 şi IMAP4, şi conturi de mail multiple; nu prezintă suport pentru HTML, în schimb este un client de e-mail ergonomic. Messenger, suportă toate standardele Internet majore; protocolul principal este IMAP4 şi nu POP3; la capitolul de filtrare a mesajelor este destul de limitat, din cauza criteriilor şi acţiunilor minimale pe care le pune la dispoziţie. Eudora Pro, este unul dintre cei mai vechi clienţi de e-mail. Suportă atât POP3 cât şi IMAP4; există posibilitatea de a gestiona mai multe conturi de e-mail ale unui singur utilizator. Eudora pune la dispoziţia
Capitolul V – Servicii Internet
utilizatorului filtre destul de capabile. Outlook 98, 2000, oferă suport pentru toate standardele existente; este dotat cu o interfaţă foarte flexibilă şi uşor de folosit, precum şi filtre destul de uşor de definit. De exemplu programul pentru poştă electronică Outlook are aspectul următor.
Figura 5.1. Outlook Express Atunci când se doreşte transmiterea unui mesaj se alege din bara de instrumente Create Mail, care va avea ca efect deschiderea următoarei ferestre destinate scrierii mesajului de transmis:
Capitolul V – Servicii Internet
Figura 5.2. Fereastra New Message din Outlook Express Dacă se utilizează Netscape 6.2, pentru a transmite un mesaj din bara de meniuri se alege meniul Tasks şi apoi opţiunea Mail & Newsgroups; care va determina apariţia ferestrei pentru trimiterea / citirea mesajelor. Aici se va alege opţiunea New Msg, care va avea ca efect afişarea următoarei ferestre.
Figura 5.3. Compunerea mesajelor utilizând utilitarul de poştă electronică Netscape
Capitolul V – Servicii Internet
Se observă că indiferent de programele utilizate pentru transmiterea poştei electronice (Outlook, Netscape, etc.), trebuiesc completate anumite câmpuri, fiecare având o anumită semnificaţie. Cele mai importante câmpuri care trebuiesc completate sunt:
To – în linia de editare se va scrie numele şi adresa destinatarului; Cc (Carbon Copy) - aici se va scrie şi alte adrese, dacă mesajul de
transmis trebuie să ajungă la mai multe persoane; Subject - se prezintă pe scurt subiectul mesajului; From - numele şi adresa expeditorului; Sender - poate desemna o persoană sau un sistem, în cazul în care expeditorul corespondenţei nu este acelaşi cu cel care a conceput efectiv textul. Majoritatea programelor de e-mail prezintă şi facilităţi pentru trimiterea de imagini, fişiere scrise în alte editoare de texte, etc. Pentru a putea transmite şi astfel de fişiere (care sunt tratate ca entităţi separate) se utilizează opţiunea Attachments (vezi figura 5.3). La primirea mesajului destinatarul este atenţionat că mesajul primit conţine şi un astfel de fişier. Dintre sistemele de e-mail avansate, care conţin porţi, şi care în general se numesc portaluri, enumerăm: Microsoft Exchange, Microsoft Mail. În general, sistemele de poştă electronică pun la dispoziţie cinci funcţii de bază, şi anume: 1. Compunerea - se referă la procesul de creare a mesajelor. Pentru compunerea mesajelor se poate utiliza orice editor de text, dar sistemul însuşi pune la dispoziţie un editor pentru compunerea mesajelor, dotat cu anumite facilităţi pe care le oferă utilizatorului: extragerea adresei iniţiatorului din mesajul primit, inserarea automată în locul potrivit din cadrul răspunsului; 2. Transferul - se referă la trimiterea mesajului de la emiţător (sursă) la receptor (destinatar). Aceasta necesită stabilirea unei conexiuni la destinaţie, sau la un calculator intermediar, emiterea mesajului şi eliberarea conexiunii; 3. Raportarea - se referă la informarea emiţătorului (sursei) despre ce s-a întâmplat cu mesajul transmis, şi anume: a fost livrat, a fost
Capitolul V – Servicii Internet
respins, a fost pierdut ? În funcţie de aplicaţia utilizată aceste servicii pot fi mai mult sau mai puţin prezente; 4. Afişarea - se referă la afişarea mesajelor la destinatar, pentru a putea fi citită poşta. În funcţie de aplicaţia utilizată uneori pot fi necesare conversii sau trebuie apelat un program de vizualizare special; 5. Dispoziţia - se referă la ceea ce face destinatarul cu mesajul, după ce l-a primit: eliminarea lui înainte de citire, eliminarea lui după citire, salvarea sa, ş.a.m.d.
V.1.1. Poşta electronică şi pager-ul Serviciile de poştă electronică oferite de Internet încep să funcţioneze în regim integrat cu alte mijloace de comunicaţie, oferind avantaje suplimentare, care nu pot fi atinse decât prin funcţionarea combinată a mai multor mijloace de comunicaţie.
Figura 5.4. Comunicarea mesajelor pager prin Internet Accesul la cutia de poştă electronică, atunci când posesorul este departe de calculatorul său, are o rezolvare prin posibilitatea rutării mesajelor e-mail
Capitolul V – Servicii Internet
către pager-ul alfanumeric. Obţinerea mesajului din poşta electronică nu necesită nici măcar formarea numărului furnizorului de servicii Internet. Activarea acestui serviciu este simplă şi depinde numai de capacitatea pager-ului (numărul maxim de caractere utilizat). Formatul adresei E-mail Paging este similar cu orice altă adresă de poştă electronică, iar mesajul primit va avea un antet cu adresa e-mail a expeditorului, urmat de textul mesajului. Timpul scurs între introducerea mesajului şi momentul recepţionării acestuia, depinde de traficul din Internet, dar se situează în limite rezonabile, ţinând cont că Internet-ul este o reţea globală.
V.1.2. Poşta electronică şi telefonia celulară Până acum, obţinerea poştei electronice se putea face prin conectarea unui calculator client la server-ul furnizorului de servicii Internet, iar în situaţia în care utilizatorul era într-o călătorie, el avea nevoie de un laptop. Serviciul Airmail livrează poşta electronică pe ecranul telefonului mobil, putându-se folosi chiar tastatura telefonului pentru a se trimite un email. Când soseşte un e-mail, telefonul va semnala apariţia mesajului, acesta putându-se citi după dorinţa destinatarului. Serviciul este disponibil pentru telefonia GSM în întreaga lume, prin mecanismul de roaming, cu condiţia abonării la reţeaua telefonică digitală cea mai apropiată care oferă acest serviciu.
V.2. Transferul de fişiere Această aplicaţie Internet este cunoscută sub numele de FTP (File Transfer Protocol). Serviciul FTP a fost unul din primele servicii dezvoltate pentru Internet. Prin intermediul său se pot transfera fişiere de pe un calculator pe un alt calculator, care se află la distanţă unul faţă de celălalt. Condiţia este ca cele două calculatoare să fie conectate la reţeaua Internet.
Capitolul V – Servicii Internet
Protocolul pe care se bazează, numit FTP, permite căutarea prin listele de fişiere disponibile în diferite servere aflate la distanţă şi în final primirea informaţiilor dorite. Calculatorul de la care se face conectarea se numeşte „gazdă locală”, sau „local host”, iar calculatorul la care se doreşte conectarea se numeşte „gazdă la distanţă”, sau „remote host”. Există două tipuri de transferuri de fişiere: download, caz în care se preia informaţia de pe server (remote host) şi se aduce pe calculatorul personal (local host); upload, caz în care se depune o informaţie pe calculatorul server.
Figura 5.5. Comenzile utilizate de FTP Pentru ca un utilizator să se poată conecta la un calculator din Internet folosind serviciul FTP, trebuie ca acel calculator aflat la distanţă să aibă instalat un server de FTP. Pentru a executa aceste tipuri de transferuri trebuie ca utilizatorul să aibă dreptul de citire, respectiv scriere, pe serverul respectiv. În mod normal pentru a avea acces la un server FTP, trebuie să ca utilizatorul să aibă un cont (nume de utilizator şi o parolă) pe acel calculator aflat la distanţă. În general administratorii sistemelor la care ne conectăm permite prin intermediul unui cont special, numit anonymous, accesul la anumite fişiere cu acces liber.
Capitolul V – Servicii Internet
V.3. World Wide Web Web-ul (World Wide Web sau WWW - pânza de păianjen mondială) este unul dintre cele mai interesante servicii oferite de reţeaua Internet, fiind instrumentul care a revoluţionat accesul la Internet. Web-ul este mai mult decât o simplă reţea de calculatoare care se bazează pe tehnologiile Internet, el permite utilizatorului unui calculator să acceseze informaţii aflate pe un alt calculator din reţea, fiind un sistem cu o arhitectură client / server. Apărut în 1989 la CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire – Centrul European de Fizica Particulelor), din necesitatea de a permite cercetătorilor din întreaga lume să colaboreze utilizând colecţii de rapoarte, planuri, desene, fotografii şi alte tipuri de documente aflate într-o continuă modificare, Web-ul a făcut din Internet o reţea accesibilă tuturor celor care sunt conectaţi. Totul a început în martie 1989 când Tim Berners-Lee, fizician la CERN şi Robert Cailliau, propun implementarea unei interfeţe utilizator bazată pe elemente grafice, concept nou în ceea ce priveşte accesul la informaţie, numit hypertext, un mod de a lega şi accesa informaţiile asemeni unei ţesături de noduri, din care utilizatorul poate să culeagă ceea ce are nevoie. Robert Cailliau şi Tim Berners Lee au numit programul care permite navigarea prin Web şi culegerea informaţiilor browser (interfaţa între utilizatorul WWW şi reţea), iar numele noului sistem s-a numit World Wide Web. Primul browser creat de Tim Berners Lee s-a numit WorldWideWeb, iar mai târziu l-a redenumit Nexus. Tim Berners-Lee şi echipa sa au dezvoltat primele versiuni pentru cele patru componente cheie necesare serviciului Web, şi anume: protocolul HTTP; limbajul de descriere a hipertextului HTML; server-ul de Web; browser-ul. Crearea Web-ului a fost justificată de nevoia de comunicare între oamenii de ştiinţă din întreaga lume, precum şi între aceştia şi studenţii care
Capitolul V – Servicii Internet
participau la diferite proiecte comune. Desigur, legătura exista şi înainte prin e-mail. Ceea ce lipsea era o bază de date globală pentru toate tipurile de documente, care să poată fi reactualizată fără probleme. Această bază de date ar trebui să funcţioneze ca o carte: cu ajutorul unor indici globali să poată fi găsite uşor informaţiile necesare. Structura propusă de Tim Berners Lee nu permitea includerea elementelor multimedia, motiv pentru care în 1990 Steve Jobs dezvoltă sistemul de calcul NeXT care permite utilizatorilor crearea, editarea, vizualizarea şi transmiterea documentelor prin Internet. Ceea ce a rezultat este actualul Web: o bază de date hypertext, la nivel mondial, care poate furniza pe lângă text şi sunet şi imagini în toate formatele (GIF, TIF, JPEG, etc.). Dintre evenimentele mai importante privind dezvoltarea Web-ului amintim: Prima utilizare publică a Web-ului a avut loc în ianuarie 1992, la Geneva, Elveţia, unde cercetătorii au avut acces la date Web din site-ul Web al CERN, încurajând crearea de servere web. Cercetătorii au avut acces la aceste date prin intermediul browser-ului. Prima interfaţă grafică ce a permis accesarea acestor documente a apărut în februarie 1993 şi se numea Mozaic, autorul său fiind Marc Andreessen, de la NCSA (National Center for Supercomputing Applications - Centrul Naţional pentru Aplicaţiile Supercalculatoarelor). În aprilie 1993, după aproape un an şi jumătate de la introducerea Web-ului, existau 1000 de servere Web. În anul 2000 numărul acestora era mai mare de 20 milioane. În 1994, CERN şi MIT (Massachusetts Institute of Technology) au format Consorţiul World Wide Web. World Wide Web, sau prescurtat W3C, este un consorţiu industrial (membrii săi sunt reprezentanţii diferitelor firme producătoare) care împreună cu IAB (Internet Advisory Board), defineşte standardele WWW. Directorul general nu este un manager de firmă, ci un om de ştiinţă: Tim Berners-Lee. Scopul acestui consorţiu are
Capitolul V – Servicii Internet
drept obiectiv dezvoltarea Web-ului pe baza standardelor deschise, independent de producători, standardizarea protocoalelor, şi încurajarea legăturilor dintre site-uri. Pe lângă munca de standardizare, W3C pune la dispoziţia dezvoltatorilor şi utilizatorilor colecţii de informaţii despre World Wide Web. Munca din W3C este coordonată în SUA de către LCS (MIT Laboratory for Computer Sciences) – http://www.w3.org - în Franţa de către INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique) – http://www.inria.fr, şi în Japonia de către Universitatea Keio http://www.keio.ac.jp. În 1994 Marc Andreessen părăseşte NCSA şi înfiinţează Mozaic Communications, care în 1995 devine Netscape Communications Corporation, având drept scop dezvoltarea de software pentru Web. Pe zi ce trece Web-ul câştigă tot mai mulţi adepţi şi popularitatea acestuia este în continuă creştere. O întrebare firească pe care şi-o poate pune fiecare ar fi: Web-ul este o reţea de calculatoare la fel ca Internet-ul? Răspunsul este NU. Internet-ul furnizează suportul de comunicaţie pentru Web. Folosirea termenului de Web se referă la totalitatea colecţiilor de site-uri şi informaţii (milioane de documente legate între ele, care se găsesc pe calculatoare răspândite în întreaga lume) ce pot fi accesate prin protocolul HTTP în momentul în care utilizatorul este conectat la Internet. Web-ul este cel mai mare rezervor de informaţie electronică din lume. O altă întrebarea firească pe care şi-o pune fiecare atunci când vrea să navigheze pe Web este: de ce are nevoie? Pentru a putea naviga pe Web, este nevoie de: un calculator, modem, o legătură telefonică (în cazul în care calculatorul respectiv nu face parte în mod direct din Web), un furnizor de servicii Internet şi un program special, numit şi program de navigare, care se numeşte browser, prin intermediul căruia utilizatorul cere şi obţine informaţiile dorite.
Capitolul V – Servicii Internet
INTERNET Conexiune Internet dedicată Conexiune prin linie telefonică
Figura 5.6. Conectarea la Internet printr-un provider De asemenea, se ştie că un furnizor de servicii Internet este o societate care are unul sau mai multe calculatoare conectate la Internet. Utilizând modemul, calculatorul se poate conecta la modemul serverului furnizorului de servicii Internet. După conectarea la calculatorul furnizorului, programul browser va permite accesul la Web. Figura 5.6. ilustrează legăturile între calculatorul client şi serverul furnizorului de servicii Internet. De obicei, furnizorul de servicii Internet solicită o taxă lunară pentru furnizarea accesului la Internet. Acesta poate să ceară şi o taxă iniţială de instalare şi poate limita timpul de conectare lunar. De aceea este bine să alegem furnizorul care ne poate oferi serviciile de care avem nevoie, şi nu pe care ni le poate oferi un furnizor. Browser-ul este un program care permite vizualizarea, examinarea şi comunicarea cu documente Web, fiind de fapt interfaţa între utilizatorul WWW şi reţea. Browser-ul Web interacţionează cu server-ul Web printr-o relaţie client/server. În general browser-ul, în calitate de client, cere serverului să-i trimită anumite documente, pe care le afişează apoi într-o fereastră pe ecranul calculatorului. Browser-ul permite vizualizarea datelor
Capitolul V – Servicii Internet
trimise de serverul de Web. Primele browser-e, apărute la începutul anilor 1990 nu aveau multe funcţii şi erau relativ simple. Odată cu creşterea utilizării Web-ului, a crescut şi gradul de utilizare a imaginilor grafice în cadrul documentelor. Datorită includerii elementelor de grafică, browser-ele au devenit mai complexe. Astăzi, majoritatea browser-elor pot lucra cu text şi grafică şi există o multitudine de browser-e (numite şi instrumente grafice), care permit explorarea în Internet, cele mai cunoscute fiind: Netscape Navigator, Netscape Communicator, Microsoft Internet Explorer, Mozaic. Browser-ul Netscape conţine o gamă completă de aplicaţii, incluzând navigaţia în Web, poştă electronică, grupuri de discuţii şi suport pentru obiecte în direct (multimedia interactiv), care include cadre, multimedia online, JavaScript şi applet-uri Java. În plus Netscape poate lucra cu documente care conţin tabele, animaţie, secvenţe audio şi video şi obiecte 3D.
Figura 5.7. Browser-ul Netscape
Capitolul V – Servicii Internet
Firma Microsoft are propriul browser, şi anume Internet Explorer care acceptă limbajul Java, extensii HTML, VRML şi scrierea de programe Java, precum şi ActiveX, şi XML. VRML (Virtual Reality Modelin Language) este un limbaj descriptiv
asemănător cu limbajul HTML, deosebirea constă în faptul că nu stabileşte documente hypertext, ci scene tridimensionale. Dezvoltarea lui VRML a început în anul 1994 la World Wide Web Conference, care are loc în fiecare an la Geneva, Elveţia. VRML nu înlocuieşte HTML şi nici nu reprezintă o extindere a lui. Ambele limbaje sunt proprii.
Figura 5.8. Browser-ul Internet Explorer Am spus că prin intermediul unui browser se pot vizualiza diferite documente Web. Aceste documente Web sunt realizate în marea lor majoritate cu ajutorul unui limbaj, numit HTML (HyperText Markup Language - limbaj de marcare hipertext), care permite utilizatorilor să producă pagini care includ text, grafică şi indicatori către alte pagini de Web. HTML nu este un limbaj de programare, ci mai degrabă un set de reguli utilizate pentru formarea unui document Web. Atunci când se creează un document hipertext utilizând HTML, trebuie respectat un set de reguli. În
Capitolul V – Servicii Internet
general orice program de navigare are o opţiune View | Source, care permite afişarea paginii curente în format HTML în loc de forma interpretată. Utilizând HTML se pot afişa pagini de Web statice, care includ tabele şi poze.
V.3.1. Macrostructura World Wide Web-ului Numărul de aplicaţii, tehnologii software care au apărut de la începutul Web-ului este imens, şi el este în continuă creştere. Aceste tehnologii software pot fi împărţite în două mari categorii: aplicaţii / tehnologii bazate pe parte de server (Server Slide); aplicaţii / tehnologii bazate pe parte de client (Client Slide). Internet-ul are o arhitectură client/server, deci Web-ul se bazează pe această arhitectură, care presupune existenţa unui server şi a unui client. În cadrul acestei arhitecturi lucrurile sunt relativ simple: pe baza cereri emisă de client, server-ul va analiza şi va răspunde acestuia. Mai putem spune că server-ul oferă servicii clienţilor din reţea care cer acest lucru; sau mai putem spune că server-ul produce resurse, iar clientul consumă aceste resurse. Într-o aplicaţie, un program poate fi în acelaşi timp atât client cât şi server. Prin client şi server, în situaţia de faţă, se înţeleg procese, nu calculatoare. Vorbim deci de un proces server şi de un proces client. Definiţie Orice aplicaţie în care solicitantul acţiunii este un sistem de calcul (sau un proces) şi executantul acţiunii este un alt sistem de calcul (sau un alt proces) este o aplicaţie client/server.
Capitolul V – Servicii Internet
Cerere Răspuns
Browser client
Server HTTP
Figura 5.9. Model client/server Modelul tipic client/server împarte aplicaţia de reţea în două părţi: partea de client şi partea de server. Prin definiţie, partea de client a unei legături de reţea cere informaţii sau servicii de la partea de server. Partea de server a conexiunii răspunde cererilor clientului. Cu alte cuvinte, în modelul de programare client/server, o aplicaţie Web realizează două funcţii separate şi bine definite: cererea de informaţii şi răspunsul la cererile de informaţii. Programul care cere informaţii funcţionează ca un program client, ca un browser. Tipurile de arhitecturi client/server pe care se bazează serviciul Web sunt de mai multe tipuri: pe două niveluri (two tiers); pe trei niveluri (three tiers); pe mai multe niveluri (n tiers). Arhitectura client / server pe două niveluri împarte aplicaţia în două: clientul şi serverul. Clientul este responsabil în primul rând cu prezentarea
datelor către client, iar serverul este responsabil în primul rând de furnizarea serviciilor de date către client.
Capitolul V – Servicii Internet
Figura 5.10. Arhitectura client/server pe două niveluri Arhitectura client/server pe trei niveluri a apărut datorită creşterii complexităţii aplicaţiilor care puteau fi desfăşurate pentru terţi sau mii de utilizatori.
Figura 5.11. Arhitectura client/server pe trei niveluri Clientul de Web Din punct de vedere al utilizatorului, Web-ul reprezintă o colecţie uriaşă de documente care sunt răspândite în întreaga lume, sub forma unor pagini. Fiecare pagină poate să conţină legături către alte pagini, aflate oriunde în lume. Utilizatorul poate să aleagă o legătură care îi va aduce pagina indicată de legătură. Acest proces se poate repeta la nesfârşit, fiind posibil să se traverseze în acest mod sute de pagini legate între ele. Despre paginile care indică spre alte pagini se spune că utilizează hipertext (termenul de hypertext, în limba engleză, a fost inventat de Ted Nelson, care l-a definit
Capitolul V – Servicii Internet
ca fiind "o scriere nesecvenţială"). Deci când utilizăm termenul de hypertext în legătură cu Web-ul, acesta se referă la o secţiune a unui document HTML. Hypertextul trebuie interpretat ca un text care identifică o legătură la o altă informaţie Web, de obicei un alt document Web. În mod tradiţional, când se creează un document Web, hypertextul este identificat prin îngroşarea sau sublinierea hypertextului, pentru a-l deosebi de textul simplu. Paginile pot fi vizualizate cu ajutorul browser-ului. Programul de navigare aduce pagina cerută, interpretează textul şi comenzile de formatare conţinute în text şi afişează pagina pe ecran. Majoritatea paginilor de Web încep cu un titlu, conţin informaţii (text obişnuit sau formatat, imagini, hiperlegături, etc.) şi se termină cu adresa de poştă electronică a celui care menţine pagina. Hiperlegăturile sunt uşor de recunoscut, deoarece atunci când utilizatorul poziţionează mouse-ul pe ele forma cursorului se modifică; ele sunt în general imagini sau şiruri de caractere care reprezintă legături către alte pagini, şi sunt afişate în mod diferit, fiind subliniate şi / sau colorate cu o culoare specială. Pentru a selecta o legătură, utilizatorul va plasa cursorul pe zona respectivă (prin utilizarea mouse-ului sau a săgeţilor) şi va comanda selecţia (click pe butonul stâng al mouse-ului, sau apăsarea tastei ENTER).
Figura 5.12. Hiperlink către altă pagină Web
Capitolul V – Servicii Internet
Majoritatea programelor de navigare au numeroase butoane şi opţiuni care ajută navigarea prin Web. Multe au un buton pentru revenirea la pagina anterioară (Back), un buton pentru a merge la pagina următoare (Forward), un buton pentru selecţia paginii personale (Home). Majoritatea programelor de navigare mai au un buton sau un meniu pentru înregistrarea unei adrese de pagină (Bookmark) şi un altul care permite afişarea unor adrese înregistrate, făcând posibilă revenirea la o pagină cu ajutorul unei simple selecţii realizate cu mouse-ul. Paginile pot fi salvate pe disc sau tipărite. Sunt posibile numeroase opţiuni pentru controlul ecranului şi configurarea programului de navigare conform dorinţei utilizatorului. În afară de text obişnuit (nesubliniat) şi hipertext (subliniat), paginile de Web pot să conţină iconiţe, desene, fotografii, hărţi. Nu toate paginile sunt afişabile. De exemplu, pot să existe pagini care conţin înregistrări audio, clip-uri video sau pe amândouă. Dacă paginile de hipertext sunt combinate cu alte tipuri de pagini, rezultatul se numeşte hiper-media. Dacă în urmă cu câţiva ani numai o parte din programele de navigare puteau să afişeze orice tip de hiper-media, în momentul de faţă majoritatea browser-elor pot să facă acest lucru. De cele mai multe ori, browser-ele care nu pot afişa aceste pagini, verifică un fişier de configurare pentru a afla modul în care să trateze datele primite. În mod normal, fişierul de configurare conţine numele unui program de vizualizare extern sau al unui program auxiliar pentru aplicaţie, care va fi utilizat pentru a interpreta conţinutul paginii aduse. Utilizarea unui generator de voce ca program auxiliar permite şi utilizatorilor orbi să acceseze Web-ul. Şi în acest domeniu, al hiper-mediei, trebuiesc respectate nişte reguli, standarde, dintre care s-au impus următoarele: standardul JPEG (Joint Photographic Experts Group - grupul comun al experţilor fotografi) este un standard utilizat pentru comprimarea imaginilor cu tonuri continue (de exemplu, fotografii). El a fost dezvoltat de experţii în fotografii lucrând sub auspiciile ITU, ISO şi IEC, un alt organism de standarde; standardul MPEG (Motion Picture Experts Group - grupul experţilor în filme). Acest standard se bazează pe algoritmii principali folosiţi pentru compresia video şi sunt standarde internaţionale din 1993. Deoarece filmele conţin atât imagini cât şi
Capitolul V – Servicii Internet
sunete, MPEG le poate comprima pe amândouă, dar deoarece video ia multă lărgime de bandă şi de asemenea conţine mai multă redundanţă decât audio, ne vom concentra întâi asupra compresiei video MPEG. Internet-ul şi-a implementat propriul său sistem multimedia digital, numit MBone (Multicast Backbone - coloana vertebrală cu trimitere multiplă). Acesta este un fel de radio şi televiziune Internet. Spre deosebire de video la cerere, unde accentul cade pe selectarea şi vizualizarea filmelor precomprimate memorate pe un server, MBone este folosit pentru difuzare audio şi video în formă digitală în lumea întreagă prin Internet. Este operaţional de la începutul anului 1992. Multe conferinţe ştiinţifice, în special întâlniri IETF, au fost difuzate, la fel ca şi evenimentele ştiinţifice notabile, cum ar fi lansarea navetelor spaţiale. Pentru persoanele care vor să înregistreze digital o emisiune MBone, există şi software-ul corespunzător. Alte programe auxiliare conţin interpretoare pentru limbaje speciale pentru Web, permiţând aducerea şi execuţia programelor din paginile de Web. Acest mecanism permite extinderea funcţionalităţii Web-ului. Multe pagini de Web conţin imagini de dimensiuni mari, pentru care încărcarea durează foarte mult. Unele programe de navigare tratează problema încărcării lente aducând şi afişând mai întâi textul şi apoi imaginile. Această strategie oferă utilizatorului ceva de citit cât timp aşteaptă, şi în acelaşi timp îi permite să renunţe la pagina respectivă dacă nu este destul de interesantă ca să merite aşteptarea. O altă strategie este de a oferi opţiunea de a dezactiva aducerea şi afişarea automată de imagini. Unele pagini de Web conţin formulare care cer utilizatorului să introducă informaţii. Aplicaţiile tipice pentru formulare sunt căutările într-o bază de date pentru o intrare specificată de utilizator, comandarea unui produs sau participarea la un sondaj de opinie. Cele două mari aplicaţii Web pe partea de client (Netscape Navigator şi Microsoft Internet Explorer) nu se prea înţeleg unele cu altele. În urma acestor neconcordanţe, în ultimii ani a luat naştere o nouă semitehnologie
Capitolul V – Servicii Internet
numită CrossBrowsing (metode de care un programator web se poate folosi în crearea unui cod compatibil cu toate browser-ele existente). Un browser poate folosi plug-in-uri (aplicaţii care pot fi ataşate browserului, care pot interacţiona cu acesta ducând uneori la rezultate surprinzătoare). Dintre acestea amintim tehnologia VRML şi tehnologia ShockWave. Aplicaţii bazate pe partea de server Web Acestea sunt menite a fi folosite în cadrul server-elor Web. Termenul de server Web se referă la unul din calculatoarele ce se află în reţea; el poate avea la bază diferite platforme software (sisteme de operare) astfel încât utilizatorii nu vor şti niciodată ce se află dincolo de un simplu click în browser. Pentru a avea acces la informaţiile din Internet, un calculator accesează un server de Web. În general acestea sunt servere HTTP. A nu se confunda noţiunea de server web (care este un calculator conectat la reţeaua Internet) cu server HTTP (aplicaţia software ce rulează pe un server Web şi asigură transferul de informaţii dintre server-ul Web şi browser-ul utilizatorilor). Protocolul de transfer standard care descrie cererile şi răspunsurile permise utilizat de Web este HTTP (HyperText Transfer Prototcol - protocol de transfer pentru hipertext). Accesarea resurselor Internet Am văzut că Web-ul reprezintă o colecţie imensă de documente, la care orice utilizator conectat la Internet are acces. Pentru a putea accesa o pagină utilizatorul ar trebui să ştie: 1. cum se numeşte pagina; 2. cum este localizată pagina; 3. cum se face accesul la pagină. Pentru a localiza o resursă Internet trebuie să specificăm unde se găseşte resursa respectivă. Soluţia aleasă pentru specificarea unei resurse se numeşte URL (Uniform Resource Locator - adresă uniformă pentru localizarea resurselor), şi care de fapt reprezintă o adresă Internet a unui document
Capitolul V – Servicii Internet
Web. Pentru a găsi o informaţie într-o carte, cititorul consultă indexul cărţii, pentru a găsi o resursă Web, trebuie să-i specifice adresa. Browser-ele Web utilizează URL-uri pentru localizarea resurselor Web. Pentru aceasta trebuie să se specifice: fişierul şi directorul (folder-ul) unde se găseşte acesta; calculatorul din reţeaua Internet pe care este stocat fişierul respectiv; modul în care fişierul poate fi transferat pe reţea. Deci, pentru specificarea unui URL se va utiliza trei componente: protocolul; numele DNS al calculatorului pe care este memorat fişierul; un nume local, care indică în mod unic pagina (este numele fişierului care conţine pagina). sau protocol://nume_DNS/nume_local
adică protocolul utilizat, numele DNS al calculatorului pe care este memorat fişierul şi un nume local, care indică în mod unic pagina.
Figura 5.13. Adresa de accesare a unei pagini Web, URL Deci, adresa Internet specificată în figura de mai sus este: http://www.bumerang.ro/obiectiv1.html
Acest URL are cele trei componente: protocolul, http; numele DNS al serverului, www.bumerang.ro; numele fişierului, obiectiv1.html.
Capitolul V – Servicii Internet
În modul de specificare al adreselor Web se pot utiliza notaţii care reprezintă prescurtări standard. De exemplu ~user/ poate să fie pus în corespondenţă cu directorul WWW al utilizatorului user, folosind convenţia că o referinţă la directorul respectiv implică un anumit fişier, de exemplu welcome.html. Printre protocoalele cele mai utilizate enumerăm: http, care este protocolul nativ pentru Web, deci indică faptul că pagina respectivă se găseşte pe un server HTTP (numit şi server Web); exemplu: http://www.bumerang.ro/obiectiv1.html; ftp, este un protocol utilizat pentru accesul la fişiere prin FTP, protocolul Internet de transfer de fişiere; deci fişierul este stocat pe un server FTP. Numeroase servere de FTP din toată lumea permit ca de oriunde din Internet să se facă o conectare şi să se aducă orice fişier plasat pe un server FTP. Web-ul nu aduce schimbări, dar face ca obţinerea de fişiere să se facă mai uşor, deoarece FTP-ul nu are o interfaţă prietenoasă; file, este un protocol care permite accesul la un fişier local ca la o pagină Web. Aceasta este similară utilizării protocolului FTP, dar nu implică existenţa unui server. Este util pentru testarea paginilor pe propriul calculator; telnet, este utilizat pentru stabilirea unei conexiuni pe un calculator aflat la distanţă. Se utilizează la fel ca şi programul Telnet; gopher, este utilizat pentru sistemul Gopher, care a fost proiectat pentru universitatea Minnesota. Este o metodă de regăsire a informaţiei, similară conceptual cu cea utilizată de Web, dar care acceptă numai text şi imagini. Deci URL-urile au fost proiectate nu numai pentru a permite utilizatorilor să navigheze prin Web, dar şi pentru a utiliza FTP, Telnet, e-mail, etc., ceea ce fac inutile interfeţele specializate pentru aceste protocoale integrând astfel într-un singur program, navigatorul în Web, aproape toate tipurile de acces în Internet.
Capitolul V – Servicii Internet
Cum funcţionează serviciul WWW ? Atunci când un utilizator doreşte să caute informaţii pe Internet, apelând la serviciul de Web , se spune că el se conectează la un site. Prin site se înţelege un ansamblu de pagini Web, între care există create legături, astfel încât, pornind de la o primă pagină a cărei adresă reprezintă adresa site-ului, este posibilă navigarea prin toate paginile acestuia. Atunci când utilizatorul se conectează la un site Web au loc următoarele operaţii: 1. browser-ul stabileşte o conexiune TCP/IP către server. Protocolul la nivel de aplicaţie utilizat este specificat printr-un număr, denumit număr de port. Fiecare protocol va avea un număr de port specific. De exemplu, protocolul HTTP are asociat portul 80; 2. browser-ul emite o cerere HTTP către server, cerere care este constituită din: a. o linie de cerere (request-line) formată dintr-o comandă HTTP, urmată de un URL şi de versiunea protocolului utilizat; b. un antet (request-header) care conţine informaţii despre cerere şi despre clientul care execută cererea; c. corpul cererii; 3. server-ul Web recepţionează cererea, o interpretează şi emite un răspuns către browser. Răspunsul este constituit din: a. un cod de stare, care descrie modul de finalizare a cererii şi o scurtă descriere a codului. Codurile sunt formate din trei cifre, şi au următoarele semnificaţii: - codurile care încep cu 1 sunt coduri de informare, - codurile care încep cu 2 sunt coduri de succes, - codurile care încep cu 3 sunt coduri de redirectare, codurile care încep cu 4 sunt coduri de eroare client, iar codurile care încep cu 5 sunt coduri de eroare server; b. un antet (response-header) ce conţine informaţii despre resursa solicitată, eventual alte declaraţii necesare pentru livrarea răspunsului; c. un corp, format din datele transferate. Această succesiune de operaţii poartă numele de tranzacţie.
Capitolul V – Servicii Internet
Regăsirea informaţiilor pe Web Cu toate că pe Web se află o cantitate foarte mare de informaţii, găsirea unei anumite informaţii nu este foarte simplă. Pentru a facilita găsirea paginilor care pot fi utile, o serie de cercetători au scris programe pentru a realiza indexarea Web-ului în diferite moduri. Unele dintre soluţii au devenit atât de populare, încât s-au transformat în soluţii comerciale. Pentru a găsi în această imensitate de informaţii, care este Web-ul, ceea ce dorim trebuie să apelăm la instrumente de căutare. Cel mai vechi instrument de căutare a fost catalogul. Catalogul reprezintă o colecţie de adrese, grupate pe categorii. Fiecare adresă este însoţită de o scurtă descriere a conţinutului şi eventual de o notă de apreciere. Cel mai utilizat instrument de căutare este motorul de căutare (search engines). Acestea sunt nişte programe denumite uneori şi Spiders, Crawlers, Worms, Robots, sau Knowbots, iar dintre cele mai cunoscute enumerăm: AltaVista, Hotbot, Yahoo, Infoseek, Lycos, Excite, Webcrawler, etc. Aceste programe vizitează pagini Web, analizează textul şi cuvintele cheie şi le stochează în baza de date a motorului de căutare. Când un utilizator transmite o cerere de căutare, motorul de căutare consultă baza de date proprie şi extrage adrese care conţin cuvintele specificate de utilizator, creând un catalog. Catalogul va fi transmis spre vizualizare pagină cu pagină către browser-ul care a transmis cererea de căutare. Avantajul acestor motoare de căutare constă în viteza cu care avem acces la informaţiile dorite şi de numărul mare de adrese furnizate. Dezavantajul constă în faptul că analiza textului realizată de roboţi nu este atât de exactă ca analiza oamenilor. Alt instrument de căutare este meta-motorul de căutare, cum ar fi MetaCrawler, Highwaz61, etc.). acestea sunt servicii care nu au motoare de căutare şi baze de date proprii, ci caută informaţiile solicitate de utilizatori cu ajutorul mai multor motoare de căutare, centralizează rezultatele obţinute, elimină adresele duplicate, apoi le ordonează pe categorii. Deoarece utilizează mai multe motoare de căutare, şansele de succes sunt mai mari, dar rezultatele se obţin mult mai lent.
Capitolul V – Servicii Internet
Mecanismele de căutare sunt foarte diverse, astfel putem avea la dispoziţie unul din următoarele sisteme de căutare: arborescentă - în acest caz se utilizează subiectul căutării (domeniul). Căutarea începe cu specificarea domeniului general, şi apoi din aproape în aproape se ajunge la domeniul căutat; mecanism de căutare - în acest caz este accesată o bază de date prin utilizarea unui cuvânt cheie (keyword search); combinaţie între arborescent şi mecanism de căutare - este o metodă combinată (directory / search engine), care utilizează ambele metode descrise mai sus; multi - mecanism (multi engine) - sunt accesate baze de date prin intermediul mai multor mecanisme de căutare în paralel. Deşi Web-ul este imens, dacă îl reducem la esenţă, este un graf imens având pagini în noduri şi hiper-legături ca arce. Ceea ce face dificilă indexarea Web-ului este cantitatea imensă de informaţie care trebuie gestionată şi faptul că această informaţie este în continuă schimbare.
V.3.2. Web-ul şi poşta electronică Web-ul este primul exemplu de software care face posibilă căutarea, regăsirea, răsfoirea şi adăugarea de informaţii, într-un mod intuitiv, de către un utilizator. Unul dintre avantajele Web-ului este independenţa de platformă, aceasta reprezentând cheia succesului acestei tehnologii. Această independenţă faţă de platforma hardware şi faţă de sistemul de operare este o cucerire majoră, deoarece, cu aplicaţiile convenţionale, în mod normal, nu se poate citi un fişier creat pe un calculator diferit de cel propriu. Tot această independenţă de platformă îi permite să integreze şi alte protocoale specifice celorlalte servicii Internet, furnizând funcţii ca poşta electronică într-o prezentare grafică specifică HTML. Unul dintre produsele ce realizează o astfel de cooperare este EMUmail care permite accesarea poştei electronice numai prin intermediul browser-ului şi fără conectarea directă la server-ul de poştă (mail server).
Capitolul V – Servicii Internet
Figura 5.14. Poşta electronică prin Web Scopul EMUmail constă în furnizarea către utilizatori a unor servicii de poştă electronică puternice, indiferent de gradul lor de profesionalism. Produsul este simplu de utilizat, datorită faptului că interfaţa cu utilizatorul este asigurată de orice browser cunoscut şi este sigur, întrucât pachetele cu poşta electronică sunt criptate utilizând protocolul SSL (Secure Socket Layer) care este disponibil în majoritatea browser-elor Web. Accesul utilizatorilor la propria cutie poştală, pornind de pe calculatoare diferite şi din diverse sisteme de operare nu este imposibil dar este dificil. Aceasta înseamnă tranzitarea unor protocoale diferite din diverse pachete de programe scrise sub la fel de variate sisteme de operare. În plus, programele tradiţionale pentru e-mail nu recunosc modemurile fără fir din reţelele radio. Accesul Internet prin aceste reţele este limitat numai la Web, cu folosirea protocolului TCP/IP. Pentru că EMUmail funcţionează ca un translator între protocolul poştei electronice şi cel al Web-ului, este ideal pentru astfel de reţele. Schema de comunicare este ilustrată în figura 5.14., în care: A este utilizatorul ce foloseşte orice interpretor HTML B este server-ul web C este o maşină Unix, pe care rulează EMUmail
Capitolul V – Servicii Internet
D este serverul de poştă cu protocol POP3 sau SMTP Prin intermediul browser-ului utilizatorul interoghează server-ul EMUmail despre poşta sa. Serverul Web citeşte cererea şi o transferă procesului CGI (Common Gateway Interface). EMUmail citeşte cererea şi acţionează ca un agent, căutând mail server-ul şi preluând poşta de pe acesta. El procesează apoi e-mail-ul, îl converteşte în format HTML şi îl trimite browser-ului Web care a emis cererea iniţială. Prin introducerea ID-ului serverului POP ca orice adresă Internet şi prin tastarea parolei de acces se pune la dispoziţie conţinutul poştei electronice.
V.4. Publicitatea pe Internet Creşterea competiţiei, până la limite greu de imaginat în urmă cu câteva decenii, datorită în special globalizării pieţelor, a forţat firmele să utilizeze mijloace mult mai agresive în promovarea imaginii şi a produselor lor. Dar, pe o piaţă ce se întinde la scară mondială, mijloacele tradiţionale de publicitate încep să devină ineficiente, în special datorită costurilor implicate dar şi datorită diversităţii consumatorilor cărora li se adresează mesajul publicitar. Reţeaua Internet, datorită extinderii sale la scară planetară, constituie un mijloc extrem de atractiv în promovarea comerţului electronic. Cea mai importantă trăsătură a Internet-ului, în afară de acoperirea pe care o realizează, este caracterul multimedia (introdus în special de serviciul WWW) al mesajelor vehiculate, care constituie elementul de legătură dintre forma mesajelor publicitare tradiţionale şi mesajul publicitar electronic. Dar lucrurile nu se opresc aici. Actul publicitar este urmat în suficient de multe cazuri de actul comercial propriu-zis. O primă încercare de analiză economică ar consta în comparaţia, din punct de vedere al costurilor de marketing, între mediul WWW şi alte medii
Capitolul V – Servicii Internet
clasice pentru transferul mesajului publicitar. În general, costul depinde de cantitatea output-ului şi de preţul input-ului, în cazul unei reţete de fabricaţie fixe. Dar care va fi output-ul activităţii de marketing este greu de definit. Cu aproximaţie, am putea defini output-ul ca numărul consumatorilor ce au intrat în contact cu un anumit volum de informaţie publicitară. Din acest punct de vedere, raportul costurilor pentru un milion de consumatori de publicitate prin Web şi prin ziare este de aproximativ 1 la 24.000 pentru Statele Unite si aproape 1 la 2.436 în România, dar pentru ziare cu tiraj până la 100.000 de exemplare. Dar aceşti cititori de ziare nu doresc toţi aceeaşi informaţie despre firmă sau produsele sale, apărând necesitatea individualizării informaţiei. Un al doilea aspect este interactivitatea. Comunicarea este necesară mai întâi pentru ca vânzătorul să fie cunoscut de cumpărător şi apoi comunicarea din procesul tranzacţiei. Mai toate companiile folosesc pentru reclamă două medii pentru transferarea informaţiei: un mediu publicitar, cum ar fi radio, TV, ziare,... un mediu interactiv, cum ar fi agenţii de vânzări, o linie telefonică pentru derularea tranzacţiei (vânzări prin comenzi telefonice) sau un compartiment care prelucrează corespondenţa clienţilor şi expediază produsele comandate. Reţeaua de calculatoare este mediul care include ambele aspecte, servind ca mijloc de diseminare a informaţiei şi ca suport pentru procesul tranzacţiei. Al treilea aspect constă în diferenţa dintre costurile şi uşurinţa actualizării informaţiei. Din acest punct de vedere, suportul electronic al Web este net superior oricărui alt mijloc de difuzare a informaţiilor, chiar şi celui prin intermediul agenţilor comerciali. Actualizarea unei pagini Web se face, tehnic vorbind, numai de către un specialist ce operează cu limbajul HTML, pe când, în cazul agenţilor comerciali, este nevoie de cel puţin un curs de instruire. Al patrulea aspect priveşte atenţia sau modul cum mesajul publicitar captează atenţia. Din acest punct de vedere, diferenţa nu mai este aşa de netă în favoarea WWW dar se pare că un mesaj primit în calculator captează, uneori, mai multă atenţie decât un spot TV de la începutul unui film, când
Capitolul V – Servicii Internet
telespectatorul schimbă repede canalul sau merge să vadă dacă a închis apa sau gazul. Un ultim aspect vizează costul consumatorului, care cheltuieşte timp şi bani ca să obţină informaţia, în funcţie de mediul utilizat. Din acest punct de vedere, în Web, costul consumatorului este mai mare decât în mediile tradiţionale şi depinde de costurile instalării accesului la Internet (costuri fixe) dar, mai ales, de timpul consumat să găsească o anumită informaţie (costuri variabile). În concluzie, mediul WWW are următoarele proprietăţi: costuri marginale scăzute, în furnizarea informaţiei unui consumator suplimentar; costuri marginale scăzute, în furnizarea unei informaţii suplimentare unui anumit utilizator; costuri scăzute în actualizarea informaţiei; costuri fixe scăzute în instalarea unui server, comparativ cu înfiinţarea unui ziar sau a unui post TV; costuri scăzute privind individualizarea informaţiei; costuri scăzute ale interactivităţii dintre vânzător şi cumpărător; costuri ridicate la utilizator (client) comparativ cu costurile scăzute ale furnizorului. Costurile de marketing în WWW sunt neobişnuite pentru că ele combină, pe de o parte, costurile scăzute, privind flexibilitatea şi interactivitatea, cu costuri marginale scăzute, în furnizarea informaţiei unui utilizator suplimentar, sau de informaţie suplimentară, unui anume utilizator, şi, pe de altă parte, costurile ridicate ale clientului. Aceste aspecte ne pun în evidenţă faptul că, prin comerţul electronic, furnizorul îşi transferă o parte importantă din costurile de marketing asupra clientului. Schimbarea locului acestor costuri are numeroase implicaţii. 1. Web-ul înlocuieşte agenţii comerciali, nefiind complementar cu aceştia, cum este mass-media tradiţională. Din punct de vedere funcţional, Web-ul poate prelua singur ambele laturi reprezentate prin mass-media şi agenţii de vânzări. 2. Din cauza costurilor scăzute ale furnizorului de informaţie, există tendinţa reală de a face exces de transfer de informaţie publicitară
Capitolul V – Servicii Internet
3. 4.
5.
6.
către client (information overload). Aceasta implică şi mai multe milioane de gigabytes, în care utilizatorul trebuie să caute, fapt care îi măreşte şi mai mult propriile cheltuieli. Reducerea costurilor de marketing va contribui la reducerea costurilor totale. Reducerea costurilor de marketing, în anumite sectoare, va antrena prin înlănţuire reduceri şi în alte domenii, şi chiar o repoziţionare pe piaţă a industriilor la care ponderea cheltuielilor de marketing este mare. Reorganizarea actuală a firmei. Întrucât cele mai multe firme sunt construite astăzi în jurul funcţiei de distribuţie şi implicit al mediului de marketing, ele furnizează, în primul rând, informaţiile de marketing utilizatorilor interni, adică agenţilor de vânzări. În viitor, firma se va orienta să livreze mai întâi aceste informaţii utilizatorilor externi: clienţii. O mai mare parte din valoarea adăugată a producţiei nu va mai fi creată în interiorul firmei. Ceea ce fac acum agenţii de vânzări, prin filtrarea anumitor informaţii, înseamnă adăugarea unei valori, iar în viitor acest proces se va desfăşura în afara firmei, fiind făcut de client.
Acestea sunt numai o parte din aspectele pe care le implică schimbarea mediului de comunicare în activitatea de marketing. Revoluţia pe care o introduce Internet-ul în mecanismele clasice de comerţ constă în crearea unor noi modele de interacţiune vânzător cumpărător. Teoria comunicării între un emiţător şi un receptor de informaţie are la bază următorul model de principiu:
Figura 5.15. Modelul general al comunicării unde:
Capitolul V – Servicii Internet
E - este emiţătorul de informaţie R - este receptorul de informaţie C - este canalul de comunicaţie Caracterul esenţial al procesului de comunicare este reprezentat de mesaj şi această teorie implică ideea că el conţine o cantitate măsurabilă matematic: informaţia. Această cantitate care caracterizează mesajul - definit ca o secvenţă de semne elementare - este legată de lungimea sa, de dimensiunile în spaţiu şi timp ale suportului său, sau ale canalului de transfer, dar mai ales de combinaţia de semne pe care o realizează. Această cantitate de noutate sau originalitate transportată de la E la R se adaugă la sistemul de cunoştinţe şi de experienţă pe care îl au atât E cât şi R şi se înscrie în memoria lor. Semnele există înainte de crearea mesajului sau a actului de comunicare. Este vorba aici de a constitui un repertoriu, de a le clasa într-o ordine, în funcţie de frecvenţa de întrebuinţare. În pasul următor vom deduce probabilitatea lor de apariţie (de ocurenţa) şi, în consecinţă, informaţia pe care ele o transportă. Informaţia depinde deci de repertoriul comun atât al transmiţătorului cât şi al receptorului. Această măsură presupune faptul că mesajul este decompozabil în mod obiectiv într-o serie de semne identificabile şi enunţabile. Procesul fundamental al comunicării între emiţător şi receptor prin intermediul unui canal fizic înseamnă: a găsi semne care pot fi recunoscute într-un repertoriu prin intermediul unui canal fizic; a găsi semne care pot fi recunoscute într-un repertoriu deţinut de emiţător; a le aduce şi a le transmite prin ceea ce numim un canal de comunicaţie; identificarea de către receptor a fiecărui semn pe care îl primeşte cu cele pe care le are deja în propriul său repertoriu.
Capitolul V – Servicii Internet
Comunicarea ideilor nu are loc decât în măsura în care cele două repertorii au o parte comună. Pe măsură ce acest proces continuă, în procesele dotate cu memorie şi cu estimare statistică, cum este cazul inteligenţei umane, percepţia semnelor mereu identice vine să modifice din ce în ce mai mult în repertoriul receptorului, căruia îi este subordonat. Este vorba de sistemul de învăţare. În comunicare, emiţătorul creează o formă, o imagine, o idee, pe care o codifică apoi în momentul emisiei. La rândul său, receptorul, plecând de la mesaj, construieşte o altă formă. Calitatea comunicării se măsoară prin identitatea dintre forma percepută şi forma creată. Receptorul uman nu este capabil să sesizeze decât o cantitate limitată de originalitate pe unitatea de timp, adică un anume debit de informaţie, în funcţie de canalul de percepţie (văz, auz, pipăit, telepatie, etc.). Caracterul optim al mesajelor nu este dat de maximul de informaţie ci de maximul de impact adică de probabilitatea de a înţelege, deci de a proiecta forme asupra mesajului primit. Pornind de la acest model de principiu, noua arhitectură care plasează Webul în contextul general al mediilor de comunicaţie, are implicaţii asupra modelelor şi tipologiei de comunicaţie de marketing. Modelul Mass Media. Figura 5.16. prezintă un model simplificat care
fundamentează mai multe modele de comunicare tradiţionale prin mass media (mass communication). Elementul principal al figurii 5.16. este un proces de comunicare one-to-many (unul către mai mulţi), în care firma (F) transmite mesajul (K) printr-un mediu (M) consumatorilor (C). În funcţie de mediul utilizat (radio, publicaţii, etc.), în mesaj (K) poate fi inclus un conţinut static (text, imagine, grafice) sau dinamic (sunet, video şi animaţie). După cum se observă din figură, în acest model nu sunt prezentate interacţiuni între consumatori şi firme. Practic, toate modelele contemporane privind efectele mass media se bazează pe acest model tradiţional al procesului de comunicare.
Capitolul V – Servicii Internet
Figura 5.16. Modelul tradiţional one-to-many de comunicare de marketing pentru mass media Modelul comunicaţiilor interpersonale sau mediate prin calculator.
Figura 5.17., pornind de la modelele tradiţionale de comunicaţie, de la emiţător la receptor, prezintă un model simplificat de comunicaţie interpersonală. Linia continuă şi cea punctată indică fluxul de informaţii printr-un mediu, pentru două persoane diferite. Acest model include o interactivitate de tip feedback, conform definiţiei lui Rafaeli (1988) care priveşte interacţiunea ca "o expresie a măsurii în care, într-o serie de comunicări (schimburi de informaţii mesaj-răspuns), orice a treia transmisie (sau mesaj) este relevantă în măsura în care este înrudită, iar schimburile precedente se referă şi ele la transmisiile mai vechi". Deşi figura 5.17. reprezintă comunicarea unu-la-unu între doi consumatori, modelul poate fi uşor extins pentru a reprezenta comunicări interpersonale de tipul mai mulţi – la - mai mulţi (teleconferinţe, întâlniri între grupuri, grupuri de dialog online.
Capitolul V – Servicii Internet
Figura 5.17. Model de comunicaţii de marketing pentru comunicaţii interpersonale sau mediate prin calculator Interactivitatea este elementul cheie care deosebeşte figura 5.16. de figura 5.17. Această interactivitate între persoane, dacă nu are loc prin intermediul unui mediu, se spune că este nemediată, cum este cazul comunicării directe. În acest tip de interactivitate, mediul este important doar ca un mijloc de conectare între transmiţător şi receptor şi este interesant doar în măsura în care contribuie sau intervine în vreun fel la transmiterea mesajului de la emiţător la receptor. Presupunerea implicită este că trăsăturile caracteristice ale mediului influenţează în mod limitat conţinutul comunicării. De exemplu, în conferinţele din sistemul "schimb de texte prin calculator", sunt eliminate replicile non-verbale (ex: exclamaţii), iar în convorbirile telefonice sunt eliminate gesturile. Următoarele modele de comunicaţie servesc la identificarea câtorva caracteristici unice ale hipermediului de comunicare mediată de calculator: elementul interactiv om-maşină; teleprezenţa; hipermedia; navigaţia în reţea. Acum peste 50 de ani, Busch (1945) a propus un sistem de legături hipertext numit "Memex", ca fiind "... un suport pe care să se memoreze cărţile, înregistrările şi comunicările şi care să fie mecanizat astfel încât să poată fi consultat cu viteză mare şi într-un mod flexibil". Nelson, în 1967, definea hipertextul ca fiind o reţea de căi şi legături, apropiată de modul în care creierul uman face conexiunile între informaţii. Bornman & von Solms, în 1993, promovează definiţia: "Hipertextul sugerează conceptul de scriere
Capitolul V – Servicii Internet
non-secvenţială, care permite utilizatorului să conecteze informaţii urmând căi şi utilizând legături diferite. Într-un sistem hipertext informaţia constă din noduri şi legături."
Multimedia utilizează calculatorul pentru a integra şi a permite accesul interactiv atât asupra informaţiei statice (text, imagine, grafice) cât şi asupra informaţiei dinamice (audio, animaţie, video). Conform definiţiei lui Tomek (1991), hipermedia combină accesul "node-and-link" al hipertextului cu conţinutul multimedia, pentru a crea un mediu care este ceva mai mult decât simpla însumare a componentelor sale. Hipermedia combină astfel elementele radio-ului (audio), ale televizorului (imagini în mişcare), ale publicaţiilor scrise (texte din ziare sau magazine) şi ale calculatorului (terminale video), cu legăturile hipertextului, pentru a pune bazele unui mediu unic, având ca suport calculatorul. Sintetizând putem definim HCME (Hipermedia Computer Mediated Environment) ca o reţea distribuită dinamic, potenţial globală ca întindere, împreună cu hardware-ul şi software-ul asociat pentru accesul la reţea, care permite consumatorilor şi firmelor: să producă şi să acceseze interactiv informaţia stocată în mediu (interacţiunea cu maşina); să comunice prin intermediul mediului (interacţiunea cu persoanele). Acest proces non-liniar de căutare şi regăsire determină atât libertatea, practic nelimitată, de alegere, cât şi un mai mare control al utilizatorului, şi poate fi privită prin contrast cu opţiunile restrictive de navigare, disponibile în mediile tradiţionale, ca televizorul sau presa. Mai mult, navigarea în reţea permite o mai mare libertate de alegere decât sistemele multimedia interactive cu control centralizat, cum ar fi: aplicaţiile home-shopping sau video la cerere, specifice aşa-numitei "televiziuni interactive", sistemului francez Minitel, care lucrează în mod text, sistemului de informare rapidă bazat pe meniuri, sistemelor experimentale de monitorizare a procesului de informare. Navigarea în reţeaua HCME poate fi privită, de asemenea, în contrast cu sistemul ierarhic de navigare, bazat pe meniuri, de tip "gopher", care, deşi este un sistem de navigare, oferă un control scăzut utilizatorului.
Capitolul V – Servicii Internet
Un nou model de comunicare de tip HCME. Figura 5.18. prezintă un
model de comunicaţie mai mulţi-la-mai mulţi, realizat în manieră HCME. Figura 5.18. diferă de figura 5.17. prin faptul că interactivitatea poate fi cu mediul (interactivitatea cu maşina), în plus faţă de interactivitatea prin intermediul mediului (interactivitatea cu persoanele). Figura 5.18. se bazează pe un model de comunicare conturat de Steuer în 1992 şi arătat în figura 5.19.
Figura 5.18. Un nou model de comunicare în marketing, de tip HCME Modelul de comunicare mediată reprezentat în figura 5.19. sugerează că
relaţia primară nu este între emiţător şi receptor ci, mai degrabă, cu mediul de comunicare, cu care interacţionează acestea. În plus, datorită interacţiunii, emiţătorul este şi receptor. În acest fel, informaţia "K" este nu numai transmisă, de la un emiţător la un receptor, dar, în acelaşi timp, mediul de comunicare este creat şi apoi explorat. În modelul lui Stauer al comunicării mediate, interactivitatea reprezintă măsura în care utilizatorii pot participa la modificarea formei şi conţinutului mediului de comunicare, în timp real. Steuer numeşte modelul său "o imagine teleprezentă" a mediului de comunicare , unde "prezenţa" este "percepţia naturală a unui mediu" şi "teleprezenţa" reprezintă "percepţia mediată a unui mediu". După Steuer, când se interacţionează cu un mediu HCME, consumatorul percepe două medii: mediul fizic, în care acesta este prezent mediul definit de HCME.
Capitolul V – Servicii Internet
Puterea teleprezenţei constă în măsura în care fiecare percepe prezenţa în HCME, mai mult decât în mediul fizic imediat.
Figura 5.19. Comunicaţia mediată Figura 5.19. arată rangul relaţiilor de comunicare posibile într-un HCME. Consumatorii pot interacţiona cu mediul (adică să navigheze în Web, folosind diverse browser-e), la fel şi firmele (de exemplu, pe piaţa businessto-business a comerţului în reţea). În plus, firmele pot genera conţinutul mediului (o firmă poate înfiinţa un server Web asociat). În sfârşit, în cele mai radicale modificări faţă de mediul tradiţional de marketing, consumatorul poate să furnizeze mediului conţinutul prezentării produsului. De exemplu, consumatorii individuali au creat pagini Web pentru automobile (Ford Probe, Porsche, maşini solare), jucării (Lego sau Barbie) şi filme de televiziune (‘X-Files’, ‘Married with Children’). Se observă că figura 5.16. şi figura 5.17. sunt incluse în figura 5.18. Astfel, un HCME poate fi folosit, de asemenea, pentru comunicarea prin intermediul calculatorului între consumatori şi / sau firme şi, de asemenea, ca un potenţial mijloc de comunicare one-to-many, deşi aplicarea acestei din urmă variante s-a lovit de rezistenţa considerabilă a consumatorului. Prin cele prezentate mai sus s-a atras atenţia asupra unui nou tip de model de comunicaţie în marketing, care revoluţionează sistemele tradiţionale prin introducerea conceptului de "hipermediu de comunicaţie prin intermediul calculatorului" (HCME), ce are ca suport serviciul WWW din reţeaua globală Internet. Acest concept (HCME) permite consumatorului un control
Capitolul V – Servicii Internet
superior, este mult mai accesibil, flexibil şi stimulator decât alte medii comunicaţie tradiţionale. Puţine aplicaţii au fost introduse în teste ajutorul consumatorului şi încă şi mai puţine sunt în utilizare on-line. viitor se impune dezvoltarea aplicaţiilor Web în direcţia înţelegerii exploatării acestor fundamente ale marketing-ului printr-o reţea calculatoare globală, din care astăzi avem un singur exemplu: Internet-ul.
de cu În şi de
Strategia preţurilor este relevantă în această situaţie. În utilizarea serviciilor on-line se foloseşte un sistem de preţuri ce se bazează pe timpul de conectare şi volumul informaţiilor transferate, strategie care are un efect descurajant asupra utilizatorului. Acest efect fiind cunoscut, o parte din furnizorii de servicii de acces au început să comunice utilizatorului tariful numai pe baza timpului de conectare, folosind totuşi şi volumul de transfer, dar pe baza unor cifre medii, care nu mai sunt comunicate direct utilizatorului. În concluzie, noul mediu-piaţă, reprezentat de HCME, care se sprijină deocamdată pe serviciul Web din Internet, oferă un potenţial de creştere şi dezvoltare, constituind o adevărată revoluţie, atât la nivelul cercetării în domeniul marketing-ului, cât şi, timid încă, la nivelul practic din relaţia cu consumatorul.
Verificarea cunoştinţelor
1. Browser-ul interacţionează cu server-ul Web printr-o reţea client / server, în calitate de: a. client; b. server.
Capitolul V – Servicii Internet
2.
Când utilizăm termenul de hypertext în legătură cu Web-ul, acesta se referă la: a. o secţiune a unui document HTML; b. un text care identifică o legătură la o altă informaţie Web; c. o porţiune de text.
3. URL-ul reprezintă: a. adresa uniformă pentru localizarea resurselor; b. adresa Internet a unui document Web; c. o adresa Internet oarecare. 4. Prin "server HTTP" se înţelege: a. o aplicaţie software ce rulează pe un server; b. un calculator cu rol de server; c. o aplicaţie ce rulează pe un server şi asigură transferul de informaţii între server şi browser. 5. Care este protocolul nativ al Web-lui: a. TCP / IP; b. HTTP; c. FTP.
Capitolul VI – Răspunsuri
CAPITOLUL VI Răspunsuri
Capitolul I 1a 2a 3a 4a 5 a,c Capitolul II
1a 2 a,b 3b 4b 5e Capitolul III
1c 2b 3c
Capitolul VI – Răspunsuri
4c 5c
Capitolul IV 1 a,d 2c 3a 4 b,c 5b
Capitolul V 1a 2 a,b 3 a,b 4c 5b
Bibliografie
Bibliografie
Andrew S. Tanenbaum, Reţele de calculatoare, Ediţia a treia, Editura Agora, Tg. Mureş, 1998 Bazele reţelelor de calculatoare. Manual pentru administrarea reţelelor LAN şi WAN, Editura Teora, Microsoft Press, 1999 Bogdan Pătruţ, Internet pentru începători, Editura Teora, Bucureşti, 1999 D. W. Davies, D. L. A. Barber, Reţele de interconectarea calculatoarelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1976 Dave Taylor, Crearea paginilor WEB cu HTML, Editura Teora, Bucureşti, 1998 Florian Mircea Boian, Programare distribuită In Internet, metode şi aplicaţii, Grupul microInformatica, Cluj Napoca, 1997 Florin V. Pilat, Sorin Popa, Sorin Deaconu, Florin Radu, Introducere în Internet, Editura Teora, Bucureşti, 1995 Gabriela Vîrlan, Medii de teleprelucrare. Internet, Editura Alter Ego Cristian, Galaţi, 2000 Gheorgehe Negoescu, Cristian Georgescu, Mihaela Georgescu, Reţeaua INTERNET, Editura Algorithm+, Galaţi, 1998 Ion Bănică, Reţele de comunicaţii între calculatoare, Editura Teora, Bucureşti, 1998 Kris Jamsa, Suleiman Lalani, Steve Weakley, Programarea în WEB, Editura ALL, Bucureşti, 1997 Mark Gibbs, Reţele de calculatoare pentru începători, Editura Teora, Bucureşti, 1996 Peter Kent, Ghidul bobocului pentru Internet cu Windows 95, Editura Teora, Bucureşti, 1996 V. Pescaru, I. Dumitrescu, C. Bilciu, I. Satran, A. Nica, Iniţiere în teleprelucrarea datelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1972 F. Năstase, Arhitectura reţelelor de calculatoare, Editura Economică, Bucureşti, 1998
Bibliografie
V.T. Dădârlat, Reţele locale de calculatoare – de la cablare la interconectare, Grupul microInformatica, Cluj-Napoca, 2002 R.D. Zota, Reţele de calculatoare în era Internet, Editura Economică, Bucureşti, 2002
