| CATEGORII DOCUMENTE |
O retea locala (local area network) permite partajarea de fisiere, aplicatii, spatiu pe disc, imprimante, modemuri, folosirea produselor soft multi utilizator, a postei electronice, reunind astfel activitatea unui grup de calculatoare.
Este constituita din calculatoare, cabluri LAN, placi adaptoare la retea, sistem de operare in retea si programe de aplicatii LAN. (Uneori, sistemul de operare in retea se prescurteaza prin NOS - network operating system). Intr-o retea LAN, fiecare calculator personal contine o placa adaptoare pentru retea. Afara de calculatorul (calculatoarele) desemnate ca file servere, celelalate se numesc statii de lucru (workstation). Calculatoarele din retea sunt conectate prin cabluri LAN. La nivelul statiilor de lucru, pe langa sistemul local de operare (de obicei DOS), ruleza un soft de retea, ce permite comunicarea cu file server-ele, care, la randul lor, ruleaza programe de comunicare cu statiile de lucru, pe care le deservesc cu fisiere. Pe fiecare statie de lucru ruleaza soft LAN ce permite comunicarea cu file server-ul, in scopul citirii si scrierii de fisiere.
Statii de lucru
Contabilitate Contabilitate Vanzari
Cablu pentru retea LAN
|
|
|
 |
Calculatoarele workstation (statii de lucru)
Statiile de lucru sunt, de obicei, actionate de catre un operator uman si functioneaza numai pentru persoana aflata in fata lor. De obicei sunt sisteme din clasa AT, de viteza intermedira, echipate cu microprocesor 80286 sau mai bun si pot avea intre 1M si 4M de memorie RAM. Deseori dispun de monitoare VGA de calitate, de tastaturi performante, pentru o mai usoara utilizare. O statie de lucru are, de obicei,un hard disc ieftin, lent si mic, dar exista si statii de lucru fara disc, acestea primind accesul la fisiere numai prin intermediul retelei.
Calculatorul file-server
De obicei e amplasat intr-o incapere separata, oferind mai multor persoane posibilitatea de a-i imparti resursele. Acesta deserveste toate statiile de lucru, stocand si restaurand datele din fisierele partajate de pe discurile sale. File-serverele sunt calculatoare rapide, de tip 386, 486 sau Pentium, lucrand la 25MHz sau mai rapid si cu o memorie RAM de cel putin 8M. De regula dispun de monitoare monocrome si tastaturi ieftine, acestea nefiind folosite interactiv. File server-ele lucreaza, in mod normal, neasitat. Ele dispune de cel putin un hard disc rapid, durabil, de mare capacitate si sigur in functionare. Trebuie sa fie calculatoare de calitate inalta, foarte performante, deoarece deservid intreaga retea, ele indeplinesc de mai multe ori munca unei statii de lucru obisnuite.
Cel mai adesea, un singur calculator este dedicat sarcinii de file server. Uneori, in retele LAN mai mici, acesta functioneaza si ca statie de lucru, insa deservirea intregii retele nu mai lasa prea mult loc pentru sarcinile statiei de lucru, iar blocarea statiei de lucru ce serveste ca file server duce la blocarea intregii retele. Utilizarea resurselor file server-ului este limitata de numarul statiilor de lucru active (de exemplu, pentru 20 de statii de lucru si un file server, la incarcare mare, fiecare statie poate utiliza numai a douazecea parte din resursele file serverului. In practica, cele mai multe statii de lucru sunt inactive cea mai mare parte a timpului, cel putin din punctul de vedere al accesului la fisierele de pe disc. O statie poate folosi resursele file server-ului 100 %, atat timp cat o alta statie nu il utilizeaza.
Cablurile pentru retele
Statiile de lucru sunt conectate intre ele si cu file server-ul prin cablu. Se poate folosi cablu coaxial subtire (Thinnet sau CheaperNet) sau gros (ThickNet), perechi de cabluri rasucite, ecranate (STP), asemanatoare cablurilor electrice din peretii cladirilor, sau neecranate (UTP), asemanatoare cablurilor telefonice. Pentru distante mai lungi si la viteze mai mari, se mai foloseste cablu din fibre optice, intrebuintarea acestuia fiind insa mai costisitoare. Tipul de cablu folosit depinde, in primul rand de tipul de adaptoare pentru retea ales.
Modul de conectare fizica a calculatoarelor workstation si file server determina o topologie. Astfel exista:
a) topologia cu magistrala (bus topology) sau conexiune in lant (daisy chain), cand un singur cablu se indreapta de la o statie la alta, trecand prin toate statiile de lucru si file server (figura 11.5). Aceste scheme folosesc cel mai putin cablu, dar sunt cel mai dificil de diagnosticat sau de suntat atunci cand apar probleme.
b) topologia stea,cand dintr-un punct central, de exemplu de la file server pornesc cabluri separate catre fiecare statie (figura 11.6)
c) topologia arbore stelat, cand cablurile se ramifica in mod repetat,dintr-o locatie radacina (figura 11.7)
Topologia liniara cu magistrala care
conecteaza toate dispozitivele din retea la un cablu comun
Fig.11.5
Topologia stea,care conecteaza
calculatoarele si dispozitivele din LAN cu cabluri ce radiaza
spre exterior, de obicei de la un file server
Fig.11.6
Topologia arbore stelat,ce leaga
calculatoarele si dispozitivele retelei LAN la unul sau mai
multe distribuitoare centrale sau unitati de acces
Fig. 11.7
La fiecare punct de ramificatie firele ce se intersecteaza se conecteaza prin fitinguri speciale. Uneori e nevoie de diferite cutii negre (distribuitoare, repetoare, unitati de acces).
Cateva companii, cum ar fi Motorola, se afla in faza de experimentare a unor retele LAN ce nu necesita cablu, aceasta utilizand undele infrarosii sau radio pentru transportul semnalelor de retea de la un calculator la altul.
Efectuarea planului de cablare, taierea si instalarea cablurilor si a fitingurilor trebuie efectuate de personal calificat, deoarece, daca fitingurile nu sunt perfecte, in retea pot apare ecouri electronice care provoaca erori de transmisie. Singura situatie nepretentioasa in care se poate instala un cablu de retea este acea in care exista un grup de calculatoare asezate pe birouri vecine, iar cablul nu trebuie sa treaca prin pereti sau tavan.
Normele pentru constructii impun intotdeauna folosirea cablurilor ingifuge plenum, care sunt mai rezistente la foc decat alte tipuri.
La fiecare statie de lucru si la file server, placa adaptoare pentru retea se cupleaza printr-un conector, ca o placa video. Statia trimite cereri catre file server si primeste raspunsuri, atunci cand acesta din urma ii furnizeaza un fisier in intregime sau partial prin adaptorul de retea.Trimiterea acestor cereri si raspunsuri este echivalentul LAN al citirii si scrierii fisierelor de pe hard discul local al calculatorului, aceste operatii putand fi percepute ca pe incarcarea si salvarea de date.
Intr-o retea LAN, doar doua adaptoare de retea pot comunica intre ele in acelasi timp. Asta inseamna ca daca o statie are acces la file server (procesand cererile si raspunsurile care ii livreaza un fisier), celelalte statii trebuie sa isi astepte randul. Aceste intarzieri insa sunt, din fericire, insesizabile,reteaua LAN oferind impresia accesului simultan al mai multor statii de lucru la file server.
Adaptoarele LANtastic poseda doi conectori pentru atasarea cablului care vine si a celui care iese. Conectorii Ethernet au un singur conector T, un conector tip D cu 15 pini, un conector asemnator unui jack telefonic, sau, uneori, o combinatie a celor trei. Adaptoarele Token Ring au un conector cu 9 pini si,cateodata, o priza telefonica. Placile cu doi sau mai multi conectori permit alegerea dintr-o mai mare varietate de cabluri LAN.
Placa adaptoare pentru retea urmareste traficul din cablu si filteaza doar mesajele destinate statiei de lucru, livrandu-le acesteia cand este gata sa le urmareasca. Cand statia trimite o cerere unui server, placa adaptoare asteapta o pauza in traficul de pe cablu si insereaza mesajul in fluxul de date. Statia verifica daca mesajul ajunge intact si il retrimite in caz contrar.
Vitezele de transfer ale datelor intr-o retea LAN
Viteza unei retele se masoara in megabiti pe secunda. Cum un octet de date consta din 8 biti, impartind viteza, masurata in megabiti pe secunda, la 8 se poate afla cate milioane de caractere (octeti) pe secunda poate manipula teoretic reteaua. In practica insa, o retea LAN este mai lenta decat viteza evaluata. De fapt ea nu este mai rapida decat componentele sale cele mai lente.
De exemplu,la transferul a 720K de date de pe hard discul unei statii catre file server, timpul scurs ar include nu numai timpul de transmisie, ci si timpul de transfer al hard discului respectiv, timpul de procesare al statiei si timpii de procesare ai hard discului si microprocesorului file server-ului.Rata de transfer a hard discului statiei de lucru care, in cazul de fata, este probabil cea mai lenta componenta implicata in copierea datelor la file server, determina viteza cu care circula datele spre acesta. Pe langa cererile statiei de lucru respective interfera si cererile altora, iar timpul total de transfer poate fi mai lung, pentru ca si alte persoane utilizeaza reteaua in acelasi timp.
La transferul datelor de la un disc floppy de 720K la un file server operatia dureaza mai mult, unitatile de disc floppy find mai lente decat hard discurile. Statia de lucru foloseste reteaua in mici rafale, pe masura ce citeste datele de pe floppy disc. Astfel, statia nu poate trimite datele prin LAN mai repede decat poate citi date de pe disc.
Adaptoare LANtastic. Artisoft produce adaptoare Ethernet, cat si propriile placi adaptoare pentru retele, modelul brevetat al firmei numindu-se adaptor LANtastic, produs confundat deseori cu sistemul de operare in retea cu acelasi nume,produs de aceeasi firma. Adaptorul LANtastic opereaza la rata de 2Mbps si foloseste un cablu cu patru conductori ce leaga toate statiile. Instalarea este usoara daca acest cablu nu trebuie sa treaca prin pereti sau tavan. Ethernet si Token Ring sunt standarde industriale, in timp ce LANtastic are o proiectare brevetata.
Adaptoare ARCnet. Unul dintre cele mai vechi tipuri de hard pentru LAN este ARCnet. Initial a fost o schema brevetata a firmei Datapoint Corporation, insa acum mai multe companii produc placi compatibile ARCnet.
Adaptorul ARCnet este mai lent, dar ignora micile erori de instalare. Ofera siguranta in functionare, iar problemele cablurilor si ale adaptorului ARCnet sunt usor de diagnosticat. Totodata, este mai ieftin decat Ethernet. Functioneaza oarecum ca Token Ring, dar la rata mai mica de 2,5Mbps.
Adaptoare Ethernet. Ofera posibilitatea interconectarii unei mari varietati de echipamente, inclusiv calculatoare UNIX, Apple, IBM PC si clone IBM. Exista foarte multi producatori ai acestor placi. Ethernet este livrat in trei variante (ThinNet, UTP si ThickNet), in functie de lungimea cablurilor folosite. Ethernet opereaza cu o rata de transfer a datelor de 10Mbps.
Intre transferurile de date (cereri si raspunsuri la si de la file server) retelele Ethernet raman tacute. Dupa ce o statie de lucru trimite o cerere prin cablu LAN, cablul ramane din nou tacut. Cand insa doua statii sau mai multe (si/sau file servere) incearca sa foloseasca reteaua in acelasi timp, apare o coliziune, datorita faptului ca numai doua calculatoare pot comunica prin cablu la un moment dat. In asemenea caz, ambele calculatoare renunta, dupa care incearca din nou. Pentru a detecta o coliziune, adaptoarele de retea Ethernet folosesc metoda CSMA CD (Carrier Sense, Multiple Access Collision Detection) si fiecare renunta o perioada aleatoare de timp. Aceasta metoda ofera efectiv posibilitatea unui calculator sa fie primul. La un trafic mai mare, frecventa coliziunilor creste, iar timpii de raspuns devin tot mai nesatisfacatori, reteaua putand ajunge sa consume mai mult timp pentru revenirea din coliziuni decat transmitand date. Reteaua Token Ring, proiectata de firmele IBM si Texas Instruments rezolva aceste limitari de trafic ale retelei Ethernet.
Adaptoare Token Ring. Folosesc perechi de cabluri rasucite, ecranate sau neecranate. Token Ring este cel mai scump tip de retea LAN. Poate fi intalnita in cladirile marilor corporatii cu retele vaste, mai ales cand retelele sunt conectate la calculatoare mainframe. Token Ring opereaza la o rata de 4Mbps sau 16Mbps.
Statiile de pe o retea locala Token Ring trec de la una la alta mesaje token. Token este un scurt mesaj indicand ca reteaua este neocupata. Daca o statie nu are nimic de trimis, indata ce primeste un token il transmite statiei de lucru imediat urmatoare. O statie nu poate trimite un mesaj in reteaua decat atunci cand primeste un token. Mesajul trimis circula prin statiile si file server-ele retelei LAN, ajungand din nou la emitator, dupa care acesta trimite un token care indica faptul ca reteaua nu mai este ocupata. In timp ce mesajul circula, o statie sau un file server recunoaste ca acesta i se adreseaza si incepe procesarea lui.
Token Ring nu risipeste insa resursele retelei, cum ar putea parea, circulatia mesajului token prin retea neconsumand timp, chiar daca sunt foarte multe statii de lucru. Anumitor statii de lucru si file server-e li se pot asigna prioritati, pentru ca acestea sa obtina mai des accesul la LAN. In plus, schema de trecere a mesajului token este mult mai toleranta la niveluri mari de trafic in LAN decat perceptia Ethernet a coliziunilor.
ARCnet si Token Ring nu sunt compatibile intre ele, dar si ARCnet utilizeaza o schema similara de trecere a mesajelor token pentru controlul accesului la retea a statiei de lucru si al file server-ului. Statiile LAN se supravegheaza reciproc si folosesc o procedura complexa de regenerare a unui token, in cazul cand una dintre ele l-a pierdut.
Alegerea componentelor file server-ului
Un file server tipic consta dintr-un calculator personal dedicat actiunii de partajare a spatiului pe disc, a fisierelor si a imprimantelor. In retelele mari, se poate folosi un calculator personal construit special pentru a lucra ca file server (superserver) , un minicalculator sau un calculator mainframe. File server-ul si statiile de lucru comunica intre ele prin intermediul placilor adaptoare pentru retea si cablurior LAN.
Un file server efectueaza de mai multe ori munca unei statii de lucru. Chiar daca tastatura si monitorul nu i se utilizeaza, totusi microprocesorul si hard discul sau trebuie sa satisfaca cererile tuturor statiilor de lucru din retea.
Este indicat ca pentru file server sa se foloseasca un calculator de foarte buna calitate, rapid, cu procesor de tip 80486 sau Pentium, cu hard disc de mare capacitate si rapid. Cel mai important considerent este ca procesorul, placa de baza pe care se monteaza acesta si hard discul sa fie robuste si sigure in functionare, componentele de calitate mai buna determinand reteaua sa functioneze repede si fara defectiuni pe perioade mai lungi de timp.
De asemenea, se impune intretinerea periodica a file server-ului, aerul deplasat de ventilatorul din spatele calculatorului, in scopul prevenirii incalzirii, continand praf ce se acumuleaza in interiorul calculatorului. Acest praf se curata lunar sau la interval de doua luni.
Cum tensiunea curentului de alimentare, provenit de la priza din perete poate varia considerabil, provocand caderi si cresteri bruste, pentru ca file server-ul sa fie sigur in functionare, se instaleaza o sursa neintreruptibila intre acesta si reteaua de electricitate. Sursa respectiva furnizeaza curent electric in cazuri de pana si stabilizeaza tensiunea de alimetare, protejand file server-ul de caderile si cresterile bruste. Tot in scopul functionarii sigure a retelei este bine ca file server-ul sa fie ferit de accesul public.
Hard discul este componenta cea mai importanta a unui file server, el stocand fisierele utilizatorilor retelei LAN. De aceea, pentru folosirea productiva a retelei, acesta trebuie sa aiba o capacitate potrivita (mare) si timpul de acces I/O redus. Deci file server-ul trebuie sa dispuna de controlere de mare performanta pentru unitatile de disc si hard disc si sa aiba suficient spatiu liber pe aceste unitati.
Micoprocesorul file server-ului indica hard discului ce sa stocheze si ce sa restaureze, fiind, dupa hard disc, cea mai importanta componenta a file server-ului. Microprocesorul executa intr-un calculator instructiunile primite prin programele care se ruleaza, aplicatia rulandu-se mai repede daca microprocesorul este rapid. Ca urmare, sistemul de operare pentru retea se executa mai repede daca microprocesorul este rapid.
Unele sisteme de operare pentru retea necesita un anumit tip de microprocesor. De exemplu, NetWare versiunea 2 cere cel putin un microprocesor 80286, iar versiunile 3 si 4, cel putin un microprocesor 80386. IBM LAN Server versiunea 2 si Microsoft LAN Manager vesiunea 2 impun ca pe file server sa ruleze OS/2 1.3, iar OS/2 1.3 impune cel putin un microprocesor 80286. LAN Server 3.0 cere ca file server-ul sa utilizeze OS/2 2.x care ruleaza doar pe microprocesoare 80386 sau mai recente.
Sistemul de operare pentru retea se incarca in memoria RAM a calculatorului, ca orice aplicatie si, ca urmare, pentru ca sa se incarce si sa ruleze, in calculator trebuie sa existe suficienta memorie RAM. Intr-o retea LAN de tip peer (in care calculatoarele isi impart in mod egal datele si resursele) cativa megaocteti de RAM ar fi suficienti, in timp ce intr-una bazata pe file server se pot instala 32M, 64M sau mai mult pe file server.
Prin facilitatea numita cashing se pot obtne castiguri semnificative in performanta cu un microprocesor mai rapid si cu o memorie RAM suplimentara. Daca file server-ul are instalata suficienta memorie, el poate retine acele portiuni de pe hard disc pe care le-a accesat anterior. Atunci cand urmatorul utilizator solicita acelasi fisier, reprezentat de aceleasi portiuni de pe hard disc, file server-ul i le poate transmite fara a mai fi nevoit sa acceseze hard discul, operatia executandu-se astfel mai rapid. Sistemul de operare pentru retea trebuie sa caute in memoria RAM a calculatorului fisierul cerut de o statie de lucru. Ca urmare, procesul cashing pentru fisierele de date ale sistemului de operare al retelei este diferit fata de orice cashing ce ar putea aparea datorita hard discului sau placii controlerului acestuia, care dispune de memorie.
Alegerea placilor de adaptoare de retea
Placa adaptoare a file server-ului constituie legatura acestuia cu statiile de lucru din LAN. Cerintele de fisiere si mesajele de raspuns continand fisierele solicitate circula prin adaptorul de retea.
Toate adaptoarele de retea din LAN utilizeaza protocoale Ethernet, Token Ring, ARCnet sau altele. In cadrul unuia dintre protocoale, unele adaptoare de retea se comporta mai bine decat altele. Un adaptor poate fi mai rapid in procesarea mesajelor, daca pe placa se afla o cantitate mare de memorie (RAM), daca dispune de propriul sau microprocesor sau daca foloseste unul dintre conectorii mai lungi ai calculatorului, transferand astfel deodata mai multe date intre el si microprocesor. Intr-un file server se recomanda instalarea unui adaptor mai rapid si mai capabil.
Alegerea sursei de alimentare pentru file server
De asemenea, intr-un file server sursa de alimentare este un element important ce nu trebuie trecut cu vederea, caderile sau proasta functionare a acesteia provocand probleme greu de diagnosticat, in alte parti ale calculatorului.
File server-ul poate afisa un mesaj ce anunta caderea unui cip de RAM si apoi se opreste, cauza fiind intr-adevar defectarea unui astfel de cip, dar putand fi si sursa.
Ventilatoarele surselor se pot opri cateodata sau pot fi blocate de praf, calculatorul supraincalzindu-se. Ca urmare, se poate defecta sau comporta ciudat. De aceea, ventilatorul file server-ului trebuie curatat periodic, bineinteles, dupa deconectarea calculatorului din priza.
Acestea nu sunt componente semnificative pe un calculator file server, deci pot fi de calitate mai slaba, mai putin costisitoare. Un file server tipic functioneaza neasistat si poate rula ore sau zile integi fara interventia utilizatorului, perioade in care monitorul poate fi inchis. Totusi, tastatura trebuie acoperita pentru a putea fi ferita de caderea vreunui obiect ce ar putea dauna file server-ului.
Protocoale, pachete de date (frame) si comunicatia
Adaptorul de retea trimite si receptioneaza mesaje printre calculatoarele retelei LAN, iar cablul transporta mesajele.
Nivelul de protocoale din fiecare calculator transforma totusi calculatoarele intr-o retea locala.
La nivelul cel mai de jos, calculatoarele personale dintr-o retea comunica intre ele si cu file server-ul folosind pachete de mesaje, numite deseori frames. Aceste pachete de date sunt fundamenul pe care se bazeaza activitatea tuturor retelelor LAN. Adaptorul de retea, impreuna cu suportul soft trimite si receptioneaza aceste pachete, fiecare calculator avand o adresa unica in retea la care acestea pot fi trimise.
Pachetele de date se pot trimite in diverse scopuri, cum ar fi:
Deschiderea unei sesiuni de comunicatie cu un alt adaptor
Trimitere datelor (evental o inregistrare) dintr-un fisier catre un PC
Confirmarea de primire a unui pachet de date (frame)
Inchiderea une sesiuni de comunicatie
Implementari diferite de retele definesc pachetele de date (frame) in moduri diferite, insa la toate implementarile se gases urmatoarele articole:
Adresa unica de retea a emitatorului
Adresa unica de retea a destinatiei
O identificare a continutului unui pachet de date
O inregistrare de date sau un mesaj
O suma de verificare sau CRC pentru detectarea erorilor
|
IDENTIFICATOR EMITATOR |
IDENTFICATOR DESTINATIE |
TIP PACHET DATE |
DATE / MESAJ |
CRC |
Configuratia de baza a unui pachet de date
Stratificarea protocoalelor este un concept puternic. Nivelul cel mai de jos stie cum sa spuna adaptorului de retea sa trimita un mesaj, dar nivelul nu are cunostinta despre file server-e si redirectarea fitierelor. Nivelul cel mai de sus le intelege pe acestea,chiar daca nu stie nimic despre Ethernet sau Token Ring. Pentru ca, impreuna, sa dea o retea locala, pachetele de date sunt intotdeauna stratificate (Fig. 11.11).
Cand protocolul de redirectare a fisierelor de la el mai inalt nivel da un mesaj unui proocol de nivel mijlociu (de exemplu, NetBIOS) si cere ca mesajul sa fie trimis altui calculator din retea (probabil file server), protocolul de nivel mijlociu introduce pachetul de mesaje intr-un plic si il trimite protocolului de cel mai scazut nivel, implementat ca suport soft si placa adaptoare de retea. La randul sau, acest nivel inferior pune plicul NetBIOS intr-un plic propriu si il trimite in retea. In fig. 11.11 fiecare plic este etichetat cu header si trailer. La primire, suportul soft de retea al calculatorului receptor scoate plicul exterior si transmite rezultatul mai sus, nivelului urmator de protocol. Protocolul de nivel mediu ce ruleaza pe calculatorul receptorului ii scoate plicul si transmite mesajul, acum copia exacta a mesajului emitatorului, protocolului de cel mai inalt nivel al calculatorului receptor.
|
DATE / MESAJ |
|
HEADER 1 |
DATE / MESAJ |
TRAILER 1 |
|
HEADER 2 |
HEADER 1 |
DATE / MESAJ |
TRAILER 1 |
TRAILER 2 |
Nivelurile pachetelor de date
Functiile de comunicatie din LAN sunt impartite diferit, insa toate modurile se compara cu modelul OSI.
ISO, Organizatia Internationala pentru Standarde, a publicat standardul OSI (Open System Interconection), standard aprobat de cei mai multi furnizori de produse LAN, dar neimplementat inca total. Modelul OSI imparte comunicatiile din retele in sapte niveluri, majoritatea producatorior de sisteme de operare pentru retea folosind trei sau patru nivele de protocoluri.
Modelul OSI descrie modul in care trebuie sa aiba loc comunicatiile intre doua calculatoare. Acest model declara sapte niveluri, specificand ca fiecare dintre ele trebuie izolat de celelalte printr-o interfata bine definita (fig. 11.12).
Nivelul fizic. Descrie caracteristicele fizice si electrice ale conexiunilor ce intra in componenta retelei (perechi de cabluri rasucite, cabluri din fibre optice,cabluri coaxiale, conectori, repetoare s.a.m.d.). Acest nivel poate fi conceput ca e un nivel hard. Celelalte niveluri sunt de natura soft, in comparatie cu acest prim nivel, cu toate ca ele pot fi implementate ca functii la nivel de cip, mai degraba, decat ca soft.
Nivelul legaturii in date. La acest stadiu de procesare impulsurile electrice intra sau pleaca din cablul de retea. Reprezentarea elecrica a datelor retelei (tipare de biti, metode de codare si pachete de date) este cunoscuta numai la acest nivel. Aici se detecteaza si se corecteaza erorile (prin cererea de retransmisie a pachetelor de date alterate). Datorita complexitatii, nivelul legaturii de date se subimparte intr-un nivel MAC (Media Access Control) si altul LLC (Logical Link Control). La nivelul MAC are loc accesul la retea (trecerea pachetelor de date sau perceperea coliziunilor) si controlul retelei. Nivelul LLC, superior celui MAC, se concentreaza asupra transmiterii si receptionarii mesajelor de date ale utilizatorului.
Nivelul retea. Schimba si directioneaza pahetele dupa cum este necesar, pentru a le trimite la destinatie. Acest nivel este responsabil cu adresarea si livrarea pachetelor de mesaje.
Nivelul transport. Coordoneaza succesiunea componentelor mesajelor si regularizeaza traficul de date, cand se proceseaza mai multe pachete in acelasi timp. Acest nivel recunoaste aparitia unui pachet duplicat si il anuleaza.
Nivelul sesiune. Ofera posibilitatea aplicatiilor care ruleaza pe doua statii de lucru sa isi coordoneze comunicatiile intr-o singura sesiune. Nivelul sesiune accepta crearea unei sesiuni, gestionarea pachetelor trimise de colo-colo in timpul acesteia si terminarea sesiunii .
Nivelul prezentare. Converteste datele in (sau din) formatul numeric intern al sistemului de calcul, atunci cand calculatoare IBM, Apple, DEC, NeXT si Burroughs vor sa comunice intre ele si, ca urmare, este necesara o oarecare translatare si reordonare a unor octeti.
Nivelul aplicatie. Este nivelul modelului OSI care este vazut de un program de aplicatii. Un mesaj ce trebuie sa strabata reteaua intra in modelul OSI prin acest punct, coboara spre nivelul 1 (nivelul fizic), trece rapid in cealalta statie si urca din nou nivelurile pana cand ajunge la aplicatia de pe celalalt calculator, prin nivelul aplicatie al acestuia.
Unul dintre factorii ce fac ca sistemele de operare sa fie patente ale fiecarui furnizor (spre deosebire de arhitecturile deschise) este nesubordonarea acestuia la modelul OSI.
APLICATIE
PREZENTARE
SESIUNE
TRANSPORT
RETEA
|
LEGATURA DE DATE |
LEGATURA LOGICA (LLC) |
|
ACCES LA MEDIU |
NIVEL FIZIC
Modelul OSI
Utilizarea protocoalelor Low-Level
Retelele locale lucreaza intr-unul din doua moduri fundamentale: sesizarea coliziunilor sau trecerea mesajului token.
Ethernet este un exemplu de retea cu sesizarea coliziunilor, iar Token Ring, de retea cu trecerea mesajului token.
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) a definit si documentat un set de standarde pentru caracteristicele fizice ale ambelor retele, anume IEEE 802.3 (Ethernet) si IEEE 802.5 (Token Ring). Intre definitiile pachetelor de date (frame) pentru adevaratul Ethernet si adevaratul IEEE 802.3 exista totuti diferente minore. In termenii standardului, adaptorul de retea Token Ring pe 16Mbps al firmei IBM este o extensie Token Ring 802.5.
Unele retele LAN nu se conformeaza standardelor IEEE 802.3 sau IEEE 802.5, ca de exemplu ARCnet, disponibila la comercianti ca Datapoint Corporation, Standard Microsystem si Thomas Conrad.
Protocolul FDDI (Fiber Distributed Data Interface) este un nou standard de retea LAN la nivel fizic. FDDI folosette cablu din fibre optice si o schema de trecere a mesajului token similara cu IEEE 802.5, pentru transmiterea pachetelor de date (frame) la 100Mbps.
Utilizarea protocolului Ethernet
Intr-un mediu cu sesizarea coliziunilor (CSMA/CD - sensul purtatoarei, acces multiplu, cu detectarea coliziunilor), o placa adaptoare pentru retea asculta reteaua atunci cand are de trimis un pachet de date (frame). Daca sesizeaza ca o alta placa trimite un pachet de date in acel moment, adaptorul asteapta o vreme, dupa care incearca din nou. Chiar si asa insa, coliziunile (incercarea simultana a doua statii de lucru de a transmite) pot aparea si apar. Prin natura lor, retelele CSMA/CD se asteapta la coliziuni si le manipuleaza, retransmitand,la nevoie pachetele de date. Aceste retransmisiuni sunt realizate pe placa adaptoare si sunt transparente pentru utilizator si pentru aplicatii. In general, coliziunile apar si sunt rezolvate in mai putin de o microsecunda.
Cele mai multe din problemele de transmisie ale unei retele Ethernet se datoreaza cablurilor defectoase sau proastei functionari a placilor adptoare la retea
STATIE DE LUCRU
Pe
o retea Ethernet, datele sunt trimise in toate directiile, cu rata de
transfer de 10Mbps. Pachetele de date (frame)
sunt primite de toate calculatoarele, dar numai cele carora le sunt
adresate (corespunzator adresei de destinatie a pachetului)
raspund cu o confirmare. Figura 11.13 ilustraza o retea
Ethernet.
STATIE DE LUCRU FILE SERVER STATIE DE LUCRU
Cablu
coaxial 10
megabiti pe secunda
Fig. 11.13 Retea Ethernet
Ethernet este un standard LAN bazat reteaua Ethernet experimentala, proiectata si construita in 1975, de firma Xerox. Opereaza la 10 Mbps, pe un cablu coaxial de impedanta 50 ohmi.
IEEE 802.3 este un standard LAN, similar cu Ethernet. Prima sa editie apare in 1985. Diferentele intre cele doua standarde Ethernet apar in zona arhitecturii de retea si a formatului pachetului de date (frame).
Arhitectura de retea IEEE 802.3 face distinctie intre nivelurile MAC si LLC; adevaratul protocol Ethernet pune toate aceste niveluri laolalta in nivelul legaturii de date. De asemenea, Ethernet defineste o configuratie ECTP (Ethernet Configuration Test Protocol) care lipseste din standardul 802.3. Diferentele importante intre cele doua insa apar intre tipul si lungimea campurilor care constituie pachetul de date (frame). Aceste diferente pot conduce la incompatibilitatea celor doua protocoale.
Utilizarea pachetelor de date (frame) Ethernet. Figura 11.14 prezinta configurtia si definitiile campurilor de date din pachetul Ethernet (cel original, nu IEEE Ethernet).
6 6 2 46-1500 4
Lungimea in octeti a fiecarui camp
Pachet de date Ethernet
Fig. 11.14
Descrierea pachetului original de date Ethernet:
Preambul. Folosit pentru sincronizare si incadrare, are lungimea de 8 octeti si contine intotdeauna tiparul de biti 10101010, in primii 7 octeti, cu 10101011 in ultimul octet (al 8-ulea).
Adresa de destinatie. Ocupa 6 octeti si contine adresa statiei de lucru ce va primi acest pachet de date. Primul bit (cel mai din stanga ) al primului octet are o semnificatie speciala, anume, daca este egal cu 0, adresa de destinatie este o adresa fizica unica in universul Ethernet. Ca rezultat al unei scheme de denumire administrate de corporatia Xerox, primii trei octeti sunt o adresa de grup asignata de Xerox, iar ultimii trei sunt asignati local. Daca bitul cel mai din stanga este 1, el reprezinta un pachet de date de transmis. Ca urmare, restul adresei de destinatie se poate referi la un grup de statii de lucru inrudite logic sau la toate statiile de lucru din retea (toate 1-uri).
Adresa sursa. Ocupa 6 octeti si identifica statia de lucru emitatoare a pachetului de date. Cel mai din stanga bit al primului octet este intotdeauna 0.
Tip. Contine 2 octeti de date ce identifica tipul protocolului de nivel superior care a emis (sau vrea sa receptioneze) acest pachet de date. Campul tip este asignat de Xerox si nu este interpretat de Ethernet. El face posibil ca protocoalele multiple de nivel inalt (denumite niveluri client - Client Layers) sa imparta reteaua fara a intra unul in mesajele celuilalt.
Portiunea de date. Contine 46 pana la 1500 octeti. Ea reprezinta mesajul de date pe care se intentioneaza ca pachetul sa le transporte la destinatie.
CRC. Contine 4 octeti pentru restul sumei de verificare ciclica a redundantei, calculat polinomial prin CRC-32. Statia ce primeste acest pachet de date face propriul calcul CRC-32 asupra pachetului si compara valoarea calculata cu campul CRC din pachet pentru a afla daca acesta a ajuns intact sau daca a fost alterat prin transmisie.
Facand abstractie de preambul, se observa ca un pachet intreg de date Ethernet are intre 64 si 1518 octeti si ca dimensiunea minima a unui mesaj de date este de 46 octeti.
Utilizarea pachetului de date IEEE 802.3. Figura 11.15 prezinta un pachet de date IEEE 802.3, ce contine campurile:
Preambul. Campul ocupa 7 octeti de date de sincronizare. Fiecare octet are acelasi tipar de biti 10101010.
Delimitator de inceput de pachet, SFD (Start Frame Delimiter). SFD consta dintr-un singur octet care are tiparul de biti 10101011 (Campurile Preambul si SFD ale pachetului IEEE 802.3 se potrivesc cu campul Preambul al celui Ethernet).
Adresa de destinatie. Campul contine 2 sau 6 octeti in functie de tipul de retea IEEE 802.3 si indica statia de lucru careia ii este destinat pachetul. Ca urmare, toate adresele dintr-o retea trebuie sa fie adrese de 2 sau 6 octeti. Cel mai raspandit tip de protocol IEEE 802.3, numit 10BASE5, specifica adrese de 6 octeti. Primul bit al adresei de destinatie este bitul individual/de grup (I/G). Acesta are valoarea 0 daca adresa se refera la o singura stasie de lucru sau valoarea 1 daca reprezinta un grup de statii de lucru (un mesaj de transmis). Daca adresa de destinatie este un camp de 2 octeti, restul bitilor formeaza o adresa de statie de lucru pe 15 biti. Daca insa adresa de destinatie este un camp de 6 octeti, bitul urmator celui I/G este totusi un bit administrat universal/local (U/L). Bitul U/L este 0 pentru adrese administrate universal (globale) si 1 pentru adrese administrate local. Restul campului de 6 octeti este o adresa de statie de lucru de 46 biti.
7 1 2 sau 6 2 sau 6 2 0-1500 ?
Lungimea in octeti a fiecarui camp
Fig.
11.15 Pachet de date IEEE 802.3
Adresa sursa. Este adresa de 2 sau 6 octeti a statiei emitatoare. Bitul I/G (primul) este intotdeauna 0.
Lungimea. Ocupa 2 octeti ce exprima lungimea portiunii de date a pachetului.
Portiunea de date. Campul variaza intre 0 si 1500 octeti de date. Daca este mai mic de 46 octeti, atunci campul urmator (Pad) este utilizat pentru a umple pachetul pana la o dimensiune acceptabila (minima).
Campul tampon (pad). Contine suficienti octeti de umplere pentru a asigura o anumita dimensiune minima a pachetului de date. Daca portiunea de date este sugicent de mare campul tampon nu apare in pachet (are lungimea 0).
CRC. Restul de la algoritmul CRC-32 al sumei de verificare ciclica a redundantei are 4 octeti, ca la Ethernet.
In cazul ambelor protocoale (atat Ethernet, cat si IEEE 802.3 Ethernet), presupunand tipul 10BASE5, dimensiunea pachetului de date fara preambul si SFD este aceeasi: 64 - 1518 octeti. Totusi, la IEEE 802.3 este permis ca aplicatia, sau un nivel superior de protocol sa trimita o zona de date mai mica de 46 octeti, deoarece pachetul de date este completat automat de nivelul MAC. La adevaratul protocol Ethernet, pachetele de date prea mici sunt considerate cazuri de eroare.
Utilizarea protocolului Token Ring
In retea, mesajele token circula de la o statie la alta ca printr-un inel (figura 11.16). O statie de lucru trimite un pachet de date unitatii de acces multistatie MSAU (multistation access unit), care indruma pachetul spre urmatoarea statie.
Retea Token Ring
Fig. 11.16
Fiecare placa adaptoare pentru retea receptioneaza un pachet de date de la vecinul din amonte, regenereaza semnalele electrice construind pachetul si transmite rezultatul catre urmatoarea statie de lucru (din aval). Pachetul poate consta din date pe care un calculator le trimite altuia sau poate fi un mesaj token. Un token este un mesaj de 3 octeti ce indica disponibilitatea retelei LAN.
Cand o statie de lucru vrea sa trimita un pachet de date, adaptorul de retea asteapta un mesaj token pe care apoi il transforma intr-un pachet de date ce contine un mesaj pe niveluri de protocol. Pachetul circula de la un adaptor la altul, pana cand isi atinge destinatia, care confirma receptionarea pachetului prin pozitionarea anumitor biti din pachet. Acesta iti continua calatoria de-a lungul inelului. Atunci cand statia emitatoare primeste inapoi propriul pachet de date, daca acesta a fost corect receptionat renumta la utilizarea retelei, punand in circulatie un nou mesaj token. Reteaua care vehiculeaza mesaje token este proiectata astfel incat sa nu apara coliziuni.
Emiterea prematura a mesajului token ETR (Early Token Release)
Pe o retea LAN in repaus,statiile de lucru vehiculeaza un token. Reteaua devine ocupata (transporta informatii) atunci cand o statie primeste un token si il transforma intr-un pachet de date destinat calculatorului file-server (sau il trimite inapoi catre o statie de lucru care are nevoie de un fisier, daca este initiat de un file-server ce raspunde unei cereri de I/O de fisier). Dupa ce este receptionat de nodul tinta, pachetul de date continua sa circule prin retea pana cand iti atinge nodul sursa. Sursa transforma pachetul de date la loc intr-un mesaj token care circula pana cand un nod din aval are nevoie de el.
O statie de lucru nu trebuie sa trimita decat cativa octeti pentru a anunta file-server-ul ca are nevoie de o parte dintr-un fisier. Daca mesajul trebuie sa intre si sa iasa din multe statii de lucru pentru a parcurge inelul, iar pachetul de date este mic, apare un timp de asteptare. Acesta reprezinta o intarziere neproductiva care apare in timp ce nodul sursa asteapta ca vecinul din amonte sa ii inapoieze pachetul de date.
Nodul sursa anexeaza caractere de disponibilitate (idle) pe retea, in urma pachetului de date, pana cand acesta parcurge intreaga retea si se intoarce la nodul sursa. Timpul de asteptare caracteristic unui inel de 4Mbps este de aproximativ 50 pana la 100 caractere de disponibilitate (idle), atingand, pe un inel de 16 Mbps, 400 sau mai multi octeti din timpul retelei LAN.
Prin emiterea prematura a mesajului token, ETR, disponibila numai in retelele de 16Mbps, statia de lucru initiatoare poate transmite un nou token imediat dupa trimiterea propriului pachet de date. Nodurile din aval transmit mai departe pachetul si apoi primesc permisiunea (noul token) de a transmite si ele date.
Utilizarea pachetelor de date Token Ring. Setul de cipuri TMS380, proiectat in 1985 de catre firmele Texas Instruments si IBM, implementeaza standardele IEEE 802.5 pentru nivelul fizic si nivelul legaturii de date ale modelelui OSI. Sunt acceptate functiile subnivelurilor MAC si LLC ale nivelului legaturii de date.
Functiile setului TMS380:
Cipurile TMS38051 si 38052. Trateaza nivelul cel mai de jos: insasi interfata inel. Ele indeplinesc efectiv transmisia/receptia pachetelor de date, monitorizeaza integritatea cablurilor si furnizeaza functiile de ceas.
Cipul TMS38020. Este cel ce comanda protocolul. El controleaza si gestioneaza functiile protocolului 802.5
Cipul ROM. Contine codul sursa. Programele memorate permanent indeplinesc funtii de diagnoza si de comanda.
Cipul TMS38010. Este un microprocesor dedicat, pe 16 biti, pentru conducerea comunicatiilor; el executa codul din cipul ROM si are o memorie tampom RAM de 2,75K pentru memorarea temporara a datelor transmise si receptionate.
Cei mai multi considera reteaua Token Ring ca pe un cablu unic la care se conecteaza toate statiile de lucru. De fapt, ea consta in legaturi punc la punct, individuale. Statia utilizatorului X transmite mesajul token (sau un pachet de date) unei alte statii, aceasta din urma il trimite in aval statiei urmatoare si asa mai departe. Din punctul de vedere al comunicatiei, mesajele merg direct de la un calculator la altul.
Desi din afara diferentele sunt invizibile, nu toate statiile de lucru din retea sunt egale. Una dintre statii este desemnata ca monitor activ, adica isi asuma responsabilitati suplimentare pentru a controla inelul. Monitorul activ mentine controlul temporizarii in inel, emite noi mesaje token (daca este cazul) ca functionarea sa continue si, in anumite conditii, genereaza pachete de date pentru diagnoza. Monitorul activ este ales in momentul intializarii inelului si poate fi oricare dintre statiile din retea. Daca acesta se defecteaza, exista un mecanism prin care celelalte statii (monitoare standby) pot decide care dintre ele va fi noul monitor activ.
Pentru reteaua IEEE 802.5 Token Ring sunt definite trei formate de pachete de mesaje: mesaje token, pachete de date (frame) si secvente de abandonare (abort sequences).
Utilizarea mesajului token. Figura 11.17 prezinta primul format al pachetului de mesaje IEEE 802.5:mesajul token. In principiu acesta nu este un pachet de date , ci un mijloc prin care ficare statie de lucru poate recunoaste cand ii vine randul sa transmita.
1 1
Lungimea in octeti a fiecarui camp
Mesaj token
Fig. 11.17
Un mesaj token ocupa 3 octeti (24 de biti ) si contine campurile:
Delimitator de start
Control acces
Delimitator de sfarsit
Campul delimitator de start SD (Start Delimiter) apare la inceputul unui mesaj token (ca si la inceputul fiecarui mesaj sau pachet de date trimis prin retea). Campul SD nu consta, pur si simplu, din cifrele binare 0 si 1, ci dintr-o serie unica de impulsuri electrice ce nu poate fi confundata cu altceva. Cum SD contine patru simboluri care nu sunt date (fiecare cu lungimea de un bit) si patru biti 0 (normali), campul totalizeaza dimensiunea de 1 octet.
Campul de control acces AC contine patru subcampuri:
PPP T M RRR
PPPsunt biti de prioritate, T este bitul token, M bitul monitor, iar RRR sunt biti de rezervare.
Un adaptor pentru retea poate da prioritate unui mesaj token sau unui pachet de date, stabilind pentru bitii de prioritate o valoare intre 0 si 7 (7 fiind prioritatea maxima). O statie de lucru poate utiliza reteaua (transforma un token intr-un pachet de date) numai daca primeste un token cu o prioritate mai mica sau egala cu prioritatea proprie. Adaptorul de retea al statiei stabileste bitii de prioritate pentru a indica prioritea pachetului de date sau a mesajului token curent.
Bitul token este 1 pentru un mesaj token si 0 pentru un pachet de date.
Bitul monitor este pus pe 1 de monitorul activ si pe 0 de orice statie ce transmite un mesaj token sau un pachet de date. Daca monitorul activ vede un mesaj token sau un pachet de date ce contine un bit monitor 1, atunci stie ca acest mesaj token sau pachet de date a trecut o data prin inel, fara sa fi fost procesat de o statie de lucru. Cum statia emitatoare raspunde de inlaturarea propriilor pachete de date transmise (punand in circulatie un nou token), iar statiile de lucru cu prioritate mare raspund de preluarea unui token cerut de ele in prealabil, monitorul activ sesizeaza neregula daca un pachet de date sau un mesaj token prioritar a circulat prin inel fara a fi procesat, abandoneza transmisia si pune in circulatie un nou token.
Bitii de rezervare lucreaza mana in mana cu cei de prioritate. Daca prioritatea unei statii de lucru este mai mare decat valoarea curenta a bitilor de rezervare, ea isi poate plasa prioritatea in acestia. Astfel, statia isi rezerva urmatoarea utilizare a retelei. Cand o statie transmite un nou token, ea stabileste bitii de prioritate la valoarea gasita in campul RRR al pachetului pe care tocmai l-a primit. Daca nu exista o alta statie cu prioritate mai mare, statia care a stabilit bitii de rezervare va fi cea care urmeaza sa transforme mesajul token in pachet de date.
Campul ED (End Delimiter) - delimitatorul de sfarsit -contine o combinatie unica de cifre binare 1 si simboluri care nu sunt date si nu se pot confunda cu nimic altceva. Campul ED apare le sfarsitul fiecarui mesaj token si, afara de faptul ca marcheaza sfarsitul acestuia, ED contine doua subcampuri: bitul intermediar al pachetului de date si bitul de detectare a erorilor.
Utilizarea pachetelor de date. Figura 11.18 prezinta al doilea format al pachetului de mesaje IEEE 802.5: adevaratul pachet de date. Pachetele de date pot contine mesaje pe care un sistem de operare in retea sau o aplicatie le trimite unui alt calculator din inel. De asemenea, contin uneori mesaje interne utilizate in mod particular de placile adaptoare Token Ring in scopuri de gestionare a inelului.
SFS EFS
1 1 DA/SA - 2 SAU 6 4 1 1
Lungimea in octeti a fiecarui camp
Pachet de date token ring
Fig. 11.18
Pachetul de date consta din cateva grupuri de campuri: secventa de inceput a pachetului de date SFS (Start Frame Sequence), adresa de destinatie DA (Destination Address), adresa sursa SA (Source Address), datele (DATA), secventa de verificare a pachetului FCS (Frame Check Sequence) si secventa de sfarsit a pachetului EFS (End Frame Sequence). Impreuna, aceste campuri formeaza o inregistrare de mesaj (anvelopa) care este folosita pentru transportul informatiilor de gestionare a inelului (datele MAC) sau al datetor utilizatorilor (datele LLC). Datele LLC sunt pachete ce contin date orientate pe aplicatii cum ar fi mesajele de la un calculator la altul, o portiune dintr-un fisier de la file-server care este partajat prin intermediul sistemului de operare al retelei. Adaptoarele pentru retea utilizeaza intern pachetele MAC pentru a controla si gestiona inelul. Standardul IEEE 802.5 defineste sase pachete MAC de control. Campul de control al pachetului indica tipul acestuia (MAC sau LLC); daca este un pachet MAC, campul indica care dintre cele sase pachete este reprezentat de acest pachet.
Cele sase pachete MAC sunt:
Testul de adresa duplicat (Duplicate Address Test). Trimis de statie la cuplarea ei in inel pentru a se asigura ca adresa ei este unica.
Monitor activ prezent (Active Monitor Present). Vehiculat des de monitorul activ, pentru a instiinta celelalte statii ca este inca activ.
Monitor de rezerva prezent (Standby Monitor Present). Trimis de un alt monitor decat cel activ.
Mesaj token de cerere (Claim Token). Daca un monitor de rezerva considera ca monitorul activ nu mai functioneaza, el incepe sa trimita mesaje token de cerere. Monitoarele de rezerva incep intre ele un proces conventional de decizie asupra noului monitor care sa devina activ.
Avertisment (Beacon). Trimis in cazul unei probleme majore in retea, cum ar fi ruperea unui cablu sau o statie de lucru care transmite fara a astepta un token.
Declansare (Purge). Trimis dupa initializarea inelului si dupa ce se stabileste un monitor activ.
Fiecare pachet MAC sau LLC incepe cu o secventa de start ce contine trei campuri:
Delimitator de start SD (Start Delimiter). Identic pentru pachete de date si pentru mesaje token.
Control acces AC (Access Control). Identic pentru pachete de date si mesaje token.
Controlul pachetului de date FC (Frame Control). Ocupa un octet si contine doua subcampuri, tip pachet (Frame type) si identificator control MAC (Mac Control ID):
Cei doi biti pentru tipul pachetului (FF) au valoarea 00 pentru pachetele MAC si 01 pentru cele LLC (11 si 10 sunt rezervate).
Identificatorul de control MAC identifica tipul pachet de gestiune a inelului
|
CCCCCC |
Pachet de date MAC |
|
Mesaj token de cerere (Claim Token) |
|
|
Test de adresa duplicat (Duplicate Address Test) |
|
|
Monitor activ prezent (Active Monitor Present) |
|
|
Monitor de rezerva prezent (Standby Monitor Present) |
|
|
Avertisment (Beacon) |
|
|
Declansare (Purge) |
Delimitatorul de sfarsit ED (End Delimiter). Afara de faptul ca este compus dintr-un tipar unic de impulsuri electrice, el contine doua subcampuri de cate un bit. Bitul intermediar de pachet este 1 daca pachetul face parte dintr-o transmisie de pachete multiple si este 0 daca pachetul este ultimul sau singurul. La trimiterea initiala a pachetului, bitul de detectare a erorilor este 0, apoi devine 1 daca adaptorul de retea al unei statii de lucru, in procesul de verificare a erorilor, gaseste ceva in neregula. Adaptoarele de retea care vad un bit de detectare a erorii deja stabilit trec pachetul mai departe. Adaptorul initiator observa ca a aparut o problema si incearca din nou, retransmitand pachetul de date.
Starea pachetului FS (Frame Status).Campul ocupa un octet si contine patru biti rezervati (R) si doua subcampuri - bitul adresei recunoscute (A) si bitul de copiere a pachetului (C):
Cum valoarea calculata CRC nu se refera si la campul de stare a pachetului, fiecare subcamp de un bit este duplicat in cadrul starii pachetului pentru a asigura integritatea datelor. Cand initiaza un pachet de date, o statie de lucru emitatoare stabileste pe 0 bitul de adresa recunoscuta; statia care receptioneaza pachetul stabileste bitul pe 1 pentru a indica faptul ca i-a recunoscut adresa de destinatie. La fel, bitul de pachet copiat incepe de la valoarea 0, dar este stabilit pe 1 de statia de receptie (destinatie) cand copiaza continutul pachetului de date in propria memorie (cand primeste efectiv datele). Datele sunt copiate si bitul stabilit numai daca pachetul este primit fara eroare. Daca statia de lucru initiatoare (sursa) primeste pachetul inapoi cu amandoi acesti biti stabiliti, atunci stie ca receptia s-a efectuat cu succes. Daca insa bitul de adresa recunoscuta nu este stabilit, inseamna ca statia de destinatie nu mai este in retea, deci s-a defectat sau a fost scoasa de sub tensiune.
O alta situatie apare cand adresa de destinatie este recunoscuta, dar bitul de copiere a pachetului nu este stabilit. Acest bit arata statiei initiatoare ca pachetul a fost alterat in tranzit (bitul de detectare a erorilor din delimitatorul de sfarsit este stabilit).
Daca bitul de adresa recunoscuta si cel de pachet copiat sunt stabiliti si este stabilit si bitul de detectare a erorilor, stata de lucru initiatoare stie ca a aparut o eroare dupa ce pachetul a fost receptionat corect.
Utilizarea secventei de abandonare. O secventa de abandonare poate apare oriunde in sirul de biti si este folosita pentru a intrerupe sau termina transmisia curenta. Ea consta dintr-un delimitator de start, urmat de un delimitator de sfarsit. Secventa semnaleaza renuntarea la transmiterea pachetului de date sau a mesajului token curent.
 |
Lungimea in octeti a fiecarui camp
|
Utilizarea protocolului FDDI (Fiber Distributed Data Interface
FDDI este un protocol mult mai nou de mai nou decat Ethernet sau Token Ring. El vehiculeaza mesaje token si pachete de date pe un inel din fibre optice, la o rata de transfer de 100Mbps. FDDI este asemanator standardului IEEE 802.5 Token Ring, diferentele aparand numai acolo unde este necesar pentru a accepta vitezele mai mari si distantele de transmisie mai lungi ale FDDI.
Daca FDDI ar fi folosit aceeasi schema de codificare a bitilor ca si Token Ring, fiecare bit ar fi cerut doua semnale optice: un impuls de lumina si apoi o pauza de intuneric, adica ar fi trebuit sa trimita 200 de miloane de semnale pe secunda, pentru a avea rata de transmisie de 100Mbps. Schema folosita de FDDI insa (numita 4B/5B) codifica 4 biti de date in 5 biti pentru transmisie, astfel incat sunt necesare mai putine semnale pentru a trimte un octet de informatie. Codurile de 5 biti (simboluri) au fost alese astfel incat sa asigure intrunirea cerintelor de temporizare a retelei. Schema 4B/5B, la rata de transmisie de 100Mbps, produce aparitia efectiva a 125 milioane de semnale pe secunda. De asemenea, cum fiecare tipar de lumina, ales pentru simboluri, reprezinta 4 biti, hardul FDDI va opera mai degraba la nivel de semi-octet, usurand obtinerea ratelor mari de transfer.
Exista doua diferente majore intre modurile de gestionare a mesajelor token ale protocoalelor FDDI si IEEE 802.5 Token Ring. In cazul Token Ring, un nou mesaj token este pus in circulatie numai dupa ce o statie emitatoare primeste inapoi pachetul pe care l-a trimis. In cazu FDDI, noul token este pus in circulatie de statia emitatoare imediat ce termina de transmis un pachet de date. FDDI nu foloseste subcampurile de prioritate si rezervare pe care Token Ring le aloca resurselor sistemului, dar clasifica statiile de lucru atasate ca asincrone (statii care nu sunt rigide in privinta perioadelor de timp ce survin intre acesele la retea) si sincrone (impun conditii foarte stricte penru temporizarea dintre transmisii). FDDI utilizeaza un algoritm complex de alocare a aaccesului la retea, pentru cele doua clase de dispozitive.
Figura 11.20 prezinta un mesaj token FDDI. Mesajul consta din campurile preambul, delimitator de start, controlul pachetului, delimitator de sfarsit si starea pachetului, campuri definite la fel pentru mesaje token si pentru pachete de date.
Mesaj token
FDDI
Fig.
11.20
8 1 1 DA/SA - 2 sau 6 4 1/ 2
Lungmea fiecarui camp, in octeti
Preambul (Preamble). Campul este folosit pentru sincronizare. Desi initial are dimensiunea de 64 de biti, statiile de lucru consecutive pot modifica in mod dinamic lungimea preambulului, in conformitate cu propriul ceas si propriile necesitati de sincronizare.
Delimitator de start SD (Start Delimiter). Un camp unic de doua simboluri (1 octet); tiparul sau identifica inceputul pachetului de date.
Controlul pachetului FC (Frame Control). Un camp unic de doua simboluri (1 octet) constitut din urmatoarele subcampuri:
Sistemele de interconectare prin cabluri ale retelelor LAN variaza foarte mult dupa aspect, caracteristici, scopul propus si pret. Cele mai cunoscute moduri de legare a calculatoarelor intr-o retea locala sunt : sistemul de cablare IBM, sistemul de distributie AT&T si conceptul corporatiei DEC (Digital Equipment Corporation), numit DECconect.
In general, sistemele de cablare descrise in continuare utilizeaza unul dintre cele trei tipuri diferite de cabluri: perechi de cabluri rasucite (ecranate si neecranate), cabluri coaxiale (subtiri si groase) si cabluri din fibre optice.
Perechile de cablu rasucite sunt fire izolate cu un numar redus de rasuciri pe metru, rasucirea cablurilor reducand interferenta electrica. Ecranarea acestor cabluri se refera la cantitatea de izolatie din jurul firelor si implicit la imunitatea la zgomot. Aceste cabluri seamana intrucatva cu cablurile din instalatiile electrice ala cladirilor, insa ele transporta semnale de tensiune relativ joasa.
Cablurile coaxialeau drept caracteristica diametrul. Cablul standard Ethernet are un diametru mai mare decat varianta mai noua ThinNet. Cablul mai gros are un grad mai mare de imunitate la zgomot, se deterioreaza mai greu si necesita pentru conectarea la reteaua LAN un conector penetrant si cablu de intrare desi cablul subtire transporta semnalul pe distante mai mici decat cel gros, cablul ThinNet utilizeaza un conector BNC fiind totodata si mult mai ieftin.
Acest cablu poate transmite datele la distante foarte mari utilizand lumina, si nu curentul electric, dar, sunt scumpe si se prelucreza greu.Cablul din fibre optice este simplu de proiectat, dar este susceptibil la conexiuni proaste. Consta dintr-un fir interior de sticla, cu diametrul de ordinul micronilor, inconjurat de o imbracaminte din sticla solida, care la randul ei este acoperita de un invelis protector. Sursa de lumina pentru cablul de fibra optica este o dioda luminescenta; iar datele sunt codificate prin varierea intensitatii luminii. Exista doua tipuri de cabluri cu fibre optice: mod unic (single mode ) si multimod (multimode ). Primul tip are diametrul mai mic, este mai scump si transmite semnale la distante mai mari .
Acest sistem de cablare consta dintr-un standard IBM pentru sistemele de cablare din cladirile cu birouri,care defineste componentele sistemelor de cablare si diferite tipuri de cabluri.
Recomandarile IBM definesc mastile pentru statii de lucru, adaptoare /conectoare, unitati de acces si metode de cablare. Standardul defineste, de asemenea, urmatoarele tipuri de cabluri:
Cablul de date tip 1. Din cupru, numai pentru date. Disponibil in variantele nonplenum, plenum si pentru exterior. Consta din doua perechi de cabluri rasucite, ecranate cu folie si tesatura metalica si acoperite cu un invelis din PVC . Este folosit pentru conectarea terminalelor localizate in zone de lucru la panouri de distribitie aflate in incinte de racordare si pentru conectarea dintre aceste incinte. Este disponibil in variantele nonplenum , plenum si pentru exterior. Cablul plenum este instalat in plafoane false, conducte si spatii utilizate pentru aerul ambiant. Cablul pentru exterior este protejat intr-un ecran metalic cu un invelis de polietilena, iar miezul este umplut cu gel pentru a preveni patrunderea umezelii.
Cablu de date si telefonic de tip 2. Atat pentru aplicatii de prelucrare a datelor cat si pentru telefonie. Este similar cu tipul 1 dar are patru perechi aditionale de cabluri rasucite. Se livreaza in variantele plenum si nonplenum.
Perechi de cabluri rasucite, telefonice de tip 3. Constau din patru perechi de cabluri de calibru 24 in PVC. Acest cablu este echivalent cu specificatia IBM Rolm si este disponibil sub forma plenum. Cablul este neecranat si nu este tot atat de imun la zgomot ca cel de tip 1.
Cablul din fire optice de tip 5. Contine fibre optice multi mod de 100/140 microni (miez de 100 microni inconjurat cu un strat de 140 microni). Acest cablu nu este definit de IBM.
Cablul patch panel de tip 6. Pentru conectarea unei statii de lucru la masca de perete sau realizarea conexiunilor intr-o incinta de racordare. Acest cablu este mai flexibil decat cel de tip 1. El consta din doua perechi rasucite de conductori torsadati, de calibru 26.
Cablul undercarpet de tip 8. Este util in birouri sau zone cu statii de lucru unde nu exista pereti permanenti. Cablul constadin doua perechi de conductori de calibru 26, intr-un invelis plat.
Cablul plenum, ieftin de tip 9. Este o versiune a cablului de tip 1 cu o distanta de transmisie maxima de circa doua treimi din cea a cablului de tip 1. Cablul consta din doua perechi de conductori torsadati de calibru 26. Acest cablu nu este definit de IBM.
Intr-o retea ce vehiculeaza mesaje token, cablurile de la statiile de lucru se conecteaza central la o unitate de acces multistatie (MSAU sau MAU). Unitatea MSAU tine seama de pozitia statiilor de lucru din retea, din aval sau din amonte. MSAU are nevoie de alimentare externa numai in cazul in care accepta cabluri pe distante mai lungi sau utilizeaza perechi de cabluri de tip 3 in retele LAN de viteze mari. Unitatile MSAU conectate la o sursa externa ajuta la regenerarea semnelor.
O unitate de acces MSAU are 8 porturi pentru conectarea a 1 pina la 8 dispozitive Token Ring. Fiecare conexiune este facuta cu un conector universal de tip genderless. Unitatea MSAU are doua porturi aditionale , etichetate RI (Ring-In) si RO (Ring-Out) care inlantuie radial cateva unitati MSAU intre ele, atunci cand sunt necesare mai mult de 8 statii in retea.
Intr-o retea Ethernet, numarul de conexiuni si distantele care intervin sunt factori de limitare. Repetoarele regenereaza semnalul la fiecare 500 de metri, in caz contrar undele stationare (reflectari suplimentare ale semnalelor) ar distorsiona semnalul si ar produce erori. Cum detectia coliziunilor depinde partial de temporizare, se pot plasa in serie numai 5 segmente de 500 de metri si 4 repetoare astfel incat intarzierea de propagare sa nu fie mai mare decat perioada maxima admisa pentru detectarea unei coliziuni. Altminteri, statiile de lucru cele mai indepartate de emitator nu ar fi capabile sa determine daca s-a produs o coliziune.
Fabricantii de produse Ethernet au facut posibila crearea de retele in stea, ramura si arbore care, depasind limitarile fundamentele mentionate, permit existenta, pe o singura retea, a mii de statii de lucru.
Retelele locale se numesc astfel deoarece adaptoarele pentru retea si alte componente hard nu pot transmite mesaje LAN la distante mai mari de cateva sute de metri. Urmatorul tabel arata limitarile de distanta pentru diferite tipuri de cabluri LAN. Pe langa aceste limitari, trebuie remarcat ca nu se pot conecta mai mult de 30 de calculatoare pe un segment ThinNet Ethernet, mai mult de 100 pe un segment ThinNet Ethernet, peste 72 pe perechi de cabluri rasucite, neecranate Token Ring sau peste 260 perechi de cabluri rasucite, ecranate Token Ring.
Adaptor pentru retea |
Tip de cablu |
Maximum (picioare) |
Minimum (picioare |
|
Ethernet |
Subtire Gros(cablu de intrare) Gros(coloana vertebrala) UTP |
20 inch |
|
|
Token Ring |
STP | ||
|
UTP | |||
|
ARCnet(distribuitor pasiv) |
Depinde de cablu |
||
|
ARCnet(distribuitor activ) |
Depinde de cablu |
Adaptoarele pentru retea sunt in general detectoare de coliziuni sau vehiculeaza mesaje token..Tipul adaptorului il leaga de unul dintre nivelurile de protocol Ethernet, Token Ring, FDDi, ARCnet sau alt protocol. Adaptorul TCNS opereaza cu 100 Mbps si nu costa mai mult decit adaptorul Token Ring. Sistemele de operare in retea NetWare, LAN Manager, POWERLan,LANtastic lucreaza bine cu TCNS.
Se poate utiliza cablarea existenta de la Token Ring, cu perechi de cabluri rasucite, ecranate sau cabluri coaxiale. Se pot amesteca si potrivi diverse tipuri de cabluri folosind distribuitorul TCNS Smart Hub, cu diferiti conectori.
Reteaua TCNS se cableaza in mod distribuit stea, exact asa cum se face cu ARCnet sau Token Ring. Adaptoarele si distribuitoarele TCNS folosesc conectori ST pentru cabluri cu fibre optice, conectori BNC pentru cablu coaxil si DB-9 pentru STP.
Un adaptor de retea TCNS este compatibil, la nivel de registru, cu un adaptor ARCnet, ceea ce face posibila utilizarea drivelor soft standard ARCnet in reteaua TCNS. Thomas Conrad furnizeaza, de asemenea, "Accelerated Drives" pentru obtinerea unor performante si mai mari. TCNS consta din adaptoare pentru retea cu conectori pentru cablu STP,coaxial sau cu fibre optice , unul sau mai multe distribuitoare Thomas-Conrad Smart Hub si drivere soft. Adaptoarele sunt livrate in variante pentru magistralele de 16 si de 32 de biti, ISA si EISA. Se pot pune pina la 225 de statii de lucru TCNS pe un singur segment de retea LAN si se acopera astfel distante semnificative: 885 m cu cablu de fibre optice, 147,6 m cu perechi de cabluri rasucite ecranate si 101,4 m cu cablu coaxial RG62A/U.
Adaptoarele cu detectie a coliziunilor si cu vehicularea mesajului token contin suficienta logica pe placa pentru a sti cind este permisa trimiterea unui pachet de date si pentru a recunoaste pachetele care le sunt destinate. Cu suportul soft al adaptoarelor, ambele tipuri de placi indeplinesc sapte pasi importanti in procesul de transmisie sau receptie a unui pachet de date. La limita de iesire, cind se transmit datele, pasii sunt parcursi in ordinea prezentata in lista urmatoare. La limita de intrare, cand se receptioneaza date, pasii au insa ordine inversa. Iata acesti pasi:
Transfer de date. Datele sunt transferate din memoria calculatorului (RAM) la placa adaptoare sau de la aceasta catre memoria calculatorului prin DMA, memoria partajata sau intrare/iesire programata.
Buffering. In timp ce sunt procesate de placa adaptoare de retea, datele sunt retinute intr-un buffer. Aceasta memorie tampon ofera placii accesul la un pachet intreg de date deodata si ii da posibilitatea sa gestioneze diferenta dintre rata de transmisie a datelor in retea si rata cu care calculatorul proceseaza datele.
Structura pachetului de date. Adaptorul pentru retea trebuie sa sparga datele inportiuni care pot fi procesate sau la receptie sa le reasambleze. Intr-o retea Ethernet aceste portiuni sunt de circa 1500 de octeti. Retelele Token Ring folosesc pachete de date de 4K. Adaptorul pune un preambul (header) in fata pachetului de date si ii adauga la sfirsit un postambul (trailer). Header-ul si trailer-ul reprezinta anvelopa nivelului fizic. In acest moment exista un pachet de date gata pentru transmisie.
Acces la cablu. Intr-o retea CSMA/CD, inainte de a-si trimite datele (sau de a-si retransmite datele daca apare o coliziune), adaptorul pentru retea se asigura ca linia este libera. Intr-o retea de vehiculare a mesajelor token, adaptorul asteapta pana la primire unui token pe care il poate reclama.
Conversia. paralela/seriala. Octetii de date din buffer sunt trimisi sau receptionati prin cabluri in mod serial. Adaptorul face aceasta conversie in secunda de despartire dinaintea transmisiei (sau dupa receptie).
Codificarea/decodificarea. Semnalele electrice care
reprezinta datele transmise sau receptionate sunt modelate. Cele mai
multe adaptoare de retea folosesc codificarea
Trimiterea/receptioanarea impulsurilor. Impulsurile codificate din punct de vedere electric, care compun pachetul de date, sunt amplificate si transmise pe linie. (La receptie, impulsurile trec prin etapa de decodificare.)
Placile adaptoare de retea si suportul soft recunosc manipuleaza si erorile care apar atunci cand interfata electrica, coliziunile sau echipamentele defecte provoaca alterarea unor portiuni din pachetul de date. Erorile sunt in general detectate cu ajutorul unei sume de verificare ciclica (CRC). Campul CRC este verificat de receptor; daca valoarea calculata de acesta nu se potriveste cu cea din pachetul de date, receptorul anunta emitatorul despre eroare si ii cere retransmisia pachetului de date care a sosit eronat.
Tipurile de adaptoare pentru retele difera nu numai dupa metoda de acces si protocol, dar si dupa urmatoarele elemente:
Viteza de transmisie.
Cantitatea de memorie de pe placa pentru stocarea in buffer a pachetelor si datelor.
Tipul de magistrala (8 biti, 16 biti sau MicroChannel).
Viteza magistralei (unele esueaza la viteze mari).
Compatibilitatea cu diverse seturi de cipuri pentru microprocesoare.
Utilizarea DMA.
IRQ si adresarea portului I/O.
Inteligenta (unele folosesc un microprocesor pe placa, de pilda 80186).
Tipul de conector.
Rezumat
Acest capitol a expus metodele de conectare seriala paralela si de retea. Au fost prezentate diferite tipuri de cipuri UART, au fost explorate modurile de diagnosticare a porturilor seriale si paralele si au fost prezentate adaptoarele, cablurile si protocoalele de retea.
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2012
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
