Rețea de calculatoare
O rețea de calculatoare este un grup de două sau mai multe calculatoare care sunt conectate între ele. Rețelele sunt utilizate de obicei pentru a partaja resurse, a face schimb de fișiere sau a comunica cu alți utilizatori.
O rețea este un set de noduri conectate prin legături de comunicare. Un nod poate fi un computer, o imprimantă sau orice alt dispozitiv capabil să trimită sau să primească date de la un alt nod prin intermediul rețelei.
Pentru ca rețeaua să funcționeze corect, sunt adesea necesare alte dispozitive. Exemple de astfel de dispozitive sunt hub-urile și comutatoarele. Diferite tipuri de rețele pot fi conectate între ele cu ajutorul unui router. În general, rețelele care utilizează cabluri pentru a se conecta pot funcționa la viteze mai mari decât cele care utilizează tehnologia fără fir.
O rețea locală (LAN) conectează computere care sunt apropiate una de cealaltă. Construirea unei rețele LAN este mai ușoară decât conectarea unor rețele diferite (prin intermediul unei rețele de tip Wide Area Network). Cea mai mare rețea de tip Wide Area Network este Internetul.
Calculatoarele pot face parte din mai multe rețele diferite. Rețelele pot fi, de asemenea, părți ale unor rețele mai mari. Rețeaua locală a unei întreprinderi mici este, de obicei, conectată la rețeaua corporativă a unei companii mai mari. Aceste conexiuni pot permite accesul la internet. De exemplu, un magazin le poate utiliza pentru a afișa marfa pe site-ul său web prin intermediul unui server web sau pentru a converti comenzile primite în instrucțiuni de expediere.
O rețea trebuie să fie conectată cu hardware adecvat. Acesta poate fi cu fir sau fără fir. Pentru o rețea locală simplă, sunt suficiente calculatoarele, mediile și perifericele. Rețelele WAN (wide area networks) și unele rețele LAN (local area networks) de mari dimensiuni au nevoie de dispozitive suplimentare, cum ar fi o punte, un gateway sau un router pentru a conecta diferite rețele mici sau mari.
O rețea are nevoie de un protocol de comunicare. Microsoft Windows, Linux și majoritatea celorlalte sisteme de operare utilizează TCP/IP. Computerele Apple Macintosh au folosit Appletalk în secolul XX, dar folosesc acum TCP/IP.
Rețea tipică de bibliotecă, într-o hartă arborescentă cu ramificații și acces controlat la resurse
Modele de rețea
Ar fi dificil de pus în aplicare tehnologia de comunicare în rețea ca un model mare. Prin urmare, am împărțit diferitele componente ale rețelei în module sau straturi mai mici. Modelul standard al unei rețele este modelul Open Systems Interconnection (OSI) stabilit de Organizația Internațională Standard (ISO). Există și alte modele de rețea, deși toate sunt împărțite în straturi similare. Fiecare strat utilizează serviciile pe care le oferă stratul de mai jos, furnizând în același timp servicii pentru stratul de deasupra sa. Fiecare strat poate comunica numai cu același strat de pe dispozitivul de destinație.
Exemplu de comunicare în modelul de rețea
Modelul OSI
OSI (Open Systems Interconnection) este un model de rețea pe 7 straturi, specificat de ISO (Organizația Internațională pentru Standardizare) și este utilizat pe scară largă în întreaga lume. Conceptul unui model cu șapte straturi a fost furnizat de activitatea lui Charles Bachman, Honeywell information Services. Diferite aspecte ale concepției OSI au evoluat în urma experiențelor cu rețelele ARPANET, NPLNET, EIN și CYCLADES, precum și a lucrărilor din cadrul IFIP WG6.1.
| Unitatea de date | Stratul | Funcția |
| Date | Aplicație | Procesul de rețea la aplicație |
| Prezentare | Criptarea, decriptarea și conversia datelor | |
| Sesiunea | Gestionarea sesiunilor între aplicații | |
| Segmente | Transport | Conexiune și fiabilitate de la un capăt la altul |
| Pachete (datagrame) | Rețea | Determinarea căii și adresarea logică |
| Cadru | Legătură de date | Adresarea fizică |
| Bit | Fizic | Semnal și transmisie binară |
Stratul 1
Stratul fizic definește specificațiile electrice și fizice pentru dispozitive. De asemenea, acesta specifică transmisia modulată și în bandă de bază.
Banda de bază
Banda de bază reprezintă date digitale în forma lor brută (1001 1101 1101 1010 0011). Acest lucru permite o transmisie foarte rapidă și fiabilă pe distanțe scurte; cu toate acestea, suportul are tendința de a face ca biții să interfereze între ei, iar raza de acțiune a transmisiei în bandă de bază este foarte limitată. Aceasta se înrăutățește odată cu creșterea vitezei. Tehnologia în bandă de bază este utilizată frecvent în rețelele LAN.
- Cablu UTP - max. 100 m la viteza de 100 Mbit/s fără repetitor
- Fibră optică - max. 1 km la o viteză de 100 Mbit/s fără repetitor
Tehnologie tipică: Ethernet
Transmisie modulată
În telecomunicații, modulația este procesul de transmitere a unui semnal de mesaj, de exemplu un flux de biți digital sau un semnal audio analogic, în interiorul unui alt semnal care poate fi transmis fizic. Dispozitivul care asigură modularea semnalului în bandă de bază se numește modulator, iar dispozitivul care asigură demodularea semnalului modulat înapoi în banda de bază se numește demodulator. În prezent, modulatorul și demodulatorul sunt integrate într-un singur dispozitiv numit Modem (modulator-demodulator). Utilizat frecvent în WAN, WLAN, WWAN.
Tehnologie tipică: WI-FI, ADSL, conexiune TV prin cablu (CATV).
Nivelul 2
Stratul de legătură de date furnizează mijloacele funcționale și procedurale pentru transferul de date între entitățile rețelei și pentru a detecta și, eventual, corecta erorile care pot apărea în stratul fizic.
Nivelul 3
Stratul de rețea oferă mijloacele funcționale și procedurale de transfer al secvențelor de date de lungime variabilă de la o gazdă sursă dintr-o rețea la o gazdă destinație dintr-o altă rețea, utilizând adresa IP.
Adresa IP
O adresă de protocol Internet (adresă IP) este o etichetă numerică atribuită fiecărui dispozitiv (de exemplu, calculator, imprimantă) care participă la o rețea de calculatoare care utilizează protocolul Internet pentru comunicare. În prezent, există două versiuni de protocoale utilizate - IPv4 și IPv6.
- IPv4 utilizează adrese pe 32 de biți care limitează spațiul de adrese la 4294967296 (232) adrese unice posibile.
Exemplu: IP-192.168.0.1 mask-255.255.255.255.0 înseamnă că adresa de rețea este 192.168.0.0 și adresa dispozitivului este 192.168.0.1.
- IPv6 utilizează adrese pe 128 de biți, ceea ce limitează spațiul de adrese la 2128 de adrese posibile. Acest lucru este considerat suficient pentru viitorul apropiat. Suportul complet pentru IPv6 se află încă în faza de implementare.
Nivelul 4
Stratul de transport asigură transferul transparent de date între utilizatorii finali, furnizând servicii fiabile de transfer de date către straturile superioare. Protocolul de control al transmiterii (TCP) și protocolul de datagramă utilizator (UDP) din suita de protocoale Internet sunt clasificate în mod obișnuit ca protocoale de nivel 4 în cadrul OSI.
- TCP (protocolul de control al transmisiei) asigură livrarea fiabilă și ordonată a unui flux de octeți de la un program de pe un computer la un alt program de pe un alt computer. TCP este utilizat pentru aplicațiile care necesită un transfer strict fiabil (e-mail, WWW, transfer de fișiere (FTP), ...).
- UDP (user datagram protocol) utilizează un model de transmisie simplu, fără dialoguri implicite de handshaking pentru asigurarea fiabilității, ordonării sau integrității datelor. UDP este utilizat în aplicațiile în care avem nevoie de o latență redusă în detrimentul fiabilității (streaming video, VOIP, jocuri online,...).
Straturi 5-7
De obicei reunit într-un singur strat în modelele de rețea simplificate, principalul său scop este de a interacționa cu aplicațiile, criptarea și stabilirea de conexiuni dedicate, dacă este necesar.
Modulație analogică: AM - amplitudineFM - frecvență
Modulație digitală: 16-QAM cu exemple de puncte de constelație.
Termeni de rețea
Latență
Latența, denumită în mod incorect ping, este o valoare care măsoară timpul necesar pentru ca pachetele să ajungă la destinație. Se măsoară în milisecunde (ms). Instrumentul care măsoară latența se numește ping, folosind în mod obișnuit pachete ICMP speciale, care sunt mai mici decât pachetele de date standard, astfel încât să nu îngreuneze rețeaua prin prezența lor.
- Latența imediată este măsurată la fiecare X secunde și este afișată imediat. Valoarea sa se modifică în mod constant datorită proprietăților naturale ale tehnologiei rețelelor de comutare a pachetelor. Vârfurile mari de latență au efecte negative asupra majorității aplicațiilor de rețea, care se pot adapta la latența medie prin alocarea unei dimensiuni corespunzătoare de memorie ca buffer. Vârfurile mari de latență duc la golirea acestui buffer și la înghețarea temporară a aplicațiilor. Acest blocaj se numește în mod obișnuit lag.
- Latența medie este suma latențelor imediate măsurate de Y ori la fiecare X secunde împărțită la Y. Latența medie este utilizată pentru a estima dimensiunea bufferului, în principal pentru că nu se modifică atât de des. Bufferul permite ca unele aplicații, cum ar fi streamingul video, să ruleze fără probleme chiar și cu o latență medie ridicată, dar nu ne poate proteja de vârfurile de latență ridicată.
Capacitate (lățime de bandă)
Capacitatea este o măsură a capacității de transfer a unei rețele și se măsoară în biți pe secundă (bps sau b/s), în prezent, în mod obișnuit Mbps sau Mb/s. Ea ne arată câte unități de date sunt transferate în fiecare secundă. În prezent, lățimea medie de bandă este mult mai mare decât este necesar și nu reprezintă un factor limitativ în majoritatea cazurilor.
- Uplink reprezintă cantitatea de lățime de bandă utilizată pentru transferul de date de la utilizator la server (de obicei mai mică pentru utilizatorii finali).
- Downlink reprezintă cantitatea de lățime de bandă utilizată pentru transferul de date de la server la utilizator (de obicei mai mare pentru utilizatorii finali).
Emisiune
Difuzarea este o transmisie specială care nu este destinată unui singur dispozitiv, ci este adresată tuturor dispozitivelor dintr-o anumită rețea. Este utilizat în principal pentru a emite automat adrese IP către dispozitive de către un server DHCP și pentru a crea un tabel ARP care mapează rețeaua și accelerează traficul.
Planul de frecvență ADSL. Upstream + downstream = lățimea de bandă a rețelei
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este o rețea de calculatoare?
R: O rețea de calculatoare este un grup de două sau mai multe calculatoare care sunt conectate între ele pentru a partaja resurse, a face schimb de fișiere sau a comunica cu alți utilizatori.
Î: Ce sunt nodurile unei rețele?
R: Nodurile unei rețele sunt dispozitive precum calculatoare, imprimante și alte dispozitive capabile să trimită și să primească date de la un nod la altul.
Î: Ce fel de dispozitive suplimentare pot fi necesare pentru ca rețelele să funcționeze corect?
R: Pentru ca rețelele să funcționeze corect pot fi necesare dispozitive suplimentare, cum ar fi hub-uri și comutatoare.
Î: Cum pot fi conectate între ele diferite tipuri de rețele?
R: Diferite tipuri de rețele pot fi conectate împreună cu ajutorul unui router.
Î: Rețelele locale (LAN) sunt mai ușor de construit decât rețelele WAN (Wide Area Network)?
R: Da, construirea unei rețele LAN este de obicei mai ușoară decât conectarea diferitelor rețele prin WAN.
Î: Pot face parte calculatoarele din mai multe rețele diferite în același timp?
R: Da, calculatoarele pot face parte din mai multe rețele diferite în același timp.
Î: Ce tip de protocol de comunicare utilizează majoritatea sistemelor de operare?
R: Cele mai multe sisteme de operare utilizează TCP/IP ca protocol de comunicare.
