Rețea de calculatoare

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Calculatorul folosit de Tim Berners-Lee pentru a crea primul server web , expus în Globul științei și inovației de la CERN : prospectul de pe carcasă poartă cuvintele „Acest computer este un server, nu închideți”.

O rețea de calculatoare, în domeniul tehnologiei informației și telecomunicațiilor , este un tip de comutare de pachete de rețea de telecomunicații caracterizat printr - un set de hardware dispozitive cu adecvate de comutare software , adică comutarea nodurilor conectate între ele prin comunicare specifice canalelor. Comunicare (link), cum ar fi să ofere un serviciu de comunicații care să permită schimbul și partajarea de date și comunicarea între mai mulți utilizatori sau dispozitive distribuite sau terminale ( gazde ): datele sunt transmise și transferate sub formă de pachete de date (PDU, Protocol Data Unit ), constând dintr-un antetul (care conține datele pentru livrarea mesajului) și un corp (care conține corpul mesajului), toate guvernate de protocoale de rețea precise.

Descriere

Exemplu de rețea

Rețeaua oferă un serviciu de transfer de date, prin funcții comune de transmisie și recepție , către o populație de utilizatori distribuiți pe o zonă mai mult sau mai puțin mare. Exemple de rețele de calculatoare sunt rețelele LAN , WLAN , WAN și GAN a căror interconectare globală dă viață internetului .

Rețelele de calculatoare generează trafic foarte impulsiv sau pachetat și asincron, spre deosebire de rețeaua telefonică sincronă, și pentru aceasta au dat naștere și folosesc tehnologia de comutare a pachetelor , mai degrabă decât comutarea circuitelor ca pentru liniile telefonice tradiționale. Născut ca rețele de date private între serviciile de apărare și universități, încă din anii 2000 rețelele de internet s-au răspândit în rețelele integrate în serviciile de rețea de telefonie , odată cu apariția ISDN , cu tehnologia ADSL și în prezent prin fibra optică și telefonie mobilă cu 4G LTE .

Gazde, noduri și linkuri de comutare

Avantajele și problemele unei rețele de internet

Arpanet în 1974
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Internet .

Construcția primelor rețele datează din 1969, când primul nod IMP (Interface Message Processor) al ARPANET a fost creat la UCLA. Tehnologia rețelei și difuzarea ulterioară a acesteia în întreaga lume au permis dezvoltări revoluționare în organizarea resurselor de calcul și în distribuția de date și resurse în întreaga lume datorită structurilor vertebrale din fibră optică oceanică.

Cel puțin patru puncte forte ale unei rețele de date distribuite pot fi indicate în ceea ce privește concentrația de toate pe un singur dispozitiv și într-un singur loc:

  1. toleranță la erori : datorită redundanței datelor, defectarea unei mașini nu blochează întreaga rețea și este posibil să înlocuiți computerul defect cu ușurință și într-o perioadă scurtă de timp (componentele sunt ieftine și o companie își poate permite să păstreze piese de schimb în stoc);
  2. accesibilitate : așa cum s-a menționat mai sus, hardware-ul și software-ul computerului costă mai puțin decât cele pentru un singur mainframe;
  3. creștere treptată și flexibilitate ( scalabilitate ) : adăugarea de noi noduri și terminale la o rețea existentă și extinderea acesteia sunt simple și ieftine;
  4. ușurința accesului la date : oriunde v-ați afla în lume, datele salvate pe sistemele conectate la internet sunt întotdeauna accesibile și disponibile cu timp mediu de așteptare foarte scurt.

Cu toate acestea, o rețea prezintă unele puncte slabe:

  1. securitate slabă : un atacator poate avea acces mai ușor la o rețea de calculatoare: atunci când un virus infectează un sistem din rețea, acesta se răspândește rapid la alții, sarcina de identificare și eliminare a amenințării poate fi lungă și dificilă;
  2. costuri ridicate de construcție și întreținere : crearea unei infrastructuri de rețea este foarte complicată și costisitoare, deoarece necesită multă muncă, depunerea cablurilor, construirea unităților de control și centrele de comutare;
  3. furt de date: dacă datele nu sunt criptate, pot fi furate de oricine le interceptează pe conexiune (sniffing);
  4. uzurparea identității: fără factori de autentificare, orice utilizator din rețea poate pretinde că este altcineva.

Tipuri de rețele

Există o mare varietate de tehnologii de rețea și modele organizaționale, care pot fi clasificate în funcție de diferite aspecte:

Clasificare bazată pe extensia geografică

În funcție de extensia geografică, se disting diferite tipuri de rețele:

  • vorbim despre o rețea locală sau LAN ( Local Area Network ) dacă rețeaua se extinde în interiorul unei clădiri sau a unei zone, cu o extensie de ordinul a o sută de metri [1] .
  • vorbim despre o rețea universitară sau CAN ( Campus Area Network ), adică rețeaua din interiorul unui campus universitar sau, în orice caz, la un set de clădiri adiacente, de obicei separate de terenuri deținute de aceeași instituție, care pot fi conectate cu propria lor cabluri fără a utiliza serviciile operatorilor de telecomunicații. Această condiție facilitează crearea unei rețele de interconectare performante și low-cost.
  • vorbim despre o rețea metropolitană sau MAN ( Metropolitan Area Network ) dacă rețeaua se extinde în interiorul unui oraș.
  • vorbim de o rețea geografică sau WAN ( Wide Area Network ) dacă rețeaua acoperă o zonă geografică foarte mare și care există în rețelele anterioare.
  • vorbim de o rețea globală sau GAN ( Global Area Network ) dacă rețeaua conectează computere situate peste tot în lume, chiar și prin satelit.

Clasificare pe baza canalului de transmisie

Rețele locale

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: rețea locală .
Schema unei rețele LAN

Rețelele locale ( rețea locală sau LAN) sunt de obicei create utilizând un sistem de cablare structurat cu cabluri UTP din categoria 5 sau mai mare, care deservesc una sau mai multe clădiri utilizate în mod obișnuit de aceeași entitate organizațională, care își construiește și gestionează propria rețea, posibil cu cooperarea companiilor specializate. În multe cazuri, cablarea este completată sau înlocuită de o acoperire wireless. LAN-urile sunt realizate mai ales cu tehnologie ethernet care suportă viteze de 1 Gbit / s sau chiar 10 Gbit / s, pe cabluri de cupru cu caracteristici adecvate (CAT5 sau mai mare) sau pe fibră optică.

Rețele publice

Rețelele publice sunt gestionate de operatori sectoriali și oferă servicii de telecomunicații persoanelor fizice și companiilor într-o logică de piață. Pentru a oferi servicii publicului, este necesar să existe o infrastructură de distribuție care să ajungă la întreaga populație.

Din motive istorice, mai multe rețele publice se bazează pe perechea răsucită (numită și POTS , Plain Old Telephone System ). Această tehnologie a fost concepută pentru a sprijini serviciul de telefonie analogică, dar având în vedere omniprezentul său și investițiile ridicate care au fost necesare pentru a o înlocui, a fost adaptată la transportul de date folosind diferite tehnologii, până în prezent a fost înlocuită aproape în întregime cu fibră optică :

  • modemuri pentru a codifica semnale digitale pe linii telefonice analogice comune. Avantajul acestei tehnologii este că nu necesită modificări la rețeaua de distribuție existentă deoarece folosește linia telefonică existentă și transmite date la o frecvență mai mare decât banda telefonică care ajunge la 4KHz. Pentru stabilirea unei conexiuni sunt necesare două modemuri la fiecare capăt al unei conexiuni telefonice active. Viteza este limitată la aproximativ 56 Kbit / s, cu adoptarea modemurilor client și server care acceptă versiunea V92 a protocoalelor de comunicație modem. Acest protocol încorporează funcții de compresie ale fluxului de biți transmis, astfel încât viteza reală depinde de factorul de compresie al datelor transmise.
  • Rețele ISDN ( rețea digitală de servicii integrate ) prin transmiterea de date și voce prin intermediul a două canale telefonice în tehnologia digitală. Folosind adaptoare adecvate, datele digitale pot fi trimise direct. Tehnologia ISDN, atunci când este utilizată pentru transmiterea datelor, atinge o viteză maximă de 128 Kbit / s, fără compresie, utilizând în practică două conexiuni dial-up în paralel, posibilă doar cu anumiți furnizori. Viteza pe un singur canal este în schimb limitată la 64 Kbit / s. Ar exista un al treilea canal utilizat pentru semnal, dar nu pentru comunicații cu o capacitate de 16 Kbit / s (nu este folosit niciodată pentru date).

Folosind modemuri analogice sau ISDN, se poate stabili o conexiune directă de date între oricare doi abonați din rețeaua telefonică sau respectiv ISDN.

  • Tehnologia ADSL ( Asymmetric Digital Subscriber Line ) utilizează o porțiune din banda de transmisie disponibilă pe perechea răsucită de la biroul utilizatorului la cea mai apropiată centrală telefonică pentru a trimite date digitale. Este necesar să instalați noi echipamente de comutare în centralele telefonice, numite DSLAM-uri , și utilizarea filtrelor în sistemele telefonice domestice pentru a separa frecvențele utilizate pentru transmisia de date de cele pentru comunicația vocală. Difuzarea lor pe întreg teritoriul este limitată de costuri, ceea ce o face convenabilă doar în zonele mai dezvoltate. În timp ce sunteți conectat prin ADSL, puteți continua să utilizați telefonul, deoarece frecvențele vocale și de date nu se suprapun. Această tehnologie se mai numește asimetrică, deoarece viteza de descărcare și încărcare nu este aceeași: în Italia sunt de obicei egale cu 4 Mbit / s în descărcare și 512 Kbit / s în încărcare, dar pentru anumite abonamente viteza de descărcare poate atinge 12 Mbit / s sau chiar 20 Mbit / s, folosind tehnologii de ultimă generație precum ADSL2 + și rețele de distribuție de fibră optică de înaltă calitate. Perechea de cupru are dezavantajul atenuării semnalelor și nu permite funcționarea acestei tehnologii pe distanțe mai mari de aproximativ 5 km. În unele cazuri, este, de asemenea, posibilă reducerea în continuare a distanței maxime datorită interferențelor externe, ceea ce crește probabilitatea de eroare. O altă limitare importantă este interferența „internă”, care apare atunci când mulți utilizatori de telefon de pe același cablu de distribuție utilizează serviciul ADSL. Aceasta înseamnă că serviciul ADSL nu poate fi activat pe mai mult de aproximativ 50% din liniile unui cablu de distribuție.
  • fibra optică este utilizată în prezent în mai multe variante FTTx : poate merge până la dulap sau chiar acasă, are viteze de transmisie a datelor de până la 1 Gbit / s pentru utilizatorii casnici. [2]

Rețele de transport

Sunt necesare capacități și mai mari pentru a transporta trafic agregat între schimburile unui operator de telecomunicații prin ceea ce se numește în mod obișnuit rețeaua de transport . Cu tehnologii mai scumpe, utilizate în mod obișnuit de furnizori, se ating viteze de 40 Gbit / s pentru o singură fibră optică. Pe o singură fibră este posibilă trimiterea mai multor semnale printr-o tehnică de multiplexare numităMultiplexare (D)Wavelength Division Multiplexing ((D) WDM) sauMultiplexare Wavelength , care trimite semnale optice diferite la diferite lungimi de undă (în jargon, culori ). Numărul de semnale independente transportabile variază de la 4 sau 16 dintre sistemele WDM relativ ieftine (Coarse) la sute dintre cele mai avansate sisteme DWDM. În Statele Unite ale Americii, proiectul Internet2 , în care colaborează NASA , apărarea și universitățile americane, conectează deja multe campusuri la viteza de 2 Gigabit / s (disponibil și pentru studenți), cu îmbunătățiri TCP / IP pentru a putea exploata viteza mare de transmisie.

Arhitectura fizică

O rețea de internet este împărțită și administrată de diferiți furnizori de servicii Internet (companii de telefonie) de diferite niveluri, deoarece această divizie este mai avantajoasă din punct de vedere economic:

  1. ISP-urile de nivel întâi (sau globale) care controlează nucleul rețelei și sunt conectate direct la ISP-urile de același nivel, apoi ISP-urile de nivel inferior se conectează la acestea;
  2. ISP-urile regionale acționează ca intermediar între ISP-urile de primul nivel și cele de acces;
  3. Acces la ISP (sau local), toți utilizatorii minori se conectează la aceștia.

Topologie de rețea

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Topologia rețelei .
Diferite topologii de rețea: de sus în jos, de la stânga la dreapta, inel, plasă, stea, complet conectat, lanț liniar, arbore, autobuz.

Topologia rețelei este modelul geometric ( grafic ) menit să reprezinte conexiunile de conectivitate , fizice sau logice, între elementele care alcătuiesc rețeaua însăși (numite și noduri ). Conceptul de topologie se aplică oricărui tip de rețea de telecomunicații : telefon , rețea de calculatoare, Internet .

Secțiuni de rețea

În fiecare rețea mare (WAN), poate fi identificată o secțiune de acces care dă viață rețelei de acces și o secțiune de transport care dă viață rețelei de transport .

Secțiunea de acces are scopul de a permite accesul la rețea de către utilizator și, prin urmare, reprezintă de obicei un loc de resurse nedivizate (Gândiți-vă la conexiunile ADSL comerciale: porțiunea de cablu care ne conectează la panoul de control este un telefon cu perechi răsucite , utilizat exclusiv de către abonat). Secțiunea de acces include, de asemenea, toate acele instrumente adecvate pentru a permite accesul la rețea. Deci putem distinge diferite tipuri de acces: „Rezidențial” (linie clasică 56 Kbit / s, linie ISDN / ADSL), „Business” (rețeaua locală a companiei și Gateway sau Proxy care permite accesul în exterior), „Mobil” (gândiți-vă) de exemplu GSM, care permite accesul pe baza unei rețele de radiofrecvență cu acoperire „celulară”) sau „Wireless”.

Secțiunea de transport este cea care are sarcina de a transfera informații între diferite noduri de acces, folosind noduri de tranzit, dacă este necesar. Prin urmare, este site-ul resurselor partajate atât pentru transportul de date, cât și pentru procesare. Din punct de vedere structural, o rețea de transport este construită aproape exclusiv prin intermediul fibrelor optice (de exemplu Backbone ).

Componente hardware

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Dispozitiv de rețea .
Simbolul unui comutator în diagramele de rețea

Principalele componente hardware cunoscute și sub numele de dispozitive de rețea : [3]

Componentele software ale unei rețele se numesc protocoale de rețea . Puteți găsi o listă aici .

De obicei, în jargonul proiectanților de rețea, termenul de echipament de rețea se referă la dispozitivele de infrastructură care acceptă servere și cablare, considerate esențiale. În rețelele care acceptă domenii complexe, tipurile de echipamente utilizate sunt și mai numeroase.

Tehnologii de transmisie

Arhitectura logică

Arhitectura client-server

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Protocol de rețea , Client / Server și Arhitectură de rețea .

Rețelele de calculatoare sunt adesea organizate sub o arhitectură client-server în care clientul instanțiază o cerere de serviciu către server pentru a profita de resursele partajate între toți utilizatorii rețelei. Clienții pot trimite numai cereri către servere, iar serverele comunică numai între ele și răspund clienților. [4]

Un domeniu este o rețea de arhitectură client-server cu caracteristici și instrumente logice specifice.

Stivă de protocol

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: model OSI și TCP / IP .
Stivă de protocol

O rețea de calculatoare este structurată la un nivel logico-funcțional într-o arhitectură tipică de rețea, adică cu o stivă de protocol pentru îndeplinirea tuturor funcțiilor de rețea. Diferitele protocoale sunt utilizate pentru a gestiona funcții specifice ale rețelei la diferite niveluri, astfel încât totul să funcționeze corect. Aceasta servește pentru a permite o comunicare corectă între dispozitive care sunt chiar foarte diferite între ele.

Rețeaua este împărțită în 5 niveluri (de la cel mai mare la cel mai mic): [5]

  • nivelul 5: aplicație , protocoalele la nivel de aplicație sunt distribuite pe mai multe sisteme periferice și permite aplicațiilor prezente pe aceste sisteme să comunice între ele prin schimbul de mesaje;
  • stratul 4: transport , implementează protocoalele care se ocupă cu transferul mesajului și fragmentarea lor în pachete. Principalele protocoale sunt TCP și UDP;
  • nivel 3: rețea , implementează protocolul IP care se ocupă de dirijarea și redirecționarea datagramelor (sau pachetelor) de la o gazdă la alta prin algoritmi de rutare speciale;
  • nivelul 2: linie (sau conexiune) , serviciile furnizate de acest nivel depind de protocolul specific utilizat și de tehnologia de transmisie a rețelei;
  • nivel 1: fizic , se ocupă cu trimiterea și citirea biților unici ai cadrelor.

Protocoale de transmisie

Antet TCP

TCP (Protocolul de control al transmisiei)

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Protocolul de control al transmisiei .

Serviciul TCP (nivelul 4, transport) este de tip orientat spre conexiune (se stabilește o conexiune între expeditor și destinatar înainte de a continua transmiterea datelor). Oferă control asupra congestiei rețelei prin ajustarea cantității de date transmise instant cu instant pentru a preveni supraîncărcarea rețelei. Cu controlul debitului, emițătorul trimite atâtea date pe cât receptorul este capabil să le primească. Verificarea erorilor, în caz de erori sau pierderi de date, acestea din urmă sunt retransmise. [6]

UDP (User Datagram Protocol)

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: User Datagram Protocol .
Antet UDP

Serviciul UDP (nivelul 4, transport) este de tip fără conexiune (trimiterea datelor fără a fi stabilită o conexiune cu destinatarul). Acest serviciu nu este fiabil deoarece nu oferă garanții cu privire la livrarea corectă și eficientă a mesajelor (numite datagrame), nu efectuează niciun fel de control al fluxului și al congestiei. [7]

IP (Protocol Internet)

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Protocol Internet .

IP (stratul 3, rețea) se ocupă de multiplexarea pachetelor, adică scrierea și citirea adreselor IP ale expeditorului și destinatarului. Sistemul său de transmisie este cel mai bun efort, adică face tot posibilul pentru a se asigura că pachetele ajung la destinație, dar nu oferă niciun fel de garanție și control al erorilor, ci doar verifică dacă adresele nu sunt deteriorate. TTL (Time To Live) este de asemenea implementat, adică timpul de viață al pachetului exprimat în numărul maxim de routere prin care poate trece pachetul înainte de a fi aruncat. [8]

Router și comutator

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Comutarea pachetelor , routerul și comutatorul .
Simbolul routerului în diagramele de rețea

Routerele sunt dispozitive fundamentale ale rețelei care permit conectarea mai multor gazde între ele și între diferite rețele. Un router are mai multe interfețe de rețea, chiar diferite între ele, și este implementat până la nivelul 3, adică stratul de transport. Acest aparat de rețea (sau nod) prin rutare permite două noduri, care nu sunt conectate direct, să comunice între ele prin colaborarea altor noduri. Folosește un tabel de rutare și algoritmi asociați pentru a determina calea ideală pentru redirecționarea pachetelor. Pentru a efectua redirecționarea pachetelor, routerul are mai multe buffere (intrare și ieșire) în care datele sunt salvate temporar. Destinația pachetului este citită din portul de intrare, procesorul routerului decide portul de ieșire prin intermediul tabelei de rutare, pachetul este transferat din buffer-ul de intrare în buffer-ul de ieșire pentru a fi transmis.

Arhitectură de la egal la egal

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Peer-to-peer .
Rețea generică de la egal la egal : Rețineți că clienții transmit fluxurile de date către alți clienți, comportându-se astfel ca peeri.

În această arhitectură, toate dispozitivele conectate la rețea au aceleași capacități, toată lumea poate trimite și primi date comunicând cu alți colegi. Există un server care păstrează o listă actualizată a tuturor computerelor conectate, astfel încât oricine se conectează să poată începe imediat să comunice cu colegii vecini. O politică particulară adoptată de acest sistem este aceea de a descărca mai întâi cele mai rare date și apoi de a descărca cele mai ușor disponibile date. [9]

Simulatoare de rețea

Există mai multe simulatoare de rețea disponibile în rețea sau programe care vă permit să definiți schema de rețea cu diferitele dispozitive de rețea intercalate între ele prin conexiuni de rețea, configurabile și testabile (de exemplu, simulatoare CISCO , Juniper , distribuții Linux specifice (de exemplu, Netkit, GNS3 etc.).

Notă

  1. ^ Andrew S. Tanenbaum., Rețele de calculatoare. , Pearson India, 2013, ISBN 933257622X ,OCLC 1002631571 . Adus pe 10 august 2018 .
  2. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. și Gaito, Sabrina., Rețele de calculatoare și internetul: o abordare de sus în jos , 7. ed., Pearson, 2017, p. 18, ISBN 9788891902542 ,OCLC 1020163385 . Adus la 17 mai 2019.
  3. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. și Gaito, Sabrina., Rețele de calculatoare și internetul: o abordare de sus în jos , 7. ed., Pearson, 2017, p. 3, ISBN 9788891902542 ,OCLC 1020163385 . Adus la 17 mai 2019.
  4. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. și Gaito, Sabrina., Rețele de calculatoare și internetul: o abordare de sus în jos , 7. ed., Pearson, 2017, p. 84, ISBN 9788891902542 ,OCLC 1020163385 . Adus la 17 mai 2019.
  5. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. și Gaito, Sabrina., Rețele de calculatoare și internetul: o abordare de sus în jos , 7. ed., Pearson, 2017, p. 48, ISBN 9788891902542 ,OCLC 1020163385 . Adus la 17 mai 2019.
  6. ^ James F. Kurose , Computer Networks and the Internet , p. 218, ISBN 9788891902542B .
  7. ^ James F. Kurose , Computer Networks and the Internet , p. 187, ISBN 9788891902542B .
  8. ^ Rețele de calculatoare și Internet , p. 312, ISBN 9788891902542 B.
  9. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. și Gaito, Sabrina., Rețele de calculatoare și internetul: o abordare de sus în jos , 7. ed., Pearson, 2017, p. 85, ISBN 9788891902542 ,OCLC 1020163385 . Adus la 17 mai 2019.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh99005294 · GND (DE) 4070085-9 · NDL (EN, JA) 00.86562 milioane
Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT