andrew s. tanenbaum - digital.ubm.rodigital.ubm.ro/?download=computer networks cap 1.pdf · alte...

Re!ele de calculatoare E D I ! I A A P A T R A

Andrew S. Tanenbaum Universitatea Vrijie

Amsterdam, Olanda

©2003 Byblos srl, www.byblos.ro

Traducere: Colectivul de coordonare:

prof. dr. ing. Valentin Cristea prof. dr. ing. Eugenia Kalisz prof. dr. ing. Nicolae !"pu#

Colectivul de traduc!tori: as.ing. Ana Vârb"nescu stud. Corina Stratan prep. ing. Sabina $erbu ing. Mihaela Negru prep. ing. Natalia Costea as. ing. R"zvan Rughini# prep. ing. Liviu Dragomirescu stud. Octavian Udrea stud. Bogdan Vi#inescu ing. Mihaela Nea%" stud. Vlad Sima stud. C"t"lin Cârstoiu stud. Mihai Mircea stud. Cristi Orban stud. Ozana Dragomir stud. Andrei Agapi stud. Ana Maria Oprescu stud. Ionu% Frujin" stud. Gabi Ghini%" stud. Paul Chiri%" ing. Raluca Busurca stud. Vlad Panait ing. Octavian Purdil" stud. Radu Niculi%" stud. C"t"lin Coman

Preg!tire, design, produc"ie: Mihai Scor%aru, Claudiu Soroiu, Adrian Pop

Editat! de BYBLOS s.r.l., ©2003 Bucure#ti, Str. Constantin R"dulescu Motru &3/42, Tel: +40-(0)2&-330928&

Sub licen"! Pearson Education, Inc. dup!: Computer Networks, 4th ed. de Andrew S. Tanenbaum

©2003, &996 by Pearson Education, Inc., Prentice-Hall PTR Upper Saddle River, New Jersey 07458

Tip!rit! în România, la MASTER DRUCK, 3400 Cluj-Napoca, Str. Liebknecht 2, Tel: +40-(0)264-432497

ISBN: 973-0-03000-6

Toate drepturile sunt rezervate. Nici o parte a acestei c"r%i nu poate fi reprodus", într-o form" sau printr-un mijloc oarecare, f"r" permisiunea scris" a editorului.

Toate numele produselor men%ionate aici sunt m"rci înregistrate ale respectivilor proprietari.

Re!ele de calculatoare E D I ! I A A P A T R A

Pentru Suzanne, Barbara, Marvin "i în memoria lui Bram "i a lui Sweetie !

Alte titluri de mare succes ale lui Andrew S. Tanenbaum:

Sisteme distribuite: principii !i paradigme

Aceast" nou" carte, scris" împreun" cu Maarten van Steen, prezint" atât principiile, cât #i para-digmele sistemelor distribuite moderne. În prima parte sunt tratate în detaliu principiile de co-municare, procesele, numele, sincronizarea, consisten%a #i replicarea, toleran%a la erori #i securi-tatea. În cea de-a doua parte se trece la prezentarea unor paradigme diferite folosite pentru crearea sistemelor distribuite, inclusiv sisteme bazate pe obiecte, sisteme distribuite de fi#iere, sisteme bazate pe documente #i sisteme bazate pe coordonare. Sunt discutate pe larg numeroa-se exemple. Sisteme de operare moderne, edi"ia a doua

Acest text de mare succes prezint" în detaliu principiile sistemelor de operare #i le ilustreaz" cu ajutorul a numeroase exemple inspirate din lumea real". Dup" un prim capitol introductiv, ur-m"toarele cinci capitole trateaz" conceptele de baz": procese #i fire de execu%ie, situa%ii de bloca-re, gestiunea memoriei, opera%ii de intrare/ie#ire. Urm"toarele #ase capitole trateaz" no%iuni mai avansate, incluzând sisteme multimedia, sisteme multiprocesor, securitate. La sfâr#itul c"r%ii sunt prezentate dou" studii de caz detaliate: UNIX/Linux #i Windows 2000. Organizarea structurat# a calculatoarelor, edi"ia a patra

Aceast" carte clasic", citit" în lumea întreag" #i ajuns" acum la cea de-a patra edi%ie, furnizeaz" introducerea ideal" în studiul arhitecturii calculatoarelor. Subiectul este prezentat într-o manier" u#or de în%eles începând cu prezentarea conceptelor de baz". Exist" un capitol dedicat încep"to-rilor care prezint" logica digital", urmat de capitole în care sunt prezentate microarhitectura, se-tul de instruc%iuni de la nivelul arhitecturii, sistemele de operare, limbajul de asamblare #i arhitecturile paralele de calculatoare. Sisteme de operare: proiectare !i implementare, edi"ia a doua

Acest text despre sisteme de operare, scris împreun" cu Albert S. Woodhull, este singura carte ce acoper" atât principiile sistemelor de operare cât #i aplica%iile acestora la un sistem real. Sunt tra-tate în detaliu toate subiectele tradi%ionale legate de sistemele de operare. În plus, principiile sunt ilustrate cu grij" de MINIX, un sistem de operare gratuit, de tip UNIX, pentru calculatoare personale. Fiecare carte con%ine un CD-ROM care con%ine sistemul MINIX complet (cod binar #i surs"). Codul surs" este prezentat într-o anex" a c"r%ii #i este explicat în detaliu în text.

v

CUPRINS

PREFA#$ XVII

%. INTRODUCERE %

%.% UTILIZ$RILE RE#ELELOR DE CALCULATOARE 2&.&.& Aplica%ii comerciale 3&.&.2 Aplica%ii domestice 5&.&.3 Utilizatorii mobili 9&.&.4 Aspecte sociale &&

%.2 HARDWARE-UL RE#ELEI %3&.2.& Re%ele locale &5&.2.2 Re%ele metropolitane &6&.2.3 Re%ele larg r"spândite geografic &7&.2.4 Re%ele f"r" fir &9&.2.5 Re%elele casnice (Home networks) 2&&.2.6 Inter-re%elele 23

vi CUPRINS

%.3 PROGRAMELE DE RE#EA 24&.3.& Ierarhiile de protocoale 24&.3.2 Probleme de proiectare a nivelurilor 28&.3.3 Servicii orientate pe conexiuni #i servicii f"r" conexiuni 29&.3.4 Primitive de serviciu 3&&.3.5 Rela%ia dintre servicii #i protocoale 33

%.4 MODELE DE REFERIN#$ 34&.4.& Modelul de referin%" OSI 34&.4.2 Modelul de referin%" TCP/IP 37&.4.3 O compara%ie între modelele de referin%" OSI #i TCP 40&.4.4 O critic" a modelului #i protocoalelor OSI 4&&.4.5 O critic" a modelului de referin%" TCP/IP 43

%.5 EXEMPLE DE RE#ELE 44&.5.& Internet 44&.5.5 Re%ele orientate pe conexiune 53&.5.3 Ethernet 59&.5.4 Re%ele f"r" fir: 802.&& 6&

%.6 STANDARDIZAREA RE#ELELOR 64&.6.& Who’s Who în lumea telecomunica%iilor 64&.6.2 Who’s Who în lumea standardelor interna%ionale 66&.6.3 Who’s Who în lumea standardelor Internet 68

%.7 UNIT$#I DE M$SUR$ 69

%.8 RESTUL C$R#II ÎN REZUMAT 70

%.9 REZUMAT 7%

%.%0 PROBLEME 72

2. NIVELUL FIZIC 77

2.% BAZELE TEORETICE ALE COMUNIC$RII DE DATE 772.&.& Analiza Fourier 782.&.2 Semnalele cu band" de frecven%" limitat" 782.&.3 Viteza maxim" de transfer de date a unui canal 8&

CUPRINS vii

2.2 MEDII DE TRANSMISIE GHIDAT$ 822.2.& Medii magnetice 822.2.2 Cablul torsadat 832.2.3 Cablu Coaxial 842.2.4 Fibre optice 84

2.3 COMUNICA#IILE F$R$ FIR 902.3.& Spectrul electromagnetic 9&2.3.2 Transmisia radio 932.3.3 Transmisia prin microunde 942.3.4 Undele infraro#ii #i milimetrice 972.3.5 Transmisia undelor luminoase 97

2.4 SATELI#I DE COMUNICA#IE 982.4.& Sateli%i geosta%ionari 992.4.2 Sateli%i de altitudine medie &032.4.3 Sateli%i de joas" altitudine &032.4.4 Sateli%ii în compara%ie cu fibrele optice &05

2.5 SISTEMUL TELEFONIC %072.5.& Structura sistemului telefonic &072.5.2 Politica din domeniul telefonic &&02.5.3 Bucla local": Modemuri, ADSL #i transmisia f"r" fir &&22.5.4 Trunchiuri #i multiplexare &232.5.5 Comutarea &32

2.6 SISTEMUL DE TELEFONIE MOBIL$ %362.6.& Prima genera%ie de telefoane mobile: Voce analogic" &372.6.2 A doua genera%ie de telefoane mobile: Voce digital" &4&2.6.3 A treia genera%ie de telefoane mobile: Voce digital" #i date &49

2.7 TELEVIZIUNEA PRIN CABLU %5%2.7.& Televiziune prin antena colectiv" &5&2.7.2 Internet prin cablu &522.7.3 Alocarea de spectru &542.7.4 Modemuri de cablu &552.7.5 Compara%ie între ADSL #i cablu &57

2.8 REZUMAT %58

viii CUPRINS

2.9 PROBLEME %59

3. NIVELUL LEG$TUR$ DE DATE %65

3.% ASPECTE ALE PROIECT$RII NIVELULUI LEG$TUR$ DE DATE %663.&.& Servicii oferite nivelului re%ea &663.&.2 Încadrarea &693.&.3 Controlul erorilor &723.&.4 Controlul fluxului &73

3.2 DETECTAREA &I CORECTAREA ERORILOR %733.2.& Coduri corectoare de erori &743.2.2 Coduri detectoare de erori &76

3.3 PROTOCOALE ELEMENTARE PENTRU LEG$TURA DE DATE %793.3.& Un protocol simplex f"r" restric%ii &833.3.2 Un protocol simplu Stop-and-Wait (pas-cu-pas) &843.3.3 Un protocol simplex pentru un canal cu zgomote &86

3.4 PROTOCOALE CU FEREASTR$ GLISANT$ %893.4.& Un protocol cu fereastr" glisant" de un bit &9&3.4.2 Un protocol de revenire cu n pa#i (Go Back n) &943.4.3 Un protocol cu repetare selectiv" &99

3.5 VERIFICAREA PROTOCOALELOR 2043.5.& Modele de tip automat finit 2043.5.2 Modele de tip re%ea Petri 207

3.6 EXEMPLE DE PROTOCOALE ALE LEG$TURII DE DATE 2093.6.& HDLC - Controlul de nivel înalt al leg"turii de date 2093.6.2 Nivelul leg"turii de date în Internet 2&2

3.7 REZUMAT 2%6

3.8 PROBLEME 2%7

CUPRINS ix

4. SUBNIVELUL DE ACCES LA MEDIU 223

4.% PROBLEMA ALOC$RII CANALULUI 2244.&.& Alocarea static" a canalului în re%elele LAN #i MAN 2244.&.2 Alocarea dinamic" a canalului în re%elele LAN #i MAN 225

4.2 PROTOCOALE CU ACCES MULTIPLU 2264.2.& ALOHA 2264.2.2 Protocoale cu acces multiplu #i detec%ie de purt"toare 2304.2.3 Protocoale f"r" coliziuni 2334.2.4 Protocoale cu conflict limitat 2354.2.5 Protocoale cu acces multiplu cu divizarea frecven%ei 2384.2.6 Protocoale pentru re%ele LAN f"r" fir 24&

4.3 ETHERNET 2434.3.& Cablarea Ethernet 2444.3.2 Codificarea Manchester 2474.3.3 Protocolul subnivelului MAC Ethernet 2484.3.4 Algoritmul de regresie exponen%ial" binar" 2504.3.5 Performan%ele Ethernet-ului 25&4.3.6 Ethernetul comutat 2534.3.7 Ethernet-ul rapid 2544.3.8 Ethernetul Gigabit 2574.3.9 IEEE 802.2: Controlul leg"turilor logice 2604.3.&0 Retrospectiva Ethernetului 26&

4.4 RE#ELE LOCALE F$R$ FIR 2624.4.&. Stiva de protocoale 802.&& 2624.4.2. Nivelul fizic al 802.&& 2634.4.3 Protocolul subnivelului MAC al 802.&& 2654.4.4 Formatul cadrului 802.&& 2694.4.5 Servicii 270

4.5 RE#ELE F$R$ FIR DE BAND$ LARG$ 27%4.5.& Compara%ie între 802.&& #i 802.&6 2724.5.2 Stiva de protocoale 802.&6 2734.5.3 Nivelul fizic 802.&6 2744.5.4 Protocolul subnivelului MAC la 802.&6 2764.5.5 Structura cadrului 802.&6 278

x CUPRINS

4.6 BLUETOOTH 2784.6.& Arhitectura Bluetooth 2794.6.2 Aplica%ii Bluetooth 2804.6.3 Stiva de protocoale Bluetooth 28&4.6.4 Nivelul Bluetooth radio 2824.6.5 Nivelul band" de baz" Bluetooth 2834.6.6 Nivelul L2CAP Bluetooth 2844.6.7 Structura cadrului Bluetooth 284

4.7. COMUTAREA LA NIVELUL LEG$TURII DE DATE 2854.7.& Pun%i de la 802.x la 802.y 2874.7.2 Interconectarea local" a re%elelor 2894.7.3 Pun%i cu arbore de acoperire 2904.7.4 Pun%i aflate la distan%" 2924.7.5 Repetoare, Noduri, Pun%i, Comutatoare, Rutere #i Por%i 2924.7.6 LAN-uri virtuale 295

4.8 REZUMAT 302

4.9 PROBLEME 303

5. NIVELUL RE#EA 309

5.% CERIN#ELE DE PROIECTARE ALE NIVELULUI RE#EA 3095.&.& Comutare de pachete de tip Memoreaz"-#i-Retransmite (Store-and-Forward) 3&05.&.2 Servicii furnizate nivelului transport 3&05.&.3 Implementarea serviciului neorientat pe conexiune 3&&5.&.4 Implementarea serviciilor orientate pe conexiune 3&35.&.5 Compara%ie între subre%ele cu circuite virtuale #i subre%ele datagram" 3&4

5.2 ALGORITMI DE DIRIJARE 3%55.2.& Principiul optimalit"%ii 3&75.2.2 Dirijarea pe calea cea mai scurt" 3&85.2.3 Inundarea 3205.2.4 Dirijare cu vectori distan%" 32&5.2.5 Dirijarea folosind starea leg"turilor 3245.2.6 Dirijare ierarhic" 3295.2.7 Dirijarea prin difuzare 33&5.2.8 Dirijarea cu trimitere multipl" (multicast) 333

CUPRINS xi

5.2.9 Dirijarea pentru calculatoare gazd" mobile 3345.2.&0 Dirijarea în re%ele AD HOC 3375.2.&& C"utarea nodurilor în re%ele punct la punct 34&

5.3 ALGORITMI PENTRU CONTROLUL CONGESTIEI 3455.3.& Principii generale ale controlului congestiei 3475.3.2 Politici pentru prevenirea congestiei 3485.3.3 Controlul congestiei în subre%elele bazate pe circuite virtuale 3495.3.4 Controlul congestiei în subre%ele datagram" 35&5.3.5 Împr"#tierea înc"rc"rii 3535.3.6 Controlul fluctua%iilor 355

5.4 CALITATEA SERVICIILOR 3565.4.& Cerin%e 3565.4.2 Tehnici pentru ob%inerea unei bune calit"%i a serviciilor 3575.4.3 Servicii integrate 3675.4.4 Servicii diferen%iate 3705.4.5 Comutarea etichetelor #i MPLS 372

5.5 INTERCONECTAREA RE#ELELOR 3745.5.& Prin ce difer" re%elele 3765.5.2 Cum pot fi conectate re%elele 3775.5.3 Circuite virtuale concatenate 3785.5.4 Interconectarea re%elelor f"r" conexiuni 3795.5.5 Trecerea prin tunel 3805.5.6 Dirijarea în re%ele interconectate 3825.5.7 Fragmentarea 383

5.6 NIVELUL RE#EA ÎN INTERNET 3865.6.& Protocolul IP 3885.6.2 Adrese IP 39&5.5.4 Protocoale de control în Internet 40&5.5.5 Protocolul de dirijare folosit de por%ile interioare: OSPF 4065.6.5 Protocolul de dirijare pentru por%i externe: BGP 4&&5.6.6 Trimiterea multipl" în Internet 4&25.6.7 IP mobil 4&35.6.8 IPv6 4&5

5.7 REZUMAT 423

xii CUPRINS

5.8 PROBLEME 423

6. NIVELUL TRANSPORT 43%

6.% SERVICIILE OFERITE DE NIVELUL TRANSPORT 43%6.&.& Servicii furnizate nivelurilor superioare 43&6.&.2 Primitivele serviciilor de transport 4336.&.3 Socluri Berkeley 4366.&.4 Un exemplu de programare cu socluri: server de fi#iere pentru Internet 437

6.2 NO#IUNI DE BAZ$ DESPRE PROTOCOALELE DE TRANSPORT 44%6.2.& Adresarea 4426.2.2 Stabilirea conexiunii 4456.2.3 Eliberarea conexiunii 4496.2.4 Controlul fluxului #i memorarea temporar" (buffering) 4536.2.5 Multiplexarea 4576.2.6 Refacerea dup" c"dere 458

6.3 UN PROTOCOL SIMPLU DE TRANSPORT 4606.3.& Primitivele serviciului ales ca exemplu 4606.3.2 Entitatea de transport aleas" ca exemplu 46&6.3.3 Exemplul v"zut ca un automat finit 468

6.4 PROTOCOALE DE TRANSPORT PRIN INTERNET: UDP 47%6.4.&. Introducere în UDP 47&6.4.2. Apel de procedur" la distan%" (Remote Procedure Call) 4726.4.3 Protocolul de transport în timp real – Real-Time Transport Protocol 474

6.5. PROTOCOALE DE TRANSPORT PRIN INTERNET: TCP 4776.5.& Introducere în TCP 4776.5.2 Modelul serviciului TCP 4786.5.3 Protocolul TCP 4806.5.4 Antetul segmentului TCP 48&6.5.5 Stabilirea conexiunii TCP 4846.5.6 Eliberarea conexiunii TCP 4856.5.7 Modelarea administr"rii conexiunii TCP 4856.5.8 Politica TCP de transmisie a datelor 4876.5.9 Controlul congestiei în TCP 4906.5.&0 Administrarea contorului de timp în TCP 493

CUPRINS xiii

6.5.&& TCP #i UDP în conexiune f"r" fir 4966.5.&2 TCP Tranzac%ional 498

6.6 ELEMENTE DE PERFORMAN#$ 4996.6.& Probleme de performan%" în re%elele de calculatoare 5006.6.2 M"surarea performan%elor re%elei 5026.6.3 Proiectarea de sistem pentru performan%e superioare 5046.6.4 Prelucrarea rapid" a TPDU-urilor 5076.6.5 Protocoale pentru re%ele gigabit 5&0

6.7 REZUMAT 5%4

6.8 PROBLEME 5%5

7. NIVELUL APLICA#IE 52%

7.% DNS - SISTEMUL NUMELOR DE DOMENII 52%7.&.& Spa%iul de nume DNS 5227.&.2 Înregistr"ri de resurse 5247.&.3 Servere de nume 527

7.2 PO&TA ELECTRONIC$ 5297.2.& Arhitectur" #i servicii 5307.2.2 Agentul utilizator 5327.2.3 Formatele mesajelor 5347.2.4 Transferul mesajelor 5407.2.5 Livrarea final" 543

7.3 WORLD WIDE WEB 5487.3.& Aspecte arhitecturale 5497.3.2 Documente Web statice 5647.3.3 Documente Web dinamice 5767.3.4 HTTP – HyperText Transfer Protocol 5837.3.5 Îmbun"t"%iri ale performan%ei 5887.3.6 Web-ul f"r" fir 593

7.4 MULTIMEDIA 6027.4.& Introducere in sunetele digitale 6037.4.2 Compresia audio 6057.4.3 Fluxuri audio 607

xiv CUPRINS

7.4.4 Radio prin Internet 6&07.4.5 Voce peste IP 6&37.4.6 Introducere la video 6&87.4.7 Compresia video 62&7.4.8 Video la cerere 6287.4.9 MBone - Coloana vertebral" pentru trimitere multipl" 634

7.5 REZUMAT 637

7.6 PROBLEME 638

8. SECURITATEA RE#ELELOR 645

8.% CRIPTOGRAFIA 6488.&.& Introducere în criptografie 6488.&.2 Cifrurile cu substitu%ie 65&8.&.3 Cifrurile cu transpozi%ie 6528.&.4 Chei acoperitoare 6538.&.5 Dou" principii criptografice fundamentale 657

8.2 ALGORITMI CU CHEIE SECRET$ 6588.2.& DES – Data Encryption Standard 6608.2.2 AES – Advanced Encryption Standard 6628.2.3 Moduri de cifrare 6668.2.4 Alte cifruri 6708.2.5 Criptanaliza 67&

8.3 ALGORITMI CU CHEIE PUBLIC$ 67%8.3.& RSA 6728.3.2 Al%i algoritmi cu cheie public" 674

8.4 SEMN$TURI DIGITALE 6748.4.& Semn"turi cu cheie simetric" 6758.4.2 Semn"turi cu cheie public" 6768.4.3 Rezumate de mesaje 6778.4.4 Atacul zilei de na#tere 68&

8.5 GESTIONAREA CHEILOR PUBLICE 6828.5.& Certificate 6838.5.2 X.509 684

CUPRINS xv

8.5.3 Infrastructuri cu chei publice 685

8.6 SECURITATEA COMUNICA#IEI 6888.6.& IPsec 6898.6.2 Ziduri de protec%ie 6928.6.3 Re%ele private virtuale 6958.6.4 Securitatea în comunica%iile f"r" fir 696

8.7 PROTOCOALE DE AUTENTIFICARE 7008.7.& Autentificare bazat" pe cheie secret" partajat" 70&8.7.2 Stabilirea unei chei secrete: schimbul de chei Diffie-Hellman 7058.7.3 Autentificarea folosind un Centru de Distribu%ia Cheilor 7078.7.4 Autentificarea folosind Kerberos 7098.7.5 Autentificarea folosind criptografia cu cheie public" 7&&

8.8 CONFIDEN#IALITATEA PO&TEI ELECTRONICE 7%28.8.& PGP-Pretty Good Privacy (rom.: Confiden%ialitate Destul de Bun") 7&28.8.2 PEM-Privacy Enhanced Mail (Po#t" cu Confiden%ialitate Sporit") 7&68.8.3 S/MIME 7&7

8.9 SECURITATEA WEB-ULUI 7%78.9.& Pericole 7&88.9.2 Siguran%a numelor 7&88.9.3 SSL – Nivelul soclurilor sigure (Secure Sockets Layer) 7258.9.4 Securitatea codului mobil 728

8.%0 IMPLICA#II SOCIALE 7308.&0.& Confiden%ialitate 73&8.&0.2 Libertatea de exprimare 7338.&0.3 Dreptul de autor 736

8.%% REZUMAT 738

8.%2 PROBLEME 739

9. RECOMAND$RI DE LECTUR$ &I BIBLIOGRAFIE 745

9.% SUGESTII PENTRU LECTURI VIITOARE 7459.&.& Lucr"ri introductive #i generale 7469.&.2 Nivelul fizic 747

xvi CUPRINS

9.&.3 Nivelul leg"tur" de date 7499.&.4 Subnivelul de control al accesului la mediu 7509.&.5 Nivelul re%ea 75&9.&.6 Nivelul transport 7539.&.7 Nivelul aplica%ie 7539.&.8 Securitatea re%elelor 754

9.2 BIBLIOGRAFIE ÎN ORDINE ALFABETIC$ 756

INDEX 777

xvii

PREFA"#

Aceast" carte este acum la a patra edi%ie. Fiecare edi%ie a corespuns unei etape diferite în modul

de utilizare a re%elelor de calculatoare. Când a ap"rut prima edi%ie, în &980, re%elele erau o curiozita-te academic". În &988, când a ap"rut a doua edi%ie, re%elele erau folosite de universit"%i #i de marile firme. Când a ap"rut a treia edi%ie în &996, re%elele de calculatoare, în special Internet-ul, au devenit o realitate zilnic" pentru milioane de oameni. Noutatea celei de a patra edi%ii o reprezint" evolu%ia rapid" a re%elelor f"r" fir, în numeroase forme.

Imaginea re%elelor de calculatoare s-a modificat radical de la edi%ia a treia. În anii ’90 a existat o varietate de re%ele de tip LAN #i WAN, împreun" cu stivele de protocoale aferente. În anul 2003, singura re%ea de tip LAN larg utilizat" ce utilizeaz" mediul ghidat de transmisie este Ethernet #i practic toate re%elele WAN existente sunt conectate la Internet. În consecin%", o important" cantita-te de informa%ie referitoare la re%elele mai vechi a fost înl"turat".

Oricum, noile realiz"ri în domeniu sunt #i ele consistente. Cel mai important progres l-au înregis-trat comunica%iile f"r" fir, inclusiv 802.&&, buclele locale de telefonie f"r" fir, a doua #i a treia genera-%ie de re%ele celulare (2G #i 3G), Bluetooth, WAP, i-mode #i altele. În consecin%", a fost ad"ugat" o important" cantitate de informa%ie despre re%elele f"r" fir. Un alt subiect important de actualitate este securitatea în re%ele, pentru care a fost ad"ugat în carte un capitol separat.

De#i cap. & are aceea#i func%ie introductiv" pe care o avea #i în edi%ia a treia, cuprinsul a fost revizuit #i actualizat. De exemplu, sunt prezentate introduceri despre Internet, Ethernet, re%ele LAN f"r" fir, împreun" cu istoricul #i originile acestora. Sunt tratate pe scurt #i re%elele pentru utilizatori casnici.

xviii PREFA#$

Cap. 2 a fost restructurat într-o oarecare m"sur". Dup" o scurt" introducere în principiile comunica%iilor de date, exist" trei sec%iuni majore despre transmisii (prin medii ghidate, medii f"r" fir #i sateli%i) urmate de înc" trei sec%iuni cu studii de caz (re%ele comutate de telefonie public", re%ele de telefonie mobil" #i re%ele de televiziune prin cablu). Printre noile subiecte expuse în acest capitol se num"r" ADSL, comunica%ia f"r" fir în band" larg", re%ele metropoli-tane f"r" fir, accesul Internet prin cablu #i DOCSIS.

Cap. 3 s-a ocupat dintotdeauna cu principiile fundamentale ale protocoalelor punct-la-punct. Ideile expuse aici au r"mas în vigoare timp de decenii. Ca urmare succesiunea detaliat" de exemple de protocoale prezentate în acest capitol a r"mas practic neschimbat" de la a treia edi%ie.

Din contr", în zona subnivelului MAC a existat o activitate intens" în ultimii ani, a#a c" s-au produs multe schimb"ri în cap. 4. Sec%iunea dedicat" Ethernet-ului a fost extins" pen-tru a include #i Gigabit Ethernet. S-au introdus sec%iuni complet noi despre LAN-uri f"r" fir, comunica%ie f"r" fir în band" larg", Bluetooth #i comutare la nivel de leg"tur" de date, inclusiv MPLS.

Cap. 5 a fost de asemenea actualizat: au fost înl"turate toate materialele referitoare la ATM #i au fost ad"ugate materiale suplimentare despre Internet. Un alt subiect important este calitatea serviciilor, cuprinzând expuneri despre servicii integrate #i servicii diferen%iate. Sunt prezente în acest capitol #i re%elele f"r" fir, împreun" cu o discu%ie despre rutarea în re%e-le ad-hoc. Alte aspecte noi includ NAT #i re%elele de la egal la egal (peer-to-peer).

Cap. 6 trateaz" în continuare nivelul transport, dar #i aici au avut loc unele schimb"ri. Prin-tre acestea se num"r" un exemplu de programare a soclurilor (sockets). Sunt prezentate #i co-mentate dou" programe de câte o pagin" scrise în limbajul C. Aceste programe, disponibile #i pe situl Web al c"r%ii, pot fi compilate #i rulate. Împreun" ele furnizeaz" o aplica%ie de server de fi#iere sau server de Web, pentru experimentare. Alte subiecte noi includ apelul procedurilor la dis-tan%", RTP #i tranzac%ii/TCP.

Cap. 7, relativ la nivelul aplica%ie, a fost mai clar orientat. Dup" o scurt" introducere în DNS, restul capitolului trateaz" trei aspecte: po#t" electronic", Web #i multimedia. Fiecare dintre acestea este tratat" foarte detaliat. Discu%ia despre modul de func%ionare a Web-ului se întinde acum pe mai mult de 60 de pagini, acoperind multe subiecte, printre care pagini Web statice #i dinamice, HTTP, scripturi CGI, re%ele cu livrare bazat" pe con%inut, cookies #i p"s-trarea temporar" în memoria ascuns" (cache) a Web-ului. Sunt prezente #i materiale despre modul de scriere a paginilor Web moderne, cu scurte introduceri în XML, XSL, XHTML, PHP #i altele, toate înso%ite de exemple func%ionale. Este men%ionat #i accesul Web f"r" fir, cu accent asupra i-mode #i WAP. Sec%iunea de multimedia cuprinde acum MP3, fluxuri audio, radio prin Internet #i transmisii de voce peste IP.

Securitatea re%elelor a devenit azi atât de important" încât i s-a acordat un nou capitol în-sumând peste &00 de pagini. Sunt prezentate atât principii de securitate (algoritmi simetrici #i algoritmi cu chei publice, semn"turi digitale #i certificate X.509) cât #i aplica%ii ale acestor principii (autentificare, securitatea po#tei electronice #i securitatea Web). Acest capitol este

PREFA!' xix

atât întins ca arie de acoperire (de la criptografie cuantic" pân" la cenzura guvernamental") cât #i bogat în detalii (de exemplu modul de func%ionare al algoritmului SHA-&).

Cap. 9, con%ine o list" complet nou" de recomand"ri bibliografice, cât #i o bibliografie cu-prinz"toare de peste 350 de titluri. Peste 200 dintre aceste lucr"ri sunt scrise dup" anul 2000.

C"r%ile despre computere con%in foarte multe acronime. Nici cartea de fa%" nu face excep-%ie. Dup" ce a%i terminat de citit aceast" carte, urm"torii termeni ar trebui s" însemne ceva pentru dumneavoastr": ADSL, AES, AMPS, AODV, ARP, ATM, BGP, CDMA, CDN, CGI, CIDR, DCF, DES, DHCP, DMCA, FDM, FHSS, GPRS, GSM, HDLC, HFC, HTML, HTTP, ICMP, IMAP, ISP, ITU, LAN, LMDS, MAC, MACA, MIME, MPEG, MPLS, MTU, NAP, NAT, NSA, NTSC, OFDM, OSPF, PCF, PCM, PGP, PHP, PKI, POTS, PPP, PSTN, QAM, QPSK, RED, RFC, RSA, RSVP, RTP, SSL, TCP, TDM, UDP, URL, UTP, VLAN, VPN, VSAT, WAN, WAP, WDMA, WEP, WWW #i XML. Dar nu v" îngrijora%i. Ficare din ace#ti termeni va fi cu aten%ie explicat înainte de a fi utilizat. Pentru a-i ajuta pe instructorii care do-resc s" foloseasc" aceast" carte ca suport de curs, autorul a preg"tit o varietate de materiale auxiliare, printre care:

Un manual cu solu%iile problemelor. Fi#iere con%inând toate figurile în diferite formate Un simulator (scris în C) pentru exemplele de protocoale din Cap. 3. O pagin" de web cu link-uri c"tre îndrumare practice, organiza%ii, întreb"ri frecvente, etc

Manualul cu solu%ii este disponibil la Prentice Hall (dar numai pentru instructori, nu #i pentru stu-den%i). Toate celelalte materiale pot fi g"site pe situl c"r%ii, la adresa:

http://www.prenhall.com/tanenbaum

De acolo, face%i click pe coperta c"r%ii. Multe persoane m-au ajutat în timpul lucrului la a patra edi%ie. A# dori în mod deosebit s" mul-

%umesc urm"toarelor persoane: Ross Anderson, Elizabeth Belding-Royer, Steve Bellovin, Chatschick Bisdikian, Kees Bot, Scott Bradner, Jennifer Bray, Pat Cain, Ed Felten, Warwick Ford, Kevin Fu, Ron Fulle, Jim Geier, Mario Gerla, Natalie Giroux, Steve Hanna, Jeff Hayes, Amir Herzberg, Philip Homburg, Philipp Hoschka, David Green, Bart Jacobs, Frans Kaashoek, Steve Kent, Roger Kermode, Robert Kinicki, Shay Kutten, Rob Lanphier, Marcus Leech, Tom Maufer, Brent Miller, Shivakant Mishra, Thomas Nadeau, Shlomo Ovadia, Kaveh Pahlavan, Radia Perlman, Guillaume Pierre, Wayne Pleasant, Patrick Powell, Thomas Robertazzi, Medy Sanadidi, Christian Schmutzer, Henning Schulzrinne, Paul Sevinc, Mihail Sichitiu, Bernard Sklar, Ed Skoudis, Bob Strader, George Swallow, George Thiruvathukal, Peter Tomsu, Patrick Verkaik, Dave Vittali, Spyros Voulgaris, Jan-Mark Wams, Ruediger Weis, Bert Wijnen, Joseph Wilkes, Leendert van Doorn #i Maarten van Steen.

Mul%umiri speciale sunt adresate lui Trudy Levine care a demonstrat c" bunicile pot face o trea-b" excelent" recapitulând materialul tehnic. Shivakant Mishra s-a gândit la multe dintre problemele

xx PREFA#$

dificile de la sfâr#itul capitolelor. Andy Dornan mi-a recomandat lecturi suplimentare pentru Cap. 9. Jan Looyen a furnizat echipamente hardware indispensabile într-un moment critic. Dr. F de Nies s-a dovedit un expert în materie de ”cut-and-paste” atunci când a fost necesar. Editorul meu de la Prentice Hall, Mary Franz m-a aprovizionat cu mai multe materiale pentru citit decât consumasem în preceden%ii 7 ani #i m-a ajutat în numeroase alte situa%ii.

În sfâr#it, am ajuns la persoanele cele mai importante: Suzanne, Barbara #i Marvin. Suzannei pentru dragoste, r"bdare #i prânzurile din excursiile la iarb" verde. Barbarei #i lui Marvin pentru c" au fost veseli #i amuzan%i în permanen%" (mai pu%in atunci cand se plângeau de îngrozitoarele manu-ale pentru colegiu, fapt ce m-a f"cut s" fiu mai cu picioarele pe p"mânt). V" mul%umesc.

ANDREW S. TANENBAUM

%

$ INTRODUCERE

Fiecare din ultimele trei secole a fost dominat de o anumit" tehnologie. Secolul al XVIII-lea a fost secolul marilor sisteme mecanice care au înso%it Revolu%ia Industrial". Secolul al XIX-lea a fost epoca ma#inilor cu aburi. În secolul XX, tehnologia cheie este legat" de colectarea, prelucrarea #i distribuirea informa%iei. Printre alte realiz"ri, am asistat la instalarea re%elelor telefonice mondiale, la inven%ia radioului #i a televiziunii, la na#terea #i cre#terea nemaiv"zut" a industriei de calculatoare #i la lansarea sateli%ilor de comunica%ii.

Datorit" progresului tehnologic rapid, aceste domenii converg în ritm alert, iar diferen%ele între colectarea, transportul, stocarea #i prelucrarea informa%iei dispar pe zi ce trece. Organiza%ii cu sute de birouri r"spândite pe o arie geografic" larg" se a#teapt" s" poat" examina în mod curent printr-o simpl" ap"sare de buton chiar #i echipamentele lor cele mai îndep"rtate. Pe m"sur" ce posibilit"%ile noastre de a colecta, prelucra #i distribui informa%ia cresc tot mai mult, cererea pentru o prelucrarea #i mai sofisticat" a informa%iei cre#te #i mai rapid.

De#i industria de calculatoare este înc" tân"r" în compara%ie cu alte industrii (de exemplu, con-struc%ia de automobile #i transportul aerian), domeniul calculatoarelor a cunoscut un progres spec-taculos într-un timp scurt. În primele decenii de existen%" sistemele de calcul erau foarte centralizate, de obicei în interiorul unei singure înc"peri. Adesea, aceast" înc"pere avea pere%i de sticl" prin care vizitatorii se puteau holba la marea minune electronic" din"untru. O companie de m"rime mijlocie sau o universitate ar fi putut avea unul sau dou" calculatoare, în timp ce institu%iile mari aveau cel mult câteva zeci. Ideea c", în mai pu%in de 20 de ani, calculatoare la fel de puternice, mai mici decât un timbru po#tal, vor fi produse pe scar" larg" în milioane de exemplare p"rea desprins" dintr-un scenariu #tiin%ifico-fantastic.

Întrep"trunderea dintre domeniul calculatoarelor #i cel al comunica%iilor a avut o influen%" pro-fund" asupra modului în care sunt organizate sistemele de calcul. Conceptul de ,,centru de calcul” -

2 INTRODUCERE CAP. &

în accep%iunea sa de înc"pere unde exist" un calculator mare la care utilizatorii vin s"-#i ruleze pro-gramele - este total dep"#it. Vechiul model al unui singur calculator care serve#te rezolv"rii proble-melor de calcul ale organiza%iei a fost înlocuit de un model în care munca este f"cut" de un num"r mare de calculatoare separate, dar interconectate. Aceste sisteme se numesc re"ele de calculatoare. Proiectarea #i organizarea acestor re%ele reprezint" subiectul acestei c"r%i.

Pe parcursul c"r%ii vom folosi termenul ,,re%ea de calculatoare” pentru a desemna o colec%ie de calculatoare autonome interconectate folosind o singur" tehnologie. Se spune despre dou" calcula-toare c" sunt interconectate dac" sunt capabile s" schimbe informa%ie între ele. Conectarea nu se face neap"rat printr-un cablu de cupru; pot fi folosite în acest scop fibra optic", radia%ii infraro#ii, microunde sau sateli%i de comunica%ii. Re%elele pot fi de dimensiuni, tipuri #i forme diferite, a#a cum vom vedea ceva mai târziu. De#i poate s" par" straniu, nici Internet-ul #i nici World Wide Web-ul (re%ea de întindere mondial") nu sunt re%ele de calculatoare. Dac" parcurge%i cartea pân" la sfâr#it va fi clar #i de ce. R"spunsul simplist este urm"torul: Internet-ul nu este o singur" re%ea, ci o re%ea de re%ele, iar WWW este un sistem distribuit care func%ioneaz" peste nivelul Internet-ului.

În literatura de specialitate, se face deseori confuzie între o re%ea de calculatoare #i un sistem dis-tribuit. Deosebirea esen%ial" este aceea c" într-un sistem distribuit, o colec%ie de calculatoare inde-pendente este perceput" de utilizatorii ei ca un sistem coerent unic. De obicei, el are un model sau o unic" paradigm" care îl reprezint" pentru utilizatori. Adesea, un modul software aflat pe nivelul su-perior al sistemului de operare (numit middleware) este responsabil pentru implementarea acestui model. Un bun exemplu de sistem distribuit arhicunoscut este chiar World Wide Web, în care totul ia în cele din urm" forma unui document (pagina Web).

Într-o re%ea de calculatoare, coerenta, modelul si programele sunt absente. Utilizatorii au în fa%a lor ma#ini locale, f"r" nici o inten%ie de a face aceste sta%ii s" arate si s" se comporte într-adev"r ca un sistem unic coerent. Dac" îns" ma#inile se deosebesc prin structurile hardware sau chiar prin sis-temul de operare, acest am"nunt este vizibil pentru utilizatori. Dac" un utilizator dore#te s" ruleze un program, el trebuie s" se înregistreze pe ma#ina respectiv" #i s" lucreze acolo.

De fapt, un sistem distribuit este un sistem de programe construit peste o re%ea. Programele asigur" re%elei un grad mare de coeziune #i transparen%". De aceea, diferen%a major" între o re%ea #i un sistem distribuit nu apare la nivel de echipamente, ci de programe (în special la nivelul sistemului de operare).

Nu mai pu%in adev"rat este faptul c" între cele dou" subiecte exist" o suprapunere considerabi-l". De exemplu, atât sistemele distribuite cât #i re%elele de calculatoare au nevoie s" transfere fi#ie-re. Diferen%a se refer" la cine invoc" transferul: sistemul sau utilizatorul. De#i aceast" carte are în vedere în primul rând re%elele, multe din subiectele abordate sunt importante #i în sistemele distri-buite. Pentru mai multe informa%ii despre sistemele distribuite, a se vedea (Tanenbaum #i Van Steen, 2002).

%.% UTILIZ$RILE RE#ELELOR DE CALCULA-TOARE

Înainte de examinarea în detaliu a problemelor tehnice, merit" s" ar"t"m de ce sunt oamenii in-teresa%i de re%elele de calculatoare #i la ce pot fi ele folosite. Pân" la urm", dac" nimeni nu ar fi inte-

SEC. &.& UTILIZ'RILE RE!ELELOR DE CALCULATOARE 3

resat de re%ele de calculatoare, pu%ine re%ele ar fi construite. Vom începe cu utiliz"rile tradi%ionale în cadrul companiilor #i pentru utilizatorii individuali, apoi ne vom deplasa spre dezvolt"rile recente privind utilizatorii mobili #i re%elele domestice.

%.%.% Aplica"ii comerciale

Multe companii au un num"r semnificativ de calculatoare. De exemplu, o companie poate folosi calculatoare pentru monitorizarea produc%iei, pentru urm"rirea evolu%iei stocurilor, pentru calcula-rea statelor de plat". La început, fiecare din aceste calculatoare putea lucra izolat de celelalte, dar, la un moment dat, managerii au decis s" le conecteze între ele pentru a putea extrage #i corela infor-ma%ii despre întreaga firm".

În termeni mai generali, subiectul se refer" la împ!r"irea resurselor, iar scopul este de a face toate programele, echipamentele #i în special datele disponibile pentru oricine din re%ea, indiferent de loca-lizarea fizic" a resursei #i a utilizatorului. Un exemplu uzual #i larg r"spândit este existen%a unui grup de utilizatori care folosesc o imprimant" comun". Nici unul dintre utilizatori nu are nevoie de propria imprimant", iar o imprimant" performant" de volum mare, legat" în re%ea este, de cele mai multe ori, mai ieftin", mai rapid" #i mai u#or de între%inut decât o colec%ie de imprimante individuale.

Cu toate acestea, probabil chiar mai important" decât partajarea resurselor fizice, cum sunt im-primantele, scannerele, dispozitivele de inscrip%ionat CD-uri, este partajarea informa%iei. Orice com-panie mare sau medie, dar #i multe dintre companiile mici sunt total dependente de informa%ia pre-lucrat" de calculatoare. Cele mai multe companii %in înregistr"rile clien%ilor, inventarele, eviden%a conturilor de încas"ri, rapoartele financiare, informa%iile despre taxe #i înc" multe altele numai cu ajutorul calculatorului. Dac" toate calculatoarele sale se defecteaz", o banc" nu mai poate func%iona mai mult de 5 minute. O fabrica modern", cu o linie de asamblare condus" de calculator nu ar putea continua lucrul nici m"car atât. Chiar #i o mic" agen%ie de turism sau un birou de avocatur" cu trei angaja%i sunt, în acest moment, dependente în mare m"sur" de re%elele de calculatoare, care le per-mit angaja%ilor accesul instantaneu la informa%ii relevante #i la documente.

Pentru companiile mai mici, toate calculatoarele sunt cel mai probabil amplasate într-un singur birou sau poate într-o singur" cl"dire, în timp ce pentru companiile mai mari calculatoarele #i anga-ja%ii pot fi r"spândi%i într-o mul%ime de birouri #i fabrici din diferite %"ri. Cu toate acestea, un agent de vânz"ri din New York poate avea uneori nevoie de acces la o baz" de date cu inventarul produse-lor aflat" în Singapore. Cu alte cuvinte, numai faptul ca un utilizator se afl" la &5.000 km de datele de care are nevoie nu îl poate împiedica s"-#i foloseasc" datele ca #i când ele ar fi locale. Pe scurt, scopul poate fi definit ca o încercare de a termina cu „tirania geografiei”.

În termenii cei mai simpli se poate imagina sistemul informa%ional al unei companii ca fiind alc"-tuit din una sau mai multe baze de date #i un num"r de angaja%i care au nevoie de acces de la distan-%". În acest model, datele sunt memorate în calculatoare performante, numite servere (servers). Adesea, acestea sunt plasate #i între%inute centralizat de un administrator de sistem. Din contr", an-gaja%ii au ma#ini mai simple, numite clien"i (clients), plasate pe birourile lor, prin intermediul c"rora acceseaz" datele aflate la distan%" pentru a le include, de exemplu, în foile de calcul pe care le con-struiesc. (Uneori ne vom referi la operatorul care folose#te o ma#in" client cu numele de „client”, dar va fi clar din context dac" referirea este la ma#in" sau la utilizatorul ei). Ma#inile server si client sunt conectate în re%ea, a#a cum este ilustrat în fig. &-&. De notat c" am reprezentat re%eaua ca un simplu oval, f"r" nici un alt detaliu. Vom mai folosi aceast" form" pentru a reprezenta o re%ea în mod abstract. Atunci când sunt necesare mai multe detalii, ele vor fi furnizate.


Fig. %-%. O re%ea cu doi clien%i #i un server. Aceast" structur" reprezint" modelul client-server. Este folosit frecvent #i reprezint" baza pe care

lucreaz" multe re%ele. Este aplicabil atunci când clientul #i serverul se afl" în aceea#i cl"dire (de exem-plu, dac" ambele apar%in aceleia#i companii), dar #i atunci când între ele este o distan%" mai mare. De exemplu, atunci când o persoan" aflat" acas" face un acces la o pagin" Web, este folosit acela#i mo-del, în care serverul Web aflat la distan%" are rol de server, iar calculatorul personal al utilizatorului are rol de client. În cele mai multe situa%ii, un server poate lucra cu un num"r mare de clien%i.

Dac" privim mai în detaliu modelul client-server, constat"m c" sunt implicate dou" procese, unul aflat pe ma#ina client #i unul aflat pe ma#ina server. Comunica%ia ia forma transmiterii prin re%ea a unui mesaj de la procesul client c"tre procesul server. În continuare, procesul client va a#tepta un mesaj de r"spuns. Atunci când procesul server prime#te cererea, execut" ac%iunea solicitat" sau cau-t" datele cerute #i transmite un r"spuns. Aceste mesaje sunt prezentate în fig. &-2.

Fig. %-2. Modelul client-server implic" cereri #i r"spunsuri.

Un al doilea scop al construirii unei re%ele de calculatoare este mai mult legat de oameni decât

de informa%ie sau chiar calculatoare. O re%ea de calculatoare poate constitui un puternic mediu de comunicare între angaja%i. Aproape orice companie care are dou" sau mai multe calculatoare are acum po't! electronic! (e-mail), pe care angaja%ii o folosesc intens pentru comunica%iile zilnice. De fapt, una dintre nepl"cerile discutate intens între angaja%i este multitudinea de mesaje, în mare parte lipsite de sens, cu care trebuie s" se confrunte zilnic pentru c" #efii au descoperit c" pot trimite ace-la#i mesaj (de cele mai multe ori chiar f"r" con%inut) tuturor subordona%ilor, prin ap"sarea unui sin-gur buton.


Dar po#ta electronic" nu este singura form" de comunica%ie îmbun"t"%it" care a fost f"cut" posi-bil" de re%elele de calculatoare. Cu o re%ea, este u#or pentru doi oameni care lucreaz" la mare dis-tan%" unul de altul s" scrie un raport împreun". Când unul dintre ei face o modificare asupra unui document din re%ea, ceilal%i vor putea vedea modificarea imediat, în loc s" a#tepte o scrisoare timp de mai multe zile. O astfel de accelerare face din cooperarea în cadrul grupurilor de oameni afla%i la distan%" o simpl" comunicare, fapt imposibil cu ceva timp în urm".

O alt" form" de comunicare asistat" de calculator o reprezint" videoconferin%ele. Folosind aceas-t" tehnologie, angaja%ii din locuri aflate la distan%" pot %ine o întrunire, pot s" se vad" #i s" se aud" între ei, #i pot scrie chiar pe o tabl" virtual" partajat". Videoconferin%a este o modalitate eficient" de eliminare a costurilor #i timpului pierdute anterior pentru a c"l"tori. Se spune uneori c" între comu-nicare #i transport este o competi%ie #i c" activitatea care câ#tig" o face pe cealalt" s" par" dep"#it".

Un al treilea scop pentru tot mai multe companii este realizarea electronic" a comer%ului cu alte companii, în special cu furnizorii #i clien%ii. De exemplu, produc"torii de automobile, avioane sau calculatoare, printre al%ii, cump"r" subansamble de la diver#i furnizori #i apoi le asambleaz". Folo-sind re%elele de calculatoare, produc"torii pot plasa comenzile electronic, dup" cum este nevoie. Posibilitatea de a plasa comenzi în timp real (dac" este nevoie) reduce necesitatea stocurilor mari #i spore#te eficien%a.

Un al patrulea scop care devine din ce în ce mai important este realizarea de tranzac%ii cu con-sumatorii prin Internet. Companiile aeriene, libr"riile #i magazinele de muzic" au descoperit c" mul-tor consumatori le place comoditatea de a-#i face cump"r"turile de acas". În consecin%", multe com-panii ofer" on-line cataloage cu bunurile #i serviciile disponibile #i chiar primesc comenzi on-line. Este de a#teptat ca acest sector s" se dezvolte rapid în continuare. El este numit comer" electronic (e-commerce, electronic commerce).

%.%.2 Aplica"ii domestice

În &977 Ken Olsen era pre#edinte al Digital Equipment Corporation, care era pe vremea aceea a doua companie în lume în vânzarea de calculatoare (dup" IBM). Atunci când a fost întrebat de ce Digital nu se implic" mai mult în pia%a calculatoarelor personale, el a r"spuns: „Nu exist" nici un motiv ca fiecare individ s" aib" un calculator acas".” Istoria a ar"tat c" r"spunsul a fost gre#it, iar Digital nu mai exist". De ce cump"r" oamenii calculatoare pentru a le folosi acas"? La început, pen-tru prelucrarea de texte #i pentru jocuri, dar în ultimii ani aceast" imagine s-a schimbat radical. Pro-babil c" în acest moment cel mai important motiv este accesul la Internet. Unele dintre cele mai po-pulare utiliz"ri ale Internet-ului pentru utilizatorii casnici sunt urm"toarele:

&. Accesul la informa%ie de la distan%". 2. Comunica%iile interpersonale. 3. Divertismentul interactiv 4. Comer%ul electronic

Accesul informa%iei la distan%" ia forme multiple. Poate fi navigarea pe Web pentru informa%ii sau doar pentru distrac%ie. Categoriile de informa%ii disponibile includ artele, afacerile, gastronomia, guvernarea, s"n"tatea, istoria, preocup"rile din timpul liber, modalit"%ile de recreere, #tiin%a, sportu-rile, c"l"toriile, #i multe altele. Distrac%ia este de prea multe feluri ca s" poat" fi men%ionate, plus câteva care e mai bine s" r"mân" nemen%ionate.


Multe ziare sunt acum disponibile on-line #i pot fi personalizate. De exemplu, este uneori posibil s" spui unui ziar c" dore#ti s" ob%ii totul despre politicienii corup%i, despre marile incendii, despre scandalurile în care sunt implicate celebrit"%ile #i despre epidemii, dar nu despre fotbal. Uneori este chiar posibil s" v" aduce%i articolele selectate pe discul local, în timp ce dormi%i, sau s" le tip"ri%i îna-inte de micul dejun. $i cum aceast" tendin%" continu" s" se dezvolte, va cauza o cre#tere important" a ratei #omajului printre b"ie%ii de &2 ani care distribuie ziare, dar redac%iilor ziarelor le place aceast" variant", pentru c" distribu%ia a fost întotdeauna cea mai slab" verig" din întregul lan% de produc%ie.

Pasul urm"tor dup" ziare (împreun" cu revistele #i jurnalele #tiin%ifice) este biblioteca digital" on-line. Multe organiza%ii profesionale, cum sunt ACM (www.acm.org) #i IEEE Computer Society (www.computer.org) au deja disponibile on-line multe dintre jurnale #i prezent"ri de la conferin%e. Alte grupuri urmeaz" rapid aceast" tendin%". În func%ie de costul, dimensiunile #i greutatea unui calculator portabil, c"r%ile tip"rite vor deveni desuete. Scepticii ar trebui s" fie aten%i la efectul pe care l-a avut tiparul asupra manuscriselor medievale iluministe.

Toate aceste aplica%ii presupun interac%iuni între o persoan" #i o baz" de date aflat" la distan%". O a doua categorie larg" de utiliz"ri ale re%elei este comunicarea între persoane - este vorba în pri-mul rând de replica secolului XXI la telefonul din secolul al XIX-lea. Po#ta electronic", sau e-mail-ul, este deja folosit" zi de zi de milioane de oameni din toat" lumea #i gradul de utilizare este în con-tinu" cre#tere. Con%ine deja, în mod curent, pe lâng" text #i poze, secven%e audio #i video. În schimb, va dura ceva mai mult pân" când se va pune la punct înglobarea mirosului în mesaje.

Orice adolescent este dependent de mesageria instantanee (instant messaging). Aceast" facilita-te, derivat" din programul UNIX talk (ro: vorbe#te) folosit înc" din anii &970, le permite celor doi care doresc s" comunice s"-#i trimit" mesaje unul altuia în timp real. O versiune multipersonal" a acestei idei este chat-room-ul (ro: camera de discu"ii) în care o persoan" dintr-un grup poate trimite mesaje c"tre întregul grup.

Grupurile de #tiri de pe tot globul, cu discu%ii privind orice subiect imaginabil, fac deja parte din realitatea cotidian" a unei anumite categorii de persoane, iar acest fenomen va cre#te pân" la di-mensiunile întregii omeniri. Discu%iile, în care o persoan" trimite un mesaj #i to%i ceilal%i abona%i ai grupului de interes pot s"-l citeasc", se deruleaz" în toate stilurile posibile, putând fi la fel de bine extrem de amuzante sau de p"tima#e. Spre deosebire de camerele de discu%ii (chatroom-uri), grupu-rile de interese nu sunt în timp real #i mesajele sunt salvate astfel încât atunci când cineva se întoarce din vacan%", toate mesajele care au fost primite între timp a#teapt" cumin%i s" fie citite.

Un alt tip de comunica%ie interpersonal" se nume#te adesea comunica%ie de la egal-la-egal (peer-to-peer), pentru a o distinge de modelul client-server (Parameswaran et al., 200&). În aceast" form", persoanele independente care formeaz" un grup oarecare comunic" în cadrul grupului, dup" cum se vede în fig. &-3. Fiecare persoana poate, în principiu, s" comunice cu una sau mai multe persoane; nu exist" o departajare clar" între clien%i #i servere.

Comunica%iile de la egal-la-egal au explodat în jurul anului 2000 cu un serviciu numit Napster, care la apogeu avea peste 50 de milioane de fani ai muzicii care schimbau între ei melodii. A fost probabil cea mai mare înfrângere a drepturilor de autor din toat" istoria lor (Lam #i Tan, 200&; #i Macedonia, 2000). Ideea era destul de simpl". Membrii înregistrau muzica pe care o aveau pe discu-rile locale într-o baz" de date central" între%inut" de serverul Napster. Dac" un membru dorea o melodie, verifica baza de date ca s" vad" cine o are #i se ducea direct la surs" pentru a o lua. $i pen-tru c" Napster nu %inea nici un fel de muzic" pe ma#inile proprii, Napster a argumentat c" nu a înc"l-cat drepturile de autor ale nim"nui. Dar tribunalul nu a fost de acord #i a închis sistemul.


Fig. %-3. Într-un sistem de la egal la egal nu sunt clien%i #i servere fixe.

Oricum, urm"toarea genera%ie de sisteme de la egal-la-egal elimin" baza de date central" deoa-

rece fiecare utilizator î#i va între%ine propria baz" local" #i va oferi o list" de al%i utilizatori membri ai sistemului afla%i în apropiere. Un nou utilizator va putea atunci s" viziteze fiecare membru #i s" vad" ce anume are acesta #i care este lista de utilizatori afla%i în apropierea sa. Acest proces de c"utare poate fi repetat la infinit pentru a crea o baz" de date de dimensiune mare cu ceea ce se reg"se#te în sistem. Este o activitate care ar deveni tracasant" pentru utilizatori, dar pentru care calculatoarele sunt excelente.

Exist" de asemenea #i aplica%ii legale pentru comunica%iile de la egal-la-egal. De exemplu, fanii partajeaz" muzica neprotejat" de drepturile de autor sau noile extrase de melodii pe care forma%iile muzicale le ofer" în scop publicitar, familiile partajeaz" poze, filme #i informa%ii genealogice, iar ado-lescen%ii joac" on-line jocuri cu mai mul%i participan%i. De fapt, una dintre cele mai populare aplica%ii ale Internet-ului, po#ta electronic", este în mod implicit de la egal-la-egal. Este de a#teptat ca aceast" form" de comunica%ie s" creasc" semnificativ în viitor.

Criminalitatea electronic" nu este limitat" la înc"lcarea drepturilor de autor. O alt" zon" fierbin-te este cea a jocurilor de noroc electronice. Calculatoarele au simulat tot felul de lucruri timp de decenii. De ce s" nu simuleze #i automatele cu fise, roata ruletei, masa de blackjack, #i multe alte echipamente pentru jocurile de noroc? Ei bine, deoarece este ilegal în multe locuri. Problema este c" jocurile de noroc sunt legale în multe alte p"r%i (în Anglia, de exemplu) #i proprietarii de cazinouri din astfel de state au în%eles poten%ialul jocurilor de noroc pe Internet. Ce se întâmpl" dac" juc"torul #i cazinoul se afl" în %"ri diferite, cu legi diferite? Bun" întrebare.

Alte aplica%ii orientate pe comunica%ii includ utilizarea Internet-ului ca suport pentru convorbiri telefonice, conferin%e video sau radio, trei domenii în plin" dezvoltare. O alt" aplica%ie este înv"%"-mântul la distan%", aceasta însemnând ca po%i s" urm"re#ti cursurile de la 8 diminea%a f"r" a trebui s" te dai mai întâi jos din pat. Pe termen lung, utilizarea calculatoarelor pentru a îmbun"t"%i comunica-%iile interumane se va putea dovedi mai important" decât oricare alte utiliz"ri.

A treia categorie avut" în vedere este divertismentul, care reprezint" o industrie uria#", în conti-nu" cre#tere. În acest domeniu aplica%ia de cel mai mare succes (cea care poate s" influen%eze tot restul) se nume#te video la cerere. Este plauzibil ca peste vreo zece ani s" putem selecta orice film sau program de televiziune realizat vreodat" în orice %ar" #i acesta s" fie imediat disponibil pe ecra-


nul nostru. Filmele noi ar putea deveni interactive: spectatorul ar fi întrebat în anumite momente ce continuare a povestirii alege (s"-l ucid" MacBeth pe Duncan sau s" a#tepte o ocazie mai bun"?), fiind prev"zute scenarii alternative pentru toate cazurile. De asemenea, televiziunea în direct s-ar putea desf"#ura interactiv, cu telespectatori care particip" la concursuri, care aleg câ#tig"torul dintre concuren%ii prefera%i #i a#a mai departe.

Pe de alt" parte, poate c" nu sistemul de video la cerere, ci jocurile vor reprezenta aplica%ia de maxim succes. Exist" deja jocuri pentru mai multe persoane cu simulare în timp real, de exemplu v-a%i ascuns într-o închisoare virtual" sau simulatoare de zbor în care juc"torii unei echipe încearc" s"-i doboare pe cei din echipa advers". Dac" jocurile sunt jucate cu ochelari pentru realitatea virtua-l", în medii tridimensionale, în timp real #i cu imagini de calitate fotografic", atunci avem un fel de realitate virtual" global" #i partajat".

Cea de-a patra categorie este comer%ul electronic în cel mai larg sens al cuvântului. Cump"r"turi-le f"cute de acas" sunt deja populare #i permit utilizatorilor s" inspecteze on-line cataloagele a mii de companii. Unele dintre aceste cataloage vor oferi în curând posibilitatea de a ob%ine o prezentare video imediat" a oric"rui produs printr-o simpl" selectare a numelui produsului. Dup" ce un client cump"r" electronic un produs, dar nu poate s" î#i dea seama cum s" îl foloseasc", poate fi consultat departamentul de ajutor on-line.

O alt" arie de interes în care comer%ul electronic este deja implementat este accesul la institu%iile fi-nanciare. Mul%i oameni î#i pl"tesc facturile, î#i administreaz" conturile bancare #i î#i manevreaz" inves-ti%iile electronic. Acestea se vor dezvolta #i mai repede de îndat" ce re%elele vor deveni mai sigure.

O zon" de interes pe care nimeni nu o întrevedea ca interesant" este talciocul electronic (flea market). Licita%iile on-line de bunuri la mâna a doua au devenit o industrie uria#". Spre deosebire de comer%ul electronic tradi%ional, care este construit dup" modelul client-server, licita%iile on-line sunt mai aproape de sistemul de la egal-la-egal, un fel de consumator-la-consumator. Unele dintre aceste forme de comer% electronic au ob%inut porecle simpatice, plecând de la faptul c", în limba englez", „2 (two) ” #i „to” se pronun%" la fel. Cele mai populare sunt prezentate în fig. &-4.

Prescurtare Nume întreg Exemplu B2C Companie la Consumator (Bussiness to

Consumer) Comanda de c!r"i online

B2B Companie la Companie (Bussiness to Bussiness)

Fabricantul de ma#ini comand! cauciucuri de la furnizor

G2C Guvern la consumator (Government to Consumer)

Guvernul distribuie formularele pentru taxe în format electronic

C2C Consumator la Consumator (Consumer to Consumer)

Licitarea de produse mâna a doua online

P2P Punct la Punct (Peer-to-Peer) Partajare de fi#iere

Fig. %-4. Unele forme de comer% electronic.

F"r" îndoial" c" domeniile de utilizare pentru re%elele de calculatoare se vor dezvolta înc" #i mai mult în viitor #i probabil c" vor aborda direc%ii pe care acum nu le poate prevedea nimeni. La urma urmei, câ%i oameni ar fi crezut în &990 c" adolescen%ii care î#i scriu plictisi%i mesaje pe telefoanele mobile în timp ce c"l"toresc cu autobuzul vor deveni o imens" surs" de bani pentru companiile de telefonie mobil"? Cu toate acestea, serviciul de mesaje scurte este extrem de profitabil.

Re%elele de calculatoare pot deveni foarte importante pentru oamenii care se afl" în locuri mai greu accesibile c"rora le pot oferi accesul la acelea#i servicii la disponibile #i celor care stau în centrul ora#elor. Înv"%"mântul la distan%" poate afecta hot"râtor educa%ia; universit"%ile vor deveni na%iona-


le sau chiar interna%ionale. Medicina la distan%" este abia la început (de exemplu monitorizarea pa-cien%ilor de la distan%"), dar poate s" devin" mult mai important". Dar aplica%ia cea mai de succes poate s" fie ceva mai practic", cum ar fi folosirea unei camere digitale în frigider pentru a vedea dac" trebuie s" cumperi lapte când vii acas" de la serviciu.

%.%.3 Utilizatorii mobili

Calculatoarele mobile, cum sunt portabilele sau PDA-urile (Personal Digital Assistant, rom: asistent digital personal) sunt unele dintre segmentele cu dezvoltarea cea mai rapid" din industria calculatoarelor. Mul%i posesori ai acestor calculatoare au calculatoare la birou #i doresc s" fie conec-ta%i la ele chiar #i când sunt pleca%i de acas" sau pe drum. $i cum a avea o conexiune pe fir este impo-sibil în ma#ini sau în avioane, exist" un interes deosebit pentru re%elele f"r" fir. În aceast" sec%iune vom studia pe scurt câteva dintre aplica%iile re%elelor f"r" fir.

De ce #i-ar dori cineva o astfel de re%ea? Unul dintre motivele uzuale este c" ob%ine un birou por-tabil. Oamenii care c"l"toresc mult doresc s"-#i poat" folosi echipamentele electronice portabile pentru a trimite #i pentru a primi apeluri telefonice, faxuri #i po#ta electronic", pentru a naviga pe Web, pentru a accesa fi#iere la distan%" #i pentru a se putea conecta la ma#ini aflate la distan%". $i vor s" poat" face toate acestea în orice loc de pe P"mânt, de pe mare sau din aer. De exemplu, în ultima vreme, la conferin%ele legate de calculatoare organizatorii seteaz" o re%ea local" f"r" fir în înc"perea în care se %in conferin%ele. Oricine are un calculator portabil cu un modem f"r" fir va trebui doar s" î#i porneasc" propriul calculator pentru a fi conectat la Internet, ca #i cum calculatorul ar fi conectat cu un fir într-o re%ea obi#nuit". Similar, unele universit"%i au instalat re%ele f"r" fir în campus, astfel încât studen%ii s" poat" sta la umbra copacilor #i s" consulte catalogul bibliotecii sau s"-#i citeasc" po#ta electronic".

Re%elele f"r" fir sunt de mare valoare pentru parcurile de taximetre, camioane, vehicule utilizate pentru livrare #i chiar echipe de interven%ie, pentru a fi mereu în contact cu baza. De exemplu, în multe ora#e #oferii de taxi sunt oameni de afaceri independen%i, nu angaja%i ai unei companii de ta-ximetre. În unele dintre aceste ora#e, taximetrele au un ecran pe care #oferul îl poate vedea. Când sun" un client, un dispecer central introduce locul de unde trebuie preluat clientul #i destina%ia unde acesta dore#te s" ajung". Aceast" informa%ie este afi#at" pe ecranul din taximetru #i se genereaz" un semnal sonor. Primul #ofer care atinge un buton al ecranului este cel care preia apelul.

Re%elele f"r" fir sunt de asemenea importante în domeniul militar. Dac" vrei s" porne#ti un r"z-boi oriunde în lume într-un termen scurt, a conta pe infrastructura de re%ea de la fa%a locului nu este, cel mai probabil, o idee bun". Este mai bine s" o aduci pe a ta de acas".

De#i re%elele f"r" fir #i calculatoarele mobile sunt deseori în strâns" leg"tur", ele nu sunt domenii identice, dup" cum arat" #i fig. &-5. Aici se vede diferen%a între fix f!r! fir #i mobil f!r! fir. Chiar #i calculatoarele portabile au uneori nevoie de cablu. De exemplu, dac" un c"l"tor conecteaz" firul de la calculatorul s"u portabil în priza de telefon din camera de hotel, el are mobilitate, folosindu-se totu#i de cablu.

F%r% fir Mobil Aplica!ii Nu Nu Calculatoarele sta"ionare de pe mesele de lucru din birouri Nu Da Un calculator portabil folosit într-o camera de hotel Da Nu Re"elele în cl!diri mai vechi, necablate Da Da Biroul portabil; PDA pentru inventarul magazinului

Fig. %-5. Combina%ii de re%ele f"r" fir #i echipamente mobile.

%0 INTRODUCERE CAP. &

Pe de alt" parte, unele calculatoare f"r" fir nu sunt mobile. Un exemplu important este o com-panie care are o cl"dire mai veche, necablat" pentru re%ea #i dore#te s" î#i interconecteze calculatoa-rele. Instalarea unei re%ele f"r" fir necesit" doar pu%in mai mult decât a cump"ra o cutie care are ceva electronic", a o despacheta #i a o conecta. Totu#i, aceast" solu%ie poate fi mult mai ieftin" decât a pune un tehnician s" trag" cabluri pentru a cabla întreaga cl"dire.

Exist", desigur, aplica%ii cu adev"rat mobile #i f"r" fire, de la birourile portabile pân" la oamenii care, intrând în magazin cu un PDA pot face inventarul. La multe aeroporturi aglomerate, oamenii care se ocup" de primirea ma#inilor care au fost închiriate lucreaz" cu ajutorul calculatoarelor por-tabile f"r" fire. Ei introduc num"rul de înmatriculare al ma#inilor care sunt returnate #i echipamen-tul portabil, care are o imprimant" ata#at", apeleaz" calculatorul principal, ob%ine informa%iile de-spre închiriere #i tip"re#te pe loc factura.

Pe m"sur" ce tehnologiile de comunica%ie f"r" fir devin din ce în ce mai r"spândite, sunt pe cale s" apar" tot mai multe aplica%ii. S" analiz"m rapid unele posibilit"%i. Aparatele de taxat f"r" fir pen-tru plata parc"rii au avantaje atât pentru utilizatori cât #i pentru mai marii ora#ului. Aparatele de taxat pot s" accepte c"r%i de credit sau de debit #i s" le verifice imediat prin conexiunea f"r" fir. Când perioada pentru care s-a pl"tit expir", aparatul poate s" verifice existen%a unei ma#ini în locul de par-care (va trimite un semnal înspre ea #i, dac" acesta este reflectat, în spa%iul respectiv se g"se#te o ma#in") #i s" raporteze poli%iei eventuala dep"#ire. S-a estimat c", numai la nivelul ora#elor din SUA, municipalit"%ile ar putea ob%ine un plus de &0 miliarde de dolari folosind aceast" variant" (Harte et al., 2000). Mai mult, sanc%ionarea mai riguroas" pentru parcarea ilegal" va ajuta mediul înconjur"tor, deoarece #oferii care #tiu c" vor fi prin#i în cazul în care parcheaz" ilegal ar putea s" foloseasc" transportul în comun.

Automatele de gust"ri, b"uturi #i alte bunuri se g"sesc peste tot. Desigur, mâncarea nu ajunge în aceste automate prin puterea magiei. Periodic, cineva vine cu un camion pentru a le umple. Dac" automatele însele ar transmite printr-o conexiune f"r" fir un raport în fiecare zi pentru a comunica stocurile curente, #oferul camionului ar #ti ce ma#ini trebuie re-aprovizionate #i ce cantitate din fie-care produs trebuie s" aduc". O astfel de informa%ie ar duce la o planificare mai eficient" a drumu-lui. Desigur, aceast" informa%ie ar putea s" fie transmis" #i prin liniile telefonice standard, dar solu%ia de a da fiec"rui automat o conexiune fix" de telefon pentru un singur apel pe zi este scump" din cau-za taxei lunare fixe.

O alt" zon" în care tehnologiile de conectare f"r" fir pot s" duc" la economii sunt citirile con-toarelor pentru diverse utilit"%i. Varianta în care consumul la energie electric", gaze, ap", #i alte utilit"%i care se reg"sesc în casele oamenilor ar putea s" fie raportat folosind o astfel de conexiune f"r" fir, nu ar mai fi nevoie s" fie trimi#i pe teren angaja%i care s" se ocupe de citirea contoarelor. Similar, detectoarele de fum f"r" fir ar putea s" sune la divizia de Pompieri în loc s" fac" un zgomot infernal (care este lipsit de orice valoare dac" nu este nimeni acas"). Deoarece costul dispozitivelor radio #i cel al timpului de emisie scad, din ce în ce mai multe m"sur"tori se vor face prin intermedi-ul re%elelor f"r" fire.

O arie de aplica%ii complet diferit" pentru re%elele f"r" fir este mult a#teptata fuziune între tele-foanele mobile #i PDA-uri în mici calculatoare f"r" cablu. O prim" încercare a fost f"cut" cu micile PDA-uri, care puteau s" afi#eze pagini Web simplificate pe minusculele lor ecrane. Acest sistem, numit WAP &.0 (Wireless Application Protocol, rom: protocolul aplica%iilor f"r" fir) a e#uat, tocmai din cauza ecranelor prea mici, a l"rgimii de band" sc"zute #i a serviciilor slabe calitativ. Dar dispozi-tivele #i serviciile mai noi vor func%iona mai bine cu WAP 2.0.

SEC. &.& UTILIZ'RILE RE!ELELOR DE CALCULATOARE %%

O zon" în care aceste dispozitive pot fi excelente este denumit" comer% mobil (m-commerce) (Senn, 2000). For%a care st" în spatele acestui fenomen const" dintr-un amalgam de produc"tori de dispozitive PDA f"r" fir #i operatori de re%ea care încearc" din r"sputeri s" g"seasc" o solu%ie pentru a ob%ine o bucat" din pl"cinta comer%ului electronic. Una dintre speran%ele lor este s" foloseasc" PDA-urile f"r" fir pentru opera%iuni bancare #i pentru cump"r"turi. O idee este utilizarea PDA-urilor ca pe un fel de portofel electronic, autorizând pl"%ile în magazine, ca un înlocuitor pentru ba-nii lichizi #i pentru c"r%ile de credit. Suma cheltuit" apare apoi pe factura telefonului mobil. Din punct de vedere al magazinelor, aceast" schem" aduce un câ#tig prin economisirea taxelor pl"tite companiei de c"r%i de credit, tax" care poate fi de câteva procente. Desigur, acest plan poate fi dez-avantajos, deoarece clien%ii dintr-un magazin î#i pot folosi PDA-urile pentru a verifica pre%urile con-curen%ei înainte de a cump"ra. Înc" #i mai r"u, companiile de telefoane pot oferi PDA-uri cu cititoa-re de coduri de bare care s" permit" unui client s" scaneze un produs dintr-un magazin #i apoi s" ob%in" instantaneu un raport detaliat despre alte locuri în care acela#i produs se g"se#te #i despre pre%ul lui.

Deoarece operatorul re%elei #tie unde anume se g"se#te utilizatorul, unele servicii sunt în mod in-ten%ionat dependente de loc. De exemplu, poate fi posibil s" afli localizarea unui magazin de c"r%i sau a unui restaurant chinezesc din apropiere. H"r%ile mobile sunt un alt candidat. La fel sunt #i pro-gnozele meteo foarte localizate („Când o s" se opreasc" ploaia în curtea mea din spate?”). F"r" în-doial" c" multe alte aplica%ii or s" apar" pe m"sur" ce aceste dispozitive devin tot mai r"spândite.

Unul dintre lucrurile importante dup" care comer%ul mobil s-a orientat este acela c" utilizatorii de telefoane mobile sunt obi#nui%i s" pl"teasc" pentru tot (spre deosebire de utilizatorii de Internet, care a#teapt" totul gratis). Dac" un sit Internet ar impune o tax" pentru a permite utilizatorilor s"i s" pl"teasc" prin intermediul c"r%ii de credit, s-ar na#te o gr"mad" de proteste zgomotoase din partea utilizatorilor. Dac" un operator de telefonie mobil" ar permite oamenilor s" pl"teasc" pentru artico-lele dintr-un magazin folosind telefonul #i apoi le-ar fi impus o tax" pentru acest serviciu, probabil c" totul ar fi fost perceput ca normal. Timpul va decide.

Ceva mai departe în timp sunt re%elele personale (personal area networks) #i calculatoarele la purt"tor (wearable computers). IBM a dezvoltat un ceas care ruleaz" Linux (inclusiv sistemul de ferestre X&&) #i are conexiune f"r" fir la Internet pentru a trimite #i primi mesaje prin po#ta electro-nic" (Narayanaswami et al., 2002). În viitor, oamenii vor putea schimba c"r%i de vizit" numai prin punerea ceasurilor lor fa%" în fa%". Calculatoarele la purt"tor, f"r" fir, vor putea permite accesul oa-menilor în înc"peri securizate în acela#i fel în care cardurile cu benzi magnetice o fac ast"zi (probabil c" vor lucra în combina%ie cu un cod PIN sau cu m"sur"tori biometrice). Este posibil ca aceste cea-suri s" fie capabile chiar s" ob%in" informa%iile relevante în vecin"tatea utilizatorului (de exemplu restaurante locale). Posibilit"%ile sunt infinite.

Ceasurile inteligente cu radio au fost parte din spa%iul nostru mental înc" de când au ap"rut în benzile comice cu Dick Tracy în &946. Dar praful inteligent? Cercet"torii de la Berkley au construit un calculator f"r" fir într-un cub cu latura de & mm (Warneke et al., 200&). Aplica%iile poten%iale includ eviden%a stocurilor, pachetelor, ba chiar #i a p"s"relelor, roz"toarelor #i insectelor.

%.%.4 Aspecte sociale

Introducerea pe scar" larg" a re%elelor va ridica noi probleme sociale, etice #i politice. Vom men-%iona pe scurt câteva dintre ele; un studiu exhaustiv ar necesita cel pu%in o carte. O aplica%ie popular" a multor re%ele sunt grupurile de interese sau sistemele de informare în re%ea (BBS-urile), unde oa-


menii pot schimba mesaje cu persoane având preocup"ri similare. Atâta vreme cât este vorba de subiecte tehnice sau de pasiuni precum gr"din"ritul, nu sunt motive s" apar" multe probleme.

Problemele se ivesc în cazul grupurilor de interese care iau în discu%ie subiecte delicate sau ex-trem de disputate, cum ar fi politica, religia sau sexul. Atitudinile exprimate în cadrul acestor grupuri pot fi considerate ofensatoare de c"tre anumi%i oameni. Mai mult chiar, nu este obligatoriu ca mesa-jele s" se limiteze la text. Fotografii color de înalt" rezolu%ie #i chiar scurte clipuri video pot fi acum transmise cu u#urin%" prin re%elele de calculatoare. Unii oameni au o atitudine neutr" (,,tr"ie#te #i las"-m" s" tr"iesc”), dar al%ii consider" c" trimiterea anumitor materiale (de exemplu, atacuri la anumite %"ri sau religii, pornografia etc.) este pur #i simplu inacceptabil" #i trebuie cenzurat". Diver-se %"ri au diverse legi în acest domeniu, uneori chiar contradictorii. De aceea, discu%iile sunt în conti-nuare aprinse.

Unii oameni au dat în judecat" operatori de re%ea, pretinzând c" ei sunt responsabili pentru in-forma%ia care circul", exact ca în cazul ziarelor #i revistelor. R"spunsul inevitabil este c" re%eaua e ca o companie de telefoane sau ca un oficiu po#tal #i nu poate controla ceea ce discut" utilizatorii s"i. Mai mult chiar, dac" operatorii re%elei ar cenzura mesajele, atunci probabil c" ei ar putea #terge orice f"r" a exista nici cea mai mic" posibilitate de a-i da în judecat", înc"lcând astfel dreptul utili-zatorilor la exprimare liber". Nu este, probabil, hazardat s" afirm"m c" aceast" dezbatere va conti-nua mult timp.

O alt" disput" animat" are în aten%ie drepturile angaja%ilor în raport cu drepturile patronilor. Multe persoane citesc #i scriu po#t" electronic" la serviciu. Directorii unor firme au pretins c" ar avea dreptul s" citeasc" #i eventual s" cenzureze mesajele angaja%ilor, inclusiv mesajele trimise de la calculatoarele de acas", dup" orele de program. Numai c" nu to%i angaja%ii agreeaz" aceast" idee.

Dar chiar admi%ând c" directorii au o astfel de putere asupra angaja%ilor, exist" o rela%ie similar" #i între universit"%i #i studen%i? Dar între licee #i elevi? În &994 Universitatea Carnegie-Mellon a ho-t"rât s" blocheze mesajele care veneau de la grupuri de interese legate de sex pe motivul c" materia-lele nu erau potrivite pentru minori (adic" pentru cei câ%iva studen%i care nu aveau înc" &8 ani). Dis-puta izvorât" din aceast" decizie va dura ani întregi.

Un alt subiect cheie este rela%ia guvern-cet"%ean. FBI a instalat la mul%i furnizori de servicii In-ternet un sistem care s" supravegheze toate mesajele de po#t" electronic" care vin #i pleac" în c"uta-rea de am"nunte din domeniile sale de interes (Blaze #i Bellovin, 2000; Sobel, 200& #i Zacks, 200&). Sistemul a fost numit la început „Carnivore”, dar din cauza publicit"%ii negative de care a avut parte a fost redenumit cu un nume care suna ceva mai inocent: DCS&000. Dar scopul lui a r"mas acela#i: de a spiona milioane de oameni în speran%a c" se vor g"si informa%ii despre activit"%i ilegale. Din p"cate, al patrulea amendament al Constitu%iei SUA interzice cercet"rile guvernamentale f"r" man-dat de c"utare. Dac" aceste 54 de cuvinte scrise în secolul al &8-lea au în continuare o oarecare va-loare în secolul 2&, tribunalele vor r"mâne ocupate pân" în secolul 22.

Guvernul nu are monopol la amenin%area intimit"%ii cet"%eanului. Sectorul privat î#i are #i el par-tea lui. De exemplu, micile fi#iere denumite cookies (pr!jiturele) pe care programele de navigare le stocheaz" pe calculatoarele utilizatorilor permit companiilor s" urm"reasc" activit"%ile utilizatorilor în cyberspace #i, de asemenea, pot face ca numerele c"r%ilor de credit, numerele de asigur"ri sociale sau alte informa%ii strict confiden%iale s" fie accesibile în Internet (Berghel, 200&).

Re%elele de calculatoare ofer" posibilitatea de a trimite mesaje anonime. În anumite situa%ii a#a ceva este de dorit. De exemplu, reprezint" un mijloc pentru studen%i, solda%i, angaja%i, cet"%eni de a trage un semnal de alarm" - f"r" team" de represalii - în cazul comportamentului ilegal al profesori-lor, ofi%erilor, directorilor sau politicienilor. Pe de alt" parte, în Statele Unite #i în majoritatea demo-

SEC. &.2 HARDWARE-UL RE!ELEI %3

cra%iilor, legea asigur" în mod explicit dreptul unei persoane acuzate de a-#i chema acuzatorul în fa%a Cur%ii. Acuza%iile anonime nu pot servi drept prob".

Pe scurt, re%elele de calculatoare, asemenea industriei tipografice cu 500 de ani în urm", permit cet"%enilor obi#nui%i s"-#i lanseze opiniile prin mijloace diferite #i c"tre audien%e diferite fa%" de cele de pân" acum. Aceast" libertate nou descoperit" aduce cu ea probleme nerezolvate de ordin social, politic #i moral.

Odat" cu binele vine #i r"ul. Via%a pare a fi construit" astfel. Internetul ofer" posibilitatea de a g"si repede informa%ii, dar multe dintre ele sunt gre#it informate, tenden%ioase sau chiar complet eronate. Sfatul medical pe care tocmai l-a%i luat de pe Internet poate s" vin" de la un laureat al pre-miului Nobel sau de la un repetent din liceu. Re%elele de calculatoare au introdus de asemenea #i noi tipuri de comportamente antisociale #i infrac%ionale. Transmiterea electronic" a fleacurilor #i gunoa-ielor (eng.: junk) a devenit parte din via%" pentru c" oamenii au colec%ionat milioane de adrese pe care le vând pe CD-ROM-uri a#a-zi#ilor agen%i de marketing. Mesajele care au un con%inut activ (de obicei programe sau macrouri care se execut" pe ma#ina receptorului) pot avea efecte distructive.

Furtul de identitate devine o problem" serioas", pentru c" ho%ii colecteaz" destule informa%ii de-spre o poten%ial" victim" pentru a putea ob%ine c"r%i de credit #i alte documente în numele acesteia. În fine, posibilitatea de a transmite digital muzic" #i filme a deschis u#a pentru înc"lcarea masiv" a drepturilor de autor care sunt greu de depistat #i pedepsit.

Multe dintre aceste probleme puteau fi rezolvate dac" industria de calculatoare ar fi luat în serios securitatea calculatoarelor. Dac" toate mesajele erau criptate #i autentificate, ar fi fost mai greu s" se comit" nedrept"%i sau furturi. Aceast" tehnologie este bine conturat" #i o vom studia în detaliu în cap. 8. Problema este c" vânz"torii de hardware #i aplica%ii software #tiu c" introducerea unor atribu-te de securitate cost" bani, iar cump"r"torii nu solicit" astfel de atribute. Mai mult, un num"r sub-stan%ial de probleme este determinat de aplica%iile care func%ioneaz" cu erori, ceea ce se întâmpl" pentru c" produc"torii adaug" din ce în ce mai multe facilit"%i programelor lor, ceea ce înseamn" inevitabil mai mult cod #i de aceea mai multe erori. O tax" pentru noile facilit"%i ar putea ajuta, dar ar face produsele greu de vândut în anumite segmente de pia%". Plata unei desp"gubiri pentru pro-gramele care func%ioneaz" eronat ar fi foarte cinstit", doar c" ar duce la faliment întreaga industrie software chiar din primul an.

%.2 HARDWARE-UL RE#ELEI

A venit acum timpul s" ne îndrept"m aten%ia de la aplica%iile #i problemele sociale ale interco-nect"rii (partea distractiv") la aspectele tehnice care intervin în proiectarea re%elelor (partea serioas" de lucru). De#i nu exist" o taxonomie general acceptat" în care pot fi încadrate toate re%elele de cal-culatoare, sunt extrem de importante dou" criterii: tehnologia de transmisie #i scara la care opereaz" re%eaua. Vom examina pe rând fiecare din aceste aspecte.

În principal exist" dou" tipuri de tehnologii de transmisie care se folosesc pe scar" larg". Aces-tea sunt:

&. Leg"turi cu difuzare. 2. Leg"turi punct-la-punct.


Re"elele cu difuzare au un singur canal de comunica%ii care este partajat de toate ma#inile din re-%ea. Orice ma#in" poate trimite mesaje scurte, numite în anumite contexte pachete, care sunt primite de toate celelalte ma#ini. Un câmp de adres" din pachet specific" ma#ina c"reia îi este adresat pa-chetul. La recep%ionarea unui pachet, o ma#in" controleaz" câmpul de adres". Dac" pachetul îi este adresat, ma#ina îl prelucreaz"; dac" este trimis pentru o alt" ma#in", pachetul este ignorat.

S" consider"m, ca analogie, c" cineva se afl" la cap"tul unui coridor cu multe înc"peri #i strig" ,,Watson, vino aici: Am nevoie de tine.” De#i pachetul poate fi primit (auzit) de mult" lume, numai Watson va r"spunde. Ceilal%i pur #i simplu îl ignor". Un alt exemplu ar fi un aeroport unde se anun%" c" to%i pasagerii zborului 644 sunt ruga%i s" se prezinte la poarta &2.

Sistemele cu difuzare permit în general #i adresarea unui pachet c"tre toate destina%iile, prin folo-sirea unui cod special în câmpul de adres". Un pachet transmis cu acest cod este primit #i prelucrat de toate ma#inile din re%ea. Acest mod de operare se nume#te difuzare. Unele sisteme cu difuzare suport" de asemenea transmisia la un subset de ma#ini, opera%ie cunoscut" sub numele de trimitere multipl!. Una din schemele posibile este s" se rezerve un bit pentru a indica trimiterea multipl". Restul de n - & bi%i de adres" pot forma un num"r de grup. O ma#in" se poate ,,abona” la orice grup sau la toate grupurile. Un pachet trimis unui anumit grup va ajunge la toate ma#inile abonate la gru-pul respectiv.

Prin contrast, re"elele punct-la-punct dispun de numeroase conexiuni între perechi de ma#ini in-dividuale. Pentru a ajunge de la surs" la destina%ie pe o re%ea de acest tip, un pachet s-ar putea s" fie nevoit s" treac" prin una sau mai multe ma#ini intermediare. Deseori sunt posibile trasee multiple, de diferite lungimi, #i de aceea descoperirea drumurilor celor mai potrivite este foarte important". Ca o regul" general" (de#i exist" numeroase excep%ii), re%elele mai mici, localizate geografic, tind s" utilizeze difuzarea, în timp ce re%elele mai mari sunt de obicei punct-la-punct. Transmisiile punct la punct cu un sigur transmi%"tor #i un singur receptor sunt numite uneori #i unicasting.

Fig. %-6. Clasificarea procesoarelor interconectate în func%ie de dimensiune. Un criteriu alternativ pentru clasificarea re%elelor este m"rimea lor. În fig. &-6 este prezentat" o

clasificare a sistemelor cu procesoare multiple dup" m"rimea lor fizic". Prima categorie o reprezint" re%elele personale (personal area networks), re%ele gândite pentru o singur" persoan". De exemplu,


o re%ea f"r" fir care conecteaz" calculatorul cu perifericele sale (tastatur", imprimant", mouse) este o re%ea personal". De asemenea, un PDA care controleaz" aparatul auditiv al utilizatorului sau regulatorul lui de ritm cardiac se încadreaz" în aceea#i categorie. Mai departe de aceste re%ele personale sunt re%ele cu domenii mai mari. Acestea pot fi împ"r%ite în re%ele locale, re%ele me-tropolitane #i re%ele larg r"spândite geografic. În sfâr#it, prin conectarea a dou" sau mai multe re%ele rezult" o inter-re%ea. Internet-ul este un exemplu bine cunoscut de inter-re%ea. Distan%a este un criteriu de clasificare important, pentru c", la sc"ri diferite, sunt folosite tehnici diferite. În aceast" carte ne vom ocupa de re%ele din toate aceste categorii. Prezent"m mai jos o scurt" introduce în subiectul echipamentelor de re%ea.

%.2.% Re"ele locale

Re"elele locale (Local Area Networks), denumite în general LAN-uri, sunt re%ele private locali-zate într-o singur" cl"dire sau într-un campus de cel mult câ%iva kilometri. Ele sunt frecvent utiliza-te pentru a conecta calculatoarele personale #i sta%iile de lucru din birourile companiilor #i fabrici-lor, în scopul de a partaja resurse (imprimante, de exemplu) #i de a schimba informa%ii. LAN-urile se disting de alte tipuri de re%ele prin trei caracteristici: (&) m"rime, (2) tehnologie de transmisie #i (3) topologie.

LAN-urile au dimensiuni restrânse, ceea ce înseamn" c" timpul de transmisie în cazul cel mai de-favorabil este limitat #i cunoscut dinainte. Cunoscând aceast" limit", este posibil s" utiliz"m anumite tehnici de proiectare care altfel nu ar fi fost posibile. Totodat", se simplific" administrarea re%elei.

LAN-urile utilizeaz" frecvent o tehnologie de transmisie care const" dintr-un singur cablu la ca-re sunt ata#ate toate ma#inile, a#a cum erau odat" cablurile telefonice comune în zonele rurale. LAN-urile tradi%ionale func%ioneaz" la viteze cuprinse între &0 #i &00 Mbps, au întârzieri mici (mi-crosecunde sau nanosecunde) #i produc erori foarte pu%ine. LAN-urile mai noi pot opera la viteze mai mari, pân" la &0 Gbps. În aceast" carte vom p"stra tradi%ia #i vom m"sura vitezele de transmi-sie pe linii în megabi%i/sec (& Mbps reprezint" &.000.000 bi%i), #i gigabi%i/sec (& Gbps reprezint" &.000.000.000 bi%i).

Fig. %-7. Dou" re%ele cu difuzare. (a) Magistral". (b) Inel.

Pentru LAN-urile cu difuzare sunt posibile diverse topologii. Fig. &-7 prezint" dou" dintre ele.

Într-o re%ea cu magistral" (cu cablu liniar), în fiecare moment cel mult una dintre ma#ini este master #i are dreptul s" transmit". Restul ma#inilor nu pot transmite. Când dou" sau mai multe ma#ini vor


s" transmit" simultan, este necesar un mecanism de arbitrare. Mecanismul de arbitrare poate fi cen-tralizat sau distribuit. De exemplu, IEEE 802.3, popular numit" EthernetTM, este o re%ea cu difuzare bazat" pe magistral" cu control descentralizat, lucrând la viteze între &0 Mbps #i &0 Gbps. Calcula-toarele dintr-un Ethernet pot transmite oricând doresc; dac" dou" sau mai multe pachete se cioc-nesc, fiecare calculator a#teapt" o perioad" de timp aleatorie #i apoi încearc" din nou.

Un al doilea tip de re%ea cu difuzare este re%eaua în inel. Într-un inel fiecare bit se propag" inde-pendent de ceilal%i, f"r" s" a#tepte restul pachetului c"ruia îi apar%ine. În mod tipic, fiecare bit navi-gheaz" pe circumferin%a întregului inel într-un interval de timp în care se transmit doar câ%iva bi%i, de multe ori înainte chiar ca întregul pachet s" fi fost transmis. Ca în orice alt sistem cu difuzare, este nevoie de o regul" pentru a arbitra accesele simultane la inel. Pentru aceasta se utilizeaz" diferite metode, care vor fi discutate în carte mai târziu. IEEE 802.5 (inelul cu jeton de la IBM) este un LAN popular de tip inel, care opereaz" la 4 #i la &6 Mbps. Un alt exemplu de re%ea de tip inel este FDDI (Fiber Distributed Data Interface, rom: Interfa%" de date distribuite pe fibr" optic").

Re%elele cu difuzare pot fi în continuare împ"r%ite în statice #i dinamice, în func%ie de modul de alocare al canalului. O metod" tipic" de alocare static" ar fi s" diviz"m timpul în intervale discrete #i s" rul"m un algoritm round-robin, l"sând fiecare ma#in" s" emit" numai atunci când îi vine rândul. Alocarea static" irose#te capacitatea canalului atunci când o ma#in" nu are nimic de transmis în cu-anta de timp care i-a fost alocat", astfel c" majoritatea sistemelor încearc" s" aloce canalul dinamic (la cerere).

Metodele de alocare dinamic" pentru un canal comun sunt fie centralizate, fie descentralizate. În cazul metodei centralizate de alocare a canalului exist" o singur" entitate, de pild" o unitate de arbi-trare a magistralei, care determin" cine urmeaz" la rând. Poate face acest lucru acceptând cereri #i luând o decizie conform unui algoritm intern. În cazul metodei descentralizate de alocare a canalului nu exist" o entitate central"; fiecare ma#in" trebuie s" hot"rasc" pentru ea îns"#i dac" s" transmit" sau nu. S-ar putea crede c" în acest fel se ajunge totdeauna la haos, dar lucrurile nu stau a#a. Vom studia mai târziu numero#i algoritmi proiecta%i s" refac" ordinea dintr-un poten%ial haos.

%.2.2 Re"ele metropolitane

O re"ea metropolitan! (Metropolitan Area Network), sau MAN (plural: MAN-uri) deserve#te un ora#. Cel mai bun exemplu de MAN este re%eaua de televiziune prin cablu disponibil" în cele mai multe ora#e. Acest sistem s-a dezvoltat de la primele antene colective folosite în zone în care semna-lul recep%ionat prin aer era foarte slab. În aceste sisteme timpurii, o anten" foarte mare era amplasa-t" pe vârful celui mai apropiat deal #i semnalul captat era retransmis c"tre casele abona%ilor.

La început, acestea erau sisteme proiectate local, ad-hoc. Apoi companiile au început s" se im-plice în aceast" afacere, ob%inând contracte de la municipalit"%ile ora#elor pentru a cabla chiar #i întreg ora#ul. Urm"torul pas a fost programarea televiziunii #i chiar canale de televiziune produse numai pentru furnizarea prin cablu. De cele mai multe ori aceste canale sunt foarte specializate, pe domenii precum #tirile, sporturile, gastronomia, gr"din"ritul, #i altele. Dar înc" de la începuturi #i pân" în ultima perioad" a anilor &990, aceste re%ele erau exclusiv dedicate recep%iei de televiziune.

Din momentul în care Internet-ul a început s" atrag" audien%a de mas", operatorii de re%ele de cablu TV au realizat c", dac" vor face anumite schimb"ri în sistem, ar putea s" ofere servicii bidirec-%ionale în Internet în p"r%ile nefolosite ale spectrului. La acel moment, sistemul de cablu TV a înce-put s" se transforme dintr-o solu%ie de a distribui semnalul TV în ora# într-o re%ea metropolitan". La o prim" aproximare, o MAN poate s" arate oarecum similar cu sistemul prezentat în fig. &-8.


Fig. %-8. O re%ea metropolitan" care se bazeaz" pe cablu TV.

În aceast" figur" se v"d atât semnalele de televiziune cât #i Internet-ul trimise într-un centraliza-

tor (head end) pentru a fi apoi redistribuite în casele oamenilor. Vom reveni la acest subiect în deta-liu în cap. 2.

Televiziunea prin cablu nu este singurul MAN. Ultimele dezvolt"ri în domeniul accesului la In-ternet f"r" fir, a dus la dezvoltarea unei noi re%ele metropolitane care a fost standardizat" cu numele de IEEE 802.&6. Vom studia acest domeniu în cap. 2.

%.2.3 Re"ele larg r!spândite geografic

O re"ea larg r!spândit! geografic (Wide Area Network), sau WAN, acoper" o arie geografic" în-tins" - deseori o %ar" sau un continent întreg. Re%eaua con%ine o colec%ie de ma#ini utilizate pentru a executa programele utilizatorilor (adic" aplica%ii). În concordan%" cu termenul uzual, vom numi aceste ma#ini gazde. Gazdele sunt conectate printr-o subre"ea de comunica"ie sau, pe scurt, subre-"ea. Gazdele apar%in clien%ilor (de exemplu calculatoarele personale ale oamenilor), de#i subre%eaua de comunica%ie apar%ine #i este exploatat", de cele mai multe ori, de o companie de telefonie sau de un furnizor de servicii Internet (ISP). Sarcina subre%elei este s" transporte mesajele de la gazd" la gazd", exact a#a cum sistemul telefonic transmite cuvintele de la vorbitor la ascult"tor. Prin separa-rea aspectelor de pur" comunica%ie ale re%elei (subre%elei) de aspectele referitoare la aplica%ii (gaz-de), proiectarea întregii re%ele se simplific" mult.

În majoritatea re%elelor larg r"spândite geografic, subre%eaua este format" din dou" componente distincte: liniile de transmisie #i elementele de comutare. Liniile de transmisie transport" bi%ii între ma#ini. Ele pot fi alc"tuite din fire de cupru, fibr" optic" sau chiar leg"turi radio. Elementele de co-mutare sunt calculatoare specializate, folosite pentru a conecta dou" sau mai multe linii de transmi-sie. Când sosesc date pe o anumit" linie, elementul de comutare trebuie s" aleag" o nou" linie pen-tru a retransmite datele mai departe. Din p"cate, nu exist" nici o terminologie standard pentru de-


numirea acestor calculatoare. Aceste elemente de comutare au primit diverse nume în trecut; nume-le de ruter (router&) este acum cel mai folosit.

În acest model, prezentat în fig. &-9, fiecare gazd" este de cele mai multe ori conectat" la un LAN în care exist" un ruter, de#i în anumite cazuri o gazd" poate fi legat" direct cu un ruter. Colec-%ia de linii de comunica%ie #i de rutere (dar nu #i gazdele) formeaz" subre%eaua.

Fig. %-9. Rela%ia dintre gazde #i subre%ea.

Merit" s" facem un scurt comentariu în jurul termenului de ,,subre%ea”. Ini%ial, singura sa accep-%iune se referea la colec%ia ruterelor #i liniilor de comunica%ie care mutau pachetele de la gazda surs" la gazda destina%ie. Totu#i, câ%iva ani mai târziu, cuvântul a mai c"p"tat un al doilea în%eles, în con-junc%ie cu adresarea re%elelor (pe care o vom discuta în Cap. 5). Din nefericire, nu exist" o alternati-v" larg acceptat" pentru în%elesul s"u ini%ial, drept care noi vom folosi acest termen, cu unele rezer-ve, în ambele sensuri. Din context, va fi totdeauna clar care din ele este subîn%eles.

În cazul celor mai multe WAN-uri, re%eaua con%ine numeroase linii de transmisie, fiecare din ele legând o pereche de rutere. Dac" dou" rutere nu împart un acela#i cablu, dar doresc s" comunice, atunci ele trebuie s" fac" acest lucru indirect, prin intermediul altor rutere. Când un pachet este transmis de la un ruter la altul prin intermediul unuia sau mai multor rutere, pachetul este primit în întregime de fiecare ruter intermediar, este re%inut acolo pân" când linia de ie#ire cerut" devine libe-r" #i apoi este retransmis. O subre%ea care func%ioneaz" pe acest principiu se nume#te subre%ea me-moreaz!-'i-retransmite sau subre%ea cu comutare de pachete. Aproape toate re%elele larg r"spândite geografic (excep%ie f"când cele care utilizeaz" sateli%i) au subre%ele memoreaz"-#i-retransmite. Când pachetele sunt mici #i au aceea#i m"rime, ele sunt adesea numite celule.

Principiul de func%ionare a unui WAN cu comutare de pachete este atât de important încât meri-t" s" mai ad"ug"m câteva cuvinte despre el. În general, atunci când un proces al unei gazde are un mesaj de transmis c"tre un proces de pe o alt" gazd", gazda care transmite va sparge mesajul în pa-chete, fiecare dintre ele re%inându-#i num"rul de ordine din secven%". Aceste pachete sunt apoi transmise în re%ea unul câte unul într-o succesiune rapid". Pachetele sunt transportate individual prin re%ea #i depozitate la gazda receptoare, unde sunt reasamblate în mesajul ini%ial #i furnizate pro-

& Din p"cate, unii îl pronun%" ca englezescul „rooter” #i al%ii prefer" s" îl asocieze ca pronun%ie cu „doubter”.

Determinarea pronun%iei corecte în limba englez" va fi l"sat" ca exerci%iu cititorului. (r"spunsul pe care îl ve%i afla poate depinde de zona în care întreba%i).


cesului receptor. Un flux de pachete rezultat din descompunerea unui mesaj ini%ial oarecare este prezentat în fig. &-&0.

Fig. %-%0. Un flux de pachete de la transmi%"tor la receptor.

În aceast" figur", toate pachetele parcurg ruta A-C-E, în loc de A-B-D-E sau A-C-D-E. În unele

re%ele, toate pachetele apar%inând unui mesaj dat trebuie s" urmeze aceea#i rut"; în altele, fiecare pachet este dirijat separat. Desigur, dac" A-C-E este cea mai bun" rut", toate pachetele pot fi transmise pe acolo, chiar dac" fiecare dintre ele este dirijat individual.

Deciziile de dirijare se iau la nivelul local al ruterului. Când un pachet ajunge la ruterul A, este de datoria lui A s" decid" dac" acest pachet trebuie trimis pe linia c"tre B sau pe linia c"tre C. Mo-dul în care ruterul A ia aceast" decizie este denumit algoritm de rutare. Exist" mul%i astfel de algo-ritmi. Pe unii dintre ei îi vom studia în detaliu în cap. 5.

Nu toate WAN-urile sunt cu comutare de pachete. O a doua posibilitate pentru un WAN este un sistem de sateli%i. Fiecare ruter are o anten" prin care poate trimite #i poate primi. Toate ruterele pot asculta ie#irea de la satelit, iar în anumite cazuri pot s" asculte chiar #i transmisia celorlalte rutere c!tre satelit. Uneori, ruterele sunt conectate la o re%ea punct-la-punct #i numai unele dintre ele pot avea antene de satelit. Re%elele satelit sunt în mod implicit re%ele cu difuzare #i sunt foarte utile când proprietatea de difuzare este important".

%.2.4 Re"ele f!r! fir

Comunica%iile digitale f"r" fir nu reprezint" o idee nou". Înc" din &90&, fizicianul italian Guglielmo Marconi a realizat leg"tura între un vapor #i un punct de pe coast" folosind telegraful f"r" fir #i codul Morse (punctele #i liniile sunt, în definitiv, binare). Sistemele radio moderne au per-forman%e mai bune, dar ideea fundamental" a r"mas aceea#i.

La o prim" aproximare, re%elele f"r" fir pot fi împ"r%ite în 3 mari categorii:

&. Interconectarea componentelor unui sistem 2. LAN-uri f"r" fir 3. WAN-uri f"r" fir

Interconectarea componentelor se refer" numai la interconectarea componentelor unui calcula-tor folosind unde radio cu raz" mic" de ac%iune. Aproape orice calculator are un monitor, o tastatu-r", un mouse #i o imprimant" legate la unitatea central" prin cabluri. Mul%i dintre noii utilizatori au probleme cu conectarea tuturor cablurilor exact în mufele micu%e în care trebuie (chiar dac" acestea


sunt de cele mai multe ori codificate pe culori), a#a c" produc"torii de calculatoare ofer" op%iunea de a trimite un tehnician pentru instalare. În consecin%", câteva companii s-au adunat pentru a pro-iecta o re%ea f"r" fir cu raz" mic" de ac%iune denumit" Bluetooth pentru a conecta toate aceste com-ponente f"r" cabluri. De asemenea, Bluetooth permite camerelor digitale, c"#tilor, scanerelor #i al-tor dispozitive s" se conecteze la calculator prin simpla pozi%ionare în zona acoperit" de re%ea. F"r" cabluri, f"r" instalarea de drivere, doar pozi%ionare, pornire #i ... merge. Pentru mul%i oameni aceast" u#urin%" în utilizare este un mare avantaj.

În cea mai simpl" form", re%elele de interconectare în sistem folosesc paradigma st"pân-sclav (master-slave) din fig. &-&&(a). Unitatea central" a sistemului este în mod normal st"pânul, care dis-cut" cu perifericele ca sclavi. St"pânul le comunic" sclavilor ce adrese s" foloseasc", când pot s" difu-zeze mesaje, cât timp pot s" transmit", ce frecven%e pot s" foloseasc", #i a#a mai departe. Vom discu-ta despre Bluetooth în detaliu în cap. 4.

Fig. %-%%. (a) Configura%ie Bluetooth. (b) Re%ea local" f"r" fir. Urm"toarea treapt" în re%elele f"r" fir o reprezint" re%elele locale f"r" fir. Acestea sunt sisteme

în care fiecare calculator are un modem radio #i o anten" cu care poate comunica cu alte calculatoa-re. De multe ori exist" o anten" în tavan cu care ma#inile vorbesc, a#a cum se poate vedea în fig. &-&&(b). Oricum, dac" sistemele sunt destul de apropiate, ele pot comunica direct unul cu altul într-o configura%ie punct-la-punct. Re%elele locale f"r" fir devin din ce în ce mai utilizate în birouri mai mici #i acas", unde instalarea unei re%ele Ethernet este considerat" prea complicat", precum #i în cl"diri de birouri mai vechi, în cantinele companiilor, în camerele de conferin%e, #i în alte asemenea locuri. Exist" un standard pentru re%ele locale f"r" fir, numit IEEE 802.%%, pe care îl implementeaz" majori-tatea sistemelor #i care devine din ce în ce mai r"spândit. Îl vom discuta în cap. 4.

Cea de-a treia categorie de re%ele f"r" fir este folosit" în sistemele r"spândite pe arii geografice largi (Wide Area Networks). Re%eaua radio utilizat" de telefonia mobil" este un exemplu de sistem f"r" fir cu l"rgime de band" redus". Acest sistem este deja la genera%ia a treia. Prima genera%ie era analogic" #i numai pentru voce. A doua genera%ie era digital", dar numai pentru voce. Cea de-a treia genera%ie este digital" #i este utilizat" atât pentru voce cât #i pentru date. Într-un anume sens, re%ele-le celulare f"r" fir sunt foarte asem"n"toare cu re%elele locale f"r" fir, cu excep%ia faptului c" distan-

SEC. &.2 HARDWARE-UL RE!ELEI 2%

%ele implicate sunt mult mai mari, iar ratele de transfer sunt mult mai mici. Re%elele locale f"r" fir pot opera la rate de pân" la 50 Mbps pe distan%e de zeci de metri. Sistemele celulare pot opera sub & Mbps, dar distan%ele dintre sta%ia de baz" #i calculator sau telefon este m"surat" mai degrab" în ki-lometri decât în metri. Vom avea multe de spus despre aceste re%ele în cap. 2.

În plus fa%" de aceste re%ele de vitez" redus", sunt dezvoltate #i WAN-uri cu l"rgime de band" mare. Important este în primul rând accesul la Internet de acas" sau din cadrul companiei prin co-nexiune rapid" f"r" fir, eliminând necesitatea folosirii sistemului de telefonie. Acest serviciu este de multe ori denumit serviciu local de distribuire multipunct. Îl vom studia mai târziu în carte. A fost dezvoltat #i un standard al s"u, numit IEEE 802.&6. Îl vom examina în cap. 4.

Aproape toate re%elele ajung mai devreme sau mai târziu s" fie parte dintr-o re%ea cablat" pentru a oferi acces la fi#iere, baze de date sau Internet. Sunt multe variante prin care aceste conexiuni pot fi realizate, în func%ie de circumstan%e. De exemplu, în fig. &-&2(a) este prezentat un avion în care un num"r de persoane folosesc modemuri #i telefoane încorporate în sp"tarul scaunului (eng.: seat-back telephone) pentru a suna la birou. Fiecare apel este independent de toate celelalte. O op%iune mult mai eficient" este LAN-ul zbur"tor (flying LAN) din fig. &-&2(b). Aici, fiecare scaun este echi-pat cu un conector Ethernet în care pasagerii pot s" î#i conecteze calculatoarele. Un singur ruter al avionului men%ine o leg"tur" radio cu un ruter de la sol, schimbând acest ruter pe m"sur" ce î#i par-curge traseul. Aceast" configura%ie este o re%ea local" tradi%ional", doar c" pentru a se conecta cu restul lumii folose#te o leg"tur" radio în loc de o linie cablat".

Fig. %-%2. (a) Calculatoare mobile individuale. (b) Un LAN zbur"tor. Mult" lume crede c" tehnologiile f"r" fir reprezint" valul viitorului (de ex. Bi et al., 200&; Leeper,

200&; Varshez #i Vetter, 2000), dar exisit" cel pu%in o p"rere contrar" cunoscut". Bob Metcalfe, inventatorul Ethernet-ului, a scris urm"toarele: ,,Calculatoarele mobile f"r" fir sunt ca b"ile mobile f"r" %evi - ni#te oli%e de noapte portabile. Ele vor fi ceva comun în vehicule, pe #antiere #i la concerte rock. Sfatul meu este s" v" racorda%i cabluri în cas" #i s" r"mâne%i acolo” (Metcalfe, &995). Istoria ar putea s" re%in" aceast" afirma%ie în aceea#i categorie cu a lui T.J. Watson, pre#edintele IBM, care explica în &945 de ce IBM nu se intr" în afacerea calculatoarelor: „Patru sau cinci calculatoare ar trebui s" fie suficiente pentru întreaga lume pân" în anul 2000”.

%.2.5 Re"elele casnice (Home networks)

Re%elele în mediul casnic sunt la orizont. Ideea fundamental" este c" în viitor, cele mai multe lo-cuin%e vor fi preg"tite pentru instalarea de re%ele. Fiecare dispozitiv din cas" va fi capabil s" comuni-ce cu orice alt dispozitiv #i toate vor fi accesibile prin Internet. Acesta este unul dintre acele concepte


revolu%ionare pe care nu l-a cerut nimeni (cum sunt telecomenzile TV sau telefoanele mobile), dar de îndat" ce au fost implementate nimeni nu #i-a mai putut închipui cum au tr"it f"r" ele.

Multe dispozitive sunt capabile s" fie legate în re%ea. Unele dintre categoriile cele mai simple, în-so%ite de exemple sunt cele care urmeaz":

&. Calculatoarele (PC-uri sta%ionare, PC-uri portabile, PDA-uri, periferice partajate) 2. Dispozitivele de divertisment (TV, DVD, VCR, camera video, combina muzical") 3. Dispozitive pentru telecomunica%ii (telefonul, telefonul mobil, fax-ul, sistemul de co-

municare interioar") 4. Aparatura casnic" (cuptorul cu microunde, frigiderul, ceasul, cuptorul, aparatul de aer

condi%ionat, luminile) 5. Contoarele #i alarmele (contoarele pentru utilit"%i, alarmele de fum sau ho%i, termosta-

tele, sistemele de supraveghere a copilului)

Re%elele casnice sunt deja implementate într-o oarecare m"sur". Multe case au deja un dispozitiv pentru conectarea mai multor calculatoare la Internet printr-o conexiune rapid". Divertismentul prin re%ea nu este chiar la îndemân", dar pentru c" din ce în ce mai mult" muzic" #i mai multe filme sunt disponibile pentru desc"rcare din Internet, va exista o cerere de conectare a combinelor muzi-cale #i a televizoarelor în re%ea. De asemenea, oamenii vor dori s" împart" propriile clipuri video cu prietenii #i familia, astfel c" aceast" conexiune va trebui s" fie bidirec%ional". Angrenajul telecomu-nica%iilor este deja conectat la lumea exterioar", dar în curând aceste vor fi digitale #i transmise prin Internet. În medie, o cas" are cam o duzin" de ceasuri (de exemplu, cele de la aparatele electrocas-nice), care toate trebuie potrivite cel pu%in de doua ori pe an, când se trece la ora de var" #i apoi la ora de iarn". Dac" toate aceste ceasuri ar fi conectate la Internet, aceast" potrivire s-ar face automat. În fine, monitorizarea de la distan%" a casei #i a interiorului s"u este un posibil domeniu de succes. Probabil c" mul%i dintre p"rin%i ar fi gata s" cheltuiasc" ni#te bani pentru a-#i supraveghea copiii adormi%i, prin intermediul PDA-urilor, în timp ce iau masa în ora#, chiar #i dac" au angajat un ado-lescent pentru a avea grij" de ei. În timp ce unii î#i pot imagina o re%ea separat" pentru fiecare zon" de aplica%ii, integrarea tuturor într-o singur" re%ea mai mare este probabil o idee mult mai bun".

Re%elele casnice au câteva propriet"%i fundamental diferite de alte tipuri de re%ele. Mai întâi, atât re%eaua cât #i dispozitivele trebuie s" fie u#or de instalat. Autorul a instalat multe componente har-dware #i software pe diverse calculatoare de-a lungul anilor, cu diverse rezultate. O serie de telefoa-ne la biroul de suport tehnic al produc"torului au rezultat în r"spunsuri de tipul (&) Citi%i manualul, (2) Reporni%i calculatorul, (3) Scoate%i toate componentele hardware #i software cu excep%ia celor furnizate de noi #i încerca%i din nou, (4) Desc"rca%i cea mai nou" versiune a programului de configu-rare de pe situl nostru Web #i dac" toate acestea e#ueaz", (5) Reformata%i discul #i apoi reinstala%i Windows de pe CD-ROM. A spune unui cump"r"tor de frigider care poate fi conectat la Internet s" descarce #i s" instaleze o nou" versiune a sistemului de operare pentru frigiderul s"u nu este de na-tur" s" fac" prea mul%i clien%i ferici%i. Utilizatorii de calculatoare sunt obi#nui%i cu instalarea de pro-duse care nu merg din prima; cump"r"torii de ma#ini, televizoare sau frigidere sunt mai pu%in tole-ran%i. Ei se a#teapt" ca produsele s" r"spund" corect la &00% din comenzi.

În al doilea rând, re%elele #i dispozitivele trebuie s" fie protejate împotriva utiliz"rii neglijente. Primele aparate de aer condi%ionat aveau un buton cu patru pozi%ii: OPRIT, SC'ZUT, MEDIU, RAPID. Acum au manuale de 30 de pagini. De îndat" ce vor fi conectate în re%ea, a#tepta%i-v" ca numai capitolul de securizare s" aib" 30 de pagini. Ceea ce va dep"#i capacitatea de în%elegere a ma-jorit"%ii utilizatorilor.

SEC. &.2 HARDWARE-UL RE!ELEI 23

În al treilea rând, pre%ul sc"zut este esen%ial pentru succes. Cump"r"torii nu vor pl"ti 50 de dolari în plus pentru un termostat numai pentru c" unii oameni consider" important s"-#i supravegheze de la birou temperatura din cas". Pentru numai 5 dolari în plus, s-ar putea s" se vând".

În al patrulea rând, programul principal este foarte probabil s" implice facilit"%i multimedia, a#a c" re%eaua are nevoie de capacitate suficient". Nu exist" pia%" pentru televizoare conectate la Internet

care s" prezinte filme de groaz" în rezolu%ie de 320"#"240 pixeli #i la &0 cadre/s. Ethernet-ul rapid (fast Ethernet), mediul de lucru în majoritatea birourilor, nu este destul de bun pentru facilit"%ile multi-media. În consecin%", re%elele casnice vor avea nevoie de performan%e mai bune decât cele are re%elelor care exist" acum în companii #i de pre%uri mai mici pentru a deveni articole care se vând în mas".

În cel de-al cincilea rând, trebuie s" fie posibil s" se porneasc" cu unul sau dou" dispozitive #i ex-tinderea s" se poat" face gradat. Aceasta înseamn" f"r" schimb"ri revolu%ionare. A spune consuma-torilor s" î#i cumpere periferice cu interfe%e IEEE &394 (FireWire) #i apoi, dup" câ%iva ani, s" retrac-tezi spunând c" USB 2.0 este interfa%a lunii va face consumatorii s" devin" capricio#i. Interfa%a de re%ea va trebui s" r"mân" stabil" pentru mul%i ani; cablajul (dac" exist") va trebui s" r"mân" acela#i pentru decade întregi.

În cel de-al #aselea rând, securitatea #i siguran%a vor fi foarte importante. Pierderea câtorva fi#ie-re datorit" unui virus de po#t" electronic" e una, dar dac" un ho% î%i dezarmeaz" sistemul de securita-te al locuin%ei de la PDA-ul s"u #i apoi intr" în cas" este cu totul alt" situa%ie.

O întrebare interesant" este dac" re%elele casnice trebuie s" fie cablate sau f"r" fir. Majoritatea locuin%elor au deja #ase re%ele instalate: electric", telefonic", televiziune prin cablu, ap", gaz #i canali-zare. Ad"ugarea unei a #aptea re%ele în timpul construc%iei nu este dificil", dar reamenajarea caselor deja construite este costisitoare. Costul este un motiv de a alege re%elele f"r" fir, dar securitatea este un motiv pentru cele cablate. Problema cu re%elele f"r" fir este aceea c" undele radio pe care le folo-sesc trec foarte u#or prin garduri. Nimeni nu este foarte bucuros dac" vecinii îi pot intercepta cone-xiunea la Internet #i îi pot citi mesajele de po#t" electronic" în timp ce acestea sunt trimise la impri-mant". În cap. 8 vom vedea cum se poate folosi criptarea pentru a oferi securitate, dar în contextul unei re%ele casnice, securitatea trebuie s" fie #i ea protejat" împotriva utiliz"rii neglijente, chiar #i în cazul utilizatorilor f"r" experien%". Aceasta este mai u#or de spus decât de f"cut, chiar #i pentru utili-zatori foarte pricepu%i. Pe scurt, re%elele casnice ofer" multe facilit"%i #i provoc"ri. Multe dintre ele sunt legate de necesitatea de a fi u#or de administrat, sigure #i securizate, mai ales în mâinile utiliza-torilor care nu sunt implica%i în domeniul tehnic, concomitent cu necesitatea de a ob%ine performan-%e ridicate la pre%uri sc"zute.

%.2.6 Inter-re"elele

În lume exist" multe re%ele, cu echipamente #i programe diverse. Persoanele conectate la o anu-mit" re%ea doresc adesea s" comunice cu persoane racordate la alta. Aceast" cerin%" impune conec-tarea unor re%ele diferite, de multe ori incompatibile, ceea ce uneori se realizeaz" utilizând ma#ini numite por"i (gateways). Acestea realizeaz" conectarea #i asigur" conversiile necesare, atât în ter-meni de hardware cât #i de software. O colec%ie de re%ele interconectate este numit" inter-re"ea sau internet. Ace#ti termeni vor fi folosi%i în sens generic, spre deosebire de Internet-ul mondial (care este un internet special), al c"rui nume va fi scris mereu cu majuscul".

O form" comun" de inter-re%ea este o colec%ie de LAN-uri conectate printr-un WAN. De fapt, dac" am înlocui eticheta ,,subre%ea” din fig. &-9 prin ,,WAN”, în figur" nu ar mai trebui schimbat nimic altceva. În acest caz, singura diferen%" tehnic" real" între o subre%ea #i un WAN se refer" la


prezen%a gazdelor. Dac" sistemul din interiorul zonei gri con%ine numai rutere, atunci este o subre-%ea. Dac" el con%ine atât rutere, cât #i gazde cu utilizatori proprii, atunci este un WAN. Diferen%ele reale sunt legate de proprietate #i utilizare.

Deseori se produc confuzii între subre%ele, re%ele #i inter-re%ele. Termenul de subre%ea este mai potrivit în contextul unei re%ele larg r"spândite geografic, unde se refer" la colec%ia de rutere #i linii de comunica%ie aflate în proprietatea operatorului de re%ea. Ca o analogie, sistemul telefonic const" din centrale telefonice de comutare, care sunt conectate între ele prin linii de mare vitez" #i sunt legate la locuin%e #i birouri prin linii de vitez" sc"zut". Aceste linii #i echipamente, de%inute #i între%i-nute de c"tre compania telefonic", formeaz" subre%eaua sistemului telefonic. Telefoanele propriu-zise (care corespund în aceast" analogie gazdelor) nu sunt o parte a subre%elei. Combina%ia dintre o subre%ea #i gazdele sale formeaz" o re%ea. În cazul unui LAN, re%eaua este format" din cablu #i gaz-de. Aici nu exist" cu adev"rat o subre%ea.

O inter-re%ea se formeaz" atunci când se leag" între ele re%ele diferite. Din punctul nostru de ve-dere, legarea unui LAN #i a unui WAN sau legarea a dou" LAN-uri formeaz" o inter-re%ea, dar nu exist" un consens asupra terminologiei din acest domeniu. O regul" simpl" este aceea c" dac" diferi-te companii sunt pl"tite s" construiasc" diverse p"r%i ale unei re%ele #i fiecare trebuie s" î#i între%in" propria parte, avem o inter-re%ea mai degrab" decât o singur" re%ea. De asemenea, dac" tehnologiile difer" în diverse zone ale re%elei (de exemplu: difuzare #i punct-la-punct), probabil c" discut"m nu despre una ci despre dou" re%ele.

%.3 PROGRAMELE DE RE#EA

În proiectarea primelor re%ele de calculatoare, s-a acordat aten%ie în primul rând echipamentelor, iar programele au fost gândite ulterior. Aceast" strategie nu mai este valabil". Programele de re%ea sunt acum foarte structurate. În sec%iunile urm"toare vom examina unele detalii ale tehnicii de struc-turare a programelor. Metoda descris" aici formeaz" punctul de sprijin al întregii c"r%i #i ea va ap"-rea mai departe în repetate rânduri.

%.3.% Ierarhiile de protocoale

Pentru a reduce din complexitatea proiect"rii, majoritatea re%elelor sunt organizate sub forma unei serii de straturi sau niveluri, fiecare din ele construit peste cel de dedesubt. Num"rul de nive-luri, numele fiec"rui nivel, con%inutul #i func%ia sa variaz" de la re%ea la re%ea. Oricum, în toate re%ele-le, scopul fiec"rui nivel este s" ofere anumite servicii nivelurilor superioare, protejându-le totodat" de detaliile privitoare la implementarea efectiv" a serviciilor oferite. Într-un anumit sens, fiecare nivel este un fel de ma#in" virtual", oferind anumite servicii nivelului de deasupra lui.

Nivelul n de pe o ma#in" converseaz" cu nivelul n de pe alt" ma#in". Regulile #i conven%iile utili-zate în conversa%ie sunt cunoscute sub numele de protocolul nivelului n. În principal, un protocol reprezint" o în%elegere între p"r%ile care comunic", asupra modului de realizare a comunic"rii. Ca o analogie, atunci când o femeie este prezentat" unui b"rbat, ea poate hot"rî s"-i întind" b"rbatului mâna. La rândul s"u, b"rbatul poate decide fie s"-i strâng", fie s"-i s"rute mâna, decizie care depin-de, s" spunem, dac" femeia este o avocat" american" care a venit la o întâlnire de afaceri sau este o

SEC. &.3 PROGRAMELE DE RE!EA 25

prin%es" european" prezent" la un bal. Înc"lcarea protocolului va face comunicarea mai dificil", da-c" nu chiar imposibil".

În fig. &-&3 este ilustrat" o re%ea cu cinci niveluri. Entit"%ile din niveluri corespondente de pe ma-#ini diferite se numesc egale. Entit"%ile egale pot fi procese, dispozitive hardware, sau chiar fiin%e umane. Cu alte cuvinte, entit"%ile egale sunt cele care comunic" folosind protocolul.

Fig. %-%3. Niveluri, protocoale #i interfe%e.

În realitate, nici un fel de date nu sunt transferate direct de pe nivelul n al unei ma#ini pe nivelul

n al altei ma#ini. Fiecare nivel transfer" datele #i informa%iile de control nivelului imediat inferior, pân" când se ajunge la nivelul cel mai de jos. Sub nivelul & se afl" mediul fizic prin care se produce comunicarea efectiv". În fig. &-&3, comunicarea virtual" este reprezentat" prin linii punctate, iar co-municarea fizic" prin linii continue. Între dou" niveluri adiacente exist" o interfa"!. Interfa%a defi-ne#te ce opera%ii #i servicii primitive ofer" nivelul de jos c"tre nivelul de sus. Când proiectan%ii de re%ea decid câte niveluri s" includ" într-o re%ea #i ce are de f"cut fiecare din ele, unul din consideren-tele cele mai importante se refer" la definirea de interfe%e clare între niveluri.

Aceasta presupune ca, la rândul s"u, fiecare nivel s" execute o colec%ie specific" de func%ii clar definite. Pe lâng" minimizarea volumului de informa%ii care trebuie transferate între niveluri, inter-fe%ele clare permit totodat" o mai simpl" înlocuire a implement"rii unui nivel cu o implementare complet diferit" (de exemplu, toate liniile telefonice se înlocuiesc prin canale de satelit). A#a ceva este posibil, pentru c" tot ceea ce i se cere noii implement"ri este s" furnizeze nivelului superior exact setul de servicii pe care îl oferea vechea implementare. De altfel, este un fapt obi#nuit ca doua gazde s" foloseasc" implement"ri diferite.

O mul%ime de niveluri #i protocoale este numit" arhitectur! de re"ea. Specifica%ia unei arhitecturi trebuie s" con%in" destule informa%ii pentru a permite unui proiectant s" scrie programele sau s" construiasc" echipamentele necesare fiec"rui nivel, astfel încât nivelurile s" îndeplineasc" corect protocoalele corespunz"toare. Nici detaliile de implementare #i nici specifica%iile interfe%elor nu fac parte din arhitectur", deoarece acestea sunt ascunse în interiorul ma#inilor #i nu sunt vizibile din afar". Nu este necesar nici m"car ca interfe%ele de pe ma#inile dintr-o re%ea s" fie acelea#i - cu condi-


%ia, îns", ca fiecare ma#in" s" poat" utiliza corect toate protocoalele. O list" de protocoale utilizate de c"tre un anumit sistem, câte un protocol pentru fiecare nivel, se nume#te stiv! de protocoale. Arhitecturile de re%ea, stivele de protocoale #i protocoalele propriu-zise constituie principalele sub-iecte ale acestei c"r%i.

O analogie poate ajuta la explicarea ideii de comunicare multinivel. Imagina%i-v" doi filosofi (procesele egale de la nivelul 3), unul din ei vorbind limbile urdu #i englez", iar cel"lalt vorbind chi-neza #i franceza. Deoarece filosofii nu cunosc o limb" comun", fiecare din ei angajeaz" câte un translator (procesele egale de la nivelul 2), iar fiecare translator contacteaz" la rândul s"u o secretar" (procesele egale de la nivelul &). Filosoful & dore#te s" comunice partenerului afec%iunea sa pentru oryctolagus cuniculus. Pentru aceasta, el trimite un mesaj (în englez") prin interfa%a 2/3 c"tre transla-torul s"u, c"ruia îi spune urm"toarele cuvinte: „I like rabbits”2 (ceea ce este ilustrat în fig. &-&4). Translatorii s-au în%eles asupra unei limbi neutre, olandeza, a#a c" mesajul este convertit în „Ik vind konijnen leuk.” Alegerea limbii reprezint" protocolul nivelului 2 #i este la latitudinea proceselor pe-reche de pe acest nivel.

Fig. %-%4. Arhitectura filosof-translator-secretar".

2Propozi%ia înseamn" “Îmi plac iepurii.” (n.t.)


Fig. %-%5. Exemplu de flux de informa%ii pentru suportul comunic"rii

virtuale la nivelul 5.

În continuare, translatorul înmâneaz" mesajul secretarei, care îl trimite, de exemplu, prin fax (protocolul nivelului &). Când mesajul este primit, el este tradus în francez" #i trimis prin interfa%a 2/3 c"tre filosoful 2. Observa%i c", atâta timp cât interfe%ele nu se modific", fiecare protocol este complet independent de celelalte. Dac" doresc, translatorii pot schimba olandeza cu alt" limb", s" spunem finlandeza, cu condi%ia ca amândoi s" se în%eleag" asupra acestui lucru #i ca nici unul din ei s" nu î#i modifice interfa%a cu nivelul & sau cu nivelul 3. În mod similar, secretarele pot înlocui faxul cu po#ta electronic" sau cu telefonul f"r" a deranja (sau m"car a informa) celelalte niveluri. Fiecare proces poate ad"uga anumite informa%ii suplimentare destinate numai procesului s"u pereche. Aceste informa%ii nu sunt transmise în sus, c"tre nivelul superior.

S" consider"m acum un exemplu mai tehnic: cum se realizeaz" comunicarea la ultimul nivel din re%eaua cu cinci niveluri din fig. &-&5. O aplica%ie care se execut" în nivelul 5 produce un mesaj M #i îl furnizeaz" nivelului 4 pentru a-l transmite. Nivelul 4 insereaz" un antet în fa%a mesajului, pentru a identifica respectivul mesaj #i paseaz" rezultatul nivelului 3. Antetul include informa%ii de control, de exemplu numere de ordine care ajut" nivelul 4 de pe ma#ina de destina%ie s" livreze mesajele în or-dinea corect" în cazul în care nivelurile inferioare nu p"streaz" aceast" ordine. Pe unele niveluri, antetele con%in de asemenea câmpuri de control pentru m"rime, timp #i alte informa%ii.

În numeroase re%ele nu exist" nici o limit" cu privire la m"rimea mesajelor transmise în protoco-lul nivelului 4, dar exist" aproape întotdeauna o limit" impus" de protocolul nivelului 3. În consecin-%", nivelul 3 trebuie s" sparg" mesajele primite în unit"%i mai mici, pachete, ata#ând fiec"rui pachet un antet specific nivelului 3. În acest exemplu, M este descompus în dou" p"r%i, M& #i M2.

Nivelul 3 decide ce linie de transmisie s" utilizeze #i trimite pachetele nivelului 2. Nivelul 2 adau-g" nu numai câte un antet pentru fiecare bucat", ci #i o încheiere, dup" care furnizeaz" unitatea re-zultant" nivelului & pentru a o transmite fizic. În ma#ina receptoare mesajul este trimis în sus, din


nivel în nivel, pe parcurs fiind eliminate succesiv toate antetele. Nici un antet corespunz"tor niveluri-lor de sub n nu este transmis în sus nivelului n.

Ceea ce este important de în%eles în fig. &-&5 este rela%ia dintre comunica%ia virtual" #i cea efecti-v" #i diferen%a între protocoale #i interfe%e. De exemplu, procesele egale de la nivelul 4 î#i imaginea-z" conceptual comunicarea ca realizându-se pe ,,orizontal"”, utilizând protocolul nivelului 4. De#i fiecare din ele are, probabil, o procedur" de genul TrimiteÎnCealalt!Parte #i o alta Prime"teDinCea-lalt!Parte, aceste proceduri nu comunic" de fapt cu cealalt" parte, ci cu nivelurile inferioare prin in-terfa%a 3/4.

Abstractizarea proceselor pereche este crucial" pentru proiectarea întregii re%ele. Cu ajutorul ei, aceast" sarcin" practic imposibil" poate fi descompus" în probleme de proiectare mai mici, rezolva-bile, #i anume proiectarea nivelurilor individuale.

De#i Sec%iunea &-3 este intitulat" ,,Programele de re%ea”, merit" s" subliniem c" nivelurile infe-rioare dintr-o ierarhie de protocoale sunt implementate frecvent în hardware sau în firmware. Nu e mai pu%in adev"rat c" aici intervin algoritmi complec#i, chiar dac" ei sunt îngloba%i (par%ial sau în totalitate) în hardware.

%.3.2 Probleme de proiectare a nivelurilor

O parte din problemele cheie care apar la proiectarea re%elelor de calculatoare sunt prezente în mai multe niveluri. Vom men%iona pe scurt unele probleme mai importante.

Fiecare nivel are nevoie de un mecanism pentru a identifica emi%"torii #i receptorii. Dat fiind c" o re%ea cuprinde în mod normal numeroase calculatoare, iar o parte dintre acestea de%in mai multe procese, este necesar" o modalitate prin care un proces de pe o anumit" ma#in" s" specifice cu cine dore#te s" comunice. Ca o consecin%" a destina%iilor multiple, pentru a specifica una dintre ele, este necesar" o form" de adresare.

Un alt set de decizii de proiectare se refer" la regulile pentru transferul de date. În unele sisteme datele circul" într-un singur sens; în altele datele pot circula în ambele sensuri. Protocolul trebuie, de asemenea, s" determine câtor canale logice le corespunde conexiunea #i care sunt priorit"%ile acesto-ra. Multe re%ele dispun de cel pu%in dou" canale logice pe conexiune, unul pentru date normale #i unul pentru date urgente.

Controlul erorilor este o problem" important" deoarece circuitele fizice de comunica%ii nu sunt perfecte. Se cunosc multe coduri detectoare #i corectoare de erori, dar ambele capete ale conexiunii trebuie s" se în%eleag" asupra codului utilizat. În plus, receptorul trebuie s" aib" cum s"-i spun" emi-%"torului care mesaje au fost primite corect #i care nu.

Nu toate canalele de comunica%ii p"streaz" ordinea mesajelor trimise. Pentru a putea trata o eventual" pierdere a secven%ialit"%ii, protocolul trebuie s" furnizeze explicit receptorului informa%ia necesar" pentru a putea reconstitui mesajul. O solu%ie evident" este numerotarea fragmentelor, dar aceast" solu%ie înc" nu rezolv" problema fragmentelor care sosesc la receptor aparent f"r" leg"tur" cu restul mesajului.

O problem" ce intervine la fiecare nivel se refer" la evitarea situa%iei în care un emi%"tor rapid trimite unui receptor lent date la vitez" prea mare. Au fost propuse diverse rezolv"ri #i ele vor fi discutate mai târziu. Unele dintre acestea presupun o anumit" reac%ie, direct" sau indirect", prin care receptorul îl informeaz" pe emi%"tor despre starea sa curent". Altele limiteaz" viteza de transmisie a emi%"torului la o valoare stabilit" de comun acord cu receptorul. Acest subiect se nu-me#te controlul fluxului.


O alt" problem" care apare la câteva niveluri prive#te incapacitatea tuturor proceselor de a ac-cepta mesaje de lungime arbitrar". Acest fapt conduce la mecanisme pentru a dezasambla, a trans-mite #i apoi a reasambla mesajele. O problem" asem"n"toare apare atunci când procesele insist" s" transmit" datele în unit"%i atât de mici, încât transmiterea lor separat" este ineficient". În aceast" situa%ie, solu%ia este s" se asambleze împreun" mai multe mesaje mici destinate aceluia#i receptor #i s" se dezasambleze la destina%ie mesajul mare ob%inut astfel.

Atunci când este neconvenabil sau prea costisitor s" se aloce conexiuni separate pentru fiecare pereche de procese comunicante, nivelul implicat în comunicare poate hot"rî s" utilizeze aceea#i conexiune pentru mai multe conversa%ii independente. Atâta timp cât aceast" mutiplexare #i demul-tiplexare se realizeaz" transparent, ea poate fi utilizat" de c"tre orice nivel. Multiplexarea este nece-sar", de exemplu, în nivelul fizic, unde traficul pentru toate conexiunile trebuie s" fie transmis prin cel mult câteva circuite fizice.

Atunci când exist" mai multe c"i între surs" #i destina%ie, trebuie ales un anumit drum. Uneori aceast" decizie trebuie împ"r%it" pe dou" sau mai multe niveluri. De exemplu, este posibil ca trimite-rea unor date de la Londra la Roma s" necesite atât o decizie la nivel înalt pentru alegerea ca %ar" de tranzit a Fran%ei sau a Germaniei - în func%ie de legile lor de protejare a secretului datelor - cât #i o decizie de nivel sc"zut pentru alegerea unuia din multele trasee posibile, pe baza traficului curent. Acest subiect poart" numele de dirijare sau rutare (routing).

%.3.3 Servicii orientate pe conexiuni 'i servicii f!r! conexiuni

Nivelurile pot oferi nivelurilor de deasupra lor dou" tipuri de servicii: orientate pe conexiuni #i f"r" conexiuni. În aceast" sec%iune vom arunca o privire asupra acestor dou" tipuri #i vom examina diferen%ele între ele.

Serviciul orientat pe conexiuni este modelat pe baza sistemului telefonic. Când vrei s" vorbe#ti cu cineva, mai întâi ridici receptorul, apoi formezi num"rul, vorbe#ti #i închizi. Similar, pentru a utili-za un serviciu orientat pe conexiuni, beneficiarul trebuie mai întâi s" stabileasc" o conexiune, s" folo-seasc" aceast" conexiune #i apoi s" o elibereze. În esen%" conexiunea func%ioneaz" ca o %eav": emi%"-torul introduce obiectele (bi%ii) la un cap"t, iar receptorul le scoate afar", în aceea#i ordine, la cel"lalt cap"t. În majoritatea cazurilor ordinea este men%inut", astfel încât bi%ii s" ajung" în aceea#i ordine în care au fost trimi#i.

În anumite cazuri când se stabile#te o conexiune, transmi%"torul, receptorul #i subre%eaua nego-ciaz" parametrii care vor fi folosi%i, cum sunt dimensiunea maxim" a mesajului, calitatea impus" a serviciilor, #i alte probleme de acest tip. De obicei, una dintre p"r%i face o propunere #i cealalt" parte poate s" o accepte, s" o rejecteze sau s" fac" o contrapropunere.

Serviciul f!r! conexiuni este modelat pe baza sistemului po#tal. Toate mesajele (scrisorile) con-%in adresele complete de destina%ie #i fiecare mesaj circul" în sistem independent de celelalte. În mod normal, atunci când dou" mesaje sunt trimise la aceea#i destina%ie, primul expediat este primul care ajunge. Totu#i, este posibil ca cel care a fost expediat primul s" întârzie #i s" ajung" mai repede al doilea. În cazul unui serviciu orientat pe conexiuni, a#a ceva este imposibil.

Fiecare serviciu poate fi caracterizat printr-o calitate a serviciului. Unele servicii sunt sigure în sensul c" nu pierd date niciodat". De obicei, un serviciu sigur se implementeaz" obligând receptorul s" confirme primirea fiec"rui mesaj, astfel încât expeditorul s" fie sigur c" mesajul a ajuns la destina-%ie. Procesul de confirmare introduce un timp suplimentar #i întârzieri. Aceste dezavantaje sunt ade-sea acceptate, îns" uneori ele trebuie evitate.


Transferul de fi#iere este una din situa%iile tipice în care este adecvat un serviciu sigur orientat pe conexiuni. Proprietarul fi#ierului dore#te s" fie sigur c" to%i bi%ii ajung corect #i în aceea#i ordine în care au fost trimi#i. Foarte pu%ini utilizatori ai transferului de fi#iere ar prefera un serviciu care une-ori amestec" sau pierde câ%iva bi%i, chiar dac" acest serviciu ar fi mult mai rapid.

Serviciul sigur orientat pe conexiuni admite dou" variante: secven%ele de mesaje #i fluxurile de octe%i. Prima variant" men%ine delimitarea între mesaje. Când sunt trimise dou" mesaje de &024 de octe%i, ele vor sosi sub forma a dou" mesaje distincte de &024 de octe%i, niciodat" ca un singur mesaj de 2048 de octe%i. În a doua variant", conexiunea este un simplu flux de octe%i #i nu exist" delimit"ri între mesaje. Când receptorul prime#te 2048 de octe%i, nu exist" nici o modalitate de a spune dac" ei au fost trimi#i sub forma unui mesaj de 2048 octe%i, a dou" mesaje de &024 de octe%i sau a 2048 me-saje de câte & octet. Dac" paginile unei c"r%i sunt expediate unei ma#ini fotografice de tip"rit printr-o re%ea, sub form" de mesaje, atunci delimitarea mesajelor poate fi important". Pe de alt" parte, în cazul unui utilizator care se conecteaz" la un server aflat la distan%", este nevoie numai de un flux de octe%i de la calculatorul utilizatorului la server. Delimitarea mesajelor nu mai este relevant".

A#a cum am men%ionat mai sus, întârzierile introduse de confirm"ri sunt inacceptabile pentru unele aplica%ii. O astfel de aplica%ie se refer" la traficul de voce digitizat". Pentru abona%ii telefonici este preferabil s" existe pu%in zgomot pe linie sau s" aud" ocazional câte un cuvânt distorsionat decât s" se produc" o întârziere din cauza a#tept"rii confirm"rii. Similar, atunci când se transmite o video-conferin%", câ%iva pixeli diferi%i nu reprezint" o problem", în schimb întreruperile pentru a corecta erorile ar fi extrem de sup"r"toare.

Nu orice aplica%ie necesit" conexiuni. De exemplu, în m"sura în care po#ta electronic" devine ce-va tot mai uzual, se poate s" nu apar" foarte curând publicitatea prin po#t" electronic"? Expeditorul de publicitate prin po#t" electronic" probabil c" nu vrea s" se complice stabilind #i apoi eliberând o conexiune doar pentru un singur mesaj. Nici furnizarea la destina%ie cu o rat" de corectitudine de &00% nu este esen%ial", mai ales dac" lucrul acesta cost" mai mult. Tot ceea ce se cere este un mijloc de a trimite un singur mesaj cu o probabilitate mare de a ajunge la destina%ie, dar f"r" o garan%ie în acest sens. Serviciul nesigur (adic" neconfirmat) f"r" conexiuni este deseori numit serviciu datagra-m!, prin analogie cu serviciul de telegrame - care, la rândul s"u, nu prevede trimiterea unei confir-m"ri c"tre expeditor.

În alte situa%ii, avantajul de a nu fi necesar" stabilirea unei conexiuni pentru a trimite un mesaj scurt este de dorit, dar siguran%a este de asemenea esen%ial". Aceste aplica%ii pot utiliza serviciul datagram! confirmat. Este ca #i cum ai trimite o scrisoare recomandat" #i ai solicita o confirmare de primire. În clipa în care sose#te confirmarea, expeditorul este absolut sigur c" scrisoarea a fost livrat" la destina%ia corect" #i nu a fost pierdut" pe drum.

Mai exist" un serviciu, #i anume serviciul cerere-r!spuns. În acest serviciu emi%"torul transmite o singur" datagram" care con%ine o cerere; replica primit" de la receptor con%ine r"spunsul. În aceast" categorie intr", de exemplu, un mesaj c"tre biblioteca local" în care se întreab" unde este vorbit" limba Uighur. Serviciul cerere-r"spuns este utilizat în mod frecvent pentru a implementa comunica-rea în modelul client-server: clientul lanseaz" o cerere #i serverul r"spunde la ea. În fig. &-&6 sunt rezumate tipurile de servicii discutate mai sus.

Conceptul de a utiliza comunica%ii nesigure poate p"rea derutant la început. La urma urmei, de ce ar prefera cineva comunica%iile nesigure în locul comunica%iilor sigure? Mai întâi, comunica%iile sigure (ceea ce înseamn", pentru noi, confirmate) pot s" nu fie disponibile. De exemplu, Ethernet-ul nu ofer" comunica%ii sigure. Pachetele pot fi uneori alterate în timpul tranzitului. Urmeaz" ca proto-coalele nivelurilor superioare s" se ocupe de aceast" problem".

SEC. &.3 PROGRAMELE DE RE!EA 3%

Fig. %-%6. $ase tipuri diferite de servicii.

În al doilea rând, întârzierile inerente în cazul în care se ofer" servicii sigure ar putea fi inaccep-

tabile, mai ales în cazul aplica%iilor de timp real cum sunt aplica%iile multimedia. Pentru aceste moti-ve, comunica%iile sigure cât #i cele nesigure coexist".

%.3.4 Primitive de serviciu

Un serviciu este specificat formal printr-un set de primitive (opera%ii) puse la dispozi%ia utilizato-rului care folose#te serviciul. Aceste primitive comand" serviciului s" execute anumite ac%iuni sau s" raporteze despre ac%iunile executate de o entitate pereche. Dac" stiva de protocoale este localizat" în sistemul de operare, a#a cum se întâmpl" de cele mai multe ori, primitivele sunt în mod normal apeluri sistem. Aceste apeluri cauzeaz" o trecere a sistemului de operare în modul nucleu (kernel), care preia controlul ma#inii pentru a trimite pachetele necesare.

Setul de primitive disponibile depinde de natura serviciului oferit. Primitivele serviciilor orientate pe conexiuni sunt diferite de cele ale serviciilor f"r" conexiuni. Ca un exemplu minimal de primitive de serviciu care pot fi oferite pentru a implementa un flux de octe%i într-un mediu client-server, pu-tem considera primitivele listate în fig. &-&7.

Primitiva Semnifica!ia LISTEN (Ascult!)

Blocare în a#teptarea unei conexiuni

CONNECT (Conecteaz!)

Stabilirea unei conexiuni cu o entitate pere-che aflat! în a#teptare

RECEIVE (Prime#te)

Blocare în a#teptarea unui mesaj

SEND (Trimite)

Trimite un mesaj entit!"ii pereche

DISCONNECT (Deconecteaz!)

Termin! o conexiune

Fig. %-%7. Cinci primitive de serviciu pentru implementarea unui serviciu simplu orientat pe conexiune.

Aceste primitive pot fi folosite în urm"torul mod: mai întâi serverul execut" LISTEN pentru a

indica faptul c" este preg"tit s" accepte conexiuni. Un mod obi#nuit de a implementa LISTEN este a


face un apel de sistem blocant. Dup" execu%ia primitivei, procesul server este blocat pân" la apari%ia unei cereri de conectare.

Apoi procesul client execut" CONNECT pentru a stabili o conexiune cu serverul. Apelul CON-NECT trebuie s" specifice cu cine se dore#te conectarea, a#a c" ar putea avea un parametru prin care se transmite adresa serverului. De cele mai multe ori, sistemul de operare va trimite un prim pachet entit"%ii pereche cerându-i s" se conecteze, dup" cum este ar"tat de (&) în fig. &-&8. Procesul client este suspendat pân" când apare un r"spuns. Când pachetul ajunge la server, el este procesat de sistemul de operare al acestuia. Când sistemul de operare observ" c" pachetul cere o conexiune, verific" dac" exist" vreun ascult"tor. Dac" da, va face doua lucruri: va debloca ascult"torul #i va tri-mite înapoi o confirmare (2). Sosirea acestei confirm"ri elibereaz" apoi clientul. În acest moment, atât clientul cât #i serverul sunt în execu%ie #i au stabilit o conexiune între ei. Este important de ob-servat c" secven%a de confirmare (2) este generat" de codul protocolului însu#i, nu ca r"spuns al unei primitive de la nivelul utilizatorului. Dac" apare o cerere de conexiune #i nu exist" nici un ascult"tor, rezultatul este nedefinit. În anumite sisteme, pachetul poate fi p"strat un scurt timp într-o coad", anticipând o eventual" comand" LISTEN.

Fig. %-%8. Pachetele trimise într-o simpl" interac%iune client-server pe o re%ea orientat" pe conexiuni.

Analogia evident" între acest protocol #i via%a real" este cazul clientului care sun" la directorul

departamentului de service al unei companii. Directorul st" lâng" telefon pentru a putea r"spunde în cazul în care acesta sun". Clientul face un apel. Când directorul ridic" receptorul, conexiunea este stabilit".

Pasul urm"tor este ca serverul s" execute RECEIVE pentru a se preg"ti s" accepte prima cerere. În mod normal serverul face aceast" opera%ie de îndat" ce a fost eliberat din blocarea impus" de LISTEN, înainte s" ajung" confirmarea înapoi la client. Apelul RECEIVE blocheaz" serverul.

Apoi clientul execut" SEND pentru a transmite cererea sa (3) urmat de execu%ia unui RECEIVE pentru a ob%ine r"spunsul.

Sosirea pachetului de cerere la ma#ina server deblocheaz" procesul server astfel încât acesta s" poat" procesa cererea. Dup" ce a terminat lucrul, folose#te SEND pentru a r"spunde clientului (4). Sosirea acestui pachet deblocheaz" clientul care poate acum s" analizeze r"spunsul ob%inut. Daca mai exist" cereri din partea clientului, acesta le poate face acum. Dac" a terminat, poate folosi DISCONNECT pentru a termina conexiunea. De obicei, apelul ini%ial DISCONNECT este blocant, suspendând clientul #i trimi%ând un pachet c"tre server pentru a-i comunica faptul ca respectiva co-nexiune nu mai este necesar" (5). Când serverul prime#te pachetul, el lanseaz" un DISCONNECT propriu, confirmând cererea clientului #i eliberând conexiunea. Când pachetul serverului (6) ajunge


înapoi la ma#ina clientului, procesul client este eliberat #i conexiunea este întrerupt". Foarte pe scurt, a#a func%ioneaz" comunica%iile orientate pe conexiuni.

Desigur, via%a nu este simpl". Multe dintre lucruri pot s" nu func%ioneze corect. Sincronizarea poate fi proast" (de exemplu, daca se încearc" un CONNECT înainte de LISTEN), pachetele se pot pierde #i multe altele. Vom studia toate acestea în detaliu ceva mai târziu, dar deocamdat" fig. &-&8 rezum" pe scurt modul în care ar putea s" func%ioneze o comunica%ie client-server într-o re%ea orien-tat" pe conexiuni.

$tiind c" acele #ase pachete sunt necesare pentru a realiza acest protocol, cititorul se poate întreba de ce nu se folose#te un protocol f"r" conexiune în locul s"u. R"spunsul este c" ar fi posibil într-o lu-me perfect", #i atunci ar fi nevoie de numai dou" pachete: unul pentru cerere #i unul pentru r"spuns. Oricum, în cazul real cu mesaje lungi în oricare dintre direc%ii (de exemplu un fi#ier de & MB), cu erori de transmisie #i cu pachete pierdute, situa%ia se modific". Dac" r"spunsul ar avea sute de pache-te, dintre care unele s-ar putea pierde în timpul transmisiei, cum ar putea clientul s" î#i dea seama c" unele piese lipsesc? Cum ar putea #ti clientul dac" ultimul pachet recep%ionat este de fapt ultimul pa-chet trimis? S" presupunem c" de la client se face o cerere pentru un al doilea fi#ier. Cum ar putea clientul s" diferen%ieze pachetele din cel de-al doilea fi#ier de eventualele pachete pierdute din primul fi#ier? Pe scurt, în lumea real", un simplu protocol cerere-r"spuns implementat într-o re%ea nesigur" este de cele mai multe ori inadecvat. În cap. 3 vom studia în detaliu o larg" varietate de protocoale, care pot rezolva aceste probleme #i altele similare. Pentru moment îns" este de ajuns s" spunem c" a avea un flux de octe%i sigur #i ordonat între procese este de multe ori foarte convenabil.

%.3.5 Rela"ia dintre servicii 'i protocoale

De#i sunt adesea confundate, serviciile #i protocoalele reprezint" concepte distincte. Diferen%a între ele este atât de important", încât o subliniem din nou în aceast" sec%iune. Un serviciu este un set de primitive (opera%ii) pe care un nivel le furnizeaz" nivelului de deasupra sa. Serviciul define#te ce opera%ii este preg"tit nivelul s" realizeze pentru utilizatorii s"i, dar nu spune nimic despre cum sunt implementate aceste opera%ii. Un serviciu este definit în contextul unei interfe%e între dou" ni-veluri, nivelul inferior fiind furnizorul serviciului #i nivelul superior fiind utilizatorul serviciului.

Prin contrast, un protocol este un set de reguli care guverneaz" formatul #i semnifica%ia cadrelor, pachetelor sau mesajelor schimbate între ele de entit"%ile pereche dintr-un nivel. Entit"%ile folosesc protocoale pentru a implementa defini%iile serviciului lor. Ele sunt libere s" î#i schimbe protocoalele dup" cum doresc, cu condi%ia s" nu modifice serviciul pe care îl v"d utilizatorii. În acest fel, serviciul #i protocolul sunt complet decuplate.

Fig. %-%9. Rela%ia dintre un server #i un protocol.


Cu alte cuvinte, serviciile sunt legate de interfe%ele dintre niveluri, dup" cum este ilustrat #i în fig. &-&9. Prin contrast, protocoalele sunt legate de pachetele trimise între entit"%ile pereche de pe diferi-te ma#ini. Este important s" nu existe confuzii între cele dou" concepte.

Merit" s" facem o analogie cu limbajele de programare. Un serviciu este ca un tip de date ab-stracte sau ca un obiect într-un limbaj orientat pe obiecte. Acesta define#te opera%iile care pot fi apli-cate pe un obiect, dar nu specific" modul de implementare a opera%iilor. Un protocol se refer" la implementarea serviciului #i nu este vizibil pentru utilizatorul serviciului.

Multe protocoale mai vechi nu f"ceau diferen%a între serviciu #i protocol. Ca urmare, un nivel ti-pic putea avea o primitiv" de serviciu SEND PACKET în care utilizatorul furniza o referin%" c"tre un pachet complet asamblat. Acest aranjament însemna c" toate modific"rile protocolului erau imediat vizibile pentru utilizatori. Majoritatea proiectan%ilor de re%ele privesc acum un astfel de mecanism ca pe o eroare grav".

%.4 MODELE DE REFERIN#$

Acum, dup" ce am discutat la modul abstract structura pe niveluri a re%elelor, a sosit timpul s" studiem câteva exemple. În urm"toarele dou" sec%iuni vom discuta dou" arhitecturi de re%ea impor-tante, modelul de referin%" OSI #i modelul de referin%" TCP/IP. De#i protocoalele asociate cu mode-lul OSI nu sunt folosite aproape deloc, modelul în sine este destul de general #i înc" valabil, iar carac-teristicile puse în discu%ie la fiecare nivel sunt în continuare foarte importante. Modelul TCP/IP are caracteristici opuse: modelul în sine nu este foarte util, dar protocoalele sunt folosite pe scar" larg". Din acest motiv, le vom studia pe fiecare în detaliu. În plus, uneori po%i înv"%a mai multe din e#ecuri decât din succese.

%.4.% Modelul de referin"! OSI

Modelul OSI este prezentat în fig. &-&6 (mai pu%in mediul fizic). Acest model se bazeaz" pe o propunere dezvoltat" de c"tre Organiza%ia Interna%ional" de Standardizare (International Standards Organization - ISO) ca un prim pas c"tre standardizarea interna%ional" a protocoalelor folosite pe diferite niveluri (Day #i Zimmermann, &983). A fost revizuit în &995 (Day, &995). Modelul se nume#-te ISO OSI (Open Systems Interconnection, rom: interconectarea sistemelor deschise), pentru c" el se ocup" de conectarea sistemelor deschise - adic" de sisteme deschise comunic"rii cu alte sisteme. În continuare vom folosi mai ales termenul prescurtat de model OSI.

Modelul OSI cuprinde #apte niveluri. Principiile aplicate pentru a se ajunge la cele #apte niveluri sunt urm"toarele:

&. Un nivel trebuie creat atunci când este nevoie de un nivel de abstractizare diferit. 2. Fiecare nivel trebuie s" îndeplineasc" un rol bine definit. 3. Func%ia fiec"rui nivel trebuie aleas" acordându-se aten%ie definirii de protocoale stan-

dardizate pe plan interna%ional. 4. Delimitarea nivelurilor trebuie f"cut" astfel încât s" se minimizeze fluxul de informa%ii

prin interfe%e.

SEC. &.4 MODELE DE REFERIN!' 35

5. Num"rul de niveluri trebuie s" fie suficient de mare pentru a nu fi nevoie s" se introduc" în acela#i nivel func%ii diferite #i suficient de mic pentru ca arhitectura s" r"mân" func%ional".

În continuare vom discuta fiecare nivel al modelului, începând cu nivelul cel mai de jos. Modelul OSI nu reprezint" în sine o arhitectur" de re%ea, pentru c" nu specific" serviciile #i protocoalele utili-zate la fiecare nivel. Modelul spune numai ceea ce ar trebui s" fac" fiecare nivel. ISO a produs de asemenea standarde pentru fiecare nivel, îns" aceste standarde nu fac parte din modelul de referin%" propriu-zis. Fiecare din standardele respective a fost publicat ca un standard interna%ional separat.

Nivelul fizic Nivelul fizic se ocup" de transmiterea bi%ilor printr-un canal de comunica%ie. Proiectarea trebuie

s" garanteze c" atunci când unul din capete trimite un bit &, acesta e receptat în cealalt" parte ca un bit &, nu ca un bit 0. Problemele tipice se refer" la câ%i vol%i trebuie utiliza%i pentru a re-prezenta un & #i câ%i pentru un 0, dac" transmisia poate avea loc simultan în ambele sensuri, cum este stabilit" conexiunea ini%ial" #i cum este întrerupt" când au terminat de comunicat ambele p"r%i, câ%i pini are conectorul de re%ea #i la ce folose#te fiecare pin. Aceste aspecte de proiectare au o leg"tur" strâns" cu interfe%ele mecanice, electrice, func%ionale #i procedurale, ca #i cu mediul de transmisie situat sub nivelul fizic.

Nivelul leg!tur! de date Sarcina principal" a nivelului leg!turii de date este de a transforma un mijloc oarecare de

transmisie într-o linie care s" fie disponibil" nivelului re%ea f"r" erori de transmisie nedetectate. Nivelul leg"tur" de date realizeaz" aceast" sarcin" obligând emi%"torul s" descompun" datele de intrare în cadre de date (în mod tipic, câteva sute sau câteva mii de octe%i) #i s" transmit" cadrele secven%ial. Dac" serviciul este sigur, receptorul confirm" fiecare cadru trimi%ând înapoi un cadru de confirmare pozitiv".

O alt" problem" care apare la nivelul leg"tur" de date (#i, de asemenea, la majoritatea nivelurilor superioare) este evitarea inund"rii unui receptor lent cu date provenite de la un emi%"tor rapid. În acest scop sunt necesare mecanisme de reglare a traficului care s" permit" emi%"torului s" afle cât spa%iu tampon de%ine receptorul la momentul curent. Controlul traficului #i tratarea erorilor sunt deseori integrate. Re%elele cu difuzare determin" în nivelul leg"tur" de date o problem" suplimenta-r": cum s" fie controlat accesul la canalul partajat. De aceast" problem" se ocup" un subnivel special al nivelului leg"tur" de date #i anume subnivelul de control al accesului la mediu.

Nivelul re"ea Nivelul re"ea se ocup" de controlul func%ion"rii subre%elei. O problem" cheie în proiectare este

determinarea modului în care pachetele sunt dirijate de la surs" la destina%ie. Dirijarea se poate baza pe tabele statistice care sunt ,,cablate” intern în re%ea #i care sunt schimbate rar. Traseele pot fi de asemenea stabilite la începutul fiec"rei conversa%ii, de exemplu la începutul unei sesiuni la terminal (de ex. o opera%ie de login pe o ma#in" la distan%"). În sfâr#it, dirijarea poate fi foarte dinamic", tra-seele determinându-se pentru fiecare pachet în concordan%" cu traficul curent din re%ea.

Dac" în subre%ea exist" prea multe pachete simultan, ele vor intra unul pe traseul celuilalt #i ast-fel se vor produce gâtuiri. Controlul unor astfel de congestii îi revine tot nivelului re%ea. Mai general, calitatea serviciilor oferite (întârziere, timp de tranzitare, fluctua%ii, etc.) este tot o responsabilitate a nivelului re%ea.

Multe probleme pot ap"rea când un pachet trebuie s" c"l"toreasc" dintr-o re%ea în alta ca s" ajung" la destina%ie. Modul de adresare folosit de a doua re%ea poate s" difere de cel pentru prima.


A doua re%ea poate chiar s" nu accepte deloc pachetul pentru c" este prea mare. De asemenea, pro-tocoalele pot fi diferite #i a#a mai departe. Rezolvarea acestor probleme în vederea interconect"rii re%elelor eterogene este sarcina nivelului re%ea. În re%elele cu difuzare, problema dirij"rii este simpl", astfel c" nivelul re%ea este deseori sub%ire sau chiar nu exist" deloc.

Nivelul transport Rolul principal al nivelului transport este s" accepte date de la nivelul sesiune, s" le descompun",

dac" este cazul, în unit"%i mai mici, s" transfere aceste unit"%i nivelului re%ea #i s" se asigure c" toate fragmentele sosesc corect la cel"lalt cap"t. În plus, toate acestea trebuie f"cute eficient #i într-un mod care izoleaz" nivelurile de mai sus de inevitabilele modific"ri în tehnologia echipamentelor.

Nivelul transport determin", de asemenea, ce tip de serviciu s" furnizeze nivelului sesiune #i, în fi-nal, utilizatorilor re%elei. Cel mai obi#nuit tip de conexiune transport este un canal punct-la-punct f"r" erori care furnizeaz" mesajele sau octe%ii în ordinea în care au fost trimi#i. Alte tipuri posibile de servicii de transport sunt transportul mesajelor individuale - f"r" nici o garan%ie în privin%a ordinii de livrare - #i difuzarea mesajelor c"tre destina%ii multiple. Tipul serviciului se determin" când se stabile#te conexiu-nea. (Ca un comentariu secundar: este imposibil de ob%inut un canal f"r" erori; ceea ce oamenii în%eleg prin aceast" expresie este c" rata erorilor este destul de mic" pentru a fi ignorat" în practic").

Fig. %-20. Modelul de referin%" OSI.


Nivelul transport este un adev"rat nivel cap"t-la-cap"t, de la surs" la destina%ie. Cu alte cuvinte, un program de pe ma#ina surs" poart" o conversa%ie cu un program similar de pe ma#ina destina%ie, folosind în acest scop antetele mesajelor #i mesaje de control. În nivelurile inferioare protocoalele au loc între fiecare ma#in" #i vecinii s"i imedia%i (niveluri înl"n%uite), #i nu direct între ma#inile surs" #i destina%ie (niveluri cap"t-la-cap"t), care pot fi separate de numeroase rutere. Diferen%a între nivelu-rile de la & pân" la 3, care sunt înl"n%uite #i nivelurile de la 4 la 7, care sunt cap"t-la-cap"t, este ilus-trat" în fig. &-20.

Nivelul sesiune Nivelul sesiune permite utilizatorilor de pe ma#ini diferite s" stabileasc" între ei sesiuni. Sesiunile

ofer" diverse servicii, incluzând controlul dialogului (respectarea ordinii în raport cu dreptul de a transmite), gestionarea jetonului (prevenirea situa%iei în care dou" entit"%i încearc" aceea#i opera%ie critic" în acela#i timp) #i sincronizarea (introducerea de puncte de control pe parcursul transmisiilor lungi, astfel încât, în cazul unui e#ec, acestea s" poat" fi reluate de unde r"m"seser").

Nivelul prezentare În particular, spre deosebire de nivelurile inferioare, care se ocup" numai de transferul bi%ilor

dintr-un loc în altul, nivelul prezentare se ocup" de sintaxa #i semantica informa%iilor transmise. Pen-tru a face posibil" comunicarea între calculatoare cu reprezent"ri diferite ale datelor, structurile de date care se schimba între ele pot fi definite într-un mod abstract, al"turi de o codificare standardizat" ce va fi utilizat" „pe cablu”. Nivelul prezentare gestioneaz" aceste structuri de date abstracte #i permi-te definirea #i comunicarea unor structuri de date de nivel mai înalt (de ex. înregistr"ri bancare).

Nivelul aplica"ie Nivelul aplica"ie con%ine o varietate de protocoale frecvent utilizate. Un exemplu de protocol uti-

lizat pe scar" larg" este HTTP (HyperText Transfer Protocol, rom: protocol de transfer al hiper-textului), care sta la baza WWW (World Wide Web, rom: re%ea de întindere planetar"). Atunci când un program de navigare (browser) acceseaz" o pagin" Web, el trimite serverului numele paginii pe care o dore#te folosind HTTP. Serverul va trimite ca r"spuns pagina. Alte protocoale de aplica%ie sunt folosite pentru transferul fi#ierelor, po#t" electronica, #tiri în re%ea.

%.4.2 Modelul de referin"! TCP/IP

S" ne îndrept"m acum aten%ia de la modelul de referin%" OSI spre modelul de referin%" utilizat de str"mo#ul tuturor re%elelor de calculatoare, ARPANET-ul, #i de succesorul s"u, Internet-ul. De#i vom prezenta mai târziu o scurt" istorie a ARPANET-ului, este util s" men%ion"m acum câteva as-pecte esen%iale. ARPANET a fost o re%ea de cercetare sponsorizat" de c"tre DoD (U.S. Depart-ment of Defense, rom: Departamentul de Ap"rare al Statelor Unite). În cele din urm", re%eaua a ajuns s" conecteze între ele, utilizând linii telefonice închiriate, sute de re%ele universitare #i guver-namentale. Atunci când au fost ad"ugate, mai târziu, re%ele prin satelit #i radio, interconectarea aces-tora cu protocoalele existente a pus diferite probleme. Era nevoie de o nou" arhitectur" de referin%". De aceea, posibilitatea de a interconecta f"r" probleme mai multe tipuri de re%ele a reprezentat de la bun început un obiectiv de proiectare major. Aceast" arhitectur" a devenit cunoscut" mai târziu sub denumirea de modelul de referin"! TCP/IP, dat" dup" numele celor dou" protocoale fundamentale utilizate. Arhitectura respectiv" a fost definit" prima dat" în (Cerf #i Kahn, &974). O perspectiv" ul-


terioar" este prezentat" în (Leiner #.a., &985). Filosofia de proiectare din spatele modelului este dis-cutat" în (Clark, &988).

Dat" fiind îngrijorarea Departamentului de Ap"rare c" o parte din pre%ioasele sale gazde, rutere #i por%i de interconectare ar putea fi distruse dintr-un moment în altul, un alt obiectiv major a fost ca re%eaua s" poat" supravie%ui pierderii echipamentelor din subre%ea f"r" a fi întrerupte conversa%iile existente. Cu alte cuvinte, DoD dorea ca, atâta timp cât func%ionau ma#ina surs" #i ma#ina destina-%ie, conexiunile s" r"mân" intacte, chiar dac" o parte din ma#ini sau din liniile de transmisie erau brusc scoase din func%iune. Mai mult, era nevoie de o arhitectur" flexibil", deoarece se aveau în ve-dere aplica%ii cu cerin%e divergente, mergând de la transferul de fi#iere pân" la transmiterea vorbirii în timp real.

Nivelul internet Toate aceste cerin%e au condus la alegerea unei re%ele cu comutare de pachete bazat" pe un nivel

inter-re%ea f"r" conexiuni. Acest nivel, numit nivelul internet, este axul pe care se centreaz" întreaga arhitectur". Rolul s"u este de a permite gazdelor s" emit" pachete în orice re%ea #i a face ca pachete-le s" circule independent pân" la destina%ie (fiind posibil ca aceasta s" se g"seasc" pe o alt" re%ea). Pachetele pot chiar s" soseasc" într-o ordine diferit" fa%" de cea în care au fost trimise, caz în care – dac" se dore#te livrarea lor ordonat" - rearanjarea cade în sarcina nivelurilor superioare. De obser-vat c" ,,internet” este folosit aici într-un sens generic, chiar dac" acest nivel este prezent #i în Internet.

Aici, analogia este cu sistemul de po#t" (clasic"). O persoan" dintr-o anumit" %ar" poate depune într-o cutie po#tal" mai multe scrisori interna%ionale #i, cu pu%in noroc, majoritatea scrisorilor vor ajunge la adresa corect" din %ara de destina%ie. Probabil c" scrisorile vor trece pe drum prin mai mul-te oficii de cartare, dar acest lucru se face transparent pentru utilizatori. Mai mult, faptul c" fiecare %ar" (adic" fiecare re%ea) are propriile timbre, propriile m"rimi favorite de plicuri #i propriile reguli de livrare este ascuns beneficiarilor.

Nivelul internet define#te oficial un format de pachet #i un protocol numit IP (Internet Protocol, rom: protocol Internet). Sarcina nivelului internet este s" livreze pachete IP c"tre destina-%ie. Problemele majore se refer" la dirijarea pachetelor #i evitarea congestiei. În consecin%", este re-zonabil s" spunem c" nivelul internet din TCP/IP func%ioneaz" asem"n"tor cu nivelul re%ea din OSI. Fig. &-2& arat" aceast" coresponden%".

Fig. %-2%. Modelul de referin%" TCP/IP.


Nivelul transport Nivelul situat deasupra nivelului internet din modelul TCP/IP este frecvent numit nivelul trans-

port. Acesta este proiectat astfel, încât s" permit" conversa%ii între entit"%ile pereche din gazdele surs" #i, respectiv, destina%ie, la fel ca în nivelul transport OSI. În acest sens au fost definite dou" protocoale cap"t-la-cap"t. Primul din ele, TCP (Transmission Control Protocol, rom: protocolul de control al transmisiei), este un protocol sigur orientat pe conexiuni care permite ca un flux de octe%i trimi#i de pe o ma#in" s" ajung" f"r" erori pe orice alt" ma#in" din inter-re%ea. Acest protocol frag-menteaz" fluxul de octe%i în mesaje discrete #i paseaz" fiecare mesaj nivelului internet. La destina%ie, procesul TCP receptor reasambleaz" mesajele primite într-un flux de ie#ire. TCP trateaz" totodat" controlul fluxului pentru a se asigura c" un emi%"tor rapid nu inund" un receptor lent cu mai multe mesaje decât poate acesta s" prelucreze.

Al doilea protocol din acest nivel, UDP (User Datagram Protocol, rom: protocolul datagramelor utilizator), este un protocol nesigur, f"r" conexiuni, destinat aplica%iilor care doresc s" utilizeze pro-pria lor secven%iere #i control al fluxului, #i nu pe cele asigurate de TCP. Protocolul UDP este de asemenea mult folosit pentru interog"ri rapide întrebare-r"spuns, client-server #i pentru aplica%ii în care comunicarea prompt" este mai important" decât comunicarea cu acurate%e, a#a cum sunt apli-ca%iile de transmisie a vorbirii #i a imaginilor video. Rela%ia dintre IP, TCP #i UDP este prezentat" în fig. &-22. De când a fost dezvoltat acest model, IP a fost implementat pe multe alte re%ele.

Fig. %-22. Protocoale #i re%ele din modelul TCP/IP ini%ial.

Nivelul aplica"ie Modelul TCP/IP nu con%ine niveluri sesiune sau prezentare. Acestea nu au fost incluse pentru c"

nu s-a sim%it nevoia lor. Experien%a modelului OSI a dovedit c" aceast" viziune a fost corect": în ma-joritatea aplica%iilor, nivelurile respective nu sunt de mare folos.

Deasupra nivelului transport se afl" nivelul aplica"ie. Acesta con%ine toate protocoalele de nivel mai înalt. A#a cum se vede din fig. &-22, primele protocoale de acest gen includeau terminalul vir-tual (TELNET), transferul de fi#iere (FTP) #i po#ta electronic" (SMTP). Protocolul de terminal virtual permite unui utilizator de pe o ma#in" s" se conecteze #i s" lucreze pe o ma#in" aflat" la distan%". Protocolul de transfer de fi#iere pune la dispozi%ie o modalitate de a muta eficient date de pe o ma#in" pe alta. Po#ta electronic" a fost la origine doar un tip de transfer de fi#iere, dar ulterior a fost dezvoltat un protocol specializat (SMTP – Simple Mail Transfer Protocol, rom: Protocol simplu de transfer al po#tei) pentru acest serviciu. Pe parcursul anilor, la aceste protocoale s-au ad"ugat multe altele, a#a cum sunt Serviciul Numelor de Domenii (Domain Name Service - DNS) pentru stabilirea coresponden%ei dintre numele gazdelor #i adresele re%elelor, NNTP, protocolul


utilizat pentru a transfera articole de #tiri USENET, HTTP, folosit pentru aducerea paginilor de pe Web #i multe altele.

Nivelul gazd!-re"ea Sub nivelul internet se afl" necunoscutul. Modelul de referin%" TCP/IP nu spune mare lucru de-

spre ce se întâmpl" acolo, îns" men%ioneaz" c" gazda trebuie s" se lege la re%ea, pentru a putea trimi-te pachete IP, folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit #i variaz" de la gazd" la gazd" #i de la re%ea la re%ea. C"r%ile #i articolele despre TCP/IP rareori discut" despre acest protocol.

%.4.3 O compara"ie între modelele de referin"! OSI 'i TCP

Modelele de referin%" OSI #i TCP/IP au multe lucruri în comun. Amândou" se bazeaz" pe con-ceptul unei stive de protocoale independente. De asemenea, func%ionalitatea nivelurilor este în linii mari similar". De exemplu, în ambele modele, nivelurile pân" la nivelul transport inclusiv sunt nece-sare pentru a pune la dispozi%ia proceselor care doresc s" comunice un serviciu de transport cap"t-la-cap"t independent de re%ea. Nivelurile respective formeaz" furnizorul de transport. Din nou, în am-bele modele, nivelurile de deasupra transportului sunt beneficiari orienta%i pe aplica%ii ai serviciului de transport.

În pofida acestor similitudini fundamentale, între cele dou" modele exist" #i multe deosebiri. În aceast" sec%iune ne vom concentra asupra diferen%elor cheie dintre cele dou" modele de referin%". Este important de subliniat c" vom compara aici modelele de referin#!, nu stivele de protocoale cores-punz"toare. Protocoalele propriu-zise vor fi discutate mai târziu. Pentru o întreag" carte consacrat" compara%iei #i diferen%elor dintre TCP/IP #i OSI, a se vedea (Piscitello #i Chapin, &993).

Trei concepte sunt esen%iale pentru modelul OSI:

&. Servicii 2. Interfe%e 3. Protocoale

Probabil c" cea mai mare contribu%ie a modelului OSI este c" a f"cut explicit" diferen%a între aceste trei concepte. Fiecare nivel realizeaz" ni#te servicii pentru nivelul situat deasupra sa. Defini%ia serviciului spune ce face nivelul, nu cum îl folosesc entit"%ile de deasupra sa sau cum func%ioneaz" nivelul. El define#te semantica nivelului.

Interfa#a unui nivel spune proceselor aflate deasupra sa cum s" fac" accesul. Interfa%a precizeaz" ce reprezint" parametrii #i ce rezultat se ob%ine. Nici interfa%a nu spune nimic despre func%ionarea intern" a nivelului.

În sfâr#it, protocoalele pereche folosite într-un nivel reprezint" treaba personal" a nivelului. Nive-lul poate folosi orice protocol dore#te, cu condi%ia ca acesta s" func%ioneze (adic" s" îndeplineasc" serviciul oferit). Nivelul poate de asemenea s" schimbe protocoalele dup" cum vrea, f"r" ca acest lucru s" afecteze programele din nivelurile superioare.

Aceste idei se potrivesc foarte bine cu ideile moderne referitoare la programarea orientat" pe obiect. Un obiect, ca #i un nivel, posed" un set de metode (opera%ii) care pot fi invocate de c"tre pro-cese din afara obiectului. Semanticele acestor metode definesc mul%imea de servicii pe care le ofer" obiectul. Parametrii #i rezultatele metodelor formeaz" interfa%a obiectului. Codul intern al obiectului reprezint" protocolul s"u #i nu este vizibil #i nici important în afara obiectului.

SEC. &.4 MODELE DE REFERIN!' 4%

De#i lumea a încercat ulterior s" îl readapteze pentru a fi mai asem"n"tor modelului OSI, mode-lul TCP/IP nu a f"cut ini%ial o distinc%ie clar" între serviciu, interfa%" #i protocol. De exemplu, singure-le servicii veritabile oferite de nivelul internet sunt SEND IP PACKET #i RECEIVE IP PACKET.

În consecin%", protocoalele din modelul OSI sunt mai bine ascunse decât în modelul TCP/IP #i pot fi înlocuite relativ u#or pe m"sur" ce se schimb" tehnologia. Capacitatea de a face asemenea modifi-c"ri reprezint" unul din scopurile principale ale organiz"rii protocoalelor pe niveluri în modelul OSI.

Modelul de referin%" OSI a fost conceput înainte s" fie inventate protocoalele corespunz"toare. Ordinea respectiv" semnific" faptul c" modelul nu a fost orientat c"tre un set specific de protocoale, fiind prin urmare destul de general. Reversul este c" proiectan%ii nu au avut mult" experien%" în ceea ce prive#te acest subiect #i nu au avut o idee coerent" despre împ"r%irea func%iilor pe niveluri.

De exemplu, nivelul leg"tur" de date se ocupa ini%ial numai cu re%elele punct-la-punct. Atunci când au ap"rut re%elele cu difuzare, a trebuit s" fie introdus în model un subnivel nou. Când lumea a început s" construiasc" re%ele reale utilizând modelul OSI #i protocoalele existente, s-a descoperit c" acestea nu se potriveau cu specifica%iile serviciului cerut (minunea minunilor), astfel c" a trebuit in-trodus" în model convergen%a subnivelurilor, ca s" existe un loc pentru a glosa pe marginea diferen-%elor. În sfâr#it, comitetul se a#tepta ini%ial ca fiecare %ar" s" aib" câte o re%ea care s" fie în custodia guvernului #i s" foloseasc" protocoalele OSI, a#a c" nu s-a dat nici o aten%ie interconect"rii. Pentru a nu mai lungi povestea, s" spunem doar c" lucrurile s-au petrecut altfel.

În ceea ce prive#te TCP/IP, lucrurile stau exact pe dos: mai întâi au ap"rut protocoalele, iar modelul a fost de fapt doar o descriere a protocoalelor existente. Cu protocoalele respective nu era nici o pro-blem": ele se potriveau perfect cu modelul. Singurul necaz era c" modelul nu se potrivea cu nici o alt" stiv" de protocoale. Prin urmare, modelul nu a fost prea util pentru a descrie alte re%ele non-TCP/IP.

Pentru a ne întoarce de la subiectele filosofice la subiecte mai specifice, o diferen%" evident" între cele dou" modele se refer" la num"rul de niveluri: modelul OSI are #apte niveluri, iar TCP/IP are pa-tru. Ambele modele au niveluri (inter-)re%ea, transport #i aplica%ie, dar restul nivelurilor sunt diferite.

O alt" deosebire prive#te subiectul comunica%iei f"r" conexiuni fa%" de cel al comunica%iei orienta-t" pe conexiuni. Modelul OSI suport" ambele tipuri de comunica%ii la nivelul re%ea, dar numai comu-nica%ii orientate pe conexiuni în nivelul transport, unde acest fapt are importan%" (pentru c" serviciul de transport este vizibil utilizatorilor). Modelul TCP/IP are numai un mod (f"r" conexiuni) la nivelul re%ea, dar suport" ambele moduri la nivelul transport, ceea ce las" utilizatorilor posibilitatea alegerii. Aceast" alegere este important" în mod special pentru protocoale întrebare-r"spuns simple.

%.4.4 O critic! a modelului 'i protocoalelor OSI

Nici modelul #i protocoalele OSI #i nici modelul #i protocoalele TCP/IP nu sunt perfecte. Asupra lor se pot formula, #i s-au formulat, câteva critici. În prezenta #i în urm"toarea sec%iune vom vedea unele dintre aceste critici. Vom începe cu OSI, dup" care vom examina TCP/IP.

La momentul când a fost publicat" a doua edi%ie a acestei c"r%i (&989), majoritatea exper%ilor în domeniu credeau c" modelul #i protocoalele OSI se vor impune peste tot #i vor elimina orice concu-rent. Acest lucru nu s-a întâmplat. De ce? O privire spre lec%iile trecutului poate fi util". Aceste lec%ii pot fi rezumate astfel:

&. Ratarea momentului. 2. Tehnologii proaste. 3. Implement"ri proaste. 4. Politici proaste.


Ratarea momentului S" vedem mai întâi prima problem": ratarea momentului. Momentul la care se stabile#te un

standard este absolut critic pentru succesul acestuia. David Clark de la M.I.T. are o teorie asupra standardelor pe care o nume#te Apocalipsa celor doi elefan#i #i care este ilustrat" în fig. &-23.

Fig. 1-23. Apocalipsa celor doi elefan!i.

Aceast" figur" arat" volumul de activitate desf"#urat" în jurul unui subiect nou. Când subiectul

este lansat, are loc o explozie a activit"%ii de cercetare sub form" de discu%ii, articole #i întâlniri. Dup" un timp, cercetarea se reduce foarte mult, subiectul este descoperit de companii #i pia%a cunoa#te un val de investi%ii de miliarde de dolari.

Este esen%ial ca standardele s" fie definite în intervalul dintre cei doi „elefan%i”. Dac" ele sunt de-finite prea devreme, înainte s" se încheie cercetarea, atunci subiectul poate s" nu fie înc" destul de bine în%eles, ceea ce conduce la standarde proaste. Dac" ele sunt definite prea târziu, atunci probabil c" atât de multe firme au f"cut deja investi%ii majore realizând lucrurile altfel, încât standardele sunt efectiv ignorate. Dac" intervalul dintre cei doi elefan%i este foarte scurt (pentru c" toat" lumea arde de ner"bdare s" treac" la lucru), atunci cei care dezvolt" standardele pot fi prin#i la mijloc #i strivi%i.

Acum se vede c" protocoalele OSI standard au fost strivite. La momentul apari%iei lor, protocoa-lele concurente TCP/IP erau deja folosite pe scar" larg" în universit"%i, în cercetare. Înainte s" vin" valul investi%iilor de miliarde de dolari, pia%a din domeniul academic era destul de dezvoltat" pentru ca multe firme s" înceap", prudent, s" ofere produse TCP/IP. Când a ap"rut OSI, firmele nu au mai vrut, decât for%ate, s" sprijine o a doua stiv" de protocoale, #i, prin urmare, n-au ap"rut nici un fel de oferte ini%iale din partea lor. Fiecare firm" a#tepta s" înceap" celelalte firme, a#a c" pân" la urm" n-a mai început nici o firm" #i fenomenul OSI nu s-a mai produs niciodat".

Tehnologii proaste Al doilea motiv pentru care OSI n-a prins niciodat" este c" atât modelul cât #i protocoalele au

defecte. Op%iunea pentru #apte niveluri a fost mai mult politic" decât tehnic" , #i dou" dintre nive-luri (sesiune #i prezentare) sunt aproape goale, în timp ce alte dou" (leg"tura de date #i re%ea) sunt prea aglomerate.

Modelul OSI, al"turi de protocoalele #i defini%iile de servicii asociate, este extraordinar de com-plex. Atunci când sunt puse unul peste altul, standardele tip"rite au o grosime de câ%iva zeci de cen-timetri. Standardele sunt, de asemenea, dificil de implementat #i ineficiente în func%ionare. În acest context îmi vine în minte o ghicitoare formulat" de Paul Mockapetris #i citat" în (Rose, &993):


Î: Ce ob%ii când aplici un standard interna%ional unui gangster? R: O persoan" care î%i face o ofert" pe care n-o po%i în%elege.

Pe lâng" faptul c" este incomprehensibil, o alt" problem" cu OSI este c" unele func%ii, cum sunt adresarea, controlul fluxului #i controlul erorilor apar repetat în fiecare nivel. Saltzer #.a. (&994), de exemplu, au ar"tat c", pentru a fi eficient, controlul erorilor trebuie f"cut la nivelul cel mai înalt #i c" repetarea sa de atâtea ori în nivelurile de mai jos este adesea inutil" #i ineficient".

Implement!ri proaste Dat" fiind enorma complexitate a modelului #i a protocoalelor, nu este de mirare în faptul c"

implement"rile ini%iale erau uria#e, greoaie #i ineficiente. Oricine le încerca se sim%ea ca op"rit. Nu a trecut mult #i lumea a asociat ,,OSI” cu ,,calitate slab".” De#i odat" cu trecerea timpului produsele au devenit mai bune, imaginea s-a deteriorat.

Din contr", una din primele implement"ri de TCP/IP f"cea parte din Berkeley UNIX #i era des-tul de bun" (ca s" nu mai spunem c" era #i gratuit"). Lumea a început s" o foloseasc" repede, ceea ce a determinat apari%ia unei comunit"%i largi de utilizatori, ceea ce a dus mai departe la îmbun"t"-%iri, iar aceasta a dus la o comunitate #i mai numeroas". În acest caz spirala nu cobora, ci urca.

Politici proaste Din cauza implement"rii ini%iale, mult" lume, în special din mediul academic, a considerat

TCP/IP ca o parte din Unix; iar în anii ‘80 Unix-ul era pentru oamenii din lumea academic" cam la fel de popular ca paternitatea (numit" apoi incorect maternitate) sau ca pl"cinta cu mere.

OSI, pe de alt" parte, a fost gândit ca o crea%ie a ministerelor de telecomunica%ii europene, apoi a Comunit"%ii Europene #i, mai târziu, a guvernului Statelor Unite. Aceast" viziune s-a dovedit adev"-rat" numai în parte; dar chiar ideea în sine - un grup de birocra%i guvernamentali încercând s" bage un standard inferior tehnic pe gâtul bie%ilor cercet"tori #i programatori care stau în tran#ee #i dezvol-t" efectiv re%elele de calculatoare - nu a ajutat prea mult. Unii oameni au v"zut aceast" abordare în aceea#i lumin" în care a fost v"zut IBM când a anun%at în anii ‘60 c" PL/I era limbajul viitorului, sau DoD care a corectat IBM-ul anun%ând c" limbajul respectiv era de fapt Ada.

%.4.5 O critic! a modelului de referin"! TCP/IP

Modelul #i protocoalele TCP/IP au #i ele problemele lor. Mai întâi, modelul nu face o distinc%ie clar" între conceptele de serviciu, interfa%" #i protocol. O practic" recomandabil" în ingineria pro-gram"rii este s" se fac" diferen%a între specifica%ie #i implementare, ceea ce OSI face cu mult" aten-%ie, pe când TCP/IP nu face. De aceea, modelul TCP/IP nu este un ghid prea bun de proiectare a re%elelor noi folosind tehnologii noi.

În al doilea rând, modelul TCP/IP nu este deloc general #i nu este aproape deloc potrivit pentru descrierea altor stive de protocoale în afara celei TCP/IP. De exemplu, descrierea Bluetooth folo-sind modelul TCP/IP ar fi aproape imposibil".

În al treilea rând, nivelul gazd"-re%ea nu este deloc un nivel - în sensul normal în care este folosit termenul în contextul protocoalelor organizate pe niveluri - ci este o interfa%" (între nivelurile re%ea #i leg"tur" de date). Distinc%ia între o interfa%" #i un nivel este crucial" #i de aceea trebuie s" i se acorde aten%ia cuvenit".

În al patrulea rând, modelul TCP/IP nu distinge (#i nici m"car nu men%ioneaz") nivelurile fizic #i leg"tur" de date. Acestea sunt complet diferite. Nivelul fizic are de-a face cu caracteristicile


transmisiei prin cablu de cupru, fibre optice sau radio. Rolul nivelului leg"tur" de date este s" de-limiteze începutul #i sfâr#itul cadrelor #i s" le transporte dintr-o parte în alta cu gradul de siguran%" dorit. Un model corect ar trebui s" includ" ambele niveluri ca niveluri separate. Modelul TCP/IP nu face acest lucru.

În sfâr#it, de#i protocoalele IP #i TCP au fost atent gândite #i bine implementate, multe din cele-lalte protocoale au fost construite ad-hoc, fiind în general opera câtorva absolven%i care tot ,,me#tereau” la ele pân" oboseau. Implement"rile protocoalelor erau apoi distribuite gratuit; ca ur-mare, ele erau larg utilizate, f"r" s" li se asigure suportul necesar, fiind de aceea greu de înlocuit. Unele protocoale au ajuns acum s" fie mai mult o pacoste. Protocolul de terminal virtual, TELNET, de exemplu, a fost proiectat pentru un terminal teletype mecanic de zece caractere pe secund". Cu toate acestea, 25 de ani mai târziu, protocolul este înc" foarte utilizat.

Pentru a rezuma, în pofida acestor probleme, modelul OSI (mai pu%in nivelurile sesiune #i pre-zentare) s-a dovedit a fi excep%ional de util pentru a discuta re%elele de calculatoare. Din contr", pro-tocoalele OSI nu au devenit populare. Pentru TCP/IP este adev"rat" afirma%ia invers": modelul este practic inexistent, dar protocoalele sunt larg utilizate. Dat fiind faptul c" informaticienilor le place s" prepare - #i apoi s" #i m"nânce - propria lor pr"jitur", în aceast" carte vom folosi un model OSI mo-dificat, dar ne vom concentra în primul rând pe TCP/IP #i alte protocoale înrudite cu el; de aseme-nea, vom folosi #i protocoale mai noi, precum 802, SONET #i Bluetooth. Modelul de lucru folosit în carte este modelul hibrid prezentat în fig. &-24.

Nivelul aplica"ie Nivelul transport Nivelul re"ea Nivelul leg!tur! de date Nivelul fizic

Fig. %-24. Modelul hibrid de referin%" care va fi utilizat în aceast" carte.

%.5 EXEMPLE DE RE#ELE

Subiectul re%elelor de calculatoare acoper" diferite tipuri de re%ele, mari #i mici, arhicunoscute sau mai pu%in cunoscute. Ele au scopuri, dimensiuni #i tehnologii diverse. În urm"toarele sec%iuni, vom studia câteva exemple, pentru a avea o idee despre varietatea pe care o poate reg"si oricine în domeniul re%elelor de calculatoare.

Vom porni cu Internet-ul, probabil cea mai cunoscut" re%ea, #i vom studia istoria, evolu%ia #i teh-nologiile sale. Apoi vom discuta ATM, care este de multe ori utilizat" în nucleul re%elelor (telefoni-ce) mari. Din punct de vedere tehnic, este destul de diferit" de Internet, ceea ce eviden%iaz" un con-trast interesant. Apoi vom introduce Ethernet, dominant" în cazul re%elelor locale. În final, vom stu-dia IEEE 802.&&, standardul pentru re%ele f"r" cablu.

%.5.% Internet

Internet-ul nu este deloc o re%ea, ci o colec%ie vast" de re%ele diverse, care utilizeaz" anumite protocoale comune #i ofer" anumite servicii comune. Este un sistem neobi#nuit prin aceea c" nu a

SEC. &.5 EXEMPLE DE RE!ELE 45

fost planificat de nimeni #i nu este controlat de nimeni. Pentru a-l în%elege mai bine, s" pornim de la începuturi #i s" vedem cum s-a dezvoltat #i de ce. Pentru o istorie foarte reu#it" a Internet-ului, este recomandat" cartea lui John Naughton (2000). Este una dintre acele c"r%i rare care nu este numai pl"cut" la citit, dar are #i 20 de pagini de ibid. #i op.cit. pentru istoricii serio#i. Unele dintre materiale-le de mai jos sunt bazate pe aceast" carte.

Desigur, au fost scrise nenum"rate c"r%i tehnice despre Internet, #i despre protocoalele sale de asemenea. Pentru mai multe informa%ii vede%i, de exemplu, (Maufer, &999).

ARPANET-ul Povestea începe la sfâr#itul anilor &950. În momentul în care R"zboiul Rece era la apogeu, DoD

(Department of Defense, rom: Departamentul de Ap"rare al SUA) a vrut o re%ea de comand" #i control care s" poat" supravie%ui unui r"zboi nuclear. La momentul acela, toate comunica%iile milita-re foloseau re%elele telefonice publice, care erau considerate vulnerabile. Motivul pentru o astfel de p"rere poate fi observat în fig. &-25(a). Aici punctele negre reprezint" oficii de comutare, la ele fiind conectate mii de telefoane. Aceste oficii erau, la rândul lor, conectate la oficii de comutare de nivel mai înalt (oficii de taxare), pentru a forma o ierarhie na%ional" cu un nivel sc"zut de redundan%". Vulnerabilitatea sistemului consta în aceea c" distrugerea câtorva oficii de taxare putea fragmenta sistemul în mai multe insule izolate.

Fig. 1-25. (a) Structura sistemului de telefonie. (b) Sistemul distribuit cu comutare al lui Baran.

În jurul anului &960, DoD a oferit un contract corpora%iei RAND pentru a g"si o solu%ie. Unul

dintre angaja%ii ei, Paul Baran, a venit cu ideea sistemului distribuit cu un nivel ridicat de toleran%a la defecte, prezentat în fig. &-25(b). Deoarece c"ile dintre oricare dou" oficii de comutare erau în acest caz mult mai lungi decât c"ile pe care semnale analogice puteau s" circule f"r" distorsiuni, Baran a propus utilizarea unei tehnologii digitale cu comutare de pachete prin întregul sistem. Baran a scris câteva rapoarte pentru DoD în care a descris ideile sale în detaliu. Oficialii de la Pentagon au agreat


conceptul #i au apelat la AT&T, apoi la monopolul na%ional al telefoniei SUA pentru a construi un prototip. AT&T a desconsiderat imediat ideile lui Baran. Cea mai mare si cea mai bogata companie din lume nu avea de gând s" permit" unui tân"r oarecare s" spun" cum s" se construiasc" un sistem de telefonie. Ei au declarat c" sistemul propus de Baran nu poate fi construit, #i ideea a fost abando-nat".

Au mai trecut câ%iva ani #i DoD înc" nu avea un sistem de comand" #i control mai bun. Pentru a în%elege ceea ce s-a întâmplat în continuare trebuie s" ne întoarcem în Octombrie &957, când Uniu-nea Sovietic" a întrecut SUA în domeniul spa%ial prin lansarea primului satelit artificial, Sputnik. Când pre#edintele Eisenhower a încercat s" afle cine adormise la comand", a fost surprins s" afle c" Armata, Marina #i For%ele Aeriene î#i disputau bugetul de cercetare al Pentagonului. R"spunsul lui imediat a fost crearea unei singure organiza%ii de cercetare în domeniul ap"r"rii: ARPA (Advanced Research Projects Agency, rom: Agen%ia de Cercetare pentru Proiecte Avansate). ARPA nu avea nici oameni de #tiin%", nici laboratoare; de fapt, nu avea decât un birou #i un mic buget (dup" stan-dardele Pentagonului). Î#i ducea misiunile la îndeplinire prin acordarea de granturi (fonduri pentru cercetare) #i contracte universit"%ilor #i companiilor ale c"ror idei p"reau promi%"toare.

În primii câ%iva ani, ARPA a încercat s" afle care îi era misiunea. În &967, aten%ia directorului Larry Roberts a fost atras" de domeniul re%elelor. A contactat diver#i exper%i ca s" decid" ce este de f"cut. Unul dintre ei, Weslez Clark, a sugerat construirea unei subre%ele cu comutare de pachete, dând fiec"rei gazde propriul ruter, a#a cum este ilustrat în fig. &-&2.

Dup" un oarecare scepticism ini%ial, Roberts a adoptat ideea #i a prezentat o lucrare destul de vag" despre ea la Simpozionul ACM SIGOPS %inut în Gatlinburg, Tennessee la sfâr#itul lui &967 (Roberts, &967). Spre surprinderea lui Roberts, o alt" lucrare prezentat" la aceea#i conferin%" de-scria un sistem similar, care nu numai c" fusese proiectat, dar fusese #i implementat sub comanda lui Donald Davies de la NPL (National Physical Laboratories, rom: Laboratoarele Na%ionale de cerce-t"ri în Fizic"), Anglia. Sistemul propus de NPL nu era un sistem na%ional (conecta numai câteva calculatoare în campusul NPL) dar demonstrase c" comutarea de pachete poate fi func%ional". În plus, cita din rapoartele timpurii ale lui Baran care fuseser" desconsiderate la momentul respectiv. Roberts s-a întors de la Gatlinburg hot"rât s" construiasc" ceva ce urma s" devin" cunoscut sub nu-mele de ARPANET.

Subre%eaua trebuia s" fie format" din minicalculatoare numite IMP-uri (Interface Message Processors - procesoare de mesaje de interfa%") conectate prin linii de transmisie. Pentru o siguran%" mare, fiecare IMP trebuia legat la cel pu%in alte dou" IMP-uri. Subre%eaua avea s" fie o subre%ea datagram", astfel c" dac" unele linii #i IMP-uri se defectau, mesajele puteau fi redirijate automat pe c"i alternative.

Fiecare nod al re%elei era format dintr-un IMP #i dintr-o gazd", aflate în aceea#i înc"pere #i lega-te printr-un fir scurt. O gazd" putea s" trimit" mesaje de pân" la 8063 bi%i spre IMP-ul s"u, iar acesta descompunea apoi mesajele în pachete de cel mult &008 bi%i #i le retransmitea la destina%ie separat. Fiecare pachet era primit în întregime înainte de a fi reexpediat, astfel c" subre%eaua a fost prima re%ea electronic" memoreaz"-#i-retransmite cu comutare de pachete.

ARPA a c"utat apoi o ofert" pentru construirea subre%elei. Au depus oferte dou"sprezece firme. Dup" evaluarea tuturor propunerilor, ARPA a selectat BBN, o firm" de consultan%" din Cambridge, Massachusetts, #i în &968 a încheiat cu aceasta un contract pentru construirea subre%elei #i scrierea programelor de subre%ea. BBN a decis s" utilizeze pe post de IMP-uri minicalculatoare Honeywell DDP-3&6 special modificate, dispunând de o memorie intern" de &2K cu cuvinte pe &6 bi%i. IMP-urile nu aveau discuri, pentru c" p"r%ile mobile erau considerate nesigure. IMP-urile au fost interco-


nectate prin linii de 56 Kbps închiriate de la companii de telefoane. De#i 56 Kbps este acum o vari-ant" pentru adolescen%ii care nu î#i permit ADSL sau cablu, era cea mai bun" alternativ" a momen-tului respectiv.

Programele au fost împ"r%ite în dou": pentru subre%ea #i pentru gazde. Programele de subre%ea cuprind gestionarea cap"tului dinspre IMP al conexiunii gazd"-IMP, protocolul IMP-IMP #i un pro-tocol surs" IMP - destina%ie IMP, proiectat pentru a m"ri siguran%a. Proiectul ini%ial al re%elei ARPANET este prezentat în fig. &-26.

Fig. 1-26. Proiectul ini!ial al re!elei ARPANET.

$i în afara subre%elei erau necesare programe: gestionarea cap"tului dinspre gazd" al conexiunii

gazd"-IMP, protocolul gazd"-gazd" #i programe de aplica%ie. În scurt timp, a devenit clar c" BBN considera sarcina sa încheiat" din momentul în care acceptase un mesaj pe un fir gazd"-IMP #i îl plasase pe firul gazd"-IMP destina%ie.

Robets avea o nou" problem": gazdele aveau #i ele nevoie de programe. Pentru a rezolva aceasta problem", el a convocat o adunare a cercet"torilor în re%ele, majoritatea fiind tineri absolven%i de facultate, la Snowbird, în Utah, în vara anului &969. Absolven%ii se a#teptau ca ni#te exper%i în re%ele s" le explice proiectarea #i software-ul re%elei #i ca fiecare din ei s" primeasc" dup" aceea sarcina de a scrie o parte din programe. Au r"mas îns" mu%i de uimire când au constatat c" nu exista nici un expert în re%ele #i nici o proiectare serioas". Trebuiau s" î#i dea seama singuri ce au de f"cut.

Cu toate acestea, în decembrie &969 începea deja s" func%ioneze o re%ea experimental" cu patru noduri, la UCLA, UCSB, SRI #i Universitatea din Utah. Au fost alese aceste patru institu%ii pentru c" toate aveau un num"r mare de contracte cu ARPA #i toate aveau calculatoare gazd" diferite #i complet incompatibile (doar ca treaba s" fie mai amuzant"). Pe m"sur" ce se aduceau #i se instalau mai multe IMP-uri, re%eaua cre#tea rapid; în scurt timp, s-a întins pe tot spa%iul Statelor Unite. Fig. &-27 arat" cât de repede a crescut ARPA în primii 3 ani.

Pe lâng" ajutorul oferit pentru dezvoltarea tân"rului ARPANET, ARPA a finan%at de aseme-nea cercet"ri în domeniul re%elelor de sateli%i #i re%elelor mobile radio cu pachete. Într-o faimoas" demonstra%ie, un camion care circula în California folosea re%eaua radio cu pachete pentru a trimi-te mesaje c"tre SRI, aceste mesaje erau retransmise apoi prin ARPANET pe Coasta de Est, iar de aici mesajele erau expediate c"tre University College din Londra prin re%eaua de sateli%i. Acest lucru permitea unui cercet"tor din camion s" utilizeze un calculator din Londra în timp ce c"l"to-rea prin California.


Fig. %-27. (a) Dec.. &969. (b) Iulie &970. (c) Martie &97&. (d) Aprilie &972. (e) Sept. &972.

Acest experiment a demonstrat totodat" c" protocoalele ARPANET existente nu erau potrivite

pentru a rula pe mai multe re%ele. Observa%ia a condus la noi cercet"ri asupra protocoalelor, culmi-nând cu inven%ia modelului #i protocoalelor TCP/IP (Cerf #i Kahn, &974). TCP/IP a fost proiectat special pentru a trata comunicarea prin inter-re%ele, un lucru care devenea din ce în ce mai impor-tant, pe m"sur" ce tot mai multe re%ele erau legate la ARPANET.

Pentru a încuraja adoptarea acestor noi protocoale, ARPA a semnat câteva contracte cu BBN #i cu University of California din Berkeley pentru a integra protocoalele în Berkeley UNIX. Cercet"to-rii de la Berkeley au dezvoltat o interfa%" de programare a re%elei (soclurile) #i au scris numeroase aplica%ii, utilitare #i programe de administrare care s" simplifice interconectarea.

Momentul era ideal. Multe universit"%i tocmai achizi%ionaser" un al doilea sau al treilea calcula-tor VAX #i un LAN care s" le conecteze, dar nu aveau nici un fel de programe de interconectare. Când a ap"rut 4.2BSD, cu TCP/IP, socluri #i multe utilitare de re%ea, pachetul complet a fost adoptat imediat. Mai mult chiar, folosind TCP/IP, LAN-urile se puteau lega simplu la ARPANET #i multe LAN-uri au f"cut acest lucru.

În anii ‘80 au fost conectate la ARPANET multe alte re%ele, în special LAN-uri. Pe m"sur" ce cre#tea dimensiunea re%elei, g"sirea gazdelor devenea tot mai costisitoare; de aceea, a fost creat DNS (Domain Name System, rom: Sistemul Numelor de Domenii), care organiza ma#inile în do-menii #i punea în coresponden%" numele gazdelor cu adrese IP. De atunci încoace, DNS a ajuns s"


fie un sistem de baze de date distribuit, generalizat, folosit pentru a memora diverse informa%ii refe-ritoare la procedurile de atribuire a numelor. Vom studia detaliat acest sistem în cap. 7.

NSFNET La sfâr#itul anilor &970, NSF (U.S. National Science Foundation, rom: Funda%ia Na%ional" de $ti-

in%" din SUA) a remarcat impactul imens pe care ARPANET-ul îl avea asupra cercet"rii universitare, re%eaua permi%ând savan%ilor din toat" %ara s" partajeze date #i s" colaboreze la proiecte de cercetare. Dar, pentru a se conecta la ARPANET, o universitate trebuia s" aib" un contract de cercetare cu DoD, iar multe universit"%i nu aveau. R"spunsul NSF a fost proiectarea unui succesor al ARPANET care s" fie deschis tuturor grupurilor de cercetare din universit"%i. Pentru a avea ceva concret de la care s" porneasc", NSF a decis s" construiasc" o re%ea tip coloan" vertebral" (backbone) pentru a conecta cele 6 centre de supercalculatoare pe care le de%inea în San Diego, Boulder, Champaign, Pittsburgh, Ithaca, Princeton. Fiec"rui calculator i s-a dat un frate mai mic, care era de fapt un micro-calculator LSI-&& denumit fuzzball. Aceste fuzzball-uri erau conectate cu linii închiriate de 56 Kbps #i formau o subre%ea , care folosea aceea#i tehnologie ca #i ARPANET. Tehnologia programelor era îns" diferit": fuzzball-urile au fost proiectate pentru a conversa direct folosind TCP/IP, ceea ce a con-dus la crearea primei re%ele pe arie larga bazat" pe TCP/IP (TCP/IP WAN).

NSF a finan%at, de asemenea, un num"r de (aproximativ 20, pân" la urm") re%ele regionale care se conectau la coloana vertebral", permi%ând utilizatorilor din mii de universit"%i, laboratoare de cercetare, biblioteci #i muzee s" acceseze oricare dintre supercalculatoare #i s" comunice între ei. Re%eaua complet", care includea coloana vertebral" #i re%elele regionale, a fost numit" NSFNET. Aceasta a fost conectat" la ARPANET printr-o leg"tur" între un IMP #i un fuzzball din laboratorul de la Carnegie-Mellon. Prima coloan" vertebral" NSFNET este ilustrat" în fig. &-28.

Fig. 1-28. Coloana vertebral" NSFNET în #988.

NSFNET-ul a reprezentat un succes foarte rapid #i a fost suprasolicitat din clipa în care a început

s" func%ioneze. NSF a început imediat s" planifice succesorul NSFNET-ului #i a semnat un contract cu consor%iul MERIT cu sediul în Michigan. Pentru realizarea coloanei vertebrale num"rul 2, au fost închiriate de la MCI (care a fuzionat între timp cu WorldCom) canale cu fibre optice de 448 Kbps. Ca rutere s-au folosit IBM PC-RT. $i aceast" re%ea a devenit curând supraînc"rcat", drept care, în &990, a doua coloan" vertebral" a fost adus" la viteza de &.5 Mbps.


Dar cre#terea a continuat, iar NSF a realizat c" guvernul nu poate finan%a interconect"rile la ne-sfâr#it. În plus, o serie de organiza%ii comerciale erau interesate s" se conecteze, dar statutul NSF le interzicea s" se lege la re%ele finan%ate de NSF. În consecin%", NSF a încurajat MERIT, MCI #i IBM s" formeze o corpora%ie nonprofit, ANS (Advanced Networks and Services, rom: re%ele #i servicii avansate), ca un pas pe drumul spre comercializare. În &990, ANS a preluat NSFNET #i a înlocuit leg"turile de &.5 Mbps cu leg"turi de 45 Mbps, formând ANSNET. Aceast" re%ea a func%ionat timp de 5 ani #i apoi a fost cump"rat" de America Online. Dar pân" atunci, diverse companii ofereau deja servicii IP comerciale #i era clar c" guvernul trebuia s" se retrag" din afacerea cu re%ele.

Ca s" u#ureze tranzi%ia #i ca s" fie sigur c" orice re%ea regional" putea comunica cu orice alt" re-%ea regional", NSF a semnat contracte cu patru operatori de re%ele diferi%i în vederea stabilirii unui NAP (Network Access Point, rom: punct de acces la re%ea). Ace#ti operatori erau PacBell (San Francisco), Ameritech (Chicago), MFS (Washington, D.C.), #i Sprint (New York City, unde - din ra%iuni legate de NAP - Pennsauken, N.J. se consider" New York City). Fiecare operator de re%ea care dorea s" ofere servicii de infrastructur" pentru re%elele regionale NSF trebuia s" se lege la toa-te NAP-urile.

De aceea, pentru a ajunge de la NAP-ul s"u la NAP-ul destina%iei, un pachet trimis din orice re-%ea regional" putea opta între mai multe companii care ofer" servicii de transmisie pe coloana verte-bral". În consecin%", pentru a fi alese de re%elele regionale, companiile de comunica%ii au fost for%ate s" intre în competi%ie pe baza serviciilor #i pre%urilor practicate - bineîn%eles, aceasta era ideea. Ca rezultat, conceptul unei singure re%ele de tip coloan" vertebral" a fost înlocuit de o infrastructur" competitiv" condus" de criterii comerciale. Multora le place s" critice Guvernul Federal pentru c" nu este destul de inovator, dar în zona re%elelor, DoD #i NSF au fost cele care au creat infrastructura care a stat la bazele form"rii Internet-ului #i apoi a cedat-o industriei pentru operare #i exploatare.

În timpul anilor &990, multe alte %"ri #i regiuni construiesc #i ele re%ele na%ionale, de multe ori modelate chiar dup" ARPANET #i NSFNET. Acestea includ EuropaNET #i EBONE în Europa, care au pornit cu linii de 2 Mbps #i apoi au avansat pân" la linii de 34 Mbps. În cele din urm", #i in-frastructura de re%ea din Europa a fost cedat" industriei spre operare #i exploatare.

Folosirea Internet-ului Num"rul re%elelor , ma#inilor #i utilizatorilor conecta%i la ARPANET a crescut rapid dup" ce

TCP/IP a devenit, la & ian. &983, unicul protocol oficial. Când au fost conectate NSFNET #i ARPANET, cre#terea a devenit exponen%ial". S-au al"turat multe re%ele regionale #i s-au realizat leg"turi cu re%ele din Canada, Europa #i Pacific.

Cândva, pe la mijlocul anilor &980, lumea a început s" vad" colec%ia de re%ele ca fiind un inter-net, iar apoi ca fiind Internet-ul; nu a existat îns" nici un toast oficial cu politicieni desf"când sticle de #ampanie.

Substan%a care %ine legat Internet-ul este modelul de referin%" TCP/IP #i stiva de protocoale TCP/IP. TCP/IP face posibile serviciile universale, putând fi comparat" cu adoptarea l"%imii stan-dard pentru c"ile ferate în secolul &9 sau cu adoptarea protocoalelor comune de semnalizare de c"-tre toate companiile telefonice.

Ce înseamn" de fapt s" fii pe Internet? Defini%ia noastr" este c" o ma#in" este pe Internet dac" folose#te stiva de protocoale TCP/IP, are o adres" IP #i are posibilitatea de a trimite pachete IP c"tre toate celelalte ma#ini de pe Internet. Simpla posibilitate de a trimite #i primi po#t" electronic" nu este suficient", deoarece po#ta electronic" este redirectat" c"tre multe re%ele din afara Internet-ului. Oricum, subiectul este cumva umbrit de faptul c" milioane de calculatoare personale pot s" apeleze

SEC. &.5 EXEMPLE DE RE!ELE 5%

un furnizor de servicii Internet folosind un modem, s" primeasc" o adres" IP temporar" #i apoi s" trimit" pachete IP spre alte gazde. Are sens s" privim asemenea ma#ini ca fiind pe Internet numai atâta timp cât ele sunt conectate la ruterul furnizorului de servicii.

Tradi%ional (însemnând din &970 pân" în jurul lui &990), Internet-ul #i predecesorii s"i au avut patru aplica%ii principale, dup" cum urmeaz":

&. Po'ta electronic!. Facilitatea de a compune, trimite #i primi po#t" electronic" a existat din primele zile ale ARPANET-ului #i este extrem de popular". Mul%i oameni primesc zeci de mesaje pe zi #i consider" po#ta electronic" principalul lor mijloc de a interac%iona cu lumea exterioar", dep"#ind de departe telefonul #i po#ta obi#nuit". Programele de po#t" electroni-c" sunt ast"zi disponibile practic pe orice tip de calculator.

2. &tiri. Grupurile de #tiri sunt forumuri specializate în care utilizatorii cu un anumit interes comun pot s" fac" schimb de mesaje. Exist" mii de grupuri de #tiri, pe subiecte tehnice sau non-tehnice incluzând calculatoarele, #tiin%a, divertismentul #i politica. Fiecare grup de #tiri are eticheta, stilul #i obiceiurile sale proprii #i nenorocirile se vor abate asupra celor care le încalc".

3. Conectare la distan"!. Folosind programe ca telnet, rlogin sau ssh, utilizatorii afla%i oriunde pe Internet pot s" se conecteze la orice ma#in" pe care au un cont.

4. Transfer de fi'iere. Copierea fi#ierelor de pe o ma#in" din Internet pe alta este posibil" uti-lizând programul FTP. În acest fel sunt disponibile extrem de multe articole, baze de date #i alte informa%ii.

Pân" la începutul anilor &990 Internet-ul a fost foarte populat cu cercet"tori din domeniul aca-demic, guvernamental #i industrial. O aplica%ie nou", WWW (World Wide Web), a schimbat total situa%ia #i a adus în re%ea milioane de noi utilizatori care nu fac parte din mediul academic. Aceast" aplica%ie, inventat" de fizicianul Tim Berners Lee de la CERN, nu a modificat nici una din facilit"%ile existente, în schimb le-a f"cut mai u#or de folosit. Împreun" cu programul de navigare Mosaic, scris la Centrul Na%ional pentru Aplica%iile Supercalculatoarelor, WWW-ul a f"cut posibil ca un sit s" pun" la dispozi%ie un num"r de pagini de informa%ii con%inând text, poze, sunet #i chiar video, în fie-care pagin" existând leg"turi c"tre alte pagini. Printr-un clic pe o leg"tur", utilizatorul este imediat transportat la pagina indicat" de leg"tur". De exemplu, multe firme au o pagin" principal" cu intr"ri care trimit la alte pagini pentru informa%ii asupra produselor, liste de pre%uri, reduceri, suport tehnic, comunicare cu angaja%ii, informa%ii despre ac%ionari #i multe altele.

Într-un timp foarte scurt au ap"rut numeroase alte tipuri de pagini: h"r%i, tabele cu cota%ii la bur-s", cataloage de bibliotec", programe radio înregistrate #i chiar o pagin" care ofer" leg"turi spre tex-tele complete ale multor c"r%i c"rora le-au expirat drepturile de autor (Mark Twain, Charles Dickens, etc.). De asemenea, mul%i oameni au pagini personale (home pages).

Mare parte din cre#terea Internetului în timpul anilor &990 a fost alimentat" de companii denu-mite ISP (Internet Service Providers, rom: Furnizori de Servicii Internet). Acestea sunt companii care ofer" utilizatorilor individuali posibilitatea de a apela, de acas", una dintre ma#inile furnizorului #i de a se conecta la Internet, ob%inând în consecin%" acces la po#ta electronica, WWW #i alte servicii similare. La sfâr#itul anilor &990, aceste companii au înregistrat zeci de milioane de noi utilizatori în fiecare an, modificând astfel complet caracterul re%elei, care s-a transformat dintr-o re%ea academic" #i militar" într-o utilitate public", precum sistemul de telefonie. Num"rul actual al utilizatorilor In-ternet nu este cunoscut, dar este cu siguran%" de ordinul sutelor de milioane la nivel mondial #i pro-babil c" va ajunge la un miliard în curând.


Arhitectura Internet În aceast" sec%iune vom încerca s" arunc"m o scurt" privire de ansamblu asupra Internet-ului

de ast"zi. Din cauza multor fuziuni între companiile de telefoane #i companiile ISP, apele au deve-nit tulburi. #i este de cele mai multe ori dificil de precizat care sunt atribu%iile fiec"ruia, cine ce anume are de f"cut. În consecin%" aceast" descriere va fi simplificat" în raport cu realitatea efectiv". Imaginea de ansamblu este prezentat" în fig. &-29. În continuare, vom analiza aceast" figur" bucat" cu bucat".

Fig. %-29. Privire de ansamblu asupra Internet-ului. Un bun punct de pornire este sistemul propriu al clientului. S" presupunem c" acest client sun"

la ISP-ul s"u printr-o linie telefonic", a#a cum se vede în fig. &-29. Modemul este o plac" din PC-ul clientului care converte#te semnalele digitale pe care le produce calculatorul în semnale analogice care pot circula f"r" probleme prin sistemul telefonic. Aceste semnale sunt transferate la punctul de livrare (POP) al ISP-ului, unde sunt preluate din sistemul telefonic #i injectate în re%eaua regionala a ISP. De aici înainte, sistemul este în întregime digital #i folose#te comutarea de pachete. Daca ISP-ul este acela#i cu furnizorul local de telefonie, punctul de livrare va fi localizat, probabil, chiar în oficiul de comutare al serviciului telefonic, punctul în care se termin" firul de telefon al utilizatorului. Chiar dac" ISP-ul nu este acela#i cu furnizorul local de telefonie, punctul de livrare poate fi doar la distan%" de câteva oficii de comutare.

Re%eaua regional" a ISP este format" prin interconectarea ruterelor din diverse ora#e pe care le deserve#te compania. Dac" pachetul este destinat unei gazde deservite direct de c"tre re%eaua ISP, pachetul va fi livrat direct gazdei. Altfel, el este livrat în continuare operatorului care furnizeaz" companiei ISP servicii de comunicare prin coloana vertebral" (backbone) a re%elei.


În partea superioar" a acestei ierarhii sunt operatorii principali de la nivelul de coloan" vertebra-l" a re%elei, companii precum AT&T sau Sprint. Ace#tia opereaz" coloane vertebrale mari, interna-%ionale, cu mii de rutere conectate prin fibra optic" cu band" larg" de transfer. Corpora%iile mari #i firmele care ofer" servicii de g"zduire (hosting), utilizeaz" ferme de servere (ma#ini care pot servi mii de pagini Web pe secund") sunt conectate adeseori direct la nivelul coloanei vertebrale. Opera-torii încurajeaz" aceast" conectare direct" prin închirierea de spa%ii în ceea ce se nume#te „hotelul companiei de transport” (carrier hotel), #i reprezint" de cele mai multe ori sertare (racks) pentru echipamente aflate în aceea#i camer" cu ruterul, pentru a permite conexiuni scurte #i rapide între fermele de servere si coloana vertebral" a re%elei.

Dac" un pachet trimis în coloana vertebral" este destinat unui ISP sau unei companii deservite de aceea#i coloan", el este transmis celui mai apropiat ruter. Oricum exist" multe astfel de coloane vertebrale în întreaga lume, astfel încât un pachet poate s" treac" într-o coloan" concurent". Pentru a permite pachetelor s" treac" dintr-o coloan" în alta, toate aceste coloane principale sunt conectate în NAP-urile (Network Access Point, rom: Punct de acces în re%ea) discutate mai devreme. În prin-cipiu, un NAP este o camer" plin" cu rutere, cel pu%in unul pentru fiecare coloan" vertebral" conec-tat". O re%ea local" camerei conecteaz" toate aceste rutere, astfel încât pachetele s" poat" fi retran-smise din orice coloan" în orice alt" coloan". În afar" de interconectarea în NAP-uri, coloanele ver-tebrale de dimensiuni mari au numeroase conexiuni directe între ruterele lor, tehnic" denumit" co-nectare privat! (private peering). Unul dintre multiplele paradoxuri ale Internet-ului este acela c" ISP-urile care sunt la nivel public în competi%ie pentru clien%i, coopereaz" de cele mai multe ori pen-tru a realiza astfel de conect"ri private (private peering) (Metz, 200&).

Astfel se încheie acest scurt tur de orizont asupra Internet-ului. Vom avea multe de spus despre componentele individuale #i proiectarea lor, despre algoritmi #i despre protocoale în capitolele ur-m"toare. Merit" de asemenea men%ionat în trecere c" anumite companii #i-au interconectat toate re%elele interne existente, folosind de multe ori acelea#i tehnologii ca #i Internet-ul. Aceste intranet-uri sunt accesibile de cele mai multe ori numai din interiorul companiei, dar altfel func%ioneaz" la fel ca Internet-ul.

%.5.5 Re"ele orientate pe conexiune

Înc" de la începuturile domeniului re%elelor, exist" un r"zboi între cei care sus%in subre%elele f"r" conectare (de exemplu datagramele) #i cei care sus%in subre%elele orientate pe conexiune. Sus%in"to-rii subre%elelor f"r" conexiune provin din comunitatea ARPANET/Internet. Aminti%i-v" c" dorin%a ini%ial" a DoD în finan%area #i construirea ARPANET a fost s" aib" o re%ea care s" continue s" func-%ioneze chiar #i dup" ce mai multe lovituri nucleare îndreptate direct împotriva ei au distrus nume-roase rutere si linii de transmisie. De aceea, toleran%a la defecte se afla pe primele pozi%ii ale listei de priorit"%i; taxarea clien%ilor nu exista pe acea list". Aceast" abordare a condus la o proiectare f"r" conexiune în care fiecare pachet era rutat independent de orice alt pachet. Ca o consecin%", dac" anumite rutere se defecteaz" în timpul unei sesiuni, nu apare nici o problem" atâta timp cât sistemul se poate reconfigura singur, dinamic, astfel încât pachetele urm"toare s" g"seasc" o rut" c"tre desti-na%ie, chiar dac" ea este diferit" de cea utilizat" pân" la momentul respectiv.

Tab"ra celor care sus%in re%elele orientate conexiune provine din lumea comunica%iilor pe linii te-lefonice. În sistemul telefonic, un utilizator trebuie s" formeze num"rul pe care dore#te s" îl apeleze #i s" a#tepte formarea unei conexiuni înainte de a vorbi sau de a transmite date. Aceasta faz" de co-nectare stabile#te o rut" prin sistemul telefonic, rut" care va fi men%inut" pân" când apelul este în-


cheiat. Toate cuvintele sau pachetele de date urmeaz" aceea#i rut". Dac" o linie sau un comutator de pe respectiva cale se defecteaz", apelul este încheiat for%at. Aceasta proprietate era exact cea care nu convenea deloc Departamentului de Ap"rare.

De ce sunt companiile organizate astfel? Din dou" motive:

&. Calitatea serviciilor 2. Facturarea

Prin setarea unei conexiuni în avans, subre%eaua poate rezerva resurse precum zone tampon de memorie sau capacitatea de procesare a procesorului din ruter. Dac" se face o încercare de a ini%ia un apel #i nu se g"sesc suficiente resurse disponibile, apelul este rejectat #i apelantul prime#te un fel de semnal de „ocupat”. În acest fel, de îndat" ce conexiunea a fost stabilit", conexiunea va ob%ine servicii bune din punct de vedere calitativ. Într-o re%ea f"r" conexiune, dac" prea multe pachete ajung la acela#i ruter în acela#i moment, ruterul va fi sufocat #i, probabil, va pierde din pachete. Eventual, utilizatorul va observa #i le va retrimite, dar calitatea serviciilor va fi proast" #i deloc potri-vit" pentru comunica%ii audio sau video, cu excep%ia cazurilor în care re%eaua este doar foarte pu%in înc"rcat". Nu mai este nevoie s" preciz"m c" pentru companii calitatea de transmitere a semnalului audio este un parametru extrem de important, #i de aceea prefer" re%elele orientate pe conexiune.

Cel de-al doilea motiv pentru care companiile de telefonie prefer" serviciile orientate pe conexi-une este acela c" sunt obi#nuite s" taxeze utilizatorul în func%ie de timpul de conexiune. Atunci când se face un apel la distan%" (chiar #i local, dar în afara Americii de Nord) taxarea se face la minut. La apari%ia re%elelor, aceste companii au fost automat atrase în acest sistem, în care taxarea la minut era u#or de f"cut. Dac" trebuie stabilit" o conexiune înainte de transmisia propriu-zis" a datelor, ceasul de taxare este pornit. Dac" nu exist" conexiune, nu po%i fi taxat pentru ea.

Culmea, men%inerea sistemului de taxare este foarte scump". Dac" o companie de telefonie ar trebui s" adopte o schem" de plat" cu rate lunare fixe, f"r" a %ine cont de num"rul de apeluri #i f"r" a %ine eviden%a factur"rilor pe convorbire, cu siguran%" s-ar economisi sume mari de bani, în ciuda cre#terii însemnate a num"rului de apeluri care va rezulta. Factorii politici, de reglementare #i de alt" natur" sunt îns" împotriv". Destul de interesant este c" o astfel de politic" este func%ional" în alte sectoare. De exemplu, cablul TV este facturat cu o rat" lunar" fix", indiferent de cât de mult te ui%i la televizor. Ar fi putut s" fie proiectat #i având la baz" un principiu plat"-pentru-utilizare (pay-per-view), dar nu s-a f"cut a#a, în parte #i din cauza cheltuielilor impuse de o asemenea strategie de facturare (dat" fiind calitatea slab" a majorit"%ii televiziunilor, trebuie luat în considerare chiar #i factorul „jen"”). Un alt exemplu sunt parcurile tematice care încaseaz" o tax" de intrare zilnic", spre deosebire de caravane, care taxeaz" plimbarea.

Acestea fiind spuse, nu va fi o surpriz" c" toate re%elele proiectate de industria de telefonie au avut subre%ele orientate pe conexiune. Ceea ce este probabil surprinz"tor este c" #i Internet-ul devi-az" în aceasta direc%ie, pentru a oferi o calitate mai bun" pentru serviciile audio #i video. Vom reveni la acest subiect în cap. 5. Dar, s" examin"m în continuare câteva re%ele orientate pe conexiune.

X.25 'i Frame Relay (releu de cadre) Primul exemplu de re%ea orientat" conexiune este X.25, care a fost prima re%ea public" de date.

A fost dat" în folosin%" în anii &970, într-un moment în care serviciile telefonice erau un monopol peste tot, #i compania de telefonie din fiecare %ar" se a#tepta s" existe #i o re%ea de date unic" în %ar" – a lor. Pentru a folosi X.25, un calculator a stabilit mai întâi o conexiune cu calculatorul aflat la dis-tan%", adic" a f"cut un apel telefonic. Pentru aceast" conexiune s-a alocat un num"r de conexiune


folosit apoi în transferul pachetelor de date (deoarece pot fi deschise mai multe conexiuni în acela#i timp). Pachetele de date erau foarte simple, fiind formate dintr-un antet de 3 ... &28 de octe%i de da-te. În antet se reg"sea un num"r de conexiune de &2 bi%i, un num"r de secven%" al pachetului, un num"r de confirmare pozitiv" (ACK) #i câ%iva bi%i oarecare. Re%elele X.25 au func%ionat aproape un deceniu cu un oarecare succes.

În anii &980, re%elele X.25 au fost înlocuite pe scar" larg" cu un nou tip de re%ea, denumit Frame Relay (Releu de Cadre). În esen%", este vorba de o re%ea orientat" pe conexiune, f"r" control al ero-rilor #i f"r" control al fluxului de date. Deoarece era orientat" pe conexiune, pachetele erau furniza-te în ordine (dac" erau furnizate). Aceste caracteristici – distribuire de pachete în ordine, lipsa de control al erorilor, lipsa de control al fluxului au f"cut ca Frame Relay s" se asemene cu o re%ea loca-l" de dimensiuni mari. Aplica%ia cea mai important" a fost interconectarea re%elelor locale aflate în diverse birouri ale companiilor. De#i Frame Relay a avut parte de un succes modest, este folosit #i ast"zi în anumite companii.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) Înc" o re!ea orientat" pe conexiune – una mult mai important" de aceast" dat" – este ATM (ATM

Asynchronous Transfer Mode, rom: Mod de Transfer Asincron). Acest nume, oarecum ciudat, este justificat prin aceea c", în timp ce în re%elele telefonice majoritatea transmisiilor sunt sincrone (strâns legate de un semnal de ceas), în re%elele ATM transmisiile nu sunt sincrone.

ATM a fost proiectat la începutul anilor &990 #i lansat la mijlocul acestei perioade incredibile (Ginsburg, &996; Goralski, &995; Ibe, &997; Kim et al., &994; at Stallings, 2000). ATM urma s" re-zolve toate problemele de re%ele #i telecomunica%ii ale lumii, unificând transmisiile de voce, date, televiziune prin cablu, telex, telegraf, porumbei mesageri, cutii de conserve conectate prin sfori, semnale cu fum, #i orice altceva într-un singur sistem integrat care s" poat" face totul pentru toat" lumea. Nu s-a întâmplat. În mare parte, problemele erau similare cu acelea care au fost descrise mai devreme în ceea ce prive#te OSI, adic": ratarea momentului, tehnologii slabe, implement"ri ineficiente, politici proaste. Dup" ce tocmai învinseser" companiile telefonice în runda I, mul%i membri din comunitatea Internet au v"zut ATM-ul pe pozi%ia Internet-ului în lupta cu companiile mixte telefonie-ISP: Urm"torul. Dar nu a fost a#a, #i de aceast" dat" chiar #i cei mai fanatici sus%i-n"tori ai datagramelor au trebuit s" recunoasc" faptul c" Internet-ul l"sa mult de dorit în privin%a calit"%ii serviciilor. Pentru a scurta povestea, ATM a înregistrat un succes mult mai mare decât OSI #i este acum utilizat pe scar" larg" în cadrul sistemelor de telefonie, adeseori vehiculând chiar pa-chete IP. Deoarece ATM este utilizat la ora actual" de majoritatea companiilor numai pentru ope-ra%iile de rutare #i transport intern, în cele mai multe cazuri utilizatorii nu sunt con#tien%i de exis-ten%a lui, chiar dac" el este opera%ional.

Circuite virtuale ATM Deoarece re%elele ATM sunt orientate pe conexiune, transmisia datelor necesit" mai întâi transmisia unui pachet pentru ini%ializarea conexiunii. Pe m"sur" ce pachetul de ini%ializare circul" prin subre%ea, toate ruterele de pe drumul pe care îl parcurge î#i creeaz" câte o înregistrare în tabele-le de dirijare în care înregistreaz" existen%a conexiunii #i rezerv" resursele necesare pentru ea. Cone-xiunile sunt de cele mai multe ori denumite circuite virtuale, în analogie cu circuitele fizice utilizate în sistemele de telefonie. Majoritatea re%elelor ATM suport" #i circuite virtuale permanente, care sunt conexiuni permanente între dou" gazde aflate la distan%". Acestea sunt similare cu liniile închi-riate din lumea telefoniei. Fiecare conexiune, fie ea temporar" sau permanent", are un identificator de conexiune unic. Un circuit virtual este prezentat în fig. &-30.


Fig. %-30. Un circuit virtual

Îndat" ce o conexiune a fost stabilit", oricare dintre p"r%i poate s" înceap" s" transmit" da-te. Ideea de baz" în cazul re%elelor ATM este s" se transmit" toate informa%iile în pachete mici, de dimensiune fix", denumite celule (cells). Celulele au 53 de octe%i, din care 5 octe%i reprezint" antetul, iar restul de 48 reprezint" înc"rc"tura efectiv", dup" cum se poate vedea în figura&-3&. O parte din antet reprezint" identificatorul de conexiune, astfel încât atât transmi%"torul cât #i receptorul, pre-cum #i toate ruterele intermediare pot #ti coresponden%a dintre celule #i conexiuni (care celule apar-%in c"rei conexiuni). Aceast" informa%ie permite fiec"rui ruter s" dirijeze fiecare celul" pe care o prime#te. Dirijarea celulelor este implementat" direct în partea hardware a ruterelor #i este o opera-%ie rapid". De fapt, argumentul principal în alegerea de celule de dimensiune fix" este acela c" este mai u#or de construit partea hardware pentru dirijare dac" ea are de a face cu pachete scurte #i egale ca dimensiune. Pachetele IP de lungime variabil" trebuie dirijate de programe (software), proces care este mai lent. Un alt avantaj al re%elelor ATM este acela c" partea hardware poate fi configura-t" s" multiplice o celul" pe care o prime#te la intrare pe mai multe linii de ie#ire, o proprietate obli-gatorie în cazul în care trebuie abordat" transmisia unui program de televiziune difuzat c"tre mai mul%i receptori. La urma urmei, celulele mici nu blocheaz" nici o linie pentru prea mult timp, ceea ce face garantarea calit"%ii serviciilor mai u#oar".

Toate celulele urmeaz" aceea#i cale c"tre destina%ie. Livrarea celulelor nu este garantat", dar ordinea lor da. Dac" doua celule & #i 2 sunt transmise în aceast" ordine (&,2), dac" amândou" ajung, ele vor ajunge în aceea#i ordine, niciodat" nu va ajunge 2 înaintea lui &. Dar oricare dintre ele, sau chiar amândou" se pot pierde pe drum. Este de datoria protocoalelor nivelului superior s" repa-re eroarea cauzat" de celulele pierdute. De re%inut c", de#i aceast" garan%ie nu este perfect", este mai bun" decât cea pe care o ofer" Internet-ul. Acolo nu numai c" pachetele se pot pierde, dar #i ordinea de ajungere la destina%ie poate fi oricare (nu are leg"tur" cu ordinea de transmisie).

Fig. %-3%. O celul" ATM

Re%elele ATM sunt organizate similar cu re%elele WAN tradi%ionale, cu linii #i comutatoare (rutere). Cele mai des întâlnite viteze de lucru pentru re%elele ATM sunt &55 Mbps #i 622 Mbps, de#i sunt posibile #i viteze mai mari. Viteza de &55 Mbps a fost aleas" pentru c" este foarte apropiat" de viteza minim" obligatorie pentru transmisia de televiziune cu rezolu%ie înalt". Decizia de a alege viteza exact" de &55.52 Mbps a fost f"cut" pentru compatibilitatea cu sistemul de transmisie


SONET de la AT&T, care va fi studiat în cap. 2. Viteza de 622 Mbps a fost aleas" astfel încât s" fie echivalent" cu transmisia simultan" a 4 canale de &55 Mbps.

Modelul de referin"! ATM ATM are propriul s"u model de referin%", diferit de modelul OSI #i diferit de asemenea de mo-

delul TCP/IP. Acest model este ilustrat în fig. &-32. El const" din trei niveluri - nivelul fizic, nivelul ATM #i nivelul de adaptare ATM - plus orice mai vrea utilizatorul s" pun" deasupra lor.

Nivelul fizic se ocup" de mediul fizic: voltaj, planificare la nivel de bi%i #i diverse alte aspecte. ATM nu prescrie un set particular de reguli, dar spune în schimb c" celulele ATM pot fi trimise direct prin cablu sau fibre optice sau pot fi, la fel de bine, împachetate în interiorul datelor din alte sisteme de transmisie. Cu alte cuvinte, ATM-ul a fost proiectat pentru a fi independent de mediul de transmisie.

Fig. %-32. Modelul de referin%" B-ISDN ATM.

Nivelul ATM se ocup" de celule #i de transportul celulelor. Nivelul define#te structura unei celule

#i spune ce reprezint" câmpurile celulelor. Tot el se ocup" #i de stabilirea #i eliberarea circuitelor virtuale. Controlul congestiei se realizeaz" tot aici.

Deoarece cele mai multe aplica%ii nu vor s" lucreze direct cu celule (de#i unele vor), deasupra ni-velului ATM a fost definit un nivel care permite utilizatorilor s" trimit" pachete mai mari decât o celul". Interfa%a ATM segmenteaz" aceste pachete, transmite celulele individual #i le reasambleaz" la cel"lalt cap"t. Acest nivel este AAL (ATM Adaption Layer, rom: nivelul de adaptare ATM).

Spre deosebire de cele dou" modele de referin%" anterioare, care erau bidimensionale, modelul ATM este definit ca fiind tridimensional, dup" cum se arat" în fig. &-32. Planul utilizator se ocup", printre altele, cu transportul datelor, controlul fluxului, corectarea erorilor. Prin contrast, sarcina planului de control este s" trateze conexiunile. Func%iile de administrare ale nivelurilor #i planurilor se refer" la gestionarea resurselor #i coordonarea între niveluri.

Fiecare din nivelurile fizic #i AAL sunt împ"r%ite în dou" subniveluri: un subnivel care face mun-ca efectiv", la baz", #i un subnivel de convergen%", deasupra, care pune la dispozi%ia nivelului situat peste el interfa%a adecvat". Func%iile nivelurilor #i subnivelurilor sunt prezentate în fig. &-33.

Subnivelul PMD (Physical Medium Dependent, rom: dependent de mediul fizic) asigur" interfa-%a cu cablul propriu-zis. Acest subnivel transfer" bi%ii #i se ocup" de planificarea transmisiei la nivel de bi%i. În cazul unor companii telefonice #i a unor cabluri diferite, subnivelul va fi #i el diferit.


Fig. %-33. Nivelurile #i subnivelurile ATM #i func%iile acestora. Cel"lalt subnivel al nivelului fizic este subnivelul TC (Transmission Convergence, rom: conver-

gen%a transmisiei). Când sunt transmise celulele, nivelul TC le expediaz" sub forma unui #ir de bi%i spre nivelul PMD. Acest lucru este u#or de f"cut. La cel"lalt cap"t, subnivelul TC prime#te de la subnivelul PMD un flux de bi%i. Sarcina sa este s" converteasc" acest flux de bi%i într-un flux de celule pentru nivelul ATM. Subnivelul TC se ocup" de tot ce este necesar pentru a putea spune unde încep #i unde se termin" celulele din fluxul de bi%i. În modelul ATM aceast" func%ionalitate este înglobat" în nivelul fizic. În modelul OSI #i în majoritatea celorlalte re%ele, încadrarea, adic" transformarea unui flux oarecare de bi%i într-o secven%" de cadre sau de celule, este sarcina nivelului leg"tur" de date. De aceea, în aceast" carte vom discuta func%ia respectiv" împreun" cu nivelul leg"tur" de date, nu cu nivelul fizic.

A#a cum am men%ionat mai devreme, nivelul ATM gestioneaz" celulele, inclusiv generarea #i transportul lor. Mare parte din aspectele interesante ale ATM-ului apar aici. Nivelul ATM este un amestec între nivelurile leg"tur" de date #i re%ea de la OSI, dar nu este împ"r%it în subniveluri.

Nivelul AAL este împ"r%it într-un subnivel SAR (Segmentation And Reassembly, rom: segmen-tare #i reasamblare) #i un subnivel CS (Convergence Sublayer, rom: subnivel de convergen%"). Subnivelul inferior descompune pachetele în celule - la cap"tul la care are loc transmisia - #i le re-compune la destina%ie. Subnivelul superior face posibile sistemele ATM care ofer" diverse tipuri de servicii pentru diverse aplica%ii (de exemplu, transferul de fi#iere #i sistemul video la cerere au cerin%e diferite privitoare la gestionarea erorilor, planificare etc.).

Deoarece se preconizeaz" o evolu%ie descendent" pentru re%elele ATM, ele nu vor fi discutate în continuare în aceast" carte. Oricum, fiind instalate pe scar" destul de larg", vor fi în continuare folo-


site pentru câ%iva ani buni. Pentru mai multe informa%ii despre ATM, vede%i (Dobrowski #i Grise, 200&; Gadeki #i Heckart, &997).

%.5.3 Ethernet

Internet-ul #i ATM au fost proiectate pentru WAN. Oricum, multe companii, universit"%i #i alte organiza%ii au multe calculatoare care trebuie conectate. Aceast" necesitate a dus la o dezvoltare rapid" a re%elelor locale. În aceast" sec%iune vom prezenta câteva lucruri despre cea mai popular" dintre re%elele locale, #i anume Ethernet.

Povestea începe în primitivul Hawaii la începutul anilor &970. În acest caz, „primitiv” poate fi in-terpretat ca „f"r" sistem de telefonie func%ional”. Chiar dac" faptul c" nu te deranjeaz" telefonul cât e ziua de lung" poate s" fac" via%a mai pl"cut" în vacan%", aceast" situa%ie nu era foarte pl"cut" pen-tru cercet"torul Norman Abramson #i colegii s"i de la Universitatea din Hawaii, care încercau s" conecteze utilizatorii din mai multe insule aflate la distan%" la calculatorul principal din Honolulu. $i cum varianta de a-#i trage singuri cablurile pe fundul Oceanului Pacific nu p"rea viabil", a trebuit s" se caute o alt" solu%ie.

Cea pe care au g"sit-o a fost transmisia radio pe unde scurte. Fiecare terminal utilizator era echi-pat cu un mic sistem radio care avea dou" frecven%e: Trimite (upstream - c"tre calculatorul central) #i Prime#te (downstream – de la calculatorul central). Când utilizatorul dorea s" contacteze calcula-torul, trebuia doar s" transmit" un pachet care con%inea datele pe canalul Trimite. Dac" nu mai transmitea nimeni în acel moment, pachetul ajungea la calculatorul central #i i se d"dea un r"spuns pe canalul Prime#te. Dac" avea loc o disput" pentru canalul de transmisie, terminalul observa c" nu prime#te confirmarea pozitiv" pe canalul de recep%ie #i trimitea din nou. Deoarece era un singur transmi%"tor pe canalul de primire (calculatorul central), aici erau imposibile coliziunile. Acest sis-tem, care a fost denumit ALOHANET, func%iona destul de bine în condi%ii de trafic redus, dar e#ua de îndat" ce traficul pe canalul de Transmisie era aglomerat.

Cam în acela#i timp, un student pe nume Bob Metcalfe #i-a ob%inut diploma de absolvire la M.I.T. #i s-a mutat pentru a ob%ine doctoratul la Harvard. În timpul studiilor sale, a ajuns sa cunoasc" lucra-rea lui Abramson. A devenit atât de interesat în acest domeniu încât dup" ce a absolvit la Harvard, a decis s" petreac" vara în Hawaii lucrând împreun" cu Abramson, înainte de a începe lucrul la Xerox PARC (Palo Alto Research Center, rom: Centrul de Cercetare de la Palo Alto) . Când a ajuns la PARC, a descoperit c" cercet"torii de acolo proiectaser" #i construiser" ma#inile care mai târziu aveau s" fie denumite calculatoare personale. Dar ma#inile erau izolate. Folosind cuno#tin%ele pe care le acumulase în timpul lucrului petrecut cu Abramson, a proiectat #i implementat – împreun" cu cole-gul s"u David Boggs – prima re%ea local" de calculatoare (Metcalfe #i Boggs, &976).

Au numit sistemul Ethernet dup" luminiferous ether (eter), prin care se credea odinioar" c" se propag" undele electromagnetice (În secolul &9, când fizicianul englez James Clerk Maxwell a des-coperit c" radia%ia electromagnetic" poate fi descris" printr-o ecua%ie de und", oamenii de #tiin%" au presupus c" spa%iul trebuie s" fie umplut cu un mediu eteric prin care aceste radia%ii se propagau. Numai dup" faimosul experiment Michelson-Morley din &887 fizicienii au descoperit c" radia%ia electromagnetic" se poate propaga în vid).

Mediul de transmisie în acest caz era un cablu coaxial gros, având o lungime de pân" la 2.5 km (cu repetoare la fiecare 500m). Pân" la 256 de ma#ini pot fi ata#ate sistemului prin transivere conec-tate direct în cablu. Un cablu cu mai multe ma#ini ata#ate în paralel este numit cablu multidrop (multidrop cable). Sistemul func%iona la 2.94 Mbps. O schi%" a arhitecturii sale este prezentat" în fig.


&-34. Ethernet-ul avea o îmbun"t"%ire major" fa%" de AOHANET: înainte s" transmit", un calcula-tor asculta mediul pentru a vedea dac" nu cumva este altcineva care transmite. Dac" exista deja o transmisie în curs, calculatorul se oprea #i a#tepta încheierea transmisiei curente. Astfel, se evita in-terferen%a cu transmisiunile existente, ceea ce cre#tea semnificativ eficien%a sistemului. ALOHANET nu putea s" func%ioneze în aceast" manier" pentru c" era imposibil pentru un termi-nal de pe o insul" s" detecteze transmisia unui alt terminal de pe o alt" insul". Pe un cablu unic, aceast" problem" era rezolvat".

Fig. %-34. Arhitectura Ethenet-ului original

În ciuda faptului c" fiecare calculator asculta mediul înainte s" înceap" transmisia, exista în con-

tinuare o problem": ce se întâmpl" dac" dou" calculatoare a#teapt" amândou" încheierea transmisi-ei curente #i apoi pornesc propriile transmisii simultan? Solu%ia este urm"toarea: fiecare calculator va asculta mediul #i în timpul propriei transmisii #i dac" detecteaz" interferen%e, bruiaz" linia pentru a anun%a to%i transmi%"torii. Apoi se retrage #i a#teapt" un interval de timp generat aleator înainte s" încerce din nou. Dac" apare o a doua coliziune, timpul de a#teptare se dubleaz", #i tot a#a, pentru a dispersa (în timp) transmisiile concurente oferind fiec"reia dintre ele #ansa de a fi „servit"” prima.

Ethernet-ul Xerox a avut un succes atât de mare încât DEC, Intel #i Xerox au colaborat pentru a schi%a un standard pentru o re%ea Ethernet de &0 Mbps, denumit standardul DIX. Cu dou" modifi-c"ri minore, acesta a devenit standardul IEEE 802.3 în anul &983.

Din p"cate pentru Xerox, compania avea deja reputa%ia de a face inven%ii (precum calculatorul personal) #i apoi s" e#ueze în valorificarea lor comercial", poveste spus" în Fumbling the Future (Smith #i Alexander, &988). $i pentru c" Xerox nu a anun%at vreo inten%ie de a face #i altceva cu Ethernet-ul – în afara standardiz"rii lui – Metcalfe #i-a format propria companie, 3Com, care urma s" produc" #i s" vând" adaptoare Ethernet pentru PC. A vândut peste &00 de milioane.

Ethernet-ul a continuat s" se dezvolte #i este înc" în curs de dezvoltare. Noi versiuni, la &00 Mbps #i &000 Mbps, ba chiar #i mai rapide au ap"rut deja. De asemenea, cablarea s-a îmbun"t"%it, fiind ad"ugate #i alte facilit"%i, precum comutarea (switching). Vom discuta în detaliu despre Ether-net în cap. 4.

În trecere, merit" men%ionat c" Ethernet (IEEE 802.3) nu este singurul standard LAN. Comite-tul a standardizat de asemenea Token Bus (Jeton pe Magistral" – 802.4) #i Token Ring (Jeton pe Inel – 802.5). Necesitatea de a avea trei standarde mai mult sau mai pu%in incompatibile %ine mai mult de politic" decât de tehnologie. La momentul standardiz"rii, firma General Motors promova o re%ea în care topologia era aceea#i ca la Ethernet (un cablu liniar), dar calculatoarele ob%ineau drep-tul la transmisie pe rând, prin transmiterea unui scurt pachet denumit jeton (token). Un calculator putea s" emit" numai dac" era în posesia jetonului, fiind evitate astfel coliziunile. General Motors a

SEC. &.5 EXEMPLE DE RE!ELE 6%

anun%at c" aceast" schem" era esen%ial" pentru fabrica%ia de ma#ini #i nu era preg"tit" s" se mi#te de pe aceast" pozi%ie. Dac" acest anun% nu era sus%inut, 802.4 nu ar fi existat.

Similar, IBM avea propriul favorit: re%eaua proprietar" cu jeton în inel. De aceast" dat", jetonul era transmis prin inel #i orice calculator care avea jetonul putea s" transmit" înainte de a repune jetonul în circula%ie în inel. Spre deosebire de 802.4, aceast" schem", standardizat" ca 802.5, este înc" folosit" în birouri #i filiale ale IBM, dar practic nic"ieri în afara IBM. Oricum, cercetarea avan-seaz" c"tre o versiune gigabit, dar pare foarte pu%in probabil ca aceast" tehnologie s" ajung" la ni-velul Ethernet. Pe scurt, chiar dac" a fost cândva un r"zboi între Ethernet, Token Ring #i Token Bus, Ethernet a câ#tigat, în special pentru c" a fost primul #i pentru c" oponen%ii s"i nu era destul de buni.

%.5.4 Re"ele f!r! fir: 802.%%

Imediat dup" apari%ia calculatoarelor portabile, mul%i utilizatori visau s" intre cu calculatorul portabil personal într-un birou #i, miraculos, acesta s" fie conectat la Internet. În consecin%", mai multe grupuri de studiu am început s" caute solu%ii pentru a atinge acest scop. Cea mai practic" abordare era echiparea biroului #i a calculatorului cu transmi%"toare #i emi%"toare radio cu raz" mic" de ac%iune pentru a le permite s" comunice. Aceast" variant" a dus rapid la comercializarea solu%ii-lor de re%ele locale f"r" fir de c"tre diverse companii.

Problema era c" dintre aceste variante nu se g"seau dou" compatibile. Aceast" proliferare a standardelor însemna c" un calculator care era echipat cu un radio marca X nu putea s" se conecte-ze în re%eaua unui birou dac" acesta era echipat cu o sta%ie de la firma Y. În cele din urm", comuni-tatea industrial" a decis c" ar trebui impus un standard pentru LAN f"r" fir. Astfel, comitetul IEEE care standardizase #i LAN-urile cu cablu a primit ca sarcin" s" schi%eze un standard pentru re%ele LAN f"r" fir. Standardul astfel creat s-a numit 802.&&. O denumire mai bine cunoscut" în argou este WiFi. Este un standard important #i merit" tot respectul, astfel c" ne vom referi la el cu numele ofi-cial, 802.&&.

Standardul propus trebuia s" lucreze în dou" moduri:

&. În prezen%a unei sta%ii de baz" 2. În absen%a unei sta%ii de baz"

Fig. %-35. (a) Re%ele f"r" fir cu sta%ie de baz". (b) Conectare ad-hoc.


În primul caz, toate comunica%iile urmau s" aib" loc prin intermediul sta%iei de baz", denumit" punct de acces (access point) 802.&&. În cel de-al doilea caz, calculatoarele urmau s" comunice direct unul cu cel"lalt. Acest mod este uneori denumit conectare ad-hoc (ad-hoc networking). Un exemplu tipic este cel al utilizatorilor care se afl" într-o camer" care nu este echipat" cu o sta%ie de baz", cal-culatoarele lor comunicând direct. Aceste dou" moduri sunt ilustrate în fig. &-35.

Prima decizie a fost cea mai simpl": cum s" se numeasc". Toate celelalte standarde LAN aveau numere cum sunt 802.&, 802.2, 802.3, pân" la 802.&0. A#a c" noul standard de LAN f"r" fir s-a numit 802.&&. Restul a fost mai dificil de realizat.

În particular, câteva dintre obiectivele care trebuiau atinse erau : g"sirea unei benzi de frecven%e care s" fie disponibil", de preferin%" la nivel mondial; tratarea faptului c" semnalele radio au o raz" de ac%iune limitat"; asigurarea men%inerii confiden%ialit"%ii utilizatorului; tratarea problemei dura-tei limitate de lucru a bateriei; considerarea eventualelor efecte pe care sistemul le putea avea asu-pra oamenilor (provoac" undele radio cancer?); în%elegerea implica%iilor portabilit"%ii calculatoare-lor; #i, în final, construirea unui sistem cu l"rgime de band" suficient" pentru a fi viabil din punct de vedere economic.

La momentul în care s-a început procesul de standardizare (la mijlocul anilor &990), Ethernet-ul domina deja domeniul re%elelor locale, a#a încât comitetul a decis s" fac" noul standard 802.&& com-patibil Ethernet începând de deasupra nivelului leg"tur" de date. Mai exact, ar trebui s" se poate transmite un pachet IP într-un LAN f"r" fir în aceea#i manier" în care un pachet IP este transmis prin Ethernet. Desigur, la nivelurile Fizic #i Leg"tur" de date apar anumite diferen%e inerente fa%" de Ethernet #i ele trebuie considerate de c"tre standard.

Mai întâi, un calculator din Ethernet va asculta eterul înainte de a transmite. Numai dac" acesta este liber calculatorul va începe transmisia. În cazul re%elelor LAN f"r" fir, aceast" idee nu func%io-neaz" prea bine. Pentru a vedea de ce, analiza%i fig. &-36. S" presupunem c" A transmite c"tre B, dar raza de ac%iune a lui A este prea mic" pentru a îl acoperi #i pe C. Atunci când C vrea s" transmit", el poate asculta mediul înainte s" înceap", dar faptul c" nu aude nimic nu înseamn" c" transmisia lui va reu#i. Standardul 802.&& trebuia s" rezolve #i aceast" problem".

Fig.%-36. Raza de ac%iune a unui singur radio poate s" nu acopere întregul sistem.

O a doua problem" care trebuia rezolvat" era aceea c" semnalul radio poate fi reflectat de anu-

mite obiecte solide #i deci poate fi recep%ionat de mai multe ori (pe diverse c"i). Aceast" interferen%" duce la ceea ce se nume#te disipare pe mai multe c!i (multipath fading).


Cea de-a treia problem" era c" o mare parte din aplica%ii nu erau con#tiente de mobilitatea cal-culatoarelor. De exemplu, multe dintre editoarele de texte aveau o list" de imprimante dintre care una putea fi aleas" pentru tip"rirea documentului. Atunci când calculatorul ruleaz" în afara mediu-lui s"u obi#nuit, într-un mediu nou, lista de imprimante implicite nu mai este valid".

Cea de-a patra problem" se referea la mutarea calculatorului portabil din raza de ac%iune a unei sta%ii de baz" în raza altei sta%ii de baz". Într-un fel sau altul, trebuie g"sit" o solu%ie de preda-re/primire între cele dou" sta%ii de baz". De#i aceast" problem" apare #i la nivelul telefoanelor mobi-le, ea nu apare la Ethernet #i nu avea o solu%ie la momentul respectiv. Mai exact, re%eaua const" din mai multe celule, fiecare cu propria sta%ie de baz", conectate prin Ethernet, dup" cum se poate ve-dea în fig. &-37. Din exterior, sistemul trebuie s" arate ca o singur" re%ea Ethernet. Conexiunea din-tre sistemele 802.&& #i lumea exterioar" se nume#te portal (portal).

Fig.%-37. O re%ea 802.&& cu mai multe celule

Dup" o oarecare munc", comitetul a ob%inut o variant" de standard în &997, variant" care adresa aceste probleme #i altele asem"n"toare. Re%elele locale f"r" fir pe care standardul le propunea pu-teau func%iona la & Mbps sau 2 Mbps. Aproape imediat, utilizatorii au început s" se plâng" de viteza prea sc"zut" #i s-a pornit o nou" campanie pentru ob%inerea unor standarde mai rapide. În cadrul comitetului a avut loc o ruptur", ceea ce a dus la apari%ia a dou" standarde în &999. Standardul 802.&&a folose#te o band" de frecven%" mai larg" #i poate ajunge la viteze mai mari de 54 Mbps. Standardul 802.&&b folose#te aceea#i banda ca #i 802.&&, dar folose#te o tehnic" de modulare diferit" #i poate ajunge la && Mbps. Unii v"d în aceasta un am"nunt important la nivel psihologic, pentru c" && Mbps este o vitez" mai mare decât a Ethernet-ului original, cu cablu. Este foarte probabil ca standardul original 802.&& de & Mbps s" moar" în curând, dar nu se #tie care dintre noile standarde va ie#i înving"tor.

Pentru a face lucrurile înc" mai complicate decât erau, comitetul 802 a venit cu o nou" variant", 802.&&g, care folose#te tehnica de modulare folosit" #i de 802.&&a, dar banda de frecven%" a lui 802.&&b. Vom reveni în detaliu la 802.&& în cap. 4.

Faptul ca 802.&& urmeaz" s" duc" la o revolu%ie în lumea calculatoarelor #i a accesului la Internet este mai presus de orice îndoial". Aeroporturile, g"rile, hotelurile, magazinele mari #i universit"%ile îl implementeaz" foarte curând. Chiar si cafenelele aflate într-o perioad" de cre#tere a afacerilor insta-leaz" re%ele 802.&& pentru ca grupurile de tineri rebeli s" poat" naviga pe Web în timp ce î#i savurea-z" cafelele cu lapte. Este foarte probabil ca 802.&& s" aib" asupra Internet-ului acela#i efect pe care l-au avut portabilele în lumea calculatoarelor: s"-l fac" mobil.


%.6 STANDARDIZAREA RE#ELELOR

În prezent exist" numero#i produc"tori #i furnizori, fiecare cu propriile idei despre cum ar trebui realizate re%elele. În lipsa coordon"rii, ar fi un haos complet #i utilizatorii nu ar putea face nimic. Singura solu%ie este s" se convin" asupra unor standarde de re%ea.

Standardele nu numai c" permit diverselor calculatoare s" comunice între ele, ci sporesc totodat" pia%a pentru produsele care ader" la un anumit standard, cu urm"toarele consecin%e: produc%ie de mas", profituri financiare, implement"ri VLSI #i alte beneficii care duc la sc"derea pre%urilor #i la acceptarea #i mai larg" a respectivelor produse. În sec%iunile urm"toare vom arunca o privire asupra importantei, dar pu%in cunoscutei, lumi a standardiz"rii interna%ionale.

Standardele fac parte din dou" categorii: de facto #i de jure. Standardele de facto (expresia latin" pentru ,,de fapt”) sunt acelea care pur #i simplu au luat fiin%", f"r" s" existe vreun plan oficial. Deoa-rece zeci de produc"tori au decis s" copieze aproape identic ma#inile IBM, PC-ul IBM #i succesorii s"i reprezint" standarde de facto pentru calculatoarele birourilor mici #i pentru cele casnice. În sec%i-ile de informatic" ale facult"%ilor, UNIX este standardul de facto pentru sisteme de operare.

Standardele de jure (expresia latin" pentru ,,de drept”) sunt, prin contrast, standarde legale, adop-tate de un anumit organism de standardizare autorizat. Autorit"%ile de standardizare interna%ionale sunt, în general, împ"r%ite în dou" clase: organiza%ii stabilite prin tratate între guvernele na%ionale #i organiza%ii voluntare neguvernamentale. În domeniul standardelor pentru re%ele de calculatoare exis-t" câteva organiza%ii din fiecare categorie. În continuare vom discuta despre aceste organiza%ii.

%.6.% Who’s Who în lumea telecomunica"iilor

Statutul legal al companiilor telefonice de pe glob variaz" considerabil de la %ar" la %ar". La una din extreme se situeaz" Statele Unite, care au &500 de firme de telefonie private. Înainte s" fie divi-zat", în &984, AT&T, cea mai mare corpora%ie din lume la vremea aceea, domina scena complet. AT&T furniza servicii telefonice pentru aproximativ 80 la sut" din telefoanele Americii, r"spândite pe jum"tate din întinderea sa, în timp ce toate celelalte firme asigurau servicii pentru restul clien%ilor (rurali, în majoritatea lor). De la divizarea sa, AT&T continu" s" furnizeze servicii de lung" distan%", dar acum o face în concuren%" cu alte firme. Cele #apte Companii Regionale Bell în care a fost îm-p"r%it AT&T-ul, precum #i alte numeroase firme independente, ofer" servicii de telefonie local" #i celular". Datorit" fuziunilor frecvente #i a altor modific"ri de acest tip, aceast" industrie este într-o continu" mi#care.

Firmele americane furnizoare de servicii de comunica%ii pentru public sunt numite companii te-lefonice publice. Ofertele #i pre%urile lor sunt descrise printr-un document numit tarif. Acesta trebu-ie s" fie aprobat de Comisia Federal" de Comunica%ii, care se ocup" de traficul dintre statele SUA #i de traficul interna%ional, precum #i de c"tre comisiile publice de stat pentru traficul în interiorul s"u.

La cealalt" extrem" se afl" %"rile în care guvernul are un monopol complet asupra tuturor mijloa-celor de comunica%ie: po#ta, telegraful, telefonul #i, de multe ori, chiar radioul #i televiziunea. Cea mai mare parte a lumii se încadreaz" în aceast" categorie. În unele cazuri, autoritatea de telecomunica%ii este o companie na%ionalizat", în altele, este o simpl" filial" a guvernului, cunoscut" de obicei sub numele de PTT (Post, Telegraf & Telephone administration). Tendin%a actual" în lumea întreag" este c"tre liberalizare #i competi%ie #i împotriva monopolului guvernamental. Majoritatea %"rilor europene #i-au privatizat – mai mult sau mai pu%in – sistemele PTT, dar peste tot acest proces este lent.

SEC. &.6 STANDARDIZAREA RE!ELELOR 65

Din cauza tuturor acestor diver#i furnizori de servicii este nevoie de o compatibilitate la scar" mondial". Compatibilitatea asigur" faptul c" oamenii (#i calculatoarele) dintr-o %ar" pot s"-#i apeleze partenerii din alt" %ar". La drept vorbind, aceast" necesitate exist" de mult timp. În &865, reprezen-tan%i ai multor guverne din Europa s-au întâlnit pentru a forma predecesorul actualului ITU (International Telecommunication Union, rom: Uniunea Interna%ional" de Telecomunica%ii). Sarci-na Uniunii era standardizarea telecomunica%iilor interna%ionale, care la vremea aceea însemnau telegrafia. Chiar de atunci, era clar c" dac" jum"tate din %"ri foloseau codul Morse #i cealalt" jum"-tate foloseau un cod diferit, atunci vor apare probleme. Când au ap"rut serviciile de telefonie inter-na%ional", ITU a preluat de asemenea #i sarcina standardiz"rii telefoniei (telephony – pronun%at #i te-LEF-ony). În &947 ITU a devenit o agen%ie a Na%iunilor Unite. ITU are trei sectoare principale:

&. Sectorul de Radiocomunica%ii (ITU-R). 2. Sectorul de Standardizare a Telecomunica%iilor (ITU-T). 3. Sectorul de dezvoltare (ITU-D).

ITU-R se ocup" de alocarea frecven%elor interna%ionale de radio c"tre grupurile concurente inte-resate. Ne vom referi mai întâi la ITU-T, care se ocup" de sistemele de telefonie #i de comunicare de date. Din &956 pân" în &993, ITU-T a fost cunoscut ca CCITT, un acronim pentru numele s"u fran-cez: Comité Consultatif International Télégraphique et Téléfonique. La & martie &993, CCITT a fost reorganizat în scopul de a deveni mai pu%in birocratic #i a fost redenumit pentru a reflecta noul s"u rol. Atât ITU-T cât #i CCITT au dat recomand"ri în domeniul telefoniei #i comunica%iilor de date. De#i, începând cu &993, recomand"rile poart" eticheta ITU-T, recomand"rile CCITT, de genul CCITT X.25, mai sunt înc" frecvent întâlnite.

ITU-T are patru clase de membri:

&. Guverne na%ionale 2. Membri sectoriali 3. Membri asocia%i 4. Agen%ii de reglementare

ITU-T are aproximativ 200 de membri guvernamentali, incluzând aproape fiecare membru al Na%iunilor Unite. Pentru c" SUA nu are un sistem PTT, altcineva trebuia s" o reprezinte în cadrul ITU-T. Aceast" sarcin" a revenit Departamentului de Stat, probabil pe principiul c" ITU-T are de-a face cu %"ri str"ine, tocmai specialitatea acestui departament. Sunt aproximativ 500 de membri sec-toriali, incluzând aici companiile de telefonie (AT&T, Vodafone, WorldCom), produc"torii de echi-pamente de telecomunica%ii (Cisco, Nokia, Nortel), produc"torii de echipamente de calcul (Compaq, Sun, Toshiba), produc"torii de cipuri (Intel, Motorola, TI), companii media (AOL Time, Warner, CBS, Sony) #i alte companii direct interesate (Boeing, Samsung, Xerox). Diverse organiza-%ii #tiin%ifice non-profit, precum #i consor%ii industriale sunt de asemenea membri sectoriali (IFIP, IATA). Membrii asocia%i sunt organiza%ii mai mici care sunt interesate într-un anumit grup de stu-diu. Agen%iile de reglementare sunt reprezentate de oamenii care supravegheaz" lumea afacerilor în telecomunica%ii, cum este de exemplu US Federal Communications Comission (Comisia Federal" pentru Comunica%ii).

Sarcina pe care o are ITU-T este de a face recomand"ri tehnice asupra interfe%elor din telefonie, telegrafie #i comunica%ii de date. Acestea devin deseori standarde recunoscute interna%ional; de exemplu, V.24 (cunoscut în Statele Unite #i ca EIA RS-232), specific" amplasarea #i semnifica%ia pinilor din conectorul folosit de majoritatea terminalelor asincrone #i de modemurile externe.


Nu trebuie uitat c" recomand"rile date de ITU-T sunt numai sugestii tehnice, pe care guvernele le pot adopta sau ignora, dup" cum doresc (pentru c" guvernele sunt asemenea b"ie%ilor de &3 ani – nu reac%ioneaz" prea bine dac" li se dau ordine). În practic", o %ar" care dore#te s" adopte un stan-dard de telefonie diferit de cel utilizat în restul lumii este liber" s" o fac", dar o face cu pre%ul izol"rii de toate celelalte %"ri. Lucrul acesta poate s" mearg" în cazul Coreei de Nord, dar în alt" parte ar fi o adev"rat" problem". Fantezia de a numi standardele ITU-T ,,recomand"ri” a fost #i este necesar" pentru a calma for%ele na%ionaliste din multe %"ri.

Adev"rata munc" de la ITU-T se desf"#oar" în grupuri de studiu, care uneori cuprind chiar #i 400 de persoane. Momentan sunt &4 grupuri de studiu, care acoper" subiecte de la facturarea servi-ciilor telefonice pân" la serviciile multimedia. Pentru ca pân" la urm" munca s" aib" un rezultat, Grupurile de Studiu se împart în Echipe de Lucru, care se împart la rândul lor în Echipe de Exper%i, care, la rândul lor, se împart în grupuri ad-hoc. Birocra%ie a fost, birocra%ie r"mâne.

În pofida tuturor acestor lucruri, ITU-T reu#e#te s" duc" la bun sfâr#it ceea ce are de f"cut. De la fondarea sa, a realizat mai bine de 3000 de recomand"ri, care ocup" peste 60.000 de pagini. Multe dintre acestea sunt folosite pe scar" larg" în practic". De exemplu, standardul V.90 56-Kbps pentru modemuri este o recomandare a ITU.

Pe m"sur" ce telecomunica%iile des"vâr#esc tranzi%ia - început" în anii &980 - de la un caracter strict na%ional la un caracter complet global, standardele vor deveni din ce în ce mai importante #i tot mai multe organiza%ii vor dori s" devin" implicate în producerea acestora. Pentru mai multe infor-ma%ii privind ITU, a se vedea (Irmer, &994).

%.6.2 Who’s Who în lumea standardelor interna"ionale

Standardele interna%ionale sunt produse de ISO (International Standards Organization3, rom: Organiza%ia Interna%ional" de Standardizare), o organiza%ie voluntar", neguvernamental" fondat" în &946. Membrii s"i sunt organiza%iile na%ionale de standardizare din cele 89 de %"ri membre. Ace#ti membri cuprind ANSI (S.U.A.), BSI (Marea Britanie), AFNOR (Fran%a), DIN (Germania) #i înc" 85 de alte organiza%ii.

ISO produce standarde referitoare la un num"r vast de subiecte, începând cu piuli%e #i #uruburi #i terminând cu vopsirea stâlpilor de telefon [pentru a nu men%iona aici boabele de cacao (ISO 245&), plasele de pescuit (ISO &530), lenjeria de dam" (ISO 44&6) #i alte câteva subiecte la care nu v-a%i putea gândi ca subiecte de standarde]. În total au fost create peste 5000 de standarde, inclusiv stan-dardele OSI. ISO are aproape 200 de Comitete Tehnice (Technical Committees - TC), numerotate în ordinea cre"rii lor, fiecare comitet ocupându-se de un subiect specific. TC& se ocup" de piuli%e #i #uruburi (standardizarea înclin"rii filetelor). TC97 se ocup" de calculatoare #i prelucrarea informa%i-ei. Fiecare TC are subcomitete (SC-uri) împ"r%ite în grupe de lucru (Work Groups - WG).

Munca propriu-zis" se desf"#oar" în principal în WG-uri, prin intermediul a peste &00.000 de vo-luntari din întreaga lume. Mul%i dintre ace#ti ,,voluntari” sunt pu#i s" lucreze la probleme ale ISO de c"tre patronii lor, ale c"ror produse sunt standardizate. Al%ii sunt oficiali guvernamentali dornici s" vad" c" modalitatea de a face lucrurile în %ara lor devine standardul interna%ional. În multe WG-uri sunt activi, de asemenea, exper%i academici. În ceea ce prive#te standardele din telecomunica%ii, ISO #i ITU-T coopereaz" frecvent, (ISO este un membru al ITU-T) în ideea de a evita ironia a dou" standarde interna%ionale oficiale #i mutual incompatibile.

3Adev"ratul nume pentru ISO este International Organization for Standardization (n.a.)

SEC. &.6 STANDARDIZAREA RE!ELELOR 67

Fig. %-38. Grupurile de lucru ale 802.

Cele importante sunt marcate cu *. Cele marcate cu $ hiberneaz". Cele marcate cu † au renun%at #i s-au desfiin%at.

Reprezentantul S.U.A. în ISO este ANSI (American National Standards Institute, rom: Institu-

tul Na%ional American de Standarde), care, în pofida numelui s"u, este o organiza%ie privat" negu-vernamental" #i nonprofit. Membrii s"i sunt produc"tori, companii telefonice publice #i alte p"r%i interesate. Standardele ANSI sunt frecvent adoptate de ISO ca standarde interna%ionale.

Procedura utilizat" de ISO pentru adoptarea standardelor este conceput" astfel încât s" se ob%in" un consens cât mai larg posibil. Procesul începe când una din organiza%iile na%ionale de standardiza-re simte nevoia unui standard interna%ional într-un anumit domeniu. În acel moment, se formeaz" un grup de lucru care vine cu un CD (Committee Draft, rom: proiect de comitet). CD-ul circul" apoi pe la toate organiza%iile membre, care au la dispozi%ie 6 luni pentru a-l supune criticilor. Dac" se prime#te aprobarea din partea unei majorit"%i substan%iale, atunci se produce un document revizuit, numit DIS (Draft International Standard, rom: proiect de standard interna%ional), care va circula în scopul de a fi comentat #i votat. Pe baza rezultatelor din aceast" rund", se preg"te#te, se aprob" #i se public" textul final al respectivului IS (International Standard, rom: standard interna%ional). În do-meniile foarte controversate, un CD sau un DIS pot s" treac" prin câteva versiuni înainte de a ob%ine suficiente voturi #i întregul proces poate dura ani de zile.


NIST (National Institute of Standards and Technology, rom: Institutul Na%ional de Standarde #i Tehnologie) este o agen%ie a Departamentului pentru Comer% al Statelor Unite. NIST a fost cunos-cut anterior sub numele de Biroul Na%ional de Standarde. El produce standarde care sunt obligatorii pentru achizi%iile f"cute de guvernul U.S.A., mai pu%in pentru cele care privesc Departamentul de Ap"rare, acesta având propriile sale standarde.

Un alt actor important din lumea standardelor este IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, rom: Institutul Inginerilor Electricieni #i Electroni#ti), cea mai mare organiza%ie profesi-onal" din lume. Suplimentar fa%" de producerea a zeci de jurnale #i organizarea a numeroase confe-rin%e în fiecare an, IEEE are un grup de standardizare care dezvolt" standarde în domeniul ingineri-ei electrice #i tehnicii de calcul. Comitetul IEEE 802 a standardizat mai multe tipuri de re%ele locale. Vom studia o parte dintre rezultatele sale ceva mai târziu în aceast" carte. Munca efectiv" este f"cu-t" de o sum" de grupuri de lucru, care sunt prezentate în fig. &-38. Rata de succes a diverselor gru-puri ale 802 a fost sc"zut", a#adar chiar dac" ai un num"r de forma 802.x, aceasta nu este o garan%ie a succesului. Dar impactul pove#tilor de succes (în special 802.3 #i 802.&&) a fost enorm.

%.6.3 Who’s Who în lumea standardelor Internet

Internet-ul mondial are propriile sale mecanisme de standardizare, foarte diferite de cele ale ITU-T #i ISO. Diferen%a poate fi rezumat" grosier spunând c" lumea care vine la întâlnirile pentru standardizare ale ITU #i ISO poart" costum. Lumea care vine la întâlnirile pentru standardizarea Internet-ului poart" blugi (iar dac" se întâlnesc la San Diego poart" pantaloni scur%i #i tricouri).

La întâlnirile organizate de ITU-T #i ISO e plin de oficiali ai unor corpora%ii #i de func%ionari gu-vernamentali pentru care standardizarea reprezint" meseria lor. Ei privesc standardizarea ca un lu-cru bun #i î#i dedic" vie%ile acestui scop. Lumea implicat" în Internet, pe de alt" parte, prefer", ca principiu de baz", anarhia. Oricum, dac" sute de milioane de oameni î#i v"d fiecare numai de treaba lor, este pu%in probabil s" apar" vreo modalitate de comunicare. De aceea, standardele, de#i regre-tabile, apar ocazional ca fiind necesare.

Când a fost creat ARPANET-ul, DoD-ul a înfiin%at un comitet neoficial care s" îl supravegheze. În &983 comitetul a fost redenumit IAB (Internet Activities Board, rom: Consiliul Activit"%ilor Inter-net) #i a primit o misiune ceva mai ampl": s" fie atent ca cercet"torii implica%i în ARPANET #i In-ternet s" se mi#te, mai mult sau mai pu%in, în aceea#i direc%ie - o activitate care ar putea fi asem"nat" cu ,,p"storitul” pisicilor. Semnifica%ia acronimului ,,IAB” a fost schimbat" mai târziu în Internet Architecture Board (Consiliul Arhitecturii Internet).

Fiecare din cei aproximativ &0 membri ai IAB-ului conducea un departament care se ocupa de o anumit" problem" important". IAB-ul se întâlnea de câteva ori pe an pentru a discuta rezultatele #i a trimite inform"ri c"tre DoD #i NSF, care asigurau la acea vreme majoritatea fondurilor. Când era nevoie de un nou standard (de exemplu, un nou algoritm de dirijare), membrii IAB îl luau în discu-%ie #i apoi anun%au schimbarea, astfel ca absolven%ii facult"%ilor - care erau sufletul muncii de pro-gramare - s" îl poat" implementa. Comunic"rile erau puse la dispozi%ie printr-o serie de rapoarte tehnice, numite RFC-uri (Request For Comments, rom: cereri pentru comentarii). RFC-urile sunt memorate on-line #i pot fi citite de oricine este interesat de ele la adresa www.ietf.org/rfc. RFC-urile sunt numerotate în ordinea cronologic" a cre"rii lor. Pân" acum exist" peste 3000. Ne vom referi la multe dintre ele în cursul acestei c"r%i.

În &989 Internet-ul crescuse atât de mult, încât acest stil informal nu mai putea func%iona. Multe firme vindeau la acea vreme produse TCP/IP #i nu erau dispuse s" le modifice doar pentru c" zece cer-

SEC. &.7 UNIT'!I DE M'SUR' 69

cet"tori se gândiser" la o idee mai bun". În vara anului &989, IAB a fost reorganizat. Cercet"torii au fost transfera%i la IRTF (Internet Research Task Force, rom: Departamentul de Cercetare Internet), care a fost pus în subordinea IAB-ului, al"turi de IETF (Internet Engineering Task Force, rom: Depar-tamentul de Inginerie Internet). IAB-ul a fost repopulat cu persoane care reprezentau un palier de organiza%ii mai larg decât stricta comunitate a cercet"torilor. La început a fost un grup care se auto-perpetua: membrii erau activi pe o perioad" de 2 ani, iar membrii noi erau selecta%i de c"tre membrii mai vechi. Mai târziu, a fost înfiin%at" Societatea Internet (Internet Society), care reunea oameni inte-resa%i de Internet. Societatea Internet este, prin urmare, comparabil" într-un sens cu ACM sau IEEE. Societatea este administrat" de un comitet ales, iar comitetul desemneaz" membrii IAB.

Ideea acestei diviz"ri a fost ca IRTF s" se concentreze asupra cercet"rii pe termen lung, iar IETF s" se ocupe de probleme inginere#ti pe termen scurt. IETF a fost împ"r%it în grupuri de lucru, fiecare cu o problem" specific" de rezolvat. Ini%ial, pre#edin%ii grupurilor de lucru s-au reunit într-un comitet de organizare, în scopul de a coordona munca inginereasc" ce le revenea. Preocup"rile grupurilor de lucru includeau aplica%ii noi, informa%ii de la utilizatori, integrare OSI, dirijare #i adresare, securitate, administrare de re%ea, standarde. În final s-au format atât de multe grupuri de lucru (mai mult de 70), încât ele au fost grupate pe domenii, iar comitetul de organizare s-a consti-tuit din pre#edin%ii domeniilor.

În plus, a fost adoptat un proces de standardizare mai formal, preluat dup" modelul ISO. Pentru a deveni un standard propus (Proposed Standard), ideea fundamental" trebuie s" fie complet expli-cat" într-un RFC #i s" prezinte destul interes din partea comunit"%ii pentru a merita s" fie luat" în considerare. Pentru a avansa la stadiul de proiect de standard (Draft Standard), este necesar" o im-plementare de lucru care s" fi fost testat" în am"nun%ime de c"tre dou" situri independente, timp de cel pu%in 4 luni. Dac" IAB-ul este convins c" ideea e bun" #i c" programul func%ioneaz", atunci poate s" declare RFC-ul respectiv ca fiind un Standard Internet. Unele Standarde Internet au devenit standarde ale DoD-ului (MIL-STD), fiind, prin urmare, obligatorii pentru furnizorii DoD-ului. Da-vid Clark a f"cut odat" o remarc" devenit" celebr" privitoare la standardizarea Internet-ului, care ar consta din ,,consens aproximativ #i programe care merg.”

%.7 UNIT$#I DE M$SUR$

Pentru a ne feri de orice confuzie, merit" s" preciz"m de la bun început c" în aceast" carte, ca #i în lumea #tiin%ei calculatoarelor în general, vor fi folosite unit"%ile metrice în locul unit"%ilor tradi-%ionale engleze#ti (sistemul furlong-stone-fortnight4). Principalele prefixe metrice sunt precizate în fig. &-39. Ale sunt în general abreviate folosindu-se prima liter", cu unit"%ile mai mari ca & scrise cu majuscule (KB, MB etc.). O excep%ie (din motive istorice) este Kbps (kilobits per second) pentru kilobi%i pe secund". Astfel, o linie de comunica%ie de & Mbps transmite &06 bi%i/secund", în timp ce pentru &00 ps (psec), ceasul bate la fiecare &0-&0 secunde. Deoarece denumirile mili #i micro încep amândou" cu litera „m”, trebuia f"cut" o alegere. În mod normal, „m” este folosit pen-tru mili, iar „µ” (litera greac" miu) este folosit pentru micro.

4 furlong = jum"tate de mil" stone = 6,350kg fortnight = 2 s"pt"mâni


Fig. %-39. Principalele prefixe metrice

Este de asemenea important s" subliniem c" pentru m"surarea dimensiunilor memoriei, discuri-

lor, fi#ierelor #i a bazelor de date se obi#nuie#te folosirea acestor unit"%i, de#i ele au valori u#or modi-ficate. Astfel, kilo reprezint" 2&0 (&024) #i nu de &03 (&000), pentru c" volumului memoriilor sunt întotdeauna puteri ale lui doi. Deci, o memorie de & KB are &024 de octe%i, nu &000. Similar, o me-morie de & MB are 220 (&.048.576) octe%i, o memorie de & GB are 230 octe%i (&.073.74&.824), iar o baz" de date de & TB are 240 (&.099.5&&.627.776) octe%i. Oricum, o linie de comunica%ie de & Kbps transmite &000 de bi%i pe secund" #i o re%ea local" de &0 Mbps ruleaz" la &0.000.000 bi%i/secund", deoarece aceste unit"%i nu sunt puteri ale lui 2. Din p"cate, mul%i oameni tind s" amestece aceste dou" sisteme, în special pentru capacitatea discurilor. Pentru a evita orice ambiguitate, în aceast" carte vom folosi simbolurile KB, MB, GB pentru 2&0, 220, 230, #i simbolurile Kbps, Mbps #i Gbps pen-tru &03, &06 #i &09 bi%i pe secund", respectiv.

%.8 RESTUL C$R#II ÎN REZUMAT

Cartea de fa%" discut" atât principiile cât #i practica interconect"rii calculatoarelor. Majoritatea capitolelor încep printr-o discu%ie a principiilor relevante, urmat" de un num"r de exemple care ilus-treaz" principiile respective. Aceste exemple sunt în general preluate din Internet #i din re%ele f"r" fir deoarece acestea sunt importante #i diferite. Acolo unde este relevant, vor fi date #i alte exemple.

Cartea este structurat" în concordan%" cu modelul hibrid din fig. &-24. Începând cu cap. 2, pornim la drum de la baz" în sus, de-a lungul ierarhiei de protocoale. Cap. 2 prezint" cadrul pentru studierea domeniului comunica%iilor de date. Capitolul acoper" diferite subiecte: transmisii analogice #i digitale, multiplexare, comutare, sistemul telefonic trecut, actual #i viitor. Acoper" sis-teme de transmisie cu cablu, f"r" cablu #i prin satelit. Acest material se refer" la nivelul fizic, dar noi ne vom ocupa numai de aspectele arhitecturale, nu de cele privitoare la echipamente. Sunt discutate, de asemenea, câteva exemple de niveluri fizice, cum ar fi re%eaua cu comutare a telefoniei publice, telefoanele mobile #i televiziunea prin cablu.

Cap. 3 discut" modelul leg"tur" de date #i protocoalele sale prin intermediul unui num"r de exemple din ce în ce mai complexe. Se realizeaz", de asemenea, analiza acestor protocoale. Dup" aceea, sunt discutate unele protocoale importante din lumea real", printre care HDLC (folosit în re%elele de vitez" sc"zut" #i medie) #i PPP (folosit în Internet).

SEC. &.9 REZUMAT 7%

Cap. 4 se refer" la subnivelul de acces la mediu, care face parte din nivelul leg"tur" de date. Pro-blema fundamental" cu care se ocup" este cum s" determine cine poate folosi re%eaua - atunci când re%eaua const" dintr-un singur canal partajat, a#a cum se întâmpl" în majoritatea LAN-urilor #i în unele re%ele de sateli%i. Sunt date multe exemple din domeniul LAN-urilor cu cablu sau f"r" (în spe-cial Ethernet), din cel al MAN-urilor f"r" fir, din cadrul re%elelor bazate pe Bluetooth #i al re%elelor de sateli%i. Tot aici sunt discutate #i pun%ile, care se folosesc pentru a interconecta LAN-urile.

Cap. 5 se ocup" de nivelul re%ea, în special de dirijare, cu prezentarea mai multor algoritmi de dirijare, atât statici cât #i dinamici. Chiar dac" se folosesc algoritmi de rutare foarte buni, dac" traficul cerut este mai mare decât cel pe care îl poate dirija re%eaua, se ajunge la congestia re%elei, a#a c" se va discuta despre congestie #i despre cum poate fi ea evitat". O variant" înc" #i mai bun" decât evitarea congestiei este oferirea unei garan%ii de calitate a serviciilor. $i acest subiect va fi abordat aici. Interconectarea re%elelor eterogene în inter-re%ele conduce la numeroase probleme care sunt discutate aici. Se acord" mare aten%ie nivelurilor din Internet .

Cap. 6 se ocup" de nivelul transport. Se discut" pe larg protocoalele orientate pe conexiuni, de-oarece ele sunt necesare în numeroase aplica%ii. Se discut" în detaliu un exemplu de serviciu de transport #i implementarea sa. Este prezentat chiar #i codul surs" pentru acest exemplu simplu, pen-tru a se putea demonstra modul în care poate fi el implementat. Ambele protocoale din Internet – UDP #i TCP – sunt discutate în detaliu #i este abordat" problema performan%elor lor. În plus, se discut" despre problemele impuse de re%elele f"r" fir.

Cap. 7 se ocup" de nivelul aplica%ie, de protocoalele #i aplica%iile sale. Primul subiect este DNS, care este cartea de telefoane a Internet-ului. Apoi urmeaz" po#ta electronic", inclusiv o discu%ie de-spre protocoalele sale. Apoi ne vom muta aten%ia asupra Web-ului, cu discu%ii detaliate despre con-%inut static, con%inut dinamic, ce se întâmpl" la client, ce se întâmpl" pe server, protocoale, perfor-man%", Web f"r" fir. În cele din urm" vom examina informa%ia multimedia care este transmis" prin re%ea, inclusiv fluxuri audio, radio prin Internet #i video la cerere.

Cap. 8 se refer" la securitatea re%elelor. Acest subiect include aspecte legate de fiecare dintre ni-veluri, a#a c" este mai u#or de tratat c"tre final, când toate nivelurile au fost deja explicate pe larg. Capitolul începe cu o introducere în criptografie. În continuare, este prezentat modul în care cripto-grafia poate fi utilizat" pentru a securiza comunica%iilor, po#ta electronic" #i Web-ul. Cartea se în-cheie cu o discu%ie despre anumite domenii în care securitatea interfereaz" cu intimitatea, libertatea de exprimare, cenzura, precum #i alte probleme sociale care decurg de aici.

Cap. 9 con%ine o list" adnotat" de lecturi sugerate, aranjate în ordinea capitolelor. Lista este gân-dit" ca un ajutor pentru cititorii care doresc s" continue studiul re%elelor. Capitolul are de asemenea o bibliografie alfabetic" a tuturor referin%elor citate în aceast" carte.

Situl Web al autorului de la Prentice Hall: http://www.prenhall.com/tanenbaum are o pagin" cu leg"turi la mai multe sinteze, liste de întreb"ri frecvente (FAQs), companii, consor%ii industriale, organiza%ii profesionale, organiza%ii de standardizare, tehnologii, lucr"ri #tiin%ifice #i altele.

%.9 REZUMAT

Re%elele de calculatoare pot fi utilizate pentru numeroase servicii, atât pentru firme cât #i pentru persoane particulare. Pentru companii, re%elele de calculatoare personale care folosesc servere par-


tajate asigur" accesul la informa%iile corpora%iei. De obicei, acestea urmeaz" modelul client-server, cu sta%iile de lucru clien%i pe mesele de lucru ale angaja%ilor accesând serverele puternice din camera ma#inilor. Pentru persoane particulare, re%elele ofer" acces la o mul%ime de informa%ii #i de resurse de divertisment. De cele mai multe ori persoanele particulare acceseaz" Internet-ul folosind un mo-dem pentru a apela un ISP, de#i din ce în ce mai mul%i utilizatori au chiar #i acas" o conexiune Inter-net fix", permanent". Un domeniu care se dezvolt" rapid este acela al re%elelor f"r" fir, care conduc la dezvoltarea de noi aplica%ii, cum ar fi mobilitatea accesului la po#ta electronic" #i comer%ul mobil.

În mare, re%elele pot fi împ"r%ite în LAN-uri, MAN-uri, WAN-uri #i inter-re%ele, fiecare cu carac-teristicile, tehnologiile, vitezele #i rolurile sale proprii. LAN-urile acoper" suprafa%a unei cl"diri #i lu-creaz" la viteze mari, MAN-urile acoper" suprafa%a unui ora# – de exemplu re%eaua de televiziune prin cablu, care este actualmente folosit" de mul%i dintre utilizatori #i pentru conectarea la Internet. WAN-urile se întind pe suprafa%a unei %"ri sau a unui continent. LAN-urile #i MAN-urile sunt neco-mutate (adic" nu au rutere); WAN-urile sunt comutate. Re%elele f"r" fir devin din ce în ce mai popu-lare, în special la nivelul re%elelor locale. Re%elele pot fi interconectate pentru a forma inter-re%ele.

Programele de re%ea constau din protocoale, adic" reguli prin care procesele pot s" comunice. Protocoalele pot fi fie f"r" conexiuni, fie orientate pe conexiuni. Majoritatea re%elelor asigur" suport pentru ierarhiile de protocoale, fiecare nivel asigurând servicii pentru nivelurile de deasupra sa #i izolându-le de detaliile protocoalelor folosite în nivelurile de mai jos. Stivele de protocoale se bazea-z" în mod tipic fie pe modelul OSI, fie pe modelul TCP/IP. Ambele modele posed" niveluri re%ea, transport #i aplica%ie, dar ele difer" în ceea ce prive#te celelalte niveluri. Problemele care apar în procesul de proiectare a acestor protocoale includ multiplexarea, controlul traficului, controlul erori-lor #i înc" altele. O mare parte a acestei c"r%i este dedicat" protocoalelor #i proiect"rii lor.

Re%elele ofer" servicii utilizatorilor lor. Aceste servicii pot fi orientate pe conexiune sau f"r" co-nexiune. În anumite re%ele, serviciile f"r" conectare sunt oferite la un anumit nivel #i pot fi completa-te cu serviciile orientate pe conexiune oferite de un alt nivel.

Ca re%ele bine-cunoscute sunt men%ionate Internet-ul, re%elele ATM, Ethernet-ul #i LAN-ul f"r" fir, standard denumit IEEE 802.&&. Internet-ul a evoluat din ARPANET, prin ad"ugarea de noi re%ele pentru a se forma o inter-re%ea. În prezent, Internet-ul este în fapt o colec%ie de multe mii de re%ele #i nu o singur" re%ea. Ceea ce caracterizeaz" aceast" colec%ie este folosirea stivei TCP/IP peste tot. Re%elele ATM sunt r"spândite mai ales în sistemele de telefonie pentru trafic de date intensiv. Ethernet-ul este cea mai popular" re%ea local" #i este implementat" în majoritatea companiilor mari #i în universit"%i. În fine, re%elele locale f"r" fir, cu viteze de transfer surprinz"tor de mari (pân" la 54 Mbps) încep s" fie folosite pe scar" larg".

Pentru a putea determina mai multe calculatoare s" comunice între ele este nevoie de o impor-tant" munc" de standardizare, atât pentru partea de echipamente (hardware), cât #i pentru partea de programe (software). Organiza%iile ca ITU-T, ISO, IEEE #i IAB administreaz" diverse p"r%i din procesul de standardizare.

%.%0 PROBLEME

%. Imagina%i-v" c" v-a%i dresat câinele St. Bernard, pe nume Bernie, ca, în locul clasicei sticle cu rom, s" poarte o cutie cu trei benzi de 8 mm. (Când %i se umple discul, respectiva cutie reprezint" o ur-

SEC. &.&0 PROBLEME 73

gen%".) Aceste benzi con%in fiecare câte 7 gigabytes. Câinele poate c"l"tori pân" la dvs., oriunde v-a%i afla, cu &8 km/h. Pentru ce ordin de distan%e are Bernie o vitez" mai mare de transmisie a datelor decât o linie a c"rei vitez" de transfer (f"r" supraînc"rcare) este de &50 Mbps?

2. O alternativ" la un LAN este pur #i simplu un mare sistem, cu divizarea timpului cu terminale pen-tru to%i utilizatorii. Prezenta%i dou" avantaje ale unui sistem client-server care folose#te un LAN.

3. Performan%a unui sistem client-server este influen%at" de doi factori ai re%elei: l"rgimea de ban-d" (câ%i bi%i poate transporta într-o secund") #i laten%a (câte secunde dureaz" transferul primu-lui bit de la client la server). Da%i un exemplu de re%ea care are #i l"rgime de band" ridicat" #i la-ten%" mare. Apoi da%i un exemplu de re%ea cu l"rgime de band" sc"zut" #i laten%" mic".

4. Pe lâng" l"rgime de band" #i laten%", ce alt parametru este necesar pentru a caracteriza calitatea serviciilor oferite de o re%ea folosit" pentru trafic de voce digitizat"?

5. Un factor de întârziere al unui sistem memoreaz"-#i-retransmite cu comutare de pachete este cât de mult timp ia opera%ia de stocare #i retrimitere a unui mesaj printr-un comutator. Dac" timpul de comutare este de &0 µs, este acesta un factor important în r"spunsul unui sistem client-server în care clientul este în New York #i serverul în California? Presupune%i c" viteza de propagare a semnalului printr-un fir de cupru sau prin fibra optic" ar fi de 2/3 din viteza luminii în vid.

6. Un sistem client-server folose#te o re%ea-satelit, cu satelitul amplasat la o în"l%ime de 40.000 km. În cazul optim, care este întârzierea cu care vine r"spunsul la o cerere?

7. În viitor, când toat" lumea va avea acas" un terminal conectat la o re%ea de calculatoare, vor deveni posibile referendumuri publice imediate pe subiecte de legisla%ie importante. În ultim" instan%" ar putea fi chiar eliminate parlamentele, pentru a l"sa voin%a poporului s" se exprime direct. Aspectele pozitive ale unei astfel de democra%ii directe sunt destul de evidente; discuta%i unele din aspectele negative.

8. O colec%ie de cinci rutere trebuie s" fie conectat" într-o subre%ea punct-la-punct. Între dou" rutere proiectan%ii pot instala o linie de mare vitez", o linie de vitez" medie, o linie de vitez" sc"-zut" sau nici o linie. Dac" generarea #i examinarea fiec"rei topologii pe calculator dureaz" &00 ms, cât timp va dura examinarea tuturor topologiilor pentru a o g"si pe cea care se potrive#te cel mai bine cu înc"rcarea prev"zut"?

9. Un grup de 2n-& rutere sunt interconectate într-un arbore binar centralizat, cu un ruter în fiecare nod al arborelui. Ruterul i comunic" cu ruterul j trimi%ând un mesaj r"d"cinii arborelui. R"d"ci-na trimite apoi mesajul înapoi în jos pân" la j. Deduce%i o expresie aproximativ" pentru num"rul mediu de salturi pe mesaj în cazul unui num"r n mare, presupunând c" toate perechile de rutere sunt la fel de probabile.

%0. Un dezavantaj al unei subre%ele cu difuzare este risipa de capacitate datorat" multiplelor gazde care încearc" s" acceseze canalul în acela#i timp. Ca un exemplu simplist, s" presupunem c" timpul este împ"r%it în intervale discrete #i fiecare din cele n gazde încearc" s" utilizeze canalul cu probabilitatea p în timpul fiec"rui interval. Ce frac%iune din intervale se pierde datorit" coli-ziunilor?

%%. Care sunt dou" din motivele utiliz"rii protocoalelor organizate pe niveluri?


%2. Pre#edintelui Companiei de Vopsele Speciale îi vine ideea s" lucreze împreun" cu un produc"-tor local de bere în scopul de a produce o cutie de bere invizibil" (ca o m"sur" anti-gunoi). Pre#edintele comand" departamentului s"u juridic s" analizeze ideea, iar acesta ce-re ajutorul, la rândul s"u, departamentului de ingineri. Ca rezultat, inginerul #ef îl cheam" pe inginerul-#ef de la cealalt" firm" pentru a discuta aspectele tehnice ale proiectului. Apoi, ingine-rii prezint" un raport c"tre departamentele juridice respective, iar acestea aranjeaz" prin telefon aspectele legale. În final, cei doi pre#edin%i de firme discut" partea financiar" a afacerii. Este acesta un exemplu de protocol multinivel în sensul modelului OSI?6. Care sunt adresele SAP în cazul difuz"rii radio FM ?

%3. Care este principala diferen%" între comunicarea f"r" conexiuni #i comunicarea orientat" pe conexiuni?

%4. Dou" re%ele furnizeaz", fiecare, servicii orientate pe conexiuni sigure. Una din ele ofer" un flux sigur de octe%i, iar cealalt" ofer" un flux sigur de mesaje. Sunt acestea identice? Dac" da, de ce se face aceast" distinc%ie? Dac" nu, exemplifica%i prin ce difer".

%5. Ce înseamn" ,,negociere” atunci când se discut" protocoalele de re%ea? Da%i un exemplu.

%6. În fig. &-&9 este prezentat un serviciu. Exist" #i servicii implicite în aceast" figur"? Dac" da, un-de? Dac" nu, de ce nu?

%7. În unele re%ele, nivelul leg"tur" de date trateaz" erorile de transmisie, solicitând retransmiterea cadrelor deteriorate. Dac" probabilitatea de a se strica un cadru este p, care este num"rul mediu de transmisii necesare pentru a trimite un cadru, în cazul în care confirm"rile nu se pierd nicio-dat"?

%8. Care dintre nivelurile OSI se ocup" de fiecare din urm"toarele sarcini: a) Descompunerea fluxului de bi%i transmi#i în cadre. b) Determinarea traseului care trebuie folosit în subre%ea. c) TDPU-rile încapsuleaz" pachete sau invers? Discu%ie.

%9. Dac" unit"%ile de date schimbate la nivelul leg"tur" de date se numesc cadre #i unit"%ile de date schimbate la nivelul re%ea se numesc pachete, pachetele încapsuleaz" cadre sau cadrele încapsu-leaz" pachete? Explica%i r"spunsul dat.

20. Un sistem are o ierarhie de protocoale organizat" pe n niveluri. Aplica%iile genereaz" mesaje de lungime M octe%i. La fiecare nivel este ad"ugat un antet de h octe%i. Ce frac%iune din l"%imea benzii re%elei este ocupat" de antete?

2%. Prezenta%i dou" aspecte comune modelului de referin%" OSI #i modelului de referin%" TCP/IP. Prezenta%i apoi dou" aspecte prin care modelele difer".

22. Care este principala deosebire între TCP #i UDP?

23. Subre%eaua din fig. &-25(b) a fost proiectat" pentru a putea rezista unui r"zboi nuclear. Câte bombe ar fi necesare pentru a parti%iona nodurile sale în dou" seturi complet deconectate? Pre-supune%i c" orice bomb" distruge un nod #i toate leg"turile conectate cu el.

SEC. &.&0 PROBLEME 75

24. Internet-ul î#i dubleaz" dimensiunea o dat" la aproximativ &8 luni. De#i nimeni nu #tie cu sigu-ran%", se estimeaz" num"rul gazdelor la &00 de milioane în 200&. Folosi%i aceste date pentru a calcula num"rul de gazde Internet prev"zut pentru anul 20&0. Pute%i crede acest scenariu? Ex-plica%i de ce da sau de ce nu.

25. La transferul unui fi#ier între dou" calculatoare exist" (cel pu%in) dou" strategii de confirmare. Conform primei strategii, fi#ierul este descompus în pachete care sunt confirmate individual de c"tre server, dar transferul de fi#iere pe ansamblu nu este confirmat. În a doua strategie, pache-tele nu sunt confirmate individual, dar la sfâr#it este confirmat întregul fi#ier. Discuta%i aceste dou" abord"ri.

26. De ce folose#te ATM-ul celule mici, de lungime fix"?

27. Cât de lung era un bit în standardul original 802.3 m"surat în metri? Folosi%i viteza de transmi-sie de &0 Mbps #i presupune%i c" viteza de transmisie prin cablu coaxial este de 2/3 din viteza de propagare a luminii în vid.

28. O imagine are &024 x 768 pixeli #i re%ine câte 3 octe%i pentru fiecare pixel. Presupune%i c" imagi-nea este necomprimat". Cât dureaz" transmisia ei pe un canal de modem de 56 Kbps ? Dar printr-un modem de cablu de & Mbps? Dar prin Ethernet la &0 Mbps? Dar prin Ethernet la &00 Mbps ?

29. Ethernet-ul #i re%elele f"r" fir au unele asem"n"ri #i deosebiri. O proprietate a Ethernet-ului este aceea c" un singur cadru poate fi transmis la un moment dat pe mediu. Are #i 802.&& aceas-t" proprietate? Discuta%i r"spunsul dat.

30. Re%elele f"r" fir sunt u#or de instalat, ceea ce le face mai ieftine, deoarece de cele mai mult ori opera%ia de instalare dep"#e#te semnificativ costul echipamentelor. Totu#i, aceste re%ele au #i unele dezavantaje. Numi%i dou" dintre ele.

3%. Prezenta%i dou" avantaje #i dou" dezavantaje ale existen%ei standardelor interna%ionale pentru protocoalele de re%ea.

32. Atunci când un sistem dispune de o parte permanent" #i de o parte deta#abil", de exemplu un cititor de CD-uri #i un CD-ROM, este important ca sistemul s" fie standardizat, astfel ca diferite firme s" poat" realiza atât p"r%ile permanente cât #i cele mobile #i ca ele s" se potriveasc" f"r" probleme. Da%i trei exemple din afara industriei de calculatoare unde exist" astfel de standarde interna%ionale. Indica%i apoi trei domenii din afara industriei de calculatoare unde nu exist" ast-fel de standarde.

33. Alc"tui%i o list" de activit"%i pe care le face%i zilnic #i în care sunt implicate re%ele de calculatoare. Cum ar fi via%a voastr" alterat" dac" aceste re%ele ar fi deconectate la un moment dat ?

34. Descoperi%i ce re%ele sunt utilizate în #coala sau la locul de munc". Descrie%i tipurile de re%ele, topologiile #i metodele de comutare folosite acolo.

35. Programul ping v" permite s" trimite%i un pachet de test la o loca%ie dat" pentru a vedea cât de mult dureaz" pân" când acesta ajunge acolo #i înapoi. Încerca%i s" folosi%i ping pentru a vedea cât de mult dureaz" transferul pachetului între locul în care v" g"si%i #i alte câteva locuri cunos-


cute. Din aceste date, calcula%i timpul de tranzit într-o sigur" direc%ie în func%ie de distan%". Este bine s" folosi%i universit"%ile deoarece loca%iile serverelor lor sunt cunoscute foarte bine. De exemplu, berkley.edu este în Berkley, California, mit.edu este în Cambridge, Massachusetts, vu.nl este în Amsterdam, Olanda, www.usyd.edu.au este în Sydney, Australia #i www.uct.ac.za este în Cape Town, Africa de Sud.

36. Vizita%i situl Web al IETF, www.ietf.org pentru a vedea ce mai fac. Alege%i un proiect care v" place #i scrie%i un raport de jum"tate de pagin" despre problem" #i despre o solu%ie propus".

37. Standardizarea este foarte important" în lumea re%elelor. ITU #i ISO sunt principalele organiza-%ii oficiale de standardizare. Vizita%i siturile lor Web, www.itu.org #i www.iso.org, respectiv, #i afla%i despre munca lor de standardizare. Scrie%i un scurt raport despre tipurile de lucruri pe ca-re le-au standardizat.

38. Internet-ul este alc"tuit dintr-un mare num"r de re%ele. Aranjarea lor determin" topologia In-ternet-ului. O important" cantitate de informa%ii despre topologia Internet-ului este disponibil" online. Folosi%i un motor de c"utare pentru a afla mai multe despre acest subiect #i scrie%i un scurt raport care s" rezume informa%iile pe care le-a%i g"sit.

andrew s. tanenbaum - digital.ubm.rodigital.ubm.ro/?download=computer networks cap 1.pdf · alte...

Documents