Retele

Categoria: Referat Informatica

Descriere:

Comunicarea electronica, creand asa-numitul spatiu virtual, nu a distrus sau negat "sentimentul spatiului", si nici nu a inventat-creeat unul nou. Cresterea vitezei informatiei determina categoric o modificare in modul în care aceasta este traita si perceputa...

RETELE

Fundamente ale comunicarii

Comunicarea electronica, creând asa-numitul spatiu virtual, nu a distrus sau negat "sentimentul spatiului", si nici nu a inventat-creeat unul nou. Cresterea vitezei informatiei determina categoric o modificare în modul în care aceasta este traita si perceputa. Fragmentarea spatiala nu "minte" asupra naturii sale, ci ofera mai multe adevaruri simultane divizând între mai multe componente spatiale si revelând astfel mai mult din structura spatiului.
Fiecare astfel de componenta poate fi atunci înteleasa si gândita ca separata si demna de interes. Spatiul plural se poate concepe atunci din multiplele cai de acces la informatie. In acelasi timp, în acelasi loc, mai multe protocoale ne pot conecta cu o multitudine de spatii: e-mail, comunitati virtuale, WWW, conferinte video, etc.
Putem numi un spatiu "fragmentat" când mai multe activitati substantiale au loc în acel spatiu la acelasi moment. Spatiul devine astfel multidimensional si, practic, "multitasking". Fragmentarea faciliteaza diferentierea cantitativa si calitativa a informatiei, ca si controlul asupra accesului si ierarhiei implicate. Spatiul virtual poate fi folosit în multiple feluri creând multiple identitati pentru individ înlauntrul propriilor sale limite. Cu toate ca cyberspatiul nu beneficiaza înca de o definitie general recunoscuta, ne putem referi la el ca la un flux de informatie întelegând prin aceasta ca czberspatiul nu se refera numai la faptul ca este un mediu produs de catre calculator, ci mai ales ca are de-a face mai ales cu viteza, accesul la si manipularea informatiei. Atîta vreme cât acceptam ca informatia este formata din, bazata pe sau construita din limbaj putem sa ne concentram atentia asupra modului cum un set nonierarhizat de informatie poate caracteriza cyberspatiul.
T. Khun, în studiul sau asupra metaforei în stiinta, afirma ca "Metafora joaca un rol esential în stabilirea unei legaturi între limbajul stiintific si lume. Aceste legaturi nu sunt date o data pentru totdeauna. Modificarile teoretice în special sunt însotite de un numar de modificari în metaforele relevante prin intermediul carora termenii stiintifici pot fi atasati naturii". Astfel, dupa Copernic, Pamântul devine de aceeasi natura ca si Marte, în timp ce înaintea lui, cele doua elemente faceau parte din familii naturale compet diferite, continua el studiul asupra miscarii metaforelor în interiorul limbajului.
Metaforele definesc noi clase (familii) de obiecte în virtutea puterii lor lingvistice, prin functia lor reprezentativaa adica. Daca aceste reprezentari sufera schimbari, cyberspatiul va fi în consecinta redefinit. In particular, cyberspatiul pare sa tinda spre o constructie (de tip) lingvistic, aceasta având în vedere atât continutul cât si uneltele sael specifice. Prin aceasta cyberspatiul este o metafora (o reprezentare) a spatiului. Potential el poate deveni si un spatiu de metafore.
Daca luam în considerare icon-urile, diversele interfete GUI etc. el este deja. Dar atâta vreme cât capacitatea sa de a se reproduce, a se auto-modifica si chiar de a muri sunt incerte, cyberspatiul nu poate fi (înca) considerat drept un spatiu viu de metafore. Aparent cyberspatiul tinde spre a-si construi propriul sistem de reprezentari ca metafore fizice, mentale si sociale. Dar înca la baza sa se afla o cantitate însemnata de structuri si imagini lingvistice luate din lumea reala "as-is".
Cyberspatiul este un construct lingvistic, dat fiind ca orice obiect care se afla înlauntrul sau este un rezultat al unor limbaje (HTML; MUD, MOO). Deasupra acestora este cu putinta sa se recreeze obiectele reprezentative proprii ale acestui spatiu. Limbajele de programare respective nu întretin doar legatura cyberspatiului cu lumea ci produc cyberspatiu prin însasi prezenta lor. Programatorul ajunge astfel sa-si fie constructor si cetatean simultan, într-o lume în nastere.
Retelele de calculatoare reprezinta în prezent suportul principal pentru realizarea comunicatiilor în majoritatea organizatiilor moderne. Evolutia continua, schimbarea practicilor în afaceri si noile aplicatii forteaza însa limitele tehnologiei catre noi performante, grade de flexibilitate si fiabilitate. Astfel, solutiile viitorului vor permite disponibilizarea unei latimi de banda mai mari, un trafic multimedia si o administrare simplificata a retelei.
Tehnologia comutatiei va fi cea care va aborda noile cerinte, marind durata de viata a retelelor existente în timp ce va permite aparitia noilor arhitecturi. Ea va fi cea care va oferi functii de scalabilitate si flexibilitate necesare pentru interconectarea retelelor în secolul urmator.

Arhitecturi actuale de interconectare a retelelor

Lucrul în retea este dominat în prezent de trei arhitecturi de baza. Astfel, retelele LAN bazate pe coloane distribuite (distributed backbones) sunt preferate pentru conexiunile dintre cladiri. Coloanele comprimate (collapsed backbones), grupate în jurul ruterelor de înalta performanta sunt raspândite în interiorul cladirilor, iar retelele reticulare hibride si cele distribuite în stea sunt comune pentru zonele extinse.                  
Aceste arhitecturi, dezvoltate în jurul modelului traditional al procesarii bazate pe LAN, sunt destinate sa asigure un transport eficient pentru aplicatiile client / server. Dar la fel ca si în cazul unitatilor de retea traditionale (hub-uri pentru medii partajate, punti, rutere), prosperitatea a generat o crestere a utilizarii si aplicatii noi, care la rândul lor au cerut mai mult decât pot furniza arhitecturile actuale. În continuare voi face o trecere în revista a arhitecturilor de interconectare actuale, dupa care voi prezenta noile arhitecturi si blocuri constructive.

Coloane distribuite

Într-o arhitectura de coloane distribuite, hub-urile de medii partajate consolideaza cablarea orizontala de pe fiecare palier, în timp ce coloana LAN realizata cu rutere conecteaza etajele. Coloana poate folosi aceeasi metoda de acces ca si cea folosita de retelele LAN de palier (spre exemplu 10 Mbps) sau poate folosi o solutie mult mai rapida, cum ar fi 100 Mbps FDDI. Din moment ce fiecare segment LAN este considerat o subretea separata, iar pachetele care traverseaza segmentele trebuie sa traverseze cel putin un ruter, serverele sunt raspândite prin toata reteaua astfel încât ele se pot atasa acelorasi segmente ca si utilizatorii lor primari, evitând astfel introducerea unor întârzieri din partea ruterelor.
Disponibilitatea reprezinta beneficiul primar al coloanelor distribuite. Din moment ce exista mai multe rutere, caderea unui singur ruter va afecta doar segmentele LAN atasate. Pe de alta parte, rutere multiple pot genera probleme de performanta si administrare. Clientii care acceseaza un server situat pe un segment diferit vor fi nevoiti sa traverseze doua rutere, ceea ce va genera o întârziere. Pentru ca ruterele si serverele sunt raspândite în toata cladirea, configurarea si întretinerea poate fi un mare consumator de timp si bani.

Coloane comprimate

Coloanele comprimate evita deficienta prezenta la coloanele distribuite. Din nou, hub-urile pentru medii partajate concentreaza cablarea LAN pe fiecare etaj. Acum însa, fata de-o desfasurare de rutere pe fiecare etaj, toate hub-urile se conecteaza sau se „comprima" într-un singur ruter centralizat, oferind un singur punct de control. Întârzierea retelei scade deoarece serverele sunt despartite de clienti printr-un singur hop. Costurile sunt reduse prin eliminarea ruterelor multiple si printr-o exploatare economica.
Adaugarea unui hub multisegment la coloana comprimata furnizeaza un maximum de flexibilitate si capacitate de administrare. Segmentele LAN de pe etaje diferite pot fi înglobate într-o subretea, eliminând hopul prin ruter. Serverele pot fi localizate central pentru a simplifica administrarea fara a face compromisuri legate de performanta, iar componentele redundante si functiile hot-swap din ruter confera disponibilitate.

Coloane hibride

În timp ce coloanele comprimate sunt ideale pentru cladiri, în mod uzual ele nu sunt eficiente pentru conlucrarea între retele din mai multe cladiri; chiar si într-un campus sau o zona de birouri. Nu este practic sa legi fiecare segment LAN la un sit central. Arhitectura preferata pentru medii cu mai multe cladiri este coloana hibrida: rutere de înalta performanta în fiecare cladire, interconectate printr-o plasa de marimea unui campus sau un backbone LAN.
Coloanele LAN sunt mult mai comune decât retelele în plasa, deoarece retelele LAN sunt mai usor de proiectat si întretinut. Deoarece LAN-ul de coloane poate folosi aceeasi metoda de acces ca si LAN-urile din cladiri, prea multe surse care alimenteaza traficul de pe coloana pot bloca reteaua. Pentru aceste cazuri, solutiile de înalta viteza ca 100 Mbps FDDI reprezinta cea mai buna alegere. Arhitectura hibrida rezultata desfasoara coloane comprimate în fiecare cladire, interconectate între cladiri printr-o coloana distribuita bazata pe FDDI.

WAN

Arhitecturile de coloane de mare suprafata (wide area backbone) sunt conduse exclusiv din punct de vedere economic. În timp ce latimea de banda locala este esential gratuita odata ce cablarea este facuta, latimea de banda pentru distante mari (wide area bandwidth) trebuie sa fie închiriata de un furnizor de servicii. Telul primar al oricarei proiectari wide area, este sa furnizeze conectivitate si performanta rezonabila la un cost decent.
Lucrul în retele de mare suprafata combina în mod uzual o plasa backbone cu mai multe configuratii de acces de tip stea. Aceasta plasa interconecteaza rutere de înalta performanta ale siturilor majore, în timp ce configuratiile stea concentreaza traficul de la ruterele de acces ale siturile minore. Liniile închiriate punct-cu-punct sunt cele mai populare si larg raspândite linii de mare suprafata; în general, consideratiile de cost dicteaza viteza în benzile înguste de la 56/64 Kbps la 1.5/2.0 Mbps. Apelul digital, ISDN si serviciile X.25 publice sunt utilizate de asemenea, fie ca backup, fie ca linii închiriate sau ca si conexiuni primare între situri.
Indiferent de reteaua wide area folosita, ruterele joaca doua roluri cruciale. În primul rând ruterele fac trecerea de la formatele LAN (cum ar fi Ethernet) la formatele wide area (cum ar fi Frame Relay). În al doilea rând, ruterele preîntâmpina aparitia aglomerarilor conexiunilor wide area - cum ar fi, spre exemplu, broadcasting la nivel MAC.

Limite ale cresterii

Asa cum s-a mentionat anterior, numarul de utilizatori în continua crestere, calculatoarele desktop mai puternice si noile aplicatii testeaza limitele interconectarii retelelor, dirijând cerintele desktop catre o rata de transfer din ce în ce mai mare. Însa arhitecturile actuale nu sunt proiectate pentru un asemenea nivel de performanta sau calitate a serviciului.
Segmentarea LAN reprezinta o metoda populara pentru ridicarea performantei la nivelul unei interconectari de retele. Divizând o retea LAN suprasaturata în mai multe segmente mai mici, se ofera fiecarei statii de capat o portiune mai larga de latime de banda, evitând congestia retelei. Dusa la extreme, fiecare statie ar putea deveni propriul sau segment, cu o latime de banda LAN completa.
Desi initial eficienta, segmentarea poate deveni mult prea complexa si costisitor de întretinut. Pentru ca fiecare segment LAN reprezinta o subretea separata, ea necesita o adresa unica si un port ruter dedicat. Pe masura ce numarul segmentelor creste, fiecare miscare, adaugare sau schimbare declanseaza o avalansa de reconfigurari consumatoare de timp. Mai mult, porturile ruterelor sunt proiectate si evaluate pentru un numar mare de statii de lucru, o segmentare continua ridicând aceste costuri la nivele neacceptabile.
În mod evident, pentru a suporta cresterea interconectarii retelelor si aparitia noilor aplicatii sunt necesare noi blocuri constructive si noi arhitecturi. Diferenta primara între interconectarea traditionala si cea noua o reprezinta larga raspândire a blocurilor de comutatoare. Comutarea este cheia, atât pentru evolutia scalara a performantei, cât si pentru calitatea serviciului.

Noi arhitecturi si blocuri constructive

Limitarile actuale pe care le întâmpina interconectarea retelelor a inspirat dezvoltarea mai multor tehnologii noi. Doua în particular - 100BASE-T si comutarea LAN - au produs schimbari dramatice conlucrarii în retea.

LAN-uri de mare viteza

O modalitate de-a îmbunatatii performanta conlucrarii în retea este de-a instala LAN-uri mai rapide. Asa cum a fost mentionat anterior, 100Mbps FDDI este deja folosit în multe cladiri si retele de campus. Însa deoarece FDDI este prea scump pentru conectivitatea desktop de baza, 100BASE-T Fast Ethernet a fost recent lansat pentru a umple golul existent.
Fast Ethernet este o extensie a standardului 10BASE-T Ethernet, doar ca este de 10 ori mai rapid. Atât 10BASE-T cât si 100BASE-T folosesc aceeasi metoda de acces CSMA/CD, permitând datelor sa fie transferate între cele doua fara o translatare a protocolului.
Fast Ethernet este folosit în mod tipic ca si o conexiune de mare viteza catre serverele puternic folosite si utilizatorii puternici, precum si pentru conexiuni în jos catre rutere si comutatoare. Compatibilitatea cu traditionalul Ethernet îi permite lui 100BASE-T sa fie integrat în retelele existente 10BASE-T, depasind gâtuirile specifice si configurând scena pentru o eventuala raspândire mai larga.
Standardul 100BASE-T include trei specificatii de mediu: 100BASE-TX, 100BASE-T4 si 100BASE-FX. Specificatia 100BASE-TX acopera transmisiile de 100 Mbps pe cablu UTP categoria 5 sau categoria 1 STP, în timp ce 100BASE-T4 suporta aceeasi rata a datelor pe cablare cat. 3, 4 sau 5 UTP. Specificatia 100BASE-FX defineste Fast Ethernet pe cablarea cu fibra optica multimode.

Comutarea LAN

Comutarea LAN, la fel ca si legaturile prin punti, subdivide retelele largi în segmente mai mici, obtinând o îmbunatatire a performantei LAN la un pret coborât, în timp ce este mentinuta investitia în hard, soft si cablare. Folosita în conjunctie cu solutiile de medii partajate de înalta performanta, comutarea LAN furnizeaza suportul necesar pentru conlucrarea în retea la nivel întreprindere.
Comutatoarele LAN ofera o îmbunatatire a performantei segmentarii LAN fara sa necesite rutere scumpe sau cartele de interfata cu reteaua (NIC). Si pentru ca rata de transfer a comutatoarelor creste pe masura ce sunt adaugate mai multe porturi, comutatoarele LAN ofera o solutie scalabila pentru mediile cu o cerere mare.
Comutatoarele LAN sunt similare puntilor în sensul ca ele folosesc adrese MAC memorate pentru a transmite cadre de intrare la o destinatie corespunzatoare. Dar fata de puntile conventionale, care transfera pachete folosind memoria partajata sau un bus intern, comutatoarele de cadre sunt deseori construite în jurul unei retele de comutatoare de înalta viteza, care utilizeaza circuite integrate specifice aplicatiilor (ASIC) pentru a furniza o rata de transfer mare, latenta mica si cost per port redus.
Combinarea hub-urilor pentru medii partajate cu un comutator LAN nu numai ca divide reteaua în segmente multiple, însa ofera fiecarui segment o latime de banda completa. Cu segmentarea bazata pe rutere, rata de transfer totala este multiplicata de un numar de ori egal cu numarul porturilor comutatorului. Interfetele LAN traditionale sunt folosite la fiecare port al comutatorului, protejând investitia utilizatorului si asigurând ca aplicatiile existente si sistemele de operare de retea sa ramâna nemodificate.

Retele virtuale

Desi comutarea poate îmbunatati conlucrarea în retea, ea poate agrava problemele vechi. Fara o structura de rutare, o interconectare comutata între retele se comporta ca o retea LAN cu punti, accelerând congestionarea. Solutia traditionala - fiecare segment comutat sa reprezinte o subretea separata - ar crea un cosmar al întretinerii si al administrarii. Retelele virtuale, o caracteristica inerenta în majoritatea produselor de comutatie, ofera o solutie mult mai clara, decuplând structura logica a retelei de forma sa fizica pentru a permite o aliniere mult mai eficienta a traficului de retea cu modelele de lucru ale utilizatorului. Retelele virtuale retin beneficiile performantei segmentarii LAN, în timp ce aranjamentul logic controleaza traficul broadcast si creeaza comunitati de interes sigure. Modelul traficului reflecta fluxul muncii mai degraba decât topologia de retea, în timp ce administrarea retelei este cu mult simplificata.
Cu retelele virtuale, interconectarea devine „tentanta". Numarul subretelelor scade deoarece adresele subretea sunt asignate catre LAN-uri virtuale (VLAN) si nu segmentelor fizice. Administrarea adreselor este simplificata deoarece exista mai putine subretele si deoarece statiile de capat se pot muta în diferite segmente ale aceleiasi VLAN, fara a fi nevoie de o reconfigurare de adresa.
Comutarea configuratiei este o forma a modului virtual de lucru în retea. Utilizatorii de pe fiecare etaj acceseaza serverul din centrul retelei prin hub-ul de comutare a configuratiei, ocolind ruterul. Administrarea retelei este simplificata astfel printr-o centralizare a serverului, a hub-ului si a ruterului backbone.

ATM

În timp ce comutarea LAN poate îmbunatati performanta retelei si elibera congestia coloanei, ea este limitata ultimativ de viteza LAN-urilor atasate. Pentru conexiuni peste 100 Mbps sau pentru calitate multimedia a serviciului, a fost dezvoltat un tip diferit de comutare: modul de transfer asincron (ATM).
ATM ofera posibilitati unice pentru retele largi: El furnizeaza performante gigabit-per-secunda; transporta usor voce, video si trafic de date; si garanteaza calitatea serviciilor pentru toate formele de trafic. ATM utilizeaza celule de lungime fixa pentru a pastra latenta comutarii la o valoare minima si circuite virtuale prealocate pentru a face procesarea celulelor simpla si determinista furnizând performante înalt scalabile. Determinismul si latenta mica permit comutatoarelor ATM sa necesite stringente calitati ale serviciului pentru aplicatii multimedia.
Desi unele organizatii vor adopta ATM pentru grupuri de lucru cu latimi de banda exceptionale sau cerinte QoS, costul si complexitatea vor restrânge initial comutatoarele ATM la coloane pentru retele mari. Cererile pentru latimi de banda backbone vor creste pe masura ce comutatoarele LAN vor începe sa elimine gâtuirile interconectarii retelelor, iar ATM-ul va întâlni aceste cerinte si scale pe masura ce traficul va continua sa creasca.
Combinatia dintre comutarea LAN si ATM în interconectarea retelelor de înalta performanta a dat viata unui nou bloc constructiv: comutatorul LAN-ATM. Ca si comutator LAN, el realizeaza interfatarea directa cu retelele LAN traditionale si este transparent pentru aplicatiile existente si sistemele de operare. Iar ca si un comutator ATM, el transmite trafic de-a lungul coloanei sub forma de celule. Pentru a face aceasta, un comutator LAN-ATM trebuie sa translateze cadrele LAN în celule ATM si invers.
O specificatie a Forumului ATM, numita emulare LAN (LAN emulation), asigura interoperabilitatea între utilizatorii LAN si ATM. LANE ofera o conectare transparenta prin punti a LAN-urilor traditionale printr-o coloana ATM si permite statiilor de lucru LAN sa comunice cu dispozitive ATM, protejând investitiile si asigurând interoperabilitatea în retelele cu mai multi producatori.

Arhitecturi de interconectare prin comutatoare

Noile arhitecturi de interconectare care folosesc avantajul blocurilor constructive bazate pe comutatoare au început sa apara. În particular - coloana comprimata virtuala bazata pe cadre - este proiectata sa evite gâtuirile de retea în timp ce este realizata si o protejare a investitiilor existente.