OPERATOR TEHNICA DE CALCUL

 

TEHNICI

RETELE DE COMUTATII DE PACHETE

In general, putem imparti o transmisie de date in doua mari categorii:

transmisii analogice

transmisii digitale

Transmisiile digitale au avantajul ca sunt mai simple si mai rezistente la perturbatii.
Comutatia
      Un prim element al transmisiei de date este comutarea. Daca ne imaginam sistemul telefonic, el este compus in principal din posturi abonat si centrale telefonice. Atunci cind formam un numar de telefon, se ia legatura mai intii cu centrala la care suntem conectati, iar mai apoi, din centrala in centrala, se gaseste un circuit pina la celalalt abonat (numarul de telefon pe care l-am apelat).
      La fel si in Internet. La apelarea unei adrese WEB sau FTP, cererea circula din router in router pina la dispozitivul (calculatorul) apelat.
      Am putea denumi comutare acel proces prin care fiecare centrala sau router 'stie' sa ne indrume spre centrala sau routerul mai apropiat de destinatie. Exista trei tehnici de comutatie importante:

Comutatia de circuite Atunci cand formam un numar de telefon, echipamentul de comutare din sistemul telefonic, cauta o cale fizica (includem aici si fibrele optice si undele radio) intre telefonul nostru si cel apelat. La inceputul telefoniei, legatura era facuta de un operator uman, care conecta un cablu in mufele de intrare si de iesire.
      O caracteristica importanta a comutarii de circuite este necesitatea stabilirii unei cai fizice de la sursa la destinatie, inainte ca datele sa poata fi transmise. Perioada de timp scursa intre momentul formarii numarului si pina cind se aude sunand telefonul apelat, poate ajunge uneori chiar si la 10 secunde. In acest interval de timp, sistemul telefonic cauta 'un drum prin cablu'.
      O data ce conexiunea a fost realizata, intirzierile care pot aparea in transmiterea datelor este data de timpul de propagare a semnalului electromagnetic (aproximativ 5 msec. la 1000 Km.). In acest caz nu exista pericolul congestiei.

Comutatia de mesaje O retea care foloseste acest procedeu se mai numeste retea memoreaza-si-retransmite.
      In acest caz nu se stabileste de la inceput o cale intre apelant si apelat. Mesajul este memorat de primul oficiu de comutatie (router) cel mai apropiat de postul apelant si va fi retransmis din oficiu in oficiu, pina la postul apelat.
      Deoarece, intre oficii, se transmite intregul mesaj deodata si nu exista o limita superioara a dimensiunii mesajului, inseamna ca oficiile necesita spatii de stocare foarte mari. De asemenea, acest tip de comutare, poate ocupa o linie oficiu-oficiu, minute intregi, nefiind o solutie buna atunci cind se doreste un trafic interactiv. Pentru a rezolva aceste probleme se utilizeaza comutarea de pachete, care fixeaza o limita superioara precisa a dimensiunii blocului de date transmis la un moment dat.

Comutatia de pachete Din considerentele de mai sus (comutarea de mesaje), impartirea in pachete a mesajului transmis, permite o pastrare temporara a lor in memoria principala a oficiului de comutare (router). In aceste conditii, un prim avantaj ar fi reducerea costurilor oficiilor de comutare prin micsorarea spatiului de stocare temporara.
      Un alt avantaj al comutarii de pachete este insasi dimensiunea pachetelor, care, fiind de dimensiune redusa, nu pot monopoliza o linie de transmisie mult timp. Ceea ce face ca acest tip de comutare sa fie adecvat pentru traficul interactiv.
      Tot datorita fragmentarii mesajului, nu trebuie sa se astepte transmiterea integrala a unui mesaj, ci pachete apartinind la mesaje diferite pot fi transmise alternativ.
      Din aceste motive, retelele de calculatoare folosesc, in mod curent, comutarea de pachete, in cazuri exceptionale se apeleaza la comutarea de circuite, dar in nici o situatie nu se utilizeaza comutarea de mesaje.
      Din cele descrise mai sus se vede clar avantajul folosirii unei retele cu comutare de pachete. Totusi, are si ea niste dezavantaje:

din cauza faptului ca circuitele nu sunt dedicate, se poate inregistra o crestere brusca a traficului la intrarea intr-un oficiu (router), depasindu-i capacitatea de prelucrare si stocare, provocind astfel pierderea unor pachete.

formatul pachetelor este cunoscut si impus de compania de comunicatii. In cazul comutarii de circuite, transmitatorul si receptorul pot folosi orice viteza de transfer, format sau metoda de incadrare. Fapt ce denota o securitate si o intimitate mai sporita a comutarii de circuite.

Un alt mare avantaj al comutarii de pachete vizeaza aspectul financiar, aspect care ne intereseaza in mod direct pe noi, beneficiarii unor servicii de comunicatii. Comutarea de pachete permite o contorizare a traficului dupa 'cantitatea de date' transferata. La comutarea de circuite inregistrarea si taxarea serviciilor se bazeaza doar pe distanta si timp.

ISDN de banda ingusta

      De mai bine de un secol sistemul telefonic bazat pe circuite comutate a constituit infrastructura de baza a telecomunicatiilor locale si internationale. Sistemul, fiind proiectat pentru transmisii vocale, este neadecvat cerintalor transmisiilor de date. In anul 1984 s-au pus bazele unui alt sistem cu circuite comutate, complet digital, numit ISDN (Integrated Services Digital Network - Retea Digitala cu Servicii Integrate). Principalul scop al ISDN este integrarea serviciilor vocale cu cele non-vocale.
      Ideea de baza a ISDN-ului este aceea de 'conducta digitala de biti' (digital bit pipe), o conducta virtuala prin care circula bitii intre client si furnizorul de servicii. Nu are importanta cine genereaza acesti biti (un telefon, un fax sau un calculator), esential este faptul ca bitii pot circula prin conducta in ambele sensuri.
      Uzual, conducta poate suporta mai multe canale independente, prin multiplexarea in timp a sirului de biti ce urmeaza sa fie transmis. Pentru conductele de biti au fost elaborate, in principal, doua standarde:

de banda joasa - pentru locuinte - N-ISDN

de banda inalta - pentru firme. Acest standard poate suporta mai multe canale identice cu cele folosite in locuinte - B-ISDN

In alta ordine de idei, au fost standardizate, in principal, sase tipuri de canale.

A - canal telefonic analogic de 4 KHz

B - canal PCM digital pentru voce sau date de 64 Kbps (PCM - Pulse Code Modulation - modulatia impulsurilor in cod)

C - canal digital de 8 sau 16 Kbps

D - canal digital pentru semnalizare in afara benzii de 16 Kbps

E - canal digital pentru semnalizare in interiorul ISDN de 64 Kbps

H - canal digital de 384, 1536, sau 1920 Kbps

Aceste canale virtuale, asociate intre ele pe diferite criterii, pot coexista si pot folosi aceeasi conexiune ISDN:

viteza de baza: 2B + 1D

viteza primara: 23B + 1D (SUA si Japonia) sau 30B + 1D (Europa)

Hibrida: 1A + 1C

Canalul pentru viteza de baza poate fi privit ca un echivalent al sistemului telefonic traditional pentru locuinte si firme mici. In procesul realizarii unei transmisii de date sunt necesare niste date de semnalizare (tonul de linie libera, tonul de ocupat, etc.), care, pentru acest tip de canal, este preluat total de 'sub-canalul' D (16 Kbps). Celelalte doua canale de tip B ramin total la dispozitia transferului de date.

Acest canal a fost creat pentru firme mari, care au nevoie de mai multe transmisii diferite, realizate simultan. Observam faptul ca raportul dintre numarul de canale D si numarul de canale B este mult mai mic ca in cazul vitezei de baza. Acest fapt nu este o scapare a proiectantilor, ci s-a considerat suficient un singur canal D, pachetele de date ce se transmit pe canalele B fiind de dimensiuni mari si deci mai reduse ca numar.

Initial, s-a considerat ca acest tip de transmisie ISDN va inlocui total sistemul telefonic actual. Din pacate, procesul de standardizare a durat foarte mult, iar cind in final, s-au terminat toate 'formalitatile', tehnologia din acest domeniu avind o evolutie rapida, cererea de canala N-ISDN este foarte mica. Din acest motiv s-a elaborat un alt standard B-ISDN - sau ISDN de banda larga. Dar despre acest standard in articolul viitor.

STRUCTURA

RETELELOR DE TELECOMUNICATII

Prin notiunea de 'retea' se intelege o grupare de terminale autonome (nici unul dintre ele nu are functii de control asupra celorlalte) care sunt interconectate pentru a putea face schimb de informatii intre ele. Retelele moderne de banda larga cu integrarea serviciilor (B-ISDN = 'Broadband Integrated Service Digital Network') ofera suport universal pentru o multitudine de tipuri de servicii (voce/date/texte/imagini). Din acest motiv, notiunea de 'terminal' poate avea acceptiuni foarte diverse, plecand de la un telefon si ajungand la o sursa de semnal de televiziune de inalta definitie (HDTV='High Definition Television').

Din punctul de vedere al intinderii geografice, retelele pot fi impartite in trei categorii: retele locale (pana la 10 km) numite LAN ('Local Area Network'), retele larg raspandite geografic (10 km-100 km) numite MAN ('Metropolitan Area Network') si retele interconectate (mai mult de 1000 km) numite WAN ('Wide Area Network').

Toate aceste tipuri de retele respecta urmatoarea structura: exista o serie de terminale interconectate cu ajutorul unor comutatoare ce asigura indrumarea mesajului de la sursa la destinatie, asa cum se prezinta in figura 1.1.

Figura 1.1: Structura generala a unei retele de telecomunicatii

Reteaua de comunicatii este formata din doua parti distincte: liniile de transmisie si elementele de comutatie. Elementele de comutatie sunt calculatoare specializate pentru a indruma traficul intre o linie de intrare in comutator si o linie de iesire. Aceste comutatoare se numesc 'noduri de comunicatie' .

Comunicatiile intr-o retea se pot face in doua feluri:

punct la punct;

cu difuzare;

In primul caz, informatia de la terminalul sursa la terminalul destinatie este dirijata de catre nodurile de comunicatie pentru a strabate liniile care unesc sursa si destinatia. Pachetul cu date este preluat de catre fiecare nod de pe parcurs si reexpediat pe urmatorul tronson al legaturii. Celelalte terminale nu au acces la datele transmise, intreaga responsabilitate pentru corecta rutare revenind nodurilor de comunicatie.

Sistemul cu difuzare presupune existenta unui mediu comun pentru toate terminalele. Acestea au responsabilitatea de a 'extrage' pachetele ce le sunt destinate. Cea mai mare parte a retelelor locale (de tip token-ring, token-bus) sunt de acest tip.

Figura 1.2: Tipuri particulare de retele

Retelele prezentate in figurile 1.2 (a) si (b) sunt de tipul 'punct-la-punct', iar cele din figurile 1.2 (c) si (d) sunt cu difuzare.

Modelul de arhitectura OSI pentru retelele de telecomunicatii

Modelul arhitectural defineste functiile unei retele de telecomunicatii si legaturile dintre aceste functii, fara a impune o anumita implementare particulara. Functiile sunt grupate in mai multe niveluri functionale, aceste niveluri avand interfete bine definite. Principalul merit al acestei organizari este acela ca, prin standardizarea partii de interfata, se pot folosi in comun echipamente realizate de catre diferiti producatori. Organizatia Internationala de Standarde (ISO) a elaborat un model arhitectural de referinta pentru interconectarea sistemelor deschise numit ISO OSI (Open Systems Interconnection). Acesta creeaza cadrul conceptual necesar definirii standardelor internationale privind schimbul de date. Acest standard se foloseste cu unele modificari si in retelele ISDN si in retelele integrate de banda larga B-ISDN. [B.E.-94] [B.C.-95] [P.G.-93]

Obiectivele definirii modelului de referinta OSI sunt:

optimizarea schimbului intre terminale, eventual de constructie diferita;

independenta serviciilor in raport cu reteaua de interconexiune; o aplicatie data intre doua terminale poate sa se deruleze indiferent de drumul care leaga cele doua terminale;

limitarea modificarilor legate de evolutia serviciilor numai la functiile necesare pentru furnizarea acestor servicii.

Modelul este structurat pe mai multe straturi (niveluri). Criteriile conform carora OSI a repartizat functiile pe niveluri au fost:

omogenitatea in interiorul fiecarui strat;

reducerea la minim a interactiunii dintre niveluri;

limitarea numarului de niveluri.

Modelul ISO OSI cuprinde sapte niveluri, cum este prezentat in figura 1.3.

Figura 1.3: Modelul de referinta de Interconectare pentru Sisteme Deschise (OSI )

Nivelurile de baza (1-3) sunt folosite pentru a realiza transferul informatiilor prin retea. Ele sunt:

Nivelul 1 (Fizic): trateaza aspectul fizic al racordarii terminalelor la liniile de comunicatie. Aici se definesc interfetele cu linia si protocoalele de schimb ale sirurilor de biti. Standardele folosite sunt ISO 8802.

Nivelul 2 (Legatura de date): corespunde transferului de date la nivel logic pe liniile de comunicatie. Nivelul 2 realizeaza livrarea bitilor in aceeasi ordine in care au fost transmisi intre nodul sursa si nodul destinatie. Defineste proceduri pentru detectarea si corectarea erorilor. La acest nivel se face control de flux (controlul ratei de transmisie a transmitatorului de catre receptor prin intermediul unui canal de reactie) si, eventual, multiplexarea respectiv demultiplexarea mai multor legaturi de nivel 3 pe o singura conexiune de nivel 2. Se mai realizeaza, de asemenea, controlul accesului la mediu (stabilirea utilizatorului care poate folosi la un moment dat mediul comun de transmisie) ca si controlul legaturii logice (stabilirea unei modalitati de transfer al datelor intre utilizatori cu/fara conexiune si cu/fara confirmare). Nivelul legatura de date este descris in standardele ISO 8802/2 si ISO 7776.

Nivelul 3 (Retea): asigura stabilirea/deconectarea conexiunilor cat si dirijarea (rutarea) informatiilor prin retea. Dirijarea tine seama de informatiile continute in nodurile din retea privitoare la drumurile posibile intre sursa si destinatie. In cazul comunicatiei de pachete se asigura si functii suplimentare (controlul fluxului de transmisie de catre receptor, supravegherea secventialitatii pachetelor). Standardele pentru nivelul retea sunt ISO 8348 si ISO 8208.

Nivelurile superioare (4-7) contin functii specifice fiecarui tip de terminal folosit (telex, telefax, videotext, calculator). Aceste niveluri furnizeaza utilizatorilor (notati pe figura cu Ta si Tb) protocoale 'cap-la-cap', oferind o legatura care 'ascunde' caracteristicile reale ale retelei de comutatie

Nivelul 4 (Transport): asigura transportul 'cap-la-cap' al informatiei prin retea. Acest nivel se ocupa in principal de unele probleme cum sunt: adresarea extremitatilor, proceduri de conexiune, controlul fluxului si al erorilor (la nivel 4), sincronizarea schimbului. Nivelul transport 'ascunde' pentru nivelurile superioare caracteristicile retelei. Primitivele nivelului transport sunt specificate in standardele ISO 8072 si ISO 8073.

Nivelul 5 (Sesiune): defineste organizarea schimbului de informatii si structureaza dialogul intre aplicatii. La acest nivel se verifica, de exemplu, drepturile de acces ale unui utilizator si coerenta secventelor de mesaje emise sau receptionate din punct de vedere al procedurilor folosite. Protocoalele nivelului sesiune pentru retele publice de date se conformeaza standardelor ISO 8326 si ISO 8327.

Nivelul 6 (Prezentare): defineste sintaxa de reprezentare a informatiilor (alfabet, prezentare grafica pe ecran). El rezolva eventualele diferente de sintaxa intre cele doua procese aplicatie. Tot aici se asigura si functii de protectie (criptare) si compresie a informatiei. Standardele sunt ISO 8822, ISO 8823, ISO 8824 si ISO 8825.

Nivelul 7 (Aplicatie): contine mecanisme comune ce pot fi folosite pentru diverse tipuri de servicii. Prin intermediul acestui nivel utilizatorul are acces la servicii. Aplicatiile retelelor pot fi foarte variate (transferul, accesul si gestiunea fisierelor, posta electronica, serviciile de terminal virtual si cataloage, servicii telematice). Nivelul 7 asigura functii care pot fi folosite de catre toate tipurile de aplicatii. Standardele pentru nivelul aplicatie sunt specificate in ISO 8571, ISO 8572, ISO 8831, ISO 8832, ISO 9040 si ISO 9041.

Nivelul n dintr-un terminal comunica cu nivelul n al altui terminal folosind un 'protocol de nivel n'. In realitate, nivelurile n din masini diferite nu comunica direct, ci prin intermediul nivelurilor inferioare. Fiecare nivel utilizeaza serviciile nivelului imediat inferior. Comunicatiile efective se fac la nivelul fizic. Relatiile dintre niveluri sunt prezentate in figura 1.4. S-au facut notatiile: IDU - Interface Data Unit; ICI - Interface Control Information; SDU - Service Data Unit; SAP - Service Acces Point; N-PDU : N - Protocol Data Unit.

Figura 1.4: Relatii intre nivelurile modelului de referinta OSI

Elementele active din cadrul fiecarui nivel se numesc 'entitati'. Entitatile de nivel n-1 se numesc 'furnizoare de servicii' pentru entitatile de nivel n. Serviciile sunt accesibile prin punctele de acces la servicii (SAP) aflate la interfata dintre niveluri. Fiecare SAP este identificat in mod unic printr-o adresa. Pentru ca cele doua niveluri sa poata conlucra, este necesar sa existe un set de reguli respectate de catre entitatile din cele doua niveluri. Aceste reguli formeaza 'interfata dintre niveluri'. Nivelul n trimite nivelului n-1 prin SAP un pachet numit IDU. Acest pachet este format din datele care trebuie transmise (SDU) si un bloc cu informatii de control (ICI). Nivelul n preia datele de transmis si le grupeaza in blocuri numite N-PDU. Acest N-PDU contine un antet ('header') care grupeaza date referitoare la informatii de control, numere de secventa, etc. Nivelurile comunica intre ele folosind 'primitive de serviciu'. Primitivele desemneaza, de fapt, o serie de operatii care pot fi folosite de entitati pentru accesul la servicii. In cadrul modelului OSI, primitivele pot fi impartite in patru mari clase:

request : o entitate solicita un serviciu nivelului inferior;

indication : o entitate este informata despre un eveniment de catre nivelul

inferior;

response : o entitate raspunde nivelului inferior;

confirm : o entitate este informata despre indeplinirea unui serviciu;

Figura 1.5: Primitive de serviciu

Aceste primitive pot avea parametri. De exemplu, pentru o cerere (request) de conectare se pot specifica tipul de serviciu dorit si lungimea maxima a pachetelor de date. Serviciile pot fi cu confirmare sau fara. Pentru un serviciu cu confirmare se folosesc toate cele patru primitive. Ori de cate ori emitatorul trimite date, el se asteapta ca receptorul sa confirme primirea lor. Detaliile privind schimbul de informatii realizat in cele trei faze ale unei comunicari (stabilire conexiune, transfer date si eliberare conexiune) sunt prevazute in 'protocoalele de comunicatii'. Ca exemplu este prezentat un serviciu folosind opt primitive:

1) CONNECT.request: cerere de stabilire a unei conexiuni;

2) CONNECT.indication: atentionarea receptorului;

3) CONNECT.response: folosita de receptor pentru a accepta/refuza apelul;

4) CONNECT.confirm: confirma emitatorului faptul ca cererea i-a fost acceptata;

5) DATA.request: trimitere de date;

6) DATA.indication: receptie de date;

7) DISCONNECT.request: cerere de intrerupere a legaturii;

8) DISCONNECT.indication: atentionarea receptorului despre intreruperea legaturii;

Primitivele de serviciu sunt reprezentate intuitiv in figura 1.5.

Nivelul retea

Nivelul retea are menirea de a transfera date de la sursa la destinatie de-a lungul caii de comunicatie.

Nivelul retea furnizeaza nivelului transport o legatura intre sursa si destinatie, legatura care se prezinta ca o 'conducta', ascunzand astfel nivelurilor superioare drumul fizic prin retea.

Pentru a atinge destinatia, pot fi necesare salturi din nod intermediar in nod intermediar. Aceasta functie este mult diferita de functia nivelului legatura de date care trebuie sa transporte cadre intre capetele unui drum prin retea.

De aceea, in principiu, nivelul retea trebuie sa cunoasca topologia retelei si sa fie capabil sa aleaga intre drumurile care traverseaza reteaua. Rutele trebuie alese in asa fel incat sa nu se supraincarce unele linii de comunicatii in timp ce altele raman libere. Atunci cand sursa si destinatia fac parte din retele diferite, nivelul retea se ocupa de rezolvarea problemelor care apar datorita eventualelor diferente de protocoale.

Figura 1.6: 'Conducta transparenta ' asigurata de nivelul retea

Exista doua filozofii fundamental diferite privind organizarea unei retele, una care presupune utilizarea unui mod de functionare de tip conexiune si o alta care considera mai util un serviciu oferit de tip fara conexiune. In definirea acestor filozofii s-a pornit de la analogia cu serviciile deja existente. Reteaua telefonica publica ofera un serviciu cu conexiune. Utilizatorul face o cerere de conectare transmitand un numar asociat destinatarului. Urmeaza apoi un dialog intre cei doi corespondenti, dupa care legatura este intrerupta. Lasand la o parte complexitatea cu care se realizeaza conexiunea in interiorul retelei, cei doi utilizatori au senzatia unui canal punct la punct dedicat lor, transparent. Cealalta varianta face analogia cu reteaua de telegraf care ofera servicii fara conexiune. Fiecare telegrama are atasata adresa completa a destinatarului si este transportata independent de alte telegrame. Telegramele nu sosesc neaparat in ordinea in care au fost transmise. Pe de alta parte, daca se pierde accidental o telegrama, nu va fi transmisa o copie a acesteia. De aici rezulta ca atat controlul erorilor, cat si controlul de flux sunt asigurate de catre utilizatori si nu de catre sistemul postal. Pe scurt, se pot enumera diferentele intre cele doua tipuri de servicii (Tabelul 1.1.):

Tabelul 1.1: Analiza serviciilor cu si fara conexiune

In acest context, un serviciu orientat pe circuit se numeste circuit virtual (prin analogie cu circuitul telefonic), iar un serviciu care nu este orientat pe conexiune se numeste datagram (prin analogie cu telegrama).

Nivelul retea este un furnizor de servicii pentru nivelul transport. Serviciile au fost gandite astfel incat:

trebuie sa 'ascunda' tehnologia folosita in cadrul subretelei, serviciile fiind aceleasi pentru orice tip de retea;

trebuie sa ofere o interfata independenta fata de numarul, tipul si topologia subretelelor prezente in retea;

adresele de retea puse la dispozitia nivelului transport sa apartina unui plan de numerotatie standard, mai ales atunci cand retele sunt de mari dimensiuni.

Adoptand un anumit mod de transfer al informatiei, serviciile se clasifica in:

servicii orientate pe conexiune (cu comutatie de circuite)

servicii fara conexiune (cu comutatie de pachete)

servicii orientate pe conexiune (cu comutatie de pachete)

Transferul prin comutatia de circuite, intalnita in retelele clasice telefonice precum si in ISDN, pune la dispozitia unei conexiuni un circuit fizic sau virtual (realizat pe canale temporale) pe toata durata unei legaturi. Acest circuit este stabilit in faza de initiere a conexiunii si este eliberat la incetarea schimbului de date.

Transferul prin comutatia de pachete ('datagrame') permite fiecarui pachet sa-si urmeze drumul sau intre sursa si destinatie. Fiecare pachet poarta cu el informatia referitoare la destinatar, astfel incat fiecare pachet este dirijat separat, independent de felul in care a fost dirijat predecesorul sau. Folosirea serviciului de tip 'datagrame' presupune existenta unor protocoale mult mai sofisticate decat pentru cazul comutatiei de circuite, reteaua rezultata fiind insa mai 'robusta' fata de situatiile de congestie sau fata de defectarile nodurilor.

Transferul prin comutatia rapida de pachete, folosind tehnologia ATM ('Asyncronous transfer mode'), este un concept care imbina comutatia de pachete cu comutatia de circuite. Principalele caracteristici ale ATM sunt:

controlul erorilor se face 'cap la cap', adica doar la sursa si receptor, eliminand verificarile facute in fiecare nod de pe traseul legaturii. Aceasta solutie duce la o procesare mai rapida a pachetului. Motivul renuntarii la controalele intermediare este acela ca noile medii de transport (de exemplu fibra optica) pot asigura usor probabilitati de pierdere pentru pachete de ordinul 10

ATM opereaza in mod orientat pe conexiune, deoarece inainte ca informatiile sa fie transferate de la un terminal la altul, se aloca resursele necesare. Daca nu exista resurse disponibile, conexiunea este refuzata. Aceasta strategie garanteaza unei legaturi acceptate calitatea ceruta;

functionalitatea blocului 'antet' din cadrul de informatii este foarte redusa, principalul sau rol fiind acela de a identifica circuitul virtual caruia ii apartine pachetul;

lungimea campul de informatii este relativ redusa pentru a reduce memoriile tampon ('buffer') din noduri si a limita timpii de asteptare ai pachetelor in cozi.

La initierea unei legaturi, utilizatorul comunica retelei care sunt cerintele sale (debit, erori acceptate). Daca reteaua nu poate oferi suficiente resurse, cererea de conexiune este refuzata. In faza de initializare se stabilesc canalele virtuale (VC='Virtual Channel') si fasciculele virtuale (VP='Virtual Path') folosite pentru legatura. Fiecarui canal virtual i se aloca un identificator numit VC_i La fel, fiecarui fascicul i se aloca un identificator VP_k. Comutatia intr-o astfel de retea presupune modificarea perechii (VP_k,VC_i) aflata in blocul 'header' al fiecarui pachet in perechea (VP_r,VC_s) care defineste noul drum pe care se va deplasa pachetul dupa comutatie. Acest tip de comutatie este foarte asemanator cu comutatia spatiala. Daca doua pachete (celule) diferite doresc aceeasi iesire, comutatorul le pune intr-o coada de unde vor fi scoase pe rand. In conditiile negocierii in prealabil a parametrilor legaturii, comutatorul ATM este capabil sa asigure o probabilitate de pierderi datorate blocajelor redusa.

Comparatie intre modurile de transfer

Alegerea unui mod de transfer este realizata pe baza unui compromis intre complexitatea nodului de comunicatii si largimea de banda. Circuitele virtuale permit folosirea unor pachete care poarta cu ele doar numarul circuitului virtual in locul unor informatii complete despre destinatar. Aceste informatii referitoare la adresa de destinatie pot duce la cresterea semnificativa a debitului datelor care trebuie transportate. Unul din dezavantajele canalelor virtuale este acela ca spatiul ocupat in memoria fiecarui nod din retea de catre tabelele de rutare poate fi semnificativ. Alegerea trebuie sa tina seama de tipul de trafic pentru care este gandita reteaua. Astfel, pentru serviciile de tip tranzactional, unde sesiunea de comunicatie este de scurta durata, timpul de stabilire/eliberare a conexiunii virtuale devine prohibitiv, astfel incat sunt de preferat servicii de tipul fara conexiune. In schimb, pentru transferul unor cantitati mari de date (de exemplu transferul de fisiere) sunt indicate circuitele virtuale.

Circuitele virtuale au probleme privitoare la vulnerabilitate. Atunci cand un nod se defecteaza sau este blocat de trafic, toata legatura este compromisa. Cu pretul maririi complexitatii, acest dezavantaj poate fi inlaturat. Este cazul unor retele inteligente la care, pe baza informatiilor privitoare la functionarea nodurilor, se pot reconfigura circuitele. Pentru datagrame, datorita faptului ca fiecare pachet este indrumat separat, defectarea unui nod afecteaza numai un numar limitat de pachete.

Comutatia rapida de pachete (ATM) pare a fi in acest moment solutia cea mai performanta. Datorita modului in care a fost conceput, sistemul ATM poate fi adaptat la folosirea unor noi servicii, servicii pentru care nu a fost special gandit. Prin folosirea ATM, se asigura faptul ca reteaua poate servi utilizatori cu cerinte de trafic foarte diferite, plecand de la servicii de tip telemetrie si fax pana la televiziune de inalta definitie (HDTV). Se ajunge astfel la o 'retea universala', principala problema fiind costul ridicat al unei astfel de solutii.

COMUTAREA DE PACHETE

I.1. Comutarea de mesaje

Intr-o retea in care avem comutatie de mesaje/pachete, intarzierile nu sunt de importanta asa de mare, cerinta fundamentala fiind livrarea certa a unui mesaj unui abonat a carui adresa este specificata. Neexistand o reactie imediata de la celalalt capat, abonatii se bazeaza pe integritatea retelei careia ii incredinteaza mesajele. Din cauza functiei diferite a unei retele de comunicatii de mesaje, s-a dezvoltat o forma de sistem de comutare de mesaje la care se pune accent pe livrarea sigura a fiecarui mesaj, chiar daca are loc cu o posibila intarziere.

Esenta acestei metode consta in memorarea mesajului in fiecare punct intermediar de comutare si verificarea integritatii lui inainte de a fi expediat la urmatorul punct de comutare de-a lungul caii spre destinatie. Atunci cand liniile sunt congestionate, sau nu sunt disponibile din anumite motive, mesajul este pastrat pentru a fi expediat mai tarziu, sau este expediat pe o alta ruta.

Principiul comutarii de mesaje este ilustrat in figura 2.1.

Sunt prezentate patru circuite cu cele doua sensuri de transmisie ilustrate separat. In interiorul comutatorului exista memorii tampon si fire de asteptare, precum si o zona de memorare pentru o durata mare. In mod tipic, un comutator de mesaje serveste un numar mare de linii, traficul ce intra in comutator si apoi este expediat pe o linie de iesire avand fluctuatii. Datorita fluctuatiilor, la un moment dat se poate depasi capacitatea liniei. De aceea, pentru fiecare linie de iesire exista cate un fir de asteptare, care poate fi, uneori, plin (cum este firul de asteptare corespunzator iesirii pe linia 0).

Comutarea in acest comutator de mesaje consta in transferarea mesajelor din memoriile de intrare in firul de asteptare pentru linia de iesire corespunzatoare. Pentru aceasta activitate este destinat un sistem de calcul care insa poate deveni supraincarcat astfel incat este posibila sosirea unui mesaj inaintea eliberarii zonei de memorie de intrare. Problema nu poate fi rezolvata marind numarul de zone de memorie de intrare, deoarece mesajele vor continua sa soseasca mai repede decat pot fi prelucrate.

Figura 2.1: Sistemul firelor de asteptare al unui comutator de mesaje

i

- mesaj care urmeaza sa fie transmis pe linia de iesire i

Va exista un timp de intarziere datorita memorarii, egal cu timpul de transmisie a mesajului la viteza de transmisie utilizata. Pentru intreaga retea, timpii de intarziere se pot situa in intervalul cateva secunde .. cateva ore.

II.2. Comutare de pachete

Pentru a mentine timpul de intarziere sub control a fost introdus conceptul de pachet (unitate scurta de mesaj). Efectul lungimii pachetului asupra timpului de intarziere a fost pus in evidenta cu ajutorul teoriei firelor de asteptare.

Timpul de intarziere in toata reteaua de comunicatii este suma timpilor de asteptare pe fiecare portiune a caii parcursa de pachet. Un sistem de asteptare tipic pentru utilizarea unei linii catre un alt nod intarzie un pachet cu un interval de timp de asteptare, care poate fi zero, si un timp de servire care este proportional cu lungimea lui. Timpul total de intarziere este proportional cu timpul de servire daca factorul de utilizare al retelei este constant.

Intr-un sistem in care exista mesaje de lungimi diferite se constata ca este suficienta existenta unui procent scazut de mesaje lungi pentru ca acestea sa influenteze considerabil timpul mediu de intarziere. Deoarece mesajele din firele de asteptare sunt servite secvential, un mesaj lung determina o intarziere suplimentara pentru toate celelalte care il urmeaza, inclusiv pentru cele scurte. Din acest motiv s-a impus o lungime maxima a pachetului de 1024 biti. Mesajele mai lungi decat lungimea maxima alocata unui pachet trebuie transmise prin divizarea lor in pachete la punctul de emisie urmand ca reasamblarea lor sa se faca la destinatie.

In ceea ce priveste comutarea de pachete apar trei aspecte care par a fi dezavantajoase si toate trei sunt interdependente:

timpul de intarziere datorita memorarii,

variatia timpului de intarziere (avand drept consecinta pierderea secventialitatii pachetelor)

suprasarcina de prelucrare.

Timpul de intarziere poate fi pastrat in limite acceptabile, pierderea ordinei corecte poate fi evitata prin protocoale corespunzatoare, iar suprasarcina de prelucrare poate fi semnificativa pentru fluxuri de date sau mesaje lungi, dar nu este importanta pentru dialoguri scurte.

II.3. Comutare de circuite vs comutare de pachete

Comutarea de pachete poate fi mai economica decat comutarea de circuite in ceea ce priveste folosirea liniilor de transmisie datorita intercalarii pachetelor de la diverse surse, in functie de cerintele in ceea ce priveste capacitatea canalului. Aceasta economie este insa redusa de suprasarcina creata de antetul pachetelor si pachetele de control de diverse tipuri.

Pentru dialoguri foarte scurte, in comutarea de circuite are loc o suprasarcina semnificativa de prelucrare, transmitere si intarziere in stabilirea circuitului si eliberarea lui. S-a estimat aproximativ ca aceasta suprasarcina este egala cu patru transmisii de pachete pe toata calea de transmisie. In ceea ce priveste timpul de intarziere, acesta poate fi mai mare, deoarece semnalele de control ale sistemelor de comutare de circuite folosesc doar o mica parte din banda. Vor exista mai multe dialoguri scurte de trei-patru pachete care ar avea loc fara nici un folos in cazul comutatiei de circuite.

II.4. Comutarea de pachete vs comutarea de mesaje

Diferenta dintre ele consta in natura interactiva a comunicatiilor de pachete in comparatie cu transportul unui singur mesaj la un moment dat. Memoria pentru durata mare folosita in comutarea de mesaje este esentiala pentru integritatea ridicata a mesajelor, dar conduce la intarzieri mari si face imposibila utilizarea interactiva a acestui sistem de comunicatii. Pe de alta parte, sistemele de comutare pachete sunt optimizate pentru timpi de intarziere mici asa incat utilizatorii pot folosi lucrul interactiv. Daca exista vreo indoiala cu privire la sosirea unui pachet, aceasta se rezolva printr-un protocol de transmisie cap-la-cap.

II.5. Retelele cu comutare de pachete

Retelele cu comutare de pachete au in general o structura distribuita cu suficienta conectivitate astfel incat caderea unei linii sau chiar a doua linii nu duce la deconectarea unei parti a retelei de cealalta parte. Caderea unui nod intr-o retea bine proiectata trebuie sa afecteze numai abonatii ce depind de acel nod. Caderea unui nod poate sa nu deconecteze toate liniile conectate la el, deoarece se poate folosi un comutator de rezerva asa incat conectivitatea retelei se pastreaza. In figura 2.3 este ilustrat acest principiu.

a) inainte de intrerupere b) ocolirea nodului central

Figura 2.3: Reconectarea liniilor dupa caderea unui nod.

II.5.1. Adresarea si dirijarea

Un pachet intra in retea cu o adresa in antetul sau care specifica destinatia finala. In principiu, aceasta adresa este convertita in primul nod intr-o specificare completa a rutei pachetului prin retea. Aceasta specificare tine seama de cele mai noi informatii privind starea liniilor si nodurilor. In practica, deciziile de dirijare se fac individual, fiecare nod trebuie sa contina o tabela de dirijare care sa indice pentru fiecare destinatie finala directia in care trebuie transmis pachetul .

Figura 2.4 prezinta tabelele de dirijare pentru doua noduri intr-o retea complexa si, de asemenea, se indica o singura ruta de rezerva in cazul in care prima ruta este congestionata sau s-a intrerupt. De exemplu, un pachet ce soseste de la nodul A cu destinatia nodul D va fi transmis cu preferinta pe linia 2 care il duce la nodul J, iar in cazul in care aceasta nu este disponibila va fi transmis pe linia 1 care il duce la nodul B. De obicei, in loc de linia de iesire se foloseste urmatorul nod, dar trebuie facuta distinctia intre destinatia finala si cea intermediara. Aceasta forma de tabela de dirijare nu ia in consideratie istoricul pachetului daca, de exemplu, a fost generat de nodul A, sau a venit din alt nod.

Tabela de dirijare la nodul A Tabela de dirijare la nodul C

Figura 2.4: Exemplu de tabele de rutare

La modificarea starii retelei tabelele de dirijare trebuie modificate. Caderea unui nod va necesita modificari in nodurile vecine si in unele noduri aflate la distanta. Vazuta de la distanta mare, caderea nodului poate sa nu fie semnificativa si de aceea modificarile in tabelele de dirijare cauzate de caderi sau de congestionarea unui punct local nu se propaga indefinit. Propagarea modificarilor constituie unul din avantajele metodei de dirijare pe regiuni.

II.5.2. Congestia

Atunci cand sunt prea multe pachete fata de resursele retelei, performantele scad. Aceasta situatie se numeste 'congestie'. Congestia poate surveni din mai multe motive:

- nodurile proceseaza pachetele prea lent, memoriile tampon de la intrari se umplu cu pachete in asteptare, pachetele excedentare fiind pierdute;

- daca nodurile scot mai multe pachete decat pot accepta transmitatoarele din liniile de iesire, se produce congestie cu pierderea pachetelor.

Viteza cu care sunt improspatate tabelele de rutare influenteaza congestia. Pentru a elimina aceste situatii nedorite, se fac:

- controlul congestiei -are rolul de a obliga nodurile sa actioneze astfel incat sa nu se incarce excesiv reteaua.

- controlul de flux - trateaza relatia producator-consumator dintre un emitator si receptorul sau pentru ca emitatorul sa nu ofere trafic mai mare decat poate primi receptorul. Se realizeaza un mecanism de reactie receptor-emitator.

Necesitatea controlului de flux

Liniile de comunicatie dintre noduri si liniile de conectare a abonatilor la retea pot functiona la viteze diferite. Deoarece pachetele sunt memorate in fiecare nod, nu exista nici un motiv pentru care vitezele pe linie sa fie identice. In practica liniile de conectare a abonatilor sunt de viteze diferite, iar reteaua indeplineste pentru aceste linii si un rol de convertor de viteze. Libertatea de a varia fluxul de date constituie un risc, deoarece transmitatorul poate crea pachete mai repede decat este in stare receptorul sa le preia. De aici necesitatea controlului de flux, adica controlarea ratei transmitatorului de catre receptor.

II.6. Reasamblarea mesajelor

O alta problema care trebuie luata in considerare atunci cand se vorbeste despre comutatia de pachete este reasamblarea mesajelor. Dupa cum s-a mentionat mai inainte, din considerente de tinere sub control a timpilor de intarziere, mesajele mai lungi sunt divizate in pachete pentru transmisie si apoi reasamblate la punctul de receptie. Teoretic este posibil ca divizarea in pachete sa inceapa inainte ca sursa sa genereze complet mesajul, iar livrarea la destinatie poate sa inceapa inainte sa fi sosit toate pachetele. Transmitandu-se pachete, timpul de intarziere este mult mai mic decat daca s-ar fi memorat mesajul in intregime si s-ar fi transmis deodata, ca o unitate, prin retea.

Divizarea si asamblarea mesajelor

a) in sarcina retelei - reteaua ARPA, in care lungimea maxima a unui pachet a fost fixata la 1024 biti, reteaua acceptand mesaje de maxim opt pachete. Reteaua divide mesajele in pachete pentru a fi transmise si le reasambleaza la destinatie; permite un singur mesaj in tranzit intre sursa si destinatie la un moment dat. Metoda de control al fluxului se bazeaza pe o cerere a mesajului urmator RFNM ('Request For Next Message'). Aceasta cerere circula prin retea sub forma unui pachet, inapoi la sursa mesajului. El este generat de nodul la care este conectat destinatarul mesajului, dupa ce mesajul complet este gata (in nod) pentru transmisie la destinatar. Utilizatorului sursa i se impune restrictia de a nu transmite un nou mesaj pana ce nu a receptionat un pachet RFNM.

b) in sarcina utilizatorilor - chiar si in reteaua ARPA mesajele de lungime mai mare decat 8192 biti trebuie divizate si reasamblate de catre utilizator.

II.6. Circuitul virtual

Pachetele care circula independent prin retea pot sosi la destinatie intr-o alta ordine decat cea in care au fost transmise. Pentru comunicatiile interactive care au loc prin schimbarea alternativa de mesaje de dimensiunea unui singur pachet in care fiecare partener asteapta pana primeste un pachet de la interlocutor inainte de a transmite propriul mesaj, nu exista nici o perturbare a secventei mesajelor. Problema secventialitatii apare insa atunci cand un partener transmite mai multe pachete fara a astepta raspuns din partea celuilalt dupa fiecare pachet transmis.

Atunci cand s-a propus realizarea de retele publice de comutare de pachete, cerinta principala exprimata de catre viitorii utilizatori a fost aceea de a se crea un sistem capabil sa pastreze automat secventa pachetelor.

Ca rezultat al acestei cerinte a aparut conceptul de circuit virtual.

Un circuit virtual are una din caracteristicile importante ale unui circuit real de comunicatii, aceea de a mentine secventa informatiilor. Un circuit real nu necesita conceptul de pachet, iar timpul de intarziere pentru fiecare bit pe care il transporta este constant, deci nu se pune problema pierderii secventialitatii. Un circuit virtual cu comutare de pachete pastreaza avantajele comutarii de pachete in ceea ce priveste conversia vitezei si intercalarea pachetelor, la care se adauga si trasatura utila a circuitului real de a pastra secventa pachetelor.

Odata cu aplicarea conceptului de circuit virtual se schimba si sensul controlului de flux. Daca un pachet nu este acceptat la destinatie, nici unul dintre pachetele care il urmeaza nu poate fi livrat. De aceea, in momentul in care reteaua a acceptat un numar de mesaje egal cu numarul de buffere de memorie care poate fi alocat acestui flux particular, trebuie sa inceteze primirea de noi pachete. Apare o noua problema, aceea a unui cuplaj strans intre fluxurile sursa - destinatie si destinatie - sursa, problema care trebuie rezolvata de catre retea prin inregistrarea in memorie, la fiecare capat, a unei informatii care sa ateste existenta circuitului virtual. Spre deosebire de comunicatiile realizate prin intermediul pachetelor individuale unde transportul acestora incepea imediat dupa accesarea retelei, un circuit virtual are nevoie de o procedura pentru stabilirea si respectiv eliberarea lui.

Necesitatea unui circuit virtual este adesea pentru un interval scurt de timp si circuitul este stabilit printr-o procedura similara celei din reteaua telefonica.

II.6.1. Metode de implementare a apelului virtual

O prima metoda de implementare a apelului virtual este prezentata in figura 2.5.

Aceasta prima metoda are avantajul ca mentine reteaua de comutare de pachete de baza foarte simpla si permite folosirea la maxim a capacitatii de dirijare pe rute diferite.

In acest caz reteaua ofera un transport simplu de pachete, dar i se adauga secventierea pachetelor ca o caracteristica suplimentara. Reteaua este capabila sa transporte pachete intre cei doi abonati A si B. Pachetele care circula intre cei doi abonati sunt de doua feluri: unele sunt pachetele care reprezinta informatiile schimbate de catre cei doi abonati, iar celelalte sunt pachete speciale cu rol in stabilirea, controlul si terminarea apelului. Pentru a le distinge, procedurile folosite la cele doua capete recunosc un numar de formate ale pachetelor speciale. Localizarile uzuale ale acestor proceduri (protocoale) sunt cele doua noduri de comutare la care sunt conectati cei doi abonati.

In exemplul ilustrat de figura 2.5 sunt puse in evidenta etapele necesare pentru stabilirea si achitarea unui apel, ceea ce reprezinta doar o singura secventa posibila din multe altele care includ refuzarea sau terminarea apelului de la celalalt capat.

Figura 2.5: Metoda de implementare a apelului virtual

Procedura de initiere a unui apel virtual incepe cu un pachet de cerere de apel de la abonatul A in care este specificata adresa destinatarului (B). Pachetul este receptionat si memorat de catre nodul local, iar cererea de apel corespunzatoare este transportata prin retea pana la nodul destinatie. Acesta transmite catre abonatul B o cerere de apel in care este specificata adresa apelantului. In cazul nostru, abonatul B raspunde cu un pachet semnificand acceptarea apelului. Nodul local b preia acest pachet si il transmite prin retea astfel incat abonatul A primeste un pachet de acceptare apel. In timpul acestui schimb de mesaje, stabilirea apelului a fost monitorizata de cele doua centre de comutatie de la capetele apelului. Urmeaza partea principala a apelului in care se realizeaza schimbul de mesaje intre abonati, schimbul de pachete fiind mentinut cu strictete in succesiunea corecta prin intermediul mecanismelor protocolului de circuit virtual. Sfarsitul conversatiei este anuntat prin transmiterea unui pachet de cerere de eliberare de la oricare dintre cei doi abonati. Pachetul este confirmat imediat de catre nodul local care, mai apoi, transmite prin retea informatia de eliberare catre celalalt capat. Urmeaza eliberarea tuturor resurselor care au conlucrat la realizarea circuitului virtual.

Alta metoda de implementare a apelului virtual presupune o retea capabila nu numai sa transporte pachetele de la sursa la destinatie, ci si sa mentina inregistrari ale cailor prin retea pentru fiecare apel virtual. Pentru fiecare apel stabilit, se gaseste o cale prin retea si o inregistrare a sa este mentinuta la fiecare nod de comutare intermediar astfel incat pachetele ce apartin aceluiasi apel vor urma aceeasi cale. In acest mod circuitul devine un circuit real prin retea, acest concept purtand numele de comutare de canale virtuale.

Pachetul de cerere de apel virtual este lansat de catre abonatul apelant. Se genereaza un pachet special care gaseste o cale prin retea catre abonatul apelat folosind o procedura de dirijare ce poate fi similara uneia folosite in retele care asigura un transport de tip datagram. Acest pachet special lasa cate o inregistrare a caii urmate in fiecare nod intermediar de comutare prin care trece pana la destinatie. Pachetul care intoarce mesajul de acceptare a apelului va urma aceeasi cale in sens invers, toate pachetele ulterioare ale conversatiei urmand acelasi drum.

Daca are loc o cadere a unui nod sau a unei linii de-a lungul caii, aceasta duce la terminarea apelului.

Metoda prezinta insa si un avantaj. Pachetele care circula prin retea in mod individual trebuie sa posede adresa completa a destinatiei lor. In cazul transmiterii lor pe o ruta fixa, adresa completa nu mai este necesara deoarece ruta reprezinta o cale conectata. Intr-un nod de comutare evidenta conexiunilor apelurilor virtuale este pastrata printr-o tabela ce arata care cu care din aceste numere de legatura este conectat. Rezulta ca un pachet este necesar sa contina numai o adresa de legatura care este semnificativa numai pentru linia pe care este transmis. Figura 2.6 prezinta modul in care aceasta adresa face apel la tabela de conexiuni care determina identitatea liniei de iesire si noua sa adresa pe acea linie.

Figura 2.6: Metoda de implementare a apelului virtual prin comutare de canale.

O facilitate oferita de retelele cu circuite virtuale este circuitul virtual permanent. In acest caz este stabilit un circuit virtual pe durata unui acord intre abonat si administratia retelei si este disponibil pentru a transmite pachete in ambele directii in orice moment de timp. Acest circuit are toate caracteristicile unui circuit virtual, dar lipsesc procedurile de stabilire si eliberare. Daca se considera metodele de implementare, se observa ca circuitul virtual permanent ocupa aceleasi tabele si proceduri pe care le necesita un apel.

SERVICIUL MULTICAST

III.1. Introducere in multicast

Serviciu multicast - transmiterea unui pachet unui set de destinatii, in loc de o singura destinatie.

Retele locale (Ethernet si Token Ring) ofera un serviciu care a fost exploatat de multe aplicatii si sisteme distribuite. Cand aceste retele sunt interconectate pentru a forma o interretea, serviciul multicast

• nu este oferit in afara unei retele sau

este oferit intr-o maniera care limiteaza semnificativ dezvoltarea interretelei.    Serviciu multicast furnizat de majoritatea retelelor locale este un serviciu datagram (nu este orientat pe conexiune).

Este realizat cu ajutorul unor algoritmi care iau forma unor extensii ale unor algoritmi de rutare de nivel retea, foarte utilizati in retelele de datagrame: algoritmul vectorului distanta si algoritmul arborelui de acoperire. Ca si algoritmii de baza, algoritmii extinsi pot fi combinati ierarhic pentru a furniza un serviciu multicast peste retele largi, eterogene.

III.1.1. Avantajele multicastului

Un serviciu multicast ofera aplicatiilor retelei doua avantaje importante:

Livrare eficienta multi-destinatie. In loc sa trimit cate o copie catre mai multe destinatii, transmisia multicast reduce incarcarea la transmisie a emitatorului si, depinzand de implementare, poate reduce incarcarea retelei si timpul necesar pentru toate destinatiile de a receptiona informatia. Exemple de aplicatii care pot beneficia de avantajele oferite de livrarea multi-destinatie:

• actualizarea tuturor copiilor unui fisier multiplicat sau a unei baze de date;
• transmitere de pachete audio, video, sau date catre toti participantii la o conferinta mediata de calculatoare;
• raspandirea unor rezultate intermediare catre un set de procesoare care suporta o activitate distribuita.

• Livrare sigura catre destinatii necunoscute. Un set de destinatii poate fi identificat de o singura adresa de grup, (in loc de o lista de adrese individuale), care este utilizata pentru a atinge una sau mai multe destinatii a caror adresa individuala este necunoscuta transmitatorului, sau ale caror adrese s-au modificat in timp. Are loc ceea ce se numeste adresare logica sau adresare independenta de locatie.

Datorita acestor avantaje multicastul a cunoscut o dezvoltare in retelele care sunt capabile sa il suporte, incepand initial cu retelele locale, dar si cu retele de pachete radio, terestre sau prin satelit.

Extinderea serviciului multicast peste o interretea are urmatoarele avantaje:

• Va usura migrarea aplicatiilor si sistemelor distribuite bazate pe multicast dintr-o retea la un mediu interretea.

• Va permite aplicatiilor interretea existente sa devina mult mai eficiente si mai robuste.
• Va permite noi clase de aplicatii care sa fie suportate de interretelele de datagrame existente.

In descrierea algoritmilor prezentati vor fi utilizati urmatorii termeni cu urmatorul inteles:

Subretea: un canal de comunicatie sau un mediu prin care doua sau mai multe entitati pot schimba pachete. Exemple sunt: retele locale, linii seriale punct-la-punct sau canale satelit broadcast.

Host: o entitate care actioneaza ca o sursa sau o destinatie de pachete.

Ruter: o entitate care transmite pachete intre subretele, astfel incat hosturile pot atinge destinatii din retele diferite de cea in care se gasesc.

Nivel subretea: nivelul protocolului care furnizeaza serviciul de livrare a pachetelor catre si de la alte entitati atasate aceleeasi subretele.

Nivelul interretea: Nivelul protocolului care furnizeaza servicii de livrare a pachetelor de la si spre entitati atasate oriunde in interretea.

Nivelurile superioare: nivelurile protocolului sau aplicatiile peste nivelul interretea care sunt ultimile surse sau destinatii ale pachetelor.

In descrierile urmatoare ale algoritmilor de rutare multicast se fac urmatoarele ipoteze despre serviciile oferite de catre interfetele de servicii subretea si interretea:

• Interfata serviciului  subretea ofera un serviciu datagram nivelului interretea. Nivelul subretea nu garanteaza faptul ca pachetele nu vor fi pierdute, deteriorate, duplicate sau reordonate in tranzit, dar astfel de fenomene se presupune ca vor fi putin frecvente.
• Interfata serviciului subretea ofera un serviciu multicast nivelului interretea. Acest fapt permite nivelului interretea sa trimita un singur pachet catre interfata serviciului subretea pentru a fi livrat catre un set arbitrar de destinatii in subretea. Interfata hostului pentru astfel de retele se presupune ca include  un filtru de adrese multicast care sa recunoasca si sa ignore pachetele destinate unei adrese multicast in care hostul nu este interesat, fara a intrerupe procesarile locale. O interfata ruter a unei astfel de retele se presupune ca este capabila de receptionarea pachetelor destinate oricarei adrese dintr-un sir de adrese multicast, fara identificarea explicita a fiecarei adrese din acea lista.

III.1.2.    Protocoale de rutare

Un protocol de comunicatie este un set de reguli si formate (semantice si sintactice) prin care se reglementeaza schimbul de informatii intre doua entitati aflate in acelasi sistem sau in sisteme diferite (termenii 'entitate' si 'sistem' sunt folositi intr-un sens foarte general).

O entitate este o componenta a unui sistem capabila sa transmita sau sa receptioneze informatii. Exemple de entitati sunt: programe de aplicatie-utilizator, servicii etc. Un sistem este un obiect fizic distinct care contine una sau mai multe entitati. Exemple de sisteme sunt: echipamente terminale, retele de telecomunicatii etc.

Pentru ca doua entitati sa comunice cu succes, ele trebuie sa vorbeasca aceeasi limba. Ce se comunica, cand si cum se comunica, trebuie sa fie conforme cu conventiile mutual acceptate de catre entitatile implicate in comunicatie, conventii care definesc un protocol de comunicatie.

III.1.2.1 Elementele unui protocol

Elementele cheie ale unui protocol sunt:

• sintaxa, care include formatul datelor, formatul mesajelor, modul de codare;
• semantica, care include informatia de control, detectarea si corectia erorilor;
• sincronizarea, care include selectarea vitezei de transfer a informatiei si ordonarea datelor transmise.

Dupa ce a fost introdus conceptul de protocol, poate fi prezentat acum conceptul de arhitectura de comunicatii bazata pe protocoale.

Deoarece comunicatia intre doua entitati din sisteme diferite nu mai poate fi controlata doar de un singur procesor avand un singur program de aplicatie, au fost create protocoale orientate pe aplicatie, precum si protocoale de acces la retea. In locul unui singur protocol se foloseste un set structurat de protocoale care implementeaza o arhitectura de comunicatii bazata pe protocoale.

III.1.2.2 Functiile unui protocol de comunicatie

Un protocol de comunicatie asigura urmatoarele functii:

• furnizeaza mijloacele de identificare fara ambiguitate a inceputului si sfarsitului fiecarui element de protocol (cadru, mesaj etc.);
• furnizeaza si trateaza elementele de protocol care comporta anumite comenzi ca, de exemplu, interogarea si initializarea echipamentelor terminale;
• permite identificarea extremitatilor legaturii (adresele logice);
• detecteaza si, in anumite cazuri, corecteaza erorile de transmisie conform unor proceduri speciale (retransmisii, de exemplu);
• asigura ordinea corecta a blocurilor de date;
• furnizeaza echipamentelor terminale mijloacele pentru controlul fluxului de date.

Un aspect fundamental al arhitecturii de comunicatii bazata pe protocoale este acela ca, la fiecare nivel al arhitecturii, opereaza unul sau mai multe protocoale si ca doua protocoale de acelasi nivel (aspectul stratificarii va fi detaliat in continuare), dar apartinand unor sisteme diferite, coopereaza in vederea realizarii functiei de comunicatie.

III.1.2.3. Protocoalele de rutare multicast

Protocoalele de rutare multicast permit expedierea datagramelor (mod de transmisie a datelor prin care oricare fragment al mesajului sa fie expediat in mod aleator urmand ca receptorul sa le reasambleze in ordinea corecta) multicast pretutindeni spre un TCP/IP Internet.

In general, aceste protocoale expediaza datagrama pe baza doar a adreselor sursa/destinatie. In plus, datagramele pot fi trimise spre mai multi membrii multicast, atat timp cat se cere ca datagramele sa fie duplicate si trimise spre mai multe interfete.

Protocoalele de rutare multicast sunt mai putin dezvoltate decat protocoalele capabile sa expedieze IP unicast. Trei protocoalele de rutare multicast au fost documentate pentru TCP/IP.

Acestea sunt:

DVMRP- Distance Vector Multicast Routing Protocol;

MOSPF-Multicast extension for OSPF;

PIM-Protocol Independent Multicast.

Figura 7.1: Serviciul de livrare multicast IP.

Un protocol de membri de grup este implementat ruterelor pentru ca acestea sa ia cunostinta despre existenta unor membri de grup direct atasati la subretea. Cand un nou membru se alatura grupului multicast, el trimite un mesaj de adeziune la grup, prin care anunta ca doreste sa receptioneze si el traficul multicast. In acest caz, va aparea o noua ramura in arborele de livrare multicast.

INSTRUCTIUNI PENTRU UTILIZARE

A INSTALATIILOR ELECTRICE DE JOASA TENSIUNE

SI INTERVENTIA LA ACESTEA

Interventiile la instalatiile electrice se fac numai de catre persoane calificate in meseria de electrician. Este strict Interzisa Interventia, persoanelor neautorizate la instalatiile electrice. Autorizarea personalului pentru desfasurarea activitati la instalatiile electrice In exploatare se face potrivit regulilor stabilite de furnizorul de energie electrica.

Prin instalatie electrica de joasa tensiune se intelege instalatia ia care tensiunea intre fiecare faza si pamant, in regim normal de functionare, nu depaseste 250 V.

In cazul echipamentelor electrice mobile sau transportabile, respectiv acelea care sunt conectate la surse de curent printr-un racord mobil (cablu, cordon de alimentare) se vor respecta urmatoarele reguli:

alimentarea cu energie electrica a echipamentelor (aparatelor etc.) se va reaiiza numai prin racordurile,cablurile,cordoanele livrate de furpizorul (fabricantul) acestora, care trebuie sa se gaseasca in perfecta stare de functionare, fara taieturi, julituri, rosaturi, cu fisele si stecherul in buna stare (nesparte, nefisurate);

in cazul in care se constata defectiuni ale prizelor, echipamentului sau coordonatelor si racordurilor, ce pot conduce la accidentare prin electrocutare se va scoate imediat de sub tensiune alimentarea, dupa caz, de ia intrerupatorul care alimenteaza priza respectiva, iar echipamentul, aparatul, racordul, etc. va ti retras la magazie in vederea repararii, astfel incat sa nu poata fi utilizat de persoane neavizate;

pozarea cablurilor (cordoanelor) de alimentare trebuie facuta astfel incat sa nu se deterioreze invelisurile exterioare prin frecare sau sa poata fi agatate de persoane in trecere prin zona. In nici un caz pozarea nu se va face in locuri (de exemplu pe pardoseala) in care cablurile pot fi traversate, agatate si rupte de mijloacele de transport.

cablurile (cordoanele) de alimentare nu vor ti expuse in locurile de racordare (fise si echipamente) unor solicitari la tractiune, forfecare, rasucire si/sau strivire ;

la locurile de racordare a conductoarelor de protectie (acolo unde acestea exista) trebuie prevazuta o rezerva suficienta pentru ca in cazul smulgerii racordului, ele sa fie solicitate ultimele;

in zonele de amplasare a prizelor, in fata peretelui sau pe pardoseala, dupa caz, este necesar sa existe un spatiu liber, degajat pentru a nu se impiedica manevrarea fiselor;

este interzisa utilizarea prizelor si fiselor cu contacte indoite, murdare sau corodate;

este interzisa conectarea echipamentelor prin introducerea conductoarelor direct in priza, fara fise;

utilizarea dispozitivelor de conectare cu capacele deteriorate sau lipsa, este interzisa.

In beciuri, subsoluri si alte spatii cu grad mare de umiditate si cu pericol crescut de electrocutare se vor utiliza numai echipamente electrice portabile special construite pentru astfel de medii se va face alimentarea cu tensiune redusa, nepericuloasa de 24-65 V, dupa caz.

Prizele montate pe circuitul cu tensiune redusa trebuie sa fir de forme diferite fata de cele cu tensiune mare.

In locurile de munca foarte periculoase nu se vor introduce decat echipamentele portabile si cablurile acestora prin care se alimenteaza cu tensiune redusa, sursele de alimentare (transformatorul de separare) fiind obligatoriu amplasate in afara zonei periculoase.

In caz de electrocutare a unei persoane se va proceda in felul urmator:

cea mai mare atentie se va acorda scoaterii de sub actiunea curentului efectric, astfel incat operatiunea de salvare sa nu conduca la electrocutarea salvatorului; pentru aceasta se va proceda ta scoaterea tensiunii in zona, de la intrerupatorul general;

daca scoaterea de sub tensiune necesita timp, defavorizand operativitatea interventiei (ceea ce pericliteaza viata electrocutatului) se va proceda la utilizarea oricaror materiale sau echipamente electroizolante care sunt ia indemna, astfel incat persoana accidentata sa fie indepartata de zona de pericol (operatiune admisa numai la joasa tensiune) cu mare atentie de a nu se atinge corpul salvatorului de ce! a! electrocutatului;

succesul actiunii de prim ajutor in caz de electrocutare depinde de rapiditatea cu care se actioneaza si de competenta celor prezenti in acel moment;

se procedeaza ta determinarea starii accidentatului; daca din circumstantele producerii accidentului nu au rezultat vatamari si leziuni care ar contraindica intr-un mod evident miscarea si deplasarea accidentatului ( ca de exemplu cadere cu leziuni grave, fracturi sau hemoragii) se va proceda la respiratie artificial a sau reanimare cardio-respiratorie. Este preferabil ca anterior sa se desfaca hainele la gat, piept si zona abdominala si sa se verifice starea respiratiei si existenta pulsului.

orice electrocutat va fi transportat la spital pentru supraveghere medicala, deoarece ulterior pot surveni tulburari de ritm cardiac.

INSTRUCTIUNI DE PROTECTIE

in timpul lucrului la calculator

Exista unele masuri de prevedere care trebuie luate pentru a nu dauna atat calculatorului cat si utilizatorului.

Masuri pentru buna functionare a calculatorului

Calculatorul trebuie conectat la reteaua de curent electric printr-o priza cu impamantare. Cablurile de alimentare sa fie bine legate si protejate

Daca reteaua de curent electric prezinta fluctuatii de tensiune si, in consecinta, de frecventa, se recomanda utilizarea unei surse neintrerupte de curent electric care sa asigure un timp minim de salvare a fisierelor si de inchidere corecta a calculatorului (UPS). Fluctuatiile de tensiune pina la opriri si porniri bruste pot duce la distrugerea hard-disk-ului, prin deteriorarea mecanicii bratelor cu capete de citire / scriere. Acestea pot "cadea" pe sufrafata discului si cum acesta se roteste, vor actiona ca niste pluguri, distrugandu-l.

Nu se recomanda inchiderea si deschiderea calculatorului in mod frecvent intr-un interval scurt de timp, pentru a preveni eventualele socuri electrice.

Trebuie verificat periodic sistemul de racire al microprocesorului (cooler) , deoarece microprocesorul este compus din componente care realizeaza emisii termice ce produc o incalzire a pastilei de siliciu si pot aparea dilatari. De asemenea, periculoasa si racirea sub un anume prag a mediului ambiant, putandu-se produce fisuri prin contractare. In concluzie, microprocesorul trebuie ferit de orice variatie de temperatura care ar putea aparea la pornirea acestuia.

Nu trebuie puse in lucru dischete imediat ce au fost aduse dintr-un mediu rece. De asemenea, acestea nu se depoziteaza pe carcasa, langa boxe sau in spatele monitorului.

Mediul in care lucreaza calculatorul trebuie ferit de praf, care se poate strecura si infunda cooler-ul sau filtrele hard-disk-urilor.

In situatia in care se desface carcasa si se ating componentele din interior, trebuie ca persoana respectiva sa fie descarcata electrostatic, pentru a nu produce scurtcircuite pe placile interioare ale calculatorului .

Pentru o protectie a monitorului este recomandabila setarea optiunii de a trece in starea stand by pe timpul cat nu lucreaza, in loc de a folosi un screen saver.

Masuri de protectie pentru utilizator

Un prim element caruia trebuie sa i se acorde atentie este campul magnetic creat in jurul calculatorului, mai ales cel creat de monitor de tip CRT si de unitatile de discuri magnetice. Campul creat de monitor are cca. 32 mG si are o arie mai mare in spatele acestuia. Astfel este daunatoare asezarea monitoarelor pe sistemul clasei de elevi. De asemenea, in spatele monitorului nu se vor tine benzi sau discuri magnetice si nici nu va sta in mod obisnuit vreo persoana.

Amplasarea monitorului fata de sursa de lumina a incaperii in care se lucreaza este foarte important pentru ochi. O combatere defectuoasa a luminii incaperii cu emisia luminoasa a monitorului duce la tulburari de vedere.

Monitorul trebuie sa dispuna de protectie la radiatii. De asemenea, este necesara utilizarea ecranelor de protectie pentru monitoarele tip CRT.

Pozitia pe scaun este dreapta, trunchiul fiind pozitionat fata de picioare in unghi drept, cu spatele sprijinit de spatar. Este bine a se folosi scaune reglabile.

Trebuie asigurate aerisirea buna a camerei de lucru si o temperatura moderata.

Ergonomie

In aceasta categorie sunt cuprinse acele elemente care duc la crearea unui mediu sanatos de lucru, si anume:

pastrarea unei distante optime fata de monitor (recomandat 60 de cm), pentru a evita afectarea ochilor;

pozitionarea adecvata a monitorului, mouse-ului si tastaturii;

utilizarea unor scaune reglabile;

distanta adecvata pentru genunchi si coapse de la birou la terminal ;

tastatura ergonomica cu un design ce permite o pozitionare corecta a mainilor;

luminozitate si aerisire buna a incaperii;

pauze de 10 minute dupa fiecare 50 de minute in fata calculatorului ;

antebratele si coapsele trebuie sa fie orizontale, coatele apropiate de corp astfel incat sa formeze un unghi de 90s cu antebratul. Spatele se tine drept si talpile sprijinite in intregime pe podea;

degetele se tin usor curbate pe tastatura iar tastele se ating usor, fara brutalitate;

ecranul monitorului se va curata eliminandu-se orice pata, reflexie sau stralucire. Contrastul si luminozitatea monitorului se vor regla convenabil. Se vor elimina sursele de zgomot.

cablurile de alimentare sa fie bine reglate si protejate;

dotarea ferestrelor cu jaluzele pentru a evita stralucirea sau reflexia luminii;

asigurarea existentei unei surse de lumina pentru a evita oboseala ochilor;

intreruperi frecvente ale lucrului la calculator (se recomanda privitul unei plante sau iesirea la aer curat).

v    Tatiana Radulescu ,,Sistemul de comutatie digitala EWSD'' Romtelecom 1993

v    Sorina Zahan ,,Telefonie digitala in retelele de telecomuncatii'' editura Albastra 1989

v    Tatiana Radulescu ,,Telecomunicatii'' editura teora 1998

v    Gheorge Airinei ,,Echipamente electronice pentru telecomunicatii'' editura E.D.P. 1982

v    Joachim Tisol ,,G.S.M. Retea si servicii'' editura Teora 1999

v    Titu Bejenescu ,,Sisteme personale de comunicatie'' editura Teora 2000

v    Silvia Nissim ,,Comutatia electronica in centralele telefonice automate'' Ministerul transporturilor si telecomunicatiilor 1977

v    Gheorghe Stefan ,,Circuite si sisteme digitale'' editura Tehnica

v    Winn L. Roseh ,,Totul despre hardware'' editura Teora 1988

v    Gheorghe Toacse, Dan Nicula ,,Electronica digitala'' editura Teora 1996

v    V. Doicaru ,,Transmisiuni prin fibre optice'' editura Militara 1994