Rețele de calculatoare

Sistemul Internet este format dintr-un numar de retele interconectate care suporta comunicatii intre calculatoare folosind un set de protocoale Internet. Aceste protocoale includ Internet Protocol (IP), Internet Control Messages Protocol (ICMP), Internet Grup Management Protocol (IGMP), si o varietate de protocoale de nivel aplicatie si transport ce depind de acestea.

Toate protocoalele Internet folosesc IP ca mecanism de baza pentru transportul datelor. IP este un protocol de comunicatie de tip datagrama sau care nu se bazeaza pe conexiune si include facilitati pentru adresare, specificatii despre tipul serviciului, fragmentarea si reasamblarea pachetelor si securitate. ICMP si IGMP sunt considerate ca fiind parti integrante ale IP, de altfel ele sunt arhitectural, nivele peste IP. ICMP furnizeaza rapoarte privind erorile de transmisie, controlul fluxului, primul gateway si alte functii privind mentenanta si controlul comunicatiei. IGMP furnizeaza mecanisme prin care host-urile si router-ele se alatura si parasesc un grup multicast.

Siguranta transferurilor de date este data in Internet de protocoalele nivelului transport si anume de Transmission Control Protocol (TCP), care furnizeaza retransmisia intre sursa si destinatie, resegmentarea si controlul conexiunii. Serviciile care nu se bazeaza pe conexiune de nivel transport sunt oferite de User Datagram Protocol (UDP).

Figura 1.1 Suita de protocoale Internet acopera toate nivelele modelului OSI.

Protocoalele Internet au fost dezvoltate la mijlocul anilor 1970, cand DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) a devenit interasata de realizarea unei retele cu comutarea pachetelor care ar fi facilitat comunicatia intre diverse sisteme informatice ale institutiilor de cercetare. Avand in minte scopul unei conectivitati heterogene, DARPA a finantat cercetarea Universitatii Stanford si a companiei BBN (Bolt, Beranek si Newman). Rezultatul acestui efort de cercetare a fost suita de protocoale Internet, completata la sfarsitul anilor 1970.

TCP/IP a fost inclus mai tarziu cu Berkeley Software Distribution (BSD) UNIX si a devenit apoi fundamentul pe care se bazeaza Internetul si World Wide Web (WWW).

Documentatia despre protocoalele Internet (incluzand protocoalele noi sau revizuite) si politici este specificata in raportul tehnic numit Request For Comments (RFCs), ce a fost publicat si apoi revizuit de comunitatea Internet. Protocolul revizuit a fost publicat din nou in RFCs. Pentru a ilustra scopul protocoalelor Internet, Figura 1.1 reprezinta o schema a protocoalelor din suita protocolului Internet si nivelele corespunzatoare lor din modelul OSI.

1.1 Protocolul Internet.

Protocolul Internet se afla la baza comunicatiei in Internet. Functiile sale includ:

- definirea de datagrame, care sunt unitatea de baza a transmisiei in Internet;

- definirea schemei de adresare in Internet;

- transmiterea datelor intre nivelul Network Access si nivelul Transport;

- rutarea datagramelor catre host-ul aflat la distanta;

- realizarea fragmentarii si reasamblarii datagramelor.

Inainte de descrierea in detaliu a acestor functii, sa analizam cateva caracteristici ale IP. Intai, IP este un protocol care nu se bazeaza pe conexiune. Acest lucru inseamna ca IP nu schimba informatii de control ("handshake") pentru a stabili o conexiune intre sursa si destinatie inaintea transmiterii de date. In contrast, un protocol orientat pe conexiune schimba informatii de control cu sistemul aflat la distanta pentru a verifica daca este gata sa primeasca date inainte de a transmite vreuna. Cand conexiunea (prin ("handshake") este realizata, sistemul spune ca a stabilit conexiunea. Protocolul Internet se bazeaza pe protocoale ale altor nivele pentru stabilirea conexiunii daca acestea necesita servicii orientate pe conexiune.

De asemenea, IP se bazeaza pe protocoale ale altor nivele pentru detectarea si corectarea erorilor. IP este uneori numit un protocol incert pentru ca nu contine coduri de detectare si corectare a erorilor. Asta nu inseamna ca acest protocol nu poate fi considerat sigur. Putem conta pe faptul ca IP poate transmite in siguranta datele intr-o retea, dar nu va verifica daca datele au fost corect receptionate. Protocoalele altor nivele ale arhitecturii TCP/IP furnizeaza aceasta verificare atunci cand este ceruta.

1.1.1 Datagrama

Protocoalele TCP/IP au fost dezvoltate pentru a transmite date in reteaua ARPANET, care este o retea cu comutarea pachetelor. Un pachet este un bloc de date care contine si informatiile necesare pentru livrare - intr-o maniera asemanatoare cu scrisoarea postala, care are adresa scrisa pe plic. O retea cu comutarea pachetelor foloseste informatia continuta in pachete privind adresa, pentru a comuta pachetele de pe un nivel fizic pe altul, transmitandu-le apoi mai departe spre destinatia finala. Fiecare pachet strabate reteaua independent de oricare alt pachet.

Datagrama este un format de pachet definit de Protocolul Internet. Figura 1.2 reprezinta o datagrama IP. Primele 5 sau 6 cuvinte de 32 biti ai datagramei reprezinta informatii de control si se numesc header. Implicit, header-ul are o lungime de 5 cuvinte, al 6-lea fiind optional. Din cauza ca lungimea header-ului poate fi variabila se include un camp numit IHL (Internet Header Length - lungimea header-ului internet) care indica lungimea exacta a acestuia. Header-ul contine toate informatiile necesare livrarii pachetului.

Protocolul Internet livreaza datagrama verificand adresa destinatie din al 5-lea cuv al header-ului. Adresa destinatie este o adresa IP v4 standard de 32 de biti care identifica reteaua destinatie si host-ul respectiv.

Daca adresa destinatie este adresa unui host din reteaua locala, pachetul este livrat direct destinatiei. Daca adresa destinatie nu face parte din reteaua locala, pachetul este trimis la un gateway pentru a fi livrat. Gateway-urile sunt dispozitive care comuta pachete intre diferite retele fizice. Decizia privind ce gateway se va folosi se numeste rutare. Router-ele (gateway-urile) iau decizii de rutare pentru fiecare pachet individual ce trebuie transmis.

Figura 1.2 Formatul unei datagrame IP

1.1.2 Rutarea datagramelor

In modelul Internet, retelele constituente sunt interconectate prin echipamente specifice numite router-e sau IP router-e. Istoric, router-ele au fost initial realizate cu soft-uri de comutare a pachetelor ce rulau pe echipamente nespecializate. Deoarece, in timp, implementarea de hardware a devenit mai ieftina, iar cerintele privind performantele au