Datorită diversităţii reţelelor de calculatoare, în procesul de clasificare a acestora se regăsesc mai multe criterii, şi anume:răspândirea geografică a sistemelor de calcul, arhitectură, topologie, modelul de comunicare (standardul de comunicare)
1. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de răspândirea geografică a sistemelor de calcul
În funcţie de răspândirea geografică a sistemelor de calcul din cadrul unei reţele de calculatoare se disting patru categorii de reţele:
Reţelele LAN (local area network-retea cu acoperire locală) – au o extindere relativ redusă (de la câţiva centimetri până la 1 kilometru distanţă între calculatoare). Se regăsesc în general la nivelul unei camere sau a unei clădiri şi sunt implementate adesea în cadrul organizaţiilor.
Reţelele MAN ( Metropolitan Area Network – Reţea cu acoperire metropolitană )– sunt extinse la nivelul unui oraş, suprafaţa lor variind între 1 şi 10 kilometri pătraţi. Adesea sunt constituite de către furnizorii de Internet şi sunt utilizate de către clienţii acestora.
Reţelele WAN ( Wide Area Network – Reţea cu acoperire vastă) – sunt extinse la nivelul unei regiuni, chiar la nivel naţional şi continental.
Reţelele GAN ( Global area network – Reţea cu acoperire globală )– se extind la nivel global, acoperind întreaga suprafaţă a planetei. În această categorie de reţele intră şi Internet-ul, alături de reţelele companiilor multinaţionale sau a organizaţiilor mondiale.
2. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de arhitectură
În funcţie de arhitectura lor, reţele de calculatoare se clasifică în:
Reţele peer to peer – reprezintă acele reţele de calculatoare în care fiecare nod (sistem de calcul) este investit cu capabilităţi şi responsabilităţi similare. Astfel, fiecare utilizator al reţelei are drepturi egale cu ale celorlalţi. Adesea, această categorie de reţea este implementată la nivelul unei organizaţii mici, are o extindere locală (LAN) şi un număr mic de utilizatori. Principalul dezavantaj îl constituie lipsa securităţii informaţiilor, dar datorită numărului mic de utilizatori, efectele acestuia sunt limitate.
Reţele client/server – utilizează două tipuri de calculatoare, respectiv:
- Server – reprezintă acel nod din reţea care oferă servicii celorlalte noduri ale reţelei;
- Client – reprezintă acel nod din reţea care utilizează serviciile oferite de un server.
În cadrul unei reţele care are implementată arhitectura client/server, orice sistem de calcul poate îndeplini funcţiunea de server sau de client, după cum sunt solicitate şi/sau oferite serviciile. Serviciile oferite de un server pot fi:
- Servicii de transfer al fişierelor – server ftp;
- Servicii de poştă electronică – server POP3, IMAP, SMTP etc.;
- Servicii de conectare la Internet – server PROXY;
- Servicii web – server web (IIS, APACHE etc);
- alte servicii.
Serviciile în cadrul acestei reţele sunt oferite de către aplicaţii specializate, aplicaţii care poartă denumirea generică server. Acestea sunt instalate pe sistemele de calcul din reţea şi sunt folosite de către toţi utilizatorii autorizaţi ai reţelei respective. Datorită faptului că o aplicaţie de tip server necesită resurse hardware considerabile, acestea se instalează de obicei pe un calculator care dispune de aceste resurse şi care primeşte denumirea de server.
Celelalte sisteme de calcul, care utilizează serviciile oferite de un server, necesită instalarea unor aplicaţii care să poată prelucra serviciile, numite aplicaţii client. Acestea, în general, nu necesită resurse hardware deosebite.
După cum se poate observa, prin arhitectura client/server se realizează o bună distribuţie a resurselor în reţea, fiind necesare puţine noduri care să dispună de resurse hardware mai performante (server-ele), restul sistemelor de calcul putând dispune de un minim de astfel de resurse. Acest lucru conduce la minimizarea costurilor de implementare şi maximizarea randamentului de prelucrare a datelor.
3. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de topologie
Prin topologia unei reţele de calculatoare se înţelege modul de amplasare a acestora în spaţiu. În funcţie de acest criteriu se disting următoarele categorii de reţele:
Reţele de tip magistrală (bus) – conectarea tuturor sistemelor de calcul şi a tuturor echipamentelor se face liniar prin intermediul unui cablu numit trunchi. Toate datele sunt transmise în toată reţeaua, dar sunt recepţionate doar de calculatorul sau dispozitivul căruia îi sunt destinate. La capetele trunchiului de reţea se montează câte un dispozitiv numit terminator, cu scopul de capta semnalele libere, respectiv semnalele care nu au fost recepţionate de nici un nod din reţea.
Avantaje:
- necesită o infrastructură simplă şi puţin costisitoare;
- conferă independenţă funcţională fiecărui calculator sau echipament conectat în reţea;
Dezavantaje:
- funcţionarea reţelei presupune neapărat şi funcţionarea trunchiului sau magistralei. Dacă apare o defecţiune la magistrală, calculatoarele şi echipamentele din cadrul acesteia nu mai pot comunica între ele.
- Datorită faptului că semnalul se difuzează în toată reţeaua, există pericolul interceptării acestuia de către utilizatori neautorizaţi, deci nu conferă o securitate fizică a comunicaţiei.
Reţele de tip stea (star) – conectarea tuturor sistemelor de calcul, precum şi a echipamentelor periferice se face prin intermediul unui dispozitiv special numit concentrator sau hub. Astfel fiecare nod din reţea are legătură directă cu hub-ul, realizându-se astfel o legătură permanentă între nodurile reţelei. Reţeaua funcţionează atât timp cât nodul central este în funcţiune, fiecare nod al reţelei fiind independent de celelalte noduri.
Avantaje:
- Oferă un control centralizat al traficului prin reţea;
- Oferă independenţă nodurilor reţelei.
Dezavantaje
- Necesită o infrastructură de comunicaţii costisitoare (se utilizează cablaje pe distanţe mari, plus concentratorul care reprezintă un echipament utilizat doar la centralizarea traficului);
- Funcţionarea reţelei este dependentă de funcţionarea concentratorului.
Reţele de tip inel (ring) – toate sistemele de calcul sunt interconectate între ele în stilul conectării în topologia magistrală, doar că primul şi ultimul sunt unite formându-se astfel o buclă (inel). Informaţia se transmite de la un nod la următorul, într-un singur sens. Avantajele şi dezavantajele sunt aceleaşi ca la reţelele de tip magistrală, cu o completare, şi anume că reţele de tip inel oferă un grad ridicat de securitate privind transferul informaţiilor în şi din exterior, prin simplu fapt că acest transfer nu se poate realiza.
Reţele de tip arbore (tree) – această categorie de reţele combină topologia reţelelor de tip magistrală cu cea de tip stea. Specific acestei topologii este magistrala centrală, respectiv un cablu denumit backbone- termen provenit din limba engleză, care în traducere reprezintă coloana vertebrală având înţelesul unui stâlp de susţinere sau a unui schelet pe care începe o construcţie, o dezvoltare a unei infrastructuri . Pornind de la acest cablu, se dezvoltă strucuturi de reţele de tip stea şi/sau de tip magistrală, formându-se astfel reţeaua de tip arbore. Această topologie este cel mai des întâlnită la reţelele metropolitane, mai ales în cadrul companiilor furnizoare de servicii Internet. Aceste companii dezvoltă propriile reţele de cablaje, aşa-numitele backbone-uri, la care se conectează clienţii serviciilor de Internet. Aceştia dispun de reţele locale proprii, cu arhitectură şi topologie proprie, astfel constituind împreună o reţea metropolitană de tip arbore. Principalul dezavantaj al acestui tip de reţele îl constituie dependenţa de elementul structural central (backbone), fără de care nici un nod al reţelei nu poate beneficia de conectivitate totală.
4. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de modelul de comunicare (standardul de comunicare)
O reţea de calculatoare este alcătuită dintr-un ansamblu de mijloace de transmisie şi de sisteme de calcul utilizate pentru a realiza atât funcţii de transport a informaţiei, cât şi funcţii de prelucrare a acesteia. Dar fiecare sistem de calcul prezintă un mod specific de stocare a informaţiei şi de interfaţare cu exteriorul. Astfel, o reţea de calculatoare care interconectează diferite sisteme de calcul poate funcţiona în bune condiţii numai dacă există o convenţie care stabileşte modul în care se transmite şi se interpretează informaţia. Această convenţie poartă numele de protocol.
Un protocol este un set de reguli şi convenţii ce se stabilesc între participanţii la o comunicaţie în vederea asigurării bunei desfăşurări a comunicaţiei respective; sau protocolul este o înţelegere între părţile care comunică asupra modului de realizare a comunicării.
Pe parcursul evoluţiei comunicaţiei între calculatoare au fost elaborate mai multe familii de protocoale. Cele mai importante sunt modelul de referinţă ISO / OSI şi modelul de referinţă TCP / IP.
Modelul OSI (Open Systems Interconnection) pentru reţele, propus de ISO (International Standard Organization), ca un prim pas către standardizarea internaţională a protocoalelor folosite pe diferite niveluri, se ocupă de conectarea sistemelor deschise comunicării cu alte sisteme. Modelul OSI conţine şapte niveluri: fizic, de legătură date, reţea, transport, sesiune, prezentare, aplicaţie (vezi figura nr. 4.9). Acest model nu reprezintă în sine o arhitectură de reţea deoarece nu specifică serviciile şi protocoalele utilizate la fiecare nivel, ci arată numai ceea ce ar trebui să facă fiecare nivel.
Nivelul fizic se ocupă de transmiterea biţilor printr-un canal de comunicaţie: când unul din capete trimite un bit 1, acesta este receptat în cealaltă parte ca un bit 1 şi nu ca un bit 0.
Nivelul legatură de date are sarcina de a transforma un mijloc oarecare de transmisie într-o linie care să fie disponibilă nivelului reţea fără erori de transmisie nedetectate. De aceea, nivelul legătură de date obligă emiţătorul:
- să descompună datele de intrare în cadre (blocuri) de date (câteva sute sau mii de octeţi);
- să transmită cadrele secvenţial;
- să prelucreze cadrele de confirmare trimise înapoi de receptor.
Nivelul reţea se ocupă de controlul funcţionării subreţelei. O problemă cheie în proiectare este determinarea modului în care pachetele sunt dirijate de la sursă la destinaţie. De asemenea, nivelul reţea se ocupă de rezolvarea neconcordanţelor dintre modul de adresare, dimensiunea pachetelor sau chiar protocoalele sursei şi destinaţiei.
Nivelul transport are rolul de a accepta date de la nivelul sesiune, de a le descompune, dacă e cazul, în unităţi mai mici, de a transfera aceste unităţi nivelului reţea şi a se asigura că toate fragmentele sosesc corect în celălalt capăt.
Nivelul sesiune permite utilizatorilor de pe maşini diferite să stabilească între ei sesiuni. Ca şi nivelul transport, o sesiune permite transportul obişnuit de date, dar furnizează şi servicii îmbunătăţite, utile în anumite aplicaţii.
Nivelul prezentare. Spre deosebire de nivelele inferioare, care se ocupă numai cu transferul sigur al biţilor dintr-un loc în altul, nivelul prezentare se ocupă de sintaxa şi semantica informaţiilor transmise.
Exemplu: codificarea datelor, reprezentarea tipurilor de bază etc.
Nivelul aplicaţie are rolul de a uniformiza interfaţa dintre date şi utilizator. Prin interfaţa dintre date şi utilizator se înţelege în cazul de faţă modul de afişare sau sistemul de păstrare a fişierelor care poate fi diferit de la un sistem la altul.
Modelul TCP/IP este mult mai vechi decât modelul OSI şi a fost utilizat drept model de referinţă de către strămoşul tuturor reţelelor de calculatoare, ARPANET şi apoi de succesorul său, Internet-ul. ARPANET a fost o reţea de cercetare sponsorizată de către DoD (Department of Defense – Departamentul de Apărare al Statelor Unite). În cele din urmă, reţeaua a ajuns să conecteze între ele, utilizând linii telefonice închiriate, sute de reţele universitare şi guvernamentale. Modelul de referinta TCP / IP a apărut ca o necesitate de interconectare a reţelelor de diferite tipuri, iar denumirea a fost dată după cele două protocoale fundamentale utilizate.
Nivelul gazdă – la – reţea (interfaţă – reţea) – despre acest nivel modelul TCP / IP nu spune mare lucru, singura menţiune este aceea că gazda trebuie să se lege la reţea pentru a putea transmite date, folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit şi variază de la gazdă la gazdă şi de la reţea la reţea. Acest nivel face ca funcţionarea nivelului superior, numit Internet şi respectiv, reţea, să nu depindă de reţeaua fizică utilizată în comunicaţie şi de tipul legăturii de date.
Nivelul Internet are rolul de a permite gazdelor să emită pachete în orice reţea şi de a face ca pachetele să circule independent până la destinatie.
Nivelul Internet defineşte oficial un format de pachet şi un protocol numit IP – Internet Protocol care asigură un serviciu de transmitere a datelor fără conexiune. Alte protocoale care pot funcţiona la acest nivel sunt:
- ICMP – Internet Control Message Protocol;
- ARP – Address Resolution Protocol;
- RARP – Reverse Address Resolution Protocol.
Nivelul transport permite conversaţii între entităţile pereche din gazdele sursă şi, respectiv, destinaţie, deci asigură comunicaţia între programele de aplicaţie.
Sunt definite două protocoale:
- TCP (Transmission Control Protocol) este un protocol punct – la – punct, orientat pe conexiuni care permite ca un flux de octeţi trimişi de pe un sistem să ajungă fără erori pe oricare alt sistem din inter – reţea (asigură livrarea corectă, în ordine, a mesajelor);
- UDP (User Datagram Protocol) este un protocol nesigur (nu asigură livrarea mesajului la recepţie fără erori, fără pierderi, fără duplicate, în ordinea în care au fost emise), fără conexiuni, care foloseşte IP pentru transportul mesajelor.
Nivelul aplicaţie asigură utilizatorilor reţelei, prin intermediul programelor de aplicaţie, o varietate de servicii:
- terminal virtual TELNET, protocol care permite unui utilizator de pe un sistem să se conecteze şi să lucreze pe un alt sistem aflat la distanţă;
- transferul de fişiere FTP (File Transfer Protocol) protocol care pune la dispoziţie o modalitate de a transfera eficient date de pe o staţie pe alta, în ambele sensuri;
- poşta electronică SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Poşta electronică a fost la origine doar un tip de transfer de fişiere, dar ulterior a fost dezvoltat un protocol specializat pentru acest serviciu. Acest protocol este folosit pentru transferul mesajelor de poştă electronică între utilizatori conectaţi la reţele diferite, dar care au o conexiune Internet.
Ulterior , au apărut o serie de alte protocoale, cum ar fi:
- Serviciul Numelor de Domenii, DNS (Domain Name Service), pentru a stabili corespondenţa dintre numele gazdelor şi adreselor reţelelor;
- HTTP (HyperText Transfer Protocol) – folosit pentru aducerea paginilor de pe Web.
