Capitolul 3. Internetul si ISP-urile
3.1.Ce este Internetul ?
În fiecare zi, milioane de oameni schimbă informații prin intermediul Internetului - dar ce este, concret, Internetul? Internetul este o colecție de rețele de calculatoare la nivel mondial care interschimbă informații cu ajutorul standardelelor. Prin intermediul firelor de telefon, a cablurilor de fibră optică, a transmisiilor wireless și a conexiunilor prin satelit, utilizatorii Internetului pot transfera informații către alți utilizatori.
Internetul este rețeaua de rețele la care se conectează utilizatori din întreagă lume. Momentan sunt peste un 1000 de miliarde de utilizatori care folosesc Internetul.
Rețele discutate până acum au fost administrate de către un individ sau de către o organizație. Internetul este un conglomerat de rețele și nu este deținut de nici un individ sau organizație. Există, totuși, mai multe organizații internaționale care ajută la administrarea Internetului, astfel încât toată lumea să respecte aceleași reguli.
3.2.Furnizori de servicii Internet(ISP)
Orice casă, firmă sau organizație care are nevoie de o conexiune la Internet are nevoie de un Internet Service Provider (ISP). Un ISP este o companie care furnizează acces la Internet și suport clienților săi. Aceste companii pot furniza și servicii adiționale cum ar fi găzduire Email și web.
Organizațiile ISP sunt esențiale în interactionarea cu Internetul. Nimeni nu se poate conecta la Internet fără un computer gazdă și nici o conexiune la Internet nu poate fi inițiată fără un ISP.
Furnizorii de servicii de Internet (ISP) variază în mărime, de la firme mici la organizații foarte mari și diferă în funcție de serviciile oferite. Organizațiile ISP pot furniza servicii limitate unei arii geografice restrânse sau pot oferi o gamă largă de servicii la nivel național. ISP-urile se diferențiază și prin tipul de tehnologie și viteza oferită clienților. Exemple de furnizori cunoscuți sunt: AOL, EarthLink și Roadrunner, RDS(Romania), UPC(Romania).
3.3. Relația ISP- Internet
Computere individuale și rețele locale se coneteaza la un ISP prin intermediul unui Punct de Prezența ( Point of Presence - - POP). Un POP este un punct de conexiune între rețeaua unui ISP și regiunea geografică specifică pe care POP-ul o deservește.
Un ISP poate avea mai multe POP-uri în funcție de mărimea să și de suprafața pe care o administrează. În interiorul rețelei ISP-ului, transferul informației între diferite POP-uri se face folosind routere de înaltă viteză și switch-uri. POP-urile sunt interconectate prin mai multe legături fizice pentru a oferi rute alternative datelor în cazul supraîncărcării sau cedării anumitor rute.
ISP-urile se conectează la alte ISP-uri pentru a trimite informația dincolo de limitele propriilor rețele. Internetul este alcătuit din conexiuni de mare viteză care interconectează POP-urile ISP-urilor și ISP-urile între ele. Aceste conexiuni fac parte dintr-o rețea extinsă, de capacitate foarte mare cunoscută și că Internet Backbone.
Conectarea la un ISP prin intermediul POP-urilor oferă utilizatorilor acces atât la serviciile ISP-ului cât și la Internet.
3.4. Opțiuni de conectare la un ISP
Furnizorii de Internet oferă o gamă largă de mijloace de conectare la Internet, în funcție de locația clienților și viteza dorită.
În orașele mari sunt de obicei mai multe ISP și mai multe alternative de conectare decât în zonă rurală. Spre exemplu, Internetul prin cablu este disponibil doar în zonele metropolitane unde să găsește cablul TV. Regiunile îndepărtate pot accesa Internetul doar prin dial-up sau satelit.
Fiecare tehnologie de conectare la Internet se folosește de un dispozitiv de acces, cum ar fi un modem, pentru a se conecata la un ISP. Acest dispozitiv poate fi încorporat în computerul dvs. sau poate fi furnizat de către ISP.
Cel mai simplu model de acces este conectarea directă la ISP prin intermediul unui modem. Cu toate acestea, în cazul în care mai multe calculatoare se conecteze printr-o singură conexiune ISP, veți avea nevoie de dispozitive de rețea suplimentare. Veți avea nevoie de un switch pentru a interconecta mai multe gazde la o rețea locală și de un router care să administreze pachetele de date dintre rețeaua locală și rețeaua ISP-ului. Un echipament de rețea pentru acasă, cum ar fi un router integrat, poate să îndeplinească toate aceste funcții și să ofere și conexiune wireless, într-un singur pachet.
3.5. Nivele de servicii oferite de un ISP
În funcție de ISP și de tehnologia folosită pentru conectare, utilizatorii pot beneficia și de alte servicii precum protecție anti - virus , video on demand sau stocare de date. Contractul cu ISP-ul stabilește tipul și nivelul de serviciu disponibil. Majoritatea ISP-urilor oferă două nivele de contract: servicii pentru acasă (home services) și servicii de clasă business.
Serviciile pentru acasă sunt de obicei mai puțin costisitoare decât cele business, dar nivelul serviciilor este mai scăzut: viteze mici de connectare, spațiu redus pentru găzduirea paginilor web și puține conturi email. Un cont tipic pentru acasă ar putea să includă un minim de cinci adrese de email la care se adaugă alte cinci disponibile pentru o taxă.
Serviciul de clasă business este mult mai costisitor, dar asigură viteze mult mai mari de conectare, spațiu suplimentar de găzduire web și mai multe conturi de email. Un serviciu de tip business poate să includă douăzeci, cincizeci sau chiar mai multe adrese de email adiționale. Serviciile business cuprind acorduri încheiate între ISP și client specificând anumite elemente, precum: disponibilitatea rețelei și timpul de răspuns al serviciului. Acestea sunt cunoscute ca Service Level Agreements (SLAs).
Atunci când datele sunt transferate, acestea sunt fie încărcate, fie descărcate. Descărcarea (download) se referă la procesul prin care informațiile care provin de pe Internet ajung la computer, în timp ce încărcarea (upload) indică procesul invers, de la computer la Internet. În cazul în care rata de descărcare este diferită față de cea transfer, procesul este numit asimetric. În cazul în care rata de transfer este aceeași în ambele direcții, acesta este numit simetric. ISP-urile pot oferi atât servicii simetrice cât și servicii asimetrice.
Asimetric:
Cele mai frecvent utilizat pentru acasă.
Viteză de download este mai mare decât cea de upload.
Util utilizatorilor care descărcă mai multe date decât încărca.
Cei mai mulți utilizatori de Internet, în special cei care folosesc elemente grafice sau multimedia, au nevoie de o bandă lată pentru descărcare.
Simetric:
Cel mai frecvent utilizat de către organizații sau de către persoane care găzduiesc servere pe Internet.
Util pentru încărcarea unor cantități mari de date precum elemente grafice, multimedia sau video.
Poate transporta un volum mare de date în ambele direcții la viteze egale.
3.6. Importanța IP-ului
Pentru a putea comunica, prin intermediul Internetului, gazdele trebuie să folosească Protocolul Internet. Protocolul IP face parte dintr-un grup de Protocoale cunoscute drept TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Protocolul Internet (IP) folosește pachete pentru a transporta datele utilizatorului. Oricum ați folosi Internetul: fie că vă jucați online, vorbiți cu un prieten pe chat, trimiteți un mesaj email sau căutați informații online, informațiile trimise sau primite sunt transportate folosind pachetele IP.
Fiecare pachet IP trebuie să conține o adresă IP sursă și destinație validă. Fără adrese IP, pachetele trimise de un utilizator nu ar putea ajunge la destinație. Iar pachetele retur nu ar putea ajunge înapoi la sursă.
Protocolul IP definește structură adreselor IP destinație și sursă. Acesta specifică modul în care sunt folosite aceste adrese IP astfel încât pachetele să ajungă la destinație.
Toate protocoalele care alcătuiesc Internetul, inclusiv protocolul Internet, sunt definite în documente numite RFC (Request for Comments).
Fiecare pachet IP conține la început un header , în care sunt memorate adresele IP sursă și destinație. De asemenea, header-ul conține informații de control, ce permit echipamentelor de rețea (router) să determine modul în care trebuie să manipuleze fiecare pachet în parte. Pachetul IP este cunoscut și drept datagramă.
Adresele IP trebuie să fie unice pe Internet. Există organizații responsabile cu administrarea adreselor IP. Fiecare ISP primește un bloc de adrese IP de la organizațiile locale, naționale sau regionale (Regional Internet Registry RIR). Este responsabilitatea fiecărui ISP să administreze aceste blocuri de adrese IP și să atribuie fiecărui client o adresă IP validă.
Utilizatorii casnici, firmele de mici dimensiuni sau alte organizații obțin configurațiile IP direct de la ISP. În mod normal, aceste setări sunt obținute automat de fiecare data când un utilizator se conectează la ISP pentru a accesa Internetul.
3.7. Cum administrează ISP pachetele IP
Înainte de a fi trimise pe Internet, mesajele sunt împărțite în pachete. Fiecare pachet IP are o dimensiune cuprinsă între 64 și 1500 bytes (în cazul rețelelor Ethernet) și conțin în mare parte datele utilizatorului. Descărcarea unui pachet audio de 1 MB necesită peste 600 de pachete de 1500 bytes fiecare. Fiecare pachet IP trebuie să conțină o adrese IP sursă și una destinație.
Când un pachet este trimis pe Internet, ISP-ul determină dacă acest pachet este destinat unei gazde din rețeaua locală sau unei gazde din altă rețea.
Fiecare ISP are un echipament de control cunoscut drept Network Operations Center (NOC). Acest echipament controlează fluxul de trafic și serviciile de email sau web hosting. Acest echipament este instalat fie la un Punct de Prezența (POP), fie int-un sediu ISP separat. Pachetele destinate unui serviciu local sunt rutate de obicei către NOC și nu părăsesc rețeaua ISP locală.
Routerele ISP-ului din fiecare POP folosesc adresa IP destinație pentru a determina calea cea mai potrivită pe care trebuie să o urmeze fiecare pachet. Pachetele trimise către ISP sunt înaintate de routere prin rețeaua ISP și apoi, dacă este cazul, prin rețelele altor ISP. Pachetele sunt înaintate de la un router la altul până când ajung la destinația finală.
3.8. Înaintarea pachetelor prin Internet
Există numeroase utilitare de rețea care testează conexiunea la un anumit echipament\gazdă. Comanda ping testează conexiunea directă gazdă sursă - gazdă destiantie. Această măsoară timpul în care pachetele test ajung la destinație și se întorc înapoi la sursă. Totosi, dacă pachetele nu ajung la destinație, sau dacă sunt întârzieri foarte mari în rețea, comanda ping nu ne permite să determinăm unde este problema.
Cum putem să determinăm prin care routere a trecut pachetul și unde este localizată problema de rețea ?
Comanda traceroute monitorizeaza ruta pachetelor IP de la sursă la destinație. Fiecare router care a participat la rutarea pachetelor test, poartă denumirea de hop. Comanda traceroute afișează fiecare hop și timpul în care pachetele ajung de la sursă la router. Dacă sunt probleme pe rută, acesta comandă ajută la determinarea routerului cu probleme. Comanda traceroute a fost redenumită tracert în sistemele de operare Windows.
3.9. Cabluri obișnuite de rețea
Pentru a putea transfera date într-o rețea de calculatoare, trebuie să existe o sursă, o destinație și un canal de comunicare. Canalul, sau mediul, furnizează calea prin care este transmisă informația. În lumea rețelelor, mediul este de obicei un cablu fizic. Aceast mediu poate fi, de asemenea, radiația electromagnetică, în cazul rețelelor wireless. Legătură între sursă și destinație poate fi directă sau indirectă, și se poate extinde peste mai multe tipuri de medii.
Multe tipuri de cabluri pot fi folosite pentru a interconecta echipamente într-un NOC sau într-o rețea locală.
Există două tipuri de cabluri fizice folosite în rețele de calculatoare. Cablurile metalice, de obicei din cupru, folosesc impulsuri electrice pentru a transmite informația. Cablurile din fibră optică, din sticlă sau plastic, folosesc emisii de lumină pentru transmiterea datelor.
Perechi torsadate
Tehnologia modernă Ethernet este implementată de obicei cu ajutorul unui tip de cablu cu perechi torsadate (twisted pair - TP) care interconectează dispozitivele. Deoarece Ethernet-ul este folosit în cazul unui numare mare de rețele locale, TP este tipul de cablare cel mai frecvent întâlnit.
Cablu coaxial
Cablul coaxial este, de obicei, construit din cupru sau aluminiu, și este folosit de către companiile de televiziune pentru a oferi servicii clienților. De asemenea, acest tip de cablu este utilizat pentru conectarea diferitelor componente care alcătuiesc sistemele de comunicații prin satelit.
Fibră optică
Cablurile din fibră optică sunt construite din plastic sau sticlă. Acestea au lățimi de bandă foarte mari, ceea ce le permite să transporte un volum mare de date. Fibra optică este folosită pentru a asigura transportul informației în rețelele backbone și în rețelele companiilor și centrelor mari de date. De asemenea, este utilizat pe scară largă de către companiile de telefonie.
3.10. Cabluri cu perechi torsadate
Cablurile Twisted pair sunt alcătuite din una sau mai multe perechi de cabluri de cupru izolate care sunt răsucite împreună și prinse într-o jachetă de protecție. Fiind un cablu din cupru sau aluminiu, cablul torsadat folosește impulsuri electrice pentru a transmite date.
Transmiterea datelor este sensibilă la interferențe sau zgomot, care pot reduce rata de transfer a datelor. Cablurile Twisted Pair sunt sensibile la interferențele electromagnetice ( EMI ).
O sursă de interferența, cunoscută sub numele de diafonie, apare atunci când cablurile sunt foarte apropiate pe o distanță lungă. Semnalul transmis printr-un cablu poate interfera cu cel din cablurile adiacente.
În cazul în care transmisia datelor este deteriorată din cauza interferențelor, datele trebuie retransmise. Acest lucru poate afecta capacitatea mediului de a transmite date.
În cazul cablurilor torsadate, numărul de răsuciri pe unitatea de lungime afectează capacitatea cablului de a rezista interferențelor. Cablul torsadat adecvat pentru transmiterea traficului telefonic de date, cunoscut și sub numele de CAT3, are 3-4 răsuciri pe ft(30cm) ceea ce-l face mai puțin rezistent. Cablurile adecvate pentru transmiterea datelor, CAT5, au 3-4 resuciri per inch(2.54cm), ceea ce le sporește rezistenta.
3.11. Cablul coaxial
Asemenea cablurilor torsodate, cablurile coaxiale (sau coax) transportă date sub forma unor semnale electrice. Cablul coaxial protejează semnalele electrice împotrivă interferențelor mai bine decât cel UTP, motiv pentru care are o rată signal-to-noise mai mică și poate transporta un volum mai mare de date. Acesta este de cele mai multe ori folosit pentru a conecta televizorul la o sursă de semnal: priză de cablu TV, TV prin satelit sau o antenă convențională. Este, de asemenea, utilizat în cadrul unui NOC pentru sistemele terminale de modem (cable modem termination system - CMTS) sau pentru conectarea interfatelor de mare viteză.
Deși cablul coaxial are caracteristici îmbunătățite de transport, acesta a fost înlocuit de cel torsadat în cadrul rețelelor locale. Fiind mai greu de instalat, mai scump și mai greu de diagnosticat administratori au ales să instaleza cabluri UTP în rețele locale.
3.12. Cabluri din fibră optică
Spre deosebire de TP și coax, cablurile din fibră optică transmit date folosind impulsuri de lumină. Deși nu este întâlnită, în mod mod normal, în rețelele mici fibra optică este răspândită în rețelele marilor întreprinderi și ale marilor centre de date.
Cablul din fibră optică este construit din sticlă sau din material plastic și nu poate transporta impulsurile electrice. Astfel fibra optică este imună la interferențe EMI și potrivită pentru mediile în care interferența este o problemă.
Mai mult decât atât rezistența la interferențele EMI face posibilă transportarea unui volum mare de date. Magistrale de fibră optică se găsesc în multe corporații și sunt folosite de către ISP-uri pentru a se conecta la Internet.
Fiecare circuit din fibră optică este alcătuit din două cabluri. Unul este folosit pentru a transmite date, iar celălalt pentru a primi.
Există două tipuri de fibră optică: multimode și single mode.
Multimode
Dintre cele două tipuri de fibră optică, multimode este mai puțin costisitor și este folosit la scară largă. Sursa care produce impulsurile de lumină este de obicei un LED. Poartă numele de multimode, deoarece există mai multe raze de lumină care transportă date simultan prin interiorul cablului. Fiecare rază de lumină urmează o cale independentă prin nucleul multimode. Cablurile din fibră optică multimode sunt potrivite pentru legături de până la 2000 de metri. Cu toate acestea, dezvoltarea acestei tehnologii mărește constant distanța de transmitere.
Single Mode
Cabluri din fibră optică single mode sunt construite în astfel încât lumina să poată urmă o singură cale prin fibră. Sursă de lumina pentru cablurile din fibră single mode este, de obicei, un LED cu laser, mult mai costisitoar decât LED-urile obișnuite. Intensitatea LED-ului cu laser fiind mult mai mare, acest tip de fibră optică poate transfer date cu o viteză mai mare și pe distante mari. Fibră optică single mode poate transmite date până la aproximativ 3000 de metri și este folosită pentru magistralele backbone și pentru interconectarea NOC-urilor. Dezvoltarea acestei tehnologii mărește constant distanță de transmitere.
3.13. Standarde de cablare
Cablarea este o parte integrată a oricărei instalări de rețele locale. La instalarea unui cablu este important să se respecte standardele de calbare, întrucât acestea au fost dezvoltate pentru a asigura un nivel ridicat de performanță.
Standardele de cablare reprezintă un set de specificații pentru instalarea și testarea de cablurilor. Standardele specifică tipurile de cabluri adecvate fiecărui mediu, materiale de conducție, schema pinilor, dimensiunile firelor, tipul de protecție, lungimile maximă a cablurilor, tipurile de conector și limitele de performanță.
Există mai multe organizații implicate în administrarea standardelor de cablare. Deși unele organizații au doar competență locală, multe din standardele dezvoltate au fost adoptate în întreagă lume. Cateva dintre aceste organizatii si zonele pe care le gestioneaza pot fi vazute in grafic.
3.14. Cabluri UTP
Cele mai frecvent folosite cabluri în instalarea rețelelor de calculatoare sunt cablurile torsadate. Organizația TIA/EIA definește două modele sau sisteme de cablare diferite: T568A și T568B. Fiecare sistem de cablare definește schema pinilor sau ordinea de conectare a firelor la fiecare capăt al cablului.
Cele două sisteme sunt similare, exceptând două dintre cele patru perechi care sunt inversate. Graficul ilustrează cod de culoari folosit și modul în care cele două perechi sunt inversate.
La instalarea unei rețele trebuie folosti doar o singură schema de cablare (T568A sau T568B). Este important să fie folosită aceeași schema de cablare pentru terminarea tuturor cablurilor UTP din rețea. În cazul în care trebuie să administrați o rețea deja cablata folosiți sistemul de cablare implementat la instalarea rețelei.
Folosind sistemele de cablare T568A și T568B, pot fi create două tipuri de cabluri : straight-through și crossover. Aceste tipuri de cablu se găsesc în toate rețelele de date.
Cablurile straight-through
Cablul straight-through este cel mai frecvent folosit tip de cablu. Acesta folosește acceași ordine a pinilor la ambele capete ale cablului. Altfel spus, pentru a realiza un cablu staright-through trebuie folosit același sistem de cablare la ambele capete ale cablului. Dacă folosim standardul T568B la un capăt al cablului trebuie să folosim același standard la celălalt capăt. Astfel ordinea de conectare a pinilor (pinout) pentru fiecare culoare este exact aceeași la ambele capete.
Cablurile staight-through sunt folosite pentru interconectarea echipamentelor de rețea.
Cablu Crossover
Un cablu crossover folosește ambele sisteme de cablare. T568A la un capăt al cablului și T568B la celălalt capăt al aceluiași cablul. Astfel ordinea de conectare a pinilor la un capăt al cablului nu va fi aceeași cu ordinea de conectare de la celălalt capăt.
Cablurile straight-through și cablurile crossover au utilizări specifice în cadrul unei rețele de calculatoare. Tipul de cablu necesar pentru a conecta două dispozitive se determină în funcție de firele folosite pentru a transmite și a primi date.
Fiecare pin al unui conector are asociată o funcții specifică: transmisie, recepție sau neutru. Poziția pinului de transmitere față de cel de recepție este specifică fiecărui echipament de rețea.
Două dispozitive care folosesc pini diferiți pentru transmitere și recepție se numesc dispozitive diferite (unlike devices). Pentru a realiza un schimb de informații între cele două dispozitive trebuie folosit un cablu straight-through. Dispozitivele care folosesc aceeași pini de transmitere și recepție se numesc dispozitive asemantoare (like devices). Pentru a realiza un schimb de informații între două dispozitive asemănătoare trebuie folosit un cablu crossover.
Dispozitive diferite
Conectorul RJ-45 al unui computer folosește pinii 1 și 2 pentru transmitere și pinii 3 și 6 pentru recepție. Un switch folosește pinii 1 și 2 pentru recepție și pinii 3 și 6 pentru transmitere. Pinii folosiți pentru transmitere de către conectorul PC-ului corespund cu cei de recepție ai switch-ului. Din acest motiv trebuie folosit un cablu straight-through pentru a conecta calculatoarele la switch.
Firul conectat la pinul 1 al calculatorul (pin de transmitere) corespunde cu pinul de recepție al switch-ului.
Alte exemple de dispozitive diferite a căror conexiune se realizează prin cabluri straight-through sunt:
switch - router
hub - PC
Alte exemple de dispozitive asemănătoare a căror conexiune se realizează prin cabluri crossover sunt:
switch - switch
switch - hub
hub - hub
router - router
PC - router
PC - PC
În cazul în care cablul folosit pentru interconectare dispozitivelor nu este cel corect, dispozitivele nu vor putea să comunice.Unele dispozitive pot detecta în mod automat, pinii utilizați pentru transmitere și recepție și își pot ajusta conexiunile interne în consecință.