telemedicina_cap5

8/13/2019 Telemedicina_cap5

1/28

Telemedicin

Capitolul 5

Reele de calculatoare

sl.dr.ing.erbanOPRIESCU


2/28

Introducere

Modelul client-serverSistemul informaional al unei

companii: baze de date si

angajai care au acces la ele

de la distanta.Servere = calculatoare

performante pe care sunt

memorate datele.

Clienti = calculatoare simple pe care lucreazangajatii, si care acceseazadatele de pe server.

Modelul e valabil si daca clientii si serverul sunt in aceeasi cladire.

Sau: cand accesam o pagina Web, serverul Web este la distanta iar

calculatorul utilizatorului = client.Un server este conceput pentru a lucra cu mai muli clieni

Cerinte hardware (ex: procesor performant, HDD rapid)

Cerinte software (ex: Windows server / Linux)

Nota: Windows XP: max 9 clienti, Windows 7: ~20 clienti


3/28

Introducere

Modelul client-server

Modelul client-server implica cereri si rspunsuri.Exista doua procese (programe): unul pe masina client, altul pe server.

Comunicaia = transmiterea prin reea a unui mesaj de la procesul client la

procesul server.

Procesul client va asteapta un rspuns.Cnd procesul server primeste cererea, executa actiunea solicitata sau cauta

datele cerute si transmite un raspuns.

Exemplu: browserul de Web e clientul care cere pagini, imagini din pagini etc. iar

serverul de Web furnizeaza continutul cerut, ruleaza scripturi PHP etc.


4/28

Hardware-ul retelei

Exista doua tipuri de tehnologii de transmisie: Legturi cu difuzare

Reelele cu difuzare au un singur canal de comunicatie partajat de toate

masinile din retea. Orice masina poate trimite mesaje (pachete) care sunt

primite de toate celelalte. Dar, pachetul contine o adresa destinatar => esteignorat de cele carora nu li se adreseaza.

Legturi punct-la-punct

Reelele punct-la-punct dispun de numeroase conexiuni intre perechi demasini individuale. Pentru a ajunge de la sursa la destinatie, un pachet trece

prin mai multe masini intermediare. Exista mai multe trasee posibile, iar

descoperirea drumului minim e foarte importanta.

Reelele mari (cum e Internetul) sunt reele punct-la-punct.


5/28

Hardware-ul retelei

Clasificarea retelelor in functie de raspandirea geografica:

a) Reele locale (LAN)

LAN = Local Area NetworkSunt reele private localizate

intr-o singura cladire/campus.

Au dimensiuni restrnse, ceea

ce simplifica proiectarea siadministrarea.

Conectarea se face in general

prin cablu Ethernet, sau fibra

optica (>100 metri).


6/28

Hardware-ul retelei

Clasificarea retelelor in functie de raspandirea geografica:

b) Reele metropolitane (MAN)

MAN = Metropolitan Area Network

E o retea care deserveste un oras. Exemplu: reteaua de TV prin cablu.

Ofera servicii de Internet in partile nefolosite ale spectrului.Exista si retele fara fir MAN (ex: IEEE 802.16)


7/28

Hardware-ul retelei

Clasificarea retelelor in functie de raspandirea geografica:c) Reele larg raspandite geografic (WAN)

WAN = Wide Area Network

E o retea care acopera o arie geografica intinsa.

Reteaua e o colectie de gazde (masini pe care ruleaza aplicatii).

Gazdele sunt conectate printr-o subretea.

Sarcina subretelei = sa transporte mesajele de la gazda la gazda.

Reteaua e formata din: linii de transmisie si elemente de comutare.

Liniile de transmisie = cabluri, legaturi radio etc. care transporta biii.

Elemente de comutare = calculatoare specializate care conecteaza doua

sau mai multe linii de transmisie. Cand sosesc date pe o linie, trebuie sa

decida pe ce linie le trimit mai departe spre destinatie. Denumire folosita:

router sau ruter.


8/28

Hardware-ul retelei

Clasificarea retelelor in functie de raspandirea geografica:c) Reele larg rspndite geografic (WAN)

Daca doua rutere nu impart acelasi

cablu, dar doresc sa comunice,

trebuie sa facacest lucru indirect,prin intermediul altor rutere.

Cand un pachet este transmis de la

un ruter la altul, prin rutere

intermediare, el asteapta in fiecareruter intermediar eliberarea liniei => o retea de tip memoreaza si

retransmite, sau subreea cu comutare de pachete.

Un mesaj e de obicei spart in mai multe pachete ce sunt transportate

individual prin retea, apoi sunt depozitate si reasamblate de catre gazda

receptoare, si furnizate procesului receptor.


9/28

Hardware-ul retelei

Clasificarea retelelor in functie de raspandirea geografica:c) Reele larg rspndite geografic (WAN)

Deciziile de dirijare a pachetelor se iau la nivelul local al ruterului. Cnd

un pachet ajunge la ruterul A, este de datoria lui sa decida daca il trimitectre B sau catre C. Modul in care ruterul A ia aceasta decizie se numete

algoritm de rutare.

Nu toate WAN-urile sunt cu comutare de pachete; exista si WAN-uri cu

difuzare, de exemplu un sistem de sateliti.


10/28

Hardware-ul retelei

Reele fara firExista trei categorii:

Interconectarea componentelor unui sistem (a)

LAN-uri fara fir (b)

WAN-uri fara fir

Interconectarea doar raza

mica de aciune (metri).

LAN-uri fara fir: PC-uriledispun de modemuri radio

(ex: 802.11), prin care

comunica cu o staie fixa sau direct intre ele.

WAN-uri fara fir: exemplu: reeaua radio a telefonie mobile (GPRS/3G/4G),largimea de banda este in general redusa.

Recent au aprut: reele casnice fara fir (interconectare PC, telefon, TV,

DVD, camera video, printer, frigider, contoare si alarme etc.)


11/28

Ierarhiile de protocoale (C9)

Pentru a reduce din complexitatea

proiectrii, majoritatea retelelor sunt

organizate pe straturi sau niveluri.

Fiecare nivel e construit peste cel de

dedesubt. Scopul fiecrui nivel e saofere servicii superioare, protejandu-le

de detaliile implementrii serviciilor

oferite.

Nivelul n de pe o masina converseazin mod virtual cu nivelul n de pe alta

masina. Regulile de comunicatie =

protocolul nivelului n, adica o

nelegere intre partile care comunica, si acelasi limbaj.Fiecare nivel transfera datele si informaiile de control nivelului de sub el.

In mediul fizic se produce comunicarea efectiva.

Intre doua niveluri adiacente exista o interfa: ce servicii si operaii ofera

nivelul de jos pentru nivelul de deasupra.


12/28

Exemplu:Nivelul 5 trimite un mesaj M.

Nivelul 4 insereazun antet mesajului pentru identificare (informaii de control).Nivelul 3 sparge mesajul in pachete, atand cate un antet specific.

Nivelul 2 adaugsi o ncheiere pachetelor primite apoi le trimite nivelului 1

pentru transmiterea efectiva. In maina receptoare traseul este invers, pana la

extragerea mesajului M pentru nivelul 5.


13/28

1) Servicii orientate pe conexiuniSunt modelate pe baza sistemului telefonic. Beneficiarul trebuie intai sa

stabileasc o conexiune, sa o foloseasca, apoi sa o elibereze. Conexiunea

functioneaza ca o teava: emitatorul introduce biii la un capat, iar receptorul ii

scoate in aceeasi ordine in care au fost trimisi.

2) Servicii fara conexiuni

Sunt modelate pe baza sistemului postal. Mesajele contin adresele de destinatie,

circula independent unele de altele prin retea, si pot ajunge in momente de timp

diferite (pot intarzia). Receptorul trebuie sa restabileasca ordinea mesajelor.

Calitatea unui serviciu:

Servicii sigure, care nu pierd date niciodat. Receptorul este obligat sa

confirme fiecare mesaj primit. Transferul de fiiere este un exemplu.

Servicii nesigure, care pot pierde date. Se folosesc in aplicaii care necesitaviteza de transfer, de exemplu aplicaii multimedia.

Servicii orientate pe conexiuni si servicii fara conexiuni


14/28

Modelul de referinta ISO - OSI


15/28


OSI = Open Systems Interconnection (Interconectarea sistemelor deschise)

1. Nivelul fizic

Se ocupa de transmiterea biilor prin canalul de comunicaie. Proiectarea

trebuie sa asigure transmisia fara erori. Probleme tipice: mod de codare,

reprezentare (cati volti), transmisie duplex sau nu, stabilirea conexiunii, cati

pini are conectorul si ce rol are fiecare pin etc.

2. Nivelul legtur de date

Rolul este de a oferi nivelului superior o conexiune fara erori de transmisie.

Aici sunt descompuse datele in cadre de date, se realizeaza confirmareaprimirii cadrelor, exista mecanisme de reglare a traficului etc.

3. Nivelul reea

Se ocupa de controlul functionarii subreelei. Mai precis de cum sunt dirijatepachetele de la sursa la destinaie. Gestioneazsi alte probleme precum:

controlul congestiei (prea multe pachete simultan), timpul de tranzit,

fluctuaii. Modul de adresare este implementat tot in acest nivel, precum si

interconectarea subreelelor diferite.


16/28


4. Nivelul transport

Rolul principal este sa accepte datele de la nivelul sesiune, sa le descompunadaca este cazul in unitati mai mici, sa le transfere nivelului retea si sa se

asigure ca toate fragmentele sosesc corect la celalalt capat. Aici se determina

tipul serviciului furnizat nivelului sesiune si implicit utilizatorilor finali.

5. Nivelul sesiune

Permite utilizatorilor de pe masini diferite sa stabilieasca intre ei sesiuni.

6. Nivelul prezentare

Se ocupa de semantica si sintaxa informatiilor trimise pentru face posibila

comunicarea intre calculatoare cu reprezentari diferite ale datelor.

7. Nivelul aplicaie

Conine o varietate de protocoale. De exemplu: HTTP (Hypertext TransferProtocol) care sta la baza WWW. Alte protocoale: FTP (File Transfer

Protocol), POP3 (Post office protocol), SMTP (Simple mail transfer

protocol), SSH (Secure shell) etc.


17/28

Modelul de referinta TCP/IP

TCP/IP = Transmission Control Protocol / Internet Protocol

Reea cu comutare de pachete

bazata pe un nivel inter-retea

fara conexiuni, si anume:

Nivelul Internet

Permite gazdelor sa emita pachete

in orice retea, iar acestea vor circula

independent pana la destinatie.

Pachetele pot sosi intr-o ordine

diferita de cea in care au fost trimise.

Sarcinile majore: dirijarea pachetelor si evitarea congestiei.

Functioneazasimilar cu nivelul reea din modelul ISO-OSI.

Nivelul Internet definete un format de pachet si un protocol: IP.

Nivelul transport

Permite conversatii intre entitatile pereche din sursa si destinatie.

Definete doua protocoale capat-la-capat: TCP si UDP.


18/28


Nivelul transport

TCP este un protocol sigur, orientat pe conexiuni ce permite ca un flux deoctei trimii de pe o masina sa ajungfara erori pe orice alta masina din

inter-retea. Fragmenteazfluxul de octeti in mesaje pe care le transmite

nivelului internet. La receptie procesul TCP receptor reasambleaza mesajele

primite intr-un flux de iesire. TCP se ocupa si cu controlul fluxului.

UDP (User Datagram protocol, protocolul datagramelor utilizator)

Este un protocol nesigur, fara conexiuni, destinat aplicatiilor ce doresc sa

utilizeze propria lor secventiere si control al fluxului (si nu cel al TCP).

Este folosit atunci cnd comunicara prompta este mai importanta decat

comunicarea cu acuratee, aa cum sunt fluxurile audio / video in timp real.

Nivelul aplicaie

Conine toate protocoalele de nivel nalt. De exemplu: TELNET (terminal

virtual), FTP transfer de fiiere, posta electronica (SMTP).

DNS = Domain Name Service, permite stabilirea corespondentei intre

numele gazdelor si adresele IP ale retelelor.


19/28


Nivelul gazda-retea

Singura precizare a acestui nivel: gazda trebuie sa se lege la retea, pentru a

putea trimite pachete IP folosind un anumit protocol. Dar acest protocol nu

este precizat.


20/28

Arhitectura Internet


21/28

Arhitectura Internet

Clientul se conecteaza la un ISP (Internet Service Provider), care poate fi

acelasi cu furnizorul local de telefonie.

Reteaua ISP-ului: routere din diverse orase, interconectate.

ISP-ul se conecteaza la o coloana vertebrala (backbone) a retelei.

Corporatiile mari (Google etc.) si firmele de hosting se conecteaza direct lanivelul coloanei vertebrale si dispun de ferme de servere.

NAP = Network Access Point o camera plina cu routere, cel putin unul

pentru fiecare coloana vertebrala conectata. Astfel se asigura trimiterea unui

pachet catre orice coloana vertebrala.

Universitatile si companiile au retele intranet = un fel de mic Internet la

nivelul organizatiei respective.


22/28

Adrese IP

Fiecare gazda si ruter din Internet are o adresa IP, care codifica adresa sa

de reea si de gazda.

Toate adresele IP (IPv4) sunt de 32 biti si sunt folosite in cmpurile adresa

sursa si adresa destinaie ale pachetelor IP.

O adresa IP nu se refera neaprat la o gazda, ci la o interfa de reea.

Pana in 1993 adresele IP erau mprite in 5 categorii = clase de adrese.


23/28

Adrese IP

Clasa A: 128 reele (27) cu 16 milioane (224) de gazde fiecare.

Clasa B: 16384 (214) reele cu 65536 (216) de gazde fiecare.

Clasa C: 2 milioane de reele (221) cu 256 (28) gazde.

Adresele IP sunt alocate de ICANN.

Adresele 0.0.0.0 sunt folosite la pornirea PC-ului, iar adresele de tip

127.xx.yy.zz sunt pentru bucla locala (ex: 127.0.0.1 = localhost).


24/28

Subreele

Toate gazdele dintr-o reea trebuie sa aibacelai numr de reea.

Subretele: o retea este divizata in mai multe parti pentru uz intern, dar

pentru lumea exterioara se comporta tot ca o singura retea.

Solutia: un numar de biti din numarul gazdei sunt folositi pentru a crea un

numar de subretea.


25/28

Subreele

Exemplu:

O universitate are alocata o adresa de reea de clasa B (14 biti pentru

numrul reelei si 16 biti pentru gazde). Universitatea are 35 departamente

si poate folosi un numar de subretea cu 6 biti (26=64) si un numar de 10 biti

pentru gazde (1024 gazde / departament).

Mecanism: ruterul are nevoie sa stie o masca de subreea, ce indica

separarea intre numrul subreelei si numrul gazdei.

Numrul subreelei este acoperit cu 1 iar al gazdei cu 0, si este scris innotaie zecimala cu punct, de exemplu: 255.255.252.0

Explicaie: 252 = 11111100 (penultimul numr din masca de subreea).

Notaie alternativa: /22 (numrul de subreea are 22 biti)

Exemplu: 130.50.12.0/22


26/28

Subreele

Exemplu:

Prima subreea poate ncepe de la adresa: 130.50.4.1 (4=100), a doua de la

130.50.8.1 (8=1000), a treia de la 130.50.12.1 (12=1100) etc.

Cum tie ruterul catre ce subretea sa trimita un pachet?

Exemplu: daca primete adresa destinaie 130.50.15.6, ruterul face

I logic cu masca de subreea (255.255.252.0/22) si rezulta adresasubreelei: 130.50.12.0

Mai precis:

015=00001111

252=11111100

012=00001100


27/28

CIDR Dirijarea fara clase intre domenii

CIDR = Classless InterDomain Routing

Internetul a fost proiectat ca o retea de cercetare ce conecta universitati,

companii, sit-uri militare. Nu s-a prevazut cresterea exponentiala de azi.

=> Alocand mai ales adrese de retea de clasa B (65536 adrese)

organizatiilor care nu aveau decat ~zeci de gazde epuiza repede spatiul deadrese IP.

Soluia: CIDR (dirijarea fara clase intre domenii).

Se aloca adresele IP ramase in blocuri de dimensiune variabila, fara a tine

cont de clase. Daca un sit are nevoie de 2000 de adrese, ii este dat un blocde 2048 adrese.

Mecanismul: fiecare organizatie primeste o adresa de baza si o masca de

subretea.

Exemplu: Univ. Cambridge: 2048 gazde, 194.24.0.0 -> 194.24.7.255,

impreuna cu masca 255.255.248.0 (notatie: 194.24.0.0/21)

11000010000110000000000000000000 =194.24.0.0 (adresadesubretea)

1111111111111111 1111100000000000 =255.255.248.0(mascadesubretea)

11000010000110000000000100011001 =194.24.1.25(exempludeadresaIPpt.ogazda)


28/28

NAT Translatarea adreselor de retea

NAT = Network Address Translation

Adresele IP sunt insuficiente. Ideea: a aloca fiecrei organizaii o singuraadresa IP (sau un numr mic) pentru traficul Internet. In interiorul organizaiei

fiecare PC primete o adresa IP unica folosita pentru traficul intern. Cnd un

pachet este trimis spre exterior are loc o translatare de adresa.

Pentru a funciona NAT au fost rezervate trei intervale de adrese private:

10.0.0.0 -> 10.255.255.255/8 (~16 milioane de gazde)

172.16.0.0 -> 172.31.255.255/12 (~1 milion de gazde)

192.168.0.0 -> 192.168.255.255/16 (65536 gazde)

telemedicina_cap5

Documents