Invatare Atomica

Retele de calculatoare si Internet: tipuri, componente, cum circula datele

Progres lectie:
0%
🎯

Obiectivul lectiei

Vei intelege ce este o retea de calculatoare, cum se clasifica retelele dupa intindere (LAN, MAN, WAN, Internet), din ce componente sunt facute, cum circula efectiv datele prin ele (pachete, protocoale TCP/IP, adrese IP, DNS), ce servicii ofera Internetul si cum lucrezi in siguranta cu datele tale experimentale atunci cand ele trec printr-o retea.

Dupa aceasta lectie vei putea:

  • Sa definesti reteaua de calculatoare si sa explici ce castiga un laborator conectat
  • Sa clasifici o retea dupa intindere in LAN, MAN, WAN sau Internet, cu argument
  • Sa identifici componentele unei retele: placa de retea, switch, router, punct de acces, medii de transmisie
  • Sa explici cum circula datele: impartirea in pachete, rolul protocoalelor TCP si IP
  • Sa recunosti o adresa IPv4 corecta si sa spui ce face serviciul DNS
  • Sa alegi serviciul Internet potrivit unei sarcini stiintifice (WWW, e-mail, transfer de fisiere, cloud)
  • Sa aplici masuri de baza de securitate online: HTTPS, parole, autentificare in doi pasi, recunoasterea phishing-ului

Incearca singur!

Provocare (profil Stiinte ale naturii):

In laboratorul de fizica ai montat un senzor de temperatura care trimite o masuratoare pe secunda catre calculatorul din laborator. Colega ta, aflata acasa, vrea sa vada aceleasi valori in timp real, pe telefonul ei. Scrie mai jos prin ce etape crezi ca trece o singura masuratoare, de la senzor pana pe ecranul telefonului ei. Nu conteaza sa nimeresti termenii tehnici — conteaza sa nu sari nicio etapa: unde pleaca valoarea, cine o duce mai departe, cum stie sa ajunga exact la ea si nu la altcineva.

💡 Ai nevoie de un indiciu?

Gandeste-te la o scrisoare, nu la un fir continuu. O scrisoare are nevoie de: un plic (datele impachetate), o adresa de destinatie (cine e colega ta in retea), un oficiu care o preia (echipamentul din laborator), un drum prin mai multe oficii (reteaua de la scoala mai departe spre Internet) si un destinatar care o deschide (aplicatia de pe telefon).

Intrebarea grea, la care raspunde lectia de azi: daca trimiti 3.600 de masuratori intr-o ora, cum stie fiecare valoare pe unde sa mearga si cum se recunoaste ca una singura s-a pierdut pe drum?

1

1. Ce este o retea de calculatoare

Exemplu — statia meteo a scolii

Pe acoperisul liceului este montata o statie meteo care masoara temperatura, umiditatea si presiunea. Cablul ei intra intr-un calculator din laboratorul de fizica. Din acel calculator, valorile ajung pe calculatorul profesorului din cancelarie, pe cele din laboratorul de informatica unde clasa face graficele si, prin Internet, intr-o baza de date la care contribuie mai multe scoli din judet.

Nimeni nu umbla cu stick-ul. Datele sunt intr-un singur loc, in aceeasi versiune, pentru toata lumea. Asta face o retea.

O retea de calculatoare este un ansamblu de doua sau mai multe dispozitive (calculatoare, telefoane, imprimante, servere, senzori) interconectate printr-un mediu de comunicatie — cablu sau unde radio — astfel incat sa poata schimba date si sa foloseasca in comun resurse.
Ce castiga concret un laborator conectat:
  1. Datele stau intr-un singur loc. Toti lucreaza pe aceeasi versiune a fisierului de masuratori — dispare intrebarea "care copie e cea buna?".
  2. Resurse folosite in comun. O imprimanta si un server de fisiere deservesc 30 de calculatoare, nu cate unul de fiecare.
  3. Achizitie automata de date. Senzorii pot trimite masuratori fara ca cineva sa stea langa ei si sa noteze — noaptea, in weekend, luni intregi.
  4. Comunicare si colaborare. Trimiti raportul, ceri o verificare, participi la un proiect cu alta scoala fara sa te deplasezi.
  5. Acces la datele altora. Masuratorile tale capata sens comparate cu seturi de date publice: statii meteo nationale, seismografe, observatii de biodiversitate.
Atentie la un dezavantaj real: tot ce e conectat poate fi si atacat sau pierdut. O retea aduce viteza si colaborare, dar cere in schimb reguli de securitate — subiectul atomului 6.
2

2. Tipuri de retele: LAN, MAN, WAN, Internet

Exemplu — trei retele intr-o singura ora de curs

Deschizi fisierul cu masuratorile de la statia meteo, salvat pe serverul laboratorului: datele nu ies din cladire. Il compari cu valorile inregistrate de statia unui liceu din celalalt capat al orasului, prin reteaua educationala municipala: datele traverseaza orasul. Apoi verifici media multianuala pe site-ul serviciului meteorologic national: datele vin de la sute de kilometri. Trei drumuri de lungimi complet diferite — de aceea retelele se clasifica dupa cat de departe ajung.

Retelele se clasifica in primul rand dupa aria geografica pe care o acopera:
LAN — Local Area Network (retea locala)

Acopera o incapere, un etaj, o cladire sau un campus. Este administrata chiar de proprietar (scoala, firma, familie), foloseste echipamente proprii si atinge viteze mari — uzual 1 Gbps pe cablu, in unele retele 10 Gbps.
Exemple: reteaua laboratorului de informatica; reteaua de acasa care leaga laptopul, telefonul si imprimanta; reteaua unui laborator de cercetare care aduna datele de la mai multe aparate de masura.

MAN — Metropolitan Area Network (retea metropolitana)

Acopera un oras sau o zona metropolitana si interconecteaza mai multe LAN-uri. Este administrata de obicei de o institutie mare sau de un operator local.
Exemple: reteaua care leaga corpurile de cladire ale unei universitati raspandite prin oras; reteaua unui sistem de spitale municipale care partajeaza rezultate de laborator.

WAN — Wide Area Network (retea de arie extinsa)

Acopera o tara sau mai multe, pe distante de sute sau mii de kilometri, folosind fibra optica pe trasee lungi, linii inchiriate de la operatori si legaturi prin satelit.
Exemple: reteaua care leaga statiile seismice dintr-o tara la centrul national de prelucrare; reteaua interna a unei agentii spatiale intre centrele ei de control.

Internet — reteaua retelelor

Internetul nu este o retea unica, ci milioane de retele LAN, MAN si WAN interconectate la scara planetara, care vorbesc toate acelasi limbaj comun: familia de protocoale TCP/IP. Nimeni nu il detine in intregime; fiecare operator isi administreaza portiunea proprie si se intelege cu vecinii.

Cum decizi rapid: intreaba-te doar cat de departe ajung datele. O cladire → LAN. Un oras → MAN. O tara sau mai multe → WAN. Toata lumea → Internet. Viteza si costul nu sunt criterii de clasificare, ci consecinte: cu cat distanta creste, cu atat legatura e mai scumpa si intarzierea mai mare.
3

3. Componentele unei retele

Exemplu — ce se vede daca urmaresti cablul in laboratorul de biologie

Calculatorul cu microscopul digital are in spate o mufa in care intra un cablu gri. Cablul urca in tavan si coboara intr-o cutie din hol cu multe mufe si beculete verzi care clipesc — acolo intra si cablurile celorlalte calculatoare din laborator. Din acea cutie pleaca un singur cablu catre alta cutie, mai mica, cu doua antene, de unde iese cablul furnizorului de Internet. Ai vazut, in ordine: placa de retea, mediul de transmisie, switch-ul si router-ul.

O retea are componente fizice (hardware — echipamentele si mediul care transporta semnalul) si componente logice (software — protocoalele, adica regulile de comunicatie, studiate in atomul urmator).
Placa de retea (NIC — Network Interface Card)

Componenta care permite unui dispozitiv sa se conecteze la retea; astazi este aproape intotdeauna integrata in placa de baza sau in telefon. Ea transforma datele in semnal (electric, luminos sau radio) si invers.
Fiecare placa are o adresa MAC — un identificator fizic de 48 de biti, scris ca sase grupe hexazecimale, de exemplu A4:C3:F0:12:3E:5B. Este inscriptionata de producator si insoteste dispozitivul oriunde l-ai duce. Retine diferenta: MAC = cine esti; IP = unde te afli acum.

Switch (comutator)

Leaga intre ele dispozitivele din aceeasi retea locala. Invata ce adresa MAC se afla la fiecare mufa si trimite fiecare cadru de date doar catre destinatarul corect, nu catre toata lumea — de aceea o retea cu switch nu se sufoca atunci cand mai multe calculatoare comunica simultan.

Router (ruter)

Leaga intre ele retele diferite si decide pe ce drum pleaca fiecare pachet, citind adresa IP de destinatie. Router-ul din laborator sau de acasa uneste reteaua locala (LAN) cu reteaua furnizorului si mai departe cu Internetul (WAN). De regula include si un switch cu cateva mufe si un punct de acces Wi-Fi in aceeasi cutie — de aici confuzia frecventa intre ele.

Punctul de acces (Access Point) si serverul

Punctul de acces este echipamentul care ofera conectare fara fir: transforma reteaua cablata in semnal radio Wi-Fi.
Serverul este un calculator dedicat care ofera un serviciu celorlalte dispozitive din retea — pastreaza fisierele comune, gazduieste baza de date cu masuratori sau ruleaza calculele grele. Calculatoarele care ii cer serviciul se numesc clienti; de aici numele modelului client-server.

Medii de transmisie — pe ce circula efectiv semnalul

Cablu de cupru torsadat (UTP), cu mufa RJ-45 — cel mai raspandit in retelele locale. Categoria 5e sau 6 sustine 1 Gbps, iar lungimea maxima a unui segment de cablu Ethernet este de 100 de metri; peste aceasta distanta semnalul trebuie regenerat de un echipament intermediar.
Fibra optica — transporta impulsuri de lumina prin fire de sticla. Duce debite mult mai mari pe distante de kilometri si, fiind lumina si nu curent, nu este deranjata de perturbatii electromagnetice — motiv pentru care se foloseste in laboratoare cu aparate care produc campuri puternice si pe legaturile lungi dintre orase.
Unde radio (Wi-Fi) — fara cablu, in benzile de 2,4 GHz si 5 GHz. Banda de 2,4 GHz ajunge mai departe si trece mai usor prin pereti, dar e mai aglomerata; banda de 5 GHz e mai rapida, insa are raza mai scurta. Semnalul radio este receptionabil si in afara incaperii, deci cere obligatoriu criptare si parola.

4

4. Cum circula datele: pachete, protocoale, adrese IP

Exemplu — cum trimiti un set de date de 40 MB

Trimiti colegei fisierul cu masuratorile de o luna: 40 MB. Datele nu pleaca intr-o singura bucata uriasa, ci taiate in zeci de mii de fragmente mici. Fiecare fragment poarta scris pe el de unde vine, unde merge si al catelea este. Fragmentele pleaca pe rand, pot merge pe drumuri diferite si pot sosi in dezordine — la capat sunt puse la loc in ordinea corecta. Daca unul singur lipseste, se cere inapoi doar acela.

Fragmentele se numesc pachete. Regulile dupa care sunt formate, adresate, transmise si reasamblate se numesc protocoale — un limbaj comun pe care trebuie sa il vorbeasca ambele capete ale comunicatiei, indiferent de producatorul echipamentului sau de sistemul de operare.
TCP si IP — doua roluri diferite

IP (Internet Protocol) se ocupa de adresare si drum: pune pe fiecare pachet adresa expeditorului si a destinatarului si lasa fiecare router de pe traseu sa decida incotro il trimite mai departe.
TCP (Transmission Control Protocol) se ocupa de integritate si ordine: numeroteaza pachetele, verifica la destinatie ca au sosit toate, le pune in ordinea corecta si cere retrimiterea celor pierdute.
Analogie: IP scrie adresa pe colet si il preda postei; TCP este cel care numeroteaza coletele unei comenzi, verifica la primire ca sunt toate si reclama daca lipseste unul.

Adresa IP — unde se afla dispozitivul in retea

Fiecare dispozitiv conectat primeste o adresa IP, identificatorul lui logic in retea.
IPv4 — patru numere intre 0 si 255, separate prin punct: 192.168.1.20. Fiind codificata pe 32 de biti, ofera aproximativ 4,3 miliarde de adrese — insuficiente astazi.
IPv6 — versiunea noua, pe 128 de biti, scrisa in hexazecimal: 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334. Spatiul de adrese este urias, tocmai ca sa nu se mai epuizeze.
Test rapid de corectitudine: 192.168.1.300 nu poate exista, fiindca 300 depaseste valoarea maxima 255 a unui grup IPv4.
Privat vs. public: exista trei intervale rezervate adreselor private — valabile doar in interiorul retelei locale: cele care incep cu 10., cele care incep cu 192.168. si cele cuprinse intre 172.16.0.0 si 172.31.255.255 (primul grup 172, iar al doilea grup intre 16 si 31 — deci 172.16.4.9 este privata, dar 172.40.4.9 nu). Orice alta adresa IPv4 valida este publica. Spre Internet, toate calculatoarele laboratorului ies prin adresa publica unica a router-ului.

DNS — de la nume la adresa

Oamenii tin minte nume, routerele lucreaza cu numere. DNS (Domain Name System) este serviciul care traduce un nume de domeniu intr-o adresa IP: cand scrii adresa unei baze de date stiintifice in browser, calculatorul intreaba mai intai un server DNS ce adresa IP ii corespunde si abia apoi trimite cererea acolo. Este cartea de telefon a Internetului si foloseste portul 53.

De ce conteaza in stiinte: cand un experiment trimite date in flux continuu, doua marimi devin importante — latenta (intarzierea pana ajunge un pachet, masurata in milisecunde) si largimea de banda (cate date incap pe secunda). Un flux video de la un microscop cere banda multa; o comanda catre un aparat de masura cere latenta mica. Nu sunt acelasi lucru.
5

5. Serviciile Internetului si sursele de date stiintifice

Exemplu — patru servicii intr-un singur proiect de biologie

Cauti in browser articole despre calitatea apei unui rau: folosesti WWW. Trimiti profesorului raportul intermediar cu doua fisiere atasate: folosesti e-mailul. Descarci de pe un portal international setul de date cu observatii de specii: folosesti un transfer de fisiere. Redactezi concluziile simultan cu colegii, fiecare de acasa: folosesti un serviciu cloud. Toate patru merg pe acelasi Internet, dar sunt servicii distincte, cu protocoale proprii.

Internetul este infrastructura; serviciile Internet sunt aplicatiile si protocoalele care functioneaza deasupra ei. Un protocol stabileste regulile, iar un port este numarul prin care serverul stie carui serviciu ii este adresata cererea.
WWW — World Wide Web

Serviciul paginilor web: documente scrise in HTML, legate intre ele prin hyperlink-uri si accesate cu un browser (Chrome, Firefox, Edge). Protocolul este HTTP (portul 80), iar varianta criptata HTTPS (portul 443). Adresa unei resurse se numeste URL.
Regula practica: daca introduci undeva un cont, o parola sau date personale, adresa trebuie sa inceapa cu https://. Pe HTTP simplu, datele circula necriptate.

E-mail — posta electronica

Mesaje cu fisiere atasate, livrate chiar daca destinatarul nu este conectat in acel moment. Protocoale: SMTP pentru trimitere (porturile 25 si 587), IMAP pentru citire cu pastrarea mesajelor pe server si sincronizare pe mai multe dispozitive (portul 993 criptat), POP3 pentru descarcarea mesajelor pe un singur calculator (portul 995 criptat).
Atentie: majoritatea serviciilor limiteaza atasamentele la aproximativ 25 MB — un set mare de date experimentale se trimite ca legatura de descarcare, nu ca atasament.

Transfer de fisiere si servicii cloud

FTP (File Transfer Protocol, portul 21) si variantele lui criptate transfera fisiere mari intre calculatoare; multe institutii isi publica astfel arhivele de date.
Cloud (Google Drive, OneDrive, Dropbox) inseamna fisiere pastrate pe serverele unui furnizor si accesibile de pe orice dispozitiv, cu editare simultana in echipa. Avantaj: colaborare si copie de siguranta in alta locatie. Dezavantaj: fara conexiune nu ai acces, iar datele stau pe un calculator care nu este al tau.

Comunicare in timp real

Mesagerie instantanee si videoconferinta (Zoom, Google Meet, Microsoft Teams) pentru discutii sincrone, prezentari de proiect si consultatii la distanta. Aceste servicii sunt sensibile la latenta: o intarziere de o jumatate de secunda rupe complet o conversatie, desi aceeasi intarziere nu deranjeaza deloc la un e-mail.

Surse de date si publicatii stiintifice — reale si accesibile gratuit

PubMed (gestionat de National Library of Medicine, SUA) — articole de biologie si medicina.
arXiv (gazduit de Universitatea Cornell) — articole de fizica, matematica si informatica, publicate inainte de recenzie.
Zenodo (gazduit de CERN) — depozit deschis unde cercetatorii publica seturi de date si primesc pentru ele un identificator permanent.
GBIF (Global Biodiversity Information Facility) — sute de milioane de observatii despre specii, cu loc si data.
NASA Earthdata — date de observare a Pamantului: temperaturi, vegetatie, gheata, atmosfera.
Regula de evaluare a unei surse: verifica intotdeauna cine este autorul sau institutia, cand a fost publicata informatia si daca datele brute pot fi consultate. Primul rezultat dintr-un motor de cautare este cel mai bine pozitionat, nu neaparat cel mai corect.

6

6. Securitate online si conduita in retea

Exemplu — o dimineata in laboratorul de chimie

Un elev deschide un mesaj care pare de la platforma scolii si isi introduce parola pe pagina indicata. In pauza, contul lui trimite acelasi mesaj intregii clase. A doua zi, fisierele de pe calculatorul comun al laboratorului sunt redenumite si de nedeschis, iar pe ecran apare o cerere de plata. Trei luni de masuratori exista doar acolo. Nimic din toate acestea nu a cerut cunostinte tehnice de la atacator — a fost de ajuns o parola data de bunavoie.

Conectarea la retea aduce si expunere. Amenintarile de mai jos nu sunt exotice: sunt exact cele intalnite in scoli, laboratoare si institutii.
Amenintari frecvente

Malware — termen general pentru programe daunatoare (virusi, viermi, troieni, spyware), raspandite prin atasamente, stick-uri sau programe descarcate din surse nesigure.
Phishing — mesaje sau pagini false care imita o institutie de incredere pentru a-ti obtine datele de acces. Semne: expeditor cu adresa aproape corecta, ton urgent si amenintator, o legatura a carei adresa reala difera de textul afisat.
Ransomware — cripteaza fisierele si cere plata pentru descifrare. Singura aparare care functioneaza cu adevarat este copia de siguranta pastrata separat, nu plata.
Interceptarea pe retele publice — intr-un Wi-Fi deschis, traficul necriptat poate fi citit de altcineva din aceeasi retea.

Masuri de protectie, in ordinea eficientei

1. Parole lungi si diferite. Cel putin 15 caractere (minim 8 doar cu verificare in doi pasi); o parola unica pentru fiecare serviciu important, ca sa nu cada toate odata. Un administrator de parole le tine minte in locul tau.
2. Autentificare in doi pasi (2FA). Pe langa parola, un cod dintr-o aplicatie sau de pe telefon. Chiar daca parola este furata, contul ramane inchis.
3. Actualizari la zi. Sistemul de operare, browserul si aplicatiile se actualizeaza pentru a inchide vulnerabilitati deja cunoscute public.
4. HTTPS inainte de a scrie ceva. Verifica https:// in bara de adresa si citeste cu atentie numele domeniului.
5. Antivirus si firewall active. Antivirusul detecteaza programe daunatoare; firewall-ul filtreaza traficul de retea, permitand doar conexiunile autorizate.
6. Copie de siguranta. Datele experimentale existente intr-un singur exemplar sunt deja pierdute — doar nu stii inca.

Ce inseamna si ce NU inseamna lacatul din bara de adresa

Lacatul si https:// garanteaza un singur lucru: traficul dintre tine si acel server este criptat, deci nu poate fi citit pe drum. Nu garanteaza ca site-ul este onest sau ca informatia de pe el este adevarata — si o pagina de phishing poate avea lacat. Criptarea protejeaza drumul, nu destinatia.

Conduita in retea (netiquette) si datele altora

Scrie mesaje cu subiect clar si formulare politicoasa; nu folosi majuscule continue, care se citesc ca un tipat. Nu redistribui fotografii sau mesaje ale colegilor fara acordul lor. Cand folosesti date sau text gasite online, citeaza sursa: autor, institutie, adresa si data consultarii — in stiinta, o afirmatie fara sursa nu are valoare. Multe seturi de date deschise au licenta care cere explicit mentionarea autorului.

7

7. Recapitulare — drumul complet al unei masuratori

Legam totul intr-un singur scenariu: senzorul din laboratorul de fizica a inregistrat temperatura o luna intreaga, iar tu trimiti fisierul colegei din alt oras si il incarci intr-un depozit de date deschis.
Traseul, pas cu pas

1. Calculatorul din laborator salveaza masuratorile intr-un fisier; placa lui de retea (NIC) le transforma in semnal.
2. Prin cablul UTP, datele ajung la switch-ul laboratorului — pana aici totul se petrece in LAN.
3. Switch-ul le trimite catre router, granita dintre reteaua scolii si Internet.
4. Inainte de plecare, calculatorul intreaba un server DNS ce adresa IP are destinatia si primeste raspunsul.
5. TCP taie fisierul in pachete si le numeroteaza; IP scrie pe fiecare adresa sursa si adresa destinatie.
6. Pachetele traverseaza retelele operatorilor (WAN), din router in router, fiecare alegand drumul urmator.
7. La destinatie, TCP verifica daca au sosit toate, cere retrimiterea celor lipsa si le reaseaza in ordine.
8. Serverul de e-mail preda mesajul prin SMTP; colega il citeste prin IMAP, de pe telefon sau de pe laptop.
9. Incarcarea in depozitul de date se face prin HTTPS, deci criptat, cu autentificare in doi pasi pe cont.

Tabelul de clasificare, pe scurt

LAN → incapere, cladire, campus → administrata de proprietar → switch, cablu, Wi-Fi
MAN → oras → leaga mai multe LAN-uri → institutie sau operator local
WAN → tara sau continente → fibra pe distante lungi, linii inchiriate, satelit
Internet → planeta → milioane de retele, un singur limbaj comun: TCP/IP

Cele patru perechi care nu trebuie confundate

MAC vs. IP — cine esti (fix, dat de producator) vs. unde te afli acum (logic, dat de retea).
Switch vs. router — in interiorul unei retele vs. intre retele diferite.
Internet vs. WWW — infrastructura vs. un serviciu care circula pe ea.
Latenta vs. largime de banda — cat de repede pleaca primul pachet vs. cate date incap pe secunda.

De ce conteaza pentru un elev de stiinte: stiinta moderna se face pe date care circula. Un seismograf, o statie meteo, un satelit sau un secventiator ADN nu produc rezultate direct, ci fluxuri de date care trebuie transportate, verificate si pastrate in siguranta. Cine intelege cum circula datele intelege si de ce se pierd, de ce intarzie si cum se protejeaza.

Exercitii practice

Exercitiul 1 (Nivel minim) — Clasificarea retelelor

Incadreaza fiecare situatie in tipul corect de retea (LAN / MAN / WAN / Internet) si justifica alegerea printr-un singur argument legat de intindere:
a) Cele 15 calculatoare din laboratorul de informatica folosesc aceeasi imprimanta.
b) Cele trei corpuri de cladire ale unui liceu, aflate in cartiere diferite ale orasului, sunt legate intre ele.
c) Statiile seismice din toata tara trimit inregistrarile catre centrul national de prelucrare.
d) Consulti de acasa un portal international cu observatii despre specii de plante.
e) Telefonul, laptopul si imprimanta din camera ta sunt conectate la acelasi router.

Vezi rezolvarea

Criteriul unic de clasificare este aria geografica acoperita:

  1. a) LAN — toate dispozitivele se afla in aceeasi incapere si sunt administrate de scoala.
  2. b) MAN — legatura ramane in interiorul aceluiasi oras si uneste mai multe retele locale.
  3. c) WAN — acopera intreaga tara, deci distante de sute de kilometri, pe infrastructura unui operator.
  4. d) Internet — datele vin din alta tara, prin reteaua mondiala de retele interconectate cu TCP/IP.
  5. e) LAN — o singura locuinta; faptul ca router-ul ofera si acces la Internet nu schimba tipul retelei locale.

Greseala frecventa: incadrarea punctului e) la Internet. Reteaua ta de acasa este un LAN conectat la Internet — sunt doua lucruri diferite.

Exercitiul 2 (Nivel standard) — Serviciul potrivit si adresa corecta

Lucrezi la un proiect de monitorizare a calitatii aerului, impreuna cu doi colegi.
a) Pentru fiecare sarcina, precizeaza ce serviciu Internet folosesti si de ce: (1) cauti articole despre pulberi in suspensie; (2) trimiti profesorului raportul de 2 MB; (3) redactati toti trei concluziile in acelasi document, fiecare de acasa; (4) descarci un set de date de 900 MB de pe portalul unei agentii de mediu.
b) Dintre adresele urmatoare, indica pe cele care NU pot fi adrese IPv4 valide si explica de ce: 192.168.0.15, 10.0.0.256, 172.16.4.9, 192.168.1.
c) Explica in doua propozitii ce face serviciul DNS atunci cand scrii adresa portalului in browser.

Vezi rezolvarea

a) Serviciul potrivit fiecarei sarcini:

  1. (1) WWW — cautarea si citirea paginilor web se fac prin browser, pe protocolul HTTPS.
  2. (2) E-mail — mesaj cu atasament de 2 MB, sub limita uzuala de circa 25 MB; trimiterea foloseste SMTP, citirea IMAP.
  3. (3) Serviciu cloud — un document pastrat pe serverul furnizorului permite editare simultana de catre toti trei, in aceeasi versiune.
  4. (4) Transfer de fisiere (descarcare prin HTTPS sau FTP) — 900 MB depasesc cu mult limita unui atasament de e-mail.

b) Nu sunt adrese IPv4 valide:

  1. 10.0.0.256 — grupul 256 depaseste valoarea maxima admisa, 255.
  2. 192.168.1 — are doar trei grupe; o adresa IPv4 are obligatoriu patru.

Celelalte doua sunt valide si sunt, ambele, adrese private (folosite doar in interiorul unei retele locale), pentru ca fiecare cade intr-unul dintre cele trei intervale private invatate: 192.168.0.15 incepe cu 192.168., iar 172.16.4.9 are primul grup 172 si al doilea grup 16, deci se afla intre 172.16.0.0 si 172.31.255.255.

c) DNS traduce numele domeniului in adresa IP a serverului: calculatorul intreaba mai intai un server DNS ce adresa IP corespunde numelui scris, iar dupa ce primeste raspunsul trimite cererea catre acea adresa. Fara DNS ar trebui sa tii minte numere in loc de nume.

Exercitiul 3 (Nivel performanta) — Reteaua unui laborator care produce date continuu

Laboratorul de biologie primeste trei camere de microscop care transmit imagini in flux continuu catre un server local, iar rezultatele prelucrate sunt incarcate saptamanal intr-un depozit de date deschis. Sase elevi lucreaza simultan pe calculatoarele laboratorului.
a) Descrie componentele retelei necesare si rolul fiecareia; precizeaza pentru fiecare legatura ce mediu de transmisie alegi (UTP, fibra optica sau Wi-Fi) si de ce.
b) Urmareste drumul unei imagini de la camera de microscop pana in depozitul de date deschis, numind la fiecare pas echipamentul sau protocolul implicat.
c) Propune un plan de securitate cu cel putin patru masuri, fiecare legata de o amenintare concreta din lectie.
d) Argumenteaza pe scurt: pentru comanda de la distanta a camerei conteaza mai mult latenta sau largimea de banda? Dar pentru incarcarea saptamanala a arhivei?

Vezi rezolvarea

Schita de rezolvare (structura si criterii, nu singurul raspuns posibil):

  1. a) Componente: cate o placa de retea pe fiecare camera si calculator; un switch care leaga toate dispozitivele in LAN-ul laboratorului; un server local care primeste si stocheaza fluxul de imagini; un router catre Internet; optional un punct de acces Wi-Fi. Medii: UTP pentru camere si server (stabil, 1 Gbps, sub 100 m); fibra optica pe legatura dintre laborator si punctul de iesire al scolii, daca distanta depaseste 100 m sau exista aparate care produc perturbatii electromagnetice; Wi-Fi doar pentru dispozitive mobile, niciodata pentru fluxul continuu al camerelor, fiind mai putin stabil si mai expus.
  2. b) Drumul imaginii: camera → placa de retea → cablu UTP → switch → server local (LAN, TCP/IP: TCP imparte in pachete si verifica, IP adreseaza) → prelucrare → interogare DNS pentru numele depozitului → router → retelele operatorilor (WAN) → serverul depozitului → incarcare prin HTTPS → TCP verifica la destinatie ca toate pachetele au sosit si le reaseaza in ordine.
  3. c) Plan de securitate: parole de cel putin 15 caractere (minim 8 doar cu verificare in doi pasi), diferite pe fiecare serviciu (impotriva accesului neautorizat); autentificare in doi pasi pe contul depozitului (impotriva parolelor furate prin phishing); copie de siguranta a datelor pe un suport separat (impotriva ransomware-ului si a defectarii discului); actualizari la zi plus antivirus si firewall active (impotriva malware-ului); Wi-Fi criptat cu parola si separat de reteaua camerelor (impotriva interceptarii). Fiecare masura trebuie sa fie explicit legata de amenintarea pe care o contracareaza.
  4. d) Latenta vs. banda: pentru comanda de la distanta conteaza latenta — comanda este mica, dar trebuie sa ajunga imediat, altfel controlul devine imposibil de folosit. Pentru incarcarea saptamanala a arhivei conteaza largimea de banda: volumul este mare, insa o intarziere de cateva secunde la pornire nu are nicio importanta.

Criterii de evaluare: fiecare componenta primeste un rol corect si distinct; alegerea mediului este justificata printr-o proprietate reala (distanta, stabilitate, perturbatii); traseul de la b) nu sare niciun pas si foloseste corect termenii LAN, WAN, DNS, TCP/IP, HTTPS; fiecare masura de securitate este pereche cu o amenintare; raspunsul de la d) distinge clar cele doua marimi.

Ce ai invatat astazi

  • Reteaua de calculatoare = cel putin doua dispozitive conectate care schimba date si resurse
  • Clasificare dupa intindere: LAN (cladire), MAN (oras), WAN (tara sau continente), Internet (planeta)
  • Componente: placa de retea cu adresa MAC, switch (in aceeasi retea), router (intre retele), punct de acces, server
  • Medii de transmisie: UTP (maximum 100 m pe segment), fibra optica (distante mari, imuna la perturbatii), Wi-Fi (2,4 si 5 GHz)
  • Datele circula in pachete: IP se ocupa de adresare si drum, TCP de ordine, verificare si retrimitere
  • Adresa IPv4 = patru numere intre 0 si 255 (32 de biti); IPv6 = 128 de biti; DNS traduce numele in adresa IP
  • Servicii Internet: WWW (HTTP 80 / HTTPS 443), e-mail (SMTP, IMAP, POP3), transfer de fisiere, cloud, videoconferinta
  • Internetul este infrastructura, WWW este doar unul dintre serviciile care circula pe ea
  • Securitate: parole lungi si unice, autentificare in doi pasi, actualizari, HTTPS, antivirus si firewall, copie de siguranta
  • Lacatul din bara de adresa garanteaza criptarea drumului, nu onestitatea site-ului

Vrei mai mult?

Provocare: Deschide o fereastra de linie de comanda si ruleaza ipconfig pe Windows (sau ip addr pe Linux): identifica adresa IPv4 a calculatorului tau si verifica daca se afla intr-unul dintre cele trei intervale private (incepe cu 10., incepe cu 192.168. sau este intre 172.16.0.0 si 172.31.255.255), deci daca este privata. Apoi ruleaza ping www.edu.ro si citeste timpul in milisecunde din fiecare linie de raspuns — aceea este latenta. Repeta cu un site gazduit pe alt continent si compara valorile.

De ce? Doua calculatoare din laboratoare diferite pot avea, amandoua, adresa 192.168.1.20 fara ca nimic sa se strice. Cum este posibil, daca o adresa ar trebui sa fie unica? Ce se intampla insa daca doua dispozitive din aceeasi retea locala ajung sa aiba aceeasi adresa IP?

In lumea reala: World Wide Web-ul s-a nascut in 1989 la CERN, propus de Tim Berners-Lee tocmai ca sa rezolve o problema de laborator: fizicienii de la acceleratorul de particule aveau nevoie sa isi imparta documentele intre echipe si institute diferite. Instrumentul construit pentru schimbul de documente stiintifice a devenit apoi serviciul pe care il foloseste toata planeta.

Finalul modulului

Ai completat Modulul 1 — Sisteme de Calcul & Retele. Urmatorul modul abordeaza societatea digitala: comunicare, colaborare si inteligenta artificiala.

Inapoi la modul →