< Hálózat

Hálózatok

Szerző: Sallai András

Copyright © Sallai András, 2011, 2014

Licenc: GNU Free Documentation License 1.3

Web: http://szit.hu

Bevezetés

A hálózat fogalma

Egymással összekapcsolt számítógépek és más informatikai eszközök rendszere.

Úgyis mondhatnánk: Egy speciális rendszer amely a számítógépek és más informatikai eszközök közötti kommunikációt biztosítja.

Történet

Elektromosság

Az 1700-1800-as években nagy szerepe volt az elektromosság felhasználásában a következő embereknek:

Luigi Galvani (1737-1798)

Alessnadro Volta (1745-1827)

Michael Faraday (1791-1867)

André-Marie Ampère (1775–1836)

Georg Simon Ohm (1789-1854)

Távíró

Az elektromosságot, hírközlésre kezdték használni Morzekódokkal. Így lett a távíró.

Telefon

Felvetődött, hogy a hangot is átvihetnének az elektromos kábeleken. Így lett a telefon.

Telex

Morse kódok helyett billentyűt leütő hírközlő gépeket hoztak létre. Ebből lett a telex.

Számítógépes kezdet

A korai számítógépek közötti utasítások továbbítását kezdetben maguk az emberek végezték.

1940

George Stibitz 1940-ben két távoli telexgépet köt össze.

New Hampshire <- -> New Yorkban

Kulcs szavak:

1940

George Stibiz

telexgép

New Hampshire

New Yorkban

1962

A számítógépek kimeneti perifériáinak (telexgépek perifériái) összekapcsolásán először 1962-ben, az Advanced Research Projects Agency ARPA keretében végezet el J. C. R. Licklider (Joseph Carl Robnett Licklider) az Intergalactic Network nevű munkacsoporttal.

Licklider szorgalmazza a következő három dolgot:

az egyetemeken legyenek informatikai osztályok

időosztásos rendszerek

hálózatok (Intergalactic Computer Network hálózat létrehozása)

1964

1964-ben megalkották az első kereskedelmileg sikeres idő-osztásos rendszert Dartmouth College-ben. A neve Dartmouth Time-Sharing Systemet (DTSS) lett.

Az időosztásos rendszerek lényege, hogy minden folyamat nagyon kis időszeletet kap a futásra, amitől a felhasználók úgy érzik, hogy több program folyamatosan fut és csak ők használják a számítógépet.

Így lehetővé válik egy nagy számítógép szolgáltatásainak nagyszámú felhasználó közötti megosztása.

Az idő-osztásos rendszert persze korábban már 1957-ben leírja Bob Bemer az Automatic Control Magazine-ban.

Kulcsszavak:

időosztásos rendszer

Dartmouth

1964 újból

MIT, valamint a General Electric és Bell Labs fejlesztőiből álló csoport egy számítógépével (a DEC PDP-8-as) megvalósította egy telefonközpont vezérlését.

1968

Paul Alexander Baran a Stanford University professzora, javaslatot tesz egy olyan hálózat létrehozására, ahol az adatok adatcsomagokban, angolosan datagramokban utaznak.

Kulcsszavak:

Paul A. Baran

adatcsomagok

datagramok

1969

ARPANET

A projektet négy egyetem kezdte megvalósítani:

UCLA - University of California, Los Angeles

SRI (Stanford)

UCSB - University of California, Santa Barbara

University of Utah (Salt Lake City)

Az akkori hálózat még 50 kbit/s hurok használatával működött.

ARPANET térképek

1993

TEN hálózatok

Az Európai Unió kezdeményezésére jött létre, az 1993-as Fehér Könyv alapján. Ennek jogi alapja a 1992-es Maastrichti Szerződés.Célja a gazdaság működésének segítése. Tartalma közlekedési, energiaszállítási és telekommunikációs hálózatokra terjed ki.

A TEN három része:

TEN-T: közlekedési folyosók hálózata

TEN-E: energiaszállítási hálózat

eTEN: telekommunikációs hálózat

Előnyei

A hálózatok előnyei:

erőforrások megosztása

teljesítmények egyenletesebb megosztása

nagyobb megbízhatóság

költség-hatékony

adatbázisok elérése

kommunikáció

Host

A hálózatban megjelenő számítógépeket hostoknak nevezzük. Minden hostot csatornákon keresztül kötünk össze.

Fogalmak

Gyakorlat

Válaszoljon a következő kérdésekre:

Mit nevezünk hálózatnak?

Mit a host?

Az időosztásos rendszerek hol és mikor jelentek meg?

Hálózatok lerajzolva

Hálózatok csoportosítása

Összeköttetés

Fix

Ideiglenes

Cellás (mobil)

Wifi

Hálózati technológiák

Adatszórásos technológiák

Idegen szóval broadcasting vagy multipont összeköttetésű hálózat. Egyetlen kommunikációs csatorna, amelyet a hálózatra csatlakozó összes gép közösen használ.

Pont-pont hálózatok

Sok olyan kapcsolatból állnak, amelyek géppárokat kötnek össze

Hálózatok méret szerinti osztályozása

PAN

Személyes hálózat

1 m

Asztalon

LAN

Helyi hálózat

10 m

Szobában

LAN

Helyi hálózat

100 m

Épületben

LAN

Helyi hálózat

1000 m

Üzemben, egyetemen

MAN

Városi hálózat

10 km

Városban

WAN

Nagy kiterjedésű hálózat

100 km

Ország

WAN

Nagy kiterjedésű hálózat

1000 km

Földrész

Internet

Internet

10000 km

Bolygó

Rövidítések

Személyi hálózat (az angol Personal Area Network alapján PAN hálózatok)

Helyi hálózat (az angol Local Area Network alapján elfogadott LAN hálózatok)

Otthoni hálózat

Elektromos hálózaton keresztüli kommunikáció (HomePlug)

Városi hálózat (az angol Metropolitan Area Network alapján MAN hálózatok)

Nagy kiterjedésű hálózat (az angol Wide Area Network alapján WAN hálózatok)

Funkcionális kapcsolatok szerint

Funkcionális kapcsolat, vagy viszony szerinti csoportosítás:

Kliens-szerver

Mindig van egy kiemelt számítógép, amelyet szervernek nevezünk. A szerver szolgáltatásokat nyújt a többi számítógép számára, a klienseknek.

Peer-to-peer Egyenrangú munkacsoportok. Nincs kiemelt számítógép

Hoszt-terminál - központi számítógéphez billentyűzet és monitor páros csatlakozik

Kommunikáció iránya szerint

Szimplex

a hálózati kommunikáció egyirányú

Half-duplex

a hálózati kommunikáció váltakozó irányú

Duplex

a hálózati kommunikáció kétirányú

Egyéb hálózat típusok

VLAN - Virtuális hálózat - Hálózati eszközök, amelyek úgy tesznek mintha egy szórási tartományba esnének, fizikai elhelyezkedésüktől függetlenül.

WLAN - Wireless LAN - vezeték nélküli hálózat

Sebesség alapján

~30 kbit/s - telefon vonal

~50 kbit/s - ARPANET 1969

9 kbit/s és 56 kbit/s között - Régi telefonos modemek

64 kbit/s ISDN

64 kbit/s és 1024 kbit/s között az ADSL feltöltés

256 kbit/s és 8 Mbit/s között az ADSL letöltés

1-20 Mbit/s - A legtöbb LAN

10 Mbit/s Ethernet

16 Mbit/s Token Ring

100 Mbit/s-os Fast Ethernet - 1995-ben vezetik be

1 Gbit/s Gigabit Ethernet (1 000 000 000 bit/másodperc)

10 Gbit/s 10 gigabites Ethernet (10Gbase-X)

Protokollok

A hálózathoz minimum két összekötött gépre van szükség. A két gép kommunikációjához kell valamilyen szabályrendszer, előírás, amit mind a két gép betart. Az ilyen szabályok gyűjteményét nevezzük protokollnak.

A protokollokból később szabványok lesznek, amelyet vagy a gyártó vagy egy adott szervezet hoz létre.

A protokoll tehát, szabályok gyűjteménye, amit szabványba foglalunk.

ITU-T

Az ITU-T távközlési és telekommunikációval kapcsolatos nemzetközi szabványokkal foglalkozik 1960 óta.

Korábbi neve CCITT, amely francia elnevezése alapján kapta a nevét: Comité consultatif international téléphonique et télégraphique. Akkoriban magyar neve: Nemzetközi Távíró és Telefon (technikai) Konzultatív Bizottság.

Az ITU sorozatokat és ajánlásokat hoz létre. A sorozatok mindig egy betűjellel kezdődnek.

Számunkra az egyik fontos sorozat az X sorozat. Az X adathálózatok és nyílt rendszerek közötti kommunikációval foglalkozik.

Néhány fontosabb szabvány:

X.21 végberendezések közötti interfész

X.25 hálózati végberendezések

V17-34 modemek

IEEE

Az IEEE egy szakmai szövetség, amelyet 1963-ban alapítottak. Az IEEE is sorozatokat hoz létre. Ilyen sorozat az IEEE 802, amely helyi hálózatokhoz tartalmaz szabványokat, úgymint Ethernet, Token Ring stb.

ISO

Az ISO a International Organization for Standardization angol szavak rövidítése. Magyarul: Nemzetközi Szabványügyi Szervezet. A szervezet 1947-ben alakult.

RFC

Az Internet protokolljait szabványokba foglaljuk, és úgynevezett RFC dokumentumban tároljuk. Az RFC a Request For Comments szavak rövidítése.

Egy RFC egy protokollt adott verzióját írja le. Minden RFC számozva van.

A példa kedvéért nézzük az FTP protokollt. Az FTP első RFC-je például 114. Az 959-es RFC az FTP protokoll utolsó kiadása. De jelent meg kiegészítés, kiterjesztés is az FTP-hez. A 2228 RFC az FTP titkosított átviteléhez tartalmaz kiegészítéseket. Az 2428 RFC például az IPv6 és NAT-ról tartalmaz kiegészítő leírt.

http://tools.ietf.org/html/rfc114

http://tools.ietf.org/html/rfc959

Egy RFC a továbbiakban sosem változik. Ha hibás, akkor újabb RFC-t adnak ki.

IETF

Az Internetes szabványok szabályozása a feladata, az RFC-ken keresztül. Az Internet legfelső szintű felügyeletét látják el. Az IETF 1986-ban lett alapítva. Ezt a feladatot előtte a DARPA részeként a Internet Activities Board (IAB) látta el.

IANA

Az IANA az angol Assignment Number Authority szavak rövidítése. Az Interneten belüli számok kiosztásáért felelős.

Adatátviteli/hálózati protokollok

A protokoll fogalma

A kommunikációnál használt szabályok és megállapodások összességét protokollnak (protocol) nevezzük.

Protokollok

Néhány protokoll mindenféle szempont nélkül felsorolva:

ARCNET

AppleTalk

ATM

Bluetooth

DECnet

Ethernet

FDDI

Frame relay

HIPPI

IEEE 1394 FireWire, iLink

IEEE 802.11

IEEE-488

IP

IPX

Myrinet

QsNet

RS-232 1) Az RS-232, a sorosport

SPX

System Network Architecture

Token-Ring

TCP

TCP Tuning

USB

UDP

X.25 2) Az X.25, analóg csomagkapcsolt hálózat. Modemeknél találkozunk vele. A maga korában a legnépszerűbb protokoll. De az orosz TT-pisztoly, kínai másolatának egy verziója is.

Hálózat rétegek

A hálózat egyes részeit a megvalósított szolgáltatások alapján rétegekbe csoportosítjuk.

Minden réteg a saját szolgáltatásai megvalósításánál csak az alatta lévő réteg nyújtotta szolgáltatásokra támaszkodhat.

OSI rétegmodellje

Alkalmazási

Megjelenési

Viszonylati

Transzport

Hálózati

Adatkapcsolati

Fizikai

TCP/IP rétegei

Alkalmazási

Transzport

Internet

Hálózat-hozzáférés

Az OSI és a TCP/IP összevetése

OSI modell	TCP/IP
Alkalmazási	Alkalmazási
Megjelenési
Viszonylati
Szállítás	Szállítási
Hálózati	Hálózati
Adatkapcsolat	Adatkapcsolat
Fizikai	Fizikai

Közeghozzáférés

Előfordul, hogy egyszerre több számítógép szeretne hozzáférni egy üzenetszórásos csatornához.

Közeg-hozzáférési módok

véletlen átvitelvezérlés:

ha szabad a hálózat, akkor bármelyik állomás leadhat jelet (CSMA/CD)

osztott átvitelvezérlés

csak egy állomásnak van joga jelet adni (token busz)

központosított átvitelvezérlés

egy kitüntetett állomás foglalkozik az átviteli jogokkal (szerver)

Az adatátvitel alapjai

Cél

Az adatátvitel célja az információ eljuttatása egyik helyről a másikra.

Adat

Adatnak nevezzük az átadott üzenet elemeit.

Az egységnyi adat jelentésében a felek előzetesen megállapodnak.

Bináris adat: 0 és 1 állapotokból áll. Ezeket bináris számjegyeknek vagy biteknek hívjuk.

A bitek átvitele történhet elektromos és optikai jelként.

Elektromos jel esetén a bit állapotát (1 vagy 0) a jelszint mutatja.

Optikai jel esetén a bit állapotát a fény hiánya vagy megmléte mutatja.

Adatátvitel:

Forrás -> Adó -> Átvetlei csatorna -> Vevő -> Cél

Az adatátviteli csatorna lehet analóg vagy digitális

Analóg

Változó amplitúdó és frekvencia

Digitális

Állandó amplitúdó és frekvencia

Jelcsillapodás:

Ahogy a jel halad az adatátviteli csatornán amplitúdója folyamatosan csökken

ARP

Minden számítógépen van egy hardvercím-IP-cím összerendelési táblázat. Ennek karbantartását végzi az ARP protokoll.

Az ARP protokoll egy IP cím alapján kideríti a MAC címet.

DHCP

A DHCP a Dynamic Host Configuration Protocol angol szavakból alkotott betűszó. Így fordíthatjuk: Dinamikus állomáskonfiguráló protokoll

A DHCP tulajdonképpen egy szerverszolgáltatás.

Egy DHCP szerver a következőket szolgáltatja:

IP

DNS szerverek elérhetőségét

alapértelmezett átjárót

maszkot

hostnév

Megvalósítható benne a hardvercímek és az IP címek összerendelése.

Hardver cím	IP cím
00:c0:c3:45:bc:44	192.168.8.2

Milyen porton figyel a DHCP szerver?

Port: 67

Protkoll: UDP

Feladat

Készítsen egy alhálózatot:

6 gép

IP cím tartomány. 172.16.x.x

6-dik gép szerver, DHCP kiszolgálóval

minden gép DHCP szerverről kapja az IP címet.