Hálózat kialakítás céljai

Átírás

1 4. Előadás

2 Tartalom Hálózatok célja, kialakulása Hálózatok felépítése Átviteli technológiák OSI rétegmodell Átviteli közegek a hálózatokban Földrajzi méret szerinti hálózatok Hálózati topológiák Hálózati eszközök Protokollok Hálózati felhasználók 2

3 Hálózat kialakítás céljai Erőforrások megosztása Kommunikáció elősegítése Állományok átvitele más számítógépekre Távoli számítógépek elérése Központi felügyelet 3

4 Számítógépes hálózat Egymással vezetékes, vagy vezeték nélküli kapcsolatban álló, azonos kommunikációs szabványt (protokollt) használó számítógépek összessége, decentralizált, az egyes számítógépeken elosztott információ kezelésére alkalmas szoftvereszközökkel rendelkezik A hálózat az egyes gépek erőforrásait egyesíti, azaz az összhatás több, mint egyszerűen az egyes gépek erőforrásainak, szolgáltatásainak összege 4

5 Adatátviteli hálózatok Követelményei: Legyen digitális Legyen nagy sávszélességű Legyen mindenütt elérhető 5

6 Hálózatok kialakulása 1958: USA Védelmi Minisztérium - Korszerű Kutatási Programok Intézete létrehozta az ARPA (Advanced Research Projects Agency) szervezetet célja: tudományos és technikai kutatásainak eredményeként az USA vezető szerephez jusson a hidegháborúban Kísérletsorozatot: létrehozni egy olyan számítógépes rendszert, amely ellenáll a különböző katasztrófáknak, az egész országot átfogja, a katonaság üzeneteket, adatokat adhat és kaphat, bármi is történjék esetleges nukleáris háború esetén az amerikai kormányszervek hogyan tudnák fenntartani a kommunikációt egymás között 6

7 Hálózatok kialakulása 1968: ARPA kezdeményezte - akkori szuperszámítógépek alkossanak egy masszív hálózatot, hatékonyan le lehet bonyolítani az országos kutatási és fejlesztési terveket A hálózat első csomópontja: (node) a Kaliforniai Egyetemen állították fel A második csomópontot október: Stanford Kutatóintézet Harmadik csomópontot a Kaliforniai Egyetem Negyedik csomópont: Utah-i Egyetem A négy csomópontból álló hálózatot ARPANET-nek nevezték el 7

8 Hálózatok kialakulása ARPANET-en bonyolított információcsere 75 százaléka e- mailen keresztül folyt Előnye: bármilyen számítógépet hozzá lehetett kapcsolni az új hálózathoz 1983: ARPANET két elkülönült hálózatra bomlott: MILNET (katonai szegmenés) és ARPANET (Internet) Mindkettő kapott hálózati címet és átjárókat közéjük, amelyek információcsomagokat tudnak továbbítani egyikről a másikra 1989: ARPANET formálisan megszűnt, de az a folyamat, amit elindított, tovább fejlődött 8

9 Hálózatok előnyei - hátrányai erőforrások megosztása teljesítményének egyenletesebb megosztása költségcsökkentés megbízhatóság központi adatbázisok használata kommunikációs közeg a hiba nehezebben behatárolható kialakítása - költséges 9

10 Hálózatok csoportosítása hálózati felépítés (architektúra) szerint Ügyfélkiszolgáló (kliens - szerver) Egyenrangú (peer-to-peer) 10

11 Hálózati felépítés Ügyfélkiszolgáló (kliens-szerver) Alá-fölé rendeltség Központi szervergép: a hálózattal összefüggő folyamat vezérlése Olyan programot használ, mely képes gépeket a hálózaton keresztül egy szerverrel összekapcsolni A szerver vezérli és felügyeli a hálózathoz tartozó megosztott erőforrások elérhetőségét Más csomópontok kliensként viselkednek A szerver (vagy host) a portokon vagy számozott elérési ponton keresztül kínálja szolgáltatásait Minden port általában egyszerre egy programmal kommunikál Adatok, programok egy helyen való tárolása 11

12 Hálózati felépítés Egyenrangú (peer-to-peer) Nincs kinevezett szerver: minden szg lehet szerver vagy kliens Minden szg egyenlően osztozik az adat feldolgozási felelősségen Minden felhasználónak helyi adatbázisa van Ugyanazt a hálózati protokollt és szoftvert futtat otthoni hálózat lehetősége azonos jogok 12

13 Végberendezések (terminálok) típusai Egyszerű, önálló feldolgozásra nem képes Vékony kliens (lásd: D. I. 07. terem munkaállomásait) Intelligens terminál (általában kommersz PC) Speciális terminál (célfeladatot ellátó berendezések) A terminálok csak kliensként üzemelnek. 13

14 Átviteli technológia alapján a hálózatok Adatszórásos broadcasting Pont-pont Vonalkapcsolt (két szgép közötti távközlési vonal foglalt a szgépek kommunikációja alatt) Üzenetkapcsolt (az adatok változó hosszúságú üzenetek formájában továbbítódnak, a vonal egy-egy üzenet továbbítása alatt foglalt) csomagkapcsolt 14

15 Átviteli technológia alapján a hálózatok Adatszórásos broadcasting Az adatszóró rendszerek általában lehetővé teszik, hogy a címmező speciális beállításával az adott üzenetet minden gép megkapja és feldolgozza, ez az adatszóró (broadcasting) működési mód. Egyetlen kommunikációs /átviteli csatorna amelyet a hálózat minden gépe használ - osztozás Rövid üzeneteket (csomagokat) küldhet bármely gép, amelyet minden gép megkaphat. A csomagon belüli cím mezőre van szükség, amely specifikálja a szándékolt vevőt. Amint megérkezik a csomag, a gép csak a címet kell ellenőrizze. Ha csomagot a szándékolt vevő kapta, akkor feldolgozza; Ha a csomagot egy másik vevőnek kell megkapnia, akkor nem foglalkozik vele/ eldobja. Multicasting: egy adó több vevő 15

16 Átviteli technológia alapján a hálózatok Pont-pont kapcsolat A pont-pont hálózatok (point-to-point network) sok olyan kapcsolatból állnak, amelyek géppárokat kötnek össze. Ez azt jelenti, hogy egy üzenet továbbítása egy, esetleg több csomóponton keresztül történik, és lehetséges, hogy egynél több lehetséges úton is eljuthat egy üzenet a céljához. Ezekben a hálózatokban az útvonal optimális megválasztása alapvető fontosságú. Ezt a hálózati technológiát nevezik még egyesküldésnek (unicasting) is. Egyedi gépek közötti páronkénti kapcsolat Ilyen hálózaton küldött csomagnak először egy vagy két köztes gépen kell áthaladnia címinformáció alapján Jó utak megtalálása fontos Unicasting: egy adó egy vevő Üzenet hossza nem korlátozott a. Vonalkapcsolt állandó csatornakapacitás (pl. telefon) b. Üzenetkapcsolt nincs szükség előre kiépített fizikai összeköttetésre Store-and-forward (tárolva továbbítás), pl távirat 16

17 Átviteli technológia alapján a hálózatok Csomagkapcsolt alhálózat Az átviendő adatblokkok méretét korlátozzuk, és csomagokká bontjuk. A csomagkapcsolás az igényekhez mérten a szükséges sávszélességet hol lefoglalja, hol pedig felszabadítja. A csomagkapcsolás nagyon hatékonyan képes a vonalak kihasználására, mivel adott két pont között összeköttetést több irányból érkező és továbbhaladó csomag is használja. Csomagkapcsoláskor a csomagok sorrendje megváltozhat, és a sorrendhelyes összerakásukról is gondoskodni kell (hátrány). Számos üzenet osztozik a csatornán, és egyben megakadályozza, hogy egy csomag uralja a csatornát. A csomagok egészben érkeznek egy routerhez, ott várakoznak, míg szabad nem lesz a csatorna, s utána továbbítódnak. Store-and-forward vagy packet-switched alhálózatnak hívjuk. Amennyiben a csomagok azonos méretűek, és kicsik, celláknak hívjuk őket. A csatornát egy mátrixnak kell felfogni, s a megérkezett csomag egy üres cellába kerül, egy másik csomag egy következőbe. Amikor megérkeznek, a csomagokat a teljes üzenetté kell visszaépíteni. Hiba esetén csak a hibás csomagokot kell újra küldeni, a többit nem. Minden csomagnak van címmezője, amely a küldőt és a szándékolt vevőt azonosítja. 17

18 Átviteli technológia alapján a hálózatok 18

19 Csomagkapcsolt hálózatok Helyi és nagy távolságú kapcsolatok adatátviteli eljárása - lépések: 1. A küldő először csomagokra osztja az üzenetet, 2. Mindegyik csomag kap egy sorszámot, valamint cím információt is, amely azonosítja a küldő szgépet és a szándékolt vevőt 3. Ezután a csomagok egyesével gyors egymásutánban a hálózatba töltődnek. 4. Egyedileg töltődnek be, majd a vevő félnél várakoznak 5. Ahol az eredeti üzenetet összerakódik és továbbítódik a vevőnél. 19

20 Pro és Kontra A csomagkapcsolás alternatívát jelent a körkapcsolásos (circuit switching) technikával szemben, amelyet a hagyományos telefonhálózatoknál és néha ISDN kapcsolásoknál használnak. Nagyobb flexibilitás, mivel kisebb csomagokat megosztott vonalakon kell küldeni. Olcsóbb kiépíteni, kevesebb eszközre van szükség. Nagyobb a késlekedés veszélye, később érkeznek meg az üzenetek, mivel idő kell az üzenetek felbontására, és irányítására. Sok esetben nem szignifikáns a késlekedés, de pl valós idejű videók esetében akadozhat a videó a késlekedés miatt. Nagyobb a hálózati biztonsági kockázat, mivel a fizikai kapcsolaton osztoznak. Ezért a használatos protokollokat és más hozzákapcsolódó elemeket megfelelő biztonsági elővigyázatossággal 20 kell megtervezni.

21 Hálózat átviteli módszer Alapsáv - Szélessáv Alapsávú átviteli módszer: (Baseband) egyszerre egy üzenet megy. Modulálatlan jeleket továbbít, tehát az átviteli közegben haladó jel frekvenciája közel azonos a bitsorozat frekvenciájával. Telepítése olcsó, csak rövid távra alkalmazható. Általában LAN-okhoz használják. Szélessávú átviteli módszer: (Broadband) Az átvitelre használható sávot több logikai csatornára osztják. (gyors kommunikáció) a közeget elkülönülő csatornákra osztja, amelyek független kábelekként működnek, és párhuzamosan küldi az üzeneteket. A sebesség a lényeg: a bitek száma, amelyet egy megadott idő alatt tud átvinni. (8 bits = 1 byte; 5Mbps = 5 million bps) Hogyan tudjuk növelni a sebességet? A sávszélesség a szűk keresztmetszet. 1. Vagy növeljük a sávszélességet gyorsabb és gyorsabb vonalra való cseréléssel, 2. Vagy kevesebb bitet viszünk át adatot tömörítünk. 21

22 Átviteli sebesség Sávszélesség (bits/sec (bps) or Bytes/sec (Bps)) Lassú (30kbit/s)ec Közepes (1-20 Mbt/sec) Nagy sebességű (50 Mbit/sec) 22

23 Kommunikáció iránya Simplex (csak egyirányú) Az egyik állomás csak az adó a másik csak a vevő. Fél duplex (váltakozó irányú) Mindkét irányban megengedett az adatátvitel, de egy időben csak az egyik irányban élhet. időben váltakozó irányú átvitel Duplex (kétirányú) Mindkét állomás egyszerre lehet adó és vevő is, egy időben mindkét irányú átvitel 23

24 ISO International Standard Organization Nemzetközi Szabványügyi Szervezet 1978 OSI Open Systems Interconnection nyílt rendszerek összekapcsolása különböző gyártóktól származó hálózati részek egymással összekapcsolhatók, rendelkeznek kommunikáló felületekkel egymás felé 24

25 Az OSI rétegmodell Referencia modell 1984-ben ratifikálták, majd újra 1995-ben Egy absztrakt modell, amely megmutatja, hogyan kell a hálózati protokolloknak és az eszközöknek kommunikálni illetve együtt dolgozni, Nyílt rendszerek összekapcsolásával foglalkozik azaz egy másik géppel való kommunikációra nyitott, A hálózatépítés szabványa 25

26 OSI - Alapelvek 1. Új szint ott lép be, ahol egy új absztrakció szükséges. 2. Minden szint egy jól-meghatározott funkciót lát el. 3. Egy szint funkcióját úgy választjuk, hogy nemzetközileg szabványosított protokollokat határozzanak meg. 4. A szintek kereteit úgy választjuk, hogy az interfészek közötti információáramlást a minimumra csökkentsük. 5. A szintek száma: Elég nagy, hogy az elkülönített funkciók ne kerülhessenek egyazon szintbe, Elég kicsi, hogy az architektúra átlátható legyen.

27 OSI - Alapelvek Egy szint csak az eggyel felette vagy alatta lévő szinttel tud beszélni Információáramlás sztenderd formában történik. A más társaságok által írt szoftverek úgy íródnak, hogy a szintek tudnak beszélni. Egyik rétegnek sem kell tudnia, hogy az alatta lévő szintek hogy működnek. Ez azt jelenti, hogy a beérkezett információ sztenderd módon jelenik meg. Ez leegyszerűsíti a tervezést. 27

28 OSI - Előnyök Kompatibilitás - Bármely OSI szabványt tudó hardver/szoftver kommunikálni tud másik ilyen hardverrel/szoftverre; Megbízhatóság - Nagyobb a hardver/szoftver választék, hisz különböző gyártók termékei együtt tudnak dolgozni; Világszerte elismert - OSI országtól független, nem számít mely országban gyártották a terméket; OSI független az operációs rendszertől; Az OSI protokollok minden szinten meghatározottak; A hibákat azon a szinten kezelik, ahol keletkeztek; A különböző szintek automatikus tudnak funkcionálni, 28

29 Hálózati rétegmodell (OSI) Példa: Levélírás a levelezőprogramban Titkosítás Továbbítás Visszaigazolás kérése Cím megadása Előkészítés a továbbításra (tördelés) Levél elküldése Már nem használatosak az OSI protokollok, de a modell él, mert.. A szgép-szgép kommunikációt (internetworking) szintekre bontja Leegyszerűsíti a network protokollok fejlesztését Biztosítja, hogy a különböző eszközök kompatibilisek A hálózat tervezést kiterjeszti könnyebb egy szintezett architektúrához adni új protokollokat és szolgáltatásokat 29

30 Hálózatok átviteli közeg szerint Vezetékes hálózatok Vezetéknélküli hálózatok 30

31 Vezetékes vagy vezeték nélküli? Fő területek Kábeles hálózat Kábel nélküli hálózat 1. könnyű installálás 2. teljes költség 3. megbízhatóság 4. teljesítmény 5. biztonság Közepesen nehéz kevesebb magas Nagyon jó Viszonylag jó Könnyebb de zaj lehet több Viszonylag magas jó Viszonylag jó Source: 31

32 Vezetékes vagy vezeték nélküli? Miért vezeték nélküli? Szükség lehet az elérhetőségre az autóban, metróban, földön, levegőben stb, a szállítmányozóknak, hogy kapcsolatban maradjanak a központi irodával, a katonaságnál, sokszor a mobilitást segíti elő. Vezeték nélküli hálózatok a rádióhullámokat és/vagy a mikrohullámokat használja kommunikációs csatornának. Sok hálózati protokoll, mint a TCP/IP is működik vezetékes és vezeték nélküli hálózaton is. Ethernet kábeles hálózatok inkább az üzleti, oktatási és otthoni hálózatokra jellemzők (hagyományos). Mostanában a vezeték nélküli hálózatokat kezdik preferálni, de mindkettőnek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Mindkettő megvalósítható lehetőség otthoni és más LAN esetében. 32

33 Vezetékes vagy vezeték nélküli? Miért vezeték nélküli? Biztonság: Vezetékes hálózatoknál a tűzfal az első biztonsági kapu. A hubok és switchek nem támogatják a tűzfalat (ZoneALarm). A szélessávú routerekbe már beépítik a tűzfal funkciót is, amelyet a szoftverén keresztül lehet konfigurálni. Elméletben a vezeték nélküli helyi hálózatok kevésbé biztonságosak, mint a vezetékesek, mert a vezeték nélküli kommunikáció a levegőben terjed, és könnyen megzavarható. Ezért a vezeték nélküli hálózatok egy kódolási szabvánnyal titkosítja az adatait (Wired Equivalent Privacy WEP), így megfelelően biztonságos lesz a kommunikáció. Melyik jobb? Vezetékes vezeték nélküli? Ha költséghatékonyak vagyunk, maximális teljesítményt szeretnénk, és nem számít a mobilitás, akkor a vezetékest. Az öreg épületekben könnyebb vezeték nélküli hálózatot kialakítani mint vezetékest. 33

34 Vezetékes átviteli közegek Csavart érpár (UTP, STP): Legrégebbi, még ma is elterjedt átviteli közeg, más néven sodrott érpár (Unshielded Twisted Pair = UTP) két szigetelt, egymásra spirálisan felcsavart rézvezeték ha a sodrott érpárat kívülről egy árnyékoló fémszövet burokkal is körbeveszik, akkor árnyékolt sodrott érpár (Shielded Twisted Pair = STP) ma használatos kábelek több, általában 4 érpárból állnak, amelyek spirális formában meg vannak csavarva, csökkentve az érpárok közötti esetleges interferenciát az erek mindegyike egyenként szigetelve van, de az érpárok lehetnek még páronként árnyékolva is akár Gbit/s-os nagyságrendű sebesség is elérhető legtöbb telefonkészüléket sodrott érpár köti össze a telefonközponttal analóg és digitális átvitelre egyaránt alkalmas a sodrott érpáras kábel nem lépheti túl a 100 méteres hosszúságot a hub és a számítógép között 34

35 Vezetékes átviteli közegek Koaxiális kábelek: széles körben használt átviteli közeg, egy tömör rézhuzalból áll, amely körül szigetelő van a szigetelőt egy külső hengeres vezető veszi körbe, amelyet egy védő műanyagburkolat zár körül nagyon védett zajokkal szemben, hosszú távú átvitelre is alkalmas könnyen meghosszabbítható két fajta koaxiális kábel létezik: Alapsávú: 50 ohm -os kábel, digitális átvitelt tesz lehetővé Szélessávú: 75 ohm -os kábel, analóg átvitelt tesz lehetővé 35

36 Vezetékes átviteli közegek Alapsávú koaxiális kábelek: lokális hálózatokban, valamint távbeszélőrendszerekben használják nagytávolságú átvitelre, sávszélesség a kábel hosszától függ, 1 km-nél kisebb távolságon 10 Mbit/s-os átviteli sebesség valósítható meg 36

37 Vezetékes átviteli közegek Szélessávú koaxiális kábel: a kábeltelevíziózás szabványos kábelein keresztüli analóg átvitelt teszi lehetővé akár 100 km-es távolságra is 300 MHz-es, de akár néha 450 MHz-es jelek átvitelére is alkalmas Konverter - a kimenő digitális jeleket analóg jelekké, és a bemenő analóg jeleket digitális jelekké alakítja Az alapsávú és szélessávú technika közötti egyik legfontosabb különbség - szélessávú rendszerekben analóg erősítőkre van szükség 37

38 Vezetékes átviteli közegek Üvegszálas kábel: legkorszerűbb vezetékes adatátviteli módszer, az üvegszál vagy más néven optikai technológia alkalmazása, nagy elektromágneses hatások érik a vezetékeket vagy nagy távolságokat kell áthidalni, a fényáteresztő anyagból készült optikai szálon tovahaladó fényimpulzusok szállítják a jeleket, az optikai kábel egy olyan vezeték, amelynek közepén üvegszál fut, ezt burkolat veszi körül, az ide-oda cikázó fény sohasem tudja elhagyni a kábelt, a fény a vezeték elején lép be és a végén lép ki Az optikai átviteli rendszer három komponensből áll: az átviteli közeg (hajszálvékony üveg vagy szilikát), fénytörő réteg (szintén üveg vagy műanyag), fényforrás (LED vagy lézerdióda) és a fényérzékelő (fotodióda) 38

39 Vezeték nélküli átviteli közegek A vezeték nélküli átviteli mód az elektromágneses hullámokkal mutat szoros összefüggést Infravörös átvitel: kistávolságú adatátvitelhez televíziók, videomagnók és hifik távirányítóiban infravörös adóegység található, jellemző: jól irányítható, olcsó, könnyen előállítható hátránya: szilárd testeken nem képes áthatolni előnye: nincs szükség hivatalos engedélyeztetésre jól használható egy épületen belüli vezeték nélküli lokális hálózatok átviteli rendszerében 39

40 Vezeték nélküli átviteli közegek Rádiófrekvenciás átvitel: A rádióhullámok egyszerűen előállíthatók, nagy távolságra jutnak el és könnyen áthatolnak az épületek falain A hullámok minden irányba terjednek, terjedési tulajdonságai viszont frekvenciafüggőek, alacsony frekvencián a rádióhullámok minden akadályon áthatolnak, viszont teljesítményük a forrástól távolodva fokozatosan csökken, a nagyfrekvenciás rádióhullámok egyenes vonal mentén terjednek, és a tárgyakról visszaverődnek A rövidhullámú rádióhullámok képesek áthatolni az ionoszférán - a földfelszín felett 100 és 500 km közötti magasságban található légréteg, amelyben elektromosan töltött részecskék mozognak - és így műholddal nagy távolságra lehet információkat továbbítani. Ezzel szemben a hosszúhullámok megtörnek, és visszaverődnek az ionoszférán, ezért a földfelszín közelében nagy távolságra is hordozzák az információt. 40

41 Vezeték nélküli átviteli közegek Mikrohullámú átvitel: A mikrohullám az az elektromágneses spektrum, amely 3 GHztől 300 GHz-ig terjed. Az adatátvitelben a nagyobb sávszélességet kívánó vezeték nélküli helyeken alkalmazzák. Az optikai kábelek megjelenése előtt évtizedeken keresztül ilyen mikrohullámú rendszerek jelentették a nagytávolságú távbeszélőrendszerek alapját. 100 MHz felett az elektromágneses hullámok egyenes vonal mentén terjednek, és jól fókuszálhatók. Viszont a földfelszín görbülete problémát jelent, ha az adótornyok túlságosan messze vannak egymástól, ezért meghatározott távolságonként ismétlőkre van szükség. Minél magasabbak az adótornyok, annál messzebbre lehetnek egymástól. Ez a technológia viszonylag olcsóbb lehet, mint 50 km-nyi fényvezető kábel lefektetése. 41

42 Vezeték nélküli átviteli közegek Műholdas átvitel, VSAT rendszer: a világűrben lévő mikrohullámú ismétlőknek foghatjuk fel a távközlési műholdakat alapvetően kommunikációs eszköz, jó átjátszóállomásként, veszi a Föld egyik pontjáról kiinduló rádióadást, felerősíti, majd adóként tovább sugározza a Földnek egy másik helyére, ezen a felismerésen alapul a műholdas adattovábbítás, a műholdas műsorszórás és a műholdas telefonálás A műhold a Föld körül kering, időről időre visszatérve ugyanarra a helyre az antennákat - amelyek a műhold adását veszik - ne kelljen mozgatni, ezért az Egyenlítő fölött keringő műholdakat használják, sebességük megegyezik a Föld forgási sebességével, az ún. geostacionárius (GEO) pályára állított műholdak a Földről állónak látszanak, a GEO műholdak a világűri közvetlen tévéadók és a nagy sávszélességű Internetsugárzók 42

43 Vezeték nélküli átviteli közegek A VSAT rendszerek előnyei kis méret flexibilis kiépítés könnyen beszerezhető könnyen telepíthető a rendszer minden pontja hozzáférhető nagysebességű, folyamatos átvitel megbízható összeköttetések alacsony hibaarány könnyen bővíthető a tarifa független az áthidalt távolságtól 43

44 Vezeték nélküli hálózatok Vezeték nélküli hálózatokban vezetékek és kábelek nélkül kapcsolódnak a számítógépek A vezeték nélküli hálózatok előnyei Kényelem: notebookok, mobiltelefon is el van látva a vezeték nélküli helyi hálózatokhoz való közvetlen kapcsolódáshoz szükséges WiFi-technológiával Mobilitás: távolról is kapcsolatban maradhatunk a hálózattal Termelékenység: az információkhoz való hozzáférés gyorsabb, könnyebb Egyszerű telepítés: nem kell fizikai kábeleket végigfektetni az épületben, gyorsan és költséghatékonyan telepíthető a rendszer Skálázhatóság: meglévő berendezések is alkalmasak a bővítésre, míg a vezetékes hálózatoknál további kábelezést kell végrehajtani Biztonság: A WiFi-technológia fejlesztései szilárd védelmet nyújtanak, így az adatokhoz kizárólag azok férhetnek könnyen hozzá, akik számára ez engedélyezve van Költség: kisebb költséggel üzemeltethetők, az iroda költözésekor, átalakításakor és bővítésekor egyáltalán nem vagy csak kis mértékben kell kábelezésre fordítani a pénzt 44

45 Vezeték nélküli megoldások Három vezeték nélküli megoldás: Rövid hatósugarú 1-től 10 méterig, bluetooth eg. mouse, headset, keyboard, etc. Közép hatósugarú - 1-től 100 meterig, WLAN, WiFi Nagy hatósugarú WAN, repülőgépek, hajók, katonai hálózatok, mikrohullám 45

46 Átviteli szolgáltatások- vezetékes ISDN Intergated Services Digital Network Kétcsatornás egyidejű adatátvitelre képes Modem kapcsolathoz képest valamivel nagyobb sebességgel (64 kbit/s) Alapcsatlakozás ISDN 2 Egy pár rézdróton két 64kbps sebességű csatorna Primercsatlakozás ISDN darab 64kbit/s sebességű felhasználói csatorna, fizikailag két rézpáron 46

47 Átviteli szolgáltatások- vezetékes ASDL Asymmetric Digital Subscriber Line A vonal aszimmetrikus letöltési és a feltöltési sávszélesség nem egyenlő Letöltés sebességét helyezi előnybe a feltöltéssel szemben, általában 8:1 arányban Bluetooth 47

48 Átviteli szolgáltatások - vezetékes Telefonvonal: modemmel felhívjuk a szolgáltató rendszerét és csatlakozunk hozzá. Az előfizetési díjat és a telefontarifát kell fizetni. A modem lehet külső vagy a gépházba beépített. A számítógép digitális jeleit analóg jelekké alakítja. ISDN: az analóg telefonvonalnál sokkal gyorsabb, digitális átvitelt tesz lehetővé. Használatához ISDN-modemre és digitális telefonra van szükség. Általában réz- vagy üvegszálas vezetékkel alakítható ki. ADSL: aszimmetrikus, mert az előfizető irányába nagyobb a sebessége, mint a központ irányába. Ezért letöltésekhez jól használható. Ehhez is kell modem, és csatlakoztatható hozzá hagyományos telefon. Bérelt vonal: olyan digitális kapcsolatot valósít meg, amely folyamatosan fennáll. Két pont között teremt összeköttetést. Forgalmi díj alapján kell fizetni érte. 48

49 Átviteli megoldások- vezetéknélküli WiFi wireless Bluetooth rövid hatótávolságú, adatcseréhez használt, nyílt, vezeték nélküli szabvány Alkalmazásával számítógépek, mobiltelefonok (telefon kihangosítók) Az egymáshoz csatlakozott eszközök ún. personal-area network-öt (PAN), más szóval piconet-et hoznak létre A Bluetoothnak nem jelentenek akadályt a falak IrDA (Infrared Data Association Átviteli sebességek 115,2 KB/s, vagy 4 Mbit/s, esetleg 16 Mbit/s Az átvitelt fém, fal, általában tárgyak akadályozzák Szinte minden televízió- és videó-távirányító infravörös fényt használ Asztali PC és PDA összekapcsolására is használható 49

50 Átviteli megoldások NFC Near Field Communication rövid hatótávú kommunikációs szabványgyűjtemény okostelefonok és hasonló (általában mobileszközök) között Az NFC egy olyan RFID rendszer, ami kétirányú kommunikációt tesz lehetővé a végpontok között korai rendszerekben, mint például az érintésmentes okos kártyák, csak egyirányú kommunikációra (olvasás) alkalmasak biztonsági megfontolások 50

51 WiFi Miért? Nem volt két olyan vezeték nélküli LAN, amelyek kompatibilisek lettek volna Eredményképpen, az IEEE bevezetett egy szabványt vagy másnéven WiFi Két felállás: Van bázisállomás / csatlakozási pont Nincs bázisállomás / ad hoc networking (inkább bluetooth) 51

52 WiFi kihívások 1. Olyan megfelelő frekvenciasávot találni, mely világszerte használható 2. a rádióhullámok hatótávolsága véges 3. biztosítani kellett a felhasználók bizalmas adatainak bizalmas kezelését 4. az akkumulátorok korlátozott kapacitása 5. Emberi biztonság megőrzése. Okoz-e rákot a rádióhullám? 6. meg kellett érteni a számítógépek hordozhatóságának jelentőségét 7. Olyan elégséges sávszélesség felépítése, amely gazdaságilag életképes 52

53 WiFi Megoldás: Az Ethernet kábellel kompatibilisnek kell lennie Képesnek kell lennie az IP csomagokat ugyanolyan módon továbbítani a vezeték nélküli hálózaton, mint a vezetékes Ethernet hálózaton a vezetékes gépek. Problémák: A rádióhullám hatótávolsága véges Többutas terjedés gyengülése: a rádióhullám a szilárd testekről visszaverődik többször megkapja a gép Sok szoftver nem tudja, hogy a mobil eszközön fut Átvétel-átvitel kérdése. A gép eltávolítása egy bázisállomástól egy másik bázisállomás hatósugarába portál kérdése 53

54 Földrajzi méret szerinti hálózatok LAN - Local Area Network WLAN - Wireless Local Area Network WAN - Wide Area Network MAN - Metropolitan Area Network SAN - Storage Area Network, System Area Network, Server Area Network, vagy Small Area Network CAN - Campus Area Network, Controller Area Network, or sometimes Cluster Area Network PAN - Personal Area Network DAN - Desk Area Network GAN Global Area Network 54

55 Földrajzi méret szerinti hálózatok 1. LAN (Local Area Network): Helyi hálózat Kis kiterjedésű, egyszerű szervezéssel meghatározott távolságon belül (maximum 10 km), egyetlen épületen belül teszi lehetővé az információ és az erőforrások megosztását a felhasználók számára. A lokális hálózatban az eszközök a hálózat fizikai kialakítására telepített kábelen keresztül közvetlenül kapcsolódnak egymáshoz. keveset hibáznak és kicsi a késleltetésük sebességük 10 Mb/s (megabit / másodperc) és 100 Mb/s között mozog, de ma már előfordul, hogy a 100 Mb/s-os adatátviteli sebességet is elérhetik 55

56 Földrajzi méret szerinti hálózatok 2. Nagyvárosi hálózat (Metropolitan Area Network, MAN) Nagyobb távolságra lévő gépek, LAN hálózatok összeköttetéséből alakul ki. Felépítése a LAN-okhoz hasonlít. Összeköt egymáshoz közel fekvő vállalati irodákat vagy akár egy egész várost. Tipikus alkalmazása a világhálózat kiinduló pontjaihoz való belépésének biztosítása. Hatótávolsága 1 és 50 km között van 56

57 Földrajzi méret szerinti hálózatok 3. WAN (Wide Area Network): Nagyterületű hálózat, országnyi, földrésznyi kiterjedéssel. Egymástól nagy távolságra elhelyezkedő hálózatokat köt össze, akár az egész világot behálózhatja. A helyi hálózatok több millió bit/s-os átviteli sebességéhez képest a nagy távolságokra szolgáló átviteli közeg, és az átviteli sebesség sokkal kisebb. Összeköttetésként speciális vonalakat (pl: műhold) alkalmaznak. 57

58 Földrajzi méret szerinti hálózatok Wireless Local Area Network vezeték nélküli LAN Campus Area Network több lokális hálózatot lefedő hálózat, mint pl egy egyetem, vagy helyi üzleti kampusz. Storage Area Network szervereket köt az adattároló eszközökhöz Fibre Channel-en keresztül. Gigabites sebességű hálózati technológia (2, 4,8 Gbit/sec) System Area Network nagyteljesítményű szgépeket köt össze nagysebességű kapcsolatokkal klaszter konfigurációban. Hívják Cluster Area Networknek is. 58

59 Földrajzi méret szerinti hálózatok WWAN-ok (nagy kiterjedésű vezeték nélküli hálózatok) A WWAN technológiák lehetővé teszik a távoli nyilvános és magán hálózatokon történő vezeték nélküli kommunikációt. Ezek az összeköttetések nagy földrajzi távolságokra terjedhetnek ki, pl: városokra vagy országokra, vezeték nélküli szolgáltatók több antennaállomása vagy műholdas rendszere segítségével. A jelenlegi WWAN technológiák második generációs (2G) rendszerekként ismertek. A legfontosabb 2G rendszerek közé a GSM (Global System for Mobile Communications), a CDPD (Cellular Digital Packet Data) és a CDMA (Code Division Multiple Access) tartozik. 59

60 Földrajzi méret szerinti hálózatok WMAN-ok (nagyvárosi vezeték nélküli hálózatok) A WMAN technológiák lehetővé teszik egy nagyváros különböző pontjai közötti vezeték nélküli kapcsolatokat (például több irodaház között egy városban vagy egy egyetem területén) az optikai kábel vagy rézvezeték, valamint a bérelt vonalak magas költsége nélkül. A WMAN hálózatok rádióhullámokat vagy infravörös fényt használnak adatátvitelre. Egyre keresettebbek a szélessávú vezeték nélküli hálózatok, melyek nagy sebességű internethozzáférést biztosítanak. 60

61 Földrajzi méret szerinti hálózatok WLAN-ok (helyi vezeték nélküli hálózatok) A WLAN technológiák segítségével a felhasználók vezeték nélkül köthetők össze helyi hálózatban (például egy vállalati vagy egyetemi épületben vagy egy nyilvános helyen, például repülőtéren). A WLAN-ok ideiglenes irodákban vagy más helyeken használhatók, ahol kiterjedt kábelezés nem oldható meg, vagy egy meglévő LAN-t kell kiegészíteni, hogy a felhasználók különböző időpontokban különböző helyeken dolgozhassanak 1997-ben az IEEE elfogadta a WLAN-okra vonatkozó szabványt, amely 1 és 2 Megabit/másodperc (Mbit/s) közötti átviteli sebességet határoz meg. 61

62 Földrajzi méret szerinti hálózatok WPAN-ok (vezeték nélküli személyes hálózatok) A WPAN technológiák segítségével a felhasználók személyes működési környezetükben (POS) használt eszközei (pl. személyi digitális asszisztensek, mobiltelefonok és laptopok) ad hoc vezeték nélküli kommunikációra képesek. A POS betűszó a személy legfeljebb 10 méteres környezetét jelöli. Jelenleg a Bluetooth és az infravörös fény a WPAN két legfontosabb technológiája. A Bluetooth egy kábelhelyettesítő technológia, ami rádióhullámokat használ legfeljebb 10 méteres távolságban történő adatátvitelre. A Bluetooth adatok falon, zseben és aktatáskán keresztül is átvihetők. A Bluetooth technológia fejlesztését a Bluetooth SIG (Special Interest Group) végzi, amely 1999-ben adta közre a Bluetooth 1.0-s verziójának specifikációját. 62

63 Hálózati topológia Hálózati topológia az egymással összekötött számítógépek logikai elrendezése az összeköttetést biztosító adatátviteli közeggel együtt Fajtái: sín (busz) gyűrű (token ring) csillag fa (tree) háló (net) 63

64 Sín (busz) hálózati topológia a buszon lévő mindegyik számítógépnek egyedi címe van, ez azonosítja a hálózaton A hálózat összes csomópontja úgy kapcsolódik a hálózathoz, mintha egy közös vezetékről lenne leágazva. A csomópontok saját adóvevő áramkörrel rendelkeznek. Üzenet küldésekor az adóvevő szétsugározza az üzenetet, mely minden csomópontot elér. Azok megvizsgálják a címet, akit nem illet az elveti. Akinek küldték az beolvassa és visszajelez a feladónak. 64

65 Gyűrű hálózati topológia A hálózat összes csomópontja ugyanahhoz a folytonos hurkot alkotó áramkörhöz kapcsolódik. A hálózat hozzáférési jog (token) állandóan körbejár. Az a szg amelyik küldeni akar, a tokent foglaltra állítja és hozzákapcsolja az üzenetet. Minden csomópont megvizsgálja és továbbküldi a tokent, míg elér a címzetthez. A címzett lemásolja az üzenetet, a tokent továbbküldi, míg vissza nem ér a feladónak, aki visszaállítja a foglaltsági jelzést szabadra. Minden állomás, a szervert is, két szomszédos állomással áll közvetlen kapcsolatban, az adat csak egy irányban halad, addig vándorol az üzenet gépről gépre, amíg el nem érkezik a címzetthez 65

66 Csillag hálózati topológia A hálózat csomópontjai különálló vonalakhoz csatlakoznak, amelyek ugyanazon koncentrátorhoz kapcsolódnak. Ez kapcsolókat tartalmaz, melyekkel bármelyik vonal bármelyik másikkal összeköthető. A szg az üzenetet a koncentrátornak küldi, amely a kapcsolókon átengedi a célállomáshoz. munkaállomások közvetlenül tartanak kapcsolatot a szerverrel, a központi erőforrások gyorsan, egyszerűen elérhetők 66

67 Fa hálózati topológia Ott alkalmazzák ahol az olcsó megvalósíthatóság fontosabb, mint a biztonság. A csomóponti szerepet betöltő állomások kiesése esetén a fa adott ágán nem lehet üzenetet küldeni. Van központi, kiemelt szerepkört betöltő számítógép, a munkaállomások hierarchikus rendben kapcsolódnak egy vagy több másik munkaállomáshoz, minden összekötött gép között csak egyetlen út van 67

68 Háló (net) topológia összes munkaállomás fizikailag össze van kötve az összes többivel, minden gép közvetlenül is kapcsolódhat a többihez 68

69 Hogyan működik? Routing, switching és bridging Üzenetirányítási technikák: Routing: meghatározott hálózati cím információt keres az üzenetben, amellyel tovább tudja küldeni a célhoz (gyakran más routereken keresztül). Switching: hasonló a routerezés-hez de tipikusan helyi hálózatokat támogat. Bridging: megengedi, hogy az üzenetek két különböző típusú hálózat között sikeresen átmenjenek. 69

70 Hálózati eszközök Adapter (hálózati kártya) Modem (modulátor-demodulátor) (digitális jelet analóg jellé alakítja és fordítva ) Repeater (jelismétlő) HUB (jelerősítő és elosztó) Router (útvonalválasztó) Gateway (átjáró-különböző alhálózatok között) Bridge (híd-fizikailag eltérő hálózatok között) Tűzfal a hálózati átjárónál kerül telepítésre, megvédi az erőforrásokat Hot Spot - vezeték nélküli gyors internet hozzáférést biztosít, a netet WiFi routerhez hasonlóan osztja meg 70

71 Hálózati eszközök Hálózati kártya Hálózati kábel (sodrott érpár, koaxiális kábel, optikai kábel, UTP kábel- kisebb távolságokra) HUB (elosztó) Aktív HUB: az állomásokat összefogja, a jeleket újragenerálja, erősíti Passzív HUB: csak összekötő pontként szolgál, nem végez jelerősítést intelligens HUB: forgalomirányítás, csomagkapcsolás 71

72 Hálózati eszközök Bridge (híd): hálózati részek forgalmának elválasztása, tároló- és továbbító eszközök Repeater (jelismétlő): azonos típusú sínhálózatok jelismétlőkkel kapcsolhatók össze nagyobb hálózattá switch (kapcsoló): lokális hálózatok építő eleme, irányítja az adatcsomagok útját, képes a hálózat bármely két portját összekötni egymással a többi porttól teljesen függetlenül, így a maximális sávszélesség nem csökken. Van egy vagy több nagysebességű portja is. A számítógép-hálózat strukturáltságát, szegmentálhatóságát hatékonyabbá teszi. 72

73 Hálózati eszközök Router (forgalomirányító- útválasztó): az alhálózatok összekapcsolása, más routerekhez és a helyi hálózat gépeit összekötő switchekhez kapcsolódik, lehetővé teszi az egymással közvetlen módon nem összekötött számítógépek kommunikációját, két fő feladatot lát el: meghatározza az elérési útvonalakat és továbbítja a csomagokat. 73

74 Hálózati eszközök Gateway (átjáró): legnagyobb rugalmasságot adják a hálózati összeköttetésben, mivel két teljesen eltérő hálózatot lehet egymáshoz kapcsolni átjáró minden átalakítást elvégez, ami az egyik protokollkészletből a másikba való átmenethez szükséges Üzenetformátum átalakítása Címátalakítás Protokoll-átalakítás 74

75 Hálózati eszközök Alacsony szintű eszközök HUB jelelosztó, adatcsomagok megosztására Bridge tárolva továbbít, 2 azonos típusú hálózat összekötésére (OSI 2. szint) Repeater jelismétlő, jelerősítő, a korrekt jelerősségi szintre erősíti a jelet (OSI 1. szint) 2. Intelligens eszközök Switch több portja van Router (forgalomirányító) olyan eszköz, mely az adatokat intelligens módon viszi át a hálózatok között (programozható). minta bridge, de útvonalválasztást is végez. Eltérő típusú hálózatokat köt össze (OSI 3.szint) Tűzfal a hálózati átjárónál kerül telepítésre, megvédi az erőforrásokat Szerver szgép mely más gépek által használt szolgáltatásokat kínál. Hot Spot - vezeték nélküli gyors internet hozzáférést biztosít, a netet WiFi routerhez hasonlóan osztja meg 75

76 Hálózati protokollok (adat átviteli protokollok) Egy szabvány, egy egyezmény, mely leírja, hogy az eszközök hogyan tudnak kommunikálni Kézrázás szokása, mellyel azonosítják magukat, és kapcsolatot létesítenek egymással Biztosítja a hibamentes adatátvitelt Szabályok felállítása, amely specifikálja, hogyan csomagoljuk az adatokat üzenetekbe, és hogyan kapjuk meg. Támogatja az üzenet felismerést/visszaigazolást, és az adattömörítést, amely a megbízható és magas szintű hálózati kommunikációt támogatja pl. IPX Novel network NETBEUI Windows NT TCP/IP internet 76

77 Különböző rendszerek 77 együttműködése Különböző operációs rendszerek együtt tudnak működni egy közös hálózatban A hálózatok alapvetően megengedik, hogy egy operációsrendszer elérje egy távoli gép erőforrásait Kommunikáció Hálózati fájl rendszer használata Grafika és hang hardverek megosztása Erőforrások transzparens elérése (a gép parancsvezérelt interfészének közvetlen elérése) 77

78 Hálózati operációs rendszerek- Dialoguer 78 Többfelhasználós Multiprogramming Kliens/szerver: Novell Netware, Windows NT, Windows Server 2008, Peer-to-peer: AppleShare, Windows for Workgroups, LANtasic 78

79 Hozzáférési jogok A felhasználó milyen erőforrásokhoz férhet hozzá, azokat mire használhatja (pl: csak olvasás, csak futtatás, módosítás, törlés, ) Jogok többszintű szabályozása: Ki jelentkezhet be a hálózatba Milyen erőforrásokhoz férhet hozzá Mit tehet a felhasználó az erőforrásokkal Hozzáférési jogok érvényességi ideje 79

80 Hálózatok felhasználói Supervisor rendszergazda feladata: rendszer telepítése, alapértékek beállítása, felhasználók definiálása, jogosultságok kiosztása, szabályozása, hálózat működtetése, felmerülő problémák megoldása Mindenhez joga van a hálózatban. Operátor feladata: a rendszer egyegy speciális elemének működtetése Print szerver operátor a nyomtatásért felelős User felhasználó olyan személy, aki a hálózat szolgáltatásait munkája végzéséhez igénybe veszi 80

81 Hálózatok felhasználói Usergroup felhasználói csoport a csoporthoz tartozók azonos jogosultságokkal rendelkeznek, egy felhasználó több csoportnak is lehet tagja Workgroup manager speciális felhasználó, joga van felhasználókat, csoportokat definiálni, rendszergazdai jogokkal rendelkezik az általa létrehozott objektumokon 81

82 LAN hálózatok: hálózatbiztonság 1. Identifikáció: Login szabályozás a. Milyen időtartamban lehet bejelentkezni; b. Hány terminálon tud a felhasználó párhuzamosan bejelentkezni, 2. Autentikáció: Jelszavak felhasználóhoz köthető Használata az operátor döntésétől függ a. Nem szükséges a jelszó b. Időnként megújítandó c. Fix időtartamra d. Hibás jelszó a rendszerből való kizárással jár 3. Felhasználói jogok könyvárakhoz köthető 4. Elérési jogok könyvtárakhoz köthető 5. Fájl attribútumok szabályozza a fájl elérést és használatot 82

83 83