Előszó a magyar kiadáshoz

Átírás

1 Előszó a magyar kiadáshoz A kedves olvasó most A. S. Tanenbaum Computer Networks című könyve negyedik kiadásának magyar nyelvű fordítását tartja kezében, amely kiadás tulajdonképpen az előző, harmadik kiadás bővített, aktualizált és javított változata. Bővített, mivel néhány olyan anyagrész került bele, ami az elmúlt évek műszaki haladásának és divatjának eredménye (pl. a vereték nélküli hálózatok, a hálózatbiztonság), aktualizált, mivel más, fontos, de a fejlődési trend szerint csökkenő jelentőségű részek (pl. az ATM-hálózat) kimaradtak a könyvből, és javított, mert - amellett, hogy megtartottunk mindent, amit az előző kiadásból lehetett - egyben elvégeztük az évek során feltárt hibák kijavítását is. A hibák felderítésében nagy segítségemre voltak azok az egyetemi hallgatók, akik a Számítógép-hálózatok című tárgyból vizsgára készülve átrágták magukat a könyv anyagán. Köszönetemet fejezem ki minden közreműködőnek, különösen Lazányi Istvánnak, aki e téren a legnagyobb hozzájárulást tette. E könyv, mint a korábbi fordítás is, tankönyvként használatos a felsőoktatási intézményekben folyó informatikusképzésben. Bár az oktatás szempontjából hasznos, hogy a legújabb hálózati technológiai ismereteket hordozza, a teljességhez mégis hozzátartoznak a korábbi kiadásban megtalálható ismeretek is, hiszen azok még napjaink hálózati technológiájának részét képezik. Úgyhogy a kedves olvasó jó ideig még az előző kiadásban tárgyalt részeket is haszonnal forgathatja, a könyvespolcán a két kiadás jól megfér egymás mellett. Meggyőződésem, hogy e könyv hasznos ismereteket tartalmaz mind a témakört tanulmányozó egyetemi hallgatók, mind a számítógép-hálózatok egyes részletkérdései iránt érdeklődő szakemberek számára. Remélem, hogy minden, a témakörrel kapcsolatos lényeges kérdésre választ kapnak. Egyben kérem a kedves olvasót, hogy amenynyiben a könyvben valamilyen említésre méltó hibát talál, az oldalszám, a bekezdésszám és a hibát tartalmazó sor számának megadásával észrevételét juttassa el az szghkonyv@iit.bme.hu e-levél címre. A feltárt hibák a honlapon tekinthetők meg. Dr. Harangozó József, docens Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

2 Előszó A könyv most jelenik meg negyedik kiadásban. Minden kiadás más-más fázisnak felelt meg a számítógép-hálózatok használatában. Az első kiadás megjelenésekor, ban a hálózatok még a tudományos érdekességek körébe tartoztak ban, amikor a második kiadás megjelent, már használtak őket az egyetemeken és a nagy magáncégeknél. Mire 1996-ban kiadtuk a harmadik kiadást, a számítógép-hálózatok és főleg az Internet már milliók számára napi valósággá váltak. A negyedik kiadásban teljesen új tényező a vezeték nélküli hálózatok sokféle változatának rendkívül gyors terjedése. A hálózati technológia radikális változásokon ment keresztül a harmadik kiadás óta. Az 1990-es évek közepén sokféle LAN és WAN létezett, többféle protokollcsomaggal ra az egyetlen széles körben használt vezetékes LAN az Ethernet, és lényegében minden WAN kapcsolódik már az Internetre. Ennek megfelelően az ezeknek a régi hálózatoknak szentelt anyag nagy része kikerült ebből a kiadásból. Sok új fejlemény történt az utóbbi időben. A legfontosabb az olyan vezeték nélküli hálózatok rendkívüli fejlődése, mint például a , a vezeték nélküli előfizetői hurkok, a 2G és 3G mobiltelefon-hálózatok, a Bluetooth, a WAP, az i-mode stb. Ennek megfelelően sok új anyag került be a vezeték nélküli hálózatokról. Egy másik, egyre növekvő fontosságú téma a biztonságtechnika, erről egy teljesen új fejezet szól. Az első fejezet, hasonlóan a harmadik kiadáshoz, most is bevezetőként szolgál, tartalma azonban módosult és frissült. Bemutatja például az Internetet, az Ethernetet és a vezeték nélküli hálózatokat, egy kevés történeti és műszaki háttér-információval kiegészítve. Röviden az otthoni hálózatokról is szó esik. A második fejezet kisebb átrendezésen ment keresztül. Az adatátvitel alapelveinek rövid bemutatás után következő három hosszabb szakasz az átvitelről szól (vezetékes, vezeték nélküli és műholdas), majd a három ezt követő hosszabb szakasz fontos példákat mutat be (a nyilvános kapcsolt telefonhálózat, a mobiltelefon-hálózat és a kábeltévé). Az új témák közt feltűnik az ADSL, a szélessávú vezeték nélküli átvitel, a vezeték nélküli MAN-ok, valamint a kábeltévé-hálózatot használó internetelérés és a DOCSIS. A harmadik fejezet korábban is a kétpontos protokollok alapelveivel foglalkozott. Ezek az elvek lényegében időtlenek és évtizedek óta változatlanok. Ennek megfelelően a részletes mintaprotokollok ebben a fejezetben bemutatott sorozata nagyrészt nem változott a harmadik kiadás óta. Ezzel szemben a MAC-alréteggel sokat foglalkoztak az elmúlt években, így a ne-

3 18 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK gyedik fejezetben is sok változás történt. Az Ethernetről szóló részt kibővítettem a gigabites Ethernettel, teljesen új azonban néhány fontos rész a vezeték nélküli LANokról, a szélessávú vezeték nélküli átvitelről, a Bluetooth-ról és az adatkapcsolati rétegbeli kapcsolásról, valamint ezen belül is az MPLS-ről. Az ötödik fejezetet is átdolgoztam: kikerültek belőle az ATM-ről szóló anyagok, és helyette az Internettel kapcsolatos új részeket fűztem bele. A szolgáltatásminőség is nagyobb téma lett, belekerült néhány, az integrált és differenciált szolgáltatásokkal kapcsolatos megfontolás. A vezeték nélküli hálózatok itt is jelen vannak: megtárgyalásra kerül a forgalomirányítás ad-hoc hálózatokban. Új témák még például a NAT és a mellérendelt (peer-to-peer) hálózatok. A hatodik fejezet továbbra is a szállítási réteggel foglalkozik, de itt is történt néhány változás. Ezek közül az egyik az, hogy bekerült egy csatlakozóprogramozási példa: egy-egy C nyelven megadott egyoldalas kliens és egyoldalas szerver tulajdonságait tárgyaljuk meg. Ezek a programok a könyv honlapjáról le is tölthetők, fordítás után futtatásra is alkalmasak. Együtt egy nagyon egyszerű, de kísérletezésre alkalmas állomány vagy webszerver szolgáltatást valósítanak meg. A további új témák között szerepel a távoli eljáráshívás (RPC), az RTP, és a tranzakciós TCP. Az alkalmazási rétegről szóló hetedik fejezet mondanivalóját szűkebben fókuszálná alakítottam át. A DNS rövid bemutatása után a fejezet további része mindössze három témát érint: az e-levelezést, a webet és a multimédiát. Mindhárom témát nagy részletességgel tárgyalom. A web működésének leírása már több mint 60 oldalra rúg, a közben érintett témák sora pedig nagyon hosszú. Szó esik például a statikus és dinamikus weblapokról, a HTTP-ről, a CGI-szkriptekről, a tartalomszolgáltató hálózatokról, a sütikről és a Web cachingról. Szerepel itt anyag a modern weblapok írásának mikéntjéről, ezen belül pedig tesztelésre is alkalmas példákon keresztül röviden bemutatom az XML-t, az XSL-t, az XHTML-t, a PHP-t és más, további technikákat. A vezeték nélküli webről is ejtek szót, az i-mode-ra és a WAP-ra összpontosítva. A multimédiáról szóló részbe bekerült az MP3, a közvetítéses hangátvitel, az internetes rádiózás, és a hangátvitel IP felett (VoIP). A biztonságtechnika kérdése olyan nagy fontosságra tett szert, hogy most egy egész, több mint száz oldalas fejezetté nőtte ki magát. Lefedi mind a biztonságtechnika alapelveit (szimmetrikus és nyílt kulcsú algoritmusok, digitális aláírások és X.509 bizonyítványokat), mind ezen alapelvek alkalmazásait (hitelesítés, az e-levelezés biztonsága és biztonság a weben). A fejezet egyrészt széles spektrumú (a kvantumtitkosítástól egészen a kormányzati cenzúráig), másrészt mély ismeretanyagot (pl. az SHA-1 működésének részletes leírása) közöl. A kilencedik fejezet egy teljesen új listát tartalmaz a javasolt irodalomról, valamint egy mindenre kiterjedő irodalomjegyzéket a több mint 350 idézet forrásáról. Ezek közül a cikkek és könyvek közül több mint 200-at 2000-ben vagy azóta írtak. A számítógépes könyvek tele vannak rövidítésekkel, és ez alól e könyv sem kivétel. Mire az olvasó a könyv végére ér, ismerősnek kell csengenie a következőknek: ADSL, AES, AMPS, AODV, ARP, ATM, BGP, CDMA, CDN, CGI, CIDR, DCF, DES, DHCP, DMCA, FDM, FHSS, GPRS, GSM, HDLC, HFC, HTML, HTTP, ICMP, IMAP, ISP, ITU, LAN, LMDS, MAC, MACA, MIMÉ, MPEG, MPLS, MTU,

4 ELŐSZÓ 19 NAP, NAT, NSA, NTSC, OFDM, OSPF, PCF, PCM, PGP, PHP, PKI, POTS, PPP, PSTN, QAM, QPSK, RED, RFC, RPC, RSA, RSVP, RTP, SSL, TCP, TDM, UDP, URL, UTP, VLAN, VPN, VSAT, WAN, WAP, WDMA, WEP, WWW és XML. De ne aggódjon! Mindegyiket pontosan meg fogjuk határozni, mielőtt használnánk. Annak érdekében, hogy a tanárok tankönyvként is használhassák a könyvet az óráikon, a szerző több tanítási segédeszközt is készített, például: egy feladatmegoldási kézikönyvet; az ábrákat tartalmazó állományokat több formátumban; PowerPoint fóliákat egy, a könyvet használó előadássorozathoz; egy szimulátort (C nyelven írva) a harmadik fejezet mintaprotokolljaihoz; egy weblapot számos hiperhivatkozással különféle oktatási anyagokra, más szervezetek honlapjára, kérdés-felelet oldalakra stb. A feladatmegoldási kézikönyv beszerezhető közvetlenül a Prentice Halitól (de csak oktatóknak, diákoknak nem). Az összes többi anyag a könyv honlapján található: Itt a könyv borítójára kattintson. Sokan segítettek a munkámban a negyedik kiadás létrehozása során. Szeretném hálámat kifejezni a következőknek: Ross Anderson, Elisabeth Belding-Royer, Steve Bellovin, Chatschik Biskidikan, Kees Bot, Scott Bradner, Jennifer Bray, Pat Cain, Ed Feltén, Warwick Ford, Kevin Fu, Ron Fulle, Jim Geier, Mario Gerla, Natalie Giroux, Steve Hanna, Jeff Hayes, Amir Herzberg, Philip Homburg, Philipp Hoschka, Dávid Green, Bárt Jacobs, Frans Kaashoek, Steve Kent, Roger Kermode, Róbert Kinicki, Shay Kutten, Rob Lanphier, Marcus Leech, Tom Maufer, Brent Miller, Shivakant Mishra, Thomas Nadeau, Shlomo Ovadia, Kaveh Pahlavan, Radia Perlman, Guillaume Pierre, Wayne Pleasant, Patrick Powell, Thomas Robertazzi, Medy Sanadidi, Christian Schmutzer, Henning Schulzrinne, Paul Sevinc, Mihail Sichitiu, Bemard Sklar, Ed Skoudis, Bob Strader, George Swallow, George Thiruvathukal, Péter Tomsu, Patrick Verkaik, Dave Vittali, Spyros Voulgaris, Jan-Mark Wams, Ruediger Weis, Bért Wijnen, Joseph Wilkes, Leendert van Doorn és Martén van Steen. Külön köszönet illeti Trudy Levine-t, amiért bebizonyította, hogy a nagymamák kiváló munkát tudnak végezni a szakmai anyagok átnézése terén. Shivakant Mishra több, jó kihívást nyújtó fejezetvégi feladatot talált ki. Andy Dornan javasolt további olvasmányokat a kilencedik fejezetbe. Jan Looyen életmentő hardverrel látott el egy kritikus pillanatban. Dr. F. De Nies remek munkát végzett, éppen, amikor szükség volt rá. Mary Franz, a szerkesztőm a Prentice Halinál, több olvasnivalót adott nekem, mint amennyit az előtte eltelt hét év alatt összesen sikerült elolvasnom, és ezenkívül még sok más módon is a segítségemre volt. Végül, de nem utolsósorban a legfontosabb emberek: Suzanne, Barbara és Marvin. Suzanne-nak a szerelméért, a türelméért és a piknikes ebédekért. Barbarának és Marvinnak azért, mert végig vidámak és felvidítok voltak (kivéve, amikor a rémes egyetemi tankönyveikkel kapcsolatban panaszkodtak, így tartva engem éberen). Köszönöm. Andrew S. Tanenbaum

5 1. Bevezetés Az elmúlt három évszázad mindegyikét egy-egy technológia uralta: a 18. századot az ipari forradalom során megjelenő nagy mechanikai rendszerek, a 19. századot a gőzgép, a 20. századot pedig az információgyűjtés, az információfeldolgozás és az információterjesztés. Egyebek között részesei lehettünk a telefonhálózatok világméretű elterjedésének, a rádió, a televízió feltalálásának, valamint a számítástechnikai iparág megszületésének és példátlan fejlődésének, továbbá a távközlési műholdak felbocsátásának. A technológia gyors fejlődése azt eredményezi, hogy ezek a területek gyorsan közelítenek egymás felé, és az információ gyűjtése, szállítása, tárolása és feldolgozása közti különbségek gyorsan eltűnnek. Egy olyan szervezet, amelynek több száz, nagy kiterjedésű földrajzi területen elszórtan elhelyezkedő irodája van, rendszerint elvárja, hogy képes legyen egyetlen gombnyomással ellenőrizni akár legtávolabbi kirendeltségének pillanatnyi állapotát is. Ahogy egyre jobban tudunk információt gyűjteni, feldolgozni és elosztani, az egyre kifinomultabb információfeldolgozás iránti igény is egyre gyorsabban nő. Bár a számítástechnikai iparág a többi iparághoz (pl. autógyártás, légi közlekedés) képest viszonylag fiatal, a számítógépek rövid időn belül mégis látványos fejlődést értek el. Létezésük első két évtizedében a számítógépes rendszerek erősen egy helyre koncentrálódtak, ami általában egy nagy terem volt. Ezeknek a termeknek sokszor üvegablakai voltak, amelyeken keresztül a látogatók megbámulhatták a nagy elektronikus csodát. A közepes méretű vállalatok vagy egyetemek még csak egy-két számítógéppel rendelkeztek, de a legnagyobbaknak is legfeljebb csak néhány tucat volt belőlük. Akkoriban egyszerűen a tudományos-fantasztikum világába tartozott a gondolat, hogy 20 éven belül egy azonos teljesítményű, de egy bélyegnél is kisebb központi egységből több milliót gyártanak majd a tömegtermelésben. A számítógépek és a távközlés egybeolvadása alapvetően befolyásolta a számítógépes rendszerek szervezését. Régen a felhasználók egy nagyméretű számítógépet tartalmazó terembe, a számítóközpontba" vitték a futtatandó programjaikat. A számítóközpont" mint fogalom ma már teljesen kihalt. A régi modell az volt, hogy egy intézmény teljes számítástechnikai igényét egyetlen gép szolgálta ki. Ezt a modellt felváltotta az, hogy a feladatokat sok-sok különálló, de egymással összekapcsolt számítógép látja el. Az ilyen rendszereket számítógép-hálózatoknak (computer networks) nevezzük. Könyvünk ezeknek a hálózatoknak a tervezéséről és kialakításáról szól.

6 22 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK A számítógép-hálózat" kifejezés ebben a könyvben mindenhol autonóm számítógépek olyan együttesét jelenti, amelyet egyetlen technológia köt egymással össze. Két számítógépről akkor mondjuk, hogy összeköttetésben állnak, ha képesek információt cserélni egymással. A kapcsolatnak nem feltétlenül rézvezetéken keresztül kell megvalósulnia; fényvezető szálat, mikrohullámokat, infravörös fényt vagy kommunikációs műholdakat is használhatunk. A hálózatoknak sokféle méretük, alakjuk és formájuk lehet, amint azt később látni is fogjuk. Bár ez egyesek számára furcsának hangozhat, sem az Internet, sem a Világháló (World Wide Web) nem számítógép-hálózat. A könyv végére tisztázódni fog, pontosan miért. A gyors válasz: az Internet nem egyetlen hálózat, hanem hálózatok hálózata, a web pedig egy olyan elosztott rendszer, ami az Internetre ráépülve fut. Az irodalomban a számítógép-hálózat és az elosztott rendszer (distributed system) fogalmai között jelentős mértékű keveredés tapasztalható. A legfőbb különbség az, hogy egy elosztott rendszerben a független számítógépek együttese egyetlen koherens rendszernek tűnik a felhasználói számára. Általában egyetlen modellje, vagy paradigmája van, amit a felhasználóinak mutat. Ennek a modellnek a megvalósításáért sokszor egy középvernek (middleware) vagy közbülső rétegnek nevezett szoftverréteg felel, ami közvetlenül az operációs rendszerre épül. Egy jól ismert példa elosztott rendszerre a világháló, amelyen minden úgy néz ki, mintha egy dokumentum (weblap) volna. Egy számítógép-hálózatban ez a koherencia, az egységes modell és a közös szoftver hiányzik. A felhasználóknak az egyes gépeket kell használniuk; minden olyan próbálkozás hiányzik, ami egységessé próbálná tenni a gépek kinézetét és viselkedését. Ha a gépek különböző hardverrel és operációs rendszerrel rendelkeznek, az teljes mértékben látható a felhasználók számára is. Ha egy felhasználó egy programot egy távoli gépen szeretne lefuttatni, akkor be kell jelentkeznie arra a gépre, és ott kell lefuttatnia azt. Lényegében egy elosztott rendszer egy olyan szoftverrendszer, ami egy hálózatra épül rá. A szoftver biztosítja a nagyfokú egységességet és az átlátszóságot. Ebből kifolyólag a különbség egy számítógép-hálózat és egy elosztott rendszer között sokkal inkább a szoftverben (legfőképp az operációs rendszerben), mint a hardverben van. Mindezek ellenére jelentős átfedés van a két téma között. Például, mind az elosztott rendszereknek, mind a számítógép-hálózatoknak állományokat kell mozgatniuk. A különbség abban rejlik, hogy ki hozza létre ezt a mozgást: a rendszer, vagy a felhasználó. Bár ez a könyv elsősorban a hálózatokra koncentrál, a témák közül sok az elosztott rendszerekben is jelentőséggel bír. További információért az elosztott rendszerekről lásd (Tanenbaum és Van Steen, 2002) munkáját A számítógép-hálózatok használata Mielőtt belekezdenénk a műszaki kérdések részletes tárgyalásába, érdemes egy kis időt szentelni arra, hogy rámutassunk, miért érdeklik az embereket a számítógép-hálózatok, és hogy mire is lehet azokat használni. Tulajdonképpen, ha senki sem érdeklőd-

7 BEVEZETÉS 23 ne a számítógép-hálózatok iránt, akkor csak nagyon kevés épülne belőlük. Először a hagyományos üzleti és magánfelhasználásokat fogjuk szemügyre venni, majd továbblépünk a mozgó felhasználók és az otthoni hálózatok kapcsán a közelmúltban történt új fejleményekre Üzleti alkalmazások Sok vállalat rendelkezik nagyszámú számítógéppel. Például, egy cégnek lehetnek külön gépei a gyártás felügyeletére, a készletek nyilvántartására és a könyvelés elkészítéséhez. Kezdetben ezek a számítógépek a többi géptől elszigetelten dolgoznak, de a vezetőség egy bizonyos ponton dönthet úgy, hogy összeköti őket annak érdekében, hogy így képes legyen kinyerni a vállalat egészét érintő információkat és felderíteni a köztük rejtve maradt összefüggéseket. Egy kicsivel általánosabban megfogalmazva, itt erőforrás-megosztásról (resource sharing) van szó, a cél pedig az, hogy minden program, eszköz és legfőképpen adat mindenki számára elérhető legyen a hálózaton, tekintet nélkül az erőforrás és a felhasználó fizikai helyére. Egy nyilvánvaló és széles körben elterjedt példa, amikor irodai dolgozók egy csoportja megosztva használ egy nyomtatót. Egyiküknek sincs szüksége saját nyomtatóra, és egy nagy kapacitású hálózati nyomtató gyakran olcsóbb, gyorsabb, és könnyebben karbantartható, mint nagyszámú egyedi nyomtató. Mégis, talán még a fizikai eszközök (pl. nyomtatók, lapolvasók és CD-írók) megosztásánál is fontosabb az információ megosztása. Minden nagy és közepes méretű vállalat és sok kisebb cég léte nagymértékben a számítógépes információtól függ. A legtöbb cégnek vannak ügyféllistái, leltárai, pénzügyi nyilvántartásai és még sok minden más adata, ami a hálózatán elérhető. Egy bank, ha minden számítógépe felmondaná a szolgálatot, öt percnél tovább nem tudná fenntartani magát. Egy modern termelőüzem, ahol számítógép vezérli a gyártósort, még ennyi ideig sem bírná ezt ki. Mára még egy kis utazási iroda, vagy egy háromszemélyes ügyvédi iroda is nagymértékben függ a számítógép-hálózatoktól, hiszen az alkalmazottai a lényeges adatokhoz és dokumentumokhoz a hálózaton keresztül férhetnek hozzá. A kisebb cégeknél általában minden számítógép egyetlen irodában, esetleg egyetlen épületben van. A nagyobbaknál azonban a számítógépek és az alkalmazottak lehetnek akár több országban, többtucatnyi irodába és üzembe szétszórva is. Mindezek ellenére egy New York-i üzletkötőnek néha szüksége lehet arra, hogy hozzáférhessen egy olyan termékkatalógus-adatbázishoz, ami Szingapúrban van. Más szavakkal: annak a puszta ténye, hogy egy felhasználó történetesen épp km-re van az adataitól, még nem szabad, hogy megakadályozza abban, hogy úgy dolgozzon vele, mintha azok helyben lennének tárolva. Ezt a célt úgy lehetne összefoglalni, hogy azt mondjuk, kísérletet teszünk arra, hogy véget vessünk a földrajz zsarnokságának". A legegyszerűbb módon úgy tudja az ember elképzelni egy vállalat információs rendszerét, hogy az egy vagy több adatbázisból és néhány alkalmazottból áll, akiknek ezeket távolról el kell tudniuk érni. Ebben a modellben az adatokat nagykapacitású számítógépeken tárolják, amiket kiszolgálóknak vagy szervereknek (server) hívunk. Sokszor ezeket egy központi épületben helyezik el, és rendszergazda tartja őket kar-

8 24 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK 1.1. ábra. Hálózat két klienssel és egy szerverrel ban. Ezzel szemben az alkalmazottak asztalán egyszerűbb gépek vannak, amiknek ügyfél vagy kliens (client) a neve. Ezek segítségével távoli adatokhoz tudnak hozzáférni, amelyeket például felhasználhatnak egy éppen készülő' táblázat készítésénél. (Néha úgy fogunk hivatkozni a kliensgép emberi felhasználójára, mint a kliens", azonban mindig ki kell derülnie a szövegkörnyezetből, hogy a számítógépre gondolunk vagy pedig felhasználójára.) A kliens- és szervergépeket egy hálózat köti össze, ahogyan azt az 1.1. ábra is mutatja. Figyelje meg, hogy a hálózatot egy egyszerű ellipszissel jelöltük, minden egyéb részlet bemutatása nélkül. Ezt a formát akkor fogjuk használni, amikor a hálózatról elvont értelemben beszélünk. Amikor több részletre lesz szükség, ezeket rendelkezésre is bocsátjuk. Ezt az egész elrendezést együtt kliens-szerver modellnek hívjuk. Széles körben használatos és a hálózatok használatának nagy része ezen a modellen alapul. Akkor is alkalmazható e modell, ha a kliens és a szerver egy épületben vannak (pl. ugyanahhoz a vállalathoz tartoznak), de akkor is, amikor nagyon távol vannak egymástól. Például akkor, amikor valaki az otthonából hozzáfér egy weblaphoz a világhálón, akkor ezt a modellt használja úgy, hogy a távoli webszerver a szerver, és a felhasználó személyi számítógépe a kliens. A legtöbb esetben egy szerver nagy számú klienst tud egyszerre kiszolgálni. Ha részletesebben megnézzük a kliens-szerver modellt, azt láthatjuk, hogy két folyamat (process) szerepel benne, egy a kliensgépen és egy a szervergépen. A kommunikáció olyan formában megy végbe, hogy először a kliensfolyamat egy üzenetet küld a hálózaton keresztül a szerverfolyamatnak. Ezután a kliensfolyamat várja a válaszüzenetet. Amikor a szerverfolyamat megkapja a kérést, elvégzi a kért munkát, vagy megkeresi a kért adatot, és egy választ küld erről vissza. Ezeket az üzeneteket mutatja az 1.2. ábra. A számítógép-hálózatok kiépítésének második céljának több köze van az emberekhez, mint az információhoz, vagy akár a számítógépekhez. Egy számítógép-hálózat ugyanis nagyon hatékony kommunikációs eszközt ad az alkalmazottak kezébe. Lényegében minden vállalatnak, amely kettő vagy több számítógéppel rendelkezik, van e-levelezése (elektronikus levelezés, electronic mail, ), amit az alkalmazottak általában a napi kommunikációjuk nagy részéhez használnak. Valójában gyakori beszédtéma a kávéfőző gép körül összegyűlt alkalmazottak körében, hogy milyen sok e-levéllel kell mindenkinek megbirkóznia, aminek ráadásul a nagy része felesleges is,

9 BEVEZETÉS 25 Kliensgép Szervergép Szerver folyamat Kliensfolyamat 1.2. ábra. A kliens-szerver modellben szereplő kérések és válaszok amióta a főnökök felfedezték, hogy ugyanazt a (sokszor semmitmondó) üzenetet minden alkalmazottnak elküldhetik egyetlen gombnyomással. De az e-levelezés nem az egyetlen formája annak a fejlett kommunikációnak, amit a számítógép-hálózatok lehetővé tesznek. Egy hálózat segítségével egyszerű feladat két vagy három, egymástól távol dolgozó ember számára egy jelentés közös megírása. Amikor az egyik résztvevő megváltoztat valamit a hálózaton elérhető dokumentumban, a többiek azonnal látják a változást, ahelyett, hogy több napig várnának a változást tartalmazó levélre. Egy ilyen mértékű sebességnövekedés megkönnyíti az együttműködést az olyan, távoli szétszórt embercsoportok között is, amelyeknek korábban erre nem is volt lehetősége. A számítógép-segítetté kommunikáció egy további formája a videokonferencia. Ezt a technológiát használva egymástól távol lévő alkalmazottak virtuális találkozót tudnak lebonyolítani, látják és hallják egymást, sőt, még egy megosztott virtuális táblára is írhatnak. A videokonferencia nagyon jó eszköze az addig utazásra költött pénz és idő megspórolásának. Egyesek szerint a kommunikáció és a közlekedés versenyeznek egymással, és bármelyik fél is győzzön, idejétmúlttá fogja tenni a másikat. Egyre több vállalkozás számára a számítógép-hálózat létesítésének harmadik célja az, hogy elektronikusan üzletelhessen más vállalatokkal, főként a beszállítóival és a vevőivel (e-business). Például az autó-, repülőgép- és számítógépgyártók alrendszereket vesznek a különböző beszállítóktól, és aztán összeszerelik a részegységeket. Számítógép-hálózatok használatával a gyártók elektronikusan adhatják le a rendeléseiket, amikor új alkatrészekre van szükségük. Az a képesség, hogy valós időben (vagyis amikor az igény felmerül) feladhatók a rendelések, mérsékli a nagy készletek iránti igényt, valamint javítja a hatékonyságot is. A negyedik cél, ami mostanában egyre fontosabbá válik, az, hogy a vásárlókkal kössünk üzletet az interneten keresztül. A légitársaságok, a könyvesboltok és a zeneterjesztők már felfedezték, hogy sok vásárló szereti azt a kényelmet, hogy otthonról vásárolhat. Ennek eredményeképpen sok vállalat biztosít interneten keresztül elérhető katalógust termékeiről és szolgáltatásairól, valamint fogad rendeléseket elektronikusan. Ez az iparág várhatóan a közeljövőben gyorsan fog növekedni. Szakszóval ezt e-kereskedelemnek (elektronikus kereskedelem, electronic commerce) hívják.

10 26 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK Otthoni alkalmazások 1977-ben Ken Olsen volt a Digital Equipment Corporation elnöke, ami akkor a második helyezett számítógép-eladó volt a világon (az IBM után). Amikor megkérdezték tóle, hogy a Digital befektetései miért nem követik nagyobb mértékben a személyi számítógépek piacának növekedését, azt válaszolta, hogy Egy magánembernek semmi oka nincs arra, hogy személyi számítógép legyen az otthonában." A történelem megmutatta, hogy ez másképp van, és a Digital azóta már nem létezik. Tulajdonképpen miért vesznek az emberek számítógépet otthoni használatra? Eleinte leginkább szövegszerkesztésre és játékokra használták, de az elmúlt években a kép radikálisan megváltozott. Manapság talán a legfőbb indok az internetelérés. Az Internet néhány, az otthoni felhasználók körében népszerűbb felhasználási lehetősége a következő: 1. távoli információ elérése, 2. két személy közötti kommunikáció, 3. interaktív szórakozás, 4. elektronikus kereskedelem. A távoli adatok elérésének sok lehetséges módja van. Lehet szörfölni a világhálón fontos információért, vagy csak egyszerűen szórakozásból. Elérhető információ a művészetekről, az üzletről, a főzésről, a kormányról, az egészségről, a történelemről, hobbikról, a szabadidős tevékenységekről, a tudományról, a sportról, az utazásról és még sok más területről. A szórakozás túl sok formában van jelen ahhoz, hogy mindet felsoroljuk, és néhány olyanban is, amiket jobb fel sem sorolni. Sok újság érhető már el a világhálón, ezek személyre is szabhatók. Például, néha lehetséges azt mondani egy újságnak, hogy mindent látni akarunk a korrupt politikusokról, a nagy tüzekről, a hírességek botrányairól és a járványokról, de csak semmi foci, köszönjük szépen. Néha még az is lehetséges, hogy a kiválasztott cikkeket automatikusan letöltse gépünk a merevlemezére, amíg alszunk, vagy kinyomtassa a nyomtatónkon egy kicsivel a reggeli előtt. Ahogyan ez az irányzat előrehalad, nagymértékű munkanélküliséget fog okozni a 12 éves újságkihordó fiúk körében, de az újságok szeretik ezt, mivel a kiszállítás mindig is az előállítási lánc leggyengébb láncszeme volt. A következő lépés az újságok (és a magazinok, valamint tudományos folyóiratok) után az internetes digitális könyvtár. Sok szakmai szervezet, mint például az ACM ( és az IEEE Computer Society (IEEE számítógépes társaság; rendelkezik már ma is számos Interneten elérhető folyóirattal és konferenciaanyaggal. Más csoportok gyorsan követik őket. A könyvnagyságú noteszgépek árától, méretétől és súlyától függően a nyomtatott könyv előbb-utóbb elavulttá válhat. A szkeptikusoknak azt ajánlanám, hogy figyeljék meg, mekkora hatással volt a könyvnyomtatás a középkori díszes kéziratokra. A fent felsorolt alkalmazások példák egy ember és egy távoli, adatokkal teli adatbázis kölcsönhatására. A hálózatok használatának második nagy kategóriája a két

11 BEVEZETÉS 27 személy közötti kommunikáció, amely lényegében a 21. század válasza a 19. század telefonjára. Az e-levelezést már ma is emberek milliói használják naponta a világ minden táján, és a használók tábora gyorsan nő. Már magától értetó'dó' módon tartalmaz hangot és mozgóképet, valamint szöveget és képeket. A szagok még egy darabig váratnak magukra. Bármelyik életrevaló tizenévesnek szenvedélye az azonnali üzenetküldés (instant messaging). Ez az eszköz, amit a körülbelül 1970 óta használt UNIX-os talk programból fejlesztettek ki, lehetővé teszi két ember számára, hogy valós időben üzeneteket gépeljenek egymásnak. Ennek az ötletnek egy többszemélyes változata a csevegő szoba (chat room), amelyben egy csoport tagjai tudnak üzeneteket gépelni úgy, hogy azt a csoport minden más tagja látja. A világot behálózó hírcsoportok (newsgroup), amelyek megtárgyalnak minden elképzelhető témát, már ma is szokásosnak számítanak kiválasztott emberek egy csoportja számára, és ez a jelenség addig fog nőni, amíg az egész népességet magába nem foglalja. Ezek olyan beszélgetések, amelyekben ha egy ember feltesz egy üzenetet, akkor azt a hírcsoport minden más regisztrált felhasználója olvashatja, akik általában a humorostól a szenvedélyesig terjedő skálán helyezkednek el. A csevegő szobákkal szemben a hírcsoportok nem valós idejűek, és az üzeneteket elmentik, így amikor valaki visszajön nyaralásából, minden addig küldött üzenet türelmesen megvárja. Egy másik típusát a két ember közötti kommunikációnak sokszor mellérendelt (peer-to-peer) kommunikációnak nevezzük, hogy megkülönböztessük a kliens-szerver modelltől (Parameswaran et al, 2001). Ebben a formában laza csoportot alkotó személyek tudnak kommunikálni a csoportjukat alkotó többi személlyel, amint ezt az 1.3. ábra is mutatja. Elméletben minden személy képes kommunikálni egy vagy több emberrel; nincs rögzített felosztás a kliensek és a szerverek között ábra. Egy mellérendelt rendszerben nincsenek rögzített kliensek és szerverek

12 28 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK A mellérendelt kommunikáció 2000 körül robbant igazán be a köztudatba egy Napster nevű szolgáltatással, amelynek segítségével a csúcsponton több mint 50 millió zenebarát cserélt egymás közt zeneszámokat, ami talán a legnagyobb szerzői jogsértés volt az egész írott történelemben (Lam és Tan, 2001; és Macedónia, 2000). Az ötlet elég egyszerű volt. A tagok bejegyezték a merevlemezeiken található zeneszámokat egy központi adatbázisba, amit a Napster szerverén tartottak karban. Ha egy tagnak kellett egy dal, akkor megnézte az adatbázist, hogy lássa, kinek van az meg, és egyenesen odament, hogy megszerezze azt. Mivel a Napster tulajdonképpen nem tartott zenét a gépein, azzal érvelt, hogy nem sérti meg senki szerzői jogait. A bíróság ezzel nem értett egyet, és leállíttatta a szolgáltatást. Ezzel szemben a mellérendelt rendszerek következő generációja kiküszöböli a központi adatbázist úgy, hogy minden felhasználó saját, helyi adatbázist tart karban, valamint biztosít egy listát a rendszer más, hozzá közeli tagjairól. Egy új felhasználó így elmehet egy már létező felhasználóhoz, hogy lássa, neki mije van, és kaphat tőle egy listát más tagokról, akiknél körülnézhet még több zene és név után. Ez a keresési eljárás a végtelenségig ismételhető, hogy így egy nagy helyi adatbázist hozzunk létre arról, hogy mik is találhatók a rendszerben. Ez olyan tevékenység, ami unalmassá válhatna az emberek számára, de egyben olyan is, amelyben a számítógépek remekelnek. A mellérendelt kommunikációnak jogszerű alkalmazásai is vannak. Például, amikor zenebarátok nyilvánosan terjeszthető zeneszámokat cserélnek, vagy olyan mintaszámokat, amelyeket a zenekarok reklámcéllal adtak ki, amikor családok egymásnak küldözgetnek fényképeket, mozgóképeket, vagy a családfájuk adatait, és amikor a tizenévesek többfelhasználós játékokat játszanak az interneten. Tulajdonképpen az internet egyik legnépszerűbb alkalmazása, az e-levelezés is jellemzően mellérendelt. A kommunikáció e formája várhatóan jelentős növekedésnek fog indulni a jövőben. Az elektronikus bűnözés nem korlátozódik a szerzői jogra. Egy másik forró terület az elektronikus szerencsejáték. A számítógépek már évtizedek óta szimulálnak dolgokat. Miért is ne szimuláljanak félkarú rablókat, rulettkerekeket, Blackjack-osztókat, és még ennél is több szerencsejátékos felszerelést? Hát azért, mert ez illegális tevékenység nagyon sok helyen. A baj csak az, hogy a szerencsejáték viszont legális egy sor másik helyen (az Egyesült Királyságban, például), és az ottani kaszinótulajdonosok megértették, hogy az internetes szerencsejáték nagy lehetőségeket nyújt. Mi történik, ha a szerencsejátékos és a kaszinó két különböző, ellenkező törvényekkel rendelkező országban van? Jó kérdés. A további kommunikációközpontú alkalmazások közül a telefonbeszélgetések, a videotelefon és az internetes rádióadók interneten való sugárzása a három gyorsan fejlődő terület. Egy másik alkalmazás a távtanulás, ami azt jelenti, hogy anélkül a kellemetlenség nélkül lehet részt venni a 8 órai előadáson, hogy először az ágyból fel kellene kelni. Hosszú távon a hálózatoknak az a célkitűzése, hogy javítsák az emberek közötti kommunikációt, fontosabbnak bizonyulhat bármely más célkitűzésnél. Harmadik kategóriánk a szórakoztatás, ami nagy és egyre növekvő iparág. A legmenőbb" alkalmazás (amelyik az összes többit megelőzheti) a hálózati videózás (videó on demand). Egy évtizeden belül lehetségessé válik, hogy kiválasszunk egy tetszőleges filmet vagy tv-programot az összes közül, amit valaha készítettek a világ összes országában, és azt azonnal meg is jelenítsük a képernyőnkön. Az új filmek in-

13 BEVEZETÉS 29 teraktívakká válhatnak, vagyis a felhasználót néha megkérdezik arról, hogy merre menjen tovább a történet (megölje Macbeth Duncant, vagy csak várakozzon tétlenül?), minden lehetőségre más-más képsorokkal felkészülve. Az élő tv-adások is interaktívakká válhatnak, az egész közönség részt vehet a kvízjátékokban, választhatnak a versenyzők közül és így tovább. Meglehet azonban, hogy mégsem a hálózati videózás lesz a legmenőbb. Talán inkább a játékok. Manapság is vannak már többszemélyes, valós idejű szimulációs játékaink, mint például bújócska egy képzeletbeli várbörtönben és repülésszimulátorok, amelyekben a játékosok egyik csapata próbálja lelőni az ellenséges csapat játékosait. Ha a játékokat szemüveggel játsszák háromdimenziós valós időben, fotóminőségű mozgóképekkel, máris egyfajta, az egész világot átölelő, megosztott képzeletbeli (virtuális) valóságot kaptunk. A negyedik kategória az elektronikus kereskedelem, a kifejezés lehetséges legtágabb értelmében. Az otthoni vásárlás manapság is népszerű, és lehetővé teszi, hogy cégek ezreinek katalógusait vizsgálhassuk át az interneten. Ezen katalógusok közül néhány nemsokára biztosítani fogja azt a lehetőséget is, hogy egy azonnali mozgóképes bemutatót kapjunk bármelyik termékről úgy, hogy rákattintunk a termék nevére. Miután a felhasználó elektronikusan megvett egy terméket, de nem tudja az árut működésbe hozni, az internetes ügyfélszolgálatot keresheti fel. Egy másik terület, ahol az e-kereskedelem már napjainkban is folyik, a pénzügyi intézmények elérése. Sokan már ma is elektronikusan fizetik a számláikat, felügyelik a bankszámláikat és kezelik a befektetéseiket. Ez az arány biztosan nőni fog, ahogyan a hálózatok egyre biztonságosabbá válnak. Egy olyan terület, amit szinte senki sem látott előre, az elektronikus bolhapiac. A használt dolgok internetes árverezése jelentős iparággá vált. Szemben a hagyományos e-kereskedelemmel, amely a kliens-szerver modellt követi, az internetes aukciók inkább mellérendelt (peer-to-peer) rendszerek, egyfajta vásárló-vásárló közötti kommunikáció. Ezek közül az e-kereskedelmi formák közül néhánynak olyan rövid neve alakult ki, amely az angol 2" és to" szavak kiejtésének hasonlóságán alapul. A legnépszerűbbeket az 1.4. ábrán soroltuk fel. Minden kétséget kizárólag a számítógép-hálózati felhasználások száma gyorsan fog nőni a jövőben, és talán olyan módokon, amelyeket ma még senki sem láthat előre. Végül is, hány ember jövendölte meg 1990-ben azt, hogy a buszozás közben mobiltelefonjukon rövid szöveges üzenetet unottan gépelő tizenévesek 10 éven belül a telefontársaságok hatalmas pénzforrásaivá válnak? Pedig rövid szövegesüzenet-szolgáltatást (SMS, Short Message Service) nyújtani nagyon is jövedelmező. A számítógép-hálózatok nagyon fontossá válhatnak azok számára is, akik földrajzilag hátrányos helyzetben vannak. Ez adja meg nekik a lehetőséget arra, hogy a szolgáltatásokat ugyanúgy elérjék, mint egy nagyváros közepén lakó ember. A távtanulás radikális hatással lehet az oktatásra; az egyetemek országossá vagy nemzetközivé válhatnak. A távgyógyászat (pl. távoli betegfelügyelet) még csak most kezd felzárkózni, de később akár ennél sokkal fontosabbá is válhat. Ennek ellenére, a legmenőbb alkalmazás mégis lehet, hogy valami földhözragadtabb dolog lesz, mint például arra használni az otthoni hűtőben elhelyezett webkamerát, hogy lássuk, kell-e venni tejet a munkából hazafelé menet.

14 30 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK Rövidítés Teljes angol név Teljes magyar név Példa B2C Business-to-consumer Cég-a-vásárlónak Könyvrendelés az interneten B2B Business-to-business Cég-a-cégnek Egy autógyártó abroncsokat rendel a beszállítótól G2C Government-to-consumer Kormány-a-polgámak A kormány elektronikusan küldi szét az adóbevallási űrlapokat C2C Consumer-to-consumer Vásárló-a-vásárlónak Használt dolgok internetes árverezése P2P Peer-to-peer Egyik a másiknak, mellérendelten 1.4. ábra. Az e-kereskedelem néhány formája Állományok megosztása Mozgó felhasználók A hordozható számítógépek, mint például a noteszgépek és a kézi számítógépek (Personal Digital Assistant, személyes digitális titkár, PDA) piaca a számítógépipar egyik leggyorsabban fejlődő részterülete. Az ilyen számítógépek tulajdonosai közül sokaknak van asztali számítógépe az irodában, és ők akkor is kapcsolatban akarnak lenni a központtal, ha máshol, vagy éppen úton vannak. Mivel az autókban és a repülőkön lehetetlen kábeles összeköttetést létesíteni, nagy az érdeklődés a vezeték nélküli hálózatok iránt. Ebben a szakaszban röviden áttekintjük a vezeték nélküli hálózatok néhány felhasználását. Miért akarna bárki egy ilyet? Az egyik gyakori ok a hordozható iroda. Az emberek utazás közben gyakran akarják arra használni a hordozható elektronikus eszközeiket, hogy telefonhívásokat, faxokat vagy elektronikus leveleket küldjenek és fogadjanak, illetve, hogy szörföljenek a világhálón, távoli adatállományokhoz férjenek hozzá, vagy távoli gépekre jelentkezzenek be. És szeretnék mindezt földön, vízen, levegőben bárhonnan megtenni. A számítástechnikai vásárokon például manapság a szervezők gyakran telepítenek vezeték nélküli hálózatot a konferencia területére. Bárki, akinek van noteszgépe és vezeték nélküli modemé, csak bekapcsolja a számítógépét, és máris van internetkapcsolata, ugyanúgy, mintha számítógépét egy vezetékes hálózatra csatlakoztatta volna. Hasonlóképpen néhány egyetem is telepített területére vezeték nélküli hálózatot, így a diákok nyugodtan leülhetnek egy fa alá, és onnan is megnézhetik a könyvtár katalógusát, vagy elolvashatják az e-leveleiket. A vezeték nélküli hálózatok nagy értéket képviselnek a kamion, taxi vagy kézbe-

15 BEVEZETÉS 31 sítő járművek és a szerelők központtal való kapcsolattartásában. Sok városban például a taxisofőrök egyéni vállalkozók, nem pedig egy taxivállalat alkalmazottai. Ezen városok közül néhányban egy képernyő található a taxikban, amit a vezető lát. Amikor egy ügyfél telefonál, a központ diszpécsere begépeli a felvétel és a célállomás helyét. Ezt az információt megmutatják a vezetők képernyőin, és elhangzik egy sípszó. Az első vezető, aki megnyomja a megfelelő gombot, kapja meg a fuvart. A vezeték nélküli hálózatok a hadsereg számára is fontosak. Ha bárhol a Földön röviddel a parancs kiadása után képesnek kell lenni arra, hogy megvívjanak egy háborút, valószínűleg nem jó ötlet, ha a helyi hálózati infrastruktúra felhasználására alapoznak. Jobb, ha viszik magukkal a sajátjukat. Bár a vezeték nélküli hálózati technológia és a mozgó számítástechnika gyakran összefügg, a kettő nem azonos, amint azt az 1.5. ábra is mutatja. Az ábrán a telepített (fixed) vezeték nélküli és a mozgó vezeték nélküli hálózatok közötti különbség látható. Néha még a noteszgépek is vezetékekkel csatlakoznak a hálózathoz. Például, ha egy utazó bedugja a noteszgépét a telefonaljzatba egy szállodai szobában, akkor ő mozgó eszközt használ, mégsem vezeték nélküli hálózaton van. Másrészt viszont néhány vezeték nélküli számítógép nem mozgó eszköz. Erre egy fontos példa egy olyan vállalat lehet, amelynek olyan, régi irodaépülete van, amiben még nincsenek hálózati kábelek, és össze akarja kötni számítógépeit. Egy vezeték nélküli hálózat telepítéséhez lehet, hogy mindössze arra van szükség, hogy vegyenek egy kis dobozt némi elektronikával, azt kicsomagolják és bedugják a konnektorba. Ez a megoldás lehet, hogy sokkal olcsóbb, mintha munkások hada kábelezné be az épületet, kábelcsatornákat szerelve fel mindenhová. Vannak azonban igazi mozgó vezeték nélküli alkalmazások is, amelyek skálája a hordozható irodától az áruházi leltárt készítő, PDA-val fel-alá sétáló emberig terjed. Sok, nagy forgalmú repülőtéren az autókölcsönzők parkolóban dolgozó alkalmazottai, vezeték nélküli hordozható számítógépet használnak. Begépelik a visszaérkező autók rendszámát, a hordozható gép pedig, aminek beépített nyomtatója van, felhívja a központi számítógépet, megszerzi tőle a kölcsönzési adatokat, és a helyszínen kinyomtatja a számlát. Ahogyan a vezeték nélküli technológia egyre elterjedtebbé válik, valószínűleg számtalan más alkalmazás fog felmerülni. Tekintsünk meg ezek közül néhányat! A vezeték nélküli parkolóóra előnyös lehetne a felhasználóknak és az önkormányzatoknak egyaránt. Az óra elfogadhatna hitelkártyát, és azonnal ellenőrizhetné is a vezeték nélküli kapcsolaton keresztül. Amikor az óra lejár, megbizonyosodhatna róla, hogy az Vezeték nélküli Mozgó Alkalmazások Nem Nem Asztali számítógép egy irodában Nem Igen Noteszgép használata egy szállodai szobában Igen Nem Hálózat egy régi, bekábelezetten épületben Igen Igen Hordozható iroda; PDA áruházi leltározáshoz 1.5. ábra. A vezeték nélküli hálózat és a mozgó számítástechnika különböző' kombinációi

16 32 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK autó ott van-e még, és bejelenthetné a lejárat tényét a rendó'rségnek vagy a parkolót üzemeltető' társaságnak. Az elvégzett becslések szerint csak az Egyesült Államok önkormányzatai így 10 milliárd dollárnyi többletbevételhez juthatnának (Harte és mások, 2000). Ezenkívül a parkolási szabályok jobb betartatása kímélné a környezetet is, mivel az olyan vezetők, akik tudják, hogy biztosan megbüntetik őket a tilosban parkolásért, lehet, hogy szívesebben választanák a tömegközlekedést. Az ételt, italt és egyebet árusító automaták mindenhol megtalálhatók. De az étel nem varázslat segítségével jut a gépekbe, hanem időközönként valaki jön egy teherautóval és feltölti azokat. Ha az elárusító automaták mindennap elküldenének egy vezeték nélküli jelentést, amelyben bejelentik az aktuális leltárukat, a teherautó vezetője tudná, hogy melyik géphez kell elmennie, és az egyes termékekből mennyit kell magával vinnie. Ennek az információnak a megléte hatékonyabb útvonaltervezéshez vezetne. Természetesen ezt az információt egy egyszerű telefonvonalon is elküldhetnék, de minden elárusító automatához vezetékes telefonvonalat kiépíteni a napi egy híváshoz túlságosan drága lenne, figyelembe véve a havi előfizetési díjakat. Egy másik terület, ahol a vezeték nélküli hálózatok pénzt takaríthatnak meg, a háztartási mérőórák leolvasása. Ha a lakásokban levő áram-, gáz-, víz- és egyéb mérőórák vezeték nélküli hálózaton jelentenék a fogyasztást, semmi szükség nem lenne arra, hogy óraleolvasókat küldjenek ki a lakásokhoz. Hasonlóan a vezeték nélküli füstérzékelők kihívhatnák a tűzoltókat, ahelyett, hogy nagy zajt csapnak (aminek kevés haszna van, ha nincs otthon senki). Ahogy a rádiós eszközök ára és a forgalmazási idő költsége csökken, egyre több ilyen mérést és adattovábbítást fognak vezeték nélküli hálózatok segítségével végezni. A vezeték nélküli hálózatok alkalmazásának egy teljesen más területe a mobiltelefon és a PDA várható egyesülése egy apró, vezeték nélküli számítógéppé. Az első próbálkozás pici vezeték nélküli PDA-kat használt, amik lecsupaszított weblapokat tudtak megjeleníteni még kisebb képernyőiken. Ez a rendszer, amit WAP 1.0-nak (Wireless Application Protocol, vezeték nélküli alkalmazási protokoll) hívnak, megbukott, főként a mikroszkopikus méretű képernyők, a kis sávszélesség és a gyenge minőségű szolgáltatás miatt. A WAP 2.0-t alkalmazó újabb eszközök és szolgáltatások azonban ezeknél sokkal jobbak lesznek. Egy olyan terület, amelyen ezek az eszközök jól teljesíthetnek, az m-kereskedelem (mobile commerce, mozgó kereskedelem) (Senn, 2000). Az e mögött a jelenség mögött megbúvó hajtóerő a vezeték nélküli PDA-gyártókból és a hálózatüzemeltetőkből álló szövetség, akik nagy erőbedobással próbálják kitalálni, hogyan kaphatnának egy szeletet az e-kereskedelem tortájából. A vezeték nélküli PDA-k banki ügyintézésre és vásárlásra való használata az egyik reményük. Az egyik ötlet az, hogy a vezeték nélküli PDA-kat egyfajta elektronikus pénztárcaként használjuk a készpénz és a hitelkártyák kiváltására, a boltokban engedélyezve a kifizetéseket. A követelés így a mobiltelefon-számlán jelenik meg. A bolt számára ez az eljárás megtakaríthatja a hitelkártya-társaságoknak fizetendő díj nagy részét, ami adott esetben több százalék is lehet. Természetesen ez a terv visszaüthet, mivel egy bolt vásárlói arra is használhatják a PDA-jukat, hogy vásárlás előtt megnézzék a versenytársak árait is. Ennél is rosszabb lehet, hogy maguk a telefontársaságok ajánlhatnak a vásárlóknak olyan PDA-kat, amelyek beépített vonalkód-leolvasóval rendelkeznek. Ezek lehetővé tennék a vásár-

17 BEVEZETÉS 33 lónak, hogy leolvassa egy áru kódját a boltban, és azonnal kapjon egy részletes jelentést arról, hogy hol máshol és milyen áron tudja ugyanazt megvenni. Mivel a hálózat üzemeltetője tudja, hol van a felhasználó, néhány szolgáltatás szándékosan helyfüggő'. Például lehetséges lenne egy közeli könyvesbolt vagy kínai étterem után érdeklődni. A mobiltérkép is a jelöltek között szerepel, mint ahogy a nagyon kis területre szóló meteorológiai előrejelzések is ( Mikor fog elállni az eső az udvaromban?"). Semmi kétség nem fér ahhoz, hogy még sok más alkalmazás fel fog tűnni, ahogyan ezek az eszközök egyre jobban elterjednek. Egy óriási dolog, ami az m-kereskedelmet segíti, az a tény, hogy a mobiltelefonhasználók hozzá vannak szokva, hogy mindenért fizetniük kell (szemben az internethasználókkal, akik elvárják, hogy minden ingyenes legyen). Ha egy internetes webhely díjat számítana fel azért, hogy a kártyás fizetést lehetővé tegye vásárlói számára, akkor nagy füttykoncertre számíthatna felhasználói részéről. Ha egy mobiltelefonszolgáltató próbálná meg lehetővé tenni az előfizetőinek, hogy egy áruházban az árukért a telefonjuk használatával fizethessenek, és ezért a kényelemért egy összeget csapna hozzá a számlához, azt valószínűleg normálisnak fogadnánk el. Ezt a kérdést az idő majd eldönti. A személyi hálózatok (Personal Area Network) és a viselhető számítógépek a távolabbi jövő szereplői. Az IBM már kifejlesztett egy olyan karórát, amelyen Linux fut (az XI1 ablakkezelő rendszerrel egyetemben), vezeték nélkül tud az Internetre kapcsolódni, és így e-leveleket küldeni és fogadni (Narayanaswami és mások, 2002). A jövőben az emberek akár azzal is kicserélhetik a névjegyeiket, hogy közel teszik egymáshoz az óráikat. A viselhető vezeték nélküli számítógépek pedig biztosítani tudnák a szigorúan őrzött szobákba való beléptetést, a most használatos mágnescsíkos kártyák helyett (esetleg egy PIN kóddal, vagy biometrikus méréssel együttesen alkalmazva). Ezek a karórák arra is képesek lehetnek, hogy a felhasználó aktuális tartózkodási helyének megfelelő információt (pl. közeli éttermekről) szerezzenek be. A lehetőségek száma végtelen. A rádióval felszerelt, okos karórák már azóta részét képezik világképünknek, hogy 1946-ban feltűntek a Dick Tracy-féle képregényekben. De az okos por? A Berkeley kutatóinak már sikerült egy vezeték nélküli számítógépet egy 1 mm oldalhosszúságú kockába belegyömöszölniük (Warneke és mások, 2001). Lehetséges alkalmazások például egy árukészlet, csomagok vagy akár kis madarak, rágcsálók vagy rovarok nyomon követése Társadalmi vonatkozások A hálózatok széles körű megjelenése új társadalmi, etikai és politikai problémákat vet fel (Laudon, 1995). Hadd említsünk meg csak néhányat közülük tekintettel arra, hogy egy alaposabb tanulmány legalább egy teljes könyvet kitenne. Az egyik legnépszerűbb hálózati alkalmazás a hírcsoport vagy hirdetőtábla, ahol a hasonló gondolkodású emberek kicserélhetik véleményüket. Amíg a témák a műszaki dolgok vagy a hobbik, mondjuk, a kertészkedés, addig nincs is túl sok probléma. A gond akkor kezdődik, amikor olyan témákra épül egy hírcsoport, amelyekre az emberek érzékenyek. Ilyen például a politika, a vallás vagy a szex. Az ilyen hírcso-

18 34 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK portokban közzétett vélemények mélyen megsérthetnek másokat. Ráadásul az üzenetek nem feltétlenül csak szövegre korlátozódnak. Nagyfelbontású színes fényképeket, de akár még rövid videoklipeket is könnyű a számítógép-hálózaton keresztül elküldeni. Vannak, akik követik az élni és élni hagyni" szemléletet, de vannak olyanok is akik úgy gondolják, hogy bizonyos anyagok (pl. gyermekpornográfia) továbbítása teljesen elfogadhatatlan. Ezért a viták könnyen eldurvulnak. Voltak, akik beperelték a hálózatok üzemeltetőit, mivel szerintük hasonlóan az újságokhoz és a folyóiratokhoz, ők a felelősek a rajtuk keresztül továbbított anyagok tartalmáért. A nyilvánvaló válasz az volt, hogy a számítógép-hálózat olyan, mint a telefonhálózat vagy a postahivatal, azaz nem várható el tőle, hogy felügyeljen arra, mit mondanak a felhasználók. Ugyanakkor, ha a hálózatok üzemeltetőit arra kényszerítenek, hogy cenzúrázzák az üzeneteket, akkor valószínűleg minden olyat kitörölnének, ami alapot adhatna a beperelésükre. Ez viszont sértené a felhasználók szólásszabadságát. Szinte bizonyosak vagyunk afelől, hogy ez a vita még eltart egy darabig. Egy másik mókás terület az alkalmazottak és a munkaadók ellentétes érdekei. Sokan olvasnak és írnak elektronikus levelet munka közben. Néhány munkaadó követelte magának azt a jogot, hogy elolvashassa és esetleg meg is cenzúrázhassa az alkalmazottak üzeneteit, beleértve a munka után, otthoni terminálról elküldött üzeneteket is. Nem minden munkavállaló ért ezzel egyet (Sipior é% Ward, 1995). Még ha a munkaadóknak van is hatalmuk az alkalmazottak felett, jó-e, ha ilyen viszony áll fenn, mondjuk, egy egyetem és a diákjai között? Mi lesz így az egyetemistákkal és a középiskolásokkal? 1994-ben a Carnegie-Mellon Egyetemen úgy határoztak, hogy visszafordítják a szexszel foglalkozó hírcsoportokhoz érkező üzeneteket, mivel az egyetem úgy érezte, hogy ezek az anyagok nemkívánatosak a fiatalkorú, azaz 18 évesnél fiatalabb hallgatók számára. Az esemény kapcsán kipattant indulatok még sokáig nem fognak elcsitulni. Egy másik kulcsfontosságú téma a kormány és az állampolgár viszonya. Az FBI sok internetszolgáltatónál feltelepített egy rendszert, ami arra szolgál, hogy megvizsgáljon minden bejövő és kimenő e-levelet, érdekes információ után kutatva bennük (Blaze és Bellovin, 2000; Sobel, 2001 és Zacks, 2001). A rendszert eredetileg Húsevőnek (Carnivore) hívták, de az ez által keltett rossz sajtóvisszhang miatt átkeresztelték az ártatlanabbul hangzó DCS1000 névre. Ennek ellenére a célja még mindig az, hogy emberek millióit tartsa megfigyelés alatt, annak reményében, hogy illegális tevékenységekre utaló adatokat talál. Sajnos az amerikai alkotmány negyedik módosítása megtiltja, hogy a kormány házkutatási engedély nélkül kutattasson bárkinél. Az, hogy ennek az 54 szónak, amit a 18. században írtak le, még mindig van-e súlya a 21. században, olyan kérdés, ami akár a 22. századig is sok munkát adhat a bíróságoknak. A kormánynak persze nincs monopóliuma abban, hogy fenyegetni tudja az emberek magánélethez való jogát. A magánszektor is kiveszi belőle a maga részét. Például a cookie-knak (süti) nevezett kis állományok, amiket a webböngészők tárolnak el a felhasználók gépein, lehetővé teszik a vállalatok számára, hogy nyomon kövessék a felhasználó tevékenységét az interneten, sőt még akár azt is lehetővé tehetik, hogy hitelkártyaszámok, igazolványok számai vagy más bizalmas információ szivárogjon ki mindenhová az interneten (Berghel, 2001). A számítógép-hálózatok lehetőséget adnak névtelen levelek küldésére. Bizonyos

19 BEVEZETÉS 35 esetekben ez hasznos. A diákok, a katonák, a beosztottak és az állampolgárok számára lehetővé teszi például azt, hogy nyilvánosságra hozzák a tanárok, a hivatalnokok, a feletteseik vagy a politikusok által elkövetett szabálytalanságokat anélkül, hogy megtorlástól kellene tartaniuk. Ugyanakkor az Egyesült Államokban és sok más demokratikus országban a törvények kifejezetten lehetővé teszik azt, hogy a bíróság előtt a vádlott szembesülhessen a vádlójával. Névtelen vádaskodás nem tekinthető bizonyítéknak. Összegezve a fentieket elmondható, hogy a számítógép-hálózatok, akárcsak a nyomdászat 500 évvel ezelőtt, az átlagpolgárok számára lehetővé teszi, hogy új eszközök segítségével olyanokkal is megoszthassák véleményüket, akikkel eddig nem volt lehetőségük. Ez az újfajta szabadság számos, egyelőre megoldatlan társadalmi, politikai és morális problémát vet fel. Sajnos a jóval együtt jár a rossz is. Úgy tűnik, az élet már csak ilyen. Az Internet lehetővé teszi, hogy a keresett adatokat gyorsan megtaláljuk, de azok között sok a féligazság, a félrevezető vagy egyenesen helytelen információ. Az orvosi tanács, amit az Internetről szerzünk be, lehet, hogy egy Nobel-díjastól származik, de ugyanúgy az is lehet, hogy egy bukott középiskolai diáktól. A számítógép-hálózatok a társadalomellenes és bűnözői tevékenységek új fajtáit is megteremtették. Az elektronikus levélszemét (junk mail, spam) az élet része lett, mert egyesek e-levelezési címek millióit gyűjtötték össze, és ezeket CD-ROM-okon eladják a leendő hirdetőknek. Az olyan e-levelek, amelyek aktív tartalommal (ezek lényegében programok vagy makrók, amik lefutnak a fogadó gépén) is bírnak, olyan vírusokat tartalmazhatnak, amelyek rettenetes pusztítást tudnak előidézni. A személyazonosság-tolvajlás is komoly problémává kezd válni, mivel a személyiségtolvajok már elég adatot tudnak összegyűjteni az áldozatukról ahhoz, hogy hitelkártyákat és más személyes iratokat tudjanak felvenni az áldozat nevében. Végül, a hang és a mozgókép digitális átvitelének képessége ajtót nyitott a szerzői jogok nagy tömegű, nagyon nehezen ellenőrizhető és büntethető megsértésének. Ezeknek a problémáknak jó részét egyszerűen meg lehetne oldani, ha a számítástechnikai ipar komolyan venné a számítógépes biztonságot. Ha minden üzenetváltás titkosítva és azonosítva lenne, sokkal nehezebb lenne visszaéléseket elkövetni. Ez a technológia jól megalapozott témakör, és részletesen is foglalkozni fogunk vele a 8. fejezetben. A probléma az, hogy a hardver- és szoftvergyártók tudják, hogy a biztonsági képességek beépítése pénzbe kerül, és hogy vásárlóik nem is igénylik az ilyen szolgáltatásokat. Továbbá nagy számú problémát okoznak a hibás szoftverek, ami csak azért van, mert a fejlesztők egyre több és több képességgel vértezik fel a programjaikat, ami elkerülhetetlenül ahhoz vezet, hogy hosszabb lesz a kód és ezért több lesz benne a hiba. Egy új adónem bevezetése az új képességekre segítség lehetne, de ezt valószínűleg sok helyen igen nehéz lenne eredményesen alkalmazni. Az nagyon jó lenne, ha a cégeknek pénzt kellene visszaadniuk a hibás szoftverek miatt, azt az egy dolgot kivéve, hogy ez tönkretenné az egész szoftveripart már az első évben.

20 36 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK 1.2. Hálózati hardver Itt az ideje, hogy figyelmünket a hálózatok alkalmazási és társadalmi vonatkozásai után a hálózattervezés műszaki problémáira irányítsuk. Nincs olyan, általánosan elfogadott osztályozás, amelybe az összes hálózatot be lehetne sorolni, azonban van két fontosnak tűnő szempont: az átviteli technológia és a méret. A továbbiakban ezt a kettőt vizsgáljuk. Az átviteli technológiának tágabb értelemben két típusa van: 1. adatszóró hálózatok; 2. kétpontos hálózatok. Az adatszóró hálózatok egyetlen kommunikációs csatornával rendelkeznek, és ezen osztozik a hálózat összes gépe. Ha bármelyik gép elküld egy rövid üzenetet, azt az összes többi gép megkapja. Ezeket a rövid üzeneteket bizonyos körülmények között csomagoknak (packets) is szokták hívni. A feladót és a címzettet a csomagon belüli címmezőben lehet megjelölni. Amikor egy gép csomagot kap, megnézi a címmezőt. Ha a csomagot neki szánták, akkor feldolgozza azt, ha pedig nem neki szánták, akkor figyelmen kívül hagyja. Az analógia kedvéért képzeljük el, hogy valaki egy sokajtós folyosó végén elkiáltja magát: Pista, gyere ide! Beszélni akarok veled." Bár a felszólítást mindenki hallja, mégis csak Pista fog válaszolni. A többiek egyszerűen nem vesznek róla tudomást. Egy másik jó példa az, amikor a repülőtéren felszólítják a 644-es járat utasait, hogy fáradjanak a 12-es kapuhoz. Az adatszóró rendszerek általában lehetővé teszik, hogy a csomag címmezőjében egy speciális kód beállításával minden gép megcímezhető legyen. Ha az ilyen kóddal ellátott csomagot elküldjük, akkor a hálózat összes gépe megkapja és feldolgozza azt. Ezt a működési módot adatszórásnak (broadcasting) nevezzük. Néhány adatszóró rendszerben arra is lehetőség nyílik, hogy a gépeknek csak egy meghatározott csoportját címezzük meg. Ez a többesküldés (multicasting). A többesküldés jelölésére az egyik lehetséges megoldás az, hogy fenntartunk neki egy bitet az n bites címzési mezőben. A maradék n-\ címbit pedig azonosíthat egy csoportot. Bármelyik gép előfizethet" egy tetszőleges csoportra, de akár az összesre is. Ha a csomagot egy adott csoportnak küldjük, akkor azt az összes olyan gép megkapja, amely arra a csoportra előfizetett. Ezzel ellentétben a kétpontos hálózatok (point-to-point network) sok olyan kapcsolatból állnak, amelyek gép-párokat kötnek össze. Ahhoz, hogy egy csomag egy ilyen típusú hálózaton eljusson a feladótól a címzettig, lehet, hogy egy vagy több közbenső gépen kell átmennie. Sokszor több, különböző hosszúságú útvonal is lehetséges, ezért a jó útvonalak megtalálása fontos kérdés a kétpontos hálózatokban. Általános szabályként azt mondhatjuk (bár sok kivétel is előfordul), hogy a kisebb, földrajzilag közelebb elhelyezkedő gépek inkább adatszórást használnak, míg a nagyobb hálózatok általában kétpontos kialakításúak. A kétpontos átvitelt, ahol egy adó és egy vevő van csak jelen, néha egyesküldésnek (unicasting) is szokták nevezni.