Számítógép-hálózat. Er forrásmegosztás. Fürtözés. A számítógépek hálózatba kapcsolásának el nyei

Átírás

1 Számítógép-hálózat A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak Webprogramozó + ISGT Önálló számítógépek összekapcsolt rendszere Két számítógép akkor összekapcsolt, ha információcserére képesek Az összekapcsolás többféle módon történhet, pl. rézvezeték, lézersugár, infravörös fény, mikrohullám vagy akár távközlési m hold segítségével is A számítógépek hálózatba kapcsolásának el nyei Er forrásmegosztás Költségmegtakarítás, egyenletesebb teljesítménymegosztás Nagyobb megbízhatóság Adatbázisok elérése Kommunikáció Er forrásmegosztás A külön-külön meglév berendezések, perifériák, programok, adatok elérhet ek a felhasználók számára, fizikai elhelyezkedését l függetlenül Igénybevételéhez megfelel jogosultság szükséges Költségmegtakarítás, egyenletesebb teljesítménymegosztás a rendszerben a drága, nagy teljesítmény perifériákat, nyomtatókat, háttértárakat, egyéb er forrásokat a felhasználók mindegyike elérheti fizikai elhelyezkedését l függetlenül elég kevesebb példányban megvásárolni és üzemeltetni azokat. Fürtözés Manapság egyre több helyen van szükség nagy számítási teljesítmény számítógépekre Erre a célra igen drága nagy teljesítmény szuperszámítógépeket szoktak alkalmazni Vagy: nagy teljesítmény hálózati kártyák segítségévvel összekötik a számítógépeket, és speciális (általában Linux) operációs rendszer segítségével egy egységként kezelik, és vezérlik a gépegyüttest 1

2 Nagyobb megbízhatóság redundanciával növelhet a rendszer biztonsága. a meghibásodott egység helyett egy másik átveheti a szerepét a fontos adatokat, programokat több számítógép lemezegységén tároljuk Adatbázisok elérése a hálózat a gépek közötti adatcserével lehet vé teszi adatbázisok adatainak elérését, az adatbázis b vítését, több felhasználói végpontból Kommunikáció üzenetek, levelek vagy egyéb információk küldése a hálózatok sebességének növekedésével a multimédiás felhasználások kiterjedten megjelennek a hálózaton Hálózati struktúrák Hoszt Gazdagép Ezeken futhatnak felhasználói programok, lehetnek rajtuk adatbázisok Ha egy számítógépben két hálózati kártya van, akkor az a gép két hosztnak tekintend Kommunikációs alhálózatok szerepe a hosztok közötti üzenetek továbbítása funkcionálisan két f részb l állnak a csatornákból és a kapcsolóelemekb l 2

3 Csatorna az adatátvitelt biztosító vonal ezeken továbbítódnak a bitek, valamilyen fizikai jellemz változás formájában Kapcsolóelemek a vonalakat kötik össze egymással Hálózati kártyák, vagy önálló célszámítógépek (switch, router stb.) IMP (Interface Message Processor interfész üzenetfeldolgozó) hálózati kapcsoló pont (internal network switching node) Szegmens Egy alhálózat logikai (egyes esetekben fizikai) egységbe tartozó része Topográfia A hálózatba kapcsolt hosztok fizikai elrendezésének módja Topológia az összekapcsolás fajtája Az összeköttetés-alapú hálózatok topológia szerint két nagy csoportra oszthatók két pont közötti csatornával rendelkez üzenetszórásos csatornával rendelkez Pont-pont összeköttetés az egymással kommunikálni szándékozó hosztokat páronként kötik össze a csomagok egy vagy több közbüls állomáson áthaladva jutnak el a forrástól a célállomásig 3

4 A pont-pont összeköttetés topológiái Csillag-topológia Háló-topológia Fa-topológia Csillag topológia Csillag topológia minden kábel egy centrális ponthoz (központi helyhez, hubhoz, switchez) csatlakozik el nye, hogy egy hoszt kiesése nem zavarja a többi m ködését könny a hibák felderítése A központi hely m ködési zavara az egész hálózatot lebénítja több kábel szükséges a kialakításához Csillag topológia a leggyakrabban alkalmazott topológia CAT5-ös kábelezéssel valósítják meg Fizikailag csillag, logikailag busz Kiterjesztett csillag topológia Kiterjesztett csillag topológia az egyes csillagok a hubok vagy a kapcsolók összekapcsolásával vannak összekötve kiterjeszthet a hálózat hatóköre és a lefedettség mértéke 4

5 Háló topológia Háló topológia akkor szokás alkalmazni, ha a lehet legnagyobb mérték védelmet kell elérni az esetleges szolgáltatáskimaradással szemben már néhány gép esetén is rendkívül nagy a hardverigény (hálózati csatoló és kábel) Fa topológia Fa topológia a hosztok a fa ágaihoz hasonlóan kapcsolódnak egymáshoz A kapcsolódás egyfajta hierarchiát is jelent Üzenetszórásos csatornával rendelkez alhálózatok egyetlen közös üzenettovábbító csatorna az egyes hosztok erre kapcsolódnak, erre vannak felf zve Annak érdekében, hogy az adott hoszt fel tudja ismerni, hogy az információ neki szól-e, minden gépnek és eszköznek egyedi címe van Üzenetszórásos csatornával rendelkez alhálózatok a címet el kell helyezni a küldend információban A hosztok ezt a címet ellen rzik, és csak akkor foglalkoznak az üzenettel, ha nekik szól 5

6 Csoportcímzés (multicasting) a csoportba tartozó összes hoszt veszi az üzenetet, nem kell mindegyiknek külön-külön elküldeni Üzenetszórás (broadcasting) lehet vé teszik olyan üzenetek küldését is, amely a hálózat minden gépének szól El nyök-hátrányok A kialakítás kevesebbe kerül, mint a pontpont összekapcsolásnál Amikor egyszerre több állomás szeretne üzenetet küldeni a csatornán, az üzenetek összekeverednek, és az összekeveredett üzenetek értelmezhetetlenek ütközés Ennek kivédéséhez valamilyen csatornafoglalási eljárás szükséges. Az üzenetszórásos összeköttetés topológiái Busz-topológia Gy -topológia Busz topológia Busz topológia egyetlen, mindkét végén lezárt gerinckábelt használnak. Minden állomás közvetlenül ehhez a gerinchez kapcsolódik. 6

7 Gy topológia Gy topológia minden állomás a következ höz csatlakozik, az utolsó pedig az els höz a kábel fizikailag gy t formál Hibrid topológiák bármely elemi topológia el fordulhat egy teljes hálózat részeként leggyakoribb a busz és a csillag együttes alkalmazása Hálózati architektúrák Bonyolultság Kezdetben a számítógép-hálózatoknál a hardver jelentette a f problémát a szoftverekre csak a rendszerek egyre bonyolultabbá válása után terel dött a figyelem Napjainkra a hálózati szoftverek nagymértékben strukturálódtak Rétegek, szintek Annak érdekében, hogy csökkentsék a hálózatok bonyolultságát, a legtöbb hálózatot rétegekbe (layers) vagy szintekbe (levels) szervezik Minden réteg vagy szint az alatta lev re épül A kapcsolatban minden réteg az alatta lev rétegnek vezérl információkat és adatokat ad át. 7

8 Protokoll A párbeszéd szabályait minden rétegre meghatározták és azt a réteg protokolljának (protocol) nevezzük Olyan megállapodás, amely az egymással kommunikáló felek közötti párbeszéd szabályait rögzíti Hálózati architektúra Az egyes rétegek és közöttük folyó kapcsolati szabályok összessége Az architektúra tervezésének szempontjai Az egyidej adatáramlás Funkcionális rész Hibavédelem vagy hibajelzés Az adatátvitel szabályozása A méret korlátozása Vonalmegosztás A leggyorsabb útvonal kiválasztása Az egyidej adatáramlás szempontjai Egyirányú vagy szimplex Félduplex Duplex Szimplex átvitel az adatok a két hoszt között csak egy irányba haladhatnak A rendszer minden esetben rendelkezik adóval és vev vel, de ezek szerepet nem cserélhetnek (ilyen pl. a televízióadás) Félduplex átvitel az adatok a két állomás között már felváltva is áramolhatnak egyszerre csak az egyik irányba A csatornát egyszerre csak az egyik irányú adatáramlás foglalhatja le (pl. CB rádió) 8

9 Duplex átvitel az adatok egyidej leg mindkét irányban áramolhatnak a két hoszt között Ezzel a technikával egy hoszt adó és vev funkciót is el tud látni egyszerre (pl. telefon) Funkcionális rész Minden rétegnek tartalmaznia kell alkalmas a kapcsolat felépítésére, majd az információcserét követ kapcsolatbontásra Hibavédelem vagy hibajelzés használja-e a rendszer, és ha igen, akkor az hogyan m ködjön? Az adatátvitel szabályozása A lassú és a gyors m ködés számítógépeknek is tudniuk kell egymással kapcsolatot létesíteni A méret korlátozása Ha az üzenet nagy méret fel kell darabolni kisebb részekre, és egyenként átküldeni a címzetteknek a címzett feladata ezek összeállítása, sorrendbe rakása Vonalmegosztás A legnagyobb költséget a kábelek kiépítése, azaz az adatátviteli vonal kialakítása jelenti A vonal minél jobb kihasználására kell törekedni 9

10 A leggyorsabb útvonal kiválasztása ha több gépünk van, általában két hoszt között nem csak egy útvonalon haladhatnak az adatok Ezt a feladatot a csomóponti számítógépeken futó megfelel programok vagy célhardverek valósíthatják meg Hálózatszabványosítás Az OSI modell OSI Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (International Standard Organisation, ISO) a csomópontok közötti kommunikáció folyamatát írja le Nyílt rendszerek összekapcsolása (Open System Interconnect) ISO-OSI modell A fizikai réteg Az OSI modell el nyei 10

11 Az adatkapcsolati réteg A hálózati réteg A szállítási réteg A viszonyréteg A megjelenítési réteg Az alkalmazási réteg 11

12 A beágyazás folyamata Szállítási réteg Az adatból szegmensek jönnek létre A szegmensek kiegészülnek az adott fels bb rétegbeli kommunikációhoz szükséges portszámmal. Hálózati réteg A szegmensek csomagokba ágyazódnak A csomag fejrészébe kerül a forrás és a cél IP címe (hálózati címe, logikai címe) Adatkapcsolati réteg A csomagok keretekbe ágyazódnak A keretek fejrészébe kerül a forrás és a cél MAC címe (fizikai címe) Fizikai réteg A keretek bitek (jelek) formájában kerülnek továbbításra Az egyes rétegek prtokoll adategységei (PDU) Szállítási Szegmens Hálózati Csomag Adatkapcsolati Keret Fizikai - Bitek 12

13 Az egyes rétegekben m köd protokollok A beágyazás folyamata Feladat Feladat Szolgálatok a rétegek között Összeköttetés-alapú szolgálat A szolgálatot igénybe vev felhasználó el ször létrehozza az összeköttetést, majd felhasználja, végül pedig lebontja azt Amilyen sorrendben küldjük az információt, a vev pontosan abban a sorrendben kapja meg 13

14 Összeköttetés-mentes szolgálat Minden egyes üzenet rendelkezik a célcímmel, és az egyes üzenetek akár a többit l független útvonalon is továbbíthatóak elképzelhet, hogy a részekre bontott információt a vev nem az adó által küldött sorrendben kapja meg a csomagokat helyes sorrendbe kell rakni Megbízható szolgáltatások sosem vesztenek el adatot A vev nek minden megkapott üzenetet nyugtáznia kell a küld biztos lehet abban, hogy az üzenet megérkezett TCP Nem megbízható szolgáltatások csak arra van szükség, hogy legyen olyan lehet ség az üzenetek elküldésére, ami nagy valószín séggel célba juttatja azokat garanciát nem vállal UDP Ellen rz kérdések Ismertesse a hálózatok létrehozásának el nyeit! Ismertesse a hoszt fogalmát! Mi a különbség a pont-pont és az üzenetszórásos összeköttetés között? Ellen rz kérdések Melyik igaz? A gy -topológia: a pont-pont összeköttetés része az üzenetszórásos összeköttetés része a pont-pont és üzenetszórásos összeköttetésnél is van gy topológia, és ezek azonosak a pont-pont és üzenetszórásos összeköttetésnél is van gy topológia, de ezek különböz ek Ellen rz kérdések Ma melyik topológiát használják leginkább a gyakorlatban? gy busz csillag vegyes 14

15 Ellen rz kérdések Ismertesse az ISO OSI-modell 7 rétegét, és pár szóban jellemezze azokat! Csoportosítsa a rétegszolgáltatásokat! VÉGE 15