Bevezetés az informatikába

Átírás

1 10. előadás Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Programozáselmélet és Szoftvertechnológiai Tanszék Matematikus BSc - I. félév / 2006 / Budapest

2 1 Számítógép hálózat történet csoportosítás, különböző szempontok szerint 2 3

3 Tartalom Számítógép hálózat történet csoportosítás, különböző szempontok szerint 1 Számítógép hálózat történet csoportosítás, különböző szempontok szerint 2 3

4 Számítógépes hálózatok történet csoportosítás, különböző szempontok szerint Számítógépes hálózatok (Computer networking) számítógép rendszerek kommunikációja közeli (pár méter, pld. bluetooth) vagy távoli (több ezer kilométer, pld. internet) eszközök között A telekommunikáció részterülete.

5 történet csoportosítás, különböző szempontok szerint Internet The Internet is the worldwide, publicly accessible network of interconnected computer networks that transmit data by packet switching using the standard Internet Protocol (IP). It is a "network of networks" that consists of millions of smaller domestic, academic, business, and government networks, which together carry various information and services, such as electronic mail, online chat, file transfer, and the interlinked Web pages and other documents of the World Wide Web.

6 történet csoportosítás, különböző szempontok szerint 1960 J.C.R. Licklider 1962 ARPANET (DARPA) 3 terminál vonal kapcsolt, csomag kapcsolt 1969 nov. 21. első ARPANET kapcsolat (University of California, Los Angeles és Stanford Research Institute) 1969 dec csomópont 1972 ARPANET (1981-ben 213 csomópont) 1969 áprl. 7. RFC 1 (Request for Comments) "technikai leírás" 1973 Vint Cerf (Stanford University) : internet protokoll 1981 RFC 791, 792, az ARPANET-en 1983 ARPANET-ből a MILNET kiválása 1986 NSFNnet backbone

7 történet csoportosítás, különböző szempontok szerint "internet" (RFC 675-ben elöször) : "-t használó hálózat" (NSFNet és ARPANET) 1980 ISP (Internet Service Provider) "Internet szolgáltató" 1989 dial-up ISP , newsgroups, levelező listák 1991 Tim Berners-Lee (CERN) WWW, böngészők gopher, yahoo, altavista, google, keresőmotorok blog Wikipedia VOIP, Skype P2P (Peer-2-peer) fájlmegosztás

8 Tartalom Számítógép hálózat történet csoportosítás, különböző szempontok szerint 1 Számítógép hálózat történet csoportosítás, különböző szempontok szerint 2 3

9 By scale Számítógép hálózat történet csoportosítás, különböző szempontok szerint Personal area network (PAN) Local area network (LAN) Wireless local area network(wlan) Campus area network (CAN) Metropolitan area network (MAN) Wide area network (WAN)

10 By network topology történet csoportosítás, különböző szempontok szerint Bus network Star network Ring network Mesh network Star-bus network Tree topology network

11 protokoll Számítógép hálózat Protokoll Az informatikában a protokoll egy egyezmény, vagy szabvány, amely leírja, hogy a hálózat résztvevői miképp tudnak egymással kommunikálni. Ez többnyire a kapcsolat felvételét, kommunikációt, adat továbbítást jelent. Gyakorlati szempontból a protokoll azt mondja meg, hogy milyen sorrendben milyen protokoll-üzeneteket küldhetnek egymásnak a csomópontok, illetve az üzentek pontos felépítését, az abban szereplő adatok jelentését is megadja.

12 Tartalom Számítógép hálózat 1 Számítógép hálózat történet csoportosítás, különböző szempontok szerint 2 3

13 Az Open Systems Interconnection Reference Model, magyarul a Nyílt rendszerek Összekapcsolása, referencia modell (OSI Modell vagy OSI Referencia Modell röviden) egy rétegekbe szervezett rendszer absztrakt leírása, amely a számítógépek kommunikációjához szükséges hálózati protokoll határozza meg, amelyet az Open Systems Interconnection javaslatban fogalat össze. A leírást gyakran az OSI hét rétegű modell néven is emlegetik.

14

15

16 Fizikai réteg - Physical Layer az 1. szint A Fizikai réteg határoz meg minden, az eszközökkel kapcsolatos fizikai és elektromos specifikációt, beleértve az érintkezők kiosztása, a használatos feszültség szintek és a kábel specifikációk. A szinten az Hubok, repeaterek és hálózati adapterek számítanak a kezelt berendezések közé. A fizikai réteg által megvalósított fő funkciók: * felépíteni és lezárni egy csatlakozást egy kommunikációs médiummal. * résztvenni egy folyamatban, amelyben a kommunikációs erőforrások töb felhasználó közötti hatékony megosztása történik. Például, kapcsolat szétosztás és adatáramlás vezérlés. * moduláció, vagy a digitális adatok olyan átalakítása, konverziója, jelátalakítása ami biztosítja a felhasználó adatait a megfelelő kommunikációs csatorna továbbítani tudja. A jeleket vagy fizikai kábelen réz vagy optikai szál, például vagy rádiós kapcsolaton keresztül kell továbbítani. Paralell SCSI buszok is használhatók ezen a szinten. A számos Ethernet szabvány is ehhez a réteghez tartozik; az Ethernetnek ezzel a réteggel és a adatkapcsolati réteggel is együtt kell működnie. Hasonlóan együtt kell tudni működnie a helyi hálózatokkal is, mint például a Token ring, FDDI, és az IEEE

17 Adatkapcsolati réteg - Data-Link Layer a 2. szint A adat kapcsolati réteg biztosítja azokat a funkciókat és eljárásokat, amelyek lehetővé teszik az adatok átvitelét két hálózati elem között. Jelzi, illetve lehetőség szerint korrigálja a fizikai szinten történt hibákat is. A használt egyszerű címzési séma fizikai szintű, azaz a használt címek fizikai címek (MAC címek) amelyeket a gyártó fixen állított be hálózati kártya szinten. Megjegyzés: A legismertebb példa itt is az Ethernet. Egyéb példák: ismert adatkapcsolati protokoll a HDLC és az ADCCP a pont-pont vagy csomag-kapcsolt hálózatoknál és az Aloha a helyi hálozatoknál. Az IEEE 802 szerinti helyi hálózatokon, és néhány nem-ieee 802 hálózatnál, mint pl. az FDDI, ez a réteg használja a Media Access Control (MAC) réteget és az IEEE Logical Link Control (LLC) réteget is. Ez az a réteg, ahol a bridge-ek és switch-ek működnek. Ha helyi hálózat felé kell a kapcsolatot kiépíteni, akkor kapcsolódást csak a helyi hálózati csomópontokkal kell létrehozni, a pontos részleteket a 2.5 réteg írja le.

18 Hálózati Réteg - Network layer a 3. szint A hálózati réteg biztosítja a változó hosszúságú adat sorozatoknak a küldőtől a címzetthez való továbbításához szükséges funkciókat és eljárásokat, úgy, hogy az adatok továbbítása a szolgáltatási minőség függvényében akár egy vagy több hálózaton keresztül is történhet. A hálózati réteg biztosítja a hálózati útvonal választást, az adatáramlás ellenőrzést, az adatok szegmentálását/deszegmentálását, és főként a hiba ellenőrzési funkciókat. Az útvonal választók (router-ek) ezen a szintem működnek a hálózatban adatküldés a bővített hálózaton keresztül, és az internet lehetőségeinek kihasználása (itt dolgznak a 3. réteg (vagy IP) switch-ek). Itt már logikai címzési sémát használ a model - az értékeket a hálózat karbantartója (hálózati mérnök) adja meg egy hierarchikus szervezésű a címzési séma használatával. A legismertebb példa a 3. rétegen az Internet Protocol (IP).

19 Átviteli Réteg - Transport layer a 4. szint Az átviteli réteg biztosítja, hogy a felhasználók közötti adatátvitel transzparens legyen. A réteg biztosítja, és ellenőrzi egy adott kapcsolat megbízhatóságát. Néhány protokoll kapcsolat orientált. Ez azt jelenti, hogy a réteg nyomonköveti az adatcsomagokat, és hiba esetén gondoskodik a csomag vagy csomagok újraküldéséről. A legismertebb 4. szintű protokoll a TCP.

20 Viszonylati Réteg - Session layer az 5. szint A viszonylati réteg a végfelhasználói alkalmazások közötti dialógus mendzselésére alkalmas mechanizmust valósít meg. A megvalósított mechanizmus lehet duplex vagy félduplex, és megvalósítható ellenőrzési pontok kijelölési, késleltetések beállítási, befejezési, illetve ujraindítási eljárások.

21 Megjelenési Réteg - Presentation layer a 6. szint A megjelenítési réteg biztosítja az alkalmazási réteg számára, hogy az adatok a végfelhasználó rendszerének megfelelő formában álljon rendelkezésre. MIME visszakódolás, adat tömörítés, titkosítás, és egyszerűbb adatkezelések történnek ebben a rétegben. Példák: egyebcdic-kódolású szöveg fájl ASCII-kódú szöveg fájlá konvertálása, vagy objektum és más adat struktúra sorossá alakítása és XML formába alakítása vagy ebből a formából visszaalakítása valamilyen soros formába. feladata: -két számítógép között logikai kapcsolat létesítése -párbeszéd szervezése -vezérjelkezelés -szinkronizálás

22 Alkalmazási Réteg - Application layer a 7. szint Az alkalmazási réteg szolgáltatásai támogatják a szoftver alkalmazások közötti kommunikációt, és az alsóbb szintű hálózati szolgáltatások képesek értelmezni alkalmazásoktól jövő igényeket, illetve, az alkalmazások képesek a hálózaton küldött adatok igénykénti értelmezésére. Az alkalmazási réteg protokolljain keresztül az alkalmazások képesek egyezteni formatumról, további eljárásról, biztonsági, szinkronizálási vagy egyéb hálózati igényekről. A legismertebb alkalmazási réteg szintű protokolok a HTTP, az SMTP, az FTP és a Telnet.

23 Open Systems Interconnection Reference Model

25 Számítógép hálózat

26 protokollhierarchia Szint 5. alkalmazás (application) 4. szállítási (transport) 3. hálózati (network) 2. adat kapcsolati (data link) 1. fizikai (physical) Protokollok DNS, TLS/SSL, TFTP, FTP, HTTP, IMAP4, IRC, POP3, SMTP, SNMP, SSH, TELNET, TCP, UDP, RSVP, DCCP, SCTP, IP (IPv4, IPv6), ICMP, IGMP, ARP, RARP, Ethernet, Wi-Fi, PPP, FDDI, ATM, Frame Relay, GPRS, Bluetooth, Modems, ISDN, RS232, USB, Ethernet physical layer, Wi-Fi, GSM, Bluetooth,

27 UDP csomag Számítógép hálózat

28 UDP protokoll (szállítási réteg) UDP - User Datagram Protocol A User Datagram Protocol (UDP) az internet egyik alapprotokollja. Feladata datagram alapú szolgáltatás biztosítása, azaz rövid, gyors üzenetek küldése. Jellemzően akkor használják, amikor a gyorsaság fontosabb a megbízhatóságnál, mert az UDP nem garantálja a csomag megérkezését. Ilyen szolgáltatások például a DNS, a valós idejű multimédia átvitelek, vagy a hálózati játékok.

29 TCP protokoll (szállítási réteg) TCP - Transmission Control Protocol - átvitel vezérlési protokoll A TCP egy megbízható folyamat folyamat közti kommunikációra alkalmas protokoll célját szolgálja. Alapvető adatátvitel: bájtfolyam -> szegmensek Megbízhatóság: az elveszett, megsérült, megduplázódott, nem helyes sorrendben érkezett csomagok érzékelése, és ezek kiküszöbölése -> CRC, sorszám Adatfolyam-vezérlés: ablak Multiplexitás: port Kapcsolatok: handshake Megelőző biztonság: helyes default értékek

31 Cat 5 kábel (fizikai réteg)

32 Hálózati kártya (adat kapcsolati réteg)

33 Wi-Fi (adat kapcsolati réteg)

34 Router (hálózati réteg)

35 LAN Számítógép hálózat

36 Domén név feloldás

37 Domén név feloldás

38 CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA Vivőérzékeléses többszörös hozzáférés Vivőérzékeléses többszörös hozzáférés hozzáférés ütközésérzékeléssel Vivőérzékeléses többszörös hozzáférés hozzáférés ütközéselkerüléssel

39 HTTP protokoll Számítógép hálózat HyperText Transfer Protocol) az elsődleges mód információ átvitelére a World Wide Web hálózatán. Az eredeti szándék a HTML lapok publikálása és fogadása volt. A HTTP fejlesztését a World Wide Web Consortium és az Internet Engineering Task Force munkacsoportjai hangolták össze. Együttműködésük eredeménye az RFC (Request For Comment) dokumentumok sora, melyek közül az RFC 2616 a ma leggyakrabban használatos HTTP/1.1 változatot definiálja. A HTTP kérés/válasz jellegű protokoll ügyfél (kliens) és kiszolgáló (szerver) között. Egy HTTP-ügyfél, mint például egy webböngésző, a távoli hoszt egy megadott (alapértelmezetten 80-as) portjára való csatlakozással kezdeményezi a lekérdezést. A portot figyelő HTTP-kiszolgáló az ügyféltől egy kérés-sztringet vár (pl. GET / HTTP/1.1, ami az alapértelmezett dokumentumot kéri el), amelyet esetleg követ egy szerű MIME üzenet, amely számos tájékoztató fejléc-elemet tartalmazhat, amelyek leírják a kérés különböző jellemzőt, és mindezt követheti tetszőleges adat-rész. A kérést (és az esetleges kiegészítő üzenetet) megkapva, a kiszolgáló egy válasz-sztringet küld vissza, mint pl. 200 OK, amelyet a saját üzenetblokkja követhet, úgymint az igényelt állomány, egy hibaüzenet vagy más információ.

40 SSH protokoll (alkalmazás szint) ~ $ telnet quasar.inf.elte.hu 22 Trying Connected to quasar.inf.elte.hu. Escape character is ^]. SSH-2.0-OpenSSH_4.4 $

41 HTML protokoll (alkalmazás szint) ~ $ telnet 80 Trying Connected to Escape character is ^]. GET / HTTP/1.0 HTTP/ Found Location: Cache-Control: private Set-Cookie: PREF=ID=57cbf41cb6ae130f:TM= :LM= Content-Type: text/html Server: GWS/2.1 Content-Length: 218 Date: Thu, 30 Nov :30:35 GMT Connection: Keep-Alive <HTML><HEAD><meta http-equiv="content-type" content="text/html; <TITLE>302 Moved</TITLE></HEAD><BODY> <H1>302 Moved</H1>

42

43 partial map of the Internet from the data found here using a slightly different rendering technique than was used to generate the maps there. Each line is drawn between two nodes, representing two IP addresses. The length of the lines are indicative of the delay between those two nodes. This graph represents less than 30 Dark blue: net, ca, us Green: com, org Red: mil, gov, edu Yellow: jp, cn, tw, au de Magenta: uk, it, pl, fr Blue-green: br, kr, nl White: unknown

44

45

46

47 1. NIIF központ, Victor Hugo u., XIII 6. BME Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Műegyetem rkp. 9. R. ép. 7. BMF Budapesti Műszaki Főiskola, Bécsi út C. ép. 11. ELTE Eötvös Loránd Tudományegyetem, Puskin u. Trefort kert D. ép. 22. MTA Társadalomkutató Központ, Országház u. 30.

48 Összefoglalás Számítógép hálózat