Hálózati architektúrák és protokollok

Átírás

1 Hálózati architektúrák és protokollok Fizikai réteg Topológiák - Átviteli közegek és tulajdonságaik - Jelkódolások Készítette: Perjési András (andris@aries.ektf.hu)

2 Fizikai réteg Feladata: Megvalósítani a kommunikáció során keletkező jelek fizikai úton történő továbbítását Kapcsolódó kulcsszavak: Csatlakozó, átviteli sebesség, duplexitás, hálózati topológia, jelkódolás, frekvencia

3 Hálózati Topológia A hálózat strukturális felépítését értjük alatta A topológia meghatározza a hálózatot alkotó elemek elrendezését és csatlakozásának módját Hálózat tervezéskor adott igény, költség és a helyszín alapján érdemes mérlegelni milyen topológiát alkalmazzunk, hiszen befolyásolja kommunikáció hatékonyságát

4 Hálózati Topológiák típusai I. Pont-Pont Lánc Busz/Sín Gyűrű Csillag Fa Háló Teljes háló

5 Hálózati Topológiák típusai II.

6 Jelkódolási eljárások I. Feladat: az átviendő bit-sorozat átalakítása az átviteli közeg jelkészletére(elektromos jel, fényjel stb...) Szempontok Átvitel hatékonysága Segíti-e a jelszinkronizációt

7 Jelkódolási eljárások II. NRZ(Non Return To Zero) kódolás 1-es bit érték: ciklus teljes idejében +1-es jelszint 0-s bit érték: ciklus teljes idejében -1-es jelszint

8 Jelkódolási eljárások II. RZ(Return To Zero) kódolás 1-es bit érték: ciklus idejében első felében +1-es jelszint második felében -1 0-s bit érték: ciklus teljes idejében -1-es jelszint

9 Jelkódolási eljárások III. NRZI(NonReturn To Zero Inverted) kódolás 1-es bit érték: a ciklus alatt az utolsóhoz képest ellentétes jelszint 0-s bit érték: a ciklus alatt nem változik az utolsó jelszint

10 Jelkódolási eljárások III. Manchester kódolás 1-es bit érték: a ciklus alatt +1-1 jelszint váltás 0-s bit érték: a ciklus alatt jelszint váltás

11 Átviteli közeg I. A hálózat elemeket átviteli közegek kapcsolják egymáshoz Feladata az információt hordozó fizikaijelek(fény, elektromosság, rádióhullám) továbbítása Fajtái: Réz alapú Fény alapú Rádióhullám alapú

12 Átviteli közeg II. A helyes átviteli közeg kiválasztásakor mérlegelt szempontok: Áthidalható távolság Sávszélesség(bit/s, Kbit/s, Mbit/s) Duplexitás(kommunikáció lehetséges iránya adott időpillanatban) Simplex(egy irány) Half-Duplex(két irány) Ár Duplex(két irány egy időben) Sérülékenység

13 Réz alapú közegek Csavart érpáras Árnyékolt Árnyékolatlan Koaxiális kábel Csavart érpáras kábeltípusok Név Kábel Árnyékolás Vezetékér Árnyékolás U/UTP nincs nincs U/FTP nincs fólia F/UTP fólia nincs S/FTP fonat fólia SF/UTP Fólia/fonat nincs Vékony koax Vastag koax SF/UTP

14 Árnyékolatlan Csavart érpár I. A vezetékek csavarása miatt érzéketlen a külső zajokra Erős elektromágneses sugárzás esetén elégtelen védelem, ilyenkor további árnyékolást szükséges Könnyű a szerelése, kiépítése, gazdaságos alapanyag

15 Árnyékolatlan Csavart érpár II. Csatlakozó megnevezése: 8P8C Néhány fizikai szabvány: 10BASE-T 2 érpár 16 MHz 10 Mbit/s Half/Full Duplex 100BASE-TX (Fast Ethernet) 2 érpár 100 MHz 100 Mbit/s Half/Full Duplex 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) 4 érpár 250 MHz 1 Gbit/s Half/Full Duplex Maximális hossz egységesen 100 m

16 Árnyékolatlan Csavart érpár III. Vezeték bekötési szabványok TIA/EIA T568A TIA/EIA T568A

17 Árnyékolatlan Csavart érpár IV. Alkalmazástól függően, a kábel két végén található bekötés lehet Egyenes kábel mindkét vég ugyanaz Kereszt kábel egyik A szabvány, másik B szabvány Konzolkábel az átellenes vég sorrendje teljes egészében fordított

18 Árnyékolatlan Csavart érpár V. Alkalmazás környezetek Egyenes kábel: hálózati eszközvégpont összekötés. Pl.: router-pc Kereszt kábel: végpont-végpont, kapcsoló-kapcsoló Pl.: PC-PC Konzol kábel: PC és hálózati eszköz adminisztrációs portja között

19 Koaxiális kábel I. Főként híradás technikában terjedt el A kábel belsejében egy darab vezetékér, emiatt külső árnyékolás szükséges Szerelése körülményes, sérülékeny átviteli közeg, hibakeresése nehéz

20 Koaxiális kábel II. Csatlakozó: BNC (bajonettzáras) + T csatlakozó Típusai 10BASE-2 (thinnet) 10 Mbit/s Half Duplex m 30 hoszt 10BASE-5 (thicknet) 10 Mbit/s Half Duplex m 100 hoszt Thinnet Thicknet

21 Optikai átviteli közeg I. A kábel belsejében fényvezető anyag található, a jeleket szabványtól függően különböző hullámhosszú fény szállítja Nagy távolságok áthidalására vagy gyors sebesség elérésre alkalmazzák Jellegéből adódóan elektromágneses zaj nincs hatással az átvitelre Szerelése, javítása, hibakeresése költséges Mérsékelten sérülékeny

22 Optikai átviteli közegek II.

23 Optikai közegek II. Csatlakozók ST kerek alakú(előző ábra jobbra lent) SC kocka alakú(előző ábra balra fent) Szabvány Mód Hossz 1000BASE-SX Multimódus m 1000BASE-LX Multimódus 550 m 1000BASE-LX Egymódus 5 km 1000BASE-LX10 Egymódus 10 km 1000BASE-ZX Egymódus Kb 70 km 1000BASE-BX10 Egymódus 10 km A fenti táblázatot tájékoztató jellegű, nem kell megtanulni

24 Vezeték nélküli közegek I. Az átvitel rádió vagy fény frekvenciás hullámokkal A kiépítése nem igényli a környezet szerelését átalakítását A végpontok könnyen mozgathatóak Átviteli sebesség átlagos igényű végpontokhoz megfelelő A végpontok száma rugalmas, így a közeg jól skálázható, kezelhető, biztonsága viszont folyamatos felügyeletet szakértelmet kíván Ennek ellenére gazdaságos közegnek mondható

25 Vezeték nélküli közegek II. Mikrohullámú közegek 802,11 b/g/a/n WI-FI szabványok Bluetooth 3G 4G mobil internet Fény alapú közegek Infra átvitel Lézer átvitel

26 WI-FI I. WI-FI WIreless FIdelity es szabványok 1997-től Adhoc vagy AP mód Adhoc gyors és egyszerű kapcsolat csak két állomás között AP mód több végpont egy központi hálózati eszközhöz csatlakozik(access point vagy Router), csillag topológia

27 WI-FI II. Szabvány Frekvencia Sávszélesség ,4 GHz 2 Mbit/s a 5 GHz 54 Mbit/s b 2,4 GHz 11 Mbit/s g 2,4 GHz 54 Mbit/s n 2,4/5 GHz 600 Mbit/s a érzékeny közeg, nagy távolságokhoz g végpontok csatlakozásánál, viszonylag gyors b végpontok csatlakozásánál, kevésbé gyors de stabil n egyre elterjedtebb, a Fast Ethernet sebességét megközelítő szabvány, végpontok csatlakoztatására

28 Bluetooth I. Mester-szolga alapú kommunikáció Jellemzően Personal Area Network méretű hálózat Eszközök(nyomtató, mobiltelefon, headset) egyszerű, gyors és biztonságos csatlakoztatására fejlesztették ki

29 Bluetooth II. Alacsony energiagazdálkodás jellemzi Ún. Class -ok az alkalmazható távolságok megkülönböztetéséhez: Class m Class 2 10 m Class 3 5 m Maximális sebesség 24 Mbit/s ( es szabvány alkalmazásával)

30 Infra - IrDA Közvetlen rálátás szükséges Gyors kapcsolatfelépítés Egyszerű alkalmazás Alacsony fogyasztás Sebességek Serial IR 9,6 Kbit/s-115 Kbit/s Very Fast IR 16 Mbit/s Giga IR 512 Mbit/s-1 Gbit/s

31 Lézer Free Space Optical Communication Áthidalható távolság 2-5 km Közvetlen rálátás szükséges Elérhető sávszélesség 1 Gbit/s Tipikusan Metropolitan Area Network méretű hálózatokban Külső időjárási körülmények befolyásolják az átvitelt