- 1 - LAN (Helyi hálózti környezet)

Átírás

1 - 1 - LAN (Helyi hálózti környezet) A működő Helyi hálózatok legelterjedtebb típusa a SIN-topológiájú ETHERNET hálózat. A hálózat működési elvét és megvalósításának módját három intézmény dolgozta ki, majd szabadalmaztatta: ( ) - DEC (Digital Equipment Corporation): Számítógépek-et adta, - XEROX: Hálózati Operációs Rendszer kidolgozása, - INTEL: Chip-technológia hozzáadása. Az ETHERNET - hálózat jellemzői: 1. Az 1980-as évek: "vastag koaxiális kábel technológia", -'90-es évek: "vékony koax. és a sodrott érpárú kábelek" 2. Hálózati kártya (NIC-Network Interface Card) csatlakozás a hálózatra. Net. Csatlakozók: (Cs) Hálózati Kártya Sz. - DIN: CPU Gép. RAM (Cs) - BNC: NIC(Network Interface Card) - RJ : A kártya funkciói: - adminisztráció (forgalom), - adás-vétel bonyolítása, - kódolás/dekódolás (jelek, adatok). Megjegyzés: A rendszer eredendően kis terhelésű - rövid üzeneteket továbbító hálózatok megvalósítására készül (Osztott, 1 sávos csatorna) 3. Információs csomagméret, szerkezet Byte Preamble DA SA Type Info-Data CRC 1518 Byte Csomagmezők: Preamble: Szinkronizálja a vevő állomásokat az adó-hoz. DA (Destination Address): Célállomás SA (Source Address): Adóállomás Type(Az Információs csomag típusa): IP, IPX, 4. Protokoll (Az átvivő közeg kisajátításának szabálya) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)- "Figyelj és beszélj". A protokoll biztosítja hogy minden állomás ugyanazt a csatornát használhatja Információ átvitelre. A Protokol működési elve: Átvivőközeg Állomások Az állomások azonos "hierarchia szinten" helyezkednek el. Bármelyik kezdeményezheti az "adást, ha "belehallgatva" az átviteli közegbe azt

2 - 2 - csendes -nek találja. Amennyiben két vagy több állomás közel azonos időben kezdeményezi az adást,úgy fellép az információs csomagok ütközése. Ebben az esetben az ütközés-figyelő alrendszer (Collision Detection) utasítja az állomást (állomásokat) az adás leállítására, amit a beépített elektronika meg is tesz. Újból elindul a rendszer "csendességének" figyelése majd a már említett adás kezdeményezése. Az állomások versenyéből valamelyik győztesen kerül ki és megtörténik az információ-átvitel. A rendszer a "véletlenszerű közeg elérés" elvén működik A CSMA/CD működésének folyamat ábrája: Állomás kész a keret küldésére Mégegyszer Várakozás meghatározott ideig Csatorna Foglalt érzékelés Szabad Ütközés Adatküldés/Csatorna érzékelés Ütközésjelzés küldése Átvitel befejezve Nincs ütközés 5. Átviteli sebesség: Elvileg 10 Mbit/sec. (Az átviteli sebességet sokszor a hálózat "sávszélesség"-ének is nevezik.) 6. Átvivőközeg: - Koaxiális kábel: Vastag--Thick,"Yellow"- Vékony--Thin. - Sodrott érpár (árnyékolt, árnyékolatlan). - Optikai kábel (monó és multi módusú) Ethernet Hálózatépítés A hálózat megépítéséhez - passzív (vezetékek) - aktív(repeater, HUB és "kicsatoló")elemeket használnak. Fémvezetékek: Koaxiális kábelek - vastag - Thick ( 50 ohm ) - vékony - thin (50 ohm) - átviteli frekvencia < 100 Mhz Csavart érpár: - árnyékolatlan(utp), 8-vezeték együtt) - árnyékolt(stp), érpár árnyékolás, fólia árnyékolás) Vezeték jelölések(minőségi osztály) Cat3 10 Mhz-ig, Cat4 20 Mhz-ig, Cat5 100 Mhz-ig. 5ENHC Optikai kábelek: monó-módusú (egy átviteli csatorna, km ) multi-módusú ( több átviteli csatorna, 2 km táv.-ra) A mono-módusú kábelek meghajtására Laser-t alkalmaznak.

3 - 3 - Az optikai kábeleket nemcsak a szélesebb átviteli sáv és az áthidalható nagyobb távolság miatt kedvelik, hanem az üveg kábel kiválóan alkalmas épületek külső összekötésére is, mert "érzéketlen a légtéri elektromos zavarokra, amelyek egyébként károsan hatnak a rendszer információ(adat)-átvitelére. Topológiák: SíN - Topológiájú hálózat (Koaxiális vezeték) Szegmens max.500m Vastag /"Yellow"/ Koax. (Thick) Lezáró:50 ohm Transceiver (MAU) Gerinc vezeték Repeater Repeater (Backbone) NIC (Hálózati csatoló kártyák) Állomások Állomás max.2.5 km A 2.5 km hosszú gerincvezetékre 500 állomás kapcsolható a Transceiver-en keresztül. A "kicstolás" helyeit a kábelen marker vonalak jelölik. A kicsatolás a Transceiverhez kapcsolódó speciálisan kialakított egységen (amelyet a szakemberek zsargonban csak vámpír-nak neveznek) történik: Vastag-koax.-kábel Belső fém vezeték "Vámpír"(megszúrja a kábelt és a szonda fémesen kapcsolódik a belső vezetékhez.) Transceiver ( Adó/Vevő) hosszú) Illesztő kábel (15 vezeték,max.50m. Hálózati ill.kártya (NIC) A vastag koaxiális kábelből kialakított "gerincvezetékek" végigfutnak az épületen. A helységekbe telepített munkaállomásokat (Sz.gépek) vékony (Thin) koaxiális kábelekkel kötik össze - T-elem -kicsatolással és ezek a kábelek Multiport Repeateren keresztül csatlakoznak a gerincvezetékhez: Lezáró min 0.5m vezeték hossz max.185m. T-elem

4 - 4 - (NIC) MultiPort G Repeater e r. i n Lezárók Sz.Gépek c Transceiver Sz.Gépek Megjegyzés: A tapasztalatok szerint max Sz.gép elhelyezése a vezeték szegmensen még elfogatható sebességű működést ad. A vastag és vékony koaxiális kábellel megépített hálózatok 10 Mbit/sec átviteli sebességgel müködnek. CSILLAG( Star) Topológiájú hálózat (Sodrott érpár vezeték) A Csillag topológiájú hálózatban az információ átvitelére sodrott érpárat illetve a számítógépek hálózatra kötésére Kapcsolókat (Switch) -eket alkalmaznak. Switch Switch Switch max.100m (vezeték hossz) Állomások Állomások Állomások A ma használatos IEEE 802.xxx keretcsomag felépítése: (bájt) Előtag SOF Célcím For.cím Adatmező, fejléc és FCS -Előtag: (7 bájt): a "vevő" szinkronizálása -SOF(Start of Frame): : a "keret" kezdete -Célcím: a "cél node" hardware címe: node cím : broadcast ( üzenet mindenkinek) -Forráscím: a node címe, aki feladta a csomagot. -Adatmező hossz: ( ) bájt -Továbbítandó adatok: min.64 bájt (az ütközés érzékelése miatt) -FCS(Frame Check Sequence): CRC -u.n. moduló számításon alapuló tartalom ellenőrzés

5 - 5 - Kifejezések - Klasszikus ETHRNET jelölés: 10 BASE 5 Sebesség(bit/sec) Alap/szélessáv Szegmenshossz (10Mbit/s) (Alapsáv) (500 méter) - Átviteli sebesség: IEEE Mbit/s (hagyományos Eth.-Koax) IEEE802.3u 100 Mbit/s ("Fast Ethernet") Típusai: -100BASE-TX (UTP -Cat5.)-Csillag Topológia, -100BASE-FX (Üvegszál), -100BASE-T4 (UTP, 2érpár-Cat3). - Átvivő közeg: Vastag koaxiális kábel (Thick wire) max.500m.(10base5), Vékony koaxiális kábel (Thin wire) max.182m (10BASE2), Árnyékolatlan sodrott (UTP) max.100m (10BASET vagy (Unshilded Twisted Pair) (100BASE-TX), Üvegszál (FOIRL-Fiber Optic Inter Repeate- 10BASE-FL). Speciális UTP megoldások: -HUB-ok összekapcsolása: Portok * * * * HUB HUB max.4!!! max.100m(patch ká- kábelekkel együtt ) További HUB.-ok - Több gép kiszolgálása: "stack"-elés: Pont-pont kapcsolat a HUB portja és az Állomás között. Portok * * * * * Belső BUSZ HUB Ez a konfiguráció így egy HUB-nak számít! - Távolságok "legyőzése": HUB Üvegszál (Optikai gerinckábel) (2-4km) HUB

6 Optimalizálás: UTP kicsatolás - Forgalom szabályozás, - Sávszélesség szétosztás (Forgalom szétválasztása) SWITCH * * * * * * * * Forgalom: Port to Port Forgalom -Kiszolgálók elérése (Server és sok User számára) S 100Mb/s "Uplink" SWITCH 10M 10M "Dedikált" (10-10Mb/s az állomásoknak) 10M -Management SW (Router) SWITCH SWITCH SWITCH A fenti konfigurációk példák a HUB és SWITCH alkalmazására. Hálózatépítő aktív elemek A lokális (LAN) hálózatok építése során -a jól megválasztott átviteli közegek mellett-be kell építeni a hálózatokba aktív hálózati elemeket is. Ezek az aktív elemek a hálózat működésének biztosítása mellett a hálózat optimális működését is támogatják, ezért széles körben a hálózat intelligens elemeinek is nevezik őket. Ismert nevük: HUB-ok BRIDGE- SWITCH- ROUTER- GATEWAY-

7 - 7 - Működés, funkciók: HUB - jel elosztó,-az átvivő közegen megjelenő jelet több irányba osztja el. Megkülönböztetnek passzív és aktív elosztókat. Az aktív hub a jelszint helyreállításával is foglalkozik.. A hub jellemző tulajdonsága: Jel KI - a bemenő jel minden kapun (porton) megjelenik. Jel BE HUB Jel KI Jel KI 1. REPEATER- jelismétlő,- a vezeték csillapítások csökkentése, - Jel/Zaj szint helyreállítása (egyformán rősíti a jelet és a zaj-t) - hálózat bővítés (fizikai szinten) ( Valójában aktív HUB ként működik ). A klasszikus (Koaxiális vezeték) hálózatépítés idején elterjedtek az u.n. Multiport Repeaterek. Ezek a hálózatépítő aktív elemek két funkciót valósítanak meg: - Hálózat fizikai bővítése (vezetékhossz növelése) - Gerincvezetékhez csatlakozó alhálózatok illesztése (Vastag-Thick- koax és vékony-thin-koax összeillesztése) Az első esetben a vezetékek által okozott csillapítás kiküszöbölése a feladat, ( hálózatbővítés)a második esetben pedig a vastag gerincvezetékhez kapcsolódó vékony koaxiális vezeték és a vezetékre T-elosztón csatlakozó számítógépek alhálózatának összekötése.(gerinc-vezeték és alhálózatok összekapcsolása) Az előzőekben megfogalmazottak megértését a következő ábrák segítik: A.) Hálózatbővítés 1-szegmens 2-szegmens 3-szegmens Repeater1 Repeater2 Jellemzők: - vezetékcsillapítások kiküszöbölése - Jel/Zaj szint helyreállítása - vezeték hosszának növelése

8 - 8 - B.) Gerincvezeték és alhálózatok összekapcsolása Gerinc vezeték(vastag koax.) Multiport Repeater Multiport Repeater T -csatlakozás Vékony koax. vez. koax.vezeték. vezezék (max.180m.) Megjegyzés: A Repeaterek az OSI Modell a fizikai réteg(1) funkcióit hajtják végre. 3. BRIDGE A Bridge (Híd) a hálózat intelligens eleme, amelynek fő jellemzői: - a hálózat terhelésének optimalizálása - az állomáscímek alapján vezérli a csomag útját - vannak statikusan programozható Bridge-k - okosabbak a tanuló Bridgek - a SWITCH (kapcsoló) elvi alapja Információs csomag szegmensen tartása az alábbi ábra alapján: ( a hálózat terhelésének optimalizációja ). Cím(1-10) INFO A: Bridge Cím(11-20) INFO. A: 1-10 Állomások

9 portos switch 54 Mbs router ( Wireless ) 100 Mbs, UTP Csavart érpár A HUB és a SWITGH működése: HUB SWITCH D INFO INFO A to D A A Bridge-k az OSI modell Adatkapcsolati (2)-rétegén dolgoznak. 4. ROUTER (Útválasztó) hogy A routerek a hálózat talán leginteligensebb építőelemei. Már a nevük is bizonyítja, a hálózat csomópontjaiban helyezkednek el és adott esetben képesek az információs csomag számára a megfelelő utat kiválasztani a cimzett felé. Az is igaz, hogy a különböző utakhoz különböző protokollok tartoznak, így a Routerek protokoll konverziót is végrehajtanak a bejővő és a kimenő csomagok között. A Routeerk óriási lendülettel fejlődnek nemcsak a hardware elemeik, hanem az őket intelligenssé tevő meghajtó programmok is. Router R1 R2 LAN1 LAN2 R3 LAN3 Állomás

10 A Router logikai címekkel dolgozik. A Net Net. (Eth) 104 Router A05 DAT DHA104 DSAC14 DAT DHA106 DSAC14 Frame A Net to C Net B B Net B N B Net et 106 B108 D Net ISDN X.2 5 PSTN 106 Router C Net DAT DHA110 DSAC14 C14 Jelölések: DHA - Destination Hardver Addr. (Egyedi, beégetett cím) DSA - Destination Software Add. (Az alhálózat logikai címe, rugalmas, rendszerint a rendszergazda osztja a címet) Összefoglalva a Router funkciói: - Optimális útválasztás - Több útvonal kezelése - Protokoll-konverzió ( IP-IPX-ISDN-X.25 ) A Routerek az OSI-Modell hálózati rétegén (3) dolgoznak 5. GATEWAY: Különböző protokol-lokkal müködő alhálózatok összekötése Novell (IPX) GATEWAY DECNet( TCP/IP) Server1 7 Server

11 látják. A Gatewayek az OSI Modell minden rétegének a konverzióját elvégzik, így a kommunikáló Hálózatok egymást transzparensként látják.