Hálózatok I. A tárgy célkitűzése A tárgy keretében a hallgatók megismerkednek a számítógép-hálózatok felépítésének és működésének alapelveivel. Alapvető ismereteket szereznek a TCP/IP protokollcsalád megvalósítási elveiről, az Internet felépítéséről, valamint az internetszolgáltatásokat biztosító legfontosabb felhasználói protokollok működéséről.
Irodalom Tiszai T.: Számítógép hálózatok - Szöveggyűjtemény BMF NIK Budapest, 1992. Andrew S. Tanenbaum: Számítógép-hálózatok 3. kiadás Prentice Hall-Panem Budapest, 1999. 1. Hálózati struktúrák, hálózati architektúrák
A számítógépek megjelenésekor mindegyik egymástól elkülönülve, önállóan dolgozott. PC (personal computer) -> személyi számítógép. Számítógép-hálózatok: egymással kapcsolatban lévő, önálló számítógépek rendszere Előnyeik: erőforrások megosztása a rendszereszközök teljesítményének egyenletesebb megosztása nagyobb megbízhatóságú rendszerműködés költségmegtakarítás kommunikációs közeget alkotnak
Hálózati struktúrák hoszt (host): egy számítógépes rendszerben összekötött számítógépek kommunikációs alhálózat: a hosztokat kötik össze, feladatuk a kommunikáció megvalósítása csatornák: a hálózatokban és a hálózatok között az átvitelt biztosító vonalak (áramkörök, trönkök) IMP (Interface Message Processor): kapcsolóelemek, melyek a hálózatok, alhálózatok összekapcsolását szolgálják. Lehetnek a hosztok részei vagy speciális számítógépek (hálózati eszközök). További nevük: hálótati kapcsolópontok (internal network switching mode). Két pont közötti cstornával rendelkező hálózat (pont-pont összeköttetés) A kommunikációs végpontokat összekötik és az üzenetek (csomagok) ezen az összeköttetéseken keresztül haladnak. A csomag elindul a hálózatban egy pont-pont összeköttetés felé. Ha a csomag nem a vevő gépnek szól -> tovább adja azt egy pont-pont összeköttetésen keresztül. Innen az elnevezés: két pont közötti (point-to-point) vagy tárol-és-továbbít (store-and-forward) hálózatok. Előny: A kommunikációs problémát elsődlegesen a pontok közötti csatorna hordozza és hiba esetén könnyű a hiba helyének behatárolása Hátrány: Több pontot tartalmazó hálózaton a pontok közötti kommunikáció csak a közvetlen összeköttetések kialakításával lehetséges.
Pont-pont topológiák a következők: A teljes topológiában gondoljunk a matematikából jól ismert problémára: n ember között hány kézfogás lehetséges? Üzenetszórásos csatornával rendelkező alhálózatok (multipoint összeköttetés) egy kommunikációs csatorna van, melyen osztozik az összes hálózatba kapcsolt számítógép a csomagok címzettjét egyedi címinformáció határozza meg a csomagokat a hálózat minden számítógépe veszi (könnyen lehallgatható), de csak olyan mértékben dolgozza fel (alapértelmezésben), amennyire az szükséges annak eldöntésére, hogy a csomag neki szól-e a csomag teljes feldolgozását csak az az állomás végezheti el, amelyiknek a csomag szól az egyedi gépcímek mellett ez a kialakítás lehetőséget biztosít a csoportos (multicast) címzéshez (Hogyan valósul ez meg TCP/IP hálózatokon?)
Jellegzetes üzenetszórásos topológiák: Jellegzetes probléma: Mi történik, ha több állomás is ugyanakkor akar adást bonyolítani a csatornán? -> versenyhelyzet -> feloldását az ún. közeghozzáférési eljárás biztosítja Milyen lehetőségeket tudunk elképzelni erre? Néhány fontos fogalom topográfia: a hálózat fizikai elhelyezkedésére utal (pl. térkép) topológia: a hálózat elemeinek összekapcsolási struktúráját jelenti nyilvános hálózat: olyan hálózat, melynek elemeit megfelelő hozzáférés birtokában használhatunk (pl. telefon-, teletexhálózat) privát vagy magánhálózatok: egy intézmény vagy szervezet által fenntartott hálózatok
Hálózati architektúrák A hálózat-tervezés strukturális módszerrel történik -> a hálózat részei egymásra épülő rétegekből (layer) vagy szintekből (level) épülnek fel. Minden számítógép k. rétege a másik számítógép k. rétegével kommunikál úgy, hogy igénybe veszi az alatta levő rétegek szolgáltatásait. A szomszédos rétegek között réteginterfész húzódik, mely egyértelműen meghatározza az adott réteg által a felsőbb rétegnek nyújtott elemi szolgáltatásokat, funkciókat. Ez a lehetőség a rétegek fizikai megvalósulásának cseréjét adja, így segítve a nyílt rendszerek (Open Systems Interconnect, OSI) létrehozását. protokoll: a kommunikációnál használt szabályok és megállapodások összessége Miért fontosak a protokollok? Tudunk példát mondani protokollokra a hétköznapi életben? hálózati architektúra: a rétegek és protokollok együttes halmaza
Az architektúra kialakításánál az egyes rétegeket a következő elvek alapján kell megtervezni: minden rétegnek rendelkeznie kell a kapcsolat felépítését, illetve annak lebontását biztosító eljárással az adatátvitel szabályait meg kell határozni: egyirányú (szimplex) átvitel -> pl. TV vagy rádió váltakozóan két irányú (fél duplex) átvitel -> pl. CB rádió egyszerre két irányú ([teljesen] duplex) átvitel -> pl. telefon a hibajelzés, hibavédelem eljárásait meg kell fogalmazni a gyors adók lassú vevők együttműködésének megvalósításáról gondoskodni kell ( folyamatvezérlés, flow control) az üzenetek darabolása esetén hogyan biztosítható, hogy a fogadó fél helyes sorrendben fűzze az egyes darabokat össze a fizikai réteg jobb kihasználása érdekében párhuzamosan több adás is folyik. Meg kell oldani, hogy a csomagok ne keveredhessenek össze a forrás és a cél között optimális, költséghatékony útvonalat kell találni Vajon létezik-e olyan eljárás, amely a fenti tényezők mindegyikét figyelembe véve mindig a legjobb megoldást nyújtja? A válasz: ilyen eljárás nem létezik, a hálózatok kiépítésénél ezeket a tényezőket figyelembe kell venni és a lehető legjobb megoldásra kell törekedni.
A számítógép-hálózatok csoportosítása kiterjedés szerint A számítógép-hálózatokat kiterjedés szerint az alábbi csoportokra bonthatjuk: LAN (Local Area Network) - Helyi hálózat Néhány tíz-száz számítógép egyetlen hálózatba kötve, kis fizikai kiterjedésű helyen MAN (Metropolitan Area Network) Városi kitejedésű hálózat Több száz-ezer számítógép hálózata, mely nem haladja meg egy nagyváros kiterjedésének határait WAN (Wide Area Network) Nagy kiterjedésű hálózat Több etízezer-százer számítógép alkotta egyetlen hálózat, akár több földrészre is kiterjedhet (egy cégnek pl. a világ számos pontján lehetnek telephelyei) Internet (hálózatok hálózata) Több millió-milliárd számítógép alkotja A következő előadás témája A számítógép-hálózatok területén megjelent fontosabb szabványokkal és az azokat karbantartó szervezetekkel fogunk megismerkedni, valamint megismerkedünk az ISO OSI szabvánnyal. Köszönöm a figyelmet!