Hálózati architektúrák laborgyakorlat 2. hét Dr. Orosz Péter, Skopkó Tamás 2012. szeptember
Alapfogalmak Referenciamodellek Fizikai réteg Knoppix Live Linux bevezető Áttekintés
Alapfogalmak Számítógép-hálózat: Számítógépek és egyéb eszközök kommunikációs csatornával történő összekapcsolása, mely lehetővé teszi a felhasználók egymás közötti kommunikációját, valamint információk és erőforrások megosztását. Csomópont: önálló kommunikációra képes, saját hálózati címmel rendelkező eszköz (pl. számítógép, router, nyomtató, stb.) Átviteli sebesség: időegység alatt átvitt információ mennyisége (bitráta), mértékegysége a bit per másodperc: bit/s, b/s, bps SI és IEC prefixek: http://en.wikipedia.org/wiki/bit_rate Protokoll: szabályok és konvenciók formális leírása, mely meghatározza a hálózati eszközök kommunikációját.
Kapcsolattípusok Pont-pont (point-to-point) kapcsolat Többpontos (point-multipoint) kapcsolat
Kapcsolat irányítottsága Egyirányú: szimplex Változó irányú: half duplex Kétirányú: full duplex Küldés/adás: transmit (TX) Fogadás/vétel: receive (RX) TX RX Hálózati csomópont
Referenciamodellek OSI (7 rétegű) TCP/IP (4 rétegű) Hibrid (5 rétegű) A gyártói számítógépes rendszerek közötti együttműködés elengedhetetlen feltétele volt a nyílt, nemzetközi szabványokon alapuló, egymással együttműködni képes hardver és szoftver eszközök kifejlesztése és piaci megjelenése.
Rétegelt architektúra A rétegelt architektúrában az egyes rétegek szolgáltatásait megvalósító hardver- és szoftverkomponensek tervezése és fejlesztése a többi rétegtől függetlenül történhet. A szomszédos rétegek egymással jól definiált interfészeken (API) keresztül kommunikálnak. Nyílt, nemzetközi szabványokon alapuló hardver- és szoftverfejlesztés Áttekinthető kommunikációs folyamat
HW OS Alkalmazás A 7 rétegű OSI modell Rétegek Alkalmazási (L7) Application Alkalmazás és hálózat kapcsolata adat Prezentációs (L6) Presentation Viszony (L5) Session Szállítási (L4) Transport Adatábrázolás, konverzió Dialógusok irányítása Végpontok közötti megbízható átvitel, adatfolyam-vezérlés adat adat szegmens Hálózati (L3) Network Adatkapcsolati (L2) Datalink Útvonal meghatározás, logikai címzés (IP cím) Közeghozzáférés, fizikai címzés (MAC cím) csomag keret Fizikai (L1) Physical Fizikai átvitel bitsorozat
TCP/IP és Hibrid modellek HW OS App. TCP/IP Alkalmazási réteg (Application layer) Szállítási réteg (Transport layer) Hálózati réteg (Network layer) Hálózati interfész réteg (Network interface layer) Hibrid Alkalmazási réteg (Application layer) Szállítási réteg (Transport layer) Hálózati réteg (Network layer) Adatkapcsolati réteg (Datalink layer) Fizikai réteg (Physical layer)
Protokoll adategység (PDU) Protokoll adategység (Protocol Data Unit): A rétegelt architektúra egy adott rétegprotokollja által előállított adategység, mely protokoll fejrészből és adatrészből áll. A fejrész protokoll specifikus információkat tartalmaz, míg az adatrész a felső rétegből érkező felhasználói adatot tartalmazza. fejrész (header) adatrész (data) PDU
Beágyazás PDU beágyazása OSI rétegek TX Felhasználói adat Alkalmazási (L7) fejrész L7 adat Prezentációs (L6) fejrész L7 adat Viszony (L5) fejrész L7 adat Szállítási (L4) fejrész L4 fejrész L7 adat Hálózati (L3) fejrész L3 fejrész L4 fejrész L7 adat Adatkapcsolati (L2) fejrész L2 fejrész L3 fejrész L4 fejrész L7 adat Fizikai (L1) bitsorozat L7-es PDU: fejrész L7 + adat L7 L4-es PDU: fejrész L4 + adat L4 ahol adat L4 = PDU L7 L3-as PDU: fejrész L3 + adat L3 ahol adat L3 = PDU L4 L2-es PDU: fejrész L2 + adat L2 ahol adat L2 = PDU L3 L1: Az L2-es PDU-t bitsorozatként kezeli
Hálózati kapcsolóelemek Fizikai réteg: jelismétlő (repeater), többportos jelismétlő (hub) Adatkapcsolati réteg: híd (bridge), kapcsoló (switch) Hálózati réteg: útválasztó (router)
Fizikai réteg A réteg szolgáltatásai Fizikai topológiák Átviteli közegek Ethernet hálózatok
A fizikai réteg szolgáltatásai Jeltovábbítás: a fizikai rétegben valósul meg az információ fizikai továbbítása az átviteli közegen. Jelkódolás Az adatkapcsolati rétegből érkező adategység (keret) a fizikai rétegben egyszerű bitsorozatként jelenik meg, melyet a fizikai réteg az adott átviteli közegen (médium) továbbítható jelsorozattá (impulzus sorozattá) alakít: bit-by-bit vagy symbol-to-symbol továbbítás.
Átviteli közeg Elektromos átvitel Koaxiális kábel Csavart érpár Optikai átvitel Egymódusú optikai szál (single mode fibre SM) Multimódusú optikai szál (multi mode fibre - MM) Rádiófrekvenciás átvitel Mikrohullámú átvitel
Fizikai topológia Busz/sín (bus) Gyűrű (ring) Csillag (star) Multicsillag (multi star) Fa (tree) Részleges és teljes (partial/full mesh) forrás: wikipedia.org
Adatátviteli közegek csavart érpár (twisted pair) forrás: wikipedia.org Egy kábelben több csavart érpár, külső szigeteléssel Alkalmazás: Analóg: telefon előfizetői hurok Digitális: LAN Olcsó, könnyen telepíthető, hajlékony kábel Átviteli jellemzők: Csillapítása frekvencia függő Árnyékolatlanul érzékenyebb az EM/RF interferenciákra Csavarással csökkenthető az áthallás Különböző csavarási hosszak: az egyes érpárok közti interferencia csökkentéséhez
Adatátviteli közegek Csavar érpár típusok Kategóriák Category 3: 10-15 csavarás/m, kb. 16 MHz átvitelre, 16 Mbit/s Cat 5: 20-30 csavarás/m, 100 MHz, 100m, 10BASE-T, 100BASE-TX Cat 5e: 125 MHz, 1000BASE-T Cat 6: 250 MHz Cat6A: 500 MHz, 10GBASE-T Cat7: 600 MHz forrás: wikipedia.org
Adatátviteli közegek Csavar érpár típusok Unshielded Twisted Pair - UTP Foiled Twisted Pair - FTP Shielded Twisted Pair STP vagy S/FTP forrás: wikipedia.org
Adatátviteli közegek EIA/TIA 568 színsorrendek forrás: wikipedia.org
Adatátviteli közegek Koaxiális kábel (coaxial) Alkalmazásai: Kábel TV nagytávolságú telefon kapcsolat számítógépek, LAN kapcsolatok Átviteli jellemzők: Kevésbé érzékeny a környezeti EM/RF interferenciára, áthallásra, nagyobb távolságot lehet vele áthidalni, mint csavar érpárral forrás: wikipedia.org Többféle változatát (RG-8, RG-58A/U) alkalmazták Ethernet hálózatokban, változó vezetőátmérővel, dielektrikummal, szigeteléssel. Rendszerint nagyobb távolságot képes áthidalni (10BASE-2: 185m, 10BASE-5: 500m).
Adatátviteli közegek optikai szál (optical fiber) Fizikai jellemzők: 2-125 µm magátmérő Üveg vagy műanyag fényvezető Védőbevonat: műanyag, eltérő optikai tulajdonságokkal Külső PVC védőburkolat a kopás, szennyeződés és mechanikai hatások ellen Előnyök: Nagy átviteli kapacitás (több Gbit/s több km-en) Aránylag kis méret és súly Alacsony csillapítás Elektromágneses izoláltság forrás: wikipedia.org Alkalmazásai: Városi fővonalak Vidéki nagytávolságú fővonalak (trunk) Telefonközpontok fővonalai Előfizetői hurkok Helyi hálózatok
Adatátviteli közegek optikai száltípusok forrás: wikipedia.org
Adatátviteli közegek optikai csatlakozó típusok FC LC ST SC forrás: wikipedia.org
Knoppix bevezető Virtuális gép létrehozása VirtualBox-ban (hálózatelérés: bridge módban) Rendszerindítás DVD-ről vagy ISO állományból Billentyűzetkiosztás beállítása Rendszerindításkor (boot prompt) Parancssorból (setxkbmap) Parancsablak (terminal window), root shell (su) Automatikus IP konfiguráció ellenőrzése (ifconfig) System log elérése (Alt+F12)