A számítógép-hálózat egy olyan speciális rendszer, amely a számítógépek egymás közötti kommunikációját biztosítja. A hálózat kettő vagy több egymással összekapcsolt számítógép, amelyek között adatforgalom van. A számítógép-hálózat lehet fix (kábelalapú, állandó) vagy ideiglenes (mint például a modemen vagy null modemen keresztüli kapcsolat). A drótnélküli internet általában vagy a cellás (mobil) szolgáltatásra vagy a wifi megoldásra épül. Miért van szükség hálózatra? fájlok megosztása (dokumentumok, képek...) perifériák megosztása (nyomtatók, szkennerek...) internet megosztása megbízhatóság növelése (rendszergazda-felhasználók jogosultsága) Kinek van szüksége hálózatra? munkahelyeknek, iskoláknak, irodáknak kereskedéseknek, áruházaknak családoknak (ahol több számítógép van) A hálózat legtöbbször egy központi számítógépből és a hozzá kapcsolódó munkaállomásokból áll. A központi számítógépet szervernek nevezzük. A számítógépes hálózatra csatlakoztatott minden számítógépet - a szerverek kivételével -munkaállomásnak vagy kliensnek nevezünk. A munkaállomás lehet a hagyományos értelemben vett személyi számítógép vagy az úgynevezett terminál. Terminál - Önállóan nem tud dolgozni, csak ha kapcsolódik a szerverhez (Nincsenek saját erőforrásai). Személyi számítógép Tud önállóan dolgozni. A szervert legtöbbször csak adattárolásra használja. 1
HÁLÓZATOK CSOPORTOSÍRÁSA KITERJEDÉSÜK (MÉRETEIK) ALAPJÁN SZEMÉLYI HÁLÓZAT - PAN (Personal Area Network) Személyi hálózatot hozunk létre, ha például összekapcsoljuk mobiltelefonunkat a laptopunkkal. A PAN eszközeit legtöbbször vezeték nélküli megoldásokkal kötjük össze. Pl.: rádióhullámokkal működő bluetooth, vagy az infravörös sugarakat használó IrDA HELYI HÁLÓZAT - LAN (Local Area Network) Helyi hálózatokat alakítanak ki, ha a számítógépeket egy intézmény (iroda, iskola, stb.) falain belül, vagy esetleg egymásoz közeli épületeken belül kötik össze. VÁROSI HÁLÓZATOK - MAN (Metropolitan Area Network) A városi hálózatok általában egy település határain belül működnek. Városi hálózat jön létre akkor is, ha összekapcsoljuk az egy városon belül működő iskolákat, de ilyen például a kábeltévés hálózat is. KITERJEDT HÁLÓZATOK - WAN (Wide Area Network) A kiterjedt hálózatok egy országra, egy kontinensre, vagy akár az egész világra kiterjedhetnek. Az egyik legismertebb ilyen hálózat az Internet. Zárt és nyílt rendszerek Zárt rendszer Egységeit csak a gyártó által ismert módon lehet hálózatba kötni. Minden egység egy gyártótól van. Nyílt rendszer Általános érvényű szabályokat és ajánlásokat követ. Eszközei több gyártótól származnak, tehát viszonylag hardver független. 2
CSOPORTOSÍRÁS ÁTVITELI MÓDSZER ALAPJÁN Alapsávú (Baseband) Modulálatlan jeleket továbbít, tehát az átviteli közegben haladó jel frekvenciája közel azonos a bitsorozat frekvenciájával. Telepítése olcsó, csak rövid távra alkalmazható. Általában LANokhoz használják. Szélessávú (Broadband) Az adatátvitel modulált, tehát a vivő frekvenciája jóval nagyobb, mint a bitsorozat frekvenciája. Az átvitelre használható sávot több logikai csatornára osztják. CSOPORTOSÍRÁS TOPOLÓGIÁJUK ALAPJÁN A számítógépek fizikai összekötésének rendszerét hálózati topológiának nevezzük. LAN hálózatok kiépítésekor többféle kábelezési mód közül választhatunk. SÍN TOPOLÓGIA A rendszer a karácsonyfaizzókhoz hasonlóan működik, kábelszakadáskor az egész hálózat működésképtelenné válik. GYŰRŰ TOPOLÓGIA A csomópontok zárt láncot alkotnak. Az adatok csak egy irányba mehetnek. CSILLAG TOPOLÓGIA Biztosabb, de drágább megoldás. Kábelszakadásnál csak 1 gép áll le. FA TOPOLÓGIA Minden számítógép csak egy útvonalon érhető el. A kábelszakadás egy egész alhálózatot tönkretehet. Összetett hálózatok esetén a különböző topológiák kombinálódhatnak. 3
CSOPORTOSÍRÁS AZ ERŐFORRÁSOK ELÉRÉSI MÓDJA SZERINT KLIENS-SZERVER MODELL - ÜGYFÉL-KISZOLGÁLÓ Nem egyenrangú hálózat. A szerverek szolgáltatásokat nyújtanak a munkaállomások (kliensek) részére. A szerverre ún. Szerver operációs rendszert kell telepíteni. Pl.: Windows Server 2003, Linux, Nowell Netware Pl. egy böngészőt tekinthetünk kliens programnak, amely szolgáltatásokat kér egy másik számítógépen futó webszervertől. Az interneten kliens-szerver kapcsolatról beszélünk. Az ügyfél (kliens) valamilyen kéréssel fordul a kiszolgáló felé, amely a kért szolgáltatást nyújtja. A programozásban a főprogram-alprogram viszonynak feleltethető meg. A kommunikációt mindig az ügyfél kezdeményezi, sohasem a kiszolgáló. Az ügyfél általában egy alkalmazói program: ilyenek a levelezőprogramok, a böngészők, stb. A modell legnagyobb előnye az, ahogy a kéréseket a hálózatra kapcsolt kiszolgálók között elosztja. Tegyük fel például, hogy több száz felhasználó akar egyszerre elérni egy adott számítógépen található állományokat. Ha mindegyik felhasználó bejelentkezne a kiszolgálóra, és az ott található ügyfél-programot használná, akkor a kiszolgáló nem győzné teljesíteni a kéréseket (ez azt jelentené, hogy a program egyszerre több száz példányban futna a kiszolgálón). Az ügyfélprogramoknak az elosztásával a kiszolgáló terhelése csökkenthető, és így a feldolgozás főleg a felhasználó gazdagépén történik. A kiszolgálóval a kapcsolat csak akkor épül ki, ha adatcserére van szükség. HOST-TERMINAL MODELL - ELOSZTOTT HÁLÓZAT Nem egyenrangú hálózat. A programok egy központi számítógépen (host) futnak, a többi számítógép (terminálok) csupán beviszi és megjeleníti az adatokat. Ehhez nagy teljesítményű központi számítógépre (mainframe) van szükség. Pl. Érintőképernyős Internet terminál. PEER TO PEER MODELL - EGYENRANGÚ GÉPEK HÁLÓZATA Egyenrangú hálózat. A hálózatot egyforma gépek alkotják. Mindenki szerver és munkaállomás egyszerre, az egyes perifériák minden felhasználó számára hozzáférhetőek, az adatok több helyen tárolhatóak Ilyen hálózatot alakíthatunk ki például a Windows XP operációs rendszerrel telepített számítógépekből. CSOPORTOSÍTÁS ÁTVITELI SEBESSÉG ALAPJÁN A technikai fejlődés évről évre átírja a hálózatok sebességi alapadatait. Napjainkban a 100 Mbit/s határt is átlépték már a fejlesztésekkel. Lassú (~30 kbit/s) Általában telefonvonalakat használnak az adatátvitelre. Közepes (~1-20 Mbit/s) A LAN-ok többsége ebbe a kategóriába sorolható. Pl.: az Ethernet 10 Mbit/s, GYŰRŰ TOPOLÓGIA 16 Mbit/s. Nagy sebességű (~50 Mbit/s fölött) Sokáig speciális célokra használták, de manapság a 100 Mbit/s-os lokális hálózatok terjednek el. Jó példája az üvegszálra épülőfddi (Fiber Distributed Data Interface) nevű hálózat. 4
HÁLÓZATOK CSOPORTOSÍTÁSA KOMMUNIKÁCIÓ IRÁNYA SZERINT - Simplex (csak egyirányú) Az egyik állomás csak az adó a másik csak a vevő. - Fél duplex (váltakozó irányú) Mindkét irányban megengedett az adatátvitel, de egy időben csak az egyik irányban élhet. - Duplex (kétirányú) Mindkét állomás egyszerre lehet adó és vevő is. CSOPORTOSÍTÁS KÖZEGHOZZÁFÉRÉS SZERINT - Véletlen átvitelvezérlés Egyik állomásnak sincs engedélyre szüksége az üzenettovábbításhoz, adás előtt csak az átvivő közeg szabad voltát ellenőrzi. Tipikus megvalósítása a CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), azaz csatorna figyelő többszörös hozzáférés ütközés detektálással. - Osztott átvitelvezérlés Csak egy állomásnak van joga adni, de ez a jog az állomások között körbe jár. Ezt alkalmazzák a vezérjelet továbbító ( token=vezérjel) - token passing - módszer esetén. A vezérjelet birtokló állomás adhat. Megkülönböztetünk vezérjeles gyűrű (token ring) és vezérjeles sín (token bus) topológiát. - Központosított átvitelvezérlés Egy kitüntetett állomás foglalkozik az átviteli jogok kiosztásával. CSOPORTOSÍTÁS KAPCSOLÁSI TECHNIKA ALAPJÁN Vonalkapcsolt A kommunikáló állomások között állandó kapcsolat épül ki az adás idejére. Jó példája a telefon. Üzenetkapcsolt A két állomás között az átviteli hálózat tárolva továbbító - store and forward - számítógépekből áll, ezek továbbítják az üzeneteket egy címinformáció alapján. Az üzenet hossza nem korlátozott. Hasonlít a postai csomagküldéshez. Csomagkapcsolt Hasonlít az üzenetkapcsolthoz, csak a csomag mérete maximált, ezért az üzeneteket csomagokra kell darabolni. Összeköttetés nélküli A csomag átvitelét az un. datagram (távirat) service végzi. Ezek a csomagok rendelkeznek a forrás és cél gépre vonatkozó címinformációkkal. A csomagok érkezési sorrendje is változhat. Bonyolult az érkező csomagok összerakása. Virtuális összeköttetés A csomagok átvitelét egy un. virtuális áramkör (virtual circuit) biztosítja. Ez egy hívás után felépülő logikai összeköttetés, amely a bontásig fennáll, tehát a csomagok ezen a rögzített adatúton jutnak el a célba. Nem használ teljes címzést, csak az adatáramkör azonosítóját. 5
A hálózati protokoll A számítógépek közötti kommunikáció sokféle lehet. Hogy mégse legyen kavalkád az egészből, beszélgetési szabályok vannak. Ezeket a beszélgetési szabályokat hívjuk protokolloknak. ftp (File Transfer Protocol) A TCP/IP hálózati protokoll-csomag azon része, amely az állományoknak az egyes gépek közötti (hibátlan) átmásolását szabályozza. Unix rendszerekben az e feladatot ellátó program neve. Az Interneten legtöbbször szoftverek letöltésére (download), illetve a felhasználó és hálózati szolgáltatója közötti állományküldésre, feltöltésre (upload) (pl. homepage karbantartása) használatos. http (HyperText Transfer Protocol) A legáltalánosabb átviteli forma a web-kiszolgáló és a web-böngésző között, URL-eket használ. A kapcsolódási pontokat használják a HTML-ben arra, hogy megkeressék és elérjék a dokumentumokat azokon a kiszolgálókon, amelyek támogatják a HTTP-t. Az URL-ben "http://..." formátumban használható. A LAN HÁLÓZATOK Ha hálózatban dolgozunk, akkor azt elsősorban egy LAN részeként tesszük, ami kapcsolódhat egy nagyobb hálózathoz (MAN, WAN). Tehát nézzük közelebbről a LAN-okat. LAN-ok jellemzői Kis kiterjedés (1 szoba-10 km) Egyedi kábelezés (kicsik a távolságok) Nagy átviteli sebesség Vállalati nagyságrendű feladatok megoldására szerveződik Kiépítése viszonylag olcsó, a hardver és szoftver támogatottsága bő. Ebbe a kategóriában a kis vállalkozástól kezdve a több száz fős vállalat is megtalálhatja a megoldást. Ebben a kategóriában is felvetődött a szabványosítás kérdése. Ebben nagy szerepet játszik az amerikai IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) szervezet. A szabványait 1985-ben adta ki, összefoglaló nevük IEEE 802. HÁLÓZAT A HARDVER OLDALÁRÓL Nézzük a hálózatokat egy kicsit a hardver, ezen belül először a kábelezés szempontjából. Milyen kábelfajtákat alkalmaznak a számítógép hálózatokban? Az átvivő közeg elemei Koaxiális kábel Középen tömör rézhuzal, ezt egy szigetelő réteg veszi körül, majd erre egy árnyékoló fémréteg jön, majd egy újabb szigetelő. Jellemzője a hullámimpedancia (lezárás ellenállása). Szabványos értékek: 50, 75, 93 Ohm. Lehet alapsávú és szélessávú átvitelre is használni. T csatlakozót (vékony koax esetén) vagy un. vámpír csatlakozót (vastag koax esetén) alkalmaznak a számítógép csatlakozásánál. Előnye a nagy sávszélesség, nagy távolság, zajérzéketlenség. Viszont lehallgatható, rendkívül sérülékeny és nehézkesen szerelhető. 6
Sodrott érpár Két szigetelt, egymással összecsavart rézhuzalból áll. Lehet árnyékolatlan (UTP, Unshielded Twisted Pair) illetve (STP, Shielded Twisted Pair) felépítésű. Könnyen szerelhető, strukturált, egyszerűen bővíthető. Zajérzékeny, limitált a sávszélessége, valamint lehallgatható. Optikai kábel Az információt egy üvegszálban meglévő vagy éppen hiányzó fénysugár hordozza. A fénysugár az üvegszál belsejének és külsejének eltérő törésmutatója miatt nem tud a közegből kilépni. Egy üvegszálban egyszerre csak egy irányban mehet az információ, ezért a duplex összeköttetéshez két szálra van szükség. Előnyei: érzéketlen az elektromágneses zavarokra, nagy sávszélességű, nagy távolság hidalható át, nem hallgatható le. Hátránya: drága, nehéz javítani és szerelni. Infravörös, lézer, mikrohullámú, műholdas átvitel Általában speciális igényeket elégítenek ki, mint pl.: földrajzi akadályok (folyó), távolságok (földrészek) áthidalása. HÁLÓZATI KÁRTYA A hálózati kártya teszi lehetővé, hogy a hálózat fizikai közegéhez (legtöbbször kábelezés) kapcsoljuk a számítógépünket. Magyarországon elsősorban az Ethernet hálózatok terjedtek el kb. 90 %-ban, ezért itt ezen megvalósításhoz használt kártyával, azaz az Ethernet kártyával foglalkozunk. Sok gyártója létezik, de a szabványosítás miatt bármelyik összekapcsolható egymással. Nincs viszont szabványosítva a számítógép - hálózati kártya felület, ezért gyártóspecifikus drivert (meghajtó program) kell használni a kártya működtetésére. Fontosabb gyártók: 3COM, SMC (Standard Mocrosystem Corporation), Intel. 7