Computer School Informatikai és Gazdasági Szakképző Iskola Számítógépes hálózatok fejlődése Konzulens tanár: Forgács Tamás Készítette: Szánóczki János Általános Rendszergazda Miskolc 2012
A PC-k minden eddiginél nagyobb mértékben vesznek majd körül minket. Majdnem minden területen meg fogják változtatni az emberek életét. Bill Gates
Előszó Először is szeretnék köszönetet nyilvánítani a Computer School-os tanáraimnak, akiktől rengeteg mindent megtanulhattam. Külön köszönetet nyilvánítok a konzulens tanáromnak, Forgács Tamásnak, illetve Gergely Viktornak, akik bevezettek az informatikai hálózatok rejtelmeibe. A szakdolgozatom nem csak egy szimpla dokumentum, hanem szívemet-lelkemet beleadtam. Megírása során én magam is rengeteget tanultam és úgy gondolom, büszke lehetek erre a dokumentumra, hiszen hónapok munkája előzte meg elkészültét. A szakdolgozat elolvasását ajánlom minden olyan embernek, aki meg szeretne ismerkedni az informatikai hálózatokkal, és egyéb rendszergazdai ismeretekkel. Maga a dokumentum tartalmazza az informatikai hálózatok történelmét, hiszen a múlt nélkül nem lenne sem jelen, sem jövő, és miután tisztában vagyunk a múlttal a dokumentum fokozatosan vezeti be olvasóját a hálózati ismeretekbe.
TARTALOMJEGYZÉK 1. Bevezetés... 1 2. Történelmi áttekintés... 2 2.1 Mi is az a számítógép?... 2 2.2 Az Internet és a Word Wide Web kialakulása... 2 2.3 Tim Berners-Lee a HTTP és a WEB 1.0 atyja... 3 2.4 A WEB 2.0 Dinamikus weboldalak... 3 3. Hálózati architektúrák... 4 3.1 Az ISO - OSI Modell (TCP / IP OSI rétegek)... 4 3.2 A rétegek feladatai... 5 4. Hálózatok csoportosítása... 6 4.1 Kiterjedés szerint... 6 4.1.1 PAN... 6 4.1.2 LAN... 6 4.1.3 MAN... 6 4.1.4 WAN... 6 4.2 Topológia szerint... 7 4.2.1 Üzenetszórásos (multipoint) hálózat... 7 4.2.2 Pont - Pont (point-to-point)... 8 4.3 Jogosultsági szint kezelésük szerint... 9 5. Aktív és Passzív hálózati eszközök... 10 5.1 Repeater... 10 5.2 HUB... 10 5.3 Switch... 11 5.4 Bridge... 11 5.5 Router... 11 5.6 Gateway... 12
5.7 Egyéb hálózati vezérlők... 12 6. Vezetékes átviteli közegek... 13 6.1 Vékony (10BASE2) / Vastag (10BASE5) koax:... 14 6.2 UTP kábel... 15 6.3 EIA/TIA szabvány... 15 6.4 UTP kábel krimpeléséhez szükséges eszközök... 16 6.5 UTP kábel krimpelésének folyamata:... 17 6.6 Egyéb csavart érpárok STP / FTP / SFTP... 19 6.7 A száloptikai adatátvitel... 20 7. Vezeték nélküli átviteli közegek... 21 7.1 Infravörös adatátvitel... 21 7.2 Bluetooth átvitel... 22 7.3 Lézeres átvitel... 22 7.4 Mikrohullámú átvitel... 23 7.5 Rádiófrekvenciás átvitel... 23 7.6 Műholdas átvitel, VSAT rendszer... 23 7.7 Wi-Fi azaz szórt spektrumú sugárzás... 25 7.7.1 802.11a szabvány... 26 7.7.2 802.11b szabvány... 26 7.7.3 802.11g szabvány... 27 7.7.4 802.11n szabvány... 27 8. Vezeték nélküli hálózatok biztonsága... 28 8.1 Wi-Fi titkosítási eljárások... 29 8.1.1 WEP... 29 8.1.2 WPA... 29 8.1.3 WPA2... 29 8.2 MAC cím / címszűrés / címhamisítás... 30
8.3 DHCP Szerver / routerek maximális IP cím kiosztási kapacitása... 30 8.4 Öt egyszerű tipp vezeték nélküli hálózatunk védelmére... 31 8.5 Öt nehezebb tipp vezeték nélküli hálózatunk védelmére... 31 9. 3G szolgáltatások, mobil és szélessávú mobil internet... 32 9.1 GSM (Global System for Mobile Communications)... 32 9.2. 3G szolgáltatások... 32 9.2.1.(1G Első generáció) GPRS... 33 9.2.2 (2G - 2,5G Második generáció) EDGE... 33 9.2.3 (3G Harmadik generáció) UMTS... 33 9.2.4 (3G 3,5G Harmadik generáció) HSPA protokollcsalád... 34 9.2.5 (3G 3,5G Harmadik generáció) HSPA+ / DC-HSPA+... 35 10. 4G rendszerek a jelen és a jövő szolgáltatásai... 36 10.1 4G/LTE- Negyedik generáció / Long Term Evolution... 36 10.2 WIMAX a jövő technológiája... 36 11. Mobilinternet képes eszközök... 37 11.1 USB Stick... 37 11.2 Okostelefonok... 38 11.3 Tábla PC-k... 39 12. Az internet szolgáltatók fejlődése és jelenlegi árai... 40
1. Bevezetés 1. ábra Iskola Azért választottam ezt a témát, mert a nyári gyakorlatom a József Attila Gimnázium és Szakképző iskolában volt, és ott közelebbről megismerkedhettem a számítógépes hálózatok szerkezetével, felépítésével. Könnyebb volt a dolgom, mivel ebben az intézményben érettségiztem le, ezáltal már ismertem a terepet. Viszont így is tele volt a gyakorlat kihívások sorozatával. Igazán itt értettem meg a strukturált hálózatok fogalmát. A számítógépek Microsoft Windows-os környezetben lettek konfigurálva. Pontosabban a kliens gépeken Microsoft Windows XP Professional Service Pack 3 lett telepítve. A teljes informatikai hálózatot pedig a Windows Server 2003 Service Pack 2 hálózati operációs rendszer szolgálta ki. A másik indok, amiért ezt a témát választottam, az egyéb ismereteim a vezetékes és vezeték nélküli hálózatok terén. Itthon és ismerőseim körében is rendszeresen építek ki vezetékes és vezeték nélküli hálózatokat egyaránt. Figyelemmel kísérem a technika fejlődését, hiszen az informatika olyan gyorsan fejlődik, hogy lépést kell tartani az új eszközökkel, eljárásokkal. Szinte már nincs olyan háztartás, ahol ne találhatnánk internet kapcsolatot, és természetesen ennek velejárója az is, hogy az adott háztartásban több számítógép is található. Itt lép működésbe az egyik aktív hálózati eszköz, amelynek a neve a Router. Bizonyos felhasználók nincsenek tisztában azzal, hogy mekkora kincs bújik meg a nappalijuk közepén abban a kis villogó dobozban. Mennyi lehetőség, és beállítás. Ez itt a gond. Hiszen azt sem tudják egyesek, hogy ha nem védik le a vezeték nélküli hálózatukat, akkor nem csak ők, hanem a szomszédok is élvezhetik az internet előfizetésüket. Ez még csak az egyik probléma. A másik az, hogy nem csak az internet hozzáférésünket érhetik el, hanem a teljes belső hálózatunkat, számítógépeinket, megosztott fájlainkat, személyes fotóinkat, videóinkat, zenéinket. Ezért nagyon fontos a belső hálózatunk védelme. Az elkövetkezendő oldalakon erről fogok szót ejteni, illetve a számítógépes hálózatokról azok fajtáiról, típusairól és a különféle hálózatvédelmi lehetőségekről. 1
2. Történelmi áttekintés Ahhoz hogy megértsük, a számítógép hálózatok kialakulását előbb beszélgessünk egy kicsit a számítógépek fejlődéséről és a számítógépes hálózatok múltjáról. 2.1 Mi is az a számítógép? 2. ábra Neumann János A számítógép olyan elektronikus berendezés, amely képes adatokat fogadni a bemeneti (input) oldalon, majd azokkal különféle műveleteket végezni, majd az eredményt megjeleníteni a kimeneti (output) oldalon. A számítógép működési elvét Neumann János 1946- ban alkotta meg, amelyben megtette a következő kijelentéseket, miszerint a számítógépének öt alapvető funkcionális egységből kell állnia: bemeneti egység, memória, aritmetikai egység, vezérlőegység, kimeneti egység. Továbbá a számítógép képes legyen az adatok és programok tárolására. A tárolt programok előhívására és futtatására is. Ezen kijelentések összességét nevezték el Neumann elveknek. 2.2 Az Internet és a Word Wide Web kialakulása Az internet, mint minden más technikai vívmány először a katonaság kiszolgálása érdekében lett kifejlesztve. Ez a projekt az ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) nevet kapta. A cél az volt, hogy a radarállomások összeköttetésben legyenek egymással, és egy esetleges atomtámadás estén se bénuljon meg az egész rendszer, mert ekkor még javában dúlt a hidegháború. Ez volt a legelső rendszer, amely csomagkapcsolt protokollt használt az adatátvitelre (1962 1973). Az 1960-as évek végén egy cég elnyerte és megtervezte a mai útválasztók (routerek) elődjét. Ez lehetővé tette a további számítógépek csatlakoztatását a rendszerbe, melyet a Pentagon költségtakarékosság miatt engedélyezett az USA négy nagy egyetemének. Ebből három Kaliforniában, egy Utahban helyezkedett el. Az ARPANET-et eredetileg csak az állományok átvitelére fejlesztették ki. Később viszont a felhasználókban más igények is felmerültek, mint például az elektronikus levél küldése. Az első e-mail alkalmazás 1972-ben jött létre. 1983-ban leválasztották a katonai részt ebből lett a MILNET. 2
Majd ezek után egyfajta internet féleség jött rétre, amely még mindig az ARPANET gerinchálózatára csatlakozott. Ez azonban még nem volt teljes megoldás, mert az ARPANET még mindig a védelmi minisztérium tulajdonában állt. Ezért az 1980-as évek vége felé létrehozták a NSFNET-et, amely felváltotta az ARPANET-et. Maga az ARPANET 1990-ben szűnt meg teljesen. 2.3 Tim Berners-Lee a HTTP és a WEB 1.0 atyja 3. ábra Tim Berners-Lee Az internet fejlődésében jelentős szerepet töltött be Tim Berners-Lee, amikor nyilvánosságra hozta a Word Wide Web koncepcióját, ezt nevezhetjük a web 1.0-nak. A web 1.0 kiadása 1996 májusában történt. Létrehozták a HTTP (HyperText Transfer Protocol) hiperszöveges átviteli protokollt, amivel egyszerűsödött az internet használata, ez a fogyasztóbarát technika további lökést adott az internet terjedésének. A HTTP kezdetben csak szöveges és képi információ átvitelére volt képes. Viszont a későbbi verziókban már mozgókép (animáció), hang, és videó átvitelre is alkalmas volt. 2.4 A WEB 2.0 Dinamikus weboldalak 4. ábra PHP logó A mai fejlett weboldalak már web 2.0-át használnak, tehát a felhasználó nem csak egy statikus weboldalt lát maga előtt, hanem egy dinamikusan változó felületet, amelyet nem csak a szerkesztője, hanem maguk a látogatók is módosíthatnak hozzászólásaikkal és egyéb más linkek elhelyezésével. A web 2.0 már a HTML nyelvet csak megjelenítésre használja, illetve kiegészült a HTML nyelv a CSS (Cascading Style Sheets) stílusleíró nyelvvel, amely részletesen meghatározza a weboldal megjelenését, megjelentek bennük az osztályozó jelölések, ezáltal bizonyos osztályok bizonyos tulajdonságokkal rendelkezhettek. 1995-ben jelent meg a PHP (Hypertext Preprocessor), amely teljesen új alapokra helyezte a webet. Maga a php kód a szerveren értelmeződik és a böngészők már csak az értelmezett, legenerált HTML kódot kapják meg. Ezáltal a PHP kód csak a szerver oldalon jelenik meg, ez teszi a php kódot ennyire biztonságossá. A php továbbfejlesztett verziói képesek lettek csatlakozni adatbázisokhoz, mint például a MySQL, és megjelent benne az űrlapértelmező alkalmazás is. Tehát erre épülnek a mai dinamikus weboldalak. 3
3. Hálózati architektúrák A hálózati architektúra határozza meg az alkalmazott kommunikációs protokollokat és üzenetformátumokat, illetve minden olyan szabványt, előírást, amelynek a hardver és szoftver eszközöknek eleget kell tenniük. A különféle architektúrák egymással nehezen, csak átjárókon (gateway-eken) keresztül tudnak kommunikálni. Ezért az ISO (International Organization for Standardization) Nemzetközi Szabványügyi Szervezet megalkotta az OSI (Open System Interconnection - Nyílt Rendszerek Összekapcsolása) modell ajánlását, melyet ma már minden hálózati rendszer tervezésekor követnek. 3.1 Az ISO - OSI Modell (TCP / IP OSI rétegek) 5. ábra OSI Modell A számítógépes hálózatok bonyolultsága miatt szükségessé vált ez az egységes modell bevezetése. A modell a könnyebbség érdekében hét rétegre tagolódik. Minden rétegnek megvannak a feladatai és az is, hogy a határuk meddig tart. A rétegek egymásra hierarchikusan épülnek, és minden réteg csak a vele szomszédos réteggel kommunikál. A felhasználók csak a legfelső, az alkalmazási réteggel kommunikálnak. A többi réteggel csak a szoftverek és hardverek vannak közvetlen kapcsolatban. Az OSI az ARPANET-től örökölt TCP/IP protokollt használja. 6. ábra TCP/IP - OSI rétegei A TCP/IP Protokoll az OSI modellre épül. Viszont nem hét, hanem négy rétegből áll. A TCP/IP az alkalmazás rétegbe olvaszt három OSI réteget, az Alkalmazási, Megjelenítési és Viszony réteget. Illetve további két réteget olvaszt egybe. A TCP/IP-ben a Fizikai réteg magában foglalja az OSI Fizikai és Adatkapcsolati rétegét. A másik két réteg az egyenes ági összeköttetésben van egymással. 4
3.2 A rétegek feladatai 1. Fizikai réteg (Physical Layer) Ténylegesen ezen a rétegen folyik a valós fizikai kommunikáció. Biteket juttat el a kommunikációs csatornán keresztül, olyan módon, hogy az adó oldali bitet a vevő helyesen értelmezze. Ezen a szinten a HUB-ok és Switch-ek működnek. 2. Adatkapcsolati réteg (Data Link Layer) Ezen réteg teszi lehetővé két hálózati elem közötti adatátvitelt. MAC (Media Access Control) címet használva azonosítja az egyes eszközöket, amelyeket a gyártó fixen égetett bele a hálózati eszközökbe. Ezen a szinten a Bridge-ek és Switch-ek működnek. 3. Hálózati réteg (Network Layer) Ez a réteg gondoskodik a hálózat szegmentálásáról, a hibaellenőrzésről és az útvonalválasztásról. Ezen a rétegen működnek a switch-ek, és a rétegen általában használt protokoll az IP (Internet Protocol). 4. Transzport réteg (Transport Layer) Ez a réteg nyomon követi a csomagokat, és hiba esetén újraküldi őket. Ezen a szinten a TCP (Transfer Control Protokol) protokoll működik. 5. Viszony réteg (Session Layer) Ez a réteg gondoskodik a logikai kapcsolat kiépítéséről és bontásáról. 6. Megjelenítési réteg (Presentation Layer) Ez a réteg gondoskodik az alkalmazási szint által igényelhető szolgáltatásokról illetve kódolásról, átkódolásról, adattömörítésről és rejtjelez az adatbiztonság érdekében. 7. Alkalmazási réteg (Application Layer) Ez a réteg elérhetővé teszi a felhasználók számára a különféle hálózati szolgáltatásokat. Mint például fájlok távoli elérése, nyomtató megosztás, és távoli asztali kapcsolat használatát. 5
4. Hálózatok csoportosítása A számítógépes hálózatokat osztályozhatjuk kiterjedésük szerint, topológia szerint, illetve a használt átviteli közeg típusa szerint. (Vezetékes, Vezeték nélküli átvivő közegek. 4.1 Kiterjedés szerint 4.1.1 PAN Personal Area Network Személyi Személyes hálózat: Személyi hálózatról akkor beszélünk, ha két mobileszköz kommunikál egymással. Például ha két mobiltelefon bluetooth-on keresztül küld, illetve fogad adatot. Az is egy PAN hálózat, ha az irodai asztalon lévő laptophoz bluetooth-on vagy manapság már akár Wi-Fi-n keresztül, egy router közbeiktatásával csatlakozunk a mobiltelefon készülékünkkel. Rendkívül elterjed, könnyen kiépíthető hálózat. 4.1.2 LAN Local Area Network Helyi hálózat: Helyi hálózatról akkor beszélünk, ha a számítógépek - nem feltétlenül -, de általában egy épületen belül helyezkednek el. Illetve a saját otthonunkban lévő számítógépek is egy helyi hálózatot alkotnak. Ez is rendkívül elterjedt, könnyen kiépíthető hálózati típus. 4.1.3 MAN Metropolitan Area Network Városi hálózat: Városi hálózatról akkor beszélünk, ha például veszünk egy helyi szolgáltató hálózatát, amely kisebb LAN hálózatoknak szolgáltat internet elérést. Ez a hálózat ugyan elterjedt, viszont nehezebben kiépíthető, és költséges a kiépítése. Ezért csak szinte a szolgáltatói szektorok birtokolhatnak MAN hálózatot. 4.1.4 WAN Wide Area Network Kiterjedt, világméretű hálózat: Ez tulajdonképpen maga az internet. A világ bármely kontinensén összeköti a számítógépeket. Erre a világméretű hálózatra csatlakoznak rá a városi majd a helyi hálózatok. A gerinc hálózat kiépítése és folyamatos karbantartása, fejlesztése nagyon költséges, és csak az igazán nagy cégeknek van elegendő erőforrásuk hozzá. A gerinchálózatok általában nagyobb városokba megyeszékhelyekre futnak be, majd onnan osztják le tovább a kisebb hálózatokra az internetet. 6
4.2 Topológia szerint 4.2.1 Üzenetszórásos (multipoint) hálózat Ezen topológiák esetén a hálózatba kötött számítógépek mindegyike megkapja a hálózati közegen át küldött üzenetet, de csak az a gép értelmezi az információt, amelyiknek szól. Ha nem az adott gép a célgép, abban az esetben továbbküldi a csomagot a következő számítógép felé a legközelebbi pont-pont kapcsolaton keresztül, vagy ha nem tudja továbbküldeni, akkor, eldobja a csomagot, hiszen nem neki volt címezve. Ezeknek a hálózati topológiáknak előnyük az egyszerűbb hibakezelés, hátrányuk viszont a bonyolultabb kialakítás és kommunikáció. A legismertebb topológiái: Fa topológia, ahol a számítógépek hierarchikusan helyezkednek el, ugyan úgy mintha egy fa ágait nézzük. Egy-egy ilyen ágat alhálózatnak is nevezhetünk. Jellemzően van egy kiemelt szerepkört betöltő központi számítógép, amelyre csatlakoznak a 7. ábra Fa topológia munkaállomások, vagy kliensek. 8. ábra Gyűrű topológia Gyűrű topológia, amelyben a számítógépek az egymás után következő csomópontokkal pont-pont szerűen kapcsolódnak egymáshoz, ezáltal egy zárt gyűrűt alkotnak. Az információ a gyűrűn keresztül csomópontról, csomópontra halad, mind addig, ameddig meg nem találja azt a gépet, amelyiknek szólt az üzenet. Előnye, könnyű és olcsó kiépíteni, hátránya a lassú átvitel a köztes gépeken áthaladó információk miatt. 9. ábra Teljes Topológia Teljes topológia, olyan hálózat, amelyben minden csomópont pár összeköttetésben áll egymással. Előnye a rendkívül nagy megbízhatóság, hiszen az adat többféle úton is eljuthat a cél számítógéphez. Hátránya a rendszer bonyolult kiépítése és igen drága költsége. Éppen ezért ezt a technológia inkább a hadsereg körében terjedt el. 7
4.2.2 Pont - Pont (point-to-point) Az üzenetszórásos hálózattal ellentétben, itt nincs minden gép közvetlen összeköttetésben, hanem egy kommunikációs csatornára vannak felfűzve, és a kommunikációs csatornán keresztül cserélnek adatot egymással. A küldő számítógép a saját és a célszámítógép címét is elhelyezi az adatcsomagban, majd elküldi a kommunikációs csatornára. Ha a kommunikációs csatornában van egy aktív hálózati eszköz, mint például egy Switch vagy Router akkor ezek az intelligens eszközök elintézik a forgalomirányítás (routing) feladatát is. Tehát mindegyik aktív hálózati eszköz vezet egy routing táblázatot ahova elmenti a számítógépek MAC és az éppen aktuálisan hozzátársított IP címét. (Ezek az adatok természetesen mindig frissülnek.) Minden egyes beérkezett csomagot egyeztet a routing táblázattal, és ha egyezést talál, akkor abban az esetben automatikusan a célszámítógép felé irányítja a csomagot, ezáltal nem terheli le a hálózatot a fölösleges üzenetszórások tömkelegével. A legismertebb topológiái: Busz (Sín) topológia, ez egy olyan hálózat, amelyben a számítógépek koaxiális vezetékkel csatlakoznak egymáshoz. A rendszer nem egyetlen kábelből áll, hanem sok kicsiből. Minden számítógép egy T elosztóval 10. ábra Busz (Sín) topológia csatlakozik be a hálózatba. Viszont a busz két végét le kell zárni a jelvisszaverődés, jelismétlés elkerülése érdekében. Ezt a rendszer két végpontjára telepített 50 Ω ellenállással kell biztosítani. Ezen hálózati kialakítás előnye a könnyű és olcsó kiépíthetőség, hátránya, hogy ha szakadás keletkezik bárhol a rendszerben, akkor az egész hálózat megbénul, mert a teljes hálózaton megszűnik a lezárás. Csillag topológia, olyan hálózati elrendezés, amelyben egy kiemelt aktív vagy passzív hálózati eszközre csatlakoznak a számítógépek, általában UTP kábelekkel. Ezen hálózat nagy előnye, hogy egy esetleges vezeték meghibásodása esetén csak az adott számítógép esik ki a hálózatból, a többi számítógép 11. ábra Csillag topológia zavartalanul kommunikálhat egymással a hálózatban. Ez az egyik legelterjedtebb topológia viszonylag könnyű, olcsó és jól strukturálható hálózatot lehet kialakítani vele. 8
4.3 Jogosultsági szint kezelésük szerint A hálózatokat csoportosíthatjuk jogosultsági szint kezelésük alapján is. Ezek szerint megkülönböztetünk három féle jogosultsági szintet. Az első a Peer To Peer azaz egyenrangú hálózat. A második a Szerver- Kliens alapú hálózat, a harmadik pedig a Host Terminál alapú hálózat. Peer To Peer (P2P) Egyenrangú hálózatok Ebben a hálózattípusban minden számítógép teljes értékű hardveres és szoftveres támogatottsággal rendelkezik. Tehát minden számítógép szerverként és kliensként is üzemel. Ezért az egyenrangú hálózatokban a felhasználók erőforrásokhoz való jogainak a nyilvántartása lokálisan történik, így ez sok számítógép esetén bonyolulttá teszi az adminisztrálást. Ezért ez a hálózattípus leginkább az otthoni felhasználók körében terjedt el. Szerver Kliens Hálózatok Ebben a hálózattípusban már nem egyenrangúak a számítógépek egymással, hanem van egy vagy több kiemelt szerver számítógép, amelyek nagyobb teljesítménnyel rendelkeznek. Például drága költséges szoftverrel, amely lehet a Windows Szerver 2003 hálózati operációs rendszer, vagy rendkívül nagy tároló kapacitással. Tehát a kliens számítógépek a szerver számítógépek megosztott erőforrásait használják. Ami nem csak azért jó, mert elég egyszer megvenni a nagyobb teljesítményű számítógépet, hanem mert könnyebbé válik ez által a jogosultságok adminisztrálása is. Host Terminál Hálózatok Ez a hálózat típus már teljesen a kiemelt szerepkörű számítógépre épül. Van egy vagy több úgynevezett Host, amelyen fut egy speciális szoftver, amely kiszolgálja a terminálokat. Rendszerint a terminálok nem rendelkeznek mással csak perifériai eszközökkel, mert mindent a Host végez el. Tehát egy terminál áll egy kijelzőből, amely lehet érintő képernyős is (touch screen) vagy valamilyen más egyéb beviteli eszközből, mint például billentyűzet, vagy egér. Viszont ezek a terminál gépek nem rendelkeznek saját háttértárral, mert a Host erőforrásaira hagyatkoznak teljesen. 9
5. Aktív és Passzív hálózati eszközök A mai strukturált hálózatok szerves részét képezik a különféle aktív és passzív hálózati eszközök. Természetesen ezen eszközök fejlődése is felgyorsult az utóbbi két évtizedben. Az OSI modell nemzetközi elfogadása hatással volt ezen eszközök fejlesztéseire, és a gyártók próbáltak ennek a modellajánlásnak eleget tenni, ezáltal alakulhatott ki a mai egységes eszközkínálat. Az eszközök az OSI modell rétegeltségi szintjeinek megfelelően lettek osztályozva, és ezen osztályozási sorend szerint lesznek az alábbiakban felsorolva. 5.1 Repeater 12. ábra Repeater A Repeaterek az OSI adatmodell fizikai (első) szintjén működnek. A helyi hálózat egy szegmenséről érkező jelet felerősítik, majd továbbítják a következő hálózati szegmensnek. Tehát megismételik a jelet, illetve zajszűrést is végeznek. Általában Ethernet hálózatokban használják a maximum 500 méteres hatótáv növelésére. 5.2 HUB 13. ábra HUB A HUB-ok is az OSI adatmodell fizikai (első) szintjén működnek. Ez az eszköz tulajdonképpen ugyan úgy viselkedik mintha egy Repeater lenne, annyi különbséggel, hogy valamely csatlakozójára beérkező jelet továbbítja az összes csatlakozójára. Tehát jelismétlést végez egy belső hálózatban. Ezzel az eszközzel általában csillag topológiát alakítanak ki. Nagy előnye, hogy olcsó ezért ez a legelterjedtebb hálózati eszköz, viszont mivel nem intelligens, így válogatás nélkül továbbítja a teljes hálózatra a beérkezett csomagokat, ez által terhelve a hálózatot. 10
5.3 Switch 14. ábra Switch A Switch-ek az OSI modellajánlás adatkapcsolati (második) szintjén működnek. Ez az eszköz tulajdonképpen egy kapcsolóra hasonlít. A Switch intelligens HUBnak is nevezhető, amely figyeli (lehallgatja) a hálózatban lévő számítógépek kommunikációs kéréseit. Pont-pont kapcsolatot létesít két számítógép között. Tehát egy lábára beérkező jelet csak arra a lábára továbbítja ahol a címzett számítógép található, illetve jelerősítést is végez, és lehetetlenné teszi a külső hálózati lehallgatást. 5.4 Bridge 15. ábra Wireless / Ethernet Bridge A Bridge-ek is az OSI modellajánlás adatkapcsolati (második) szintjén működnek. Egy vagy több szomszédos helyi hálózatot köt össze. Ez az eszköz végzi az OSI modell fizikai (első) rétegéről érkező adatokat logikai csoportokba, keretekbe szervezi, ellenőrzi az adatok átvitelét, és azonosítja a hálózatban lévő elemeket. Például biztosítja az elektromos hálózaton keresztüli adatátvitelt. 5.5 Router 16. ábra Router A Router-ek az OSI modellajánlás hálózati (harmadik) szintjén működnek. Ez egy nagyon intelligens eszköz, amely magában foglalja a Repepater-ek, Switch-ek, Bridge-ek funkcióit is. Biztosítják az eltérő hálózati címtartományok fordítását. NAT (Network Address Translation) az internetről beérkező csomagokat átcímzi a helyi hálózatra, illetve a helyi hálózatról induló csomagokat ismét az internetre címezhetővé alakítja át. Ezen kívül végez még fogalomirányítást is. 11
Helyi hálózatot lehet segítségükkel kialakítani, amely lehet vezetékes, illetve a mai korszerű routerek-ben már van Wi-Fi azaz szórt spektrumú sugárzó egység, amely a jobb teljesítményű routerek esetében 50 méteres körzetben biztosítja a vezeték nélküli hálózati elérést. Illetve rendkívül sok hasznos és fontos szolgáltatást is nyújt, mint például: van benne beépített tűzfal (FireWall), port átirányítás (Port Forwarding), DHCP (Dynamic Host Control Protocol) szerver, és még számos egyéb szolgáltatás. Ez a legelterjedtebb hálózati eszköz, amely szinte minden háztartásban megtalálható manapság. 5.6 Gateway 17. ábra Gateway A Gateway egy rendkívül kivételes eszköz. Az OSI modell mind a hét szintjén működik. Feladata a különböző hálózati architektúrák egyesítése, egymás formátumainak a konvertálása. Manapság már szinte minden Bridge és Router rendelkezik ezzel a tulajdonsággal. 5.7 Egyéb hálózati vezérlők 18. ábra PCI Ethernet Kártya 19. ábra USB Wi-Fi kártya 20. ábra PCI Wi-Fi kártya NIC Network Interface Card Hálózati csatolókártya: Ez az eszköz szinte minden számítógépben jelen van. Ennek a kártyának a segítségével alkothatnak hálózatot a számítógépek. Minden egyes kártyának van egy gyárilag beégetett MAC (Media Access Control) címe, amelyre hivatkozva egyértelműen azonosítani lehet az adott hálózati eszközt, ez által azt a számítógépet is, amelyben elhelyezkedik ez a kártya. Ezen kártya lehet az alaplapra integrálva, PCI bővítőkártyán (18. ábra) vagy USB porton keresztül, csatlakoztatva a számítógéphez (19. ábra). Illetve megkülönböztetünk vezetékes Ethernet, illetve vezeték nélküli Wireless hálózati vezérlőt is (20. ábra). 12
6. Vezetékes átviteli közegek A számítógépes hálózatokon az adatátvitelhez valamilyen átviteli közegre van szükség. Ez a legtöbb esetben valamilyen fémes vezetőn keresztül történik. Az adatot továbbíthatjuk analóg és digitális módon is. Az analóg továbbítás esetén szükségessé válik a jel kódolása, azaz a digitális jel kódolása analóggá, majd dekódolása, a jel visszaalakítása analóg formából digitálisba. Az analóg jel átvitel során a leglényegesebb tényező a sávszélesség, amely az átviteli közegen átvihető jel minimális és maximális frekvenciájának a különbsége, melynek mértékegysége a hertz (Hz). A digitális hálózatok sebességét az időegység alatt továbbított bitek számában mérjük. Ennek a mértékegysége általában a bit/sec. Tehát ezen fémes vezetők esetében a jel valamilyen feszültség-kominációként jelenik meg, amely természetesen nagyon csekély körülbelül 0,75 Volt. Ezek a jelek minden kábelfajtán más és más módon haladnak, és ezért az egyes kábeltípusok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyekkel az elkövetkezendő oldalakon ismerkedhetünk meg. Koaxiális kábel: A koaxiális kábel a legelső kábel, amellyel nagyobb távolságokat lehetett áthidalni. Előnye, hogy olcsó, és viszonylag könnyű kialakítani vele nagyobb akár városi méretű (MAN) 21. ábra A koaxiális kábel felépítése hálózatokat is. Felépítésének köszönhetően védett a külső elektromágneses zavarok ellen. Maga a koaxiális kábel egy tömör rézmagból áll, amelyet szigetelő közeggel vesznek körül. Ezt a szigetelő közeget ismét egy vezető közeg követi, mely például lehet alumíniumháló, ami egyben maga az árnyékolás is. Majd végül az egészet körülveszi egy külső köpeny, műanyag vagy gumiszigetelés. Viszont a rézmag nem minden esetben tömör, hiszen a tömör rézmaggal rendelkező kábelek szerelése nehéz merevségük miatt. Ezért szoktak használni sodrott rézmagot is, amely nem egy nagy, hanem több kisebb réz szálból tevődik össze, ezáltal könnyítve meg a szerelési munkálatokat. 13
6.1 Vékony (10BASE2) / Vastag (10BASE5) koax: A koaxiális kábeleknek két típusa van. Az egyik a vékony koax (10BASE2) a másik pedig a vastag koax (10BASE5). Mind a kettő koax típust általában az Ethernet hálózatokban használták sín topológia létrehozására. A vékony és a vastag koax között az áthidalható szegmenshosszukban különböznek egymástól. A vékony koax-al kialakított hálózatokban a maximális szegmenshossz 185 méter, (Kerekítve 200 méter innen származik a 10BASE2-ben a 2-es elnevezés). A vastag koaxiális kábel esetén a maximális áthidalható szegmenshossz már 500 méterre növekedett, és az elérhető sebesség mindkét kábelfajtán 10 Mb/s. A vékony koax-ról T-elosztókkal, míg a vastag koax-ról BNC vámpír csatlakozókkal ágaztak le a gépek a fő vezetékről. Mindkét kábeltípus által kialakított sín topológiában a hálózat két végpontját le kell zárni ellenállásokkal. A vékony esetében 50 Ω-os a vastag koax esetén 93 Ω-os ellenállást kell alkalmazni. 22. ábra Vékony koax által kialakított sín topológia 23. ábra Vastag koax által kialakított sín topológia 24. ábra BNC Vámpírcsatlakozó A T-elágazók a vékony koaxiális kábelhez krimpelt csatolófelületen keresztül csatlakoznak. Ezt a technikát viszont nem lehetett alkalmazni a vastag koaxiális kábel esetén, hiszen az túl merev volt a krimpeléshez. Ezért alkalmazták a BNC vámpír csatlakozókat, amelyek vámpír módjára átszúrták a szigeteléseket és mind az árnyékolással, mind a belső érrel megfelelő fémes kapcsolatot alakítottak ki. 14
6.2 UTP kábel 25. ábra UTP kábel Az informatika és vele együtt a hálózatok robbanásszerű fejlődésével együtt fejlődött ki a mára nagyon népszerű és elterjed kábeltípus az UTP (Unshilded Twisted Pair) árnyékolatlan csavart érpár. Ez a kábeltípus rendkívüli nagy rugalmasságot és sebességet tett lehetővé, ráadásul mind ezt elérhető áron. Az UTP kábel nem más, mint nyolc különböző színű műanyagburkolattal ellátott kettesével csavart érpárok alkotta vezeték, melyek egy külső védőburkolatban kapnak helyet. Az érpárok megcsavarására a zavarvédelem érdekében van szükség. 26. ábra RJ45-ös csatlakozó A kábelek végén úgynevezett RJ45-ös csatlakozók kapnak helyet, amelyet a krimpelésnek nevezett folyamat során helyeznek a kábel végeire. Ezekbe a csatlakozókba kell bevezetni a vezetékeket a megfelelő sorrendben, majd a krimpelő fogóval leszorítani. A krimpelésnél rendkívül fontos az érpárok színsorrendje, hiszen kétféle kábelkötést különböztetünk meg egymástól az egyenes és keresztkötésű kábeleket. Ezen kábelkötési sorrendeket is magában foglalja az EIA/TIA 568B szabvány. Egyenes kötésű kábel Keresztkötésű kábel RJ45 Csatlakozó RJ45 Csatlakozó RJ45 Csatlakozó RJ45 Csatlakozó Narancs- Fehér Narancs- Fehér Narancs- Fehér Zöld - Fehér Narancs Narancs Narancs Zöld Zöld - Fehér Zöld - Fehér Zöld - Fehér Narancs- Fehér Kék Kék Kék Barna - Fehér Kék - Fehér Kék - Fehér Kék - Fehér Barna Zöld Zöld Zöld Narancs Barna - Fehér Barna - Fehér Barna - Fehér Kék Barna Barna Barna Kék - Fehér 27. ábra Egyenes / kereszt kábelkötési szín sorrend 6.3 EIA/TIA szabvány 1985 elején még nem volt szabvány az épületek telekommunikációs kábelezésére. Viszont a hálózatok iránti egyre nagyobb igény miatt, ki kellett fejleszteni egy olyan szabványt, amelyet elfogadnak általános kábelépítési szabálynak, iránymutató a kereskedelmi eszközök fejlesztéséhez, minimális technológiai tudással is kiépíthető, illetve technikai és minőségi kritériumokat állít fel a kábelekkel és egyéb hálózati eszközökkel szemben. 1991-ben publikálták az EIA/TIA 568A-t, ez a szabvány egészen 2001-ig élt, utána felváltotta a ma is ismert EIA/TIA 568B, amely szabvány tartalmazza az irodai kábelezés minimum követelményeit, ajánlott topológiákat és távolságokat, az átvivő közeg paramétereit, illetve konnektorok és aljzatok lábkiosztását. 15
6.4 UTP kábel krimpeléséhez szükséges eszközök Kötelező elemek: 28. ábra RJ45-ös csatlakozók (25-60 Ft) 29. ábra Tetszőleges hosszúságú UTP kábel 30. ábra Krimpelő fogó (RJ11 RJ45) (28. ábra) Érdemes viszonylag drágább RJ45-ös csatlakozókat vásárolni, mert az olcsóbaknak rosszabb lehet a minőségük, könnyen eltörhetnek krimpelés közben. (29. ábra) Az egy UTP kábel szegmenshossza ne haladja meg a 100 métert. (30. ábra) Vannak olyan univerzális krimpelő fogók, amelyek képesek telefon csatlakozót RJ11-es, és Ethernet RJ45-ös csatlakozót is krimpelni, ezeknek az ára körülbelül négyezer forinttól kezdődnek. A sima RJ45-ös krimpelő fogó ára minőségtől függően általában 1500 2000 Ft között kaphatók. Itt sem érdemes spórolni, hiszen az olcsóbb krimpelő fogóval is szoktak problémák lenni. Általában a legtöbb krimpelő fogó tartalmaz csípő fogót és speciális blankolót, amely segítségével megkönnyíti a külső szigetelés eltávolítását. Ajánlott elemek: 31. ábra Törés gátlók (25-60 Ft) 32. ábra Teszter (~1500 Ft) 33. ábra Speciális UTP-blankoló (31. ábra) A törés gátlók nagyon hasznosak, ha olyan eszközt csatlakoztatunk a hálózatra, amelyet sűrűn kell mozgatni például egy laptop, akkor ebben az esetben nem szakad meg a kábel töve, illetve kényelmesebbé válik a kábel mozgatása, hiszen nem törik le a kis biztonsági fül az RJ45-ös csatlakozó végéről. (32. ábra) A kábel teszter használata erősen ajánlott, hiszen segítségével aktív hálózati eszköz nélkül is le tudjuk tesztelni az adott kábelt érintkezési hibára, száll szakadásra, rossz bekötésre és egy esetleges rövidzárlat felderítésére is. (33. ábra) Kereskedelmi forgalomban kapható külön speciális UTP blankoló is, de általában ez az eszköz beépítve megtalálható szinte minden krimpelő fogóba. 16
6.5 UTP kábel krimpelésének folyamata: 34. ábra Törés gátló felhelyezése 35. ábra UTP kábel blankolása 1. lépés (34. ábra) Fontos, ha szeretnénk törés gátlót használni, akkor azt helyezzük fel a megfelelő irányban a kábel mind két végére, majd csak aztán kezdjünk bele a krimpelésbe. 2. lépés (35. ábra) Blankoljuk a kábel külső szigetelését 15 mm-re, figyelve a belső érpárok szigetelésének épségére. A krimpelő fogókban általában 2 penge található blankolás céljából, ezért elég egy enyhe 180 -os fordítás, és a teljes külső szigetelést könnyedén eltávolíthatjuk 36. ábra Rendezetlen érpárok 37. ábra Rendezett érpárok 3. lépés (36. ábra) Miután eltávolítottuk a külső szigetelő burkolatot, szabaddá válnak a belső csavart érpárok, amelyeknek különböző csavarmenetszámmal kell, hogy rendelkezzenek az interferencia elkerülése érdekében. Csavarjuk vissza az érpárokat, ezáltal egyesítve ki a vezetékeket. 4. lépés (37. ábra) Majd a kiegyenesített érpárokat rendezzük a megfelelő színsorrendbe ügyelve arra, hogy közben ne mozduljanak el a meglévő rendezett szállak. Figyelem! Az érpárok szigetelését nem szabad eltávolítani! A fémes kötés maga a krimpelés során jön létre az érpárok és a csatlakozó lábai között. 17
38. ábra Érpárok egyenletesre vágása 39. ábra Érpárok becsúsztatása 5. lépés (38. ábra) Miután a megfelelő színsorrendbe rendeztük az érpárokat, azután vágjuk le a kábelek végét 5 mm-el kisebbre, figyeljünk arra, hogy a kábelvégek egyforma hosszúságúak legyenek, hiszen ha valamelyik hosszabb, akkor a többi érpár nem tud befutni rendesen az RJ45-ös csatlakozó végébe, vagy ha kisebb, akkor el sem éri a csatlakozó végét. 6. lépés (39. ábra) Fordítsuk az érintkezőkkel felfelé a csatlakozót, majd ellenőrizzük a megfelelő színsorrendet, majd ha minden megfelelő, akkor próbáljuk egy kicsit a csatlakozóba tömködni az érpárokat. Ez a lépés azért szükséges, mert az érpároknak teljesen végig kell futniuk a csatlakozó végéig. 40. ábra Kábelek ütközésig tolása 41. ábra Krimpelés 7. lépés (40. ábra) Fordítsuk magunk felé az RJ45-ös csatlakozót, és ellenőrizzük, hogy minden kábel végig ér-e a csatlakozón. Ebben segítségünkre van a csatlakozó kialakítása is, mert helyet hagytak a kábelvégeknek. Még itt utoljára ellenőrizhetjük a színsorrendet, és ha valami nem egyezik, abban az esetben ne krimpeljünk, hanem húzzuk ki az összes kábelt a csatlakozóból és javítsuk a hibát. 8. lépés (41. ábra) Ha mindent rendben találtunk a kábelek színsorrendjét és az érintkezéseit illetően, akkor folyathatjuk a krimpeléssel. A krimpelő fogóba kialakított sínbe helyezzük be az RJ45-ös csatlakozót, majd egy határozott mozdulattal szorítsuk össze a krimpelő fogót. Nem szabad túl lágyan, mert akkor nem pattan össze rendesen a csatlakozó, de nem szabad túl erősen sem megszorítani, hiszen akkor az általában műanyagból készült csatlakozó könnyen elrepedhet, eltörhet. 18
42. ábra A törés gátló helyére csúsztatása 43. ábra Kábel tesztelése 9. lépés (42. ábra) Majd miután végeztünk a krimpeléssel, csúsztassuk rá a csatlakozóra a törés gátló védőborítást. 10. lépés (43. ábra) Utolsó lépésként ellenőrizzük le a kábelt egy kábel teszter segítségével, mert az nem jó, ha használat közben derül ki, hogy hibás a kábel, főleg ha falba vagy fali csatornába szerelt kábelről van szó. 6.6 Egyéb csavart érpárok STP / FTP / SFTP 44. ábra SFTP kábel Természetesen nem csak árnyékolatlan csavart érpár létezik, hanem van árnyékolt csavart érpár is. Abban az esetben érdemes árnyékolt kábelt használni, ha esetleg valamilyen belső vagy külső elektromágneses hatás léphet fel a kábel közelében, például nagyfeszültségű elektromos hálózatok közelében. Az árnyékolás lehet többféle is, az egyik, amikor érpáronként helyeznek el árnyékolást, a másik, amikor a külső burkolat és az érpárok között található az árnyékolás, amely egy fólia hálóból áll a harmadik és egyben a legbiztonságosabb technika ez a két árnyékolási módszer kombinálása. Tehát érpáronként és a külső burkolat alatt is helyeznek el árnyékolást, ezáltal dupla védelmet biztosítva az esetleges külső zavarok ellen. 45. ábra SFTP kábel belső felépítése Az első árnyékolás típus jelzése az STP (Shilded Twisted Pair) árnyékolt csavart érpár a második típusé az FTP (Folied Twisted Pair) fóliázott csavart érpár és kombinált jelölésük pedig az SFTP (Shilded Folied Twisted Pair) Árnyékolt és fóliázott csavart érpár. 19
6.7 A száloptikai adatátvitel Elérkeztünk a legutolsó és egyben a mai legmodernebb adatátviteli formához az optikai adatátvitelhez. Gyorsan fejlődő világunkban egyre nagyobb sávszélességre és egyre több eszköz kiszolgálására van szükség, amivel már csak a száloptikás átvitel veheti fel a versenyt. Átviteli távolsága és sebessége messze fölülmúlja az összes eddig felsorolt vezetékes átvivő közegét, hiszen az optikai vezeték által nyújtott sávszélesség eléri a 10 GB / sec-os átvitelt is illetve rendkívül nagy akár 2 km-es távolságot is át lehet vele hidalni. Ráadásul az átviteli sebesség növelhető, hiszen az optikai szálon az információ fényimpulzusokkal, fénysebességgel terjed, és a sebességnek csak passzív illetve aktív eszközök szabnak határt. Tehát ez az egyetlen ma ismert időt álló átviteli közeg, amely a jövő technológiai fejlődéseit is képes követni, ráadásul mivel az átvitel nem tartalmaz semmilyen fémes közeget, így az elektromágneses interferencia sem hat semmilyen körülmények között az átvitelre, tehát alkalmazása lehetséges nagyfeszültségű elektromos hálózat közelében is. Illetve az átvitel közben a lehallgatás veszélye is közel a nullára csökkent, ezért alkalmazása ajánlott katonai és egyéb szerveknek is, mint például bankok. Az optikai vezeték áll a magból, amelyet néhány 10 mikron vastagságú üvegszál alkot, a magot körülevő kisebb törésmutatójú köpenyből és ezt az egészet körül ölelő lágy és kemény védőszigetelésből. A lágy burkolat fizikai ellenállóságot biztosít, a külső kemény burkolat pedig véd a külső fizikai hatások ellen. Az 46. ábra Az optikai kábel felépítése optikai átvitel során három elemre van szükség egy fényforrásra, ami közvetíti a jelet az átviteli közegre, majd az átviteli közegen át érkező fényt fel is kell dolgozni, ami fényérzékelők segítségével történik. A fényérzékelő egy fotótranzisztor vagy fotódióda, amelyeknek vezetési képességük a rájuk eső fény hatására megváltoznak. Beszélhetünk egymódusú illetve többmódusú üvegszálról is. A többmódusú üvegszálban az adóból kibocsátott számos fénysugár ide-oda verődve jut el a vevőig, míg az egymódusú szálban a fénysugár visszaverődés nélkül jut el az adótól a vevőig. Az optikai vezeték illesztései lehetnek passzívak és aktívak is. Passzív illesztés esetén az egyik csatlakozón egy LED dióda, a másik csatlakozón egy fotódióda van. Aktív illesztés esetén a beeső fényjelet villamos jellé alakítják, majd az adó részén ezt LED dióda segítségével felerősítve továbbsugározzák. 20
7. Vezeték nélküli átviteli közegek Ahogy fejlődtek a számítástechnikai és mobil eszközök, úgy merült fel egyre jobban, azaz igény, hogy könnyedén vezeték nélkül összeköttetésben lehessenek egymással a különféle eszközök. Illetve lényeges szempont volt az olcsó kivitelezhetőség és az alacsony ár, mindemellett az is, hogy egységes vezeték nélküli szabványok jöhessenek létre. Ezért alakult meg több csoportosulás és egyesület is, amely rendszerbe foglalata az egyes átviteli módokat. A következőkben ezekről a csoportosulásokról és az általuk kezelt átviteli módszerekről lesz szó. 7.1 Infravörös adatátvitel 47. ábra Infra távirányító és USB adapter Az informatikában már régóta megoldásra váró feladat volt az, hogy a különféle berendezések alkalmi kommunikációt tudjanak egymással kialakítani. Ez a technológia már rendelkezésre állt számos szórakoztató elektronikai eszköz távirányítóiban. Az ott alkalmazott infravörös fény ugyanis használható más eszközökben is adatátvitelre, ehhez csak szabványosítani kellett, hiszen eddig az egyes modellek csak egymással tudtak kommunikálni. Ezért létrejött az Infravörös adategyesülés angol rövidítéssel IrDA, amely már egy egységes rendszerbe foglalata az infravörös fényen alapuló adatátvitelt, és különféle sebességbeli ajánlásokat tett. Az infravörös szabványon belül is több réteg alakult, ki hasonlóan, mint az ISO/OSI modellben, melyek egy része szükséges az átvitelhez, míg a többi az átviteli feladattól függően változik. Az IrDA átvitel rétegei: Az IrDA 1.0-ás verziójában 9,6 Kb/s-tól 115 Kb/s-ig határozták meg a sebességet. Az újabb verzióban már maximum 4 Mb/s-os sebességet határoztak meg és már készülőben van a 16 Mb/s-os maximális adatátviteli sebesség elérését biztosító eszközök specifikációja is. A fizikai réteg: az optikai karakterisztikát, és a kódolást írja le, továbbá meghatározza a hatótávot és a nyílásszöget is. A hatótávolság általában egy méter szokott lenni kisebb energiafogyasztású eszközökbe 0,2 méteres, azaz 20 cm-es hatótávot határoztak meg, és a nyílásszög általában 15 -os. Rálátás szükséges a kommunikációhoz, de annak minőségét befolyásolhatják egyéb infravörös eszközök, illetve más forrásból származó fények például a napfény vagy holdsugárral való interferencia. 21
7.2 Bluetooth átvitel 48. ábra Bluetooth logó A bluetooth a következő olyan átviteli szabvány, mely széleskörűen terjedt el a mobil és egyéb informatikai berendezésekben. Ez a technológia már a rádióhullámokat használja az adatátvitelhez. Segítségével számítógépek és mobiltelefonok között létesíthetünk kis hatótávolságú rádiós kapcsolatot. Egyes eszközökben szinte teljesen felváltotta az infravörös átvitelt, köszönhető ez a nagyobb sebességének és hatótávolságának. A Bluetooth útját a falak sem állíthatják meg. A maximális hatótávolság megnövekedett az IrDA adta egy méterről akár száz méterre is. A bluetooth átviteli sebessége az 1.2-es verzióban 1 Mb/s-os, a 2.0-ás verzióban 3 Mb/s-os, a 3.0-ás verzióban pedig 24 Mb/s-os sebességet tesz lehetővé a 2,4 Ghz-es szabadon használható frekvencia sávban. Szabvány: IEEE 802.15 7.3 Lézeres átvitel 50. ábra Lézeres végberendezések A lézeres átvitel szintén fényt használ az adatok továbbítására egy adó és egy vevő optika segítségével. A sugárzó optika nem a megszokott vékony kis nyaláb formájában továbbítja a vevő optika felé a fénysugarat, hanem enyhén széttáróan. Ez több szempontból is szükséges. Egyrészt a könnyebb beüzemelés, másrészt az esetleges légköri zavarok csökkentése érdekében. Például ha egy madár kitakarná a jelet, illetve az épületek kisebb kilengéseit is kompenzálni kell. Előnye a lézeres átvitelnek, hogy érzéketlen az elektromágneses hatásokkal szemben, illetve a mai technikai eszközök mellett a sugár detektálása és lehallgatása teljesen lehetetlen. Rendkívül nagy jelenleg akár 3,5 Km-es hatótávolságot is át lehet vele hidalni, 2-155 Mb/s-os sebesség mellett. Kisebb távolságon például 300-400 méteren 1,5 Gb/s-os sebesség is elérhető. Hátránya hogy teljes rálátás szükséges az adó és vevő optika között. Elviekben akár 50 Km-es távolságot is át lehetne hidalni, de ehhez rendkívül nagy adó és vevő tornyok alkalmazása lenne szükséges, mert, a lézer nem követi a földfelszín görbületét. 49. ábra USB-és Bluetooth adapter 22
7.4 Mikrohullámú átvitel 51. ábra Irányított mikrohullámú antenna A mikrohullámú átvitel arra alaphoz, hogy a 100 MHz feletti elektromágneses hullámok jól fókuszálhatóak megfelelő antennák segítségével. A mikrohullámú átvitel során a 3 Ghz-től 300 Ghz-ig terjedő spektrumban sugároznak. Rendkívül nagy távolságokat lehet áthidalni vele, viszont itt is jelentkezik az előbb is ismertetett probléma, miszerint nem csak a fény, de az elektromágneses hullámok sem követik a földfelszín görbületét. Ezért itt is szükséges további erősítő antennákat üzembe helyezni. De még így is megéri, hiszen az antennák még mindig költséghatékonyabbak mintha több száz kilométernyi optikai kábelt kellene lefektetni. Van olyan hely ahol ez nem is lehetséges, mint például egy zsúfolt városban vagy egy magas hegységben. 7.5 Rádiófrekvenciás átvitel 52. ábra Rádió antenna A rádiófrekvenciás átvitel a rádióhullámok segítségével juttatja el az információt rendkívül nagy távolságokra. Előállításuk eléggé egyszerű és a falakon is áthatolnak, viszont ahogy az adótól egyre távolodunk, úgy vele arányosan csökken a jel erőssége is. A másik nagy probléma, hogy minden elektromos motor és más egyéb berendezés minden frekvencia sávban zavarja az átvitelt. Ezért ahol problémát észlelnek, oda egy speciális mérő autót küldenek ki, hogy felkutassa és megszűntesse az interferenciát okozó hibás vagy esetlegesen nem szakszerűen, vagy engedély nélkül működő berendezés működését. 7.6 Műholdas átvitel, VSAT rendszer A műholdas átvitel lehetőséget adott az egész Földet behálózó teljes infrastruktúra létrehozására, így a Föld bármely pontja elérhetővé vált a Föld körül keringő műholdak segítségével. A műholdak Földkörüli pályán keringenek, többségük körpályán, de vannak olyanok is, amelyek ellipszis pályán keringenek. A műhold magassági helyzete adja meg azt, hogy mekkora részt lát be egyszerre a Földből és, hogy mennyi idő alatt kerüli meg azt. 23
53. ábra Geo stacionárius pálya Mivel a műholdak folyamatos mozgásban vannak, és a földi állomásokról nem mindig lehet látni őket, ezért az egyenlítő mentén az úgy nevezett geo-stacionáriuspályára állítottak egy pár műholdat, amelyek a Föld, forgási sebességével szinkronban keringenek a Föld körül, ezért a Földről közel állónak látszanak. Ezekkel a műholdakkal lehetséges a folyamatos kommunikáció fenntartása a földi állomásokról, majd a geo pályán keringő műholdak továbbítják a hozzá legközelebb lévő illetékes műholdnak a kérelmet, és a választ is visszajuttatják a földi állomásnak. Ezek a geo pályán keringő műholdak többségében tv adók és internet szolgáltatók műholdjai, de van egy pár kém műhold is, amely a geo stacionárius pályán kering. A műholdas kommunikáció közül kétfélét különböztetünk meg. Az első, amikor mind két irányban történik a kommunikáció a duplex átvitel, és amikor többnyire csak egy irányba történik, simplex átvitelről beszélhetünk. Az első esetben két irányban folyik a kommunikáció. Ehhez szükséges speciális modem és vevőegység, illetve a bérelt vonal megléte. A bérelt vonalon befut a földi központba a kérelem, amelyet továbbítanak a legközelebbi geo pályán keringő műholdra, majd a műhold válaszol a földi állomásnak, amely visszaadja a kért információt a felhasználónak. A második esetben simplex átvitelt műsorszórásnál alkalmazzák például a televízió hálózatoknál. Minden felhasználó kap egy beltéri egységet és egy parabola antennát, amellyel veheti a műholdas sugárzással szórt jelet. Előnye a műholdas átvitelnek, hogy szinte minden felhasználó körülbelül egyszerre kapja meg a jelet. 54. ábra Föld körül keringő űrszemét Mára már ott tartunk, hogy komoly mennyiségű űrszeméttel is számolni kell egy új műhold fellövésekor. Több mint hat ezer műhold kering a Föld körül, amelyből mára már csak 600 darab üzemképes, a többi parkoló pályára állt és próbálják őket úgy manőverezni, hogy ne ütközzenek egymásnak, és hogy ne zuhanjanak le. Sajnos rendkívüli nagy költségekkel járna, a földkörüli pálya megtisztítása ezért egyelőre maradnak a régi üzemképtelen műholdak a Föld körüli pályán, ezáltal is fokozva a kilövés kori veszélyeket. Természetesen az (54. ábra) egy felnagyított kép, hiszen ha a valós méretben kellene ábrázolni, akkor maximum egy pixel, lenne egy műhold. 24
7.7 Wi-Fi azaz szórt spektrumú sugárzás 55. ábra Wi-Fi logó Elérkeztünk a legutolsó és egyben a manapság legjobban elterjed vezeték nélküli átviteli közegre a Wi-Fi-re. Szándékosan hagytam legutoljára, hiszen ma már ott tartunk, hogy szinte minden háztartás rendelkezik vezeték nélküli internetkapcsolattal, és nagyon fontos hogy megértsük e technológia működési elvét, illetve hogy felkészüljünk minden biztonsági fenyegetés kiküszöbölésére. A Wi-Fi a wireless fidelity rövidítése ( vezeték nélküli hűség, a Hi- Fi alapján). A WiFi szabványt az Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) felügyeli. Ez a szervezet vizsgálja felül a műszaki szabványokat, és biztosítja a különböző cégek által gyártott termékek hibamentes együttműködését. A Wi-Fi előnye, hogy nem szükséges rálátás az eszközökre, hanem akár több falon keresztülmenve is csatlakozhatnak a hatókörön belül lévő Wi-Fi képes eszközök. A mai laptopok többségébe bele van integrálva ez a kártya, a régebbiekhez pedig lehet vásárolni külső bővítő kártyás kivitelben. Természetesen nem csak laptopok, hanem asztali számítógépek, pc-ék is csatlakozhatnak ilyen módon a hálózatba. Általában a Wi-Fi hozzáférést egy AC Access Point szolgáltatja, ami manapság egy útválasztó is egyben. A Wi-Fi 2,4 Ghz-es illetve 5 Ghz-es tartományban sugároz szabványtól függően, ugyanis a Wi-Fi több szabványt is tartalmaz, amelyek a 802.11 kód alá tartoznak. A következőekben ezekről a szabványokról lesz szó, illetve a lenti (1. Táblázat) összefoglalja ezeknek a szabványoknak a megjelenési idejét működési frekvenciájukat, jellemző és maximális sebességüket, hatótávolságukat, beltéren és kültéren egyaránt. Legelterjedtebb szabványok: IEEE szabvány Megjelenés ideje Működési frekvencia (GHz) Sebesség (jellemző) (Mbit/s) Sebesség (maximális) (Mbit/s) Hatótávolság beltéren (méter) 802.11a 1999 5 23 54 ~35 ~120 802.11b 1999 2,4 4,3 11 ~38 ~140 802.11g 2003 2,4 19 54 ~38 ~140 802.11n 2009 2,4 / 5 74 600 ~70 ~250 1. Táblázat Wi-Fi szabványok (Forrás Wikipedia) Hatótávolság kültéren (méter) 25