Hálózatok

• Szerző: Sallai András
• Copyright © Sallai András, 2011, 2014, 2022
• Licenc: CC Attribution-Share Alike 4.0 International
• Web: https://szit.hu

Egymással összekapcsolt számítógépek és más informatikai eszközök rendszere.

Úgyis mondhatnánk: Egy speciális rendszer amely a számítógépek és más informatikai eszközök közötti kommunikációt biztosítja.

Az 1700-1800-as években nagy szerepe volt az elektromosság felhasználásában a következő embereknek:

• Luigi Galvani (1737-1798)
• Alessnadro Volta (1745-1827)
• Michael Faraday (1791-1867)
• André-Marie Ampère (1775–1836)
• Georg Simon Ohm (1789-1854)

Az elektromosságot, hírközlésre kezdték használni Morzekódokkal. Így lett a távíró.

Felvetődött, hogy a hangot is átvihetnének az elektromos kábeleken. Így lett a telefon.

Morse kódok helyett billentyűt leütő hírközlő gépeket hoztak létre. Ebből lett a telex.

A korai számítógépek közötti utasítások továbbítását kezdetben maguk az emberek végezték.

George Stibitz 1940-ben két távoli telexgépet köt össze. 

New Hampshire <- -> New Yorkban

Kulcs szavak:

• 1940
• George Stibiz
• telexgép
• New Hampshire
• New Yorkban

A számítógépek kimeneti perifériáinak (telexgépek perifériái) összekapcsolásán először 1962-ben, az Advanced Research Projects Agency ARPA keretében végezet el J. C. R. Licklider (Joseph Carl Robnett Licklider) az Intergalactic Network nevű munkacsoporttal.

Licklider szorgalmazza a következő három dolgot:

• az egyetemeken legyenek informatikai osztályok
• időosztásos rendszerek
• hálózatok (Intergalactic Computer Network hálózat létrehozása)

1964-ben megalkották az első kereskedelmileg sikeres idő-osztásos rendszert Dartmouth College-ben. A neve Dartmouth Time-Sharing Systemet (DTSS) lett.

Az időosztásos rendszerek lényege, hogy minden folyamat nagyon kis időszeletet kap a futásra, amitől a felhasználók úgy érzik, hogy több program folyamatosan fut és csak ők használják a számítógépet.

Így lehetővé válik egy nagy számítógép szolgáltatásainak nagyszámú felhasználó közötti megosztása.

Az idő-osztásos rendszert persze korábban már 1957-ben leírja Bob Bemer az Automatic Control Magazine-ban.

Kulcsszavak:

• időosztásos rendszer
• Dartmouth

MIT, valamint a General Electric és Bell Labs fejlesztőiből álló csoport egy számítógépével (a DEC PDP-8-as) megvalósította egy telefonközpont vezérlését.

Paul Alexander Baran a Stanford University professzora, javaslatot tesz egy olyan hálózat létrehozására, ahol az adatok adatcsomagokban, angolosan datagramokban utaznak.

Kulcsszavak:

• Paul A. Baran
• adatcsomagok
• datagramok

ARPANET

A projektet négy egyetem kezdte megvalósítani:

• UCLA - University of California, Los Angeles
• SRI (Stanford)
• UCSB - University of California, Santa Barbara
• University of Utah (Salt Lake City)

Az akkori hálózat még 50 kbit/s hurok használatával működött.

ARPANET térképek

TEN hálózatok

Az Európai Unió kezdeményezésére jött létre, az 1993-as Fehér Könyv alapján. Ennek jogi alapja a 1992-es Maastrichti Szerződés.Célja a gazdaság működésének segítése. Tartalma közlekedési, energiaszállítási és telekommunikációs hálózatokra terjed ki.

A TEN három része:

• TEN-T: közlekedési folyosók hálózata
• TEN-E: energiaszállítási hálózat
• eTEN: telekommunikációs hálózat

A hálózatok előnyei:

• erőforrások megosztása
• teljesítmények egyenletesebb megosztása
• nagyobb megbízhatóság
• költség-hatékony
• adatbázisok elérése
• kommunikáció

A hálózatban megjelenő számítógépeket hostoknak nevezzük. Minden hostot csatornákon keresztül kötünk össze.

Válaszoljon a következő kérdésekre:

• Mit nevezünk hálózatnak?
• Mit a host?
• Az időosztásos rendszerek hol és mikor jelentek meg?

• Fix
• Ideiglenes
• Cellás (mobil)
• Wifi

• Adatszórásos technológiák
  • Idegen szóval broadcasting vagy multipont összeköttetésű hálózat. Egyetlen kommunikációs csatorna, amelyet a hálózatra csatlakozó összes gép közösen használ.
• Pont-pont hálózatok
  • Sok olyan kapcsolatból állnak, amelyek géppárokat kötnek össze

• PAN
  • Személyes hálózat
  • 1 m
  • Asztalon
• LAN
  • Helyi hálózat
  • 10 m
  • Szobában
• LAN
  • Helyi hálózat
  • 100 m
  • Épületben
• LAN
  • Helyi hálózat
  • 1000 m
  • Üzemben, egyetemen
• MAN
  • Városi hálózat
  • 10 km
  • Városban
• WAN
  • Nagy kiterjedésű hálózat
  • 100 km
  • Ország
• WAN
  • Nagy kiterjedésű hálózat
  • 1000 km
  • Földrész
• Internet
  • Internet
  • 10000 km
  • Bolygó

• Személyi hálózat (az angol Personal Area Network alapján PAN hálózatok)
• Helyi hálózat (az angol Local Area Network alapján elfogadott LAN hálózatok)
  • Otthoni hálózat
  • Elektromos hálózaton keresztüli kommunikáció (HomePlug)
• Városi hálózat (az angol Metropolitan Area Network alapján MAN hálózatok)
• Nagy kiterjedésű hálózat (az angol Wide Area Network alapján WAN hálózatok)

Funkcionális kapcsolat, vagy viszony szerinti csoportosítás:

• Kliens-szerver
  • Mindig van egy kiemelt számítógép, amelyet szervernek nevezünk. A szerver szolgáltatásokat nyújt a többi számítógép számára, a klienseknek.
• Peer-to-peer Egyenrangú munkacsoportok. Nincs kiemelt számítógép
• Hoszt-terminál - központi számítógéphez billentyűzet és monitor páros csatlakozik

• Szimplex
  • a hálózati kommunikáció egyirányú
• Half-duplex
  • a hálózati kommunikáció váltakozó irányú
• Duplex
  • a hálózati kommunikáció kétirányú

• VLAN - Virtuális hálózat - Hálózati eszközök, amelyek úgy tesznek mintha egy szórási tartományba esnének, fizikai elhelyezkedésüktől függetlenül.
• WLAN - Wireless LAN - vezeték nélküli hálózat

• ~30 kbit/s - telefon vonal
• ~50 kbit/s - ARPANET 1969
• 9 kbit/s és 56 kbit/s között - Régi telefonos modemek
• 64 kbit/s ISDN
• 64 kbit/s és 1024 kbit/s között az ADSL feltöltés
• 256 kbit/s és 8 Mbit/s között az ADSL letöltés
• 1-20 Mbit/s - A legtöbb LAN
• 10 Mbit/s Ethernet
• 16 Mbit/s Token Ring
• 100 Mbit/s-os Fast Ethernet - 1995-ben vezetik be
• 1 Gbit/s Gigabit Ethernet (1 000 000 000 bit/másodperc)
• 10 Gbit/s 10 gigabites Ethernet (10Gbase-X)

A hálózathoz minimum két összekötött gépre van szükség. A két gép kommunikációjához kell valamilyen szabályrendszer, előírás, amit mind a két gép betart. Az ilyen szabályok gyűjteményét nevezzük protokollnak.

A protokollokból később szabványok lesznek, amelyet vagy a gyártó vagy egy adott szervezet hoz létre.

A protokoll tehát, szabályok gyűjteménye, amit szabványba foglalunk.

Az ITU-T távközlési és telekommunikációval kapcsolatos nemzetközi szabványokkal foglalkozik 1960 óta.

Korábbi neve CCITT, amely francia elnevezése alapján kapta a nevét: Comité consultatif international téléphonique et télégraphique. Akkoriban magyar neve: Nemzetközi Távíró és Telefon (technikai) Konzultatív Bizottság.

Az ITU sorozatokat és ajánlásokat hoz létre. A sorozatok mindig egy betűjellel kezdődnek.

Számunkra az egyik fontos sorozat az X sorozat. Az X adathálózatok és nyílt rendszerek közötti kommunikációval foglalkozik.

Néhány fontosabb szabvány:

• X.21 végberendezések közötti interfész
• X.25 hálózati végberendezések
• V17-34 modemek

Az IEEE egy szakmai szövetség, amelyet 1963-ban alapítottak. Az IEEE is sorozatokat hoz létre. Ilyen sorozat az IEEE 802, amely helyi hálózatokhoz tartalmaz szabványokat, úgymint Ethernet, Token Ring stb.

Az ISO a International Organization for Standardization angol szavak rövidítése. Magyarul: Nemzetközi Szabványügyi Szervezet. A szervezet 1947-ben alakult.

Az Internet protokolljait szabványokba foglaljuk, és úgynevezett RFC dokumentumban tároljuk. Az RFC a Request For Comments szavak rövidítése.

Egy RFC egy protokollt adott verzióját írja le. Minden RFC számozva van.

A példa kedvéért nézzük az FTP protokollt. Az FTP első RFC-je például 114. Az 959-es RFC az FTP protokoll utolsó kiadása. De jelent meg kiegészítés, kiterjesztés is az FTP-hez. A 2228 RFC az FTP titkosított átviteléhez tartalmaz kiegészítéseket. Az 2428 RFC például az IPv6 és NAT-ról tartalmaz kiegészítő leírt.

• http://tools.ietf.org/html/rfc114
• http://tools.ietf.org/html/rfc959

Egy RFC a továbbiakban sosem változik. Ha hibás, akkor újabb RFC-t adnak ki.

Az Internetes szabványok szabályozása a feladata, az RFC-ken keresztül. Az Internet legfelső szintű felügyeletét látják el. Az IETF 1986-ban lett alapítva. Ezt a feladatot előtte a DARPA részeként a Internet Activities Board (IAB) látta el.

Az IANA az angol Assignment Number Authority szavak rövidítése. Az Interneten belüli számok kiosztásáért felelős.

A kommunikációnál használt szabályok és megállapodások összességét protokollnak (protocol) nevezzük.

Néhány protokoll mindenféle szempont nélkül felsorolva:

• ARCNET
• AppleTalk
• ATM
• Bluetooth
• DECnet
• Ethernet
• FDDI
• Frame relay
• HIPPI
• IEEE 1394 FireWire, iLink
• IEEE 802.11
• IEEE-488
• IP
• IPX
• Myrinet
• QsNet
• RS-232 ¹⁾
• SPX
• System Network Architecture
• Token-Ring
• TCP
• TCP Tuning
• USB
• UDP
• X.25 ²⁾

A hálózat egyes részeit a megvalósított szolgáltatások alapján rétegekbe csoportosítjuk.

Minden réteg a saját szolgáltatásai megvalósításánál csak az alatta lévő réteg nyújtotta szolgáltatásokra támaszkodhat.

• Alkalmazási
• Megjelenési
• Viszonylati
• Transzport
• Hálózati
• Adatkapcsolati
• Fizikai

• Alkalmazási
• Transzport
• Internet
• Hálózat-hozzáférés

Előfordul, hogy egyszerre több számítógép szeretne hozzáférni egy üzenetszórásos csatornához.

• véletlen átvitelvezérlés:
  • ha szabad a hálózat, akkor bármelyik állomás leadhat jelet (CSMA/CD)
• osztott átvitelvezérlés
  • csak egy állomásnak van joga jelet adni (token busz)
• központosított átvitelvezérlés
  • egy kitüntetett állomás foglalkozik az átviteli jogokkal (szerver)

Cél

• Az adatátvitel célja az információ eljuttatása egyik helyről a másikra.

Adat

• Adatnak nevezzük az átadott üzenet elemeit.

Az egységnyi adat jelentésében a felek előzetesen megállapodnak.

Bináris adat: 0 és 1 állapotokból áll. Ezeket bináris számjegyeknek vagy biteknek hívjuk.

A bitek átvitele történhet elektromos és optikai jelként.

Elektromos jel esetén a bit állapotát (1 vagy 0) a jelszint mutatja.

Optikai jel esetén a bit állapotát a fény hiánya vagy megmléte mutatja.

Adatátvitel:

Az adatátviteli csatorna lehet analóg vagy digitális

Analóg

• Változó amplitúdó és frekvencia

Digitális

• Állandó amplitúdó és frekvencia

Jelcsillapodás:

• Ahogy a jel halad az adatátviteli csatornán amplitúdója folyamatosan csökken

Minden számítógépen van egy hardvercím-IP-cím összerendelési táblázat. Ennek karbantartását végzi az ARP protokoll.

Az ARP protokoll egy IP cím alapján kideríti a MAC címet.

A DHCP a Dynamic Host Configuration Protocol angol szavakból alkotott betűszó. Így fordíthatjuk: Dinamikus állomáskonfiguráló protokoll

A DHCP tulajdonképpen egy szerverszolgáltatás.

Egy DHCP szerver a következőket szolgáltatja:

• IP
• DNS szerverek elérhetőségét
• alapértelmezett átjárót
• maszkot
• hostnév

Megvalósítható benne a hardvercímek és az IP címek összerendelése.

Milyen porton figyel a DHCP szerver?

• Port: 67
• Protkoll: UDP

Készítsen egy alhálózatot:

• 6 gép
• IP cím tartomány. 172.16.x.x
• 6-dik gép szerver, DHCP kiszolgálóval
• minden gép DHCP szerverről kapja az IP címet.